(57)【要約】【課題】ＡＩ停止時に触媒の酸素過剰状態を解消することにより、空燃比フィードバック制御開始後の窒素酸化物の車外への排出を抑制することのできる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関始動時には、ＡＩ（排気枝管への二次空気注入）により触媒１３４へ多量の酸素を供給して酸化反応を促進し、酸化反応熱により触媒の暖機を行うが、触媒中に酸素が多量に蓄積される。触媒の暖機が完了してＡＩを停止した時に、内燃機関への燃料供給量を増加して排気ガスをリッチとして触媒中に蓄積された酸素の消費を促進して空燃比フィードバック制御開始後に窒素酸化物の排出が抑制される。【選択図】　　　図１
2004060562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス管に設置され、排気ガスを浄化する触媒と、
前記触媒上流に配置され、前記触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサによって検出される排気ガスの酸素濃度に応じて排気ガスの性状を理論空燃比に維持するために前記内燃機関に供給する燃料量を制御する供給燃料量制御手段と、
前記内燃機関の始動時に前記触媒の暖機を促進するために前記触媒上流の排気ガス管に二次空気を注入する二次空気注入手段と、
前記触媒の暖機が完了して二次空気の注入を停止した時に、前記供給燃料量制御手段によって前記内燃機関に供給される燃料量を増量する供給燃料量増量手段を具備する内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記供給燃料量制御手段が、
排気ガスの性状を理論空燃比に維持するために前記内燃機関に供給する燃料量である基準燃料量を算出する基準燃料量算出手段と、
前記基準燃料量算出手段で算出される基準燃料量を前記空燃比センサによって検出される排気ガスの酸素濃度に応じて補正する補正係数を算出する補正係数算出手段とを具備し、
前記供給燃料増量手段が、
前記補正係数算出手段によって算出された補正係数をより大に修正する補正係数修正手段である請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記補正係数修正手段が、
前記空燃比センサの出力がリッチからリーンに反転したときに前記補正係数をスキップ増加させるリッチスキップ量又は前記空燃比センサの出力がリーン状態を継続しているときに前記補正係数を漸次増加させるリッチ積分量の少なくとも一方を予め定められた定常値より大きく修正する第一の修正手段と、
前記空燃比センサの出力がリーンからリッチに反転したときに前記補正係数をスキップ減少させるリーンスキップ量又は前記空燃比センサの出力がリッチ状態を継続しているときに前記補正係数を漸次減少させるリーン積分量の少なくとも一方を予め定められた定常値より小さく修正する第二の修正手段の少なくとも一方を具備する請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記供給燃料増量手段が、
前記補正係数算出手段によって算出された補正係数に代えて、前記触媒の暖機が完了して二次空気の注入を停止した後所定期間は予め時間関数として設定された補正係数を出力する請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記供給燃料増量手段が、
二次空気の注入停止後に前記内燃機関に吸入される一次空気量が少ないほど補正係数を大きく修正する一次空気量修正手段をさらに具備する請求項３又は４に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記供給燃料増量手段が、
二次空気注入中の前記内燃機関に吸入される一次空気量積算値が多いほど補正係数を大きく修正する一次空気量積算値修正手段をさらに具備する請求項３から５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【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排気ガス浄化装置に係り、特に排気二次空気供給装置を具備する内燃機関に適用される内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリン等を燃料に使用する内燃機関にあっては、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素及び一酸化炭素を除去するために内燃機関の排気系統に触媒（例えば三元触媒、窒素酸化物吸蔵還元触媒、酸化機能を有する触媒等）が設置される。
【０００３】
触媒で窒素酸化物を還元し炭化水素及び一酸化炭素を酸化するためには、触媒中に蓄積される酸素量を蓄積限界の半分程度に維持するとともに内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比付近のウインド内に制御することが必要となる。
【０００４】
そこで、排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御するために触媒入口に排気ガスの空燃比を検出するために空燃比センサ（Ｏ２センサ又はＡ／Ｆセンサ）を設置し、このセンサの出力に基づいて内燃機関に供給する燃料量を制御する空燃比フィードバック制御を行っている。
【０００５】
しかし、空燃比センサが活性化し、触媒の暖機が完了した状態でなければ正常に機能を発揮しないため、内燃機関始動後活性化及び暖機が完了するまでは空燃比フィードバック制御を禁止するとともに触媒の暖機を促進する方策を講じている。
【０００６】
触媒の暖機促進策としては、内燃機関の排気管へ二次空気を注入（以下ＡＩと記す）することによって、排気ガス中の酸素濃度を高め触媒での酸化反応を促進して反応熱により暖機を促進する方策が一般的に採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は空燃比センサが活性化して空燃比フィードバック制御を開始するタイミングと触媒の暖機が完了してＡＩを終了するタイミングは独立して判断されていたため、以下の課題が生じていた。
【０００８】
即ち、空燃比フィードバック制御が開始されると、空燃比センサによって検出される酸素濃度に応じて内燃機関に供給する燃料量が制御されるが、ＡＩの影響により排気管中は酸素濃度高状態となっており空燃比センサの検出結果はリーンとなるため、内燃機関への供給燃料量は過剰となり、窒素酸化物はそのまま排出されてしまう。過剰な燃料供給を抑制するために増量を制限すると排気ガス中の炭化水素及び一酸化炭素の浄化率が低下するだけでなく触媒の暖機特性が悪化する。
【０００９】
この課題を解決するために、ＡＩ動作中は空燃比フィードバック制御を停止する内燃機関の空燃比制御装置が提案されている（特開平１１−２５７１３４号公報）。
【００１０】
しかしながら、空燃比フィードバック制御を停止しても排気ガスはほぼ理論空燃比に維持されるため、触媒の酸素過剰状態を積極的に解消することはできず、依然として窒素酸化物が車外に排出されるおそれは解消されない。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、ＡＩ停止時に積極的に触媒の酸素過剰状態を解消することにより、空燃比フィードバック制御開始後の窒素酸化物の車外への排出を抑制することのできる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第一の発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気ガス管に設置され、排気ガスを浄化する触媒と、触媒上流に配置され触媒に流入する排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサと、空燃比センサによって検出される排気ガスの酸素濃度に応じて排気ガスの性状を理論空燃比に維持するために内燃機関に供給する燃料量を制御する供給燃料量制御手段と、内燃機関の始動時に触媒の暖機を促進するために触媒上流の排気ガス管に二次空気を注入する二次空気注入手段と、触媒の暖機が完了して二次空気の注入を停止した時に供給燃料量制御手段によって内燃機関に供給される燃料量を増量する供給燃料量増量手段を具備する。
【００１３】
本発明にあっては、触媒の暖機が完了して二次空気注入を停止したときには燃料量を増量して触媒中に蓄積された酸素の消費を促進する。
【００１４】
第二の発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、供給燃料量制御手段が、排気ガスの性状を理論空燃比に維持するために内燃機関に供給する燃料量である基準燃料量を算出する基準燃料量算出手段と、基準燃料量算出手段で算出される基準燃料量を空燃比センサによって検出される排気ガスの酸素濃度に応じて補正する補正係数を算出する補正係数算出手段とを具備し、
供給燃料増量手段が、補正係数算出手段によって算出された補正係数をより大となるように修正する補正係数修正手段である。
【００１５】
本発明にあっては、理論空燃比に維持するための基準燃料量を補正する補正係数が大きくなるように補正される。
【００１６】
第三の発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、補正係数修正手段が、空燃比センサの出力がリッチからリーンに反転したときに補正係数をスキップ増加させるリッチスキップ量又は空燃比センサの出力がリーン状態を継続しているときに補正係数を漸次増加させるリッチ積分量の少なくとも一方を予め定められた定常値より大きく修正する第一の修正手段と、空燃比センサの出力がリーンからリッチに反転したときに補正係数をスキップ減少させるリーンスキップ量又は前記空燃比センサの出力がリッチ状態を継続しているときに補正係数を漸次減少させるリーン積分量の少なくとも一方を予め定められた定常値より小さく修正する第二の修正手段の少なくとも一方を具備する。
【００１７】
本発明にあってはリッチスキップ量又はリッチ積分量の少なくとも一方が定常値より大きく修正され、リーンスキップ量又はリーン積分量の少なくとも一方が定常値より小さく修正される。
【００１８】
第四の発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、供給燃料増量手段が、補正係数算出手段によって算出された補正係数に代えて触媒の暖機が完了して二次空気の注入を停止した後所定期間は予め時間関数として設定された補正係数を出力する。
【００１９】
本発明にあっては、補正係数が予め定められた時間関数として設定される。
【００２０】
第五の発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、供給燃料増量手段が、二次空気の注入停止後に内燃機関に吸入される一次空気量が少ないほど補正係数を大きく修正する一次空気量修正手段をさらに具備する。
【００２１】
本発明にあっては、二次空気注入停止後の内燃機関の吸入空気量が小さいときは補正係数が大きく修正される。
【００２２】
第六の発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、供給燃料増量手段が、二次空気注入中の内燃機関に吸入される一次空気量積算値が多いほど補正係数を大きく修正する一次空気量積算値修正手段をさらに具備する。
【００２３】
本発明にあっては、二次空気注入中の内燃機関の吸入空気量積算値が大きいときは補正係数が大きく修正される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の構成図であって、内燃機関１０には吸気系１１から空気が供給される。
【００２５】
吸気系１１は、エアフィルタ１１１（エアフローメータを内蔵している）、吸気管１１２、吸気管１１２内に設置されるスロットルバルブ１１３、吸気マニホールド１１４及び吸気枝管１１５等から構成され、吸気枝管１１５には吸気中に燃料を注入する燃料噴射バルブ１２が設置されている。
【００２６】
内燃機関１０から排出される排気は排気系１３を介して車外に排出されるが、排気系１３は、排気枝管１３１、排気マニホールド１３２、排気管１３３及び触媒１３４から構成され、触媒１３４の上流側には空燃比センサ１３５が設置される。なお、触媒１３４の下流側にも空燃比センサ１３６が設置される場合もある。
【００２７】
さらに触媒１３４の下流側には触媒から排出される排気ガスの温度を検出するための排気ガス温度センサ１３７も設置されている。
【００２８】
ＡＩ系１４は、二次空気用フィルタ１４１、電動エアポンプ１４２、エアスイッチングバルブ１４３、二次空気配管１４４及び二次空気注入管１４５等から構成される。
【００２９】
そして二次空気注入管１４５は排気マニホールド１３１に接続されており、第二空気用エアフィルタ１４１から吸入された二次空気は排気マニホールド１３１に注入される。
【００３０】
なお、エアスイッリングバルブ１４３は二次空気の供給を制御するアクチュエータであって、ソレノイドバルブ１４６を介して吸気管と接続されており、吸気マニホールド１１３の負圧によって開閉が制御される。
【００３１】
即ち、ソレノイドバルブ１４６が励磁されるとエアスイッチングバルブ１４３には負圧が供給されて開状態となり、二次空気が排気マニホールド１３１に注入される。ソレノイドの励磁が解除されると、エアスイッチングバルブ１４３は閉状態となり二次空気の供給は遮断される。
【００３２】
上記の排気ガス浄化装置は、マイクロコンピュータで構成されるＥＣＵ１５で制御される。
【００３３】
図２はＥＣＵの構成図であって、バス１５０を中心として、ＣＰＵ１５１、メモリ１５２、入力インターフェイス１５３及び出力インターフェイス１５４から構成される。
【００３４】
入力インターフェイス１５３からは、空燃比センサ１３５及び１３６で検出される排気ガス中の酸素濃度、排気ガス温度センサ１３７で検出される排気ガスの温度、エアフローメータで検出される吸入空気量、冷却水温度センサ（図示せず）によって検出される冷却水温度がＥＣＵに読み込まれる。
【００３５】
出力インターフェイス１５４からは、燃料噴射バルブ１２、電動エアポンプ１４２、及びソレノイドバルブ１４６に対する操作信号が出力される。
【００３６】
図３はＥＣＵ１５で実行されるＡＩメインルーチンのフローチャートであって、所定時間間隔ごとに割り込み処理として実行される。
【００３７】
ステップ３０でまずＡＩ条件を取得し、ステップ３１でＡＩ条件が成立しているかを判定する。ステップ３０で肯定判定されたとき、即ちＡＩ条件が成立しているときは、ステップ３２でＡＩ系を起動し、ステップ３３でオープンループ定数設定を実行する。そして、ステップ３４でＡＩ系動作中フラグＸＡＦを“１”に設定してこのルーチンを終了する。
【００３８】
ステップ３１で否定判定されたとき、即ちＡＩ条件が成立していないときは、ステップ３５でＡＩ動作中フラグＸＡＦが“１”であるかを判定する。
【００３９】
ステップ３５で肯定判定されたとき、即ちＡＩ動作中フラグＸＡＦが“１”であるときは、ステップ３６でＡＩ系を停止し、ステップ３７で初期定数設定を実行する。そして、ステップ３８でＡＩ動作中フラグＸＡＦをリセットしてこのルーチンを終了する。
【００４０】
ステップ３５で否定判定されたとき、即ちＡＩ条件が不成立かつＡＩ動作中フラグＸＡＦが“０”であるときは、ステップ３９で定常定数設定を実行する。
【００４１】
図４はＡＩメインルーチンのステップ３０で実行されるＡＩ条件取得ルーチンのフローチャートであって、ステップ３００で温度センサ１３６によって検出される触媒１３３から排出される排気ガス温度Ｔｃを読み込む。なお、この排気ガス温度Ｔｃを触媒１３３の温度とみなし、触媒１３３の暖機状態を判定する。
【００４２】
次にステップ３０１で冷却水温度センサによって検出される内燃機関冷却水温度Ｔｗを読み込み、ステップ３０２で内燃機関始動後フラグＦｓを読み込んでこのルーチンを終了する。
【００４３】
なお、内燃機関始動直後フラグＦｓは図示しないルーチンにおいて、内燃機関始動後所定時間後にオンに設定される。
【００４４】
図５はＡＩメインルーチンのステップ３１で実行されるＡＩ条件判定ルーチンのフローチャートであって、ステップ３１０で排気ガス温度Ｔｃが触媒１３３の暖機が完了したと判断できる所定温度Ｔｃｔｈ未満であるかを判定する。
【００４５】
さらに、ステップ３１１では内燃機関始動後フラグＦｓがオンであるかを、ステップ３１２では内燃機関冷却水温度Ｔｗが内燃機関の暖機が完了した
判断できる所定温度Ｔｗｔｈ未満であるかを判定する。
【００４６】
そして、ステップ３１０〜３１２ですべて肯定判定されたとき、即ち、排気ガス温度Ｔｃが所定温度Ｔｃｔｈ未満、内燃機関始動後フラグＦｓがオン、かつ内燃機関冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｔｈ未満であるときは、ＡＩ条件成立としてメインルーチンのステップ３２に進む。
【００４７】
逆にステップ３１０〜３１２のいずれかのステップで否定判定されたときは、ＡＩ条件不成立としてメインルーチンのステップ３５に進む。
【００４８】
図６はＡＩメインルーチンのステップ３２で実行されるＡＩ起動ルーチンのフローチャートであってＡＩ条件が成立しているときに実行され、ステップ３２０で電動エアポンプ１４２を駆動するモータへの電力供給を開始し電動エアポンプ１４２を起動し、ステップ３２１でソレノイドバルブ１４６を励磁してエアスイッチングバルブ１４３に吸気マニホールド１１４の負圧を供給する。
【００４９】
すると二次空気容エアフィルタ１４１から大気が吸入され、二次空気配管１４４及び二次空気注入管１４５を介して二次空気を排気枝管１３１に注入して排気ガス中の酸素濃度を高め、触媒１３４における酸化反応を促進する。この酸化反応熱により触媒１３４の暖機が促進される。
【００５０】
図７はＡＩメインルーチンのステップ３３で実行されるオープンループ定数設定ルーチンのフローチャートであって、ステップ３３０でフィードバック補正係数ＦＡＦを“１．０”に設定してこのルーチンを終了する。なお、フィードバック補正係数ＦＡＦは後述する燃料噴射ルーチンで使用される。
【００５１】
図８はＡＩメインルーチンのステップ３６で実行されるＡＩ停止ルーチンのフローチャートであって、ＡＩ条件が不成立に移行したときに実行され、ステップ３５０で電動エアポンプ１４２を駆動するモータへの電力供給を遮断し電動エアポンプ１４２を停止し、ステップ３２１でソレノイドバルブ１４６を非励磁としてエアスイッチングバルブ１４３への吸気マニホールド１１４の負圧の供給して排気枝管１３１への二次空気の供給を停止する。
【００５２】
図９はＡＩメインルーチンのステップ３７で実行される第一の初期定数設定ルーチンのフローチャートであって、フィードバック補正係数ＦＡＦを１以上にリッチ化して燃料噴射量を増量するためのルーチンである。
【００５３】
即ち、ステップ３７０でリッチスキップ定数ＲＳＲを基準リッチスキップ定数ＲＳＲＢの所定倍αＳＲ（＞１．０）に、スキップ３７１でリッチ積分定数ＫＩＲを基準リッチ積分定数ＫＩＲＢの所定倍αＩＲ（＞１．０）に設定する。
【００５４】
ステップ３７２でリーンスキップ定数ＲＳＬを基準リーンスキップ定数ＲＳＬＢの所定倍βＳＬ（＜１．０）に、スキップ３７３でリーン積分定数ＫＩＬを基準リーン積分定数ＫＩＬＢの所定倍βＩＬ（＜１．０）に設定して、このルーチンを終了する。
【００５５】
このルーチンで算出されたリッチスキップ定数ＲＳＲ、リッチ積分定数ＫＩＲ、リーンスキップ定数ＲＳＬ及びリーン積分定数ＫＩＬは後述の空燃比フィードバックルーチンで使用される。
【００５６】
また、上記のルーチンではリッチスキップ定数ＲＳＲ、リッチ積分定数ＫＩＲ、リーンスキップ定数ＲＳＬ及びリーン積分定数ＫＩＬのすべてを基準定数から変更することとしているが、四つの定数の少なくとも一つを基準値から変更し、他の定数は基準値のままとしてもよい。
【００５７】
なお、上記のルーチンでは四つの倍数αＳＲ、αＩＲ、βＳＬ及びβＩＬを一定値としている。しかし、空燃比フィードバック制御開始時にはほぼ１００％であるＡＩ終了時の触媒の酸素蓄積量を５０％にまで低減させる必要があるが、ＡＩ停止後の内燃機関の吸入空気量が少ないときは５０％に低減するのに時間が要することとなる。
【００５８】
そこで、ＡＩ停止後の吸入空気量が少ないときはリッチ化の度合いを大きくすることにより５０％に低減するまでの時間を短縮することができる。
【００５９】
このためには、αＳＲ及びαＩＲをエアフローメータで検出される吸入空気量が少なくなるほど大きくし、βＳＬ及びβＩＬを吸入空気量が少なくなるほど小さく設定すればよい。
【００６０】
図１０は倍数とＡＩ停止後の吸入空気量の関係を示すグラフであって、縦軸に倍数αＳＲ、αＩＲ、βＳＬ及びβＩＬを、横軸に吸入空気量をとる。
【００６１】
図１１はＡＩメインルーチンのステップ３９で実行される定常定数設定ルーチンであって、ステップ３９０でリッチスキップ定数ＲＳＲを基準リッチスキップ定数ＲＳＲＢに、スキップ３９１でリッチ積分定数ＫＩＲを基準リッチ積分定数ＫＩＲＢに設定する。
【００６２】
そして、ステップ３９２でリーンスキップ定数ＲＳＬを基準リーンスキップ定数ＲＳＬＢに、スキップ３９３でリーン積分定数ＫＩＬを基準リーン積分定数ＫＩＬＢに設定して、このルーチンを終了する。
【００６３】
図１２はＥＣＵ１５で実行される空燃比制御ルーチンのフローチャートであって、所定時間（例えば４ミリ秒）ごとに割り込み処理される。
【００６４】
ステップ１２０で空燃比フィードバック制御条件（Ｆ／Ｂ条件）が成立しているかを判定する。
【００６５】
内燃機関始動中でなく、上流側空燃比センサ１３５が活性化し、かつ、いわゆる燃料カット状態でないときにＦ／Ｂ条件が成立し、ステップ１２０で肯定判定され、ステップ１２１に進む。
【００６６】
ステップ１２１では上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭを読み込み、ステップ１２２でフィードバック補正係数ＦＡＦを算出してこのルーチンを終了する。
【００６７】
ステップ１２０で否定判定されたとき、即ちＦ／Ｂ条件が成立していないときは、フィードバック補正係数ＦＡＦを“１”に設定して、このルーチンを終了する。
【００６８】
図１３は空燃比制御ルーチンのステップ１２２で実行されるフィードバック補正係数算出ルーチンのフローチャートであって、ステップ１２２０で上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭが予め定められた閾値電圧ＶＲ１以下であるかを判定する。
【００６９】
ステップ１２２０で肯定判定されたとき、即ち上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭが予め定められた閾値電圧ＶＲ１以下であるときは、排気ガスはリーン状態にあるものとしてステップ１２２１で空燃比フラグＦ１が“０”であるかを判定する。なお、空燃比フラグＦ１は前回このルーチンが実行されたときの排気ガスの性状を示し、前回リーンであればＦ１は“０”であり、前回リッチであればＦ１は“１”である。
【００７０】
ステップ１２２１で否定判定されたとき、即ち空燃比フラグＦ１が“１”であるときは、空燃比はリッチからリーンに反転したとしてステップ１２２２でフィードバック補正係数ＦＡＦとリッチスキップ定数ＲＳＲの加算値でフィードバック補正係数ＦＡＦを更新する。
【００７１】
そして、ステップ１２２３で次回の実行に備えて空燃比フラグＦ１を“０”に設定してこのルーチンを終了する。
【００７２】
ステップ１２２１で肯定判定されたとき、即ち空燃比フラグＦ１が“０”であるときは、リーンの状態が継続しているものとしてステップ１２２４でフィードバック補正係数ＦＡＦとリッチ積分定数ＫＩＲの加算値でフィードバック補正係数ＦＡＦを更新してこのルーチンを終了する。
【００７３】
ステップ１２２０で否定判定されたとき、即ち上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭが予め定められた閾値電圧ＶＲ１より高いときは、排気ガスはリッチ状態にあるものとしてステップ１２２５で空燃比フラグＦ１が“１”であるかを判定する。
【００７４】
ステップ１２２５で肯定判定されたとき、即ち空燃比フラグＦ１が“１”であるときは、リッチの状態が継続しているものとしてステップ１２２６でフィードバック補正係数ＦＡＦからリーン積分定数ＫＩＬを減算した値でフィードバック補正係数ＦＡＦを更新してこのルーチンを終了する。
【００７５】
ステップ１２２５で否定判定されたとき、即ち空燃比フラグＦ１が“０”であるときは、空燃比はリーンからリッチに反転したとしてステップ１２２７でフィードバック補正係数ＦＡＦからリーンスキップ定数ＲＳＬを減算した値でフィードバック補正係数ＦＡＦを更新する。
【００７６】
そして、ステップ１２２８で次回の実行に備えて空燃比フラグＦ１を“１”に設定してこのルーチンを終了する。
【００７７】
図１４はフィードバック補正係数の変化を示すタイミング図であって、上段は上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭの変化を、下段はフィードバック補正係数の変化を示す。
【００７８】
即ち時刻ｔ１において上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭが閾値電圧ＶＲ１以下となる、即ちリーン状態となるとフィードバック補正係数ＦＡＦはリッチスキップ定数ＲＳＲ急激に増加し、以後リーン状態が継続する間フィードバック補正係数ＦＡＦはリッチ積分定数ＫＩＲの勾配で徐々に増加する。
【００７９】
時刻ｔ２において上流側空燃比センサ１３５の出力電圧ＶＯＭが閾値電圧ＶＲ１以上となる、即ちリッチ状態となるとフィードバック補正係数ＦＡＦはリーンスキップ定数ＲＳＬ急激に減少し、以後リッチ状態が継続する間フィードバック補正係数ＦＡＦはリーン積分定数ＫＩＬの勾配で徐々に減少する。
【００８０】
なお、実線はリッチスキップ定数、リッチ積分定数、リーンスキップ定数及びリーン積分定数が定常定数設定ルーチンにおいて基準値に設定された場合のフィードバック補正係数ＦＡＦの変化を示し、“１．０”を中心に変化するので、排気ガスの空燃比は理論空燃比に制御される。
【００８１】
破線は各定数を初期定数設定ルーチンにおいて基準値から変更された値に設定された場合のフィードバック補正係数ＦＡＦの変化を示し、“１．０”より大きい範囲で変化するので、排気ガスの空燃比はリッチに制御されて触媒１３４に蓄積された酸素の消費が促進される。
【００８２】
図１５はＥＣＵ１５で実行される燃料噴射ルーチンのフローチャートであって、内燃機関のウランクシャフトの一定回転角毎に実行される割り込み処理として実行される。
【００８３】
ステップ１５０において、エアフローメータで検出される吸入空気量Ｑと内燃機関回転数Ｎの関数として基本燃料噴射時間ＴＰを算出する。そしてステップ１５１で次式により燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。
【００８４】
ＴＡＵ　←　ＴＰ・ＦＡＦ・γ
なお、γは各種要因に基づく補正係数である。
【００８５】
従って、オープンループ定数設定ルーチンでフィードバック補正係数ＦＡＦが“１”に設定されると、補正燃料噴射時間を無視すると燃料噴射時間ＴＡＵは基本燃料噴射時間ＴＰと等しくなり、上流側空燃比センサ１３５の出力に係らず燃料噴射バルブ１１５は常に燃料噴射時間ＴＡＵだけ開弁される。
【００８６】
フィードバック補正係数算出ルーチンで上流側空燃比センサ１３５の出力に応じてフィードバック補正係数ＦＡＦが算出されると、このフィードバック補正係数ＦＡＦに応じて燃料噴射時間ＴＡＵが変化し、上流側空燃比センサ１３５の出力に応じて燃料噴射バルブ１１５の開弁時間が制御される。
【００８７】
図１６はＡＩメインルーチンのステップ３７で実行される第二の初期定数設定ルーチンのフローチャートであって、ＡＩ停止直後のフィードバック補正係数ＦＡＦを時間関数として設定する。
【００８８】
即ちステップ１６０でＥＣＵ１５のクロックから出力される内燃機関始動後の経過時間ｔを読み込む。
【００８９】
ステップ１６１で経過時間ｔの関数Ｆ（ｔ）としてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。
【００９０】
ステップ１６２で経過時間ｔが予め定められた最大時間ｔｍａｘ未満であるかを判定し、肯定判定されたときはステップ１６０に戻る。
【００９１】
逆に最大時間ｔｍａｘ以上経過したときはステップ１６３で定常定数設定ルーチン（図１１）を実行して、フィードバック補正係数算出ルーチンで使用する制御定数を定常値に設定し、強制設定終了フラグを設定してこのルーチンを終了する。
【００９２】
なお、強制設定終了フラグは空燃比制御ルーチン（図１２）のステップ１２０におけるＦ／Ｂ条件が成立しているかの判定に使用され、強制設定終了フラグが設定されるとＦ／Ｂ条件が成立して空燃比フィードバック制御が開始される。
【００９３】
図１７はフィードバック補正係数の設定例を示すグラフであって、縦軸にＦ（ｔ）を、横軸に時間をとる。
【００９４】
即ちＡＩ停止直後はフィードバック補正係数ＦＡＦを１以上である所定値として、その後１に向かって減少する値としている。
【００９５】
なお、第二の初期定数設定ルーチンにおいても吸入空気量に応じて強制設定するフィードバック補正係数ＦＡＦを変更することも可能である。
【００９６】
例えば、ステップ１６１においてフィードバック補正係数ＦＡＦを次式により決定することとする。
【００９７】
ＦＡＦ　←　κ・Ｆ（ｔ）
そして係数κを吸入空気量の減少関数に設定すれば、吸入空気量が少ないときにリッチ補正量を増加して、触媒に蓄積された酸素の消費を促進することが可能となる。
【００９８】
上記実施形態においては、ＡＩ停止時に触媒１３４に蓄積された酸素量はほぼ１００％であるとしておりが、実際は、蓄積酸素量は触媒の温度が高くなると大きくなり、触媒の温度が低くなると小さくなる。
【００９９】
図１８は内燃機関始動後の状況の説明図であって、（イ）は内燃機関の回転数、（ロ）は車速及び触媒温度、（ハ）は吸入空気量及び積算空気量、（ニ）はＡＩの動作状態、（ホ）はフィードバック補正係数を表す。なお、実線は冷態起動を、点線は温（熱）態起動を示す。
【０１００】
即ち、時刻ｔ１（冷態起動）又はｔ２（温（熱）態起動）で内燃機関が始動し、時刻ｔ３で車両が動き出し、時刻ｔ４以後定速で走行する状況を示している。
【０１０１】
この図から理解できるように、ＡＩの動作期間が長いほど積算空気量が大きくなるとともに、触媒温度が高くなる。
【０１０２】
触媒温度は触媒中に挿入した温度センサによって検出してもよいが、積算空気量に基づいて触媒温度を推定してもよい。
【０１０３】
図１９は触媒温度推定ルーチンのフローチャートであって、ステップ１９０において外気温度センサで検出された内燃機関始動時温度Ｔｏを読み込む。
【０１０４】
ステップ１９１においてＡＩ動作期間中の積算空気量ΣＱａを読み込む。積算空気量ΣＱａは、例えばエアフィルタ１１１に内蔵されたフローメータの出力を積算することにより算出可能である。
【０１０５】
ステップ１９２において触媒上昇温度ΔＴを積算空気量ΣＱａの関数として算出する。
【０１０６】
図２０は積算空気量ΣＱａに基づいて触媒上昇温度ΔＴを算出する関数のグラフであって、横軸は積算空気量を、縦軸は触媒温度を表す。
【０１０７】
ステップ１９３で内燃機関始動時温度Ｔｏと触媒上昇温度ΔＴの和として触媒温度Ｔｃを算出し、ステップ１９４で触媒温度Ｔｃの関数として四つの修正係数（リッチスキップ修正係数ｋＳＲ、リッチ積分修正係数ｋＩＲ、リーンスキップ修正係数ｋＳＬ及びリーン積分修正係数ｋＩＬ）を算出して、このルーチンを終了する。
【０１０８】
図２１は修正係数と積算空気量の関係を示すグラフであって、リッチスキップ修正係数ｋＳＲ及びリッチ積分修正係数ｋＩＲは積算空気量の増加関数として、リーンスキップ修正係数ｋＳＬ及びリーン積分修正係数ｋＩＬは積算空気量の減少関数として設定される。
【０１０９】
図２２はＡＩメインルーチンのステップ３７で実行される第三の初期定数設定ルーチンのフローチャートであって、ステップ２２０でリッチスキップ定数ＲＳＲを基準リッチスキップ定数ＲＳＲＢの所定倍αＳＲにさらにリッチスキップ修正係数ｋＳＲを乗算した値に、スキップ２２１でリッチ積分定数ＫＩＲを基準リッチ積分定数ＫＩＲＢの所定倍αＩＲにさらにリッチ積分修正係数ｋＩＲを乗算した値に設定する。
【０１１０】
ステップ２２２でリーンスキップ定数ＲＳＬを基準リーンスキップ定数ＲＳＬＢの所定倍βＳＬにさらにリーンスキップ修正係数ｋＳＬを乗算した値に、スキップ２２３でリーン積分定数ＫＩＬを基準リーン積分定数ＫＩＬＢの所定倍βＩＬにさらにリーン積分修正係数ｋＩＬを乗算した値に設定して、このルーチンを終了する。
【０１１１】
この結果、図１８の（ホ）に示すように、触媒温度が高いほどフィードバック補正係数ＦＡＦが１．０より大きい期間が長くなり、蓄積酸素の消費が促進される。
【０１１２】
なお、上記実施形態においては触媒１３４の下流に設置された空燃比センサ１３６を使用していないが、下流側空燃比センサ１３６の出力に応じてリッチスキップ定数、リッチ積分定数、リーンスキップ定数及びリーン積分定数を変更することにより空燃比制御の精度を向上することが可能となる。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置にあっては、排気管への二次空気注入を停止したときに、内燃機関に供給する燃料量を増加して二次空気注入中に触媒内に蓄積された酸素の消費を促進して、空燃比フィードバック制御中に窒素酸化物が漏洩することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の構成図である。
【図２】ＥＣＵの構成図である。
【図３】ＡＩメインルーチンのフローチャートである。
【図４】ＡＩ条件取得ルーチンのフローチャートである。
【図５】ＡＩ条件判定ルーチンのフローチャートである。
【図６】ＡＩ起動ルーチンのフローチャートである。
【図７】オープンループ定数設定ルーチンのフローチャートである。
【図８】ＡＩ停止ルーチンのフローチャートである。
【図９】第一の初期定数設定ルーチンのフローチャートである。
【図１０】倍数を吸入空気量の関係を示すグラフである。
【図１１】定常定数設定ルーチンのフローチャートである。
【図１２】空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【図１３】フィードバック補正係数算出ルーチンのフローチャートである。
【図１４】フィードバック補正係数の変化を示すグラフである。
【図１５】燃料噴射ルーチンのフローチャートである。
【図１６】第二の初期定数設定ルーチンのフローチャートである。
【図１７】フィードバック補正係数の設定例を示すグラフである。
【図１８】内燃機関始動後の状況の説明図である。
【図１９】触媒温度推定ルーチンのフローチャートである。
【図２０】積算空気量に基づいて触媒上昇温度を算出する関数のグラフである。
【図２１】修正係数と積算空気量の関係を示すグラフである。
【図２２】第三の初期定数設定ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…内燃機関
１１…吸気系
１１１…エアフィルタ
１１２…吸気管
１１３…スロットルバルブ
１１４…吸気マニホールド
１１５…吸気枝管
１２…燃料噴射バルブ
１３…排気系
１３１…排気枝管
１３２…排気マニホールド
１３３…排気管
１３４…触媒
１３５…上流側空燃比センサ
１３６…下流側空燃比センサ
１３７…排気ガス温度センサ
１４…ＡＩ系
１４１…二次空気用フィルタ
１４２…電動エアポンプ
１４３…エアスイッチングバルブ
１４４…二次空気配管
１４５…二次空気注入管
１４６…ソレノイドバルブ
１５…ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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