JP3518115B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリーンバーンを基本
とするエンジンの空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの燃費を改善するために、空燃
比をストイキ（理論空燃比のこと）よりも薄いリーン空
燃比を主体に設定し、吸気系統や燃焼室形状、点火構造
等を改善することにより、リーン空燃比であっても効率
のよい燃焼を実現した、いわゆるリーンバーンエンジン
がある。

【０００３】ところで、このリーンバーンエンジンにあ
っては、ＮＯｘ発生量はもともと少ないのであるが、排
気エミッションをさらに向上させるために、排気通路に
ＮＯｘ吸着触媒を装着しているものがある（特開平６−
６６１８５号公報等参照）。

【０００４】リーンバーンエンジンでは排気中の酸素濃
度が高く、三元触媒によってＮＯｘを還元することがで
きない。ＮＯｘ吸着触媒はリーン雰囲気において吸着し
たＮＯｘをリッチ雰囲気において放出する性質があり、
そこでこのＮＯｘ吸着触媒の下流に三元触媒を備え、運
転条件によって空燃比をリーンからストイキに切換える
ときに、一時的に空燃比をリッチとし、これによりＮＯ
ｘ吸着触媒に吸着されていたＮＯｘを離脱し、下流の三
元触媒でもって還元処理する。このようにすると、リー
ン運転時のＨＣ、ＣＯを三元触媒で酸化しつつ、ＮＯｘ
吸着触媒に吸着したＮＯｘはストイキ運転への切換時に
還元でき、リーンバーンエンジンの排気エミッションを
大幅に改善することができる。

【０００５】ＮＯｘ吸着触媒に吸着されていたＮＯｘを
放出させるのに必要な空燃比のリッチ化度合は、それま
でに吸着されているＮＯｘ量に基づいて定められるが、
従来は運転条件とＮＯｘ吸着量の推定値に基づいて、吸
着されたＮＯｘを離脱、還元するのに必要な量よりも多
くの未燃成分（ＨＣ）が発生するように設定し、余剰の
ＨＣ等は三元触媒で酸化することにより、ＮＯｘについ
ては確実に還元処理が行えるようにしている。

【０００６】これは、空燃比を切換える際に、ＮＯｘの
吸着量に対応して過不足なく未燃ＨＣを供給するのが困
難なのと、必要以下の未燃ＨＣしか供給できないと、Ｎ
Ｏｘの全量を確実に還元することができなくなるためで
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リーン
運転域でＮＯｘを吸着して溜め込むだけの従来例では、
ＮＯｘ吸着量が一杯になるなるたびに、ストイキ運転に
戻す必要があるので、リーン運転を長く継続することが
できず、しかもそのときの運転状態に関係なくストイキ
運転に戻すため、運転性にも影響する。

【０００８】さらに、ストイキ運転への移行のたびに空
燃比のリッチ化処理を行わなければならないので、燃費
を向上させるにしても限界があるばかりか、溜め込んだ
ＮＯｘを三元触媒によりすべて処理する必要があるた
め、三元触媒に対する負担も高くなる（三元触媒入口の
排気濃度が高くなり、処理すべき量が多くなる）。

【０００９】そこで本発明は、リーン運転域でＨＣを還
元剤としたＮＯｘ還元反応を行うとともにストイキ運転
域ではＨＣを吸着する機能を有するＮＯｘ浄化触媒と、
このＮＯｘ浄化触媒の下流にあってストイキ運転域でＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化する三元触媒とを排気通路に配
置することにより、燃費をさらに改善するとともに、三
元触媒に対する負担を軽くすると共に、リーン運転から
ストイキ運転への移行直後にはＮＯｘ浄化触媒にＨＣが
一時的に吸着され、三元触媒入口でのＨＣが若干不足す
ることになるので、ストイキ運転への移行時に空燃比を
一時的にリッチ化することにより、ストイキ運転への移
行直後に三元触媒へのＨＣの供給量が不足することがな
いようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、リーン
運転域で空燃比目標値をストイキよりもリーン側の値
に、またリーン運転域以外の運転域で主にストイキを空
燃比目標値として設定し、この空燃比目標値となるよう
に空燃比を制御する手段を備えるエンジンの空燃比制御
装置において、前記リーン運転域でＨＣを還元剤とした
ＮＯｘ還元反応を行うとともに前記ストイキ運転域では
ＨＣを吸着する機能を有するＮＯｘ浄化触媒と、このＮ
Ｏｘ浄化触媒の下流にあってストイキ運転域でＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘを浄化する三元触媒とを排気通路に配置し、
前記リーン運転域にあるあいだＨＣ吸着速度を単位時間
ごとに加算し、また前記リーン運転域以外にあるあいだ
前記ＨＣ減少速度を単位時間ごとに減算することにより
前記ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸着量を算出し、前記ストイ
キ運転域では前記ＮＯｘ浄化触媒の上流側に設けた空燃
比センサに基づいて空燃比フィードバック制御を行うと
共に、前記リーン運転域から前記ストイキ運転域への移
行時に、前記算出したＨＣ吸着量に基づいてこのＨＣ吸
着量が少ないほど大きくなる空燃比のリッチ化度合を繰
り返して算出し、この算出した空燃比リッチ化度合を用
いて空燃比フィードバック制御定数を更新しつつ空燃比
フィードバック制御の制御方向が反転するまでに限って
空燃比を一時的にリッチ化する。

【００１１】第５の発明では、第１の発明において、前
記ＮＯｘ浄化触媒が、銅をイオン交換したゼオライト粉
末を主成分とする第１の無機物を担体に層状に形成した
ものである。

【００１２】第６の発明では、第５の発明において、前
記ゼオライト粉末がＭＦＩ型ゼオライトである。

【００１３】第７の発明では、第５または第６の発明に
おいて、前記第１の無機物の層の内側に活性アルミナま
たはゼオライトに白金、ロジウム、パラジウムのうち少
なくとも一種以上を担持したものを主成分とする第２の
無機物を層状に形成した。

【００１４】第８の発明では、第７の発明において、前
記第１の無機物の層と前記第２の無機物の層の間に貴金
属を含まない活性アルミナを主成分とする第３の無機物
による層を形成した。

【００１５】

【００１６】

【００１７】第２の発明では、第１の発明において、学
習領域毎の学習値で前記空燃比のリッチ化度合を修正す
るとともに、前記空燃比のリッチ化後に前記空燃比フィ
ードバック制御の制御方向が反転するまでの周期を計測
し、この周期が判定値よりも短いときには前記空燃比の
リッチ化度合が大きくなる側に、また前記周期が判定値
よりも長いときには前記空燃比のリッチ化度合が小さく
なる側に前記学習値を更新する。

【００１８】第３の発明では、第１または第２の発明に
おいて、加速時と減速時に対する２値の学習値で前記空
燃比のリッチ化度合を修正するとともに、前記空燃比の
リッチ化後に前記空燃比フィードバック制御の制御方向
が反転するまでの周期を計測し、この周期が判定値より
も短いときには前記空燃比のリッチ化度合が大きくなる
側に、また前記周期が判定値よりも長いときには前記空
燃比のリッチ化度合が小さくなる側に前記学習値を更新
する。

【００１９】第４の発明では、第１または第２の発明に
おいて、加速時と減速時にそれぞれ専用の値で前記空燃
比のリッチ化度合を修正する。

【００２０】

【作用】リーン運転域でＮＯｘ吸着触媒にＨＣを吸着し
て溜め込むだけの従来例では、ＮＯｘ吸着量が一杯にな
るなるたびに、ストイキ運転に戻す必要があるので、リ
ーン運転を長く継続することができず、しかもそのとき
の運転状態に関係なくストイキ運転に戻すため、運転性
にも影響する。さらに、ストイキ運転への移行のたびに
空燃比のリッチ化処理を行わなければならないので、燃
費を向上させるにしても限界があるばかりか、溜め込ん
だＮＯｘを三元触媒によりすべて処理する必要があるた
め、三元触媒に対する負担も高くなる。このとき、第１
の発明では、ＮＯｘ浄化触媒によりリーン運転域で排気
中のＨＣや自身に吸着しているＨＣを還元剤としたＮＯ
ｘ還元反応によりＮＯｘを浄化してしまうので、リーン
運転が長引いても、途中でストイキ運転に移行させる必
要がなく、これによって運転性に影響がないばかりか燃
費を一段と改善できるとともに、三元触媒に対する負担
が軽くなる。一方、リーン運転からストイキ運転への移
行直後にはＮＯｘ浄化触媒にＨＣが一時的に吸着され、
三元触媒入口でのＨＣが若干不足することになるが、第
１の発明では、ストイキ運転域への移行時に、空燃比を
一時的にリッチ化することにより、排気中のＨＣを増加
させて三元触媒に供給するので、ストイキ運転への移行
直後に三元触媒へのＨＣの供給量が不足することがな
い。また、ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸着量を算出し、この
ＨＣ吸着量に応じて空燃比のリッチ化の度合を決定する
ので、ストイキ運転に移行する直前のＮＯｘ浄化触媒の
ＨＣ吸着量を精度よく求めることができ、これによって
ストイキ運転に移行した直後のＨＣ供給量を過不足なく
与えることができる。また、非常に短い時間内でＮＯｘ
浄化触媒に対してのＨＣの吸着が完了することに対応し
て、空燃比をリッチ化するのを、空燃比フィードバック
制御の制御方向が反転するまでに限っているので、リッ
チ化を長引かせることがなく燃費の悪化を防ぐことがで
きる。

【００２１】第７の発明において、活性アルミナまたは
ゼオライトに白金、ロジウム、パラジウムのうち少なく
とも一種以上を担持したものを主成分とする第２の無機
物も触媒であり、この第２の無機物からなる触媒層で
は、その触媒層により、ストイキ運転域でＮＯｘ、Ｈ
Ｃ、ＣＯを浄化し、またリーン運転時には酸化触媒反応
を起こしてＨＣ、ＣＯを浄化し、その際に生じる反応熱
により第１の無機物からなる触媒層と第２の無機物から
なる触媒層の全体の温度を上昇させ触媒の活性化を促進
する。

【００２２】第８の発明において、貴金属を含まない活
性アルミナを主成分とする第３の無機物も触媒であり、
この第３の無機物からなる触媒層には、第２の無機物か
らなる触媒層で発生した酸化反応による反応熱を第１の
無機物からなる触媒層へ伝える際に緩和する働きがあ
り、エンジンからの排気温度が高くなった場合に、第１
の無機物からなる触媒層が高温になることを抑制（つま
り第１の無機物からなる触媒層の劣化防止）するととも
に、第１の無機物からなる触媒層に含まれる活性成分で
ある銅が高温の使用条件下でゼオライトの活性サイトか
ら移動し第２の無機物からなる触媒層に達して第２の無
機物からなる触媒層の酸化反応を低下させ触媒性能を劣
化させるという働きを抑制する。

【００２３】

【００２４】

【００２５】ベース空燃比がストイキにある場合に、空
燃比のリッチ化度合を最適に設定してあったとしても、
製作バラツキや経時劣化によりベース空燃比がストイキ
よりもリーンになったときには、必要とする度合までリ
ッチ化できなくなり（ＨＣ供給量が不足する）、また、
ベース空燃比がストイキよりもリッチになると、過度に
リッチ化してしまう（ＨＣ供給量が過剰となる）。この
場合にベース空燃比がリーンのとき、空燃比のリッチ化
後に空燃比フィードバック制御の制御方向が反転するま
での周期が短くなり、また、ベース空燃比がリッチのと
き、その周期が長くなることから、第２の発明では、前
記周期を計測し、この周期が判定値よりも短いときには
空燃比のリッチ化度合が大きくなる側に、また周期が判
定値よりも長いときには空燃比のリッチ化度合が小さく
なる側に学習領域毎の学習値を更新するので、製作時の
バラツキや経時劣化によりベース空燃比がリーン側やリ
ッチ側へとずれている場合にも、ストイキ運転への移行
直後に三元触媒に過不足なくＨＣ供給量を与えることが
できる。

【００２６】空燃比の学習制御により定常時の誤差をほ
ぼ解消できるとすれば、ベース空燃比がリーン側あるい
はリッチ側へとずれるのは、過渡時（加速時と減速時）
が主であるので、第３の発明で学習値を加速時と減速時
に対する２値としても、空燃比学習制御と併用するので
あれば、過渡時にベース空燃比がリーン側あるいはリッ
チ側へとずれる場合にも、ストイキ運転への移行時にＨ
Ｃ供給量を過不足なく与えることができ、このように学
習値を加速時と減速時に対する２値とすることで、学習
値のマップが不要となり、記憶装置の負担が軽くなる。

【００２７】第４の発明では、ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸
着量が一定である場合に、空燃比学習制御と併用するこ
とで、過渡時にベース空燃比がリーン側あるいはリッチ
側へとずれる場合にも、ストイキ運転への移行時にＨＣ
供給量を過不足なく与えることができるとともに、学習
値のマップとＨＣ吸着量を求めるためのテーブルを必要
としないので、記憶装置の負担が軽くなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本
体、２は吸気通路、３は排気通路を示し、吸気通路２に
は吸入空気量を制御するスロットルバルブ４が設けら
れ、さらにその下流の各気筒の吸気ポート部には空燃比
のリーン運転時にシリンダ内に流入する吸気にスワール
を発生させるスワールコントロールバルブ５が設けられ
る。６は各吸気ポート部に燃料を供給する燃料インジェ
クタである。

【００２９】排気通路３には触媒装置７が設けられ、こ
の触媒装置７はＮＯｘ浄化触媒７Ａと三元触媒（ストイ
キ運転域またはリッチ運転域でＮＯｘを還元するともに
ストイキ運転域またはリーン運転域でＨＣ，ＣＯを酸化
する）７Ｂとが直列に配置される。

【００３０】ここで、ＮＯｘ浄化触媒７Ａは、リーン運
転域で図２（Ａ）に示したようにＨＣを還元剤としたＮ
Ｏｘ還元反応（ＮＯｘ＋ＨＣ→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂＋Ｎ₂）に
よりＮＯｘを浄化し、また、ストイキ運転域になると図
２（Ｂ）のようにＨＣを吸着する。

【００３１】このような基本的性質を有するＮＯｘ浄化
触媒７Ａを、次のようにして調整した。

【００３２】〈１〉一層目： γ−アルミナを主成分とする活性アルミナ粉末１０
００ｇに対して硝酸パラジウム溶液を用いてパラジウム
が２．０重量％になるように加え、よく撹拌した後、オ
ーブン中１５０℃で３時間乾燥し、４００℃で２時間空
気雰囲気中で焼成を行う。

【００３３】 このパラジウム担持活性アルミナ１５
００ｇ、γ−アルミナを主成分とする活性アルミナ粉末
８００ｇ、１０重量％硝酸４６０ｇ、水１８４０ｇをボ
ールミルポットに投入し、８時間粉砕してスラリーを得
た。

【００３４】 このスラリーをモノリスハニカム担体
基材（１．３Ｌ、４００セル）に塗布し乾燥後、４００
℃で２時間空気雰囲気中で焼成した。このときの塗布量
は、焼成後に５２ｇ／個になるように設定した。

【００３５】〈２〉二層目： γ−アルミナを主成分とした活性アルミナ粉末２０
００ｇ、１０重量％硝酸４００ｇ、水１６００ｇをボー
ルミルポットに投入し、８時間粉砕して得たスラリーを
焼成した。

【００３６】 このスラリーを焼成後に二層目の塗布
量が５２ｇ／個になるように塗布し乾燥後、４００℃で
２時間空気雰囲気中で焼成した。

【００３７】〈３〉三層目： ０．２モル／Ｌの硝酸銅または酢酸銅溶液を５．２
ｋｇとゼオライト粉末２ｋｇを混合して撹拌後、濾過を
行う。これを３回繰り返した後、乾燥、焼成を行い銅を
イオン交換したゼオライト粉末を調整する。

【００３８】 この銅をイオン交換したゼオライト粉
末１８９０ｇ、シリカゾル（固形分２０％）１１５０ｇ
および水１１００ｇを磁性ボールミルに投入し、粉砕し
てスラリーを得た。

【００３９】 このスラリーを、上記担体に焼成させ
た後に、塗布量が３２５ｇ／個になるように塗布し乾燥
後、４００℃で２時間空気雰囲気中で焼成し、ＮＯｘ浄
化触媒７Ａを調整した。

【００４０】これに対して、三元触媒１０は一層構造で
あり、次のようにして調整した。

【００４１】 まず、γ−アルミナを主成分としセリ
ウムを３モル％、ジルコニウムを３モル％、ランタンを
２モル％含む、セリウム、ジルコニウム、ランタン担持
活性アルミナ粉末１０００ｇに対して硝酸パラジウム溶
液を用いてパラジウム２．０重量％になるように加え撹
拌した後、オーブン中１５０℃で３時間乾燥し、４００
℃で２時間空気雰囲気中で焼成し、パラジウム担持活性
アルミナを調整する。

【００４２】 次に、酸化セリウム粉末１０００ｇに
硝酸パラジウム溶液を用いてパラジウム２．０重量％に
なるように加え撹拌した後、オーブン中１５０℃で３時
間乾燥し、４００℃で２時間空気雰囲気中で焼成し、パ
ラジウム担持酸化セリウムを調整する。

【００４３】 のパラジウム担持活性アルミナ９８
０ｇ、のパラジウム担持酸化セリウム４３３ｇ、酸化
セリウム２３７ｇ、γ−アルミナを主成分としセリウム
を３モル％、ジルコニウムを３モル％、ランタンを２モ
ル％含む、セリウム、ジルコニウム、ランタン担持活性
アルミナ３２０ｇ、硝酸酸性ベーマイトゾル（ベーマイ
トアルミナ１０重量％懸濁液に１０重量％硝酸を添加す
ることによって得られるゾル）１７５０ｇをボールミル
ポットに投入し、８時間粉砕してスラリーを得た。

【００４４】 このスラリーをモノリス担体基材
（０．７Ｌ、４００セル）に塗布し乾燥後、４００℃で
２時間空気雰囲気中で焼成した。このときの塗布量は、
１４０ｇ／個とした。

【００４５】 さらに、このスラリーを塗布した触媒
に酢酸バリウムを用いてＢａＯとして１０ｇ／個となる
ようにバリウムを担持したのち乾燥後、４００℃にて焼
成を行い、三元触媒７Ｂを調整した。

【００４６】次に、ＮＯｘ浄化触媒７Ａの触媒作用を説
明する。

【００４７】銅をイオン交換したゼオライト粉末（たと
えばＭＦＩ型ゼオライト）を主成分とする三層目触媒層
はＮＯｘ浄化触媒の基本的性質を発揮する部分であり、
リーン運転域で高いＮＯｘの浄化性能を有している。

【００４８】これに対して、γ−アルミナを主成分とす
る活性アルミナまたはゼオライトにパラジウムを担持し
たものを主成分とする一層目触媒層は、ストイキ運転域
でＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを浄化し、またリーン運転時には
酸化触媒反応を起こしてＨＣ、ＣＯを浄化し、その際に
生じる反応熱により触媒コーティング層全体の温度を上
昇させ触媒の活性化を促進するとともに、上記の三層目
触媒層におけるリーン運転時でのＮＯｘの浄化を低い温
度域から生じさせる。さらに、空燃比をリーンからスト
イキに切換える際に空燃比のリッチ化処理を行ったとき
（後述する）、リーン運転域で酸化されていた貴金属触
媒層の貴金属表面が還元され、これによってＮＯｘ浄化
性能を促進させる働きが生じるため、空燃比のリッチ化
度合を少なくすることができ、燃費の悪化が抑えられ
る。

【００４９】貴金属を含まない活性アルミナを主成分と
する二層目触媒層は、一層目触媒層で発生した酸化反応
による反応熱を三層目触媒層へ伝える際に緩和する働き
があり、エンジンからの排気温度が高くなった場合に、
三層目触媒層が高温になることを抑制（つまり三層目触
媒層の劣化防止）するとともに、三層目触媒層に含まれ
る活性成分である銅が高温の使用条件下でゼオライトの
活性サイトから移動し一層目触媒層に達して一層目触媒
層の酸化反応を低下させ触媒性能を劣化させるという働
きを抑制する。

【００５０】また、三元触媒７Ｂは、ＮＯｘ浄化触媒７
Ａでは十分に浄化できないストイキ運転域でのＮＯｘ、
ＨＣ、ＣＯを浄化するとともに、ストイキ運転域、リー
ン運転域とも低い温度域から触媒反応を生じることによ
り発生する反応熱により、触媒装置全体を暖め、前方に
配置したＮＯｘ浄化触媒７Ａをより低い温度域から活性
化する。

【００５１】さて、ＮＯｘ浄化触媒７Ａの上述した基本
的性質により、リーン運転からストイキ運転への移行直
後にＮＯｘ浄化触媒７ＡにＨＣが一時的に吸着され、三
元触媒入口でのＨＣが若干不足することになるため、そ
の不足するＨＣを補う意味で、本発明では、リーン運転
からストイキ運転への移行時に、一時的に空燃比をリッ
チ化する。

【００５２】これを図１２で説明すると、同図はリーン
運転からストイキ運転へ移行する際の、空燃比フィード
バック補正係数ＡＬＰＨＡの動きを表す。リーン運転中
にはＯ₂センサが空燃比を検出することができず、この
間は空燃比をオープンループ制御するため、リーン運転
時にＡＬＰＨＡは１．０に固定されている。リーン運転
からストイキ運転へと移行するときに、ＡＬＰＨＡを通
常のフィードバック制御用の値とする前に、一周期分だ
け空燃比をリッチ化するため、リッチ化度合であるＬＲ
ＰＬ（比例分）とＬＲＩ＃（積分分）を与える。

【００５３】ＬＲＰＬとＬＲＩ＃は、ＮＯｘ浄化触媒の
ＨＣ吸着量に対応させて決定する。つまり、ストイキ運
転への移行直後にＮＯｘ浄化触媒の吸着するＨＣ量の分
が三元触媒入口でのＨＣ量の不足になるのであるから、
この不足分と同じ量だけ、空燃比のリッチ化により排気
中のＨＣを増加させて三元触媒に供給するわけである。
この場合、ＬＲＰＬとＬＲＩ＃に基づいて設定されたＡ
ＬＰＨＡが１．０よりも大きくなっている面積（図中の
網掛け部分の面積）がＨＣ供給量にほぼ比例する。な
お、空燃比のリッチ化を一周期分だけとしたのは、非常
に短い時間内でＮＯｘ浄化触媒に対してのＨＣの吸着が
完了する（つまりＨＣが吸着する期間だけ空燃比をリッ
チ化すればよい）からで、リッチ化を長引かせること
は、燃費の悪化につながる。

【００５４】一方、ＴＰにより決まる空燃比（ベース空
燃比）がストイキにある場合に、ＬＲＰＬの値を最適に
設定してあったとしても、製作バラツキや経時劣化によ
りベース空燃比がストイキよりもリーンになったときに
は、必要とする度合までリッチ化できなくなり（ＨＣ供
給量が不足する）、また、ベース空燃比がストイキより
もリッチになると、過度にリッチ化してしまう（ＨＣ供
給量が過剰となる）ことになる。

【００５５】この場合に、ベース空燃比がリーンの場合
（つまりＡＬＰＨＡ＝１．０としても実際の空燃比はス
トイキよりリーンである）は、空燃比フィードバック制
御時のＡＬＰＨＡの平均値が１．０より大きくなり、そ
のためリーン運転からストイキ運転へ移行する際の空燃
比のリッチ化後にＡＬＰＨＡの制御方向が反転するまで
の周期は、ベース空燃比がストイキにある場合より短く
なる（図１３の破線参照）。また、ベース空燃比がリッ
チの場合には、反対にリーン運転からストイキ運転へ移
行する際の空燃比のリッチ化後にＡＬＰＨＡの制御方向
が反転するまでの周期が、ベース空燃比がストイキにあ
る場合より長くなる（図１３の一点鎖線参照）。

【００５６】そこで本発明では、リッチ化度合ＬＲＰＬ
に対する学習値を ＰＬ＝ＬＲＰＬ×ＬＲＰＬＨＳ ただし、ＰＬ：比例分 ＬＲＰＬ：リッチ化度合 ＬＲＰＬＨＳ：学習値 の形で導入し、空燃比のリッチ化後にＡＬＰＨＡの制御
方向が反転するまでの周期を計測し、これを判定値と比
較することによりベース空燃比がリーンであるのかリッ
チであるのかを判定し、その判定結果よりベース空燃比
がリーンの場合には、ＨＣ供給量の不足を補うため増大
側に学習値を更新し、またベース空燃比がリッチの場合
には、ＨＣ供給量の過剰を抑制するため減少側に学習値
を更新する。

【００５７】図１に戻り、運転条件に応じて空燃比をリ
ーンあるいはストイキ、またはこのリーンからストイキ
に切換えるときに一時的にリッチ化するために、燃料イ
ンジェクタ６から噴射される燃料量を制御するコントロ
ールユニット１０が備えられる。このコントロールユニ
ット１０は同時にスワールコントロールバルブ５の開
度、点火栓１１の点火タイミング、スロットルバルブ４
を迂回して補助空気を流すＡＡＣバルブ１２の開度を制
御し、さらに燃料ポンプ１３の作動、排気高温時におけ
る警告灯１４の作動等を制御する。

【００５８】運転状態に応じてこれらの制御を行うた
め、コントロールユニット１０には運転状態を検出する
各種信号が入力するのであり、このため、吸入空気量を
測定するエアフローメータ２１、スロットルバルブ４の
開度を検出するスロットルセンサ（ただしアイドルスイ
ッチを兼用）２２、エンジン回転数を検出する回転数セ
ンサ２３、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ
（Ｏ₂センサ）２４、触媒装置７の温度を検出する温度
センサ２５、トランスミッションのニュートラル位置を
検出するニュートラルセンサ２６、エンジン冷却水温を
検出する水温センサ２７、エンジンのノッキングを検出
するノックセンサ２８、車速を検出する車速センサ２９
等の各出力回路が接続される。

【００５９】コントロールユニット１０では、後述する
ように、低中速、中負荷域等を中心とする所定の運転領
域において、空燃比がリーンとなるように燃料噴射量を
制御しつつ、吸気スワールを生起するようにスワールコ
ントロールバルブ５の開度を絞り、かつ点火時期を適切
に制御し、燃費のよいリーン運転を行い、またこれ以外
の領域においてＯ₂センサ２４の出力に基づいて空燃比
をストイキにフィードバック制御し、エンジンの安定性
や出力の要求に対応する。そして、リーン運転時にＮＯ
ｘ浄化触媒７ＡでＨＣを還元剤としたＮＯｘ還元反応に
よりＮＯｘを浄化するとともに、リーン運転からストイ
キ運転への移行時に、一時的に空燃比をリッチにし、後
述するようにこのリッチ化の度合をＮＯｘ浄化触媒のＨ
Ｃ吸着量に応じて適正に制御することにより、ストイキ
へ移行した直後に三元触媒へのＨＣ供給量が不足しない
ようにする。

【００６０】この制御について、フローチャートを参照
しながら具体的に説明する。

【００６１】まず、図３は空燃比をリーン化してリーン
運転するためのフローチャート（バックグランドジョブ
で実行）であり、アイドルスイッチの出力からアイドル
スイッチがＯＮかどうかを判断し、もしアイドルスイッ
チがＯＮならば、リーン運転は行わないので、ステップ
１６に移行してリーン運転許可フラグをＦＬＥＡＮ＝０
とする。

【００６２】これに対してアイドルスイッチがＯＮでな
いときは、ステップ３以下において、各種の運転条件を
判定し、それぞれについて条件を満足するときに、ステ
ップ１５でリーン運転の許可フラグＦＬＥＡＮ＝１とし
て、リーン運転を許可するが、それ以外のときは、ステ
ップ１６に移行してリーンは行わない。

【００６３】すなわち、ステップ３、４では冷却水温Ｔ
Ｗを検出し、これが所定の温度範囲にあるか、つまりＴ
ＷＬ≦ＴＷ≦ＴＷＨにあるかどうか判断し、ステップ
５、６で燃料噴射パルス幅ＴＰ（エンジン負荷）を検出
し、これが所定の範囲、つまりＴＰＬ≦ＴＰ≦ＴＰＨに
あるかどうか判断し、ステップ７、８ではエンジン回転
数ＮＥを検出し、これが所定の範囲、つまりＮＥＬ≦Ｎ
Ｅ≦ＮＥＨにあるかどうかを判断し、ステップ９、１０
ではスロットル開度ＴＶＯを検出し、これが所定の開度
以下か、つまりＴＶＯ≦ＴＶＯＨであるかどうかを判断
し、ステップ１１、１２では車速ＶＳＰを検出し、これ
が所定値以上か、つまりＶＳＰ≧ＶＳＰＬかどうかを判
断し、さらにステップ１３、１４では車両の加速度ΔＶ
ＳＰを車速を微分することにより求め、これが所定値以
下か、つまりΔＶＳＰ≦ＤＶＨかどうかを判断し、それ
ぞれの条件を満たすときに、ステップ１５に移行し、リ
ーン運転とする。

【００６４】なお、それぞれ冷却水温、負荷、車速の各
条件についてリーン運転する領域に関し、図４〜図６に
その対応関係を示す。

【００６５】このようにしてリーン運転条件を判断した
ら、次に図７に示すフローチャート（４気筒の場合１８
０°毎に実行）にしたがって、燃空比補正係数ＤＭＬを
算出する。

【００６６】ステップ２１でフラグＦＬＥＡＮ＝１かど
うかを判断し、リーン運転が許可されているときは、ス
テップ２２で目標とする燃空比（ストイキを１として、
それよりも濃いときは１より大きくなる値）ＴＤＭＬ
を、エンジン負荷と回転数で割り付けたリーン燃空比マ
ップから求める。また、リーン運転が許可されていない
ときは、ステップ２７で目標燃空比ＴＤＭＬを同じくス
トイキ燃空比マップから求める。ただし、この場合、運
転条件によって高負荷時などは、目標燃空比がストイキ
よりも濃い状態となることがある。

【００６７】ステップ２３でＦＬＥＡＮ＝１であること
を確認したら、リーン燃空比マップから求めたＴＤＭＬ
に基づいて、燃空比補正係数ＤＭＬを ＤＭＬ＝Ｍａｘ（ＤＭＬ−ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ） …（１） の式により算出する（ステップ２４）。

【００６８】なお、ここでΔＤＭＬは一回当たりの修正
量で、図８にも示すように、そのときのスロットル開度
の変化速度ΔＴＶＯによって変化する。

【００６９】また、ステップ２３でＦＬＥＡＮ＝１でな
いときは、ステップ２８でストイキ燃空比マップから求
めたＴＤＭＬに基づいて、燃空比補正係数ＤＭＬを ＤＭＬ＝Ｍｉｎ（ＤＭＬ−ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ） …（２） の式により算出する。

【００７０】このようにして求められるＤＭＬは、図８
に示したように、ストイキからリーンへの移行時あるい
はリーンからストイキへの移行時に階段状に変化する値
である。

【００７１】次いで、ステップ２５でＤＭＬ＝１．０で
あれば、空燃比がストイキとなるようにフィードバック
制御に移行するのであり、そうでないときは、空燃比フ
ィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを、ＡＬＰＨＡ＝１．
０にクランプし、燃空比補正係数に基づいた空燃比とな
るようにオープンループ制御する。

【００７２】このようにして空燃比を運転条件に応じて
制御する。次に、図９のフローチャートによって、スト
イキ運転への移行時にＮＯｘ浄化触媒に吸着されるＨＣ
量と、ストイキ以外の運転で触媒から離脱されるＨＣ量
とから、現在までのＨＣ吸着量を算出する動作について
説明する。

【００７３】ステップ３１でリーン運転かどうかを、燃
空比補正係数ＤＭＬ＜１．０かどうかにより判断する。
リーンでないならば、ステップ３２で触媒に対するＨＣ
の吸着速度（割合）ＤＡＢＳＲを、 ＤＡＢＳＲ＝ＤＡＢＳＲ０＃×（Ｔｐ／Ｔｐ０＃）×（Ｑ／Ｑ０＃） ×（ＡＢＳＦＣ＃−ＡＢＳＴＣ）／ＡＢＳＦＣ＃ …（３） の式により算出する。

【００７４】ただし、ＡＢＳＴＣはＨＣの吸着量を意味
し、負荷ＴＰが大きいほど、また吸入空気量Ｑが大きい
ほど吸着速度は大きくなる。

【００７５】ステップ３３ではＨＣ吸着量ＡＢＳＴＣ
を、前回値に今回の吸着分（吸着速度）ＤＡＢＳＲを加
算することにより次式のようにして求める。

【００７６】 ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（ｏｌｄ）＋ＤＡＢＳＲ …（４） これに対して、ステップ３１においてリーン運転である
ときは、触媒からのＨＣの減少量を算出するのであり、
まずステップ３４で触媒からのＨＣの減少速度ＤＰＲＧ
Ｒを ＤＰＲＧＲ＝ＤＰＲＧＲ０＃×（Ｔｐ／Ｔｐ０＃）×（Ｑ／Ｑ０＃） ×（ＣＴ／ＣＴ０）×ＡＢＳＴＣ／ＡＢＳＦＣ＃ …（５） の式により算出する。

【００７７】なお、この減少速度も負荷ＴＰが大きいほ
ど、また吸入空気量Ｑが大きいほど大きくなり、さらに
排気温度ＣＴが高いほど大きくなる。そして、ステップ
３５において、ＨＣ吸着量ＡＢＳＴＣを ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（ｏｌｄ）−ＤＰＲＧＲ …（６） の式により算出する。

【００７８】このようにして、現在までにＮＯｘ浄化触
媒に吸着されているＨＣ量を算出したら、リーン運転が
ストイキ運転に切換わったときに、三元触媒入口でのＨ
Ｃが不足することのないように、空燃比を一時的にリッ
チシフトするのであるが、このときの空燃比フィードバ
ック補正係数ＡＬＰＨＡを算出する動作について、図１
０のフローチャートにしたがって説明する。なお、この
フローは４気筒の場合エンジンの１回転毎（６気筒や８
気筒の場合でも同じ）に図３、図７、図９とは独立に実
行する。

【００７９】まずステップ４１でＤＭＬ＜１００％（＝
１．０）かどうかを判断し、もしリーン運転中ならば、
ステップ５０以降に移り、リッチシフト実行フラグＦＲ
ＳＦＴ（始動時に“０”に初期設定される）を“１”に
セットし、ステップ５１でＡＬＰＨＡをクランプして処
理を終了する。

【００８０】これに対して、リーン運転時でないとき
は、ステップ４２に進み、ストイキ運転中であっても、
全開加速時や減速時等のＡＬＰＨＡをクランプする運転
条件にあるかを判断し、もしそうならば、前記したステ
ップ５１以降へと進み、ＡＬＰＨＡをクランプする。

【００８１】クランプ条件にないときは、ステップ４３
でリッチシフト実行フラグＦＲＳＦＴ＝１かどうか判断
し、もしＦＲＳＦＴ＝０ならば、通常の空燃比フィード
バック制御を行うために、ステップ５２に移行して、フ
ィードバック制御定数の積分分ｉ、比例分ＰＬ、ＰＲを
マップから読み出す。

【００８２】これに対して、ＦＲＳＦＴ＝１のときは、
リッチ化処理を行うために、ステップ４４ないし４８へ
と進む。

【００８３】まず、ステップ４４ではＨＣ吸着量ＡＢＳ
ＴＣからテーブルを検索してリッチ化度合ＬＲＰＬを求
める。

【００８４】この場合、ストイキ移行直前のＨＣ吸着量
が少ないほど移行直後にＮＯｘ浄化触媒にＨＣが多く奪
われるため、リッチ化度合を大きくする必要があるの
で、ＡＢＳＴＣが小さくなるほどリッチ化度合ＬＲＰＬ
が大きくなるが、余り大きくなり過ぎると、空燃比の急
激な変化によるトルク変動が大きくなるので、許容され
るトルク変動の範囲よりも大きな値には設定しない。ま
た、ＡＢＳＴＣが大きいときは、無用な空燃比変動を回
避するためＬＲＰＬ＝０として、リッチ化を行わない。

【００８５】ステップ４５でマップ検索によりＮＥとＴ
Ｐの属する学習領域に入っているリッチ化度合の学習値
（１．０を中心とする値）ＬＲＰＬＨＳを求め、この学
習値ＬＲＰＬＨＳとリッチ化度合ＬＲＰＬとからステッ
プ４６において、 ＰＬ＝ＬＲＰＬ×ＬＲＰＬＨＳ …（７） の式より比例分ＰＬを求め、さらに比例分ＰＲには０
を、積分分ｉには所定値ＬＲＩ＃を入れる。

【００８６】ステップ４７では空燃比フィードバック制
御を開始して１周期分が経過したかどうかを調べ、１周
期が経過していなければ、ステップ４９に移行し、ステ
ップ４６で求めた比例分ＰＬ、ＰＲと積分分ｉを用いて
ＡＬＰＨＡを更新する。１周期が経過したら、ステップ
４８でリッチシフト実行フラグＦＲＳＦＴをクリアした
後、ステップ４９に移行する。

【００８７】図１１のフローチャートは、リッチ化度合
の学習値ＬＲＰＬＨＳの更新を行うためのもので、図１
０におけるリッチ化処理の終了時に行う。

【００８８】まず、ステップ６１でリッチ化処理中のＡ
ＬＰＨＡのピーク〜ピーク間にエンジンが回転した回数
ＣＯ２ＩＮＶを算出し、その他の運転条件をステップ６
２において検出する。

【００８９】ステップ６３ではＨＣ吸着量ＡＢＳＴＣと
エンジン回転数ＮＥからマップを検索して、ＣＯ２ＩＮ
Ｖに対する学習領域毎の所定のしきい値ＳＯ２ＩＮＶを
求める。

【００９０】このしきい値ＳＯ２ＩＮＶにヒステリシス
幅の半分である所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を加えた値と上記
の回数ＣＯ２ＩＮＶとをステップ６４において比較し、
ＣＯ２ＩＮＶ≧ＳＯ２ＩＮＶ＋ＨＹＳＩＮＶであるとき
は、ベース空燃比がリッチ側にずれていると判断してス
テップ６５、６６、６７に進み、学習値ＬＲＰＬＨＳを ＬＲＰＬＨ＝ＬＲＰＬＨ（ｏｌｄ）−ＤＰＬ＃ …（８） ただし、ＤＰＬ＃：所定値 の式により減量側に書き換える。ただし、学習値は、学
習領域毎に異なる値を格納しているので、そのときのＮ
ＥとＴＰの属する学習領域の学習値を読み出し、その学
習値から所定値ＤＰＬ＃だけ差し引いた値を改めて同じ
領域に格納することになる。学習値はバックアップして
おく。

【００９１】一方、ＣＯ２ＩＮＶ＜ＳＯ２ＩＮＶ＋ＨＹ
ＳＩＮＶであるときにはステップ６８に進んで、ＣＯ２
ＩＮＶとＳＯ２ＩＮＶ−ＨＹＳＩＮＶとを比較し、ＣＯ
２ＩＮＶ≦ＳＯ２ＩＮＶ−ＨＹＳＩＮＶのときには、ベ
ース空燃比がリーン側にずれていると判断してステップ
６９、７０、７１に進み、ステップ６５、６６、６７と
同様にして、そのときのＮＥとＴＰの属する学習領域の
学習値ＬＲＰＬＨＳを ＬＲＰＬＨ＝ＬＲＰＬＨ（ｏｌｄ）＋ＤＰＬ＃ …（９） の式により増量側に書き換える。

【００９２】ここで、本発明の作用を説明する。

【００９３】リーン運転域でＮＯｘを吸着して溜め込む
だけの従来例では、ＮＯｘ吸着量が一杯になるなるたび
に、ストイキ運転に戻す必要があるので、リーン運転を
長く継続することができず、しかもそのときの運転状態
に関係なくストイキ運転に戻すため、運転性にも影響す
る、さらに、ストイキ運転への移行のたびに空燃比のリ
ッチ化処理を行わなければならないので、燃費を向上さ
せるにしても限界があるばかりか、溜め込んだＮＯｘを
三元触媒によりすべて処理する必要があるため、三元触
媒に対する負担も高くなる（三元触媒入口の排気濃度が
高くなり、処理すべき量が多くなる）。

【００９４】これに対して本発明では、ＮＯｘ浄化触媒
７Ａによりリーン運転域で排気中のＨＣや自身に吸着し
ているＨＣを還元剤としたＮＯｘ還元反応によりＮＯｘ
を浄化してしまうので、リーン運転が長引いても、途中
でストイキ運転に移行させる必要がなく、これによって
運転性に影響がないばかりか従来例より燃費を改善でき
るとともに、三元触媒に対する負担も軽くなる。

【００９５】また、ストイキ運転への移行時に空燃比を
一時的にリッチ化することにより、排気中のＨＣを増加
させて三元触媒に供給するので、ストイキ運転への移行
直後に三元触媒へのＨＣの供給量が不足することがな
い。

【００９６】さらに、ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸着量を算
出し、このＨＣ吸着量に応じて空燃比のリッチ化度合を
決定するので、ストイキ運転に移行する直前のＮＯｘ浄
化触媒のＨＣ吸着量を精度よく求めることができ、これ
によってストイキ運転に移行した直後のＨＣ供給量を過
不足なく与えることができる。

【００９７】また、リッチ化度合に対する学習値ＬＲＰ
ＬＨＳを導入して、リッチ化処理中のＡＬＰＨＡのピー
ク〜ピーク間にエンジンが回転した回数ＣＯ２ＩＮＶ
（空燃比のリッチ化後に空燃比フィードバック制御の制
御方向が反転するまでの周期に相当）を算出し、これを
判定値と比較することによりベース空燃比がリーンであ
るのかリッチであるのかを判定し、その判定結果よりベ
ース空燃比がリーンの場合には、ＨＣ供給量の不足を補
うため増大側にＬＲＰＬＨＳを更新し、またベース空燃
比がリッチの場合には、ＨＣ供給量の過剰を抑制するた
め減少側にＬＲＰＬＨＳを更新するので、製作時のバラ
ツキや経時劣化によりベース空燃比がリーン側やリッチ
側へとずれている場合にも、ストイキ運転域への移行時
に三元触媒入口に過不足なくＨＣ供給量を与えることが
できる。

【００９８】図１４、図１５のフローチャートは第２実
施形態で、それぞれ第１実施形態の図１０、図１１に対
応する。第１実施形態と相違するのは、図１４のステッ
プ８１、８２、８３、図１５のステップ９１、９２、９
３、９４、９５、９６で、図１０、図１１と同一のステ
ップには同じステップ番号をつけている。

【００９９】第２実施形態はリッチ化度合の学習値ＬＲ
ＰＬＨＳを加速時と減速時に対する２値としたもので、
図１４に示したように、リッチ化処理に際し、アイドル
スイッチをみてこれがＯＦＦ状態（加速時）であれば、
加速時用の値ＬＲＨＳＡＣを学習値ＬＲＰＬＨＳに入
れ、また、ＯＮ状態（減速時）であるときには減速時用
の値ＬＲＨＳＤＣを学習値ＬＲＰＬＨＳに入れる（図１
４のステップ８１、８２、８３）ことにより学習値を求
め、このようにして求めた学習値ＬＲＰＬＨＳでリッチ
化度合ＬＲＰＬを補正している（図１４のステップ４
６）。また、図１５のように、アイドルスイッチの状態
をみて、学習値を更新している（図１５のステップ９
１、９２、９３、９４、９５、９６）。この学習値につ
いても第１実施形態と同様にバックアップしておくこと
はいうまでもない。

【０１００】空燃比学習制御により定常時の誤差をほぼ
解消できるとすれば、ベース空燃比がリーン側あるいは
リッチ側へとずれるのは、過渡時（加速時と減速時）が
主であるので、学習値を加速時と減速時に対する２値と
しても、空燃比学習制御と併用するのであれば、過渡時
にベース空燃比がリーン側あるいはリッチ側へとずれる
場合にも、ストイキ運転への移行時にＨＣ供給量を過不
足なく与えることができ、このように学習値を加速時と
減速時に対する２値とすることで、第２実施形態では学
習値のマップが不要となり、記憶装置の負担が軽くな
る。

【０１０１】図１６のフローチャートは第３実施形態
で、第２実施形態の図１４に対応する。また図１７の波
形図は第１実施形態の図１２に対応させている。

【０１０２】第３実施形態はＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸着
量ＡＢＳＴＣが一定であることを前提とし、かつリッチ
化度合の学習値の導入をやめたもので、この場合には、
リッチ化処理に際し、アイドルスイッチのＯＦＦ時に所
定値ＬＲＰＬＯＦ＃を比例分ＰＬに、所定値ＬＲＩＯＦ
＃を積分分ｉに入れ（ステップ８１、１０１）、また、
アイドルスイッチのＯＮ時に所定値ＬＲＰＬＯＮ＃をＰ
Ｌに、所定値ＬＲＩＯＮ＃をｉに入れている（ステップ
８１、１０２）。

【０１０３】第３実施形態では、ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ
吸着量ＡＢＳＴＣが一定である場合に、空燃比学習制御
と併用することで、過渡時にベース空燃比がリーン側あ
るいはリッチ側へとずれる場合にも、ストイキ運転への
移行時にＨＣ供給量を過不足なく与えることができると
ともに、学習値のマップとＨＣ吸着量を求めるためのテ
ーブルを必要としないので、記憶装置の負担が第２実施
形態よりも軽くなる。

【０１０４】

【発明の効果】第１の発明では、ＮＯｘ浄化触媒により
リーン運転域で排気中のＨＣや自身に吸着しているＨＣ
を還元剤としたＮＯｘ還元反応によりＮＯｘを浄化して
しまうので、リーン運転が長引いても、途中でストイキ
運転に移行させる必要がなく、これによって運転性に影
響がないばかりか燃費を一段と改善できるとともに、三
元触媒に対する負担が軽くなる。また、第１の発明で
は、リーン運転からストイキ運転への移行時に空燃比を
一時的にストイキよりもリッチ化することにより、排気
中のＨＣを増加させて三元触媒に供給するので、ストイ
キ運転への移行直後に三元触媒へのＨＣの供給量が不足
することがない。また、第１の発明では、ＮＯｘ浄化触
媒のＨＣ吸着量を算出し、このＨＣ吸着量に応じて空燃
比のリッチ化の度合を決定するので、ストイキ運転に移
行する直前のＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸着量を精度よく求
めることができ、これによってストイキ運転に移行した
直後のＨＣ供給量を過不足なく与えることができる。ま
た、第１の発明では、空燃比をリッチするのを、空燃比
フィードバック制御の制御方向が反転するまでに限って
いるので、リッチ化を長引かせることがなく燃費の悪化
を防ぐことができる。

【０１０５】第７の発明では、第２の無機物からなる触
媒層により、ストイキ運転域でＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを浄
化し、またリーン運転時には酸化触媒反応を起こしてＨ
Ｃ、ＣＯを浄化し、その際に生じる反応熱により第１の
無機物からなる触媒層と第２の無機物からなる触媒層の
全体の温度を上昇させ触媒の活性化を促進することがで
きる。

【０１０６】第８の発明では、第３の無機物からなる触
媒層に、第２の無機物からなる触媒層で発生した酸化反
応による反応熱を第１の無機物からなる触媒層へ伝える
際に緩和する働きがあることから、エンジンからの排気
温度が高くなった場合に、第１の無機物からなる触媒層
が高温になることを抑制するとともに、第１の無機物か
らなる触媒層に含まれる活性成分である銅が高温の使用
条件下でゼオライトの活性サイトから移動し第２の無機
物からなる触媒層に達して第２の無機物からなる触媒層
の酸化反応を低下させ触媒性能を劣化させるという働き
を抑制することができる。

【０１０７】

【０１０８】

【０１０９】ベース空燃比がリーンのとき、空燃比のリ
ッチ化後に空燃比フィードバック制御の制御方向が反転
するまでの周期が短くなり、また、ベース空燃比がリッ
チのとき、その周期が長くなることから、第２の発明で
は、前記周期を計測し、この周期が判定値よりも短いと
きには空燃比のリッチ化度合が大きくなる側に、また周
期が判定値よりも長いときには空燃比のリッチ化度合が
小さくなる側に学習領域毎の学習値を更新するので、製
作時のバラツキや経時劣化によりベース空燃比がリーン
側やリッチ側へとずれている場合にも、ストイキ運転へ
の移行直後に三元触媒に過不足なくＨＣ供給量を与える
ことができる。

【０１１０】空燃比の学習制御により定常時の誤差をほ
ぼ解消できるとすれば、ベース空燃比がリーン側あるい
はリッチ側へとずれるのは、過渡時（加速時と減速時）
が主であるので、第３の発明で学習値を加速時と減速時
に対する２値としても、空燃比学習制御と併用するので
あれば、過渡時にベース空燃比がリーン側あるいはリッ
チ側へとずれる場合にも、ストイキ運転への移行時にＨ
Ｃ供給量を過不足なく与えることができ、このように学
習値を加速時と減速時に対する２値とすることで、学習
値のマップが不要となり、記憶装置の負担が軽くなる。

【０１１１】第４の発明では、ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸
着量が一定である場合に、空燃比学習制御と併用するこ
とで、過渡時にベース空燃比がリーン側あるいはリッチ
側へとずれる場合にも、ストイキ運転への移行時にＨＣ
供給量を過不足なく与えることができるとともに、学習
値のマップとＨＣ吸着量を求めるためのテーブルを必要
としないので、記憶装置の負担が軽くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の制御システム図である。

【図２】ＮＯｘ浄化触媒の基本的性質を説明するための
図である。

【図３】リーン条件の判定を説明するためのフローチャ
ートである。

【図４】リーン運転域を冷却水温との関係に基づいて示
す説明図である。

【図５】リーン運転域を回転数と負荷との関係に基づい
て示す説明図である。

【図６】リーン運転域を車速との関係に基づいて示す説
明図である。

【図７】燃空比補正係数ＤＭＬの算出を説明するための
フローチャートである。

【図８】燃空比補正係数ＤＭＬの変化の様子を示す説明
図である。

【図９】ＨＣ吸着量ＡＢＳＴＣの算出を説明するための
フローチャートである。

【図１０】ストイキ運転域への移行時のリッチ化処理を
説明するためのフローチャートである。

【図１１】リッチ化度合の学習値の更新を説明するため
のフローチャートである。

【図１２】ストイキ運転域への移行時のリッチ化処理を
説明するための波形図である。

【図１３】ストイキ運転域への移行時のリッチ化処理を
説明するための波形図である。

【図１４】第２実施形態のストイキ運転域への移行時の
リッチ化処理を説明するためのフローチャートである。

【図１５】第２実施形態のリッチ化度合の学習値の更新
を説明するためのフローチャートである。

【図１６】第３実施形態のストイキ運転域への移行時の
リッチ化処理を説明するためのフローチャートである。

【図１７】第３実施形態のストイキ運転域への移行時の
リッチ化処理を説明するための波形図である。

【符号の説明】 １ エンジン本体 ６ 燃料インジェクタ ７Ｂ 三元触媒 ７Ａ ＮＯｘ浄化触媒 １０ コントロールユニット ２１ エアフローメータ ２３ 回転数センサ ２４ Ｏ₂センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３２４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３２４ ＺＡＢ ＺＡＢ (56)参考文献 特開 平７−229433（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119447（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−256113（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−93846（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−91283（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/36 F02D 41/14 F02D 45/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーン運転域で空燃比目標値をストイキよ
   りもリーン側の値に、またリーン運転域以外の運転域で
   主にストイキを空燃比目標値として設定し、この空燃比
   目標値となるように空燃比を制御する手段を備えるエン
   ジンの空燃比制御装置において、前記リーン運転域でＨ
   Ｃを還元剤としたＮＯｘ還元反応を行うとともに前記ス
   トイキ運転域ではＨＣを吸着する機能を有するＮＯｘ浄
   化触媒と、このＮＯｘ浄化触媒の下流にあってストイキ
   運転域でＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化する三元触媒とを排
   気通路に配置し、 前記リーン運転域にあるあいだＨＣ吸着速度を単位時間
   ごとに加算し、また前記リーン運転域以外にあるあいだ
   前記ＨＣ減少速度を単位時間ごとに減算することにより
   前記ＮＯｘ浄化触媒のＨＣ吸着量を算出し、 前記ストイキ運転域では前記ＮＯｘ浄化触媒の上流側に
   設けた空燃比センサに基づいて空燃比フィードバック制
   御を行うと共に、 前記リーン運転域から前記ストイキ運転域への移行時
   に、前記算出したＨＣ吸着量に基づいてこのＨＣ吸着量
   が少ないほど大きくなる空燃比のリッチ化度合を繰り返
   して算出し、この算出した空燃比リッチ化度合を用いて
   空燃比フィードバック制御定数を更新しつつ空燃比フィ
   ードバック制御の制御方向が反転するまでに限って空燃
   比を一時的にリッチ化する ことを特徴とするエンジンの
   空燃比制御装置。
2. 【請求項２】学習領域毎の学習値で前記空燃比のリッチ
   化度合を修正するとともに、前記空燃比のリッチ化後に
   前記空燃比フィードバック制御の制御方向が反転するま
   での周期を計測し、この周期が判定値よりも短いときに
   は前記空燃比のリッチ化度合が大きくなる側に、また前
   記周期が判定値よりも長いときには前記空燃比のリッチ
   化度合が小さくなる側に前記学習値を更新することを特
   徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置。
3. 【請求項３】加速時と減速時に対する２値の学習値で前
   記空燃比のリッチ化度合を修正するとともに、前記空燃
   比のリッチ化後に前記空燃比フィードバック制御の制御
   方向が反転するまでの周期を計測し、この周期が判定値
   よりも短いときには前記空燃比のリッチ化度合が大きく
   なる側に、また前記周期が判定値よりも長いときには前
   記空燃比のリッチ化度合が小さくなる側に前記学習値を
   更新することを特徴とする請求項１または２に記載のエ
   ンジンの空燃比制御装置。
4. 【請求項４】加速時と減速時にそれぞれ専用の値で前記
   空燃比のリッチ化度合を修正することを特徴とする請求
   項１または２に記載のエンジンの空燃比制御装置。
5. 【請求項５】前記ＮＯｘ浄化触媒は、銅をイオン交換し
   たゼオライト粉末を主成分とする第１の無機物を担体に
   層状に形成したものであることを特徴とする請求項１に
   記載のエンジンの空燃比制御装置。
6. 【請求項６】前記ゼオライト粉末はＭＦＩ型ゼオライト
   であることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの空
   燃比制御装置。
7. 【請求項７】前記第１の無機物の層の内側に活性アルミ
   ナまたはゼオライトに白金、ロジウム、パラジウムのう
   ち少なくとも一種以上を担持したものを主成分とする第
   ２の無機物を層状に形成したことを特徴とする請求項５
   または６に記載のエンジンの空燃比制御装置。
8. 【請求項８】前記第１の無機物の層と前記第２の無機物
   の層の間に貴金属を含まない活性アルミナを主成分とす
   る第３の無機物による層を形成したことを特徴とする請
   求項７に記載のエンジンの空燃比制御装置。