[发明专利]内燃机的空燃比控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的空燃比控制装置，在排气通路中具有排气净化催化剂的内燃机的空燃比控制装置中，特别利用空燃比传感器的输出值控制燃料供给量，将流入到排气净化催化剂中的排气的空燃比控制为所需的空燃比。

背景技术

一直以来，在汽车用内燃机中，作为排气净化对策，使用同时促进作为不完全燃烧成分的HC(碳氢化合物)及CO(一氧化碳)的氧化、及空气中的氮和未燃尽的氧反应生成的NOx(氮氧化物)的还原的三元催化剂。为了提高这种三元催化剂的氧化/还原能力，需要将表示内燃机的燃烧状态的空燃比控制在理论空燃比附近。因此，在内燃机的燃料喷射控制中，设置根据排气中的残留氧浓度检测排气空燃比与理论空燃比相比是浓空燃比还是稀空燃比的氧气传感器(氧浓度传感器)，根据该传感器输出进行校正燃料供给量的空燃比反馈控制。

在这种空燃比反馈控制中，将检测氧浓度的氧气传感器尽量设置得靠近燃料室，且比三元催化剂靠近上游一侧，但为了补偿该氧气传感器的输出特性的偏差，也实现了在比三元催化剂靠近下游的一侧进一步设置第二氧气传感器双氧气传感器系统。即，在三元催化剂下游一侧，排气被充分搅拌，其氧浓度也通过三元催化剂的作用基本处于平衡状态，从而使下游一侧的氧气传感器的输出比上游一侧的氧气传感器的输出变化缓慢，以显示混合气体整体的浓空燃比/稀空燃比倾向。双氧气传感器系统除了催化剂上游一侧的氧气传感器的主空燃比反馈控制外，还实施催化剂下游一侧的氧气传感器的辅助空燃比反馈控制，例如通过根据下游一侧传感器的输出修正与主空燃比反馈控制有关的常数，从而可吸收上游一侧氧气传感器的输出特性的偏差，提高空燃比控制精度。

并且近些年来，使用具有储氧能力的三元催化剂，为了使该三元催化剂始终能够发挥一定的稳定的净化性能，还开发了控制流入到该三元催化剂的排气的空燃比的内燃机。三元催化剂的储氧能力虽然在排气空燃比处于稀空燃比状态时吸收过剩部分的氧，在排气空燃比处于浓空燃比状态时释放不足部分的氧，以净化排气，但其能力是有限的。因此，为了有效地利用储氧能力，重点在于，排气空燃比处于浓空燃比状态或稀空燃比状态的任意一个状态下，均可使三元催化剂中吸收的氧量保持预定量、例如保持最大氧吸收量的一半，如果能这样保持预定量，则可始终发挥一定的氧吸收/释放作用，结果可始终获得三元催化剂的一定的氧化/还原能力。

在为了维持三元催化剂的净化性能而将氧吸收量控制为一定量的内燃机中，例如众所周知的是下述空燃比控制装置：在三元催化剂的上游一侧和下游一侧同时配置空燃比传感器，在上游一侧配置可线性检测出空燃比的线性空燃比传感器，在下游一侧配置排气空燃比根据相对于理论空燃比是浓空燃比还是稀空燃比而输出不同电压的氧气传感器。在该空燃比控制装置中，在配置在三元催化剂上游一侧的线性空燃比传感器中检测出流入到三元催化剂的排气空燃比，在配置在三元催化剂下游一侧的氧气传感器中检测出三元催化剂气氛的空燃比状态，为了使三元催化剂的氧吸收量控制为一定量而根据氧气传感器的检测信息控制流入到三元催化剂的排气的目标空燃比，为了使流入到三元催化剂的排气的空燃比控制为该目标空燃比而根据线性空燃比传感器的输出信息对燃料喷射量进行反馈控制(参照特开平11-82114号说明书)。

发明内容

如上所述，在为了使三元催化剂的氧吸收量控制为一定量而根据氧气传感器的检测信息对流入到三元催化剂的排气的目标空燃比进行反馈控制，并且为了使流入到三元催化剂的排气的空燃比控制为该目标空燃比而根据线性空燃比传感器的输出信息对燃料喷射量进行反馈控制的空燃比控制装置中，在加速运转状态等吸入空气量较大的状态下(以下也称为高Ga状态)，对三元催化剂的氧吸收量的校正量较大，存在三元催化剂气氛大幅偏离三元催化剂能够将HC、CO及NOx所有三种成分去除80％以上的理论空燃比附近的空燃比幅度(以下称为净化窗口)的问题。