JPH0953496A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リーン燃焼からストイキ燃焼に移行したとき
に、ＮＯｘ吸着触媒から脱離されるＮＯｘを、ＮＯｘの
脱離量に見合った適正なリッチ化により良好に還元処理
する。 【解決手段】リーン燃焼からストイキ燃焼に移行したと
きに排出されるＮＯｘ量の目標SLTNOXを、リーン燃焼中
のＮＯｘ吸着量ABSTC と吸入空気量Ｑとに基づいて設定
する（Ｓ702)。そして、前記目標SLTNOXと、実際のＮＯ
ｘ排出量TALNOXとを比較し（Ｓ703 ，Ｓ707 ）、目標SL
TNOX±所定値HYSNOX# の範囲内に実際のＮＯｘ排出量TA
LNOXが抑制されるように、リッチ化度合いLRPLHSを学習
する（Ｓ704 〜Ｓ706 ，Ｓ708 〜Ｓ710 ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の空燃比制
御装置に関し、詳しくは、機関排気通路にＮＯｘを吸着
するＮＯｘ吸着触媒を有し、該ＮＯｘ吸着触媒に吸着さ
れたＮＯｘを理論空燃比以下での燃焼状態でＨＣ，ＣＯ
と反応させて浄化するシステムにおいて、前記ＮＯｘ浄
化を適正に行わせるための空燃比制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前記ＮＯｘ吸着触媒を備えた内燃
機関としては、特開平６−１２９２４６号公報に開示さ
れるようなものがあった。このものは、流入排気の空燃
比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、リッチになる
と吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着剤を排気通路に
備え、リーン運転から理論空燃比付近での運転に移行す
るときに、空燃比を一時的にリッチにした後に理論空燃
比付近にする構成であり、前記リッチ化度合い或いはリ
ッチ化の期間を、ＮＯｘ吸着剤に蓄えられたＮＯｘ量に
基づいて制御する構成となっている。

【０００３】かかる構成によると、リーン運転から理論
空燃比付近での運転への移行に伴って放出されるＮＯｘ
量に見合うだけのＨＣを確保することができ、以て、Ｎ
Ｏｘを良好に浄化できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、前記リッチ化度合いが適正であるか否か
を判定する手段をもたない構成であったため、リッチ化
によるＮＯｘ低減効果が要求通りに発揮されなかった
り、リッチ化度合いが過剰となって排気性状や燃費を悪
化させる惧れがあった。

【０００５】即ち、リッチ化制御に見合ったリッチ空燃
比に制御されない場合や、ＮＯｘ吸着剤のばらつき等に
よって予測されるＮＯｘ量とは異なるＮＯｘ量が放出さ
れる場合には、ＮＯｘ吸着剤に蓄えられたＮＯｘ量に基
づいてリッチ化度合いを制御しても、かかるリッチ化度
合いが適正量とはならず、リッチ化が過剰であるとＨＣ
排出量が増大し、また、燃費を悪化させることになり、
逆に、リッチ化が過小であると、ＮＯｘの浄化性能が低
下してＮＯｘ排出量を要求レベル以下に抑制することが
できなくなってしまう（図15参照）。

【０００６】リッチ化制御に見合ったリッチ空燃比に制
御されない場合とは、例えば製品の特性ばらつき等によ
って、ベースとなる空燃比が元々リーン側になってい
て、リッチ化を行っても所望の値よりもリーンになり、
充分なＨＣの供給が行えない場合、逆に、ベース空燃比
がリッチ側になっていて、所望よりもリッチ化され、余
剰のＨＣが排出される場合である。ここで、前記ベース
空燃比のばらちつきを解消する技術として空燃比学習制
御が知られているが、リーン運転から理論空燃比運転に
移行する典型的なパターンである加速状態への移行時に
は、吸入空気量の計測誤差が生じ易く、また、吸気ポー
ト壁面に付着している燃料の状態も大きく変化するか
ら、定常時の空燃比安定を狙いとする前記空燃比学習で
は、リーン運転から理論空燃比運転に移行するときのベ
ース空燃比を高精度に補正できず、結果的に、リッチ化
制御によって所期のリッチ混合気を形成することができ
ない場合が生じる。

【０００７】また、ＮＯｘ吸着剤の吸着能力や放出作用
にもばらつきがあるから、吸着量の推定に誤りが生じる
可能性があり、また、吸着量の推定に誤りがない場合で
あっても、その放出量にばらつきが発生する可能性があ
り、ＮＯｘ量に精度良く対応したリッチ化度合いに制御
することが困難であった。尚、前記従来装置には、ＮＯ
ｘ吸着剤の下流側でのＨＣ濃度を検出して、ＮＯｘ放出
作用の完了を検出し、以て、リッチ化を終了させる構成
の開示があるが、この場合も、ＮＯｘ放出作用終了後の
無用なリッチ化によってＨＣ量が所定量を越える状態を
検出するものであるから、ＮＯｘ放出中のリッチ化度合
いを最適に制御できるものではなく、結果的に、過剰な
リッチ化による燃費・排気性状の悪化を招く惧れがあ
る。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、ベース空燃比のばらつきやＮＯｘ吸着剤のばらつ
きがあっても、ＮＯｘの低減に最適なリッチ化制御を安
定的に行えるようにし、以て、ＮＯｘ排出量を確実に抑
制しつつ、ＨＣ量の増大や燃費の悪化を回避できるよう
にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、図１に示すように構成される。図１において、
ＮＯｘ吸着触媒は、理論空燃比よりもリーン空燃比雰囲
気において排気中のＮＯｘを吸着し、理論空燃比以下の
空燃比雰囲気において前記吸着したＮＯｘを脱離する触
媒であって排気通路に備えられる。

【００１０】リッチ化手段は、前記リーン空燃比で燃焼
させる運転領域から理論空燃比付近で燃焼させる運転領
域に移行したときに一時的に空燃比を目標空燃比よりも
リッチ化させる。一方、ＮＯｘ濃度検出手段は、前記Ｎ
Ｏｘ吸着触媒の下流側において排気中のＮＯｘ濃度を検
出する。

【００１１】そして、リッチ化度合い制御手段は、ＮＯ
ｘ濃度検出手段で検出された排気中のＮＯｘ濃度に応じ
て前記リッチ化手段によるリッチ化度合いを制御する。
かかる構成によると、前記リーン空燃比で燃焼させる運
転領域から理論空燃比付近で燃焼させる運転領域に移行
し、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘが脱離されるときに、空
燃比を積極的にリッチ化して、ＮＯｘの還元処理に必要
とされるＨＣ量の確保を図る。ここで、リッチ化度合い
が過小であると、ＮＯｘを良好に還元できずにＮＯｘ濃
度が大きくなる一方、リッチ化度合いが過大であると、
ＮＯｘ濃度は大きく低下するもののＨＣ濃度が増大する
ので、ＮＯｘ濃度を監視して、前記リッチ化度合いが適
正となるように制御する構成とした。

【００１２】請求項２記載の発明では、前記リッチ化度
合い制御手段が、機関負荷と機関回転速度とによって複
数に区分される運転領域毎に、ＮＯｘ濃度の検出値に基
づき制御したリッチ化度合いを学習する構成とした。か
かる構成によると、機関負荷と機関回転速度とによって
複数に区分される運転領域毎に、ＮＯｘ濃度を適正値に
できるリッチ化度合いが学習されるから、運転条件が異
なっても、安定的にＮＯｘ濃度を低く制御でき、また、
過剰なリッチ化によってＨＣ量が増大することを回避で
きる。

【００１３】請求項３記載の発明では、前記リッチ化度
合い制御手段が、機関の吸入空気量を検出する吸入空気
量検出手段と、該吸入空気量検出手段で検出された吸入
空気量と、前記ＮＯｘ濃度検出手段で検出された排気中
のＮＯｘ濃度とに基づいて、前記リーン空燃比で燃焼さ
せる運転領域から理論空燃比付近で燃焼させる運転領域
に移行した直後の所定期間におけるＮＯｘ排出量の総量
を算出するＮＯｘ排出量算出手段と、を含んで構成さ
れ、該ＮＯｘ排出量算出手段で算出されたＮＯｘ排出量
の総量に基づいて前記リッチ化手段によるリッチ化度合
いを制御する構成とした。

【００１４】かかる構成によると、ＮＯｘ排出量が許容
値を越えるようになることを回避しつつ、過剰なリッチ
化を回避できることになる。請求項４記載の発明では、
前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域において、前記
ＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘ吸着量の総量を算出
するＮＯｘ吸着量算出手段を備え、前記リッチ化度合い
制御手段が、前記ＮＯｘ吸着量算出手段で算出されたＮ
Ｏｘ吸着量の総量と、前記ＮＯｘ排出量算出手段で算出
されたＮＯｘ排出量の総量とに基づいて前記リッチ化手
段によるリッチ化度合いを制御する構成とした。

【００１５】かかる構成によると、例えばＮＯｘ吸着量
の総量に応じて許容されるＮＯｘ排出量が異なる場合
に、かかる要求に対応した適切なリッチ化度合いに制御
することが可能となり、また、ＮＯｘ吸着量に応じて異
なるリッチ化度合いの要求に予め対応した制御が可能と
なる。請求項５記載の発明では、前記リッチ化度合い制
御手段が、前記ＮＯｘ吸着量算出手段で算出されたＮＯ
ｘ吸着量の総量と吸入空気量とに基づいて設定したＮＯ
ｘ排出量の総量の目標値に、前記ＮＯｘ排出量算出手段
で算出されたＮＯｘ排出量の総量が近づくように、前記
リッチ化手段によるリッチ化度合いを制御する構成とし
た。

【００１６】かかる構成によると、ＮＯｘ吸着量の総量
と吸入空気量とに基づいて許容されるＮＯｘ排出量の総
量が目標値として設定され、実際の排出量がかかる目標
値となる適正なリッチ化が行われることになる。請求項
６記載の発明では、前記リッチ化度合い制御手段が、前
記ＮＯｘ吸着量算出手段で算出されたＮＯｘ吸着量の総
量に基づく基本リッチ化度合いを、前記ＮＯｘ排出量算
出手段で算出されたＮＯｘ排出量の総量に基づいて修正
する構成とした。

【００１７】かかる構成によると、基本的には、ＮＯｘ
吸着量が多いときほどリッチ化度合いを大きくする必要
があるので、ＮＯｘ排出量の総量に基づく修正が行われ
る前であっても、少なくとも吸着量に見合ったリッチ化
度合いに制御できる。請求項７記載の発明では、前記Ｎ
Ｏｘ排出量算出手段が、前記ＮＯｘ吸着量算出手段で算
出されたＮＯｘ吸着量に基づいて設定した吸入空気量の
積算目標値に実際の吸入空気量の積算値が達するまでの
期間を、前記ＮＯｘ排出量の総量を算出する所定期間と
する構成とした。

【００１８】かかる構成によると、ＮＯｘ吸着量が多い
ときほど、吸着されたＮＯｘの脱離に長い期間を要する
ことになるから、ＮＯｘ吸着量に基づいて設定した目標
値に実際の吸入空気量の積算値が到達するまでを、ＮＯ
ｘ排出量の総量を求める期間として設定し、脱離された
ＮＯｘの総量を精度良く求められる。請求項８記載の発
明では、理論空燃比付近で燃焼させる運転領域におい
て、目標空燃比に実際の空燃比を近づけるように機関吸
入混合気の空燃比を少なくとも比例・積分制御によって
制御する空燃比フィードバック制御手段を備え、前記リ
ッチ化手段が、前記空燃比フィードバック制御手段にお
けるリッチ化方向の比例操作量を増大補正することで、
一時的に空燃比を目標空燃比よりもリッチ化させる構成
であり、かつ、前記空燃比フィードバック制御手段によ
る１制御周期が終了した時点で前記比例操作量の増大補
正を中止する構成とした。

【００１９】かかる構成によると、比例操作量の増大補
正によって一時的にリッチ化された空燃比が徐々に目標
空燃比付近に復帰し、再度リッチ化方向に比例制御が行
われる段階、即ち、１制御周期を終了した時点では、比
例操作量の増大補正が中止されるので、リッチ化制御状
態から目標空燃比付近の状態へと滑らかに変化させるこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図２は、本実施形態における内燃機関のシステム
構成を示す図である。この図２において、内燃機関１に
は、エアクリーナ２を介した空気がスロットル弁３で流
量調整されて吸引される。

【００２１】各気筒の吸気ポートに介装された燃料噴射
弁４から噴射供給される燃料が前記空気と混合して混合
気が形成され、シリンダ内に吸引された混合気を、点火
栓５による火花点火で着火燃焼させる。燃焼排気は、Ｎ
Ｏｘ吸着剤を有してなるＮＯｘ吸着触媒６及び三元触媒
７で浄化された後、マフラー８を介して大気中に排出さ
れる。

【００２２】前記ＮＯｘ吸着触媒６は、流入排気の空燃
比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、リッチになる
と吸収したＮＯｘを放出する機能を有するものである。
前記燃料噴射弁４による燃料噴射量を制御するマイクロ
コンピュータを内蔵したコントロールユニット９には、
各種センサからの検出信号が入力される。即ち、前記コ
ントロールユニット９には、ディストリビュータ10に内
蔵されたクランク角センサ11からの回転信号、水温セン
サ12からの水温信号、酸素センサ13からの酸素濃度信
号、吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ14か
らの吸入空気量信号、スロットルセンサ15からの開度信
号等が入力される。

【００２３】そして、コントロールユニット９は前記各
種センサからの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁４に
よる噴射量を制御すると共に、点火栓５による点火時
期、補助空気量調整バルブ16の開度を制御する。ここ
で、本実施形態の機関１は、理論空燃比よりも大幅にリ
ーンである空燃比（例えば空燃比20〜22程度）で燃焼さ
せる所謂リーン燃焼機関であり、図３に示すルーチンに
従って、前記リーン空燃比での燃焼と、理論空燃比付近
での燃焼とを切り換えるようになっている。

【００２４】図３のフローチャートにおいて、Ｓ301 で
は、前記スロットルセンサ15に設けられたアイドルスイ
ッチの信号を読み込み、Ｓ302 で、アイドルスイッチが
ＯＮであるか否か、即ち、スロットル弁３が全閉の状態
であるか否かを判別する。そして、アイドルスイッチが
ＯＦＦでスロットル弁３が開かれている状態であるとき
には、スロットル弁開度がリーン燃焼条件にあると判断
してＳ303 へ進む。

【００２５】Ｓ303 では、水温センサ12による検出信号
を読み込み、次のＳ304 では、水温ＴＷが所定温度範囲
内（ＴＷＬ≦ＴＷ≦ＴＷＨ）であるか否かを判別する。
尚、本実施例では、図９に示すように、前記酸素センサ
13の検出信号に基づいて空燃比をフィードバック制御す
る空燃比フィードバック制御（図９では、「λコン」と
示してある。）を実行する水温範囲内のより狭い範囲を
リーン燃焼条件域としてある。

【００２６】Ｓ304 で、水温ＴＷがリーン燃焼条件域で
あると判別された場合には、Ｓ305へ進み、機関負荷Ｔ
Ｐの検出を行う。本実施例では、前記エアフローメータ
14で検出される吸入空気量Ｑと、クランク角センサ11か
らの検出信号に基づいて算出される機関回転速度ＮＥと
に基づいて算出される燃料噴射弁４の基本燃料噴射量Ｔ
Ｐ（ＴＰ＝Ｑ／ＮＥ×Ｋ：Ｋは定数）を、機関負荷を代
表する値とする。

【００２７】Ｓ306 では、前記機関負荷ＴＰが所定範囲
内（ＴＰＬ≦ＴＰ≦ＴＰＨ）であるか否かを判別し、所
定範囲内であれば、Ｓ307 へ進んで、クランク角センサ
11からの検出信号に基づいて機関回転速度ＮＥを検出す
る。そして、Ｓ308 では、機関回転速度ＮＥが所定範囲
内（ＮＥＬ≦ＮＥ≦ＮＥＨ）であるか否かを判別し、図
10に示すように、機関負荷ＴＰと機関回転速度ＮＥとが
それぞれ所定範囲内である運転領域として予め特定され
ているリーン燃焼領域に該当しているか否かを判別す
る。

【００２８】前記リーン燃焼領域に該当している場合に
は、Ｓ309 へ進み、スロットルセンサ15によりスロット
ル弁開度ＴＶＯを検出する。Ｓ310 では、スロットル弁
開度ＴＶＯが所定開度ＴＶＯＨ以下であるか否かを判別
し、所定開度ＴＶＯＨ以下であれば、Ｓ311 へ進む。Ｓ
311 では、車速ＶＳＰを検出し、次のＳ312 では、車速
ＶＳＰが所定速度ＶＳＰＬ以上であるか否かを判別する
（図11参照）。

【００２９】そして、車速ＶＳＰが所定速度ＶＳＰＬ以
上であれば、Ｓ313 へ進み、車速ＶＳＰの変化率ΔＶＳ
Ｐを検出する。Ｓ314 では、前記変化率ΔＶＳＰが所定
値ＤＶＨ（図11参照）以下であるか否かを判別し、車速
ＶＳＰが略安定しているときには、Ｓ315 へ進み、リー
ン運転許可フラグＦＬＥＡＮに１をセットする。

【００３０】一方、上記条件のうちの１つでも満足しな
い条件がある場合には、Ｓ316 へ進んで、前記リーン運
転許可フラグＦＬＥＡＮに０をセットする。図４のフロ
ーチャートに示すルーチンは、前記リーン運転許可フラ
グＦＬＥＡＮに基づく燃空比制御の様子を示すものであ
る。この図４のフローチャートにおいて、まず、Ｓ401
では、前記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮの判別を行
う。

【００３１】そして、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮ
が１であるときには、Ｓ402 へ進み、目標燃空比ＴＤＭ
Ｌを、リーン燃空比マップを参照して求める。一方、前
記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが０であるときに
は、Ｓ403 へ進み、目標燃空比ＴＤＭＬを、ストイキ燃
空比（理論空燃比）マップを参照して求める。

【００３２】Ｓ404 では、再度前記リーン運転許可フラ
グＦＬＥＡＮを判別し、リーン運転許可フラグＦＬＥＡ
Ｎが１であるときには、Ｓ405 へ進んで、燃空比補正係
数ＤＭＬを、 ＤＭＬ＝Ｍａｘ（ＤＭＬ−ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ） として設定する。

【００３３】前記ΔＤＭＬは、図12に示すように、スロ
ットル弁の開度変化率ΔＴＶＯが大きいときほど大きな
値として設定される燃空比補正係数ＤＭＬのステップ変
化量であり、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが０の状
態から１に変化すると、前記ΔＤＭＬによる変化速度
で、目標燃空比ＴＤＭＬにまで徐々にリーン化されるよ
うにする。

【００３４】一方、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが
０であるときには、Ｓ406 へ進んで、燃空比補正係数Ｄ
ＭＬを、 ＤＭＬ＝Ｍｉｎ（ＤＭＬ＋ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ） として設定する。即ち、リーン燃焼状態からストイキ
（理論空燃比）に切り換えるときには、前記ΔＤＭＬに
よる変化速度で、目標燃空比ＴＤＭＬにまで徐々にリッ
チ化されるようにする（図12参照）。

【００３５】Ｓ407 では、前記燃空比補正係数ＤＭＬが
1.0 であるか否かを判別し、前記燃空比補正係数ＤＭＬ
が1.0 であって、理論空燃比での燃焼を行わせるときに
は、そのまま本ルーチンを終了させる。一方、Ｓ407 で
前記燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 でないと判別されたと
きには、理論空燃比に実際の空燃比を近づける空燃比フ
ィードバック制御を行わないので、Ｓ408 へ進んで、空
燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを1.0 にクラン
プする。

【００３６】図５のフローチャートに示すルーチンは、
前記ＮＯｘ吸着触媒６におけるＮＯｘ吸着量を算出する
ものである。尚、この図５のフローチャートに示す機能
が、ＮＯｘ吸着量算出手段に相当する。Ｓ501 では、前
記燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 未満であるか否かに基づ
いてリーン燃焼状態であるか否かを判別する。

【００３７】燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 未満であって
リーン燃焼されているときには、前記ＮＯｘ吸着触媒６
にＮＯｘが吸着されることになるので、Ｓ502 へ進ん
で、ＮＯｘ吸着速度ＤＡＢＳＲを下式に基づいて推定す
る。 ＤＡＢＳＲ＝ＤＡＢＳＲ０＃×ＴＰ／ＴＰ０×Ｑ／Ｑ０
×（ＡＢＳＦＣ＃−ＡＢＳＴＣ）／ＡＢＳＦＣ＃ ここで、ＤＡＢＳＲ０＃は基準吸着速度、ＴＰ０は基準
負荷、Ｑ０は基準空気量、ＡＢＳＦＣ＃は最大吸着量、
ＡＢＳＴＣは現時点における吸着量であり、負荷ＴＰが
大きいほど、また、吸入空気量Ｑが大きいほど吸着速度
ＤＡＢＳＲを大きく推定し、更に、吸着量ＡＢＳＴＣが
多くなるほど吸着速度ＤＡＢＳＲを遅く推定する構成と
してある。

【００３８】次のＳ503 では、前記吸着速度ＤＡＢＳＲ
を用いて現時点におけるＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣを下式
に従って推定する。 ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（old)＋ＤＡＢＳＲ 一方、Ｓ501 で燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 未満でない
と判別されたときには、理論空燃比燃焼時であり、前記
ＮＯｘ吸着触媒６に吸着されていたＮＯｘが放出される
ことになるので、Ｓ504 でＮＯｘ脱離速度ＤＰＲＧＲを
下式に従って推定する。

【００３９】ＤＰＲＧＲ＝ＤＰＲＧＲ０＃×ＴＰ／ＴＰ
０×Ｑ／Ｑ０×ＡＢＳＴＣ／ＡＢＳＦＣ＃ ここで、前記ＤＰＲＧＲ０＃は、基準の脱離速度であ
る。Ｓ505 では、前記脱離速度ＤＰＲＧＲを用いて現時
点におけるＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣを下式に従って推定
する。

【００４０】 ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（old)−ＤＰＲＧＲ 図６のフローチャートに示すルーチンは、空燃比フィー
ドバック制御を示すものであり、機関の１回転毎に実行
されるようになっている。尚、この図６のフローチャー
トに示す機能が、空燃比フィードバック制御手段，リッ
チ化手段，リッチ化度合い制御手段に相当する。

【００４１】Ｓ601 では、前記燃空比補正係数ＤＭＬが
1.0 未満であるか否かに基づいてリーン燃焼状態である
か否かを判別する。リーン燃焼時であるときには、Ｓ61
0 でリッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに１をセットし、Ｓ
611 で空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを1.0
にクランプして本ルーチンを終了させる。

【００４２】一方、前記燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 で
あって、理論空燃比燃焼時であるときには、Ｓ602 へ進
み、所定のクランプ条件が成立しているか否かを判別
し、理論空燃比燃焼時であっても、所定のクランプ条件
が成立しているときには、Ｓ611 へ進んで、空燃比フィ
ードバック補正係数ＡＬＰＨＡを1.0 にクランプして本
ルーチンを終了させる。

【００４３】クランプ条件が成立していない場合には、
Ｓ603 へ進み、前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに１
がセットされているか否かを判別する。前記リッチ化実
行フラグＦＲＳＦＴが０であるときには、Ｓ612 に進
み、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比
例積分制御に用いる積分分ｉ，比例分ＰＲ，ＰＬ（図13
参照）をそれぞれマップを参照して求める。

【００４４】そして、Ｓ609 へ進み、酸素センサ13で検
出される理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リ
ーンに基づいて、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰ
ＨＡの比例積分制御する。一方、Ｓ603 でリッチ化実行
フラグＦＲＳＦＴが１であると判別されたときには、Ｓ
604 へ進み、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣに従ってリッチ化
度合ＬＲＰＬを設定する。ここで、ＮＯｘ吸着量が多い
ときほど、これが脱離したときに還元するのに必要なＨ
Ｃ量が多くなるため、ＮＯｘ吸着量が多いときほどリッ
チ化度合ＬＲＰＬを大きく設定するようにしてある。

【００４５】次のＳ605 では、機関負荷ＴＰ及び回転速
度ＮＥに従ってマップからリッチ化度合学習補正係数Ｌ
ＲＰＬＨＳを参照する。前記リッチ化度合学習補正係数
ＬＲＰＬＨＳの学習設定については後述するが、ＮＯｘ
吸着触媒６及び三元触媒７の下流側に設けられるＮＯｘ
濃度検出手段としてのＮＯｘ濃度センサ17によるＮＯｘ
の濃度の検出結果に基づいて学習されるようになってい
る。

【００４６】Ｓ606 では、空燃比フィードバック補正係
数ＡＬＰＨＡの比例制御による増大設定に用いる比例分
ＰＬ（図13参照）を、 ＰＬ＝ＬＲＰＬ×ＬＲＰＬＨＳ として設定すると共に、減少比例制御に用いるＰＲを０
にする。更に、補正係数ＡＬＰＨＡの積分制御に用いる
積分分ｉとして所定値ＬＲＩ＃をセットする。

【００４７】上記のように補正係数ＡＬＰＨＡの比例制
御による増大設定に用いる比例分ＰＬ（比例操作量）を
増大設定することで、リーン→ストイキ切り換え時に空
燃比を一時的にリッチ化するものであり、かかるリッチ
化をフィードバックの１周期だけ実行したか否かをＳ60
7 で判別し、１周期間だけリッチ化すると、Ｓ608 へ進
んで前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに０をセットし
て、その後は、通常のフィードバック制御が行われるよ
うにする。

【００４８】図７のフローチャートに示すルーチンは、
前記リッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳの学習の様
子を示すものであり、前記図６のフローチャートに基づ
くリッチシフト終了後、即ち、リッチ化実行フラグＦＲ
ＳＦＴが１から０に切り換えられたときに毎回実行され
るようにしてある。尚、この図７のフローチャートに示
す機能も、リッチ化度合い制御手段に相当する。

【００４９】Ｓ701 では、機関負荷ＴＰ，回転速度ＮＥ
などの運転条件を検出する。Ｓ702 では、ＮＯｘ吸着量
ＡＢＳＴＣ及び吸入空気量Ｑに基づいて、リーン→スト
イキ切り換え時におけるＮＯｘ排出量の目標値ＳＬＴＮ
ＯＸを求める。Ｓ703 では、後述する図８のフローチャ
ートに従って求めたリーン→ストイキ切り換え時におけ
る実際のＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸが、前記目標値ＳＬ
ＴＮＯＸから所定値ＨＹＳＮＯＸ＃を減算した値以下で
あるか否かを判別する。

【００５０】実際のＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸが、前記
目標値ＳＬＴＮＯＸを大きく下回っている場合には、Ｓ
704 へ進んで、マップの該当領域からリッチ化度合学習
補正係数ＬＲＰＬＨＳを参照する。そして、Ｓ705 で
は、前記補正係数ＬＲＰＬＨＳを所定値ＤＰＬ＃だけ減
少補正し、次のＳ706 では、かかる減少補正後の補正係
数ＬＲＰＬＨＳにマップデータを書き換える。

【００５１】即ち、ＮＯｘ排出量が目標を大きく下回っ
ている場合には、リッチ化度合いを減少させても、ＮＯ
ｘ排出量を目標以下に抑制できる可能性があるので、過
剰なリッチシフトを回避すべく補正係数ＬＲＰＬＨＳを
減少させるものである。一方、Ｓ703 で、実際のＮＯｘ
排出量ＴＡＬＮＯＸが、前記目標値ＳＬＴＮＯＸから所
定値ＨＹＳＮＯＸ＃を減算した値を越えていると判別さ
れたときには、Ｓ707 へ進み、実際のＮＯｘ排出量ＴＡ
ＬＮＯＸが、前記目標値ＳＬＴＮＯＸに所定値ＨＹＳＮ
ＯＸ＃を加算した値以上であるか否かを判別する。

【００５２】そして、実際のＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸ
が、前記目標値ＳＬＴＮＯＸに所定値ＨＹＳＮＯＸ＃を
加算した値以上である場合には、Ｓ708 へ進み、マップ
から現状の補正係数ＬＲＰＬＨＳを読み出し、Ｓ709 で
は、読み出した補正係数ＬＲＰＬＨＳを所定値ＤＰＬ＃
だけ増大補正し、Ｓ710 では前記増大補正した補正係数
ＬＲＰＬＨＳに基づいてマップデータを更新する。

【００５３】即ち、実際のＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸ
が、目標値を大きく上回る場合には、リッチ化度合いが
少なく、ＮＯｘの浄化に必要とされるＨＣ量が不足して
いるものと推定されるので、リッチ化度合いを大きくし
てＨＣ量を増大させるべく、前記補正係数ＬＲＰＬＨＳ
を増大補正するものである。一方、実際のＮＯｘ排出量
ＴＡＬＮＯＸが、目標値ＳＬＴＮＯＸ±ＨＹＳＮＯＸ＃
の範囲内であるときには、現状のリッチシフト量が適正
であると判断して、マップデータの更新を行うことなく
本ルーチンを終了する。

【００５４】図８のフローチャートに示すルーチンは、
前記ＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸを求めるためのルーチン
であり、このフローチャートに示す機能が、ＮＯｘ排出
量算出手段に相当する。Ｓ801 では、前記燃空比補正係
数ＤＭＬが1.0 以上であるか否かに基づいてストイキ燃
焼状態であるか否かを判別する。

【００５５】前記燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 以上であ
ってストイキ燃焼時であるときには、Ｓ802 へ進み、累
積空気量の目標値ＱＲを、前記ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣ
に基づいて設定する。即ち、リーン→ストイキ切り換え
後の実際の吸入空気量の累積値ＱＳＵＭが前記目標値Ｑ
Ｒに達するまでに排出されたＮＯｘ排出量の総量を求め
るものであり、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣが多いときほ
ど、前記目標値ＱＲを大きく設定する。

【００５６】Ｓ803 では、リーン→ストイキ切り換え後
の吸入空気量の累積ＱＳＵＭが、前記目標値ＱＲ以上に
なったか否かを判別し、目標値ＱＲに達していない場合
には、Ｓ804 へ進む。Ｓ804 では、前記ＮＯｘ濃度セン
サ17で検出された触媒６，７下流側（触媒出口）でのＮ
Ｏｘ濃度ＣＮＣＮＯＸを読み込む。

【００５７】Ｓ805 では、エアフローメータ14で検出さ
れた吸入空気量Ｑを読み込む。Ｓ806 では、ＮＯｘ排出
量ＴＡＬＮＯＸを、下式に従って求める。 ＴＡＬＮＯＸ＝ＴＡＬＮＯＸ＋Ｑ×ＣＮＣＮＯＸ Ｓ807 では、累積空気量ＱＳＵＭを、下式に従って求め
る。 ＱＳＵＭ＝ＱＳＵＭ＋Ｑ 一方、前記燃空比補正係数ＤＭＬが1.0 未満であると判
別されるリーン燃焼時には、Ｓ808 へ進み、前記累積空
気量ＱＳＵＭ及びＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸをそれぞれ
ゼロリセットし、リーン→ストイキ切り換え後の累積空
気量ＱＳＵＭ及びＮＯｘ排出量ＴＡＬＮＯＸが求められ
るようにする（図14参照）。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によると、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘが脱離されるとき
に、空燃比を一時的にリッチ化して、ＮＯｘの還元処理
に必要とされるＨＣ量の確保を図る構成において、ＮＯ
ｘ濃度に基づいて前記リッチ化の度合いを制御するか
ら、リッチ度合いを適正に制御して過剰なリッチ化によ
るＨＣ量の増大、及び、過少なリッチ化によるＮＯｘ量
の増大を確実に回避できるという効果がある。

【００５９】請求項２記載の発明によると、運転条件が
変化しても、各運転条件において適正なリッチ化制御を
実行させて、安定的にＮＯｘ濃度を低く制御でき、ま
た、過剰なリッチ化によってＨＣ量が増大することを回
避できるという効果がある。請求項３記載の発明による
と、ＮＯｘ濃度からＮＯｘ排出量を求めるので、ＮＯｘ
排出量が許容値を越えるようになることを回避しつつ、
過剰なリッチ化を回避できるという効果がある。

【００６０】請求項４記載の発明によると、ＮＯｘ排出
量と共に、ＮＯｘ吸着量を求めるから、ＮＯｘ吸着量に
応じて異なるＮＯｘ排出量の許容に対応した制御が行
え、また、ＮＯｘ吸着量に応じて予め適正レベルに比較
的近いリッチ化度合いで制御を行わせることが可能とな
るという効果がある。請求項５記載の発明によると、Ｎ
Ｏｘ吸着量の総量と吸入空気量とに基づいて許容される
ＮＯｘ排出量の総量が目標値として設定され、かかる目
標値に実際のＮＯｘ排出量が一致するような適正なリッ
チ化度合いを設定できるという効果がある。

【００６１】請求項６記載の発明によると、ＮＯｘ吸着
量の総量に基づいてリッチ化度合いの基本値が設定され
るから、ＮＯｘ排出量の総量に基づきリッチ化度合いを
高精度に修正する前であっても、ＮＯｘが多量に排出さ
れてしまうことを回避できるという効果がある。請求項
７記載の発明によると、ＮＯｘ吸着触媒に吸着されてい
て脱離されたＮＯｘの総量を精度良く求めることができ
るという効果がある。

【００６２】請求項８記載の発明によると、脱離された
ＮＯｘを還元するために空燃比を一時的にリッチ状態に
しても、その後、目標空燃比付近の状態へと滑らかに変
化させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の基本構成を示すブロック
図。

【図２】内燃機関のシステム構成図。

【図３】リーン運転制御を示すフローチャート。

【図４】燃空比制御を示すフローチャート。

【図５】ＮＯｘ吸着量の推定演算を示すフローチャー
ト。

【図６】空燃比フィードバック制御を示すフローチャー
ト。

【図７】リッチ化度合いの学習制御を示すフローチャー
ト。

【図８】ＮＯｘ排出量の推定演算を示すフローチャー
ト。

【図９】リーン運転条件としての水温範囲を示す図。

【図10】リーン運転領域を示す図。

【図11】リーン運転条件としての車速と車速変化率とを
示す図。

【図12】燃空比制御の様子を示すタイムチャート。

【図13】空燃比フィードバック制御の様子を示すタイム
チャート。

【図14】ＮＯｘ排出量の変化を示すタイムチャート。

【図15】リッチ化度合いとＮＯｘ濃度との相関を示す線
図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ スロットル弁 ４ 燃料噴射弁 ５ 点火栓 ６ ＮＯｘ吸着触媒 ７ 三元触媒 ９ コントロールユニット 11 クランク角センサ 12 水温センサ 13 酸素センサ 14 エアフローメータ 15 スロットルセンサ 17 ＮＯｘ濃度センサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】理論空燃比よりもリーン空燃比雰囲気にお
   いて排気中のＮＯｘを吸着し、理論空燃比以下の空燃比
   雰囲気において前記吸着したＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸
   着触媒を排気通路に備えてなる内燃機関の空燃比制御装
   置であって、 前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域から理論空燃比
   付近で燃焼させる運転領域に移行したときに一時的に空
   燃比を目標空燃比よりもリッチ化させるリッチ化手段
   と、 前記ＮＯｘ吸着触媒の下流側において排気中のＮＯｘ濃
   度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、 該ＮＯｘ濃度検出手段で検出された排気中のＮＯｘ濃度
   に応じて前記リッチ化手段によるリッチ化度合いを制御
   するリッチ化度合い制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】前記リッチ化度合い制御手段が、機関負荷
   と機関回転速度とによって複数に区分される運転領域毎
   に、ＮＯｘ濃度の検出値に基づき制御したリッチ化度合
   いを学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関
   の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】前記リッチ化度合い制御手段が、 機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、 該吸入空気量検出手段で検出された吸入空気量と、前記
   ＮＯｘ濃度検出手段で検出された排気中のＮＯｘ濃度と
   に基づいて、前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域か
   ら理論空燃比付近で燃焼させる運転領域に移行した直後
   の所定期間におけるＮＯｘ排出量の総量を算出するＮＯ
   ｘ排出量算出手段と、 を含んで構成され、該ＮＯｘ排出量算出手段で算出され
   たＮＯｘ排出量の総量に基づいて前記リッチ化手段によ
   るリッチ化度合いを制御す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空燃比制御装置。
4. 【請求項４】前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域に
   おいて、前記ＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘ吸着量
   の総量を算出するＮＯｘ吸着量算出手段を備え、 前記リッチ化度合い制御手段が、前記ＮＯｘ吸着量算出
   手段で算出されたＮＯｘ吸着量の総量と、前記ＮＯｘ排
   出量算出手段で算出されたＮＯｘ排出量の総量とに基づ
   いて前記リッチ化手段によるリッチ化度合いを制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の空燃比制御
   装置。
5. 【請求項５】前記リッチ化度合い制御手段が、前記ＮＯ
   ｘ吸着量算出手段で算出されたＮＯｘ吸着量の総量と吸
   入空気量とに基づいて設定したＮＯｘ排出量の総量の目
   標値に、前記ＮＯｘ排出量算出手段で算出されたＮＯｘ
   排出量の総量が近づくように、前記リッチ化手段による
   リッチ化度合いを制御することを特徴とする請求項４記
   載の内燃機関の空燃比制御装置。
6. 【請求項６】前記リッチ化度合い制御手段が、前記ＮＯ
   ｘ吸着量算出手段で算出されたＮＯｘ吸着量の総量に基
   づく基本リッチ化度合いを、前記ＮＯｘ排出量算出手段
   で算出されたＮＯｘ排出量の総量に基づいて修正するこ
   とを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。
7. 【請求項７】前記ＮＯｘ排出量算出手段が、前記ＮＯｘ
   吸着量算出手段で算出されたＮＯｘ吸着量に基づいて設
   定した吸入空気量の積算目標値に実際の吸入空気量の積
   算値が達するまでの期間を、前記ＮＯｘ排出量の総量を
   算出する所定期間とすることを特徴とする請求項４〜６
   のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
8. 【請求項８】理論空燃比付近で燃焼させる運転領域にお
   いて、目標空燃比に実際の空燃比を近づけるように機関
   吸入混合気の空燃比を少なくとも比例・積分制御によっ
   て制御する空燃比フィードバック制御手段を備え、 前記リッチ化手段が、前記空燃比フィードバック制御手
   段におけるリッチ化方向の比例操作量を増大補正するこ
   とで、一時的に空燃比を目標空燃比よりもリッチ化させ
   る構成であり、かつ、前記空燃比フィードバック制御手
   段による１制御周期が終了した時点で前記比例操作量の
   増大補正を中止することを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。