JPH09112308A

JPH09112308A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH09112308A
Application number: JP7272944A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yoshino; 太容吉野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】リーン運転中に吸着されたＮＯｘ量と、リーン
からストイキに切換える過程でリッチ化したときの未燃
ＨＣの累積量を求めながら、リッチ化制御することによ
り、ＮＯｘの還元にとって過不足なく未燃ＨＣを供給
し、排気エミッションと燃費の改善を図る。【解決手段】リーン運転中にＮＯｘ吸着触媒に吸着され
たＮＯｘ吸着量を算出する手段５６と、ＮＯｘ吸着量に
応じて空燃比のリッチ化度合を設定する手段５７と、リ
ッチ化度合に応じてＨＣの発生量を算出する手段５８
と、空燃比がリーンから切換った後の運転状態とリッチ
化度合からＨＣの累積供給量を算出する手段５９とを備
え、ＨＣの累積供給量がＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮ
Ｏｘを離脱、還元するのに必要な量と一致するように空
燃比のリッチ補正制御を行う。

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
とする内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の燃費を改善するために、空燃
比をストイキ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の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）。

【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、このように余
剰に未燃ＨＣを発生させるほど空燃比をリッチ化すれ
ば、それだけ燃費が悪化するのが避けられない。また、
吸着したＮＯｘを還元するのはリッチ化により供給され
た未燃ＨＣの総量に依存するので、例えばリッチ化の途
中に燃料カットなどの運転条件が重なった場合には、こ
の間ＨＣの発生が無いため、必要なＨＣが不足すること
がある。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたもので、リーン運転中に吸着されたＮＯｘ量
と、リーンからストイキに切換える過程でリッチ化した
ときの未燃ＨＣの累積量を求めながら、リッチ化制御す
ることにより、ＮＯｘの還元にとって過不足なくＨＣを
供給し、排気エミッションと燃費の改善を図ることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１５に
示すように、排気系に設置されリーン雰囲気でＮＯｘを
吸着すると共にリッチ雰囲気で吸着したＮＯｘを離脱さ
せるＮＯｘ吸着触媒５１と、その下流の排気系に設置さ
れＮＯｘの還元とＨＣ，ＣＯの酸化を行う三元触媒５２
と、運転条件に応じて空燃比をリーンとストイキに切換
える空燃比切換手段５３と、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リッチとする空燃比の過渡
補正手段５４とを備えた内燃機関の空燃比制御装置にお
いて、運転状態を検出する手段５５と、リーン運転中に
ＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘ吸着量を算出する手
段５６と、ＮＯｘ吸着量に応じて空燃比のリッチ化度合
を設定する手段５７と、リッチ化度合に応じてＨＣの発
生量を算出する手段５８と、空燃比がリーンから切換っ
た後の運転状態とＨＣの発生量からＨＣの累積供給量を
算出する手段５９と、このＨＣの累積供給量がＮＯｘ吸
着触媒に吸着されたＮＯｘを離脱、還元するのに必要な
量と一致するように空燃比のリッチ補正制御を行う手段
６０とを備える。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、空燃
比のリッチ化設定手段は、リッチ化開始時に設定したリ
ッチ化度合から所定の単位時間毎に所定量ずつ差し引い
ていき、空燃比制御の１フィードバック周期における累
積供給量がＮＯｘ吸着量に対応するように設定する。

【００１１】第３の発明は、第２の発明において、空燃
比のリッチ化設定手段が、空燃比のリッチ化度合が所定
値を越えるときは、１回目のリッチ化制御はこの所定値
を限度とするリッチ化度合に設定し、リッチ補正制御手
段はＨＣの累積供給量が残存するＮＯｘ吸着量に対応す
るまでリッチ化制御を繰り返す。

【００１２】

【作用】第１の発明では、リーンからストイキへの空燃
比の切り換え時に、一時的にリッチに制御することによ
り、ＮＯｘ吸着触媒に吸着されていたＮＯｘを離脱さ
せ、かつ下流の三元触媒でリッチ雰囲気のもとで還元す
るのであるが、この離脱、還元は排気中に供給されるＨ
Ｃの総量に依存する。

【００１３】もし空燃比の切り換え後に燃料カットなど
が入ると、その間はＨＣの供給は途絶え、もちろんＮＯ
ｘの離脱も行われない。しかし、本発明では空燃比をリ
ッチ化したときのＨＣの供給量は、リッチ制御開始後の
運転状態とリッチ化度合を判断しながら累積供給量とし
て算出され、途中で運転状態が変化してＨＣの供給が中
断されたり、リッチ化度合が変化したようなときは、こ
の期間はＨＣの累積量には算入されないし、また実際の
ＨＣの発生量に対応して累積量が演算される。しかも空
燃比のリッチ化度合はリーン運転中のＮＯｘの吸着量に
対応して設定されるので、ＮＯｘの吸着量が少ないとき
は、不必要に空燃比が濃くされることがない。

【００１４】これらの結果、リッチ化時にＮＯｘ吸着量
に対応して過不足なく、ＨＣを供給して、ＮＯｘ吸着触
媒に吸着されていたＮＯｘを確実に離脱し、かつ還元処
理することができ、不必要にリッチ化度合を高めたり、
リッチ期間を長くしたりせず、燃費や運転性の悪化を防
止しながら、排気エミッションを向上させられる。

【００１５】第２の発明では、空燃比のリッチ化は、基
本的にはフィードバック制御の１周期に限られるので、
リーンからストイキに移行するときの運転性に与える影
響をそれだけ短時間に収めることができる。

【００１６】第３の発明では、空燃比の要求リッチ化度
合が所定値を越えるときは、複数回に分けてリッチ化す
ることより、必要量のＨＣを供給するので、空燃比の極
端なリッチ化によるトルクショックなど運転性の悪化を
回避できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１８】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。

【００１９】排気通路３には触媒装置７が設けられ、こ
の触媒装置７は空燃比のリーン時にＮＯｘを吸着すると
共に吸着したＮＯｘをリッチ時に離脱するＮＯｘ吸着触
媒７Ａと、空燃比のストイキまたはリッチ時にＮＯｘを
還元すると共にストイキまたはリーン時にＨＣ，ＣＯを
酸化する三元触媒７Ｂとが直列に配置される。

【００２０】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１
０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ＡＣＣ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。

【００２１】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、エンジンのノックング状態を
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。

【００２２】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吸着触媒７ＡにＮＯｘを吸着しておき、リーン運転か
らストイキ運転に切換わるときに、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度合、期間を適
正に制御することにより、ＮＯｘ吸着触媒７Ａから離脱
させたＮＯｘを下流の三元触媒７Ｂにおいて確実に還元
処理する。

【００２３】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。

【００２４】まず、図２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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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３〜図５に
その対応関係を示す。

【００２８】このようにしてリーン運転条件を判断した
ら、次に図６に示すフローチャートにしたがって、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
大きくなる理論空燃比に対する空燃比の比較値）の補正
係数ＤＭＬを算出する。

【００２９】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。

【００３０】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を次のようにして算
出する（ステップ２４）。

【００３１】ＤＭＬ＝Ｍａｘ（ＤＭＬ−ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ）…(1) なお、ここでΔＤＭＬは一回当たりの修正量で、図７に
も示すように、そのときのスロットル開度の変化速度Δ
ＴＶＯによって変化する。

【００３２】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を次の
ようにして算出する。

【００３３】ＤＭＬ＝Ｍｉｎ（ＤＭＬ−ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ）…(2) 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、空燃比補正係数αを、
α＝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制御する。

【００３４】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８のフローチャートによって、リー
ン運転に移行後にＮＯｘ吸着触媒に吸着されていくＮＯ
ｘ量と、リーン以外の運転で触媒から離脱されるＮＯｘ
量とから、現在までのＮＯｘ吸着量を算出する動作につ
いて説明する。

【００３５】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。
リーンならば、ステップ３２で触媒に対するＮＯｘの吸
着速度（割合）ＤＡＢＳＲを次のようにして算出する。

【００３６】ＤＡＢＳＲ＝ＤＡＢＳＲ０＃×ＴＰ／ＴＰ０×Ｑ／Ｑ０×（ＡＢＳＦＣ＃− ＡＢＳＴＣ）／ＡＢＳＦＣ＃…(3) ただし、ＡＢＳＴＣはＮＯｘの吸着量を意味し、これら
から負荷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。

【００３７】ステップ３３ではＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣ
を、前回値に今回の吸着分（吸着速度）ＤＡＢＳＲを加
算することより次式のようにして求める。

【００３８】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ない
ときは、触媒からのＮＯｘの離脱量を算出するのであ
り、まずステップ３４で燃料カット中かどうかを判断す
る。燃料カット中ならばＮＯｘを還元するための未燃Ｈ
Ｃが排出されず、またＮＯｘも排出されないので、ＮＯ
ｘ吸着量の算出は行うことなく処理を終了する。燃料カ
ット中でないときは、ステップ３５において、触媒から
のＮＯｘの離脱速度ＤＰＲＧＲを次のようにして算出す
る。

【００３９】ＤＰＲＧＲ＝ＤＰＲＧＲ０＃×ＴＰ／ＴＰ０×Ｑ／Ｑ０×ＡＢＳＴＣ／ＡＢＳＦＣ＃…(5) なお、この離脱も負荷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る。そして、ステップ３６に
おいて、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣを次式により算出す
る。

【００４０】ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（ｏｌｄ）−ＤＰＲＧＲ…(6) このようにして、現在までにＮＯｘ吸着触媒に吸着され
ているＮＯｘ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、吸着されたＮＯｘを離脱し還元
するために、空燃比を一時的にリッチシフトするのであ
るが、このときの空燃比リッチ補正係数ＡＬＰＨＡを算
出する動作について、図９のフローチャートにしたがっ
て説明する。なお、このフローはエンジンの１回転毎に
実行される。

【００４１】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５７以降に移り、リッチシフト実行フラグ
ＦＲＳＦＴ＝１にセットし、未燃ＨＣの累積供給量ＭＨ
Ｃ＝０にクリアすると共に、ステップ５８でリッチ補正
係数ＡＬＰＨＡをクランプし、さらにリッチシフト時に
おけるリッチ化度合（ＬＲＰＬ）付加フラグＦＰＬＡＤ
Ｄ＝１にセットして処理を終了する。

【００４２】これに対して、リーン運転中でないとき
は、ステップ４１に進み、ストイキ運転中であっても、
全開加速時や減速時などの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５８以降へと進み、ＡＬＰＨＡをクランプする。

【００４３】クランプ条件にないときは、ステップ４２
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６０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。

【００４４】これに対して、ＦＲＳＦＴ＝１のときは、
リッチシフト時ＬＲＰＬ付加フラグＦＰＬＡＤＤを調
べ、ＦＰＬＡＤＤ＝１のときは、リッチ化度合を算出す
るためにステップ４５から４９へと進み、ＦＰＬＡＤＤ
＝０のときは、リッチ化に基づいてのＨＣの累積供給量
を算出するため、ステップ５１から５６へと進む。

【００４５】まず、ステップ４５ではＨＣの前回の累積
供給量ＭＨＣに基づいて触媒から離脱されたＮＯｘ量
を、テーブルを参照してＲＮＯＸを読み出す。

【００４６】なお、この場合、リーンからストイキに移
行する際の初回のリッチシフト時にはＭＨＣは０であ
り、ここでの処理は、燃料カットなどによりリッチシフ
ト処理が途中で中断された後に再開するときに、正確に
ＮＯｘ離脱量を算出するときに重要となる。

【００４７】ステップ４６において、リーン運転中に求
めたＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣからＮＯｘ離脱量ＲＮＯＸ
を減算し、これを現在のＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣとす
る。このＡＢＳＴＣを離脱させるために必要とする目標
ＨＣの供給量ＴＭＨＣを、ＴＭＨＣ＝ＲＨＮ＃×ＡＢＳ
ＴＣ（ただし、ＲＨＮ＃は定数）として算出する（ステ
ップ４７）。そして、ステップ４８において、目標供給
量ＴＭＨＣに基づいてテーブルルックアップにより空燃
比のリッチ化度合ＬＲＰＬを求める。

【００４８】この場合、ＴＭＨＣが大きくなるほどリッ
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。なお、１回のリッチシフトではＨＣ供給
量が足りないときは、複数回リッチシフトを繰り返せば
よい。

【００４９】また、ＮＯｘの吸着量が少なく、目標供給
量ＴＭＨＣが小さいときは、無用な空燃比変動を回避す
るためＬＲＰＬ＝０とし、リッチシフトを行わない。

【００５０】このようにしてリッチ化度合ＬＲＰＬを求
めたら、ステップ４９でリッチシフト時ＬＲＰＬ付加フ
ラグをＦＰＬＡＤＤ＝０にクリアし、ステップ５０でＡ
ＬＰＨＡフィードバック制御に移行する。

【００５１】ステップ４４でＦＰＬＡＤＤ＝０のとき
は、ＨＣの累積供給量を求めるために、まずステップ５
１で空燃比制御定数のｉ（積分）分をリッチシフト時の
ｉ分ＬＲＩ＃に設定する。次いで、ＨＣ累積供給量ＭＨ
Ｃを次式により算出する。

【００５２】ＭＨＣ＝ＭＨＣ＋ＱＡ×Ｋ０×（ＡＬＰＨＡ−１．０）…(7) 単位時間当たりのＨＣ供給量は、リッチ化度合をＡＬＰ
ＨＡの偏差で代表して、これに単位合わせの定数Ｋ０を
乗じ、さらに吸入空気量ＱＡとの積をとったものとして
求め、これを前回までのＭＨＣに加算することにより、
積算値としての累積供給量ＭＨＣを算出する（ステップ
５２）。

【００５３】次いでステップ５３でＡＬＰＨＡフィード
バック制御の１周期が経過したかどうかを調べ、１周期
が経過したら、ステップ５４で累積供給量と目標供給量
とを比較し、ＭＨＣ≧ＴＭＨＣならば、リッチシフト実
行フラグＦＲＳＦＴをクリアし、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴ
Ｃをクリアして、この回の処理を終了する。

【００５４】ただし、ＨＣの累積供給量ＭＨＣがＴＭＨ
Ｃ未満のときは、再度リッチシフトを実行するように、
リッチシフト時ＬＲＰＬ付加フラグＦＰＬＡＤＤを、Ｆ
ＰＬＡＤＤ＝１として、以上のルーチンを繰り返す。

【００５５】以上の制御により、次のような作用が得ら
れる。

【００５６】図１０にリーン運転からストイキ運転に移
行するときの空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ
の動きを表す。

【００５７】リーン運転時にＡＬＰＨＡは１．０に固定
されている。リーン運転中は酸素センサは正確に空燃比
を検出することができず、この間は空燃比をオープン制
御する。リーン運転域からストイキ運転域へと移行する
ときに、ＡＬＰＨＡを通常のフィードバック制御用の値
にする前に、１周期分だけ空燃比をリッチ化するため、
空燃比のリッチ補正係数ＬＲＰＬ（比例分）と、ＬＲＩ
（積分分）が求められる。

【００５８】ＬＲＰＬはＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮ
Ｏｘを離脱するため空燃比をリッチ化するための値であ
り、これに基づいて設定されたＡＬＰＨＡが１．０より
も大きくなっている間のＨＣの累積供給量が、リッチシ
フトする直前におけるＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯ
ｘの吸着量に対して、これを離脱、還元するのに必要十
分量となるように設定される。

【００５９】なお、ＬＲＩはＡＬＰＨＡが通常の制御時
の下限設定値となるまで、エンジン１回転毎にＡＬＰＨ
Ａから差し引かれ、このようにして１周期が経過したら
フィードバック制御に移行する。

【００６０】ところで、図１１にも示すように、リーン
運転中にスロットル開度が減少し、エンジン負荷ＴＰが
リーン下限負荷よりも小さくなると、空燃比をストイキ
に戻すような制御に切換られるのであるが、スロットル
開度がさらに減少し、かつこのときの車速が比較的大き
いと、燃料カットが行われる。

【００６１】リーンからストイキに移行すると、上記の
ようにＡＬＰＨＡがリッチシフトされて、空燃比を一時
的にリッチ化するのであるが、この途中で燃料カットさ
れると、ＨＣが供給されなくなり、触媒に吸着されたＮ
Ｏｘは離脱しなくなる。

【００６２】しかしこの場合には、触媒からの離脱量の
算出が中止され、かつＡＬＰＨＡのリッチ化も中止され
て、所定値にクランプされる。そして、燃料カットが終
了し、空燃比を再びストイキに戻すときに、触媒に残存
しているＮＯｘの吸着量が算出され、これに対応したＨ
Ｃの累積供給量が演算され、必要なだけ再度空燃比のリ
ッチ化が行われる。

【００６３】このようにＡＬＰＨＡのリッチ補正が、リ
ッチシフトの途中で中断しても、ＨＣの累積量と、ＮＯ
ｘの残存吸着量に応じて、燃料カット終了後に再度リッ
チ化が行われ、確実にＮＯｘの離脱と還元が実行される
のである。

【００６４】次に図１２の本発明の他の実施の形態につ
いて説明する。

【００６５】この例は、空燃比フィードバック補正係数
ＡＬＰＨＡが非クランプ条件で、かつＦＲＳＦＴ＝１で
あっても、ステップ４３Ａにおいて、アイドルスイッチ
がＯＮかどうかを見て、アイドルスイッチがＯＮのアイ
ドル運転中は、リッチシフトを禁止するようにした点に
おいてのみ、図９のフローチャートと相違する。

【００６６】すなわち、アイドルでの車両停止中にリッ
チシフトすると、エンジンの回転変動が敏感に感じ易
く、またスロットル全閉での減速中にリッチシフトする
と、トルクの増加による加速感が生じるので、これらを
防止するためにアイドルスイッチがＯＮのときは、リッ
チシフトを禁止するのである。

【００６７】図１３の他の実施の形態は、図９に対し
て、ＨＣの累積供給量の演算の負担を軽減したものであ
る。

【００６８】図９と相違する部分を中心に説明すると、
ステップ６１でリーン運転中（ＤＭＬ＜１．０）のとき
は、ステップ７６に移行して、リッチシフト実行フラグ
ＦＲＳＦＴ＝１にするとともに、リッチシフト時のＡＬ
ＰＨＡピーク値であるαＲＳＦＴを１００％（１．０）
にセットし、かつリッチシフト中断時のＡＬＰＨＡの値
であるαＳＴＰを同じく１００％にセットする。

【００６９】一方、ステップ６４でリッチシフト時ＬＲ
ＰＬ付加フラグＦＰＬＡＤＤ＝１かどうかを判断し、も
しそうならば、ステップ６５でＨＣ供給度合ＲＭＨＣを
次式により求める。

【００７０】ＲＭＨＣ＝（αＲＳＦＴ−αＳＴＰ）／αＲＳＦＴ…(8) このＲＭＨＣはリッチシフト処理の進行度合を表し、リ
ッチ化処理が中断するまでの間に供給したＨＣ量の、目
標とするＨＣ供給量に対する割合を示すもので、ＲＭＨ
Ｃが大きくなるほど、ＨＣの累積供給量が大きいことに
なり、最大値１のときに、必要量のＨＣが供給されたこ
とになる。

【００７１】ステップ６６でこのＲＭＨＣに基づいてテ
ーブルルックアップによりＮＯｘ離脱量ＲＮＯＸを読み
出し、現在の触媒に吸着されているＮＯｘ吸着量ＡＢＳ
ＴＣを、ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ−ＲＮＯＸとして算出
する（ステップ６７）。

【００７２】そして、このＡＢＳＴＣに基づいてテーブ
ルルックアップにより、リッチ化度合ＬＲＰＬを読み出
し、リッチシフト時のＡＬＰＨＡピーク値αＲＳＦＴを
次式により求める。

【００７３】 αＲＳＦＴ＝ＬＲＰＬ＋ＡＬＰＥＥＫ＃…(9) なお、ＡＬＰＥＥＫ＃は実験から求めた固定値であり、
これらの関係は、例えば図１４に示すように設定され
る。このようにして、αＲＳＦＴを求めたら、ＦＰＬＡ
ＤＤを０にリセットする。

【００７４】一方、リッチシフトが開始されたならば、
ステップ７２で積分分ｉ＝ＬＲＩ＃に設定し、またαＳ
ＴＰ＝ＡＬＰＨＡにして、フィードバック周期が１周期
を経過するまで待つ（ステップ７３、７４）。

【００７５】そして、１周期が過ぎたら、ＦＲＳＦＴ＝
０、ＡＢＳＴＣ＝０として、リッチシフトを終了する。

【００７６】この例では、ＲＭＨＣとして、目標とする
ＨＣの供給量に対して実際に供給されたＨＣの割合いを
求め、これによりＨＣの累積供給量の代わりとし、この
ＲＭＨＣに基づいて残りの必要なリッチ化度合を算出す
るので、図９の場合に、各ルーチン毎に行っていたＨＣ
累積供給量の演算の負担を無くすことができる。

【００７７】

【発明の効果】第１の発明によれば、空燃比をリーンか
らストイキに切換える際に、ＮＯｘ吸着触媒に吸着され
ているＮＯｘを離脱し、かつ三元触媒により還元処理す
るために、一時的に空燃比をリッチ化するにあたり、リ
ッチ化に伴って発生するＨＣの総量を累積し、これがＮ
Ｏｘ吸着量と対応するようにリッチ補正制御を行うよう
にしたので、ＮＯｘ吸着量に対応して過不足なく、ＨＣ
を供給して、ＮＯｘ吸着触媒に吸着されていたＮＯｘを
確実に離脱し、かつ還元処理することができ、不必要に
リッチ化度合を高めたり、リッチ期間を長くしたりせ
ず、燃費や運転性の悪化を防止しながら、排気エミッシ
ョンを向上させられる。

【００７８】第２の発明によれば、空燃比のリッチ化
は、基本的にはフィードバック制御の１周期に限られる
ので、リーンからストイキに移行するときの運転性に与
える影響をそれだけ短時間に収め、良好な運転性を維持
することができる。

【００７９】第３の発明によれば、空燃比の要求リッチ
化度合が所定値を越えるときは、複数回に分けてリッチ
化するので、空燃比の極端なリッチ化によるトルクショ
ックなど運転性の悪化を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】同じくリーン運転制御のフローチャートであ
る。

【図３】リーン運転領域を冷却水温との関係に基づいて
示す説明図である。

【図４】リーン運転領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５】リーン運転領域を車速との関係に基づいて示す
説明図である。

【図６】燃空比補正係数の算出制御のフローチャートで
ある。

【図７】燃空比の変化の様子を示す説明図である。

【図８】ＮＯｘ吸着量の算出制御のフローチャートであ
る。

【図９】空燃比のリッチ化制御のフローチャートであ
る。

【図１０】空燃比のリッチ制御の動きを示す説明図であ
る。

【図１１】燃料カット時の空燃比のリッチ制御の動きを
示す説明図である。

【図１２】本発明の他の実施の形態の空燃比のリッチ化
制御のフローチャートである。

【図１３】さらに他の実施の形態の空燃比のリッチ化制
御のフローチャートである。

【図１４】同じくその空燃比のリッチ制御の動きを示す
説明図である。

【図１５】本発明の構成図である。

【符号の説明】

５５運転状態検出手段５６ＮＯｘ吸着量算出手段５７リッチ化度合設定手段５８ＨＣ発生量算出手段５９ＨＣ累積供給量算出手段６０空燃比リッチ補正制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系に設置されリーン雰囲気でＮＯｘを
吸着すると共にリッチ雰囲気で吸着したＮＯｘを離脱さ
せるＮＯｘ吸着触媒と、その下流の排気系に設置されＮＯｘの還元とＨＣ，ＣＯ
の酸化を行う三元触媒と、運転条件に応じて空燃比をリーンとストイキに切換える
空燃比切換手段と、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
リッチとする空燃比の過渡補正手段とを備えた内燃機関
の空燃比制御装置において、運転状態を検出する手段と、リーン運転中にＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘ吸着
量を算出する手段と、ＮＯｘ吸着量に応じて空燃比のリッチ化度合を設定する
手段と、リッチ化度合に応じてＨＣの発生量を算出する手段と、空燃比がリーンから切換った後の運転状態とＨＣの発生
量からＨＣの累積供給量を算出する手段と、このＨＣの累積供給量がＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮ
Ｏｘを離脱、還元するのに必要な量と一致するように空
燃比のリッチ補正制御を行う手段とを備えることを特徴
とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】空燃比のリッチ化設定手段は、リッチ化開
始時に設定したリッチ化度合から所定の単位時間毎に所
定量ずつ差し引いていき、空燃比制御の１フィードバッ
ク周期における累積供給量がＮＯｘ吸着量に対応するよ
うに設定する請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装
置。
【請求項３】空燃比のリッチ化設定手段が、空燃比のリ
ッチ化度合が所定値を越えるときは、１回目のリッチ化
制御はこの所定値を限度とするリッチ化度合に設定し、
リッチ補正制御手段はＨＣの累積供給量が残存するＮＯ
ｘ吸着量に対応するまでリッチ化制御を繰り返す請求項
２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。