(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された排気浄化触媒の酸素吸蔵量を、前記内燃機関の空燃比から算出される酸素吸脱量の履歴に基づいて推定する酸素吸蔵量推定手段と、
前記酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量に基づいて、空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量に対して、上側閾値及び下側閾値が設定されており、
前記空燃比制御手段は、前記酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量が上側閾値と下側閾値との間にあるときは、空燃比が一定となるようにオープンループ制御し、上側閾値より大きいときは、空燃比をリッチ側に制御し、下側閾値よりも小さいときは、空燃比をリーン側に制御す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】
上側閾値と下側閾値との間に、目標吸蔵量がさらに設定され、
前記空燃比制御手段は、前記酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量が上側閾値より大きいときは、酸素吸蔵量が目標吸蔵量となるように空燃比をリッチ側に制御し、下側閾値よりも小さいときは、酸素吸蔵量が目標吸蔵量となるように空燃比をリーン側に制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
目標吸蔵量が、上側閾値と下側閾値との間に、上側目標吸蔵量と下側目標吸蔵量として二つ設定され、
前記空燃比制御手段は、前記酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量が上側閾値より大きいときは、酸素吸蔵量が上側目標吸蔵量となるように空燃比をリッチ側に制御し、下側閾値よりも小さいときは、酸素吸蔵量が下側目標吸蔵量となるように空燃比をリーン側に制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【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する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関では、排気ガスを浄化するために排気通路上に排気浄化触媒（三元触媒）を配置し、排気通路に設けた空燃比センサにより空燃比を検出して、混合気が理論空燃比となるようにフィードバック制御を行うことにより、窒素酸化物NOx、一酸化炭素CO、炭化水素HCを同時に低減するようにしている。内燃機関から排出される排気ガスの浄化率をさらに向上させるには、上述したフィードバック制御を精度良く行うことが有効である。また、排気浄化触媒の酸素吸蔵作用に着目して、窒素酸化物NOx、一酸化炭素CO、炭化水素HCの浄化率をより一層向上させることも有効である。
【０００３】
この酸素吸蔵作用を効果的に利用するための制御が従来から検討されている。このような酸素吸蔵作用に着目した制御装置としては、特開平5-195842号公報に記載のものなどがある。特開平5-195842号公報に記載の制御装置は、排気浄化触媒に吸蔵される酸素量（酸素吸蔵量）の目標値を一つ定めて、酸素吸蔵量がこの目標値となるように空燃比を常時制御するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、排気浄化触媒の性質として、酸化・還元反応や酸素の吸脱反応をある程度繰り返し行わせた方が触媒金属が活性化され、浄化性能（酸化還元性能及び酸素吸脱性能）が高く維持されるという性質がある。上述したように、一つの目標値に収束するような制御を常時行うと、このような触媒金属の活性化が阻害され、排気浄化性能が低下するという現象が生じる。そこで、このような問題が生じないような改善が要望されていた。
【０００５】
従って、本発明の目的は、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力の低下を抑止すると共に、安定した空燃比制御を行うことのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に配設された排気浄化触媒の酸素吸蔵量を、内燃機関の空燃比から算出される酸素吸脱量の履歴に基づいて推定する酸素吸蔵量推定手段と、酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量に基づいて、空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量に対して、上側閾値及び下側閾値が設定されており、空燃比制御手段は、酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量が上側閾値と下側閾値との間にあるときは、空燃比が一定となるようにオープンループ制御し、上側閾値より大きいときは、空燃比をリッチ側に制御し、下側閾値よりも小さいときは、空燃比をリーン側に制御することを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上側閾値と下側閾値との間に、目標吸蔵量がさらに設定され、空燃比制御手段は、酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量が上側閾値より大きいときは、酸素吸蔵量が目標吸蔵量となるように空燃比をリッチ側に制御し、下側閾値よりも小さいときは、酸素吸蔵量が目標吸蔵量となるように空燃比をリーン側に制御することを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、目標吸蔵量が、上側閾値と下側閾値との間に、上側目標吸蔵量と下側目標吸蔵量として二つ設定され、空燃比制御手段は、酸素吸蔵量推定手段によって推定される酸素吸蔵量が上側閾値より大きいときは、酸素吸蔵量が上側目標吸蔵量となるように空燃比をリッチ側に制御し、下側閾値よりも小さいときは、酸素吸蔵量が下側目標吸蔵量となるように空燃比をリーン側に制御することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施形態の説明の前に、排気浄化触媒の酸素吸蔵作用について簡単に説明する。
【００１０】
以下に説明する実施形態においては、図１に示されるように、排気通路７上に排気浄化触媒１９を有している。なお、排気浄化触媒は、排気通路上に複数設けられる場合がある。直列的に複数設けられる場合や、分岐部分に並列的に複数設けられる場合などである。例えば、四気筒のエンジンに対して、そのうちの二気筒の排気管が一つにまとめられた箇所に排気浄化触媒が一つ設置され、残りの二気筒の排気管が一つにまとめられた箇所にもう一つの排気浄化触媒が設置される場合がある。本実施形態においては、各シリンダ３毎の排気管が一つにまとめられらた箇所よりも下流側に一つの排気浄化触媒１９が配設されている。
【００１１】
以下の実施形態における排気浄化触媒１９としては、酸素吸蔵作用を有する三元触媒が用いられている。この三元触媒は、セリア(CeO2)等の成分を有し、排気ガス中の酸素を吸蔵・放出する性質を有している。
【００１２】
この三元触媒の酸素吸蔵放出機能は、混合気の空燃比がリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸着保持し、空燃比がリッチになると吸着保持した酸素を放出するものである。混合気がリーンになったときには過剰な酸素が三元触媒に吸着保持されるために窒素酸化物NOxが還元され、混合気がリッチになったときには三元触媒に吸着保持された酸素が放出されるために一酸化炭素COや炭化水素HCが酸化され、窒素酸化物NOx、一酸化炭素CO、炭化水素HCを浄化することができる。
【００１３】
このとき、上述したように、三元触媒がその酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵していれば、入ガスの排気空燃比がリーンとなったときに酸素を吸蔵することができなくなり、排気ガス中の窒素酸化物NOxを充分に浄化できなくなる。一方、三元触媒が酸素を放出しきって酸素を全く吸蔵していなければ、入ガスの排気空燃比がリッチとなったときに酸素を放出することができないので、排気ガス中の一酸化炭素COや炭化水素HCを充分に浄化できなくなる。このため、入ガスの排気空燃比がリーンとなってもリッチとなっても対応できるように酸素吸蔵量を制御する。
【００１４】
三元触媒の酸素吸蔵・放出は、上述したように排気空燃比に応じて行われるので、空燃比を制御することによって、酸素吸蔵量を制御し得る。通常の空燃比制御では、吸入空気量などから基本燃料噴射量を算出し、この基本燃料噴射量に対して各種補正係数をかける（あるいは加える）ことによって、最終的な燃料噴射量が決定される。ここでは、酸素吸蔵量を制御するために、酸素吸蔵量に基づく補正係数が一つ決定され、これによって、酸素吸蔵量に基づく空燃比制御が行われる。
【００１５】
追って詳述するが、酸素吸蔵量に基づく空燃比制御を行わない場合がある。このような場合であっても空燃比制御自体は行われ得るものであり、酸素吸蔵量に基づく空燃比制御が行われない場合とは、上述した酸素吸蔵量に基づく補正係数が算出されない場合や、酸素吸蔵量に基づく補正係数が算出されても実際の空燃比制御には反映されない場合などである。
【００１６】
以下には、本発明の内燃機関の空燃比制御装置の実施形態について説明する。図１に本実施形態の制御装置を有する内燃機関の構成図を示す。
【００１７】
本実施形態の制御装置は、内燃機関であるエンジン１を制御するものである。エンジン１は、図１に示されるように、点火プラグ２によって各シリンダ３内の混合気に対して点火を行うことによって駆動力を発生する。エンジン１の燃焼に際して、外部から吸入した空気は吸気通路４を通り、インジェクタ５から噴射された燃料と混合され、混合気としてシリンダ３内に吸気される。シリンダ３の内部と吸気通路４との間は、吸気バルブ６によって開閉される。シリンダ３の内部で燃焼された混合気は、排気ガスとして排気通路７に排気される。シリンダ３の内部と排気通路７との間は、排気バルブ８によって開閉される。
【００１８】
吸気通路４上には、シリンダ３内に吸入される吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設されている。このスロットルバルブ９には、その開度を検出するスロットルポジションセンサ１０が接続されている。また、吸気通路４上には、アイドル時（スロットルバルブ９の全閉時）にバイパス通路１１を介してシリンダ３に供給される吸入空気量を調節するエアバイパスバルブ１２も配されている。さらに、吸気通路４上には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３も取り付けられている。
【００１９】
エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの位置を検出するクランクポジションセンサ１４が取り付けられている。クランクポジションセンサ１４の出力からは、シリンダ３内のピストン１５の位置や、エンジン回転数NEを求めることもできる。また、エンジン１には、エンジン１のノッキングを検出するノックセンサ１６や冷却水温度を検出する水温センサ１７も取り付けられている。
【００２０】
これらの点火プラグ２、インジェクタ５、スロットルポジションセンサ１０、エアバイパスバルブ１２、エアフロメータ１３、クランクポジションセンサ１４、ノックセンサ１６、水温センサ１７やその他のセンサ類は、エンジン１を総合的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８と接続されており、ＥＣＵ１８からの信号に基づいて制御され、あるいは、検出結果をＥＣＵ１８に対して送出している。排気通路７上に配設された排気浄化触媒１９の温度を測定する触媒温度センサ２１、チャコールキャニスタ２３によって捕集された燃料タンク内での蒸発燃料を吸気通路４上にパージさせるパージコントロールバルブ２４もＥＣＵ１８に接続されている。
【００２１】
また、ＥＣＵ１８には、排気浄化触媒１９の上流側に取り付けられた上流側空燃比センサ２５及び排気浄化触媒１９の下流側に取り付けられた下流側空燃比センサ２６も接続されている。上流側空燃比センサ２５は、その取付位置における排気ガス中の酸素濃度から排気空燃比をリニアに検出するリニア空燃比センサである。下流側空燃比センサ２６は、その取付位置における排気ガス中の酸素濃度から排気空燃比をオン−オフ的に検出する酸素センサである。なお、これらの空燃比センサ２５，２６は、所定の温度（活性化温度）以上とならなければ正確な検出を行えないため、早期に活性化温度に昇温されるように、ＥＣＵ１８を介して供給される電力によって昇温される。
【００２２】
ＥＣＵ１８は、内部に演算を行うＣＰＵや演算結果などの各種情報量を記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、各制御プログラムを格納したＲＯＭ等を有している。ＥＣＵ１８は、空燃比に基づいてエンジン１を制御したり、排気浄化触媒１９に吸蔵されている酸素吸蔵量を演算する。また、ＥＣＵ１８は、インジェクタ５によって噴射する燃料噴射量を演算したり、酸素吸蔵量の履歴から排気浄化触媒１９の劣化判定も行う。即ち、ＥＣＵ１８は、検出した排気空燃比や算出した酸素吸蔵量などに基づいてエンジン１を制御する。
【００２３】
次に、上述した空燃比制御装置によって、酸素吸脱量の履歴を用いて排気浄化触媒１９の酸素吸蔵量を推定し、この推定された酸素吸蔵量に基づく空燃比オープンループ制御（制御を停止させる場合も含む）について説明する。
【００２４】
酸素吸蔵量O2SUMは、上流側空燃比センサ２５によって検出される排気浄化触媒１９の上流側の排気空燃比Abyfから排気浄化触媒１９の酸素吸脱量O2ADを推定し、これを積算していくことによって（即ち、履歴を用いることによって）得られる。ここでは、酸素吸脱量O2ADが正の値の時は酸素が排気浄化触媒１９に吸蔵され、即ち、酸素吸蔵量O2SUMは増加される。一方、酸素吸脱量O2ADが負の値の時は酸素が放出され、即ち、酸素吸蔵量O2SUMは減少される。
【００２５】
また、排気浄化触媒１９が吸蔵し得る最大の酸素吸蔵量を最大吸蔵可能酸素量OSCとする（図３参照）。即ち、酸素吸蔵量O2SUMは、ゼロと最大吸蔵可能酸素量OSCとの間の値をとることになる。酸素吸蔵量O2SUMがゼロということは、排気浄化触媒１９が酸素を吸蔵していないということであり、酸素吸蔵量O2SUMが最大吸蔵可能酸素量OSCであるということは、排気浄化触媒１９がその能力の限界まで酸素を吸蔵しきっているということである。最大吸蔵可能酸素量OSCは、一定ではなく、排気浄化触媒１９の状態（温度や劣化度合いなど）により変動し得る。最大吸蔵可能酸素量OSCの更新は、下流側空燃比センサ２６の検出結果の基づいて行われる。
【００２６】
なお、酸素吸蔵量O2SUMは、ある時点（例えばイグニションオン時）を基準として算出してもよく、この場合は、基準時の酸素吸蔵量O2SUMをゼロとし、これに対して上側、下側で変動するような制御をしても良い。このような場合は、その時点での排気浄化触媒１９の状態に応じて酸素吸蔵量O2SUMが取りうる上限値及び下限値をそれぞれ設定でき、この上下限値の差が上述した最大吸蔵可能酸素量OSCに相当するものとなる（図４参照）。上述した上限値及び下限値は、排気浄化触媒１９の状態に応じてそれぞれ変動し得る。これらの上限値及び下限値（即ち、最大吸蔵可能酸素量OSC）の更新は、下流側空燃比センサ２６の検出結果の基づいて行われる。
【００２７】
本実施形態では、上流側空燃比センサ２５やＥＣＵ１８などが、酸素吸脱量O2ADの履歴から酸素吸蔵量O2SUMを推定する酸素吸蔵量推定手段として機能している。また、ＥＣＵ１８や、エアフロメータ１３、インジェクタ５などが空燃比制御手段として機能している。
【００２８】
本実施形態における制御のフローチャートを図２に、酸素吸蔵量O2SUMの時間経過に伴う変化を図３に示す。本実施形態の制御においては、図３に示されるように、推定される酸素吸蔵量O2SUMに対して上側閾値Ｂ及び下側閾値Ａが設定されている。さらに、この上側閾値Ｂと下側閾値Ａとの間に二つの目標吸蔵量がさらに設定されている。この二つの目標吸蔵量は、上側閾値Ｂに近い上側目標吸蔵量Ｂ−βと、下側閾値Ａに近い下側目標吸蔵量Ａ＋αとである。
【００２９】
なお、これらの下側閾値Ａ，上側閾値Ｂ，下側目標吸蔵量Ａ＋α，上側目標吸蔵量Ｂ−βは、固定値とされても良いし、変動する値とされても良い。本実施形態においては、排気浄化触媒１９の状態に応じて変動される。また、図３に示される範囲内においては、最大酸素吸蔵可能量OSCは、一定の値を維持している。
【００３０】
そして、酸素吸蔵量O2SUMが上側閾値Ｂより大きくなったときには酸素吸蔵量O2SUMが上側目標吸蔵量Ｂ−βとなるまで空燃比をリッチ側に制御する（酸素吸蔵量O2SUMは減少される）。一方、酸素吸蔵量O2SUMが、下側閾値Ａよりも小さくなったときには酸素吸蔵量O2SUMが下側目標吸蔵量Ａ＋αとなるまで空燃比をリーン側に制御する（酸素吸蔵量O2SUMは増加される）。そして、酸素吸蔵量O2SUMが上側閾値Ｂと下側閾値Ａとの間にあるときは、空燃比が一定となるように制御する。
【００３１】
なお、ここに言う、酸素吸蔵量O2SUMが上側閾値Ａと下側閾値Ｂとの間にある、とは、酸素吸蔵量O2SUMがはじめからこの範囲内にある場合をいい、上述したように、酸素吸蔵量O2SUMが上側閾値Ｂより大きくなって、酸素吸蔵量O2SUMが上側目標吸蔵量Ｂ−βとなるまでの過程で上記範囲内にある場合や、下側閾値Ａよりも小さくなって、酸素吸蔵量O2SUMが下側目標値Ａ＋αとなるまでの過程で上記範囲内にある場合を含まない。
【００３２】
酸素吸蔵量O2SUMが上側閾値Ｂと下側閾値Ａとの間にある場合に空燃比が一定となるように制御する際、本実施形態では、理論空燃比へのオープンループ制御が実行される。これは、空燃比センサ２５，２６によって検出される排気空燃比に基づいて、空燃比が理論空燃比となるように制御する一般的なものである。このように、空燃比が一定となるように制御されるが、実際には加速時に燃料増量や減速時にフューエルカットなどの燃料噴射量補正制御によって空燃比が意図的に変動されたり、不可避的な空気量変化と燃料噴射量の制御誤差などによって空燃比が不可避的に変動し、空燃比が理論空燃比からずれるという現象が生じる。
【００３３】
このような現象の結果、酸素吸蔵量O2SUMが上述した範囲内にあり、空燃比が一定となるように制御されても、酸素吸蔵量O2SUMは運転状態の変化に応じて成り行きで変動する。酸素吸蔵量O2SUMが上述した所定の範囲外となれば、上述した制御によって空燃比が制御されるが、所定の範囲内にある場合は、上述したような成り行きによって変動する。上述したように、排気浄化触媒には、酸化・還元反応や酸素の吸脱反応がある程度繰り返し行われた方が、即ち、酸素吸蔵量O2SUMがある程度変動した方が触媒金属が活性化され、浄化性能（酸化還元性能及び酸素吸脱性能）が高く維持されるという性質がある。このため、このように、所定の範囲内で自然に変動させることによって触媒金属が活性化され、排気浄化性能を高く維持することができる。
【００３４】
さらに、酸素吸蔵量O2SUMと、酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御の制御ゲイン（酸素吸蔵量O2SUMに関係した部分の制御ゲインのみ）との関係を図５に示す。このように、酸素吸蔵量O2SUMの所定範囲からの乖離が大きいほど、制御ゲインの絶対値を大きくするようにすれば、酸素吸蔵量O2SUMをより早期に所定範囲内に復帰させることができると共に、所定範囲内にある場合は制御ゲインの絶対値を小さくして制御系が荒れるのを抑止することができる。
【００３５】
図２に示されるフローチャートに基づいて説明する。まず、酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御を行える基本的な状況にあるか否か（制御実行条件が成立しているか否か）が判定される（ステップ１００）。制御実行条件とは、例えば、上流側空燃比センサ２５が活性化温度に達しているか否かなどである。上述したように、酸素吸蔵量O2SUMは上流側空燃比センサ２５の出力に基づいて推定されるので、上流側空燃比センサ２５が活性化していない場合は、酸素吸蔵量O2SUMの正常な推定を行えない。このような場合は、制御実行条件が成立していないとみなされる。
【００３６】
ステップ１００が否定される場合は、酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御は行われず、図２に示されるフローチャートの制御を一旦終了する。ステップ１００が肯定される場合は、次に、排気浄化触媒１９の状況などから、上側閾値Ｂ及び下側閾値Ａが算出される（ステップ１１０）。次いで、その時点での酸素吸蔵量O2SUMが、算出された下側閾値Ａよりも小さいか否かを判定する（ステップ１２０）。ステップ１２０が肯定される場合、即ち、酸素吸蔵量O2SUMが下側閾値Ａより小さく、所定範囲外にある場合は、酸素吸蔵量O2SUMを所定範囲内に戻すべく、酸素吸蔵量O2SUMの目標吸蔵量として、下側目標吸蔵量Ａ＋αが設定される（ステップ１５０）。ステップ１５０の後、設定されている目標吸蔵量に収束させる制御が行われる（ステップ１８０）。
【００３７】
一方、ステップ１２０が否定されるような場合は、酸素吸蔵量O2SUMが、算出された上側閾値Ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップ１３０）。ステップ１３０が肯定される場合、即ち、酸素吸蔵量O2SUMが上側閾値Ｂより大きく、所定範囲外にある場合は、酸素吸蔵量O2SUMを所定範囲内に戻すべく、酸素吸蔵量O2SUMの目標吸蔵量として、上側目標吸蔵量Ｂ−βが設定される（ステップ１６０）。ステップ１６０の後、設定されている目標吸蔵量に収束させる制御が行われる（ステップ１８０）。
【００３８】
さらに、ステップ１３０も否定されるような場合は、酸素吸蔵量O2SUMが、下側目標吸蔵量Ａ＋α以上、上側目標吸蔵量Ｂ−β以下の範囲内にあるか否かを判定する（ステップ１４０）。ステップ１４０が肯定されような場合は、酸素吸蔵量O2SUMが、下側目標吸蔵量Ａ＋α以上、上側目標吸蔵量Ｂ−β以下の範囲内にあるので、無条件に酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御は行われないこととなり、図２に示されるフローチャートの制御を一旦終了する。
【００３９】
一方、ステップ１４０が否定される場合は、酸素吸蔵量O2SUMが、上側目標吸蔵量Ｂ−βより大きく、かつ、上側閾値Ｂ以下であるか、下側目標吸蔵量Ａ＋αより小さく、かつ、下側閾値Ａ以上であるかである。この場合は、酸素吸蔵量O2SUMが所定範囲外となってステップ１５０やステップ１６０で設定された目標吸蔵量に収束させる制御中であるか否かを判定する（ステップ１７０）。
【００４０】
ステップ１７０が肯定されるようであれば、設定されている目標吸蔵量に収束させる制御が行われる（ステップ１８０）。ステップ１７０が否定される場合は、酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御は行われずに、図２に示されるフローチャートの制御を一旦終了する。
【００４１】
このようにすることによって、酸素吸蔵量O2SUMは、ある一定の範囲（本実施形態の場合は、上側閾値Ｂと下側閾値Ａとの間）で変動し得る。既に述べたが、排気浄化触媒には、酸化・還元反応や酸素の吸脱反応をある程度繰り返し行わせた方が触媒金属が活性化され、浄化性能（酸化還元性能及び酸素吸脱性能）が高く維持されるという性質があるので、このように、所定の範囲内で自然に変動させることによって触媒金属が活性化され、排気浄化性能を高く維持することができる。
【００４２】
これに対して、一つの目標値に収束するように酸素吸蔵量O2SUMを制御すると、このような活性化が行われず、排気浄化触媒の浄化性能が鈍くなってしまう。また、一つの目標値に収束するように酸素吸蔵量O2SUMを制御するばあい、制御と実際の状況とが合わないと、制御が発散しやすくなるということも懸念される。これに対して、本実施形態によれば、所定の範囲内にある場合は、成り行きに任せて変動させることによって、制御が破綻してしまうようなことを抑止できる。しかも、成り行きであっても、所定範囲内で酸素吸蔵量O2SUMは変動するので、上述した活性化は確実に行われる。
【００４３】
また、本実施形態は、外乱などによって酸素吸蔵量O2SUMを所定範囲内で変動させる（酸素吸脱反応を行わせる）ものであったが、酸素吸蔵量O2SUMを所定範囲内で強制的に変動させるということも考えられる。しかし、この場合は、強制的な変動に外乱が重畳され、排気浄化触媒が酸素を使い切ってしまったり、酸素をその能力一杯にまで吸蔵してしまったりというようなことが生じやすい。このようなことが生じると、排気浄化性能が悪化するのは既に述べたとおりである。
【００４４】
逆に、このようなことを危惧して、強制的に変動させる範囲を小さくさせれば、変動幅が小さくなって、一つの目標値に対して収束させるような制御と何ら変わらなくなってしまう。このようなことも考慮すると、本実施形態のように、酸素吸蔵量O2SUMを強制的に変動させずに、所定範囲外となるような場合にだけ制御することが好ましい。
【００４５】
上述した実施形態では、酸素吸蔵量O2SUMが所定範囲外を外れるような場合は、その所定範囲内に設定された目標吸蔵量となるまで、酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御が行われた。この場合、一旦所定範囲外となったら、一度目標吸蔵量となるまでは、所定範囲内であっても酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御が行われる場合がある。しかし、酸素吸蔵量O2SUMが所定範囲外を外れるような場合は、酸素吸蔵量O2SUMが、その所定範囲内に戻るまで酸素吸蔵量O2SUMに基づく空燃比制御を行うという制御を行っても良い。この制御は、上述した制御におけるαやβの値がゼロである場合と同等である。
【００４６】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、酸素吸蔵量推定手段は、エンジン１の空燃比から算出される酸素吸脱量O2ADの履歴から酸素吸蔵量O2SUMを推定するが、上述した実施形態においては、酸素吸脱量O2ADを算出するための空燃比として上流側空燃比センサ２５の出力を用いた。しかし、酸素吸脱量を算出するための空燃比として、エンジン１の制御空燃比を用いることも可能である。あるいは、上述した燃料挙動モデルや燃焼モデルから得られる空燃比を用いてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、酸素吸蔵量が上側閾値と下側閾値の間（所定範囲内）で変動するので、排気浄化触媒の活性化が促進され、排気浄化触媒の浄化性能を高く維持することができると共に、安定した空燃比制御を行うことができる。
【００４８】
このとき、酸素吸蔵量の目標吸蔵量を所定範囲内に設定し、酸素吸蔵量が所定範囲外になったときに、酸素吸蔵量がこの目標吸蔵量となるように空燃比制御を行うことによって、酸素吸蔵量を所定範囲内に維持しつつ、その変動をも行わせることを両立させることができる。
【００４９】
そして、この目標吸蔵量を所定範囲内に上側目標吸蔵量と下側目標吸蔵量として二つ設定することによって、酸素吸蔵量に基づく空燃比制御によって酸素吸蔵量を強制的に制御する機会がさらに減り、排気浄化触媒の活性化をより一層促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置の一実施形態を有する内燃機関を示す断面図である。
【図２】本発明の制御装置の一実施形態による制御のフローチャートである。
【図３】本発明の制御装置の一実施形態による制御時の酸素吸蔵量の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の制御装置の他の実施形態による制御時の酸素吸蔵量の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の制御装置の一実施形態による制御時の酸素吸蔵量と制御ゲインとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、４…吸気通路、５…インジェクタ（空燃比制御手段）、７…排気通路、１３…エアフロメータ（空燃比制御手段）、１８…ＥＣＵ（酸素吸蔵量推定手段・空燃比制御手段）、１９…排気浄化触媒、２５…上流側空燃比センサ（酸素吸蔵量推定手段）、２６…下流側空燃比センサ。
【図１】
0003622661.tif 000002
【図２】
0003622661.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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