JP2005155401A

JP2005155401A - 内燃機関の空燃比制御装置

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Publication number: JP2005155401A
Application number: JP2003393868A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Atsumi; 善明渥美; Yasuhiro Oi; 康広大井; Naoto Kato; 直人加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP4289133B2

Abstract

【課題】本発明は、フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが可能な技術を提供することを課題とする。
【解決手段】フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御による排気浄化触媒からの酸素放出量上限値を設定すると共に、空燃比リッチ制御実行後に排気浄化触媒から放出される酸素放出量の基準値を排気空燃比センサの検出値を用いずに算出する。そして、空燃比リッチ制御の実行後、空燃比センサの検出値に基づいて算出された予測酸素放出量が目標酸素放出量に達していない場合であっても、酸素放出量の基準値が酸素放出量上限値以上となったときは空燃比リッチ制御を停止する（Ｓ１１２，Ｓ１１３，Ｓ１１５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、フューエルカット制御を行う内燃機関において排気空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

内燃機関においては、燃費向上等を目的として、該内燃機関が所定の運転状態にあるときに該内燃機関への燃料供給を停止する所謂フューエルカット制御を行うものがある。しかしながら、フューエルカット制御を実行すると、燃焼ガスを含まない排気が排気通路に流出するため、該排気通路に設けられた排気浄化触媒での酸素貯蔵量が増加する。そのため、フューエルカット制御を停止し内燃機関への燃料供給を再開したときの該排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する場合がある。そこで、フューエルカット制御を行う内燃機関では、フューエルカット制御の停止後、一時的に排気空燃比をリッチ空燃比に制御する（以下、この制御を空燃比リッチ制御と称する）技術が知られている。例えば、特許文献１には、フューエルカット制御実行中に排気浄化触媒に流入した流入空気量を計測し、フューエルカット制御の停止後、この流入空気量に比例して内燃機関への燃料供給量を補正する技術が開示されている。

フューエルカット制御の停止後、空燃比リッチ制御が実行されると、排気浄化触媒からの酸素の放出を促進させることが出来、以て排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力をより早期に回復させることが出来る。
特開平１１−２５７１３０号公報特開２００１−１１５８７９号公報特開２００３−４１９９１号公報

フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を実行する内燃機関では、空燃比リッチ制御実行中の吸入空気量の積算値と排気空燃比センサによって検出される排気空燃比とから、この空燃比リッチ制御実行中に排気浄化触媒から放出される酸素放出量の予測値である予測酸素放出量を算出する。そして、この予測酸素放出量が目標とする酸素放出量（以下、目標酸素放出量と称する）以上となったときに空燃比リッチ制御を停止する。

しかしながら、排気空燃比センサは、一般に排気空燃比が理論空燃比近傍の領域からはずれると検出精度が低下する。そのため、空燃比リッチ制御時には、排気空燃比センサの検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となる場合がある。また、排気空燃比センサの個体差や経時劣化によっても、その検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となる場合がある。このような場合、空燃比リッチ制御時に、排気浄化触媒から実際に放出された酸素量が目標酸素放出量以上となっても、排気空燃比センサの検出値に基づいて算出される予測酸素放出量は目標酸素放出量に達せずに空燃比リッチ制御が継続される虞がある。空燃比リッチ制御が過剰に継続されると排気特性や燃費の悪化を招く。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明に上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
即ち、本発明は、フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御による排気浄化触媒からの酸素放出量の上限値を設定すると共に、空燃比リッチ制御実行後に排気浄化触媒から放出される酸素放出量の基準値を排気空燃比センサの検出値を用いずに算出する。そして、空燃比リッチ制御の実行後、空燃比センサの検出値に基づいて算出された予測酸素放出量が目標酸素放出量に達していない場合であっても、酸素放出量の基準値が酸素放出量の上限値以上となったときは空燃比リッチ制御を停止する。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、
排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒と、
該排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する排気空燃比センサと、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、を備え、
前記内燃機関が所定の運転状態にあるときは該内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行し、
さらに、該フューエルカット制御を停止した後に所定条件が成立した場合、前記排気空燃比センサの検出値に基づいて排気空燃比を一時的に理論空燃比より過濃な目標リッチ空燃比とすべく制御する空燃比リッチ制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フューエルカット制御実行中の吸入空気量の積算値と前記排気浄化触媒の酸素貯蔵能力とから、前記フューエルカット制御実行中に前記排気浄化触媒に貯蔵された酸素貯蔵量を算出する酸素貯蔵量算出手段と、
前記空燃比リッチ制御を実行することによって前記排気浄化触媒から酸素を放出させるときに目標とする酸素放出量である目標酸素放出量を、前記酸素貯蔵量算出手段によって算出された前記酸素貯蔵量に応じて設定する目標酸素放出量設定手段と、
前記空燃比リッチ制御を実行することによって前記排気浄化触媒から放出させるときの酸素放出量の上限値である酸素放出量上限値を、前記目標酸素放出量設定手段によって設定された前記目標酸素放出量に応じて設定する酸素放出量上限値設定手段と、
前記空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と前記排気空燃比センサによって検出される排気空燃比とから、前記空燃比リッチ制御実行後に前記排気浄化触媒から放出された酸素放出量の予測値である予測酸素放出量を算出する予測酸素放出量算出手段と、
前記空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と前記目標リッチ空燃比とから、前記空燃比リッチ制御実行後に前記排気浄化触媒から放出される酸素放出量の標準値である標準酸素放出量を算出する標準酸素放出量算出手段と、
をさらに備え、
前記空燃比リッチ制御の実行後、
前記予測酸素放出量算出手段によって算出された前記予測酸素放出量が前記目標酸素放出量設定手段によって設定された前記目標酸素放出量以上となったとき、もしくは、前記標準酸素放出量算出手段によって算出された前記標準酸素放出量が前記酸素放出量上限値設定手段によって設定された前記酸素放出量上限値以上となったときに前記空燃比リッチ制御を停止することを特徴とする。

本発明では、内燃機関の排気通路に、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒が設けられている。フューエルカット制御を実行すると、この排気浄化触媒での酸素貯蔵量が増加するため、フューエルカット制御を停止し内燃機関への燃料供給を再開したときの該排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する場合がある。そこで、フューエルカット制御を停止した後に所定条件が成立した場合、排気浄化触媒からの酸素の放出を促進させるために、空燃比リッチ制御を実行する。ここで、所定条件とは、該所定条件が成立した場合、フューエルカット制御によって排気浄化触媒のＮＯｘ還元能力が過剰に低下したと判断できる条件である。この所定条件が成立
した場合としては、フューエルカット制御の実行時間が所定時間以上の場合が例示できる。

また、空燃比リッチ制御を実行するときに目標とする目標リッチ空燃比は、理論空燃比より過濃な空燃比であって予め定められた空燃比である。本発明では、排気浄化触媒の上流側の排気通路に設けられた排気空燃比センサの検出値に基づいて排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく制御する。

本発明では、フューエルカット制御実行中の吸入空気量の積算値と排気浄化触媒の酸素貯蔵能力とから、フューエルカット制御実行中に排気浄化触媒に貯蔵された酸素貯蔵量を算出する。ここで、排気浄化触媒の酸素貯蔵能力は、個々の排気浄化触媒の特性に依存するものであって、予め実験等によって求めても良い。そして、算出された酸素貯蔵量に応じて、空燃比リッチ制御を実行することによって排気浄化触媒から酸素を放出させるときに目標とする酸素放出量である目標酸素放出量を設定する。ここで、目標酸素放出量は、排気浄化触媒の酸素貯蔵量が、排気中のＮＯｘのみならずＨＣ，ＣＯ等の浄化をもより好適に行うことが出来る量となるように設定されるのが好ましい。

また、空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と排気空燃比センサによって検出される排気空燃比とから、空燃比リッチ制御を実行した後に排気浄化触媒から放出された酸素放出量の予測値である予測酸素放出量を算出する。そして、ここで算出された予測酸素放出量が目標酸素放出量以上となったときに空燃比リッチ制御を停止する。

しかしながら、排気空燃比がリッチとなることによる検出精度の低下、もしくは排気空燃比センサの個体差や経時劣化によって、空燃比リッチ制御実行中の排気空燃比センサの検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となる場合がある。このような場合、排気浄化触媒から放出された実際の酸素放出量が目標酸素放出量以上となっても、排気空燃比センサの検出値に基づいて算出される予測酸素放出量が目標酸素放出量に達しない虞がある。

そこで、本発明では、空燃比リッチ制御を実行することによって排気浄化触媒から放出させる酸素放出量の上限値である酸素放出量上限値を目標酸素放出量に応じて設定する。ここで、酸素放出量上限値は、目標酸素放出量以上の値であって、且つ、この酸素放出量上限値の酸素が排気浄化触媒から放出された場合であっても、該排気浄化触媒の酸化能力は過剰には低下しない、即ち該排気浄化触媒の排気浄化能力が過剰には低下しない値とするのが好ましい。

さらに、空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と目標リッチ空燃比とから、空燃比リッチ制御実行後に排気浄化触媒から放出される酸素放出量の標準値である標準酸素放出量を算出する。つまり、この標準酸素放出量は、空燃比リッチ制御実行中の排気空燃比が実際に目標リッチ空燃比となったと仮定した場合の排気浄化触媒からの酸素放出量である。

そして、予測酸素放出量が目標酸素放出量に達していない場合であっても、標準酸素放出量が酸素放出量上限値以上となったときは空燃比リッチ制御を停止する。

目標リッチ空燃比は予め定められた値であるため、該目標リッチ空燃比に基づいて算出される標準酸素放出量は排気空燃比センサの検出値によって変化することはない。そして、本発明によれば、標準酸素放出量が酸素放出量上限値以上となったときに空燃比リッチ制御は停止される。従って、排気空燃比センサの検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となった場合であっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制すること
が出来る。

尚、本発明に係る吸入空気量検出手段は、内燃機関の吸気通路に設けられたエアフローメータによって吸入空気量を検出しても良く、また、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度と内燃機関の機関回転数とから吸入空気量を検出しても良い。スロットル弁の開度と内燃機関の機関回転数とから吸入空気量を検出する場合、空燃比リッチ制御を実行するときにエアフローメータに異常があっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。

また、本発明では、前記標準酸素放出量算出手段の代わりに最少酸素放出量算出手段を備えても良い。この最少酸素放出量算出手段は、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁を全閉とした場合の吸入空気量、即ち吸入空気量が最も少ない場合の吸入空気量として、空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値を算出する。ここで、スロットル弁を全閉した場合の吸入空気量は内燃機関の運転状態に応じて予め求められた値である。そして、さらに、この吸入空気量の積算値と目標リッチ空燃比とから、空燃比リッチ制御実行中の排気空燃比が実際に目標リッチ空燃比となったと仮定した場合における、空燃比リッチ制御実行後の排気浄化触媒からの酸素放出量の最小値である最少酸素放出量を算出する。

そして、前記標準酸素放出量算出手段の代わりに最少酸素放出量算出手段を備えた場合、予測酸素放出量が目標酸素放出量に達していない場合であっても、最少酸素放出量が酸素放出量上限値以上となったときは空燃比リッチ制御を停止する。

最少酸素放出量は、前記標準酸素放出量と同様、予め定められた値である目標リッチ空燃比から算出されるため、排気空燃比センサの検出値によって変化することはない。そして、上記構成によれば、最少酸素放出量が酸素放出量上限値以上となったときに空燃比リッチ制御は停止される。そのため、排気空燃比センサの検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となった場合であっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。

また、最少酸素放出量は、吸入空気量算出手段によって検出される吸入空気量を用いずに算出されるため、空燃比リッチ制御を実行するときに吸入空気量算出手段に異常があっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。

本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置によれば、フューエルカット制御の停止後に空燃比リッチ制御を行う内燃機関において、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。以て、排気特性や燃費の悪化を抑制することが出来る。

以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成＞
先ず、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施例１について説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図である。

内燃機関１には、吸気通路４と排気通路２が接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ５とスロットル弁６とが設けられている。一方、排気通路２には、排気中のＮ
Ｏｘを還元する特性を有すると共に排気中の酸素を貯蔵する特性をも有する排気浄化触媒３が設けられている。この排気浄化触媒３としては三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等が例示出来る。

排気浄化触触媒３の上流側の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気空燃比に対応した電気信号を出力する排気空燃比センサ７が設けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関１のクランクシャフトの回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ８が設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ５や、排気空燃比センサ７、クランクポジションセンサ８等の各種センサと電気的に接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。そして、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ８の出力信号から内燃機関１の機関回転数を導出する。また、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の燃料噴射弁と電気的に接続されており、該燃料噴射弁を制御することが可能となっている。

本実施例では、ＥＣＵ１０は、内燃機関１が所定の運転状態にあるときは該内燃機関１での燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行する。ここで、内燃機関１が所定の運転状態にあるときとしては、該内燃機関１が減速運転状態にあるときが例示出来る。しかしながら、フューエルカット制御を実行すると排気浄化触媒３での酸素貯蔵量が増加するため、フューエルカット制御を停止し内燃機関１での燃料噴射を再開したときの該排気浄化触媒３のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する場合がある。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０は、フューエルカット制御を停止したときに、酸素が貯蔵されることで排気浄化触媒３のＮＯｘ還元能力が過剰に低下したと判断できる場合、空燃比リッチ制御を実行する。この空燃比リッチ制御では、排気空燃比センサ７の検出値に基づいて、内燃機関１での燃料噴射量やスロットル弁６の開度等を調整することによって、排気空燃比を目標リッチ空燃比とすべく制御する。ここでの目標リッチ空燃比は、理論空燃比より過濃な空燃比であって予め定められた空燃比である。

空燃比リッチ制御を実行することによって、排気浄化触媒３からの酸素の放出を促進することが出来、以て排気浄化触媒３のＮＯｘ還元能力をより早期に回復させることが出来る。

＜空燃比リッチ制御ルーチン１＞
ここで、本実施例に係る空燃比リッチ制御ルーチンについて、図２および３に示すフローチャート図に基づいて説明する。

本ルーチンでは、先ず、Ｓ１０１において、ＥＣＵ１０は、排気浄化触媒３が活性化しているか否かを判別する。このＳ１０１において、否定判定された場合、空燃比リッチ制御を実行する必要はないためＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。一方、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進む。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、フューエルカット制御の実行中であるか否かを判別する。このＳ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０３に進み、フューエルカット制御実行中に排気浄化触媒３に貯蔵される酸素貯蔵量を算出し、本ルーチンを終了する。ここで、酸素貯蔵量は、フューエルカット制御実行中の吸入空気量の積算値と排気浄化触媒３の酸素貯蔵能力とから算出される。一方、Ｓ１０２において、否定判
定された場合、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４において、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御の実行条件が成立したか否かを判別する。この空燃比リッチ制御の実行条件とは、フューエルカット制御が停止した後であって、且つ、該フューエルカット制御の実行時間が所定時間以上であった場合のことである。また、この所定時間とは、フューエルカット制御によって排気浄化触媒３に貯蔵される酸素貯蔵量が、該排気浄化触媒３のＮＯｘ還元能力が過剰に低下する量となる虞がある時間である。このＳ１０４において、否定判定された場合、排気浄化触媒３のＮＯｘ還元能力は過剰に低下してはいないため、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。

Ｓ１０５において、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御を実行することによって排気浄化触媒３から酸素を放出させるときに目標とする酸素放出量である目標酸素放出量を、Ｓ１０３にて算出された酸素貯蔵量に応じて設定する。ここで、目標酸素放出量は、排気浄化触媒３の酸素貯蔵量が、排気中のＮＯｘのみならずＨＣ，ＣＯ等の浄化をもより好適に行うことが出来る量となるように設定される。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６に進み、空燃比リッチ制御を実行することによって排気浄化触媒３から放出させる酸素放出量の上限値である酸素放出量上限値を、目標酸素放出量に応じて設定する。ここで、酸素放出量上限値は、目標酸素放出量以上の値であって、且つ、この酸素放出量上限値の酸素が排気浄化触媒３から放出された場合であっても、該排気浄化触媒３の酸化能力過剰には低下しない、即ち該排気浄化触媒３の排気浄化能力が過剰には低下しない値である。

次に、ＥＣＵ１０はＳ１０７に進み、空燃比リッチ制御を実行する。空燃比リッチ制御を実行したＥＣＵ１０はＳ１０８に進む。

Ｓ１０８において、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と排気空燃比センサ７によって検出される排気空燃比とから、空燃比リッチ制御実行後に排気浄化触媒３から放出された酸素放出量の予測値である予測酸素放出量を算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０９に進み、予測酸素放出量が目標酸素放出量以上であるか否かを判別する。このＳ１０９において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１１に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１０に進む。

Ｓ１１１において、ＥＣＵ１０は、目標酸素放出量をクリアし、その後、Ｓ１１５に進み、空燃比リッチ制御を停止して本ルーチンの実行を終了する。

一方、Ｓ１１０において、ＥＣＵ１０は、空燃比リッチ制御実行中の吸入空気量の積算値と目標リッチ空燃比とから、空燃比リッチ制御実行後に排気浄化触媒３から放出される酸素放出量の標準値である標準酸素放出量を算出する。つまり、この標準酸素放出量は、空燃比リッチ制御実行中の排気空燃比が実際に目標リッチ空燃比となったと仮定した場合の排気浄化触媒３からの酸素放出量である。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１２に進み、標準酸素放出量が酸素放出量上限値以上か否かを判別する。このＳ１１２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１４に進み、空燃比リッチ制御を継続して本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１１２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１３に進む。

Ｓ１１３において、ＥＣＵ１０は、目標酸素放出量と、酸素放出量上限値とをクリアし
、その後、Ｓ１１５に進み、空燃比リッチ制御を停止して本ルーチンの実行を終了する。

以上説明した空燃比リッチ制御ルーチンによれば、予測酸素放出量が目標酸素放出量に達していない場合であっても、標準酸素放出量が酸素放出量上限値以上となったときは空燃比リッチ制御を停止する。

目標リッチ空燃比は予め定められた値であるため、該目標リッチ空燃比に基づいて算出される標準酸素放出量は排気空燃比センサの検出値によって変化することはない。従って、排気空燃比センサ７の検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となった場合であっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。

尚、本実施例においては、フューエルカット制御実行中およびリッチ空燃比制御実行中の吸入空気量を、エアフローメータ５によって検出しても良く、また、スロットル弁６の開度と内燃機関１の機関回転数とから検出しても良い。スロットル弁６の開度と内燃機関１の機関回転数とから吸入空気量を検出する場合、空燃比リッチ制御を実行するときにエアフローメータ５に異常があっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。

次に、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施例２について説明する。本実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成は、上述した実施例１に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成と同様であるためその説明を省略する。

＜空燃比リッチ制御ルーチン２＞
ここで、本実施例に係る空燃比リッチ制御ルーチンについて、図４および５に示すフローチャート図に基づいて説明する。本実施例に係る空燃比リッチ制御ルーチンにおいては、Ｓ２１０、Ｓ２１２以外のステップは、上述した実施例１に係る空燃比リッチ制御ルーチンと同様であるため、同様のステップには同様の参照番号を付しその説明を省略する。

本ルーチンでは、Ｓ１０９において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２１０に進む。Ｓ２１０において、ＥＣＵ１０は、スロットル弁６を全閉とした場合の吸入空気量、即ち吸入空気量が最も少ない場合の吸入空気量として、空燃比リッチ制御実行中の吸入空気量の積算値を算出する。ここで、スロットル弁６を全閉した場合の吸入空気量は内燃機関１の運転状態に応じて予め求められた値であってＥＣＵ１０に記憶されている。そして、さらに、この吸入空気量の積算値と目標リッチ空燃比とから、空燃比リッチ制御実行中の排気空燃比が実際に目標リッチ空燃比となった場合における、空燃比リッチ制御実行後の排気浄化触媒３からの酸素放出量の最小値である最少酸素放出量を算出する。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１２に進み、最少酸素放出量が酸素放出量上限値以上か否かを判別する。このＳ２１２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１４に進み、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１３に進む。

以上説明した空燃比リッチ制御ルーチンによれば、予測酸素放出量が目標酸素放出量に達していない場合であっても、最少酸素放出量が酸素放出量上限値以上となったときは空燃比リッチ制御を停止する。

最少酸素放出量は、実施例１に係る標準酸素放出量と同様、予め定められた値である目標リッチ空燃比から算出されるため、排気空燃比センサ７の検出値によって変化することはない。従って、排気空燃比センサ７の検出値が実際の排気空燃比よりもリーン側の値となった場合であっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る
。

尚、本実施例においても、実施例１と同様、フューエルカット制御実行中およびリッチ空燃比制御実行中の吸入空気量を、エアフローメータ５によって検出しても良く、また、スロットル弁６の開度と内燃機関１の機関回転数とから吸入空気量を検出しても良い。

また、本実施例において、最少酸素放出量は吸入空気量を用いずに算出される。そのため、吸入空気量をエアフローメータ５によって検出する場合において空燃比リッチ制御を実行するときに該エアフローメータ５に異常があっても、空燃比リッチ制御が過剰に継続されるのを抑制することが出来る。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系および制御系の概略構成を示す図。本発明の実施例１に係る空燃比リッチ制御ルーチンの一部を示す第一のフローチャート図。本発明の実施例１に係る空燃比リッチ制御ルーチンの一部を示す第二のフローチャート図。本発明の実施例２に係る空燃比リッチ制御ルーチンの一部を示す第一のフローチャート図。本発明の実施例２に係る空燃比リッチ制御ルーチンの一部を示す第二のフローチャート図。

符号の説明

１・・・内燃機関
３・・・排気浄化触媒
５・・・エアフローメータ
６・・・スロットル弁
７・・・排気空燃比センサ
８・・・クランクポジションセンサ
１０・・ＥＣＵ

Claims

排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒と、
該排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する排気空燃比センサと、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、を備え、
前記内燃機関が所定の運転状態にあるときは該内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行し、
さらに、該フューエルカット制御を停止した後に所定条件が成立した場合、前記排気空燃比センサの検出値に基づいて排気空燃比を一時的に理論空燃比より過濃な目標リッチ空燃比とすべく制御する空燃比リッチ制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フューエルカット制御実行中の吸入空気量の積算値と前記排気浄化触媒の酸素貯蔵能力とから、前記フューエルカット制御実行中に前記排気浄化触媒に貯蔵された酸素貯蔵量を算出する酸素貯蔵量算出手段と、
前記空燃比リッチ制御を実行することによって前記排気浄化触媒から酸素を放出させるときに目標とする酸素放出量である目標酸素放出量を、前記酸素貯蔵量算出手段によって算出された前記酸素貯蔵量に応じて設定する目標酸素放出量設定手段と、
前記空燃比リッチ制御を実行することによって前記排気浄化触媒から放出させるときの酸素放出量の上限値である酸素放出量上限値を、前記目標酸素放出量設定手段によって設定された前記目標酸素放出量に応じて設定する酸素放出量上限値設定手段と、
前記空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と前記排気空燃比センサによって検出される排気空燃比とから、前記空燃比リッチ制御実行後に前記排気浄化触媒から放出された酸素放出量の予測値である予測酸素放出量を算出する予測酸素放出量算出手段と、
前記空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と前記目標リッチ空燃比とから、前記空燃比リッチ制御実行後に前記排気浄化触媒から放出される酸素放出量の標準値である標準酸素放出量を算出する標準酸素放出量算出手段と、
をさらに備え、
前記空燃比リッチ制御の実行後、
前記予測酸素放出量算出手段によって算出された前記予測酸素放出量が前記目標酸素放出量設定手段によって設定された前記目標酸素放出量以上となったとき、もしくは、前記標準酸素放出量算出手段によって算出された前記標準酸素放出量が前記酸素放出量上限値設定手段によって設定された前記酸素放出量上限値以上となったときに前記空燃比リッチ制御を停止することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを還元する特性および排気中の酸素を貯蔵する特性を有する排気浄化触媒と、
該排気浄化触媒の上流側の前記排気通路に設けられ、排気空燃比を検出する排気空燃比センサと、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、を備え、
前記内燃機関が所定の運転状態にあるときは該内燃機関への燃料供給を停止するフューエルカット制御を実行し、
さらに、該フューエルカット制御を停止した後に所定条件が成立した場合、前記排気空燃比センサの検出値に基づいて排気空燃比を一時的に理論空燃比より過濃な目標リッチ空燃比とすべく制御する空燃比リッチ制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フューエルカット制御実行中の吸入空気量の積算値と前記排気浄化触媒の酸素貯蔵能力とから、前記フューエルカット制御実行中に前記排気浄化触媒に貯蔵された酸素貯蔵量を算出する酸素貯蔵量算出手段と、
前記空燃比リッチ制御を実行することによって前記排気浄化触媒から酸素を放出させるときに目標とする酸素放出量である目標酸素放出量を、前記酸素貯蔵量算出手段によって
算出された前記酸素貯蔵量に応じて設定する目標酸素放出量設定手段と、
前記空燃比リッチ制御を実行することによって前記排気浄化触媒から放出させるときの酸素放出量の上限値である酸素放出量上限値を、前記目標酸素放出量設定手段によって設定された前記目標酸素放出量に応じて設定する酸素放出量上限値設定手段と、
前記空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と前記排気空燃比センサによって検出される排気空燃比とから、前記空燃比リッチ制御実行後に前記排気浄化触媒から放出された酸素放出量の予測値である予測酸素放出量を算出する予測酸素放出量算出手段と、
前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁を全閉とした場合の吸入空気量として算出される前記空燃比リッチ制御実行後の吸入空気量の積算値と前記目標リッチ空燃比とから、前記空燃比リッチ制御実行後に前記排気浄化触媒から放出される酸素放出量の最小値である最少酸素放出量を算出する最少酸素放出量算出手段と、
をさらに備え、
前記空燃比リッチ制御の実行後、
前記予測酸素放出量算出手段によって算出された予測酸素放出量が前記目標酸素放出量設定手段によって設定された前記目標酸素放出量以上となったとき、もしくは、前記最少酸素放出量算出手段によって算出された前記最少酸素放出量が前記酸素放出量上限値設定手段によって設定された前記酸素放出量上限値以上となったときに前記空燃比リッチ制御を停止することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。