JP2003206732A - 排気浄化装置付き内燃機関 - Google Patents

排気浄化装置付き内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ガソリンエンジンとりわけ希薄燃焼
式のガソリンエンジンにおいて発生するパティキュレー
ト・マターの除去をより効果的に行うことを課題とす
る。 【解決手段】 燃焼室でのガソリンの燃焼に伴って発生
したパティキュレート・マターを、排気通路中に設けた
排気浄化装置で酸化処理する内燃機関において、排気通
路に設けられた排気浄化装置でのパティキュレート・マ
ターの酸化速度が遅い場合、その堆積量が多い場合、排
気ガス中の酸素量が少なくなる理論空燃比側へのストイ
キフィードバック制御から、より酸素量が多くなる希薄
燃焼側へのリーンフィードバック制御とを切り換える空
燃比制御切換手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関、特にガ
ソリンエンジンで発生するパティキュレート・マターの
浄化に関する。
【０００２】
【従来の技術】煤等の微粒子からなる排気ガス内のパテ
ィキュレート・マターは通常ディーゼルエンジンで問題
とされ、その除去のための技術が種々開発されてきた。
例えば、特公平７−１０６２９０号などにその例が開示
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パティキュ
レート・マターは、ディーゼルエンジンだけでなく、ガ
ソリンエンジンでも発生する。とりわけ、筒内直接噴射
式のガソリンエンジンでは、成層リーン燃焼時すなわ
ち、少量の燃料を成層状態として燃焼室内で燃焼させる
場合に、点火プラグ近傍の燃料が過濃となってスモーク
が発生しやすく、スモークに伴うパティキュレート・マ
ターの適切な除去が望まれている。ガソリンエンジンと
ディーゼルエンジンとでは燃料が異なること及びそれに
伴う機関の運転状況が異なることから、ガソリンエンジ
ンでは独自にパティキュレート・マターの除去を考察す
る必要がある。
【０００４】本発明は、ガソリンエンジンにおいて発生
するパティキュレート・マターの除去をより効果的に行
うことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明では、燃焼室でのガソリンの燃焼に伴って発生
したパティキュレート・マターを、排気通路中に設けた
排気浄化装置で酸化処理する内燃機関において、次の手
段を採用した。
【０００６】基本的には、 パティキュレート・マター
の酸化速度が低下する運転条件となったとき、あるい
は、パティキュレート・マターが所定以上堆積したとき
の少なくともいずれかの条件を満たしたとき、空燃比制
御手段により空燃比を現状よりも過薄側へ移行して排気
浄化装置への酸素供給を多くする。
【０００７】このための手段として、種々の手段が考え
られる。
【０００８】本発明では、理論空燃比での運転を可能と
するストイキエンジン（ポート噴射式ストイキエンジ
ン、あるいは、筒内噴射式ストイキエンジン）におい
て、例えば、排気通路に設けられた排気浄化装置でのパ
ティキュレート・マターの状態に応じて、排気ガス中の
酸素量が少なくなる理論空燃比側へのフィードバック制
御と、排気ガス中の酸素量が多くなる希薄燃焼側へのフ
ィードバック制御とを切り換える空燃比制御切換手段を
設ける。
【０００９】ここでは、排気通路に設けられた酸素濃度
センサの出力に基づいて空燃比を所定の目標値にフィー
ドバック制御するフィードバック制御手段を有する内燃
機関が望ましい。
【００１０】そして、前記目標値を理論空燃比とするス
トイキフィードバックを行う第１空燃比制御手段と、理
論空燃比に対して燃料量を過薄にするリーンフィードバ
ック制御を行う第２空燃比制御手段とを備え、第１空燃
比制御手段による制御を原則として行い、排気浄化装置
でのパティキュレート・マターの状態に応じて第２空燃
比制御手段に切り換えるようにすることも可能である。
【００１１】そして、本発明において、前記排気浄化装
置は、パティキュレート・マターを酸化除去可能なフィ
ルタにＮＯx 吸収剤（活性酸素放出剤）を担持したフィ
ルタ、酸化触媒を担持したフィルタ、フィルタ自体には
触媒が担持されずフィルタ前段にＮＯをＮＯ2 に酸化す
る触媒を配置し、ＮＯ2 でパティキュレート・マターを
酸化するフィルタの少なくともいずれかが好ましい。も
ちろん、触媒等を担持していない単純なフィルタであっ
てもよいことはいうまでもない。
【００１２】さらに、本発明で第２空燃比制御手段によ
るリーンフィードバック制御に切り換える条件として
は、パティキュレート・マターの酸化速度が低下する運
転条件となったときを例示できる。また、パティキュレ
ート・マターの堆積状態を検出する堆積状態検出手段を
備え、パティキュレート・マターが所定以上堆積したと
きにリーンフィードバック制御に切り換えるようにして
もよい。
【００１３】さらに、排気浄化装置の温度が所定値以上
であるときは、温度が低下した後に、第２空燃比制御手
段によるリ−ンフィードバック制御に切換えるようにす
るとよい。温度が高い時でパティキュレート・マターが
相当量堆積したときにリーンフィードバックを行うと、
一気にパティキュレート・マターが燃焼し、排気浄化装
置（フィルタ）が溶損したり、また、もし排気浄化装置
（フィルタ）に触媒が担持していれば、触媒が熱劣化を
起こすことがある。このため、本件では、排気浄化装置
（フィルタ）の温度が高い時にはある程度温度が下がっ
た後に、リーンフィードバック制御に切換える。
【００１４】また、上記構成において、内燃機関の冷間
始動時、前記第１、第２制御手段によるフィードバック
制御をしないオープンループ制御で運転し、その後、第
２空燃比制御手段によるリーンフィードバック制御に切
換えるようにするとよい。このとき、冷間始動時、フィ
ードバック制御開始条件を満足したことでまず第１空燃
比制御手段によるフィードバック制御を行い、その後、
排気浄化装置が活性温度に達したときに、第２空燃比制
御手段によるリーンフィードバック制御に切換えるよう
にするとよい。冷間始動時は特にパティキュレート・マ
ターの発生量が多い。このため、始動時にフィードバッ
ク制御を開始するにあたり、第２空燃比制御から開始す
ることで、酸素量を多く供給してパティキュレート・マ
ターの酸化を促進させる。排気浄化装置（フィルタ）の
活性状態を条件に入れて制御を行うことで、より確実な
パティキュレート・マターの除去を行えるようにする。
【００１５】また、高負荷運転で空燃比のオープンルー
プ制御を行うものとし、この制御状態からフィードバッ
ク制御に移行するときには、オープンループ制御から第
２空燃比制御手段によるリーンフィードバック制御に切
換えるようにするとよい。高負荷運転時もパティキュレ
ート・マターの発生量か多いので、高負荷運転からフィ
ードバック可能な運転になったときに、リーンフィード
バックを行う第2空燃比制御から入り、酸素量を多く供
給してパティキュレート・マターの除去をねらう。
【００１６】以上の制御において、所定の酸素量が排気
浄化装置に供給できたときに、第２空燃比制御手段によ
るリーンフィードバック制御から第１空燃比制御手段に
よるフィードバック制御に戻すようにする。
【００１７】なお、第２空燃比制御手段においてリーン
フィードバック制御は、理論空燃比よりややリーンとす
るだけで足りるものである。
【００１８】以上の各構成は可能な限り組み合わせるこ
とができることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基いて説明する。
【００２０】＜排気浄化装置付内燃機関の例＞まず、本
件発明の適用される内燃機関であるガソリンエンジンを
説明する。
【００２１】図１は排気浄化装置付きガソリンエンジン
の全体概略図である。図１において、１１は内燃機関本
体、１２は吸気通路、１３は吸気通路に設けられたエア
フローメータを示している。エアフローメータ１３は吸
入空気量を直接計測するものであって、たとえばポテン
ショメータを内蔵した可動ベーン式エアフローメータ等
が使用され、吸入空気量に比例したアナログ電圧の出力
信号を発生する。この出力信号は制御回路２０のマルチ
プレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。ディス
トリビュータ１４には、その軸がたとえばクランク角に
換算して７２０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生
するクランク角センサ１５、およびクランク角に換算し
て３０°毎にクランク角検出用パルス信号を発生するク
ランク角センサ１６がそれぞれ設けられている。これら
クランク角センサ１５、１６のパルス信号は制御回路２
０の入出力インターフェイス１０２に供給され、このう
ちクランク角センサ１６の出力はＣＰＵ１０３の割込み
端子に供給される。
【００２２】さらに、吸気通路１２には各気筒毎に燃料
供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料
噴射弁７が設けられている。また、吸気通路１２のスロ
ットル弁２６には、スロットル弁２６が全閉状態か否か
を示す信号、すなわちＬＬ信号を発生するアイドルスイ
ッチ２７が設けられている。このアイドル状態出力信号
ＬＬは制御回路２０の入出力インターフェイス１０２に
供給される。
【００２３】本実施の形態では、吸気通路１２にはスロ
ットル弁２６をバイパスするバイパス通路２１と、この
バイパス通路２１を通って流れる空気量を制御するアイ
ドルスピードコントロール弁（ＩＳＣ弁）２２とが設け
られている。ＩＳＣ弁２２はステッパモータ等の適宜な
形式のアクチュエータにより駆動される流量制御弁であ
り、制御回路２０からの出力信号により作動し、アイド
ル時の機関吸入空気量を調節して機関のアイドル回転数
を目標回転数に制御するのに用いられる。本実施の形態
では、ＩＳＣ弁２２は、触媒が活性化していない場合に
機関アイドル回転数を上昇させることにより排気流量を
増大させて触媒温度を上昇させる触媒昇温手段の一部と
しても機能する。
【００２４】また、機関本体１１のシリンダブロックの
ウォータジャケット１８には、冷却水の温度を検出する
ための水温センサ１９が設けられている。水温センサ１
９は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発
生する。この出力もＡ／Ｄ変換器１０１に供給されてい
る。
【００２５】機関本体１１の排気マニホールド３１より
下流の排気系には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ、
ＣＯ、ＮＯX を同時に浄化する三元触媒を収容する触媒
コンバータ３２が設けられている。また、触媒コンバー
タ１２の上流側の排気マニホールド３１には、空燃比セ
ンサ（本実施の形態では酸素濃度を検出するＯ2 セン
サ）３３が設けられている。
【００２６】Ｏ2 センサ３３は、排気ガス中の酸素成分
濃度を検出し、空燃比が理論空燃比に対してリーン側か
リッチ側かに応じて異なる出力電圧を発生するものであ
る。Ｏ2 センサ３３の出力電圧は、制御回路２０のＡ／
Ｄ変換器１０１に供給されている。
【００２７】なお、制御回路２０は、たとえばマイクロ
コンピュータとして構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１、入
出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の他に、Ｒ
ＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、バックアップＲＡＭ１０
６、クロック発生回路１０７等を有する。
【００２８】本実施の形態では、制御回路２０は、機関
１の燃料噴射制御、点火時期制御等の基本制御を行う
他、後述のように機関空燃比を制御する空燃比制御手
段、触媒３２が活性状態にあるか否かを検出する触媒活
性状態検出手段、機関点火時期の遅角とＩＳＣ弁２２と
を制御して触媒暖機を行う触媒活性化手段、空燃比制御
切換手段、パティキュレート・マターの堆積状態を検出
する堆積状態検出手段等の本発明の各種機能実現手段を
プログラムにより実現している。
【００２９】さらに、制御回路２０において、ダウンカ
ウンタ１０８、フリップフロップ１０９、および駆動回
路１１０は燃料噴射弁７を制御するためのものである。
すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量（噴射
時間）ＴＡＵが演算されると、噴射時間ＴＡＵがダウン
カウンタ１０８にプリセットされると共にフリップフロ
ップ１０９がセットされる。この結果、駆動回路１１０
が燃料噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウン
タ１０８がクロック信号（図示せず）を計数して最後に
その出力端子が“１”レベルとなったときに、フリップ
フロップ１０９がセットされて駆動回路１１０は燃料噴
射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射時間
ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、時間ＴＡＵに応じ
た量の燃料が機関本体１１の燃焼室に供給されることに
なる。
【００３０】また、制御回路２０の入出力インターフェ
イス１０２は、点火回路１１２に接続されており、機関
本体１１の点火時期を制御している。すなわち、制御回
路２０は入出力インターフェイス１０２にクランク角セ
ンサ６の基準クランク角パルス信号を入力後、クランク
軸が所定の回転角度に達する毎に点火回路１１２に点火
信号を出力し、各気筒の点火プラグ（図示せず）にスパ
ークを発生させる。機関本体１１の点火時期は、負荷
（例えば機関１回転当たりの吸入空気量）、回転数等の
運転条件の関数として制御回路２０のＲＯＭ１０４に最
適値が格納されており、最適な点火時期が運転条件に応
じて決定される。
【００３１】エアフローメータ１３の吸入空気量データ
および冷却水温データは所定時間もしくは所定クランク
角毎に実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取込まれ
てＲＡＭ１０５の所定領域に格納される。つまり、ＲＡ
Ｍ１０５における吸入空気量データおよび冷却水温デー
タは所定時間毎に更新されている。また、回転速度デー
タはクランク角センサ１６の３０°ＣＡ（クランク角）
毎の割込みによって演算されてＲＡＭ１０５の所定領域
に格納される。
【００３２】なお、この例では、燃料噴射弁７から燃料
を吸気ポートに噴射するポート噴射式のガソリンエンジ
ンを示したが、理論空燃比での燃焼を可能とするなら
ば、燃料噴射弁をシリンダヘッドに設けて、燃料を筒内
に直接噴射する筒内噴射式のガソリンエンジンであって
もよい。
【００３３】＜三元触媒：フィルタ＞上記三元触媒３３
は、アルミナの表面に白金（Ｐｔ）＋ロジウム（Ｒｈ）
や、白金（Ｐｔ）＋ロジウム（Ｒｈ）＋パラジウム（Ｐ
ｄ）等の貴金属を薄く付着させたもので、排気ガス中の
三成分ＣＯ、ＨＣ、ＮＯx を次のような反応で同時に
低減させる。
【００３４】（Ｏ2、ＮＯx ）＋（ＣＯ、ＨＣ、Ｈ2）
→Ｈ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 なお、排気浄化装置としては、上記三元触媒に加えてパ
ティキュレート・フィルタ（PF)をその排気上流側に備
えている。
【００３５】パティキュレート・フィルタ（PF)はハニ
カム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数
個の排気流通路を具備するいわゆるウォールフロー型で
ある。パティキュレート・フィルタは例えばコージライ
トのような多孔質材料から形成されており、細孔内壁面
上には例えばアルミナからなる担体の層が形成されてお
り、この担体上に貴金属触媒と、周囲に過剰酸素が存在
すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度
が低下すると保持した酸素を活性酸素の形で放出する活
性酸素放出剤が坦持されている。
【００３６】前記排気浄化装置は、パティキュレート・
マターを酸化除去可能なフィルタにＮＯx 吸収剤（活性
酸素放出剤）を担持したフィルタを用いることができ
る。これは、例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セ
シウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カル
シウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イッ
トリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つ
と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。機関
吸気通路及びＮＯx 触媒上流での排気通路内に供給さ
れた空気及び燃料（炭化水素）の比をＮＯx 触媒への
流入排気ガスの空燃比と称するとき、このＮＯx 触媒
は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときはＮＯx を
吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収し
たＮＯx を放出する。
【００３７】さらに、排気浄化装置としては、酸化触媒
を担持したフィルタを用いることができる。酸化触媒
は、例えば、触媒ペレットと呼ばれる粒状のアルミナの
表面に、触媒作用をするパラジウム（Ｐｄ）またはパラ
ジウム＋白金（Ｐｔ）等の貴金属を薄く付着させたもの
で、排気ガス中のＣＯとＨＣとを酸化させて無害なＣＯ
2とＨ2Ｏにする。
【００３８】また、排気浄化装置としては、フィルタ自
体には触媒が担持されずフィルタ前段にＮＯをＮＯ2 に
酸化する触媒を配置し、ＮＯ2 でパティキュレート・マ
ターを酸化するフィルタを用いることもできる。
【００３９】＜燃料噴射制御＞以下、上記のように構成
される本発明の実施の形態における燃料噴射制御につい
て説明する。この制御は制御回路２０により実行され
る。
【００４０】三元触媒の浄化性能が期待できる状態とし
ては、空燃比が理論空燃比付近の狭い範囲に限定され
る。従って、噴射する燃料量は、吸入された酸素量に対
し、完全燃焼となる量（この場合の空燃比が理論空燃
比）に制御することが必須となる。
【００４１】一方、理論空燃比に制御するのでは運転性
や機関安全性あるいは燃費等につき、問題となる場合が
ある。そこで、種々の補正を行う必要がある。このため
に燃料噴射制御が必要となるのである。
【００４２】上記した希薄燃焼制御も燃料噴射制御によ
って行われるものである。
【００４３】燃料噴射制御は、ＣＰＵ１０３が燃料噴射
弁７の駆動回路１１０の駆動時間（燃料噴射時間ＴＡＵ
＝噴射量）を制御することで実現される。
【００４４】燃料噴射時間ＴＡＵ＝噴射量は機関始動時
と暖機後運転時とでは異なる。なお、以下において、燃
料噴射時間と燃料噴射量とは同義である。
【００４５】★始動時の燃料噴射量は例えば以下の式で
決定される。メインの燃料噴射弁の他に始動用の燃料噴
射弁がある場合、始動時に始動用の燃料噴射弁から所定
時間（水温で決まる）連続的にオープンループ制御で燃
料噴射を行い、エンジン回転数が所定値以上となった時
点で噴射を中止する。
【００４６】一方、メインの燃料噴射弁では以下の式で
燃料噴射時間ＴＡＵ（噴射量）を決定する。 ＴＡＵ＝ＴＡＵＳＴＵ×ＦＴＨＡ＋ＴＡＵＶ ここで、ＴＡＵＳＴＵ：始動時基本噴射時間（噴射
量）：冷却水の水温によって決定され水温が低いほど多
くなる。
【００４７】ＦＴＨＡ：吸気温補正値：吸気温によって
空気密度が変わるのでそれを補正するために吸気温度が
高いほど小さい値とされる。
【００４８】ＴＡＵＶ：無効噴射時間：燃料噴射弁は駆
動電圧が印加されてから弁が開弁されるまでに作動遅れ
があり、また、開弁するときも遅れがある。その遅れ時
間は開弁時の方が長い。よって、実際に筒内に吸入され
るべき量に対応する時間だけ燃料噴射弁を開弁しても実
際に開弁される時間は短くなる（噴射量は少なくな
る）。その燃料噴射弁から燃料噴射が行われない時間を
無効噴射時間といい、その時間を補正して実際に噴射さ
れる量を要求値に合わせるための補正量がＴＡＵＶであ
る。
【００４９】★始動後の燃料噴射量（時間） 次に、始動後には、以下の式によって決定される燃料噴
射量により運転される。 ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＷＬ×（ＦＡＦ＋ＦＧ）×｛ＦＡ
ＳＥ＋ＦＡＥ＋ＦＯＴＰ＋ＦＤＥ（Ｄ）｝×ＦＦＣ＋Ｔ
ＡＵＶ ＴＡＵＰ：基本噴射量（噴射時間）：１回の吸入行程で
吸入される空気量（センサ検出値から求められる）に基
づいて決定される噴射量の基本値 ＦＷＬ：暖機増量：暖機中は燃料の霧化が悪いことに起
因してリッチ空燃比が要求されるので暖機中は燃料の増
量補正をして空燃比をリッチにする。冷却水温に応じた
補正値を機関回転数による補正係数で補正して暖機増量
とする。
【００５０】ＦＡＦ：空燃比フィードバック補正係数：
三元触媒の浄化率が期待できる領域（理論空燃比近傍）
に空燃比を制御するため、酸素センサの出力値をもとに
現在の空燃比を検出して、その空燃比が上記領域に入る
ように空燃比をフィードバック制御する。
【００５１】ＦＧ：空燃比学習係数：機関の個体差や経
時変化によって同じ運転状態であっても要求噴射量は異
なる。空燃比フィードバック中であればフィードバック
によって実際の要求値と計算値との間の差異は補正され
るのであるが、フィードバックが実行されていないとき
はその差がそのまま現れ空燃比がずれる。そこでフィー
ドバックによる修正分を記憶しておき常時補正すること
であらゆる運転状態時に前記差異をなくすようにする。
【００５２】ＦＡＳＥ：始動後増量：始動後はポート付
近は乾いているので、それを濡らすために始動後所定時
間は噴射量を増量しエンストを防止する。この値は、始
動時の冷却水温によって初期値を決定し、その後所定噴
射毎に減衰させ、ＦＡＳＥ＝０となった時点で終了す
る。
【００５３】ＦＡＥ：加速増量：加速時は吸気管握力
（パティキュレート・マター）が上昇（負圧が減少）す
るため、噴射された燃料の内、吸気弁やその近傍に付着
する燃料量が増加する。付着した燃料が燃焼室に入るま
でには時間がかかるため、加速時には付着燃料の増加分
だけ余分に噴射しないと空燃比がリーンとなる。この付
着燃料の増加分を補うのが加速増量ＦＡＥである。
【００５４】ＦＯＴＰ：ＯＴＰ増量：高負荷、高回転時
には排気温度が高くなり、排気系部品の熱損傷の危険が
あるため空燃比をリッチにして排気温度を下げる。
【００５５】ＦＤＥ（Ｄ）：減速増量（減量）：減速時
にエアフローメータの検出値がアンダーシュートして実
際の値よりも小さい値を出力するのでそれを補償するた
めに減速時に増量する。また、減速時には吸気管負圧が
大きくなり、吸気管に付着していた燃料が蒸発して吸入
されるので、その吸入分を補償するために燃料噴射量を
減量する。
【００５６】ＦＦＣ：燃料カット復帰時補正係数：燃費
をかせぐため燃料カットを行う場合があるが、その燃料
カット復帰時にトルクが急に出ることによるショックを
防止するために、燃料噴射量を減量することによって燃
料カット復帰時のトルクの立ち上がりを滑らかにする。
【００５７】ＴＡＵＶ：無効噴射時間 ここで、話を簡単にするため、上記式を簡略化し、ＴＡ
Ｕ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β＋γとする。
【００５８】図２は、この式を用いて燃料噴射量を演算
するルーチンであって、所定クランク角たとえば３６０
°毎に実行される。ステップ１０１では、ＲＡＭ１０５
より吸入空気量データＱ及び回転速度データＮe を読出
して基本噴射量ＴＡＵＰ（ＴＡＵＰは理論空燃比を得る
噴射時間）を演算する。たとえばＴＡＵＰ←α・Ｑ／Ｎ
e （αは定数）とする。ステップ２０２では、最終噴射
量ＴＡＵを、ＴＡＵ←ＴＡＵＰ・ＦＡＦ・β＋γにより
演算する。次いで、ステップ３０３にて、噴射量ＴＡＵ
をダウンカウンタ１０８にセットすると共にフリップフ
ロップ１０９をセットして燃料噴射を開始させる。そし
て、ステップ１０４にてこのルーチンを終了する。な
お、上述のごとく、噴射量ＴＡＵに相当する時間が経過
すると、ダウンカウンタ１０８の出力信号によってフリ
ップフロップ１０９がリセットされて燃料噴射は終了す
る。
【００５９】以上のように、燃料噴射量が決定され、こ
れに基づき、燃料噴射が行われ、その結果として空燃比
が決定される。すなわち空燃比制御がなされる。
【００６０】＜空燃比フィードバック制御＞上記した燃
料噴射制御において行われる空燃比フィードバック制御
により、本発明における空燃比制御がなされる。
【００６１】この制御は制御回路２０のＣＰＵ上にプロ
グラムによって実現される第１の空燃比制御手段により
実行される。この第１の空燃比制御手段は、目標値を理
論空燃比に向けてフィードバック制御するストイキフィ
ードバック制御手段である。排気通路に設けたＯ2 セン
サの出力値がリッチ（理論空燃比に対し過濃）であると
きは、燃料噴射量を減量し、リーン（理論空燃比に対し
過薄）であるときは、燃料噴射量を増量する。
【００６２】これに対し、第２の空燃比制御手段が制御
回路２０のＣＰＵ上にプログラムによって実現され、こ
の第２の空燃比制御手段は、空燃比をリーン側へとずら
すリーンフィードバック制御手段である。
【００６３】図３にフィードバック制御で使用するＯ2
センサの出力波形とＦＡＦの値の関係を示す。図３にお
いて、ＴＤＲ、ＴＤＬは、リーンからリッチへの移行時
およびリッチからリーンへの移行時のＯ2 センサの応答
遅れを補償するための逆特性の遅れ時間設定である。Ｏ
2 センサの応答性はリーンからリッチの応答性の方がそ
の逆に比べて良い。リーンからリッチに移行する場合、
センサ検出部まわりの酸素量が少ない状態のところに、
過剰のＯ2 が到達する。逆に、リッチからリーンに移行
する場合、過剰に存在するＯ2 と、そこに到達したＨ
Ｃ、ＣＯとが反応してＯ2 が減少した状態となる。Ｏ2
とＨＣ、ＣＯとでは分子の大きさがＯ2 の方が大きいの
でＯ2 がセンサの検出部に到達するまでの時間の方が、
ＨＣ、ＣＯが到達するまでの時間より長い。よって、Ｏ
2 センサが空燃比の切り替わりを検出できる状態になる
までの時間が上記のように異なってくる。
【００６４】そして、リーンからリッチに移行するとき
の検出遅れ時間（リッチ検出遅れ）中には、実際の空燃
比はリッチであるにもかかわらず、Ｏ2 センサはリーン
であると出力しているので、フィードバック制御はリッ
チ側に補正され、よりリッチとなる。逆に、リッチから
リーンに移行するときの検出遅れ時間（リーン検出遅
れ）中には、実際の空燃比はリーンであるにもかかわら
ず、Ｏ2 センサはリッチであると出力しているので、フ
ィードバック制御はリーン側に補正され、よりリーンと
なる。全体でみると、リーン検出遅れの方が長いので、
リーン側に過補正されている時間の方が長く、リーンず
れする。それを防止するため、各遅れ時間の逆特性の遅
れ時間を意図的に設定したのがＴＤ（ディレー時間）で
ある（ＴＤＲ＞ＴＤＬ）。
【００６５】また、図３において、ＲＳＬ、ＲＳＲはリ
ッチからリーン、リーンからリッチへの移行時にステッ
プ的に補正される燃料噴射量であり、ＲＳＬをリーンス
キップ定数、ＲＳＲをリッチスキップ定数という。
【００６６】ＫＩＬ、ＫＩＲは、リッチ時（リーン時）
にリーン（リッチ）側へと徐々に燃料噴射量を補正して
いく、その傾き（積分定数）を示す。
【００６７】上記の構成の装置では、Ｏ2 センサ３３の
出力に基づいて第１の空燃比制御手段により空燃比補正
係数ＦＡＦを演算し空燃比を理論空燃比に向けてフィー
ドバック制御を行うことができる。
【００６８】図４、図５は、空燃比補正係数ＦＡＦを演
算する空燃比制御ルーチンを示している。本ルーチン
は、所定時間たとえば４ms毎に実行される。ステップ２
０１では、Ｏ2 センサ３３による空燃比の閉ループ（フ
ィードバック）条件が成立しているか否かを判別する。
たとえば、冷却水温が所定値（例えば７０℃）以下の
時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量中、パワー増
量中、触媒過熱防止のための燃料噴射量増量中、上流側
Ｏ2 センサ３３の出力信号が一度も反転していない時、
燃料カット中等はいずれも閉ループ条件が不成立であ
り、その他の場合が閉ループ条件成立である。閉ループ
条件が不成立のときには、図３、ステップ２２５に進
み、空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢを“０”と
し、ステップ２２６に進みルーチンを終了する。なお、
空燃比補正係数ＦＡＦを１．０としてもよい。他方、閉
ループ条件成立の場合はステップ２０２に進む。
【００６９】ステップ２０２では、Ｏ2 センサ３３の出
力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取込み、ステップ２０３にて
ＶＯＭが比較電圧ＶR1以下か否かにより、空燃比がリッ
チかリーンかを判別する。比較電圧ＶR1は、通常Ｏ2 セ
ンサ出力の振幅中心の電圧をとり、本実施例ではＶR1＝
０．４５Ｖである。ステップ２０４から２０９、及びス
テップ２１０から２１５は、ステップ２０３で判定した
Ｏ2 センサ３３出力の値に基づくフ空燃比フラグＦ１の
設定操作を示す。
【００７０】空燃比フラグＦ１は、触媒３２上流側の排
気空燃比がリッチかリーンかを示すフラグであり、フラ
グＦ１の値はディレイカウンタＣＤＬＹのカウントダウ
ン（リーン空燃比時）またはカウントアップ（リッチ空
燃比時）操作により（ステップ２０６、２１２）上流側
Ｏ2 センサ１３出力が所定の遅延時間（ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ）以上リッチまたはリーンに保持された場合１（リッ
チ）から０（リーン）、または０から１に変更される
（ステップ２０７から２０９、ステップ２１３から２１
５）。ここで、ＴＤＬ（ステップ２０７、２０８）はＯ
2 センサ３３の出力がリッチからリーンに変化してもリ
ッチ状態であるとの判断を保持するためのリーン遅延時
間であって、負の値で定義され、ＴＤＲ（ステップ２１
３、２１４）はＯ2 センサ３３の出力がリーンからリッ
チに変化してもリーン状態であるとの判断を保持するた
めのリッチ遅延時間であって、正の値で定義される。
【００７１】次に、ステップ２１６では、空燃比フラグ
Ｆ１の符号が反転したか否か、すなわち遅延処理後の空
燃比が反転したか否かを判別する。空燃比が反転してい
れば、ステップ２１７にて、空燃比フラグＦ１の値によ
り、リッチからリーンへの反転か、リーンからリッチへ
の反転かを判別する。リッチからリーンへの反転であれ
ば、ステップ２１８にて空燃比補正係数ＦＡＦを、ＦＡ
Ｆ←ＦＡＦ＋ＲＳＲとスキップ的に増大させ、空燃比を
リッチ側に補正する。また、逆にリーンからリッチへの
反転であれば、ステップ２１９にて、ＦＡＦ←ＦＡＦ−
ＲＳＬとＦＡＦをスキップ的に減少させて空燃比をリー
ン側に補正する。つまり、スキップ処理を行う。
【００７２】ステップ２１６にて空燃比フラグＦ１の符
号が反転していなければ、ステップ２２０，２２１，２
２２にて積分処理を行う。つまり、ステップ２２０に
て、Ｆ１＝“１”か否かを判別し、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステップ２２１にてＦＡＦ←ＦＡＦ＋ＫＩ
Ｒとし、他方、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステッ
プ２２２にてＦＡＦ←ＦＡＦ−ＫＩＬとする。ここで、
積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ定数ＲＳＲ，ＲＳＬ
に比して十分小さく設定してあり、ＫＩＲ（ＫＩＬ）＜
ＲＳＲ（ＲＳＬ）である。従って、ステップ２２１はリ
ーン状態（Ｆ１＝“０”）で空燃比を徐々にリッチ側に
移行させ、ステップ２２２はリッチ状態（Ｆ１＝
“１”）で空燃比を徐々にリーン側に移行させる。
【００７３】次に、ステップ２２３では、ステップ２１
８，２１９，２２１，２２２にて演算された空燃比補正
係数ＦＡＦは最小値たとえば０．８にてガードされ、ま
た、最大値たとえば１．２にてガードされる。これによ
り、何らかの原因で空燃比補正係数ＦＡＦが大きくなり
過ぎ、もしくは小さくなり過ぎた場合に、その値で機関
の空燃比を制御してオーバリッチ、オーバリーンになる
のを防ぐ。ステップ２２４では、空燃比フィードバック
フラグＸＭＦＢを“１”とし、上述のごとく演算された
ＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納して、ステップ２２６にて
このループは終了する。
【００７４】以上の手順を図６のタイミングチャートに
示す。Ｏ2 センサ３３の出力ＶＯＭにより図６（Ａ）に
示すごとくリッチ、リーン判別の空燃比信号Ａ／Ｆが得
られると、ディレイカウンタＣＤＬＹは、図６（Ｂ）に
示すごとく、リッチ状態でカウントアップされ、リーン
状態でカウントダウンされる。この結果、図６（Ｃ）に
示すごとく、遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′（フラ
グＦ１に相当）が形成される。たとえば、時刻ｔ1 にて
空燃比信号Ａ／Ｆ′がリーンからリッチに変化しても、
遅延処理された空燃比信号Ａ／Ｆ′はリッチ遅延時間Ｔ
ＤＲだけリーンに保持された後に時刻ｔ2 にてリッチに
変化する。時刻ｔ3 にて空燃比信号Ａ／Ｆがリッチから
リーンに変化しても、遅延処理された空燃比信号Ａ／
Ｆ′はリーン遅延時間（−ＴＤＬ）相当だけリッチに保
持された後に時刻ｔ4 にてリーンに変化する。
【００７５】しかし空燃比信号Ａ／Ｆ′が時刻ｔ5,ｔ6,
ｔ7 のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲより短い期間で反転
すると、ディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲに到
達するのに時間を要し、この結果、時刻ｔ8 にて遅延処
理後の空燃比信号Ａ／Ｆ′が反転される。つまり、遅延
処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ′は遅延処理前の空燃比信号
Ａ／Ｆに比べて安定となる。このように遅延処理後の安
定した空燃比信号Ａ／Ｆ′にもとづいて図６（Ｄ）に示
す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。
【００７６】＜本発明の制御＞本発明では、排気通路に
設けられた排気浄化装置でのパティキュレート・マター
の酸化状態あるいは堆積状態に応じて、排気ガス中の酸
素量が少なくなる理論空燃比側へのフィードバック制御
（第１の空燃比制御手段）と、排気ガス中の酸素量が多
くなる希薄燃焼側へのフィードバック制御（第２の空燃
比制御手段）とを、空燃比制御切換手段で切り換える。
【００７７】実施形態では、Ｏ2 センサの出力に基づい
て空燃比を理論空燃比とするストイキフィードバックを
行う第１空燃比制御手段と、理論空燃比に対して燃料量
を過薄にするリーンフィードバック制御を行う第２空燃
比制御手段とを備え、第１空燃比制御手段による制御を
原則として行い、排気浄化装置にパティキュレート・マ
ターが堆積したと判断されるときに、あるいはパティキ
ュレート・マターの酸化速度が低下する条件で、第２空
燃比制御手段に切り換える。すなわち、ストイキ運転を
原則とし、パティキュレート・マターが堆積したと判断
されるとき、あるいは、酸化速度が低下すると判断され
たとき、リーン側へと制御を切り換えるのである。
【００７８】その具体的手法としては、前記空燃比制御
において、リーン側に空燃比が移行するように空燃比補
正係数ＦＡＦ２を設定することの他、空燃比制御定数と
してのスキップ定数ＲＳＲ，ＲＳＬ、積分定数ＫＩＲ，
ＫＩＬ、遅延時間ＴＤＲ，ＴＤＬ、もしくはＯ2 センサ
１３の出力ＶＯＭの比較電圧（リーン・リッチ判定電
圧）ＶR1を可変とすることを例示できる。
【００７９】空燃比制御定数を可変とすると空燃比がど
のように変動するかを説明する。たとえば、リッチスキ
ップ定数ＲＳＲを大きくすると、制御空燃比をリッチ側
に移行でき、また、リーンスキップ定数ＲＳＬを小さく
しても制御空燃比をリッチ側に移行でき、他方、リーン
スキップ定数ＲＳＬを大きくすると、制御空燃比をリー
ン側に移行でき、また、リッチスキップ定数ＲＳＲを小
さくしても制御空燃比をリーン側に移行できる。
【００８０】また、リッチ積分定数ＫＩＲを大きくする
と、制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、リーン積
分定数ＫＩＬを小さくしても制御空燃比をリッチ側に移
行でき、他方、リーン積分定数ＫＩＬを大きくすると、
制御空燃比をリーン側に移行でき、また、リッチ積分定
数ＫＩＲを小さくしても制御空燃比をリーン側に移行で
きる。従って、リッチ積分定数ＫＩＲおよびリーン積分
定数ＫＩＬを補正することにより空燃比を制御できる。
【００８１】リッチ遅延時間ＴＤＲを大きくもしくはリ
ーン遅延時間（−ＴＤＬ）を小さく設定すれば、制御空
燃比はリッチ側に移行でき、逆に、リーン遅延時間（−
ＴＤＬ）を大きくもしくはリッチ遅延時間（ＴＤＲ）を
小さく設定すれば、制御空燃比はリーン側に移行でき
る。
【００８２】さらにまた、比較電圧ＶR1を大きくすると
制御空燃比をリッチ側に移行でき、また、比較電圧ＶR1
を小さくすると制御空燃比をリーン側に移行できる。
【００８３】本発明では、中心の空燃比をリーン側にす
る必要があるが、以上から明かなように、中心空燃比を
リーン寄りにするには、 リーン側へのスキップ定数ＲＳＬ ＞ リッチ側への
スキップ定数ＲＳＲ、 リーン側への積分定数ＫＩＬ ＞ リッチ側への積分
定数ＫＩＲ、 リッチ判定のディレー時間ＴＤＲ ＜ リ一ン判定の
ディレー時間ＴＤＬ（長い間リーンにとどめておけ
る）、 Ｏ2 センサのリーンリッチ判定電圧をストイキフィー
ドバック時よりも下げる（図７）（判定電圧をストイキ
フィードバック時より下げると、リッチであると判断す
る頻度が多くなるので、リーン補正の時間が長くなり中
心空燃比がリーン寄りとなる）、等のそれぞれ単独、組
み合わせにより実行可能である。
【００８４】上記内燃機関では、通常、第１の空燃比制
御手段で、ストイキフィードバック制御を実行している
が、パティキュレート・マターがフィルタに堆積したと
きあるいは堆積すると推定されたとき、パティキュレー
ト・マターの酸化速度が低下したとき、あるいは低下す
ると推定されたとき、リーン側に空燃比が移行するよう
に空燃比補正係数ＦＡＦ２を設定するか、あるいは、ス
トイキフィードバックにおける、スキップ定数ＲＳＬ、
ＲＳＲ、積分定数ＫＩＬ、ＫＩＲ、ディレー時間ＴＤ
Ｒ、ＴＤＬが上記条件からを満たすように変更する
こと、あるいは、のＯ2 センサのリーンリッチ判定電
圧をストイキフィードバック時よりも下げることで、リ
ーンフィードバック制御を行うのである。
【００８５】このようなリーンフィードバック制御は、
パティキュレート・マターがフィルタに堆積したときあ
るいは堆積すると推定されたとき、パティキュレート・
マターの酸化速度が低下したとき、あるいは低下すると
推定されたとき、実行されるが、より具体的には以下の
ような条件の下で実行される。
【００８６】ａ）パティキュレート・マター酸化速度が
低くなると判断されたとき、上記した手法によりフィー
ドバック制御をリーン寄りにする。
【００８７】判断例1：各運転条件での内燃機関からの
パティキュレート・マター排出マップを持っておき、そ
の領域に入ったとき（パティキュレート・マターの量が
多くなって、酸化処理が堆積に間に合わなくなったと
き）（パティキュレート・マターの堆積状態を検出する
堆積状態検出手段の一例である） 判断例2：排気系に配置されたパティキュレート・マタ
ー検出センサがある閾値以上の値を検知したとき（パテ
ィキュレート・マターの堆積状態を検出する堆積状態検
出手段の一例である） 判断例3：フィルタ温度（推定マップによる温度判断or
実測温度）が低いとき 判断例4：上記パティキュレート・マター排出量と温度
からパティキュレート・マター酸化速度を考慮して、パ
ティキュレート・マター酸化速度が低いと判断した場
合。パティキュレート・マターの排出量が多くなるほ
ど、温度が低くなるほど、パティキュレート・マター酸
化速度は低いと判断される。
【００８８】ｂ）パティキュレート・マターのフィルタ
での詰まり状態を検知したとき、上記した手法によりフ
ィードバック制御をリーン寄りにする。
【００８９】詰まり検知例1：圧力センサで圧力上昇が
閾値を越えた場合 検知例2：吸入空気量の減少度合いが閾値を越えた場合 検知例3：パティキュレート・マター堆積量推定ロジッ
クにより一定レベル以上のパティキュレート・マター堆
積量が予想された場合 （これらはパティキュレート・マターの堆積状態を検出
する堆積状態検出手段の一例である） ただし、上記ｂ）においてフィルタの温度が、パティキ
ュレート・マターの安全酸化速度以上である場合にはそ
の温度以下になってからストイキフィードバックをリー
ン寄りにすることが望まれる。図８において、（Ａ）の
Ｐ点でリーンフィードバック制御を行うと、フィルタ温
度が一気に上がってしまい過熱状態となり触媒が損傷す
るおそれがあるので、これを避けることのできる安全温
度として閾値として５００℃程度を目安に、この温度以
下になった時点でリーンフィードバック制御を行う。
【００９０】なお、ｂ）の場合に限らず、ストイキフィ
ードバックをリーン寄りにするシステムでは、フィルタ
に吸蔵還元機能を付与しておくことでリーン寄りにした
場合には、ＮＯx の排出を最小減にすることが可能とな
る。
【００９１】また、ストイキフィードバックをリーン寄
りにするシステムでは、フィルタに担持させるロジウム
や他の貴金属量を増加させておくことでリーン寄りにな
った場合でもＮＯx の還元浄化がより効果的に行えるよ
うにするとよい。
【００９２】ｃ）冷間始動時等パティキュレート・マタ
ーが比較的多くパティキュレート・マターが堆積してし
まう条件で、かつ、ストイキフィードバックが実行され
ており、フィルタが活性判定されている場合、上記した
手法によりフィードバック制御をリーン寄りにする。
【００９３】冷間始動時はパティキュレート・マターの
発生量が多い。また、Ｏ2 センサの素子温度が低く、Ｏ
2 を検出できないので、オープンループ制御で機関の運
転がなされる。そこで、どの後の運転で、ストイキフィ
ードバック条件が満たされ（Ｏ2 センサの活性化）、ス
トイキフィードバック制御が開始されたことを条件に、
かつ、フィルタが活性化していることを条件に、フィー
ドバックをリーン寄りに制御する。
【００９４】これにより、活性化されているフィルタに
酸素が多く供給され、パティキュレート・マターの酸化
を向上させることができる。ここで、パティキュレート
・マター排出量は、排気管に配置されたパティキュレー
ト・マターセンサから積算してもよい。また、フィルタ
の活性化判定は、温度センサによるフィルタ温度の検出
値あるいはエンジンの運転条件による。例えばフィルタ
温度が活性化温度以上になっている場合、あるいはエン
ジンが始動から所定時間経過した場合などを条件にフィ
ルタが活性化したと判断する。
【００９５】図９にこの処理のタイミングチャートを示
す。ここでは、フィルタの活性判定（Ａ）と、Ｏ2 セン
サ活性判定（Ｂ）と、車速（Ｃ）とを同時に監視してい
る。始動後、所定の温度に達しＯ2 センサが活性化す
る。その後、機関回転数が上がりフィルタ温度が上がっ
て活性化したことを条件にリーンフィードバック制御を
実行する。
【００９６】図１０では、水温、油温条件からパティキ
ュレート・マター排出量を予測し（マップ等）、一定値
以上の場合にリーンフィードバック制御を行う場合を示
す。
【００９７】ｄ）パティキュレート・マターの排出の多
い高負荷運転の後、ストイキフィードバックが開始さ
れ、フィルタが活性判定されている場合、上記した手法
によりフィードバック制御をリーン寄りにする。
【００９８】高負荷運転時は、出力を確保するため、ま
た、触媒保護のためオープンループ制御でリッチ化され
た運転が実行されている。よって、フィードバックでリ
ーン寄りの運転はできない。そこで、パティキュレート
・マターの排出が多い高負荷運転の後に、ストイキフィ
ードバック制御が開始されたことを条件に、かつ、フィ
ルタが活性化していることを条件にリーンフィードバッ
ク制御を行う。
【００９９】この場合において、リーン化した場合に熱
劣化の心配がある場合には劣化判定温度以下（700〜800
℃）になったことを条件として、上記した手法によりフ
ィードバック制御をリーン寄りにする。
【０１００】図１１にこの制御を示す。急加速による高
負荷運転時、車速が伸び、オープンループ制御となる。
この場合、パティキュレート・マターの発生が多く、排
気ガス中の酸素がほぼ０となる。その後、車速が安定す
ると、フィードバック制御に戻るので、リーンフィード
バック制御によるフィルタへの酸素供給が可能となる。
但し、急加速後の昇温でフィルタが過熱し、リーンフィ
ードバック制御によりそれ以上加熱すると、熱劣化のお
それがあると判断されるとき（フィルタ温度により判
定）、フィルタ温度が熱劣化防止判定温度（７００℃〜
８００℃）以下になったことを条件（Ｔ１）に、リーン
フィードバック制御を行う。
【０１０１】さらに、パティキュレート・マターの排出
量が一定値以上の場合には、パティキュレート・マター
の燃焼による過昇温が懸念されるため、パティキュレー
ト・マター安全酸化温度（例えば約600℃）にまで下が
ったことを条件として（Ｔ２）、上記した手法によりフ
ィードバック制御をリーン寄りにする。 ｅ）上記において、パティキュレート・マター排出量に
応じて一定量の酸素が供給できたと判断した場合には、
リーンフィードバックを停止する。
【０１０２】例えば、パティキュレート・マター排出量
が多いほどリーンフィードバック制御時間を長くする、
Ｏ2 センサ出力から供給Ｏ2 量を積算してパティキュレ
ート・マター堆積量に応じた量が供給できた場合にリー
ンフィードバック制御を停止する、フィードバック補正
係数から供給Ｏ2 量を積算してパティキュレート・マタ
ー堆積量に応じた量が供給できれば停止する、といった
場合である。
【０１０３】
【発明の効果】本発明によれば、パティキュレート・マ
ターの酸化速度が低下したと判断されたとき、パティキ
ュレート・マターが堆積したとき等に、リーンフィード
バック制御により酸素を排気浄化装置に供給し、パティ
キュレート・マターを燃焼させて除去することができ
る。 特に、ガソリン直噴エンジンで、成層リーンで運
転した場合に排気温度が低くまたパティキュレート・マ
ターの排出量も比較的多いので、成層リーンが続くとパ
ティキュレート・マターが堆積してしまうおそれがあっ
たが、本発明により、このようなエンジンでのパティキ
ュレート・マターの酸化処理が円滑に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のハード構成を示す概略図
である。
【図２】燃料噴射量の演算を説明するフローチャートで
ある。
【図３】Ｏ2 センサの出力波形と空燃比フィードバック
補正係数ＦＡＦとの関係を示す概念図である。
【図４】Ｏ2 センサ出力にもとづく空燃比制御のフロー
チャートの一部である。
【図５】Ｏ2 センサ出力にもとづく空燃比制御のフロー
チャートの一部である。
【図６】図４、図５のフローチャートを捕捉説明するタ
イムチャートである。
【図７】Ｏ2 センサ出力電圧の変更によるリーンフィー
ドバック制御を示す図である。
【図８】フィルタ温度がパティキュレート・マターの安
全酸化温度以下となった場合に実行するリーンフィード
バック制御を示す図である。
【図９】冷間始動時のパティキュレート・マター発生に
対応するリーンフィードバック制御例１を示す図であ
る。
【図１０】冷間始動時のパティキュレート・マター発生
に対応するリーンフィードバック制御例２を示す図であ
る。
【図１１】高負荷運転時のパティキュレート・マター発
生に対応するリーンフィードバック制御例を示す図であ
る。
【符号の説明】 １１…機関本体、２０…制御回路、３２…触媒、（Ｐ
Ｆ）パティキュレート・フィルタ、３３…Ｏ2 センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｚ // Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA13 DA10 EA07 EA11 EB12 FA27 FA29 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 DA04 DA13 EA04 3G091 AA17 AA24 AB03 AB13 BA13 CB02 DA01 DC01 EA19 EA30 EA32 EA34 FB10 FB11 GB05W GB06W GB07W GB17X HA16 3G301 HA01 HA04 LB04 MA11 NA03 NA04 NA08 NB02 ND02 NE06 NE14 NE15 NE17 NE22 NE23 PD03Z PD12Z PD14Z 4D058 JA32 MA44 MA51 SA08 TA06

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃焼室でのガソリンの燃焼に伴って発生し
    たパティキュレート・マターを、排気通路中に設けた排
    気浄化装置で酸化処理する内燃機関において、 パティキュレート・マターの酸化速度が低下する運転条
    件となったとき、あるいは、パティキュレート・マター
    が所定以上堆積したときの少なくともいずれかの条件を
    満たしたとき、空燃比を燃料量が現状の空燃比より過薄
    とする側に移行する空燃比制御手段にを備えたことを特
    徴とする排気浄化装置付き内燃機関。
  2. 【請求項２】燃焼室でのガソリンの燃焼に伴って発生し
    たパティキュレート・マターを、排気通路中に設けた排
    気浄化装置で酸化処理する内燃機関において、 排気通路に設けられた排気浄化装置でのパティキュレー
    ト・マターの状態に応じて、排気ガス中の酸素量が少な
    くなる理論空燃比側へのフィードバック制御と、排気ガ
    ス中の酸素量が多くなる希薄燃焼側へのフィードバック
    制御とを切り換える空燃比制御切換手段を有することを
    特徴とする排気浄化装置付き内燃機関。
  3. 【請求項３】燃焼室でのガソリンの燃焼に伴って発生し
    たパティキュレート・マターを酸化除去可能な排気浄化
    装置を排気通路中に有するとともに、排気通路に設けら
    れた酸素濃度センサの出力に基づいて空燃比を所定の目
    標値にフィードバック制御するフィードバック制御手段
    を有する内燃機関において、 前記目標値を理論空燃比とするストイキフィードバック
    を行う第１空燃比制御手段と、理論空燃比に対して燃料
    量を過薄にするリーンフィードバック制御を行う第２空
    燃比制御手段とを備え、 第１空燃比制御手段による制御を原則として行い、排気
    浄化装置でのパティキュレート・マターの状態に応じて
    第２空燃比制御手段に切り換えることを特徴とする排気
    浄化装置付き内燃機関。
  4. 【請求項４】前記排気浄化装置は、パティキュレート・
    マターを酸化除去可能なフィルタにＮＯx 吸収剤（活性
    酸素放出剤）を担持したフィルタ、酸化触媒を担持した
    フィルタ、フィルタ自体には触媒が担持されずフィルタ
    前段にＮＯをＮＯ 2 に酸化する触媒を配置し、ＮＯ2 で
    パティキュレート・マターを酸化するフィルタの少なく
    ともいずれかであることを特徴とする請求項１から３の
    いずれかに記載の排気浄化装置付き内燃機関。
  5. 【請求項５】パティキュレート・マターの酸化速度が低
    下する運転条件となったとき、第２空燃比制御手段によ
    るリーンフィードバック制御に切換えることを特徴とす
    る請求項２または３に記載の排気浄化装置付き内燃機
    関。
  6. 【請求項６】パティキュレート・マターの堆積状態を検
    出する堆積状態検出手段を備え、パティキュレート・マ
    ターが所定以上堆積したときに第２空燃比制御手段によ
    るリーンフィードバック制御に切換える請求項２または
    ３に記載の排気浄化装置付き内燃機関。
  7. 【請求項７】排気浄化装置の温度が所定値以上であると
    きは、温度が低下した後に、第２空燃比制御手段による
    リ−ンフィードバック制御に切換えることを特徴とする
    請求項２または３に記載の排気浄化装置付き内燃機関。
  8. 【請求項８】冷間始動時、空燃比のオープンループ制御
    で運転し、その後、リーンフィードバック制御に切換え
    ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
    排気浄化装置付き内燃機関。
  9. 【請求項９】冷間始動時、フィードバック制御開始条件
    を満足したことでストイキフィードバック制御を行い、
    その後、排気浄化装置が活性温度に達したときに、リー
    ンフィードバック制御に切換えることを特徴とする請求
    項８記載の排気浄化装置付き内燃機関。
  10. 【請求項１０】高負荷運転で空燃比のオープンループ制
    御を行うものとし、この制御状態からフィードバック制
    御に移行するときには、オープンループ制御からリーン
    フィードバック制御に切換えることを特徴とする請求項
    １から３のいずれかに記載の排気浄化装置付き内燃機
    関。
  11. 【請求項１１】所定の酸素量が排気浄化装置に供給でき
    たときに、リーンフィードバック制御からストイキフィ
    ードバック制御に戻すことを特徴とする請求項１から３
    のいずれかに記載の排気浄化装置付き内燃機関。
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