[发明专利]内燃机的空燃比控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的空燃比控制装置。

背景技术

内燃机的排气(废气)中含有NOx、CO、和HC等，为了净化这些物质，在内燃机排气系统中配置有三元催化装置。因为三元催化装置在升温到催化剂活化温度以前不能良好地净化这些物质，因此在催化剂温度低的内燃机起动时，必须使三元催化装置尽快升温到催化剂活化温度。

为此，提出了下述方案：在内燃机刚起动后，通过使燃烧空燃比比理论空燃比稀薄(lean)而使排气中含有足够量的氧，利用该氧使排气中的HC和CO等在三元催化装置中进行燃烧。另外，还提出了下述方案：若三元催化装置升温到催化剂活化温度，则将燃烧空燃比设为理论空燃比，但在根据内燃机冷却水温达到设定温度来判断三元催化装置已升温到催化剂活化温度的场合，内燃机起动开始时的内燃机冷却水温越低，则越低地设定设定温度，尽管三元催化装置整体升温到催化剂活化温度，但使燃烧空燃比稀薄，从而防止三元催化装置过度地升温(例如参照特开平9-151759、特开平9-222010、特开2004-346777及特开2004-324493)。

在上述的背景技术中，因为三元催化装置整体达到催化剂活化温度之前使燃烧空燃比稀薄，因此虽然在升温前半期的缸内温度低时没有问题，但在升温后半期缸内温度比较高时，排气中含有较多量的NOx，该NOx没有得到充分地净化便向大气中放出。

因此，本发明的目的是，提供一种在内燃机刚起动后将三元催化装置向催化剂活化温度早期地升温时，可减少排放到大气中的NOx量的内燃机的空燃比控制装置。

发明内容

本发明第1技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，在内燃机起动时，使燃烧空燃比比理论空燃比稀薄，在判断出只有配置在内燃机排气系统中的三元催化装置的排气上游部已升温到催化剂活化温度时，使燃烧空燃比比理论空燃比浓(rich)，将上述三元催化装置的排气下游部升温。

另外，本发明的第2技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，是如第1技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，内燃机起动时的排气量越多，使燃烧空燃比稀薄而向催化剂活化温度升温的三元催化装置的上述排气上游部的容积被变更得越大。

此外，本发明的第3技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，是如第1技术方案或第2技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，基于上述三元催化装置的纵向中央部的测定温度，判断出只有上述排气上游部已升温到催化剂活化温度。

另外，本发明的第4技术方案所述的内燃机空燃比控制装置，是如第1～3技术方案的任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，通过使燃烧空燃比比理论空燃比浓从而推定上述三元催化装置的O₂存储量减少到设定量时，将燃烧空燃比控制为理论空燃比。

此外，本发明的第5技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，是如第1～3技术方案的任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，通过使燃烧空燃比比理论空燃比浓从而推定上述三元催化装置的O₂存储量减少到设定量时，以理论空燃比为中心使燃烧空燃比向浓的一侧和稀薄的一侧交替地波动。

另外，本发明的第6技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，是如第5技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，上述三元催化装置的上述排气下游部的温度越高，燃烧空燃比的波动振幅越小。

此外，本发明的第7技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，是如第5技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，其特征是，上述三元催化装置的上述排气下游部的温度越高，燃烧空燃比的波动周期越大。

根据本发明第1技术方案所述的内燃机的空燃比控制装置，在内燃机起动时首先使燃烧空燃比比理论空燃比稀薄，利用排气中的充分的氧使排气中的HC和CO在三元催化装置中燃烧，只使配置在内燃机排气系统中的三元催化装置的排气上游部良好地进行升温。由于此时缸内温度低，因此燃烧温度也低，不会生成那么多的NOx。如果判断出只有三元催化装置的排气上游部已升温到催化剂活化温度，则由于使燃烧空燃比比理论空燃比浓，因此即使缸内温度变得比较高，燃烧温度变高，气缸内的NOx生成量也没有那么多，与使燃烧空燃比稀薄的场合相比，可以减少向大气中排放的NOx量。通过使燃烧空燃比浓，排气中的HC和CO量增多，但在燃烧空燃比稀薄的期间利用O₂存储能力而吸藏在三元催化装置中的氧释放出，由此这些HC和CO在三元催化装置中燃烧，不会向大气中排放出，另外，三元催化装置的排气下游部也可利用该燃烧热而良好地进行升温。