(57)【要約】【課題】  空燃比変調時の排気空燃比のリッチ空燃比側或いはリーン空燃比側への偏りに伴う排気空燃比変調の減衰を抑制し、触媒コンバータにおける排気浄化性能の最適化を図った内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際(S12)、排気空燃比がリーン空燃比のままリッチ空燃比になっていないときには (S18)、排気空燃比がリッチ空燃比となるまでリッチ化補正により該リーン空燃比側への変調を中止してリッチ空燃比側での変調を保持する(S20)。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒コンバータと、
内燃機関の燃焼空燃比を所定中心空燃比を跨いでリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに周期的に変調させることにより前記触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに所定の周期で周期的に変調させる空燃比変調手段と、
前記排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段とを備え、
前記空燃比変調手段は、
燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止し且つ該リッチ空燃比側の変調振幅を増大させることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止し且つ該中止した直後の該リーン空燃比側の変調振幅を減少させることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒コンバータと、
内燃機関の燃焼空燃比を所定中心空燃比を跨いでリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに周期的に変調させることにより前記触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに所定の周期で周期的に変調させる空燃比変調手段と、
前記排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段とを備え、
前記空燃比変調手段は、
燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止し且つ該リーン空燃比側の変調振幅を増大させることを特徴とする、請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止し且つ該中止した直後の該リッチ空燃比側の変調振幅を減少させることを特徴とする、請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の燃焼空燃比を制御することにより触媒コンバータの排気浄化性能を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
白金（Ｐｔ）等の貴金属を利用した排気浄化用の三元触媒コンバータは、少なからず酸素（Ｏ2）等の酸化剤を吸蔵或いは吸着（以下、単に吸蔵）する酸化剤ストレージ機能を有しており、排気空燃比がリーン空燃比（酸化雰囲気）であるときにＯ2を吸蔵してＮＯxの発生を抑え、一方排気空燃比がリッチ空燃比（還元雰囲気）であるときには、上記吸蔵したＯ2を放出（供給）してＨＣ、ＣＯの酸化促進を図り、これによりＮＯxの還元反応とＨＣ、ＣＯの酸化反応とを広い空燃比範囲で実現して排気浄化性能を向上させることが可能である。
【０００３】
また、最近では酸化剤ストレージ機能とともにＨＣ等の還元剤を吸蔵する還元剤ストレージ機能をも併せ有した触媒コンバータの開発も進んでおり、当該触媒コンバータでは、排気空燃比がリッチ空燃比であるときに還元剤を吸蔵してＨＣ等の発生を抑え、一方排気空燃比がリーン空燃比であるときには、上記吸蔵したＨＣ等を放出（供給）してＮＯxの酸化促進を図り、これにより排気浄化性能をさらに向上させることが可能である。
【０００４】
このようなことから、例えば内燃機関の燃焼室内の空燃比（燃焼空燃比）を所定中心空燃比（例えば、ストイキ）を挟み一定期間毎にリーン空燃比とリッチ空燃比とに切り換えることで排気空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比とに変調（パータベーション）させ、酸化剤や還元剤の吸蔵と放出を繰り返すことで触媒コンバータの排気浄化性能向上を図った自動車が開発されている（特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開平１０−１５９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば、吸入空気量センサや燃料噴射弁等のばらつき、燃料付着による筒内への燃料供給量誤差、燃料量演算誤差等に起因して、リッチ側片振幅やリーン側片振幅或いはリッチ側期間やリーン側期間が変化し、実際の排気空燃比が所定中心空燃比に対し全体としてリッチ空燃比側或いはリーン空燃比側に偏り、排気空燃比のリッチ空燃比側或いはリーン空燃比側のいずれか一方の変調振幅が小さくなってしまう場合がある。
【０００６】
また一方において、内燃機関と排気系に設置された触媒コンバータとの間の排気系容積によっては燃焼空燃比の変調に対して排気空燃比の変調（以下、排気空燃比変調）が減衰する傾向にある。
従って、上記の如く排気空燃比のリッチ空燃比側或いはリーン空燃比側のいずれか一方の変調振幅が小さくなると、当該変調振幅が小さくなった空燃比側においては排気空燃比変調がさらに減衰し、酸化剤や還元剤の吸蔵及び放出を十分に行うことができないという問題が生じる。
【０００７】
このように、酸化剤や還元剤の吸蔵及び放出を十分に行うことができなくなると、酸化剤や還元剤の吸蔵及び放出のバランスが崩れることになり、触媒コンバータの排気浄化性能の向上を図ることができず好ましいことではない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、空燃比変調時の排気空燃比のリッチ空燃比側或いはリーン空燃比側への偏りに伴う排気空燃比変調の減衰を抑制し、触媒コンバータにおける排気浄化性能の最適化を図った内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に設けられた触媒コンバータと、内燃機関の燃焼空燃比を所定中心空燃比を跨いでリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに周期的に変調させることにより前記触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに所定の周期で周期的に変調させる空燃比変調手段と、前記排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段とを備え、前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止し且つ該リッチ空燃比側の変調振幅を増大させることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止し且つ該中止した直後の該リーン空燃比側の変調振幅を減少させることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に設けられた触媒コンバータと、内燃機関の燃焼空燃比を所定中心空燃比を跨いでリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに周期的に変調させることにより前記触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリッチ空燃比側とリーン空燃比側とに所定の周期で周期的に変調させる空燃比変調手段と、前記排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段とを備え、前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、請求項４において、前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止し且つ該リーン空燃比側の変調振幅を増大させることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６の内燃機関の排気浄化装置では、請求項４において、前記空燃比変調手段は、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、前記排気空燃比検出手段により検出される排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止し且つ該中止した直後の該リッチ空燃比側の変調振幅を減少させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止してリッチ空燃比側での変調を保持するので、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側への偏りが発生しても燃焼Ａ／Ｆを適宜補正し、当該偏りを抑制でき、ひいては当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰を抑制することができる。これにより、触媒コンバータにおける排気浄化性能の最適化を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１において、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止してリッチ空燃比側での変調を保持するとともに該リッチ空燃比側の変調振幅を増大させるので、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側への偏りが発生しても燃焼Ａ／Ｆを積極的に補正し、当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰をより一層速やかに抑制することができる。これにより、触媒コンバータにおける排気浄化性能のさらなる最適化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項１において、燃焼空燃比をリッチ空燃比側からリーン空燃比側へ変調する際、排気空燃比がリッチ空燃比になっていないときには排気空燃比がリッチ空燃比となるまで該リーン空燃比側への変調を中止してリッチ空燃比側での変調を保持するとともに該中止した直後の該リーン空燃比側の変調振幅を減少させるので、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側への偏りが発生しても燃焼Ａ／Ｆを積極的に補正し、当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰をより一層速やかに抑制することができる。これにより、やはり触媒コンバータにおける排気浄化性能のさらなる最適化を図ることができる。
【００１７】
また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置によれば、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止してリーン空燃比側での変調を保持するので、排気Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への偏りが発生しても燃焼Ａ／Ｆを適宜補正し、当該偏りを抑制でき、ひいては当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰を抑制することができる。これにより、触媒コンバータにおける排気浄化性能の最適化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項５の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項４において、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止してリーン空燃比側での変調を保持するとともに該リーン空燃比側の変調振幅を増大させるので、排気Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への偏りが発生しても燃焼Ａ／Ｆを積極的に補正し、当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰をより一層速やかに抑制することができる。これにより、触媒コンバータにおける排気浄化性能のさらなる最適化を図ることができる。
【００１９】
また、請求項６の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項４において、燃焼空燃比をリーン空燃比側からリッチ空燃比側へ変調する際、排気空燃比がリーン空燃比になっていないときには排気空燃比がリーン空燃比となるまで該リッチ空燃比側への変調を中止してリーン空燃比側での変調を保持するとともに該中止した直後の該リッチ空燃比側の変調振幅を減少させるので、排気Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への偏りが発生しても燃焼Ａ／Ｆを積極的に補正し、当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰をより一層速やかに抑制することができる。これにより、やはり触媒コンバータにおける排気浄化性能のさらなる最適化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下、当該排気浄化装置の構成を説明する。
同図に示すように、内燃機関であるエンジン本体（以下、単にエンジンという）１としては、吸気管噴射型（Multi  Point  Injection：ＭＰＩ）ガソリンエンジンが採用される。
【００２１】
エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４が取り付けられており、点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。
シリンダヘッド２には、各気筒毎に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１０には、電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。
【００２２】
吸気マニホールド１０の燃料噴射弁６よりも上流側には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４が設けられており、併せてスロットル弁１４の弁開度θthを検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１６が設けられている。さらに、スロットル弁１４の上流には、吸入空気量を計測するエアフローセンサ１８が介装されている。エアフローセンサ１８としては、カルマン渦式エアフローセンサが使用される。
【００２３】
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に排気ポートが形成されており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
なお、当該ＭＰＩエンジンは公知のものであるため、その構成の詳細については説明を省略する。
排気マニホールド１２の他端には排気管２０が接続されており、当該排気管２０には、排気浄化触媒装置として三元触媒（触媒コンバータ）３０が介装されている。
【００２４】
この三元触媒３０は、担体に活性貴金属として銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）のいずれかを有している。セリウム（Ｃｅ）、ジルコニア（Ｚｒ）等の酸素吸蔵材を含む場合の他、当該酸素吸蔵材を含まない場合においても、活性貴金属は、酸素吸蔵機能（Ｏ2ストレージ機能、酸化剤ストレージ機能）を有している。故に、三元触媒３０は、排気空燃比（排気Ａ／Ｆ）がリーン空燃比（リーンＡ／Ｆ）である酸化雰囲気中において酸素（Ｏ2）を吸蔵すると、排気Ａ／Ｆがリッチ空燃比（リッチＡ／Ｆ）となり還元雰囲気となるまでそのＯ2をストレージＯ2として保持し、当該ストレージＯ2の放出（供給）により、還元雰囲気状態においてもＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）を酸化除去可能である。即ち、当該三元触媒３０は、酸化雰囲気でＨＣ、ＣＯを浄化できるのは勿論のことＮＯxの発生をもある程度抑え、還元雰囲気中においてＮＯxの浄化のみならず吸蔵されたＯ2によりＨＣ、ＣＯをもある程度浄化可能である。
【００２５】
また、排気管２０の三元触媒３０よりも直上流には、排気Ａ／ＦがリッチＡ／ＦであるかリーンＡ／Ｆであるかを検出し判定するＯ2センサ（排気空燃比検出手段）２２が配設されている。
ＥＣＵ（電子コントロールユニット）４０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ４０により、エンジン１を含めた排気浄化装置の総合的な制御が行われる。
【００２６】
ＥＣＵ４０の入力側には、上述したＴＰＳ１６、エアフローセンサ１８、Ｏ2センサ２２の他、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４２等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。なお、クランク角センサ４２からの情報に基づきエンジン回転速度Ｎeが算出される。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、上述の燃料噴射弁６、点火コイル８、スロットル弁１４等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等がそれぞれ出力される。詳しくは、各種センサ類からの検出情報に基づき空燃比が適正な目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）に設定され、当該目標Ａ／Ｆに応じた量の燃料が適正なタイミングで燃料噴射弁６から噴射され、またスロットル弁１４が適正な開度に調整され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が実施される。
【００２７】
より詳しくは、当該排気浄化装置では、三元触媒３０が上記Ｏ2ストレージ機能を有していることから、三元触媒３０の能力を十分発揮するために、通常運転時には、ＥＣＵ４０によって空燃比を中心Ａ／Ｆ（所定中心空燃比、例えば、ストイキ）を境にリッチＡ／ＦとリーンＡ／Ｆとの間で周期的に強制的に交互に振る強制変調制御を行うようにしている。つまり、燃焼室内の空燃比（燃焼Ａ／Ｆ）を所定の振幅（所定のリッチ側片振幅ｄr及び所定のリーン側片振幅ｄl）、所定の周期（所定のリッチ側期間ｔr及び所定のリーン側期間ｔl）をもって所定のリッチＡ／Ｆ及び所定のリーンＡ／Ｆ間で変調制御し、排気Ａ／ＦをリッチＡ／ＦとリーンＡ／Ｆ間において強制的に変調させるようにしている（空燃比変調手段）。
【００２８】
なお、ここでは、中心Ａ／Ｆを例えばストイキとしたが、中心Ａ／Ｆについてはその他運転条件（エンジン回転速度、体積効率、排気流量、吸入空気流量、排気温度、触媒温度、始動後経過時間、冷却水温度、作動油温度、空燃比変動量等）に応じて変更するようにしてもよい。
これにより、排気Ａ／ＦがリーンＡ／Ｆである酸化雰囲気中ではＨＣ、ＣＯが良好に浄化されるとともに三元触媒３０のＯ2ストレージ機能によりＯ2が吸蔵されてＮＯxの発生がある程度抑えられ、排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆである還元雰囲気中ではＮＯxが良好に浄化されるとともに吸蔵されたストレージＯ2によってＨＣ、ＣＯがある程度継続的に浄化され続け、三元触媒３０の排気浄化性能の向上が図られる。
【００２９】
ところで、上述したように、エアフローセンサ１８や燃料噴射弁６等のばらつき、燃料付着による筒内への燃料供給量誤差、燃料量演算誤差等に起因して実際の排気Ａ／Ｆが中心Ａ／Ｆに対し全体としてリッチＡ／Ｆ側或いはリーンＡ／Ｆ側に偏り、排気Ａ／Ｆの変調振幅が小さくなった空燃比側ではエンジン１と三元触媒３０との間の排気系容積によって排気Ａ／Ｆの変調（以下、排気Ａ／Ｆ変調）がさらに減衰し、三元触媒３０の排気浄化性能の向上を図れないおそれがある。
【００３０】
そこで、本発明に係る排気浄化装置では、上記空燃比変調制御においてこのような排気Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側或いはリーンＡ／Ｆ側への偏りに伴う排気空燃比変調の減衰を抑制するように図っており、以下、本発明に係る空燃比変調制御について説明する。
図２を参照すると、本発明に係る空燃比変調制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、また、図３を参照すると当該空燃比変調制御による燃焼Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆの各変調波形が示されており、以下、図３を参照しながら同フローチャートに沿い説明する。
【００３１】
ステップＳ１０では、現在空燃比変調モードであるか否か、即ち変調制御中であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で変調制御中と判定された場合には、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、先ず、リッチＡ／Ｆ側への変調における還元剤総量（例えば、ＨＣ、ＣＯ量）が予め設定した目標還元剤総量よりも小さいか否かを判別する。
【００３２】
当該空燃比変調制御では、リッチＡ／Ｆ側での変調中に還元剤総量が目標還元剤総量に達したらリーンＡ／Ｆ側への変調に切り換え、リーンＡ／Ｆ側での変調中に酸化剤総量が目標酸化剤総量に達したらリッチＡ／Ｆ側への変調に切り換えるようにして変調の所定の周期（所定のリッチ側期間ｔr及び所定のリーン側期間ｔl）を設定しており、換言すれば、ここではリッチ側期間が目標還元剤総量に対応する所定のリッチ側期間ｔrの範囲内にあるか否かを判別する。
【００３３】
具体的には、例えば次式(1)に基づき判別する。
∫（変調振幅(t)×触媒流入排気流量(t)）dt
＜∫（基本変調振幅(t)×基本触媒流入排気流量）dt  …(1)
ここに、変調振幅(t)はＥＣＵ４０からの指令値、触媒流入排気流量(t)は例えばエアフローセンサ１８からの情報に基づき推定される値である。また、基本変調振幅(t)は例えば上記所定のリッチ側片振幅ｄrであり、基本触媒流入排気流量は上記所定のリッチ側期間ｔrに対応するものであってエンジン排気量やエンジン回転速度Ｎeに応じて決定される値である。なお、検出可能であれば変調振幅(t)や基本変調振幅(t)に代えて還元剤濃度を用いてもよい。
【００３４】
ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、還元剤総量が目標還元剤総量よりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１４に進んでリッチＡ／Ｆ側への変調（リッチ変調）を継続するとともに、ステップＳ１６において還元剤総量を更新する。
ステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎｏ）となり、還元剤総量が目標還元剤総量以上と判定された場合には、ステップＳ１８に進む。
【００３５】
ステップＳ１８では、Ｏ2センサ２２により検出され判定される排気Ａ／ＦがリッチＡ／ＦであるかリーンＡ／Ｆであるかを判別する。判別により排気Ａ／ＦがリーンＡ／Ｆであると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、リッチ化補正を行う。
即ち、本来であれば、図３中に破線で示すように、燃焼Ａ／Ｆの変調に応じて排気Ａ／Ｆが追従して変動するところ、上述したように実際の排気Ａ／Ｆが中心Ａ／Ｆに対し全体としてリッチＡ／Ｆ側或いはリーンＡ／Ｆ側に偏るような場合には、図３中に実線で示すように、還元剤総量が目標還元剤総量以上となって所定のリッチ側期間ｔrが経過した時点でも排気Ａ／ＦがリーンＡ／ＦのままリッチＡ／Ｆになっていないことがあり、このような場合には、排気Ａ／ＦがリーンＡ／Ｆ側に偏っていると判断し、リッチ化補正を行う。具体的には、図３に示すように、リーンＡ／Ｆ側への変調を中止して燃焼Ａ／Ｆをそのまま所定のリッチＡ／Ｆに保持する。
【００３６】
そして、ステップＳ１８の判別により排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆになったと判定された場合には、リッチ化補正を終了してリーンＡ／Ｆ側への変調を許容し、ステップＳ２２に進む。これにより、所定のリッチ側期間ｔrが図３に示すようにΔｔrの期間だけ延長される。
ステップＳ２２では、上記ステップＳ１２と同様にして、今度は、リーンＡ／Ｆ側への変調における酸化剤総量（例えば、Ｏ2量）が予め設定した目標酸化剤総量よりも小さいか否か、換言すれば、リーン側期間が目標酸化剤総量に対応する所定のリーン側期間ｔlの範囲内であるか否かを、例えば上記式(1)に基づき判別する。なお、この場合には、基本変調振幅(t)は例えば上記所定のリーン側片振幅ｄlであり、基本触媒流入排気流量は上記所定のリーン側期間ｔlに対応するものである。また、検出可能であれば変調振幅(t)や基本変調振幅(t)に代えて酸化剤濃度を用いてもよい。
【００３７】
ステップＳ２２の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、酸化剤総量が目標酸化剤総量よりも小さいと判定された場合には、ステップＳ２４に進んでリーンＡ／Ｆ側への変調（リーン変調）を継続するとともに、ステップＳ２６において酸化剤総量を更新する。
ステップＳ２２の判別結果が偽（Ｎｏ）となり、酸化剤総量が目標酸化剤総量以上と判定された場合には、ステップＳ２８に進む。
【００３８】
ステップＳ２８では、上記ステップＳ１８と同様に、Ｏ2センサ２２により検出され判定される排気Ａ／ＦがリッチＡ／ＦであるかリーンＡ／Ｆであるかを判別する。判別により排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆであると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、リーン化補正を行う。
即ち、上記リッチ化補正の場合と同様に、酸化剤総量が目標酸化剤総量以上となって所定のリーン側期間ｔlが経過した時点でも排気Ａ／ＦがリッチＡ／ＦのままリーンＡ／Ｆになっていない場合には、排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆ側に偏っていると判断し、リーン化補正を行う。具体的には、上記リッチ化補正の場合と同様にリッチＡ／Ｆ側への変調を中止し、燃焼Ａ／Ｆをそのまま所定のリーンＡ／Ｆに保持する。
【００３９】
そして、ステップＳ２８の判別により排気Ａ／ＦがリーンＡ／Ｆになったと判定された場合には、リーン化補正を終了してリッチＡ／Ｆ側への変調を許容し、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、ステップＳ１２及びステップＳ２２で使用した還元剤総量と酸化剤総量とを共にリセットして次回の変調に備え、ステップＳ１０に戻る。
【００４０】
このように、本発明に係る空燃比変調制御では、リッチＡ／Ｆ側への変調時、還元剤総量が目標還元剤総量以上となる所定のリッチ側期間ｔrが経過した時点でも排気Ａ／ＦがリーンＡ／ＦのままリッチＡ／Ｆになっていない場合、或いは、リーンＡ／Ｆ側への変調時、酸化剤総量が目標酸化剤総量以上となる所定のリーン側期間ｔlが経過した時点でも排気Ａ／ＦがリッチＡ／ＦのままリーンＡ／Ｆになっていない場合には、それぞれ排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆとなるまでリーン側への変調を中止してリッチＡ／Ｆ側での変調を保持するとともにリーンＡ／Ｆとなるまでリッチ側への変調を中止してリーンＡ／Ｆ側での変調を保持するようにしている。従って、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側への偏りやリッチＡ／Ｆ側への偏りが発生したとしても当該偏りに応じて燃焼Ａ／Ｆが適宜補正されることになり、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側或いはリッチＡ／Ｆ側への偏りが抑制され、ひいては当該偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰が抑制される。
【００４１】
これにより、Ｏ2ストレージ機能を十分に発揮するようにでき、三元触媒３０の排気浄化性能の最適化を図ることができる。
図４、図５を参照すると、本発明の他の実施形態に係る空燃比変調制御による燃焼Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆの各変調波形が示されており、以下、図４、図５を参照しながら他の実施形態について説明する。なお、当該他の実施形態は上記空燃比変調制御の制御ルーチンにおいてステップＳ２０のリッチ化補正及びステップＳ３０のリーン化補正の実行内容が異なるのみであり、ここでは制御ルーチンについての説明は省略する。
【００４２】
先ず、図４の場合について説明する。
図４の場合には、リッチＡ／Ｆ側への変調時、還元剤総量が目標還元剤総量以上となる所定のリッチ側期間ｔrが経過した時点でも排気Ａ／ＦがリーンＡ／ＦのままリッチＡ／Ｆになっていない場合には、排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆとなるまでリーン側への変調を中止してリッチＡ／Ｆ側での変調を保持するとともに、当該リッチＡ／Ｆ側での変調の変調振幅（リッチ側片振幅）を例えばΔｄrだけ増大させるようにする。なお、図４では徐々に振幅を増加させるようにしているが、ステップ的に増加させるようにしてもよい。
【００４３】
リーンＡ／Ｆ側への変調時についても同様であり、ここでは説明を省略する。
これにより、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側への偏りやリッチＡ／Ｆ側への偏りに対し燃焼Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆ側或いはリーンＡ／Ｆ側に積極的に大きく補正され、中心Ａ／Ｆに対する排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側或いはリッチＡ／Ｆ側への偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰がより一層速やかに抑制されることになり、三元触媒３０の排気浄化性能のさらなる最適化を図ることができる。
【００４４】
図５の場合には、リッチＡ／Ｆ側への変調時、還元剤総量が目標還元剤総量以上となる所定のリッチ側期間ｔrが経過した時点でも排気Ａ／ＦがリーンＡ／ＦのままリッチＡ／Ｆになっていない場合には、排気Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆとなるまでリーン側への変調を中止してリッチＡ／Ｆ側での変調を保持するとともに、当該リーン側への変調を中止した直後のリーン側での変調振幅（リーン側片振幅）を例えばΔｄlだけ減少させるようにする。
【００４５】
変調振幅の減少は、図５に示すように、１回のみとしてもよいし、変調振幅を複数回或いは恒常的に減少させるようにしてもよい。さらに、図４で示したリッチ化補正を併用してもよい。
リーンＡ／Ｆ側への変調時についても同様であり、ここでは説明を省略する。
このようにしても、排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側への偏りやリッチＡ／Ｆ側への偏りに対し燃焼Ａ／ＦがリッチＡ／Ｆ側或いはリーンＡ／Ｆ側に積極的に大きく補正され、中心Ａ／Ｆに対する排気Ａ／ＦのリーンＡ／Ｆ側或いはリッチＡ／Ｆ側への偏りに伴う排気Ａ／Ｆ変調の減衰がより一層速やかに抑制されることになり、三元触媒３０の排気浄化性能のさらなる最適化を図ることができる。
【００４６】
以上で本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、変調の所定の周期（所定のリッチ側期間ｔr及び所定のリーン側期間ｔl）を還元剤総量と目標還元剤総量との関係及び酸化剤総量と目標酸化剤総量との関係に基づいて設定するようにしているが、これに限られるものではなく、所定の周期は固定値（例えば、０．８sec）であってもよく、また、運転条件に応じて予め最適設定されたマップ値であってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、燃焼Ａ／Ｆの変調波形を方形波としたが、これに限られず、三角波、鋸波、波状波であってもよい。
また、上記実施形態では、Ｏ2ストレージ機能（酸化剤ストレージ機能）を有した三元触媒３０を例に説明したが、ＨＣ、ＣＯ等を吸蔵し放出する還元剤ストレージ機能を有した触媒コンバータや酸化剤ストレージ機能と還元剤ストレージ機能との双方を有した触媒コンバータにも本発明を同様に適用可能であることは言うまでもない。
【００４８】
また、上記実施形態では、エンジン１を吸気管噴射型ガソリンエンジンとしたが、筒内噴射型ガソリンエンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る空燃比変調制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る空燃比変調制御による燃焼Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆの各変調波形を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る空燃比変調制御による燃焼Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆの各変調波形を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る空燃比変調制御による燃焼Ａ／Ｆ及び排気Ａ／Ｆの各変調波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  エンジン本体
６  燃料噴射弁
２２  Ｏ2センサ（排気空燃比検出手段）
３０  三元触媒（触媒コンバータ）
４０  ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
【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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