JP5071436B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する目的で排気管の途中に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒、Ｌｅａｎ ＮＯｘ Ｔｒａｐ、ＬＮＴ）を配置する場合がある。ＬＮＴには、ディーゼルエンジンにおいて基本的となるリーン雰囲気でＮＯｘが吸蔵され、間隔を置いてリッチ雰囲気に切り替えることにより吸蔵されていたＮＯｘが無害な窒素に還元されて放出される。

ここで、吸気量が多いときにリッチ雰囲気に切り替えてＮＯｘの還元を実行しようとすると、リッチな空燃比とするために燃焼噴射量を多くする必要がある。したがって、吸気量が少ないときに比べて燃費が悪くなる。そこで、特許文献１の発明では、吸気量が低流量状態にあるときに、リッチ雰囲気に切り替えてＮＯｘの還元を実行している。

特開２００５−１１３７７５号公報

ところで、リッチ雰囲気を形成する手法として、エンジン筒内でリッチガスを作り出す燃焼であるリッチ燃焼が知られている。このリッチ燃焼では、新気量を制御するスロットルを、リーン雰囲気とするエンジン筒内での燃焼である通常燃焼のときよりも小さな開度にして新気量を少なくするとともに、燃料噴射量を通常燃焼のときよりも多くして、リッチな空燃比（例えば１４．５以下）にしている。

ここで、図１２は、従来のリッチ燃焼時における（ａ）車両の加速率の時間変化、（ｂ）新気量の時間変化及び（ｃ）トルクの時間変化を示している。なお、同図（ｂ）において、破線は目標新気量の時間変化を示しており、実線は実際の新気量の時間変化を示している。また、同図（ｃ）において、破線は目標トルクの時間変化を示しており、実線は実際のトルクの時間変化を示している。図１２（ａ）に示すように、車両の加速率が急上昇すると、図１２（ｂ）に示すように、目標新気量も上昇する。目標新気量が上昇すると、図１２（ｃ）に示すように、目標トルクも上昇する。つまり、車両の加速率が急上昇したときは、新気量を多くしてトルクを大きくすることで、車両が速やかに急加速できるようにしようとしている。

しかしながら、実際は、リッチ燃焼の途中で車両の加速率が急上昇すると、図１２（ｂ）に示すように、実際の新気量は目標新気量に追従できない。そして、燃料噴射量に対して新気量を制御することによりトルクを制御するリッチ燃焼では、新気量が目標新気量に追従できないと、図１２（ｃ）に示すように、トルクが目標トルクより小さくなり、トルク不足となってしまう。このように、トルク不足になると、速やかに急加速ができなくなり、ドライバビリティが悪化する。特許文献１の発明では、上述したように、吸気量が低流量状態のときにリッチ雰囲気に切り替えているが、そのリッチ雰囲気の状態で車両の加速率が急上昇した場合には上記問題が生ずる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するためにリッチ燃焼を実行する内燃機関の排気浄化装置において、車両が急加速することによるトルク不足となるのを低減することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、
そのＮＯｘ触媒で吸蔵されたＮＯｘを還元するために、リッチ雰囲気とする前記内燃機関での燃焼であるリッチ燃焼を実行する燃焼制御手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記燃焼制御手段は、新気量を制御するスロットルを、リーン雰囲気とする前記内燃機関での燃焼である通常燃焼時における開度として定められた通常燃焼時開度よりも小さな開度であって、前記車両の急加速時にトルク不足となる程に小さな開度にすることで前記リッチ燃焼を実行し、
前記車両の加速率を取得する加速率取得手段と、
その加速率取得手段によって取得された前記加速率が所定の閾値加速率より大きいか否かを判断することによって、前記車両が急加速するか否かを判断する急加速判断手段と、
筒内の酸素重量を取得する酸素重量取得手段と、
排気の一部を吸気側へ導くＥＧＲ装置によってどの程度の排気が吸気側に導かれたか、を示すＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段と、を備え、
前記燃焼制御手段は、前記急加速判断手段によって、前記車両が急加速すると判断された場合には、前記リッチ燃焼を実行しないで前記リッチ燃焼時における前記スロットルの開度よりも大きな前記通常燃焼時開度の前記通常燃焼を実行し、
さらに前記燃焼制御手段は、前記リッチ燃焼を実行しているときに前記車両が急加速すると判断された直後は、前記筒内の酸素重量と前記ＥＧＲ率とに応じて燃料噴射量を、前記通常燃焼時における燃料噴射量として定められた通常燃焼時噴射量より少なくして、前記ＥＧＲ装置によって吸気側へ導かれた直前の前記リッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料の影響でトルクが変動するのを抑え、
前記加速率が前記閾値加速率よりも大きい状態が継続されている継続時間を計測する継続時間計測手段と、
その継続時間計測手段によって計測された前記継続時間が所定の閾値時間より小さいか大きいかを判断する継続時間判断手段と、を備え、
前記燃焼制御手段は、前記リッチ燃焼を実行しているときに、前記車両が急加速すると判断されたとしても、前記継続時間が前記閾値時間より小さいと判断されている間は、前記スロットルを、前記リッチ燃焼時における開度として定められたリッチ燃焼時開度よりも大きく前記通常燃焼時開度よりも小さな開度に制御し、かつ、主たる燃料噴射に後続する副噴射であるアフター噴射を実行する、アフター付きリッチ燃焼を実行し、その間に前記加速率が前記閾値加速率より小さくなった場合には通常の前記リッチ燃焼に戻し、さらに前記継続時間が前記閾値時間より大きいと判断された場合に前記通常燃焼に切り替えることを特徴とする。

これによれば、急加速判断手段によって、車両が急加速すると判断された場合には、燃焼制御手段はリッチ燃焼を実行しない。すなわち、リッチ燃焼が実行されている途中で車両が急加速する場合には、そのリッチ燃焼は中止される。また通常燃焼のときに車両が急加速する場合には、リッチ燃焼に切り替えない。その結果、車両が急加速する場合には通常燃焼が実行される。そして、通常燃焼時では、リッチ燃焼時よりもスロットルの開度が大きく、新気量が多い状態となっているので、車両の急加速時であっても新気量が目標新気量に追従できないことを低減できる。また、通常燃焼時では、新気量に対して燃料噴射量を制御することによりトルクを制御しているので、新気量が多少目標新気量に追従できかたったとしても燃料噴射量を調節して、トルクを目標トルクに制御することができる。したがって、トルク不足となるのを低減できる。

また本発明によれば、リッチ燃焼を実行しているときに車両が急加速すると判断された場合には、スロットルを通常燃焼時開度に制御し、燃料噴射量を通常燃焼時噴射量に制御することによって、通常燃焼に切り替えることができる。ここで、ＥＧＲ装置によって、排気の一部を吸気側へ導いている場合には、直前のリッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料の一部が吸気側へ導かれて、その未燃燃料が筒内に吸入されることになる。したがって、スロットルを通常燃焼時開度に制御し、燃料噴射量を通常燃焼時噴射量に制御して通常燃焼に切り替えると、その直後は、通常の通常燃焼のときよりも筒内の燃料が多くなってしまう。つまり、意図しない空燃比となってしまい、意図しないトルクが発生されてしまうので、ドライバビリティが悪化する。

そこで、燃焼制御手段は、車両が急加速すると判断された直後は、筒内の酸素重量とＥＧＲ率とに応じて燃料噴射量を通常燃焼時噴射量より少なくする。これによれば、ＥＧＲ率は、直前のリッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料がどの程度吸気側に導かれたかの指標とすることができるので、そのＥＧＲ率と筒内の酸素重量に基づいて、意図した空燃比となる燃料噴射量を決定している。したがって、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後であっても、直前のリッチ燃焼における未燃燃料の影響でトルクが変動するのを抑えることができるので、ドライバビリティが悪化するのを防止できる。

また、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記閾値時間を第二閾値時間とし、前記継続時間判断手段を第二継続時間判断手段として、
前記継続時間計測手段によって計測された前記継続時間が前記第二閾値時間よりも小さい所定の第一閾値時間より小さいか大きいかを判断する第一継続時間判断手段を備え、
前記燃焼制御手段は、前記リッチ燃焼を実行しているときに、前記車両が急加速すると判断されたとしても、前記継続時間が前記第一閾値時間より小さいと判断されている間は前記リッチ燃焼を継続して実行し、前記継続時間が前記第一閾値時間より大きく前記第二閾値時間より小さいと判断されている間に前記アフター付きリッチ燃焼を実行する。

これによれば、リッチ燃焼が実行されているときに、車両が急加速すると判断された場合であっても、その継続時間が第一閾値時間より小さいと判断されている間は、リッチ燃焼が継続して実行されるので、例えば車両が急加速されている状態が短い場合に、リッチ燃焼と通常燃焼とを頻繁に切り替えることを防止できる。その結果、リッチ燃焼と通常燃焼との切り替え時のトルク変動が頻繁に起こることを抑制でき、実行時間が短くて効果が少ないリッチ燃焼が実行されることによる燃費の悪化を防止できる。

ただし、車両が急加速しているときに、あまりに長い間、リッチ燃焼を維持すると、上述したように、トルク不足によってドライバビリティが悪化する。そこで、車両が急加速している継続時間が第二閾値時間より大きい場合には、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替える。通常燃焼に切り替えれば、新気量が目標新気量に追従しやすくなり、さらに急加速時であっても燃料噴射量を調節することでトルクを目標トルクに制御することができる。

また本発明によれば、リッチ燃焼が実行されているときに、車両が急加速すると判断された場合であっても、すぐに通常燃焼に切り替えないで、その継続時間が第一閾値時間より大きく第二閾値時間より小さいと判断されている間は、アフター付きリッチ燃焼が実行される。そのアフター付きリッチ燃焼では、スロットルがリッチ燃焼時開度よりも大きな開度となっている。したがって、通常のリッチ燃焼のときよりも新気量が多くなるので、通常のリッチ燃焼のときよりも新気量が目標新気量に追従しやすくなる。その結果、通常のリッチ燃焼を維持するときに比べてトルクの不足を低減できる。一方、アフター付きリッチ燃焼では、通常のリッチ燃焼のときよりも新気量が多くなるので、筒内の余剰酸素が増える。そこで、アフター付きリッチ燃焼では、主たる燃料噴射に後続する副噴射であるアフター噴射を実行して余剰酸素を消費して、リッチ雰囲気を維持している。これにより、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元できる。

また、リッチ燃焼が実行されているときに、車両が急加速すると判断された場合であっても、その継続時間が第二閾値時間より小さいと判断されている間は、すぐに通常燃焼に切り替えないでアフター付きリッチ燃焼が実行されるので、例えば車両が急加速されている状態が短い場合に、通常のリッチ燃焼と通常燃焼とを頻繁に切り替えることを防止できる。その結果、通常のリッチ燃焼と通常燃焼との切り替え時のトルク変動が頻繁に起こることを抑制でき、実行時間が短くて効果が少ないリッチ燃焼が実行されることによる燃費の悪化を防止できる。

ただし、アフター付きリッチ燃焼は、通常燃焼のときよりも小さな開度に制御されて新気量が少ないので、新気量が目標新気量に追従できる能力が通常燃焼に比べて劣る。そこで、車両が急加速している継続時間が第二閾値時間より大きいと判断された場合には通常燃焼に切り替える。これにより、例えば長時間車両が急加速している場合には通常燃焼に切り替わるので、トルク不足によるドライバビリティが悪化するのを防止できる。

一方、アフター付きリッチ燃焼は、通常のリッチ燃焼よりもＮＯｘを還元する能力が劣る。そこで、アフター付きリッチ燃焼が実行されているときに、車両の加速率が閾値加速率より小さくなった場合には、通常のリッチ燃焼に戻す。これにより、車両が急加速しなくなった場合には通常のリッチ燃焼に戻るので、効率よくＮＯｘを還元することができる。なお、この場合、車両は急加速していないので、トルク不足によるドライバビリティが悪化することはない。

ところで、車両が急加速するときには、瞬間的にトルクを増大させて、急加速を実現しようとする。つまり、車両が急加速するときは、ドライバーはアクセルペダルを大きく踏み込み、アクセルペダルの変位量の微分値が大きくなる。そこで、加速率取得手段は、アクセルペダルの変位量の微分値を加速率として取得することができる。また、車両が急加速するときには、瞬間的に内燃機関の回転数が大きくなり、内燃機関の回転数の微分値が大きくなる。そこで、加速率取得手段は、内燃機関の回転数の微分値を車両の加速率として取得してもよい。

第一、第二実施形態のディーゼルエンジンの概要図を示した図である。 ＥＣＵ５０が実行する燃焼制御処理のメインルーチンを示したフローチャートである。 第一実施形態における図２のステップＳ１３の処理の詳細を示したフローチャートである。 図２のステップＳ１６の処理の詳細を示したフローチャートである。 図２のステップＳ１８の処理の詳細を示したフローチャートである。 リッチ燃焼から通常燃焼への切り替え時における吸気スロットルバルブ１２の開度、燃料噴射量およびトルクの変動を説明するための図である。 各種信号の時間変化を示した図である。 車両の急加速時でもトルク不足とならないことを説明するための図である。 第二実施形態におけるステップＳ１３の処理の詳細を示したフローチャートである。 第二実施形態において、各燃焼で、どのような燃料噴射が実行されるのか、吸気スロットルバルブ１２の開度等を説明するための図である。 指令Ｑとエンジン回転数ＮＥとに基づいてリッチ燃焼を実行してよいか否かを判断することを説明するための図である。 従来、リッチ燃焼が実行されているときに、車両が急加速した場合に、トルク不足となることを説明するための図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。まず図１には、本発明の第一実施形態としてのディーゼルエンジンの概要図が示されている。図１にはディーゼルエンジン１、及びそれに係る吸気系、排気系、排気還流系、そしてこれらを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）５０が示されている。

まず吸気系においては、吸気通路１０を通じてシリンダ２０に空気が送られる。吸気通路１０にはエアフロメータ１１、吸気スロットルバルブ１２が配置されている。エアフロメータ１１によって吸入する新気量（空気量）が計測されてＥＣＵ５０へと、その情報が送られる。またエアフロメータ１１の下流側に配置された吸気スロットルバルブ１２の開度によりシリンダへ吸入される新気量が増減する。

ディーゼルエンジン１（内燃機関）のシリンダ２０には、シリンダヘッドにインジェクタ２１が装備されている。ＥＣＵ５０から指令に従い、コモンレール（図示なし）から供給される燃料が、このインジェクタ２１からシリンダ２０内に噴射される。噴射時期及び噴射量は、要求トルク、エンジンの回転数等に基づき、ＥＣＵ５０で決定される。

排気系においては、排気通路４０上に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４１（ＮＯｘ触媒）が装備されている。シリンダ２０内の燃料が希薄な（ディーゼルにおいては通常、Ａ／Ｆ値は１７以上）通常燃焼時に排気中のＮＯｘがこの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４１に吸蔵され、燃料が過剰な（通常、Ａ／Ｆ値は１４．５以下）リッチ燃焼時に吸蔵されたＮＯｘが還元され無害な窒素となり排出される。排気通路４０上にはＡ／Ｆセンサ４２（空燃比センサ）が配置され、同センサにより計測されたＡ／Ｆ値の数値がＥＣＵ５０へと送られる。

さらに排気還流系として、排気通路４０から吸気通路１０へ、排気を還流するためのＥＧＲ通路３０が設けられている。ＥＧＲ通路３０上には、ＥＧＲバルブ３１が配置され、ＥＣＵ５０からの指令でその開閉が制御されることにより、排気の還流量が調節される。なお、ＥＧＲ通路３０及びＥＧＲバルブ３１が本発明の「ＥＧＲ装置」に相当する。

また、運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を指令Ｑとして出力するアクセルセンサ６１がＥＣＵ５０に接続されている。

また、エンジン１の（単位時間あたりの）回転数ＮＥを計測するエンジン回転数センサ６２がＥＣＵ５０に接続されている。そのエンジン回転数センサ６２は、例えばエンジン１から連結されたクランク（図示外）の回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。そしてクランク角センサの検出値がＥＣＵ５０へ送られてＥＣＵ５０がエンジン１の回転数ＮＥを算出している。

ＥＣＵ５０は、通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うメモリ５３を備えている。そのＥＣＵ５０は、上記各種センサからの検出信号を基に運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン１への燃料噴射を制御する。また、吸気スロットルバルブ１２（スロットル）の開度を調節することで新気量を、ＥＧＲバルブ３１の開度を調節することでＥＧＲ量を制御する。

またＥＣＵ５０は、上記各種センサからの検出信号のノイズを除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１と、入力信号の微分値に相当する信号を出力する微分器５２とをさらに備えている。

またＥＣＵ５０は、本発明の「燃焼制御手段」として機能し、リーン雰囲気とする燃焼である通常燃焼を基本として実行しつつ、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘを還元するために、間隔を置いてリッチ雰囲気とする燃焼であるリッチ燃焼を実行する燃焼制御処理を実行する。なお、通常燃焼では、吸気スロットルバルブ１２の開度が通常燃焼時における開度として定められた通常燃焼時開度に制御され、燃料噴射量が通常燃焼時における燃料噴射量として定められた通常燃焼時噴射量に制御されて、Ａ／Ｆ値が１７以上となるリーン雰囲気で燃焼される。一方、リッチ燃焼では、吸気スロットルバルブ１２の開度が、リッチ燃焼時における開度として定められた、通常燃焼時開度より小さなリッチ燃焼時開度に制御される。また、リッチ燃焼では、燃料噴射量が、リッチ燃焼時における燃料噴射量として定められた、通常燃焼時噴射量より多いリッチ燃焼時噴射量に制御される。そして、リッチ燃焼では、Ａ／Ｆ値が１４．５以下となるリッチ雰囲気で燃焼される。

図２は、上記燃焼制御処理のメインルーチンを示したフローチャートである。以下、図２のフローチャートを参照しつつ燃焼制御処理を説明する。なお、図２の燃焼制御処理は、通常燃焼が実行されているときに一定間隔で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１１では、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘの吸蔵量を推定する。具体的には、例えば、エンジン回転数ＮＥと負荷とを座標軸とする運転状態を示す平面を複数の領域に区画し、各々の領域におけるエンジン１からの単位時間当たりのＮＯｘ吸蔵量をメモリ５３に予め記憶しておく。そしてステップＳ１１では、運転状態の推移に従って、対応する領域のＮＯｘ吸蔵量を積算していく処理をおこなう。ここでエンジン回転数ＮＥはエンジン回転数センサ６２によって計測すればよい。また負荷はアクセルセンサ６１の計測値とすればよい。また負荷ではなく、エンジン１における燃料噴射量としてもよい。その場合、燃料噴射量の値はＥＣＵ５０による指令値を用いればよい。

続くステップＳ１２では、ステップＳ１１で推定したＮＯｘ吸蔵量が所定値以上か否かを判断することで、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘを還元する必要があるか否かを判断する。ここで、ＮＯｘ吸蔵量が所定値以上になるまでは（Ｓ１２：ＮＯ）、繰り返しステップＳ１１、Ｓ１２の処理が実行される。なお、その間は、通常燃焼が継続して実行されているので、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に増加していく。そして、ＮＯｘ吸蔵量が所定値以上になった場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３では、車両の加速率に基づいてリッチ燃焼を実行してよいか否かを判定する処理を実行する。図３はステップＳ１３の処理の詳細を示したフローチャートである。以下、図３のフローチャートを参照しつつ、ステップＳ１３の処理の詳細を説明する。

まず、ステップＳ２１では、車両が急加速するか否かを判断するために、車両の加速率ａを取得する。具体的には、まずアクセルセンサ６１からアクセルペダル変位量を示した指令ＱをＬＰＦ５１でノイズを除去して取得する。なお、ステップＳ２１を実行するＥＣＵ５０が本発明の「加速率取得手段」に相当する。ここで、図７（ａ）は、取得した指令Ｑの時間変化を例示した図である。なお、図７（ａ）では、指令Ｑの信号の特徴の説明しやすくするために、複数の期間Ｐ１〜Ｐ９を示している。図７（ａ）に示すように、指令Ｑは、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６で大きく変動している。また、期間Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５では、ゆるやかな勾配で推移している。また期間Ｐ７では、ほぼ一定の勾配で指令Ｑは増加している。また期間Ｐ８、Ｐ９では、期間Ｐ７よりも大きな勾配で指令Ｑは増加している。

さらに、ステップＳ２１では、取得した指令Ｑを微分器５２に入力して、指令Ｑの微分値を車両の加速率ａとして取得する。このように、指令Ｑの微分値を車両の加速率ａとしているのは、ドライバーは車両を急加速させるときにはアクセルペダルを大きく踏み込み、トルクを急激に増大させるためである。ここで、図７（ｂ）は、車両の加速率ａの例示として、図７（ａ）の指令Ｑの微分値の時間変化を示した図である。図７（ｂ）に示すように、指令Ｑの変動が大きい期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ９で車両の加速率ａが大きくなっているのが分かる。

続くステップＳ２２では、車両の加速率ａが所定の閾値加速率ｂより大きいか否かを判断することによって、車両が急加速するか否かを判断する。なお、ここでいう急加速とは、リッチ燃焼時に新気量が目標新気量に追従できなくなりトルク不足になるような加速をいう。具体的には、例えば目標トルクの８０％未満のトルクしか出力できなくなる加速をいう。この場合、閾値加速率ｂは、目標トルクの８０％のトルクが出力される加速率となる。なお、図７（ｂ）には、閾値加速率ｂが示されている。図７（ｂ）に示すように、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ９で車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きくなっており、それ以外の期間Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７では加速率ａは閾値加速率ｂ以下となっている。なお、ステップＳ２２を実行するＥＣＵ５０が本発明の「急加速判断手段」に相当する。

ステップＳ２２において、車両の加速率ａが所定の閾値加速率ｂより大きく、車両が急加速すると判断された場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２３に進み、リッチ燃焼を許可する許可判定フラグＦをＯＦＦにして（Ｆ＝０）、メモリ５３に記憶する。その後、図３のフローチャートの処理を抜ける。一方、車両の加速率ａが所定の閾値加速率ｂ以下で、車両が急加速しないと判断された場合には（Ｓ２２：ＮＯ）、ステップＳ２４に進み、許可判定フラグＦをＯＮにして（Ｆ＝１）、メモリ５３に記憶する。その後、図３のフローチャートの処理を抜ける。

説明を図２のフローチャートの処理に戻り、ステップＳ１４では、メモリ５３に記憶されている許可判定フラグＦの値に基づいて、リッチ燃焼が実行可能か否かを判断する。具体的には、許可判定フラグＦがＯＮ（Ｆ＝１）されているときにはリッチ燃焼が実行可能であると判断する一方で、許可判定フラグＦがＯＦＦ（Ｆ＝０）されているときにはリッチ燃焼が実行不能であると判断する。ここで、許可判定フラグＦがＯＦＦ（Ｆ＝０）されている間は（Ｓ１４：ＮＯ）、リッチ燃焼を実行しないで、車両の加速率ａに基づいてリッチ燃焼を実行してよいか否かを判定するステップＳ１３の処理が繰り返し実行される。つまり、車両が急加速している間は、リッチ燃焼は実行されないで通常燃焼が継続して実行される。したがって、車両の急加速時にトルク不足となるのを防止できる。

一方、許可判定フラグＦがＯＮ（Ｆ＝１）されている場合は（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１５に進み、吸気スロットルバルブ１２の開度を通常燃焼時開度からリッチ燃焼時開度に切り替え、燃料噴射量を通常燃焼時噴射量からリッチ燃焼時噴射量に切り替えて、通常燃焼からリッチ燃焼に切り替える。これによって、リーン雰囲気からリッチ雰囲気に切り替わるので、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが還元されていくことになる。

ところで、リッチ燃焼を実行している途中でも車両が急加速する場合がある。この場合、トルク不足となる恐れがある。そこで、続くステップＳ１６で、車両の加速率ａに基づいて、リッチ燃焼を継続してよいか否かを判定する。図４は、ステップＳ１６のリッチ燃焼を継続してよいか否かを判定する処理の詳細を示したフローチャートである。以下、図４のフローチャートを参照しつつ、ステップＳ１６の処理の詳細を説明する。

まず、ステップＳ３２では、先に説明したステップＳ２１と同様に、車両の加速率ａを取得する。なお、ステップＳ３２を実行するＥＣＵ５０が本発明の「加速率取得手段」に相当する。

続くステップＳ３３では、ステップＳ３２で取得した車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きいか否かを判断する。なお、ステップＳ３３を実行するＥＣＵ５０が本発明の「急加速判断手段」に相当する。車両の加速率ａが閾値加速率ｂ以下の場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、ステップＳ３４に進み、そのままリッチ燃焼を継続して実行する。そして、ステップＳ３５で、リッチ燃焼を許可する許可判定フラグＦをＯＮ（Ｆ＝１）にして、メモリ５３に記憶する。次いで、ステップＳ３９で、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きい状態となっている時間を計測するためのＯＦＦカウンタＣ（継続時間）をリセット（Ｃ＝０）して、メモリ５３に記憶する。その後、図４のフローチャートの処理を抜ける。

一方、ステップＳ３３において、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きい場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ステップＳ３６に進み、メモリ５３に記憶されているＯＦＦカウンタＣの値を１加算する（Ｃ＝Ｃ＋１）。そして、ステップＳ３７で、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１（第一閾値時間）より大きいか否かを判断する。ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１より小さい場合には（Ｓ３７：ＮＯ）、ステップＳ４０に進み、許可判定フラグＦをＯＮ（Ｆ＝１）にしてメモリ５３に記憶する。その後、図４のフローチャートの処理を抜ける。

この場合、再度、図４のフローチャートの処理が実行される。すなわち、再度車両の加速率ａが取得され（Ｓ３２）、依然として車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きいか否かが判断される（Ｓ３３）。そして、依然として車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きい場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ＯＦＦカウンタＣの値が１加算され（Ｓ３６）、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１より大きいか否かが判断される（Ｓ３７）。したがって、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きい間は、時間の経過とともにＯＦＦカウンタＣが増加していくことになる。つまり、ＯＦＦカウンタＣは、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きい状態となっている継続時間を示している。また、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１より大きくなるまでは、リッチ燃焼が継続して実行される。なお、ステップＳ３６及びステップＳ３９を実行するＥＣＵ５０が本発明の「継続時間計測手段」に相当する。また、ステップＳ３７を実行するＥＣＵ５０が本発明の「継続時間判断手段」に相当する。

そして、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１より大きくなる前に（Ｓ３７：ＮＯ）、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより小さくなった場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、リッチ燃焼が継続して実行され（Ｓ３４）、許可判定フラグＦがＯＮ（Ｆ＝１）にされる（Ｓ３５）。つまり、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより大きくなったとしても、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１となる一定時間の間に、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより小さくなった場合には、リッチ燃焼が継続して実行される。そして、第一閾値Ｃ１は、車両が急加速している状態でどの程度の間、リッチ燃焼の実行を許容できるかに基づいて定められる。上述したように、リッチ燃焼時に車両が急加速をすると、トルク不足となるが、その不足は、車両が急加速している時間が長くなるほど大きくなる。したがって、第一閾値Ｃ１は、許容できるトルク不足の程度に基づいて定められる。これにより、例えば車両が急加速されている状態が短い場合に、リッチ燃焼と通常燃焼とを頻繁に切り替えることを防止できる。その結果、リッチ燃焼と通常燃焼との切り替え時のトルク変動が頻繁に起こることを抑制でき、実行時間が短くて効果が少ないリッチ燃焼が実行されることによる燃費の悪化を防止できる。

一方、ステップＳ３７において、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１より大きくなった場合には（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進み、許可判定フラグＦをＯＦＦ（Ｆ＝０）にしてメモリ５３に記憶する。この場合、後述するが、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替わることになる。その後、図４のフローチャートの処理を抜ける。

ここで、図７（ｃ）は、図７（ａ）の指令Ｑ、図７（ｂ）の加速率ａに対するＯＦＦカウンタＣの時間変化を示した図である。なお、図７（ｃ）には第一閾値Ｃ１も示されている。また、図７（ｄ）は、図７（ａ）の指令Ｑ、図７（ｂ）の加速率ａに対する許可判定フラグＦの時間変化を示した図である。図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、期間Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７では、加速率ａは閾値加速率ｂ以下となっているので（図７（ｂ）参照）、ＯＦＦカウンタＣがゼロとなっており、許可判定フラグＦがＯＮとされている。また、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ９では、加速率ａが閾値加速率ｂより大きくなっているので（図７（ｂ）参照）、ＯＦＦカウンタＣが増加している。しかし、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８では、ＯＦＦカウンタＣの値が第一閾値Ｃ１以下となっているために、許可判定フラグＦはＯＮのままになっている。つまり、リッチ燃焼が継続して実行されることになる。これに対して、期間Ｐ９では、ＯＦＦカウンタＣの値が第一閾値Ｃ１より大きくなっており、許可判定フラグＦがＯＦＦとされている。つまり、期間Ｐ９では、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替わることになる。結局、期間Ｐ１〜Ｐ８では、許可判定フラグＦがＯＮとされてリッチ燃焼が継続されることになり、リッチ燃焼と通常燃焼とが頻繁に切り替わらないようになっているのがわかる。

説明を図２のフローチャートの処理に戻り、ステップＳ１７では、メモリ５３に記憶されている許可判定フラグＦの値に基づいて、リッチ燃焼が続行可能か否かを判断する。具体的には、許可判定フラグＦがＯＮ（Ｆ＝１）とされている場合はリッチ燃焼が続行可能であると判断する一方で、許可判定フラグＦがＯＦＦ（Ｆ＝０）とされている場合はリッチ燃焼が続行不能であると判断する。ここで、許可判定フラグＦがＯＮ（Ｆ＝１）とされている場合は（Ｓ１７：ＹＥＳ）、リッチ燃焼が継続して実行されるとともに、ステップＳ１６の処理に戻って、先に説明したように、再度リッチ燃焼を継続してよいか否かを判定する。一方、許可判定フラグＦがＯＦＦ（Ｆ＝０）とされている場合は（Ｓ１７：ＮＯ）、ステップＳ１８に進み、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替える処理を実行する。

図５は、ステップＳ１８のリッチ燃焼から通常燃焼に切り替える処理の詳細を示したフローチャートである。以下、図５のフローチャートを参照しつつ、ステップＳ１８の処理の詳細を説明する。

まず、ステップＳ５１では、シリンダ２０内の酸素濃度である筒内酸素濃度を算出して取得する。具体的には、筒内酸素濃度は吸気通路１０から吸入される吸入酸素濃度と、ＥＧＲ通路３０を通って還流される還流酸素濃度との和として算出する。吸入酸素濃度は例えばエアフロメータ１１で計測された新気の重量に、大気中の酸素重量の割合（約２１％）を乗じた値とすればよい。その際に、エアフロメータ１１が吸気スロットルバルブ１２よりも前にある場合には、吸気スロットルバルブ１２の前後差圧を計測する差圧センサを装備して、差圧センサの計測値に応じてエアフロメータ１１の計測値を補正してもよい。一方、還流酸素濃度は、Ａ／Ｆセンサ４２の計測値及びＥＧＲバルブ３１の開度に基づいて算出することができる。なお、ステップＳ５１を実行するＥＣＵ５０が本発明の「酸素濃度取得手段」に相当する。

続くステップＳ５２では、ＥＧＲ通路３０及びＥＧＲバルブ３１からなるＥＧＲ装置によってどの程度の排気が吸気側に導かれたかを示すＥＧＲ率を算出して取得する。これは、ＥＧＲバルブ３１の開度に基づいて算出すればよい。なお、ステップＳ５２を実行するＥＣＵ５０が本発明の「ＥＧＲ率取得手段」に相当する。

続くステップＳ５３では、吸気スロットルバルブ１２の開度を通常燃焼時における開度として定められた通常燃焼時開度に制御した場合に、所定のＡ／Ｆ値となるリーン雰囲気となるような燃料噴射量を筒内酸素濃度とＥＧＲ率とに基づいて決定する。具体的には、例えば、筒内酸素濃度とＥＧＲ率とをパラメータにした燃料噴射量のマップをメモリ５３に予め記憶しておけばよい。ここで、上記所定のＡ／Ｆ値は、リッチ燃焼から通常燃焼への切り替え後、ある程度時間が経過している状態で、吸気スロットルバルブ１２の開度を上記通常燃焼時開度に制御し、燃料噴射量を通常燃焼時における燃料噴射量として定められた通常燃焼時噴射量に制御した通常の通常燃焼時におけるＡ／Ｆ値として定められる。

このように、筒内酸素濃度とＥＧＲ率とに基づいて燃料噴射量を決定するのは、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた場合、直前のリッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料の一部がＥＧＲ装置によって吸気側へ導かれて、その未燃燃料が筒内に吸入されることになる。つまり、吸気スロットルバルブ１２を通常燃焼時開度に制御し、燃料噴射量を通常燃焼時噴射量に制御して通常燃焼に切り替えると、その直後は、通常の通常燃焼のときよりも筒内の燃料が多くなってしまうからである。その結果、意図しないＡ／Ｆ値となってしまい、意図しないトルクが発生されてしまうので、ドライバビリティが悪化する。

そこで、ＥＧＲ率は、直前のリッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料がどの程度吸気側に導かれたかの指標とすることができるので、そのＥＧＲ率と筒内の酸素濃度に基づいて、上記所定のＡ／Ｆ値となる燃料噴射量を決定している。

続くステップＳ５４では、吸気スロットルバルブ１２の開度を上記通常燃焼時開度に制御し、ステップＳ５３で決定した燃料噴射量に制御して、一定時間の間、切り替え直後用の通常燃焼を実行する。これにより、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後であっても、通常の通常燃焼時におけるＡ／Ｆ値と同じになるので、意図しないトルクが発生されるのを防止できる。

ここで、図６は、リッチ燃焼から通常燃焼への切り替え時における吸気スロットルバルブ１２の開度、燃料噴射量およびトルクの変動を説明するための図であり、同図（ａ）は吸気スロットルバルブ１２の開度の推移を示しており、同図（ｂ）は燃料噴射量の推移を示しており、同図（ｃ）はトルクの推移を示している。図６（ａ）に示すように、吸気スロットルバルブ１２の開度は、通常燃焼時では通常燃焼時開度となっており、リッチ燃焼時ではリッチ燃焼時開度となっている。そして、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後でも、吸気スロットルバルブ１２の開度は、通常燃焼時開度となっている。

また、図６（ｂ）に示すように、燃料噴射量は、通常燃焼時では通常燃焼時噴射量になっており、リッチ燃焼時ではリッチ燃焼時噴射量となっている。ただし、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後では、燃料噴射量は通常燃焼時噴射量８２よりも少ない燃料噴射量８１となっている。これは、上述したように、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後では、直前のリッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料の一部がＥＧＲ装置によって吸気側へ導かれるためである。つまり、その未燃燃料の量を考慮して燃料噴射量８１は通常燃焼時噴射量８２よりも少なくなっている。なお、燃料噴射量８１は、リッチ燃焼から通常燃焼への切り替え直後が最も少なくなっており、時間が経過するにつれて、徐々に通常燃焼時噴射量８２に近づいている。これは、切り替え直後が直前のリッチ燃焼における未燃燃料の影響が最も残っているためである。

これにより、図６（ｃ）に示すように、トルク８５は、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後でも変動していないのがわかる。なお、図６（ｃ）には、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えた直後において燃料噴射量を通常燃焼時噴射量８２とした場合におけるトルク８４も示している。このように、切り替え直後で、燃料噴射量を通常燃焼時噴射量８２とすると、トルク８４が変動してしまうのがわかる。これは、直前のリッチ燃焼における未燃燃料の影響で、通常の通常燃焼のときよりも筒内の燃料が多くなってしまうからである。

また、通常燃焼時噴射量８２に代えて、ＥＧＲ率と筒内の酸素濃度とに基づいて決定した燃料噴射量８１を用いた切り替え直後用の通常燃焼を実行する期間Ｔは、例えば、燃料噴射量８１が通常燃焼時噴射量８２とほぼ同じになる期間として予め定めておく。または、期間Ｔを予め定めないで、決定した燃料噴射量８１が通常燃焼時噴射量８２にほぼ同じになるまで切り替え直後用の通常燃焼を実行するように期間Ｔをその都度変更する。そして、期間Ｔの間、先に説明したステップＳ５１〜Ｓ５４の処理を実行して、切り替え直後用の通常燃焼を実行する。

なお、実際は、同じ通常燃焼であっても環境等のよって通常燃焼時開度や通常燃焼時噴射量を変動させているが、図６では説明の便宜のために、通常燃焼時開度や通常燃焼時噴射量は一定としている。同様に、リッチ燃焼時開度やリッチ燃焼時噴射量も一定としている。

説明を図５のフローチャートの処理に戻り、切り替え直後の期間Ｔの間、切り替え直後用の通常燃焼を実行した後（Ｓ５４）、ステップＳ５５に進み、吸気スロットルバルブ１２の開度を通常燃焼時開度に制御し、燃料噴射量を通常燃焼時噴射量に制御して、通常の通常燃焼を実行する。その後、図５のフローチャートの処理を抜け、図２のフローチャートの処理を終了する。

このように、車両が急加速する場合には、リッチ燃焼は実行されない。すなわち、リッチ燃焼が実行されている途中で車両が急加速する場合には、そのリッチ燃焼は中止される。また通常燃焼のときに車両が急加速する場合には、リッチ燃焼に切り替わらない。その結果、車両が急加速する場合には通常燃焼が実行される。ここで、図８は、車両の急加速時でもトルク不足とならないことを説明するための図であり、（ａ）車両の加速率ａの時間変化、（ｂ）新気量の時間変化及び（ｃ）トルクの時間変化を示している。なお、同図（ｂ）において、破線は目標新気量の時間変化を示しており、実線は実際の新気量の時間変化を示している。また、同図（ｃ）において、破線は目標トルクの時間変化を示しており、実線は実際のトルクの時間変化を示している。図８（ａ）に示すように、車両の加速率ａが急上昇すると、図８（ｂ）に示すように、目標新気量も上昇する。目標新気量が上昇すると、図８（ｃ）に示すように、目標トルクも上昇する。つまり、車両の加速率ａが急上昇したときは、新気量を多くしてトルクを大きくすることで、車両が速やかに急加速できるようにしようとしている。しかしながら、実際は、車両の加速率ａが急上昇すると、図８（ｂ）に示すように、実際の新気量は目標新気量に追従できない。そこで、本発明ではリッチ燃焼が実行されている途中で車両の加速率ａが急上昇すると、リッチ燃焼から通常燃焼に切り替えている。これによって、通常燃焼時では、新気量に対して燃料噴射量を制御することによりトルクを制御しているので、新気量が多少目標新気量に追従できかたったとしても、図８（ｃ）に示すように、トルクを目標トルクに制御することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の内燃機関の排気浄化装置の第二実施形態について、上記第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。上記第一実施形態では、リッチ燃焼が実行されているときに、車両が急加速すると判断された場合であっても、すぐに通常燃焼に切り替えないで、一定時間はリッチ燃焼を継続していた。この第二実施形態では、第一実施形態と同様に、リッチ燃焼が実行されているときに、車両が急加速すると判断された場合であっても、すぐに通常燃焼に切り替えないで、一定時間はリッチ燃焼を継続する。さらに、第二実施形態では、その一定時間が経過してもなお一定時間は通常燃焼に切り替えないで、リッチ燃焼を変形したアフター付きリッチ燃焼を実行する。

ここで、アフター付きリッチ燃焼は、吸気スロットルバルブを上記リッチ燃焼時開度よりも大きな開度とする燃焼である。また、アフター付きリッチ燃焼は、主たる燃料噴射に後続する副噴射であるアフター噴射を実行する燃焼である。なお、主たる燃料噴射量は、上記リッチ燃焼時燃料噴射量となっている。

第二実施形態における内燃機関の排気浄化装置の構成は、図１に示す第一実施形態におけるそれと同じである。また、第二実施形態では、第一実施形態と同様に図２、図５のフローチャートの処理が実行される。ただし、図２のステップＳ１３の処理の詳細が第一実施形態のそれ（図４）と異なっている。以下、ステップＳ１３の処理の詳細を説明する。図９は、ステップＳ１３の処理の詳細を示したフローチャートである。なお、図９において、第一実施形態と同じ処理には同じ符号を付している。

図９に示すように、第一実施形態の処理（図４）に比べて、ステップＳ４１〜Ｓ４４の処理が追加されている。つまり、ステップＳ３７において、ＯＦＦカウンタＣの値が所定の第一閾値Ｃ１（第一閾値時間）より大きい場合には（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ４１に進み、そのＯＦＦカウンタＣの値が第一閾値Ｃ１よりも大きい所定の第二閾値Ｃ２（第二閾値時間）より小さいか否かを判断する。ＯＦＦカウンタＣの値が第二閾値Ｃ２より小さい場合は（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ステップＳ４２に進み、アフター付きリッチ燃焼を実行する。このアフター付きリッチ燃焼では、上述したように、吸気スロットルバルブ１２を上記リッチ燃焼時開度よりも大きな開度に制御し、主たる燃料噴射に後続する副噴射であるアフター噴射を実行する。なお、ステップＳ４１を実行するＥＣＵ５０が本発明の「継続時間判断手段」に相当する。

このように、アフター付きリッチ燃焼では、吸気スロットルバルブ１２がリッチ燃焼時開度よりも大きな開度となっているので、通常のリッチ燃焼のときよりも新気量が多くなる。したがって、通常のリッチ燃焼のときよりも新気量が目標新気量に追従しやすくなり、通常のリッチ燃焼を維持するときに比べてトルクの不足を低減できる。

一方、アフター付きリッチ燃焼では、通常のリッチ燃焼のときよりも新気量が多くなるので、筒内の余剰酸素が増える。そこで、アフター付きリッチ燃焼では、主たる燃料噴射に後続する副噴射であるアフター噴射を実行して余剰酸素を消費して、リッチ雰囲気を維持している。これにより、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元できる。

つまり、アフター付きリッチ燃焼は、リッチ燃焼と通常燃焼の性質を兼ね備えた燃焼であるといえ、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元しつつ、車両の急加速時であってもトルク不足となることを低減した燃焼である。

ただし、アフター付きリッチ燃焼は、通常燃焼のときよりも新気量が少ないので、新気量が目標新気量に追従できる能力が通常燃焼に比べて劣る。また、アフター付きリッチ燃焼は、通常のリッチ燃焼よりもＮＯｘを還元する能力が劣る。

そしてステップＳ４２でアフター付きリッチ燃焼を実行した後、ステップＳ４３に進み、許可判定フラグＦをＯＮ（Ｆ＝１）にしてメモリ５３に記憶する。その後、図９のフローチャートの処理を終了する。このように、アフター付きリッチ燃焼を実行したときには、許可判定フラグＦがＯＮとされるので、図２のステップＳ１７でリッチ燃焼が継続可能であると判断されて、再度図９のフローチャートの処理が実行されることになる。その結果、再度車両の加速率ａが取得され（Ｓ３２）、その加速率ａが閾値加速率ｂより大きい場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ＯＦＦカウンタＣが１加算される（Ｓ３６）。そして、ＯＦＦカウンタＣが第二閾値Ｃ２より小さい間は（Ｓ４１：ＹＥＳ）、アフター付きリッチ燃焼が実行され続けることになる。また、その途中で、車両の加速率ａが閾値加速率ｂ以下となった場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、アフター付きリッチ燃焼から通常のリッチ燃焼に切り替わる（Ｓ３４）。そして、ＯＦＦカウンタＣがリセットされて（Ｓ３９）、再度、図９のフローチャートの処理が実行される。

このように、アフター付きリッチ燃焼は、通常のリッチ燃焼よりもＮＯｘを還元する能力が劣るので、アフター付きリッチ燃焼が実行されているときに、車両の加速率ａが閾値加速率ｂより小さくなった場合には、通常のリッチ燃焼に戻している。これにより、車両が急加速しなくなった場合には通常のリッチ燃焼に戻るので、効率よくＮＯｘを還元することができる。

一方、アフター付きリッチ燃焼が実行されて、ＯＦＦカウンタＣが第二閾値Ｃ２以上になった場合には（Ｓ４１：ＮＯ）、ステップＳ４４に進み、許可判定フラグＦをＯＦＦ（Ｆ＝０）にしてメモリ５３に記憶する。その後、図９のフローチャートの処理を終了する。この場合、図２のステップＳ１７でリッチ燃焼が続行不能を判断されて（Ｓ１７：ＮＯ）、通常燃焼に切り替わることになる（Ｓ１８）。

このように、アフター付きリッチ燃焼は、新気量が目標新気量に追従できる能力が通常燃焼に比べて劣るので、ＯＦＦカウンタＣが第二閾値Ｃ２より大きいと判断された場合には通常燃焼に切り替えている。これにより、例えば長時間車両が急加速している場合には通常燃焼に切り替わるので、トルク不足によるドライバビリティが悪化するのを防止できる。

このように、リッチ燃焼が実行されている途中で車両が急加速する場合であっても、ＯＦＦカウンタＣが第一閾値Ｃ１より小さい場合にはリッチ燃焼が継続される。また、リッチ燃焼が実行されている途中で車両が急加速する場合であっても、ＯＦＦカウンタＣが第二閾値Ｃ２より小さい場合にはアフター付きリッチ燃焼が継続される。そして、ＯＦＦカウンタＣが第二閾値Ｃ２以上になったときに通常燃焼に切り替わる。したがって、アフター付きリッチ燃焼は、最大で、第二閾値Ｃ２と第一閾値Ｃ１の差に相当する時間実行される。つまり、第一閾値Ｃ１が大きいほど、リッチ燃焼が継続される時間が長くなる。また、第二閾値Ｃ２と第一閾値Ｃ１の差が大きいほど、アフター付きリッチ燃焼が実行される時間が長くなる。したがって、第一閾値Ｃ１は、第一実施形態と同様に、車両が急加速している状態でどの程度の間、リッチ燃焼の実行を許容できるかに基づいて定められものであり、さらに、どの程度の間、アフター付きリッチ燃焼の実行を許容できるかに基づいて定められるものでもある。また、第二閾値Ｃ２は、どの程度の間、アフター付きリッチ燃焼の実行を許容できるかに基づいて定められるものである。なお、第二実施形態における第一閾値Ｃ１と第一実施形態における第一閾値Ｃ１とは異なる値に定めてもよい。

ここで、繰り返すことになるが、図１０を参照して、各燃焼において、どのような燃料噴射が実行されるのか、吸気スロットルバルブ１２の開度等を説明する。なお、図１０において、（ａ）通常のリッチ燃焼、（ｂ）アフター付きリッチ燃焼、（ｃ）通常燃焼を示している。なお、同図において、各山は燃料噴射を示しており、一番大きな山はメイン噴射を示している。また、括弧内の山は、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射を示しており、各燃焼において、メイン噴射の他にパイロット噴射を実行してもよいことを示している。

図１０（ａ）に示すように、通常のリッチ燃焼では、メイン噴射が実行されるが、その燃料噴射量（リッチ燃焼時噴射量）は、アフター付きリッチ燃焼、通常燃焼に比べて多くなっている。また、通常のリッチ燃焼では、吸気スロットルバルブ１２の開度（リッチ燃焼時開度）は、アフター付きリッチ燃焼、通常燃焼に比べて小さい開度となっている。これによって、リッチ雰囲気を作り出すことができ、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘを還元することができる。

また図１０（ｂ）に示すように、アフター付きリッチ燃焼では、メイン噴射に後続してアフター噴射が実行される。メイン噴射における燃料噴射量は、通常のリッチ燃焼におけるそれ（リッチ燃焼時噴射量）と同じとなっている。また、アフター付きリッチ燃焼では、吸気スロットルバルブ１２の開度は、通常のリッチ燃焼におけるそれ（リッチ燃焼時開度）に比べると大きくなっているが、通常燃焼におけるそれ（通常燃焼時開度）に比べると小さくなっている。これにより、通常のリッチ燃焼と通常燃焼の性質を兼ね備えることができ、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元しつつ、車両の急加速時であってもトルク不足となることを低減することができる。

また図１０（ｃ）に示すように、通常燃焼では、メイン噴射が実行されるが、その燃料噴射量（通常燃焼時噴射量）は、通常のリッチ燃焼、アフター付きリッチ燃焼に比べて少なくなっている。また、通常燃焼では、吸気スロットルバルブ１２の開度（通常燃焼時開度）は、通常のリッチ燃焼、アフター付きリッチ燃焼に比べて大きい開度となっている。これによって、リーン雰囲気を作り出すことができ、ＮＯｘ触媒４１にＮＯｘを吸蔵させることができる、さらに、車両の急加速時であってもトルク不足となることを低減することができる。

そして、上述したように、図１０（ａ）の通常のリッチ燃焼と図１０（ｂ）のアフター付きリッチ燃焼との間で切り替わるようになっており、図１０（ｂ）のアフター付きリッチ燃焼と図１０（ｃ）の通常燃焼との間で切り替わるようになっている。

なお、本発明は上記第一、第二実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。例えば、上記第二実施形態では、リッチ燃焼を一定時間継続した後に、アフター付きリッチ燃焼に切り替えていたが、すぐにアフター付きリッチ燃焼に切り替えてもよい。この場合、図９のフローチャートにおいて、第一閾値Ｃ１に関連する処理（Ｓ３７、Ｓ４０）を省略すればよい。

また、上記第一、第二実施形態では、車両の加速率ａとして、アクセルセンサ６１からアクセルペダル変位量を示した指令Ｑの微分値を取得していた。このように、指令Ｑの微分値を車両の加速率ａとしているのは、ドライバーは車両を急加速させるときにはアクセルペダルを大きく踏み込み、トルクを急激に増大させるためである。しかしながら、これに限定されず、指令Ｑの微分値に加えて、エンジン回転数ＮＥの微分値を車両の加速率ａとしてもよい。車両が急加速する場合にはエンジン回転数ＮＥが急激に増加するからである。この場合、図１１に示すように、リッチ燃焼を実行してよいか否かは、指令Ｑとエンジン回転数ＮＥとに基づいて判断される。すなわち、指令Ｑに基づいて上記許可判定フラグＦがＯＮとされ、かつ、エンジン回転数ＮＥに基づいて上記許可判定フラグＦがＯＮとされた場合に、リッチ燃焼を実行してよいと判断する。このように、指令Ｑの微分値に加えて、エンジン回転数ＮＥの微分値を用いることによって、車両が急加速するか否かをより正確に判断できる。

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１２ 吸気スロットルバルブ（スロットル）
２０ シリンダ
２１ インジェクタ
３０ ＥＧＲ通路
３１ ＥＧＲバルブ
４０ 排気通路
４１ ＮＯｘ触媒
４２ Ａ／Ｆセンサ
５０ ＥＣＵ（燃焼制御手段）
５１ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
５２ 微分器
５３ メモリ
６１ アクセルセンサ
６２ エンジン回転数センサ（回転数センサ）
Ｓ２１、Ｓ３２ 加速率取得手段
Ｓ２２、Ｓ３３ 急加速判断手段
Ｓ５１ 酸素濃度取得手段
Ｓ５２ ＥＧＲ率取得手段
Ｓ３６、Ｓ３９ 継続時間計測手段
Ｓ３７、Ｓ４１ 継続時間判断手段
ａ 車両の加速率
ｂ 閾値加速率
Ｃ ＯＦＦカウンタ（継続時間）
Ｃ１ 第一閾値（第一閾値時間）
Ｃ２ 第二閾値（第二閾値時間）

Claims (3)

1. 車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、
   そのＮＯｘ触媒で吸蔵されたＮＯｘを還元するために、リッチ雰囲気とする前記内燃機関での燃焼であるリッチ燃焼を実行する燃焼制御手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記燃焼制御手段は、新気量を制御するスロットルを、リーン雰囲気とする前記内燃機関での燃焼である通常燃焼時における開度として定められた通常燃焼時開度よりも小さな開度であって、前記車両の急加速時にトルク不足となる程に小さな開度にすることで前記リッチ燃焼を実行し、
   前記車両の加速率を取得する加速率取得手段と、
   その加速率取得手段によって取得された前記加速率が所定の閾値加速率より大きいか否かを判断することによって、前記車両が急加速するか否かを判断する急加速判断手段と、
   筒内の酸素重量を取得する酸素重量取得手段と、
   排気の一部を吸気側へ導くＥＧＲ装置によってどの程度の排気が吸気側に導かれたか、を示すＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段と、を備え、
   前記燃焼制御手段は、前記急加速判断手段によって、前記車両が急加速すると判断された場合には、前記リッチ燃焼を実行しないで前記リッチ燃焼時における前記スロットルの開度よりも大きな前記通常燃焼時開度の前記通常燃焼を実行し、
   さらに前記燃焼制御手段は、前記リッチ燃焼を実行しているときに前記車両が急加速すると判断された直後は、前記筒内の酸素重量と前記ＥＧＲ率とに応じて燃料噴射量を、前記通常燃焼時における燃料噴射量として定められた通常燃焼時噴射量より少なくして、前記ＥＧＲ装置によって吸気側へ導かれた直前の前記リッチ燃焼における排気に含まれている未燃燃料の影響でトルクが変動するのを抑え、
   前記加速率が前記閾値加速率よりも大きい状態が継続されている継続時間を計測する継続時間計測手段と、
   その継続時間計測手段によって計測された前記継続時間が所定の閾値時間より小さいか大きいかを判断する継続時間判断手段と、を備え、
   前記燃焼制御手段は、前記リッチ燃焼を実行しているときに、前記車両が急加速すると判断されたとしても、前記継続時間が前記閾値時間より小さいと判断されている間は、前記スロットルを、前記リッチ燃焼時における開度として定められたリッチ燃焼時開度よりも大きく前記通常燃焼時開度よりも小さな開度に制御し、かつ、主たる燃料噴射に後続する副噴射であるアフター噴射を実行する、アフター付きリッチ燃焼を実行し、その間に前記加速率が前記閾値加速率より小さくなった場合には通常の前記リッチ燃焼に戻し、さらに前記継続時間が前記閾値時間より大きいと判断された場合に前記通常燃焼に切り替えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記閾値時間を第二閾値時間とし、前記継続時間判断手段を第二継続時間判断手段として、
   前記継続時間計測手段によって計測された前記継続時間が前記第二閾値時間よりも小さい所定の第一閾値時間より小さいか大きいかを判断する第一継続時間判断手段を備え、
   前記燃焼制御手段は、前記リッチ燃焼を実行しているときに、前記車両が急加速すると判断されたとしても、前記継続時間が前記第一閾値時間より小さいと判断されている間は前記リッチ燃焼を継続して実行し、前記継続時間が前記第一閾値時間より大きく前記第二閾値時間より小さいと判断されている間に前記アフター付きリッチ燃焼を実行する特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記加速率取得手段は、アクセルペダルの変位量を検出するアクセルセンサによって検出された前記変位量の微分値と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサによって検出された前記内燃機関の回転数の微分値の少なくとも一方を前記加速率として取得するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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