(57)【要約】【課題】  排ガスに含まれる特定有害成分を直接的に検出する高価なセンサを用いることなく、簡素な構成で、特定有害成分の排出量の低減を図るようにする。【解決手段】  排ガスを浄化する触媒３２と、触媒３２上流の排排気空燃比である第１排気空燃比を検出する第１排気センサ３１と、触媒３２下流の排気空燃比である第２排気空燃比を検出する第２排気センサ３３と、触媒３２の温度を検出する触媒温度検出手段３５，３６と、第１排気空燃比に基づき燃焼空燃比を制御する空燃比制御手段２５と、第２排気空燃比と触媒３２の温度とに基づき排ガスに含まれる特定有害成分の触媒３２による浄化率を推定すると共に、浄化率に基づいて特定有害成分の触媒３２下流への排出量を算出する特定有害成分排出量推定手段２６と、浄化率および特定有害成分の触媒３２下流への排出量に応じて燃焼空燃比を補正する補正手段２７とから構成する。【選択図】        図１
2006170004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続された排気通路に設けられ該内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒と、
該触媒の上流における排ガスの空燃比である第１排気空燃比を検出する第１排気センサと、
該触媒の下流における排ガスの空燃比である第２排気空燃比を検出する第２排気センサと、
該触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
該第１排気センサによって検出された該第１排気空燃比に基づいて、該内燃機関の燃焼空燃比を制御する空燃比制御手段と、
該第２排気センサによって検出された該第２排気空燃比と該触媒温度検出手段によって検出された該触媒の温度とに基づき該排ガスに含まれる特定有害成分の該触媒下流への排出量を算出する特定有害成分排出量推定手段と、
該特定有害成分排出量推定手段によって推定された該特定有害成分の該触媒下流への該排出量に応じて、該空燃比制御手段によって制御される該燃焼空燃比を補正する補正手段とから構成されている
ことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
該空燃比制御手段は、
該第２排気センサによって検出される該第２排気空燃比が目標排気空燃比となるように該第１排気センサによって検出される該第１排気空燃比に基づいて該内燃機関への燃料供給量を制御し、
該補正手段は、
該特定有害成分排出量推定手段によって算出された該特定有害成分の該触媒下流への該排出量に応じて該目標排気空燃比を補正する
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】
該内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段とをそなえ、
該特定有害成分排出量推定手段は、
該負荷検出手段によって検出された該内燃機関の負荷と該回転数検出手段によって検出された該内燃機関の回転数と該第１排気センサによって検出された該第１排気空燃比とから該特定有害成分の該触媒への流入量を求めるとともに、
該第２排気センサによって検出された該第２排気空燃比と該触媒温度検出手段によって検出された該触媒の温度とに基づき該特定有害成分の該触媒による浄化率を求め、
該特定有害成分の該触媒への該流入量と該触媒の該浄化率とに基づいて該特定有害成分の該触媒下流への該排出量を算出する
ことを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
該特定有害成分排出量推定手段は、
所定期間における該特定有害成分の該触媒下流への排出量を積算する
ことを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
該内燃機関が車両に搭載され、
該特定有害成分排出量推定手段は、
該車両の走行距離が所定距離に達するまで該特定有害成分の該触媒下流への排出量を積算する
ことを特徴とする、請求項１請求項１〜４いずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
該特定有害成分が、ＨＣおよびＮＯｘのうち少なくともいずれか一方の成分である
ことを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
該特定有害成分排出量推定手段は、
ＨＣおよびＮＯｘのそれぞれについて該触媒下流への該排出量を算出し、
該補正手段は、
該触媒下流への該ＨＣ排出量と該触媒下流への該ＮＯｘ排出量との比率に基づき該空燃比制御手段によって制御される該燃焼空燃比を補正する
ことを特徴とする、請求項１〜６いずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
該特定有害成分排出量推定手段は、
内燃機関の運転状況毎に該特定有害成分の該触媒下流への排出量を算出し、
該補正手段は、
該運転状況毎に該空燃比制御手段によって制御される該燃焼空燃比を補正する
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いて好適な、内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンからの排ガスに含まれる有害成分を抑制すべく、エンジンに供給される吸入空気の空燃比をフィードバックする技術が存在する。
例えば、以下の特許文献１においては、排気系に設けられた触媒の上流および下流に、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検出するＮＯｘセンサをそれぞれ配設し、これらのＮＯｘセンサによって触媒によるＮＯｘ浄化率を算出するようになっている。そして、算出された触媒のＮＯｘ浄化率が所定範囲内にない場合には、空燃比を補正するようになっている。
【特許文献１】特許第２５０３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１において用いられているＮＯｘセンサに代表される、排気中に含まれる特定の有害成分を検出するセンサは高価であるため、コストの増大を招くという課題がある。また、高価なセンサであるが故に、取り扱いに注意を要することとなるため、センサの取り付け作業の手間がかかるという課題もある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、排ガスに含まれる特定有害成分を直接的に検出する高価なセンサを用いることなく、簡素な構成で、特定有害成分の排出量の低減を図ることができる、内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の空燃比制御装置（請求項１）は、内燃機関に接続された排気通路に設けられ該内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒と、該触媒の上流における排ガスの空燃比である第１排気空燃比を検出する第１排気センサと、該触媒の下流における排ガスの空燃比である第２排気空燃比を検出する第２排気センサと、該触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、該第１排気センサによって検出された該第１排気空燃比に基づいて、該内燃機関の燃焼空燃比を制御する空燃比制御手段と、該第２排気センサによって検出された該第２排気空燃比と該触媒温度検出手段によって検出された該触媒の温度とに基づき該排ガスに含まれる特定有害成分の該触媒下流への排出量を算出する特定有害成分排出量推定手段と、該特定有害成分排出量推定手段によって推定された該特定有害成分の該触媒下流への該排出量に応じて、該空燃比制御手段によって制御される該燃焼空燃比を補正する補正手段とから構成されていることを特徴としている。
【０００５】
また、請求項２記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１記載の内容において、該空燃比制御手段は、該第２排気センサによって検出される該第２排気空燃比が目標排気空燃比となるように該第１排気センサによって検出される該第１排気空燃比に基づいて該内燃機関への燃料供給量を制御し、該補正手段は、該特定有害成分排出量推定手段によって算出された該特定有害成分の該触媒下流への該排出量に応じて該目標排気空燃比を補正することを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１または２記載の内容において、該内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、該内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段とをそなえ、該特定有害成分排出量推定手段は、該負荷検出手段によって検出された該内燃機関の負荷と該回転数検出手段によって検出された該内燃機関の回転数と該第１排気センサによって検出された該第１排気空燃比とから該特定有害成分の該触媒への流入量を求めるとともに、該第２排気センサによって検出された該第２排気空燃比と該触媒温度検出手段によって検出された該触媒の温度とに基づき該特定有害成分の該触媒による浄化率を求め、該特定有害成分の該触媒への該流入量と該触媒の該浄化率とに基づいて該特定有害成分の該触媒下流への該排出量を算出することを特徴としている。
また、請求項４記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の内容において、該特定有害成分排出量推定手段は、所定期間における該特定有害成分の該触媒下流への排出量を積算することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項５記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の内容において、該内燃機関が車両に搭載され、該特定有害成分排出量推定手段は、該車両の走行距離が所定距離に達するまで該特定有害成分の該触媒下流への排出量を積算することを特徴としている。
また、請求項６記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の内容において、該特定有害成分が、ＨＣおよびＮＯｘのうち少なくともいずれか一方の成分であることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項７記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の内容において、該特定有害成分排出量推定手段は、ＨＣおよびＮＯｘのそれぞれについて該触媒下流への該排出量を算出し、該補正手段は、該触媒下流への該ＨＣ排出量と該触媒下流への該ＮＯｘ排出量との比率に基づき該空燃比制御手段によって制御される該燃焼空燃比を補正することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項８記載の本発明の空燃比制御装置は、請求項１記載の内容において、該特定有害成分排出量推定手段は、内燃機関の運転状況毎に該特定有害成分の該触媒下流への排出量を算出し、該補正手段は、該運転状況毎に該空燃比制御手段によって制御される該燃焼空燃比を補正することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、排ガスに含まれる特定有害成分を直接的に検出する高価なセンサを用いることなく、簡素な構成で、特定有害成分の排出量の低減を図ることができる。（請求項１）
また、触媒の上流における排ガスの空燃比を検出する第１排気センサからの出力に基づいて燃焼空燃比をフィードバック制御することで、いわゆる制御遅れが生じることを効果的に抑制することができる。（請求項２）
また、特定有害成分の触媒下流への排出量を、低コストで精度良く算出することができる。（請求項３）
また、所定期間における特定有害成分の触媒下流への排出量の積算値を用いて燃焼空燃比を補正することにより、内燃機関の運転状況が変化するたびに燃焼空燃比を補正するような制御を不要とすることができる。（請求項４）
また、車両の所定距離における特定有害成分の触媒下流への排出量の積算値を用いて燃焼空燃比を補正することにより、内燃機関の運転状況が変化するたびに燃焼空燃比を補正するような制御を不要とすることができる。（請求項５）
また、ＨＣ（炭化水素）およびＮＯｘ（窒素酸化物）のいずれか一方の成分が過剰に触媒下流へ排出されるような事態を防ぐことができる。（請求項６および請求項７）
また、内燃機関の運転領域毎に触媒下流へ排出される特定有害成分の排出量を算出することで、きめ細やかな燃焼空燃比の補正が可能となり、排ガス性能をより向上させることができる。（請求項８）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図、図２はその特定有害成分の積算値の算出手法を模式的に示すブロック図、図３および図４は目標排気空燃比の算出手法を模式的に示すフローチャートである。
図１に示すように、車両１には、ガソリンエンジン（内燃機関；以下、単に「エンジン」という）２が搭載され、このエンジン２の吸気側には吸気系３が備えられるとともに、エンジン２の排気側には排気系４が備えられている。
【００１１】
この吸気系３には、エアクリーナ（Ａ／Ｃ）５、エアフローセンサ（ＡＦＳ；新気量検出手段）６およびスロットルバルブ７が備えられている。
また、このエンジン２には、水温センサ１２およびエンジン回転数センサ１３が備えられるとともに、図示しないインジェクタ（燃料噴射装置）が備えられている。
また、排気系４には上流側排気センサ（第１排気センサ）３１、三元触媒（ＴＷＣ；触媒）３２、下流側排気センサ（第２排気センサ）３３、上流側排気温度センサ（触媒温度検出手段）３５、下流側排気温度センサ（触媒温度検出手段）３６および排気流量センサ３７が備えられている。
【００１２】
エアクリーナ５は、吸気通路１４の吸気口に設けられ、吸気系３に取り入れられる新気をろ過するものである。
エアフローセンサ６は、吸気通路１４内でスロットルバルブ７の上流側に配設され、吸気通路１４内に流れ込む新気の流量ＱFRを検出するものである。なお、このエアフローセンサ５による検出結果は後述するＥＣＵ２０に随時送信されるようになっている。
【００１３】
スロットルバルブ７は、吸気通路１４内に設けられ、その開度θTHが変化することによってエンジン２へ供給される新気流量ＱFRを調節するものである。
水温センサ１２は、エンジン２の冷却水温ＴWを検出するセンサであって、検出結果は後述するＥＣＵ２０に随時送信されるようになっている。
エンジン回転数センサ１３は、エンジン２の回転数Ｎｅを検出するものであって、この検出結果をＥＣＵ２０に随時送信するようになっている。
【００１４】
上流側排気センサ３１は、リニア特性で空燃比を検出するいわゆるＬＡＦＳ(Linear A/F Sensor)であって、排気通路３０内で三元触媒３２の入口近傍に配設されている。また、この上流側排気センサ３１は三元触媒３２の上流側における排気空燃比（以下、「上流側排気空燃比」または「第１排気空燃比」という）ＡＦ1を検出し、検出結果をＥＣＵ２０へ随時出力するようになっている。
【００１５】
また、下流側排気センサ３３も上述のＬＡＦＳであって、排気通路３０内で三元触媒３２の出口近傍に配設されている。そして、この下流側排気センサ３３は、三元触媒３２の下流側における空燃比（以下、「下流側排気空燃比」または「第２排気空燃比」という）ＡＦ2を検出し、この検出結果を随時ＥＣＵ２０へ出力するようになっている。
また、三元触媒３２は排ガスの浄化を図るものであって、より具体的には、エンジン２から排出された排ガス中のＣＯ（一酸化炭素），ＨＣ（炭化水素）およびＮＯｘ（窒素酸化物）のうち、ＮＯｘに含まれているＯ（酸素）によって、排ガス中のＣＯとＨＣとを酸化させ、これらの特定有害物質ＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣを、実質的に無害なＮ2（窒素），ＣＯ2（二酸化炭素），Ｈ2Ｏ（水）とに化学変化させることができるようになっている。
【００１６】
また、三元触媒３２は、車両１の床下においてエンジン２に近接するように排気通路３０内に配設され、エンジン２から出力された高温の排ガスが、その温度が殆ど温度低下していない状態で、三元触媒３２に供給されるようになっている。
これにより、例えば、エンジン２が冷態始動した際に、三元触媒３２を可及的速やかに活性化させることができ、排ガス性能を素早く向上させることができるようになっている。
【００１７】
また、上流側排気温度センサ３５は、三元触媒３２の上流側で排気通路３０内に設けられ、三元触媒３２に供給される排ガスの温度ＴEX1を検出し、この検出結果をＥＣＵ２０に随時送信するものである。
また、下流側排気温度センサ３６は、三元触媒３２の下流側の排気通路３０内に設けられ、三元触媒３２から排出された排ガスの温度ＴEX2を検出し、この検出結果をＥＣＵ２０に随時送信するものである。
【００１８】
排気流量センサ３７は、排気通路３０を流れる排ガスの流量ＱEXを検出し、この検出結果を随時ＥＣＵ２０へ送信するものである。
そして、この車両１には、インターフェースユニット、ＣＰＵ、メモリ、タイマなど（いずれも図示略）を備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ；制御手段）２０が設けられている。このＥＣＵ２０には、エンジン負荷検出部（負荷検出手段）２３と、走行距離積算部２４と、燃焼空燃比制御部（空燃比制御手段）２５と、有害成分排出量推定部（特定有害成分排出量推定手段）２６と、燃焼空燃比補正部（補正手段）２７とが備えられている。
【００１９】
これらのうち、エンジン負荷検出部２３は、エアフローセンサ６によって検出された新気流量ＱFRとエンジン回転数センサ１３によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、エンジン２の負荷を表すパラメータとしてエンジン２の体積効率Ｅｖを算出するものである。
また、走行距離積算部２４は、車両１の走行距離Ｌを検出して記憶するものであって、有害成分排出量推定部２６によって三元触媒３２から下流側へ排出されるＨＣおよびＮＯｘの量が積算され始めると（詳しくは後述する）、車両１の走行距離の計測を開始するようになっている。また、その後、有害成分排出量推定部２６によって積算されたＮＯｘ量およびＨＣ量がリセットされると、記憶していた車両１の走行距離も同時にリセットするようになっている。
【００２０】
また、燃焼空燃比制御部２５は、下流側排気センサ３３によって検出される三元触媒３２の下流側における排気空燃比ＡＦ2が、目標排気空燃比ＡＦ2Tとなるように、上流側排気センサ３１によって検出された上流側排気空燃比ＡＦ1に基づいて、図示しない燃料噴射装置による燃料供給量を制御するものである。なお、この目標排気空燃比ＡＦ2Tは後述する燃焼空燃比補正部２７により算出されるようになっている。
【００２１】
また、有害成分排出量推定部２６は、車両１が所定距離（例えば、１ｋｍ）走行する間に、三元触媒３２から下流側へ排出されるＨＣおよびＮＯｘの量を積算するものである。
より具体的には、エンジン負荷検出部２３によって算出されたエンジン２の体積効率Ｅｖと、エンジン回転数センサ１３によって検出されたエンジン２の回転数Ｎｅと、上流側排気センサ３１によって検出された上流側排気空燃比ＡＦ1とから、ＨＣおよびＮＯｘの三元触媒３２へ流入した単位体積あたりの量（即ち、濃度）を求め、これらの三元触媒３２へのＨＣ濃度およびＮＯｘ濃度と三元触媒３２によるＨＣおよびＮＯｘ浄化率とに基づいて、三元触媒３２の下流へ排出されるＨＣおよびＮＯｘの濃度を算出するようになっている。
【００２２】
そして、三元触媒３２の下流へ排出されるＨＣ濃度およびＮＯｘ濃度のそれぞれ対して、排気流量センサ３７によって検出された排気流量ＱEXを乗算することで、三元触媒３２の下流へ排出されるＨＣ量およびＮＯｘ量を得るようになっている。
さらに、この有害成分排出量推定部２６は、走行距離積算部２４により検出された車両１の走行距離Ｌが所定距離Ｌ0に達するまで、三元触媒３２の下流へ排出されるＨＣおよびＮＯｘの量を積算するようになっている。
【００２３】
なお、エンジン２から排出された排ガスに含まれるＨＣおよびＮＯｘの濃度は、体積効率Ｅｖおよびエンジン回転数Ｎｅをパラメータとし上流側排気空燃比ＡF1毎に設定された濃度マップ２８（図２参照）から読み込まれるようになっている。また、この濃度マップ２８は、ＥＣＵ２０の図示しないメモリ内に記憶されている。
燃焼空燃比補正部２７は、有害成分排出量推定部２６によって推定された三元触媒３２のＨＣおよびＮＯｘ浄化率と、ＨＣおよびＮＯｘの三元触媒３２下流への排出量とに応じて、目標排気空燃比ＡＦ2Tを算出・補正することによって、燃焼空燃比制御部２５によって制御されるエンジン２の燃焼空燃比を補正するものである。
【００２４】
なお、三元触媒３２によるＨＣおよびＮＯｘ浄化率は、下流側排気空燃比ＡＦ2と触媒温度ＴCとをパラメータとして設定された浄化率マップ２９（図２参照）から得られるようになっている。また、この浄化率マップ２９はＥＣＵ２０のメモリ内に記憶されている。
また、触媒温度ＴCは、上流側排気温度センサ３５によって検出された上流側排気温度ＴEX1と下流側排気温度センサ３６によって検出された下流側排気温度ＴEX2とに基づき得られるようになっている。より具体的には、これらの上流側排気温度センサ３５と下流側排気温度センサ３６との間における三元触媒３２の温度は、上流側排気温度ＴEX1と下流側排気温度ＴEX2との間で線形に変化するとみなし、任意の箇所の温度を推定することによって触媒温度ＴCを得られるようになっている。
【００２５】
さらに、この燃焼空燃比補正部２７は、以下のような判定に基づいて燃焼空燃比の補正制御を実行する条件が満たされたか否かについても判定するようになっている。そして、以下の条件１〜３の判定が全て肯定的な判定である場合に、燃焼空燃比の補正制御が実行されるようになっている。
〔条件１〕上流側排気センサ３１および下流側排気センサ３２が活性化している？
具体的には、上流側排気センサ３１によって検出された上流側排気空燃比ＡF1および下流側排気センサ３３によって検出された下流側排気空燃比ＡF2は、ＥＣＵ２０に対して電圧値として伝達されるが、この電圧値が上流側排気センサ３１および下流側排気センサ３３の上限値（例えば、５Ｖ）を下回っている場合には、上流側排気センサ３１および下流側排気センサ３２が活性化していると判定するようになっている。
〔条件２〕エンジン２の冷却水温ＴWが所定温度ＴW0以上であるか？
具体的には、水温センサ１２によって検出されたエンジン２の冷却水温ＴWが、あらかじめ設定されてＥＣＵ２０のメモリに記憶された所定温度ＴW0と比較されるようになっている。
〔条件３〕エンジン２が始動してから所定時間ｔ0が経過したか？
具体的には、エンジン２が始動すると、ＥＣＵ２０内のタイマ（図示略）がカウントアップを始め、あらかじめ設定されてＥＣＵ２０のメモリに記憶された所定時間ｔ0と比較されるようになっている。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図３に示すように、ステップＳ１１において、エンジン回転数センサ１３によってエンジン２の回転数Ｎｅが検出されるとともに、エアフローセンサ６によって新気流量ＱFRが検出される。また、上流側排気センサ３１によって三元触媒３２の入口における排ガスの空燃比ＡＦ1が検出される。このステップ１１におけるエンジン回転数Ｎｅ，新気流量ＱFRおよび上流側排気空燃比ＡＦ1の検出は、図２中、符号Ｓ１１で示す制御を示している。なお、このステップＳ１１の場合に限らず、図２中に符号Ｓ１５〜Ｓ２２で示す制御は図３のフローチャートを用いて説明する各ステップＳ１５〜Ｓ２２に対応している。
【００２７】
次に、ステップＳ１２〜Ｓ１４において、ＥＣＵ２０の有害成分排出量推定部２６により、燃焼空燃比の補正制御を実行する条件が満たされたか否かについても判定される。
ステップＳ１２においては、上流側排気センサ３１および下流側排気センサ３３がともに活性化しているか否かが判定され、ここで上流側および下流側排気センサ３１，３３がともに活性化していると判定された場合には（Ｙｅｓルート）、ステップＳ１３において、エンジン２の冷却水温度ＴWが所定温度ＴW0以上であるか否かが判定される。なお、このステップＳ１２における上流側排気センサ３１および下流側排気センサ３３がともに活性化しているか否かの具体的な判定手法については、空燃比補正部２７の説明において既に詳述したので、ここでは省略する。
【００２８】
また、ステップＳ１３におけるエンジン２の冷却水温度ＴWに基づく判定は、以下のような理由に基づいて設定された条件である。つまり、仮に、エンジン２の冷却水温度ＴWが所定温度ＴW0未満である場合には、エンジン２の温度が低く、燃焼が不安定になるため理論空燃比による運転（いわゆる、ストイキ運転）ができないという理由により、排ガスに含まれるＨＣおよびＮＯｘの排出量を低減するための燃焼空燃比をフィードバック補正できないのである。なお、所定温度ＴW0は本実施形態においては約２５℃に設定されている。
【００２９】
その後、ステップＳ１４において、エンジン２が始動してから所定時間ｔ0が経過したか否かが判定される。これは、エンジン２が始動した直後は、燃焼安定化の観点から燃焼空燃比をリッチにせざるを得ないため、排ガスに含まれるＨＣおよびＮＯｘの排出量を低減するための燃焼空燃比をフィードバック補正ができないからである。
そして、上述のステップＳ１２〜Ｓ１４までの判定が全て肯定的な判定（即ち、全てＹｅｓ）である場合には、ステップＳ１５においてエンジン２の下流における単位体積あたりの排ガスに含まれるＨＣおよびＮＯｘの排出量、即ち、ＨＣ濃度およびＮＯｘ濃度が算出される。このステップＳ１５におけるＨＣ濃度およびＮＯｘ濃度の算出は、上流側排気空燃比ＡF1毎に設定された濃度マップ２８から得られる。
【００３０】
そして、このステップＳ１５において得られたＨＣ濃度およびＮＯｘ濃度を、ＥＣＵ２０に内蔵されたバッファメモリ（図示略）に一時的に記憶することにより、エンジン２から排出された排ガスが排気通路３０を通り三元触媒３２に達するまでの時間であるむだ時間に対応する（ステップＳ１６）。
その後、ステップＳ１７において、下流側排気センサ３３により下流側排気空燃比ＡＦ2を検出し、続いて、ステップＳ１８において、上流側排気温度センサ３５によって検出された上流側排気温度ＴEX1と下流側排気温度センサ３６によって検出された下流側排気温度ＴEX2とを線形補完することにより三元触媒３２の触媒温度ＴCを得る。
【００３１】
そして、図４に示すステップＳ１９において、有害成分排出量推定部２６が、ステップＳ１７において得られた下流側排気空燃比ＡＦ2とステップＳ１８において得られた触媒温度ＴCとに基づいて浄化率マップ２９から三元触媒３２のＨＣおよびＮＯｘ浄化率を得る。
その後、ステップＳ２０において、ステップＳ１６において得られた三元触媒３２の入口におけるＨＣ濃度とステップＳ１９において得られた三元触媒３２のＨＣ浄化率とを乗算することにより、三元触媒３２の下流におけるＨＣ濃度を得る。同様に、ステップＳ１６において得られた三元触媒３２の入口におけるＮＯｘ濃度とステップＳ１９において得られた三元触媒３２のＮＯｘ浄化率とを乗算することにより、三元触媒３２の下流におけるＮＯｘ濃度を得る。
【００３２】
そして、ステップＳ２１において、排気流量センサ３７によって検出された排気流量ＱEXとステップＳ２０によって得られた三元触媒３２の下流におけるＨＣ濃度とが乗算されることにより三元触媒３２から下流側へ排出される排ガスに含まれるＨＣ量が得られるとともに、排気流量ＱEXとステップＳ２０によって得られた三元触媒３２の下流におけるＮＯｘ濃度とが乗算されることにより三元触媒３２から下流側に排出される排ガスに含まれるＮＯｘ量が得られる。
【００３３】
その後、ステップＳ２２において、ステップＳ２１において得られた三元触媒３２から下流側に排出された排ガスに含まれるＨＣおよびＮＯｘ量がＥＣＵ２０内のメモリにそれぞれＨＣ量の積算値ΣＨＣおよびＮＯｘの積算値ΣＮＯｘとして積算される。また、上述のステップＳ１１〜Ｓ２２までのステップは、車両１が所定距離Ｌ0を走行するまで繰り返され、ＨＣ量積算値ΣHCおよびＮＯｘ積算値ΣNOxは徐々に増加していく（ステップＳ２３のＮｏルート）。
【００３４】
その後、車両１の走行距離Ｌが所定距離Ｌ0に達すると（ステップＳ２３のＹｅｓルート）、ステップＳ２４において、この車両１が所定距離Ｌ0を走行する間に三元触媒３２から下流側に排出された排ガスに含まれるＨＣの積算量およびＮＯｘの積算量の比である「ΣＨＣ／ΣＮＯｘ計測値」が算出される。
【００３５】
そして、このステップＳ２４において算出されたΣＨＣ／ΣＮＯｘ計測値に基づき、下式（１）を用いて目標排気空燃比ＡＦ2Tが算出される（ステップＳ２５）。
【数１】
2006170004.tif 000003
・・・（１）
なお、この目標排気空燃比ＡＦ2Tは、値が大きいほどリッチであることを示す。また、「基本目標値」および「ＨＣ／ＮＯｘ基本値」は、それぞれ、あらかじめ設定される固定値である。
【００３６】
また、この目標排気空燃比ＡＦ2Tは、ステップＳ２５が実行されるたびに算出され、さらに、エンジン２の燃焼空燃比がこの目標排気空燃比ＡＦ2Tに基づいて補正制御されるため、この補正制御にハンチングが生じるおそれがあるが、上式（１）の補正ゲインにはこのようなハンチングを防止しながら確実に収束させるための調整値が含まれるようになっているため、上述のような制御ハンチングを効果的に防ぐことができる。
【００３７】
また、上流側排気センサ３１および下流側排気センサ３３によって検出される排ガスの空燃比ＡＦ1，ＡＦ2は電圧値であるため、目標排気空燃比ＡＦ2Tも電圧値とする必要がある。このため、補正ゲインには、上式（１）の右辺を電圧値に変換するための換算係数も含まれている。
そして、ステップＳ２５において目標排気空燃比ＡＦ2Tが求められた後に、ステップＳ２６において、ＥＣＵ２０の図示しないメモリ内に記憶されているＨＣ積算値ΣＨＣおよびＮＯｘ積算値ΣＮＯｘがそれぞれリセットされてリターンする。
【００３８】
また、これらの図０１９および図４のフローチャートには図示しないが、ステップＳ２５において算出された目標排気空燃比ＡＦ2Tに基づいて、燃焼空燃比制御部２５が、エンジン２の燃焼空燃比を制御することにより、三元触媒３２から下流側へ排出される排ガス、換言すれば、大気へ放出される排ガスの能が向上する。
このように、本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置によれば、排ガスに含まれる特定有害成分を直接的に検出する高価なセンサ（例えば、ＮＯｘセンサや、ＨＣセンサ等）を用いることなく、エンジン２の燃焼空燃比を補正することにより、排ガスに含まれるＮＯｘやＨＣ等の特定有害成分の排出量の低減を図ることができる。
【００３９】
また、三元触媒３２の下流における排ガスの空燃比ＡＦ2を検出する第２排気センサ３３からの出力に基づいて燃焼空燃比を直接的にフィードバック制御するのではなく、三元触媒３２の上流における排ガスの空燃比ＡＦ1を検出する第１排気センサ３１からの出力に基づいて燃焼空燃比をフィードバック制御することで、制御遅れが生じることを抑制しながら、排ガス性能の向上を図ることができる。
【００４０】
また、ＨＣやＮＯｘといった特定有害成分が三元触媒３２から下流側へ排出される量を、エンジン２の負荷（体積効率Ｅｖ）やエンジン２の回転数Ｎｅといった簡素なパラメータに基づき、低コストで精度良く算出することができる。
また、車両１が所定距離Ｌ0を走行する間に三元触媒３２の下流へ排出されるＨＣやＮＯｘの量の積算値ΣＨＣおよびΣＮＯｘを用いて燃焼空燃比を補正することにより、燃焼空燃比を常に補正制御することを不要としながら、確実に排ガス性能を向上させることができる。
【００４１】
また、排ガスに含まれる例えばＨＣやＮＯｘといった特定有害成分のバランスが崩れて、ある所定の成分（本実施形態においてはＨＣおよびＮＯｘのいずれか一方の成分）が過剰に三元触媒３２の下流へ排出されるような事態を防ぐこともできる。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４２】
上述の実施形態においては、有害成分排出量推定部が、車両１が所定距離Ｌ0を走行する間に、三元触媒３２の下流へ排出されるＨＣおよびＮＯｘの排出量を積算する場合を例にとって説明したが、このような構成に限定するものではない。例えば、所定期間（例えば、３分）の間に、三元触媒の下流へ排出されるＨＣおよびＮＯｘなどの排出量を算出するようにしてもよいし、走行距離と時間とＡＮＤ条件としてＨＣおよびＮＯｘなどの排出量を算出するようにしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態においては、目標排気空燃比ＡＦ2Tを算出する際に用いられる「基本目標値」および「ＨＣ／ＮＯｘ基本値」をそれぞれ固定値とした場合について説明したが、このような構成に限定するものではない。例えば、これらの基本目標値およびＨＣ／ＮＯｘ基本値をそれぞれエンジン回転数Ｎｅと体積効率（エンジン負荷）Ｅｖとをパラメータとしたマップ値から得るようにしてもよい。
【００４４】
また、例えば、エンジン２の運転状況を、「低負荷−低回転」，「高負荷−低回転」，「低負荷−高回転」，「高負荷−高回転」というように、複数の運転状況に細分化し、これらの運転状況毎に、三元触媒３２から下流側へ排出されるＨＣやＮＯｘといった特定有害成分の排出量を算出し積算するようにしてもよい。
これにより、きめ細やかな燃焼空燃比の補正が可能となり、排ガス性能をより向上させることができる。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、特定有害成分として、ＨＣおよびＮＯｘを例にとって説明したが、例えば、ＣＯ等の成分であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置による特定有害成分の積算値の算出手法を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置による目標排気空燃比の算出手法を模式的に示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置による目標排気空燃比の算出手法を模式的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１  車両
２  エンジン（内燃機関）
１３  エンジン回転数センサ（回転数検出手段）
２３  エンジン負荷検出部（負荷検出手段）
２５  燃焼空燃比制御部（空燃比制御手段）
２６  有害成分排出量推定部（特定有害成分排出量推定手段）
２７  燃焼空燃比補正部（補正手段）
３０  排気通路
３１  上流側排気センサ（第１排気センサ）
３２  三元触媒（触媒）
３３  下流流側排気センサ（第２排気センサ）
３５  上流側排気温度センサ（触媒温度検出手段）
３６  下流側排気温度センサ（触媒温度検出手段）
ＡＦ1  上流側排気空燃比（第１排気空燃比）
ＡＦ2  下流側排気空燃比（第２排気空燃比）
ＡＦ2T  目標排気空燃比
ＴEX1  上流側排気温度
ＴEX2  下流側排気温度
ＱFR  新気流量
ＱEX  排気流量
Ｌ0  所定距離
ＴC  触媒温度
ＴW  冷却水温度
ＴW0  所定冷却水温度（所定温度）
【図１】
2006170004.tif 000004
【図２】
2006170004.tif 000005
【図３】
2006170004.tif 000006
【図４】
2006170004.tif 000007