(57)【要約】【課題】この発明は、２次エアが供給された状態から供給されない状態に切り換えられた際のフィードバック制御が排気通路内に残存する２次エアの影響を受けること回避し、オーバシュートすることのない安定したフィードバック制御を実現することを目的とする。【解決手段】この発明は、と空燃比検出手段と２次エア供給装置とフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、フィードバック制御手段は、目標空燃比の値を、２次エア供給装置より２次エアが供給された状態と、２次エアが供給されない状態とで異なる値に設定し、フィードバック制御が実施された状態で、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられてから一定時間経過した後、目標空燃比の値を２次エアが供給されない状態の値に変更することを特徴とする。【選択図】図３
2009074449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられた触媒と、
この触媒の上流側の排気通路に設けられた空燃比検出手段と、
この空燃比検出手段よりも上流側の排気通路内に２次エアを供給する２次エア供給装置と、
前記空燃比検出手段の検出値に基づきエンジンに供給される混合気の空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記目標空燃比の値を、前記２次エア供給装置より２次エアが供給された状態と、２次エアが供給されない状態とで異なる値に設定し、
フィードバック制御が実施された状態で、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられてから一定時間経過した後、目標空燃比の値を２次エアが供給されない状態の値に変更することを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】
前記フィードバック制御手段は、前記目標空燃比の値として、
２次エアが供給された状態の値を、２次エアが供給されない状態の値よりもリッチ側にシフトした値に設定していることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンの空燃比制御装置に係り、特に、２次エアが供給された状態から供給されない状態に切り換えられた際のフィードバック制御を安定させることができるエンジンの空燃比制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、排気通路に設けられた触媒と、この触媒の上流側の排気通路に設けられた空燃比検出手段と、この空燃比検出手段よりも上流側の排気通路内に２次エアを供給する２次エア供給装置と、前記空燃比検出手段の検出値に基づきエンジンに供給される混合比の空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置を設けているものがある。
２次エア供給装置は、エンジンの冷機始動等による暖機時に、排気通路内に２次エア（２次空気）を導入して未燃ＨＣやＣＯの酸化反応を促進し、この酸化反応によって未燃ＨＣやＣＯを浄化しつつ、排気温度を上昇させて触媒を早期活性化させる。
【０００３】
従来の２次エア供給装置には、２次エアの供給終了直後に空燃比制御における目標空燃比の初期値をエンジンの各種運転パラメータで推定される値に設定するとともに、この後の目標空燃比を初期値から理論空燃比となるまで徐変することで、２次エアの供給終了直後における空燃比制御の目標空燃比を適切に設定し、エンジンの回転変動を抑制するものがある。
【特許文献１】特開２００４−２６３６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に２次エア供給装置を備えた空燃比制御装置においては、エンジンの冷機始動時に、２次エアポンプを作動させて排気通路に２次エアを供給し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように制御を行う場合や、２次エア込みの状態でエンジンに供給される混合気の空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御を行う場合がある。
２次エア込みの状態でエンジン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空燃比制御装置においては、図４に示すように、空燃比のフィードバック制御について、エンジンのスタート時（始動時）はオープン（ＯＰＥＮ）制御で２次エアポンプをＯＮであるが、その後、排気通路に設けた空燃比検出手段である空燃比センサの活性化に伴い時点ｔ１で２次エアポンプをＯＮの状態でフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始し、触媒が十分に活性した時点ｔ２で２次エアポンプをＯＦＦとしている。
空燃比制御装置は、２次エアポンプのＯＮ時には触媒の活性を促進するため、目標空燃比を構成するベース空燃比（基本空燃比）をリッチ側の値（２次エアが供給された状態の値Ａ１）へシフトしているが、２次エアポンプのＯＦＦ時（ｔ２）には２次エアポンプのＯＦＦと同期してベース空燃比をリーン側のノーマル値（２次エアが供給されない状態の値Ａ２）へ移行する制御を行っている。なお、目標空燃比は、ベース空燃比に補正空燃比を加算して構成される。
しかし、２次エアポンプのＯＦＦ直後は、空燃比センサの検出値が排気通路中に残存する２次エアの影響を受けて、フィードバック制御がオーバシュート気味（図４のフィードバック制御におけるｔ２以降の期間）となり、エンジンに供給される混合気の空燃比が大きく変動（図４の空燃比におけるｔ２以降の期間）するため、排気ガスに含まれる有害成分値悪化の要因になっていた。
【０００５】
この発明は、２次エアが供給された状態から供給されない状態に切り換えられた際のフィードバック制御が、排気通路内に残存する２次エアの影響を受けること回避し、オーバシュートすることのない安定したフィードバック制御を実現することが可能なエンジンの空燃比制御装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、この触媒の上流側の排気通路に設けられた空燃比検出手段と、この空燃比検出手段よりも上流側の排気通路内に２次エアを供給する２次エア供給装置と、前記空燃比検出手段の検出値に基づきエンジンに供給される混合気の空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、前記フィードバック制御手段は、前記目標空燃比の値を、前記２次エア供給装置より２次エアが供給された状態と、２次エアが供給されない状態とで異なる値に設定し、フィードバック制御が実施された状態で、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられてから一定時間経過した後、目標空燃比の値を２次エアが供給されない状態の値に変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のエンジンの空燃比制御装置は、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられた際のフィードバック制御が、排気通路内に残存する２次エアの影響を受けることがないので、オーバシュートすることのない安定したフィードバック制御を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【０００９】
図１〜図３は、この発明の実施例を示し、図１は空燃比制御装置による制御のフローチャート、図２は空燃比制御装置による制御のタイムチャート、図３は空燃比制御装置のシステム構成図である。
図３において、１はエンジン、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッドカバー、５はピストン、６は燃焼室、７は吸気ポート、８は排気ポート、９は吸気弁、１０は排気弁、１１は吸気カム軸、１２は排気カム軸である。
エンジン１は、吸気系として、エアクリーナ１３と吸気管１４とスロットルボディ１５とサージタンク１６と吸気マニホルド１７とを順次に接続し、吸気ポート７に連通する吸気通路１８を設けている。スロットルボディ１５の吸気通路１８には、スロットルバルブ１９を設けている。また、エンジン１は、排気系として、排気マニホルド２０と触媒コンバータ２１と排気管２２とを順次に接続し、排気ポート８に連通する排気通路２３を設けている。触媒コンバータ２１は、触媒２４を内蔵している。
このエンジン１には、過給機２５を設けている。過給機２５は、吸気管１４の途中と排気マニホルド２０及び触媒コンバータ２１間とに過給機ケース２６を配設し、過給機ケース２６内の吸気通路１８にコンプレッサ２７を設け、過給機ケース２６内の排気通路２３にコンプレッサ２７を駆動するタービン２８を設けている。
過給機２５は、タービン２８を迂回するバイパス通路２９にウエイストゲートバルブ３０を設け、ウエイストゲートバルブ３０を開閉動作するアクチュエータ３１を設けている。アクチュエータ３１は、コンプレッサ２７下流側の吸気通路１８に作動圧導入通路３２により連通され、コンプレッサ２７上流側の吸気通路１８に作動圧逃がし通路３３により連通され、作動圧逃がし通路３３の途中に作動圧調整バルブ３４を設けている。
アクチュエータ３１は、コンプレッサ２７下流側の吸気通路１８から導入される作動圧を、作動圧調整バルブ３４でコンプレッサ２７上流側の吸気通路１８に逃がして調整することにより動作され、ウエイストゲートバルブ３０を開閉動作して過給圧を設定過給圧に制御する。コンプレッサ２７とスロットルボディ１５との間の吸気管１４には、過給機２５で過給された吸入空気を冷却するインタクーラ３５を設けている。
【００１０】
このエンジン１は、燃料系として、燃料タンク３６内に燃料をエンジン１側に圧送する燃料ポンプ３７を設け、この燃料ポンプ３７にフィルタ３８と圧力レギュレータ３９とを介して燃料供給通路４０の一端側を接続している。圧力レギュレータ３９には、燃料タンク３６内に開口した燃料戻り通路４１を接続している。燃料供給通路４０の他端側は、デリバリパイプ４２に接続している。デリバリパイプ４２には、吸気マニホルド１７に取り付けられた各気筒毎の燃料噴射弁４３を接続している。
前記燃料タンク３６には、２ウェイチェックバルブ４４を介してエバポ通路４５の一端側を接続している。エバポ通路４５は、他端側をキャニスタ４６に接続している。キャニスタ４６には、パージ通路４７の一端側を接続している。パージ通路４７は、他端側をスロットルバルブ１９よりも下流側の吸気通路１８に接続している。パージ通路４７の途中には、パージ制御バルブ４８を設けている。
このエンジン１は、点火系として、シリンダヘッドカバー４に各気筒毎のイグニションコイル４９を取り付けている。イグニションコイル４９は、各気筒の燃焼室６に臨ませた点火プラグに飛び火させる。
このエンジン１には、シリンダヘッドカバー４内をＰＣＶバルブ５０を介してサージタンク１６の吸気通路１８に連通するタンク側ブローバイガス通路５１を設け、シリンダヘッドカバー４内をエアクリーナ１３内に連通するクリーナ側ブローバイガス通路５２を設けている。
また、このエンジン１は、スロットルバルブ１９を迂回して吸気通路１８を連通するアイドル空気通路５３を設け、このアイドル空気通路５３の途中にアイドル空気量を調整するアイドル空気量制御バルブ５４を設けている。
【００１１】
このエンジン１は、排気通路２３に触媒２４を設け、この触媒２４の上流側の排気通路２１に排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段として空燃比センサ５５を設け、この空燃比センサ５５よりも上流側の排気通路２１内に２次エアを導入する２次エア供給装置５６を設けている。２次エア供給装置５６は、排気通路２１を構成する排気ポート８に２次エアを供給する２次エア供給通路５７を接続し、２次エア供給通路５７の大気側に大気を２次エアとして圧送する２次エアポンプ５８を配設し、２次エアポンプ５８よりも下流側の２次エア通路５７に２次エア制御バルブ５９を配設している。
このエンジン１には、スロットルバルブ１９のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ６０を設け、スロットルバルブ１９下流側の吸気圧力を過給圧として検出する吸気圧力センサ６１を設け、サージタンク１６に吸気温度を検出する吸気温センサ６２を設け、エンジン回転数を検出するためのクランク角を検出するクランク角センサ６３を設け、冷却水温度を検出する水温センサ６４を設け、ノッキングを検出するノッキングセンサ６５を設けている。
前記燃料ポンプ３７と燃料噴射弁４３とパージ制御バルブ４８とイグニションコイル４９とアイドル空気量制御バルブ５４と空燃比センサ５５と２次エアポンプ５８と２次エア制御バルブ５９とスロットル開度センサ６０と吸気圧力センサ６１と吸気温センサ６２とクランク角センサ６３と水温センサ６４とノッキングセンサ６５とは、エンジン１の空燃比制御装置６６を構成するフィードバック制御手段６７に接続している。フィードバック制御手段６７には、メインスイッチ６８及びフューズ６９を介してバッテリ７０を接続している。
フィードバック制御手段６７は、空燃比センサ５５の検出する排気ガスの空燃比に応じた検出値に基づき、その他のセンサ６０〜６５から入力する検出値を考慮して、エンジン１に供給される混合気の空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射弁４３の噴射量をフィードバック制御する。
【００１２】
図２に示すように、フィードバック制御手段６７は、目標空燃比を構成するベース空燃比の値を、２次エア供給装置５６より２次エアが供給された状態と、２次エアが供給されない状態とで異なる値Ａ１・Ａ２に設定している。
フィードバック制御手段６７は、フィードバック制御が実施された状態で、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられてから一定時間Ｔ１が経過した後、目標空燃比を構成するベース空燃比の値を、２次エアが供給されない状態の値Ａ２に変更する。
また、フィードバック制御手段６７は、目標空燃比を構成するベース空燃比の値として、２次エアが供給された状態の値Ａ１を、２次エアが供給されない状態の値Ａ２よりもリッチ側にシフトした値に設定している。
【００１３】
次に、この実施例の作用を説明する。
エンジン１の空燃比制御装置６６は、図１に示すように、エンジン１を始動して制御をスタートすると（Ｓ０１）、オープン（ＯＰＥＮ）制御で２次エアポンプ５８をＯＮして２次エアを供給し（Ｓ０２）、空燃比センサ５５の活性化に伴い図２の時点ｔ１で２次エアポンプ５８をＯＮの状態でフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始し、触媒２４が十分に活性した図２の時点ｔ２で２次エアポンプ５８をＯＦＦして２次エアの供給を無しにする（Ｓ０３）。
空燃比制御装置６６は、２次エアポンプ５８のＯＦＦ後に、一定時間Ｔ１が経過したかを判断する（Ｓ０４）。
一定時間Ｔ１が経過していず、判断（Ｓ０４）がＮＯの場合は、目標空燃比を構成するベース空燃比の値を、２次エアが供給された状態の値Ａ１に維持してフィードバック制御を行い（Ｓ０５）、判断（Ｓ０４）に戻る。
一方、一定時間Ｔ１が経過（図２のｔ３）して、判断（Ｓ０４）がＹＥＳの場合は、目標空燃比を構成するベース空燃比の値を、２次エアが供給された状態の値Ａ１から２次エアが供給されない状態の値Ａ２（ノーマル値）に戻し（Ｓ０６）、この制御をエンドにする（Ａ０７）。
【００１４】
このように、エンジン１の空燃比制御装置６６は、図２に示すように、目標空燃比を構成するベース空燃比の値を、２次エアが供給された状態（２次エアポンプ５８がＯＮ）と、２次エアが供給されない状態（２次Ｆポンプ５８がＯＦＦ）とで異なる値Ａ１・Ａ２に設定し、フィードバック制御が実施された状態で、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられてから一定時間Ｔ１が経過した後、目標空燃比を構成するベース空燃比の値を２次エアが供給された状態の値Ａ１から２次エアが供給されない状態の値Ａ２に変更している。
これにより、エンジン１の空燃比制御装置６５は、２次エアポンプ５８のＯＦＦとベース空燃比の切換時期を同期させないで、２次エアポンプ５８のＯＦＦ後に一定時間Ｔ１が経過して排気通路２３内の２次エアが無くなってから、ベース空燃比を２次エアポンプ５８がＯＦＦの値に切り換えるようにしており、２次エアが供給された状態から２次エアが供給されない状態に切り換えられた際のフィードバック制御が、排気通路２３内に残存する２次エアの影響を受けることがない（図２のフィードバック制御におけるＴ２の期間）ので、オーバシュートすることのない安定したフィードバック制御を実現することが可能である。
このため、エンジン１の空燃比制御装置６６は、エンジン１の始動時に供給される混合気の空燃比の変動を抑制することができ（図２の空燃比におけるＴ２の期間）、排気ガスに含まれる有害成分値の悪化を防止することができる。
また、空燃比制御装置６６は、図２に示すように、目標空燃比を構成するベース空燃比の値として、２次エアが供給された状態の値Ａ１を、２次エアが供給されない状態の値Ａ２よりもリッチ側にシフトした値に設定している。
これにより、このエンジ１ンの空燃比制御装置６６は、冷機始動時などの触媒２４が活性化していない状態において、触媒２４を早期に活性化させることが可能である。このため、このエンジン１の空燃比制御装置６６は、排気ガス浄化性能の向上に貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
この発明のエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの始動時に２次エアの影響によるフィードバック制御のオーバシュートを無くして安定させることができるものであり、他のフィードバック制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例を示す空燃比制御装置による制御のフローチャートである。
【図２】実施例を示す空燃比制御装置による制御のタイムチャートである。
【図３】実施例を示す空燃比制御装置のシステム構成図である。
【図４】従来例を示す空燃比制御装置による制御のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００１７】
１  エンジン
６  燃焼室
７  吸気ポート
８  排気ポート
１８  吸気通路
２３  排気通路
２４  触媒
４３  燃料噴射弁
５５  空燃比センサ
５６  ２次エア供給装置
５７  ２次エア供給通路
５８  ２次エアポンプ
５９  ２次エア制御バルブ
６６  空燃比制御装置
６７  フィードバック制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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