(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって吸入された空気流量を求め、
エンジンの運転変数の実際値に従って予め設定された燃料量の制御値を求め、
エンジンに供給される空気と燃料の混合気に対して目標ラムダ値を設定し、
触媒前方のエンジンの排ガスの実際ラムダ値を検出し、
目標ラムダ値と実際ラムダ値との比較に基づいて燃料量を閉ループ制御する各工程を備えた、触媒を有する内燃機関の燃料量制御方法において、
前記触媒前方で検出された実際ラムダ値とラムダ値１との差に基づいて触媒の酸素の実際充填度を求め、
求められた実際充填度を目標充填度と比較し、
実際充填度が目標充填度を超える場合には、目標ラムダ値を１より小さな値に減少させ、
それに対して実際充填度が目標充填度より小さい場合には、目標ラムダ値を１より大きな値に増大させることを特徴とする触媒を有する内燃機関の燃料量制御方法。
【請求項２】
実際充填度が最大貯蔵可能な酸素量と実際に貯蔵されている酸素量から求められ、その場合、実際に貯蔵されている酸素量がエンジンに供給された空気流量と、空気中の酸素の含有量と、実際ラムダ値とラムダ値１との差の積の時間積分として求められることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に前記積に、エンジンの運転変数の実際値に従ってマップから求められる少なくとも１つの補正係数が使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
触媒後方に配置されたラムダセンサが濃厚な混合気を示した場合には、前記時間積分値がゼロにセットされ、同センサが希薄な混合気を示した場合には、最大貯蔵可能な酸素量の値にセットされることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の方法。
【請求項５】
ゼロにセットする直前に得られる積分値と最大値にセットする直前に得られる積分値との差が、最大貯蔵可能な酸素量の積分値より小さい場合には、それに対応して最大貯蔵可能な酸素量の値が減少されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記減少が、最大貯蔵可能な酸素量と積分差値の商で積分速度を増大させることによって行われる相対的な減少であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
触媒前方のセンサ信号の平均値が触媒後方の信号の平均値と一致するように、触媒前方のラムダセンサの信号が、触媒後方のラムダセンサの信号を用いて補正されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
実際充填度と目標充填度の偏差の値が所定の第１のしきい値を越えた場合にラムダ閉ループ制御が停止され、また実際充填度と目標充填度の偏差が最大で第１のしきい値と同じ大きさの第２の所定のしきい値を下回るまでそれぞれ偏差の符号に従って濃厚化あるいは希薄化が行われ、その後ラムダ閉ループ制御が再開されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
エンジンによって吸入された空気流量を検出する装置（１２）と、
エンジンの運転変数の実際値に従って予め設定された燃料量の制御値を発生する装置（１９）と、
エンジンに供給される空気と燃料の混合気に対して目標ラムダ値を設定する装置（１７．１、２０〜２５）と、
エンジンの排ガスの実際ラムダ値を検出する触媒前方のラムダセンサ（１４．ｖ）と、
目標ラムダ値と実際ラムダ値の比較に基づいて燃料量を閉ループ制御するラムダ制御器（１８）とを備えた、触媒を有する内燃機関の燃料量制御装置において、
前記触媒前方のラムダセンサ（１４．ｖ）で検出された実際ラムダ値とラムダ値１との差（Δλ）に基づいて触媒の酸素の実際充填度を検出する装置（２０、２１）と、
触媒の実際充填度と目標充填度の比較に従ってラムダ閉ループ制御の目標値を変化させる装置（１７．３、２２）とが設けられ、
この目標値変化装置は、
実際充填度が目標充填度を超える場合には、目標ラムダ値を１の値より減少させ、
それに対して実際充填度が目標充填度より小さい場合には、目標ラムダ値を１の値より増大させるように構成されていることを特徴とする触媒を有する内燃機関の燃料量制御装置。
【請求項１０】
触媒（１１）後方にラムダセンサ（１４．ｈ）が設けられることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、触媒を有する内燃機関の燃料量制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次のような工程、即ち、
エンジンによって吸入された空気流量を求め、
エンジンの運転変数の実際値に従って燃料量の予め設定された制御値を求め、
エンジンに供給される空気と燃料の混合気に対して目標ラムダ値を設定し、
触媒前方のエンジンの排ガスの実際ラムダ値を検出し、
目標ラムダ値と実際値との比較に基づいて燃料量を閉ループ制御する各工程を有する燃料量制御方法が一般に知られている。
【０００３】
線形に実際値を測定するセンサを用いて連続動作の閉ループ制御及び２位置動作の閉ループ制御を行う場合にのみ、目標値を実際に設定することができる。それに対して著しく非線形のセンサによる２位置動作の閉ループ制御の場合には、所望の値（この場合にはラムダ値）を設定するために、例えば切り替えしきい値、Ｐ飛躍の振幅あるいは積分速度及び積分時間が変化される。
【０００４】
ＤＥ４００１６１６Ａ１によれば、冒頭で述べた一般に知られた方法が改良されて、非定常的な外乱後は即座に目標ラムダ値への制御が行われるのではなく、恣意的にラムダ値を乱し、その効果によって非定常状態によってもたらされた外乱の作用そのものを補償することが行なわれている。例えば非定常状態によって混合気が希薄になり過ぎ、従って特に酸素が多量に触媒に達した場合には、非定常状態が鎮静化した後に、本来望まれる目標値に比べて一時的に濃厚になるように制御が行われる。この濃厚化は、過剰に供給された燃料を前の希薄化段階で触媒に達して触媒内に貯蔵された酸素で燃焼させることができるような長さでまたその程度で行なわれる。
【０００５】
さらに、冒頭で挙げた一般的な方法を、触媒の後方に設けられた第２のラムダセンサを用いて補正することが知られている。すなわち、例えばＤＥ３８ー８８１／８８Ａ１に記載されている方法によれば、後方のラムダセンサの信号を用いて、前方のセンサの信号の平均値が後方のセンサの信号の平均値と一致するように、前方センサの信号の補償が行われる。この方法は、触媒の後方に配置されたラムダセンサは触媒前方に配置されたセンサに比べてほとんど老化しないので、後方のセンサの信号は長い期間にわたって前方のセンサの信号より信頼できるという認識に立脚している。
【０００６】
触媒の後方に配置されたセンサを用いて、触媒の酸素貯蔵能力を監視することも可能である。そのために種々の方法が知られている。すべての方法の基礎になっているのは、酸素を含まない触媒で希薄な混合気を設定後、触媒が酸素で満たされ、希薄な混合気が触媒の入口だけでなく出口でも測定されるまでに、所定の時間がかかること、及び酸素で満たされた触媒で濃厚な混合気を設定後、前方のセンサで濃厚な混合気が検出されてから後方のセンサで検出されるまでに所定の遅延時間が発生するということである。この遅延時間あるいはそれに伴う平均の信号振幅が触媒の貯蔵能力を示す尺度になる。この貯蔵能力に従って、ラムダ制御の制御パラメータを変化させると効果的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
今まで述べた一般的な方法を上述のように種々に改良させたにもかかわらず、新しい触媒を用いた場合でも依然として、すべての運転状態、特に非定常状態において触媒を有するエンジンからの有害ガス放出を最適に低く抑えることはできない。
【０００８】
従って本発明の課題は、従来可能であったよりもさらに有害ガスの発生を減少させることのできる、触媒を有する内燃機関の燃料量制御方法及び装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、
エンジンによって吸入された空気流量を求め、
エンジンの運転変数の実際値に従って予め設定された燃料量の制御値を求め、
エンジンに供給される空気と燃料の混合気に対して目標ラムダ値を設定し、
触媒前方のエンジンの排ガスの実際ラムダ値を検出し、
目標ラムダ値と実際ラムダ値との比較に基づいて燃料量を閉ループ制御する各工程を備えた、触媒を有する内燃機関の燃料量制御方法において、
前記触媒前方で検出された実際ラムダ値とラムダ値１との差に基づいて触媒の酸素の実際充填度を求め、
求められた実際充填度を目標充填度と比較し、
実際充填度が目標充填度を超える場合には、目標ラムダ値を１より小さな値に減少させ、
それに対して実際充填度が目標充填度より小さい場合には、目標ラムダ値を１より大きな値に増大させる構成を採用している。
【００１０】
また、本発明では、
エンジンによって吸入された空気流量を検出する装置（１２）と、
エンジンの運転変数の実際値に従って予め設定された燃料量の制御値を発生する装置（１９）と、
エンジンに供給される空気と燃料の混合気に対して目標ラムダ値を設定する装置（１７．１、２０〜２５）と、
エンジンの排ガスの実際ラムダ値を検出する触媒前方のラムダセンサ（１４．ｖ）と、
目標ラムダ値と実際ラムダ値の比較に基づいて燃料量を閉ループ制御するラムダ制御器（１８）とを備えた、触媒を有する内燃機関の燃料量制御装置において、
前記触媒前方のラムダセンサ（１４．ｖ）で検出された実際ラムダ値とラムダ値１との差（Δλ）に基づいて触媒の酸素の実際充填度を検出する装置（２０、２１）と、
触媒の実際充填度と目標充填度の比較に従ってラムダ閉ループ制御の目標値を変化させる装置（１７．３、２２）とが設けられ、
この目標値変化装置は、
実際充填度が目標充填度を超える場合には、目標ラムダ値を１の値より減少させ、
それに対して実際充填度が目標充填度より小さい場合には、目標ラムダ値を１の値より増大させるようにする構成も採用している。
【００１１】
【作用】
酸素の目標充填度は、例えば５０％であって、これは触媒が実際の使用年数に従って最大に貯蔵できる酸素量の５０％を貯蔵すべきことを意味している。希薄な混合気での非定常状態が発生したとすると、貯蔵される酸素量は更に増大される。その場合には、実際充填度は目標充填度を上回り、その後目標ラムダ値は１の値より減少される。その結果、触媒内の酸素により内燃機関から出てくる未燃焼の燃料が燃焼される。目標充填度に達するまで、この濃厚化が行われる。濃厚な混合気での非定常的な外乱については逆のことが当てはまる。
【００１２】
この方法によれば、すべての種類の外乱を最適に緩衝することができるという利点が得られる。
【００１３】
触媒の実際充填度を求めることができるようにするためには、実際に貯蔵されている酸素量と最大貯蔵可能な酸素量が知られていなければならない。実際に貯蔵されている酸素量は、吸入された空気流量、空気中の酸素含有量及びラムダ値１からの偏差の積を時間積分することにより比較的正確に求められる。これは正確に求められる。というのは、空気質量は本発明によれば極めて正確に検出でき、空気中の酸素含有量は海抜と空気温度に関係なくほぼ一定であり、ラムダ値１からの偏差は、センサを介して比較的正確に測定されるか、あるいは吸入された空気量に関してラムダ値がちょうど１になるのに必要な噴射時間からの噴射時間の偏差から求めることができるからである。
【００１４】
最も簡単な実施例においては、最大貯蔵可能な酸素量は一定であるとされる。しかしそうすると、酸素量が実際に所定量貯蔵された場合、触媒の老化が進むに従って充填度が増加することになる。というのは老化が進むにつれて最大貯蔵可能な酸素量は実際には減少するからである。本方法の場合には、新しい触媒については目標充填度を本来所望されるよりも幾分低く設定し、それによって触媒が古くなった場合には本来所望されるよりも幾分高くなるようにすることが望ましい。その結果、従来の方法に比べて有害ガスの放出はずっと少なくはなる。
【００１５】
しかし、適応方法を用いて最大貯蔵可能な酸素量を連続的に更新する方が効果的である。これは、好ましくは触媒後方に配置されたラムダセンサを用いて行われる。
【００１６】
後方のセンサから触媒の酸素が空であるか一杯であるかが検出されると、これは酸素量に関する実際の積分値とそれまで有効であった最大貯蔵可能な酸素量を用いて求められる充填度から合わなくなる。そのときには、最大貯蔵可能な酸素量に関する値は、上述の方法で求めた２つの値について一致が得られるように変化される。最大貯蔵可能な酸素量を変化させる場合には、通常はそれを減少させる。好ましくはこの減少は直接ではなく、実際に貯蔵されている酸素貯蔵量に関する積分値を、補正に必要なように値１より大きくされた係数で乗算することによって行われる。それによれば、触媒の老化が進行するにつれて実際の貯蔵能力に関する充填度の積分速度が上昇し、それによって目標値がより急速に変化し、それによってラムダ制御器もより迅速に外乱に対処することができるという利点が得られる。
【００１７】
好ましい実施例では、触媒後方に配置されたラムダセンサが濃厚な混合気を示した場合には、時間積分値がゼロにセットされ、同センサが希薄な混合気を示した場合には、最大貯蔵可能な酸素量の値にセットされる。この場合、ゼロにセットする直前に得られる積分値と最大値にセットする直前に得られる積分値との差が、最大貯蔵可能な酸素量の積分値より小さい場合には、それに対応して最大貯蔵可能な酸素量の値が減少される。この減少は、最大貯蔵可能な酸素量と積分差値の商で積分速度を増大させることによって行われる相対的な減少である。
【００１８】
実験においては、実際に貯蔵されている酸素量を上述の積によってだけでなく、上述の積をさらにエンジンの運転変数の実際値に従ってマップから求められる補正係数で乗算すると効果的であることが明らかにされている。ここでは特に運転変数は、エンジン、従って触媒を通過するガス流量を示す運転変数である。すなわち、ガス流量が少ない場合には、最大貯蔵可能な量にまだ達していない間は、触媒内に流入するほぼすべての酸素が吸着される。しかし、この状態は、流量が増加するにつれてだんだんと当てはまらなくなる。即ち、ガス内に含まれている酸素が触媒を通過する際にだんだんと吸着されなくなる。非常にわずかであるが、触媒温度に関係する影響もある。これは最大貯蔵可能な酸素量にも作用する。しかしその変化は、触媒に流入する酸素量に関する上述の係数をマップに関係させることによって相対的に補正することができる。
【００１９】
また、本発明の装置によれば、本発明方法に関する上述の利点が得られる。好ましくは装置は、さらに触媒後方のラムダセンサも有するように構成される。
【００２０】
本発明装置の論理的な機能は実際には然るべくプログラムされたマイクロコンピュータによって実現される。
【００２１】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１に示す燃料量制御装置は、触媒１１を有する内燃機関１０において動作する。内燃機関１０には吸気管を介して空気が供給され、吸気管内には空気流量（質量流量）センサ１２が設けられている。燃料は噴射弁１３を介して吸気管内に噴射される。触媒１１前方の排ガスのラムダ値は前方のラムダセンサ１４．ｖを用いて測定され、一方触媒後方の排ガスのラムダ値は後方のラムダセンサ１４．ｈを用いて検出される。
【００２３】
なお、エンジン１０によって吸入された空気流量ＬＭＳは空気流量センサを介する方法とは異なる方法でも検出することができ、また燃料量は噴射弁を介して調量するのとは異なる方法で調量することも可能であり、さらに触媒前後の排ガス内の酸素含有量を検出するのにラムダセンサの代わりに他のセンサを使用することも可能であることを述べておく。さらに、図１のブロック図には量「Ｌ」が記載されている。これは負荷信号であって、従って例えば空気流量ＬＭＳとエンジンの回転数ｎの商として得られる。しかしまた他の方法で、例えば吸気管内の負圧として求めることもできる。
【００２４】
燃料量を制御する装置の主制御回路は、図１では太い信号線で記入されている。この信号の流れによれば、噴射弁１３には第１の乗算素子１５．１から駆動信号が入力される。この駆動信号によって所定の燃料調量が行われ、それにより吸入された空気質量に従って排ガスが所定のラムダ値となる。このラムダ値λ＿Ｖは前方のλセンサ１４．ｖによって測定され、第１の加算素子１７．１から供給される目標値λ＿ｓｏｌｌと比較段１６で比較される。λ＿ｓｏｌｌとλ＿Ｖの値から形成される制御偏差はラムダ制御器（閉ループ制御器）１８へ供給され、このラムダ制御器は制御係数ＦＲ、即ち間接的に操作量を第１の乗算素子１５．１へ出力する。この乗算素子において制御係数は、制御値が予め設定され格納されたマップで、回転数ｎと負荷Ｌの実際値を介してアドレス可能な制御マップ１９から読み出される予め設定された暫定的な噴射時間に関する値ＴＩＶで乗算される。
【００２５】
すでに説明したように、比較段１６には加算素子から目標ラムダ値が供給され、この加算素子では可変値が一定の目標値「１」に加算される。図１の装置にとって重要な部分は、可変目標値を形成する装置部分である。この装置部分は、特に貯蔵積分器２０と第２及び第３の加算素子１７．２と１７．３である。第２の加算素子１７．２においては差Δλ＝λ＿Ｖ−１が形成される。この値Δλは空気流量信号ＬＭＳ及び流量補正信号ＫＤＳと共に貯蔵積分器２０へ供給される。その場合、流量補正信号は補正マップ２１から得られる。Δλ・ＬＭＳの値がさらに空気中の酸素の含有量を示す係数で乗算され、その結果、Δλ＞０の場合には触媒に流入し、ないしはΔλ＜０の場合には余分な燃料を燃焼させるために触媒から取り出さなければならない酸素量が得られる。
【００２６】
本実施例においては、空気中の酸素の含有量を定める係数は流量補正信号ＫＤＳで考慮される。この信号によりさらに、触媒に流入する酸素が必ずしもすべてそこで吸着されるのではないこと、及び触媒に流入する必ずしもすべての燃焼燃料が脱着された酸素によって燃焼されるのでないことも考慮される。
【００２７】
積分器２０の出力信号は、上述の第３の加算素子１７．３へ供給され、そこで目標充填度ＳＰＧ＿ｓｏｌｌと比較される。その場合、貯蔵積分器２０は、触媒が酸素を含んでない場合には積分値ゼロを、触媒が酸素で満たされている場合には積分値１を出力するように構成されると仮定する。従って触媒が半分だけ酸素で満たされている場合には、実際充填度ＳＰＧ＿ｉｓｔは０．５に等しい。本実施例においてはこれが所望の充填度である。従って目標充填度はそれに対応して設定される。実際充填度が目標充填度と一致する場合には、第３の加算素子１７．３は目標値変化装置２２へ値ゼロを出力する。
【００２８】
目標値変化装置は、実際充填度が目標充填度以下の場合には、第１の加算素子１７．１へ通常ゼロより大きい値を出力し、そうでない場合には、負の信号を出力する。このことは、触媒内の酸素が目標充填度に相当するよりも少ない場合には、エンジンに供給される混合気が希薄化され（ラムダ目標値が１より大きい）、それによって触媒により多くの酸素が貯蔵されるようになることを意味している。反対に、触媒内に目標充填度に相当するよりも多くの酸素が貯蔵されている場合には、混合気は濃厚化される。
【００２９】
しかし例外的な場合には、目標値変化装置２２は目標値を変化させず、噴射時間を直接変化させる信号を乗算素子１５．３へ出力する。ラムダ制御器１８がこの直接的な調節を妨げることがないようにするために、その機能が停止される。従ってその場合には、ラムダ制御回路が機能を失い、その代わりに触媒の充填度の制御が行われる。この例外機能は、充填度が所定の差以上に目標充填度からずれている場合に、作動される。本実施例においては、この偏差限界値は±０．３の値を有する。目標値からの偏差が小さくなった場合には、ラムダ閉ループ制御に対して目標値を変化させる通常機能が回復される。本実施例においてはこの限界値は±０．２の値を有する。その場合にはラムダ閉ループ制御も再び開始される。
【００３０】
非定常状態がはっきりと現れた場合には、触媒の貯蔵能力が一方側にあるいは他方側に飽和し、従って触媒の出口に濃厚なあるいは希薄な混合気が発生し、それが後方のラムダセンサ１４．ｈによって検出される。この後方のセンサが希薄な混合気を示した場合には、触媒１１の貯蔵能力は飽和している。その場合には貯蔵積分器２０の信号は値１を有するはずである。そうでない場合には、値は同期化装置によって強制的に値１に設定される。後方のラムダセンサ１４．ｈが濃厚な混合気を示した場合には、それに応じた同期化が行われる。その場合には触媒１１はもはや酸素を貯蔵せず、従って貯蔵積分器２０の出力信号はゼロにならなければならない。この場合には同期化装置２３によってゼロの値が実際に貯蔵積分器２０に設定される。
【００３１】
積分は正しく行われているが、触媒の汚染により最大貯蔵可能な酸素量が急激に１０％低下したと仮定する。触媒の貯蔵能力を越える駆動例が発生すると、貯蔵積分器２０の積分値は０．９にしかならない。このとき積分値は強制的に１に設定される。その後他の好ましくない非定常運転状態において触媒の酸素が空になると、それが後方のセンサによって検出されるが、積分値はゼロになる代わりに０．１にしかならない。この場合、同期化装置２３によって再びゼロに設定され、その後上述のサイクルを繰り返すことができる。従って貯蔵積分器２０は１の振幅ではなく０．９の振幅で積分を行う。これには、貯蔵能力の減少が表現されている。この効果を用いて、適応装置２４によって行われる貯蔵能力の適応が行なわれる。適応装置には同期化装置２３からの信号と貯蔵積分器２０の出力信号が供給される。
【００３２】
適応装置は同期化プロセスの際に得られる充填度に関する計算値を利用して、それを用いて適応係数ＡＦを形成する。これについては図４を用いて以下で詳細に説明する。この適応係数は貯蔵積分器２０へ出力され、貯蔵積分器によって貯蔵能力の形成に使用される。これについては図５を用いて後述する。
【００３３】
前方のラムダセンサ１４．ｖが老化するに従ってこのセンサの信号が徐々に劣化すると、積分結果が継続的に誤ったものになる。この誤りに対処するために、図１に示す装置にはセンサキャリブレーション装置２５が設けられており、その出力信号が第４の加算素子１７．４へ供給される。このセンサキャリブレーション装置には後方のラムダセンサ１４．ｈの出力信号λ＿Ｈの信号が入力され、両センサの信号の平均値がちょうど一致するような大きさの補正信号を第４の加算素子１７．４へ出力する。
【００３４】
図２から図６には、図１に示す装置を用いて実施される方法が説明されている。
【００３５】
図２のフローは最初の初期化に用いられる。これは、新しい触媒が閉ループ制御されるエンジンを有する車両に組み込まれる場合、あるいは数値メモリの内容がエラーによって消失してしまった場合にのみ行われる。この最初の初期化においては、充填度（貯蔵度）に関する値ＳＰＧ＿ＡＬＴがゼロにセットされる。これは、触媒が最初はまだ酸素を貯蔵していないと見なすことを意味している。これは、高温にならないと良好な貯蔵能力が発生しないからである。同時に適応係数に関する値ＡＦ＿ＡＬＴとセンサ補正係数に関する値ＳＫＦがそれぞれ１にセットされる。
【００３６】
この最初の初期化の後に、それぞれ内燃機関の始動後に触媒が十分に温まってから（例えば３００℃、エンジンの始動後約２分でこの温度に達する）、図３に概略図示するフローが行われる。ステップｓ３．１において後方のセンサ１４．ｈの信号λ＿Ｈが検出される。このステップｓ３．１に続いてセンサキャリブレーションルーチンが行われ、これについては図６を用いて後述する。このルーチンは他のフローで到達する積分ルーチンの直前にもって来ることもできる。
【００３７】
実際には、センサキャリブレーションルーチンは図３のフローに示す他の機能の途中で行なわれるのではなく、かなり長い時間間隔で別に行われる。それに対して図３のフローのずっと下方に示されているラムダ制御ルーチンは比較的細かい時間間隔で行われる。これは例えば１０ｍｓ毎に行われ、それに対してセンサキャリブレーションルーチンは１秒に１回とか数秒に１回しか実施されない。信号λ＿Ｈが値１から明かにずれており、それがステップｓ３．２で検出された場合には、それは同期化及び適応ルーチンを実施してもよいことを示すものであり、それについては図４のルーチンを用いて後述する。
【００３８】
上述の著しい偏差が検出されたかどうかとは関係なく、次に積分ルーチンが行われ、これについては図５を用いて後述する。積分ルーチンは貯蔵積分器２０の積分値の更新のために用いられる。積分ルーチンによって検出された触媒の実際充填度を用いて、目標充填度と実際充填度との偏差が計算される。本実施例においてこの偏差が０．３のしきい値より大きい場合には（ステップｓ３．３）、プログラムはステップｓ３．４へ分岐して、ラムダ閉ループ制御が遮断されて、それによって直接噴射時間ｔｉを変化させることによりそれぞれ偏差の符号に従って空気／燃料混合気を濃厚化し、あるいは希薄化し大きな偏差を急速に除去させる。この機能に対してヒステリシス特性を得るために、ステップｓ３．６では直接的な噴射時間の調節を遮断するためのしきい値が０．２にセットされる。
【００３９】
目標充填度と実際充填度の偏差の大きさが上記しきい値より小さい場合には、ステップｓ３．７において、ラムダ閉ループ制御が遮断されている場合にはそれを再開し、再度それを遮断する場合には再び０．３のしきい値を使用する。次にステップｓ３．８において、実際充填度が目標充填度になるように、ラムダ閉ループ制御の目標値を変化させる。その後この目標値を用いて公知のようにラムダ閉ループ制御が行われる。最後にステップｓ３．ｅにおいて、例えばエンジンが停止されていることなどによって、処理を終了すべきであるかどうかが調べられ、そうでない場合には、上述の処理全体を新たに開始する。
【００４０】
図４に示す適応及び同期化ルーチンにおいては、ステップｓ４．１で、後方のラムダセンサが濃厚な混合気を示しているかどうかがチェックされる。そうである場合には、適応させるためにステップｓ４．２で新しい適応係数ＡＦをＡＦ＿ＡＬＴ（１−ＳＰＧ）として形成する（この場合にはＳＰＧはゼロである）。この計算の後に次のステップｓ４．３において、同期化が行われる。すなわち実際の充填度ＳＰＧ、従って貯蔵積分器２０の積分値がゼロにセットされる。触媒１１の酸素が過剰である場合には同様なステップｓ４．４とｓ４．５が当てはまる。その内容については図４に示されている。この分岐においてはＳＰＧの値はほぼ１である。ステップｓ４．３の次にステップｓ４．６へ進み、そこでステップｓ４．２あるいはｓ４．４で計算された適応係数ＡＦが移動平均される。それによって適応及び同期化ルーチンが終了する。
【００４１】
図５に示す積分ルーチンにおいては、ステップｓ５．１で実際の空気流量ＬＭＳが測定され、上述の値Δλが計算される。さらに補正マップ２１から流量補正係数ＦＫＤが回転数ｎと負荷Ｌの実際値に従って読み出される。これらの値と空気中の酸素の割合ｋ１、適応係数ＡＦ及び測定期間Δｔを用いてステップｓ５．２で酸素の変化ΔＯ２が計算される。この変化はΔλが正であれば正であり、Δλが負であれば負になる。
【００４２】
酸素量の変化は充填度の変化ΔＳＰＧに相当する。この変化はステップｓ５．３において、値ΔＯ２を定数ｋ２で割算することにより計算される。この定数は新しい触媒の最大酸素貯蔵能力に対応する値である。この値は、触媒が老化している場合にもそのまま使用することができる。というのは触媒の老化はステップｓ５．２で適応係数ＡＦを介して考慮されるからである。ステップｓ５．４において、充填度の変化ΔＳＰＧを用いてステップｓ３．３で使用される実際充填度が計算される。
【００４３】
図６に示すキャリブレーションルーチンでは、ステップｓ６．１において後方のラムダセンサ１４．ｈの線形化されたラムダ値の信号λ＿Ｈについて係数ｃ２を用いて通常の移動平均値が形成される。次に（ステップｓ６．２）前方のラムダセンサの信号λ＿Ｖが検出され、ラムダ値に関して線形化され、センサ補正係数ＳＫＦを用いて乗算され、同様に移動平均される（ステップｓ６．３）。センサ補正係数ＳＫＦは後方のセンサ信号の平均値λ＿Ｈ＿ＮＥＵと前方のセンサ信号の平均値λ＿Ｖ＿ＮＥＵの商として計算される（ステップｓ６．４）。それをもって処理を終了する。前方のセンサの補正されたセンサ信号は積分ルーチンにおける積分にもラムダ制御にも使用することができる。
【００４４】
上述の実施例は種々に変形させることができる。すなわち、例えば適応を全く行わないようにすることもでき、あるいは適応係数を積分速度を早めるためにではなく、最大貯蔵可能な酸素量の値を低くするために用いることも可能であって、その場合には積分速度は一定に保たれる。重要なことは、なんらかの方法で触媒の酸素充填量が決定され、あるいは測定され、かつ所定の充填度をできる限り正確に維持できるようにラムダ制御が行われることである。実施例においては、目標とされる充填度は５０％である。しかし具体的にどのように選択するかについては、それぞれの内燃機関の動特性に著しく依存する。内燃機関が、非定常状態において特に希薄モードにおいて有害物質が問題になるような動作になる傾向となる場合には、目標とする充填度を５０％以下に下げるが、逆の特性を示す内燃機関の場合には目標とする充填度は逆方向へずらされる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、触媒の酸素の実際充填度を、触媒前方で検出された排ガスの実際ラムダ値とラムダ値１との差に基づいて求めるようにしているので、正確な触媒の実際充填度を求めることができるとともに、その実際充填度を目標充填度と比較し、実際充填度が目標充填度を上回る場合には、燃料量に対する閉ループ制御の目標ラムダ値を１より小さな値に減少させ、また、実際充填度が目標充填度を下回る場合には、目標ラムダ値を１より大きな値に増大させているので、触媒における酸素の充填量を最適なものにでき、非定常な運転状態でも、有害な排ガスを顕著に減少させることができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒の目標充填度と実際充填度の比較を用いて触媒を有する内燃機関の燃料量を制御する装置のブロック回路図である。
【図２】最初の初期化のフローチャート図である。
【図３】触媒の目標充填度と実際充填度の比較を用いて燃料量制御を行う方法の全体の手順を説明するフローチャート図である。
【図４】図３に示す手順の適応及び同期化ルーチンのフローチャート図である。
【図５】図３に示す手順の積分ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】図３に示す手順のセンサキャリブレーションルーチンのフローチャート図である。
【符号の説明】
１０  エンジン
１１  触媒
１４．ｖ、１４．ｈ  ラムダセンサ
１８  ラムダ制御器
１９  制御マップ
２０  貯蔵積分器
２２  目標値変化装置
２３  同期化装置
２４  適応装置
２５  センサキャリブレーション装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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