[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2012177316A - Air-fuel ratio control system of internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control system of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2012177316A
JP2012177316A JP2011039752A JP2011039752A JP2012177316A JP 2012177316 A JP2012177316 A JP 2012177316A JP 2011039752 A JP2011039752 A JP 2011039752A JP 2011039752 A JP2011039752 A JP 2011039752A JP 2012177316 A JP2012177316 A JP 2012177316A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
output value
determination value
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011039752A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5459513B2 (en
Inventor
Akira Tomimatsu
亮 冨松
Takahiko Fujiwara
孝彦 藤原
Junichi Suzuki
純一 鈴木
Ryota Ogami
亮太 尾上
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011039752A priority Critical patent/JP5459513B2/en
Publication of JP2012177316A publication Critical patent/JP2012177316A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5459513B2 publication Critical patent/JP5459513B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control system capable of reducing an amount of NOx emission without making an air-fuel ratio excessively maintain at a lean air-fuel ratio at the time of increasing an intake air amount of an internal combustion engine.SOLUTION: In the air-fuel ratio control system, when an output value Voxs of a downstream side air-fuel ratio sensor 56 arranged at a downstream side of a catalyst 43 in an exhaust passage of the internal combustion engine 10 is a determined value Vth or larger, the air-fuel ration of the internal combustion engine is set to be the lean air-fuel ratio. When the output value Voxs is smaller than the determined value Vth, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is set to be a rich air-fuel ratio. When the intake air amount Ga is increased in the case that the output value Voxs of the air-fuel ratio sensor becomes larger than the determined value Vth, correction for enlarging the determined value Vth in proportion to the enlarged intake air changed amount ΔGa is carried out. Timing where the output value Voxs becomes smaller than the determined value Vth can be advanced on the basis of the correction, and the compensation of "the speed for changing from a value where the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 corresponds to the rich air-fuel ratio in proportion to the enlarged intake air amount Ga to a value corresponding to the lean air-fuel ratio becomes low" can be carried out.

Description

本発明は、排気通路に三元触媒を備えた内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having a three-way catalyst in an exhaust passage.

従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒が配設されている。三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入するガス(触媒流入ガス)に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにNOxを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。   Conventionally, in order to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a three-way catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine. As is well known, when a gas flowing into the three-way catalyst (catalyst inflow gas) contains excess oxygen, the three-way catalyst stores the oxygen and purifies NOx. When the catalyst inflow gas contains excessive unburned substances, the three-way catalyst releases the stored oxygen and purifies the unburned substances. Hereinafter, the three-way catalyst is also simply referred to as “catalyst”.

従来の空燃比制御装置(従来装置)は、機関の排気通路であって触媒の下流に配設された下流側空燃比センサを備える。従来装置は、その下流側空燃比センサの出力値に基づいて触媒の状態(酸素吸蔵状態)を実質的に判定し、その判定した触媒の状態に基づいて触媒流入ガスの空燃比を変更する。   A conventional air-fuel ratio control device (conventional device) includes a downstream air-fuel ratio sensor disposed in the engine exhaust passage and downstream of the catalyst. The conventional device substantially determines the state of the catalyst (oxygen storage state) based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, and changes the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas based on the determined state of the catalyst.

より具体的に述べると、下流側空燃比センサは図2に示した出力値Voxsを出力する。下流側空燃比センサは濃淡電池型の酸素濃度センサとも称呼される。酸素濃度センサは、例えば、図3の(A)に示した試験管状の素子部を備える。素子部は、図3の(B)に示したように、固体電解質層56aと、固体電解質層56aの外側に形成された排ガス側電極層(外側電極)56bと、大気室AR(固体電解質層56aの内側)に露呈し且つ固体電解質層56aを挟んで排ガス側電極層56bと対向するように固体電解質層56aの内側に形成された大気側電極層(内側電極)56cと、排ガス側電極層56bを覆うコーティング層56dと、そのコーティング層56dを覆う触媒層56eと、触媒層56eを覆うとともに排ガスExが接触する(図示しない保護カバーを通過して保護カバー内に流入した排ガスEx中に晒されるように配置される)保護層(トラップ層)56fを備える。なお、固体電解質層56a等は板状であってもよい。   More specifically, the downstream air-fuel ratio sensor outputs the output value Voxs shown in FIG. The downstream air-fuel ratio sensor is also called a concentration cell type oxygen concentration sensor. The oxygen concentration sensor includes, for example, a test tubular element portion shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the element section includes a solid electrolyte layer 56a, an exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b formed outside the solid electrolyte layer 56a, and an air chamber AR (solid electrolyte layer). 56a, an atmosphere side electrode layer (inner electrode) 56c formed inside the solid electrolyte layer 56a so as to face the exhaust gas side electrode layer 56b across the solid electrolyte layer 56a, and an exhaust gas side electrode layer A coating layer 56d that covers 56b, a catalyst layer 56e that covers the coating layer 56d, and a catalyst layer 56e that is in contact with exhaust gas Ex (exposed to exhaust gas Ex that has passed through a protective cover (not shown) and entered the protective cover). A protective layer (trap layer) 56f. The solid electrolyte layer 56a and the like may be plate-shaped.

下流側空燃比センサの出力値Voxsは、「排ガス側電極層(外側電極)56bにおける酸素分圧と、大気側電極層(内側電極)56cにおける酸素分圧と、の差」に応じた起電力であって、固体電解質層56aに酸素イオンの移動を生じさせる起電力である。即ち、下流側空燃比センサの出力値Voxsは、図2に示したように、触媒から流出するガス(以下、「触媒流出ガス」とも称呼される。)の空燃比が理論空燃比よりも小さい場合(理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax又は最大値Vmax近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素不足状態である(触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない)と判断され得る。   The output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is an electromotive force according to “the difference between the oxygen partial pressure in the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b and the oxygen partial pressure in the atmosphere side electrode layer (inner electrode) 56c”. Thus, the electromotive force causes movement of oxygen ions in the solid electrolyte layer 56a. That is, as shown in FIG. 2, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is such that the air-fuel ratio of gas flowing out from the catalyst (hereinafter also referred to as “catalyst outflow gas”) is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. In the case (when the air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio), that is, when the catalyst outflow gas does not contain excessive oxygen, the maximum value Vmax or a value near the maximum value Vmax is obtained. In this case, the state of the catalyst can generally be determined to be an oxygen-deficient state (almost no oxygen is stored in the catalyst).

一方、下流側空燃比センサの出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合(理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin又は最小値Vmin近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素過剰状態である(触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Cmaxに近い)と判断され得る。   On the other hand, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is excessive when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), that is, excessive in the catalyst outflow gas. When oxygen is contained, the minimum value Vmin or a value near the minimum value Vmin is obtained. In this case, it can be determined that the state of the catalyst is generally an oxygen-excess state (the amount of oxygen stored in the catalyst is close to the maximum oxygen storage amount Cmax).

そこで、従来装置は、出力値Voxsと、「最大値Vmaxと最小値Vminとの平均値(中央の値)である中央値Vmid=(Vmax+Vmin)/2」に設定された判定値Vth(目標値)と、に基づいて触媒の状態を実質的に判定し、その判定結果に実質的に基づいて機関に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)を制御している。   Therefore, the conventional device has an output value Voxs and a determination value Vth (target value) set to “median value Vmid = (Vmax + Vmin) / 2 which is an average value (central value) of maximum value Vmax and minimum value Vmin”. ), The catalyst state is substantially determined, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture (engine air-fuel ratio) supplied to the engine is controlled substantially based on the determination result.

即ち、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比(リーン空燃比)となるように(触媒に過剰な酸素が流入するように)、機関の空燃比を制御する。更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比(リッチ空燃比)となるように(触媒に過剰な未燃物が流入するように)、機関の空燃比を制御する。   That is, in the conventional apparatus, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the determination value Vth, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) larger than the stoichiometric air-fuel ratio (catalyst). The air / fuel ratio of the engine is controlled so that excess oxygen flows into the engine. Further, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is smaller than the determination value Vth, the conventional device is configured so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (catalyst). The air-fuel ratio of the engine is controlled so that excess unburned material flows into the engine.

特開2005−171982号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-171982

ところで、検出対象である排ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化すると、そのリッチ空燃比の排ガスに含まれる還元成分(未燃物)が下流側空燃比センサの触媒層56eにおいて酸化反応を引き起こす。その結果、下流側空燃比センサのコーティング層56dから酸素が奪われるので、コーティング層56dに覆われている排ガス側電極層(外側電極)56bの酸素分圧が低下し、出力値Voxsが上昇する。   By the way, when the air-fuel ratio of the exhaust gas to be detected changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, the reducing component (unburned material) contained in the exhaust gas with the rich air-fuel ratio is generated in the catalyst layer 56e of the downstream air-fuel ratio sensor. Causes an oxidation reaction. As a result, oxygen is deprived from the coating layer 56d of the downstream air-fuel ratio sensor, so that the oxygen partial pressure of the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b covered with the coating layer 56d is reduced, and the output value Voxs is increased. .

ここで、触媒層56eでの酸化反応の速度vは、排ガスに含まれる還元成分がCOであるとすると、kを定数、[CO]をCOの濃度、[O]をOの濃度とするとき、
v=k・[CO]・[O
である。
Here, the rate v of the oxidation reaction in the catalyst layer 56e is such that if the reducing component contained in the exhaust gas is CO, k is a constant, [CO] is the concentration of CO, and [O 2 ] is the concentration of O 2 . and when,
v = k · [CO] · [O 2 ]
It is.

この酸化反応が発生すれば、還元成分(ここではCO)の濃度は低下する。このとき、排ガスの流量を表す吸入空気量Gaが大きいほどより多くの還元成分が触媒層56eに到達する(供給される)ので、還元成分の濃度が高い値に維持される。この結果、図4に示したように、下流側空燃比センサの出力値Voxsは、排ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化する場合、排ガスの流量を表す吸入空気量Gaが大きくなるほど迅速に上昇する。   When this oxidation reaction occurs, the concentration of the reducing component (here, CO) decreases. At this time, the larger the intake air amount Ga that represents the flow rate of the exhaust gas, the more reducing components reach (be supplied) to the catalyst layer 56e, so the concentration of the reducing components is maintained at a high value. As a result, as shown in FIG. 4, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is As it gets bigger, it rises faster.

これに対し、排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変化した場合には、コーティング層56dにOが直接取り込まれ、「排ガス側電極層(外側電極)56bにおける酸素分圧と、大気側電極層(内側電極)56cにおける酸素分圧と、の差」が小さくなり、その結果、出力値Voxsが低下する。即ち、排ガスの空燃比がリーン空燃比へと変化した場合におけるコーティング層56dの酸素濃度(酸素分圧)は、その排ガスの酸素濃度(酸素分圧)に強く依存するが、排ガスの流量には殆ど依存しない。その結果、図5に示したように、排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変化する場合、酸素濃度センサの出力値Voxsの変化速度は吸入空気量Gaに実質的に依存しない。 In contrast, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, O 2 is directly taken into the coating layer 56d, and “the oxygen partial pressure in the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b The difference between the oxygen partial pressure in the atmosphere side electrode layer (inner electrode) 56c ”becomes smaller, and as a result, the output value Voxs decreases. That is, the oxygen concentration (oxygen partial pressure) of the coating layer 56d when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the lean air-fuel ratio strongly depends on the oxygen concentration (oxygen partial pressure) of the exhaust gas, but the flow rate of the exhaust gas Little dependence. As a result, as shown in FIG. 5, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the change rate of the output value Voxs of the oxygen concentration sensor does not substantially depend on the intake air amount Ga. .

このように、排ガスの流量(吸入空気量Ga)が大きいほど、コーティング層56dが還元状態へとより短時間にて変化するので、出力値Voxsはより迅速に増大する。これに対し、コーティング層56dが酸化状態へと変化するまでの時間は排ガスの流量(吸入空気量Ga)に依存しない。その結果、下流側空燃比センサのリーン感度(出力値Voxsがリーン空燃比に対応する値へと変化する際の応答性)は低下する。   Thus, as the flow rate of exhaust gas (intake air amount Ga) increases, the coating layer 56d changes to the reduced state in a shorter time, so the output value Voxs increases more rapidly. In contrast, the time until the coating layer 56d changes to the oxidized state does not depend on the exhaust gas flow rate (intake air amount Ga). As a result, the lean sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor (responsiveness when the output value Voxs changes to a value corresponding to the lean air-fuel ratio) decreases.

このため、機関の運転状態が「吸入空気量Gaが急変する運転状態(加速運転状態等)」となった場合、触媒の状態が酸素過剰状態(リーン状態)であるとの判定が遅れ、機関の空燃比がリーン空燃比に維持される期間が過度に長くなり、その結果、窒素酸化物(NOx)が排出されるという問題がある。   For this reason, when the operation state of the engine becomes “an operation state in which the intake air amount Ga changes suddenly (acceleration operation state, etc.)”, the determination that the state of the catalyst is an oxygen excess state (lean state) is delayed, There is a problem that the period during which the air-fuel ratio is maintained at the lean air-fuel ratio becomes excessively long, and as a result, nitrogen oxides (NOx) are discharged.

本発明は上述した問題に対処するためになされたものであり、その目的は吸入空気量が変動する場合のエミッションをより改善す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にある。   The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can further improve the emission when the intake air amount fluctuates.

より具体的に述べると、本発明による内燃機関の空燃比制御装置は、
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備える。
More specifically, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is:
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor that is a concentration cell type oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine which is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine;
Is provided.

前記空燃比制御装置は、
(1)前記下流側空燃比センサの出力値が判定値よりも大きい場合には「前記三元触媒に流入する排ガスである触媒流入ガス」の空燃比が「理論空燃比よりも大きい空燃比であるリーン空燃比」となるように、前記機関の空燃比を制御し、且つ、
(2)前記下流側空燃比センサの出力値が前記判定値よりも小さい場合には前記触媒流入ガスの空燃比が「理論空燃比よりも小さい空燃比であるリッチ空燃比」となるように、前記機関の空燃比を制御する。
The air-fuel ratio control device includes:
(1) When the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the judgment value, the air-fuel ratio of “catalyst inflow gas that is exhaust gas flowing into the three-way catalyst” is “the air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio. Controlling the air / fuel ratio of the engine to be `` a certain lean air / fuel ratio '', and
(2) When the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is smaller than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes “a rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio”. The air / fuel ratio of the engine is controlled.

更に、前記空燃比制御装置は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リーン空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が増加している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正する第1の修正を行うことにより、前記出力値が前記判定値よりも大きい値から前記判定値よりも小さい値へと変化する時点を前記第1の修正を行わない場合に比較して早期に到来させる第1パラメータ修正手段を含む。
Further, the air-fuel ratio control device includes:
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is increasing, the amount of change per predetermined time of the intake air amount The first correction is performed to correct at least one of the output value and the determination value so that the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases as the size increases. Thus, the first parameter correction means for causing the time when the output value changes from a value larger than the determination value to a value smaller than the determination value to be reached earlier than when the first correction is not performed. including.

図6は、従来装置における種々の値と、本発明による空燃比制御装置(本発明装置)の一態様における種々の値と、を示したタイムチャートである。この例においては、(A)及び(B)に示したように、時刻t1にて加速運転が開始され、それにより、吸入空気量Gaが急増する。更に、(D)及び(G)に示したように、時刻t1において、下流側空燃比センサの出力値Voxsは判定値Vthよりも大きい。   FIG. 6 is a time chart showing various values in the conventional apparatus and various values in one aspect of the air-fuel ratio control apparatus (invention apparatus) according to the present invention. In this example, as shown in (A) and (B), the acceleration operation is started at time t1, whereby the intake air amount Ga increases rapidly. Further, as shown in (D) and (G), at time t1, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the determination value Vth.

そのため、従来装置は、(C)に示したように、時刻t1の時点にて目標空燃比abyfrをリーン空燃比に維持している。しかしながら、前述したように、吸入空気量Gaが増大する場合、下流側空燃比センサのリーン感度は低下する。よって、従来装置においては、(D)に示したように時刻t4に至るまで出力値Voxsは判定値Vthよりも大きい。その結果、(C)に示したように時刻t4の直後の時点まで機関の空燃比がリーン空燃比に設定されるので、(E)に示したように時刻t4前後において過大なNOxが発生して触媒の下流に排出される。   Therefore, as shown in (C), the conventional apparatus maintains the target air-fuel ratio abyfr at the lean air-fuel ratio at time t1. However, as described above, when the intake air amount Ga increases, the lean sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor decreases. Therefore, in the conventional apparatus, the output value Voxs is larger than the determination value Vth until time t4 as shown in (D). As a result, the air / fuel ratio of the engine is set to the lean air / fuel ratio until the time immediately after time t4 as shown in (C), so that excessive NOx is generated around time t4 as shown in (E). Is discharged downstream of the catalyst.

これに対し、本発明装置の一態様によれば、(G)に示したように、時刻t1以降において「所定時間における吸入空気量Gaの変化量」が大きいほど判定値Vthが大きくなるように判定値Vthが修正される。それにより、出力値Voxsと判定値Vthとの差が小さくなる。この修正は第1の修正と称呼される。この第1の修正によって、出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい値から判定値Vthよりも小さい値へと変化する時点((G)の時刻t2)が、前記第1の修正を行わない場合((D)の時刻4を参照。)に比較して早期に到来する。その結果、本発明装置の一態様によれば、機関の空燃比がリーン空燃比に設定される期間が短くなるので、(H)に示したように、NOxの排出量を低減することができる。   On the other hand, according to one aspect of the apparatus of the present invention, as shown in (G), the determination value Vth increases as the “change amount of the intake air amount Ga during a predetermined time” increases after time t1. The judgment value Vth is corrected. Thereby, the difference between the output value Voxs and the determination value Vth is reduced. This modification is referred to as the first modification. When the first correction does not perform the first correction when the output value Voxs changes from a value larger than the determination value Vth to a value smaller than the determination value Vth (time t2 in (G)). (Refer to time 4 in (D)). As a result, according to one aspect of the device of the present invention, the period during which the air-fuel ratio of the engine is set to the lean air-fuel ratio is shortened, so that the amount of NOx emission can be reduced as shown in (H). .

なお、図6に示した本発明装置の一態様においては、第1の修正として判定値Vthを増大させる修正が行われていたが、第1の修正として出力値Voxsを減少させる修正が行われてもよい。   In the aspect of the apparatus of the present invention shown in FIG. 6, the correction for increasing the determination value Vth is performed as the first correction, but the correction for decreasing the output value Voxs is performed as the first correction. May be.

更に、本発明装置の他の態様における前記空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が減少している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど、前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正する第2の修正を行うことにより、前記出力値が前記判定値よりも小さい値から前記判定値よりも大きい値へと変化する時点を前記第2の修正を行わない場合に比較して早期に到来させる第2パラメータ修正手段を含む。
Furthermore, the air-fuel ratio control means in another aspect of the device of the present invention comprises:
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is decreased, the amount of change of the intake air amount per predetermined time is reduced. A second correction that corrects at least one of the output value and the determination value so that the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases as the size increases. By performing the second parameter correction, the time when the output value changes from a value smaller than the determination value to a value larger than the determination value is reached earlier than when the second correction is not performed. Including means.

図10の時刻t3〜時刻5に示したように、前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比が制御され且つ前記機関の吸入空気量が減少している場合、(D)に示したように出力値及び判定値の両方を修正しないと、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が遅くなる(時刻t5を参照。)。その結果、時刻t2〜時刻t5に対応する期間において、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持されることから、時刻t5直後において出力値Voxsは非常に大きくなる。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が遅くなるので(時刻t7を参照。)、機関の空燃比は長期間に渡りリーン空燃比に維持され(時刻t5〜時刻t7に対応する期間を参照。)、それにより多量のNOxが発生する。その結果、(E)に示したように、時刻t7の直後においてNOxが触媒から流出する。   As shown from time t3 to time 5 in FIG. 10, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio, and the intake air amount of the engine is reduced. In this case, unless both the output value and the determination value are corrected as shown in (D), the time point when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is delayed (see time t5). As a result, since the air-fuel ratio of the engine is maintained at a rich air-fuel ratio in the period corresponding to time t2 to time t5, the output value Voxs becomes very large immediately after time t5. For this reason, since the time when the output value Voxs next falls below the determination value Vth is delayed (see time t7), the engine air-fuel ratio is maintained at a lean air-fuel ratio for a long period (corresponding to time t5 to time t7). For a large amount of NOx. As a result, as shown in (E), NOx flows out of the catalyst immediately after time t7.

これに対し、上記本発明装置の他の態様によれば、図10の(G)の時刻t3直後に示したように、前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比が制御され且つ前記機関の吸入空気量が減少している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさが小さくなるように出力値Voxs及び判定値Vthのうちの少なくとも一方が修正される(図10の例においては判定値Vthが減少するように修正される。)。この修正は第2の修正と称呼される。   On the other hand, according to another aspect of the apparatus of the present invention, as shown immediately after time t3 in FIG. When the air-fuel ratio of the engine is controlled and the intake air amount of the engine is decreased, the difference between the output value Voxs and the determination value Vth increases as the amount of change in the intake air amount per predetermined time increases. At least one of the output value Voxs and the determination value Vth is corrected so that becomes smaller (in the example of FIG. 10, the determination value Vth is corrected so as to decrease). This modification is referred to as a second modification.

これによれば、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が早くなる(図10の(D)の時刻t5に対する(G)の時刻t4を参照。)。その結果、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持される期間が短くなるので(図10の(F)の時刻t2〜時刻t4に対応する期間を参照。)、出力値Voxsは時刻t4直後において過大とならない。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が早くなるので(図10の(D)の時刻t7に対する(G)の時刻t6を参照。)、NOxの発生量が過大にならない。その結果、(H)に示したように、時刻t6の直後においてNOxが流出しない。   According to this, the time when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is earlier (see time t4 in (G) with respect to time t5 in FIG. 10D). As a result, the period during which the air-fuel ratio of the engine is maintained at the rich air-fuel ratio is shortened (see the period corresponding to time t2 to time t4 in FIG. 10F), so that the output value Voxs is immediately after time t4. It will not be excessive. For this reason, the time point at which the output value Voxs falls below the determination value Vth becomes earlier (see time t6 in (G) with respect to time t7 in FIG. 10D), so that the amount of NOx generated does not become excessive. As a result, as shown in (H), NOx does not flow out immediately after time t6.

なお、図10に示した本発明の他の態様においては、第2の修正として判定値Vthを減少させる修正が行われていたが、第2の修正として出力値Voxsを増大させる修正が行われても良い。   In the other aspect of the present invention shown in FIG. 10, the correction that decreases the determination value Vth is performed as the second correction, but the correction that increases the output value Voxs is performed as the second correction. May be.

更に、本発明装置の他の態様における前記空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が増大している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正する第3の修正を行うことにより、前記出力値が前記判定値よりも小さい値から前記判定値よりも大きい値へと変化する時点を前記第3の修正を行わない場合に比較して早期に到来させる第3パラメータ修正手段を含む。
Furthermore, the air-fuel ratio control means in another aspect of the device of the present invention comprises:
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio and the intake air amount of the engine increases, the amount of change per predetermined time of the intake air amount The third correction is performed to correct at least one of the output value and the determination value so that the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases as the size increases. Thus, the third parameter correction means for causing the time when the output value changes from a value smaller than the determination value to a value larger than the determination value to arrive earlier than when the third correction is not performed. including.

図12の時刻t3以前に示したように、前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が増大している場合、(D)に示したように出力値Voxs及び判定値Vthの両方を修正しないと、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が遅くなる(時刻t3を参照。)。その結果、時刻t3直後までの期間において、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持されることから、時刻t3直後において出力値Voxsは非常に大きくなる。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が遅くなるので(時刻t6を参照。)、機関の空燃比は長期間に渡りリーン空燃比に維持され(時刻t3〜時刻t6に対応する期間を参照。)、それにより多量のNOxが発生する。その結果、(E)に示したように、時刻t6の直後において多量のNOxが触媒から流出する。   As shown before time t3 in FIG. 12, when the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is increased, If both the output value Voxs and the determination value Vth are not corrected as shown in (D), the time when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is delayed (see time t3). As a result, since the air-fuel ratio of the engine is maintained at a rich air-fuel ratio in the period up to immediately after time t3, the output value Voxs becomes very large immediately after time t3. For this reason, since the time when the output value Voxs next falls below the determination value Vth is delayed (see time t6), the engine air-fuel ratio is maintained at a lean air-fuel ratio for a long period (corresponding to time t3 to time t6). For a large amount of NOx. As a result, as shown in (E), a large amount of NOx flows out of the catalyst immediately after time t6.

これに対し、上記本発明装置の他の態様によれば、図12の(G)の時刻t2までに示したように、前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比が制御され且つ前記機関の吸入空気量が増大している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさが小さくなるように出力値Voxs及び判定値Vthのうちの少なくとも一方が修正される(図12の例においては判定値Vthが減少するように修正される。)。この修正は第3の修正と称呼される。   On the other hand, according to another aspect of the device of the present invention, as shown by time t2 in FIG. 12 (G), the engine inflow is set so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the engine is controlled and the intake air amount of the engine increases, the difference between the output value Voxs and the determination value Vth increases as the amount of change in the intake air amount per predetermined time increases. At least one of the output value Voxs and the determination value Vth is corrected so that becomes smaller (in the example of FIG. 12, the determination value Vth is corrected so as to decrease). This modification is referred to as a third modification.

これによれば、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が早くなる(図12の(D)の時刻t3に対する(G)の時刻t2を参照。)。その結果、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持される期間が短くなるので(図12の(F)の時刻t2の直後を参照。)、出力値Voxsは時刻t2直後において過大とならない。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が早くなるので(図12の(D)の時刻t6に対する(G)の時刻t4を参照。)、NOxの発生量が過大にならない。その結果、触媒から流出するNOxの量は、(H)の時刻t4の直後に示したように、(E)の時刻t6の前後に示した場合よりも格段に少なくなる。   According to this, the time point when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is earlier (see the time t2 in (G) with respect to the time t3 in (D) in FIG. 12). As a result, the period during which the air-fuel ratio of the engine is maintained at the rich air-fuel ratio becomes shorter (see immediately after time t2 in FIG. 12F), so that the output value Voxs does not become excessive immediately after time t2. For this reason, the time point when the output value Voxs falls below the determination value Vth is earlier (see time t4 in (G) with respect to time t6 in FIG. 12D), so that the amount of NOx generated does not become excessive. As a result, the amount of NOx flowing out from the catalyst is much smaller than that shown before and after time t6 in (E), as shown immediately after time t4 in (H).

なお、図12に示した本発明の他の態様においては、第3の修正として判定値Vthを減少させる修正が行われていたが、第3の修正として出力値Voxsを増大させる修正が行われても良い。   In the other mode of the present invention shown in FIG. 12, the correction for decreasing the determination value Vth is performed as the third correction, but the correction for increasing the output value Voxs is performed as the third correction. May be.

このように、本発明装置の空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が判定値よりも大きい場合には前記三元触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比であるリーン空燃比となるように、且つ、前記下流側空燃比センサの出力値が前記判定値よりも小さい場合には前記触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比であるリッチ空燃比となるように、前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比を制御し、且つ、
前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど、前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正することにより、前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との大小関係が逆転する時点を前記修正を行わない場合に比較して早期に到来させるパラメータ修正手段を含む。
Thus, the air-fuel ratio control means of the device of the present invention is
When the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the three-way catalyst becomes the lean air-fuel ratio that is the air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is smaller than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Controlling the air-fuel ratio of the engine which is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine; and
As the amount of change in the intake air amount per predetermined time increases, the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases so that the difference between the output value and the determination value becomes smaller. Parameter correcting means for correcting at least one of them so that the time point when the magnitude relationship between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value is reversed is reached earlier than when the correction is not performed; Including.

更に、前記パラメータ修正手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リーン空燃比となるように前記機関の空燃比が制御され且つ前記機関の吸入空気量が減少している場合には、前記修正を行わないように構成されていると表現することもできる。
Further, the parameter correcting means includes
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is reduced, the correction is not performed. It can also be expressed as being.

本発明の第1実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置(第1制御装置)を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control apparatus (first control apparatus) for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示した下流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。2 is a graph showing the relationship between the output voltage of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 図3の(A)は図1に示した下流側空燃比センサの素子部の概略断面図であり、図3の(B)は素子部の拡大概略断面図である。3A is a schematic cross-sectional view of the element portion of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1, and FIG. 3B is an enlarged schematic cross-sectional view of the element portion. 排ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に変化した場合の下流側空燃比センサの出力値の変化の様子を示したタイムチャートある。6 is a time chart showing how the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes when the air-fuel ratio of exhaust gas changes from a lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio. 排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に変化した場合の下流側空燃比センサの出力値の変化の様子を示したタイムチャートある。6 is a time chart showing how the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes when the air-fuel ratio of exhaust gas changes from a rich air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio. 第1制御装置の作動を説明するために種々の値の変化を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed change of various values in order to explain operation of the 1st control device. 第1制御装置のCPUが実行する燃料噴射制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the fuel-injection control routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが参照する目標空燃比のマップである。It is a map of the target air fuel ratio which CPU of a 1st control apparatus refers. 第1制御装置のCPUが実行する触媒状態判定ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the catalyst state determination routine which CPU of the 1st control device performs. 本発明の第2実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置(第2制御装置)の作動を説明するために種々の値の変化を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the change of various values, in order to explain operation of the air fuel ratio control device (second control device) of an internal-combustion engine concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第2制御装置のCPUが実行する触媒状態判定ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the catalyst state determination routine which CPU of a 2nd control apparatus performs. 本発明の第3実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置(第3制御装置)の作動を説明するために種々の値の変化を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed change of various values in order to explain operation of an air fuel ratio control device (the 3rd control device) of an internal-combustion engine concerning a 3rd embodiment of the present invention. 第3制御装置のCPUが実行する触媒状態判定ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the catalyst state determination routine which CPU of a 3rd control apparatus performs.

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)が適用される内燃機関10の概略構成を示している。機関10は、4サイクル・火花点火式・多気筒(本例において4気筒)・ガソリン燃料機関である。機関10は、本体部20、吸気系統30及び排気系統40を備えている。
<First Embodiment>
(Constitution)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 10 to which an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “first control apparatus”) according to a first embodiment of the present invention is applied. The engine 10 is a four-cycle / spark ignition type / multi-cylinder (four cylinders in this example) / gasoline fuel engine. The engine 10 includes a main body 20, an intake system 30, and an exhaust system 40.

本体部20は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部20は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数(4個)の燃焼室(第1気筒#1乃至第4気筒#4)21を備えている。   The main body portion 20 includes a cylinder block portion and a cylinder head portion. The main body portion 20 includes a plurality (four) of combustion chambers (first cylinder # 1 to fourth cylinder # 4) 21 including a piston top surface, a cylinder wall surface, and a lower surface of the cylinder head portion.

シリンダヘッド部には、各燃焼室(各気筒)21に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するための吸気ポート22と、各燃焼室21から排ガス(既燃ガス)を排出するための排気ポート23と、が形成されている。吸気ポート22は図示しない吸気弁により開閉され、排気ポート23は図示しない排気弁により開閉されるようになっている。   In the cylinder head portion, an intake port 22 for supplying “a mixture of air and fuel” to each combustion chamber (each cylinder) 21, and an exhaust gas (burned gas) from each combustion chamber 21 are discharged. An exhaust port 23 is formed. The intake port 22 is opened and closed by an unillustrated intake valve, and the exhaust port 23 is opened and closed by an unillustrated exhaust valve.

シリンダヘッド部には複数(4個)の点火プラグ24が固定されている。各点火プラグ24は、その火花発生部が各燃焼室21の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ24は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。   A plurality (four) of spark plugs 24 are fixed to the cylinder head portion. Each spark plug 24 is disposed such that its spark generating part is exposed at the center of each combustion chamber 21 and in the vicinity of the lower surface of the cylinder head part. Each spark plug 24 generates an ignition spark from the spark generating portion in response to the ignition signal.

シリンダヘッド部には更に複数(4個)の燃料噴射弁(インジェクタ)25が固定されている。燃料噴射弁25は、各吸気ポート22に一つずつ(即ち、一つの気筒に対して一つ)設けられている。燃料噴射弁25は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料」を対応する吸気ポート22内に噴射するようになっている。   A plurality (four) of fuel injection valves (injectors) 25 are further fixed to the cylinder head portion. One fuel injection valve 25 is provided for each intake port 22 (that is, one for each cylinder). In response to the injection instruction signal, the fuel injection valve 25 injects “the fuel of the indicated injection amount included in the injection instruction signal” into the corresponding intake port 22.

更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置26が設けられている。この吸気弁制御装置26は、インテークカムシャフト(図示せず)とインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置26は、指示信号(駆動信号)に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング(吸気弁開弁タイミング)を変更することができるようになっている。   Further, an intake valve control device 26 is provided in the cylinder head portion. The intake valve control device 26 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between an intake camshaft (not shown) and an intake cam (not shown) by hydraulic pressure. The intake valve control device 26 operates based on an instruction signal (drive signal), and can change the valve opening timing (intake valve opening timing) of the intake valve.

吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、エアフィルタ33、スロットル弁34及びスロットル弁アクチュエータ34aを備えている。   The intake system 30 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32, an air filter 33, a throttle valve 34, and a throttle valve actuator 34a.

インテークマニホールド31は、各吸気ポート22に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管32はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド31、吸気管32及び複数の吸気ポート22は、吸気通路を構成している。エアフィルタ33は吸気管32の端部に設けられている。スロットル弁34はエアフィルタ33とインテークマニホールド31との間の位置において吸気管32に回動可能に取り付けられている。スロットル弁34は、回動することにより吸気管32が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ34aは、DCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答してスロットル弁34を回動させるようになっている。   The intake manifold 31 includes a plurality of branch portions connected to each intake port 22 and a surge tank portion in which the branch portions are gathered. The intake pipe 32 is connected to the surge tank portion. The intake manifold 31, the intake pipe 32, and the plurality of intake ports 22 constitute an intake passage. The air filter 33 is provided at the end of the intake pipe 32. The throttle valve 34 is rotatably attached to the intake pipe 32 at a position between the air filter 33 and the intake manifold 31. The throttle valve 34 changes the opening cross-sectional area of the intake passage formed by the intake pipe 32 by rotating. The throttle valve actuator 34a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 34 in response to an instruction signal (drive signal).

排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ(排気管)42、上流側触媒43及び下流側触媒44を備えている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe (exhaust pipe) 42, an upstream catalyst 43, and a downstream catalyst 44.

エキゾーストマニホールド41は、各排気ポート23に接続された複数の枝部41aと、それらの枝部41aが集合した集合部(排気集合部)41bと、からなっている。エキゾーストパイプ42は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bに接続されている。エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42及び複数の排気ポート23は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド41の集合部41b及びエキゾーストパイプ42により形成される通路を、便宜上、「排気通路」と称呼する。   The exhaust manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a connected to each exhaust port 23, and a collection portion (exhaust collection portion) 41b in which the branch portions 41a are gathered. The exhaust pipe 42 is connected to a collective portion 41 b of the exhaust manifold 41. The exhaust manifold 41, the exhaust pipe 42, and the plurality of exhaust ports 23 constitute a passage through which exhaust gas passes. In the present specification, a passage formed by the collecting portion 41b of the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 is referred to as an “exhaust passage” for convenience.

上流側触媒43は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属(パラジウムPd及び白金Pt、ロジウムRd等の一種類以上)」及び「酸素吸蔵材であるセリア(CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能(酸素吸蔵機能)を有する三元触媒である。上流側触媒43はエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。上流側触媒43は所定の活性温度に到達すると、「未燃物(HC、CO及びH等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒機能」及び「酸素吸蔵機能」を発揮する。上流側触媒43は、スタート・キャタリティック・コンバータ(SC)又は第1触媒とも称呼される。 The upstream catalyst 43 supports “a noble metal (one or more kinds of palladium Pd, platinum Pt, rhodium Rd, etc.)” and “ceria (CeO2) as an oxygen storage material” on a support made of ceramic. Thus, it is a three-way catalyst having an oxygen storage / release function (oxygen storage function). The upstream catalyst 43 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42. When the upstream catalyst 43 reaches a predetermined activation temperature, it exhibits a “catalytic function for simultaneously purifying unburned substances (HC, CO, H 2, etc.) and nitrogen oxides (NOx)” and “oxygen storage function”. . The upstream catalyst 43 is also referred to as a start catalytic converter (SC) or a first catalyst.

下流側触媒44は、上流側触媒43と同様の三元触媒である。下流側触媒44は、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。下流側触媒44は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ(UFC)又は第2触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒43を意味する。   The downstream catalyst 44 is a three-way catalyst similar to the upstream catalyst 43. The downstream catalyst 44 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43. Since the downstream side catalyst 44 is disposed below the floor of the vehicle, it is also referred to as an under-floor catalytic converter (UFC) or a second catalyst. In the present specification, when the term “catalyst” is simply used, the “catalyst” means the upstream catalyst 43.

本制御装置は、熱線式エアフローメータ51、スロットルポジションセンサ52、機関回転速度センサ53、水温センサ54、上流側空燃比センサ55、下流側空燃比センサ56及びアクセル開度センサ57を備えている。   The present control device includes a hot-wire air flow meter 51, a throttle position sensor 52, an engine speed sensor 53, a water temperature sensor 54, an upstream air-fuel ratio sensor 55, a downstream air-fuel ratio sensor 56, and an accelerator opening sensor 57.

熱線式エアフローメータ51は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)Gaを表す信号を出力するようになっている。   The hot-wire air flow meter 51 detects the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 32 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air amount per unit time of the engine 10) Ga.

スロットルポジションセンサ52は、スロットル弁34の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。   The throttle position sensor 52 detects the opening degree of the throttle valve 34 and outputs a signal representing the throttle valve opening degree TA.

機関回転速度センサ53は、インテークカムシャフトが5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ53から出力される信号は後述する電気制御装置60により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置60は、機関回転速度センサ53及び図示しないクランク角センサからの信号に基いて、機関10のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。   The engine rotational speed sensor 53 outputs a signal having a narrow pulse every time the intake camshaft rotates 5 ° and a wide pulse every time the intake camshaft rotates 360 °. A signal output from the engine rotational speed sensor 53 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by an electric control device 60 described later. Further, the electric control device 60 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on signals from the engine rotation speed sensor 53 and a crank angle sensor (not shown).

水温センサ54は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。   The water temperature sensor 54 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側空燃比センサ55は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bと上流側触媒43との間の位置においてエキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか(即ち、排気通路)に配設されている。上流側空燃比センサ55は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed in either the exhaust manifold 41 or the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the collecting portion 41 b of the exhaust manifold 41 and the upstream catalyst 43. The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disclosed in, for example, “limit current type wide area air-fuel ratio including a diffusion resistance layer” disclosed in JP-A-11-72473, JP-A-2000-65782, JP-A-2004-69547, and the like. Sensor ".

上流側空燃比センサ55は、上流側空燃比センサ55の配設位置を流れる排ガスの空燃比(触媒43に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs)に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど(即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど)増大する。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the position where the upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed (the air-fuel ratio of the “catalyst inflow gas” that is the gas flowing into the catalyst 43, the upstream air-fuel ratio abyfs). Output the output value Vabyfs. The output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas increases (that is, as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes leaner).

電気制御装置60は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの関係を規定した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶している。電気制御装置60は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する(検出上流側空燃比abyfsを取得する)ようになっている。   The electric control device 60 stores an air-fuel ratio conversion table (map) Mapabyfs that defines the relationship between the output value Vabyfs and the upstream air-fuel ratio abyfs. The electric control device 60 detects the actual upstream air-fuel ratio abyfs (obtains the detected upstream air-fuel ratio abyfs) by applying the output value Vabyfs to the air-fuel ratio conversion table Mapabyfs.

再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ56は、上流側触媒43と下流側触媒44との間の位置においてエキゾーストパイプ42(即ち、排気通路)に配設されている。下流側空燃比センサ56は、周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ(O2センサ)である。下流側空燃比センサ56は図2に示した出力値Voxsを出力する。   Referring again to FIG. 1, the downstream air-fuel ratio sensor 56 is disposed in the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the upstream catalyst 43 and the downstream catalyst 44. The downstream air-fuel ratio sensor 56 is a well-known concentration cell type oxygen concentration sensor (O2 sensor). The downstream air-fuel ratio sensor 56 outputs the output value Voxs shown in FIG.

下流側空燃比センサ56は、図3の(A)に示した試験管状の素子部を備える。素子部は、図3の(B)に示したように、固体電解質層56aと、固体電解質層56aの外側に形成された排ガス側電極層56bと、大気室AR(固体電解質層56aの内側)に露呈し且つ固体電解質層56aを挟んで排ガス側電極層(外側電極)56bと対向するように固体電解質層56aの内側に形成された大気側電極層(内側電極)56cと、排ガス側電極層56bを覆うコーティング層56dと、そのコーティング層56dを覆う触媒層56eと、触媒層56eを覆うとともに排ガスExが接触する(図示しない保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入した排ガスEx中に晒されるように配置される)保護層(トラップ層)56fを備える。   The downstream air-fuel ratio sensor 56 includes a test tubular element portion shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the element portion includes a solid electrolyte layer 56a, an exhaust gas side electrode layer 56b formed outside the solid electrolyte layer 56a, and an air chamber AR (inside the solid electrolyte layer 56a). An atmosphere-side electrode layer (inner electrode) 56c formed inside the solid electrolyte layer 56a so as to face the exhaust gas-side electrode layer (outer electrode) 56b across the solid electrolyte layer 56a, and an exhaust gas-side electrode layer The coating layer 56d covering 56b, the catalyst layer 56e covering the coating layer 56d, and the exhaust gas Ex covering the catalyst layer 56e and contacting with the exhaust gas Ex (exhaust gas Ex flowing into the protective cover through a through hole of a protective cover not shown) A protective layer (trap layer) 56f (disposed to be exposed therein).

なお、固体電解質層56a等は板状であってもよい。触媒43から流出するガス(以下、「触媒流出ガス」とも称呼される。)は、保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入し、次いで、保護層56f、触媒層56e及びコーティング層56dを通過して、排ガス側電極層56bに到達する。   The solid electrolyte layer 56a and the like may be plate-shaped. Gas flowing out from the catalyst 43 (hereinafter also referred to as “catalyst outflow gas”) passes through the through hole of the protective cover and flows into the protective cover, and then the protective layer 56f, the catalyst layer 56e, and the coating layer It passes through 56d and reaches the exhaust gas side electrode layer 56b.

下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、「排ガス側電極層(外側電極)56bにおける酸素分圧と、大気側電極層(内側電極)56cにおける酸素分圧と、の差」に応じた起電力であって、固体電解質層56aに酸素イオンの移動を生じさせる起電力である。   The output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is determined in accordance with “the difference between the oxygen partial pressure in the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b and the oxygen partial pressure in the atmosphere side electrode layer (inner electrode) 56c”. It is an electromotive force that causes the migration of oxygen ions in the solid electrolyte layer 56a.

より具体的に述べると、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい場合(理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax又は最大値Vmax近傍の値(例えば、約0.9〜1.0V)となる。この場合、触媒43の状態は、一般に、酸素不足状態である(触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない)と判断され得る。   More specifically, the output value Voxs is excessive when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio). When oxygen is not included, the maximum value Vmax or a value near the maximum value Vmax (for example, about 0.9 to 1.0 V) is obtained. In this case, it can be determined that the state of the catalyst 43 is generally an oxygen-deficient state (almost no oxygen is stored in the catalyst).

一方、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合(理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin又は最小値Vmin近傍の値(例えば、約0〜0.1V)となる。この場合、触媒43の状態は、一般に、酸素過剰状態である(触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Cmaxに近い)と判断され得る。   On the other hand, when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), that is, the catalyst outflow gas contains excessive oxygen. If it is, the minimum value Vmin or a value near the minimum value Vmin (for example, about 0 to 0.1 V) is obtained. In this case, it can be determined that the state of the catalyst 43 is generally an oxygen-excess state (the amount of oxygen stored in the catalyst is close to the maximum oxygen storage amount Cmax).

更に、この出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する際に最大値Vmaxから最小値Vminへと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化する際に最小値Vminから最大値Vmaxへと急激に増大する。なお、最小値Vminと最大値Vmaxとの平均値は中央値Vmid(=(Vmax+Vmin)/2)又は理論空燃比相当電圧Vstと称呼される。   Further, the output value Voxs rapidly decreases from the maximum value Vmax to the minimum value Vmin when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. . Conversely, the output value Voxs rapidly increases from the minimum value Vmin to the maximum value Vmax when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. . The average value of the minimum value Vmin and the maximum value Vmax is referred to as a median value Vmid (= (Vmax + Vmin) / 2) or a stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst.

ところで、触媒流出ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化すると、そのリッチ空燃比の排ガスに含まれる還元成分(未燃物)が下流側空燃比センサ56の触媒層56eにおいて酸化反応を引き起こす。その結果、下流側空燃比センサ56のコーティング層56dから酸素が奪われるので、コーティング層56dに覆われている排ガス側電極層(外側電極)56bの酸素分圧が低下し、出力値Voxsが上昇する。   By the way, when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, the reducing components (unburned substances) contained in the rich air-fuel ratio exhaust gas are oxidized in the catalyst layer 56 e of the downstream air-fuel ratio sensor 56. Causes a reaction. As a result, oxygen is deprived from the coating layer 56d of the downstream air-fuel ratio sensor 56, so that the oxygen partial pressure of the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b covered with the coating layer 56d decreases and the output value Voxs increases. To do.

ここで、触媒層56eでの酸化反応の速度vは、排ガスに含まれる還元成分がCOであるとすると、kを定数、[CO]をCOの濃度、[O]をOの濃度とするとき、
v=k・[CO]・[O
である。
Here, the rate v of the oxidation reaction in the catalyst layer 56e is such that if the reducing component contained in the exhaust gas is CO, k is a constant, [CO] is the concentration of CO, and [O 2 ] is the concentration of O 2 . and when,
v = k · [CO] · [O 2 ]
It is.

この酸化反応が発生すれば、還元成分(ここではCO)の濃度は低下する。このとき、排ガスの流量を表す吸入空気量Gaが大きいほど多くの還元成分が触媒層56eに到達する(供給される)ので、還元成分の濃度が高い値に維持される。この結果、図4に示したように、下流側空燃比センサの出力値Voxsは、排ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化した場合、排ガスの流量を表す吸入空気量Gaが大きくなるほど迅速に上昇する。   When this oxidation reaction occurs, the concentration of the reducing component (here, CO) decreases. At this time, the larger the intake air amount Ga that represents the flow rate of the exhaust gas, the more reducing components reach (be supplied) to the catalyst layer 56e, so the concentration of the reducing components is maintained at a high value. As a result, as shown in FIG. 4, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is As it gets bigger, it rises faster.

これに対し、排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変化した場合には、コーティング層56dにOが直接取り込まれ、「排ガス側電極層(外側電極)56bにおける酸素分圧と、大気側電極層(内側電極)56cにおける酸素分圧と、の差」が小さくなり、その結果、出力値Voxsが低下する。即ち、排ガスの空燃比がリーン空燃比へと変化した場合におけるコーティング層56dの酸素濃度(酸素分圧)は、その排ガスの酸素濃度(酸素分圧)に強く依存するが、排ガスの流量には殆ど依存しない。その結果、図5に示したように、排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変化した場合、酸素濃度センサの出力値Voxsの変化速度は吸入空気量Gaに実質的に依存しない。 In contrast, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, O 2 is directly taken into the coating layer 56d, and “the oxygen partial pressure in the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b The difference between the oxygen partial pressure in the atmosphere side electrode layer (inner electrode) 56c ”becomes smaller, and as a result, the output value Voxs decreases. That is, the oxygen concentration (oxygen partial pressure) of the coating layer 56d when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the lean air-fuel ratio strongly depends on the oxygen concentration (oxygen partial pressure) of the exhaust gas, but the flow rate of the exhaust gas Little dependence. As a result, as shown in FIG. 5, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the change rate of the output value Voxs of the oxygen concentration sensor does not substantially depend on the intake air amount Ga. .

このように、排ガスの空燃比がリッチ空燃比へと変化した際、排ガスの流量(吸入空気量Ga)が大きいほどコーティング層56dが還元状態へとより短時間にて変化するので、出力値Voxsはより迅速に増大する。これに対し、排ガスの空燃比がリーン空燃比へと変化した際、コーティング層56dが酸化状態へと変化するまでの時間は排ガスの流量(吸入空気量Ga)に依存しない。その結果、下流側空燃比センサのリーン感度(出力値Voxsがリーン空燃比に対応する値へと変化する際の応答性)は低下する。   Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich air-fuel ratio, the coating layer 56d changes to the reduced state in a shorter time as the flow rate of the exhaust gas (intake air amount Ga) increases, so the output value Voxs Increases more quickly. In contrast, when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the lean air-fuel ratio, the time until the coating layer 56d changes to the oxidized state does not depend on the exhaust gas flow rate (intake air amount Ga). As a result, the lean sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor (responsiveness when the output value Voxs changes to a value corresponding to the lean air-fuel ratio) decreases.

再び、図1を参照すると、アクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダルAPの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   Referring to FIG. 1 again, the accelerator opening sensor 57 detects the operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal AP.

電気制御装置60は、「CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」からなる「周知のマイクロコンピュータ」を含む電子回路である。   The electric control device 60 is an electronic circuit including a “well-known microcomputer” including “an interface including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and an AD converter”.

電気制御装置60が備えるバックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。バックアップRAMは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失(破壊)される。   The backup RAM included in the electric control device 60 is a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted (any one of an off position, a start position, an on position, etc.). It is supposed to receive power supply from. When receiving power from the battery, the backup RAM stores data according to an instruction from the CPU (data is written) and holds (stores) the data so that the data can be read. The backup RAM cannot retain data when the power supply from the battery is interrupted, for example, when the battery is removed from the vehicle. In other words, the data held so far is lost (destroyed).

電気制御装置60のインターフェースは、前記センサ51〜57と接続され、CPUにセンサ51〜57からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、CPUの指示に応じて、各気筒の点火プラグ24、各気筒の燃料噴射弁25、吸気弁制御装置26及びスロットル弁アクチュエータ34a等に指示信号(駆動信号)等を送出するようになっている。なお、電気制御装置60は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ34aに指示信号を送出するようになっている。   The interface of the electric control device 60 is connected to the sensors 51 to 57 so as to supply signals from the sensors 51 to 57 to the CPU. Further, the interface sends an instruction signal (drive signal) or the like to the ignition plug 24 of each cylinder, the fuel injection valve 25 of each cylinder, the intake valve control device 26, the throttle valve actuator 34a, etc. in accordance with an instruction from the CPU. It is like that. The electric control device 60 sends an instruction signal to the throttle valve actuator 34a so that the throttle valve opening TA increases as the acquired accelerator pedal operation amount Accp increases.

(第1制御装置による空燃比フィードバック制御の概要)
第1制御装置は、以下に述べるように触媒43の状態(酸素吸蔵状態、触媒状態)を判定するとともに、判定された触媒43の状態に基づいて触媒43に流入する排ガス(触媒流入ガス)の空燃比(従って、機関10に供給される混合気の空燃比)をフィードバック制御する。触媒43は、触媒43が酸素をその最大酸素吸蔵量に近い値まで吸蔵している状態(即ち、酸素過剰状態、リーン状態)、及び、触媒43が酸素を殆ど吸蔵していない状態(即ち、酸素不足状態、還元状態、リッチ状態)の何れかの状態にあると判定される。
(Outline of air-fuel ratio feedback control by the first controller)
The first controller determines the state of the catalyst 43 (oxygen storage state, catalyst state) as described below, and the exhaust gas (catalyst inflow gas) flowing into the catalyst 43 based on the determined state of the catalyst 43. The air-fuel ratio (and hence the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10) is feedback controlled. The catalyst 43 is in a state where the catalyst 43 stores oxygen to a value close to its maximum oxygen storage amount (that is, an oxygen excess state, a lean state), and a state where the catalyst 43 hardly stores oxygen (ie, It is determined that the state is any one of an oxygen deficient state, a reduced state, and a rich state.

1.従来装置
第1制御装置による空燃比フィードバック制御を説明するために、先ず、本発明が適用されていない従来装置による空燃比フィードバック制御について説明する。従来装置における「目標空燃比abyfr、下流側空燃比センサ56の出力値Voxs、及び、排出されるNOxの量」は、それぞれ図6の(C)、(D)及び(E)に示されている。
1. Conventional Device In order to describe air-fuel ratio feedback control by the first control device, first, air-fuel ratio feedback control by a conventional device to which the present invention is not applied will be described. The “target air-fuel ratio abyfr, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, and the amount of exhausted NOx” in the conventional apparatus are shown in FIGS. 6C, 6D, and 6E, respectively. Yes.

従来装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが「常に上記中央値Vmidに設定された判定値Vth」以上であるとき、触媒43の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であると判定し、機関の空燃比を所定のリーン空燃比afLeanに設定する(図6の時刻t4以前に実質的に対応する期間、及び、時刻t5以降に実質的に対応する期間を参照。)。   The conventional device determines that the state of the catalyst 43 is in an oxygen-deficient state (rich state) when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is equal to or greater than “the determination value Vth always set to the median value Vmid”. Then, the air-fuel ratio of the engine is set to a predetermined lean air-fuel ratio afLean (refer to the period substantially corresponding to time before time t4 in FIG. 6 and the period substantially corresponding to time after time t5).

従来装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが「常に上記中央値Vmidに設定された判定値Vth」未満であるとき、触媒43の状態が酸素過剰状態(リーン状態)であると判定し、機関の空燃比を所定のリッチ空燃比afRichに設定する(図6の時刻t4〜時刻t5に実質的に対応する期間を参照。)。   When the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is less than the “determination value Vth always set to the median value Vmid”, the conventional device determines that the state of the catalyst 43 is an oxygen excess state (lean state). Then, the air-fuel ratio of the engine is set to a predetermined rich air-fuel ratio afRich (refer to a period substantially corresponding to time t4 to time t5 in FIG. 6).

ところで、図6に示した例においては、(A)の車速の変化から理解されるように、時刻t1にて加速運転が開始され、(B)に示したように、吸入空気量Gaが時刻t1〜時刻t3において増加し、時刻t3以降において減少している。更に、加速開始時点(時刻t1)において、(D)に示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは判定値Vthよりも大きいので、従来装置は触媒43の状態はリッチ状態(酸素不足状態)であると判定し、触媒流入ガスの空燃比及び機関の空燃比に実質的に等しい目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLean(理論空燃比よりも大きい空燃比)に設定している。   By the way, in the example shown in FIG. 6, as understood from the change in the vehicle speed in (A), the acceleration operation is started at time t1, and as shown in (B), the intake air amount Ga is the time. It increases from t1 to time t3 and decreases after time t3. Further, at the acceleration start time (time t1), as shown in (D), the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is larger than the determination value Vth. The target air-fuel ratio abyfr substantially equal to the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas and the engine air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio afLean (an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio). Yes.

前述したように、下流側空燃比センサ56のリーン感度は吸入空気量Gaが大きくなるほど低下する。このため、時刻t1〜時刻t3において吸入空気量Gaが増大しているにも関らず、出力値Voxsは判定値Vthよりも大きい値を維持する。その後、(D)に示したように、出力値Voxsは時刻t4にて判定値Vthよりも大きい値から小さい値へと変化する(判定値Vthを下回る。)。   As described above, the lean sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor 56 decreases as the intake air amount Ga increases. For this reason, the output value Voxs maintains a value larger than the determination value Vth, although the intake air amount Ga increases from time t1 to time t3. Thereafter, as shown in (D), the output value Voxs changes from a value larger than the determination value Vth to a smaller value at time t4 (below the determination value Vth).

従って、従来装置は、時刻t4にて触媒43の状態はリーン状態(酸素過剰状態)であると判定し、時刻t4の直後に目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRich(理論空燃比よりも小さい空燃比)に設定する。しかしながら、時刻t4に至るまでの期間(特に、吸入空気量Gaが大きい時刻t1〜時刻t4までの期間)において「多量かつ触媒43にとって過剰なNOx」が排気通路に排出されているので、(E)に示したように、時刻t4の前後において触媒43からNOxが排出されてしまう。   Therefore, the conventional device determines that the state of the catalyst 43 is in the lean state (oxygen excess state) at time t4, and immediately after time t4, sets the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich (smaller than the theoretical air-fuel ratio). Set to air / fuel ratio. However, during the period up to time t4 (particularly, the period from time t1 to time t4 when the intake air amount Ga is large), “a large amount and excessive NOx for the catalyst 43” is discharged into the exhaust passage (E ), NOx is discharged from the catalyst 43 before and after time t4.

2.第1制御装置
次に、第1制御装置による空燃比フィードバック制御を説明する。第1制御装置における「目標空燃比abyfr、下流側空燃比センサ56の出力値Voxs、及び、排出されるNOxの量」は、それぞれ図6の(F)、(G)及び(H)に示されている。
2. First Control Device Next, air-fuel ratio feedback control by the first control device will be described. The “target air-fuel ratio abyfr, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, and the amount of NOx discharged” in the first control device are shown in (F), (G), and (H) of FIG. Has been.

第1制御装置は、機関の空燃比をリーン空燃比に設定している場合(目標空燃比abyfrとして目標リーン空燃比afLeanを設定している場合、即ち、出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合)であって、吸入空気量Gaが増大しているとき、「吸入空気量Gaの単位時間(所定時間)あたりの変化量ΔGa(以下、「吸入空気変化量ΔGa」とも称呼する。)」の大きさが大きくなるほど判定値Vthが大きくなるように、判定値Vthを修正する点においてのみ従来装置と相違している。この判定値Vthの修正は、便宜上、第1の修正とも称呼される。   When the air-fuel ratio of the engine is set to the lean air-fuel ratio (when the target lean air-fuel ratio afLean is set as the target air-fuel ratio abyfr, that is, the output value Voxs is larger than the determination value Vth. In the case where the intake air amount Ga is increasing, “change amount ΔGa per unit time (predetermined time) of the intake air amount Ga (hereinafter also referred to as“ intake air change amount ΔGa ”)” The difference from the conventional apparatus is only in that the determination value Vth is corrected so that the determination value Vth becomes larger as the size of. This correction of the determination value Vth is also referred to as a first correction for convenience.

より具体的に述べると、図6の(B)及び(G)に示したように、第1制御装置は時刻t1以降において吸入空気量Gaが増大すると、時刻t1において目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていることから、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど判定値Vthを大きくする(判定値Vthと中央値Vmidとの差の大きさが小さくなるように判定値Vthを増大させる。)。これにより、下流側空燃比センサ56のリーン感度の低下が補償される。   More specifically, as shown in FIGS. 6B and 6G, when the intake air amount Ga increases after time t1, the first control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target lean at time t1. Since the air-fuel ratio is set to afLean, the determination value Vth is increased as the intake air change amount ΔGa increases (the determination value Vth so that the difference between the determination value Vth and the median value Vmid decreases). Increase.) As a result, a decrease in lean sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is compensated.

この修正(第1の修正)によって、出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい値から判定値Vthよりも小さい値へと変化する時点((G)の時刻t2)が、前記第1の修正を行わない場合((D)の時刻4を参照。)に比較して早期に到来する。従って、第1制御装置は、従来装置よりも早い時点にて、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichへと切り替える((F)の時刻t2の直後を参照。)。その結果、(H)に示したように、NOxの排出量を低減することができる。   The time at which the output value Voxs changes from a value larger than the determination value Vth to a value smaller than the determination value Vth (time t2 in (G)) by this correction (first correction) is the first correction. Compared to the case where the operation is not performed (see time 4 in (D)), it arrives earlier. Accordingly, the first control device switches the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich at a time earlier than that of the conventional device (see immediately after time t2 in (F)). As a result, as shown in (H), the amount of NOx emission can be reduced.

(作動)
次に、第1制御装置の実際の作動について説明する。
(Operation)
Next, the actual operation of the first control device will be described.

<燃料噴射制御>
第1制御装置のCPUは、図7に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、BTDC90°CA(吸気上死点前90°クランク角度)である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。CPUは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiの計算及び燃料噴射の指示を行う。
<Fuel injection control>
The CPU of the first control device repeatedly executes the fuel injection control routine shown in FIG. 7 for each cylinder every time the crank angle of an arbitrary cylinder reaches a predetermined crank angle before the intake top dead center. It has become. The predetermined crank angle is, for example, BTDC 90 ° CA (90 ° crank angle before intake top dead center). A cylinder whose crank angle coincides with the predetermined crank angle is also referred to as a “fuel injection cylinder”. The CPU calculates the commanded fuel injection amount (final fuel injection amount) Fi and instructs fuel injection by this fuel injection control routine.

任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、CPUはステップ700から処理を開始し、ステップ705にてフューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグXFCの値は、フューエルカット開始条件が成立したときに「1」に設定され、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であるときにフューエルカット終了条件が成立したときに「0」に設定される。フューエルカットフラグXFCの値は更にイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関10が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにCPUにより実行されるルーチンである。   When the crank angle of an arbitrary cylinder matches the predetermined crank angle before the intake top dead center, the CPU starts the process from step 700, and in step 705, determines whether or not the value of the fuel cut flag XFC is “0”. judge. The value of the fuel cut flag XFC is set to “1” when the fuel cut start condition is satisfied, and is “0” when the fuel cut end condition is satisfied when the value of the fuel cut flag XFC is “1”. Set to The value of the fuel cut flag XFC is further set to “0” in the initial routine. The initial routine is a routine executed by the CPU when the ignition key switch of the vehicle on which the engine 10 is mounted is changed from OFF to ON.

フューエルカット開始条件は、スロットル弁開度TAが「0」であり且つ機関回転速度NEがフューエルカット回転閾値速度NEFC以上であるとき成立する。フューエルカット終了条件は、スロットル弁開度TAが「0」でなくなるか、又は、機関回転速度NEがフューエルカット終了回転閾値速度NERT以下となったとき、成立する。フューエルカット終了回転閾値速度NERTはフューエルカット回転閾値速度NEFCよりも小さい。   The fuel cut start condition is satisfied when the throttle valve opening degree TA is “0” and the engine rotational speed NE is equal to or higher than the fuel cut rotational threshold speed NEFC. The fuel cut end condition is satisfied when the throttle valve opening degree TA is not “0” or when the engine speed NE is equal to or lower than the fuel cut end rotation threshold speed NERT. The fuel cut end rotation threshold speed NERT is smaller than the fuel cut rotation threshold speed NEFC.

いま、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUは、ステップ705にて「Yes」と判定してステップ710に進み、「エアフローメータ51により計測された吸入空気量Ga、機関回転速度センサ53の信号に基いて取得された機関回転速度NE、及び、ルックアップテーブルMapMc(Ga,NE)」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量(即ち、筒内吸入空気量)Mc)」を取得する。筒内吸入空気量Mcは、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。   Assume that the value of the fuel cut flag XFC is “0”. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 710, where “the engine speed acquired based on the intake air amount Ga measured by the air flow meter 51 and the signal of the engine rotational speed sensor 53 is obtained. Based on the speed NE and the look-up table MapMc (Ga, NE), “the amount of air taken into the fuel injection cylinder (ie, the in-cylinder intake air amount) Mc)” is acquired. The in-cylinder intake air amount Mc may be calculated by a well-known air model (a model constructed according to a physical law simulating the behavior of air in the intake passage).

次に、CPUはステップ715に進み、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグXFBの値は、フィードバック制御条件が成立しているときに「1」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「0」に設定される。フィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
(A1)上流側空燃比センサ55が活性化している。
(A2)下流側空燃比センサ56が活性化している。
(A3)機関の負荷KLが閾値KLth以下である。
(A4)フューエルカットフラグXFCの値が「0」である。
Next, the CPU proceeds to step 715 to determine whether or not the value of the feedback control flag XFB is “1”. The value of the feedback control flag XFB is set to “1” when the feedback control condition is satisfied, and is set to “0” when the feedback control condition is not satisfied. The feedback control condition is satisfied when, for example, all the following conditions are satisfied.
(A1) The upstream air-fuel ratio sensor 55 is activated.
(A2) The downstream air-fuel ratio sensor 56 is activated.
(A3) The engine load KL is less than or equal to the threshold KLth.
(A4) The value of the fuel cut flag XFC is “0”.

このとき、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」でなければ、CPUはステップ715にて「No」と判定してステップ720に進み、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoich(例えば、14.6)に設定する。   At this time, if the value of the feedback control flag XFB is not “1”, the CPU makes a “No” determination at step 715 to proceed to step 720 to set the target air-fuel ratio abyfr to the stoichiometric air-fuel ratio stoich (for example, 14.6). ).

次に、CPUは以下に述べるステップ725乃至ステップ740の処理を順に行い、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU sequentially performs the processing from step 725 to step 740 described below, proceeds to step 795, and once ends this routine.

ステップ725:CPUは、筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Fbaseを算出する。基本燃料噴射量Fbaseは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。   Step 725: The CPU calculates the basic fuel injection amount Fbase by dividing the in-cylinder intake air amount Mc by the target air-fuel ratio abyfr. The basic fuel injection amount Fbase is a feed-forward amount of the fuel injection amount necessary for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio abyfr.

ステップ730:CPUは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量KFmainを読み込む。メインフィードバック量KFmainは、検出上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のPID制御に基づいて算出される。なお、メインフィードバック量KFmainは、フィードバック制御フラグXFBの値が「0」であるとき「1」に設定される。更に、メインフィードバック量KFmainは常に「1」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量KFmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。   Step 730: The CPU reads a main feedback amount KFmain separately calculated by a routine not shown. The main feedback amount KFmain is calculated based on known PID control so that the detected upstream air-fuel ratio abyfs matches the target air-fuel ratio abyfr. The main feedback amount KFmain is set to “1” when the value of the feedback control flag XFB is “0”. Further, the main feedback amount KFmain may always be set to “1”. That is, feedback control using the main feedback amount KFmain is not essential in this embodiment.

ステップ735:CPUは、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量KFmainにより補正することによって指示燃料噴射量Fiを算出する。より具体的に述べると、CPUは、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量KFmainを乗じることによって指示燃料噴射量Fiを算出する。   Step 735: The CPU calculates the indicated fuel injection amount Fi by correcting the basic fuel injection amount Fbase with the main feedback amount KFmain. More specifically, the CPU calculates the command fuel injection amount Fi by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount KFmain.

ステップ740:CPUは、「指示燃料噴射量Fiの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁25」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁25に送出する。   Step 740: The CPU sends an injection instruction signal for injecting “the fuel of the indicated fuel injection amount Fi” from the “fuel injection valve 25 provided corresponding to the fuel injection cylinder” to the fuel injection valve 25. To do.

この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁25から噴射させられる。即ち、ステップ725乃至ステップ740は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Fiを制御する」指示燃料噴射量制御手段を構成している。   As a result, an amount of fuel required to make the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio abyfr is injected from the fuel injection valve 25 of the fuel injection cylinder. That is, Steps 725 to 740 constitute command fuel injection amount control means for “controlling the command fuel injection amount Fi so that the air-fuel ratio of the engine matches the target air-fuel ratio abyfr”.

一方、CPUがステップ715の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であると、CPUはそのステップ715にて「Yes」と判定してステップ745に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」であるか否かを判定する。触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は後述するルーチンにより設定される。   On the other hand, when the value of the feedback control flag XFB is “1” at the time when the CPU performs the process of step 715, the CPU determines “Yes” in step 715 and proceeds to step 745 to display the catalyst rich state display. It is determined whether or not the value of the flag XCCRORich is “1”. The value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set by a routine described later.

触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」であると、CPUはステップ745にて「Yes」と判定してステップ750に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リーン空燃比afLean」に設定する。   If the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 745 to proceed to step 750 to set the target air-fuel ratio abyfr to “predetermined target lean air-fuel ratio afLean”. To do.

より具体的に述べると、CPUは図8に示した「目標空燃比abyfrの一つである目標リーン空燃比afLeanと、吸入空気量Gaと、の関係を規定したテーブルfL(Ga)」に、実際の吸入空気量Gaを適用することにより、目標リーン空燃比afLeanを決定する。このテーブルfL(Ga)によれば、目標リーン空燃比afLeanは、理論空燃比よりも大きい範囲の空燃比であって、且つ、吸入空気量Gaが大きいほど理論空燃比に近づく(小さくなる)空燃比となるように決定される。その後、CPUはステップ725以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。   More specifically, the CPU displays a table fL (Ga) that defines the relationship between the target lean air-fuel ratio afLean, which is one of the target air-fuel ratios abyfr, and the intake air amount Ga shown in FIG. The target lean air-fuel ratio afLean is determined by applying the actual intake air amount Ga. According to this table fL (Ga), the target lean air-fuel ratio afLean is an air-fuel ratio in a range larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air that approaches (or decreases) the stoichiometric air-fuel ratio as the intake air amount Ga increases. It is determined so as to be the fuel ratio. Thereafter, the CPU proceeds to step 725 and subsequent steps. Accordingly, the air-fuel ratio of the engine is made to coincide with the target lean air-fuel ratio afLean.

これに対し、CPUがステップ745の処理を実行する時点において、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」であると、CPUはステップ745にて「No」と判定してステップ755に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リッチ空燃比afRich」に設定する。   On the other hand, if the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0” at the time when the CPU executes the process of step 745, the CPU makes a “No” determination at step 745 to proceed to step 755, The target air-fuel ratio abyfr is set to “predetermined target rich air-fuel ratio afRich”.

より具体的に述べると、CPUは図8に示した「目標空燃比abyfrの一つである目標リッチ空燃比afRichと、吸入空気量Gaと、の関係を規定したテーブルfR(Ga)」に、実際の吸入空気量Gaを適用することにより、目標リッチ空燃比afRichを決定する。このテーブルfR(Ga)によれば、目標リッチ空燃比afRichは、理論空燃比よりも小さい範囲の空燃比であって、且つ、吸入空気量Gaが大きいほど理論空燃比に近づく(大きくなる)空燃比となるように決定される。その後、CPUはステップ725以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。   More specifically, the CPU sets the “table fR (Ga) that defines the relationship between the target rich air-fuel ratio afRich, which is one of the target air-fuel ratios abyfr, and the intake air amount Ga” shown in FIG. The target rich air-fuel ratio afRich is determined by applying the actual intake air amount Ga. According to this table fR (Ga), the target rich air-fuel ratio afRich is an air-fuel ratio in a range smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air that approaches (or increases) the stoichiometric air-fuel ratio as the intake air amount Ga increases. It is determined so as to be the fuel ratio. Thereafter, the CPU proceeds to step 725 and subsequent steps. Accordingly, the air-fuel ratio of the engine is made to coincide with the target rich air-fuel ratio afRich.

一方、CPUがステップ705の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であると、CPUはそのステップ705にて「No」と判定してステップ795に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ740の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット制御(燃料供給停止制御)が実行される。即ち、機関10の運転状態はフューエルカット運転状態となる。   On the other hand, if the value of the fuel cut flag XFC is “1” at the time when the CPU executes the process of step 705, the CPU makes a “No” determination at step 705 to directly proceed to step 795, and this routine Is temporarily terminated. In this case, since fuel injection by the process of step 740 is not executed, fuel cut control (fuel supply stop control) is executed. That is, the operating state of the engine 10 is a fuel cut operating state.

<触媒状態(触媒43の酸素吸蔵状態)判定>
CPUは図9にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間tsの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、CPUはステップ900から処理を開始してステップ910に進み、「現時点の吸入空気量Ga」から「前回の吸入空気量Gaold」を減じることにより、所定時間ts(単位時間)あたりの吸入空気量Gaの変化量ΔGa(吸入空気変化量ΔGa)を算出する。前回の吸入空気量Gaoldは、次のステップ920にて更新される値であり、現時点から所定時間tsだけ前の時点の吸入空気量Ga(本ルーチンが前回実行されたときの吸入空気量Ga)である。次に、CPUはステップ920に進み、現時点の吸入空気量Gaを「前回の吸入空気量Gaold」として記憶する。
<Catalyst State (Oxygen Storage State of Catalyst 43) Determination>
The CPU repeatedly executes the “catalyst state determination routine” shown in the flowchart of FIG. 9 every elapse of a predetermined time ts. Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU starts the process from step 900 and proceeds to step 910, and subtracts the “previous intake air amount Gaold” from the “current intake air amount Ga”, thereby determining the predetermined time ts (units). A change amount ΔGa (intake air change amount ΔGa) of the intake air amount Ga per time) is calculated. The previous intake air amount Gaold is a value that is updated in the next step 920, and the intake air amount Ga at a time point a predetermined time ts before the present time (intake air amount Ga when this routine was executed last time). It is. Next, the CPU proceeds to step 920 to store the current intake air amount Ga as “previous intake air amount Gaold”.

次に、CPUはステップ930に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」であるか否かを判定する。触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichは、上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。更に、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は、後述するように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが判定値Vth以上であるとき(即ち、触媒43の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であると判定されるとき)に「1」に設定され、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが判定値Vthよりも小さいとき(即ち、触媒43の状態が酸素過剰状態(リーン状態)であると判定されるとき)に「0」に設定される。   Next, the CPU proceeds to step 930 to determine whether or not the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1”. The catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “0” in the above-described initial routine. Further, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is, as will be described later, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is greater than or equal to the determination value Vth (that is, the state of the catalyst 43 is an oxygen deficient state (rich state)). When the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is smaller than the determination value Vth (that is, the state of the catalyst 43 is in an oxygen excess state (lean state)). Is set to “0”).

いま、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」であると仮定する。この場合、CPUはステップ930にて「Yes」と判定してステップ940に進み、「吸入空気変化量ΔGaと、暫定判定値Vthnewと、の関係」を規定したテーブルfleanvth(ΔGa)に、ステップ910にて算出した実際の吸入空気変化量ΔGaを適用することにより、暫定判定値Vthnewを決定する。   Assume that the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1”. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 930 to proceed to step 940 where the table fleanvth (ΔGa) defining “the relationship between the intake air change amount ΔGa and the provisional determination value Vthnew” is step 910. The provisional determination value Vthnew is determined by applying the actual intake air change amount ΔGa calculated in (1).

このテーブルfleanvth(ΔGa)によれば、吸入空気変化量ΔGaが負であるとき(即ち、吸入空気量Gaが減少しているとき)、暫定判定値Vthnewは中央値Vmidに設定される。更に、このテーブルfleanvth(ΔGa)によれば、吸入空気変化量ΔGaが正であるとき(即ち、吸入空気量Gaが増大しているとき)、暫定判定値Vthnewは吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど中央値Vmidから離れるように次第に大きくなる値に設定される。   According to this table fleanvth (ΔGa), when the intake air change amount ΔGa is negative (that is, when the intake air amount Ga is decreasing), the provisional determination value Vthnew is set to the median value Vmid. Further, according to this table fleanvth (ΔGa), when the intake air change amount ΔGa is positive (that is, when the intake air amount Ga is increasing), the provisional determination value Vthnew is the magnitude of the intake air change amount ΔGa. As the value increases, the value gradually increases so as to be farther from the median value Vmid.

次に、CPUはステップ950に進み、下記の(1)式に従って最終的な判定値Vth(比較値Vth、フィードバック目標値Vth)を決定する。(1)式において、Vth(n)は最終的な判定値Vth、Vth(n−1)は所定時間ts前の判定値Vth、αは0以上であり、且つ、1よりも小さい定数(例えば、1/2)である。
なお、αは「0」であってもよい。即ち、ステップ950を省略し、暫定判定値Vthnewを最終的な判定値Vthとして設定してもよい。

Vth(n)=α・Vth(n−1)+(1−α)・Vthnew …(1)
Next, the CPU proceeds to step 950 to determine a final determination value Vth (comparison value Vth, feedback target value Vth) according to the following equation (1). In equation (1), Vth (n) is the final determination value Vth, Vth (n−1) is the determination value Vth before the predetermined time ts, α is 0 or more, and a constant smaller than 1 (for example, , 1/2).
Α may be “0”. That is, step 950 may be omitted and the provisional determination value Vthnew may be set as the final determination value Vth.

Vth (n) = α · Vth (n−1) + (1−α) · Vthnew (1)

次に、CPUはステップ960に進み、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが「ステップ950にて決定された判定値Vth」よりも小さいか否かを判定する。このとき、出力値Voxsが判定値Vth以上であれば、CPUはステップ960にて「No」と判定してステップ970に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値を「1」に設定する。即ち、この場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「1」に維持される。その後、CPUはステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 960 to determine whether or not the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is smaller than “the determination value Vth determined in step 950”. At this time, if the output value Voxs is equal to or greater than the determination value Vth, the CPU makes a “No” determination at step 960 to proceed to step 970 to set the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich to “1”. That is, in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is maintained at “1”. Thereafter, the CPU proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.

この結果、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに維持・設定される(図7のステップ745及びステップ750を参照。)。従って、触媒43には過剰の酸素が流入し、所定の時間が経過すると触媒43から酸素が流出する。この結果、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは判定値Vth未満となる。この場合、CPUはステップ960に進んだとき、そのステップ960にて「Yes」と判定してステップ980に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   As a result, the target air-fuel ratio abyfr is maintained and set to the target lean air-fuel ratio afLean (see step 745 and step 750 in FIG. 7). Accordingly, excess oxygen flows into the catalyst 43, and oxygen flows out from the catalyst 43 after a predetermined time has elapsed. As a result, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is less than the determination value Vth. In this case, when the CPU proceeds to step 960, it determines “Yes” at step 960, proceeds to step 980, and sets the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.

この結果、CPUは図7のステップ745に進んだとき、そのステップ745にて「No」と判定してステップ755に進む。従って、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されるので、触媒43には過剰の未燃物が流入する。更に、CPUは図9のステップ930に進んだとき、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」に設定されていることから、そのステップ930にて「No」と判定してステップ990に進み、暫定判定値Vthnewに中央値Vmidを設定する。換言すると、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」であるとき(目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるとき)、暫定判定値Vthnewは吸入空気変化量ΔGaに依存せず一定値となる。その後、CPUはステップ950以降に進む。   As a result, when the CPU proceeds to step 745 in FIG. 7, the CPU makes a “No” determination at step 745 to proceed to step 755. Accordingly, since the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich, excess unburned material flows into the catalyst 43. Furthermore, since the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “0” when the CPU proceeds to step 930 in FIG. 9, the CPU makes a “No” determination at step 930 and proceeds to step 990. The median value Vmid is set as the provisional determination value Vthnew. In other words, when the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0” (when the target air-fuel ratio abyfr is the target rich air-fuel ratio afRich), the provisional determination value Vthnew does not depend on the intake air change amount ΔGa. It becomes. Thereafter, the CPU proceeds to step 950 and subsequent steps.

触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」に変更になった直後においては、触媒43から未燃物は流出しない。従って、出力値Voxsは判定値Vth未満であるから、CPUはステップ960及びステップ980へと進む。この結果、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「0」に維持される。   Immediately after the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is changed to “0”, unburned matter does not flow out of the catalyst 43. Accordingly, since the output value Voxs is less than the determination value Vth, the CPU proceeds to step 960 and step 980. As a result, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is maintained at “0”.

その後、所定の時間が経過すると触媒43から未燃物が流出する。この結果、下流側空燃比センサの出力値Voxsは判定値Vth以上となる。従って、CPUは図9のステップ960に進んだとき、そのステップ960にて「No」と判定してステップ970に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichを「1」に設定する。この結果、目標空燃比abyfrは再び目標リーン空燃比afLeanに設定される。   Thereafter, when a predetermined time elapses, unburned matter flows out from the catalyst 43. As a result, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the determination value Vth. Accordingly, when the CPU proceeds to step 960 in FIG. 9, the CPU makes a “No” determination at step 960 to proceed to step 970 to set the catalyst rich state display flag XCCRORich to “1”. As a result, the target air-fuel ratio abyfr is set again to the target lean air-fuel ratio afLean.

以上、説明したように、第1制御装置は、
濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合には触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比となるように、且つ、出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合には触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように、機関に供給される混合気の空燃比(機関の空燃比)を制御する空燃比制御手段を備える(図9のステップ960乃至ステップ980と、図7のステップ745乃至755と、等を参照。)。
As described above, the first control device
When the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 which is a concentration cell type oxygen concentration sensor is larger than the determination value Vth, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio, and the output value Voxs is An air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine (the air-fuel ratio of the engine) so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio when it is smaller than the determination value Vth ( (See steps 960 through 980 in FIG. 9, steps 745 through 755 in FIG. 7, and so on).

更に、その空燃比制御手段は、
触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比となるように機関の空燃比を制御し(図9のステップ930での「Yes」との判定、図7のステップ745及びステップ750を参照。)、且つ、吸入空気量Gaが増加している場合、吸入空気量Gaの所定時間あたりの変化量(吸入空気変化量ΔGa)の大きさが大きくなるほど「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさ」が小さくなるように、出力値Voxs及び判定値Vthのうちの少なくとも一方(本例においては、判定値Vth)を修正する第1の修正を行う第1パラメータ修正手段を含む(図9のステップ940のテーブル、及び、ステップ950を参照。)。
Further, the air-fuel ratio control means is
The air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio (determination of “Yes” in step 930 in FIG. 9, see step 745 and step 750 in FIG. 7), and When the intake air amount Ga increases, the larger the amount of change (intake air change amount ΔGa) per predetermined time of the intake air amount Ga, the greater the “output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 and the determination value. First parameter correction means for performing a first correction for correcting at least one of the output value Voxs and the determination value Vth (in this example, the determination value Vth) so that the “difference from Vth” is small. (See the table in step 940 and step 950 in FIG. 9).

これにより、出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい値から判定値Vthよりも小さい値へと変化する時点(図6の(G)における時刻t2)が、前記第1の修正を行わない場合(図6の(D)における時刻t4)に比較して早期に到来する。即ち、吸入空気量Gaが増大する場合の下流側空燃比センサ56のリーン感度の低下が補償される。その結果、機関の空燃比が必要以上にリーン空燃比に維持されることがないので、NOxの排出量を低減することができる(図6の(E)に対する(H)を参照。)。   Thereby, when the output value Voxs changes from a value larger than the determination value Vth to a value smaller than the determination value Vth (time t2 in FIG. 6G), the first correction is not performed ( It arrives earlier compared to time t4) in FIG. That is, a decrease in the lean sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor 56 when the intake air amount Ga increases is compensated. As a result, the air-fuel ratio of the engine is not maintained at a lean air-fuel ratio more than necessary, so that the amount of NOx emission can be reduced (see (H) with respect to (E) in FIG. 6).

なお、第1制御装置において、第1の修正は判定値Vthを増大することであったが、第1の修正は出力値Voxsを修正することであってもよい。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比となるように機関の空燃比を制御し、且つ、吸入空気量Gaが増加している場合、吸入空気量Gaの所定時間あたりの変化量(吸入空気変化量ΔGa)の大きさが大きくなるほど大きくなる値を出力値Voxsから減じた値(吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きいほど出力値Voxsがより小さくなるように出力値Voxsを修正した値)を、触媒状態の判定のための出力値(判定値Vthと比較する出力値)として採用してもよい。   In the first control device, the first correction is to increase the determination value Vth, but the first correction may be to correct the output value Voxs. That is, when the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio, and the intake air amount Ga is increased, the change amount of the intake air amount Ga per predetermined time (intake) A value obtained by subtracting a value that increases as the air change amount ΔGa) from the output value Voxs (a value obtained by correcting the output value Voxs so that the output value Voxs decreases as the intake air change amount ΔGa increases). ) May be employed as an output value for determining the catalyst state (an output value to be compared with the determination value Vth).

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。
Second Embodiment
Next, an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “second control apparatus”) according to a second embodiment of the present invention will be described.

第2制御装置は、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御されていて(目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて)、且つ、吸入空気量Gaが減少している(吸入空気変化量ΔGaが負である)場合に、吸入空気変化量ΔGaの大きさ(|ΔGa|)が大きくなるほど判定値Vthを小さくする(中央値Vmidと判定値Vthとの差が大きくなるように判定値Vthを減少させる)点のみにおいて、第1制御装置と相違している。以下、この相違点を中心に説明する。   In the second control device, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio (the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich), and the intake When the air amount Ga is decreasing (the intake air change amount ΔGa is negative), the determination value Vth is decreased (the median value Vmid is determined) as the intake air change amount ΔGa increases (| ΔGa |). This is different from the first control device only in that the determination value Vth is decreased so that the difference from the value Vth increases. Hereinafter, this difference will be mainly described.

(第2制御装置による空燃比フィードバック制御の概要)
図10の時刻t3〜時刻5に示したように、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御され且つ吸入空気量Gaが減少している場合、第1制御装置によれば、出力値Voxs及び判定値Vthの何れもが修正されない(図10の(D)の時刻t3〜時刻t5を参照。)。そのため、第1制御装置においては、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が遅くなる((D)における時刻t5を参照。)。その結果、時刻t2〜時刻t5に対応する期間において、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持されることから、時刻t5直後において出力値Voxsは非常に大きくなる。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が遅くなるので((D)における時刻t7を参照。)、機関の空燃比は長期間に渡りリーン空燃比に維持され((C)における時刻t5〜時刻t7に対応する期間を参照。)、それにより多量のNOxが発生する。その結果、(E)に示したように、時刻t7の直後においてNOxが触媒43から流出する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control by the second controller)
As shown at time t3 to time 5 in FIG. 10, when the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio and the intake air amount Ga is decreased, the first control is performed. According to the apparatus, neither the output value Voxs nor the determination value Vth is corrected (see time t3 to time t5 in FIG. 10D). Therefore, in the first control device, the time when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is delayed (see time t5 in (D)). As a result, since the air-fuel ratio of the engine is maintained at a rich air-fuel ratio in the period corresponding to time t2 to time t5, the output value Voxs becomes very large immediately after time t5. For this reason, since the time when the output value Voxs next falls below the determination value Vth is delayed (see time t7 in (D)), the air-fuel ratio of the engine is maintained at a lean air-fuel ratio for a long period ((C) In the period corresponding to the time t5 to the time t7 in FIG.), Thereby generating a large amount of NOx. As a result, as shown in (E), NOx flows out from the catalyst 43 immediately after time t7.

これに対し、第2制御装置によれば、図10の(G)の時刻t3直後に示したように、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御され且つ吸入空気量Gaが減少している場合、出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさが小さくなるように判定値Vthが修正される(図10の例においては、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きいほど、判定値Vthと中央値Vmidとの差が大きくなるように判定値Vthが減少させられる。)。この修正は第2の修正と称呼される。   On the other hand, according to the second control device, as shown immediately after time t3 in FIG. 10G, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio, and When the intake air amount Ga is decreasing, the determination value Vth is corrected so that the difference between the output value Voxs and the determination value Vth is small (in the example of FIG. 10, the intake air change amount ΔGa The determination value Vth is decreased so that the difference between the determination value Vth and the median value Vmid increases as the size increases.) This modification is referred to as a second modification.

これによれば、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が早くなる(図10の(D)の時刻t5に対する(G)の時刻t4を参照。)。その結果、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持される期間が短くなるので(図10の(F)の時刻t2〜時刻t4に対応する期間を参照。)、出力値Voxsは時刻t4直後において過大とならない(図10の(G)を参照。)。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が早くなるので(図10の(D)の時刻t7に対する(G)の時刻t6を参照。)、NOxの発生量が過大にならない。その結果、(H)に示したように、時刻t6の直後においてNOxが流出しない。   According to this, the time when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is earlier (see time t4 in (G) with respect to time t5 in FIG. 10D). As a result, the period during which the air-fuel ratio of the engine is maintained at the rich air-fuel ratio is shortened (see the period corresponding to time t2 to time t4 in FIG. 10F), so that the output value Voxs is immediately after time t4. It does not become excessive (see FIG. 10G). For this reason, the time point at which the output value Voxs falls below the determination value Vth becomes earlier (see time t6 in (G) with respect to time t7 in FIG. 10D), so that the amount of NOx generated does not become excessive. As a result, as shown in (H), NOx does not flow out immediately after time t6.

(作動)
次に、第2制御装置の実際の作動について説明する。第2制御装置のCPUは、第1制御装置のCPUと同様、図7の燃料噴射制御ルーチンを実行する。更に、第2制御装置のCPUは、図9に代わる図11に示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間tsの経過毎に繰り返し実行する。図7に示したルーチンについては説明済みである。よって、以下、図11に示したルーチンについて説明する。なお、図11に示したステップであって図9にも示されたステップには、図9に示されたステップと同一の符号が付されている。
(Operation)
Next, the actual operation of the second control device will be described. The CPU of the second control device executes the fuel injection control routine of FIG. 7 in the same manner as the CPU of the first control device. Further, the CPU of the second control device repeatedly executes the “catalyst state determination routine” shown in FIG. 11 instead of FIG. 9 every elapse of a predetermined time ts. The routine shown in FIG. 7 has already been described. Therefore, the routine shown in FIG. 11 will be described below. Note that the steps shown in FIG. 11 and also shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals as the steps shown in FIG.

図11のルーチンは、図9のルーチンのステップ990をステップ1110に置換したルーチンである。より具体的に説明すると、CPUは、図11のステップ930にて触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」であると判定すると(即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていると判定すると)、ステップ1110に進み、「吸入空気変化量ΔGaと、暫定判定値Vthnewと、の関係」を規定したテーブルfrichvth(ΔGa)に、ステップ910にて算出した実際の吸入空気変化量ΔGaを適用することにより、暫定判定値Vthnewを決定する。   The routine of FIG. 11 is a routine in which step 990 of the routine of FIG. More specifically, when the CPU determines that the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0” in step 930 of FIG. 11 (that is, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich). If it is determined that the intake air change amount ΔGa and the provisional determination value Vthnew are related, a table frichvth (ΔGa) that defines “the relationship between the intake air change amount ΔGa and the provisional determination value Vthnew” is used. The provisional determination value Vthnew is determined by applying the amount ΔGa.

このテーブルfrichvth(ΔGa)によれば、吸入空気変化量ΔGaが正であるとき(即ち、吸入空気量Gaが増大しているとき)、暫定判定値Vthnewは中央値Vmidに設定される。更に、このテーブルfrichvth(ΔGa)によれば、吸入空気変化量ΔGaが負であるとき(即ち、吸入空気量Gaが減少しているとき)、暫定判定値Vthnewは吸入空気変化量ΔGaの大きさ(|ΔGa|)が大きくなるほど中央値Vmidから離れるように次第に小さくなる値に設定される。その後、CPUはステップ950以降に進む。この結果、吸入空気変化量ΔGaが負であるとき判定値Vthは次第に小さくなる。   According to this table frichvth (ΔGa), when the intake air change amount ΔGa is positive (that is, when the intake air amount Ga is increasing), the provisional determination value Vthnew is set to the median value Vmid. Further, according to this table frichvth (ΔGa), when the intake air change amount ΔGa is negative (that is, when the intake air amount Ga is decreasing), the provisional determination value Vthnew is the magnitude of the intake air change amount ΔGa. As (| ΔGa |) increases, it is set to a value that gradually decreases so as to move away from the median value Vmid. Thereafter, the CPU proceeds to step 950 and subsequent steps. As a result, when the intake air change amount ΔGa is negative, the determination value Vth gradually decreases.

以上、説明したように、第2制御装置は、第1制御装置と同様の空燃比制御手段を備える。更に、第2制御装置の空燃比制御手段は、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比を制御し(図11のステップ930での「No」との判定、図7のステップ745及びステップ755を参照。)、且つ、吸入空気量Gaが減少している場合、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさ」が小さくなるように、出力値Voxs及び判定値Vthのうちの少なくとも一方(本例においては、判定値Vth)を修正する第2の修正を行う第2パラメータ修正手段を含む(図11のステップ1110及びステップ950を参照。)。   As described above, the second control device includes the same air-fuel ratio control means as the first control device. Further, the air-fuel ratio control means of the second control device controls the air-fuel ratio of the engine so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio (determination of “No” in step 930 in FIG. 11, FIG. 7 and step 755.) and the intake air amount Ga decreases, the larger the intake air change amount ΔGa, the greater the “output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 and the determination value. Second parameter correction means for performing a second correction for correcting at least one of the output value Voxs and the determination value Vth (in this example, the determination value Vth) so that the “difference from Vth” is small. (See Step 1110 and Step 950 in FIG. 11).

これにより、出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい値から判定値Vthよりも大きい値へと変化する時点(図10の(G)における時刻t4)が、前記第2の修正を行わない場合(図10の(D)における時刻t5)に比較して早期に到来する。   Thereby, when the output value Voxs changes from a value smaller than the determination value Vth to a value larger than the determination value Vth (time t4 in FIG. 10G), the second correction is not performed ( Compared to time t5) in FIG.

その結果、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持される期間が短くなるので(図10の(F)の時刻t2〜時刻t4に対応する期間を参照。)、出力値Voxsは時刻t4直後において過大とならない。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が早くなるので(図10の(D)の時刻t7に対する(G)の時刻t6を参照。)、機関の空燃比は長期間に渡りリーン空燃比に維持されず、よって、(H)に示したように時刻t6の直後においてNOxが流出しない。   As a result, the period during which the air-fuel ratio of the engine is maintained at the rich air-fuel ratio is shortened (see the period corresponding to time t2 to time t4 in FIG. 10F), so that the output value Voxs is immediately after time t4. It will not be excessive. For this reason, since the time point at which the output value Voxs falls below the determination value Vth is earlier (see time t6 in (G) with respect to time t7 in FIG. 10D), the air-fuel ratio of the engine is extended over a long period. The lean air-fuel ratio is not maintained, and therefore NOx does not flow immediately after time t6 as shown in (H).

なお、第2制御装置において、第2の修正は判定値Vthを減少することであったが、第2の修正は出力値Voxsを修正することであってもよい。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御され、且つ、吸入空気量Gaが減少している場合、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど大きくなる値を出力値Voxsに加えた値(吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きいほど出力値Voxsがより大きくなるように出力値Voxsを修正した値)を、触媒状態の判定のための出力値(判定値Vthと比較する出力値)として採用してもよい。   In the second control device, the second correction is to reduce the determination value Vth. However, the second correction may be to correct the output value Voxs. That is, when the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio and the intake air amount Ga is decreased, the intake air change amount ΔGa increases as the magnitude of the intake air change amount ΔGa increases. A value obtained by adding the value to the output value Voxs (a value obtained by correcting the output value Voxs so that the larger the magnitude of the intake air change amount ΔGa is, the larger the output value Voxs is), and an output value for determining the catalyst state ( It may be adopted as an output value to be compared with the determination value Vth).

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。
<Third Embodiment>
Next, an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “third control apparatus”) according to a third embodiment of the present invention will be described.

第3制御装置は、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御されていて(目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて)、且つ、吸入空気量Gaが増加している(吸入空気変化量ΔGaが正である)場合に、吸入空気変化量ΔGaの大きさ(|ΔGa|)が大きくなるほど判定値Vthを小さくする(中央値Vmidと判定値Vthとの差が大きくなるように判定値Vthを減少させる)点のみにおいて、第2制御装置と相違している。以下、この相違点を中心に説明する。   In the third control device, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio (the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich), and the intake When the air amount Ga is increasing (the intake air change amount ΔGa is positive), the determination value Vth is decreased as the intake air change amount ΔGa (| ΔGa |) increases (determined to be the median value Vmid). This is different from the second control device only in that the determination value Vth is decreased so that the difference from the value Vth increases. Hereinafter, this difference will be mainly described.

(第3制御装置による空燃比フィードバック制御の概要)
図12の時刻t3以前に示したように、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御され且つ吸入空気量Gaが増大している場合、図12の(D)に示したように出力値Voxs及び判定値Vthの両方を修正しないと、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が遅くなる((D)の時刻t3を参照。)。その結果、時刻t3直後までの期間において、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持されることから、時刻t3直後において出力値Voxsは非常に大きくなる。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が遅くなるので(時刻t6を参照。)、機関の空燃比は長期間に渡りリーン空燃比に維持され((C)の時刻t3〜時刻t6に対応する期間を参照。)、それにより多量のNOxが発生する。その結果、(E)に示したように、時刻t6の直後において多量のNOxが触媒から流出する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control by the third controller)
As shown before time t3 in FIG. 12, when the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio and the intake air amount Ga increases (D in FIG. If both the output value Voxs and the determination value Vth are not corrected as shown in (), the time when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is delayed (see time t3 in (D)). As a result, since the air-fuel ratio of the engine is maintained at a rich air-fuel ratio in the period up to immediately after time t3, the output value Voxs becomes very large immediately after time t3. For this reason, since the time when the output value Voxs next falls below the determination value Vth is delayed (see time t6), the air-fuel ratio of the engine is maintained at a lean air-fuel ratio for a long period of time (time t3 to (C)). (See the period corresponding to time t6.), Which generates a large amount of NOx. As a result, as shown in (E), a large amount of NOx flows out of the catalyst immediately after time t6.

これに対し、第3制御装置によれば、図12の(G)の時刻t2までに示したように、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御され且つ吸入空気量Gaが増大している場合、出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさが小さくなるように判定値Vthが修正される(図12の例においては、判定値Vthと中央値Vmidとの差が大きくなるように判定値Vthが減少させられる。)。この修正は第3の修正と称呼される。   On the other hand, according to the third control device, as shown by time t2 in FIG. 12G, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio, and When the intake air amount Ga is increased, the determination value Vth is corrected so that the difference between the output value Voxs and the determination value Vth is reduced (in the example of FIG. 12, the determination value Vth and the median value). The judgment value Vth is reduced so that the difference from Vmid becomes large.) This modification is referred to as a third modification.

これによれば、出力値Voxsが判定値Vthを上回る時点が早くなる(図12の(D)の時刻t3に対する(G)の時刻t2を参照。)。その結果、機関の空燃比がリッチ空燃比に維持される期間が短くなるので(図12の(F)の時刻t2の直後を参照。)、出力値Voxsは時刻t2直後において過大とならない。このため、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が早くなるので(図12の(D)の時刻t6に対する(G)の時刻t4を参照。)、NOxの発生量が過大にならない。その結果、触媒から流出するNOxの量は、(H)の時刻t4の直後に示したように、(E)の時刻t6の前後に示した場合よりも格段に少なくなる。   According to this, the time point when the output value Voxs exceeds the determination value Vth is earlier (see the time t2 in (G) with respect to the time t3 in (D) in FIG. 12). As a result, the period during which the air-fuel ratio of the engine is maintained at the rich air-fuel ratio becomes shorter (see immediately after time t2 in FIG. 12F), so that the output value Voxs does not become excessive immediately after time t2. For this reason, the time point when the output value Voxs falls below the determination value Vth is earlier (see time t4 in (G) with respect to time t6 in FIG. 12D), so that the amount of NOx generated does not become excessive. As a result, the amount of NOx flowing out from the catalyst is much smaller than that shown before and after time t6 in (E), as shown immediately after time t4 in (H).

(作動)
次に、第3制御装置の実際の作動について説明する。第3制御装置のCPUは、第1制御装置のCPUと同様、図7の燃料噴射制御ルーチンを実行する。更に、第3制御装置のCPUは、図9に代わる図13に示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間tsの経過毎に繰り返し実行する。図7に示したルーチンについては説明済みである。よって、以下、図13に示したルーチンについて説明する。なお、図13に示したステップであって図9にも示されたステップには、図9に示されたステップと同一の符号が付されている。
(Operation)
Next, the actual operation of the third control device will be described. The CPU of the third control device executes the fuel injection control routine of FIG. 7 in the same manner as the CPU of the first control device. Further, the CPU of the third control device repeatedly executes the “catalyst state determination routine” shown in FIG. 13 instead of FIG. 9 every elapse of a predetermined time ts. The routine shown in FIG. 7 has already been described. Therefore, the routine shown in FIG. 13 will be described below. Note that the steps shown in FIG. 13 and also shown in FIG. 9 are assigned the same reference numerals as the steps shown in FIG.

図13のルーチンは、図9のルーチンのステップ990をステップ1310に置換したルーチンである。より具体的に説明すると、CPUは、図13のステップ930にて触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」であると判定すると(即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていると判定すると)、ステップ1310に進み、「吸入空気変化量ΔGaと、暫定判定値Vthnewと、の関係」を規定したテーブルfrichvth(ΔGa)に、ステップ910にて算出した実際の吸入空気変化量ΔGaを適用することにより、暫定判定値Vthnewを決定する。   The routine of FIG. 13 is a routine in which step 990 of the routine of FIG. More specifically, when the CPU determines that the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0” in step 930 of FIG. 13 (that is, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich). If it is determined that the intake air change amount ΔGa and the provisional determination value Vthnew are related, a table frichvth (ΔGa) that defines “the relationship between the intake air change amount ΔGa and the provisional determination value Vthnew” is used. The provisional determination value Vthnew is determined by applying the amount ΔGa.

このテーブルfrichvth(ΔGa)によれば、吸入空気変化量ΔGaが正であるとき(即ち、吸入空気量Gaが増大しているとき)、暫定判定値Vthnewは吸入空気変化量ΔGaの大きさ(|ΔGa|)が大きくなるほど中央値Vmidから離れるように次第に小さくなる値に設定される。同様に、テーブルfrichvth(ΔGa)によれば、吸入空気変化量ΔGaが負であるとき(即ち、吸入空気量Gaが減少しているとき)、暫定判定値Vthnewは吸入空気変化量ΔGaの大きさ(|ΔGa|)が大きくなるほど中央値Vmidから離れるように次第に小さくなる値に設定される。即ち、機関の空燃比がリッチ空燃比に設定されている場合には、吸入空気量Gaが増大しているか否かに関らず、吸入空気変化量ΔGaの大きさ(|ΔGa|)が大きいほど判定値Vthが小さくなるように決定される。その後、CPUはステップ950以降に進む。   According to this table frichvth (ΔGa), when the intake air change amount ΔGa is positive (that is, when the intake air amount Ga is increasing), the provisional determination value Vthnew is the magnitude of the intake air change amount ΔGa (| As ΔGa |) becomes larger, it is set to a value that becomes gradually smaller away from the median value Vmid. Similarly, according to the table frichvth (ΔGa), when the intake air change amount ΔGa is negative (that is, when the intake air amount Ga is decreasing), the provisional determination value Vthnew is the magnitude of the intake air change amount ΔGa. As (| ΔGa |) increases, it is set to a value that gradually decreases so as to move away from the median value Vmid. That is, when the air-fuel ratio of the engine is set to a rich air-fuel ratio, the magnitude (| ΔGa |) of the intake air change amount ΔGa is large regardless of whether or not the intake air amount Ga is increased. The determination value Vth is determined so as to be smaller. Thereafter, the CPU proceeds to step 950 and subsequent steps.

以上、説明したように、第3制御装置は、第1制御装置と同様の空燃比制御手段を備える。更に、第3制御装置の空燃比制御手段は、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比を制御し(図13のステップ930での「No」との判定、図7のステップ745及びステップ755を参照。)、且つ、吸入空気量Gaが増大している場合、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさ」が小さくなるように、出力値Voxs及び判定値Vthのうちの少なくとも一方(本例においては、判定値Vth)を修正する第3の修正を行う第3パラメータ修正手段を含む(図13のステップ1310及びステップ950を参照。)。   As described above, the third control device includes the same air-fuel ratio control means as the first control device. Further, the air-fuel ratio control means of the third control device controls the air-fuel ratio of the engine so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio (determination of “No” in step 930 in FIG. 13, FIG. 7 and step 755.) and the intake air amount Ga is increased, the larger the intake air change amount ΔGa, the greater the “output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 and the determination value. Third parameter correction means for performing a third correction for correcting at least one of the output value Voxs and the determination value Vth (in this example, the determination value Vth) so that the “difference from Vth” is reduced. (See Step 1310 and Step 950 in FIG. 13).

これにより、出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい値から判定値Vthよりも大きい値へと変化する時点(図12の(G)における時刻t2)が、前記第3の修正を行わない場合(図12の(D)における時刻t3)に比較して早期に到来する。   Thereby, when the output value Voxs changes from a value smaller than the determination value Vth to a value larger than the determination value Vth (time t2 in FIG. 12G), the third correction is not performed ( Compared to time t3) in FIG.

よって、出力値Voxsは時刻t2直後において過大とならないので、出力値Voxsが次に判定値Vthを下回る時点が早くなる(図12の(G)の時刻t4を参照。)。その結果、触媒から流出するNOxの量は、(H)の時刻t4の直後に示したように、(E)の時刻t6の前後に示した場合よりも格段に少なくなる。   Therefore, since the output value Voxs does not become excessive immediately after time t2, the time when the output value Voxs falls below the determination value Vth is earlier (see time t4 in FIG. 12G). As a result, the amount of NOx flowing out from the catalyst is much smaller than that shown before and after time t6 in (E), as shown immediately after time t4 in (H).

なお、第3制御装置において、第3の修正は判定値Vthを減少することであったが、第3の修正は出力値Voxsを修正することであってもよい。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比となるように機関の空燃比が制御され、且つ、吸入空気量Gaが増大している場合、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど大きくなる値を出力値Voxsに加えた値(吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きいほど出力値Voxsがより大きくなるように出力値Voxsを修正した値)を、触媒状態の判定のための出力値(判定値Vthと比較する出力値)として採用してもよい。   In the third control device, the third correction is to decrease the determination value Vth, but the third correction may be to correct the output value Voxs. That is, when the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio and the intake air amount Ga increases, the intake air change amount ΔGa increases as the magnitude of the intake air change amount ΔGa increases. A value obtained by adding the value to the output value Voxs (a value obtained by correcting the output value Voxs so that the larger the magnitude of the intake air change amount ΔGa is, the larger the output value Voxs is), and an output value for determining the catalyst state ( It may be adopted as an output value to be compared with the determination value Vth).

以上、本発明による空燃比制御装置の種々の実施形態について説明した。これらの実施形態の空燃比制御手段は、吸入空気変化量ΔGaの大きさが大きくなるほど、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsと判定値Vthとの差の大きさが小さくなるように、出力値Voxs及び判定値Vthのうちの少なくとも一方を修正することにより、「出力値Voxsと判定値Vthとの大小関係が逆転する時点」を前記修正を行わない場合に比較して早期に到来させるパラメータ修正手段(即ち、第1〜第3パラメータ修正手段を組み合わせた手段)を含むと表現することもできる。   In the foregoing, various embodiments of the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention have been described. The air-fuel ratio control means of these embodiments outputs so that the magnitude of the difference between the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 and the determination value Vth decreases as the intake air change amount ΔGa increases. A parameter that allows at least one of the value Voxs and the determination value Vth to arrive earlier than the time when the correction is not performed when “the time when the magnitude relationship between the output value Voxs and the determination value Vth is reversed”. It can also be expressed as including correction means (that is, means combining the first to third parameter correction means).

但し、図13の「ステップ940及びステップ1310」に示したテーブルから理解されるように、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」の場合(機関の空燃比がリーン空燃比に設定されている場合)であって吸入空気変化量ΔGaが負の場合(吸入空気量Gaが減少している場合)には、出力値Voxs及び判定値Vthの何れも修正されない。   However, as understood from the table shown in “Step 940 and Step 1310” in FIG. 13, when the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1” (the air-fuel ratio of the engine is set to the lean air-fuel ratio). If the intake air change amount ΔGa is negative (the intake air amount Ga is decreasing), neither the output value Voxs nor the determination value Vth is corrected.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、目標リッチ空燃比afRichは一定値であってもよい。更に、目標リーン空燃比afLeanは一定値であってもよい。また、上記実施形態の空燃比制御手段は、目標空燃比abyfrを、周知のサブフィードバック制御により変更する空燃比制御を行ってもよい。即ち、空燃比制御手段は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsを判定値Vthに接近させるサブフィードバック量を求め、そのサブフィードバック量により目標空燃比abyfrを修正してもよい(例えば、特開2005−171982号公報を参照。)。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the target rich air-fuel ratio afRich may be a constant value. Further, the target lean air-fuel ratio afLean may be a constant value. The air-fuel ratio control means of the above embodiment may perform air-fuel ratio control in which the target air-fuel ratio abyfr is changed by well-known sub feedback control. That is, the air-fuel ratio control means may obtain a sub-feedback amount that causes the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 to approach the determination value Vth, and correct the target air-fuel ratio abyfr based on the sub-feedback amount (for example, a special feature). (See Kaih 2005-171982).

10…内燃機関、21…燃焼室、22…吸気ポート、23…排気ポート、25…燃料噴射弁、41…エキゾーストマニホールド、41a…枝部、41b…集合部、42…エキゾーストパイプ、43…上流側触媒(触媒)、44…下流側触媒、55…上流側空燃比センサ、56…下流側空燃比センサ、60…電気制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 21 ... Combustion chamber, 22 ... Intake port, 23 ... Exhaust port, 25 ... Fuel injection valve, 41 ... Exhaust manifold, 41a ... Branch part, 41b ... Collecting part, 42 ... Exhaust pipe, 43 ... Upstream side Catalyst (catalyst), 44 ... downstream catalyst, 55 ... upstream air-fuel ratio sensor, 56 ... downstream air-fuel ratio sensor, 60 ... electric control device.

Claims (5)

内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が判定値よりも大きい場合には前記三元触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比であるリーン空燃比となるように、且つ、前記下流側空燃比センサの出力値が前記判定値よりも小さい場合には前記触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比であるリッチ空燃比となるように、前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リーン空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が増加している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正する第1の修正を行うことにより、前記出力値が前記判定値よりも大きい値から前記判定値よりも小さい値へと変化する時点を前記第1の修正を行わない場合に比較して早期に到来させる第1パラメータ修正手段を含む空燃比制御装置。
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor that is a concentration cell type oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
When the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the three-way catalyst becomes the lean air-fuel ratio that is the air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is smaller than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine which is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The air-fuel ratio control means includes
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is increasing, the amount of change per predetermined time of the intake air amount The first correction is performed to correct at least one of the output value and the determination value so that the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases as the size increases. Thus, the first parameter correction means for causing the time when the output value changes from a value larger than the determination value to a value smaller than the determination value to be reached earlier than when the first correction is not performed. An air-fuel ratio control apparatus.
請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が減少している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正する第2の修正を行うことにより、前記出力値が前記判定値よりも小さい値から前記判定値よりも大きい値へと変化する時点を前記第2の修正を行わない場合に比較して早期に到来させる第2パラメータ修正手段を含む空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The air-fuel ratio control means includes
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is decreased, the amount of change of the intake air amount per predetermined time is reduced. A second correction is performed to correct at least one of the output value and the determination value so that the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases as the size increases. Thus, the second parameter correction means for causing the time when the output value changes from a value smaller than the determination value to a value larger than the determination value to be reached earlier than when the second correction is not performed. An air-fuel ratio control apparatus.
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において、
前記空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リッチ空燃比となるように前記機関の空燃比を制御し且つ前記機関の吸入空気量が増大している場合、前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正する第3の修正を行うことにより、前記出力値が前記判定値よりも小さい値から前記判定値よりも大きい値へと変化する時点を前記第3の修正を行わない場合に比較して早期に到来させる第3パラメータ修正手段を含む空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The air-fuel ratio control means includes
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the rich air-fuel ratio and the intake air amount of the engine increases, the amount of change per predetermined time of the intake air amount The third correction is performed to correct at least one of the output value and the determination value so that the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases as the size increases. Thus, the third parameter correction means for causing the time when the output value changes from a value smaller than the determination value to a value larger than the determination value to arrive earlier than when the third correction is not performed. An air-fuel ratio control apparatus.
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が判定値よりも大きい場合には前記三元触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比であるリーン空燃比となるように、且つ、前記下流側空燃比センサの出力値が前記判定値よりも小さい場合には前記触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比であるリッチ空燃比となるように、前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比制御手段は、
前記吸入空気量の所定時間あたりの変化量の大きさが大きくなるほど、前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との差の大きさが小さくなるように同出力値及び同判定値のうちの少なくとも一方を修正することにより、前記下流側空燃比センサの出力値と前記判定値との大小関係が逆転する時点を前記修正を行わない場合に比較して早期に到来させるパラメータ修正手段を含む空燃比制御装置。
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor that is a concentration cell type oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
When the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas that is the exhaust gas flowing into the three-way catalyst becomes the lean air-fuel ratio that is the air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is smaller than the determination value, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes a rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine which is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine;
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The air-fuel ratio control means includes
As the amount of change in the intake air amount per predetermined time increases, the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value decreases so that the difference between the output value and the determination value becomes smaller. Parameter correcting means for correcting at least one of them so that the time point when the magnitude relationship between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor and the determination value is reversed is reached earlier than when the correction is not performed; Including an air-fuel ratio control device.
請求項4に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記パラメータ修正手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記リーン空燃比となるように前記機関の空燃比が制御され且つ前記機関の吸入空気量が減少している場合には、前記修正を行わないように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
The parameter correction means includes
When the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes the lean air-fuel ratio and the intake air amount of the engine is reduced, the correction is not performed. Air-fuel ratio control device.
JP2011039752A 2011-02-25 2011-02-25 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP5459513B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011039752A JP5459513B2 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011039752A JP5459513B2 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012177316A true JP2012177316A (en) 2012-09-13
JP5459513B2 JP5459513B2 (en) 2014-04-02

Family

ID=46979314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011039752A Expired - Fee Related JP5459513B2 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5459513B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160215717A1 (en) * 2013-09-27 2016-07-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system of internal combustion engine
JP2019203395A (en) * 2018-05-21 2019-11-28 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio controller

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08144802A (en) * 1994-11-24 1996-06-04 Nissan Motor Co Ltd Air-fuel ratio controller for internal combustion engine
JP2005299587A (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Toyota Motor Corp Air fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2008121563A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Hitachi Ltd Fuel supply device for internal combustion engine
JP2010138705A (en) * 2008-12-09 2010-06-24 Toyota Motor Corp Air-fuel ratio control device of internal combustion engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08144802A (en) * 1994-11-24 1996-06-04 Nissan Motor Co Ltd Air-fuel ratio controller for internal combustion engine
JP2005299587A (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Toyota Motor Corp Air fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2008121563A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Hitachi Ltd Fuel supply device for internal combustion engine
JP2010138705A (en) * 2008-12-09 2010-06-24 Toyota Motor Corp Air-fuel ratio control device of internal combustion engine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160215717A1 (en) * 2013-09-27 2016-07-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system of internal combustion engine
EP3051107A4 (en) * 2013-09-27 2016-09-07 Toyota Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
AU2014325164B2 (en) * 2013-09-27 2017-02-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
US9726097B2 (en) 2013-09-27 2017-08-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kiasha Control system of internal combustion engine
JP2019203395A (en) * 2018-05-21 2019-11-28 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio controller
JP7159614B2 (en) 2018-05-21 2022-10-25 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio controller

Also Published As

Publication number Publication date
JP5459513B2 (en) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9726103B2 (en) Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine
JP5099261B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
US8509984B2 (en) Monitoring apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine
US20110308506A1 (en) Internal combustion engine control device and control method thereof
US10352263B2 (en) Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine
US9212583B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
US20130192210A1 (en) Emission control system for internal combustion engine
US8904762B2 (en) Control apparatus for an internal combustion engine
JP5326969B2 (en) Fuel supply control device for internal combustion engine
US8452521B2 (en) Inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination apparatus for an internal combustion engine
JP5494998B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5464391B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP5459513B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP5293889B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2012225308A (en) Internal combustion engine control apparatus
JP2012163080A (en) Air-fuel ratio control system of internal combustion engine
JP2013064384A (en) Air-fuel ratio control system of internal combustion engine
JP2013002374A (en) Apparatus for estimating maximum oxygen occlusion amount of catalyst
JP2012062775A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
JP2012149624A (en) Exhaust emission control system of internal combustion engine
JP5360289B2 (en) Device for determining an imbalance between air-fuel ratios of an internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131231

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5459513

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees