JP3259711B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、理論空燃比よりも
リーンな空燃比での混合気の燃焼が行われる内燃機関の
制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃費向上を意図して理論空燃比よ
りもリーンな空燃比で混合気を燃焼させる、いわゆる希
薄（リーン）燃焼を実行することが可能な内燃機関が提
案され、実用化されている。こうした内燃機関では、リ
ーン燃焼中において通常の三元触媒による窒素酸化物
（ＮＯx ）の浄化が困難になるため、排気通路に吸蔵還
元型ＮＯx 触媒が設けられる。このように吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒が設けられた内燃機関としては、例えば特開平
７−３３２０７１号公報に記載されたものが知られてい
る。
【０００３】同公報に記載された内燃機関においては、
リーン燃焼中には排気中のＮＯx を吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着させ、同排気とともに外部に排出されるＮＯx
の量を少なくする。また、上記内燃機関では、所定のタ
イミングを見計らって一時的に理論空燃比よりもリッチ
な空燃比での混合気の燃焼（リッチ燃焼）を行う、いわ
ゆるリッチスパイク制御が実行される。こうしたリッチ
スパイク制御によるリッチ燃焼により、吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒に吸着されたＮＯx が排気中の炭化水素（ＨＣ）
等によって窒素（Ｎ2 ）に還元され、上記吸蔵還元型Ｎ
Ｏx 触媒に吸着されたＮＯx が飽和するのを防止するこ
とができる。
【０００４】また、リーン燃焼が行われる内燃機関にあ
っては、リーン燃焼中に所定条件が成立したとき一時的
にリーン燃焼を中断し、理論空燃比での混合気の燃焼
（ストイキ燃焼）を行う制御が実行される場合もある。
こうした制御は、例えば内燃機関の吸気系に生じる負圧
によって作動される負圧作動装置を設けた場合に行われ
る。なお、上記負圧作動装置としては、例えば上記負圧
を利用して自動車のブレーキ踏込操作力を軽減するブレ
ーキブースタがあげられる。
【０００５】このブレーキブースタは、内燃機関の吸気
通路に生じる負圧をブレーキ負圧として蓄圧し、そのブ
レーキ負圧によって作動される。こうしたブレーキブー
スタ等の負圧作動装置を設けた場合において、リーン燃
焼中には混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側の
値にすべく内燃機関のスロットルバルブが開き側に制御
されるため、吸気通路に生じる負圧が大気圧側の値にな
り、上記負圧作動装置の作動に必要な負圧を確保するこ
とが困難になる。
【０００６】そこで従来は、吸気通路に生じる負圧が上
記負圧作動装置を作動させるのに必要な要求値に達して
いないとき、一時的にリーン燃焼を中断し、ストイキ燃
焼を実行してスロットルバルブを閉じ側の値にすること
が提案されている。こうした制御を実行する内燃機関と
しては、例えば特開平１０−１７５４６４号公報に記載
されたものが知られている。この内燃機関のように負圧
が不足しているときに一時的にストイキ制御を実行する
ことにより、負圧作動装置（ブレーキブースタ）の作動
に必要な負圧が確保される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におい
て、上記リッチスパイク制御は、上記負圧確保のための
リーン燃焼の中断とは独立して行われ、吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒に多量のＮＯx が吸着されているとき、即ち、吸
蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されるＮＯx の量が限界値よ
りも大きいときに実行される。従って、リッチスパイク
制御が実行されると、リーン燃焼からリッチ燃焼へと燃
焼方式が切り換えられるとともに、吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着されたＮＯx が還元され、再び、リッチ燃焼か
ら元のリーン燃焼へと燃焼方式が切り換えられる。そし
て、こうした燃焼方式の切換過程においては、ＮＯx の
還元に寄与しない無駄な燃料消費が生じ、リッチスパイ
ク制御実行時のこうした燃焼方式の切り換えによる燃費
悪化も無視できないものとなる。
【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸
着されたＮＯx の還元を行うに際し、燃焼方式の切換過
程における無駄な燃料消費を低減してリッチ燃焼を効率
的に行うことのできる内燃機関の制御装置を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。上記
目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ＮＯx
を吸着する吸蔵還元型ＮＯx 触媒を排気通路に備えると
ともに、吸気通路に生じる負圧に基づき作動する負圧作
動装置を備えた内燃機関に適用され、リーン燃焼中に前
記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が許容
値よりも大きいと判断されたときに、前記内燃機関の燃
焼方式を一時的にリッチ燃焼に切り換え前記吸蔵還元型
ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx を還元するリッチスパイ
ク制御を実行する内燃機関の制御装置において、リーン
燃焼中に前記負圧作動装置を作動させるための負圧が要
求値に達していないと判断されたときには、リーン燃焼
を中断してストイキ燃焼を実行することにより前記負圧
作動装置を作動させるための負圧を確保し、前記負圧作
動装置を作動させるための負圧が前記要求値に達したと
判断されたときに、リーン燃焼に復帰させる負圧確保手
段と、前記負圧確保手段によるリーン燃焼の中断時に、
このときの前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯ
x の量が前記許容値よりも小さく設定された所定の判定
値よりも大きいか否かを判断する判断手段と、前記判断
手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮ
Ｏx の量が前記判定値よりも大きい旨判断されたとき
に、前記負圧確保手段によるリーン燃焼の中断に同期し
て前記リッチスパイク制御を実行する燃焼方式切換手段
とを備えた。
【００１０】同構成によれば、上記負圧確保手段による
一時的なリーン燃焼の中断時に燃焼方式が切り換えられ
るが、このときの吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮ
Ｏxの量が所定の判定値よりも大きいときには、上記リ
ーン燃焼の中断に同期して、上記吸蔵還元型ＮＯx 触媒
に吸着されたＮＯx の還元を行うためのリッチ燃焼が実
行される。そして、通常のリッチスパイク制御によるリ
ッチ燃焼の他に、上記リーン燃焼の中断に同期して実行
されるリッチ燃焼によっても、上記吸蔵還元型ＮＯx 触
媒に吸着されたＮＯx の還元が行われるようになる。そ
のため、ＮＯxの還元を行うためのリッチ燃焼を効率的
に行い、エミッションの悪化防止と燃費の悪化防止との
両立を図ることができる。
【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記判断手段は、前記負圧確保手段によ
るリーン燃焼の中断開始時に、このときの前記吸蔵還元
型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が前記判定値より
も大きいか否かを判断するものであり、前記燃焼方式切
換手段は、前記判断手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx
触媒に吸着されたＮＯx の量が前記判定値よりも大きい
旨判断されたときに、前記負圧確保手段によるストイキ
燃焼の実行に代えて前記リッチスパイク制御を実行する
ものとした。
【００１２】同構成によれば、上記負圧確保手段による
リーン燃焼の中断開始時に、このときの吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒に吸着されたＮＯx の量が所定の判定値よりも大
きければ、同ＮＯx の還元を行うためのリッチ燃焼が実
行される。このように早期にリッチ燃焼を行うことによ
り、上記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着したＮＯx の量が
多くても同ＮＯx の還元を効率よく行うことができる。
【００１３】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記判断手段は、前記負圧確保手段によ
るリーン燃焼の中断からリーン燃焼に復帰させるとき
に、このときの前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着された
ＮＯx の量が前記判定値よりも大きいか否かを判断する
ものであり、前記燃焼方式切換手段は、前記判断手段に
よって前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の
量が前記判定値よりも大きい旨判断されたときに、前記
負圧確保手段によるストイキ燃焼の実行に続けて前記リ
ッチスパイク制御を実行するものとした。
【００１４】上記負圧確保手段によるリーン燃焼の中断
中に、上記負圧作動装置を作動させるための負圧が確保
されるとともに、このときにＮＯx の還元が行われて吸
蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が減る。そ
のため、上記負圧確保手段による一時的なリーン燃焼の
中断から復帰するときにおける上記ＮＯx の量が所定の
判定値よりも大きいとき、同ＮＯx の還元を行うための
リッチ燃焼を実行する同構成によれば、不必要に上記リ
ッチ燃焼が行われて燃費が悪化するのを防止することが
できる。
【００１５】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明において、前記判断手段は、前記負圧確保手段によ
るリーン燃焼の中断開始時に、このときの前記吸蔵還元
型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が前記判定値より
も大きく設定された別の判定値よりも大きいか否かを更
に判断するものであり、前記燃焼方式切換手段は、前記
判断手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着され
たＮＯx の量が前記別の判定値よりも大きい旨判断され
たときに、前記負圧確保手段によるストイキ燃焼の実行
に代えて前記リッチスパイク制御を実行するものとし
た。
【００１６】同構成によれば、上記負圧確保手段による
リーン燃焼の中断開始時に、このときの吸蔵還元型ＮＯ
x 触媒に吸着されたＮＯx の量が上記判定値よりも大き
な別の判定値よりも大きければ、同ＮＯx の還元を行う
ためのリッチ燃焼が実行される。このように早期にリッ
チ燃焼を行うことにより、上記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に
吸着したＮＯx の量が多くても同ＮＯx の還元を効率よ
く行うことができる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
直列４気筒の自動車用ガソリンエンジンに適用した第１
実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００２０】図１に示すように、エンジン１１は、その
シリンダブロック１１ａ内に往復移動可能に設けられた
合計四つのピストン１２（図１には一つのみ図示）を備
えている。これらピストン１２の頭部には、後述する成
層燃焼を実行するのに必要な窪み１２ａが形成されてい
る。また、これらピストン１２は、コンロッド１３を介
して出力軸であるクランクシャフト１４に連結されてい
る。そして、ピストン１２の往復移動は、上記コンロッ
ド１３によってクランクシャフト１４の回転へと変換さ
れるようになっている。
【００２１】クランクシャフト１４にはシグナルロータ
１４ａが取り付けられている。このシグナルロータ１４
ａの外周部には、複数の突起１４ｂがクランクシャフト
１４の軸線を中心とする等角度毎に設けられている。ま
た、シグナルロータ１４ａの側方には、クランクポジシ
ョンセンサ１４ｃが設けられている。そして、クランク
シャフト１４が回転して、シグナルロータ１４ａの各突
起１４ｂが順次クランクポジションセンサ１４ｃの側方
を通過することにより、同センサ１４ｃからはそれら各
突起１４ｂの通過に対応したパルス状の検出信号が出力
されるようになる。
【００２２】また、シリンダブロック１１ａの上端に
は、シリンダヘッド１５が設けられ、シリンダヘッド１
５とピストン１２との間には燃焼室１６が設けられてい
る。この燃焼室１６には、シリンダヘッド１５に設けら
れた吸気ポート１７と排気ポート１８とが連通してい
る。こうした吸気ポート１７及び排気ポート１８には、
それぞれ吸気バルブ１９及び排気バルブ２０が設けられ
ている。
【００２３】一方、シリンダヘッド１５には、上記吸気
バルブ１９及び排気バルブ２０を開閉駆動するための吸
気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２が回転可
能に支持されている。これら吸気及び排気カムシャフト
２１，２２は、タイミングベルト及びギヤ（共に図示せ
ず）等を介してクランクシャフト１４に連結され、同ベ
ルト及びギヤ等によりクランクシャフト１４の回転が伝
達されるようになる。そして、吸気カムシャフト２１が
回転すると、吸気バルブ１９が開閉駆動されて、吸気ポ
ート１７と燃焼室１６とが連通・遮断される。また、排
気カムシャフト２２が回転すると、排気バルブ２０が開
閉駆動されて、排気ポート１８と燃焼室１６とが連通・
遮断される。
【００２４】また、シリンダヘッド１５において、吸気
カムシャフト２１の側方には、同シャフト２１の外周面
に設けられた突起２１ａを検出して検出信号を出力する
カムポジションセンサ２１ｂが設けられている。そし
て、吸気カムシャフト２１が回転すると、同シャフト２
１の突起２１ａがカムポジションセンサ２１ｂの側方を
通過する。この状態にあっては、カムポジションセンサ
２１ｂから上記突起２１ａの通過に対応して所定間隔毎
に検出信号が出力されるようになる。
【００２５】吸気ポート１７及び排気ポート１８には、
それぞれ吸気管３０及び排気管３１が接続されている。
この吸気管３０内及び吸気ポート１７内は吸気通路３２
となっており、排気管３１内及び排気ポート１８内は排
気通路３３となっている。
【００２６】この排気通路３３には、エンジン１１の排
気を浄化するための排気浄化触媒３３ａ，３３ｂと、同
排気中に含まれる酸素を検出して同酸素濃度に対応した
検出信号を出力する空燃比センサ３４とが設けられてい
る。一方、吸気通路３２の上流部分にはスロットルバル
ブ２３が設けられている。このスロットルバルブ２３
は、直流（ＤＣ）モータからなるスロットル用モータ２
４の駆動により回動されて開度調節がなされる。そし
て、スロットルバルブ２３の開度は、スロットルポジシ
ョンセンサ４４によって検出される。
【００２７】また、上記スロットル用モータ２４の駆動
は、自動車の室内に設けられたアクセルペダル２５の踏
込量（アクセル踏込量）に基づき制御される。即ち、自
動車の運転者がアクセルペダル２５を踏込操作すると、
アクセル踏込量がアクセルポジションセンサ２６によっ
て検出され、同センサ２６の検出信号に基づきスロット
ル用モータ２４が駆動制御される。このスロットル用モ
ータ２４の駆動制御に基づくスロットルバルブ２３の開
度調節により、吸気通路３２の空気流通面積が変化して
燃焼室１６へ吸入される空気の量が調整されるようにな
る。
【００２８】吸気通路３２においてスロットルバルブ２
３の下流側に位置する部分には、同通路３２内の圧力を
検出するバキュームセンサ３６が設けられている。そし
て、バキュームセンサ３６は検出した吸気通路３２内の
圧力に対応した検出信号を出力する。
【００２９】更に、吸気通路３２におけるスロットルバ
ルブ２３よりも下流には、負圧通路４９を介してブレー
キブースタ５０が接続されている。このブレーキブース
タ５０は、自動車のブレーキペダル５１を踏込操作する
ときの操作力を軽減するためのものであって、エンジン
１１の運転時に吸気通路３２内に生じる負圧を利用して
駆動される。即ち、吸気通路３２内の負圧によってブレ
ーキブースタ５０内から負圧通路４９を介して空気が吸
引され、その空気の吸引によってブレーキブースタ５０
内に生じる負圧（ブレーキ負圧ＰＢＫ）に基づき同ブー
スタ５０が駆動されるようになる。このブレーキ負圧Ｐ
ＢＫは、ブースタ圧力センサ５０ａによって検出され
る。
【００３０】また、図１に示すように、シリンダヘッド
１５には、燃焼室１６内に燃料を噴射供給する燃料噴射
弁４０と、燃焼室１６内に充填される燃料と空気とから
なる混合気に対して点火を行う点火プラグ４１とが設け
られている。この点火プラグ４１による上記混合気への
点火時期は、点火プラグ４１の上方に設けられたイグナ
イタ４１ａによって調整される。
【００３１】そして、燃料噴射弁４０から燃焼室１６内
へ燃料が噴射されると、同燃料が吸気通路３２を介して
燃焼室１６に吸入された空気と混ぜ合わされ、燃焼室１
６内で空気と燃料とからなる混合気が形成される。更
に、燃焼室１６内の混合気は点火プラグ４１によって点
火がなされて燃焼し、燃焼後の混合気は排気として排気
通路３３に送り出されて排気浄化触媒３３ａ，３３ｂに
よって浄化される。
【００３２】これら排気浄化触媒３３ａ，３３ｂの内、
触媒３３ｂは窒素酸化物（ＮＯx ）を浄化するための吸
蔵還元型ＮＯx 触媒となっている。従って、触媒３３ｂ
は、ＮＯx の浄化が困難な理論空燃比よりもリーンな空
燃比での燃焼時に排気中のＮＯx を一時的に吸着し、理
論空燃比よりリッチな空燃比での燃焼時に上記吸着した
ＮＯx を排気中の炭化水素（ＨＣ）等によって窒素（Ｎ
2 ）に還元する。
【００３３】次に、本実施形態におけるエンジン１１の
制御装置の電気的構成を図２に基づいて説明する。この
制御装置は、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火
時期制御、及びスロットル開度制御など、エンジン１１
の運転状態を制御するための電子制御ユニット（以下
「ＥＣＵ」という）９２を備えている。このＥＣＵ９２
は、ＲＯＭ９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックア
ップＲＡＭ９６等を備える算術論理演算回路として構成
されている。
【００３４】ここで、ＲＯＭ９３は各種制御プログラム
や、それら各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵ９４はＲ
ＯＭ９３に記憶された各種制御プログラムやマップに基
づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ９５はＣＰＵ
９４での演算結果や各センサから入力されたデータ等を
一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ９
６はエンジン１１の停止時にその記憶されたデータ等を
保存する不揮発性のメモリである。そして、ＲＯＭ９
３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５及びバックアップＲＡＭ９
６は、バス９７を介して互いに接続されるとともに、外
部入力回路９８及び外部出力回路９９と接続されてい
る。
【００３５】外部入力回路９８には、クランクポジショ
ンセンサ１４ｃ、カムポジションセンサ２１ｂ、アクセ
ルポジションセンサ２６、空燃比センサ３４、バキュー
ムセンサ３６、スロットルポジションセンサ４４、及び
ブースタ圧力センサ５０ａ等が接続されている。一方、
外部出力回路９９には、スロットル用モータ２４、燃料
噴射弁４０、及びイグナイタ４１ａ等が接続されてい
る。
【００３６】このように構成されたＥＣＵ９２は、クラ
ンクポジションセンサ１４ｃからの検出信号に基づきエ
ンジン回転数ＮＥを求める。更に、アクセルポジション
センサ２６及びバキュームセンサ３６からの検出信号に
基づきアクセル踏込量ＡＣＣＰ及び吸気圧ＰＭを求め
る。そして、アクセル踏込量ＡＣＣＰ若しくは吸気圧Ｐ
Ｍとエンジン回転数ＮＥとに基づき、エンジン１１の負
荷を表す基本燃料噴射量Ｑbse を求める。ＥＣＵ９２
は、上記エンジン回転数ＮＥ及び基本燃料噴射量Ｑbse
に基づき燃焼モードＭＯＤＥを設定する。この燃焼モー
ドＭＯＤＥは、エンジン１１の燃焼方式を切り換えるた
めのものであって、例えば「０（リーン燃焼）」、及び
「１（ストイキ燃焼）」のように設定される。
【００３７】ＥＣＵ９２は、エンジン１１の高回転高負
荷時に燃焼モードＭＯＤＥを「１」に設定し、「ＭＯＤ
Ｅ＝１」であることに基づき混合気を理論空燃比で燃焼
させるストイキ燃焼を実行する。また、ＥＣＵ９２は、
エンジン１１の低回転低負荷時には燃焼モードＭＯＤＥ
を「０」に設定し、「ＭＯＤＥ＝０」であることに基づ
き混合気を理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼させ
るリーン燃焼を実行する。このように燃焼方式を変化さ
せるのは、高出力が要求される高回転高負荷時にはスト
イキ燃焼によって混合気の空燃比を理論空燃比としてエ
ンジン出力を高め、あまり高出力を必要としない低回転
低負荷時にはリーン燃焼とし空燃比をリーン側の値にし
て燃費の向上を図るためである。
【００３８】ここで、上記ストイキ燃焼及びリーン燃焼
時の各種制御態様について詳しく説明する。 （ａ）ストイキ燃焼 燃焼モードＭＯＤＥが「１（ストイキ燃焼）」に設定さ
れると、ＥＣＵ９２は、吸気圧ＰＭとエンジン回転数Ｎ
Ｅとに基づき基本燃料噴射量Ｑbse を算出する。こうし
て算出される基本燃料噴射量Ｑbse は、エンジン回転数
ＮＥが高くなるとともに、吸気圧ＰＭが高くなるほど大
きい値になる。ＥＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制
御することにより、上記基本燃料噴射量Ｑbse に基づき
求められる最終燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料
を、エンジン１１の吸気行程中に燃料噴射弁４０から噴
射させる。また、ＥＣＵ９２は、燃料噴射量の空燃比フ
ィードバック補正を行って混合気の空燃比を理論空燃比
へと制御する。
【００３９】また、ＥＣＵ９２は、スロットルポジショ
ンセンサ４４からの検出信号に基づき求められる実際の
スロットル開度が、アクセル踏込量ＡＣＣＰに基づき算
出される目標スロットル開度に近づくようスロットル用
モータ２４を駆動制御する。更に、ＥＣＵ９２は、吸気
圧ＰＭとエンジン回転数ＮＥとに基づき目標点火時期を
算出し、同目標点火時期に応じてイグナイタ４１ａを駆
動制御する。こうしてスロットル開度及び点火時期がス
トイキ燃焼に適したものになる。
【００４０】（ｂ）リーン燃焼 一方、上記燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」
に設定されると、ＥＣＵ９２は、アクセル踏込量ＡＣＣ
Ｐとエンジン回転数ＮＥとに基づき基本燃料噴射量Ｑbs
e を算出する。こうして算出される基本燃料噴射量Ｑbs
e は、エンジン回転数ＮＥが高くなるとともに、アクセ
ル踏込量ＡＣＣＰが大きくなるほど大きい値になる。Ｅ
ＣＵ９２は、燃料噴射弁４０を駆動制御することによ
り、上記基本燃料噴射量Ｑbse に基づき求められる最終
燃料噴射量Ｑfin に対応した量の燃料を噴射させる。こ
の燃料噴射により燃焼室１６内に形成される混合気にお
いては、その空燃比が理論空燃比よりもリーンにされ
る。
【００４１】こうした理論空燃比よりもリーンな空燃比
での混合気の燃焼が行われるリーン燃焼としては、 ・エンジン１１の吸気行程中に燃料を噴射して混合気の
空燃比を理論空燃比よりもリーンな値（例えば１５〜２
３）とし、燃焼室１６内の空気の渦により上記リーンな
空燃比の混合気を安定して燃焼させる「均質リーン燃
焼」 ・エンジン１１の圧縮行程中に燃料を噴射してピストン
１２の窪み１２ａにより同燃料を点火プラグ周りに集
め、混合気全体の平均空燃比を「均質リーン燃焼」時等
より大きくしても、同プラグ４１周りの混合気によって
良好な着火が得られるようにした「成層燃焼」 ・上記「成層燃焼」と「均質リーン燃焼」との中間の燃
焼方式であって、エンジン１１の吸気行程中と圧縮行程
中との両方に燃料を噴射することによって実行される
「弱成層燃焼」等があげられる。
【００４２】これらのリーン燃焼においても、ＥＣＵ９
２は、実際のスロットル開度がアクセル踏込量ＡＣＣＰ
に基づき算出される目標スロットル開度に近づくようス
ロットル用モータ２４を駆動制御する。更に、ＥＣＵ９
２は、アクセル踏込量ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥと
に基づき目標点火時期を算出し、同目標点火時期に応じ
てイグナイタ４１ａを駆動制御する。こうしてスロット
ル開度及び点火時期が上記各種リーン燃焼に適したもの
になる。
【００４３】また、上記リーン燃焼では、混合気の平均
空燃比を理論空燃比よりも大きくすべくスロットルバル
ブ２３がストイキ燃焼の場合に比べて開き側に制御され
る。そのため、リーン燃焼では、燃料噴射量が少なくな
るとともにポンピングロスが低減され、エンジン１１の
燃費が向上するようになる。
【００４４】しかし、上記のようにリーン燃焼中におい
てスロットルバルブ２３がストイキ燃焼の場合に比べて
開き側に制御されると、吸気通路３２に生じる負圧が大
気圧側の値になり、ブレーキブースタ５０を作動させる
ためのブレーキ負圧ＰＢＫも大気圧側の値になる。その
結果、ブレーキ負圧ＰＢＫが不足してブレーキブースタ
５０を作動させることができなくなるおそれがある。そ
のため、ＥＣＵ９２は、ブースタ圧力センサ５０ａから
の検出信号に基づき求められるブレーキ負圧ＰＢＫに応
じてブレーキ制御実行フラグＸＢの設定を行い、このフ
ラグＸＢに基づき必要なブレーキ負圧ＰＢＫを確保する
ためのブレーキ制御を実行する。このブレーキ制御にお
いては、リーン燃焼中であっても一時的にストイキ燃焼
を実行してスロットルバルブ２３が閉じ側に制御され
る。
【００４５】ここで、上記ブレーキ制御を実行するか否
かを判断するためのブレーキ制御実行フラグＸＢの設定
手順について図３を参照して説明する。図３は、ブレー
キ制御実行フラグＸＢを「１（実行）」若しくは「０
（非実行）」に設定するためのブレーキ制御実行フラグ
処理ルーチンを示すフローチャートである。このブレー
キ制御実行フラグ処理ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて
例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００４６】ブレーキ制御実行フラグ処理ルーチンにお
いて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ１０１の処理として、
ブレーキ負圧ＰＢＫがブレーキブースタ５０を作動させ
るのに必要な要求値に達しているか否か、即ちブレーキ
負圧ＰＢＫが不足しているか否かを判断する。そして、
ブレーキ負圧ＰＢＫが不足していれば、ステップＳ１０
２の処理でブレーキ制御実行フラグＸＢとして「１」を
ＲＡＭ９５の所定領域に記憶した後、このブレーキ制御
実行フラグ処理ルーチンを一旦終了する。また、ブレー
キ負圧ＰＢＫが不足していなければ、ステップＳ１０３
の処理でブレーキ制御実行フラグとして「０」をＲＡＭ
９５の所定領域に記憶した後、このブレーキ制御実行フ
ラグ処理ルーチンを一旦終了する。
【００４７】このように設定されるブレーキ制御実行フ
ラグＸＢに応じて、ＥＣＵ９２は、必要なブレーキ負圧
ＰＢＫを確保するためのブレーキ制御を実行する。即
ち、ＥＣＵ９２は、ブレーキ負圧ＰＢＫが不足して「Ｘ
Ｂ＝１」になったときには、リーン燃焼の実行中であっ
ても燃焼モードＭＯＤＥを「１」にして燃焼方式を強制
的にストイキ燃焼に切り換える。このようにストイキ燃
焼が行われると、スロットルバルブ２３がリーン燃焼の
場合に比べて閉じ側に制御される。その結果、吸気通路
３２内の負圧が真空側の値になり、それに伴いブレーキ
負圧ＰＢＫが真空側の値へと変化してブレーキブースタ
５０の作動に必要な値に達するようになる。こうして必
要なブレーキ負圧ＰＢＫが確保されると、ＥＣＵ９２
は、エンジン１の燃焼方式を元の燃焼方式（この場合は
リーン燃焼）へと復帰させる。
【００４８】ところで、リーン燃焼時には必要なブレー
キ負圧ＰＢＫの確保が難しくなるばかりでなく、吸蔵還
元型ＮＯx 触媒である触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の
量が増加することともなる。そのため、上記触媒３３ｂ
に吸着されたＮＯx が飽和しないように、リーン燃焼中
には一時的に理論空燃比よりもリッチな空燃比での混合
気の燃焼（リッチ燃焼）を行うリッチスパイク制御が所
定のタイミングを見計らって実行される。こうしたリッ
チスパイク制御は、ＥＣＵ９２が燃焼モードＭＯＤＥを
「２（リッチ燃焼）」に設定することによって行われ
る。
【００４９】即ち、ＥＣＵ９２は、触媒３３ｂに吸着さ
れるＮＯx の量が許容値よりも多くなると、リッチスパ
イク制御を実行するか否か判断するためのリッチスパイ
ク制御実行フラグＸＲを「１（実行）」に設定する。そ
して、ＥＣＵ９２は、「ＸＲ＝１」であることに基づき
燃焼モードＭＯＤＥを「２」に設定してリッチスパイク
制御を実行する。
【００５０】このリッチスパイク制御によるリッチ燃焼
では、ストイキ燃焼時よりも多くの燃料が噴射され、混
合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされる。この
理論空燃比よりもリッチな空燃比での混合気の燃焼によ
り、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx がエンジン１１の排
気中に含まれるＨＣ等によってＮ2 に還元され、触媒３
３ｂにおけるＮＯx の飽和が防止される。こうしてＮＯ
x の還元が行われた後、ＥＣＵ９２は、リッチスパイク
制御実行フラグＸＲを「０（非実行）」に設定する。そ
して、ＥＣＵ９２は、「ＸＲ＝０」であることに基づき
エンジン１１の燃焼方式を元の燃焼方式（この場合はリ
ーン燃焼）に復帰させ、上記リッチスパイク制御を終了
する。
【００５１】次に、リッチスパイク制御を実行するか否
かを判断するためのリッチスパイク制御実行フラグＸＲ
の設定手順について図４を参照して説明する。図４は、
リッチスパイク制御実行フラグＸＲを「１（実行）」若
しくは「０（非実行）」に設定するためのリッチスパイ
ク制御実行フラグ処理ルーチンを示すフローチャートで
ある。このブブレーキ制御実行フラグ処理ルーチンは、
ＥＣＵ９２を通じて例えば所定クランク角毎の角度割り
込みにて実行される。
【００５２】リッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチ
ンにおいて、ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０１の処理と
して、燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であ
るか否かを判断する。そして、「ＭＯＤＥ＝０」であれ
ばステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理を実行し、「ＭＯ
ＤＥ＝０」でなければステップＳ２０７〜S２１０の処
理の実行する。
【００５３】なお、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理
は、触媒３３ｂに吸着されたＮＯxの量を表すＮＯx カ
ウンタＣnox の加算を行い、同ＮＯx カウンタＣnox に
応じてリッチスパイク制御実行フラグＸＲを「１」に設
定するためのものである。また、ステップＳ２０７〜Ｓ
２１０の処理は、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量を
表すＮＯx カウンタＣnox の減算を行い、同ＮＯx カウ
ンタＣnox に応じてリッチスパイク制御実行フラグＸＲ
を「０」に設定するためのものである。
【００５４】上記ステップＳ２０１の処理において、
「ＭＯＤＥ＝０（リーン燃焼）」である旨判断される
と、順次ステップＳ２０２，Ｓ２０３へと進む。リーン
燃焼中には触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量が増加す
るため、同ＮＯx の量に対応するＮＯx カウンタＣnox
が上記ステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理によって大き
くされる。即ち、ステップＳ２０２の処理によって加算
値Ａが算出され、同加算値ＡがステップＳ２０３の処理
によってＮＯx カウンタＣnox に加算される。
【００５５】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０２の処理と
して、エンジン回転数ＮＥと最終燃料噴射量Ｑfin とに
基づき予め実験によって求められたマップから加算値Ａ
を算出する。こうして算出される加算値Ａは、エンジン
回転数ＮＥが一定となる条件下では最終燃料噴射量Ｑfi
n が多くなるほど大きい値になる。これは、リーン燃焼
中において燃料噴射量が多いときには生成されるＮＯx
の量が増え、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量も増え
るためである。ＥＣＵ９２は、続くステップＳ２０３の
処理として、上記加算値ＡをＮＯx カウンタＣnox に加
算したものを新たなＮＯx カウンタＣnox として設定す
る。このようにＮＯx カウンタＣnox を加算値Ａ分だけ
増加させることで、同カウンタＣnox が的確に上記触媒
３３ｂに吸着されるＮＯx の量に対応したものになる。
【００５６】上記のようにＮＯx カウンタＣnox の算出
が行われた後、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２
０４〜Ｓ２０６の処理は、触媒３３ｂに吸着されたＮＯ
x の量が許容値以上になったときに、リッチスパイク制
御実行フラグＸＲを「１（実行）」に設定するためのも
のである。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０４の処理とし
て、ＮＯx カウンタＣnox が所定値β以上であるか否か
を判断する。この所定値βは、触媒３３ｂに吸着される
ＮＯx 量の許容値に対応した値である。そして、ステッ
プＳ２０４の処理において、「Ｃnox ≧β」でなく触媒
３３ｂのＮＯx量が許容値よりも少ない旨判断される
と、ＥＣＵ９２は、このリッチスパイク制御実行フラグ
処理ルーチンを一旦終了する。
【００５７】一方、上記ステップＳ２０４の処理におい
て、「Ｃnox ≧β」であって触媒３３ｂのＮＯx 量が許
容値以上である旨判断されると、ステップＳ２０５に進
む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０５の処理として、エ
ンジン１１の運転状態がリッチスパイク制御を実行可能
な運転域に位置する状態か否かを判断する。そして、ス
テップＳ２０５の処理において、否定判定ならば当該リ
ッチスパイク制御実行フラグ処理ルーチンを一旦終了す
る。また、ステップＳ２０５の処理において、肯定判定
ならばステップＳ２０６の処理でリッチスパイク制御実
行フラグＸＲとして「１（実行）」をＲＡＭ９５の所定
領域に設定した後、このリッチスパイク制御実行フラグ
処理ルーチンを一旦終了する。
【００５８】こうしてリッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒが「１」に設定されると、ＥＣＵ９２は、燃焼モード
ＭＯＤＥを「２」に設定してリッチ燃焼を実行する。こ
のリッチ燃焼により、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の
還元が行われ、同吸着されるＮＯx の量が少なくなる。
上記のように燃焼モードＭＯＤＥが「２」になると、上
記ステップＳ２０１の処理で「ＭＯＤＥ＝０」でない旨
判断されてステップＳ２０７に進むようになる。ストイ
キ燃焼中やリッチ燃焼中には、触媒３３ｂに吸着される
ＮＯx の還元が行われてＮＯx 量が減少するため、同Ｎ
Ｏx 量に対応するＮＯx カウンタＣnox がステップＳ２
０７，Ｓ２０８の処理によって小さくされる。即ち、ス
テップＳ２０７の処理によって減算値Ｄが算出され、同
減算値ＤがステップＳ２０８の処理によってＮＯx カウ
ンタＣnox から減算される。
【００５９】ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０７の処理と
して、下記の式（１）に基づき減算値Ｄを算出する。
【００６０】
【数１】 Ｄ＝Ｃ・Ｑfin ・（λ−Ａ／Ｆ） …（１） Ｄ：減算値 Ｃ：変換係数Ｑfin ：最終燃料噴射量λ：基準空燃比Ａ
／Ｆ：実際の空燃比なお、上記式（１）において、基準
空燃比λは、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx が還元され
る量と同触媒３３ｂにＮＯx が吸着する量とが等しくな
るときの混合気の空燃比であって、理論空燃比よりも若
干リーン側の値に設定されるものである。また、実際の
空燃比Ａ／Ｆは空燃比センサ３４からの検出信号に基づ
き求められる値である。従って、式（１）の「Ｃ・Ｑfi
n ・（λ−Ａ／Ｆ）」は、空燃比Ａ／Ｆであって燃料量
が「Ｑfin 」である混合気を燃焼させることによって還
元される触媒３３ｂのＮＯx 量に対応することになる。
【００６１】ステップＳ２０７の処理によって算出され
る減算値Ｄは、最終燃料噴射量Ｑfin が大きくなるほ
ど、且つ実際の空燃比Ａ／Ｆがリッチ側の値になるほ
ど、大きい値になる。これは、燃料噴射量が多く空燃比
Ａ／Ｆがリッチになるほど、触媒３３ｂに吸着されたＮ
Ｏx の還元量が多くなるためである。ＥＣＵ９２は、続
くステップＳ２０８の処理として、上記減算値ＤをＮＯ
x カウンタＣnox から減算したものを新たなＮＯx カウ
ンタＣnox として設定する。このようにＮＯx カウンタ
Ｃnox を減算値Ｄ分だけ減少させることで、同カウンタ
Ｃnox が的確に上記触媒３３ｂに吸着されるされるＮＯ
x の量に対応したものになる。
【００６２】上記のようにＮＯx カウンタＣnox の算出
が行われた後、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２
０９，Ｓ２１０の処理は、触媒３３ｂに吸着されたＮＯ
x の量が「０」になったときに、リッチスパイク制御実
行フラグＸＲを「０（非実行）」に設定するためのもの
である。ＥＣＵ９２は、ステップＳ２０９の処理とし
て、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量、即ちＮＯx カ
ウンタＣnox が「０」であるか否かを判断する。そし
て、「Ｃnox ＝０」でなければ当該リッチスパイク制御
実行フラグ処理ルーチンを一旦終了し、「Ｃnox ＝０」
であればステップＳ２１０の処理でリッチスパイク制御
実行フラグＸＲとして「０（非実行）」をＲＡＭ９５の
所定領域に記憶した後、このリッチスパイク制御実行フ
ラグ処理ルーチンを一旦終了する。
【００６３】こうしてリッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒが「０」に設定されると、ＥＣＵ９２は、燃焼モード
ＭＯＤＥの「２」への設定を解除してリッチスパイク制
御を終了する。上記ようにリッチスパイク制御を実行す
ることで、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx が飽和するの
を防止することができるようになる。
【００６４】次に、リッチスパイク制御の際におけるリ
ッチスパイク制御実行フラグＸＲ、空燃比Ａ／Ｆ、及び
ＮＯx カウンタＣnox の推移を図５のタイムチャートに
示す。
【００６５】リーン燃焼中にＮＯx カウンタＣnox が増
加して図５（ｃ）に示すように所定値β以上になると、
図５（ａ）に示すようにリッチスパイク制御実行フラグ
ＸＲが「０（非実行）」から「１（実行）」へと変化す
る。リッチスパイク制御実行フラグＸＲが「１」になっ
てリッチ燃焼が行われると、図５（ｂ）に示すように空
燃比Ａ／Ｆがリッチ側の値へと変化する。ＮＯx カウン
タＣnox は、リーン燃焼からリッチ燃焼への変化の過程
である期間Ｔ１の間は緩やかに小さくなり、継続してリ
ッチ燃焼が行われているときには速やかに小さくなる。
これは、リーン燃焼からリッチ燃焼への切り換えの過程
においては、空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比付近の値になっ
て上記式（１）の基準空燃比λと近い値になり、ＮＯx
カウンタＣnox の減算値Ｄが小さくなるためである。
【００６６】そして、上記リッチ燃焼によりＮＯx カウ
ンタＣnox が図５（ｃ）に示すように「０」に到達する
と、図５（ａ）に示すようにリッチスパイク制御実行フ
ラグＸＲが「１（実行）」から「０（非実行）」へと変
化する。リッチスパイク制御実行フラグＸＲが「０」に
なって燃焼方式がリーン燃焼に戻されると、図５（ｂ）
に示すように空燃比Ａ／Ｆがリーン側の値へと変化す
る。ＮＯx カウンタＣnox は、リッチ燃焼からリーン燃
焼への変化の過程である期間Ｔ２の間は、「０」付近の
値に維持され、継続してリーン燃焼が行われるときには
徐々に大きくなる。
【００６７】ここで、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の
量（ＮＯx カウンタＣnox ）と、同ＮＯx 量を「０」に
するのに必要な燃料量との関係について図６のグラフを
参照して説明する。
【００６８】図６において、二点鎖線Ｌ１は、ＮＯx カ
ウンタＣnox 分のＮＯx をリッチ燃焼によって「０」に
するのに必要な理論上の燃料量を示すものである。しか
し、実際のリッチスパイク制御では、図５に期間Ｔ１で
示されるリーン燃焼からリッチ燃焼へ切換過程におい
て、燃料噴射量が増量されてもＮＯx カウンタＣnox が
速やかに小さくならならず、燃料量の増加に対するＮＯ
x カウンタＣnox の減少が非効率的なものとなる。更
に、図５に期間Ｔ２で示されるリッチ燃料からリーン燃
焼への復帰過程において、徐々に燃料噴射量が減少する
もののＮＯx カウンタＣnox の減少に寄与しない燃料が
消費される。従って、ＮＯx カウンタＣnoxを「０」に
するのに必要な燃料量は、リーン燃焼とリッチ燃焼との
間の切換過程で必要になる燃料量の分だけ、図６に二点
鎖線Ｌ１で示す状態から破線Ｌ２で示す状態へと増加す
ることとなる。
【００６９】また、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の還
元においては、ＨＣ等との化学反応によって行われるこ
とから理論通りの還元が行われるとは限らず、実際には
理論上の値よりも多くの燃料量を必要とする。従って、
ＮＯx カウンタＣnox を「０」にするのに必要な燃料量
は、上記実際に必要となる燃料量と上記理論上の値との
差分だけ、図６に破線Ｌ２で示す状態から実線Ｌ３で示
す状態へと増加することとなる。なお、実線Ｌ３で示す
ように、ＮＯx カウンタＣnox が「０」に近い領域にお
いて、同カウンタＣnox が「０」に近づくほど必要な燃
料量が増加するのは、触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の
量が少ないときには同ＮＯx に対する排気の接触効率が
悪くなり、ＮＯx の還元が効率よく行われなくなるため
である。
【００７０】上述したようにブレーキ制御及びリッチス
パイク制御を行うことにより、リーン燃焼が実行される
エンジン１１においても、ブレーキブースタ５０の作動
に必要なブレーキ負圧ＰＢＫを確保することができると
ともに、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx が飽和すること
によるエミッションの悪化を防止することができるよう
になる。しかし、それらブレーキ制御及びリッチスパイ
ク制御が各々独立して行われると、ブレーキ負圧ＰＢＫ
が不足しているとき及びＮＯx カウンタＣnoxが所定値
β以上であるとき、それぞれストイキ燃焼及びリッチ燃
焼に切り換えられる。
【００７１】このようにブレーキ制御及びリッチスパイ
ク制御の実行中においては、リーン燃焼の実行時に比べ
て多くの燃料が必要になる。特に、リッチスパイク制御
においては、リーン燃焼とリッチ燃焼との間の切換過程
（図５の期間Ｔ１，Ｔ２）において、効率のよいＮＯx
カウンタＣnox の減少に寄与することのない燃料量が消
費される。従って、ブレーキ制御及びリッチスパイク制
御が各々独立して行われると、触媒３３ｂからのＮＯx
の飽和によるエミッション悪化を防止することはできる
が、同ＮＯx の還元を行うためのリッチ燃焼が非効率的
に実行されてエンジン１１の燃費が悪化することとな
る。
【００７２】そこで本実施形態では、ブレーキ制御の実
行によってストイキ燃焼が行われるとき、ＮＯx カウン
タＣnox が上記所定値βよりも小さい値である所定値α
以上であれば上記ストイキ燃焼に続けてリッチ燃焼（リ
ッチスパイク制御）を行う。このように通常のリッチス
パイク制御の他に、上記ブレーキ制御に同期して行われ
るリッチスパイク制御によっても、触媒３３ｂに吸着さ
れたＮＯx の還元が行われる。そのため、上記ＮＯx の
還元を行うためのリッチ燃焼を効率的に行うことがで
き、リッチスパイク制御の実行に伴う燃費の悪化を防止
することと、上記ＮＯx の飽和によるエミッションの悪
化を防止することとの両立が図られる。
【００７３】なお、上記ブレーキ制御によるストイキ燃
焼に続けてリッチ燃焼を行うか否かを判断するための所
定値αは、図６に示すように、実線Ｌ３が「０」に向か
うほど大きくなるときのＮＯx カウンタＣnox の値より
も所定値β寄りの値に設定される。
【００７４】次に、本実施形態におけるブレーキ制御及
びリッチスパイク制御の概要について図７のタイムチャ
ートを参照して説明する。図７（ａ）に示すように、燃
焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であってリー
ン燃焼が実行されているときには、図７（ｂ）に示すよ
うにＮＯx カウンタＣnox が徐々に大きくなる。この状
態にあって、ブレーキ負圧ＰＢＫの不足に基づき、図７
（ｃ）に示すようにブレーキ制御実行フラグＸＢが「０
（非実行）」から「１（実行）」に変化すると、燃焼モ
ードＭＯＤＥが強制的に「１（ストイキ燃焼）」に切り
換えられてストイキ燃焼が実行される。このストイキ燃
焼の実行中には、ＮＯx カウンタＣnox がリッチ燃焼時
に比べて徐々にではあるが減少することとなる。
【００７５】上記ストイキ燃焼を実行することにより、
ブレーキブースタ５０の作動に必要なブレーキ負圧ＰＢ
Ｋが確保されると、ブレーキ制御実行フラグＸＢが
「１」から「０」に変化する。このとき、ＮＯx カウン
タＣnox が所定値α以上であれば、図７（ｄ）に示すよ
うにリッチスパイク制御実行フラグＸＲが「０（非実
行）」から「１（実行）」へと変化する。このリッチス
パイク制御実行フラグＸＲの変化に基づき、燃焼モード
ＭＯＤＥが強制的に「１（ストイキ燃焼）」から「２
（リッチ燃焼）」へと変化してリッチ燃焼が実行され
る。このリッチ燃焼の実行中においては、ＮＯx カウン
タＣnox が速やかに減少することとなる。
【００７６】そして、上記リッチ燃焼を実行することに
より、ＮＯx カウンタＣnox が「０」になると、リッチ
スパイク制御実行フラグＸＲが「１」から「０」へと変
化する。このリッチスパイク制御実行フラグＸＲの変化
に基づき、燃焼モードＭＯＤＥが順次「１（ストイキ燃
焼）」、「０（リーン燃焼）」へと変化し、エンジン１
１の燃焼方式が元の燃焼方式であるリーン燃焼へと復帰
するようになる。
【００７７】このようにブレーキ制御によって必要なブ
レーキ負圧ＰＢＫが確保されたとき、ＮＯx カウンタＣ
nox が所定値α以上であれば上記ブレーキ制御によるス
トイキ燃焼に続けてリッチ燃焼が実行され、触媒３３ｂ
に吸着されたＮＯx の還元が行われる。従って、上記Ｎ
Ｏx を還元するためのリッチ燃焼を効率的に行ってリッ
チスパイク制御の実行に伴う燃費の悪化を防止しつつ、
触媒３３ｂのＮＯx が飽和することによるエミッション
の悪化を防止することもできる。
【００７８】次に、燃焼モードＭＯＤＥの切換手順につ
いて図８を参照して説明する。図８は、ブレーキ制御実
行フラグＸＢ及びリッチスパイク制御実行フラグＸＲに
応じて燃焼モードＭＯＤＥを切り換えるための燃焼モー
ド切換ルーチンを示すフローチャートである。この燃焼
モード切換ルーチンは、ＥＣＵ９２を通じて例えば所定
時間毎の時間割り込みにて実行される。
【００７９】燃焼モード切換ルーチンにおいて、ＥＣＵ
９２は、ステップＳ３０１の処理として、燃焼モードＭ
ＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であるか否かを判断し、
「ＭＯＤＥ＝０」であればステップＳ３０２に進む。Ｅ
ＣＵ９２は、ステップＳ３０２の処理で、ブレーキ制御
実行フラグＸＢとして「１（実行）」がＲＡＭ９５の所
定領域に記憶されているか否かを判断する。そして、リ
ーン燃焼中にブレーキ負圧ＰＢＫが不足して「ＸＢ＝
１」になると、ステップＳ３０２で否定判定がなされて
ステップＳ３０５に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３
０５の処理として、燃焼モードＭＯＤＥを「１（ストイ
キ燃焼）」にした後、この燃焼モード切換ルーチンを一
旦終了する。このように「ＭＯＤＥ＝１」とされること
に基づき一時的にリーン燃焼が中断され、ストイキ燃焼
によって必要なブレーキ負圧ＰＢＫが確保される。
【００８０】また、上記ステップＳ３０２の処理におい
て、ブレーキ制御実行フラグＸＢとして「０」がＲＡＭ
９５の所定領域に記憶されている旨判断されると、ステ
ップＳ３０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０３
の処理で、リッチスパイク制御実行フラグＸＲとして
「１（実行）」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されてい
るか否かを判断する。そして、「ＸＲ＝０」であれば当
該燃焼モード切換ルーチンを一旦終了し、「ＸＲ＝１」
であればステップＳ３０４に進む。
【００８１】こうしてステップＳ３０４に進む状況とし
ては、リーン燃焼中において、ブレーキ制御が実行され
ていない状態で、ＮＯx カウンタＣnox が所定値β以上
になって「ＸＲ＝１」になった場合があげられる。ＥＣ
Ｕ９２は、ステップＳ３０４の処理において、燃焼モー
ドＭＯＤＥを「２（リッチ燃焼）」に設定した後、この
燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。このように
「ＭＯＤＥ＝２」とされることに基づき一時的にリーン
燃焼が中断され、リッチ燃焼によって触媒３３ｂに吸着
されたＮＯx の量、即ちＮＯx カウンタＣnox が「０」
にされる。
【００８２】一方、上記ステップ３０１の処理におい
て、燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」でない
旨判断されると、ステップＳ３０６に進む。ＥＣＵ９２
は、ステップＳ３０６の処理として、燃焼モードＭＯＤ
Ｅが「１（ストイキ燃焼）」であるか否かを判断し、
「ＭＯＤＥ＝１」であればステップＳ３０７に進む。Ｅ
ＣＵ９２は、ステップＳ３０７の処理として、ブレーキ
制御実行フラグＸＢが「１（実行）」に設定されている
か否かを判断する。
【００８３】そして、上記ステップＳ３０７の処理にお
いて、「ＸＢ＝１」であれば当該燃焼モード切換ルーチ
ンを一旦終了する。また、上記ブレーキ制御により、ブ
レーキ負圧ＰＢＫがブレーキブースタ５０の作動に必要
な要求値に達すると、ステップＳ３０７の処理で否定判
定がなされてステップＳ３０８に進むようになる。
【００８４】ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０８の処理と
して、ブレーキ負圧ＰＢＫの確保完了時における燃焼モ
ードＭＯＤＥの切換処理を実行する。即ち、このとき
（必要なブレーキ負圧ＰＢＫが確保されたとき）のＮＯ
x カウンタＣnox が所定値α以上であれば、リッチ燃焼
を実行して触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の還元を行
い、ＮＯx カウンタＣnox を「０」に向かって変化させ
る。これに対し、ＮＯx カウンタＣnox が所定値αより
も小さければ、ＥＣＵ９２は、エンジン１１の燃焼モー
ドＭＯＤＥを上記ブレーキ制御実行前の値へと復帰させ
る。このように必要なブレーキ負圧ＰＢＫの確保完了時
における燃焼モードＭＯＤＥの切換処理が行われた後、
ＥＣＵ９２は、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了
する。
【００８５】ここで、上記ステップＳ３０８の処理につ
いて図９を参照して詳しく説明する。図９は、必要なブ
レーキ負圧ＰＢＫの確保が完了したときの燃焼モードＭ
ＯＤＥの切り換えを行うための切換処理ルーチンを示す
フローチャートである。この切換処理ルーチンは、ＥＣ
Ｕ９２を通じて燃焼モード切換ルーチン（図８）のステ
ップＳ３０８に進む毎に実行される。
【００８６】ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０１の処理と
して、ＮＯx カウンタＣnox が所定値α以上であるか否
かを判断する。そして、「Ｃnox ≧α」でなければ、ス
テップＳ４０４の処理として、エンジンの燃焼モードＭ
ＯＤＥをブレーキ制御実行前の値へと復帰させた後、燃
焼モード切換ルーチン（図８）に戻る。また、ステップ
Ｓ４０１の処理において、「Ｃnox ≧α」である旨判断
された場合にはステップＳ４０２に進む。
【００８７】ＥＣＵ９２は、ステップＳ４０２の処理
で、リッチスパイク制御実行フラグＸＲとして「１（実
行）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。続いてステ
ップＳ４０３の処理で、燃焼モードＭＯＤＥを「２（リ
ッチ燃焼）」に設定した後、燃焼モード切換ルーチン
（図８）に戻る。こうして燃焼モードＭＯＤＥを「２」
に設定することでリッチ燃焼が実行され、このリッチ燃
焼により触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量が減少する
ようになる。
【００８８】このようにブレーキ制御により必要なブレ
ーキ負圧ＰＢＫの確保が完了したとき、ＮＯx カウンタ
Ｃnox が所定値α以上であれば上記ブレーキ制御による
ストイキ燃焼に続けてリッチ燃焼が実行され、触媒３３
ｂに吸着されたＮＯx の還元が行われる。このように通
常のリッチスパイク制御の他に、上記ブレーキ制御に続
けて行われるリッチスパイク制御によっても、触媒３３
ｂに吸着されたＮＯxの還元が行われる。そのため、上
記ＮＯx の還元を行うためのリッチ燃焼を効率的に行っ
てリッチスパイク制御の実行に伴う燃費の悪化を防止し
つつ、触媒３３ｂのＮＯx が飽和することによるエミッ
ションの悪化を防止することもできる。
【００８９】一方、燃焼モード切換ルーチン（図８）に
おけるステップＳ３０６の処理において、燃焼モードＭ
ＯＤＥが「１（ストイキ燃焼）」でない旨判断される
と、ステップＳ３０９に進む。こうしてステップＳ３０
９に進むのは、燃焼モードＭＯＤＥが「２（リッチ燃
焼）」のときである。ＥＣＵ９２は、ステップＳ３０９
の処理で、リッチスパイク制御実行フラグＸＲとして
「０（非実行）」がＲＡＭ９５の所定領域に記憶されて
いるか否かを判断する。そして、「ＸＲ＝０」でなけれ
ば当該燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。
【００９０】従って、一旦「ＸＲ＝１」に設定される
と、ＮＯx カウンタＣnox が「０」になってリッチスパ
イク制御実行フラグ処理ルーチン（図４）のステップＳ
２１０の処理で「ＸＲ＝０」とされるまで、リッチ燃焼
が継続して実行されることとなる。そして、上記リッチ
燃焼によりＮＯx カウンタＣnox が「０」になって「Ｘ
Ｒ＝０」とされると、ステップＳ３０９で肯定判定がな
されてステップＳ３１０に進むようになる。
【００９１】ＥＣＵ９２は、ステップＳ３１０の処理と
して、エンジン１１の燃焼モードＭＯＤＥを上記リッチ
燃焼が実行される前の値へと復帰させる。即ち、燃焼モ
ードＭＯＤＥが順次「１（ストイキ燃焼）」、「０（リ
ーン燃焼）」へと復帰される。こうしてステップＳ３１
０の処理を実行した後、ＥＣＵ９２は、この燃焼モード
切換ルーチンを一旦終了する。
【００９２】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 （１）必要とされるブレーキ負圧ＰＢＫを確保するため
のブレーキ制御が行われるときにおいて、ＮＯx カウン
タＣnox が所定値α以上であれば上記ブレーキ制御によ
るストイキ燃焼に続いてリッチ燃焼が行われ、触媒３３
ｂに吸着されたＮＯx の還元が行われる。従って、通常
のリッチスパイク制御の他に、上記ブレーキ制御に同期
して行われるリッチスパイク制御によっても、触媒３３
ｂに吸着されたＮＯx の還元が行われる。そのため、上
記ＮＯx の還元を行うためのリッチ燃焼を効率的に行っ
てリッチスパイク制御の実行に伴う燃費の悪化を防止し
つつ、触媒３３ｂのＮＯx が飽和することによるエミッ
ションの悪化を防止することもできる。
【００９３】（２）触媒３３ｂに吸着されたＮＯxの還
元 は、リッチ燃焼だけでなく上記ブレーキ制御等によ
るストイキ燃焼時にも行われることとなる。そのため、
上記ＮＯx カウンタＣnox が所定値αであるか否かの判
断を、ストイキ燃焼による必要なブレーキ負圧ＰＢＫの
確保が完了して上記ブレーキ制御が実行完了したときに
行うことで、不必要に上記ストイキ燃焼からリッチ燃焼
へと切り換えられて燃費が悪化するのを防止することが
できる。即ち、ブレーキ制御のストイキ燃焼によって触
媒３３ｂにおけるＮＯx の還元が行われてＮＯx カウン
タＣnox が所定値αよりも小さくなる場合には、上記ス
トイキ燃焼からリッチ燃焼へ切り換えられることはなく
同リッチ燃焼が行われることに伴う燃費の悪化を防止す
ることができる。
【００９４】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態を図１０〜図１２に基づき説明する。第１実施形態
においてブレーキ制御完了時のＮＯx カウンタＣnox に
基づきストイキ燃焼に続けてリッチ燃焼を行うか否かを
判断するのに対し、本実施形態ではブレーキ制御開始時
のＮＯx カウンタＣnox に基づきリッチ燃焼を実行する
か否かを判断する。このため本実施形態では、ブレーキ
制御の開始時であってブレーキ負圧ＰＢＫが不足してい
る旨判断されるとき、ＮＯx カウンタＣnox が所定値α
以上であればブレーキ制御によるストイキ燃焼に代えて
リッチ燃焼（リッチスパイク制御）を実行することとな
る。このようにリッチ燃焼を行うことで必要なブレーキ
負圧ＰＢＫを確保することができるばかりでなく、早期
にリッチ燃焼が実行されることから触媒３３ｂに吸着さ
れたＮＯx の量が多い場合でも同ＮＯx の還元を効率よ
く行うことができる。なお、本実施形態では、燃焼モー
ド切換ルーチンのみが第１実施形態と異なっている。従
って、本実施形態においては第１実施形態と異なる部分
についてのみ説明し、第１実施形態と同一部分について
は詳細な説明を省略する。
【００９５】図１０に示す本実施形態の燃焼モード切換
ルーチンは、第１実施形態の燃焼モード切換ルーチン
（図８）におけるステップＳ３０８に相当する処理が省
略されるとともに、ステップＳ３０５に相当する処理
（Ｓ５０５）が異なるものとなっている。
【００９６】図１０の燃焼モード切換ルーチンにおい
て、ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０１の処理として、燃
焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」であるか否か
を判断し、「ＭＯＤＥ＝０」であればステップＳ５０２
に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０２の処理とし
て、ブレーキ負圧ＰＢＫに応じて設定されるブレーキ制
御実行フラグＸＢが「０（非実行）」であるか否かを判
断する。そして、ブレーキ負圧ＰＢＫが不足して「ＸＢ
＝１」となっている場合には、ステップＳ５０５に進
む。
【００９７】ＥＣＵ９２は、ステップＳ５０５の処理と
して、ブレーキ負圧ＰＢＫの確保開始時における燃焼モ
ードＭＯＤＥの切換処理を実行する。即ち、このとき
（必要なブレーキ負圧ＰＢＫの確保を開始するとき）の
ＮＯx カウンタＣnox が所定値αよりも小さければ、ブ
レーキ制御によるストイキ燃焼を実行する。これに対
し、上記ＮＯx カウンタＣnox が所定値α以上であれ
ば、ブレーキ制御によるストイキ燃焼に代えてリッチ燃
焼を実行する。このように早期にリッチ燃焼を行うこと
により、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の量が多い場合
でも同ＮＯx の還元を効率よく行うことができ、また、
必要とされるブレーキ負圧ＰＢＫも確保することができ
る。このように必要なブレーキ負圧ＰＢＫの確保開始時
における燃焼モードＭＯＤＥの切換処理が行われた後、
ＥＣＵ９２は、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了
する。
【００９８】ここで、上記ステップＳ５０５の処理につ
いて図１１を参照して詳しく説明する。図１１は、必要
なブレーキ負圧ＰＢＫの確保を開始したときの燃焼モー
ドＭＯＤＥの切り換えを行うための切換処理ルーチンを
示すフローチャートである。この切換処理ルーチンは、
ＥＣＵ９２を通じて燃焼モード切換ルーチン（図１０）
のステップＳ５０５に進む毎に実行される。
【００９９】ＥＣＵ９２は、ステップＳ６０１の処理と
して、ＮＯx カウンタＣnox が所定値α以上であるか否
かを判断する。そして、「Ｃnox ≧α」でなければ、ス
テップＳ６０４の処理として燃焼モードＭＯＤＥを「１
（ストイキ）」にした後、燃焼モード切換ルーチン（図
１０）に戻る。こうして燃焼モードＭＯＤＥを「１」に
設定することによりストイキ燃焼が実行され、このスト
イキ燃焼により必要なブレーキ負圧ＰＢＫの確保が行わ
れる。また、ステップＳ６０１の処理において、「Ｃno
x ≧α」である旨判断された場合にはステップＳ６０２
に進む。
【０１００】ＥＣＵ９２は、ステップＳ６０２の処理
で、リッチスパイク制御実行フラグＸＲとして「１（実
行）」をＲＡＭ９５の所定領域に記憶する。続いてステ
ップＳ６０３の処理で、燃焼モードＭＯＤＥを「２（リ
ッチ燃焼）」に設定した後、燃焼モード切換ルーチン
（図１０）に戻る。こうして燃焼モードＭＯＤＥを
「２」に設定することでリッチ燃焼が実行され、このリ
ッチ燃焼により触媒３３ｂに吸着されたＮＯx が減少す
るとともに、必要なブレーキ負圧ＰＢＫの確保が行われ
るようになる。
【０１０１】このようにブレーキ制御によるブレーキ負
圧ＰＢＫの確保を開始するとき、ＮＯx カウンタＣnox
が所定値α以上であれば上記ブレーキ制御によるストイ
キ燃焼に代えてリッチ燃焼が実行され、触媒３３ｂに吸
着されたＮＯx の還元が行われる。このように早期にリ
ッチ燃焼を実行することにより、触媒３３ｂに吸着され
るＮＯx の量が多い場合でも同ＮＯx の還元を効率よく
行うことができる。
【０１０２】また、燃焼モード切換ルーチン（図１０）
のステップＳ５０２の処理において、ブレーキ制御実行
フラグＸＢが「０」に設定されている旨判断されると、
ステップＳ５０３に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ５
０３の処理で、リッチスパイク制御実行フラグＸＲが
「１（実行）」に設定されているか否かを判断する。そ
して、「ＸＲ＝０」であれば当該燃焼モード切換ルーチ
ンを一旦終了し、「ＸＲ＝１」であればステップＳ５０
４に進む。このステップＳ５０４の処理として、ＥＣＵ
９２は、燃焼モードＭＯＤＥを「２（リッチ燃焼）」に
設定した後、当該燃焼モード切換ルーチンを一旦終了す
る。
【０１０３】一方、上記ステップ５０１の処理におい
て、燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」でない
旨判断されると、ステップＳ５０６に進む。ＥＣＵ９２
は、ステップＳ５０６の処理として、燃焼モードＭＯＤ
Ｅが「１（ストイキ燃焼）」であるか否かを判断し、
「ＭＯＤＥ＝１」であればステップＳ５０７に進む。Ｅ
ＣＵ９２は、ステップＳ５０７の処理として、ブレーキ
制御実行フラグＸＢが「１（実行）」に設定されている
か否かを判断する。
【０１０４】そして、上記ステップＳ５０７の処理にお
いて、「ＸＢ＝１」であれば当該燃焼モード切換ルーチ
ンを一旦終了する。また、ブレーキ負圧ＰＢＫがブレー
キブースタ５０の作動に必要な要求値に達している場合
には、「ＸＢ＝０」となって上記ステップＳ５０７の処
理で否定判定がなされてステップＳ５１０に進むように
なる。ＥＣＵ９２は、ステップＳ５１０の処理として、
ブレーキ制御又はリッチスパイク制御（リッチ燃焼）の
完了後における燃焼モードＭＯＤＥの復帰処理を実行す
る。
【０１０５】ブレーキ制御により必要なブレーキ負圧Ｐ
ＢＫが確保された直後に、ステップＳ５０７からステッ
プＳ５１０に進んだ場合には、エンジン１１の燃焼モー
ドＭＯＤＥを「ＭＯＤＥ＝０」へと復帰させる。こうし
て燃焼モードＭＯＤＥの復帰処理が行われた後、ＥＣＵ
９２は、この燃焼モード切換ルーチンを一旦終了する。
【０１０６】上記ステップＳ５０６の処理において、燃
焼モードＭＯＤＥが「１（ストイキ燃焼）」でない旨判
断されると、ステップＳ５０９に進む。こうしてステッ
プＳ５０９に進むのは、燃焼モードＭＯＤＥが「２（リ
ッチ燃焼）」のときである。ＥＣＵ９２は、ステップＳ
５０９の処理で、リッチスパイク制御実行フラグＸＲが
「０（非実行）」に設定されているか否かを判断する。
そして、「ＸＲ＝０」でなければ当該燃焼方式切換ルー
チンを一旦終了し、「ＸＲ＝０」であればステップＳ５
１０に進むようになる。
【０１０７】ＥＣＵ９２は、ステップＳ５１０の処理と
して、ブレーキ制御又はリッチスパイク制御（リッチ燃
焼）の完了後における燃焼モードＭＯＤＥの復帰処理を
実行する。リッチ燃焼によりＮＯx カウンタＣnox が
「０」にされた直後にステップＳ５０９からステップＳ
５１０に進んだ場合には、エンジン１１の燃焼モードＭ
ＯＤＥを順次「１（ストイキ燃焼）」、「０（リーン燃
焼）」へと復帰させる。こうして燃焼モードＭＯＤＥの
復帰処理が行われた後、ＥＣＵ９２は、この燃焼モード
切換ルーチンを一旦終了する。
【０１０８】最後に、本実施形態におけるブレーキ制御
及びリッチスパイク制御の制御態様について図１２のタ
イムチャートを参照して総括する。図１２（ａ）に示す
ように、燃焼モードＭＯＤＥが「０（リーン燃焼）」で
あってリーン燃焼が実行されているときには、図１２
（ｂ）に示すようにＮＯx カウンタＣnox が徐々に大き
くなる。この状態にあって、ブレーキ負圧ＰＢＫが不足
すると、図１２（ｃ）に示すようにブレーキ制御実行フ
ラグＸＢが「０（非実行）」から「１（実行）」に変化
する。このとき、ＮＯx カウンタＣnox が所定値α以上
であれば、図１２（ｄ）に示すようにリッチスパイク制
御実行フラグＸＲが「０（非実行）」から「１（実
行）」へと変化する。そして、「ＸＢ＝１」であること
に基づくブレーキ制御のストイキ燃焼に代えて、燃焼モ
ードＭＯＤＥが「２」にされることによりリッチ燃焼が
実行される。このリッチ燃焼によって、ＮＯx カウンタ
Ｃnox が速やかに減少することとなる。
【０１０９】そして、ＮＯx カウンタＣnox が「０」に
なると、リッチスパイク制御実行フラグＸＲが「０（非
実行）」になり、この場合は燃焼モードＭＯＤＥが順次
「１（ストイキ燃焼）」、「０（リーン燃焼）」へと変
化し、エンジン１１の燃焼方式がリーン燃焼へと復帰す
る。ＮＯx カウンタＣnox は、上記ストイキ燃焼中は
「０」に維持され、リーン燃焼が行われるようになると
徐々に大きくなる。また、ブレーキ負圧ＰＢＫは、上記
リッチ燃焼中若しくはストイキ燃焼中にブレーキブース
タ５０の作動に必要な要求値に達するようになる。そし
て、必要なブレーキ負圧ＰＢＫが確保されたとき、ブレ
ーキ制御実行フラグＸＢが「１」から「０」へと変化す
る。
【０１１０】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 （３）必要とされるブレーキ負圧ＰＢＫを確保するため
のブレーキ制御が開始されるとき、ＮＯx カウンタＣno
x が所定値α以上であれば上記ブレーキ制御によるスト
イキ燃焼に代えてリッチ燃焼が行われる。このように早
期にリッチ燃焼を行うことにより、触媒３３ｂに吸着さ
れるＮＯx の量が多い場合でも同ＮＯxの還元を効率よ
く行うことができ、また、必要なブレーキ負圧ＰＢＫも
確保することができる。
【０１１１】（第３実施形態）次に本発明の第３実施形
態を図１３〜図１７に基づき説明する。本実施形態では
ブレーキ制御の開始時と完了時との両方で、リッチ燃焼
を実行するか否かの判断をＮＯx カウンタＣnox に基づ
き行う点が上記各実施形態と異なる。即ち、本実施形態
では、ブレーキ制御の完了時にＮＯx カウンタＣnox が
上記各実施形態の所定値αと等しい所定値α２以上であ
る場合にリッチ燃焼が行われるとともに、ブレーキ制御
の開始時にＮＯx カウンタＣnox が上記所定値αよりも
大きい所定値α１以上であるときにもリッチ燃焼が行わ
れる。このように触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の還元
を行うためのリッチ燃焼を実行することで、上記吸着さ
れたＮＯx の量が多い場合でも同ＮＯx の還元を効率よ
く行うことができる。なお、本実施形態では、燃焼モー
ド切換ルーチンのみが上記各実施形態と異なっている。
従って、本実施形態では、上記各実施形態と異なる部分
についてのみ説明し、上記各実施形態と同一部分につい
ては詳細な説明を省略する。
【０１１２】図１３に示す本実施形態の燃焼モード切換
ルーチンは、第１実施形態の燃焼モード切換ルーチン
（図８）におけるステップＳ３０８に相当する処理（Ｓ
７０８）、及び第２実施形態の燃焼モード切換ルーチン
（図１０）におけるステップＳ５０５に相当する処理
（Ｓ７０５）が上記各実施形態と異なっている。
【０１１３】図１３の燃焼モード切換ルーチンにおい
て、ＥＣＵ９２は、ステップＳ７０１の処理として「Ｍ
ＯＤＥ＝０（リーン燃焼）」であるか否かを判断し、ス
テップＳ７０２の処理として「ＸＢ＝０（ブレーキ制御
非実行）」であるか否かを判断する。そして、「ＭＯＤ
Ｅ＝０」で且つ「ＸＢ＝１」であれば、ステップＳ７０
２からステップＳ７０５に進むようになる。
【０１１４】ＥＣＵ９２は、ステップＳ７０５の処理と
して、ブレーキ負圧ＰＢＫの確保開始時における燃焼モ
ードＭＯＤＥの切換処理を実行する。即ち、ブレーキ制
御実行フラグＸＢが「０」から「１」になったときのＮ
Ｏx カウンタＣnox が所定値α１（α１＞α）よりも小
さければ、ブレーキ制御によるストイキ燃焼を実行す
る。これに対し、上記ＮＯx カウンタＣnox が所定値α
１以上であれば、ブレーキ制御によるストイキ燃焼に代
えてリッチ燃焼を実行する。このように早期にリッチ燃
焼を行うことにより、触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の
量が多い場合でも同ＮＯx の還元を効率よく行うことが
でき、また、必要とされるブレーキ負圧ＰＢＫも確保す
ることができる。このように必要なブレーキ負圧ＰＢＫ
の確保開始時における燃焼モードＭＯＤＥの切換処理が
行われた後、ＥＣＵ９２は、この燃焼モード切換ルーチ
ンを一旦終了する。
【０１１５】ここで、上記ステップＳ７０５の処理につ
いて図１４を参照して詳しく説明する。図１４は、必要
なブレーキ負圧ＰＢＫの確保を開始したときの燃焼モー
ドＭＯＤＥの切り換えを行うための切換処理ルーチンを
示すフローチャートである。この切換処理ルーチンは、
ＥＣＵ９２を通じて燃焼モード切換ルーチン（図１３）
のステップＳ７０５に進む毎に実行される。
【０１１６】ＥＣＵ９２は、ステップＳ８０１の処理と
して、ＮＯx カウンタＣnox が所定値α１以上であるか
否かを判断する。なお、上記所定値α１は、第１及び第
２実施形態の所定値αと、リッチスパイク制御実行フラ
グ処理ルーチン（図４）のステップＳ２０４の処理で用
いられる所定値βとの間の値になる。しかし、所定値α
１は、上記所定値βに比べて大幅に小さく設定され、同
所定値βではなく上記所定値αに近い値となる。そし
て、「Ｃnox ≧α１」でなければ、ステップＳ８０４の
処理として燃焼モードＭＯＤＥを「１（ストイキ）」に
した後、燃焼モード切換ルーチン（図１３）に戻る。こ
うして燃焼モードＭＯＤＥを「１」に設定することによ
りストイキ燃焼が実行され、このストイキ燃焼により必
要なブレーキ負圧ＰＢＫの確保が行われる。
【０１１７】また、ステップＳ８０１の処理において、
「Ｃnox ≧α１」である旨判断された場合にはステップ
Ｓ８０２に進む。ＥＣＵ９２は、ステップＳ８０２の処
理でリッチスパイク制御実行フラグＸＲを「１（実
行）」に設定し、ステップＳ８０３の処理で燃焼モード
ＭＯＤＥを「２（リッチ燃焼）」に設定した後、燃焼モ
ード切換ルーチン（図１３）に戻る。こうして燃焼モー
ドＭＯＤＥを「２」に設定することでリッチ燃焼が実行
され、このリッチ燃焼により触媒３３ｂに吸着されたＮ
Ｏx が減少するとともに、必要なブレーキ負圧ＰＢＫの
確保が行われるようになる。
【０１１８】このようにブレーキ制御によるブレーキ負
圧ＰＢＫの確保を開始するとき、ＮＯx カウンタＣnox
が所定値α１（α１＞α）以上であれば上記ブレーキ制
御によるストイキ燃焼に代えてリッチ燃焼が実行され、
触媒３３ｂに吸着されたＮＯx の還元が行われる。この
ように早期にリッチ燃焼を実行することにより、触媒３
３ｂに吸着されるＮＯx の量が多い場合でも同ＮＯx の
還元を効率よく行うことができる。
【０１１９】また、燃焼モード切換ルーチン（図１３）
のステップＳ７０２の処理において、「ＸＢ＝０」であ
る旨判断されると、ステップＳ７０３に進む。ＥＣＵ９
２は、ステップＳ７０３の処理において「ＸＲ＝１」に
設定されているか否かを判断する。そして、「ＸＲ＝
０」であれば当該燃焼モード切換ルーチンを一旦終了
し、「ＸＲ＝１」であればステップＳ７０４に進む。こ
のステップＳ７０４の処理として、ＥＣＵ９２は、「Ｍ
ＯＤＥ＝２（リッチ燃焼）」に設定した後、当該燃焼モ
ード切換ルーチンを一旦終了する。
【０１２０】一方、上記ステップ７０１の処理におい
て、「ＭＯＤＥ＝０（リーン燃焼）」でない旨判断され
ると、ステップＳ７０６に進む。ＥＣＵ９２は、ステッ
プＳ７０６の処理として「ＭＯＤＥ＝１（ストイキ燃
焼）」であるか否かを判断し、ステップＳ７０７の処理
として「ＸＢ＝１（ブレーキ制御実行）」に設定されて
いるか否かを判断する。そして、「ＭＯＤＥ＝１」で且
つ「ＸＢ＝０」であればステップＳ７０７からステップ
Ｓ７０８に進み、ステップＳ７０７の処理で「ＸＢ＝
１」である旨判断された場合には当該燃焼モード切換ル
ーチンを一旦終了する。
【０１２１】ＥＣＵ９２は、ステップＳ７０８の処理と
して、ブレーキ負圧ＰＢＫの確保完了時における燃焼モ
ードＭＯＤＥの切換処理を実行する。即ち、ブレーキ制
御実行フラグＸＢが「１」から「０」になったときのＮ
Ｏx カウンタＣnox が所定値α２（α２＝α）以上であ
れば、リッチ燃焼を実行して触媒３３ｂに吸着されたＮ
Ｏx の還元を行い、ＮＯx カウンタＣnox を「０」に向
かって変化させる。これに対し、ＮＯx カウンタＣnox
が所定値α２よりも小さければ、ＥＣＵ９２は、エンジ
ン１１の燃焼モードＭＯＤＥを上記ブレーキ制御実行前
の値へと復帰させる。このように必要なブレーキ負圧Ｐ
ＢＫの確保完了時における燃焼モードＭＯＤＥの切換処
理が行われた後、ＥＣＵ９２は、この燃焼モード切換ル
ーチンを一旦終了する。
【０１２２】ここで、上記ステップＳ７０８の処理につ
いて図１５を参照して詳しく説明する。図１５は、必要
なブレーキ負圧ＰＢＫの確保が完了したときの燃焼モー
ドＭＯＤＥの切り換えを行うための切換処理ルーチンを
示すフローチャートである。この切換処理ルーチンは、
ＥＣＵ９２を通じて燃焼モード切換ルーチン（図１３）
のステップＳ７０８に進む毎に実行される。
【０１２３】ＥＣＵ９２は、ステップＳ９０１の処理と
して、ＮＯx カウンタＣnox が所定値α２以上であるか
否かを判断する。そして、「Ｃnox ≧α２」でなけれ
ば、ステップＳ９０４の処理として、エンジンの燃焼モ
ードＭＯＤＥをブレーキ制御実行前の値へと復帰させた
後、燃焼モード切換ルーチン（図１３）に戻る。また、
ステップＳ９０１の処理において、「Ｃnox ≧α２」で
ある旨判断された場合にはステップＳ９０２に進む。
【０１２４】ＥＣＵ９２は、ステップＳ９０２の処理で
リッチスパイク制御実行フラグＸＲを「１（実行）」に
設定し、ステップＳ９０３の処理で燃焼モードＭＯＤＥ
を「２（リッチ燃焼）」に設定した後、燃焼モード切換
ルーチン（図１３）に戻る。こうして燃焼モードＭＯＤ
Ｅを「２」に設定することでリッチ燃焼が実行される。
このようにブレーキ制御により必要なブレーキ負圧ＰＢ
Ｋの確保が完了したとき、ＮＯx カウンタＣnox が所定
値α２以上であれば上記ブレーキ制御によるストイキ燃
焼に続けてリッチ燃焼が実行され、触媒３３ｂに吸着さ
れたＮＯx の還元が行われる。
【０１２５】一方、燃焼方式切換ルーチン（図１３）に
おけるステップＳ７０６の処理において、「ＭＯＤＥ＝
１（ストイキ燃焼）」でない旨判断されると、ステップ
Ｓ７０９に進む。こうしてステップＳ７０９に進むの
は、「ＭＯＤＥ＝２（リッチ燃焼）」のときである。Ｅ
ＣＵ９２は、ステップＳ７０９の処理で、「ＸＲ＝０
（リッチスパイク制御非実行）」に設定されているか否
かを判断する。そして、「ＸＲ＝０」でなければ当該燃
焼方式切換ルーチンを一旦終了し、「ＸＲ＝０」であれ
ばステップＳ７１０に進むようになる。
【０１２６】ＥＣＵ９２は、ステップＳ７１０の処理と
して、リッチスパイク制御（リッチ燃焼）の完了後にお
ける燃焼モードＭＯＤＥの復帰処理を実行する。即ち、
エンジン１１の燃焼モードＭＯＤＥを上記リッチ燃焼の
開始前の値へと復帰させる。こうして燃焼モードＭＯＤ
Ｅの復帰処理が行われた後、ＥＣＵ９２は、この燃焼モ
ード切換ルーチンを一旦終了する。
【０１２７】最後に、本実施形態におけるブレーキ制御
及びリッチスパイク制御の制御態様について図１６及び
図１７のタイムチャートを参照して総括する。図１６
（ａ）に示すように、燃焼モードＭＯＤＥが「０（リー
ン燃焼）」であってリーン燃焼が実行されているときに
は、図１６（ｂ）に示すようにＮＯx カウンタＣnox が
徐々に大きくなる。この状態にあって、ブレーキ負圧Ｐ
ＢＫが不足すると、図１６（ｃ）に示すようにブレーキ
制御実行フラグＸＢが「０（非実行）」から「１（実
行）」に変化する。このとき、ＮＯx カウンタＣnox が
所定値α１（α１＞α）以上であれば、図１６（ｄ）に
示すようにリッチスパイク制御実行フラグＸＲが「０
（非実行）」から「１（実行）」へと変化しする。そし
て、「ＸＢ＝１」であることに基づくブレーキ制御のス
トイキ燃焼に代えて、燃焼モードＭＯＤＥが「２」にさ
れることによりリッチ燃焼が実行される。このリッチ燃
焼によって、ＮＯx カウンタＣnox が速やかに減少する
こととなる。
【０１２８】そして、ＮＯx カウンタＣnox が「０」に
なると、リッチスパイク制御実行フラグＸＲが「０（非
実行）」になり、この場合は燃焼モードＭＯＤＥが順次
「１（ストイキ燃焼）」、「０（リーン燃焼）」へと変
化し、エンジン１１の燃焼方式がリーン燃焼へと復帰す
る。ＮＯx カウンタＣnox は、上記ストイキ燃焼中は
「０」に維持され、リーン燃焼が行われるようになると
徐々に大きくなる。また、ブレーキ負圧ＰＢＫは、上記
リッチ燃焼中若しくはストイキ燃焼中にブレーキブース
タ５０の作動に必要な要求値に達するようになる。そし
て、必要なブレーキ負圧ＰＢＫが確保されたとき、ブレ
ーキ制御実行フラグＸＢが「１」から「０」へと変化す
る。
【０１２９】一方、リーン燃焼中にブレーキ負圧ＰＢＫ
が不足して図１７（ｃ）に示すようにブレーキ制御実行
フラグＸＢが「０（非実行）」から「１（実行）」に変
化するとき、図１７（ｂ）に示すようにＮＯx カウンタ
Ｃnox が所定値α１よりも小さい場合もある。この場
合、図１７（ａ）に示すように、燃焼モードＭＯＤＥが
「１（ストイキ燃焼）」に設定されてストイキ燃焼が実
行される。このストイキ燃焼の実行中には、ＮＯx カウ
ンタＣnox がリッチ燃焼時に比べて徐々にではあるが減
少することとなる。
【０１３０】上記ストイキ燃焼を実行することにより、
ブレーキブースタ５０の作動に必要なブレーキ負圧ＰＢ
Ｋが確保されると、ブレーキ制御実行フラグＸＢが
「１」から「０」に変化する。このとき、ＮＯx カウン
タＣnox が所定値α２（α２＝α）以上であれば、図１
７（ｄ）に示すようにリッチスパイク制御実行フラグＸ
Ｒが「０（非実行）」から「１（実行）」へと変化す
る。このリッチスパイク制御実行フラグＸＲの変化に基
づき、燃焼モードＭＯＤＥが強制的に「１（ストイキ燃
焼）」から「２（リッチ燃焼）」へと変化してリッチ燃
焼が実行される。このリッチ燃焼の実行中においては、
ＮＯx カウンタＣnox が速やかに減少することとなる。
【０１３１】そして、上記リッチ燃焼を実行することに
より、ＮＯx カウンタＣnox が「０」になると、リッチ
スパイク制御実行フラグＸＲが「１」から「０」へと変
化する。このリッチスパイク制御実行フラグＸＲの変化
に基づき、燃焼モードＭＯＤＥが順次「１（ストイキ燃
焼）」、「０（リーン燃焼）」へと変化し、エンジン１
１の燃焼方式が元の燃焼方式であるリーン燃焼へと復帰
するようになる。
【０１３２】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、以下に示す効果が得られるようになる。 （４）ブレーキ制御のストイキ燃焼により必要なブレー
キ負圧ＰＢＫが確保されたとき、ＮＯx カウンタＣnox
が所定値α２（α２＝α）以上であれば上記ストイキ燃
焼に続けてリッチ燃焼が実行される。この効率的なリッ
チ燃焼によるＮＯx の還元が行われることで、リッチス
パイク制御の実行に伴う燃費の悪化を防止することがで
きる。
【０１３３】（５）また、ブレーキ負圧ＰＢＫが不足し
て上記ブレーキ制御が開始されるとき、ＮＯx カウンタ
Ｃnox が所定値α１（α１＞α）以上であれば上記ブレ
ーキ制御によるストイキ燃焼に代えてリッチ燃焼が行わ
れる。このように早期にリッチ燃焼を行うことにより、
触媒３３ｂに吸着されるＮＯx の量が多い場合でも同Ｎ
Ｏx の還元を効率よく行うことができる。
【０１３４】なお、本実施形態は、例えば以下のように
変更することもできる。 ・上記各実施形態では、一時的なストイキ燃焼が実行さ
れる制御としてブレーキ制御が行われるエンジン１１に
本発明を適用したが、ブレーキ制御以外の一時的なスト
イキ燃焼が実行されるエンジン１１に本発明を適用して
もよい。こうした一時的なストイキ燃焼が行われる制御
としては、ブレーキブースタ５０以外の負圧作動装置、
例えば負圧を作動源とするバルブ開閉用アクチュエータ
等の作動に必要な負圧を確保するための負圧確保制御が
あげられる。また、一時的なリッチ燃焼が実行されるエ
ンジン１１に本発明を適用してもよい。
【０１３５】・第３実施形態において、所定値α１を必
ずしも第１及び第２実施形態の所定値αと同じ値にする
必要はない。 ・第３実施形態において、所定値α２を必ずしも所定値
αに近い値にする必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御装置が適用されたエンジン
全体を示す断面図。
【図２】同制御装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】ブレーキ制御実行フラグの設定処理の手順を示
すフローチャート。
【図４】リッチスパイク制御実行フラグの設定処理の手
順を示すフローチャート。
【図５】リッチスパイク制御が行われるときのリッチス
パイク制御実行フラグＸＲ、空燃比Ａ／Ｆ、及びＮＯx
カウンタＣnox の推移を示すタイムチャート。
【図６】ＮＯx カウンタＣnox を「０」にするのに必要
とされる燃料量の同カウンタＣnox の変化に対する推移
を示すグラフ。
【図７】第１実施形態において、ブレーキ制御が行われ
るときの燃焼モードＭＯＤＥ、ＮＯx カウンタＣnox 、
ブレーキ制御実行フラグＸＢ、及びリッチスパイク制御
実行フラグＸＲの推移を示すタイムチャート。
【図８】第１実施形態における燃焼モードＭＯＤＥの切
換手順を示すフローチャート。
【図９】ブレーキ制御によるブレーキ負圧ＰＢＫの確保
完了後に行われる第１実施形態の燃焼モードＭＯＤＥの
切換処理手順を示すフローチャート。
【図１０】第２実施形態における燃焼モードＭＯＤＥの
切換手順を示すフローチャート。
【図１１】ブレーキ制御によるブレーキ負圧ＰＢＫの確
保開始時に行われる第２実施形態における燃焼モードＭ
ＯＤＥの切換処理手順を示すフローチャート。
【図１２】第２実施形態において、ブレーキ制御が行わ
れるときの燃焼モードＭＯＤＥ、ＮＯx カウンタＣnox
、ブレーキ制御実行フラグＸＢ、及びリッチスパイク
制御実行フラグＸＲの推移を示すタイムチャート。
【図１３】第３実施形態における燃焼モードＭＯＤＥの
切換手順を示すフローチャート。
【図１４】ブレーキ制御によるブレーキ負圧ＰＢＫの確
保開始時に行われる第３実施形態における燃焼モードＭ
ＯＤＥの切換処理手順を示すフローチャート。
【図１５】ブレーキ制御によるブレーキ負圧ＰＢＫの確
保完了後に行われる第３実施形態における燃焼モードＭ
ＯＤＥの切換処理手順を示すフローチャート。
【図１６】第３実施形態において、ブレーキ制御が行わ
れるときの燃焼モードＭＯＤＥ、ＮＯx カウンタＣnox
、ブレーキ制御実行フラグＸＢ、及びリッチスパイク
制御実行フラグＸＲの推移を示すタイムチャート。
【図１７】第３実施形態において、ブレーキ制御が行わ
れるときの燃焼モードＭＯＤＥ、ＮＯx カウンタＣnox
、ブレーキ制御実行フラグＸＢ、及びリッチスパイク
制御実行フラグＸＲの推移を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１１…エンジン、１４ｃ…クランクポジションセンサ、
２３…スロットルバルブ、２４…スロットル用モータ、
２５…アクセルペダル、２６…アクセルポジションセン
サ、３３ａ，３３ｂ…排気浄化触媒、３４…空燃比セン
サ、３６…バキュームセンサ、４０…燃料噴射弁、４４
…スロットルポジションセンサ、４９…負圧通路、５０
…ブレーキブースタ、５０ａ…ブースタ圧力センサ、９
２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｂ 3/24 3/24 Ｅ Ｒ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ ３０１Ｇ Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 29/00 - 45/00 B60K 41/20 B60T 17/00 F01N 3/00 - 3/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＮＯx を吸着する吸蔵還元型ＮＯx 触媒を
    排気通路に備えるとともに、吸気通路に生じる負圧に基
    づき作動する負圧作動装置を備えた内燃機関に適用さ
    れ、リーン燃焼中に前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着さ
    れたＮＯx の量が許容値よりも大きいと判断されたとき
    に、前記内燃機関の燃焼方式を一時的にリッチ燃焼に切
    り換え前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx を
    還元するリッチスパイク制御を実行する内燃機関の制御
    装置において、リーン燃焼中に前記負圧作動装置を作動させるための負
    圧が要求値に達していないと判断されたときには、リー
    ン燃焼を中断してストイキ燃焼を実行することにより前
    記負圧作動装置を作動させるための負圧を確保し、前記
    負圧作動装置を作動させるための負圧が前記要求値に達
    したと判断されたときに、リーン燃焼に復帰させる負圧
    確保手段と、 前記負圧確保手段によるリーン燃焼の中断時に、このと
    きの 前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量
    が前記許容値よりも小さく設定された所定の判定値より
    も大きいか否かを判断する判断手段と、 前記判断手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着
    されたＮＯx の量が前記判定値よりも大きい旨判断され
    たときに、前記負圧確保手段によるリーン燃焼の中断に
    同期して前記リッチスパイク制御を実行する燃焼方式切
    換手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】前記判断手段は、前記負圧確保手段による
    リーン燃焼の中断開始時に、このときの前記吸蔵還元型
    ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が前記判定値よりも
    大きいか否かを判断するものであり、前記燃焼方式切換
    手段は、前記判断手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx 触
    媒に吸着されたＮＯx の量が前記判定値よりも大きい旨
    判断されたときに、前記負圧確保手段によるストイキ燃
    焼の実行に代えて前記リッチスパイク制御を実行するも
    のである請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 【請求項３】前記判断手段は、前記負圧確保手段による
    リーン燃焼の中断からリーン燃焼に復帰させるときに、
    このときの前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯ
    x の量が前記判定値よりも大きいか否かを判断するもの
    であり、前記燃 焼方式切換手段は、前記判断手段によっ
    て前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が
    前記判定値よりも大きい旨判断されたときに、前記負圧
    確保手段によるストイキ燃焼の実行に続けて前記リッチ
    スパイク制御を実行するものである請求項１記載の内燃
    機関の制御装置。
  4. 【請求項４】前記判断手段は、前記負圧確保手段による
    リーン燃焼の中断開始時に、このときの前記吸蔵還元型
    ＮＯx 触媒に吸着されたＮＯx の量が前記判定値よりも
    大きく設定された別の判定値よりも大きいか否かを更に
    判断するものであり、前記燃焼方式切換手段は、前記判
    断手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx 触媒に吸着された
    ＮＯx の量が前記別の判定値よりも大きい旨判断された
    ときに、前記負圧確保手段によるストイキ燃焼の実行に
    代えて前記リッチスパイク制御を実行するものである請
    求項３記載の内燃機関の制御装置。
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