JPH05321651A

JPH05321651A - 内燃エンジンの排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH05321651A
Application number: JP15864792A
Authority: JP
Inventors: Masaru Ogawa; 賢小川; Yasunori Ebara; 安則江原; Kei Machida; 圭町田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯの有害成分を効果的に除
去して浄化特性の向上を図ることができる内燃エンジン
の排気ガス浄化装置を提供する。【構成】Ｏ２センサ１８に基づいて広域酸素濃度セン
サ（ＬＡＦセンサ）１７の目標空燃比を稍リッチに設定
し、第１及び第２の触媒装置１５，１９でＮＯｘを充分
に除去し、さらに二次空気供給系２２から第３の触媒装
置２０に二次空気を供給して、第３の触媒装置でＨＣ，
ＣＯを充分に除去するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンの排気ガ
ス浄化装置、内燃エンジンの排気系通路に配設された触
媒装置により排気ガス中の有害成分を除去する内燃エン
ジンの排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、触媒装置である三元触媒を内
燃エンジンの排気系に配設し、エンジンから排出される
ＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯ等の有害成分を除去する内燃エンジ
ンの排気ガス浄化装置は広く知られている。

【０００３】この種の内燃エンジンの排気ガス浄化装置
としては、触媒装置の上流側及び下流側に夫々酸素濃度
センサ（Ｏ２センサ）を配設し、これら２個のＯ２セン
サの出力値に基づき触媒装置における混合気の空燃比が
正確に理論空燃比となるように空燃比をフィードバック
制御し、触媒装置である三元触媒の性能を最大限に発揮
させる技術が既に提案されている（特開平１−２２４４
２６号公報）（以下、「第１の従来例」という）。

【０００４】また、上記有害成分を除去する場合におい
て、ＮＯｘの除去に対しては触媒装置における混合気の
空燃比をリッチ雰囲気とし、一方ＨＣ，ＣＯの除去に対
しては触媒装置における混合気の空燃比をリーン雰囲気
とすることにより、これら有害成分を効果的に除去でき
ることが知られており、エンジンの排気系に第１及び第
２の触媒装置を直列に配設すると共に、第１の触媒装置
と第２の触媒装置との間に二次空気を導入するようにし
た技術が既に提案されている（例えば、特公昭５７−５
１５２５号公報）（以下、「第２の従来例」という）。

【０００５】上記第２の従来例においては、第１の触媒
装置における空燃比を酸素センサ（Ｏ２センサ）で検出
すると共に、第２の触媒装置に二次空気を供給すること
により該第２の触媒装置を酸化触媒として使用し、前記
第１の触媒装置でＮＯｘの除去を、また前記第２の触媒
装置でＨＣ，ＣＯの除去を効果的に行なうことが可能で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来例では、触媒装置における混合気の空燃比を正確に理
論空燃比となるようにフィードバック制御することによ
り、三元触媒の性能を最大限に生かしているものの、上
述したように有害成分中の酸化成分、特にＨＣは空燃比
をリーン化して行なった方が浄化率が良く、触媒装置の
空燃比を理論空燃比としたのではＨＣ，ＣＯの浄化が充
分になされないという問題点があった。

【０００７】また、上記第２の従来例では、混合気の空
燃比をＯ２センサで検出しているため、理論空燃比に対
するリッチ信号又はリーン信号しか検出できず、しかも
触媒の浄化特性を示す触媒装置下流側の空燃比がフィー
ドバック制御に使用されておらず、たとえ目標空燃比の
平均値を稍濃化（リッチ）状態（空燃比（Ａ／Ｆ）＝１
４．４８〜１４．６３）に設定しても、空燃比の実際の
変動幅は大きく、上記第１の触媒装置ではＮＯｘを充分
に除去するのは困難であるという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、ＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯ等の有害成分を効果的
に除去して浄化特性の向上を図ることができる内燃エン
ジンの排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る内燃エンジンの排気ガス浄化装置は、内
燃エンジンの排気通路に配設されて排気ガス中の有害成
分を浄化する第１の触媒装置と、該第１の触媒装置の上
流側の前記排気通路に配設された排気ガス濃度に略比例
する出力特性を有する第１の排気濃度センサと、少なく
ともエンジン回転数とエンジンの負荷状態とを含むエン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転
状態検出手段の検出結果に基づいて目標空燃比を算出す
る第１の目標空燃比算出手段と、前記第１の触媒装置の
下流側の前記排気通路に配設された前記目標空燃比の近
傍で出力信号が反転する第２の排気濃度センサと、該第
２の排気濃度センサの出力値に基づいて前記目標空燃比
を理論空燃比よりややリッチ状態に設定するリッチ化手
段と、前記第１の排気濃度センサにより検出された混合
気の空燃比を前記リッチ化手段により設定された目標空
燃比にフィードバック制御する制御手段とを備え、か
つ、前記第２の排気濃度センサの下流側の前記排気通路
に第２の触媒装置が配されると共に、前記第２の触媒装
置の上流側且つ前記第２の排気濃度センサよりも下流側
の排気通路中に二次空気を供給する二次空気供給手段が
設けられていることを特徴としている。

【００１０】また、前記第２の空燃比センサと前記二次
空気供給手段との間の排気通路中に第３の触媒装置を設
けるのも好ましい。

【００１１】また、前記二次空気供給手段は、空気供給
源と、前記排気通路に供給される二次空気量を制御する
制御弁とを備えている。

【００１２】さらに、本発明は、エンジンの吸排気弁の
バルブタイミングが、少なくとも低回転領域に適した低
速バルブタイミングと高回転領域に適した高速バルブタ
イミングとに切換可能なバルブタイミング切換手段を有
すると共に、前記二次空気供給手段が、前記バルブタイ
ミング切換手段によるバルブタイミングの設定状態及び
前記運転状態検出手段の検出結果に応じて基本空気流量
を算出する空気流量算出手段と、前記リッチ化手段によ
り設定された目標空燃比のリッチ状態に応じて空気流量
の補正値を算出する補正値算出手段とを備え、かつ前記
第２の触媒装置における混合気の空燃比が理論空燃比よ
り稍リーン状態に設定されることを特徴としている。

【００１３】また、上記補正値算出手段に加えて、前記
リッチ化手段により設定された目標空燃比と前記第１の
排気濃度センサの出力値との偏差が所定値以上のときに
空気量の補正値を算出する補正値算出手段を有するのも
好ましい。

【００１４】

【作用】上記構成によれば、第１の触媒装置（及び第２
の触媒装置）における混合気の空燃比が理論空燃比より
も稍リッチ状態とされ、二次空気供給手段による二次空
気の供給により第３の触媒装置における混合気の空燃比
は理論空燃比よりもリーン状態にすることが可能とな
る。

【００１５】また、二次空気量は前記二次空気供給手段
の制御弁により制御される。

【００１６】具体的には、二次空気流量は基本二次空気
流量と空燃比状態によって定まる補正値とに基づいて決
定される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。

【００１８】図１は本発明に係る内燃エンジンの空燃比
制御装置の一実施例を示す全体構成図である。

【００１９】図中、１は各シリンダに吸気弁と排気弁
（図示せず）とを各１対宛設けたＤＯＨＣ直列４気筒の
内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）であっ
て、該エンジン１は、吸気弁のバルブタイミングが、エ
ンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミング
（高速Ｖ／Ｔ）と、低速回転領域に適した低速バルブタ
イミング（低速Ｖ／Ｔ）との２段階に切換可能に構成さ
れている。

【００２０】該エンジン１の吸気管２の途中にはスロッ
トルボディ３が設けられ、その内部にはスロットル弁
３′が配されている。また、スロットル弁３′にはスロ
ットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、ス
ロットル弁３′の開度に応じた電気信号を出力して電子
コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供
給する。

【００２１】燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であって
エンジン１とスロットル弁３′との間に各気筒毎に配設
され、図示しない燃料ポンプに接続されるとともにＥＣ
Ｕ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により
燃料噴射の開弁時間が制御される。

【００２２】また、吸気管２のスロットル弁３′の下流
側には分岐管７が設けられ、該分岐管７の先端には絶対
圧（ＰＢＡ）センサ８が取付けられている。該ＰＢＡセ
ンサ８はＥＣＵ５に電気的に接続されており、吸気管２
内の絶対圧ＰＢＡは前記ＰＢＡセンサ８により電気信号
に変換されてＥＣＵ５に供給される。

【００２３】また、分岐管７の下流側の吸気管２の管壁
には吸気温（ＴＡ）センサ９が装着され、該ＴＡセンサ
９により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換されて
ＥＣＵ５に供給される。

【００２４】エンジン１のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０が挿着され、該ＴＷセンサ１０に
より検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換
されてＥＣＵ５に供給される。

【００２５】また、エンジン１の図示しないカム軸周囲
又はクランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ
１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられ
ている。

【００２６】ＮＥセンサ１１はエンジン１のクランク軸
の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パル
ス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力し、ＣＹ
Ｌセンサ１２は特定の気筒の所定のクランク角度位置で
ＴＤＣ信号パルスを出力し、これらの各ＴＤＣ信号パル
スはＥＣＵ５に供給される。

【００２７】エンジン１の各気筒の点火プラグ１３は、
ＥＣＵ５に電気的に接続され、ＥＣＵ５により点火時期
が制御される。

【００２８】前記エンジン１の排気管１４の途中には第
１の触媒装置（三元触媒）１５が介装されており、該第
１の触媒装置１５により排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯ
ｘ等の有害成分の浄化が行なわれる。

【００２９】本実施例では、該第１の触媒装置１５にお
ける混合気の空燃比を稍燃料リッチにすることにより、
主としてＮＯｘの浄化が行なわれる。

【００３０】また、第１の触媒装置１５の周壁にはサー
ミスタ等からなる第１の触媒温度（ＴＣＴ）センサ１６
が挿着され、該ＴＣＴセンサ１６により検出された触媒
床温度ＴＣＴは電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給さ
れる。

【００３１】前記排気管１４の途中であって前記第１の
触媒装置１５の上流側及び下流側には広域酸素濃度セン
サ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）１７及び酸素濃度
センサ（以下、「Ｏ２センサ」という）１８が配設され
ている。

【００３２】ＬＡＦセンサ１７は、上下１対の電池素子
及び酸素ポンプ素子がジルコニア固体電解質（Ｚｒ
Ｏ₂）等からなるセンサ素子の所定位置に付設されてな
り、さらに該センサ素子が増幅回路に電気的に接続され
ている。そして、該ＬＡＦセンサ１７は、前記センサ素
子の内部を通過する排気ガス中の酸素濃度に略比例した
電気信号を出力し、その電気信号をＥＣＵ５に供給す
る。

【００３３】前記Ｏ２センサ１８は、センサ素子が上記
ＬＡＦセンサ１７と同様ジルコニア固体電解質（ＺｒＯ
₂）からなり、その起電力が理論空燃比の前後において
急激に変化する特性を有し、理論空燃比においてその出
力信号はリーン信号からリッチ信号又はリッチ信号から
リーン信号に反転する。すなわち、該Ｏ２センサ１８の
出力信号は排気ガスのリッチ側において高レベルとな
り、リーン側において低レベルとなり、その出力信号を
ＥＣＵ５に供給する。

【００３４】さらに、Ｏ２センサ１８の下流側の排気管
１４途中には、第３の触媒装置１９及び第２の触媒装置
２０が直列に配設されている。

【００３５】前記第３の触媒装置１９は、第１の触媒装
置１５と同様、三元触媒としての作用を有するものであ
り、本実施例では該第３の触媒装置１９における混合気
の空燃比を稍燃料リッチにすることにより第１の触媒装
置１５と同様、主としてＮＯｘの浄化が行なわれる。

【００３６】また、第２の触媒装置２０は、酸化触媒と
しての作用を有するものであり、第３の触媒装置１９と
第２の触媒装置２０との間に設けられた第１の二次空気
導入孔２１を介して二次空気供給系（二次空気供給手
段）２２から二次空気が供給され、混合気の空燃比がリ
ーン状態とされて主としてＨＣ，ＣＯの浄化を行なう。

【００３７】尚、第１〜第３の触媒装置１５，１９，２
０の容積比は、後述するように、第１及び第３の触媒装
置１５，１９でＮＯｘの除去が、また第２の触媒装置２
０でＨＣ，ＣＯの除去が夫々最も効果的に行なわれるよ
うに、三元触媒としての第１及び第３の触媒装置１５，
１９と酸化触媒としての第２の触媒装置２０との比が
１．８：１〜２．２：１に設定されている。

【００３８】第２の触媒装置２０の周壁にはサーミスタ
等からなる第２の触媒温度（ＴＣＯ）センサ２３が挿着
され、該ＴＣＯセンサ２３により検出された触媒床温度
ＴＣＯは電気信号に変換されてＥＣＵ５に供給される。

【００３９】ＥＣＵ５の出力側には、前記バルブタイミ
ングの切換制御を行なうための電磁弁２４が接続され、
該電磁弁２４の開閉動作がＥＣＵ５により制御される。
電磁弁２４は、バルブタイミングの切換を行なう切換機
構（図示せず）の油圧を高／低に切換えるものであり、
該油圧の高／低に対応してバルブタイミングが高速Ｖ／
Ｔと低速Ｖ／Ｔとに切換えられる。前記切換機構の油圧
は、油圧（ＰＯＩＬ）センサ２５によって検出され、そ
の検出信号がＥＣＵ５に供給される。

【００４０】また、大気圧（ＰＡ）センサ２６は、エン
ジン１の適所に配設されて大気圧ＰＡを検出し、その電
気信号をＥＣＵ５に供給する。

【００４１】しかして、二次空気供給系２２は、空気供
給源としてのエアポンプ２７と、該エアポンプ２７から
の空気を貯蔵するエアチャンバ２８と、圧力調整弁２９
と、二次空気制御弁３０と、二位置切換弁（以下、「切
換弁」という）３１とを備えている。

【００４２】すなわち、前記エアチャンバ２８には空気
供給路３３を介してエアポンプ２７が接続されると共
に、該エアポンプ２７はＥＣＵ５に電気的に接続されて
ＥＣＵ５からの信号によりエアチャンバ２８への空気の
供給が制御される。また、前記エアチャンバ２８にはチ
ャンバ圧（ＰＣ）センサ３２が装着されると共に、該Ｐ
Ｃセンサ３２はＥＣＵ５に電気的に接続され、ＰＣセン
サ３２によって検出されたチャンバ圧ＰＣは電気信号に
変換されてＥＣＵ５に供給される。

【００４３】前記圧力調整弁２９及び前記二次空気制御
弁３０は、エアチャンバ２８の下流側の空気供給路３３
に夫々介装されている。圧力調整弁２９はＥＣＵ５に電
気的に接続され、ＥＣＵ５からの信号によりエアチャン
バ２８から搬送されてくる空気圧を調整する。

【００４４】二次空気制御弁３０は、空気供給路３３が
連通可能となるように上下方向に可動自在に配設された
楔形状の弁体３４と、該弁体３４が内有されるケーシン
グ３５と、弁体３４を上下方向に駆動させる電磁弁３６
と、弁軸３７を介して弁体３４に接続されたリフトセン
サ（以下、「Ｌセンサ」という）３８とを備えている。
そして、電磁弁３６はＥＣＵ５に電気的に接続され、Ｅ
ＣＵ５からの電気信号に基づき弁体３４の上下方向への
リフト量をデューティ制御する。また、Ｌセンサ３８
は、弁体３４のリフト量を検出してその検出リフト量を
ＥＣＵ５に供給する。

【００４５】切換弁３１は、二次空気制御弁３０の下流
側の空気供給路３３に配設されると共に、第１及び第２
の空気供給分岐路３９，４０を介して夫々第１の二次空
気導入孔２１及び第２の二次空気導入孔４２に接続され
ている。さらに切換弁３１は、ＥＣＵ５に電気的に接続
され、該ＥＣＵ５からの電気信号に基づき空気供給路３
３と第１又は第２の空気供給分岐路３９，４０とが連通
可能とされ、第１の触媒装置１５又は第２の触媒装置２
０に二次空気が供給されるように構成されている。すな
わち、本実施例においては、エンジンの低温始動時には
切換弁３１により空気供給路３３と第１の空気供給分岐
路３９とが連通状態とされ、二次空気が逆止弁４１を介
して第２の二次空気導入孔４１に供給されることにより
エンジン１からの排気ガスに空気を混合させて混合気の
空燃比をリーン化させ、第１の触媒装置１５の活性化を
促進する。一方、第１の触媒装置１５の活性化が完了し
た後は切換弁３１を切換えてて空気供給路３３と第２の
空気供給分岐路４０とを連通状態として、逆止弁４３を
介して第１の二次空気導入孔２１に二次空気が供給可能
とされ、二次空気制御弁３０により第２の触媒装置２０
に供給される二次空気量が制御される。

【００４６】しかして、ＥＣＵ５は、上述の各種センサ
からの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベル
に修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する
等の機能を有する入力回路５ａと、中央演算処理回路
（以下「ＣＰＵ」という）５ｂと、該ＣＰＵ５ｂで実行
される各種演算プログラムや後述する各種マップ及び演
算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる記憶手段
５ｃと、前記燃料噴射弁６、点火プラグ１３、エアポン
プ２７、電磁弁３６等に駆動信号を供給する出力回路５
ｄとを備えている。

【００４７】さらに、ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジ
ンパラメータ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に
応じたフィードバック制御運転領域やオープンループ制
御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別するとと
もに、エンジン運転状態に応じ、基本モードの場合は数
式（１）に基づき、また始動モードの場合は数式（２）
に基づき前記ＴＤＣ信号パルスに同期して燃料噴射弁６
の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算し、その結果を記憶手段
５ｃ（ＲＡＭ）に記憶する。

【００４８】ＴＯＵＴ＝ＴｉＭ×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２ …（１）ＴＯＵＴ＝ＴｉＣＲ×Ｋ３＋Ｋ４ …（２）ここに、ＴｉＭは基本モード時の基本燃料噴射時間、具
体的にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡと
に応じて設定される基本燃料噴射時間であって、このＴ
ｉＭ値を決定するためのＴｉＭマップが記憶手段５ｃ
（ＲＯＭ）に記憶されている。

【００４９】ＴｉＣＲは始動モード時の基本燃料噴射時
間であって、ＴｉＭ値と同様、エンジン回転数ＮＥと吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定され、該ＴｉＣＲ値を
決定するためのＴｉＣＲマップが記憶手段５ｃ（ＲＯ
Ｍ）に記憶されている。

【００５０】ＫＣＭＤＭは修正目標空燃比係数であっ
て、後述するようにエンジンの運転状態に基づいて算出
される目標空燃比係数ＫＣＭＤとＯ２センサ１７の出力
値に基づいて設定される空燃比補正値ΔＫＣＭＤとに応
じて設定される。

【００５１】ＫＬＡＦは空燃比補正係数であって、空燃
比フィードバック制御中はＬＡＦセンサ１７によって検
出された空燃比が目標空燃比に一致するように設定さ
れ、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた
所定値に設定される。

【００５２】Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３及びＫ４は夫々各種エン
ジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数及び補
正変数であって、各気筒毎にエンジンの運転状態に応じ
た燃費特性や加速特性等の諸特性の最適化が図られるよ
うな所定値に設定される。

【００５３】次に、上記ＣＰＵ５ｂで実行される空燃比
フィードバック制御手法について詳説する。

【００５４】図２は空燃比フィードバック制御のメイン
ルーチンを示すフローチャートである。

【００５５】まず、ステップＳ１ではＬＡＦセンサ１７
からの出力値を読み込む。次いでエンジンが始動モード
にあるか否かを判別する（ステップＳ２）。ここで、始
動モードにあるか否かは、例えば、図示しないエンジン
のスタータスイッチがオンで且つエンジン回転数が所定
の始動時回転数（クランキング回転数）以下か否かによ
り判別する。

【００５６】そして、ステップＳ２の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のとき、すなわち、始動モードのときはエンジンが
低水温時の場合であり、エンジン冷却水温ＴＷ及び吸気
管内絶対圧ＰＢＡの関数であるＫＴＷＬＡＦマップを検
索して低水温時の目標空燃比係数ＫＴＷＬＡＦを算出し
（ステップＳ３）、該ＫＴＷＬＡＦ値を目標空燃比係数
ＫＣＭＤに設定する（ステップＳ４）。次いで、フラグ
ＦＬＡＦＦＢを「０」にセットして空燃比のフィードバ
ック制御を中止し（ステップＳ５）、空燃比補正係数Ｋ
ＬＡＦ及びその積分項（Ｉ項）ＫＬＡＦＩを１．０に設
定して（ステップＳ６、ステップＳ７）本プログラムを
終了する。

【００５７】一方、ステップＳ２の答が否定（ＮＯ）の
とき、すなわち基本モードのときは、後述する図３のフ
ローチャートに基づき修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを
算出し（ステップＳ８）、次いでフラグＦＡＣＴが
「１」か否かを判別してＬＡＦセンサ１７が活性化して
いるか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、ＬＡ
Ｆセンサ１７の活性化判別は、バックグラウンド処理さ
れるＬＡＦセンサ活性化判別ルーチン（図示せず）によ
りなされ、例えば、ＬＡＦセンサ１７の出力電圧ＶＯＵ
Ｔとその中心電圧ＶＣＥＮＴとの差が所定値（例えば
０．４Ｖ）より小さいときに「ＬＡＦセンサ１７は活性
化した」と判別される。

【００５８】そして、ステップＳ９の答が否定（ＮＯ）
のときはステップＳ５に進む一方、ステップＳ９の答が
肯定（ＹＥＳ）のとき、すなわちＬＡＦセンサ１７の活
性化が完了しているときはステップＳ１０に進み、ＬＡ
Ｆセンサ１７により検出された空燃比の当量比ＫＡＣＴ
（１４．７／（Ａ／Ｆ））（以下、「検出空燃比係数」
という）を算出する。ここで、該検出空燃比係数ＫＡＣ
Ｔは、吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥ及び
大気圧ＰＡの変動により排気圧が変動することに鑑み、
これらの運転パラメータに応じて補正された値に算出さ
れ、具体的にはＫＡＣＴ算出ルーチン（図示せず）を実
行して算出される。

【００５９】次いで、ステップＳ１１ではフィードバッ
ク処理ルーチンを実行して本プログラムを終了する。す
なわち、所定のフィードバック条件を充足しないときは
フラグＦＬＡＦＦＢを「０」にセットしてフィードバッ
ク制御を禁止する一方、所定のフィードバック条件を充
足するときはフラグＦＬＡＦＦＢを「１」にセットして
空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出し、フィードバック制御
の実行を指令して、本プログラムを終了する。

【００６０】しかして、図３はステップＳ８（図２）で
実行されるＫＣＭＤＭ算出ルーチンのフローチャートで
あって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期
して実行される。

【００６１】まず、エンジン１がフューエルカット（燃
料供給停止）中か否かを判別する（ステップＳ２１）。
フューエルカット中であるか否かは、エンジン回転数Ｎ
Ｅやスロットル弁３′の弁開度θＴＨに基づいて判断さ
れ、具体的にはフューエルカット判別ルーチン（図示せ
ず）の実行により判別される。

【００６２】そして、ステップＳ２１の答が否定（Ｎ
Ｏ）のときは、ステップＳ２２に進み、目標空燃比係数
ＫＣＭＤを算出する。該目標空燃比係数ＫＣＭＤは、通
常はエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じてマトリックス状にマップ値ＫＣＭＤが与えられたＫ
ＣＭＤマップから読み出されるが、車輌の発進時や低水
温時あるいは所定の高負荷運転時においては適宜補正さ
れ、具体的には、ＫＣＭＤ算出ルーチン（図示せず）を
実行することによりこれらの運転状態に適合した値に設
定される。

【００６３】一方、ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤを所定値ＫＣＭ
ＤＦＣ（例えば、１．０）に設定して（ステップＳ２
３）、ステップＳ２４に進む。

【００６４】次に、ステップＳ２４では、Ｏ２処理を行
なう。すなわち、後述するように、所定要件下、Ｏ２セ
ンサ１７からの出力値に基づき目標空燃比係数ＫＣＭＤ
を補正して修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する。

【００６５】次に、ステップＳ２５では修正目標空燃比
係数ＫＣＭＤＭのリミットチェックを行ない、本プログ
ラムを終了してメインルーチン（図２）に戻る。すなわ
ち、ステップＳ２４で算出されたＫＣＭＤＭ値と所定の
上下限値ＫＣＭＤＭＨ，ＫＣＭＤＭＬとの大小関係を比
較し、ＫＣＭＤＭ値が上限値ＫＣＭＤＭＨより大きいと
きはＫＣＭＤＭ値はその上限値ＫＣＭＤＭＨに設定さ
れ、ＫＣＭＤＭ値が下限値ＫＣＭＤＭＬより小さいとき
は、ＫＣＭＤＭ値はその下限値ＫＣＭＤＭＬに設定され
る。

【００６６】しかして、図４は、ステップＳ２４（図
３）で実行されるＯ２処理ルーチンのフローチャートで
あって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期
して実行される。

【００６７】まず、ステップＳ３１ではフラグＦＯ２が
「１」か否かを判別し、Ｏ２センサ１８が活性化してい
るか否かを判断される。このＯ２センサ１８が活性化し
たか否かは、イグニッションスイッチのオン後の経過時
間等に基づいて判別され、具体的にはＯ２センサ活性化
判別ルーチン（図示せず）を実行して判断される。

【００６８】そして、ステップＳ３１の答が否定（Ｎ
Ｏ）、すなわち、Ｏ２センサ１８が未だ活性化されてい
ないと判断されたときは、ステップＳ３２に進み、タイ
マｔｍＲＸを所定値Ｔ２（例えば、０．２５sec）に設
定した後、フラグＦＶＲＥＦが「０」か否かを判別し、
Ｏ２センサ１８の目標補正値ＶＲＥＦの初期値ＶＲＲＥ
Ｆ（以下、「初期補正値」という）が既に設定されてい
るか否かを判断する（ステップＳ３３）。

【００６９】そして、最初のループでは、ステップＳ３
３の答は肯定（ＹＥＳ）となるため、ステップＳ３４に
進み、記憶手段５ｃ（ＲＯＭ）に記憶されているＶＲＲ
ＥＦテーブルを検索して前記初期補正値ＶＲＲＥＦを算
出する。

【００７０】該ＶＲＲＥＦテーブルは、具体的には、図
５に示すように、ＰＡセンサ２６により検出される大気
圧ＰＡ０〜ＰＡ１に対してテーブル値ＶＲＲＥＦ０〜Ｖ
ＲＲＥＦ２がステップ状に与えられており、補正初期値
ＶＲＲＥＦはかかるＶＲＲＥＦテーブルを検索すること
により読み出され、或いは補間法により算出される。こ
の補正初期値ＶＲＲＥＦは、後述する目標補正値ＶＲＥ
Ｆが稍リッチとなるように理論空燃比に相当する値より
も稍大きく設定される。尚、この図５から明らかなよう
に、補正初期値ＶＲＲＥＦは大気圧ＰＡの値が大きい程
大きな値に設定される。

【００７１】次いで、ステップＳ３５では、前回ループ
における目標補正値の積分項（Ｉ項）ＶＲＥＦＩ（ｎ−
１）を前記補正初期値ＶＲＲＥＦに設定し、本プログラ
ムを終了してメインルーチン（図２）に戻る。すなわ
ち、Ｉ項の目標補正値ＶＲＥＦＩ（ｎ−１）に対して初
期設定を行ない、メインルーチン（図２）に戻る。尚、
次回ループ以降でステップＳ３３が実行されるときは、
上述の如く既に目標補正値の補正初期値設定がなされて
いるため、その答が否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３
４，３５を実行することなく本プログラムを終了する。

【００７２】また、前記ステップＳ３１の答が肯定（Ｙ
ＥＳ）となったときは、Ｏ２センサ１８が活性化された
と判断してステップＳ３６に進み、前記タイマｔｍＲＸ
が「０」となったか否かを判別する。そして、その答が
否定（ＮＯ）のときはステップＳ３３に進む一方、ステ
ップＳ３６の答が肯定（ＹＥＳ）のときはＯ２センサ１
８の活性化が完了したと判断してステップＳ３７に進
み、ステップＳ２２又はＳ２３（図３）で設定された目
標空燃比係数ＫＣＭＤが所定下限値ＫＣＭＤＺＬ（例え
ば、０．９８）より大きいか否かを判別する。そして、
その答が否定（ＮＯ）のときは混合気の空燃比がリーン
バーン状態に設定されている場合であり、本プログラム
を終了する一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のときはステ
ップＳ３８に進み、前記目標空燃比係数ＫＣＭＤが所定
上限値ＫＣＭＤＺＨ（例えば、１．１３）より小さいか
否かを判別する。そして、その答が否定（ＮＯ）のとき
は混合気の空燃比が燃料リッチに設定されている場合で
あり、本プログラムを終了する一方、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときは、混合気の空燃比をＮＯｘが充分に除去
できるややリッチ状態の空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝１
４．６２）に設定すべき場合であり、ステップＳ３９に
進み、エンジンがフューエルカット中か否かを判別す
る。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、本プロ
グラムを終了してメインルーチン（図２）に戻る一方、
その答が否定（ＮＯ）のときは、前回ループにおいてフ
ューエルカット状態にあったか否かを判別する（ステッ
プＳ４０）。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、カウンタＮＡＦＣを所定値Ｎ１（例えば、４）に設
定した後（ステップＳ４１）、該カウンタＮＡＦＣのカ
ウンタ値Ｎ１を「１」だけデクリメントして（ステップ
Ｓ４２）本プログラムを終了する。

【００７３】一方、ステップＳ４０の答が否定（ＮＯ）
となったときはステップＳ４３に進み、カウンタＮＡＦ
Ｃが「０」か否かを判別する。そして、その答が否定
（ＮＯ）のときは、カウンタＮＡＦＣのカウント値を
「１」だけデクリメントして（ステップＳ４２）本プロ
グラムを終了する一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、フューエルカット状態を脱して安定した燃料供給が
行なわれていると判断し、ステップＳ４４に進んでＯ２
フィードバック処理を実行した後（ステップＳ４４）、
本プログラムを終了してメインルーチン（図２）に戻
る。

【００７４】しかして、図６は前記ステップＳ４４（図
４）で実行されるＯ２フィードバック処理ルーチンのフ
ローチャートであって、本プログラムはＴＤＣ信号パル
スの発生と同期して実行される。

【００７５】すなわち、第１及び第３の触媒装置１５，
１９でＮＯｘの効果的な除去を図るため、混合気の空燃
比を理論空燃比より若干リッチ側の所定値（例えば、修
正目標空燃比係数ＫＣＭＤ＝１．００５）となるように
Ｏ２フィードバック処理が実行される。

【００７６】まず、ステップＳ６１でＳＴＵＲマップを
検索し、エンジンの運転領域ＳＴＵＲ、及び空燃比補正
値ΔＫＣＭＤの平均値（以下、この平均値を「学習値」
という）ΔＫＣＭＤＲＥＦを読み出す。

【００７７】ＳＴＵＲマップは、吸気管内絶対圧ＰＢＡ
及びエンジン回転数ＮＥに対して複数の運転領域ＳＴＵ
Ｒ及びこれら運転領域ＳＴＵＲに適合した学習値ΔＫＣ
ＭＤＲＥＦが与えられており、該ＳＴＵＲマップを検索
することにより運転領域ＳＴＵＲ及びその学習値ΔＫＣ
ＭＤＲＥＦが読み出される。尚、学習値ΔＫＣＭＤＲＥ
Ｆは、後述するように学習値算出式に基づき各運転領域
毎に演算されて記憶手段５ｃに記憶される。

【００７８】次に、ステップＳ６２では今回ループ時の
運転領域ＳＴＵＲ（ｎ）と前回ループ時の運転領域ＳＴ
ＵＲ（ｎ−１）とが等しいか否かを判別する。

【００７９】そして、その答が否定（ＮＯ）、すなわち
前回ループ時と今回ループ時とで運転領域ＳＴＵＲが異
なるときは空燃比補正値ΔＫＣＭＤを今回ループ時の運
転領域ＳＴＵＲ（ｎ）の学習値ΔＫＣＭＤＲＥＦに設定
してステップＳ７５に進む。

【００８０】一方、ステップＳ６２の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは、ステップＳ６４に進み、間引き変数ＮＩ
ＶＲが「０」か否かを判別する。この間引き変数ＮＩＶ
Ｒは、後述するようにＴＤＣ信号パルスがエンジン運転
状態に応じて設定された間引きＴＤＣ数ＮＩだけ発生す
る毎に減算される変数であって、最初は「０」であるた
めステップＳ６４の答は肯定（ＹＥＳ）となり、ステッ
プＳ６５に進む。

【００８１】また、その後のループでステップＳ６４の
答が否定（ＮＯ）となったときはステップＳ６６に進
み、間引き変数ＮＩＶＲから間引きＴＤＣ数ＮＩ（例え
ば、１）を減算した値を新たな間引き変数ＮＩＶＲに設
定した後、後述するステップＳ７６に進む。

【００８２】しかして、前記ステップＳ６５では、Ｏ２
センサ１８の出力電圧ＶＯ２が所定下限値ＶＬ（例え
ば、０．３Ｖ）より小さいか否かを判別する。そして、
その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、混合気の空燃比がや
やリッチ状態となる空燃比（目標空燃比係数ＫＣＭＤ＝
１．００５）からリーン側に偏移していると判断してス
テップＳ６８に進む一方、その答が否定（ＮＯ）のとき
はステップＳ６７に進み、Ｏ２センサ１８の出力電圧Ｖ
Ｏ２が所定上限値（例えば、０．８）より大きいか否か
を判別する。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、混合気の空燃比が理論空燃比からリッチ側に偏移し
ていると判断してステップＳ６８に進む。

【００８３】次に、ステップＳ６８では、ＫＶＰマッ
プ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤマップ、ＮＩＶＲマップを検
索してＯ２フィードバック制御の変化速度、すなわち比
例項（Ｐ項）係数ＫＶＰ、積分項（Ｉ項）係数ＫＶＩ、
微分項（Ｄ項）係数ＫＶＤ、及び前記間引き数ＮＩＶＲ
の算出を行なう。ＫＶＰマップ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤ
マップ及びＮＩＶＲマップは、エンジン回転数ＮＥ及び
吸気管内絶対圧ＰＢＡによって決定される複数のエンジ
ン運転領域毎に所定のマップ値が与えられており、これ
らのマップ検索によりエンジンの運転状態に応じたマッ
プ値が読み出され、あるいは補間法により算出される。
尚、これらＫＶＰマップ、ＫＶＩマップ、ＫＶＤマップ
及びＮＩＶＲマップは定常運転状態、運転モードの変更
時、減速運転状態等エンジンの各運転状態に応じて最適
値が設定されるように専用マップが予め記憶手段５ｃ
（ＲＯＭ）に記憶されている。

【００８４】次に、ステップＳ６９で間引き変数ＮＩＶ
Ｒを前記ステップＳ６８で算出されたＮＩＶＲ値に設定
した後、ステップＳ７０に進み、前記ステップＳ３４
（図４）で算出された補正初期値ＶＲＲＥＦと今回ルー
プにおけるＯ２センサ１８の出力電圧ＶＯ２との偏差Δ
Ｖ（ｎ）を算出する。

【００８５】次に、ステップＳ７１では、数式（３）〜
（５）に基づいて、各補正項すなわちＰ項、Ｉ項、Ｄ項
の目標補正値ＶＲＥＦＰ（ｎ）、ＶＲＥＦＩ（ｎ）、Ｖ
ＲＥＦＤ（ｎ）を算出した後、数式（６）に基づき、こ
れら各補正項を加算してＯ２フィードバックにおける目
標補正値ＶＲＥＦ（ｎ）を算出する。

【００８６】ＶＲＥＦＰ（ｎ）＝ΔＶ（ｎ）×ＫＶＰ …（３）ＶＲＥＦＩ（ｎ）＝ＶＲＥＦ＋ΔＶ（ｎ）×ＫＶ１ …（４）ＶＲＥＦＤ（ｎ）＝（ΔＶ（ｎ）−ΔＶ（ｎ−１））×ＫＶＤ …（５）ＶＲＥＦ（ｎ）＝ＶＲＥＦＰ（ｎ）＋ＶＲＥＦＩ（ｎ）＋ＶＲＥＦＤ（ｎ） …（６）次に、ステップＳ７２では、ＶＲＥＦ（ｎ）のリミット
チェックを行なう。

【００８７】すなわち、ＶＲＥＦ（ｎ）及びＶＲＥＦＩ
（ｎ）値と所定上下限値ＶＲＥＦＨ，ＶＲＥＦＩとの大
小関係を比較し、その結果ＶＲＥＦ（ｎ）値及びＶＲＥ
ＦＩ（ｎ）値が上限値ＶＲＥＦＨを越えるときにはその
所定上限値ＶＲＥＦＨに設定し、所定下限値ＶＲＥＦＩ
より小さいときには、その所定下限値ＶＲＥＦＩに設定
する。

【００８８】ステップＳ７３では、空燃比補正値ΔＫＣ
ＭＤの算出を行なう。

【００８９】空燃比補正値ΔＫＣＭＤは、具体的には図
７に示すように、ΔＫＣＭＤテーブルの検索により算出
される。すなわち、ΔＫＣＭＤテーブルは、目標補正値
ＶＲＥＦ０〜ＶＲＥＦ５に対してテーブル値ΔＫＣＭＤ
０〜ΔＫＣＭＤ３が与えられており、かかる空燃比補正
値ΔＫＣＭＤはΔＫＣＭＤテーブルを検索することによ
り読み出され、或いは補間法により算出される。尚、こ
の図７から明らかなように、ΔＫＣＭＤ値はＶＲＥＦ
（ｎ）が大きな値を有する程、大概大きな値に設定され
る。また、ＶＲＥＦ値に関しては、前記ステップＳ７２
でリミットチェックが行なわれていることからΔＫＣＭ
Ｄ値に関しても所定の上下限値内の値に設定されること
となる。

【００９０】次に、ステップＳ７４では、数式（７）に
示す学習値算出式に基づき学習値ΔＫＣＭＤＲＥＦの算
出を行なう。

【００９１】

【数１】ここで、ＣＲＥＦはエンジンの運転状態に応じて１〜６
５５３６の範囲で適切な値に設定される変数、ΔＫＣＭ
ＤＲＥＦ（ｎ−１）は学習値ＫＲＥＦの前回算出値であ
り、空燃比補正値ΔＫＣＭＤを前回学習値ΔＫＣＭＤＲ
ＥＦ（ｎ−１）でもって学習演算することにより、各運
転領域ＳＴＵＲの学習値ΔＫＣＭＤＲＥＦが更新され、
経年劣化のない常に適切な目標空燃比、すなわちＮＯｘ
が充分に除去できる空燃比でもって空燃比フィードバッ
ク制御を行なうことができる。

【００９２】次いで、ステップＳ７５では前記ステップ
Ｓ２２（図３）で算出された目標空燃比係数ＫＣＭＤに
前記空燃比補正値ΔＫＣＭＤを加算して修正目標空燃比
係数ＫＣＭＤＭ（例えば、１．００５）を算出し、本プ
ログラムを終了する。

【００９３】また、前記ステップＳ６７の答が否定（Ｎ
Ｏ）、すなわちＯ２センサ１８の出力電圧ＶＯ２が、Ｖ
Ｌ≦ＶＯ２≦ＶＨのときはＯ２フィードバック制御を禁
止し、ステップＳ７６〜Ｓ７８においてΔＶ値（補正初
期値ＶＲＲＥＦとＯ２センサ１７の出力値との偏差）、
目標補正値ＶＲＥＦ、及び空燃比補正値ΔＫＣＭＤの夫
々に対し、今回値を前回値に等置して本プログラムを終
了する。これにより、混合気の空燃比がＮＯｘを十分に
除去できる空燃比に維持し得るときは不要なＯ２フィー
ドバック制御が禁止され、制御系を良好に保つことがで
きる。すなわち、混合気の空燃比を安定したものに維持
することができる。

【００９４】次に、二次空気供給系２２の制御手順につ
いて詳説する。

【００９５】図８は、二次空気の制御手順を示すフロー
チャートである。

【００９６】まず、ステップＳ８１では、ＰＢＡセンサ
８、ＴＷセンサ１０、ＮＥセンサ１１、ＴＣＴセンサ１
６及びＴＣＯセンサ２３等各種センサからの出力値を読
み込む。次に、後述する切換弁制御を実行し、切換弁３
１の位置設定及び制御弁３０の弁体３４のリフト許可の
有無を判別する（ステップＳ８２）。そして、該切換弁
制御の実行によりフラグＦＳＡが「０」か否かを判別
し、制御弁３０の弁体３４のリフトが許可されているか
否かを判断する（ステップＳ８３）。そして、その答が
肯定（ＹＥＳ）のときはＬセンサ３８の基準リフト指令
値ＬＣＭＤＡを「０」に設定して（ステップＳ８４）本
プログラムを終了する一方、ステップＳ８３の答が否定
（ＮＯ）のときはエンジンの運転状態等に応じて前記基
準リフト指令値ＬＣＭＤＡを算出し（ステップＳ８
５）、次いで前記基準リフト指令値ＬＣＭＤＡの補正値
ＫＤＡＦを算出した後（ステップＳ８６）、ＬＣＭＤＡ
値及びＫＤＡＦ値に基づき最終リフト指令値ＬＣＭＤＡ
Ｆを算出して（ステップＳ８７）本プログラムを終了す
る。

【００９７】以下、上記各処理ステップについて詳述す
る。

【００９８】切換弁制御（ステップＳ８２）図９は、ステップＳ８２（図８）で実行される切換弁制
御ルーチンのフローチャートであって、本プログラムは
ＴＤＣ信号パルスの発生と同期して実行される。

【００９９】まず、ステップＳ９１では、エンジンが始
動モードにあるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときはタイマｔｍＳＡを所定値Ｔ３（例えば、６
０）にセットした後（ステップＳ９２）、フラグＦＳＡ
を「０」に設定し（ステップＳ９３）、制御弁３０の弁
体３４のリフト許可を禁止して本プログラムを終了す
る。

【０１００】一方、ステップＳ９１の答が否定（ＮＯ）
のときは、エンジンが基本モードのときであり、チャン
バ圧ＰＣが所定下限値ＰＣＬより大きいか否かを判別す
る（ステップＳ９４）。そして、その答が否定（ＮＯ）
のときはステップＳ９３に進む一方、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときはエンジン冷却水温ＴＷが所定値ＴＷＬ
（例えば、５０）より大きいか否かを判別する（ステッ
プＳ９５）。

【０１０１】そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、エンジンの暖機が完了している場合であり、タイマ
ｔｍＳＡを「０」にセットして（ステップＳ９６）ステ
ップＳ９８に進む。

【０１０２】一方、ステップＳ９５の答が否定（ＮＯ）
のときは、第１の触媒装置１５の触媒床温度ＴＣＴ（Ｔ
ＣＴセンサ１６により検出される）が所定値ＴＣＬ１
（例えば、２０）より大きいか否かを判別する（ステッ
プＳ９７）。そして、その答が否定（ＮＯ）のときはス
テップＳ９３に進む一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のと
きはステップＳ９８に進む。

【０１０３】次に、ステップＳ９８では、タイマｔｍＳ
Ａが「０」か否かを判別する。そして、その答が肯定
（ＹＥＳ）のときは第２の触媒装置２０の触媒床温度Ｔ
ＣＯ（ＴＣＯセンサ２３によって検出される）が所定値
ＴＣＬ２（例えば、２５０℃）より大きいか否かを判別
する（ステップＳ９９）。そして、その答が否定（Ｎ
Ｏ）のときはステップＳ９３に進む一方、その答が肯定
（ＹＥＳ）のときはフラグＦＳＡが「０」か否かを判別
する（ステップＳ１００）。そして、その答が肯定（Ｙ
ＥＳ）のときはフラグＦＦＤＳを「０」にセットし、切
換弁３１のポート位置が制御弁３０と第１の二次空気導
入孔２１とが連通状態となるように指令を発した後（ス
テップＳ１０１）、フラグＦＳＡを「１」にセットして
弁体３４のリフトを許可し（ステップＳ１０２）、本プ
ログラムを終了する。

【０１０４】一方、ステップＳ１００の答が否定（Ｎ
Ｏ）、すなわちフラグＦＳＡが「１」にセットされて弁
体３４のリフトが許可されているときはステップＳ１０
３に進み、フラグＦＦＤＳが「０」か否かを判別する。
そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のときは、制御弁３０
と第１の二次空気導入孔２１とが連通状態のときであ
り、そのまま本プログラムを終了する一方、その答が否
定（ＮＯ）のときはフラグＦＦＤＳを「０」にセットし
て制御弁３０と第１の二次空気導入孔２１とが連通状態
となるように切換弁３１を切換え（ステップＳ１０
４）、本プログラムを終了する。

【０１０５】また、前記ステップＳ９８の答が否定（Ｎ
Ｏ）のときは、フラグＦＳＡが「０」か否かを判別する
（ステップＳ１０５）。そして、その答が否定（ＮＯ）
のときは、フラグＦＳＡが「１」の場合であり、そのま
ま本プログラムを終了する一方、ステップＳ１０５の答
が肯定（ＹＥＳ）のときは暖機が完了していないエンジ
ン低温時にあると判断し、フラグＦＦＤＳを「１」にセ
ットして制御弁３０と第２の二次空気導入孔４２とを連
通状態とした後（ステップＳ１０６）、フラグＦＳＡを
「１」にセットして弁体３４のリフトを許可し（ステッ
プＳ１０７）、第１の触媒装置１５への二次空気供給を
指令して本プログラムを終了する。

【０１０６】基本リフト指令値ＬＣＭＤＡの算出（ス
テップＳ８５）図１０は、ステップＳ８５（図８）で実行されるＬＣＭ
ＤＡ算出ルーチンのフローチャートであって、本プログ
ラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期して実行される。

【０１０７】まず、ステップＳ１１０ではフラグＦＶＴ
ＥＣが「０」か否かを判別し、吸気弁又は排気弁のバル
ブタイミングが低速Ｖ／Ｔに設定されているか否かを判
断する。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のときは前記
バルブタイミングが低速Ｖ／Ｔに設定されている場合で
あり、ステップＳ１１１に進み、低速Ｖ／Ｔ用ＬＭＡＰ
Ａマップを検索して低速Ｖ／Ｔに適合した基本リフト指
令値ＬＭＡＰＡを算出した後、ステップＳ１１３に進
む。一方、ステップＳ１１０の答が否定（ＮＯ）のとき
は前記バルブタイミングが高速Ｖ／Ｔに設定されている
場合であり、ステップＳ１１２に進み、高速Ｖ／Ｔ用Ｌ
ＭＡＰＡマップを検索して高速Ｖ／Ｔに適合した基本リ
フト指令値ＬＭＡＰＡを算出した後、ステップＳ１１３
に進む。

【０１０８】ＬＭＡＰＡマップは、具体的には図１１に
示すように、吸気管内絶対圧ＰＢＡ００〜ＰＢＡ１６及
びエンジン回転数ＮＥ００〜ＮＥ１９に対してマトリッ
クス状にマップ値ＬＭＡＰＡ００００〜ＬＭＡＰＡ１６
１９が与えられており、基本リフト指令値ＬＭＡＰＡは
このＬＭＡＰＡマップを検索することにより読み出さ
れ、或いは補間法により算出される。すなわち、高速Ｖ
／Ｔに適したＬＭＡＰＡマップと低速Ｖ／Ｔに適したＬ
ＭＡＰＡマップとが予め記憶手段５Ｃ（ＲＯＭ）に記憶
されており、基本リフト指令値ＬＭＡＰＡはこれら高速
Ｖ／Ｔ用ＬＭＡＰＡマップ又は低速Ｖ／Ｔ用ＭＡＰＡマ
ップのいずれか一方を検索して算出される。

【０１０９】次に、ステップＳ１１３ではＫＰＡＥＸテ
ーブルを検索して大気圧補正値ＫＰＡＥＸを算出する。

【０１１０】ＫＰＡＥＸテーブルは、具体的には図１２
に示すように、大気圧ＰＡ０〜ＰＡ４に対してテーブル
値ＫＰＡＥＸ０〜ＫＰＡＥＸ２が与えられており、大気
圧補正値ＫＰＡＥＸは、該ＫＰＡＥＸテーブルを検索す
ることにより読み出され、或いは補間法により算出され
る。尚、ＫＰＡＥＸ値はテーブル値ＫＰＡＥＸ２が
「１．０」となるように設定されており、したがってＫ
ＰＡＥＸ値は「１．０」より小さい値に設定される。

【０１１１】次に、ステップＳ１１４では数式（８）に
基づき弁体３４の基本リフト指令値ＬＣＭＤＡを算出し
て本プログラムを終了する。

【０１１２】ＬＣＭＤＡ＝ＬＭＡＰＡ×ＫＰＡＥＸ …（８）リフト補正値ＫＤＡＦの算出（ステップＳ８６）図１３は、ステップＳ８６（図８）で実行されるＫＤＡ
Ｆ算出ルーチンのフローチャートであって、本プログラ
ムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期して実行される。

【０１１３】まず、ステップＳ１２１では、数式（９）
に基づき空燃比がリッチ状態にある始動モード時におけ
るＬＡＦセンサ１７の修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭ
（＝ＫＴＷＬＡＦ）と第２の触媒装置２０における目標
空燃比係数ＫＣＭＤＲとの偏差ΔＫＣＭＤＲＡを算出す
る。

【０１１４】 ΔＫＣＭＤＲＡ＝ＫＣＭＤＭ−ＫＣＭＤＲ …（９）ここで、ＫＣＭＤＲ値は、前記第２の触媒装置２０にお
ける混合気の空気過剰率（当量比）が稍リーン状態とな
る所定値、例えば、０．９８に設定される。

【０１１５】次に、ステップＳ１２２で、ＫＤＡＦＣテ
ーブルを検索して理論空燃比に対する二次空気量の補正
値ＫＤＡＦＣを算出する。ＫＤＡＦＣテーブルは、具体
的には図１４に示すように、偏差ΔＫＣＭＤＲＡ０〜Δ
ＫＣＭＤＲＡ４に対してテーブル値ＫＤＡＦＣ０〜ＫＤ
ＡＦＣ２が与えられており、ＫＤＡＦＣ値は、該ＫＤＡ
ＦＣテーブルを検索することにより読み出され、或いは
補間法により検出される。

【０１１６】次に、ステップＳ１２３では、ＬＡＦセン
サ１７の修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭ（例えば、１．
００５）と検出空燃比係数ＫＡＣＴとの偏差ΔＫＡＦが
所定値ΔＫＡＦＬ（例えば、−０．０２５）より小さい
か否かを判別する。そして、その答が否定（ＮＯ）のと
きは、検出空燃比係数ＫＡＣＴが修正目標空燃比係数Ｋ
ＣＭＤＭと比較的近似し、混合気の実空燃比がそれ程リ
ッチでないと判断して補正基本値ＫＤＡＦＡを「１．
０」に設定し（ステップＳ１２４）、ステップＳ１２６
に進む。

【０１１７】一方、ステップＳ１２３の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときは数式（１０）に示すように空燃比のリッチ
化状態に応じて補正基本値ＫＤＡＦＡを算出し、ステッ
プＳ１２６に進む。

【０１１８】

【数２】尚、この場合、｜ΔＫＡＦ｜＞｜ΔＫＣＭＤＲＡ｜とな
るためＫＤＡＦＡ＞１．０となり、二次空気量ＱＣＭＤ
が増加する方向に補正されることとなる。

【０１１９】そして、ステップＳ１２６では、数式（１
１）に示すように、前記ＫＤＡＦＣ値と前記ＫＤＡＦＡ
値を乗算してリフト補正値ＫＤＡＦを算出し、本プログ
ラムを終了する。

【０１２０】ＫＤＡＦ＝ＫＤＡＦＣ×ＫＤＡＦＡ …（１１）最終目標リフト値ＬＣＭＤＡＦの算出（ステップＳ８
７）図１５は、ステップＳ８７（図８）で実行されるＬＣＭ
ＤＡＦ算出ルーチンのフローチャートであって、本プロ
グラムはＴＤＣ信号パルスの発生と同期して実行され
る。

【０１２１】まず、ステップＳ１３１では、ＱＣＭＤＡ
テーブルを検索して基本二次空気量ＱＣＭＤＡを算出す
る。ＱＣＭＤＡテーブルは、具体的には図１６に示すよ
うに、基本リフト指令値ＬＣＭＤＡ０〜ＬＣＭＤＡ６に
対してテーブル値ＱＣＭＤＡ０〜ＱＣＭＤＡ６が与えら
れており、基本二次空気量ＱＣＭＤＡは、このＱＣＭＤ
Ａテーブルを検索することにより読み出され、或いは補
間法により算出する。

【０１２２】次に、数式（１２）に基づき二次空気量Ｑ
ＣＭＤを算出する（ステップＳ１３２）。

【０１２３】ＱＣＭＤ＝ＱＣＭＤＡ×ＫＤＡＦ …（１２）次にステップＳ１３３ではＬＣＭＤＡＦテーブルを検索
して最終目標リフト値ＬＣＭＤＡＦを算出する。

【０１２４】ＬＣＭＤＡＦテーブルは、具体的には図１
７に示すように、二次空気量ＱＣＭＤ０〜ＱＣＭＤ６に
対してテーブル値ＬＣＭＤＡＦ０〜ＬＣＭＤＡＦ４が与
えられており、最終目標リフト値ＬＣＭＤＡＦは、この
ＬＣＭＤＡＦテーブルを検索することにより読み出さ
れ、或いは補間法により算出される。

【０１２５】次に、ステップＳ１３４では、最終目標リ
フト値ＬＣＭＤＡＦが所定上限値ＬＨＬより大きいか否
かを判別する。そして、その答が肯定（ＹＥＳ）のとき
は、前記所定上限値ＬＨＬを最終目標リフト値ＬＣＭＤ
ＡＦに設定して（ステップＳ１３５）本プログラムを終
了する。一方、ステップＳ１３４の答が否定（ＮＯ）の
ときは、最終目標リフト値ＬＣＭＤＡＦが所定下限値Ｌ
ＬＬより小さいか否かを判別する（ステップＳ１３
６）。そして、その答が否定（ＮＯ）のときは、ステッ
プＳ１３３で算出されたＬＣＭＤＡＦ値をそのまま最終
目標リフト値とする一方、その答が肯定（ＹＥＳ）のと
きは前記所定下限値ＬＬＬを最終目標リフト値ＬＣＭＤ
ＡＦに設定して（ステップＳ１３７）本プログラムを終
了する。

【０１２６】図１８は、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの浄化特性
を示す特性図であって、横軸は（修正）目標空燃比係数
ＫＣＭＤ（Ｍ）、縦軸は浄化率（η）である。また、図
中、Ｗはウィンドと称される理論空燃比近傍の所定領域
を示している。

【０１２７】［従来の技術］の項で述べた第１の従来例
による排気ガス浄化手法においては、目標理論空燃比で
ある（修正）目標空燃比係数ＫＣＭＤ（Ｍ）が「１．
０」のところで排気ガスの浄化が行なわれるのに対し、
本発明によれば、第１及び第２の触媒装置１５，１９に
対してＮＯｘの浄化率（η）が最大となるＡ点近傍に修
正目標空燃比ＫＣＭＤＭを設定するので（例えば、ＫＣ
ＭＤＭ＝１．００５）、ＮＯｘが向上し単位容積当たり
のＮＯｘに対する浄化率向上を図ることができる。すな
わち、前記第１の従来例のように、二次空気を導入する
ことなく、第１〜第３の触媒装置を全て三元触媒として
使用し、混合気の空燃比を正確に理論空燃比に設定して
ＮＯｘを除去した場合に比べ、本発明は第１及び第２の
触媒装置１５，１９における混合気の空燃比を稍リッチ
に設定しているので、単位容積当たりのＮＯｘ浄化率向
上を図ることができ、三元触媒の容積比が第１の従来例
と比べ（２／３）程度になってもＮＯｘに関しては前記
第１の従来例と同程度の浄化効率を得ることが期待でき
る。

【０１２８】一方、このように第１及び第２の触媒装置
１５，１９を稍リッチにすることにより、ＨＣ及びＣＯ
の浄化率は夫々点Ｂ′、点Ｃ′となるためＨＣ，ＣＯに
対しては第１の従来例よりも劣ることになるが、第２の
触媒装置２０に二次空気を供給して混合気の空燃比がリ
ーン状態となるように、例えば、目標空燃比係数ＫＣＭ
ＤＲを「０．９８」に設定することにより、点Ｂ、点Ｃ
に示すように、ＨＣ，ＣＯの浄化率は第１の従来例より
も向上する。

【０１２９】このように、第１の従来例の触媒装置を約
三等分し、第１及び第２の触媒装置１５，１９を三元触
媒として使用する一方、第２の触媒装置２０を酸化触媒
として使用することにより、排気ガスの浄化率向上を図
ることができる。尚、三元触媒（第１及び第２の触媒装
置１５，１９）と酸化触媒（第２の触媒装置２０）との
比は、容積比で１．８：１〜２．２：１が好ましいこと
が本出願人の実験によって裏付けされている。

【０１３０】図１９は、本発明の修正目標空燃比係数Ｋ
ＣＭＤＭの分布をＯ２センサを使用した第２の従来例
（［従来の技術］の項参照）との比較において示した図
である。

【０１３１】図中、横軸は（修正）目標空燃比係数ＫＣ
ＭＤ（Ｍ）、縦軸は頻度を示している。

【０１３２】Ｏ２センサでは、目標空燃比係数ＫＣＭＤ
が「１．０」の箇所で反転信号を出力しているにすぎ
ず、実際の空燃比変動幅が大きいのに対し、本発明では
ＬＡＦセンサ１７の目標空燃比ＫＣＭＤを稍リッチにし
ているため、修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭの分布もリ
ッチ側においてはウィンドウＷ内に収まる。すなわち、
本発明のようにＬＡＦセンサ１７の目標空燃比を稍リッ
チにすることにより、従来のＯ２センサではＮＯｘの除
去が充分になされなかった斜線部領域が発生せず、ＮＯ
ｘ浄化率向上を図ることができる。

【０１３３】尚、本発明は、上記実施例に限定されるこ
とはなく、要旨を逸脱しない範囲において変更可能なこ
とはいうまでもない。例えば、図２０に示すように、容
積比が第２の触媒装置２０の１．８〜２．２倍である第
１の触媒装置４４を第１の排気濃度センサ１７と第２の
排気濃度センサ１８との間に設け、第１の触媒装置４４
のみで充分なＮＯｘ除去が可能となるように構成しても
よい。

【０１３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る内燃エ
ンジンの排気ガス浄化装置は、内燃エンジンの排気通路
に配設されて排気ガス中の有害成分を浄化する第１の触
媒装置と、該第１の触媒装置の上流側の前記排気通路に
配設された排気ガス濃度に略比例する出力特性を有する
第１の排気濃度センサと、少なくともエンジン回転数と
エンジンの負荷状態とを含むエンジンの運転状態を検出
する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出結
果に基づいて目標空燃比を算出する第１の目標空燃比算
出手段と、前記第１の触媒装置の下流側の前記排気通路
に配設された前記目標空燃比の近傍で出力信号が反転す
る第２の排気濃度センサと、該第２の排気濃度センサの
出力値に基づいて前記目標空燃比を理論空燃比よりやや
リッチ状態に設定するリッチ化手段と、前記第１の排気
濃度センサにより検出された混合気の空燃比を前記リッ
チ化手段により設定された目標空燃比にフィードバック
制御する制御手段とを備え、かつ、前記第２の排気濃度
センサの下流側の前記排気通路に第２の触媒装置が配さ
れると共に、前記第２の触媒装置の上流側且つ前記第２
の排気濃度センサよりも下流側の排気通路中に二次空気
を供給する二次空気供給手段が設けられているので、第
１の触媒装置及び第３の触媒装置における混合気の空燃
比は稍リッチ状態に設定され、効果的にＮＯｘの除去を
図ることができ、さらに二次空気供給手段により第２の
触媒装置は稍リーン状態とされてＨＣ及びＣＯの除去を
効果的に行なうことができ、有害成分の浄化率向上を図
ることができる。

【０１３５】また、前記第２の空燃比センサと前記二次
空気供給手段との間の排気通路中に第３の触媒装置が設
けられているので、排気ガスの脈動等により二次空気が
第２の排気濃度センサに悪影響を及ぼすのを回避するこ
とができる。したがって、第１の触媒装置の容積を小さ
くして低温時における第１の触媒装置の活性化を早める
ことが可能となり、さらに有害成分の効果的な浄化が可
能となる。

【０１３６】また、前記二次空気供給手段は、空気供給
源と、前記排気通路に供給される二次空気量を制御する
制御弁とを備えることにより、容易に所望の二次空気量
を第２の触媒装置に供給することが可能となる。

【０１３７】具体的には、エンジンの吸排気弁のバルブ
タイミングが、少なくとも低回転領域に適した低速バル
ブタイミングと高回転領域に適した高速バルブタイミン
グとに切換可能なバルブタイミング切換手段を有すると
共に、前記二次空気供給手段が、前記バルブタイミング
切換手段によるバルブタイミングの設定状態及び前記運
転状態検出手段の検出結果に応じて基本空気流量を算出
する空気流量算出手段と、前記リッチ化手段により設定
された目標空燃比のリッチ状態に応じて空気流量の補正
値を算出する補正値算出手段と、前記空気流量算出手段
により算出された基本空気流量と前記補正値算出手段に
より算出された補正値に基づき最終空気流量を決定する
空気流量決定手段とを備え、さらには前記リッチ化手段
により設定された目標空燃比と前記第１の排気濃度セン
サの出力値との偏差が所定値以上のときに空気流量の補
正値を算出する補正値算出手段を備え、前記第２の触媒
装置における混合気の空燃比が理論空燃比より稍リーン
状態に設定されることにより、上述した効果を容易に実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の係る内燃エンジンの空燃比制御装置の
一実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明に係る内燃エンジンの空燃比フィードバ
ック制御のメインルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図３】ＫＣＭＤＭ算出ルーチンのフローチャートであ
る。

【図４】Ｏ２処理ルーチンのフローチャートである。

【図５】ＶＲＲＥＦテーブルである。

【図６】Ｏ２フィードバック処理ルーチンのフローチャ
ートである。

【図７】ΔＫＣＭＤテーブル図である。

【図８】二次空気の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【図９】切換弁制御ルーチンのフローチャートである。

【図１０】ＬＣＭＤＡＲ算出ルーチンのフローチャート
である。

【図１１】ＬＭＡＰＡマップ図である。

【図１２】ＫＤＡＥＸテーブル図である。

【図１３】ＫＤＡＦ算出ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１４】ＫＤＡＦＣテーブル図である。

【図１５】ＬＣＭＤＡＦ算出ルーチンのフローチャート
である。

【図１６】ＱＣＭＤＡテーブル図である。

【図１７】ＬＣＭＤＡＦテーブル図である。

【図１８】フィードバック制御時における空燃比特性を
従来例との比較において示した空燃比分布図である。

【図１９】排気ガスの浄化率を示す浄化特性図である。

【図２０】本発明の他の実施例の要部構成図である。

【符号の説明】

１エンジン５ＥＣＵ（目標空燃比算出手段、リッチ化手段、制御
手段、二次空気供給手段、バルブタイミング切換手段、
空気流量算出手段、補正量算出手段、空気流量決定手
段）８ＰＢＡセンサ（運転状態検出手段）１１ＮＥセンサ（運転状態検出手段）１４排気管（排気通路）１５第１の触媒装置１７ＬＡＦセンサ（第１の排気濃度センサ）１８Ｏ２センサ（第２の排気濃度センサ）１９第２の触媒装置２０第３の触媒装置２２二次空気供給系（二次空気供給手段）２７エアポンプ（空気供給源）２９圧力調整弁３０制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンの排気通路に配設されて排
気ガス中の有害成分を浄化する第１の触媒装置と、該第
１の触媒装置の上流側の前記排気通路に配設された排気
ガス濃度に略比例する出力特性を有する第１の排気濃度
センサと、少なくともエンジン回転数とエンジンの負荷
状態とを含むエンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、該運転状態検出手段の検出結果に基づいて目
標空燃比を算出する第１の目標空燃比算出手段と、前記
第１の触媒装置の下流側の前記排気通路に配設された前
記目標空燃比の近傍で出力信号が反転する第２の排気濃
度センサと、該第２の排気濃度センサの出力値に基づい
て前記目標空燃比を理論空燃比よりややリッチ状態に設
定するリッチ化手段と、前記第１の排気濃度センサによ
り検出された混合気の空燃比を前記リッチ化手段により
設定された目標空燃比にフィードバック制御する制御手
段とを備え、かつ、前記第２の排気濃度センサの下流側の前記排気通
路に第２の触媒装置が配されると共に、前記第２の触媒装置の上流側且つ前記第２の排気濃度セ
ンサよりも下流側の排気通路中に二次空気を供給する二
次空気供給手段が設けられていることを特徴とする内燃
エンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】前記第２の空燃比センサと前記二次空気
供給手段との間の排気通路中に第３の触媒装置が設けら
れていることを特徴とする請求項１記載の内燃エンジン
の排気ガス浄化装置。
【請求項３】前記二次空気供給手段は、空気供給源
と、前記排気通路に供給される二次空気量を制御する制
御弁とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求
項２記載の内燃エンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】エンジンの吸排気弁のバルブタイミング
が、少なくとも低回転領域に適した低速バルブタイミン
グと高回転領域に適した高速バルブタイミングとに切換
可能なバルブタイミング切換手段を有すると共に、前記二次空気供給手段が、前記バルブタイミング切換手
段によるバルブタイミングの設定状態及び前記運転状態
検出手段の検出結果に応じて基本空気流量を算出する空
気流量算出手段と、前記リッチ化手段により設定された
目標空燃比のリッチ状態に応じて空気流量の補正値を算
出する補正値算出手段と、前記空気流量算出手段により
算出された基本空気流量と前記補正値算出手段により算
出された補正値に基づき最終空気流量を決定する空気流
量決定手段とを備え、前記第２の触媒装置における混合気の空燃比が理論空燃
比より稍リーン状態に設定されることを特徴とする請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃エンジンの排
気ガス浄化装置。
【請求項５】前記補正値算出手段に加えて、前記リッ
チ化手段により設定された目標空燃比と前記第１の排気
濃度センサの出力値との偏差が所定値以上のときに空気
流量の補正値を算出する補正値算出手段を有しているこ
とを特徴とする請求項４記載の内燃エンジンの排気ガス
浄化装置。