(57)【要約】【課題】  燃料カット復帰直後等、リーン空燃比からリッチ空燃比への切り換え時においてＮＯxの排出を確実に低減可能な内燃機関の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】  燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには(S12)、該燃焼温度またはその相関値に基づいて空燃比を調整する(S14)。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、
内燃機関の燃焼温度またはその相関値を検出する燃焼温度相関値検出手段とを備え、
前記空燃比調整手段は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、該燃焼温度またはその相関値に基づいて空燃比を調整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】
前記空燃比調整手段は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、その一部或いは全期間の空燃比を前記燃焼温度またはその相関値が所定値よりも大きい領域の空燃比に対してリッチ空燃比側に設定することを制限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】
前記空燃比調整手段は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、第１の所定期間に亘り空燃比をリッチ空燃比側へ変更した後、前記燃焼温度またはその相関値が前記所定値を越えるまでの第２の所定期間に亘り平均空燃比が前記第１の所定期間の平均空燃比よりもリッチ空燃比側に設定されることを制限するよう空燃比を調整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】
前記第１の所定期間及び前記第２の所定期間は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値に基づいて設定されることを特徴とする、請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット手段をさらに備え、
前記空燃比調整手段は、前記燃料カット手段により停止した燃料供給の復帰後、空燃比をリッチ空燃比へ変更する際、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、その一部或いは全期間の空燃比のリッチ空燃比側への設定を制限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、内燃機関の空燃比制御装置に係り、詳しくは、内燃機関の燃焼空燃比を制御することにより排気浄化性能を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される有害排気成分の一つであるＮＯxは、一般に、理論空燃比（ストイキ）よりも少しリーン空燃比側で発生量が最大となり、それよりリーン空燃比側であってもリッチ空燃比側であっても低下する特性を示すことが知られている。
このようなことから、ＮＯx排出量の低減を図る一つの手法として、空燃比を大きくリーン空燃比側に設定することが考えられるが、空燃比を過剰にリーン空燃比にすることは燃焼悪化を招くという問題があり、また、排気系に三元触媒を用いている場合にあっては、リーン雰囲気では三元触媒が十分に機能しないという問題がある。これより、ＮＯx排出量の低減を図るには、空燃比をリッチ空燃比寄りに設定することが効果的と考えられている。
【０００３】
しかしながら、このように空燃比をリッチ空燃比寄りに設定する場合であっても、例えば燃料供給を停止する燃料カットを実施した後、燃料供給を復帰させるような場合には、燃料カット復帰直後において空燃比をリッチ空燃比に設定するにも拘わらずＮＯx排出量が増大するという問題がある。
この現象は、燃料カットによって吸気系及び排気系に酸素が多量に存在しているために起こると考えられ、例えば、燃料カット復帰後において排気管内の酸素濃度が低下するまで空燃比のリッチ化を禁止する技術が開発されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１３４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、その後の研究により、上記特許文献１に開示される如く、燃料カット復帰後において排気管内の酸素濃度が低下するまで空燃比のリッチ化を禁止するようにしても、依然としてＮＯx排出量が低減されないという問題があることが確認された。
また、この問題は、燃料カット復帰後に限られず、リーン空燃比運転可能な内燃機関において空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換える場合においても同様に発生し得る。
【０００５】
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、燃料カット復帰直後等、リーン空燃比からリッチ空燃比への切り換え時においてＮＯxの排出を確実に低減可能な内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の空燃比制御装置では、内燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と、内燃機関の燃焼温度またはその相関値を検出する燃焼温度相関値検出手段とを備え、前記空燃比調整手段は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、該燃焼温度またはその相関値に基づいて空燃比を調整することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の内燃機関の空燃比制御装置では、前記空燃比調整手段は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、その一部或いは全期間の空燃比を前記燃焼温度またはその相関値が所定値よりも大きい領域の空燃比に対してリッチ空燃比側に設定することを制限することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１または２において、前記空燃比調整手段は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、第１の所定期間に亘り空燃比をリッチ空燃比側へ変更した後、前記燃焼温度またはその相関値が前記所定値を越えるまでの第２の所定期間に亘り平均空燃比が前記第１の所定期間の平均空燃比よりもリッチ空燃比側に設定されることを制限するよう空燃比を調整することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項３において、前記第１の所定期間及び前記第２の所定期間は、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値に基づいて設定されることを特徴とする。
また、請求項５の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１において、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット手段をさらに備え、前記空燃比調整手段は、前記燃料カット手段により停止した燃料供給の復帰後、空燃比をリッチ空燃比へ変更する際、前記燃焼温度相関値検出手段により検出される燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、その一部或いは全期間の空燃比のリッチ空燃比側への設定を制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によれば、燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、該燃焼温度またはその相関値に基づいて空燃比を調整するので、内燃機関の燃焼温度はＮＯx排出量に非常に大きな影響を与えていると考えられるところ（図２、図４参照）、当該燃焼温度に着目し、燃焼温度相関値（燃焼温度含む）に基づいて空燃比制御を行うことにより、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【００１１】
また、請求項２の内燃機関の空燃比制御装置によれば、燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、その一部或いは全期間の空燃比を燃焼温度またはその相関値が所定値よりも大きい領域の空燃比に対してリッチ空燃比側に設定することを制限するので、燃焼温度相関値が所定値以下の低温領域で空燃比を設定する場合において、燃焼温度相関値が低温領域であってＮＯx排出量のピークがリッチ空燃比側或いはストイキ近傍であるときには、空燃比をストイキ或いはリーン空燃比寄りとしてＮＯx排出量のピークを避けるようにでき（図４参照）、その後、燃焼室内が冷却されることによる充填効率の増大或いは吸入空気掃気による内部ＥＧＲの低下によって燃焼温度相関値が高温領域となり、ＮＯx排出量のピークがリーン空燃比側にシフトしたときには、空燃比をリッチ空燃比としてやはりＮＯx排出量のピークを避けるようにできる（図２参照）。これにより、燃焼温度相関値が所定値以下の低温領域で空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切り換える場合において、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【００１２】
また、請求項３の内燃機関の空燃比制御装置によれば、請求項１または２において、燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、第１の所定期間に亘り空燃比をリッチ空燃比側へ変更した後、燃焼温度またはその相関値が所定値を越えるまでの第２の所定期間に亘り平均空燃比が第１の所定期間の平均空燃比よりもリッチ空燃比側に設定されることを制限するよう空燃比を調整するので、燃焼温度相関値が所定値以下の低温領域で空燃比を設定する場合において、極低温領域となる第１の所定期間には、ＮＯx排出量自体が十分に抑制されているため、排気空燃比をリッチ空燃比としてもＮＯx排出量を低く抑制しつつ排気系の三元触媒を還元雰囲気として当該三元触媒の酸素被毒を解除し、ＮＯx吸着速度及び酸素吸着機能を早期に回復させるようにでき、低温領域であるが第１の所定期間よりも高温となっておりＮＯx排出量がある程度増大している第２の所定期間には、ＮＯx排出量のピークを避けるようにでき、やはりＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【００１３】
また、請求項４の内燃機関の空燃比制御装置によれば、請求項３において、第１の所定期間及び第２の所定期間は、燃焼温度またはその相関値に基づいて設定されるので、確実に極低温領域とそれより高温である低温領域とを識別することができＮＯx排出量の増大を良好に抑制することができる。
また、請求項５の内燃機関の空燃比制御装置によれば、請求項１において、燃料カット復帰後、空燃比をリッチ空燃比へ変更する際、燃焼温度またはその相関値が所定値以下の低温領域にあるときには、その一部或いは全期間の空燃比のリッチ空燃比側への設定を制限するので、燃料カット復帰直後、空燃比を設定する場合において、燃焼温度相関値が低温領域であってＮＯx排出量のピークがリッチ空燃比側或いはストイキ近傍であるときには、空燃比をストイキ或いはリーン空燃比寄りとしてＮＯx排出量のピークを避けるようにでき（図４参照）、その後、燃焼室内が冷却されることによる充填効率の増大或いは吸入空気掃気による内部ＥＧＲの低下によって燃焼温度相関値が高温領域となり、ＮＯx排出量のピークがリーン空燃比側にシフトしたときには、空燃比をリッチ空燃比としてやはりＮＯx排出量のピークを避けるようにできる（図２参照）。これにより、燃料カット復帰直後、空燃比をリッチ空燃比に切り換える場合において、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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空燃比制御装置の概略構成図が示されており、以下、当該空燃比制御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）４気筒ガソリンエンジンが採用される。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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３０が介装されている。
【００１８】
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。活性貴金属は、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、酸素吸着機能（Ｏ2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）を吸着すると、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、還元雰囲気中に当該ストレージＯ2を放出（供給）することにより、解離Ｏが除去され、また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。
【００１９】
また、排気管２０の三元触媒３０よりも上流側には、排気中のＯ2濃度を検出することで排気Ａ／Ｆを検出するＡ／Ｆセンサ２２が配設されている。なお、Ａ／Ｆセンサ２２はリッチ／リーンを判定するＯ2センサであってもよい。
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を含めた空燃比制御装置の総合的な制御が行われる。
【００２０】
ＥＣＵ４０の入力側には、上述したＴＰＳ１６、エアフローセンサ１８、Ａ／Ｆ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。
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。
【００２１】
特に、当該エンジン１は、目標Ａ／ＦをリーンＡ／Ｆに設定してリーンＡ／Ｆ運転可能に構成されており、例えば通常は目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆまたはストイキとし、適宜リーンＡ／Ｆに切り換えるようにしている。これにより燃費の向上等が図られる。
また、当該エンジン１は、車両の減速走行時において燃料供給を停止し、燃料カットを実施することが可能に構成されている（燃料カット手段）。つまり、当該エンジン１では、運転者がアクセルペダル（図示せず）の踏み込みを中止し且つエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度以上の場合において、燃料噴射弁６からの燃料噴射を停止して適宜燃料カットを行うようにしている。そして、当該エンジン１では、燃料カットを実施して燃料供給を復帰させた直後、即ち燃料カット復帰直後には、十分なエンジン出力を得るべく、また燃料カットによって三元触媒３０に多量に吸着されたストレージＯ2を放出すべく、目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに設定するようにしている。なお、燃料カットは、全気筒について実施するようにしてもよいし、一部気筒についてのみ実施するようにしてもよい。
【００２２】
ところで、エンジン１におけるＮＯxの発生について注目すると、ＮＯxはＯ2と窒素（Ｎ2）とが高温状態になると生成されるため、燃焼ガスの温度、即ち燃焼温度とＯ2濃度の影響を強く受ける。実際には、燃焼温度はＡ／ＦがリッチＡ／Ｆ側（例えば、Ａ／Ｆ＝１３．５）で最大値をとり、Ｏ2濃度はＡ／ＦがリーンＡ／Ｆであるほど増大する。そして、一般に燃焼温度が全体として高温領域にある場合には、図２に燃焼温度が高温領域にある場合の空燃比（Ａ／Ｆ）とエンジン１からのＮＯx排出量との関係を示すように、ＮＯx排出量は、Ｏ2濃度の影響を強く受け、Ａ／Ｆが理論空燃比（ストイキ）よりも少しリーンＡ／Ｆ側（例えば、Ａ／Ｆ＝１６）で最大となり、それよりリーンＡ／Ｆ側であってもリッチＡ／Ｆ側であっても低下する。従って、通常運転時には、上述したように、ＮＯx排出量の低減を図るべく、また三元触媒３０の機能を十分に発揮させるべく、目標Ａ／ＦについてはリッチＡ／Ｆ寄り（例えば、ストイキ）に設定するようにしている。
【００２３】
しかしながら、図３に従来の燃料カット復帰直後におけるＡ／ＦとＮＯx排出量との関係を示すように、燃料カットを実施した後、燃料カット復帰直後においては、目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに設定するとＮＯx排出量が増大することが確認されており、本発明においては、かかる問題を解決し、燃料カット復帰直後等、リーンＡ／ＦからリッチＡ／Ｆへの切り換え時のＮＯx排出量を確実に低減するように図っている。
【００２４】
研究によれば、図４に燃焼温度が低温領域にある場合の空燃比（Ａ／Ｆ）とエンジン１からのＮＯx排出量との関係が実験結果として示されるように、エンジン１における燃焼温度が全体として低い領域では、上記図２のＮＯx排出量の特性と異なり、ＮＯx排出量のピークがリーンＡ／Ｆ側ではなくストイキ近傍（或いはリッチ空燃比側）となる特性を示すことが確認された。これは、燃焼温度が全体として低温領域にある場合には、ＮＯx排出量は、Ｏ2濃度よりも燃焼温度の影響を強く受けるためと推測される。
【００２５】
つまり、上記燃料カット復帰直後にＮＯx排出量が増大する問題は、燃料カット時には燃焼熱が発生しないことからエンジン１の燃焼室内壁やピストンさらには吸気ポート等が冷えており、故に、燃料カット復帰直後に燃料供給を再開しても、燃焼温度があまり上昇せず低温とされ、ＮＯx排出量が上記図４のような特性を示すために生じると考えられる。
【００２６】
また、図４ではＮＯx排出量のピークがストイキ近傍である一方、図３において当該図４の特性に反してＡ／ＦがリッチＡ／ＦであるほどＮＯx排出量が増大しているが、これは、燃料カット復帰直後は燃焼室内壁やピストンさらには吸気ポート等が低温であるため、これら燃焼室内壁、ピストン、吸気ポート等に燃料が付着し、実際のＡ／ＦがリーンＡ／Ｆ寄りになっているためと考えられる。
【００２７】
このように、燃焼温度はＮＯx排出量に非常に大きな影響を与えていると考えられ、故に、本発明に係る空燃比制御装置では、当該燃焼温度に着目して空燃比制御を行うようにしている。
図５を参照すると、本発明に係る空燃比制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており（空燃比調整手段）、以下同フローチャートに沿い本発明に係る空燃比制御装置の制御内容及び作用について説明する。
【００２８】
先ず、第１実施例について説明する。
ステップＳ１０では、燃焼温度相関値を検出する。ここでは、例えば、エアフローセンサ１８により検出される吸入空気量の積算値（∫吸入空気量dt）に基づいて燃焼温度相関値を推定する（燃焼温度相関値検出手段）。なお、これに限られず、エンジン負荷、体積効率に基づいて燃焼温度相関値を推定するようにしてもよいし、体積効率と点火時期とのマップに基づいて燃焼温度相関値を求めるようにしてもよい。さらに、吸気ポート近傍に吸気温センサを設け、吸気ポート側に吹き返される燃焼ガスの吹き返し温度を当該吸気温センサにより検出して燃焼温度相関値としてもよく、排気ポート近傍に排気温センサを設け、当該排気温センサにより検出される排気温度を燃焼温度相関値としてもよい。また、燃焼室内に燃焼温度センサを配設可能であれば、当該燃焼温度センサから直接に燃焼温度を求めるようにしてもよい。
【００２９】
ステップＳ１２では、上記燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下（燃焼温度相関値≦所定値Ｔ1）であるか否かを判別する。ここに、所定値Ｔ1は、図４に示すようにＮＯx排出量のピークが例えばストイキ近傍となるときの燃焼温度相関値である。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、燃料カット復帰直後のように燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下と判定された場合には、ステップＳ１４に進む。
【００３０】
ステップＳ１４では、燃焼温度相関値に基づいて空燃比調整を行う。即ち、燃焼温度相関値に基づいて目標Ａ／Ｆを設定する。
図６を参照すると、第１実施例に係る空燃比調整手法の概念図が示されており、当該第１実施例では、同図に示す如く、燃料カット復帰直後等のように燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域でＡ／Ｆを設定する場合において、一気にリッチＡ／Ｆにせず、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの低温領域の期間に亘り、目標Ａ／Ｆをクリップし、目標Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への変更を制限する。具体的には、燃料噴射量を制限する。ここでは、例えば目標Ａ／Ｆを高温領域での目標Ａ／ＦよりもリーンＡ／Ｆ側でクリップする。
【００３１】
そして、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達して高温領域となり、ステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎｏ）となると、ステップＳ１６に進み、以降、通常の空燃比調整を行う。つまり、上記目標Ａ／Ｆのクリップを解除し、目標Ａ／Ｆを通常の目標Ａ／ＦであるリッチＡ／Ｆに調整する。
このように、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域でＡ／Ｆを設定する際、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの期間に亘り目標Ａ／Ｆを途中でクリップするようにすると、燃焼温度相関値が低温領域であってＮＯx排出量のピークがリッチ空燃比側或いはストイキ近傍であるときにはＡ／Ｆ（目標Ａ／Ｆ及び実Ａ／Ｆ）をストイキ或いはリーンＡ／Ｆ寄りとしてＮＯx排出量のピークを避けるようにでき、その後、燃焼温度相関値が高温領域となってＮＯx排出量のピークがリーンＡ／Ｆ側にシフトしたときにはＡ／Ｆ（目標Ａ／Ｆ及び実Ａ／Ｆ）をリッチＡ／ＦとしてやはりＮＯx排出量のピークを避けるようにできる。これにより、燃料カット復帰直後等のように燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域でＡ／Ｆを設定する場合において、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【００３２】
図７を参照すると、上記本発明に係る空燃比制御を実施した場合の燃料カット復帰直後におけるＡ／ＦとＮＯx排出量との関係が示されているが、このように、燃料カット復帰直後において、Ａ／Ｆのリッチ化によるＮＯx排出量の増加が防止され、ＮＯx排出量の低減が図られる。
なお、ＮＯx排出量のピークを避けることを考えると、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域ではＡ／ＦをリーンＡ／Ｆ寄りではなく極リッチＡ／Ｆ寄りにしても目的は達成される。しかしながら、Ａ／Ｆを極リッチＡ／Ｆ寄りにすることはオーバリッチＡ／Ｆになり易く、ＨＣ、ＣＯ等の増加、燃費の悪化に繋がり有効ではない。
【００３３】
また、図６では、目標Ａ／ＦのリーンＡ／ＦからリッチＡ／Ｆへの切り換え波形が方形波である場合を例示したが、基本となる切り換え波形は三角波、台形波、正弦波等いかなる波形であってもよい。
次に、第２実施例について説明する。
第２実施例では、上記図５のステップＳ１４において上記第１実施例に対し空燃比調整手法を変えており、以下第２実施例に係る空燃比調整手法について説明する。
【００３４】
図８を参照すると、第２実施例に係る空燃比調整手法の概念図が示されており、当該第２実施例では、同図に示す如く、燃料カット復帰直後等のように燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域で目標Ａ／Ｆを設定する場合において、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの低温領域の期間を第１所定期間ｔ1（第１の所定期間）と第２所定期間ｔ2（第２の所定期間）とに分ける。そして、目標Ａ／Ｆの切り換え開始直後の第１所定期間ｔ1においては目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに切り換え、その後の燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの第２所定期間ｔ2においては、第２所定期間ｔ2における平均Ａ／Ｆが第１所定期間ｔ1における平均Ａ／ＦよりもリーンＡ／Ｆ側となるよう目標Ａ／Ｆを上記第１実施例の場合と同様にクリップし、目標Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への変更を制限する。
【００３５】
ここに、第１所定期間ｔ1と第２所定期間ｔ2とは、燃焼温度相関値に基づいて設定される。例えば、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1よりもさらに低温の所定値Ｔ2以下の極低温領域期間を第１所定期間ｔ1とし、その後燃焼室内が冷却されることによる充填効率の増大或いは吸入空気掃気による内部ＥＧＲの低下によって所定値Ｔ2より大きく所定値Ｔ1以下となる比較的高温の低温領域期間を第２所定期間ｔ2とする。
【００３６】
或いは、４気筒のエンジン１では、燃料カット復帰直後である場合、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下である期間は例えば０．５sec程度または１６点火期間程度であることから、第１所定期間と第２所定期間については、第１所定期間と第２所定期間との比率（第１所定期間／第２所定期間）が所定比率（例えば、１５０msec／４５０msec或いは４点火間／１２点火間）となるよう期間に基づいて設定するようにしてもよい。また、その他エンジン１の運転条件（エンジン回転速度Ｎe、堆積効率、吸入空気量、排気流量、排気温度、吸気温度等の少なくともいずれか一つ）に応じて第１所定期間及び第２所定期間の最適値を選択するようにしてもよい。
【００３７】
このように、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域でＡ／Ｆを設定する際、燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの期間のうち極低温領域となる第１所定期間においては目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆとし、その後の第２所定期間においては目標Ａ／ＦをリーンＡ／Ｆ側でクリップして燃料噴射量を制限するようにすると、第１所定期間には、排気Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆとして三元触媒３０を還元雰囲気とし、三元触媒３０に吸着したストレージＯ2を良好に放出し所謂酸素被毒を解除してＯ2ストレージ機能を早期に回復させるようにできる。そして、第２所定期間には、上記第１実施例の場合と同様に、燃料カット復帰直後等のように燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域でＡ／Ｆを設定する場合において、ＮＯx排出量のピークを避けながら、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【００３８】
また、図４を参照すると、燃焼温度相関値をさらに低下させた場合のＮＯx排出量の特性が併せて破線で示されているが、ＮＯx排出量は、燃焼温度相関値が低いほどピークを上記最大値（例えば、Ａ／Ｆ＝１３．５）に近づけながら全体的に減少するため、目標Ａ／ＦをリッチＡ／ＦとしてもＮＯx排出量は極端には増加しない。これより、極低温領域である第１所定期間ｔ1にあっては、目標Ａ／ＦをリッチＡ／ＦとしてもＮＯx排出量の低減に悪影響を与えることもない。特に、第１所定期間ｔ1と第２所定期間ｔ2とを燃焼温度相関値に基づいて設定することにより、確実に極低温領域とそれより高温である低温領域とを識別することができ、当該第１所定期間ｔ1におけるＮＯx排出量の増大を良好に抑制可能である。
【００３９】
次に、第３実施例及び第４実施例について説明する。
第３、４実施例では、上記第２実施例の変形例として、やはり上記図５のステップＳ１４において上記第１実施例に対し空燃比調整手法を変えており、以下第３、４実施例に係る空燃比調整手法について説明する。
図９を参照すると、第３実施例に係る空燃比調整手法の概念図が示されており、当該第３実施例では、目標Ａ／Ｆの切り換え開始直後に目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに切り換えた後、当該目標Ａ／Ｆを、第１所定期間ｔ1において徐々にリーンＡ／Ｆ側に戻し、第２所定期間ｔ2において第２所定期間ｔ2における平均Ａ／Ｆが第１所定期間ｔ1における平均Ａ／ＦよりもリーンＡ／Ｆ側となるＡ／Ｆで上記第２実施例の場合と同様にクリップし、目標Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への変更を制限する。
【００４０】
また、図１０を参照すると、第４実施例に係る空燃比調整手法の概念図が示されており、当該第４実施例では、目標Ａ／Ｆの切り換え開始直後に目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに切り換えた後、当該目標Ａ／Ｆを燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの低温領域の期間において徐々にリーンＡ／Ｆ側に戻し、目標Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への変更を制限する。好ましくは、目標Ａ／ＦをリーンＡ／Ｆ側に戻す際、目標Ａ／Ｆのリーン化度合いを第１所定期間ｔ1において大きく、第２所定期間ｔ2において小さくするのがよい。また、ここでは、目標Ａ／Ｆを曲線的にリーン化するようにしたが、直線的にリーン化するようにしてもよい。
【００４１】
これにより、第３、４実施例においても、上記第２実施例の場合と同様に、三元触媒３０に吸着したストレージＯ2を良好に放出し酸素被毒を解除してＮＯx吸着速度及びＯ2ストレージ機能を早期に回復させるようにできるとともに、ＮＯx排出量のピークを避けながら、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
次に、第５実施例について説明する。
【００４２】
第５実施例では、上記第２実施例の変形例として、上記図５のステップＳ１４、Ｓ１６において上記第２実施例に対し空燃比調整手法を変えており、以下第５実施例に係る空燃比調整手法について説明する。
図１１を参照すると、第５実施例に係る空燃比調整手法の概念図が示されており、当該第５実施例では、目標Ａ／Ｆの切り換え開始直後の第１所定期間ｔ1においては目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに切り換え、その後の燃焼温度相関値が所定値Ｔ1に達するまでの第２所定期間ｔ2においては、目標Ａ／Ｆを通常の目標Ａ／ＦであるリッチＡ／Ｆまで徐々にリッチ化させ、目標Ａ／ＦのリッチＡ／Ｆ側への変更を制限する。
【００４３】
なお、図１１では、目標Ａ／ＦのリーンＡ／ＦからリッチＡ／Ｆへの切り換え波形が三角波である場合を例示したが、基本となる切り換え波形は方形波、台形波、正弦波等いかなる波形であってもよい。
これにより、高温領域における目標Ａ／Ｆのリッチ化に伴うトルクショックを低減しつつ、上記第２乃至第４実施例の場合と同様に、三元触媒３０に吸着したストレージＯ2を良好に放出し酸素被毒を解除してＮＯx吸着速度及びＯ2ストレージ機能を早期に回復させるようにできるとともに、ＮＯx排出量のピークを避けながら、ＮＯx排出量を確実に低減することができる。
【００４４】
以上で本発明に係る内燃機関の空燃比制御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、主として燃料カット復帰直後に目標Ａ／ＦをリッチＡ／Ｆに切り換える場合を例に説明したが、これに限られず、リーンＡ／Ｆ運転を継続したような場合においても燃焼温度相関値が所定値Ｔ1以下の低温領域となる場合があり、リーンＡ／Ｆ運転を中止して目標Ａ／ＦをリーンＡ／ＦからリッチＡ／Ｆに切り換える場合においても燃料カット復帰直後と同様に本発明を良好に適用可能である。
【００４５】
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】
【００４６】
【図１】車両に搭載された本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の概略構成図である。
【図２】燃焼温度が高温領域にある場合の空燃比（Ａ／Ｆ）とＮＯx排出量との関係を示す図である。
【図３】従来の燃料カット復帰直後におけるＡ／ＦとＮＯx排出量との関係を示す図である。
【図４】燃焼温度が低温領域にある場合の空燃比（Ａ／Ｆ）とＮＯx排出量との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第１実施例に係る空燃比調整手法の概念図である。
【図７】本発明に係る空燃比制御を実施した場合の燃料カット復帰直後におけるＡ／ＦとＮＯx排出量との関係を示す図である。
【図８】第２実施例に係る空燃比調整手法の概念図である。
【図９】第３実施例に係る空燃比調整手法の概念図である。
【図１０】第４実施例に係る空燃比調整手法の概念図である。
【図１１】第５実施例に係る空燃比調整手法の概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン本体
６  燃料噴射弁
１８  エアフローセンサ
３０  三元触媒
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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【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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