(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
理論空燃比よりもリーン空燃比雰囲気において排気中のＮＯｘを吸着し、理論空燃比以下の空燃比雰囲気において前記吸着したＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸着触媒を排気通路に備えてなる内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域から理論空燃比付近で燃焼させる運転領域に移行したときに一時的に空燃比を目標空燃比よりもリッチ化させるリッチ化手段と、
理論空燃比付近で燃焼させる運転領域において、前記目標空燃比に実際の空燃比を近づけるよう機関吸入混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
前記リッチ化手段でリッチ化した空燃比が前記目標空燃比になるまでの空燃比フィードバック制御手段による制御周期に基づいて前記リッチ化手段によるリッチ化度合を制御するリッチ化度合制御手段と、を備え、
該リッチ化度合制御手段が、
前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域において、前記ＮＯx 吸着触媒に吸着されたＮＯx 吸着量を算出するＮＯx 吸着量算出手段と、機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記空燃比フィードバック制御手段による前記制御周期を検出する周期検出手段とを備え、算出されたＮＯx 吸着量と検出された機関回転速度とに基づいてＮＯx 吸着量が大きくなるほど大きく機関回転速度が大きくなるほど大きく設定した空燃比フィードバック制御周期の目標値に、前記周期検出手段で検出された実際のフィードバック制御周期が近づくように、前記リッチ化手段によるリッチ化度合を制御する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。
【請求項２】
前記リッチ化度合制御手段が、機関負荷と機関回転速度とによって複数に区分される運転領域毎に、フィードバック制御周期に基づき制御したリッチ化度合を学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
機関の加速運転及び減速運転を検出する加減速運転検出手段を備え、
前記リッチ化度合制御手段が、前記加減速運転検出手段の検出する加速運転と減速運転毎に、フィードバック制御周期に基づき制御したリッチ化度合を学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記空燃比フィードバック制御手段が、目標空燃比に実際の空燃比を近づけるように機関吸入混合気の空燃比を少なくとも比例・積分制御によって制御する構成であり、
前記リッチ化手段が、前記空燃比フィードバック制御手段におけるリッチ化方向の比例操作量を増大補正することで、一時的に空燃比を目標空燃比よりもリッチ化させ、かつ、前記空燃比フィードバック制御手段による１制御周期が終了した時点で前記比例操作量の増大補正を中止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つ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し、詳しくは、機関排気通路にＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着触媒を有し、該ＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘを理論空燃比以下での燃焼状態でＨＣ，ＣＯと反応させて浄化するシステムにおいて、前記ＮＯｘ浄化を適正に行わせるための空燃比制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記ＮＯｘ吸着触媒を備えた内燃機関としては、特開平６−１２９２４６号公報に開示されるようなものがあった。
このものは、流入排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、リッチになると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着剤を排気通路に備え、リーン運転から理論空燃比付近での運転に移行するときに、空燃比を一時的にリッチにした後に理論空燃比付近にする構成であり、前記リッチ化度合或いはリッチ化の期間を、ＮＯｘ吸着剤に蓄えられたＮＯｘ量に基づいて制御する構成となっている。
【０００３】
かかる構成によると、リーン運転から理論空燃比付近での運転への移行に伴って放出されるＮＯｘ量に見合うだけのＨＣを確保することができ、以て、ＮＯｘを良好に浄化できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、前記リッチ化度合が適正であるか否かを判定する手段をもたない構成であったため、リッチ化によるＮＯｘ低減効果が要求通りに発揮されなかったり、リッチ化度合が過剰となって排気性状や燃費を悪化させる惧れがあった。
【０００５】
例えば、製品の特性ばらつき等によって、ベースとなる空燃比がストイキ（理論空燃比）よりは元々リーン側になっている場合、リッチ化を行っても実際の空燃比は所望の値よりもリーンになり、充分なＨＣの供給が行えずＮＯｘ  の浄化性能が低下してＮＯｘ  排出量を要求レベル以下に抑制することができない。逆に、ベース空燃比がリッチ側になっている場合は、リッチ化により所望の値よりも実際の空燃比はリッチになり、余剰のＨＣが排出され燃費も悪化する。
【０００６】
ここで、前記ベース空燃比のばらつきを解消する技術として空燃比学習制御が知られているが、空燃比学習制御は、一般的に定常運転時の空燃比安定を狙いとするもので、同じ運転条件に比較的長い時間留まっている間に、誤差に応じた補正量を求めるものである。このため、リーン運転から理論空燃比運転に移行する典型的なパターンである、巡行状態からアクセルを踏み込んで加速状態へ移行する過渡時のような、吸入空気量の計測誤差が生じ易く、また、吸気ポート壁面に付着している燃料の状態も大きく変化する場合は、定常時の空燃比安定を狙いとする前記空燃比学習では、リーン運転から理論空燃比運転に移行するときのベース空燃比を高精度に補正できず、結果的に、リッチ化制御によって所期のリッチ混合気を形成することができない場合が生じる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ベース空燃比のばらつき等があっても、ＮＯｘの低減に最適なリッチ化制御を安定的に行えるようにし、以て、ＮＯｘ排出量を確実に抑制しつつ、ＨＣ量の増大や燃費の悪化を回避できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１記載の発明による内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すように、理論空燃比よりもリーン空燃比雰囲気において排気中のＮＯｘを吸着し、理論空燃比以下の空燃比雰囲気において前記吸着したＮＯｘを脱離するＮＯｘ吸着触媒を排気通路に備え、前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域から理論空燃比付近で燃焼させる運転領域に移行したときに一時的に空燃比を目標空燃比よりもリッチ化させるリッチ化手段と、理論空燃比付近で燃焼させる運転領域において、前記目標空燃比に実際の空燃比を近づけるよう機関吸入混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、前記リッチ化手段でリッチ化した空燃比が前記目標空燃比になるまでの空燃比フィードバック制御手段による制御周期に基づいて前記リッチ化手段によるリッチ化度合を制御するリッチ化度合制御手段とを備え、該リッチ化度合制御手段が、前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域において、前記ＮＯx 吸着触媒に吸着されたＮＯx 吸着量を算出するＮＯx 吸着量算出手段と、機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記空燃比フィードバック制御手段による前記制御周期を検出する周期検出手段とを備え、算出されたＮＯx 吸着量と検出された機関回転速度とに基づいてＮＯx 吸着量が大きくなるほど大きく機関回転速度が大きくなるほど大きく設定した空燃比フィードバック制御周期の目標値に、前記周期検出手段で検出された実際のフィードバック制御周期が近づくように、前記リッチ化手段によるリッチ化度合を制御する構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、前記リーン空燃比で燃焼させる運転領域から理論空燃比付近で燃焼させる運転領域に移行し、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘが脱離されるときに、空燃比を積極的にリッチ化して、ＮＯｘの還元処理に必要とされるＨＣ量の確保を図る。ここで、ベース空燃比がリッチ側にある場合とリーン側にある場合とで、リッチ化度合を同一に設定した場合、リッチ化した後に目標空燃比になるまでの空燃比フィードバック制御周期が異なり、リッチ化度合に過不足が発生する。そこで、空燃比フィードバック制御周期の目標値を、ＮＯx 吸着量と機関回転速度とに基づいてＮＯx 吸着量が大きくなるほど大きく機関回転速度が大きくなるほど大きく設定し、実際の空燃比フィードバック制御周期がこの目標値となるようリッチ化度合を制御することで、リッチ化度合を適正化し、ＮＯx 排出量を抑制すると共に、ＨＣ排出量の増大を回避する。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記リッチ化度合制御手段が、機関負荷と機関回転速度とによって複数に区分される運転領域毎に、フィードバック制御周期に基づき制御したリッチ化度合を学習する構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、機関負荷と機関回転速度とによって複数に区分される運転領域毎に、フィードバック制御周期を適正にできるリッチ化度合が学習されるから、運転条件が異なっても、安定的にＮＯｘ  排出量を抑制でき、また、過剰なリッチ化によってＨＣ量が増大することを回避できる。
請求項３記載の発明では、機関の加速運転及び減速運転を検出する加減速運転検出手段を備え、前記リッチ化度合制御手段が、前記加減速運転検出手段の検出する加速運転と減速運転毎に、フィードバック制御周期に基づき制御したリッチ化度合を学習する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、リッチ化度合の学習値として、加速運転時用と減速運転時用の２つの値を用意しておけばよく、記憶装置の記憶量を大幅に少なくでき記憶装置の負担を軽減できる。
請求項４記載の発明では、前記空燃比フィードバック制御手段が、目標空燃比に実際の空燃比を近づけるように機関吸入混合気の空燃比を少なくとも比例・積分制御によって制御する構成であり、前記リッチ化手段が、前記空燃比フィードバック制御手段におけるリッチ化方向の比例操作量を増大補正することで、一時的に空燃比を目標空燃比よりもリッチ化させ、かつ、前記空燃比フィードバック制御手段による１制御周期が終了した時点で前記比例操作量の増大補正を中止する構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、比例操作量の増大補正によって一時的にリッチ化された空燃比が徐々に目標空燃比付近に復帰し、再度リッチ化方向に比例制御が行われる段階、即ち、１制御周期を終了した時点では、比例操作量の増大補正が中止されるので、リッチ化制御状態から目標空燃比付近の状態へと滑らかに変化させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は、第１の実施形態における内燃機関のシステム構成を示す図である。
この図２において、内燃機関１には、エアクリーナ２を介した空気がスロットル弁３で流量調整されて吸引される。
【００１６】
各気筒の吸気ポートに介装された燃料噴射弁４から噴射供給される燃料が前記空気と混合して混合気が形成され、シリンダ内に吸引された混合気を、点火栓５による火花点火で着火燃焼させる。
燃焼排気は、ＮＯｘ吸着剤を有してなるＮＯｘ吸着触媒６及び三元触媒７で浄化された後、マフラー８を介して大気中に排出される。
【００１７】
前記ＮＯｘ吸着触媒６は、流入排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、リッチになると吸収したＮＯｘを放出する機能を有するものである。
前記燃料噴射弁４による燃料噴射量を制御するマイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット９には、各種センサからの検出信号が入力される。
即ち、前記コントロールユニット９には、ディストリビュータ１０に内蔵された機関回転速度検出手段としてのクランク角センサ１１からの回転信号、水温センサ１２からの水温信号、酸素センサ１３からの酸素濃度信号、エアフローメータ１４からの吸入空気量信号、スロットルセンサ１５からの開度信号等が入力される。
【００１８】
そして、コントロールユニット９は前記各種センサからの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁４による噴射量を制御すると共に、点火栓５による点火時期、補助空気量調整バルブ１６の開度を制御する。
ここで、本実施形態の機関１は、理論空燃比よりも大幅にリーンである空燃比（例えば空燃比２０〜２２程度）で燃焼させる所謂リーン燃焼機関であり、図３に示すルーチンに従って、前記リーン空燃比での燃焼と、理論空燃比付近での燃焼とを切り換えるようになっている。
【００１９】
図３のフローチャートにおいて、Ｓ３０１  では、前記スロットルセンサ１５に設けられたアイドルスイッチの信号を読み込み、Ｓ３０２  で、アイドルスイッチがＯＮであるか否か、即ち、スロットル弁３が全閉の状態であるか否かを判別する。
そして、アイドルスイッチがＯＦＦでスロットル弁３が開かれている状態であるときには、スロットル弁開度がリーン燃焼条件にあると判断してＳ３０３  へ進む。
【００２０】
Ｓ３０３  では、水温センサ１２による検出信号を読み込み、次のＳ３０４  では、水温ＴＷが所定温度範囲内（ＴＷＬ≦ＴＷ≦ＴＷＨ）であるか否かを判別する。
尚、本実施例では、図１０に示すように、前記酸素センサ１３の検出信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御（図１０では、「λコン」と示してある。）を実行する水温範囲内のより狭い範囲をリーン燃焼条件域としてある。
【００２１】
Ｓ３０４  で、水温ＴＷがリーン燃焼条件域であると判別された場合には、Ｓ３０５  へ進み、機関負荷ＴＰの検出を行う。
本実施例では、前記エアフローメータ１４で検出される吸入空気量Ｑと、クランク角センサ１１からの検出信号に基づいて算出される機関回転速度ＮＥとに基づいて算出される燃料噴射弁４の基本燃料噴射量ＴＰ（ＴＰ＝Ｋ×Ｑ／ＮＥ：Ｋは定数）を、機関負荷を代表する値とする。
【００２２】
Ｓ３０６  では、前記機関負荷ＴＰが所定範囲内（ＴＰＬ≦ＴＰ≦ＴＰＨ）であるか否かを判別し、所定範囲内であれば、Ｓ３０７  へ進んで、クランク角センサ１１からの検出信号に基づいて機関回転速度ＮＥを検出する。
そして、Ｓ３０８  では、機関回転速度ＮＥが所定範囲内（ＮＥＬ≦ＮＥ≦ＮＥＨ）であるか否かを判別し、図１１に示すように、機関負荷ＴＰと機関回転速度ＮＥとがそれぞれ所定範囲内である運転領域として予め特定されているリーン燃焼領域に該当しているか否かを判別する。
【００２３】
前記リーン燃焼領域に該当している場合には、Ｓ３０９  へ進み、スロットルセンサ１５によりスロットル弁開度ＴＶＯを検出する。
Ｓ３１０  では、スロットル弁開度ＴＶＯが所定開度ＴＶＯＨ以下であるか否かを判別し、所定開度ＴＶＯＨ以下であれば、Ｓ３１１  へ進む。
Ｓ３１１  では、車速ＶＳＰを検出し、次のＳ３１２  では、車速ＶＳＰが所定速度ＶＳＰＬ以上であるか否かを判別する（図１２参照）。
【００２４】
そして、車速ＶＳＰが所定速度ＶＳＰＬ以上であれば、Ｓ３１３  へ進み、車速ＶＳＰの変化率ΔＶＳＰを検出する。
Ｓ３１４  では、前記変化率ΔＶＳＰが所定値ＤＶＨ（図１２参照）以下であるか否かを判別し、車速ＶＳＰが略安定しているときには、Ｓ３１５  へ進み、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮに１をセットする。
【００２５】
一方、上記条件のうちの１つでも満足しない条件がある場合には、Ｓ３１６  へ進んで、前記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮに０をセットする。
図４のフローチャートに示すルーチンは、前記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮに基づく燃空比制御の様子を示すものである。
この図４のフローチャートにおいて、まず、Ｓ４０１  では、前記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮの判別を行う。
【００２６】
そして、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが１であるときには、Ｓ４０２  へ進み、目標燃空比ＴＤＭＬを、リーン燃空比マップを参照して求める。
一方、前記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが０であるときには、Ｓ４０３  へ進み、目標燃空比ＴＤＭＬを、ストイキ燃空比（理論空燃比）マップを参照して求める。
【００２７】
Ｓ４０４  では、再度前記リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮを判別し、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが１であるときには、Ｓ４０５  へ進んで、燃空比補正係数ＤＭＬを、
ＤＭＬ＝Ｍａｘ（ＤＭＬ−ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ）
として設定する。
【００２８】
前記ΔＤＭＬは、図１３に示すように、スロットル弁の開度変化率ΔＴＶＯが大きいときほど大きな値として設定される燃空比補正係数ＤＭＬのステップ変化量であり、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが０の状態から１に変化すると、前記ΔＤＭＬによる変化速度で、目標燃空比ＴＤＭＬまで徐々にリーン化されるようにする。
【００２９】
一方、リーン運転許可フラグＦＬＥＡＮが０であるときには、Ｓ４０６  へ進んで、燃空比補正係数ＤＭＬを、
ＤＭＬ＝Ｍｉｎ（ＤＭＬ＋ΔＤＭＬ，ＴＤＭＬ）
として設定する。
即ち、リーン燃焼状態からストイキ（理論空燃比）に切り換えるときには、前記ΔＤＭＬによる変化速度で、目標燃空比ＴＤＭＬまで徐々にリッチ化されるようにする（図１３参照）。
【００３０】
Ｓ４０７  では、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  であるか否かを判別し、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  であって、理論空燃比での燃焼を行わせるときには、そのまま本ルーチンを終了させる。
一方、Ｓ４０７  で前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  でないと判別されたときには、理論空燃比に実際の空燃比を近づける空燃比フィードバック制御を行わないので、Ｓ４０８  へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを１．０  にクランプする。
【００３１】
図５のフローチャートに示すルーチンは、前記ＮＯｘ吸着触媒６におけるＮＯｘ吸着量を算出するものである。尚、この図５のフローチャートに示す機能が、ＮＯｘ吸着量算出手段に相当する。
Ｓ５０１  では、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  未満であるか否かに基づいてリーン燃焼状態であるか否かを判別する。
【００３２】
燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  未満であってリーン燃焼されているときには、前記ＮＯｘ吸着触媒６にＮＯｘが吸着されることになるので、Ｓ５０２  へ進んで、ＮＯｘ吸着速度ＤＡＢＳＲを下式に基づいて推定する。
ＤＡＢＳＲ＝ＤＡＢＳＲ０＃×ＴＰ／ＴＰ０×Ｑ／Ｑ０×（ＡＢＳＦＣ＃−ＡＢＳＴＣ）／ＡＢＳＦＣ＃
ここで、ＤＡＢＳＲ０＃は基準吸着速度、ＴＰ０は基準負荷、Ｑ０は基準空気量、ＡＢＳＦＣ＃は最大吸着量、ＡＢＳＴＣは現時点における吸着量であり、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ＤＡＢＳＲを大きく推定し、更に、吸着量ＡＢＳＴＣが多くなるほど吸着速度ＤＡＢＳＲを遅く推定する構成としてある。
【００３３】
次のＳ５０３  では、前記吸着速度ＤＡＢＳＲを用いて現時点におけるＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣを下式に従って推定する。
ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（ｏｌｄ）＋ＤＡＢＳＲ
一方、Ｓ５０１  で燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  未満でないと判別されたときには、理論空燃比燃焼時であり、前記ＮＯｘ吸着触媒６に吸着されていたＮＯｘが放出されることになるので、Ｓ５０４  でＮＯｘ脱離速度ＤＰＲＧＲを下式に従って推定する。
【００３４】
ＤＰＲＧＲ＝ＤＰＲＧＲ０＃×ＴＰ／ＴＰ０×Ｑ／Ｑ０×ＡＢＳＴＣ／ＡＢＳＦＣ＃
ここで、前記ＤＰＲＧＲ０＃は、基準の脱離速度である。
Ｓ５０５  では、前記脱離速度ＤＰＲＧＲを用いて現時点におけるＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣを下式に従って推定する。
【００３５】
ＡＢＳＴＣ＝ＡＢＳＴＣ（ｏｌｄ）−ＤＰＲＧＲ
図６のフローチャートに示すルーチンは、空燃比フィードバック制御を示すものであり、機関の１回転毎に実行されるようになっている。尚、この図６のフローチャートに示す機能が、空燃比フィードバック制御手段，リッチ化手段，リッチ化度合制御手段に相当する。
【００３６】
Ｓ６０１  では、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  未満であるか否かに基づいてリーン燃焼状態であるか否かを判別する。
リーン燃焼時であるときには、Ｓ６１０  でリッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに１をセットし、Ｓ６１１  で空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを１．０  にクランプして本ルーチンを終了させる。
【００３７】
一方、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  であって、理論空燃比燃焼時であるときには、Ｓ６０２  へ進み、所定のクランプ条件が成立しているか否かを判別し、理論空燃比燃焼時であっても、所定のクランプ条件が成立しているときには、Ｓ６１１  へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを１．０  にクランプして本ルーチンを終了させる。
【００３８】
クランプ条件が成立していない場合には、Ｓ６０３  へ進み、前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに１がセットされているか否かを判別する。
前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴが０であるときには、Ｓ６１２  に進み、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比例積分制御に用いる積分分ｉ，比例分ＰＲ，ＰＬ（図１４参照）をそれぞれマップを参照して求める。
【００３９】
そして、Ｓ６０９  へ進み、酸素センサ１３で検出される理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンに基づいて、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比例積分制御する。
一方、Ｓ６０３  でリッチ化実行フラグＦＲＳＦＴが１であると判別されたときには、Ｓ６０４  へ進み、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣに従ってリッチ化度合ＬＲＰＬを設定する。ここで、ＮＯｘ吸着量が多いときほど、これが脱離したときに還元するのに必要なＨＣ量が多くなるため、ＮＯｘ吸着量が多いときほどリッチ化度合ＬＲＰＬを大きく設定するようにしてある。
【００４０】
次のＳ６０５  では、機関負荷ＴＰ及び回転速度ＮＥに従ってマップからリッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳを参照する。前記リッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳの学習設定については後述するが、リッチ化制御により空燃比がリッチ化してから理論空燃比になるまでの空燃比フィードバック制御周期に基づいて学習されるようになっている（図１５参照）。
【００４１】
Ｓ６０６  では、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比例制御による増大設定に用いる比例分ＰＬ（図１５参照）を、
ＰＬ＝ＬＲＰＬ×ＬＲＰＬＨＳ
として設定すると共に、減少比例制御に用いるＰＲを０にする。
更に、補正係数ＡＬＰＨＡの積分制御に用いる積分分ｉとして所定値ＬＲＩ＃をセットする。
【００４２】
上記のように補正係数ＡＬＰＨＡの比例制御による増大設定に用いる比例分ＰＬ（比例操作量）を増大設定することで、リーン→ストイキ切り換え時に空燃比を一時的にリッチ化するものであり、かかるリッチ化をフィードバックの１周期だけ実行したか否かをＳ６０７  で判別し、１周期間だけリッチ化すると、Ｓ６０８  へ進んで前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに０をセットして、その後は、通常のフィードバック制御が行われるようにする。
【００４３】
図７のフローチャートに示すルーチンは、前記リッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳの学習の様子を示すものであり、前記図６のフローチャートに基づくリッチ化制御終了後、即ち、リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴが１から０に切り換えられたときに毎回実行されるようにしてある。尚、この図７のフローチャートに示す機能も、リッチ化度合制御手段に相当する。
【００４４】
Ｓ７０１  では、リッチ化制御中のＡＬＰＨＡのピーク〜ピーク間（図１５参照）のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶを算出する。このＳ７０１  が周期検出手段に相当する機能である。
Ｓ７０２  では、機関負荷ＴＰ，回転速度ＮＥなどの運転条件を検出する。
Ｓ７０３  では、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、リーン→ストイキ切り換え時におけるエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶＡの閾値ＳＯ２ＩＮＶをマップから求める。
【００４５】
Ｓ７０４  では、Ｓ７０１  で算出したエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶに所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を加算した値以上であるか否かを判別する。実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶを大きく上回っている場合には、Ｓ７０５  へ進んで、マップの該当領域からリッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳを参照する。
【００４６】
そして、Ｓ７０６  では、前記補正係数ＬＲＰＬＨＳを所定値ＤＰＬ＃だけ減少補正し、次のＳ７０７  では、かかる減少補正後の補正係数ＬＲＰＬＨＳにマップデータを書き換える。
即ち、エンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが目標を大きく上回っている場合には、ベース空燃比がリッチであった（図１５の一点鎖線で示す）ために空燃比フィードバック制御周期が長く、所定のリッチ化度合よりも実際のリッチ化度合が大きかったことを意味しＨＣ排出量が過剰であると推定されるので、ＨＣ排出量を抑制し燃費の悪化を防止すべく、補正係数ＬＲＰＬＨＳを減少させて過剰なリッチ化を回避する。
【００４７】
一方、Ｓ７０４  で、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶに所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を加算した値未満と判別されたときには、Ｓ７０８  へ進み、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶから所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を減算した値以下であるか否かを判別する。
そして、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶから所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を減算した値以下である場合には、Ｓ７０９  へ進み、マップから現状の補正係数ＬＲＰＬＨＳを読み出し、Ｓ７１０  では、読み出した補正係数ＬＲＰＬＨＳを所定値ＤＰＬ＃だけ増大補正し、Ｓ７１１  では前記増大補正した補正係数ＬＲＰＬＨＳに基づいてマップデータを更新する。
【００４８】
即ち、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、閾値を大きく下回る場合には、ベース空燃比がリーンであった（図１５の破線で示す）ために空燃比フィードバック制御周期が短く、所定のリッチ化度合よりも実際のリッチ化度合が少なかったことを意味するので、ＮＯｘの浄化に必要とされるＨＣ量が不足しているものと推定されるので、リッチ化度合を大きくしてＨＣ量を増大させＮＯｘ  排出量をより一層抑制すべく、前記補正係数ＬＲＰＬＨＳを増大補正するものである。
【００４９】
一方、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、閾値ＳＯ２ＩＮＶ±ＨＹＳＩＮＶ＃の範囲内であるときには、現状のリッチシフト量が適正であると判断して、マップデータの更新を行うことなく本ルーチンを終了する。
次に第２の実施形態について図８及び図９に基づいて説明する。
第２実施形態が第１実施形態と異なるところは、図８及び図９に示す空燃比フィードバック制御ルーチンとリッチ化度合学習補正係数の学習ルーチンである。尚、第１の実施形態において説明した図２〜図５のハードウエア構成、リーン／理論空燃比の切換制御ルーチン、ＮＯｘ  吸着量算出ルーチン、燃空比制御ルーチン等は第１実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
【００５０】
図８のフローチャートに示すルーチンは、第２実施形態の空燃比フィードバック制御を示すものであり、機関の１回転毎に実行されるようになっている。
Ｓ８０１  で、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  未満であるか否かに基づいてリーン燃焼状態であるか否かを判別し、リーン燃焼時は、Ｓ８１２  でリッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに１をセットし、Ｓ８１３  で空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを１．０  にクランプして本ルーチンを終了させる。
【００５１】
一方、前記燃空比補正係数ＤＭＬが１．０  であって、理論空燃比燃焼時であるときには、Ｓ８０２  へ進み、所定のクランプ条件が成立しているか否かを判別し、理論空燃比燃焼時であっても、所定のクランプ条件が成立しているときには、Ｓ８１３  へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを１．０  にクランプして本ルーチンを終了させる。
【００５２】
クランプ条件が成立していない場合には、Ｓ８０３  へ進み、前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに１がセットされているか否かを判別し、前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴが０であるときには、Ｓ８１４  に進み、前記空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比例積分制御に用いる積分分ｉ，比例分ＰＲ，ＰＬをそれぞれマップを参照して求める。
【００５３】
そして、Ｓ８１１  へ進み、酸素センサ１３で検出される理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンに基づいて、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比例積分制御する。
一方、Ｓ８０３  でリッチ化実行フラグＦＲＳＦＴが１であると判別されたときには、Ｓ８０４  へ進み、第１実施形態と同様にＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣに従ってリッチ化度合ＬＲＰＬを設定する。
【００５４】
次のＳ８０５  では、加減速運転状態検出手段としてのアイドルスイッチがＯＮか否かに基づいて、加速時か減速時かの判定を行う。アイドルスイッチがＯＮでない時は加速時と判断し、Ｓ８０６  に進み、リッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳとして加速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＡＣを選択する。一方、アイドルスイッチがＯＮの時は減速時と判断し、Ｓ８０７  に進み、リッチ化度合学習補正係数ＬＲＰＬＨＳとして減速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＤＣを選択する。
【００５５】
Ｓ８０８  では、空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡの比例制御による増大設定に用いる比例分ＰＬ、減少比例制御に用いるＰＲ、更に、補正係数ＡＬＰＨＡの積分制御に用いる積分分ｉを、第１実施形態の場合と同様にそれぞれセットする。
Ｓ８０９  では、Ｓ８０８  によるリッチ化動作をフィードバックの１周期だけ実行したか否かを判別し、１周期間だけリッチ化すると、Ｓ８１０  へ進んで前記リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴに０をセットして、その後は、通常のフィードバック制御が行われるようにする。
【００５６】
図９のフローチャートに示すルーチンは、前記加速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＡＣと減速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＤＣの学習の様子を示すものであり、前記図８のフローチャートに基づくリッチ化制御終了後、即ち、リッチ化実行フラグＦＲＳＦＴが１から０に切り換えられたときに毎回実行されるようにしてある。
【００５７】
Ｓ９０１  では、リッチ化制御中のＡＬＰＨＡのピーク〜ピーク間のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶを算出する。
Ｓ９０２  では、機関負荷ＴＰ，回転速度ＮＥなどの運転条件を検出する。
Ｓ９０３  では、Ｓ９０１  で算出したエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、ＮＯｘ吸着量ＡＢＳＴＣ及び機関回転速度ＮＥに基づいてマップから求めたエンジン回転回数の閾値ＳＯ２ＩＮＶに所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を加算した値以上であるか否かを判別する。
【００５８】
実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶを大きく上回っている場合には、Ｓ９０４  へ進んで、アイドルスイッチがＯＮか否かを判定し、ＯＮでない時は、Ｓ９０５  に進み、記憶してある加速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＡＣを所定値ＤＰＬ＃だけ減少補正してメモリの記憶値を更新する。一方、アイドルスイッチがＯＮの時は、Ｓ９０６  に進み、記憶してある減速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＤＣを所定値ＤＰＬ＃だけ減少補正してメモリの記憶値を更新する。
【００５９】
即ち、エンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが目標を大きく上回っており、ベース空燃比がリッチであることに起因してＨＣ排出量が過剰であると推定される場合には、ＨＣ排出量を抑制し燃費の悪化を防止すべく、加速時であれば加速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＡＣを、減速時であれば減速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＤＣを、それぞれ減少させて過剰なリッチ化を回避する。
【００６０】
一方、Ｓ９０３  で、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶに所定値ＨＹＳＮＯＸ＃を加算した値未満と判別されたときには、Ｓ９０７  へ進み、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶから所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を減算した値以下であるか否かを判別する。
そして、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、前記閾値ＳＯ２ＩＮＶから所定値ＨＹＳＩＮＶ＃を減算した値以下である場合には、Ｓ９０８  へ進み、アイドルスイッチがＯＮか否かを判定し、ＯＮでない時は、Ｓ９０９  に進み、加速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＡＣを所定値ＤＰＬ＃だけ増大補正してデータの更新を行い、一方、アイドルスイッチがＯＮの時は、Ｓ９１０  に進み、減速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＤＣを所定値ＤＰＬ＃だけ増大補正してデータの更新を行う。
【００６１】
即ち、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、閾値を大きく下回る場合には、ベース空燃比がリーンであることに起因してＮＯｘの浄化に必要とされるＨＣ量が不足しているものと推定し、リッチ化度合を大きくしてＨＣ量を増大させＮＯｘ  排出量をより一層抑制すべく、その運転条件に対応する加速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＡＣ或いは減速時リッチ化度合学習補正係数ＬＲＨＳＤＣを増大補正する。
【００６２】
一方、実際のエンジン回転回数ＣＯ２ＩＮＶが、閾値ＳＯ２ＩＮＶ±ＨＹＳＩＮＶ＃の範囲内であるときには、現状のリッチシフト量が適正であると判断して、データの更新を行うことなく本ルーチンを終了する。
かかる第２実施形態によれば、リッチ化度合学習補正係数を、加速時と減速時の場合の２値としている。これは、定常運転時のベース空燃比のリッチ／リーン誤差が空燃比学習制御で略解消できるとすれば、ベース空燃比のリッチ／リーン誤差が生じるのは加減速の過渡時が主であるので、空燃比学習制御と併用するのであれば、加速時用と減速時用の２つのリッチ化度合学習補正係数を持たせるだけでも十分な効果が得られるからである。  このため、第２実施形態では、運転状態に応じてリッチ化度合学習補正係数を記憶させるためのマップが不要となるので、記憶装置に記憶させるデータ量が少なくて済み、記憶装置の負担を軽減できる利点がある。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によると、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘが脱離されるときに、空燃比を一時的にリッチ化して、ＮＯｘの還元処理に必要とされるＨＣ量の確保を図る構成において、空燃比フィードバック制御周期の目標値を、ＮＯx 吸着量と機関回転速度とに基づいてＮＯx 吸着量が大きくなるほど大きく機関回転速度が大きくなるほど大きく設定し、このように設定した目標値に実際の制御周期が近づくようリッチ化度合を制御するので、ベース空燃比が異なっても、リッチ度合を適正に制御して過剰なリッチ化によるＨＣ量の増大、及び、過少なリッチ化によるＮＯｘ量の増大を確実に回避できるという効果がある。
【００６４】
請求項２記載の発明によると、運転条件が変化しても、各運転条件において適正なリッチ化制御を実行させて、安定的にＮＯｘ排出量を低く制御でき、また、過剰なリッチ化によってＨＣ量が増大することを回避できるという効果がある。
【００６５】
請求項３記載の発明によると、記憶させるリッチ化度合の学習値が加速運転用と減速運転用の２つだけでよく、記憶装置の記憶量を少なくできるので、記憶装置の負担を軽減できるという効果がある。
請求項４記載の発明によると、離脱されたＮＯｘ  を還元するために空燃比を一時的にリッチ状態にしても、その後、目標空燃比付近の状態へと滑らかに変化させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の基本構成を示すブロック図。
【図２】内燃機関のシステム構成図。
【図３】リーン運転制御を示すフローチャート。
【図４】燃空比制御を示すフローチャート。
【図５】ＮＯｘ吸着量の推定演算を示すフローチャート。
【図６】本発明の第１実施形態の空燃比フィードバック制御を示すフローチャート。
【図７】同上第１実施形態のリッチ化度合の学習制御を示すフローチャート。
【図８】本発明の第２実施形態の空燃比フィードバック制御を示すフローチャート。
【図９】同上第２実施形態のリッチ化度合の学習制御を示すフローチャート。
【図１０】リーン運転条件としての水温範囲を示す図。
【図１１】リーン運転領域を示す図。
【図１２】リーン運転条件としての車速と車速変化率とを示す図。
【図１３】燃空比制御の様子を示すタイムチャート。
【図１４】空燃比フィードバック制御の様子を示すタイムチャート。
【図１５】ベース空燃比に応じた空燃比フィードバック制御周期の様子を示すタイムチャート
【符号の説明】
１    内燃機関
３    スロットル弁
４    燃料噴射弁
５    点火栓
６    ＮＯｘ吸着触媒
７    三元触媒
９    コントロールユニット
１１    クランク角センサ
１２    水温センサ
１３    酸素センサ
１４    エアフローメータ
１５    スロットルセンサ
【図１】
0003562069.tif 000002
【図２】
0003562069.tif 000003
【図３】
0003562069.tif 000004
【図４】
0003562069.tif 000005
【図５】
0003562069.tif 000006
【図６】
0003562069.tif 000007
【図７】
0003562069.tif 000008
【図８】
0003562069.tif 000009
【図９】
0003562069.tif 000010
【図１０】
0003562069.tif 000011
【図１１】
0003562069.tif 000012
【図１２】
0003562069.tif 000013
【図１３】
0003562069.tif 000014
【図１４】
0003562069.tif 000015
【図１５】
0003562069.tif 000016