JP4162561B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化触媒を配置した内燃機関の排気系にて前記排気浄化触媒の下流に空燃比センサを備え、この空燃比センサの検出値に基づいて、内燃機関の燃焼における空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御装置に関する。

排気系に未燃成分の吸着装置を備えた内燃機関において、冷間時における触媒コンバータの浄化効率の一時的な低下に対処する空燃比制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

すなわち吸着装置による未燃成分の吸着時あるいは脱離時には下流の空燃比センサの検出値が変動することから、空燃比フィードバック制御精度が低下して目標空燃比からずれるので、吸着装置よりも下流に設けられた排気浄化触媒による浄化効率が悪化することがある。上記特許文献１においては、これを防止するために吸着装置内の吸着材の温度を検出して所定温度より低い時には、吸着装置により未燃成分の吸着あるいは脱離が生じているものとして空燃比フィードバック制御を停止して、排気浄化触媒による浄化効率を維持している。

一方、ディーゼルエンジンにおいて通常燃焼と低温燃焼とを選択的に切り替えて、低温燃焼中に空燃比フィードバック制御を実行する運転制御装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開平７−９１２９４号公報（第３−４頁、図２） 特開２００２−７０６２０号公報（第９−１０頁、図１６）

前記特許文献２では排気浄化触媒は存在しているが吸着装置を用いていない。しかし、このように吸着装置が存在していない構成においても、一時的に空燃比が変動して、前述した低温燃焼のために行われている空燃比フィードバック制御の精度が低下するという現象が存在することが判明した。これは排気浄化触媒においては、触媒床温に伴う不活性状態から活性状態への過渡時に排気浄化触媒にて堆積あるいは滞留していた未燃成分が一時的に燃焼して、排気浄化触媒の下流に存在する空燃比センサの検出値に一時的な変動を生じさせてしまうためである。

このような空燃比変動が生じると直後の空燃比フィードバック制御では、よりリーン側となるように制御されることになる。このことは前記特許文献２の場合では、低温燃焼が通常燃焼に近い空燃比での燃焼となることを意味し、内燃機関の運転音の突然の上昇などにより運転者に違和感を生じさせるおそれがある。

本発明は、このような排気浄化触媒における活性化の過渡時に生じる空燃比変動に起因する空燃比制御の精度低下を防止することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成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に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、排気浄化触媒を配置した内燃機関の排気系にて前記排気浄化触媒の下流に空燃比センサを備えて、該空燃比センサの検出値に基づいて、内燃機関の燃焼における空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御装置であって、前記排気浄化触媒の触媒床温の上昇に伴って触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に前記空燃比センサの検出値に一時的に変動が生じる空燃比変動時期か否かを判定する空燃比変動時期判定手段と、前記空燃比変動時期判定手段にて空燃比変動時期であると判定された場合には前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響を低下させる空燃比フィードバック制御変更手段とを備えたことを特徴とする。

空燃比変動時期判定手段が空燃比変動時期であると判定すれば、空燃比フィードバック制御変更手段は空燃比フィードバック制御への空燃比センサの検出値による影響を低下させている。このため空燃比制御の精度低下を防止することができる。

請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１において、前記空燃比変動時期判定手段は、前記排気浄化触媒の触媒床温に基づいて、前記空燃比変動時期か否かを判定することを特徴とする。

排気浄化触媒は触媒床温の上昇により触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する。このことから空燃比変動時期判定手段は、排気浄化触媒の触媒床温に基づいて空燃比変動時期か否かを判定することができる。具体的には活性化温度よりも少し高い温度となれば、既に空燃比変動時期は経過していることから、この温度より低い状態にある期間は空燃比変動時期として判定することができる。

請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項２において、前記空燃比変動時期判定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒床温を推定することを特徴とする。

尚、排気浄化触媒の触媒床温は内燃機関から排出される排気の温度に影響される。そして、この排気温は内燃機関の運転状態に対応する。このことから、空燃比変動時期判定手段は内燃機関の運転状態に基づいて触媒床温を推定することができる。

請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１において、前記空燃比変動時期判定手段は、内燃機関の冷却水温及び排気温に基づいて、前記空燃比変動時期か否かを判定することを特徴とする。

尚、排気浄化触媒の触媒床温は、内燃機関の冷却水温及び排気温とも対応しているので、空燃比変動時期判定手段は、内燃機関の冷却水温及び排気温に基づいて空燃比変動時期か否かを判定することができる。

請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記内燃機関はディーゼルエンジンであって、該ディーゼルエンジンの運転状態に応じて通常燃焼と該通常燃焼よりも排気再循環量の大きい低温燃焼とを含む燃焼モードから選択した燃焼制御を実行し、前記空燃比フィードバック制御は前記低温燃焼時における空燃比フィードバック制御であることを特徴とする。

このようにディーゼルエンジンにおいて、低温燃焼時に空燃比フィードバック制御が行われた場合には、空燃比変動時期であると判定すれば、空燃比フィードバック制御変更手段は空燃比フィードバック制御への空燃比センサの検出値による影響を低下させている。このため空燃比制御の精度低下、特に空燃比がリーン側にずれるのを防止することができるので、低温燃焼が通常燃焼に近い空燃比での燃焼となるような制御精度低下が生じることが無い。このことからディーゼルエンジンの運転音の突然の上昇などにより運転者に違和感を生じさせることがない。

更に、空燃比フィードバック制御にて積分項などの学習値が形成される場合がある。この場合においても、空燃比変動時期では空燃比フィードバック制御自体が停止されたり抑制されたりして、異常な学習値が生じないあるいは生じにくい。このため、以後の学習値による空燃比制御においても低温燃焼が通常燃焼に近い空燃比での燃焼となるような制御精度低下が生じることが無い。このことからもディーゼルエンジンの運転音の突然の上昇などにより運転者に違和感を生じさせることがない。

請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記排気浄化触媒は排気中の粒子状物質を濾過するフィルタを基体として該フィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成された構成であることを特徴とする。

排気浄化触媒がこのようなフィルタ型である場合には、粒子状物質等の堆積により、排気浄化触媒の触媒床温の上昇に伴って触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に空燃比センサの検出値における一時的な変動が生じ易くなる。したがって請求項１〜５のいずれかのごとく構成することにより空燃比制御の精度低下を効果的に防止することができる。

請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項６において、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積度合を検出する粒子状物質堆積度合検出手段を備え、前記空燃比フィードバック制御変更手段は、前記粒子状物質堆積度合検出手段にて検出される粒子状物質の堆積度合が基準堆積度合より小さい場合には、前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響は低下させないことを特徴とする。

尚、フィルタにおける粒子状物質の堆積度合が基準堆積度合より小さい場合には触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際における空燃比センサの検出値の一時的な変動が極めて小さくなる。したがってこのように堆積度合が小さい場合には、空燃比変動時期判定手段にて空燃比変動時期であると判定されても空燃比フィードバック制御への空燃比センサの検出値による影響は低下させないようにしても良い。このことにより適切に空燃比制御を実行でき、より高精度な空燃比制御が可能となる。

請求項８に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１〜７のいずれかにおいて、前記空燃比フィードバック制御変更手段による前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響の低下とは、前記空燃比センサの検出値による影響を禁止することを特徴とする。

このように空燃比変動時期判定手段にて空燃比変動時期であると判定された場合には、空燃比フィードバック制御への空燃比センサの検出値による影響を禁止しても良い。例えば空燃比フィードバック制御自体を停止しても良い。このことにより空燃比制御の精度低下を効果的に防止することができる。

請求項９に記載の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項６において、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積度合を検出する粒子状物質堆積度合検出手段を備え、前記空燃比フィードバック制御変更手段は、前記粒子状物質堆積度合検出手段にて検出される粒子状物質の堆積度合が大きくなるほど、前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響をより低くすることを特徴とする。

フィルタにおける粒子状物質の堆積度合が大きくなるほど、触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際における空燃比センサの検出値の一時的な変動は大きくなる。したがって空燃比フィードバック制御変更手段は、粒子状物質の堆積度合が大きくなるほど、空燃比フィードバック制御への空燃比センサの検出値による影響をより低くすることにより、空燃比制御の精度低下を効果的に防止することができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジン及び空燃比制御装置を含む制御システムの概略構成を表すブロック図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどについて同様な触媒構成を採用した場合においても適用できる。

ディーゼルエンジン２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気経路１３を介して、インタークーラ１４及び過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。サージタンク１２には、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口している。そしてサージタンク１２とインタークーラ１４との間の吸気経路１３には、スロットル弁２２が配置され、コンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間には吸入空気量センサ２４及び吸気温センサ２６が配置されている。

各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気経路３４に接続されている。尚、排気タービン１６ｂは排気マニホールド３２において第４気筒＃４側から排気を導入している。

この排気経路３４には、排気浄化触媒が収納されている３つの触媒コンバータ３６，３８，４０が配置されている。最上流の第１触媒コンバータ３６にはＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａが収納されている。ディーゼルエンジン２の通常の運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）にある時には、ＮＯｘはこのＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはストイキよりも低い空燃比）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａに吸蔵されたＮＯｘがＮＯとして離脱しＨＣやＣＯにより還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。

そして２番目に配置された第２触媒コンバータ３８にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタ３８ａが収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。この基体としてのフィルタ３８ａの微小孔表面にコーティングにてＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成されているので、前述したごとくにＮＯｘの浄化が行われる。更にフィルタ壁部には排気中の粒子状物質（以下「ＰＭ」と称する）が捕捉されるので、高温の酸化雰囲気でＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。このことによりＮＯｘの浄化と共にＰＭの浄化を実行している。尚、ここでは第１触媒コンバータ３６と第２触媒コンバータ３８とは一体に形成されている。

最下流の第３触媒コンバータ４０は、酸化触媒４０ａが収納され、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
尚、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａとフィルタ３８ａとの間には第１排気温センサ４４が配置されている。又、フィルタ３８ａと酸化触媒４０ａとの間において、フィルタ３８ａの近くには第２排気温センサ４６が、酸化触媒４０ａの近くには空燃比センサ４８が配置されている。

上記空燃比センサ４８は、排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比に比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。又、第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とはそれぞれの位置で排気温Ｔｅｘｉｎ，Ｔｅｘｏｕｔを検出するものである。

フィルタ３８ａの上流側と下流側には差圧センサ５０の配管がそれぞれ設けられ、差圧センサ５０はフィルタ３８ａの目詰まりの程度、すなわちＰＭの堆積度合を検出するためにフィルタ３８ａの上下流での差圧ΔＰを検出している。

尚、排気マニホールド３２には、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。このＥＧＲガス吸入口２０ｂは第１気筒＃１側で開口しており、排気タービン１６ｂが排気を導入している第４気筒＃４側とは反対側である。

ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを改質するための鉄系ＥＧＲ触媒５２が配置され、更にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が設けられている。尚、ＥＧＲ触媒５２はＥＧＲクーラ５４の詰まりを防止する機能も有している。そしてＥＧＲガス供給口２０ａ側にはＥＧＲ弁５６が配置されている。このＥＧＲ弁５６の開度調節によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気系へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。

各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５８は、燃料供給管５８ａを介してコモンレール６０に連結されている。このコモンレール６０内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプ６２から燃料が供給され、燃料ポンプ６２からコモンレール６０内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５８ａを介して各燃料噴射弁５８に分配供給される。尚、コモンレール６０には燃料圧力を検出するための燃料圧センサ６４が取り付けられている。

更に、燃料ポンプ６２からは別途、低圧燃料が燃料供給管６６を介して添加弁６８に供給されている。この添加弁６８は第４気筒＃４の排気ポート３０に設けられて、排気タービン１６ｂ側に向けて燃料を噴射することにより排気中に燃料添加するものである。この燃料添加により後述する触媒制御モードが実行される。

電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各種装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ７０は前述した吸入空気量センサ２４、吸気温センサ２６、第１排気温センサ４４、第２排気温センサ４６、空燃比センサ４８、差圧センサ５０、ＥＧＲ弁５６内のＥＧＲ開度センサ、燃料圧センサ６４及びスロットル開度センサ２２ａの信号を読み込んでいる。更にアクセルペダル７２の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ７４、及びディーゼルエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ７６から信号を読み込んでいる。更に、クランク軸７８の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ８０、クランク軸７８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ８２から信号を読み込んでいる。

そしてこれらの信号から得られるエンジン運転状態に基づいて、ＥＣＵ７０は燃料噴射弁５８による燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御を実行する。更にＥＧＲ弁５６の開度制御、モータ２２ｂによるスロットル開度制御、燃料ポンプ６２の吐出量制御、及び後述するＰＭ再生制御や硫黄被毒（以下「Ｓ被毒」と称する）回復制御等の各処理を実行する。

ＥＣＵ７０が実行する燃焼モード制御としては、通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類から選択した燃焼モードを、運転状態に応じて実行する。ここで低温燃焼モードとは、低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて大量の排気再循環量により燃焼温度の上昇を緩慢にしてＮＯｘとスモークとを同時低減させる燃焼モードである。低温燃焼モードは本実施の形態では後述する図３に示すごとく低負荷低中回転領域にて実行し、空燃比センサ４８が検出する空燃比ＡＦに基づいてスロットル開度ＴＡの調節による空燃比フィードバック制御がなされている。これ以外の燃焼モードが通常燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップを用いて通常のＥＧＲ制御（ＥＧＲしない場合も含める）を実行する通常燃焼モードである。

そして触媒に対する制御処理を実行する触媒制御モードとしては、ＰＭ再生制御モード、Ｓ被毒回復制御モード、ＮＯｘ還元制御モード、及び通常制御モードの４種類のモードが存在する。ＰＭ再生制御モードとは、特に第２触媒コンバータ３８内のフィルタ３８ａに堆積しているＰＭを高温化により前述したごとく燃焼させてＣＯ2とＨ2Ｏにして排出するモードである。このモードでは、ストイキよりも高い空燃比状態で添加弁６８からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）するが、更に燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。

Ｓ被毒回復制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａがＳ被毒してＮＯｘ吸蔵能力が低下した場合に硫黄成分（以下「Ｓ成分」と称する）を放出させてＳ被毒から回復させるモードである。このモードでは、添加弁６８からの燃料添加を繰り返して触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）する昇温処理を実行し、更に添加弁６８からの燃料添加により空燃比をストイキ又はストイキよりもわずかに低い空燃比とする空燃比低下処理を行う。このモードも燃料噴射弁５８によるアフター噴射を加える場合がある。

ＮＯｘ還元制御モードとは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａに吸蔵されたＮＯｘを、Ｎ2、ＣＯ2及びＨ2Ｏに還元して放出するモードである。このモードでは、添加弁６８からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加により、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）で空燃比をストイキ又はストイキよりも低下させる処理を行う。

尚、これら３つの触媒制御モード以外の状態が通常制御モードとなり、この通常制御モードでは添加弁６８からの燃料添加や燃料噴射弁５８によるアフター噴射はなされない。
次にＥＣＵ７０が実行する空燃比制御処理について説明する。この処理のフローチャートを図２に示す。本処理は一定時間毎に割り込み実行される処理である。尚、特に低温燃焼モード時においては空燃比センサ４８にて検出される空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｃｔに空燃比フィードバック制御している。

本処理が開始されると、まず触媒制御モード毎に設けられた燃焼モードマップｇ（負荷，ＮＥ）から、負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて燃焼モードが選択される（Ｓ１０２）。例えば、この時、触媒制御モードがＮＯｘ還元制御モードや通常制御モードであった場合には、燃焼モードマップｇ（負荷，ＮＥ）として図３に示すごとくのマップが用いられる。負荷としてはアクセル開度センサ７４に検出されるアクセル開度でも良いが、ここでは負荷として１噴射当たりの燃料噴射量（ｍｍ3）を用いている。負荷とエンジン回転数ＮＥとの関係が、燃焼モードマップｇ（負荷，ＮＥ）上で通常燃焼領域にあれば通常燃焼モードが選択され、低温燃焼領域にあれば低温燃焼モードが選択される。

低温燃焼モードであれば（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、次に低温燃焼を実行するための処理がなされる。まず低温燃焼モード用基本スロットル開度マップから負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて基本スロットル開度ＴＡｃｂを設定する（Ｓ１０４）。この低温燃焼モード用基本スロットル開度マップは前述した低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップにより設定される目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔとともに、低温燃焼時の目標空燃比を実現するために極めて大きなＥＧＲ率となるように予め実験により設定されているマップである。

次に低温燃焼モード用目標空燃比ＡＦｃｔの設定がなされる（Ｓ１０６）。低温燃焼モード用目標空燃比ＡＦｃｔは図４のマップに示すごとくであり、負荷とエンジン回転数ＮＥとから設定される。

次に空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１０８）。この空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈは図５に示す空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理により設定されるフラグであり、低温燃焼時に空燃比センサ４８の検出値ＡＦにより空燃比フィードバック制御を行うか否かを決定するフラグである。空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理（図５）については後述する。

ここで空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック制御のために、まず式１のごとく低温燃焼モード用目標空燃比ＡＦｃｔからの、空燃比センサ４８の検出値ＡＦの偏差ｄＡＦｃを算出する（Ｓ１１０）。

［式１］
ｄＡＦｃ ← ＡＦｃｔ − ＡＦ
次にフィードバック比例項Ｐｃａｆを偏差ｄＡＦｃに基づいて算出する（Ｓ１１２）。例えば、フィードバック比例項Ｐｃａｆは、図６に示すごとく、上限Ｐｍａｘと下限Ｐｍｉｎとの間で、偏差ｄＡＦｃに比例した値ｆｃｐ（ｄＡＦｃ）として設定される。

次にフィードバック積分項Ｉｃａｆを偏差ｄＡＦｃに基づいて式２のごとく算出する（Ｓ１１４）。
［式２］
Ｉｃａｆ ← Ｉｃａｆ ＋ ｆｃｉ（ｄＡＦｃ）
ここで右辺のフィードバック積分項Ｉｃａｆは、前回の制御周期時に求められている値である。積分量ｆｃｉ（ｄＡＦｃ）は図７に示すごとく、上限ｆｍａｘと下限ｆｍｉｎとの間で、偏差ｄＡＦｃに比例した値として設定される。

次に式３に示すごとく、目標スロットル開度ＴＡｔが算出される（Ｓ１１６）。
［式３］
ＴＡｔ ← ＴＡｃｂ ＋ Ｐｃａｆ ＋ Ｉｃａｆ
こうして一旦本処理を終了する。したがって上述のごとく求められた目標スロットル開度ＴＡｔとなるようにＥＣＵ７０はモータ２２ｂに対して信号を出力する。こうして低温燃焼時において空燃比センサ４８の検出値ＡＦに基づく空燃比フィードバック制御が行われる。

一方、空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈが「ＯＦＦ」の場合には（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、式４に示すごとく目標スロットル開度ＴＡｔが算出される（Ｓ１１８）。
［式４］
ＴＡｔ ← ＴＡｃｂ ＋ Ｉｃａｆ
すなわち偏差ｄＡＦｃ、フィードバック比例項Ｐｃａｆ及びフィードバック積分項Ｉｃａｆを計算することなく、基本スロットル開度ＴＡｃｂと最後に求められてバックアップＲＡＭ等に記憶されているフィードバック積分項Ｉｃａｆとに基づいて目標スロットル開度ＴＡｔが求められる。したがってＦｃｈ＝「ＯＦＦ」の場合には（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、空燃比フィードバック制御が停止されることになる。

尚、通常燃焼モードの場合には（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、通常燃焼モード時のスロットル開度制御が実行される（Ｓ１２０）。このスロットル開度制御では空燃比フィードバック制御は実行しないが、図８に示すごとくの空燃比ＡＦが達成されるようにＥＧＲ開度とスロットル開度ＴＡとが、負荷とエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップ等により設定される。

次に空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理（図５）について説明する。本処理は一定時間毎に割り込み実行される処理である。本処理が開始されると、まず空燃比センサ４８が活性状態にあるか否かが判定される（Ｓ１５２）。空燃比センサ４８の出力や排気温によるセンサ雰囲気温度の上昇などにより判定される。

空燃比センサ４８が活性状態にあれば（Ｓ１５２で「ＹＥＳ」）、次に触媒活性安定時フラグＦｃａｔが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１５４）。この触媒活性安定時フラグＦｃａｔは、図９に示す触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理により設定されるフラグである。この触媒活性安定時フラグＦｃａｔは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａが触媒活性後の状態となっていて、空燃比センサ４８の検出値ＡＦに一時的な変動を生じない状態となっていることを示すためのフラグである。触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）については後述する。

Ｆｃａｔ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ１５４で「ＹＥＳ」）、次に低温燃焼時か否かが判定される（Ｓ１５６）。低温燃焼時であれば（Ｓ１５６で「ＹＥＳ」）、次に燃料添加完了後に基準待機時間が経過しているか否かが判定される（Ｓ１５８）。ＰＭ再生制御モードやＳ被毒回復制御モードにおいては添加弁６８から排気中に燃料が添加されることで、燃焼室４における燃焼による空燃比よりも低い空燃比となる。このために空燃比フィードバック制御はできなくなるからである。したがって燃料添加の影響が無くなるのを待機するため燃料添加完了後に基準待機時間が経過するのを条件としている。

燃料添加完了後、基準待機時間が経過している場合には（Ｓ１５８で「ＹＥＳ」）、通常燃焼から低温燃焼への過渡時ではないか否かが判定される（Ｓ１６０）。過渡時ではスロットル開度ＴＡが未だ小さくなっていなかったりして、空燃比フィードバック制御による学習値（ここではフィードバック積分項Ｉｃａｆ）に一時的に異常な値が蓄積されるおそれがあるためである。

通常燃焼から低温燃焼への過渡時でなければ（Ｓ１６０で「ＹＥＳ」）、空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１６２）。すなわち、ステップＳ１５２〜Ｓ１６０の全ての条件が満足された場合にＦｃｈ＝「ＯＮ」となる。

一方、ステップＳ１５２〜Ｓ１６０の条件の内で、１つでも不成立の場合には（Ｓ１５２〜Ｓ１６０のいずれかで「ＮＯ」）、空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ１６４）。すなわち空燃比フィードバック制御の禁止が設定される。

触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）について説明する。本処理は一定時間毎に割り込み実行される処理である。本処理が開始されると、まず冷却水温センサ７６にて検出されている冷却水温ＴＨＷが基準冷却水温ＴＨＷｈ（例えば７０℃）より高いか否かが判定される（Ｓ１８２）。

ＴＨＷ＞ＴＨＷｈであれば（Ｓ１８２で「ＹＥＳ」）、次に第１排気温センサ４４にて検出されている排気温Ｔｅｘｉｎが基準排気温Ｔｅｘｈ（例えば２００℃）より高いか否かが判定される（Ｓ１８４）。

Ｔｅｘｉｎ＞Ｔｅｘｈであれば（Ｓ１８４で「ＹＥＳ」）、次に第２排気温センサ４６にて検出されている排気温Ｔｅｘｏｕｔが基準排気温Ｔｅｘｈより高いか否かが判定される（Ｓ１８６）。

Ｔｅｘｏｕｔ＞Ｔｅｘｈであれば（Ｓ１８６で「ＹＥＳ」）、次に上記センサ４４，４６，７６は正常か否かが判定される（Ｓ１８８）。各センサ４４，４６，７６の出力などから判定して、これらセンサ４４，４６，７６のすべてが正常であれば（Ｓ１８８で「ＹＥＳ」）、次にステップＳ１８２〜Ｓ１８８が全て成立した状態で基準時間（例えば５分間）が経過したか否かが判定される（Ｓ１９０）。

ステップＳ１８２〜Ｓ１８８が全て成立した状態で基準時間が経過した場合には（Ｓ１９０で「ＹＥＳ」）、触媒活性安定時フラグＦｃａｔに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１９２）。

一方、ステップＳ１８２〜Ｓ１９０の１つでも「ＮＯ」と判定された場合には、触媒活性安定時フラグＦｃａｔには「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ１９４）。
尚、ステップＳ１８２〜Ｓ１８８の条件の内で、ステップＳ１８２，Ｓ１８４，Ｓ１８６の条件は、空燃比変動時期か否かを判定するための条件である。この空燃比変動時期とは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａの触媒床温の上昇に伴って触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に空燃比センサ４８の検出値ＡＦに一時的に変動が生じる時期を意味する。

冷間始動時や排気温の低温化によりＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａの触媒床温が低温化し、その後、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａの触媒床温が昇温して活性化する場合がある。このような不活性から活性化への過程において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａ及びフィルタ３８ａの内部に吸着や堆積などにより存在している非常に酸化しやすい成分が、一時的に酸化反応を生じて排気中の空燃比を低下させる。このことにより図１０のタイミングチャートに実線にて示すごとく、空燃比センサ４８の検出値ＡＦに一時的に変動ΔＡＦ（ｔ０〜ｔ１）が生じる。

しかし燃焼室４での空燃比は、実際には図１０に一点鎖線（ｔ０〜ｔ１）で示すごとく変化していない。このため、空燃比フィードバック制御を継続していると、フィードバック比例項Ｐｃａｆ及びフィードバック積分項Ｉｃａｆは、図１０に破線（比較例）で示すごとく空燃比センサ４８の検出値ＡＦの低下に対応して上昇する。このことにより実際には大きさを維持すべきスロットル開度ＴＡは破線（比較例）で示すごとく大きくなり、低温燃焼モード用目標空燃比ＡＦｃｔよりもリーン側の空燃比となるため、高精度に空燃比制御ができなくなる。

本実施の形態では、時刻ｔ０以前に、ステップＳ１８２，Ｓ１８４，Ｓ１８６の１つ以上の条件が満足されなくなることにより空燃比変動時期であると判定されて、触媒活性安定時フラグＦｃａｔ＝「ＯＦＦ」となっている。このため空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈも「ＯＦＦ」となり、前記式４により、空燃比フィードバック制御を停止した状態で目標スロットル開度ＴＡｔが求められている（Ｓ１１８）。このように時刻ｔ０以前の空燃比フィードバック制御の停止により、「フィードバック比例項Ｐｃａｆ＝０」であり、フィードバック積分項Ｉｃａｆは学習値として値が保持されているので、スロットル開度ＴＡは実線のごとく維持され、実際の空燃比を低温燃焼モード用目標空燃比ＡＦｃｔに一致させておける。

図１１のタイミングチャートでは、破線（比較例）は、空燃比フィードバック制御がエンジン運転状態に起因して空燃比変動時期（ｔ１０〜ｔ１２）の途中（ｔ１１）で停止したため、大きくなったフィードバック積分項Ｉｃａｆを学習値として保持している場合を示している。このため、以後のオープンループ（ｔ１１〜）による空燃比制御においてスロットル開度ＴＡは過大な開度に制御されて、リーン側にずれた空燃比となるため、高精度に空燃比制御ができない。

本実施の形態では、空燃比フィードバック制御は既に空燃比変動時期開始時（ｔ１０以前）に禁止されているので、実線で示すごとく、スロットル開度ＴＡは低温燃焼に適合する開度に調節されている。

上述した構成において、請求項との関係は、触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）のステップＳ１８２，Ｓ１８４，Ｓ１８６が空燃比変動時期判定手段としての処理に相当する。ステップＳ１９４、空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理（図５）のステップＳ１５４、Ｓ１６４及び空燃比制御処理（図２）のステップＳ１０８，Ｓ１１８が空燃比フィードバック制御変更手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）のステップＳ１８２，Ｓ１８４，Ｓ１８６により、ＴＨＷ≦ＴＨＷｈ、Ｔｅｘｉｎ≦ＴｅｘｈあるいはＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｅｘｈのいずれかが成立すれば、空燃比変動時期であるとして触媒活性安定時フラグＦｃａｔに「ＯＦＦ」を設定している（Ｓ１９４）。

このことにより空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理（図５）にて空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈに「ＯＦＦ」が設定されるので（Ｓ１５４で「ＮＯ」、Ｓ１６４）空燃比制御処理（図２）では空燃比フィードバック制御が禁止される（Ｓ１０８で「ＮＯ」、Ｓ１１８）。

このように空燃比変動時期であると判定すれば、空燃比フィードバック制御への空燃比センサ４８の検出値ＡＦによる影響を低下させている。実際には全く影響しないようにしている。このため空燃比制御の精度低下を防止することができる。

（ロ）．本実施の形態のディーゼルエンジン２では、低温燃焼時に空燃比フィードバック制御を実行しているが、この低温燃焼時の空燃比フィードバック制御時に空燃比変動時期であると判定すれば空燃比フィードバック制御を停止させている。このため前述したごとく低温燃焼が通常燃焼に近い空燃比での燃焼となることが防止される。

更に、空燃比変動時期は空燃比フィードバック制御が停止するので、精度低下時に形成されたフィードバック積分項Ｉｃａｆが学習値として保持されることがない。このため、図１１に示したごとく、以後のオープンループによる低温燃焼時の空燃比制御時においても、更に空燃比フィードバック制御再開時においても、フィードバック積分項Ｉｃａｆが過大な値でないことから通常燃焼に近い空燃比での燃焼となることが防止される。したがってエンジン運転音の変化などにより運転者に違和感を生じさせることがない。

（ハ）．フィルタ３８ａは、濾過機能によりＰＭを堆積するが、このＰＭ堆積により、触媒床温の上昇に伴って触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に空燃比センサ４８の検出値ＡＦにおける一時的な変動が、他の排気浄化触媒に比較して生じ易い。しかし、空燃比変動時期は空燃比フィードバック制御が停止されるので、空燃比制御の精度低下を効果的に防止することができる。

［実施の形態２］
本実施の形態は、フィルタ３８ａにおけるＰＭ堆積量が少ない時には、空燃比変動時期における空燃比センサ４８の検出値ＡＦに生じる一時的な変動は、問題ない程度に少ないとして、空燃比変動時期であっても空燃比フィードバック制御処理の禁止は行わないようにしている。したがって前記実施の形態１の触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）の代わりに図１２に示す触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理を実行する。尚、これ以外の制御処理及びハード構成については前記実施の形態１と同じであるので、図１〜８も参照して説明する。

触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図１２）について説明する。本処理は一定時間毎に割り込み実行される処理である。尚、触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図１２）におけるステップＳ２０２〜Ｓ２１４の処理は、触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）におけるステップＳ１８２〜Ｓ１９４の処理と同じである。ステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０６にて「ＮＯ」と判定された場合に、直ちに触媒活性安定時フラグＦｃａｔ＝「ＯＦＦ」（Ｓ２１４）としていない。この時には差圧センサ５０にて検出されているフィルタ３８ａの上下流での差圧ΔＰと吸入空気量センサ２４にて検出されている吸入空気量ＧＡとの比ΔＰ／ＧＡが基準値ｄＰｘより大きいか否かを判定する（Ｓ２１６）。この比ΔＰ／ＧＡはフィルタ３８ａにおけるＰＭの堆積度合を示している。

そしてΔＰ／ＧＡ＞ｄＰｘの場合には（Ｓ２１６で「ＹＥＳ」）、Ｆｃａｔ＝「ＯＦＦ」（Ｓ２１４）とするが、ＰＭｓｍ≦ＰＭａｆの場合には（Ｓ２１６で「ＮＯ」）、ステップＳ２０８の判定に移る。

すなわち図１３に示すごとく、比ΔＰ／ＧＡが大きいほど、空燃比変動ΔＡＦ（図１０に示す変動ΔＡＦ）は大きくなる。このため空燃比変動ΔＡＦの内で、空燃比フィードバック制御に問題を生じないような範囲Ｘａにおける最大値を、基準値ｄＰｘとして設定し、比ΔＰ／ＧＡと基準値ｄＰｘとの比較により、Ｆｃａｔ＝「ＯＦＦ」とするか否かを決定している。

したがって上述したごとく比ΔＰ／ＧＡが基準値ｄＰｘ以下の場合、すなわちＰＭの堆積度合が基準堆積度合より小さい場合には（Ｓ２１６で「ＮＯ」）、ＴＨＷ≦ＴＨＷｈ、Ｔｅｘｉｎ≦ＴｅｘｈあるいはＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｅｘｈであっても直ちにＦｃａｔ＝「ＯＦＦ」にされることはない。

上述した構成において、請求項との関係は、触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図１２）のステップＳ２１６における比ΔＰ／ＧＡの計算が粒子状物質堆積度合検出手段としての処理に相当し、ステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０６が空燃比変動時期判定手段としての処理に相当する。ステップＳ２１６，Ｓ２１４、空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理（図５）のステップＳ１５４、Ｓ１６４及び空燃比制御処理（図２）のステップＳ１０８，Ｓ１１８が空燃比フィードバック制御変更手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ハ）の効果を生じる。
（ロ）．フィルタ３８ａは濾過機能によりＰＭを堆積するが、このＰＭ堆積度合が小さい時には触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に空燃比センサ４８の検出値ＡＦに生じる一時的な変動は極めて小さいものとなる。したがってＰＭ堆積度合を、比ΔＰ／ＧＡと基準値ｄＰｘとの比較により判定し、ΔＰ／ＧＡ≦ｄＰｘである時にはステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０６のいずれかで「ＮＯ」と判定されることで空燃比変動時期であると判定されてもＦｃａｔ＝「ＯＦＦ」としないようにしている。このことで、適切に空燃比フィードバック制御を実行し、より高精度な空燃比制御を可能としている。

［実施の形態３］
本実施の形態は推定計算されているフィルタ３８ａにおけるＰＭ堆積量ＰＭｓｍが少ない時には、空燃比変動時期における空燃比センサ４８の検出値ＡＦに生じる一時的な変動が問題ない程度に少ないとして、空燃比変動時期であっても空燃比フィードバック制御処理の禁止は行わないようにしている。したがって前記実施の形態１の触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図９）の代わりに図１４に示す触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理を実行する。尚、これ以外の制御処理及びハード構成については前記実施の形態１と同じであるので、図１〜８も参照して説明する。

触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図１４）については、ステップＳ３０２〜Ｓ３１４の処理は、前記実施の形態２の触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図１２）におけるステップＳ２０２〜Ｓ２１４の処理と同じである。ステップＳ３１６のみが前記実施の形態２のステップＳ２１６とは異なり、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍが基準堆積量ＰＭａｆより大きいか否かを判定するものである。そしてＰＭｓｍ＞ＰＭａｆの場合には（Ｓ３１６で「ＹＥＳ」）、Ｆｃａｔ＝「ＯＦＦ」（Ｓ３１４）とするが、ＰＭｓｍ≦ＰＭａｆの場合には（Ｓ３１６で「ＮＯ」）、ステップＳ３０８の判定に移る。

尚、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍについては、図１５に示すＰＭ再生制御処理にて算出されている。このＰＭ再生制御処理は、ＰＭの堆積量が基準堆積量に達するとフィルタ３８ａの触媒床温を目標床温（例えば６５０℃）に制御して、ＰＭを酸化して浄化するために行われる処理であり、一定時間毎に割り込み実行される処理である。

ＰＭ再生制御処理（図１５）について説明する。本処理が開始されると、まずＰＭ堆積量ＰＭｓｍが式５のごとく算出される（Ｓ３５２）。
［式５］
ＰＭｓｍ ← ＰＭｓｍ ＋ ＰＭｅ − ＰＭｃ
ここで右辺のＰＭ堆積量ＰＭｓｍは、前回の本処理の実行時に算出されたＰＭ堆積量ＰＭｓｍである。エンジン排出量ＰＭｅは、本処理の１制御周期の間にディーゼルエンジン２の全燃焼室４から排出されるＰＭの量である。このエンジン排出量ＰＭｅは、予め実験によりエンジン回転数ＮＥと負荷（ここでは燃料噴射弁５８からの燃料噴射量）とをパラメータとしてＰＭ排出量を求めてマップとして設定し、このマップに基づいて、現在のエンジン回転数ＮＥと負荷とから求められる。酸化量ＰＭｃは、本処理の１制御周期の間にフィルタ３８ａに捕捉されたＰＭが酸化により浄化される量である。酸化量ＰＭｃは、予め実験によりフィルタ３８ａの触媒床温（ここでは第２排気温センサ４６にて検出される排気温）と吸入空気量ＧＡとをパラメータとしてＰＭ酸化量を求めてマップとして設定し、このマップに基づいて、現在の触媒床温と吸入空気量ＧＡとから求められる。

このようにしてＰＭ堆積量ＰＭｓｍを算出すると、次にＰＭ再生のための昇温制御が実行中か否かが判定される（Ｓ３５４）。ここで昇温制御実行中ではないとすると（Ｓ３５４で「ＮＯ」）、次にＰＭ堆積量ＰＭｓｍがＰＭ再生実行を判定するための基準堆積量ＰＭｊｄ以上か否かが判定される（Ｓ３５６）。ここでＰＭｓｍ＜ＰＭｊｄであれば（Ｓ３５６で「ＮＯ」）、ＰＭ再生実行のタイミングではないとして、このまま一旦処理を終了する。

次の制御周期においても、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの算出（Ｓ３５２）によってＰＭｓｍ＜ＰＭｊｄであれば（Ｓ３５６で「ＮＯ」）、ＰＭ再生は実行されない。
しかし、このような処理が繰り返されることで、前記式５の右辺において各周期毎に実際に堆積するＰＭ量を表す「ＰＭｅ−ＰＭｃ」によるＰＭ堆積量ＰＭｓｍへの積算によりＰＭ堆積量ＰＭｓｍが増加する。この増加要因によりＰＭ堆積量ＰＭｓｍが増加して、ＰＭｓｍ≧ＰＭｊｄとなると（Ｓ３５６で「ＹＥＳ」）、次にＰＭ再生のための昇温制御実行が設定される（Ｓ３５８）。こうして一旦本処理を終了する。

上述したごとく昇温制御実行が設定されたので、ＥＣＵ７０では添加弁６８から排気中に燃料を添加する。このことにより、特に第２触媒コンバータ３８内のフィルタ３８ａにおけるＮＯｘ吸蔵還元触媒の触媒床温を目標床温（ここでは６５０℃）に上昇させて、フィルタ３８ａに捕捉されているＰＭを酸化してフィルタ３８ａの再生を行う。

ステップＳ３５８にて昇温制御実行が設定された次の制御周期では、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍの算出（Ｓ３５２）の後、昇温制御実行中であるので（Ｓ３５４で「ＹＥＳ」）、次にＰＭ堆積量ＰＭｓｍ＞０か否かが判定される（Ｓ３６０）。昇温制御実行により、前記式５において、エンジン排出量ＰＭｅについては大きな変化はないが、酸化量ＰＭｃが急速に増大する。このため、昇温制御時には急速にＰＭ堆積量ＰＭｓｍの値が低下して、フィルタ３８ａに堆積しているＰＭは完全に消滅する。ステップＳ３６０は、ＰＭが完全に消滅する前か否かを判定する処理である。

ＰＭｓｍ＞０であれば（Ｓ３６０で「ＹＥＳ」）、ＰＭは完全に消滅する前であるので、このまま一旦本処理を終了する。したがって昇温制御処理は継続される。
そして前記式５の計算によりＰＭｓｍ≦「０」となると（Ｓ３６０で「ＮＯ」）、ＰＭは消滅したので昇温制御停止が設定される（Ｓ３６２）。このことにより昇温制御処理は停止されて、ＰＭ再生のための昇温制御による添加弁６８からの燃料添加はなされなくなる。そしてＰＭ堆積量ＰＭｓｍの値をクリア（＝「０」）して（Ｓ３６４）、一旦本処理を終了する。

次の制御周期では、前回値ＰＭｓｍ＝「０」の状態から前記式５によるＰＭ堆積量ＰＭｓｍの算出がなされる（Ｓ３５２）。そして昇温制御実行中ではないので（Ｓ３５４で「ＮＯ」）、最初に説明した状態に戻る。

上述したごとく算出されるＰＭ堆積量ＰＭｓｍが基準堆積量ＰＭａｆより小さい場合、すなわちＰＭの堆積度合が基準堆積度合より小さい場合には（Ｓ３１６で「ＮＯ」）、ＴＨＷ≦ＴＨＷｈ、Ｔｅｘｉｎ≦ＴｅｘｈあるいはＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｅｘｈであっても直ちにＦｃａｔ＝「ＯＦＦ」にされることはない。

上述した構成において、請求項との関係は、ＰＭ再生制御処理（図１５）のステップＳ３５２，Ｓ３６４が粒子状物質堆積度合検出手段としての処理に相当し、触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理（図１４）のステップＳ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６が空燃比変動時期判定手段としての処理に相当する。ステップＳ３１６，３１４、空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理（図５）のステップＳ１５４、Ｓ１６４及び空燃比制御処理（図２）のステップＳ１０８，Ｓ１１８が空燃比フィードバック制御変更手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ハ）の効果を生じる。
（ロ）．フィルタ３８ａは、濾過機能によりＰＭを堆積するが、このＰＭ堆積量ＰＭｓｍが基準堆積量ＰＭａｆ以下である間は、触媒床温の上昇に伴って触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に空燃比センサ４８の検出値ＡＦにおける一時的な変動は極めて小さいものとなる。したがってステップＳ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６にて空燃比変動時期であると判定されても、ＰＭｓｍ≦ＰＭａｆの場合には、Ｆｃａｔ＝「ＯＦＦ」としないようにすることで、適切に空燃比フィードバック制御を実行し、より高精度な空燃比制御を可能としている。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態においては、冷却水温ＴＨＷ及び排気温Ｔｅｘｉｎ，Ｔｅｘｏｕｔを用いて、空燃比変動時期か否かかを判定していた（図９：Ｓ１８２，Ｓ１８４，Ｓ１８６、図１２：Ｓ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０６、図１４：Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。これ以外に、フィルタ３８ａの触媒床温Ｔｄをエンジン運転状態に基づいて推定計算し、この触媒床温Ｔｄが基準床温よりも低い場合には空燃比変動時期であると判定しても良い。尚、フィルタ３８ａの触媒床温Ｔｄが基準床温に上昇したことにより空燃比変動時期から抜けた時には、上流側のＮＯｘ吸蔵還元触媒３６ａについては既に基準床温以上に高温化しており空燃比変動時期を抜けているので問題はない。

フィルタ３８ａの触媒床温Ｔｄの計算としては、例えば式６のごとく計算される。
［式６］
Ｔｄ ← Ｔｄｏｌｄ ＋ ｆｔ（Ｔｄｏｌｄ，Ｔｓ，ＧＡ，Ｈｃｅｘ）
ここで前回値Ｔｄｏｌｄは前回の制御周期にて求められた触媒床温Ｔｄである。マップｆｔ（Ｔｄｏｌｄ，Ｔｓ，ＧＡ，Ｈｃｅｘ）は、前回値Ｔｄｏｌｄ、定常時触媒床温（排気温の瞬時値に相当）Ｔｓ、吸入空気量ＧＡ及び排気系の熱容量Ｈｃｅｘに基づいて１制御周期で昇温（マイナスの場合は温度低下）する温度幅を算出するものである。尚、排気系の熱容量Ｈｃｅｘは固定値であるので、ｆｔ（Ｔｄｏｌｄ，Ｔｓ，ＧＡ）としても良い。尚、定常時触媒床温Ｔｓは、触媒床温マップから、負荷（ここでは燃料噴射弁５８から噴射される燃焼用の燃料噴射量）及びエンジン回転数ＮＥに基づいて算出される。この触媒床温マップは予め実験により負荷とエンジン回転数ＮＥとを制御パラメータとして排気温との関係を求めてマップ化したものである。

上記式６によって触媒床温Ｔｄが推定できるのは次のごとくである。すなわち、吸入空気量ＧＡに応じた排気流量で、定常時触媒床温Ｔｓに相当する温度の排気を受けた場合に、熱容量Ｈｃｅｘであって前回値Ｔｄｏｌｄの温度状態である排気系においては、各値Ｔｄｏｌｄ，Ｔｓ，ＧＡ，Ｈｃｅｘに基づいて温度上昇幅が一意的に決定できるからである。尚、マップｆｔでなく、各値Ｔｄｏｌｄ，Ｔｓ，ＧＡ，Ｈｃｅｘに基づいて算出式による計算により温度上昇幅を求めても良い。

（ｂ）．前記実施の形態２，３では、ＴＨＷ≦ＴＨＷｈ、Ｔｅｘｉｎ≦ＴｅｘｈあるいはＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｅｘｈが満足され、かつＰＭ堆積量ＰＭｓｍ＞ＰＭａｆあるいはΔＰ／ＧＡ＞ｄＰｘである場合には空燃比フィードパック制御を禁止していたが、これ以外に次のようにしても良い。すなわち、ＴＨＷ≦ＴＨＷｈ、Ｔｅｘｉｎ≦ＴｅｘｈあるいはＴｅｘｏｕｔ≦Ｔｅｘｈが満足された場合に、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍあるいはΔＰ／ＧＡが大きいほど、空燃比制御処理（図２）のステップＳ１１２で図６のように算出されるフィードバック比例項Ｐｃａｆの変化が小さくなるように補正する。更にステップＳ１１４で図７のように算出される積分量ｆｃｉ（ｄＡＦｃ）を補正して、フィードバック積分項Ｉｃａｆの変化が小さくなるようにする。

このことにより、前記式３により計算される目標スロットル開度ＴＡｔの変動はＰＭ堆積量ＰＭｓｍあるいはΔＰ／ＧＡが大きいほど小さく抑えられ、空燃比センサ４８の検出値ＡＦの一時的な変動があっても空燃比制御の精度を維持することができる。

実施の形態１としての車両用ディーゼルエンジン及び空燃比制御装置を含む制御システムの概略構成を表すブロック図。 実施の形態１のＥＣＵが実行する空燃比制御処理のフローチャート。 同じく燃焼制御モードの決定時に用いられる燃焼モードマップｇ（負荷，ＮＥ）の構成説明図。 上記空燃比制御処理にて用いられる低温燃焼モード用目標空燃比ＡＦｃｔマップの構成説明図。 実施の形態１のＥＣＵが実行する空燃比フィードバック許可フラグＦｃｈ設定処理のフローチャート。 上記空燃比制御処理にて用いられるフィードバック比例項Ｐｃａｆマップの構成説明図。 同じく積分量ｆｃｉ（ｄＡＦｃ）マップの構成説明図。 同じく通常燃焼モード時の空燃比マップの構成説明図。 実施の形態１のＥＣＵが実行する触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理のフローチャート。 実施の形態１の制御例と比較例とを示すタイミングチャート。 実施の形態１の制御例と比較例とを示すタイミングチャート。 実施の形態２のＥＣＵが実行する触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理のフローチャート。 比ΔＰ／ＧＡと空燃比変動ΔＡＦとの関係を示すグラフ。 実施の形態３のＥＣＵが実行する触媒活性安定時フラグＦｃａｔ設定処理のフローチャート。 同じくＰＭ再生制御処理のフローチャート。

符号の説明

２…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気経路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…ＥＧＲ経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気経路、３６…第１触媒コンバータ、３６ａ…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、３８…第２触媒コンバータ、３８ａ…フィルタ、４０…第３触媒コンバータ、４０ａ…酸化触媒、４４…第１排気温センサ、４６…第２排気温センサ、４８…空燃比センサ、５０…差圧センサ、５２…ＥＧＲ触媒、５４…ＥＧＲクーラ、５６…ＥＧＲ弁、５８…燃料噴射弁、５８ａ…燃料供給管、６０…コモンレール、６２…燃料ポンプ、６４…燃料圧センサ、６６…燃料供給管、６８…添加弁、７０…ＥＣＵ、７２…アクセルペダル、７４…アクセル開度センサ、７６…冷却水温センサ、７８…クランク軸、８０…エンジン回転数センサ、８２…気筒判別センサ。

Claims (9)

1. 排気浄化触媒を配置した内燃機関の排気系にて前記排気浄化触媒の下流に空燃比センサを備えて、該空燃比センサの検出値に基づいて、内燃機関の燃焼における空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御装置であって、
   前記排気浄化触媒の触媒床温の上昇に伴って触媒不活性状態から触媒活性状態へ遷移する際に前記空燃比センサの検出値に一時的に変動が生じる空燃比変動時期か否かを判定する空燃比変動時期判定手段と、
   前記空燃比変動時期判定手段にて空燃比変動時期であると判定された場合には前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響を低下させる空燃比フィードバック制御変更手段と、
   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１において、前記空燃比変動時期判定手段は、前記排気浄化触媒の触媒床温に基づいて、前記空燃比変動時期か否かを判定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
3. 請求項２において、前記空燃比変動時期判定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて前記触媒床温を推定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
4. 請求項１において、前記空燃比変動時期判定手段は、内燃機関の冷却水温及び排気温に基づいて、前記空燃比変動時期か否かを判定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記内燃機関はディーゼルエンジンであって、該ディーゼルエンジンの運転状態に応じて通常燃焼と該通常燃焼よりも排気再循環量の大きい低温燃焼とを含む燃焼モードから選択した燃焼制御を実行し、
   前記空燃比フィードバック制御は前記低温燃焼時における空燃比フィードバック制御であることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、前記排気浄化触媒は排気中の粒子状物質を濾過するフィルタを基体として該フィルタ上にＮＯｘ吸蔵還元触媒の層が形成された構成であることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
7. 請求項６において、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積度合を検出する粒子状物質堆積度合検出手段を備え、
   前記空燃比フィードバック制御変更手段は、前記粒子状物質堆積度合検出手段にて検出される粒子状物質の堆積度合が基準堆積度合より小さい場合には、前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響は低下させないことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、前記空燃比フィードバック制御変更手段による前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響の低下とは、前記空燃比センサの検出値による影響を禁止することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
9. 請求項６において、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積度合を検出する粒子状物質堆積度合検出手段を備え、
   前記空燃比フィードバック制御変更手段は、前記粒子状物質堆積度合検出手段にて検出される粒子状物質の堆積度合が大きくなるほど、前記空燃比フィードバック制御への前記空燃比センサの検出値による影響をより低くすることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。

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