JP4049067B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。

吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒とする。）を内燃機関の排気通路に配置し、酸化雰囲気のときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を該ＮＯx触媒に貯蔵し、還元雰囲気となったときは該ＮＯx触媒に貯蔵されていたＮＯxを還元して排気中のＮＯxを浄化する技術が知られている。

この際、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が目標空燃比となるように還元剤の供給量をフィードバックすると共に、排気温度、排気通路の壁温、排気流量に基づいてＮＯx触媒に供給した還元剤の付着量を推定して燃料供給量を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３８９３９号公報 特開平６−１２９２３８号公報 特開２００２−８９３５０号公報

ところで、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が目標空燃比よりも高い場合には、還元剤を増量する補正がなされる。しかし、この増量により排気通路の壁面に付着する還元剤の量が多くなり、この壁面に付着した還元剤が蒸発してＮＯx触媒に流入する量も多くなる。この蒸発量が多くなると、ＮＯx触媒では空燃比が過剰に低下してしまうため、今度は還元剤を減量させる補正がなされることがある。すなわち、還元剤の増量と、減量と、の２つの補正がなされてしまう。このため、目標空燃比に収束させるために多くの時間を要することとなる。また、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が目標空燃比よりも低い場合には、逆のことが起こり得る。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の空燃比制御装置において、排気浄化装置に燃料を供給する際のフィードバック制御時に、速やかに目標空燃比に収束させることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の空燃比制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、第１の発明は、
内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化装置と、該排気浄化装置の上流から燃料を供給する燃料添加手段と、前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を検出または推定する空燃比検出手段と、を有し、前記空燃比検出手段により検出される空燃比が目標空燃比となるような燃料添加量のフィードバック値を算出し、このフィードバック値に基づいて前記燃料添加手段から添加される燃料の量を補正する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記燃料添加量のフィードバック値を反映しない燃料添加量である基本燃料添加量を添加したときに前記排気通路の壁面に付着する量を推定する基本燃料付着量推定手段と、
前記基本燃料付着量推定手段により推定された付着量に基づいて前記燃料添加量の補正量を算出する補正量算出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の最大の特徴は、排気通路の壁面に付着した燃料量を算出する際に、燃料添加量のフィードバック値を含まない燃料添加量に基づいて算出し、この値に基づいて空燃比制御を行うことにある。

ここで、排気通路内へ燃料が供給されると、その一部は該排気通路の壁面に付着する。また、排気通路の壁面に付着しなかった燃料は、排気と共に直接排気浄化装置に到達する。

排気通路の壁面に付着した燃料（以下、壁面付着燃料とする。）は、その後、蒸発して排気浄化装置に到達する。すなわち、排気浄化装置には、排気通路の壁面に付着しなかった燃料と、壁面付着燃料の中で蒸発した分の燃料と、の両方を合わせた燃料が最終的に流入する。そして、壁面付着燃料は、蒸発した分だけ、その量が減少する。

このような、排気通路の壁面に付着する燃料の量（以下、壁面付着量とする。）、及び排気浄化装置に最終的に流入する燃料の量を、内燃機関の運転状態等から算出し、さらには、前記空燃比検出手段を備えて、燃料添加量のフィードバック制御を行うことができる。

すなわち、空燃比検出手段により検出される空燃比が目標の空燃比となるように燃料添加量を補正することができる。また、壁面付着量を算出し、さらに、壁面付着燃料が蒸発して排気浄化装置に到達する燃料の量を算出し、この算出された値に基づいて、常に一定量の蒸発燃料が排気浄化装置に流入するように、燃料添加量を補正することもできる。

しかし、空燃比検出手段による燃料添加量の補正と、壁面付着燃料量による燃料添加量の補正とで指令が矛盾することがある。例えば、空燃比検出手段の検出結果により空燃比を低下させる指令、すなわち燃料添加量を増加させる指令が出されると、空燃比は低下するが、壁面付着燃料量が増加する。この壁面付着燃料量は、前記したように、計算により求められるが、この算出値が規定の量以下となるように燃料添加量が制御される。すなわち、算出された壁面付着燃料量が規定の値よりも増加すると、排気浄化触媒での空燃比が過剰なリッチ状態となるおそれがあり、燃料添加量を減少させる。このように、燃料添加量の増量と減量が交互に起こり得る。そのため、目標空燃比に収束させるために時間がかかってしまう。

その点、本発明では、壁面付着燃料量を算出する際に、燃料添加量のフィードバック値を含まない燃料添加量に基づいて算出する。
すなわち、燃料添加量のフィードバックにより、例えば、燃料添加量を増量した場合、壁面付着量が増加するが、壁面付着量を算出する際は、この壁面付着量の増量分は考慮しない。そのため、壁面付着量は増加しなかったものとされる。さらには、壁面に付着した燃料が蒸発して排気浄化装置に到達する量も増加しないものとして扱われる。そのため、壁面付着量の増加による燃料添加量を減量する補正はなされない。

一方、例えば、燃料添加量を減量した場合、壁面付着量が減少するが、壁面付着量を算出する際は、この壁面付着量の減少分は考慮しない。そのため、壁面付着量は減少しなかったものとされる。さらには、壁面に付着した燃料が蒸発して排気浄化装置に到達する量も減少しないものとして扱われる。そのため、壁面付着量の減少による燃料添加量を増量する補正はなされない。

このようにして、余計な補正を排除し、空燃比検出手段により検出される排気の空燃比
を目標空燃比に速やかに近づけることができる。
尚、本発明において補正とは、フィードバック制御によるものと、フィードフォワード制御によるものと、の両方を含むことができる。また、フィードバック制御よりもフィードフォワード制御のほうがより速やかに目標空燃比に合わせることができる。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の空燃比制御装置は、以下の手段を採用した。すなわち、第２の発明は、
内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化装置と、該排気浄化装置の上流から燃料を供給する燃料添加手段と、前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を検出または推定する空燃比検出手段と、を有し、前記空燃比検出手段により検出される空燃比が目標空燃比となるような燃料添加量のフィードバック値を算出し、このフィードバック値に基づいて前記燃料添加手段から添加される燃料の量を補正する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記燃料添加量のフィードバック値を反映しない燃料添加量である基本燃料添加量を添加したときに前記排気通路の壁面に付着する量を推定する基本燃料付着量推定手段と、
少なくとも前記基本燃料添加量及び前記基本燃料付着量推定手段により推定された付着量から前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を算出する基本空燃比算出手段と、
前記燃料添加量のフィードバック値を反映した燃料添加量であるフィードバック含燃料添加量を添加したときに前記排気通路の壁面に付着する量を推定するフィードバック含燃料付着量推定手段と、
少なくとも前記フィードバック含燃料添加量及び前記フィードバック含燃料付着量推定手段により推定された付着量から前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を算出するフィードバック含空燃比算出手段と、
を有し、
基本空燃比算出手段により算出された空燃比とフィードバック含空燃比算出手段により算出された空燃比との差に基づいて基本燃料添加量を学習補正することを特徴とする。

本発明の最大の特徴は、基本空燃比算出手段により算出された空燃比と、フィードバック含空燃比算出手段により算出された空燃比と、の差を学習することで、排気浄化装置に流入する排気の量、気筒内に噴射された燃料量、燃料添加手段により供給された燃料量のばらつきを精度良く学習することにある。

ここで、従来では、空燃比検出手段により得られた空燃比に基づいて燃料添加手段により供給される燃料量を補正していた。そして、補正後の燃料供給量と、補正をしなかったときの燃料供給量（以下、基本燃料供給量とする。）と、の比を燃料供給量の補正係数としていた。しかし、空燃比検出手段により検出される空燃比は、内燃機関の気筒内への燃料噴射量や、内燃機関の吸入空気量（これは、排気浄化装置を通過する排気量とすることもできる。）、燃料添加手段から供給され排気通路の壁面に付着した燃料量、さらには、排気通路の壁面から蒸発する燃料量から影響を受けるため、燃料添加量の変化のみからの補正では、正確な学習補正をしているとはいえなかった。

その点、本発明によれば、基本燃料供給量を供給したときの排気の空燃比と、補正後の燃料供給量を供給したときの排気の空燃比と、の差を好ましくは複数回求めて平均化し、この平均値と、目標空燃比とから空燃比の補正係数（以下、空燃比補正係数とする。）を設定する。

この空燃比補正係数と、前記平均値を算出した間の、内燃機関の気筒内への燃料噴射量、燃料添加手段から供給された燃料の中で、排気浄化装置に到達する燃料量の平均値を夫々求め、これらの値から、燃料供給装置から供給する燃料量を最終的にどれだけ補正しなければならないか算出し、学習（記憶）することで、より精度の高い学習補正を行うことが可能となる。

本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置では、排気浄化装置に供給する燃料のフィードバック制御において、速やかに目標空燃比に収束させることができる。

以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の空燃比制御装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。

内燃機関１には、燃焼室と連通する排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
前記排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒３（以下、ＮＯx触媒３という。）が備えられている。

ＮＯx触媒３は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを貯蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは貯蔵していたＮＯxを還元する機能を有する。

また、ＮＯx触媒３よりも下流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する空燃比センサ４が取り付けられている。
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒３のＮＯx貯蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒３に貯蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。

そこで、本実施例では、ＮＯx触媒３より上流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁５を備えている。ここで、燃料添加弁５は、後述するＥＣＵ６からの信号により開弁して燃料を噴射する。燃料添加弁５から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の酸素濃度を低下させると共に、ＮＯx触媒３に貯蔵されていたＮＯxを還元する。

また、燃料は、ＮＯx触媒３に貯蔵されたＳＯxを放出させるＳＯx被毒回復時において、該ＮＯx触媒３の温度を上昇させることにも利用される。すなわち、ＮＯx触媒３にて燃料が反応し、このときに熱が発生し、この熱により、ＮＯx触媒３の温度が上昇される。このように、ＮＯx触媒３の温度を上昇させ、その後に該ＮＯx触媒３に流入する排気の空燃比を変動させることにより、ＳＯx被毒回復が可能となる。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ６が併設されている。このＥＣＵ６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。

ＥＣＵ６には、各種センサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。
一方、ＥＣＵ６には、燃料添加弁５が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ６により制御することが可能になっている。

ここで、図１では、燃料添加弁５から燃料が添加される燃料量を添加量（１）とし、該
燃料添加弁５から添加され排気通路２の壁面に付着せずにＮＯx触媒３へ到達する燃料量を直達分（２）、燃料添加弁５から添加され排気通路２の壁面に付着する燃料量を付着分（３）、排気通路２の壁面に付着している燃料量を堆積量（４）、排気通路２に付着した燃料から蒸発してＮＯx触媒３に到達する燃料量を蒸発分（５）、最終的にＮＯx触媒３に到達する燃料量すなわち直達分（２）と蒸発分（５）とを加えた燃料量を到達量（６）として表している。

ここで、付着分（３）は、内燃機関１の吸入空気量や排気通路２の壁温等により推定される付着率により得ることができる。この付着率は予め実験等により求めておく。すなわち、付着分（３）は、添加量（１）に付着率を乗じた値となる。また、直達分（２）は、添加量（１）から付着分（３）を減じた量である。

堆積量（４）は、付着分（３）を積算した量から、蒸発分（５）を積算した量を減じたものである。蒸発分（５）は、内燃機関１の吸入空気量や排気通路２の壁温等により推定される蒸発率により得ることができる。この蒸発率は予め実験等により求めておく。すなわち、蒸発分（５）は、堆積量（４）に蒸発率を乗じた値となる。

ここで、図２は、燃料添加量のフィードバック制御を行わなくても空燃比センサ４により検出される排気の空燃比が目標空燃比に到達する場合の、堆積量（４）及び検出空燃比の時間推移を示したタイムチャート図である。

空燃比センサ４により検出される空燃比（以下、検出空燃比とする。）が目標空燃比に近づくにつれて、堆積量（４）はある値（以下、バランス点とする。）に近づいていく。この場合の空燃比制御では、添加量（１）は、付着分（３）を考慮し、さらに、堆積量（４）がバランス点に収束するように決定される。なお、バランス点は、内燃機関１の吸入空気量や排気通路２の壁温により変化する値である。

次に、図３は、空燃比センサ４により検出される排気の空燃比が目標空燃比となるように燃料添加量のフィードバック制御を行う場合の、堆積量（４）及び検出空燃比の時間推移を示したタイムチャート図である。

ここで、図３に示すＡ点において、空燃比センサ４により検出される排気の空燃比が目標空燃比に到達していない場合には、燃料添加弁５からの燃料添加量を増減させるフィードバック制御を開始する。ここで、目標空燃比に到達させるためには、添加量（１）を増量する。その際、堆積量（４）は、バランス点を超えてしまい、蒸発分（５）が増加するので、到達量（６）が多くなりすぎると判定される。これにより、堆積量（４）がバランス点まで低下するように添加量（１）が減量される。

このように、検出空燃比を目標空燃比に近づけるという点においては添加量（１）が増量され、堆積量（４）をバランス点に近づけるという点においては添加量（１）が減量されるという矛盾が生じる。そのため、排気の空燃比を目標空燃比に収束させるために時間がかかってしまう。

その点、本実施例においては、空燃比制御時に、フィードバックされ増減される燃料添加量を考慮せずに堆積量（４）を算出する。これにより、例えば燃料添加量の増量により、実際には堆積量（４）が増加したとしても、計算上は堆積量（４）が増加せず、見かけ上バランス点を大きく超えることもない。そのため、堆積量（４）をバランス点に近づけるための減量も行われず、検出空燃比による燃料添加量のフィードバック制御だけが行われ、排気の空燃比を目標空燃比に速やかに収束させることができる。

次に、本実施例による燃料添加量のフィードバック制御のフローについて説明する。
図４は、本実施例による燃料添加量のフィードバック制御のフローを示したフローチャート図である。本フローは、燃料添加弁５からの燃料添加時、すなわちＮＯx還元処理時やＳＯx被毒回復処理時に繰り返し行われる。また、ＮＯx触媒３がフィルタに担持されている場合には、該フィルタに捕集された粒子状物質を除去する際に行っても良い。

ステップＳ１０１では、硫黄被毒回復条件が成立しているか否か判定する。例えば、ＮＯx触媒３に一定量のＳＯxが堆積しＳＯx被毒回復処理に伴うＮＯx触媒３の昇温制御が開始された後に、該ＮＯx触媒３が規定の温度に達しているか否かにより判定される。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップＳ１０２では、触媒リッチ制御が実施中であるか否か判定する。触媒リッチ制御は、間欠的に燃料添加弁５から燃料を噴射させ、リッチとリーンとの排気を繰り返しＮＯx触媒３に流入させることによりなされる。これにより、ＮＯx触媒３に貯蔵されたＳＯxが放出される。

ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップＳ１０３では、前回のルーチンで触媒リッチ制御が行われていたか否か判定する。

ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。
ステップＳ１０４では、燃料添加弁５からの燃料添加による空燃比フィードバック制御に用いる堆積量（４）（以下、空燃比制御用堆積量とする。）に、内燃機関の吸入空気量や排気通路２の壁面温度から求まり、実際に排気通路の壁面に付着しているであろう堆積量（以下、通常堆積量とする。）を代入する。このときの空燃比制御用堆積量は、排気通路２の壁面に実際に付着している燃料量と略等しくなる。

ステップＳ１０５では、添加量（１）が算出される。このときには、空燃比制御用堆積量を考慮して、検出空燃比を目標空燃比とするべく量の添加量（１）が算出される。そして、この添加量（１）に基づいて燃料添加が行われる。

ステップＳ１０６では、燃料添加が実施されたか否か判定する。ここでは、空燃比フィードバック制御のための燃料添加が実際に行われたか否か判定する。
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０７では、触媒リッチ制御期間中に使用する空燃比制御用堆積量を算出する。この空燃比制御用堆積量は、前回ルーチンで算出された空燃比制御用堆積量から蒸発分を減じ、さらに、フィードバック制御による燃料添加量の増減を含まない燃料添加量（以下、基本燃料添加量とする。）を加えて算出される。すなわち、この空燃比制御用堆積量は、検出空燃比を目標空燃比とするべく行われるフィードバック制御による燃料添加量の増減量を含まずに算出される。

ステップＳ１０８では、通常堆積量を算出する。このときに算出される通常堆積量は、白煙発生の抑制等に利用される。すなわち、空燃比制御用堆積量では、見かけ上はバランス点に収束していたとしても、実際に排気通路２の壁面に付着している燃料量はバランス点よりも多い場合がある。この場合、内燃機関１の回転数が急激に上昇した場合等に、燃
料が一斉に蒸発して白煙となって排出されることがある。この白煙の発生等を抑制するために、例えば、本ステップで算出された通常堆積量が規定の量以上となった場合には、添加量（１）を減量するようにしても良い。

通常堆積量は、前回のルーチンで算出された通常堆積量から蒸発分を減じ、さらに、フィードバック制御による燃料添加量の増減を含んだ燃料添加量（最終添加量）を加えて算出される。

このようにして、検出空燃比を目標空燃比に速やかに収束させることが可能となる。
以上説明したように、本実施例によれば、空燃比センサ４により検出される空燃比を目標空燃比に近づけるべく、燃料添加弁５からの燃料噴射量を増減するときに、この増減量を考慮しないで、排気通路２の壁面に付着する燃料量を算出し、この算出値に基づいて該壁面の付着量を制御することにより、排気の空燃比を目標空燃比に速やかに収束させることができる。

本実施例においては、適用対象となるハードウェアの基本構成については、実施例１と共通なので説明を割愛する。
従来では、硫黄被毒回復時に燃料添加量の学習制御が行われていた。この学習制御は、内燃機関の回転数や負荷から算出される基礎となる燃料添加量（以下、基本燃料添加量という。）と、該基本燃料添加量を排気中に添加した際に、空燃比センサ４により検出される空燃比を目標空燃比に近づけるべく、燃料添加量をフィードバック補正した際の増減分（以下、フィードバック補正分という。）と、を用い、以下の関係式により求まる添加量補正係数に基づいて行われていた。

添加量補正係数＝（基本燃料添加量＋フィードバック補正分）／基本燃料添加量
このようにして算出された添加量補正係数を記憶しておき、次回の燃料添加時に基本燃料添加量に該添加量補正係数を乗じた量の燃料を添加する。このように、以前の燃料添加の結果から求まる補正係数を記憶しておき、次回燃料添加時にこの補正係数に基づいて燃料添加量を補正することを本実施例では学習制御と称している。

しかし、空燃比センサ４により検出された値は、気筒内への燃料噴射量、内燃機関の吸入空気量、燃料添加時に排気通路２の壁面に付着する燃料量、さらには、この壁面に付着した燃料から蒸発する燃料量の影響を受ける。従って、燃料添加量の変化のみに基づいて学習補正を行っただけでは、正確な学習制御を行うことが困難となる。

ここで、硫黄被毒回復時に行われる触媒リッチ制御について説明する。この触媒リッチ制御は、間欠的に燃料を噴射させることによりなされる。
ここで、図５は、燃料添加弁５に送られるＥＣＵ６の指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャート図である。燃料添加弁５は、同図５（ａ）に示す指令信号がオン（「ＯＮ」）の状態となっているときに開弁し、燃料を噴射する。燃料添加が行われることにより、ＮＯx触媒３に流入する排気中の燃料濃度が高くなる（リッチスパイクが形成される）ようになる。ここで、添加期間（図５（ａ）参照。）を長くするほど燃料濃度の変化量（図５（ｂ）参照。）は大きくなり、総添加期間（図５（ａ）参照。）を長くするほど（添加回数を多くするほど）リッチスパイクの形成期間（図５（ｂ）参照。）も長くなる。また、添加インターバル（図５（ａ）参照。）を短くするほど、排気中の燃料濃度が高くなりＮＯx触媒３の温度の上昇量は大きくなる。一方、燃料添加の休止期間（図５（ａ）参照。）の長さは、連続的に形成されるリッチスパイクの間においてリーン雰囲気が継続する期間（図５（ｂ）参照。）すなわち燃料濃度が低くなる期間の長さに対応する。この休止期間の長さにより、ＮＯx触媒３の床温を
調整することができる。すなわち、休止期間を長くするほど、ＮＯx触媒３の温度は低くなる。

ここで、総添加期間中には、空燃比センサ４により検出される空燃比が、例えば１４．２となるように、また、燃料添加を行っていないときには、空燃比が、例えば２０から２３の間となるように目標空燃比が定められる。以下、燃料添加を行っていないときの空燃比をベース空燃比という。そして、ベース空燃比は、内燃機関１に対する出力要求や、気筒内への燃料噴射量のばらつきにより一定値とすることはできない。そのため、ベース空燃比の学習補正を行わない限り、燃料添加量の補正に、常に、吸入空気量（若しくは、ＮＯx触媒３を通過する排気の流量）、気筒内への燃料噴射量等のばらつきを加味する必要が生じる。以下、ベース空燃比及び燃料添加中の空燃比の算出式を示す。

ベース空燃比＝吸入空気量／筒内燃料噴射量
燃料添加中の空燃比＝吸入空気量／（筒内燃料噴射量＋燃料添加量）
ここで、吸入空気量は、ＮＯx触媒３を通過する排気の流量としても良い。また、燃料添加量は、実施例１で説明した到達量（６）、すなわち、直達分（２）と蒸発分（５）との和を示している。

その点、本実施例においては、硫黄被毒回復時に、排気の空燃比が理論空燃比以下となるのを利用して、空燃比センサ４により検出された空燃比（以下、検出空燃比）と、目標となる空燃比とを比較して、その差を学習することで吸入空気量、気筒内への燃料噴射量、燃料添加弁５からの燃料添加量のばらつきを精度良く学習する。

次に、本実施例における学習制御について説明する。
＜添加量補正係数の学習＞
基本燃料添加量のみからなる空燃比（以下、基本空燃比）と、フィードバック補正分を含んだ空燃比（以下、フィードバック空燃比）と、の差ΔＡ／Ｆを算出する。すなわち、
基本空燃比＝吸入空気量／（筒内燃料噴射量＋基本到達量）
フィードバック空燃比＝吸入空気量／（筒内燃料噴射量＋フィードバック到達量）
ΔＡ／Ｆ＝（基本空燃比）−（フィードバック空燃比）
となる。ここで、基本到達量とは、フィードバック補正分を含まない前記到達量（６）である。また、フィードバック到達量とは、フィードバック補正分を考慮して求められた前記到達量（６）である。

次に、ΔＡ／Ｆを平均化する。硫黄被毒回復時には、空燃比の変動が繰り返し行われるので、その都度ΔＡ／Ｆを算出しておき、平均値を求める。このようにして、平均値を求めることにより、前記ばらつき以外の何らかの要因で排気の空燃比がたまたま変動した場合に、補正を行ってしまうことを抑制できる。

この平均化されたΔＡ／Ｆ(以下、平均ΔＡ／Ｆとする。)と、目標空燃比と、から、以下の式で示される空燃比補正係数を算出する。
空燃比補正係数＝（目標空燃比−平均ΔＡ／Ｆ）／目標空燃比
そして、空燃比補正係数と、ΔＡ／Ｆを算出した間（図５に示す１回の添加期間とそれに続く１回の添加インターバルとを合わせた期間中としても良い。）の平均筒内燃料噴射量、平均基本到達量、とから、最終的にどれだけ燃料添加量を補正しなければならないか算出し、学習値として記憶することで、より精度の高い学習補正を行うことが可能となる。すなわち、最終的な燃料添加量（以下、最終燃料添加量とする。）は、以下の式で表される。

最終添加量＝基本燃料添加量×添加量補正係数＋フィードバック補正分
次に、添加量補正係数の学習フローについて説明する。
図６は、本実施例による添加量補正係数の学習フローを示したフローチャート図である。

ステップＳ２０１では、学習更新タイミングであるか否か判定する。学習更新タイミングは、内燃機関１を構成する部材の経年変化等により、学習値を変更する必要が生じ得る規定の時間ごとに設定されている。

ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了する。
ステップＳ２０２では、カウンタＮに１を加える。

ステップＳ２０３では、平均ΔＡ／Ｆを以下の式により算出する。
平均ΔＡ／Ｆ＝（平均ΔＡ／Ｆ前回値×（Ｎ−１）＋今回ΔＡ／Ｆ）／Ｎ
ここで、平均ΔＡ／Ｆ前回値とは、前回のルーチンで算出された平均ΔＡ／Ｆである。

ステップＳ２０４では、平均筒内噴射量を以下の式により算出する。
平均筒内噴射量＝（平均筒内噴射量前回値×（Ｎ−１）＋今回筒内噴射量）／Ｎ
ここで、平均筒内噴射量前回値とは、前回のルーチンで算出された平均筒内噴射量である。

ステップＳ２０５では、平均基本到達量を以下の式により算出する。
平均基本到達量＝（平均基本到達量前回値×（Ｎ−１）＋今回基本到達量）／Ｎ
ここで、平均基本到達量前回値とは、前回のルーチンで算出された平均基本到達量である。

ステップＳ２０６では、Ｎが例えば１０以上となったか否か、すなわち、本ルーチンが例えば１０回以上行われたか否か判定する。１０回以上の平均値により添加量補正係数を算出することにより、学習補正の精度をより高めることができる。

ステップＳ２０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了する。
ステップＳ２０７では、以下の式により空燃比補正係数を算出する。

空燃比補正係数＝（目標空燃比−平均ΔＡ／Ｆ）／目標空燃比
ステップＳ２０８では、添加量補正係数を更新する。すなわち、学習値としてＥＣＵ６に記憶する。添加量補正係数は次式により求まる。

添加量補正係数＝（平均筒内噴射量×（１−空燃比補正係数）＋平均基本到達量）／（空燃比補正係数×平均基本到達量）
ステップＳ２０９では、各ステップで算出された各平均値、及びカウンタＮをクリアする。

このようにして、添加量補正係数を学習値としてＥＣＵ６に記憶し、次回燃料添加時にこの補正係数に基づいて燃料添加を行うことにより、燃料添加量の学習補正を精度良く行なうことができる。

＜空燃比補正係数の学習＞
ここでは、前記＜添加量補正係数の学習＞で算出された空燃比補正係数を学習、すなわち記憶する。空燃比補正係数を算出するまでの処理は前記＜添加量補正係数の学習＞と同
じである。

硫黄被毒回復中に燃料を添加するタイミングとなったときに、各燃料添加において添加量補正係数を算出する。内燃機関１の吸入空気量、気筒内への燃料噴射量の変化に応じて燃料添加量補正係数を変えることができ、前記＜添加量補正係数の学習＞よりも、これら吸入空気量、燃料噴射量のばらつきに対応した燃料添加量の補正を行うことが可能となる。

次に、空燃比補正係数の学習フローについて説明する。
図７は、本実施例による空燃比補正係数の学習フローを示したフローチャート図である。図６に示すフローと同じ処理が行われるものについては、同じステップ番号を付して説明を省略する。

ステップＳ３０１では、空燃比補正係数を更新する。すなわち、学習値としてＥＣＵ６に記憶する。空燃比補正係数は次式により求まる。
空燃比補正係数＝（目標空燃比−平均ΔＡ／Ｆ）／目標空燃比
このようにして、空燃比補正係数の学習制御が可能となる。

また、図７に示すフローにより空燃比補正係数の学習制御が行われた場合には、添加量補正係数を別途算出しても良い。
次に、添加量補正係数の算出フローについて説明する。

図８は、添加量補正係数の算出フローを示したフローチャート図である。
ステップＳ４０１では、筒内噴射量を算出する。
筒内噴射量は、ΔＡ／Ｆを算出した間（図５に示す１回の添加期間とそれに続く１回の添加インターバルとを合わせた期間中としても良い。）中の気筒内への燃料噴射量の平均値である。

ステップＳ４０２では、基本到達量を算出する。
これは、実施例１で説明した到達量（６）と同様の方法で求められる。ここで、基本到達量は、ΔＡ／Ｆを算出した間（図５に示す１回の添加期間とそれに続く１回の添加インターバルとを合わせた期間中としても良い。）にＮＯx触媒３に到達した添加燃料量の平均値である。

ステップＳ４０３では、添加タイミング、すなわち、休止期間が終了し、総添加期間に移行するタイミングとなっているか否か判定する。
ステップＳ４０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了する。

ステップＳ４０４では、以下の式により添加量補正係数を算出する。
添加量補正係数＝（筒内噴射量×（１−空燃比補正係数）＋基本到達量）／（空燃比補正係数×基本到達量）
ステップＳ４０５では、各ステップで算出された値をクリアする。

このようにして、１回のリッチスパイク毎に添加量補正係数を算出し、この値に基づいて燃料噴射量をその都度補正することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、空燃比補正係数若しくは添加量補正係数を精度良く学習補正し、空燃比センサ４に検出される空燃比を目標空燃比へ速やかに近づけることができる。

実施例に係る内燃機関の空燃比制御装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 燃料添加量のフィードバック制御を行わなくても空燃比センサ４により検出される排気の空燃比が目標空燃比に到達する場合の、堆積量（４）及び検出空燃比の時間推移を示したタイムチャート図である。 空燃比センサにより検出される排気の空燃比が目標空燃比となるように燃料添加量のフィードバック制御を行う場合の、堆積量（４）及び検出空燃比の時間推移を示したタイムチャート図である。 実施例１による燃料添加量のフィードバック制御のフローを示したフローチャート図である。 燃料添加弁に送られるＥＣＵの指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャート図である。 実施例２による添加量補正係数の学習フローを示したフローチャート図である。 実施例２による空燃比補正係数の学習フローを示したフローチャート図である。 添加量補正係数の算出フローを示したフローチャート図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ ＮＯx触媒
４ 空燃比センサ
５ 燃料添加弁
６ ＥＣＵ

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化装置と、該排気浄化装置の上流から燃料を供給する燃料添加手段と、前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を検出または推定する空燃比検出手段と、を有し、前記空燃比検出手段により検出される空燃比が目標空燃比となるような燃料添加量のフィードバック値を算出し、このフィードバック値に基づいて前記燃料添加手段から添加される燃料の量を補正する内燃機関の空燃比制御装置において、
   前記燃料添加量のフィードバック値を反映しない燃料添加量である基本燃料添加量を添加したときに前記排気通路の壁面に付着する量を推定する基本燃料付着量推定手段と、
   少なくとも前記基本燃料添加量及び前記基本燃料付着量推定手段により推定された付着量から前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を算出する基本空燃比算出手段と、
   前記燃料添加量のフィードバック値を反映した燃料添加量であるフィードバック含燃料添加量を添加したときに前記排気通路の壁面に付着する量を推定するフィードバック含燃料付着量推定手段と、
   少なくとも前記フィードバック含燃料添加量及び前記フィードバック含燃料付着量推定手段により推定された付着量から前記排気浄化装置を通過する排気の空燃比を算出するフィードバック含空燃比算出手段と、
   を有し、
   基本空燃比算出手段により算出された空燃比とフィードバック含空燃比算出手段により算出された空燃比との差に基づいて基本燃料添加量を学習補正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。

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