JP4483787B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサの検出値を目標値にフィードバック制御する空燃比制御装置に関する。

排気通路に窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵する機能を有する排気浄化装置が設けられ、同排気浄化装置の上流に燃料を添加する燃料添加弁が設けられ、同排気浄化装置の下流に空燃比センサが設けられるディーゼル機関が周知である（特許文献１）。こうしたディーゼル機関の空燃比制御装置では、通常、実際の空燃比は、理論空燃比よりもリーンとする条件で運転されることが多く、この条件では、ディーゼル機関の燃焼室から排出される排気中のＮＯｘを排気浄化装置に吸蔵させることができる。そして、ＮＯｘの吸蔵量が所定以上となると、排気通路に設けられる燃料添加弁によって排気に燃料を添加することで上記空燃比センサの検出値を理論空燃比程度とする。そして、これにより、排気浄化装置に吸蔵されたＮＯｘの還元を図る。

ところで、上記燃料添加制御中には、排気に燃料を添加するため、排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサによって検出される空燃比が燃焼工程による空燃比と相違することとなる。このため、燃料添加制御中に、上記空燃比センサの検出値に基づき燃焼状態を把握することはできない。これに対し、排気浄化装置の上流に更に空燃比センサを設けたり、燃焼室内の圧力を検出するセンサを設けたりして、燃焼状態をフィードバック制御することも考えられるが、燃料添加制御時のために別途センサを追加する必要があり、部品点数の増加を招くという問題がある。

なお、上記のものに限らず、内燃機関の排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサの検出値に基づき燃焼状態を把握するものにあっては、燃料供給による排気浄化装置の再生制御中、上記燃焼状態をフィードバック制御することができなくなるこうした実情も概ね共通したものとなっている。
特開２００５−１６３５９４号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料供給による排気浄化装置の再生制御中であっても、排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサの検出値に基づき、燃焼状態をフィードバック制御することのできる空燃比制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、内燃機関の排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサの検出値に基づき、前記内燃機関の燃焼行程による実際の空燃比を目標値にフィードバック制御する燃焼制御手段と、前記排気浄化装置の再生制御をすべく、前記空燃比センサによって検出される空燃比が前記目標値よりもリッチとなるように燃料供給を行なう再生制御手段とを備え、前記燃焼制御手段は、前記再生制御がなされるとき、前記燃焼行程による実際の空燃比を、前記燃料供給による前記検出値への影響量を除去することで算出する算出手段を備えることを特徴とする。

上記構成では、再生制御がなされるとき、再生制御による燃料供給が空燃比センサの検出値に与える影響量を除去することで、燃焼行程による実際の空燃比が算出される。このため、燃料供給による排気浄化装置の再生制御中であっても、排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサの検出値に基づき、燃焼行程による実際の空燃比を目標値へフィードバック制御することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記算出手段は、前記内燃機関の吸気量Ｇａと、前記空燃比センサの検出値ＡｂｙＦｒと、前記燃料供給による供給量Ｆとを用いて、前記実際の空燃比を「Ｇａ／（Ｇａ／ＡｂｙＦｒ−Ｆ）」と算出することを特徴とする。

上記構成では、内燃機関の吸気量に基づき、上記燃料供給による空燃比センサの検出値への影響量を適切に除去しつつ燃焼行程による実際の空燃比を算出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記燃焼制御手段は、前記内燃機関の吸気量と前記燃焼工程のための燃料噴射量とに基づき前記燃焼行程による実際の空燃比を算出する手段を更に備え、前記再生制御の終了後、前記空燃比センサの検出値を前記目標値へフィードバック制御するに先立ち、前記吸気量と前記燃料噴射量とに基づき算出される実際の空燃比を前記目標値へフィードバック制御することを特徴とする。

上記構成において、再生制御の終了直後であっても、空燃比センサの検出値には上記燃料供給の影響が及んでいる。このため、上記構成では、再生制御の終了後、空燃比センサの検出値を目標値へフィードバック制御するに先立ち、吸気量と燃料噴射量とに基づき算出される実際の空燃比を目標値へフィードバック制御することで、空燃比センサの検出値の応答遅れの影響による空燃比の制御性の低下を回避することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記再生制御手段は、前記燃料供給を、前記内燃機関の排気系に設けられる燃料添加弁を操作することで行なうことを特徴とする。

上記構成では、燃料添加弁を操作することで燃料供給を行うために、内燃機関の燃焼室における燃焼に供されない態様にて燃料を供給するにもかかわらず、燃料のクランクケースへの流入によるエンジンオイルの希釈等を回避することができる。このため、再生制御を好適に行なうことができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記排気浄化装置は、排気中の窒素酸化物を吸蔵する機能を備え、前記再生制御手段は、前記排気浄化装置に吸蔵される窒素酸化物を還元すべく、前記再生制御を行うことを特徴とする。

上記構成では、吸蔵された窒素酸化物を還元する再生制御中であっても、燃焼行程による実際の空燃比を目標値へ上記態様にてフィードバック制御することにより、燃焼状態を適切に制御することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記再生制御手段は、硫黄被毒により低下した前記排気浄化装置の排気浄化能力を回復させるべく、前記再生制御を行うことを特徴とする。

上記構成では、硫黄被毒から回復させる再生制御中であっても、燃焼行程による実際の空燃比を目標値へ上記態様にてフィードバック制御することにより、燃焼状態を適切に制御することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記目標値が、前記内燃機関における燃焼状態を安定させることのできる下限値近傍に設定されてなることを特徴とする。

上記構成において、燃料供給によって供給される燃料は、内燃機関の燃焼室から排出される排気中の未燃燃料と比較して粒径が大きく重いものとなっている。このため、上記燃料供給による燃料は、排気浄化装置において反応を生じにくく、排気浄化装置の下流へと排出されやすい。この点、上記構成では、燃焼状態を安定させるこのとできる下限値近傍に目標値を設定することで、燃焼室から排出される排気中に未燃燃料が多量に存在するため、再生制御中であっても、上記燃料供給の供給量を極力低減することができる。このため、排気浄化装置の再生制御をより適切に行うことができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記再生制御手段は、前記空燃比センサの検出値に基づき、前記排気浄化装置近傍の空燃比をフィードバック制御することを特徴とする。

上記構成では、空燃比センサの検出値に基づくフィードバック制御により、排気浄化装置における排気の状態を監視することができるため、再生制御をより適切に行なうことができる。

以下、本発明にかかる空燃比制御装置をディーゼル機関の空燃比制御装置に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２の上流には、エアクリーナ１４、エアフローメータ１５、クーラ１６、スロットルバルブ１８等が設けられている。そして、吸気通路１２は、各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃焼室２０と連通可能とされている。これら燃焼室２０には、コモンレール２２に蓄えられた高圧の燃料が燃料噴射弁２４を介して噴射される。これにより、燃焼室２０内の燃料と空気との混合気が燃焼に供され、ディーゼル機関１０の回転力が生成される。

一方、燃焼に供された空気である排気は、排気通路２６に排出される。排気通路２６には、酸化触媒２８や、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵及び還元するためのＮＯｘ吸蔵還元触媒３０が設けられている。そして、酸化触媒２８とＮＯｘ吸蔵還元触媒３０との間には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁３２が設けられている。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の下流には、空燃比センサ３４が設けられている。この空燃比センサ３４は、ジルコニア等の固体電解質を備え、排気成分に基づき空燃比を検出するものである。

上記吸気通路１２と排気通路２６とには、可変ノズル式ターボチャージャ３６が設けられている。また、吸気通路１２と排気通路２６とには、これらを連通可能とする排気還流通路（ＥＧＲ通路３８）が設けられており、吸気通路１２とＥＧＲ通路３８との間の流路面積がＥＧＲバルブ４０によって調節可能となっている。

上記エンジンシステムは、更に、ディーゼル機関１０のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ４２等、ディーゼル機関１０の運転状態を検出する各種センサを備えている。また、エンジンシステムは、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ４４等、ユーザによる要求を検出する各種センサを備えている。

電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、ディーゼル機関１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づき、燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力を制御する。ここで、ＥＣＵ５０は、出力トルクの制御を、クランク角センサ４２の検出値に基づく回転速度と、アクセルセンサ４４によって検出されるアクセルペダルの操作量とに基づき、ディーゼル機関１０の要求トルクを算出することで行なう。すなわち、この要求トルクを燃料噴射弁２４による燃料噴射量に換算し、これに基づき燃料噴射弁２４を操作することで行なう。

また、ＥＣＵ５０では、ディーゼル機関１０の出力制御として、出力トルクの制御のみならず、排気通路２６を介して外部へと排出される排気特性の制御をも行なっている。例えば、理論空燃比（１４．７）よりも希薄（リーン）な空燃比にてディーゼル機関１０の燃焼制御を行うことで、燃焼室２０から排出される排気中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元触媒３０に吸蔵する。そして、ＮＯｘの吸蔵量が所定以上となると想定される条件下、燃料添加弁３２による排気への燃料添加により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０上流の空燃比を理論空燃比程度とすることで、ＮＯｘを還元する。

更に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０のＮＯｘの吸蔵能力が低下するほどにＮＯｘ吸蔵還元触媒３０に吸着される硫黄の量が増加すると想定される条件下、燃料添加弁３２による排気への燃料添加により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０上流の空燃比を理論空燃比程度とすることで、硫黄の被毒からの回復制御を行う。

ところで、上記燃料添加弁３２によって添加される燃料内の炭化水素（ＨＣ）等の還元剤は、燃焼室２０から排出される未燃燃料からなる還元剤と比較して、粒径が大きく、重いものとなっている。このため、添加される燃料は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０において反応を生じにくく、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０を介してその下流に排出されやすい。このため、上記燃料添加を行なうＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の再生制御に際しては、燃焼室２０から排出される排気を極力リッチとすることが望ましい。

また、再生制御時以外と制御時とで燃焼室２０から排出される排気の空燃比を異ならしめると、燃焼状態が断続的に切り替わり好ましくない。そこで、本実施形態では、再生制御の有無にかかわらず、燃焼室２０から排出される排気の空燃比を極力リッチとする。

ただし、ディーゼル機関１０の出力制御に際しては、燃焼室２０の空燃比を理論空燃比よりもリーンとすることが燃焼状態を安定させるうえで望ましい。このため、燃焼室２０の空燃比を極力リッチとすることは、燃焼状態の不安定化を招きやすいものとなる。したがって、燃焼室２０の空燃比を極力リッチとする際には、燃焼状態を監視することが望まれる。この燃焼状態は、燃焼室２０から排出される排気の空燃比（燃焼行程による実際の空燃比）と相関を有するため、これを検出することで把握することができる。ただし、燃料添加弁３２を介して燃料が添加されるときには、その下流に設けられる空燃比センサ３４の検出値によっては、燃焼行程による実際の空燃比を検出することができない。

そこで本実施形態では、再生制御がなされるときには、空燃比センサ３４の検出値から燃料添加による影響量を除去することで、燃焼行程による実際の空燃比を算出し、この算出される空燃比を目標値にフィードバック制御する。

図２に、本実施形態にかかる燃料行程による空燃比（燃焼空燃比）のフィードバック制御モードを示す。詳しくは、図２（ａ）は再生制御の有無を示す。また、図２（ｂ）において、実線は空燃比センサ３４の検出値を示し、一点鎖線は、燃焼空燃比の目標値を示し、２点鎖線は、再生制御時のＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の下流の空燃比の目標値を示す。

図示されるように、再生制御がなされる以前には、空燃比センサ３４の検出値が燃焼空燃比の目標値（例えば「２０」）に制御される通常モードとなる。これに対し、再生制御時には、空燃比センサ３４の検出値は、再生制御のための目標値（理論空燃比程度）にフィードバック制御される。このため、空燃比センサ３４の検出値から燃料添加による影響量を除去して燃焼空燃比を算出し、これをその目標値にフィードバック制御する再生制御モードとなる。更に、再生制御が終了すると、空燃比センサ３４の検出値を燃焼空燃比の目標値にフィードバック制御するに先立ち、エアフローメータ１５によって検出される吸入空気量と、燃料噴射弁２４によって噴射される燃料量とから算出される燃焼空燃比を目標値にフィードバック制御する過渡モードを設ける。これは、図示されるように、再生制御モードが終了しても、空燃比センサ３４の検出値には、しばらくの間燃料添加の影響が残ることに鑑み、同影響を回避してフィードバック制御を行うためのものである。そして過渡モードが終了すると、再び通常モードとなる。

以下、図２に示す各空燃比フィードバック制御について更に詳述する。

図３に、再生制御における燃料添加制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ＮＯｘ吸蔵量が所定量α以上であることと硫黄の吸着量が所定量β以上であることとの論理和条件が成立しているか否かを判断する。ここで所定量αは、吸蔵されたＮＯｘを還元する制御を行うことが所望される状態であるか否かを判断するためのものである。また、所定量βは、ＮＯｘの吸蔵能力が低下し硫黄被毒からの回復制御が所望される状態であるか否かを判断するためのものである。

上記ＮＯｘ吸蔵量は、例えばディーゼル機関１０の回転速度及び噴射量と単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量との関係を示すマップに基づき、マップ演算されるＮＯｘ吸蔵量を時間積分することで算出すればよい。また、上記硫黄の吸着量についても、例えばディーゼル機関１０の回転速度及び噴射量と単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量との関係を示すマップに基づき、マップ演算されるＮＯｘ吸蔵量を時間積分することで算出すればよい。

ステップＳ１０において肯定判断されると、ステップＳ１２において、先の図２（ａ）に示した再生制御フラグをオンとする。続いて、ステップＳ１４において、燃料添加弁３２の操作によって添加される燃料添加量Ｆのフィードフォワード項を算出する。これは、エアフローメータ１５の検出値Ｇａと、再生制御時のＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の下流の空燃比の目標値Ｄｔと、燃料噴射弁２４に対する燃料噴射量の指令値ＱＦＩＮと、回転速度ＮＥとを用いて下記の式（１）のようにして算出する。

Ｆ＝Ｇａ／Ｄｔ−ＱＦＩＮ×ＮＥ／（６０×２）…（１）
上記の式（１）において、右辺第１項「Ｇａ／Ｄｔ」は、空燃比センサ３４の近傍における空燃比をその目標値Ｄｔとするために要求される燃料の総量である。また、右辺第２項は、燃料噴射弁２４から噴射される１秒間当たりの燃料量である。右辺第１項から第２項を引くことで、空燃比センサ３４の近傍の空燃比を上記目標値Ｄｔとするために要求される燃料量のうち特に燃料添加弁３２から添加すべき燃料添加量Ｆを算出することができる。

続くステップＳ１６では、燃料添加制御の開始後、予め定められたディレイ時間が経過したか否かを判断する。このディレイ時間は、先の図２に示す時間ＤＬである。このディレイ時間は、燃料添加に伴い空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒが再生制御における目標値に追従するようになるまでに要する応答遅れに応じて設定される。そして、ディレイ時間が経過したと判断されると、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒと上記目標値Ｄｔとの差の絶対値が閾値γよりも大きいか否かを判断する。この閾値γは、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒと目標値Ｄｔとに基づくフィードバック制御を行うか否かを判断するためのものである。この閾値γは、フィードバック制御による検出値ＡｂｙＦｒのハンチングを十分に抑制することのできる値に設定されている。

ステップＳ１８において上記閾値γよりも大きいと判断されると、ステップＳ２０において、検出値ＡｂｙＦｒと目標値Ｄｔとに基づくＰＩＤ制御により、燃料添加弁３２による燃料の添加量を微調整する。

なお、上記ステップＳ１０、Ｓ１６、Ｓ１８において否定判断されるときや、ステップＳ２０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

図４に、燃焼空燃比のフィードバック制御モードの決定にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

図示されるように、本実施形態では、先の図２に示した３つのモードのうちのいずれを行なうかを以下のようにして決定する。

通常モード（ステップＳ３４）…再生制御がなされていないとき（ステップＳ３１：ＮＯ）や、再生制御が終了後Ｘ秒経過（ステップＳ３２：ＹＥＳ）してからなされる制御モード。ここでＸ秒は、燃料添加弁３２による燃料添加の影響が空燃比センサ３４に及ぼされなくなると想定される時間に設定されている。

再生制御モード（ステップＳ３６）…再生制御の間（ステップＳ３０：ＹＥＳ）行なわれる制御モード。

過渡モード（ステップＳ３８）…再生制御の終了からＸ秒経過するまでの間（ステップＳ３２：ＮＯ）行なわれる制御モード。

図５に、上記通常モードにかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ５０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒを取得する。続くステップＳ４２においては、上記ステップＳ４０にて取得される検出値ＡｂｙＦｒを、フィードバック制御の演算に用いる燃焼空燃比ＡｂｙＦｃとして設定する。続くステップＳ４４では、ディーゼル機関１０の回転速度と、上述した要求トルクとに基づき、燃焼空燃比の目標値ＡｂｙＦｔをマップ演算する。

続くステップＳ４６では、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃとその目標値ＡｂｙＦｔとの差の絶対値が閾値εよりも大きいか否かを判断する。この閾値εは、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃと目標値ＡｂｙＦｔとに基づくフィードバック制御を行うか否かを判断するためのものである。この閾値εは、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃのハンチングを十分に抑制することのできる値に設定されている。

そして、上記閾値εよりも大きいと判断されると、ステップＳ４８において、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃと目標値ＡｂｙＦｔとに基づくＰＩＤ制御により、スロットルバルブ１８を操作する。すなわち、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃが目標値ＡｂｙＦｔよりも大きいときには、空気量を低減すべく、スロットルバルブ１８の開度を減少させ、また、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃが目標値ＡｂｙＦｔよりも小さいときには、空気量を増大させるべく、スロットルバルブ１８の開度を増加させる。なお、このフィードバック制御において操作対象となるアクチュエータとしては、スロットルバルブ１８に限らず、ＥＧＲバルブ４０や、可変ノズル式ターボチャージャ３６におけるノズルであってもよい。また、これらのアクチュエータのいくつかを組み合わせて用いてもよい。

上記ステップＳ４６において否定判断されるときや、ステップＳ４８の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

図６に、上記再生制御モードにかかる処理の手順を示す。なお、図６に示す処理において、先の図５の処理と対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ４０ａにおいて、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒと、エアフローメータ１５の検出値Ｇａとを取得する。続くステップＳ４２ａでは、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃを以下の式によって算出する。

ＡｂｙＦｃ＝Ｇａ／（Ｇａ／ＡｂｙＦｒ−Ｆ）
ここで、分母第１項「Ｇａ／ＡｂｙＦｒ」は、ディーゼル機関１０において噴射及び添加される燃料の総量である。したがって、上記総量から燃料添加量Ｆを減算することで、分母「Ｇａ／ＡｂｙＦｒ−Ｆ」は、燃焼室２０にて燃焼に供される燃料量を示すものとなっている。このため、右辺は、燃焼に供される燃料量と吸入空気量（検出値Ｇａ）との比となっている。

こうして燃焼空燃比ＡｂｙＦｃを算出すると、以下、先の図５のステップＳ４４〜Ｓ４８の処理を行なう。

図７に、上記過渡モードにかかる処理の手順を示す。なお、図７に示す処理において、先の図５の処理と対応する処理については、便宜上同一の符号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ４０ｂにおいて、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒと、燃料噴射弁２４に対する噴射量の指令値ＱＦＩＮと、エアフローメータ１５の検出値Ｇａとを取得する。続くステップＳ４２ｂでは、燃焼空燃比ＡｂｙＦｃを以下の式によって算出する。

ＡｂｙＦｃ＝Ｇａ／ＱＦＩＮ
上記の式により燃焼空燃比ＡｂｙＦｃを算出した後、先の図５のステップＳ４４〜Ｓ４８の処理と同様の処理を行なう。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）再生制御がなされるとき、燃焼行程による実際の空燃比（燃焼空燃比ＡｂｙＦｃ）を、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒへの燃料添加による影響量を除去することで算出した。このため、燃料添加によるＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の再生制御中であっても、その下流に設けられる空燃比センサ３４の検出値に基づき、燃焼空燃比を目標値へフィードバック制御することができる。

（２）燃焼空燃比ＡｂｙＦｃを「Ｇａ／（Ｇａ／ＡｂｙＦｒ−Ｆ）」と算出した。これにより、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒへの燃料添加による影響量を適切に除去しつつ燃焼行程による実際の空燃比を算出することができる。

（３）再生制御の終了後、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒを燃焼空燃比の目標値へフィードバック制御するに先立ち、吸気量（検出値Ｇａ）と噴射量の指令値ＱＦＩＮとに基づき算出される実際の空燃比を目標値へフィードバック制御した。これにより、空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒの応答遅れの影響による空燃比の制御性の低下を回避することができる。

（４）ディーゼル機関１０の排気通路２６に設けられる燃料添加弁３２を操作することで再生制御のための燃料供給を行なった。これにより、燃焼室２０における燃焼に供されない態様にて燃料を供給するにもかかわらず、燃料のクランクケースへの流入によるエンジンオイルの希釈等を回避することができる。このため、再生制御を好適に行なうことができる。

（５）ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０に吸蔵されるＮＯｘを還元するための再生制御中に、燃焼行程による実際の空燃比を目標値へ上記態様にてフィードバック制御することにより、ＮＯｘの還元のための再生制御中であっても燃焼状態を適切に制御することができる。

（６）硫黄被毒により低下したＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の排気浄化能力を回復させるための再生制御中に、燃焼行程による実際の空燃比を目標値へ上記態様にてフィードバック制御することにより、被毒回復中であっても燃焼状態を適切に制御することができる。

（７）燃焼空燃比ＡｂｙＦｃの目標値ＡｂｙＦｔを、ディーゼル機関１０における燃焼状態を安定させることのできる下限値近傍に設定した。これにより、燃焼室２０から排出される排気中に未燃燃料が多量に存在するため、再生制御中であっても、上記燃料添加量を極力低減することができる。このため、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０の再生制御をより適切に行うことができる。

（８）空燃比センサ３４の検出値ＡｂｙＦｒに基づき、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０近傍の空燃比をフィードバック制御することで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０近傍における排気の状態を監視することができるため、再生制御をより適切に行なうことができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・再生制御モードや過渡モードにおける燃焼空燃比の算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えばエアフローメータ１５の検出値Ｇａを用いる代わりに、スロットルバルブ１８の開度とディーゼル機関１０の回転速度とに基づき推定算出される吸気量に基づき、燃焼空燃比を算出してもよい。更に、ＥＧＲバルブ４０の開度及びディーゼル機関１０の回転速度に基づき吸気通路１２に還流される排気量を把握し、把握される排気量を加味して、燃焼空燃比を算出してもよい。この排気量は、エアフローメータ１５によって検出される吸気量を補正するために用いることができるし、また、過渡モードにおいては、燃焼室２０内に供給される燃料量を補正するために用いることができる。

・通常モードや過渡モード時の燃焼空燃比の目標値ＡｂｙＦｔは、「２０」程度の値に限らず、例えば「３０〜５０」程度としてもよい。また、再生制御モード時の目標値ＡｂｙＦｔとしても、燃焼状態を安定させることのできる下限値近傍の値とするものに限らない。再生制御モードにおける目標値ＡｂｙＦｔを「３０〜５０」程度としても、燃焼状態を適切にフィードバック制御するためには本発明は有効である。

・再生制御は、燃料添加弁３２を用いて行うものに限らず、例えばポスト噴射等、圧縮上死点から大幅に遅角されたタイミングで燃料噴射弁２４によって燃料を噴射することで行なうものであってもよい。

・燃料供給による再生制御の対象となる排気浄化装置としては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０に限らない。また、ディーゼル機関１０に限らず、燃料供給により排気浄化装置の再生制御を行う内燃機関にあっては、燃焼空燃比をフィードバック制御するためには本発明の適用が有効である。

一実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる空燃比フィードバック制御の態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかるＮＯｘ吸蔵還元触媒の再生制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる燃焼空燃比の制御モードの決定の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる通常モードにおける燃焼空燃比のフィードバック制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる再生制御モードにおける燃焼空燃比のフィードバック制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる過渡モードにおける燃焼空燃比のフィードバック制御の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、１２…吸気通路、１４…エアフローメータ、１８…スロットルバルブ、２０…燃焼室、２４…燃料噴射弁、３０…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、３２…燃料添加弁、３４…空燃比センサ、５０…ＥＣＵ（空燃比制御装置の一実施形態）。

Claims (8)

1. 内燃機関の排気浄化装置の下流に設けられる空燃比センサの検出値に基づき、前記内燃機関の燃焼行程による実際の空燃比を目標値にフィードバック制御する燃焼制御手段と、
   前記排気浄化装置の再生制御をすべく、前記空燃比センサによって検出される空燃比が前記目標値よりもリッチとなるように燃料供給を行なう再生制御手段とを備え、
   前記燃焼制御手段は、前記再生制御がなされるとき、前記燃焼行程による実際の空燃比を、前記燃料供給による前記検出値への影響量を除去することで算出する算出手段を備えることを特徴とする空燃比制御装置。
2. 前記算出手段は、前記内燃機関の吸気量Ｇａと、前記空燃比センサの検出値ＡｂｙＦｒと、前記燃料供給による供給量Ｆとを用いて、前記実際の空燃比を「Ｇａ／（Ｇａ／ＡｂｙＦｒ−Ｆ）」と算出することを特徴とする請求項１記載の空燃比制御装置。
3. 前記燃焼制御手段は、前記内燃機関の吸気量と前記燃焼工程のための燃料噴射量とに基づき前記燃焼行程による実際の空燃比を算出する手段を更に備え、前記再生制御の終了後、前記空燃比センサの検出値を前記目標値へフィードバック制御するに先立ち、前記吸気量と前記燃料噴射量とに基づき算出される実際の空燃比を前記目標値へフィードバック制御することを特徴とする請求項１又は２記載の空燃比制御装置。
4. 前記再生制御手段は、前記燃料供給を、前記内燃機関の排気系に設けられる燃料添加弁を操作することで行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空燃比制御装置。
5. 前記排気浄化装置は、排気中の窒素酸化物を吸蔵する機能を備え、
   前記再生制御手段は、前記排気浄化装置に吸蔵される窒素酸化物を還元すべく、前記再生制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空燃比制御装置。
6. 前記再生制御手段は、硫黄被毒により低下した前記排気浄化装置の排気浄化能力を回復させるべく、前記再生制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空燃比制御装置。
7. 前記目標値が、前記内燃機関における燃焼状態を安定させることのできる下限値近傍に設定されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空燃比制御装置。
8. 前記再生制御手段は、前記空燃比センサの検出値に基づき、前記排気浄化装置近傍の空燃比をフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空燃比制御装置。

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