空燃比控制装置的制作方法

专利名称：空燃比控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空燃比控制装置，其控制发动机的空燃比。
背景技术：
当前己知一种在排气通路中具有净化排气的地板下催化剂的发 动机。在这种发动机中，如果在远离发动机的位置的排气通路中设置 地板下催化剂，则存在下述问题，即，直至为了得到充分的净化作用 而使地板下催化剂活化需要时间。另外，如果将地板下催化剂设置在 接近发动机的排气通路中，则存在由于热恶化而引起耐久性下降的问 题。
在专利文献1记载的发明中，在排气通路的主通路下游侧设置 地板下催化剂，在配置于主通路上游侧的旁通通路中设置旁通催化 剂。另外，在地板下催化剂的上游侧的主通路中，设置切换为使从发 动机排出的气体通过主通路或旁通通路的切换阀。在地板下催化剂活 化以前的期间，切换阀使主通路关闭以使排气流过旁通通路，因此流 过旁通通路的排气利用提前进行活化的旁通催化剂净化，可以使排气 的净化效率提高。
专利文献1:特开平5—321644号公报

发明内容
在上述专利文献1记载的发明中，在切换阀关闭主通路时，从 发动机排出的气体的一部分会滞留在切换阀附近的主通路内部(以下 称为"滞留气体")。由于该滞留气体经由切换阀等散热，因此与刚 从发动机排出的排气相比，其温度低。这样，如果滞留气体被切换阀 冷却，则滞留气体中的水分会凝结而附着在切换阀上。如果该水分在 切换阀开阀时流至下游，附着在设置于主通路的下游侧的空燃比传感
器上，则空燃比传感器会急剧冷却而发生空燃比传感器的传感元件损 坏。因此考虑到，在上述水分通过主通路侧的空燃比传感器之前，根 据旁通通路侧的空燃比传感器的检测值控制空燃比，在水分通过后， 使主通路侧的空燃比传感器升温至活化温度，并根据该空燃比传感器 的检测值控制空燃比，从而防止主通路侧的空燃比传感器的传感元件 损坏o
但是，如果开启切换阀，则由于从发动机排出的排气的大部分 会流过主通路，流入旁通通路的排气流量下降，因此流入空燃比传感 器中的排气绝对量不足，旁通通路侧的空燃比传感器的响应性会下 降。因此，在切换阀开启而水分通过主通路侧的空燃比传感器之前的 期间，如果根据旁通通路侧的空燃比传感器的检测值控制空燃比，则 空燃比的变动变大而产生尾气排放恶化的问题。
艮口，在切换阀开阀的状态下使用旁通通路侧的空燃比传感器的 情况下，由于排气流入主通路，因此旁通通路侧的空燃比传感器检测 的排气绝对量不足，响应性下降。并且，使用旁通通路侧的空燃比传 感器进行空燃比控制的空燃比变动变大，产生尾气排放恶化的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种空燃比控制装置，其即使在 切换阀开启的状态下使用旁通通路侧的空燃比传感器进行空燃比控 制的情况下，也可以抑制尾气排放的恶化。
本发明利用下述的解决方式解决前述问题。此外，为了容易理 解，标注与本发明的实施方式对应的标号，但并不限于此。
本发明提供一种发动机(1)的空燃比控制装置(100)，其适 用于下述排气净化装置，该排气净化装置在从排气通路(32)分支并 再次与排气通路汇合的旁通通路(31)中具有旁通催化剂(35)，在
汇合部(34)的下游侧的排气通路(32)中具有地板下催化剂(38)， 且该排气净化装置具有阀机构(37)，该阀机构设置于前述排气通路
(32)的分支部(33)与汇合部(34)之间，切换从前述发动机(1) 排出的排气的路径，该空燃比控制装置具有闭阀时空燃比控制单元
(S104)，其在前述阀机构闭阀时，根据设置于前述旁通通路(31) 中的第1空燃比传感器(36)的输出，控制空燃比；以及第1开阀时
空燃比控制单元(S178)，其在前述阀机构开阀时，根据设置于前
述阀机构(37)下游的排气通路(32)中的第2空燃比传感器(39) 的输出，控制空燃比，其特征在于，还具有第2开阀时空燃比控制单 元(S174、 S175)，其在前述阀机构(37)开阀的状态下，根据前 述第1空燃比传感器(36)的输出执行空燃比控制(S104)，同时 在该控制执行过程中，使基于第1空燃比传感器(36)输出的校正量 比闭阀时的校正量小。
另外，本发明提供一种发动机(1)的空燃比控制装置(100)， 其适用于下述排气净化装置，该排气净化装置在从排气通路(32)分 支并再次与排气通路汇合的旁通通路(31)中具有旁通催化剂(35)， 在汇合部(34)的下游侧的排气通路(32)中具有地板下催化剂(38)， 且该排气净化装置具有阀机构(37)，该阀机构设置于前述排气通路
(32)的分支部(33)与汇合部(34)之间，切换从前述发动机(1) 排出的排气的路径，该空燃比控制装置具有闭阀时空燃比控制单元
(S104)，其在前述阀机构闭阀时，根据设置于前述旁通通路(31) 中的第1空燃比传感器(36)的输出，控制空燃比；以及第1开阀时 空燃比控制单元(S178)，其在前述阀机构开阀时，根据设置于前 述阀机构(37)下游的排气通路(32)中的第2空燃比传感器(39) 的输出，控制空燃比，其特征在于，具有切换时空燃比控制单元
(S273 S275)，其在前述阔机构(37)从闭阀状态切换至开阀状态 后，在因滞留在前述阀机构上游的气体中所包含的水分沾湿前述第2 空燃比传感器而产生元件损坏的规定期间，根据第1空燃比传感器
(36)的输出使闭阀时空燃比控制单元动作(S104)，在该规定期 间，根据第1空燃比传感器(36)的输出，使前述阀机构(37)的开 度比全开时的开度小。
发明的效果
根据本发明，在以阀机构打开排气通路的状态，使用第1空燃 比传感器控制发动机的空燃比的情况下，为了使空燃比变动变小，使 根据第1空燃比传感器的输出的校正量比闭阀时的校正量小。这样，
即使在第1空燃比传感器的响应性下降的情况下，也可以抑制尾气排 放的恶化。
另外，根据本发明，在阀机构打开排气通路，从第1空燃比传 感器切换至第2空燃比传感器而控制发动机的空燃比之前的期间，由 于根据第1空燃比传感器的输出而使阀机构的开度比全开时小，因此 可以将流入旁通通路中的排气的排气流量维持得较大。这样，由于抑 制了第1空燃比传感器的响应性的下降，因此可以减小发动机空燃比 的变动，从而可以抑制尾气排放的恶化。


图1是表示第1实施方式的发动机的基本结构的图。
图2是表示从发动机排出的排气的流动的概略图。
图3是表示从发动机排出的排气的排气流量与流入旁通通路中
的排气的排气流量的关系的图。
图4是利用响应性降低的第1空燃比传感器控制发动机的空燃
比时的时序图。
图5是表示控制装置执行的控制程序的流程图。
图6是表示切换阀开启时的空燃比控制处理的流程图。
图7是表示利用低响应时校正值校正燃料喷射量的情况下的旁
通通路内的空燃比的图。
图8是表示控制装置执行的控制程序的流程图。 图9是表示切换阀开度控制处理的流程图。
图10是表示从发动机排出的排气的排气流量与旁通通路内的排 气流量之间的关系的图。
具体实施例方式
(第1实施方式) 下面，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。 图1是表示控制发动机1的空燃比的空燃比控制装置100的基 本结构的图。
空燃比控制装置100具有发动机l;进气系统20，其使进气 流入发动机l;以及排气系统30，其使排气向外部流出。
发动机1具有气缸盖10，在该气缸盖10上形成使从外部吸入的 进气流入的进气口 12、以及使从发动机1排出的气体流出的排气口 13。另外，气缸盖IO利用未图示的活塞和气缸壁，形成使燃料燃烧 的燃烧室11。并且，在该气缸盖10上设置燃料喷射阀14和火花塞 15。
燃料喷射阀14设置为使喷射口向进气口 12内突出。该燃料喷 射阀14与车辆的运转状态对应而将燃料向进气口内喷射。
火花塞15设置于燃料室11的顶面侧的气缸盖10上，使点火部 向燃料室内突出。该火花塞15在规定的定时进行火花放电，使燃料 室内的混合气体燃烧。
在上述气缸盖10的进气口 12上，连接从外部获取进气的进气 系统20的进气通路21。该进气通路21从上游依次地具有气体流量 计22、节流室23、以及迸气集气管25。
气体流量计22设置于进气通路21的上游侧。气体流量计22检 测从外部吸入的新鲜气体的进气量。
节流室23设置于气体流量计22的下游侧的进气通路21中。在 该节流室23中设置用于控制进气量的节流阀24。
进气集气管25设置于节流室23的下游侧的进气通路21中。该 进气集气管25暂时储存从上游流入的进气。
另一方面，在气缸盖10的排气口 13上，连接使从发动机1排 出的排气流动的排气系统30的主通路32。排气系统30在主通路32 的中间形成旁通通路31。
旁通通路31为比主通路32直径小的通路，在主通路32的上游 侧的分支部33处分支，在下游侧的汇合部34处再次与主通路32汇 合。该旁通通路31具有旁通催化剂35以及空燃比传感器(以下称为 "第1空燃比传感器")36。
旁通催化剂35设置于接近发动机1的旁通通路31的上游侧， 以提前进行活化。旁通催化剂35是容量比后述的地板下催化剂38
小的催化剂，使用低温活性优良的催化剂。
第1空燃比传感器36设置于旁通催化剂35的上游侧的旁通通
路31中。该第1空燃比传感器36检测在旁通通路31的内部流过的 排气中的氧浓度。第1空燃比传感器36的传感器元件，由未图示的 加热器(加热单元)加热，维持在工作温度区域。
主通路32具有切换阀37、地板下催化剂38、以及空燃比传 感器(以下称为"第2空燃比传感器")39。由于该主通路32为比 旁通通路31直径大的通路，因此阻碍排气流动的通路阻力比旁通通 路31小。
切换阀37设置于主通路32的分支部33与汇合部34之间。切 换阀37根据后述地板下催化剂的温度使主通路32开闭，从而切换从 发动机1排出的排气流过的通路。
地板下催化剂38设置于汇合部34的下游侧的主通路32中。地 板下催化剂38为容量比旁通催化剂35大的三元催化剂，净化流过主 通路32的排气。另外，在该地板下催化剂38中，设置检测催化剂温 度的催化剂温度传感器38a。
第2空燃比传感器39设置于汇合部34与地板下催化剂38之间 的主通路32中。第2空燃比传感器与设置在旁通通路31中的第1 空燃比传感器36相同地，检测流过主通路32的排气中的氧浓度。该 第2空燃比传感器39的传感器元件由未图示的加热器(加热单元) 加热，维持在工作温度区域。
控制器40是为了控制切换阀37或控制发动机1的空燃比而设 置的。控制器40具有CPU、 ROM、 RAM、以及I/0接口。并且，向 该控制器40中输入气体流量计22、催化剂温度传感器38a、第1空 燃比传感器36、以及第2空燃比传感器39等检测车辆运转状态的各 种传感器的输出。
上述控制器40根据地板下催化剂38的催化剂温度使切换阀37 开闭，从而切换从发动机1排出的排气流过的通路。另外，控制器 40根据来自第1空燃比传感器36及第2空燃比传感器39的输出值， 校正燃料喷射阀14的燃料喷射量，调整发动机1的空燃比。 在这样构成的发动机1中，从外部吸入的进气利用节流阀24调
节其流量，流入进气集气管25。该进气与从燃料喷射阀14喷射的燃 料混合而成为混合气体，伴随未图示的进气阀的开阀而被导入至燃烧 室11内。该导入的混合气体由火花塞15点火，在燃烧室11内燃烧， 由燃烧产生的燃烧气体作为排气，向形成于气缸盖IO上的排气口 13 排出。
在这里，为了使本发明的理解容易，参照图2 图4对切换阀37 开闭时的现有方式的空燃比控制进行说明。
图2是表示从发动机1向排气口 13排出的排气的流动的概略图。 图2 (A)表示切换阀37将主通路32完全关闭的情况，图2 (B)表 示切换阀37将主通路32完全打开的情况。此外，用图中的箭头表示 排气的流动，用该线的粗细表示排气的流量。
在发动机刚启动之后等发动机温度和排气温度较低，地板下催 化剂38未活化的情况下，如图2(A)所示，切换阀37将主通路32 关闭。因此，从发动机排出的排气，全部从分支部33通过旁通通路 31，由旁通催化剂35净化。由于旁通催化剂35设置于接近发动机1 的位置上，快速地进行活化，因此可以提前净化排气。并且，由旁通 催化剂35净化后的排气向旁通通路31的下游流动，从汇合部34流 入主通路32后，向外部释放。
这样，在切换阀37处于全闭状态的情况下，由于排气流过旁通 通路31，因此设置于旁通通路31中的第1空燃比传感器36检测流 过旁通通路31的排气的氧浓度。并且，控制器40根据第1空燃比传 感器36的检测值校正燃料喷射量，调整发动机1的空燃比。
另一方面，在地板下催化剂38利用来自发动机1的排气升温而 活化的情况下，如图2 (B)所示，切换阀37将主通路32打开。如 果切换阀37完全打开，则从发动机1排出的排气的大部分流过主通 路32。虽然排气的一部分也流入旁通通路31中，但由于旁通通路31 比主通路32通路截面积小，因此流过旁通通路31的排气的排气流量 比主通路32少。并且，流过主通路32和旁通通路31的排气，利用 地板下催化剂净化后向外部释放。
这样，在切换阀37处于全开状态的情况下，由于流过主通路32 的排气的排气流量比旁通通路31多，因此通过从设置于旁通通路31 中的第1空燃比传感器36切换至设置于主通路32中的第2空燃比传 感器39，高精度地检测排气中的氧浓度。并且，控制器40根据第2 空燃比传感器39的检测值校正燃料喷射量，调整发动机1的空燃比。
在切换阀37将主通路32关闭的情况下，从发动机1排出的排 气(滞留气体)会滞留在切换阀37附近的主通路内。由于该滞留气 体经由切换阀37等散热，因此与刚从发动机1排出的排气相比，温 度低。这样，如果滞留气体由切换阀37冷却，则滞留气体的水分会 凝结而附着在切换阀37上。该水分在切换阀37打开时流至下游，会 附着在升温至活化温度的第2空燃比传感器39上，如果这样，则第 2空燃比传感器39会急剧冷却，第2空燃比传感器39的传感器元件 损坏，无法根据第2空燃比传感器39控制发动机1的空燃比。因此 考虑到，在上述水分通过第2空燃比传感器39之前的期间，根据第 1空燃比传感器36的检测值控制空燃比，在水分通过后使第2空燃 比传感器39升温至活化温度，根据第2空燃比传感器39的检测值控 制空燃比，从而防止第2空燃比传感器39的传感器元件损坏。
但是，如果将切换阀37完全打开，则从发动机l排出的排气的 大部分流过主通路32，流入旁通通路31中的排气的排气流量下降。
图3是表示在切换阀全开时，刚从发动机1排出的排气的排气 流量Q、与流入旁通通路31中的排气的排气流量q之间的关系的图。 如图3所示，如果刚从发动机1排出的排气的排气流量Q增加，则 旁通通路内的排气流量q也增加，但由于旁通通路31比主通路32 通路截面积小，因此流过旁通通路31的排气的排气流量q比排气流 量Q小。并且，如果来自发动机的1的排气流量Q比Q。小，旁通通 路内的排气流量q比规定值qo (以下称为"响应性下降临界值qo") 小，则第1空燃比传感器36的响应性下降。
图4是在切换阀37打开后，利用响应性恶化的第1空燃比传感 器36控制发动机1的空燃比时的时序图。图4 (A)表示旁通通路内 的实际空燃比，图4 (B)表示根据第1空燃比传感器的检测值计算
出的空燃比计算值。图4 (C)表示燃料喷射量的校正值。
由于第1空燃比传感器36的响应性下降，因此如图4 (A)所
示，即使在时刻t,旁通通路内的实际空燃比开始变浓，基于第1空
燃比传感器36的检测值计算出的空燃比，如图4(B)所示，也会从 时刻t2开始变浓。如果空燃比计算值向浓侧变化，则如图4 (C)所 示，设定校正值，以使得以从时刻t2开始使燃料喷射量比理论空燃 比减少。
利用该燃料喷射量的减少校正，虽然实际空燃比在时刻t3成为 理论空燃比，但空燃比计算值因第1空燃比传感器36的响应延迟， 在时刻t4成为理论空燃比。因此，如图4 (C)所示，即使在从时刻 t3至t4的期间，也校正为使燃料喷射量减少，如图4 (A)的虚线区 域所示，实际空燃比会向稀侧较大地变动。
如上所述，在现有技术中，切换阀37开启后，在水分通过第2 空燃比传感器39之前的期间，如果根据响应性降低的第l空燃比传 感器36的检测值控制发动机1的空燃比，则存在发动机1的空燃比 的变动变大，尾气排放恶化的问题。
因此，在本实施方式中，在切换阀37开启而水分通过第2空燃 比传感器39之前的期间，在第1空燃比传感器36的响应性降低的情 况下，根据从发动机1排出的排气流量Q，设定校正值以使得燃料喷 射量的校正量(控制增益)下降，从而抑制发动机1的空燃比的变动， 抑制尾气排放的恶化。在这里，对于抑制空燃比变动而抑制尾气排放 恶化的本实施方式的空燃比控制的控制内容，参照图5进行说明。图 5是表示控制器40执行的控制程序的流程图。该控制在发动机1开 始运转的同时，以固定周期(例如10毫秒周期)实施。
在步骤S101中，控制器40判断切换阔37是否将主通路32关 闭。在这里，在切换阀37将主通路32关闭的情况下，跳转至步骤 S102，在切换阀37将主通路32打开的情况下，跳转至S107。
在步骤S102中，控制器40向对第1空燃比传感器36的传感器 元件进行加热的加热器施加电压，跳转至步骤S103。第1空燃比传 感器36的传感器元件由加热器升温至活化温度，传感器元件的温度
维持在工作温度区域内。
在步骤S103中，控制器40判断第1空燃比传感器36是否活化。 该活化判断，例如根据第1空燃比传感器36的传感器元件的温 度执行。并且，在判断第1空燃比传感器36已活化的情况下，跳转 至步骤S104，在判断第1空燃比传感器36未活化的情况下，暂时停 止处理。
在步骤S104中，控制器40根据设置于旁通通路31中的第1空 燃比传感器36的检测值，控制发动机1的空燃比。在切换阀37闭阀 的情况下，由于从发动机1排出的排气流过旁通通路31，因此利用 第1空燃比传感器36检测流过旁通通路31的排气的氧浓度，根据该 检测值校正燃料喷射阀14的燃料喷射量，控制发动机1的空燃比。 即，在发动机1的空燃比较稀的情况下，将燃料喷射量校正为比理论 空燃比时的燃料喷射量增加，在较浓的情况下，将燃料喷射量校正为 比理论空燃比时的燃料喷射量减少。
在步骤S105中，控制器40根据由催化剂温度传感器38a检测 出的催化剂温度，判断地板下催化剂38是否已活化。流过旁通通路 31的排气，利用旁通催化剂35净化后，从汇合部34流入主通路32 内。由于流入主通路32内的排气，通过设置于主通路32的下游的地 板下催化剂38，因此地板下催化剂38逐渐地升温至催化剂活化温度。 在这里，在判断地板下催化剂38的温度达到活化温度的情况下，跳 转至步骤S106，在判断地板下催化剂38的温度未达到活化温度的情 况下，暂时停止处理。
在步骤S106中，控制器40控制切换阀37以打开主通路32，切 换从发动机1排出的排气流过的通路，跳转至步骤S107。由此，从 发动机1排出的排气的大部分流过主通路32，该排气由比旁通催化 剂35容量大的地板下催化剂38净化。
在步骤S107中，控制器40执行切换阀打开时的空燃比控制处 理，并结束处理。对于该切换阀打开时空燃比控制处理的详细内容， 参照图6进行说明。
图6是表示控制器40执行的切换阀开启时空燃比控制处理的流
程图。
在步骤S171中，控制器40判断切换阀37将主通路32打开后 是否经过规定时间。规定时间是因滞留在切换阀的上游的气体中包含 的水分沾湿在第2空燃比传感器39上而产生元件损坏的时间。在判 断未经过规定时间的情况下，由于滞留气体的水分还残留在第2空燃 比传感器39的上游，因此跳转至步骤S172，根据配置于旁通通路 31中的第1空燃比传感器36的检测值，控制发动机1的空燃比。与 之相对，在判断已经过规定时间的情况下，由于水分通过了第2空燃 比传感器39，因此跳转至步骤S176,根据第2空燃比传感器39的
检测值控制发动机1的空燃比。
在步骤S172中，控制器40计算从发动机1向主通路32排出的 排气的排气流量Q，跳转至步骤S173。该排气流量Q可以根据发动 机1的转速及负载计算。此外，也可以在接近发动机1的主通路32 中设置排气压力传感器，基于检测出的排气压力计算排气流量Q。
在步骤S173中，控制器40判断计算出的排气流量Q是否比规 定值Q。大。在排气流量Q〉规定值Q。的情况下，由于流过旁通通路 31的排气的排气流量q大于响应性降低临界值qQ，因此判断第1空 燃比传感器36的响应性未恶化，跳转至步骤S174。与之相对，在排 气流量Q《规定值Qo的情况下，流过旁通通路31的排气的排气流量 q小于响应性降低临界值q。，判断第1空燃比传感器36的响应性恶 化(参照图3)，跳转至步骤S175。
在步骤S174中，控制器40根据第1空燃比传感器36的检测值， 由校正值(以下称为"通常响应时校正值")校正燃料喷射量，控制 发动机l的空燃比。与步骤S104的情况相同地，在发动机l的空燃 比较稀的情况下，将燃料喷射量校正为相对于理论空燃比时的燃料喷 射量增加，在较浓的情况下，将燃料喷射量校正为相对于理论空燃比 时的燃料喷射量减少。
在步骤S175中，控制器40根据第1空燃比传感器36的检测值， 由与通常响应时校正值相比燃料喷射量的校正量小的校正值(以下称 为"低响应时校正值")校正燃料喷射量，控制使得发动机1的空燃
比成为理论空燃比。由此，在第1空燃比传感器36的响应性降低的 情况下，设定校正值以使得燃料喷射量的校正量(控制增益)比通常 响应时低。
在步骤S176中，控制器40向对第2空燃比传感器39的传感器 元件进行加热的加热器施加电压，跳转至步骤S177。第2空燃比传 感器39的传感器元件由加热器升温至活化温度，传感器元件的温度 维持在工作温度区域内。
在步骤S177中，控制器40判断第2空燃比传感器39是否活化。 该活化判断例如根据第2空燃比传感器39的传感器元件的温度而执 行。并且，在判断第2空燃比传感器39已活化的情况下，跳转至步 骤S178，在判断第2空燃比传感器39未活化的情况下，暂时停止处 理。
在步骤S178中，控制器40根据第2空燃比传感器39的检测值， 由通常响应时校正值校正燃料喷射量，进行控制以使得发动机1的空 燃比成为理论空燃比，跳转至步骤S179。
在步骤S179中，控制器40停止向对第l空燃比传感器36进行 加热的加热器施加电压，结束处理。
图7是表示在第1空燃比传感器36的响应性降低时，利用低响 应时校正值校正燃料喷射量的情况下的旁通通路内的空燃比的图。实 线表示利用低响应时校正值校正燃料喷射量的情况。虚线表示利用通 常响应时校正值校正燃料喷射量的情况，与图4相同。
由于第1空燃比传感器36的响应性降低，因此如图7的实线A 所示，在时刻tp如果旁通通路内的实际空燃比开始变浓，则由第l 空燃比传感器36的检测值计算出的空燃比计算值，如实线C所示， 从时刻t2开始变浓。由于空燃比计算值向浓侧变化，因此如实线E 所示，进行校正以使得从时刻t2开始使燃料喷射量比理论空燃比时 的燃料喷射量减少。在这里，由于第1空燃比传感器36的响应性降 低，因此利用与通常响应时校正值(虚线F)相比燃料喷射量的校正 量小的低响应时校正量(实线E)，校正燃料喷射量。
这样，如果利用低响应时校正值校正燃料喷射量，则实际空燃
比如实线A所示，在时刻ts成为理论空燃比，但空燃比计算值如实 线C所示，因第1空燃比传感器36的响应性延迟而在时刻t6成为理 论空燃比。因此，如实线E所示，在时刻t5至时刻16之间，也会进 行校正以使得燃料喷射量减少，但在本实施方式中，由于利用与通常 响应时校正值(虚线F)相比燃料喷射量的校正量小的低响应时校正 量(实线E)校正燃料喷射量，因此实际空燃比如实线A所示，在 时刻t5以后向稀侧变动，但向稀侧的变动量比利用以虚线B表示的 通常响应时校正值校正的燃料喷射量的实际空燃比变小。
如上所述，由第1实施方式的空燃比控制装置，可以获得下述 效果。
在切换阀37开启，从第1空燃比传感器36切换至第2空燃比 传感器39而控制发动机1的空燃比之前的期间，在第1空燃比传感 器36的响应性降低时(在步骤S173中为是)，利用与通常响应时 校正值相比燃料喷射量的校正量(控制增益)小的低响应时校正值， 校正燃料喷射量(步骤S175)，因此即使在第1空燃比传感器36的 响应性降低的情况下，发动机1的空燃比的变动也会变小，可以抑制 尾气排放的恶化。
另外，从切换阀37开启经过规定时间后(在歩骤S171中为是)， 使第2空燃比传感器39的传感器元件加热至活化温度(步骤S176)， 从第1空燃比传感器36切换至第2空燃比传感器39，控制发动机1 的空燃比(步骤S178)。因此，可以抑制水分将第2空燃比传感器 39急剧地冷却，从而可以抑制第2空燃比传感器39的传感器元件损 坏。
(第2实施方式)
以下，参照图8至图10说明第2实施方式。
第2实施方式的空燃比控制装置100的结构，与第1实施方式 的基本结构大致相同，但在切换阀37的动作方面有一部分不同。艮P， 是根据从发动机1排出的排气的排气流量Q控制切换阀37的开度， 下面以其不同点为中心进行说明。
如第1实施方式中所说明，如果切换阀37打开主通路32，流入 旁通通路31的排气的排气流量q比响应性降低临界值小，则第1空 燃比传感器36的响应性恶化。在第l实施方式中，即使第l空燃比 传感器36的响应性降低，也会利用低响应时校正值校正燃料喷射量 以使得尾气排放不恶化。与之相对，在第2实施方式中，通过控制切 换阀37的开度而调整流过旁通通路31的排气的流量，防止第1空燃 比传感器36的响应性降低，抑制尾气排放的恶化。
在这里，对控制器40所执行的发动机1的空燃比控制的控制内 容，参照图8进行说明。
图8是表示由控制器40执行的控制程序的流程图。该控制在发 动机l开始运转的同时，以固定周期(例如周期为IO毫秒)实施。 此外，由于步骤S201 S206的控制与第1实施方式的步骤S101 S106 的控制相同，因此省略其说明。
在步骤S205中，如果判断地板下催化剂38已到达活化温度(步 骤S205中为是)，则在步骤S206中，切换阀37控制为打开主通路 32,并且，在步骤S207中控制器40执行切换阀开度控制处理后结 束处理。
对于该切换阔开度控制处理，参照图9进行说明。图9是表示 控制器4 0执行的切换阀开度控制处理的流程图。
在步骤S271中，控制器40判断在切换阀37将主通路32打开 后是否经过规定时间。规定时间是因滞留在切换阀上游的气体中包含 的水分沾湿在第2空燃比传感器39上而产生元件损坏的时间。在判 断未经过规定时间的情况下，由于滞留气体的水分还残留在第2空燃 比传感器39的上游，因此跳转至步骤S272，根据配置于旁通通路 31中的第1空燃比传感器36的检测值，控制发动机1的空燃比。与 之相对，在判断已经过规定时间的情况下，由于水分已通过第2空燃 比传感器39,因此跳转至步骤S276，其根据第2空燃比传感器39 的检测值控制发动机1的空燃比。
在步骤S272中，控制器40执行从发动机1排出的排气的排气 流量判断。即，为了根据排气流量Q而确定切换阀37的开度，判断
由发动机1的转速和负载计算出的排气流量Q满足(1)式~ (3)式 中的哪一个。
(数式1)
Q〉Qo ... (1)
Q :从发动机1排出的排气流量 Qo:第1规定值 (数式2)
QKQ《Qo ... (2)
Q :从发动机1排出的排气流量 QQ:第1规定值
Q1:第2规定值 (数式3) Q《Qi …(3)
Q:从发动机l排出的排气流量
Q1:第2规定值
并且，在排气流量Q满足(1)式的情况下跳转至步骤S273， 在排气流量Q满足(2)式的情况下跳转至步骤S274，在排气流量Q 满足(3)式的情况下跳转至步骤S275。
在步骤S273中，控制器40控制切换阀37以使得切换阀的开度 为100% (全开状态)，根据第1空燃比传感器36的检测值，利用 通常响应时校正值校正燃料喷射量，控制空燃比。在排气量Q>Qo 的情况下，由于即使切换阀37全开，流过旁通通路内的排气流量q 也比响应性降低临界值q。大，因此第1空燃比传感器36的响应性不 会降低。
在步骤S274中，控制器40控制切换阀37以使得切换阀的开度 为50%，根据第1空燃比传感器36的检测值，利用通常响应时校正 值校正燃料喷射量，控制空燃比。在排气量Q,〈Q《Qo的情况下， 如果使切换阀37全开，则旁通通路内的排气流量q比响应性降低临 界值qo小，第1空燃比传感器36的响应性会降低。因此，控制切换 阀37以使得切换阀的开度为50%，排气空易流入旁通通路31内。
在步骤S275中，控制器40控制切换阀37以使得切换阀的开度 为25%，根据第1空燃比传感器36的检测值，利用通常响应时校正 值校正燃料喷射量，控制空燃比。在排气量Q《Q,的情况下，即使 切换阀开度为50%，旁通通路内的排气流量q也比响应性降低的临 界值qo小，第1空燃比传感器36的响应性会降低。因此，控制切换 阀37以使得切换阀的开度为25%,与切换阀的开度为50%时相比， 排气更容易流入旁通通路31内。
此外，步骤S274、S275中所示的切换阀开度的数值是一个例子， 可以根据需要任意设定。
并且，在步骤S271中，在判断切换阀37开启后已经过规定时 间的情况下，在步骤S276中，控制器40将切换阀的开度设定为100% (全开状态)，跳转至步骤S277。由于步骤S277 S280的控制与第 1实施方式的步骤S176 S179的控制相同，因此省略说明。
对上述的切换阀的开度控制处理的作用，参照图IO进行说明。 图IO是表示从发动机1排出的排气流量Q与旁通通路内的排气流量 q之间的关系的图。
在发动机1以高转速、高负载等进行运转，排气流量Q〉Qo的 情况下，如图10的实线所示，即使使切换阀的开度为100% (全开 状态)，流过旁通通路内的排气流量q也会比响应性降低临界值q0 大。由此，由于第1空燃比传感器36的响应性不会降低，因此即使 根据第1空燃比传感器36的检测值由通常响应时校正值校正燃料喷 射量，发动机1的空燃比的变动也不会变大。
另外，在发动机l以中等转速、中等负载等运转，排气流量(^ 〈Q《Qo的情况下，如果将切换阀37全开，则如实线A所示，旁通 通路内的排气流量q会比响应性降低的临界值q。小。因此，在排气 流量(^〈Q《Qo的情况下，控制切换阀37以使得切换阀开度为50%。 这样，由于排气容易流入旁通通路31内，如实线B所示，旁通通路 内的排气流量q比响应性降低的临界值qo大，因此第1空燃比传感 器36的响应性的恶化被抑制。
并且，在发动机1处于怠速的运转状态等，排气量Q《Q,的情
况下，即使使切换阀的开度为50%，如实线B所示，旁通通路内的 排气流量q也会比响应性降低的临界值q。小。因此，在排气量Q《 Qi的情况下，控制切换阀37以使得切换阀的开度为25%。这样，由 于与切换阀的开度为50%时相比排气更容易流入旁通通路31内，如 实线C所示，旁通通路内的排气流量q比响应性降低的临界值qo大， 因此，第1空燃比传感器36的响应性的恶化被抑制。此外，即使在 从发动机1排出的排气流量变为最少的怠速运转时，排气流量Q也 不会比Q2小，旁通通路内的排气流量q也不会比响应性降低的临界 值qQ小。
由上所述，利用第2实施方式的空燃比控制装置，可以获得下 述的效果。
在切换阀开启，从第l空燃比传感器36切换至第2空燃比传感 器39而控制发动机1的空燃比之前的期间，根据排气流量Q控制切 换阀的开度。因此，可以将流入旁通通路31内的排气的排气流量q 维持得比响应性降低临界值q。大，抑制第1空燃比传感器的响应性 的降低。由此，可以使发动机1的空燃比的变动减小，从而可以抑制 尾气排放的恶化。
另外，由于控制为，如果排气流量Q变大则打开切换阀37，因 此主通路内的排气压力不会由于排气流量Q的增加而变得过高，可 以抑制由于排气压力的增加而引起的进气填充效率的下降。
进而，由于在从切换阀37开启而经过规定时间后，从第l空燃 比传感器36切换至第2空燃比传感器39，控制发动机1的空燃比， 因此与第1实施方式相同地，可以抑制第2空燃比传感器39的传感 器元件损坏。
本发明不限于上述实施方式，可以在其技术思想范围内进行各 种变形。
例如，在第1实施方式中，通过校正燃料喷射量而控制发动机1 的空燃比，但不限于此，也可以校正进气量而控制空燃比。因此，在 切换阀37开启，第1空燃比传感器36的响应性恶化的情况下，利用 与通常响应时相比进气量的校正值(控制增益)小的低响应时校正值
校正进气量。这样，在第1空燃比传感器36的响应性下降时，通过 使控制发动机1的空燃比的控制要素(燃料喷射量及进气量等)的控 制增益(校正量)比通常响应时降低，可以抑制尾气排放的恶化。
另外，在第l实施方式中，在排气流量Q比Qo小的情况下，利
用与通常响应时校正值相比燃料喷射量的校正值(控制增益)小的低
响应时校正值校正燃料喷射量，但也可以对应于排气流量Q，以燃料
喷射量的校正值(控制增益)变化的方式设定校正值。如果这样，则 可以使发动机1的空燃比的变动更小，可以进一步地抑制尾气排放的 恶化。
在第2实施方式中，根据(1)式至(3)式设定切换阀开度， 但不限于此，也可以对应于排气流量Q，使切换阀开度连续变化而防 止第1空燃比传感器36的响应性下降，抑制尾气排放的恶化。
另外，在第2实施方式中，也可以仅在从发动机1排出的排气 流量最少的怠速运转时，使切换阀的开度降低，防止第1空燃比传感 器36的响应性下降，抑制尾气排放的恶化。
权利要求
1.一种发动机的空燃比控制装置，其适用于下述排气净化装置，该排气净化装置在从排气通路分支并再次与排气通路汇合的旁通通路中具有旁通催化剂，在汇合部的下游侧的排气通路中具有地板下催化剂，且该排气净化装置具有阀机构，该阀机构设置于前述排气通路的分支部与汇合部之间，切换从前述发动机排出的排气的路径，该空燃比控制装置具有闭阀时空燃比控制单元，其在前述阀机构闭阀时，根据设置于前述旁通通路中的第1空燃比传感器的输出，控制空燃比；以及第l开阀时空燃比控制单元，其在前述阀机构开阀时，根据设置于前述阀机构下游的排气通路中的第2空燃比传感器的输出，控制空燃比，其特征在于，还具有第2开阀时空燃比控制单元，其在前述阀机构开阀的状态下，根据前述第1空燃比传感器的输出执行空燃比控制，同时在该控制执行过程中，使基于第1空燃比传感器的输出的校正量比闭阀时的校正量小。
2. 根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其特征在于， 前述第2开阀时空燃比控制单元具有切换时空燃比控制单元，其在前述阀机构从闭阀状态切换至开阀状态后的规定期间，根据第1 空燃比传感器的输出使闭阀时空燃比控制单元动作，在该规定期间， 使基于第1空燃比传感器的输出的校正量比闭阀时的校正量小。
3. 根据权利要求2所述的空燃比控制装置，其特征在于，前述切换时空燃比控制单元，在从发动机排出的排气流量比规 定值小的情况下，使控制增益比由前述闭阀时空燃比控制单元设定的 控制增益小。
4. 根据权利要求2所述的空燃比控制装置，其特征在于， 从发动机排出的排气流量越低，前述切换时空燃比控制单元越 使得控制增益比利用前述闭阀时空燃比控制单元设定的控制增益小。
5. 根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其特征在于， 从前述发动机排出的排气流量，由发动机的转速和负载计算出。
6. 根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其特征在于， 前述切换时空燃比控制单元，在前述阀机构从闭阀状态切换至开阀状态并经过规定时间后，从前述闭阀时空燃比控制单元切换至前 述开阀时空燃比控制单元。
7. 根据权利要求2所述的空燃比控制装置，其特征在于，前述规定期间，是在前述阀机构闭阀时在从前述分支部至前述阀机构的排气通路中滞留的排气通过前述第2空燃比传感器之前的 时间。
8. —种发动机的空燃比控制装置，其适用于下述排气净化装置，该排气净化装置在从排气通路分支并再次与排气通路汇合的旁通通 路中具有旁通催化剂，在汇合部的下游侧的排气通路中具有地板下催化剂，且该排气净化装置具有阀机构，该阀机构设置于前述排气通路 的分支部与汇合部之间，切换从前述发动机排出的排气的路径，该空燃比控制装置具有闭阀时空燃比控制单元，其在前述阀机构闭阀时，根据设置于前述旁通通路中的第1空燃比传感器的输出，控制空燃比；以及第1开阀时空燃比控制单元，其在前述阀机构开阀时，根据设置于前述阔机构下游的排气通路中的第2空燃比传感器的输出，控制空燃比， 其特征在于，具有切换时空燃比控制单元，其在前述阀机构从闭阀状态切换 至开阀状态后，在因滞留在前述阀机构上游的气体中所包含的水分沾湿前述第2空燃比传感器而产生元件损坏的规定期间，根据第1空燃 比传感器的输出使闭阀时空燃比控制单元动作，在该规定期间，根据 第1空燃比传感器的输出，使前述阀机构的开度比全开时的开度小。
9. 根据权利要求8所述的空燃比控制装置，其特征在于， 从发动机排出的排气流量越低，前述切换时空燃比控制单元使前述阀机构的开度越小。
10. 根据权利要求8所述的空燃比控制装置，其特征在于，前述切换时空燃比控制单元，在前述发动机怠速运转而从前述 发动机排出的排气流量低的情况下，使前述阀机构的开度减小。
11. 根据权利要求8所述的空燃比控制装置，其特征在于， 从前述发动机排出的排气流量，由发动机的转速和负载计算出。
12. 根据权利要求8所述的空燃比控制装置，其特征在于， 前述切换时空燃比控制单元，在前述阀机构从闭阀状态切换至开阀状态并经过规定时间后，从前述闭阀时空燃比控制单元切换至前 述开阀时空燃比控制单元。
全文摘要
本发明提供一种空燃比控制装置，其可使尾气排放不恶化地进行空燃比控制。发动机的空燃比控制装置在从排气通路分支而再次汇合的旁通通路中具有旁通催化剂，在汇合部的下游的排气通路中具有地板下催化剂，其具有阀机构，其切换从发动机排出的排气的路径；闭阀时空燃比控制单元，其在阀机构闭阀时，根据旁通通路的第1空燃比传感器的输出控制空燃比；开阀时空燃比控制单元，其在阀机构开阀时根据排气通路的第2空燃比传感器的输出控制空燃比；以及切换时空燃比控制单元，其在阀机构从闭阀状态切换至开阀状态后的规定期间，根据第1空燃比传感器的输出，使闭阀时的空燃比控制单元，在该规定期间使根据第1空燃比传感器的输出的校正量比闭阀时小。
文档编号F01N3/30GK101363352SQ20081014571
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月11日 优先权日2007年8月9日
发明者古贺正挥, 大岳佳幸, 石冢靖二 申请人:日产自动车株式会社