JP2005299587A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関し、排気浄化触媒の有する浄化能力を最大限に発揮できるようにする。
【解決手段】 排気ガスセンサの出力信号が所定のリッチ判定値Ｖrよりもリッチ側に変化したら、内燃機関の目標空燃比をストイキよりもリーン側に切り替え、排気ガスセンサの出力信号が所定のリーン判定値Ｖlよりもリーン側に変化したら、目標空燃比をストイキよりもリッチ側に切り替える。そして、排気浄化触媒の酸素吸蔵能（ＯＳＣ）が大きいほど、リッチ判定値Ｖrはよりリッチ側に設定し、リーン判定値Ｖlはよりリーン側に設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は内燃機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比になるよう制御する内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、触媒下流の排気空燃比に基づいて目標空燃比をリーンとリッチとの間で交互に切り替える空燃比制御装置に関する。

内燃機関の排気通路には、排気浄化触媒（三元触媒）が配置されている。排気浄化触媒の有する浄化能力は周囲雰囲気が理論空燃比近傍にあるときに発揮され、排気ガス中の有害成分であるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣが同時に浄化される。また、排気浄化触媒は酸素吸蔵放出機能を有しており、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンとリッチとの間で変動する場合には、自身が吸蔵している酸素を気相に放出したり、気相中の酸素を取り込んで吸蔵したりすることで、周囲雰囲気の空燃比の変動を抑制している。

排気浄化触媒の浄化能力は、酸素の吸蔵／放出の繰り返しにより触媒貴金属を活性化させることで高く維持することができる。排気浄化触媒への酸素の吸蔵／放出を繰り返し行う手段としては、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された従来技術は、排気浄化触媒の下流に配置される酸素センサの出力信号の変化に応じて目標空燃比をリーンとリッチとの間で交互に切り替えるものである。このような目標空燃比の切り替えによれば、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーンとリッチとの間で交互に反転させることができ、それにより排気浄化触媒に酸素を効率良く吸蔵／放出させることができる。
特開２００１−２２１０８６号公報 特開平１０−２４６１３９号公報 特開平１０−２６０４３号公報 特開２００３−２０６７８８号公報

しかしながら、上記従来技術は、必ずしも排気浄化触媒の有する浄化能力を最大限に発揮しているとは言えない。例えば流入する排気ガスの空燃比がリッチのとき、排気浄化触媒からは吸蔵されている酸素が放出されるが、この酸素の放出現象は最初に排気ガスが通過する排気浄化触媒の入口側から順に始まっていく。同様に、流入する排気ガスの空燃比がリーンに反転したときには、排気浄化触媒にはその入口側から酸素が吸蔵されていく。このように、酸素の吸蔵／放出は排気浄化触媒の入口側から始まるため、リーン／リッチの反転周期が短い場合には、排気浄化触媒の出口側では周囲雰囲気の空燃比変化が十分に起こらず、酸素の吸蔵／放出が効果的に行われない可能性がある。排気浄化触媒の有する浄化能力を最大限に発揮させるためには、排気浄化触媒の入口から出口までの全域で酸素の吸蔵／放出を効果的に行わせる必要がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気浄化触媒の有する浄化能力を最大限に発揮できるようにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比になるよう制御する内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の排気通路において排気浄化触媒の下流に配置された排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力信号が所定のリッチ判定値よりもリッチ側に変化したら、前記目標空燃比をストイキよりもリーン側に切り替え、前記排気ガスセンサの出力信号が所定のリーン判定値よりもリーン側に変化したら、前記目標空燃比をストイキよりもリッチ側に切り替える目標空燃比切替手段と、
前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能を推定する酸素吸蔵能推定手段と、
前記酸素吸蔵能に応じて前記リッチ判定値及び前記リーン判定値を設定する判定値設定手段とを備え、
前記判定値設定手段は、前記酸素吸蔵能が大きいほど前記リッチ判定値をよりリッチ側に、また、前記リーン判定値をよりリーン側に設定することを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段を備え、
前記判定値設定手段は、前記触媒温度に応じて前記リッチ判定値及び前記リーン判定値を設定することを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、排気流量を推定する排気流量推定手段を備え、
前記判定値設定手段は、前記排気流量に応じて前記リッチ判定値及び前記リーン判定値を設定することを特徴としている。

排気浄化触媒は流入する排気ガスがリッチのときには吸蔵している酸素を放出し、リーンのときには気相中の酸素を取り込んで吸蔵する。流入する排気ガスがリーン／リッチの反転を周期的に繰り返すことで、排気浄化触媒の吸蔵酸素量も周期的に増減するが、排気浄化触媒の吸蔵酸素量が枯渇したり飽和したりしない範囲であれば、流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期を拡大することができる。第１の発明によれば、排気浄化触媒の酸素吸蔵能が大きいほど、排気空燃比がよりリッチになってからリッチ空燃比からリーン空燃比に目標空燃比が切り替えられ、排気空燃比がよりリーンになってからリーン空燃比からリッチ空燃比に目標空燃比が切り替えられることになる。これにより、排気浄化触媒の酸素吸蔵能に応じて排気浄化触媒に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期は拡大されることになり、排気浄化触媒の入口から出口までの全域で酸素の吸蔵／放出を効果的に行わせることが可能になる。

また、排気浄化触媒における酸素吸蔵放出反応の反応速度は触媒温度に依存する。酸素吸蔵放出反応の反応速度が高いほど、排気浄化触媒が周囲雰囲気を理論空燃比近傍に維持する能力は高くなるので、排気浄化触媒に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期を拡大することができる。第２の発明によれば、触媒温度に応じてリッチ判定値及びリーン判定値が設定されるので、排気浄化触媒の入口から出口までの全域で酸素の吸蔵／放出をより効果的に行わせることが可能になる。

排気浄化触媒の入口側の空燃比変化が排気浄化触媒の出口側まで伝わるか否かは、排気ガスの流量、すなわち排気流量にも依存する。排気浄化触媒内を通過する排気ガスの空燃比変化は排気浄化触媒の酸素吸蔵放出機能によって緩和されるため、排気流量が少ない場合には排気浄化触媒の出口側まで入口側の空燃比変化は伝わりにくくなる。第３の発明によれば、排気流量に応じてリッチ判定値及びリーン判定値が設定されるので、排気浄化触媒の出口側まで入口側の空燃比変化を伝えることができ、排気浄化触媒の入口から出口までの全域で酸素の吸蔵／放出をより効果的に行わせることが可能になる。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態にかかる空燃比制御装置が組み込まれた内燃燃機システムの全体構成を説明するための図である。図に示すように、内燃機関２には排気通路４が接続されている。排気通路４には排気ガス中の有害成分（ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ）を浄化するための排気浄化触媒（三元触媒）６が配置されている。排気通路４における排気浄化触媒６の上流にはＡ／Ｆセンサ８が取り付けれ、排気浄化触媒６の下流には酸素センサ１０が取り付けられている。Ａ／Ｆセンサ８は排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する排気ガスセンサであり、酸素センサ１０は排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する排気ガスセンサである。

内燃機関システムには、システム全体の運転を総合制御する制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０が設けられている。前述のＡ／Ｆセンサ８と酸素センサ１０はＥＣＵ２０に接続され、検出情報に応じた出力信号をＥＣＵ２０に供給している。ＥＣＵ２０は、Ａ／Ｆセンサ８及び酸素センサ１０からの出力信号に基づいて、内燃機関２の空燃比をフィードバック制御している。

ＥＣＵ２０が実行しうる空燃比フィードバック制御には、次の２つの方法がある。第１のフィードバック制御方法は、触媒上流のＡ／Ｆセンサ８からの出力信号に基づき、排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比になるよう燃料噴射量を調整する方法である。第２のフィードバック制御方法は、触媒下流の酸素センサ１０からの出力信号に基づき、排気浄化触媒６による浄化後の排気ガスの空燃比が目標空燃比になるよう燃料噴射量を調整する方法である。本実施形態では、後者の第２のフィードバック制御方法に特徴がある。以下、本実施形態においてＥＣＵ２０により実行される空燃比フィードバック制御の内容について説明する。

図２は、本実施形態においてＥＣＵ２０により実行される空燃比フィードバック制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図２のタイムチャートにおける上段は目標空燃比であり、下段は酸素センサ１０の出力信号である。図に示すように、ＥＣＵ２０は理論空燃比（ストイキ）を中心にして目標空燃比をリッチ側とリーン側とに矩形に変化させるようになっている。目標空燃比の切り替えタイミングは酸素センサ１０の出力信号に基づいて判定され、図に示すように、酸素センサ１０の出力信号が所定のリッチ判定出力Ｖrよりもリッチ側に変化したとき、目標空燃比はリッチ側からリーン側（リッチ時目標空燃比Ａ1）に切り替えられる。また、酸素センサ１０の出力信号が所定のリーン判定出力Ｖlよりもリーン側に変化したとき、目標空燃比はリーン側からリッチ側（リーン時目標空燃比Ａ2）に切り替えられる。このように、酸素センサ１０の出力信号の変化に応じて目標空燃比をリーンとリッチとの間で交互に切り替えることで、排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比をリーンとリッチとの間で交互に反転させることができる。

上記のように空燃比をリーンとリッチとの間で交互に反転させることで、排気浄化触媒６に酸素を効率良く吸蔵／放出させることが可能になる。しかし、排気浄化触媒６の有する浄化能力を最大限に発揮させるためには、排気浄化触媒６の入口から出口までの全域で酸素の吸蔵／放出を効果的に行わせる必要があり、そのためには入口側に比較して周囲雰囲気の空燃比変化が小さい出口側でも空燃比を大きく変化させてやる必要がある。

排気浄化触媒６の出口側における空燃比変化を大きくするためには、空燃比をリーンとリッチとの間で交互に反転させる際の反転周期を大きくすることと、空燃比の振幅、すなわちストイキに対するリーン化及びリッチ化の幅を大きくすることが有効である。ただし、排気浄化触媒６は吸蔵酸素量が適正な状態でなければその浄化能力を発揮することができないので、反転周期や振幅の拡大は排気浄化触媒６の吸蔵酸素量が枯渇したり飽和したりしない範囲で行う必要がある。

排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比をある一定の反転周期及び振幅で振動させたとき、排気浄化触媒６の吸蔵酸素量が枯渇或いは飽和するか否かは排気浄化触媒６の酸素吸蔵能（Oxygen Storage Capacity：以下、ＯＳＣ）で決まる。つまり、ＯＳＣが大きいほど排気浄化触媒６に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期や振幅を拡大することができる。

また、排気浄化触媒６はその酸素吸蔵放出機能によって周囲雰囲気を理論空燃比近傍に維持することができるが、酸素吸蔵放出機能の能力が高ければ、排気ガスのリーン／リッチの反転周期や振幅を拡大したとしても周囲雰囲気は理論空燃比近傍に維持される。上記能力は酸素吸蔵放出反応の反応速度が高いほど高くなり、反応速度は排気浄化触媒６の温度（触媒温度）の上昇に応じて高くなる。したがって、触媒温度が高いほど排気浄化触媒６に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期や振幅を拡大することができる。

また、排気浄化触媒６の入口側の空燃比変化が排気浄化触媒６の出口側まで伝わるか否かは排気流量にも依存する。排気浄化触媒６内を通過する排気ガスの空燃比変化は排気浄化触媒６の酸素吸蔵放出機能によって緩和されるため、排気流量が少ない場合には排気浄化触媒の出口側まで入口側の空燃比変化は伝わりにくくなる。したがって、排気流量が少ないほど、排気浄化触媒６に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期や振幅を拡大するのが望ましい。

以上のことから、排気浄化触媒６に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期や振幅は、ＯＳＣ、触媒温度、及び排気流量に応じて設定することが望ましい。そこで、ＥＣＵ２０は、以下のようにして空燃比フィードバック制御にかかる各設定値の設定を行っている。

本実施の形態では、リッチ判定出力Ｖr、リーン判定出力Ｖl、リッチ時目標空燃比Ａ1、及びリーン時目標空燃比Ａ2を空燃比フィードバック制御にかかる設定値として設定可能である。このうちリッチ判定出力Ｖr及びリーン判定出力Ｖlは、それぞれ以下の式（１）、式（２）によって算出される。
リッチ判定出力Ｖr ＝ ベースリッチ判定出力Ｖrb × 補正係数Ｋr1
・・・（１）
リーン判定出力Ｖl ＝ ベースリーン判定出力Ｖlb × 補正係数Ｋ11
・・・（２）
上記の式（１）におけるベースリッチ判定出力Ｖrbと上記の式（２）におけるベースリーン判定出力Ｖlbは図３に示すマップから算出される。また、上記の式（１）における補正係数Ｋr1は図４に示すマップから算出され、上記の式（２）における補正係数Ｋl1は図５に示すマップから算出される。

ベースリッチ判定出力Ｖrbとベースリーン判定出力Ｖlbは、それぞれリーン判定出力Ｖlとリッチ判定出力Ｖrのベース値である。図３のマップでは、ベースリッチ判定出力Ｖrbとベースリーン判定出力Ｖlbはそれぞれ排気浄化触媒６のＯＳＣに関連付けて設定されている。具体的には、ＯＳＣが大きいほどベースリッチ判定出力Ｖrbは大きくなるよう（すなわち、よりリッチ側）に設定され、ＯＳＣが大きいほどベースリーン判定出力Ｖlbは小さくなるよう（すなわち、よりリーン側）に設定されている。なお、ＯＳＣは、酸素センサ１０の出力信号に基づいて推定することができる。ＯＳＣの推定方法には限定はなく、公知の方法を用いることもできる。例えば、空燃比をリーン側からリッチ側に或いはリッチ側からリーン側に強制的に変化させ、その際の酸素センサ１０の出力信号の反転周期から推定してもよい。

図４のマップでは、排気浄化触媒６の触媒温度と排気流量とに関連付けて補正係数Ｋr1が設定され、図５のマップでは、排気浄化触媒６の触媒温度と排気流量とに関連付けて補正係数Ｋl1が設定されている。具体的には、補正係数Ｋr1は触媒温度が高いほど、また、排気流量が少ないほど大きくなるように設定され、補正係数Ｋl1は触媒温度が高いほど、また、排気流量が少ないほど小さくなるように設定されている。なお、触媒温度は内燃機関２の冷却水温度や排気ガスの温度から推定することもできるし、温度センサ（図示略）を排気浄化触媒６に直接取り付けて測定することもできる。排気流量は吸気通路に設けたエアフローメータ（図示略）で測定される吸気流量から推定することができる。

上記のようにベースリッチ判定出力Ｖrbとその補正係数Ｋr1が設定されていることにより、上記式（１）で算出されるリッチ判定出力Ｖrは、ＯＳＣが大きいほど、触媒温度が大きいほど、そして排気流量が少ないほどリッチ側の値をとることになる。また、上記のようにベースリーン判定出力Ｖlbとその補正係数Ｋl1が設定されていることにより、上記式（２）で算出されるリーン判定出力Ｖlは、ＯＳＣが大きいほど、触媒温度が大きいほど、そして排気流量が少ないほどリーン側の値をとることになる。

このようにして各判定出力Ｖr，Ｖlが設定されることで、ＯＳＣが大きいほど、触媒温度が大きいほど、そして排気流量が少ないほど排気空燃比がよりリッチになってからリーン時目標空燃比Ａ２からリッチ時目標空燃比Ａ１に目標空燃比が切り替えられ、排気空燃比がよりリーンになってからリッチ時目標空燃比Ａ１からリーン時目標空燃比Ａ２に目標空燃比が切り替えられることになる。これによりＯＳＣ、触媒温度、及び排気流量に応じて、排気浄化触媒６に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期を最大限に拡大することが可能になる。

一方、リッチ時目標空燃比Ａ1及びリーン時目標空燃比Ａ2は、それぞれ以下の式（３）、式（４）によって算出される。
リッチ時目標空燃比Ａ1 ＝ ベースリッチ時目標空燃比Ａ1b × 補正係数Ｋr2
・・・（３）
リーン時目標空燃比Ａ2 ＝ ベースリーン時目標空燃比Ａ2b × 補正係数Ｋl2
・・・（４）
上記の式（３）におけるベースリッチ時目標空燃比Ａ1bと上記の式（４）におけるベースリーン時目標空燃比Ａ2bは図６に示すマップから算出される。また、上記の式（３）における補正係数Ｋr2は図７に示すマップから算出され、上記の式（４）における補正係数Ｋl2は図８に示すマップから算出される。

図６のマップでは、ベースリッチ時目標空燃比Ａ1bとベースリーン時目標空燃比Ａ2bはそれぞれ排気浄化触媒６のＯＳＣに関連付けて設定されている。具体的には、ＯＳＣが大きいほどベースリッチ時目標空燃比Ａ1bはよりリーン側に設定され、ＯＳＣが大きいほどベースリーン時目標空燃比Ａ2bはよりリッチ側に設定されている。

図７のマップでは、排気浄化触媒６の触媒温度と排気流量とに関連付けて補正係数Ｋr2が設定され、図８のマップでは、排気浄化触媒６の触媒温度と排気流量とに関連付けて補正係数Ｋl2が設定されている。具体的には、補正係数Ｋr2は触媒温度が高いほど、また、排気流量が少ないほど大きくなるように設定され、補正係数Ｋl2は触媒温度が高いほど、また、排気流量が少ないほど小さくなるように設定されている。

上記のようにベースリッチ時目標空燃比Ａ1bとその補正係数Ｋr2が設定されていることにより、上記式（３）で算出されるリッチ時目標空燃比Ａ1は、ＯＳＣが大きいほど、触媒温度が大きいほど、そして排気流量が少ないほどリーン側の値をとることになる。また、上記のようにベースリーン時目標空燃比Ａ2bとその補正係数Ｋl2が設定されていることにより、上記式（４）で算出されるリーン時目標空燃比Ａ2は、ＯＳＣが大きいほど、触媒温度が大きいほど、そして排気流量が少ないほどリッチ側の値をとることになる。

このようにして各目標空燃比Ａ1b，Ａ2bが設定されることで、ＯＳＣ、触媒温度、及び排気流量に応じて、排気浄化触媒６に流入する排気ガスのストイキに対するリッチ化及びリーン化の幅を最大限に拡大することが可能になる。

以上説明した各判定出力Ｖr，Ｖl、及び各目標空燃比Ａ1b，Ａ2bの算出は、図９のフローチャートに示す空燃比制御ルーチンの中で行われる。図９に示すルーチンでは、先ず、空燃フィードバック制御の開始条件が成立したか否か判定される（ステップ１００）。開始条件とは、例えば、酸素センサ１０が活性温度になっていること、排気浄化触媒６が活性温度になっていること等である。

ステップ１００の判定条件の成立後、空燃フィードバック制御が開始される。空燃フィードバック制御の開始時には、目標空燃比は所定の初期値Ａ0に設定される（ステップ１０２）。初期値Ａ0はストイキよりもややリッチに設定されている。目標空燃比がリッチに設定されることで、排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比もストイキよりリッチになり、排気浄化触媒６では吸蔵していた酸素の放出が行われる。やがて排気浄化触媒６の吸蔵酸素量は枯渇状態に近づき、酸素センサ１０の出力信号はリッチ出力を示すようになる。

ステップ１０４では酸素センサ１０の出力信号Ｖがリッチ判定出力Ｖrより大きいか否か判定される。リッチ判定出力Ｖrは前述のようにＯＳＣ、触媒温度、排気流量に基づいて算出される。判定の結果、酸素センサ１０の出力信号Ｖがリッチ判定出力Ｖrを超えたときには、目標空燃比はリッチ時目標空燃比Ａ1に設定される（ステップ１０６）。リッチ時目標空燃比Ａ1は前述のようにＯＳＣ、触媒温度、排気流量に基づいて算出される。リッチ時目標空燃比Ａ1はストイキよりもリーン側に設定されているので、ステップ１０６の処理により排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比はリーン側に反転することになる。

次のステップ１０８では、空燃フィードバック制御の継続条件が成立しているか否か判定される。空燃フィードバック制御は、例えば燃料カットが実施された場合等、所定の運転条件下において一時的に中断される場合がある。このような場合、ステップ１０８の判定条件は不成立になり、空燃フィードバック制御は中止される。空燃フィードバック制御が継続される場合にはステップ１１０の判定が行われる。

ステップ１１０では酸素センサ１０の出力信号Ｖがリーン判定出力Ｖlより小さいか否か判定される。リーン判定出力Ｖlは前述のようにＯＳＣ、触媒温度、排気流量に基づいて算出される。ステップ１１０の判定条件が成立するまで、ステップ１０６乃至ステップ１１０の処理が繰り返され、その間、目標空燃比はリッチ時目標空燃比Ａ1に維持される。

目標空燃比がリッチ時目標空燃比Ａ1に維持されることにより、排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比はストイキよりもリーンに保持され、排気浄化触媒６では酸素の吸蔵が行われる。やがて排気浄化触媒６の吸蔵酸素量は飽和状態に近づき、酸素センサ１０の出力信号はリーン出力を示すようになる。ステップ１１０の判定の結果、酸素センサ１０の出力信号Ｖがリーン判定出力Ｖlを下回ったときには、目標空燃比はリッチ時目標空燃比Ａ1からリーン時目標空燃比Ａ2に切り替えられる（ステップ１１２）。リーン時目標空燃比Ａ2は前述のようにＯＳＣ、触媒温度、排気流量に基づいて算出される。リーン時目標空燃比Ａ2はストイキよりもリッチ側に設定されているので、ステップ１１２の処理により排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比はリッチ側に反転することになる。

次のステップ１１４では、ステップ１０８と同様、空燃フィードバック制御の継続条件が成立しているか否か判定される。空燃フィードバック制御が継続される場合にはステップ１１６の判定が行われる。

ステップ１１６では酸素センサ１０の出力信号Ｖがリッチ判定出力Ｖrより大きいか否か判定される。ステップ１１６の判定条件が成立するまで、ステップ１１２乃至ステップ１１６の処理が繰り返され、その間、目標空燃比はリーン時目標空燃比Ａ2に維持される。

目標空燃比がリーン時目標空燃比Ａ2に維持されることにより、排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比はストイキよりもリッチに保持され、排気浄化触媒６では酸素の放出が行われる。やがて排気浄化触媒６の吸蔵酸素量は枯渇状態に近づき、酸素センサ１０の出力信号はリッチ出力を示すようになる。ステップ１１６の判定の結果、酸素センサ１０の出力信号Ｖがリッチ判定出力Ｖrを超えたときには、ステップ１０６に進み、目標空燃比はリーン時目標空燃比Ａ2からリッチ時目標空燃比Ａ1に切り替えられる。リッチ時目標空燃比Ａ1はストイキよりもリーン側に設定されているので、ステップ１０６の処理により排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比はリーン側に反転することになる。

以降、ステップ１０８或いはステップ１１４において空燃フィードバック制御の継続条件が不成立になるまで、ステップ１０６乃至ステップ１１６の処理が繰り返し実行される。

以上説明した空燃比制御装置ルーチンが実行されることにより、目標空燃比はリッチ時目標空燃比Ａ1とリーン時目標空燃比Ａ2との間で交互に切り替えられ、排気浄化触媒６に流入する排気ガスの空燃比はリーン／リッチの反転を周期的に繰り返すことになる。また、その際、前述のようにして各判定出力Ｖr，Ｖl、及び各目標空燃比Ａ1b，Ａ2bが設定されることにより、ＯＳＣ、触媒温度、及び排気流量に応じて排気浄化触媒６に流入する排気ガスのリーン／リッチの反転周期は最大限に拡大され、且つ、ストイキに対するリッチ化及びリーン化の幅も最大限に拡大される。これにより、排気浄化触媒６の出口側でも周囲雰囲気の空燃比変化を大きくすることができ、排気浄化触媒６の入口から出口までの全域で酸素の吸蔵／放出を効果的に行わせて排気浄化触媒６の有する浄化能力を最大限に発揮させることが可能になる。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施形態では排気浄化触媒６の下流側に配置する排気ガスセンサとして酸素センサを用いているが、Ａ／Ｆセンサを用いてもよい。

本発明の実施の形態としての空燃比制御装置が適用された内燃機関システムの構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態において実行される空燃比フィードバック制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態においてリッチ判定出力及びリーン判定出力のベース値の設定に用いられるマップを示す図である。 本発明の実施の形態においてリッチ判定出力の補正係数の設定に用いられるマップを示す図である。 本発明の実施の形態においてリーン判定出力の補正係数の設定に用いられるマップを示す図である。 本発明の実施の形態においてリッチ時目標空燃比及びリーン時目標空燃比のベース値の設定に用いられるマップを示す図である。 本発明の実施の形態においてリッチ時目標空燃比の補正係数の設定に用いられるマップを示す図である。 本発明の実施の形態においてリーン時目標空燃比の補正係数の設定に用いられるマップを示す図である。 本発明の実施の形態において実行される空燃比制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

２ 内燃機関
４ 排気通路
６ 排気浄化触媒
８ Ａ／Ｆセンサ
１０ 酸素センサ
２０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比になるよう制御する内燃機関の空燃比制御装置であって、
   前記内燃機関の排気通路において排気浄化触媒の下流に配置された排気ガスセンサと、
   前記排気ガスセンサの出力信号が所定のリッチ判定値よりもリッチ側に変化したら、前記目標空燃比をストイキよりリーン側に切り替え、前記排気ガスセンサの出力信号が所定のリーン判定値よりもリーン側に変化したら、前記目標空燃比をストイキよりリッチ側に切り替える目標空燃比切替手段と、
   前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能を推定する酸素吸蔵能推定手段と、
   前記酸素吸蔵能に応じて前記リッチ判定値及び前記リーン判定値を設定する判定値設定手段とを備え、
   前記判定値設定手段は、前記酸素吸蔵能が大きいほど前記リッチ判定値をよりリッチ側に、また、前記リーン判定値をよりリーン側に設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段を備え、
   前記判定値設定手段は、前記触媒温度に応じて前記リッチ判定値及び前記リーン判定値を設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 排気流量を推定する排気流量推定手段を備え、
   前記判定値設定手段は、前記排気流量に応じて前記リッチ判定値及び前記リーン判定値を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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