JPH09222010A

JPH09222010A - エンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JPH09222010A
Application number: JP8027965A
Authority: JP
Inventors: Akira Tayama; 彰田山; Tadaki Ota; 忠樹太田; Hirobumi Tsuchida; 博文土田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: JP3564847B2

Abstract

(57)【要約】【課題】第１の触媒の早期暖機効果を最大限に引き出
す。【解決手段】排気管に設けた第１の触媒が活性化した
かどうかを判定手段２１が判定し、この判定結果より第
１の触媒が活性化する前は排気空燃比がリッチ側とリー
ン側とに交互に振れるように空燃比制御手段２２が空燃
比を制御する。この場合に、リッチ側とリーン側とに交
互に振れる排気空燃比の振幅の大きさを前記第１の触媒
の酸素ストレージ能力に応じて設定手段２３が設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気管に設けた三元触媒の早期暖機を行
うため燃料噴射量を燃焼毎に増減させる（つまり排気空
燃比を理論空燃比に対してリッチ側とリーン側に交互に
振る）操作によりリッチ燃焼とリーン燃焼を繰り返し、
リッチ燃焼により一酸化炭素ＣＯを、リーン燃焼により
酸素Ｏ₂を多く生じさせ、両者の酸化反応により発生す
る熱で排気温度を上昇させるようにした装置が提案され
ている（特開平５−３３７０５号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リッチ
側とリーン側とに交互に振れる排気空燃比の振幅の大き
さを一定値で設定するのでは、もし仮に触媒の酸素スト
レージ能力の限界で空燃比振幅が与えられたとしても、
経時劣化により触媒の酸素ストレージ能力を上回って触
媒の酸素ストレージ能力が低下したときには転化率が低
下して排気エミッションが悪化してしまう。かといって
当初から空燃比振幅を小さく設定したのでは触媒の暖機
促進効果が小さなものとなる。

【０００４】そこで本発明は、リッチ側とリーン側とに
交互に振れる排気空燃比の振幅の大きさを触媒の酸素ス
トレージ能力に応じて設定することにより、触媒の早期
暖機効果を最大限に引き出すことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、図２５
に示すように、排気管に設けた第１の触媒が活性化した
かどうかを判定する手段２１と、この判定結果より第１
の触媒が活性化する前は排気空燃比がリッチ側とリーン
側とに交互に振れるように空燃比を制御する手段２２
と、このリッチ側とリーン側とに交互に振れる排気空燃
比の振幅の大きさを前記第１の触媒の酸素ストレージ能
力に応じて設定する手段２３とを設けた。

【０００６】第２の発明では、第１の発明において前記
第１の触媒の下流側に第２の触媒を設けた。

【０００７】第３の発明では、第１または第２の発明に
おいて排気空燃比をリッチ側とリーン側とに交互に振ら
せるあいだ排気の平均空燃比を理論空燃比付近に保たせ
る手段を設ける。

【０００８】第４の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記第１の触媒の前後に排気中
の酸素濃度に応じた出力をするセンサを設け、これら２
つのセンサ出力の反転周波数比または反転周期比に基づ
いて前記第１の触媒の酸素ストレージ能力を推測する。

【０００９】第５の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記第１の触媒下流側の排気中
の酸素濃度に応じた出力をするセンサを設け、このセン
サ出力の振幅に基づいて前記第１の触媒の酸素ストレー
ジ能力を推測する。

【００１０】第６の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記空燃比振幅設定手段２３
が、図２６に示すように、前記第１の触媒上流側の排気
中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ４１と、前記第
１の触媒下流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をする
センサ４２と、これら２つのセンサ出力の反転周波数比
または反転周期比を計測する手段４３と、この反転周波
数比または反転周期比が前記第１の触媒の酸素ストレー
ジ能力の限界相当の値となるように空燃比制御量（たと
えば基本噴射量の増減量、下流側センサ出力と比較する
ためのスライスレベルのヒステリシス幅の増減量、比例
分の増減量）をフィードバック制御することで排気空燃
比の振幅の大きさを設定する手段４４とからなる。

【００１１】第７の発明では、第１から第３までのいず
れか一つの発明において前記空燃比振幅設定手段２３
が、図２７に示すように、前記第１の触媒下流側の排気
中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ４２と、この下
流側センサ出力の振幅を計測する手段５１と、この下流
側センサ出力の振幅が前記第１の触媒の酸素ストレージ
能力の限界相当の値となるように空燃比制御量（たとえ
ば基本噴射量の増減量、下流側センサ出力と比較するた
めのスライスレベルのヒステリシス幅の増減量、比例分
の増減量）をフィードバック制御することで排気空燃比
の振幅の大きさを設定する手段５２とからなる。

【００１２】第８の発明では、第６または第７の発明に
おいて始動後に初めて前記第１の触媒の酸素ストレージ
能力の限界相当の値となったときの空燃比制御量を学習
値として記憶しておき、この学習値を次回始動時に排気
空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるように制
御するときの空燃比制御量の初期値として用いる。

【００１３】第９の発明では、第８の発明において前記
空燃比制御量の初めての学習より所定時間の経過後に空
燃比制御量を設定しなおす。

【００１４】第１０の発明では、第９の発明において前
記空燃比制御量を設定しなおすときには空燃比制御量の
学習を禁止する。

【００１５】第１１の発明では、第１から第１０までの
いずれか一つの発明において前記触媒活性化判定手段２
１が、前記第１の触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じ
た出力をするセンサと、前記第１の触媒下流側の排気中
の酸素濃度に応じた出力をするセンサと、これら２つの
センサ出力の反転周波数比または反転周期比を計測する
手段と、この反転周波数比または反転周期比に基づいて
前記第１の触媒が活性化したかどうかを判定する手段と
からなる。

【００１６】第１２の発明では、第１から第１０までの
いずれか一つの発明において前記触媒活性化判定手段２
１が、前記第１の触媒の温度を検出するセンサと、この
温度センサの出力に基づいて前記第１の触媒が活性化し
たかどうかを判定する手段とからなる。

【００１７】第１３の発明では、第１から第１０までの
いずれか一つの発明において前記触媒活性化判定手段２
１が、エンジンの冷却水温を検出するセンサと、この温
度センサの出力に基づいて前記第１の触媒が活性化した
かどうかを判定する手段とからなる。

【００１８】第１４の発明では、第１から第１３までの
いずれか一つの発明において前記空燃比制御手段２２
が、図２８に示すように、ほぼ理論空燃比の得られる基
本噴射量を運転条件に応じて算出する手段６１と、この
基本噴射量を一部の気筒について可変に増加し、残りの
気筒について可変に減少する手段６２と、この増加され
る噴射量の燃料を前記一部の気筒の吸気管に、また減少
される噴射量の燃料を前記残りの気筒の吸気管に供給す
る手段６３とからなる。

【００１９】第１５の発明では、第１から第１３までの
いずれか一つの発明において前記空燃比制御手段２２
が、図２９に示すように、ほぼ理論空燃比の得られる基
本噴射量を運転条件に応じて算出する手段６１と、前記
第１の触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をす
るセンサ４１と、この上流側センサ４１出力と比較する
ためのスライスレベルのヒステリシス幅を可変に設定す
る手段７１と、このヒステリシス幅の設定されたスライ
スレベルと前記上流側センサ４１出力との比較結果に基
づいて空燃比フィードバック補正量を算出する手段７２
と、この空燃比フィードバック補正量で前記基本噴射量
を補正して燃料噴射量を算出する手段７３と、この噴射
量の燃料を吸気管に供給する手段７４とからなる。

【００２０】第１６の発明では、第１から第１３までの
いずれか一つの発明において前記空燃比制御手段２２
が、図３０に示すように、ほぼ理論空燃比の得られる基
本噴射量を運転条件に応じて算出する手段６１と、前記
第１の触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をす
るセンサ４１と、この上流側センサ４１出力に基づいて
フィードバック定数（比例分と積分分の少なくとも一
つ）を可変に設定する手段８１と、このフィードバック
定数を用いて空燃比フィードバック補正量を算出する手
段８２と、この空燃比フィードバック補正量で前記基本
噴射量を補正して燃料噴射量を算出する手段７３と、こ
の噴射量の燃料を吸気管に供給する手段７４とからな
る。

【００２１】第１７の発明では、第３の発明において前
記排気の平均空燃比を理論空燃比付近に保たせる手段
が、図３１に示すように、ほぼ理論空燃比の得られる基
本噴射量を運転条件に応じて算出する手段６１と、前記
第１の触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をす
るセンサ４１と、この上流側センサ４１出力に基づいて
フィードバック定数（たとえば比例分、積分分、上流側
センサ出力と比較するためのスライスレベル等）を設定
する手段９１と、前記第１の触媒下流側の排気中の酸素
濃度に応じた出力をするセンサ４２と、この下流側セン
サ４２出力に基づいて排気の平均空燃比が理論空燃比付
近にくるように前記フィードバック定数を修正する手段
９２と、この修正されたフィードバック定数を用いて空
燃比フィードバック補正量を算出する手段９３と、この
空燃比フィードバック補正量で前記基本噴射量を補正し
て燃料噴射量を算出する手段７３と、この噴射量の燃料
を吸気管に供給する手段７４とからなる。

【００２２】

【作用】第１の発明では、第１の触媒の早期暖機のため
排気空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるよう
に空燃比を制御するに際して、第１の触媒の現在の酸素
ストレージ能力に応じた空燃比振幅を設定するので、排
気空燃比の振幅が第１の触媒の経時劣化や第１の触媒の
新品への交換に伴う酸素ストレージ能力の変化に対応す
るものとなり、第１の触媒に経時劣化が生じたり第１の
触媒を新品に交換したりしたときでも第１の触媒の早期
暖機効果を最大限に活かすことができる。

【００２３】排気空燃比をリッチ側とリーン側とに交互
に振らせると、その分だけ空燃比フィードバック制御に
よるリッチ、リーンの各判定に遅れが生じてフィードバ
ック制御周期が長くなるため排気の平均空燃比が理論空
燃比よりずれる可能性があるが、第３の発明では排気空
燃比をリッチ側とリーン側とに交互に振らせるあいだも
排気の平均空燃比が理論空燃比より大きくずれることが
ない。

【００２４】第８の発明では、始動後に初めて前記第１
の触媒の酸素ストレージ能力の限界相当の値となったと
きの空燃比制御量を学習値として記憶しておき、この学
習値を次回始動時に排気空燃比がリッチ側とリーン側と
に交互に振れるように制御するときの空燃比制御量の初
期値として用いるので、始動のたびに第１の触媒の酸素
ストレージ能力の限界相当の値となるように空燃比制御
量をフィードバック制御する場合と比べて、第１の触媒
の現在の酸素ストレージ能力の限界を超えない最大の空
燃比振幅により早く設定することができる。

【００２５】第９の発明では、空燃比制御量の初めての
学習より所定時間の経過後に空燃比制御量を設定しなお
すので、暖機が進むにつれて第１の触媒の酸素ストレー
ジ能力が大きくなる場合でも触媒の早期暖機効果を最大
限に活かすことができる。

【００２６】第１０の発明では、空燃比制御量を設定し
なおすときには学習を行わないので、第１の触媒の暖機
過程の酸素ストレージ能力の変化を学習することによる
誤学習を避けることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本体
で、その吸気通路８には吸気絞り弁５の下流に位置して
燃料噴射弁７が設けられ、コントロールユニット（図で
はＣ／Ｕで略記）２からの噴射信号により吸気中に燃料
を噴射供給する。エンジンに供給される燃料流量は体積
流量管理であり、噴射弁の開弁時間によってその流量を
調整している。

【００２８】一方、シリンダヘッドには燃焼室に臨んで
点火プラグの電極が設けられ、コントロールユニット２
からの点火信号により所定のタイミングで点火コイルの
一次電流が遮断されると、点火プラグの電極に火花が飛
んで、シリンダー内の混合気に着火される。この着火に
より燃焼したガスは、排気通路９に直列に設けた触媒
（三元触媒）１０と１５によって浄化される。

【００２９】コントロールユニット２にはクランク角セ
ンサ４からのＲｅｆ信号（４気筒では１８０°ごと、６
気筒では１２０°ごとに発生）と１°信号、エアフロー
メータ６からの吸入空気量信号、排気通路９の三元触媒
１０の上流側に設置したＯ_２センサ３からの空燃比（酸
素濃度）信号、水温センサー１１からのエンジン冷却水
温信号等が入力され、これらに基づいてコントロールユ
ニット２では燃料噴射量（空燃比）の制御を行う。ま
た、触媒１０の上流側だけでなく下流側にもＯ_２センサ
１３を設けており、コントロールユニット２ではこの下
流側Ｏ₂センサ出力と上流側Ｏ₂センサ出力を比較するこ
とで触媒１０の劣化を診断する。

【００３０】さて、触媒１０の早期暖機を行うため排気
空燃比を理論空燃比に対してリッチ側とリーン側に交互
に振る操作（この操作を以下「空燃比パータベーション
（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）操作」という）によりリ
ッチ燃焼とリーン燃焼を繰り返し、リッチ燃焼により一
酸化炭素ＣＯを、リーン燃焼により酸素Ｏ₂を多く生じ
させ、両者の酸化反応により発生する熱で排気温度を上
昇させるとともに、空燃比パータベーション操作が触媒
１０の上流側Ｏ₂センサ出力を用いての空燃比フィード
バック制御中に行われると、空燃比の変動が生じ、燃料
の増減分だけ空燃比フィードバック周期が長くなって排
気の平均空燃比が理論空燃比よりずれてくるので、触媒
１０の下流側Ｏ₂センサ出力により上流側Ｏ₂センサ出力
に基づく空燃比フィードバック制御の制御定数である比
例分を徐々に修正することにより排気の平均空燃比を理
論空燃比付近に収束させるようにした装置が提案されて
いる（特開平５−３３７０５号公報参照）。

【００３１】この装置を、図１に示したように触媒１０
の下流側にもう一つの触媒１５を設けた構成のものに適
用するときには、触媒１０の活性化後または一部活性化
後に、触媒１０の転化率が低下しないように排気の平均
空燃比を理論空燃比付近に保ちながら空燃比パータベー
ション操作を行って触媒１０内で排気温度を上昇させる
ことにより、上流と下流の各触媒の早期暖機を速やかに
行うことが考えられる。

【００３２】この場合、空燃比パータベーション操作に
よる排気空燃比の振幅を一定値で設定するのでは、もし
仮に触媒１０の酸素ストレージ能力の限界で空燃比振幅
が与えられたとしても、経時劣化により触媒１０の酸素
ストレージ能力を上回って触媒１０の酸素ストレージ能
力が低下したときには転化率が低下して排気エミッショ
ンが悪化してしまうので、これに対処するため本発明で
は、下流側Ｏ₂センサ出力をモニターしておき、この下
流側Ｏ₂センサ出力が大きく振れ出すまで空燃比振幅を
徐々に大きくしてゆき、下流側Ｏ₂センサ出力が基準値
以上に振れ出したときには触媒１０の酸素ストレージ能
力を超える空燃比振幅になったと判断し、下流側Ｏ₂セ
ンサ出力が基準値以上に振れ出さない最大の空燃比振幅
を設定することにより、空燃比パータベーション操作に
よる触媒の早期暖機効果を最大限に引き出す。

【００３３】コントロールユニット２で実行されるこの
制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明
する。

【００３４】まず、図２は上流側触媒１０の活性化判定
を行うためのもので、一定周期で実行する。

【００３５】ステップ１ではエンジンの運転条件が活性
化判定領域にあるかどうかみて、活性化判定領域にあれ
ばステップ２、３、４において、２つのＯ₂センサ出力
の反転周波数Ｆ１、Ｆ２を読み込んで両者の比（反転周
波数比）Ｆｒ（＝Ｆ２／Ｆ１）を算出し、その値から図
３に示したテーブルを検索して触媒活性度Ｋを求める。
触媒活性度Ｋは図３において反転周波数比Ｆｒが０に向
かって小さくなる（触媒が活性化している）ほど大きく
なる値である。

【００３６】ここで、触媒１０前後の空燃比の動きをみ
ると、図４に示したように、触媒１０が活性化していな
いときには触媒１０下流の空燃比（図ではＡ／Ｆで略
記）が触媒１０上流の空燃比とほぼ同じように動くのに
対し、触媒１０が活性化したときには触媒１０が排気を
浄化するために触媒１０下流の空燃比はほとんど動かな
くなる。つまり、反転周波数比Ｆｒが０に近づくほど触
媒１０が活性化していることになるので、触媒１０が活
性化するほど触媒活性度Ｋの値が大きくなるようにテー
ブル値を設定しているわけである。なお、反転周波数比
Ｆｒと触媒転化率の間には図５に示す相関がある。

【００３７】ステップ６では触媒活性度Ｋと所定値を比
較し、触媒活性度Ｋが所定値未満のときには触媒１０が
未活性状態にあるためステップ７に進んで触媒活性化フ
ラグＦｋｆを“０”にしておき、触媒活性度Ｋが所定値
以上になると触媒１０がある程度まで活性化したと判断
し、ステップ８に進んで触媒活性化フラグＦｋｆを
“１”にセットしたあと図２のフローを終了する。な
お、触媒活性化フラグＦｋｆは次に説明するもう１つの
触媒活性化フラグＦｋｒとともにＲＡＭに記憶させてお
く。

【００３８】図６のフローチャートは下流側触媒１５の
活性化判定を行うためのもので、これも一定周期で実行
する。

【００３９】ステップ１１では温度センサ１６（図１参
照）により検出される触媒１５の内部温度を読み込み、
これをステップ１２において所定値と比較し、触媒内部
温度が所定値未満のときはステップ１３で触媒活性化フ
ラグＦｋｒを“０”にしておき、触媒内温度が所定値以
上になると触媒１５が活性化したと判断し、ステップ１
４において触媒活性化フラグＦｋｒを“１”にセットし
たあと図６のフローを終了する。

【００４０】図７のフローチャートは空燃比パータベー
ション操作を許可するかどうかを判定するためのもの
で、図２と図６による各触媒の活性化判定が終了した後
に実行する。

【００４１】ステップ２１、２２では２つの触媒活性化
フラグＦｋｆ、Ｆｋｒをみて、Ｆｋｆ＝０のときはステ
ップ２１から２３に進んで空燃比パータベーション許可
フラグＦｓｔを“０”にリセットし、Ｆｋｆ＝１かつＦ
Ｋｒ＝０のときはステップ２４に進んで空燃比パータベ
ーション許可フラグＦｓｔを“１”にセットし、Ｆｋｆ
＝１かつＦＫｒ＝１になると、ステップ２５に進んで空
燃比パータベーション終了フラグＦｅｎｄ（始動時に
“０”に初期設定）を“１”にセットする。Ｆｓｔ、Ｆ
ｅｎｄの各フラグが具体的にどうなるか冷間始動時でみ
てみると、当初は上流側触媒１０が未活性（Ｆｋｆ＝
０）であるため、空燃比パータベーション許可フラグＦ
ｓｔは“０”状態であり、やがて上流側触媒１０がある
程度活性化しているが下流側触媒１５が未活性の場合
（Ｆｋｆ＝１かつＦｋｒ）に空燃比パータベーション許
可フラグＦｓｔが“１”にセットされ、その後に下流側
触媒１５が活性化したときにはパータベーション終了フ
ラグＦｅｎｄ（始動時に“０”に初期設定）が“１”に
セットされる。

【００４２】図８のフローチャートは、各気筒の燃料噴
射弁７に与える燃料噴射パルス幅を算出するためのもの
で、Ｒｅｆ信号に同期して実行する。

【００４３】ステップ３１では、エアフローメータ６か
らの吸入空気量Ｑａとクランク角センサ４により検出さ
れるエンジン回転数ＮｅとからＴｐ＝（Ｑａ／Ｎｅ）×Ｋ …（１）ただし、Ｋ：定数の式によりほぼ理論空燃比の混合気が得られる基本噴射
パルス幅Ｔｐを演算し、ステップ３２、３３において２
つのフラグＦｅｎｄ、Ｆｓｔをみる。Ｆｅｎｄ＝１のと
きとＦｅｎｄ＝０かつＦｓｔ＝０のときには空燃比パー
タベーション許可条件にないので、ステップ３４に進ん
で、Ｔｉ（ｎ）＝Ｔｐ×α×２＋Ｔｓ …（２）ただし、α：空燃比フィードバック補正係数Ｔｓ：バッテリー電圧に応じた無効パルス幅の式により全気筒共通の燃料噴射パルス幅Ｔｉ（ｎ）
（ただしｎは気筒番号）を算出し、これをステップ３５
において出力レジスタに転送する。

【００４４】ここで、燃料噴射はシーケンシャル噴射方
式（エンジン２回転ごとに１回、各気筒とも吸気弁の開
く直前当たりを噴射タイミングとする方式）であるた
め、４気筒エンジン（点火順序を＃１−＃３−＃４−＃
２とする）を例にとると、今回のＲｅｆ信号の入力で１
番気筒にＴｉ（１）の燃料が供給されたとすれば、次回
（つまり１回後）のＲｅｆ信号の入力で３番気筒に、２
回後のＲｅｆ信号の入力で４番気筒に、３回後のＲｅｆ
信号の入力で２番気筒にそれぞれＴｉ（３）、Ｔｉ
（４）、Ｔｉ（２）の燃料が供給されるわけである。こ
うしたシーケンシャル噴射方式は、エンジンの始動時を
含むすべての運転域で行われる。

【００４５】一方、Ｆｅｎｄ＝０かつＦｓｔ＝１のとき
（空燃比パータベーション許可条件の成立時）にはステ
ップ３６以降に進み、点火順序で一つ置きの気筒（たと
えば１番気筒と４番気筒）の空燃比をリッチ化するとと
もに、その間の気筒（３番気筒と２番気筒）をリーン化
することにより空燃比パータベーション操作を行う。つ
まり、リッチ気筒（空燃比がリッチ化される気筒）のと
きにはステップ３７でＴｉ（ｎ）＝（Ｔｐ＋ｔ）×α×２＋Ｔｓ …（３）ただし、ｔ：燃料増減量（正の値）の式により燃料噴射パルス幅を、またリーン気筒（空燃
比がリーン化される気筒）のときにはステップ３８にお
いてＴｉ（ｎ）＝（Ｔｐ−ｔ）×α×２＋Ｔｓ …（４）の式により燃料噴射パルス幅を算出した後にステップ３
５の処理を実行する。

【００４６】上記（３）、（４）式の燃料増減量ｔは排
気空燃比の振幅を決める値で、この値の算出については
図９、図１０のフローチャートにより説明する。なお、
燃料噴射がＲｅｆ信号同期であるため、ｔについてもＲ
ｅｆ信号に同期して実行する。

【００４７】ここで、従来は燃料増減量ｔが一定値であ
ったのに対し、本発明の燃料増減量ｔは可変値かつ学習
値で、ｔの初期値として学習値を用いるように構成して
いる。

【００４８】ステップ４１、４２では２つのフラグＦｅ
ｎｄ、Ｆｓｔをみて、空燃比パータベーション許可条件
の成立時（Ｆｅｎｄ＝０かつＦｓｔ＝１）になると、ス
テップ４３で燃料増減量についての学習終了フラグＦｇ
ｅｎｄ（始動時に“０”に設定）をみて、学習前（Ｆｇ
ｅｎｄ＝０）であればステップ４４以降に進む。

【００４９】ステップ４４、４５は燃料増減量ｔに初期
値を設定する部分で、始動後初めてステップ４４に進ん
できたのであればステップ４５においてバックアップメ
モリに記憶させてある学習値をｔに入れ、それ以外では
ステップ４５の処理を飛ばす。

【００５０】ステップ４６では２つのＯ₂センサ出力の
反転周波数比Ｆｒを算出し、ステップ４７、４８、４９
においてこの値を基準値（触媒の酸素ストレージ能力の
限界相当）Ｓｔと比較した結果と前回の比較結果を用い
て、今回、前回とも続けてＦｒ＜Ｓｔであれば触媒１
０の酸素ストレージ能力内の空燃比振幅であると判断
し、ステップ５０で燃料増減量ｔを所定値Ｋｔだけ大き
くする。今回、前回とも続けてＦｒ≧Ｓｔであるとき
は空燃比振幅が触媒１０の酸素ストレージ能力を上回り
触媒転化率が低下すると判断し、ステップ５１で燃料増
減量ｔを所定値Ｋｔだけを減らす。このようにして、反
転周波数比Ｆｒが触媒の酸素ストレージ能力の限界相当
となるように燃料増減量ｔをフィードバック制御するこ
とで空燃比振幅を設定するわけである。

【００５１】ここで、反転周波数比Ｆｒと触媒１０の酸
素ストレージとの関係を説明する。酸素ストレージ能力
を超える空燃比振幅があるときには、触媒１０前後の空
燃比がほぼ同じように動くため反転周波数比Ｆｒが大き
な値を示す（１に近づく）のに対して、酸素ストレージ
能力を超えない空燃比振幅の場合には触媒１０下流の空
燃比がほとんど動かなくなり、反転周波数比Ｆｒが小さ
な値を示す（０に近づく）。つまり、反転周波数比によ
り酸素ストレージ能力を推測することができるわけで、
反転周波数比Ｆｒが基準値Ｓｔより小さな値のときには
空燃比パータベーション操作時の空燃比振幅に対応する
だけの酸素ストレージ能力があると判定でき、また反転
周波数比Ｆｒが基準値Ｓｔより大きな値を示す場合は空
燃比振幅が酸素ストレージ能力を超えていると判定でき
る。したがって、ＦｒがＳｔ未満であるときには、酸素
ストレージ能力に余裕があると判断して空燃比振幅が大
きくなるようにｔを増量していき、この逆にＦｒがＳｔ
以上のときには酸素ストレージ能力を上回り触媒転化率
が低下していると判断し、空燃比振幅が小さくなるよう
にｔを減らしていくのである。

【００５２】一方、前回はＦｒ≧Ｓｔだったのが今回
はＦｒ＜Ｓｔとなったときは酸素ストレージ能力の限界
の空燃比振幅になったと判断しステップ４７、４８から
ステップ５２に進んで、また前回はＦｒ＜Ｓｔだった
のが今回はＦｒ≧Ｓｔとなったときも酸素ストレージ能
力の限界の空燃比振幅になったと判断しステップ４７、
４９からステップ５２に進む。ステップ５２ではこのス
テップに進んだのが始動後初めてであるかどうかみて、
始動後初めてである場合に限りステップ５３でそのとき
のｔを学習値に入れてバックアップメモリに記憶する。

【００５３】このようにして記憶される学習値を次回の
始動時に空燃比パータベーション操作を行う際のｔの初
期値として用いることで（図９のステップ４４、４
５）、経時劣化により触媒１０の酸素ストレージ能力が
低下してゆく場合や触媒１０を新品に入れ換えた場合で
も、そのときの酸素ストレージ能力の範囲内で最大の空
燃比振幅をより早く設定できるようにするわけである。

【００５４】ステップ５４では学習を一度だけで終了す
るため学習終了フラグＦｇｅｎｄを“１”にセットする
ともに、タイマＴＭを０に戻す。このタイマＴＭは学習
終了からの時間を計測するためのもので、たとえばＣＰ
Ｕ内の時計を用いて構成する。

【００５５】ステップ５４での学習終了フラグＦｇｅｎ
ｄの“１”へのセットにより、次回からは図９のステッ
プ４３より図１０のステップ５５に流れ、ここでタイマ
ＴＭと所定値（たとえば２０秒）を比較し、学習終了か
ら２０秒を経過する前はステップ５６でｔの値を保持
し、学習終了から２０秒を経過した後にはステップ５７
以降で反転周波数比Ｆｒと基準値Ｓｔを再び比較し、そ
の比較結果に応じてｔを設定しなおす。ただし、このと
きには学習は行わない。酸素ストレージ能力は経時劣化
や新品への交換による場合だけでなく、触媒１０の活性
度（暖機過程）に応じても変化し、触媒１０の暖機が進
むに連れて酸素ストレージ能力が大きくなるため、学習
は初回のみ行うことで、触媒暖機過程の変化を学習して
しまうことによる誤学習を回避するのである。

【００５６】次に、上記（２）〜（４）式の空燃比フィ
ードバック補正係数αの算出を図１１のフローチャート
により説明する。なお、燃料噴射がＲｅｆ信号同期であ
るためαについてもＲｅｆ信号に同期して実行する。

【００５７】ステップ７１では上流側Ｏ₂センサ出力に
基づく空燃比フィードバック条件を満たしているかどう
かみて条件を満たしていなければステップ７２で空燃比
フィードバック補正係数αを１．０に固定（クランプ）
する。

【００５８】条件を満たしているときにはステップ７３
で上流側Ｏ₂センサ出力ＯＳＲ１を読み込み、これをス
テップ７４においてスライスレベルの上限ＳＬＦＨと比
較する。ＯＳＲ１＞ＳＬＦＨのときはリッチであると判
断してステップ７５に進み、前回はリッチであったかど
うかをみる。この結果、前回リーンで今回リッチのとき
はステップ７６、７７に進んで空燃比フィードバック補
正係数αから比例分ＰＲだけ減量し、前回、今回ともリ
ッチであるときにはステップ７８に進んでαから積分分
ＩＲだけ減量する。ＯＳＲ１≦ＳＬＦＨのときにはステ
ップ７４よりステップ７９に進み、ＯＳＲ１とスライス
レベルの下限ＳＬＦＬを比較する。ＯＳＲ１≦ＳＬＦＬ
のときにはリーンであると判断し、ステップ８０で前回
はリッチであったかどうかをみて、前回リッチで今回リ
ーンのときは、ステップ８１、８２に進んでαを比例分
ＰＬだけ増量し、前回、今回ともリーンであるときには
ステップ８３に進んでαを積分分ＩＬだけ増量する。

【００５９】また、ＳＬＦＨ≧ＯＳＲ１＞ＳＬＦＬ（つ
まりＯＳＲ１がスライスレベルのヒステリシス幅内にあ
る）のときにはステップ７４、７９よりステップ８４に
進み前回はリッチであったかどうかみて、リッチである
ときにはステップ８５でαから積分分ＩＲだけ減量し、
リーンであるときにはステップ８６でαを積分分ＩＬだ
け増量する。上流側Ｏ₂センサ出力ＯＳＲ１と比較する
ためのスライスレベルにヒステリシスを設けており（図
１２参照）、ＯＳＲ１がスライスレベル上限ＳＬＦＨを
横切って大きくなったときにリッチ側にあると、またス
ライスレベル下限ＳＬＦＬを横切って小さくなったとき
にリーン側にあると判定するわけである。

【００６０】図１３のフローチャートは図１１のステッ
プ７６の処理を行うためのサブルーチンで上流側Ｏ₂セ
ンサ出力ＯＳＲ１のリッチ側への反転毎に、また図１４
のフローチャートは図１１のステップ８１の処理を行う
ためのサブルーチンで上流側Ｏ₂センサ出力ＯＳＲ１の
リーン側への反転毎に実行する。

【００６１】各サブルーチンの制御内容はいずれも同様
なので、図１３のほうを主に述べると、ステップ９１で
は比例分の基本値ＰＲ０を読み込む。この基本値ＰＲ０
は上流側Ｏ₂センサ３や触媒１０に劣化のない状態でマ
ッチングしたときの比例分ＰＲの値で、図１５に示した
ように回転数Ｎｅと基本噴射パルス幅Ｔｐとをパラメー
タとするマップで割り付けており、このマップを検索し
て求める。

【００６２】ステップ９２、９３で２つのフラグＦｅｎ
ｄ、Ｆｓｔをみて、空燃比パータベーション許可条件の
非成立時（Ｆｅｎｄ＝１のときとＦｅｎｄ＝０かつＦｓ
ｔ＝０のとき）にはステップ９４に進み、基本値ＰＲ０
をそのまま比例分ＰＲに入れて図１３のサブルーチンを
終了する。

【００６３】空燃比パータベーション許可条件の成立時
（Ｆｅｎｄ＝０かつＦｓｔ＝１）になると、ステップ９
５で下流側Ｏ₂センサ出力ＯＳＲ２を読み込み、これと
スライスレベルＳＬＲをステップ９６において比較す
る。比較の結果、ＯＳＲ２＞ＳＬＲ（空燃比パータベー
ション操作により空燃比がリッチ側に傾いている）のと
きにはステップ９７、９９でＬＰ←ＬＰ−ＤＬＰ …（５）ただし、ＤＬＰ：所定値の式により比例分の修正値（始動時に０に初期設定）Ｌ
ＰをＤＬＰの分だけ減量し、基本値ＰＲ０からこの修正
値ＬＰを差し引いた値を比例分ＰＲとおく（つまり比例
分を修正する）ことにより、空燃比をリーン側へと戻
す。ＯＳＲ２≦ＳＬＲ（空燃比パータベーション操作に
より空燃比がリーン側に傾いている）のときにはステッ
プ９６よりステップ９８に進み、ＬＰ←ＬＰ＋ＤＬＰ …（６）の式により比例分の修正値ＬＰをＤＬＰの分だけ増量し
たあとステップ９９の操作を実行することで空燃比をリ
ッチ側へと戻す。

【００６４】同様にしてもう一つの比例分ＰＬについて
も、図１４に示したように、空燃比パータベーション許
可条件の非成立時にはステップ１０４で比例分ＰＬの基
本値ＰＬ０（図１６参照）をそのまま比例分ＰＬとお
き、空燃比パータベーション許可条件の成立時になる
と、ステップ１０５以降でＯＳＲ２をみて修正値ＬＰを
増減し、基本値ＰＬ０に修正値ＬＰを加えた値を比例分
ＰＬとおくことで、空燃比を理論空燃比へと戻す。

【００６５】空燃比パータベーション操作による燃料の
増減を行うと、その燃料の増減分だけ空燃比フィードバ
ックによるリッチ、リーン判定に遅れが生じてフィード
バック制御周期が長くなるため、排気の平均空燃比が理
論空燃比よりずれてくる可能性があるので、これを避け
るため下流側Ｏ₂センサ出力ＯＳＲ２に基づいて上流側
Ｏ₂センサ出力に基づく空燃比フィードバック制御の制
御定数である比例分ＰＲ、ＰＬを徐々に修正することに
より排気の平均空燃比を理論空燃比付近に収束させるわ
けである。

【００６６】ここで、本発明の作用を説明する。

【００６７】本発明では、空燃比パータベーション操作
を行うに際し、触媒１０の酸素ストレージ能力を推測可
能な値である反転周波数比Ｆｒを計測し、その計測した
反転周波数比Ｆｒが触媒１０の酸素ストレージ能力の限
界相当としての基準値Ｓｔと一致するように燃料増減量
（空燃比制御量）ｔをフィードバック制御するので、排
気空燃比の振幅が触媒１０の経時劣化や触媒１０の新品
への交換に伴う酸素ストレージ能力の変化に対応するも
のとなり、触媒１０に経時劣化や新品への交換が生じて
も、常に空燃比パータベーション操作による触媒１０の
早期暖機効果を最大限に活かすことができる。

【００６８】また、反転周波数比Ｆｒが基準値Ｓｔに始
動後初めてなったときの燃料増減量ｔを学習値としてバ
ックアップメモリに記憶しておき、次回始動時に空燃比
パータベーション操作を行うに際してはこの学習値を燃
料増減量ｔの初期値として用いるので、始動のたびに反
転周波数比Ｆｒが触媒１０の酸素ストレージ能力の限界
相当にくるように燃料増減量ｔをフィードバック制御す
る場合と比べて、触媒１０の現在の酸素ストレージ能力
の限界を超えない最大の空燃比振幅により早く設定する
ことができる。

【００６９】また、燃料増減量ｔの初めての学習より所
定時間の経過後には、燃料増減量ｔを設定しなおしてい
るので、暖機が進むにつれて触媒１０の酸素ストレージ
能力が大きくなる場合でも、空燃比パータベーション操
作による触媒１０の早期暖機効果を最大限に活かすこと
ができる。また、このとき（燃料増減量ｔを設定しなお
すとき）には学習は行わないので、暖機過程の触媒１０
の酸素ストレージ能力の変化を学習することによる誤学
習を避けることができる。

【００７０】なお、空燃比パータベーション操作による
燃料の増減を行うと、その燃料の増減分だけ空燃比フィ
ードバック制御によるリッチ、リーンの各判定に遅れが
生じてフィードバック制御周期が長くなるため、排気の
平均空燃比が理論空燃比よりずれてくる可能性がある
が、本発明では下流側Ｏ₂センサ出力ＯＳＲ２に基づい
て上流側Ｏ₂センサ出力に基づく空燃比フィードバック
制御の制御定数である比例分ＰＲ、ＰＬを徐々に修正す
るので、空燃比パータベーション操作中であっても排気
の平均空燃比を理論空燃比付近に収束させることができ
る。

【００７１】図１８、図１９、図２０のフローチャート
は第２実施形態、図２２、図２３、図２４のフローチャ
ートは第３実施形態で、このうち図１８、図１９および
図２２、図２３が図９、図１０に、図２０および図２４
が図１１にそれぞれ対応する。また、第２、第３実施形
態に共通する図１７のフローチャートは図８に対応す
る。なお、第２、第３実施形態とも第１実施形態と同一
の部分には同一のステップ番号を付している。

【００７２】図１７に示したように、各気筒の燃料噴射
弁に与える燃料噴射パルス幅を各気筒とも上記（２）式
により算出する場合であっても、上流側Ｏ₂センサ出力
ＯＳＲ１と比較するためのスライスレベルのヒステリシ
ス幅を大きくすると、リッチと判定するときの空燃比が
リッチ側に移り、またリーンと判定するときの空燃比が
リーン側に移るため（図２１参照）、結果として空燃比
フィードバック制御時の排気空燃比の振幅が増大する。
つまり、上流側Ｏ₂センサ出力と比較するためのスライ
スレベルのヒステリシス幅を変化させることによっても
空燃比パータベーション操作を行うことができるので、
第２実施形態ではこのヒステリシス幅を酸素ストレージ
能力を推測する値である反転周波数比Ｆｒに応じて設定
するようにしたものである。

【００７３】また、空燃比フィードバック制御（ＰＩ制
御）では、上流側Ｏ₂センサ出力のリーン側への反転時
にαを比例分ＰＬだけ増量し、リッチへの反転時にはα
を比例分ＰＲだけ減量させているので、比例分ＰＬ、Ｐ
Ｒをともに所定値だけ上乗せして大きな値にすること
で、空燃比フィードバック制御時の排気空燃比の振幅が
大きくなる。つまり、比例分ＰＬ、ＰＲを変化させるこ
とによっても空燃比パータベーション操作を行うことが
できるので、第３実施形態では比例分ＰＬ、ＰＲを反転
周波数比Ｆｒに応じて設定するようにしている。なお、
このとき比例分ＰＬ、ＰＲのみならず積分分ＩＲ、ＩＬ
をも大きくしたり、これに加えて上流側Ｏ₂センサと比
較するためのスライスレベルのヒステリシスの幅を大き
くするようにしてもかまわない。

【００７４】まず、図１８、図１９のフローチャートは
上流側Ｏ₂センサ出力と比較するためのヒステリシス幅
の増減量ｓを算出するためのもの、図２２、図２３は比
例分ＰＲ、ＰＬの増減量ｐを算出するためのもので、図
９、図１０とはステップ１１１、１１２、１１３、１１
４、１１５、１１６、１１７（以上図１８、図１９）、
ステップ１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１
３６、１３７（以上図２２、図２３）が相違するもの
の、内容は第１実施形態と同様である。

【００７５】ここでは第２実施形態についてだけ、第１
実施形態と相違する部分を主に説明すると、図１８、図
１９において空燃比パータベーション許可条件の成立時
かつ学習前かつ始動後初めてステップ４４に進んできた
ときだけ、ステップ１１１において学習値をヒステリシ
ス幅ｓに入れる。

【００７６】また、今回、前回とも続けてＦｒ＜Ｓｔ
であれば触媒１０の酸素ストレージ能力内の空燃比振幅
と判断し、ステップ１１２で増減量ｓを所定値Ｋｓだけ
大きくし、今回、前回とも続けてＦｒ≧Ｓｔであると
きは空燃比振幅が触媒１０の酸素ストレージ能力を上回
っていると判断し、ステップ１１３で増減量ｓを所定値
Ｋｓだけを減らす。前回はＦｒ≧Ｓｔだったのが今回
はＦｒ＜Ｓｔとなったときと、前回はＦｒ＜Ｓｔだっ
たのが今回はＦｒ≧Ｓｔとなったときとは触媒１０の酸
素ストレージ能力の限界の空燃比振幅になったと判断し
てステップ５２に進み、ここでこのステップに進んだの
が始動後初めてである場合に限りステップ１１４でその
ときの増減量ｓを学習値に入れてバックアップメモリに
記憶する学習終了後にはタイマＴＭと所定値（たとえば
２０秒）を比較し、学習終了から２０秒を経過する前は
図１９のステップ１１５で増減量ｓの値を保持し、学習
終了から２０秒を経過した後には、図１９のステップ５
７以降で反転周波数比Ｆｒと基準値Ｓｔを再び比較し、
その比較結果に応じて増減量ｓを設定しなおす。ただ
し、このときには学習は行わない。

【００７７】次に、図２０のフローチャートにおいて
は、空燃比フィードバック条件の成立時にステップ１２
１、１２２でヒステリシス幅の増減量ｓを読み込み、こ
の増減量ｓを用いてスライスレベル上限ＳＬＦＨとスラ
イスレベル下限ＳＬＦＬをＳＬＦＨ＝ＳＬＦ０＋ｓ／２ …（７）ＳＬＦＬ＝ＳＬＦ０−ｓ／２ …（８）ただし、ＳＬＦ０：スライスレベルの中央値の式により設定する。

【００７８】次に、第３実施形態では、図２２、図２３
により比例分の増減量ｐを算出し、この比例分の増減量
ｐを用い、図２４のフローチャートにおいてリッチ側へ
の反転時に進むステップ１４１で α←α−（ＰＲ＋ｐ） …（９）の式により、またリーン側への反転時に進むステップ１
４２で α←α＋（ＰＬ＋ｐ） …（１０）の式によりそれぞれαを更新する。

【００７９】実施形態では触媒１０前後の２つのＯ₂セ
ンサ出力の反転周波数比Ｆｒにより触媒１０の酸素スト
レージ能力を推測する場合で説明したが、下流側Ｏ₂セ
ンサ出力の反転毎に下流側Ｏ₂センサの最低出力と最大
出力の差を下流側Ｏ₂センサ出力の振幅として計測し、
この計測した下流側Ｏ₂センサ出力の振幅により触媒１
０の酸素ストレージ能力を推測することもできる（下流
側Ｏ₂センサ出力の振幅が小さくなるほど酸素ストレー
ジ能力が大きくなる）。この場合、計測値はいくつか加
重平均しながらモニターすることが好ましい。加重平均
するのは、空燃比パータベーション操作による以外の空
燃比のエラーが空燃比パータベーション操作によるもの
として下流側Ｏ₂センサより出力される可能性があるの
で、これを避けるためである。

【００８０】実施形態では反転周波数比で説明したが反
転周期比でもかまわない。

【００８１】実施形態では、触媒１０の下流側にもう一
つの触媒１５を設けた構成のもので説明したが、従来例
と同じに触媒１０だけを備えるものに対しても適用でき
る。ただし、この場合には触媒１０が一部活性化した状
態のときが空燃比パータベーション許可条件の成立時と
なる。また、２つの触媒１０、１５で異なる活性化判定
方法を説明したが、これに限られるものでなく、公知の
各種の活性化判定方法を用いることができる。

【００８２】

【発明の効果】第１の発明では、第１の触媒の早期暖機
のため排気空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れ
るように空燃比を制御するに際して、第１の触媒の現在
の酸素ストレージ能力に応じた空燃比振幅を設定するの
で、排気空燃比の振幅が第１の触媒の経時劣化や第１の
触媒の新品への交換に伴う酸素ストレージ能力の変化に
対応するものとなり、第１の触媒に経時劣化が生じたり
第１の触媒を新品に交換したときでも第１の触媒の早期
暖機効果を最大限に活かすことができる。

【００８３】排気空燃比をリッチ側とリーン側とに交互
に振らせると、その分だけ空燃比フィードバック制御に
よるリッチ、リーンの各判定に遅れが生じてフィードバ
ック制御周期が長くなるため、排気の平均空燃比が理論
空燃比よりずれてくる可能性があるが、第３の発明では
排気空燃比をリッチ側とリーン側とに交互に振らせるあ
いだも排気の平均空燃比が理論空燃比より大きくずれる
ことがない。

【００８４】第８の発明では、始動後に初めて前記第１
の触媒の酸素ストレージ能力の限界相当の値となったと
きの空燃比制御量を学習値として記憶しておき、この学
習値を次回始動時に排気空燃比がリッチ側とリーン側と
に交互に振れるように制御するときの空燃比制御量の初
期値として用いるので、始動のたびに第１の触媒の酸素
ストレージ能力の限界相当の値となるように空燃比制御
量をフィードバック制御する場合と比べて、第１の触媒
の現在の酸素ストレージ能力の限界を超えない最大の空
燃比振幅により早く設定することができる。

【００８５】第９の発明では、空燃比制御量の初めての
学習より所定時間の経過後に空燃比制御量を設定しなお
すので、暖機が進むにつれて第１の触媒の酸素ストレー
ジ能力が大きくなる場合でも第１の触媒の早期暖機効果
を最大限に活かすことができる。

【００８６】第１０の発明では、空燃比制御量を設定し
なおすときには学習を行わないので、第１の触媒の暖機
過程の酸素ストレージ能力の変化を学習することによる
誤学習を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の制御システム図である。

【図２】上流側触媒の活性化の判定を説明するためのフ
ローチャートである。

【図３】触媒活性度Ｋのテーブルを表す図である。

【図４】上流側触媒前後の空燃比波形の概略図である。

【図５】反転周波数比と触媒転化率の関係を示す特性図
である。

【図６】下流側触媒の活性化の判定を説明するためのフ
ローチャートである。

【図７】空燃比パータベーション許可条件の判定を説明
するためのフローチャートである。

【図８】各気筒の燃料噴射弁に与える燃料噴射パルス幅
の算出を説明するためのフローチャートである。

【図９】基本噴射パルス幅Ｔｐの増減量ｔの算出を説明
するためのフローチャートである。

【図１０】基本噴射パルス幅Ｔｐの増減量ｔの算出を説
明するためのフローチャートである。

【図１１】空燃比フィードバック補正係数αの算出を説
明するためのフローチャートである。

【図１２】空燃比フィードバック補正係数αの変化波形
図である。

【図１３】比例分ＰＲの算出を説明するためのフローチ
ャートである。

【図１４】比例分ＰＬの算出を説明するためのフローチ
ャートである。

【図１５】比例分の基本値ＰＲ０のマップを表す図であ
る。

【図１６】比例分の基本値ＰＬ０のマップを表す図であ
る。

【図１７】第２実施形態と第３実施形態の基本噴射パル
ス幅Ｔｐの増減量ｔの算出を説明するためのフローチャ
ートである。

【図１８】第２実施形態のヒステリシス幅の増減量ｓの
算出を説明するためのフローチャートである。

【図１９】第２実施形態のヒステリシス幅の増減量ｓの
算出を説明するためのフローチャートである。

【図２０】第２実施形態の空燃比フィードバック補正係
数αの算出を説明するためのフローチャートである。

【図２１】第２実施形態の作用説明図である。

【図２２】第３実施形態の比例分の増減量ｐの算出を説
明するためのフローチャートである。

【図２３】第３実施形態の比例分の増減量ｐの算出を説
明するためのフローチャートである。

【図２４】第３実施形態の空燃比フィードバック補正係
数αの算出を説明するためのフローチャートである。

【図２５】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２６】第６の発明のクレーム対応図である。

【図２７】第７の発明のクレーム対応図である。

【図２８】第１４の発明のクレーム対応図である。

【図２９】第１５の発明のクレーム対応図である。

【図３０】第１６の発明のクレーム対応図である。

【図３１】第１７の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

１エンジン本体２コントロールユニット３上流側Ｏ₂センサ４クランク角センサ６エアフローメータ７燃料噴射弁１０三元触媒（第１の触媒）１３下流側Ｏ₂センサ１５三元触媒（第２の触媒）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気管に設けた第１の触媒が活性化したか
どうかを判定する手段と、この判定結果より第１の触媒が活性化する前は排気空燃
比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるように空燃比
を制御する手段と、このリッチ側とリーン側とに交互に振れる排気空燃比の
振幅の大きさを前記第１の触媒の酸素ストレージ能力に
応じて設定する手段とを設けたことを特徴とするエンジ
ンの排気浄化装置。
【請求項２】前記第１の触媒の下流側に第２の触媒を設
けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気
浄化装置。
【請求項３】排気空燃比をリッチ側とリーン側とに交互
に振らせるあいだ排気の平均空燃比を理論空燃比付近に
保たせる手段を設け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排気浄化装置。
【請求項４】前記第１の触媒の前後に排気中の酸素濃度
に応じた出力をするセンサを設け、これら２つのセンサ
出力の反転周波数比または反転周期比に基づいて前記第
１の触媒の酸素ストレージ能力を推測することを特徴と
する請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジ
ンの排気浄化装置。
【請求項５】前記第１の触媒下流側の排気中の酸素濃度
に応じた出力をするセンサを設け、このセンサ出力の振
幅に基づいて前記第１の触媒の酸素ストレージ能力を推
測することを特徴とする請求項１から３までのいずれか
一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】前記空燃比振幅設定手段は、前記第１の触
媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ
と、前記第１の触媒下流側の排気中の酸素濃度に応じた
出力をするセンサと、これら２つのセンサ出力の反転周
波数比または反転周期比を計測する手段と、この反転周
波数比または反転周期比が前記第１の触媒の酸素ストレ
ージ能力の限界相当の値となるように空燃比制御量をフ
ィードバック制御することで排気空燃比の振幅の大きさ
を設定する手段とからなることを特徴とする請求項１か
ら３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装
置。
【請求項７】前記空燃比振幅設定手段は、前記第１の触
媒下流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ
と、この下流側センサ出力の振幅を計測する手段と、こ
の下流側センサ出力の振幅が前記第１の触媒の酸素スト
レージ能力の限界相当の値となるように空燃比制御量を
フィードバック制御することで排気空燃比の振幅の大き
さを設定する手段とからなることを特徴とする請求項１
から３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化
装置。
【請求項８】始動後に初めて前記第１の触媒の酸素スト
レージ能力の限界相当の値となったときの空燃比制御量
を学習値として記憶しておき、この学習値を次回始動時
に排気空燃比がリッチ側とリーン側とに交互に振れるよ
うに制御するときの空燃比制御量の初期値として用いる
ことを特徴とする請求項６または７に記載のエンジンの
排気浄化装置。
【請求項９】前記空燃比制御量の初めての学習より所定
時間の経過後に空燃比制御量を設定しなおすことを特徴
とする請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１０】前記空燃比制御量を設定しなおすときに
は空燃比制御量の学習を禁止することを特徴とする請求
項９に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１１】前記触媒活性化判定手段は、前記第１の
触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をするセン
サと、前記第１の触媒下流側の排気中の酸素濃度に応じ
た出力をするセンサと、これら２つのセンサ出力の反転
周波数比または反転周期比を計測する手段と、この反転
周波数比または反転周期比に基づいて前記第１の触媒が
活性化したかどうかを判定する手段とからなることを特
徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の
エンジンの排気浄化装置。
【請求項１２】前記触媒活性化判定手段は、前記第１の
触媒の温度を検出するセンサと、この温度センサの出力
に基づいて前記第１の触媒が活性化したかどうかを判定
する手段とからなることを特徴とする請求項１から１０
までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１３】前記触媒活性化判定手段は、エンジンの
冷却水温を検出するセンサと、この温度センサの出力に
基づいて前記第１の触媒が活性化したかどうかを判定す
る手段とからなることを特徴とする請求項１から１０ま
でのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１４】前記空燃比制御手段は、ほぼ理論空燃比
の得られる基本噴射量を運転条件に応じて算出する手段
と、この基本噴射量を一部の気筒について可変に増加
し、残りの気筒について可変に減少する手段と、この増
加される噴射量の燃料を前記一部の気筒の吸気管に、ま
た減少される噴射量の燃料を前記残りの気筒の吸気管に
供給する手段とからなることを特徴とする請求項１から
１３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装
置。
【請求項１５】前記空燃比制御手段は、ほぼ理論空燃比
の得られる基本噴射量を運転条件に応じて算出する手段
と、前記第１の触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた
出力をするセンサと、この上流側センサ出力と比較する
ためのスライスレベルのヒステリシス幅を可変に設定す
る手段と、このヒステリシス幅の設定されたスライスレ
ベルと前記上流側センサ出力との比較結果に基づいて空
燃比フィードバック補正量を算出する手段と、この空燃
比フィードバック補正量で前記基本噴射量を補正して燃
料噴射量を算出する手段と、この噴射量の燃料を吸気管
に供給する手段とからなることを特徴とする請求項１か
ら１３までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化
装置。
【請求項１６】前記空燃比制御手段は、ほぼ理論空燃比
の得られる基本噴射量を運転条件に応じて算出する手段
と、前記第１の触媒上流側の排気中の酸素濃度に応じた
出力をするセンサと、この上流側センサ出力に基づいて
フィードバック定数を可変に設定する手段と、このフィ
ードバック定数を用いて空燃比フィードバック補正量を
算出する手段と、この空燃比フィードバック補正量で前
記基本噴射量を補正して燃料噴射量を算出する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段とからなるこ
とを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに
記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１７】前記排気の平均空燃比を理論空燃比付近
に保たせる手段は、ほぼ理論空燃比の得られる基本噴射
量を運転条件に応じて算出する手段と、前記第１の触媒
上流側の排気中の酸素濃度に応じた出力をするセンサ
と、この上流側センサ出力に基づいてフィードバック定
数を設定する手段と、前記第１の触媒下流側の排気中の
酸素濃度に応じた出力をするセンサと、この下流側セン
サ出力に基づいて排気の平均空燃比が理論空燃比付近に
くるように前記フィードバック定数を修正する手段と、
この修正されたフィードバック定数を用いて空燃比フィ
ードバック補正量を算出する手段と、この空燃比フィー
ドバック補正量で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量
を算出する手段と、この噴射量の燃料を吸気管に供給す
る手段とからなることを特徴とする請求項３に記載のエ
ンジンの排気浄化装置。