[发明专利]内燃机的空燃比控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及车辆等装载的内燃机的空燃比控制装置，尤其涉及具备使供给内燃机的空燃比周期性地往浓方向和稀方向振动的空燃比反馈控制单元的内燃机的空燃比控制装置。

背景技术

在内燃机的排气通路上，一般设置同时净化排放气体中的的有害成分HC、CO、NO_x的三效催化剂(下文简称为“催化剂”)。这种催化剂中，对理论空燃比附近的有害成分HC、CO、NO_x都净化率高。因此，在内燃机的空燃比控制装置中，通常设置在催化剂的上游的O₂传感器，调整燃料喷射量，并对空燃比进行反馈控制，使空燃比在理论空燃比附近。

催化剂带有起过滤处理作用的吸氧能力，吸收上游空燃比(对应于上游O₂传感器的输出值)离开理论空燃比的暂时变动。即，催化剂在上游空燃比(下文称为“上游A/F”)比理论空燃比靠近稀侧时，吸入并储存排放气体中的氧；反之，在靠近浓侧时，排出催化剂中储存的氧。因而，上游A/F的变动在催化剂内受到过滤处理，形成催化剂下游的空燃比。

催化剂的吸氧量最大值取决于制造催化剂时添加的具有吸氧能力的物质的量，吸氧量达到催化剂的最大吸氧量或最小吸氧量(＝0)时，已经不能吸收上游A/F的变动，因此催化剂的空燃比偏离理论空燃比，催化剂的净化能力降低。这时，催化剂下游的空燃比大为偏离理论空燃比，因此能检测出催化剂的吸氧量达到最大值或最小值(＝0)。

此外，催化剂还面临高温排放气体，因此设计成车辆用内燃机中通常考虑的使用条件下，催化剂的净化功能不急剧降低。然而，存在催化剂的吸氧能力在使用中由于某些原因(例如不发火时)而显著降低的情况；即使通常的使用条件下，例如行驶距离达到几万公里时，也因陈年劣化而吸氧能力逐渐降低。

另一方面，近年来，提出一种内燃机的空燃比控制装，置其中着眼于使催化剂的吸氧量在最大吸氧量范围内振动规定的量时催化剂的净化能力提高，自适应地对催化剂劣化或催化剂温度造成的催化剂最大吸氧量的变化改变吸氧量振幅，从而不拘劣化，最大限度调动催化剂的净化能力(例如参考专利文献1)。

此外，还提出一种内燃机的空燃比控制装置，其中着眼于吸氧量振幅超过(偏离)催化剂最大吸氧量时催化剂的下游A/F变动大的原理，使吸氧量振幅变化，并根据下游A/F的变动增加时的吸氧量的变动量诊断催化剂劣化(例如参考专利文献2)。

上述专利文献1记载的已有装置中，为了使吸氧量振幅变化，如图34、图35的时序图所示那样，使上游A/F往浓方向、稀方向的空燃比的振动周期和振幅变化。

即，如图34的时序图所示，在催化剂正常的情况下，最大吸氧量OSC max大，因此在最大吸氧量OSC max范围内也能将估计吸氧量(下文简称为“吸氧量”)OSC的振幅ΔOSC设定得大，并且加大上游A/F的变动的振幅或周期，将吸氧量振幅ΔOSC设定得大。

另一方面，如图35的时序图所示，在劣化催化剂的情况下，最大吸氧量OSC max小，因此在最大吸氧量OSC max范围内也能将吸氧量的振幅ΔOSC设定得小，并且减小上游A/F的变动的振幅或周期，将吸氧量振幅ΔOSC设定得小。

综上所述，专利文献1记载的已有内燃机的空燃比控制装置中，需要使空燃比振动的振幅或周期随最大吸氧量OSC max大为变化(参考图34、图35)。

专利文献1：特开平7-259600号公报

专利文献2：特开平6-26330号公报

已有的内燃机的空燃比控制装置例如参照专利文献1所述的那样，存在这方面的课题：需要使空燃比振动的振幅或周期随最大吸氧量大为变化，因此对空燃比反馈性能和转矩变动影响大，使空燃比控制性能差。

而且，空燃比振动的振幅或周期变大的情况下，存在这方面的课题：产生干扰时收敛到稳定状态的性能差，加速或减速时的排气性能差。

由于空燃比的变化产生转矩变动，振幅或周期变化大时驾驶性能差，商品性降低，因此存在难以将吸氧量的振动处理用的条件与重视反馈性能的设定条件和重视转矩的设定条件分开设定的课题。

为了适应世界上各种设定的排放气体规定，需要根据各国各地区的规定改变催化剂，使最大吸氧量也作种种变化，因此需要每一催化剂设定空燃比振动的振幅或周期，存在适配费用大的课题。而且，诊断催化剂劣化的排放气体规定也多种多样，存在需要依据各国各地区的规定对空燃比振动的振幅或周期进行适配的课题。