(57)【要約】【課題】  希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置に関し、リーン運転時におけるＮＯｘ浄化をドライバビリティを悪化させることなく効果的に行なえるようにする。【解決手段】  希薄燃焼式内燃機関の排気系に、希薄燃焼状態で運転すると時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するが理論空燃比または理論空燃比よりも過濃側空燃比での運転状態に切り替えるとＮＯｘ浄化効率が回復するような特性を有するＮＯｘ浄化部材をそなえるとともに、内燃機関に供給される燃料空気の混合割合を切り替える空燃比制御手段と、内燃機関への吸入空気量を減少させて出力を低減させる出力低減手段と、希薄燃焼運転中に、内燃機関の出力に変化を与えないようにして一時的にストイキオ状態またはリッチ状態へ切り替えるとともに、この切替を徐々に行なうようにする内燃機関用制御手段２５を設ける。【選択図】        図１
2005140120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行う希薄燃焼式内燃機関において、
その排気系に、希薄燃焼状態で運転すると時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するが該理論空燃比または該理論空燃比よりも過濃側空燃比での運転状態に切り替えるとＮＯｘ浄化効率が回復するような特性を有するＮＯｘ浄化部材をそなえるとともに、
該内燃機関に供給される燃料空気の混合割合を希薄側空燃比状態と理論空燃比状態または過濃側空燃比状態との間で切り替える空燃比制御手段と、
少なくとも該内燃機関への吸入空気量を減少させることにより該内燃機関の出力を低減させる出力低減手段と、
該希薄側空燃比状態での運転継続中に、該内燃機関の出力に変化を与えないように該出力低減手段を制御しながら、一時的に上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態へ切り替えるとともに、この切替を徐々に行うように該空燃比制御手段を制御する内燃機関用制御手段とをそなえた
ことを特徴とする、希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項２】
該内燃機関用制御手段によって、上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態へ切り替える際に、該内燃機関の出力軸に連結されたクラッチを非直結状態に制御するクラッチ制御手段が設けられた
ことを特徴とする、請求項１記載の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項３】
該内燃機関用制御手段が、該混合割合を該希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、該クラッチ制御手段の切り替え制御を徐々に行うように構成されている
ことを特徴とする、請求項２記載の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項４】
該内燃機関用制御手段が、点火時期を制御する点火時期制御手段を有し、該混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、該点火時期を徐々に変化させるように構成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項５】
所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行う希薄燃焼式内燃機関において、
その排気系に、希薄燃焼状態で運転すると時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するが該理論空燃比または該理論空燃比よりも過濃側空燃比での運転状態に切り替えるとＮＯｘ浄化効率が回復するような特性を有するＮＯｘ浄化部材をそなえるとともに、
該内燃機関に供給される燃料空気の混合割合を希薄側空燃比状態と理論空燃比状態または過濃側空燃比状態との間で切り替える空燃比制御手段と、
少なくとも該内燃機関への吸入空気量を増加させることにより該内燃機関の出力を増加させる出力増加手段と、
上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態での運転状態において、該内燃機関の出力に変化を与えないように上記出力増加手段を制御しながら、上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態から該希薄側空燃比状態へ切り替えるとともに、この切替を徐々に行うように該空燃比制御手段を制御する内燃機関用制御手段とをそなえたことを特徴とする、希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置。
【請求項６】
該内燃機関用制御手段が、排ガス循環量を制御する排ガス再循環量制御手段を含み、該混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるのに先立って、該排ガス再循環量の切り替え制御を開始する
ことを特徴とする、請求項５記載の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関（所謂リーンバーンエンジン）が提供されている。
そして、かかるリーンバーンエンジンでは、排ガス対策として、排気系に三元触媒を設置している
【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、このような従来のリーンバーンエンジンにおける排ガス対策では、加速時等、ストイキオで運転する場合は、三元触媒が機能して排ガスを浄化するが、定常走行時等、リーン状態で運転する場合は、三元触媒が機能せず、特に排ガス中のＮＯｘ成分が増加する。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、リーン運転時におけるＮＯｘ浄化をドライバビリティを悪化させることなく効果的に行なえるようにした、希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化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】
このため、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置は、所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関において、その排気系に、希薄燃焼状態で運転すると時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するが該理論空燃比または該理論空燃比よりも過濃側空燃比での運転状態に切り替えるとＮＯｘ浄化効率が回復するような特性を有するＮＯｘ浄化部材をそなえるとともに、該内燃機関に供給される燃料空気の混合割合を希薄側空燃比状態と理論空燃比状態または過濃側空燃比状態との間で切り替える空燃比制御手段と、少なくとも該内燃機関への吸入空気量を減少させることにより該内燃機関の出力を低減させる出力低減手段と、該希薄側空燃比状態での運転継続中に、該内燃機関の出力に変化を与えないように該出力低減手段を制御しながら、一時的に上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態へ切り替えるとともに、この切替を徐々に行なうように該空燃比制御手段を制御する内燃機関用制御手段とをそなえたことを特徴としている（請求項１）。
【０００５】
また、請求項２記載の排ガス浄化装置は、請求項１記載の装置において、該内燃機関用制御手段によって、上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態へ切り替える際に、該内燃機関の出力軸に連結されたクラッチを非直結状態に制御するクラッチ制御手段が設けられたことを特徴としている。
また、請求項３記載の排ガス浄化装置は、請求項２記載の装置において、該内燃機関用制御手段が、該混合割合を該希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、該クラッチ制御手段の切り替え制御を徐々に行なうように構成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項４記載の排ガス浄化装置は、請求項１記載の装置において、該内燃機関用制御手段が、該点火時期制御手段を有し、該混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、点火時期を徐々に変化させるように構成されていることを特徴としている。
さらに、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置は、所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側空燃比での希薄燃焼運転を行なう希薄燃焼式内燃機関において、その排気系に、希薄燃焼状態で運転すると時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するが該理論空燃比または該理論空燃比よりも過濃側空燃比での運転状態に切り替えるとＮＯｘ浄化効率が回復するような特性を有するＮＯｘ浄化部材をそなえるとともに、該内燃機関に供給される燃料空気の混合割合を希薄側空燃比状態と理論空燃比状態または過濃側空燃比状態との間で切り替える空燃比制御手段と、少なくとも該内燃機関への吸入空気量を増加させることにより該内燃機関の出力を増加させる出力増加手段と、上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態での運転状態において、該内燃機関の出力に変化を与えないように上記出力増加手段を制御しながら、上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態から該希薄側空燃比状態へ切り替えるとともに、この切替を徐々に行なうように該空燃比制御手段を制御する内燃機関用制御手段とをそなえたことを特徴としている（請求項５）。
【０００７】
また、請求項６記載の排ガス浄化装置は、請求項５記載の装置において、該内燃機関用制御手段が、該排ガス再循環量制御手段を含み、該混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるのに先立って、排ガス再循環量の切り替え制御を開始することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置（請求項１）によれば、希薄燃焼運転中において、一時的に理論空燃比または過濃側空燃比での運転状態に切り替えることにより、ＮＯｘ浄化効率を回復せしめられ、その結果、ＮＯｘ浄化部材による浄化性能を十分に保持できる利点があるほか、上記の切替時に、内燃機関の出力に変化を与えないようにして徐々に切り替えられるため、切替時のトルク変動を抑制でき、良好なドライバビリティを実現できる利点もある。
【０００９】
さらに、内燃機関用制御手段が、上記の混合割合を該希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、出力低減手段によって内燃機関への吸入空気量を減少させることで内燃機関の出力に変化を与えないようにしているので、内燃機関の出力に変化を与えないような上記の理論空燃比または過濃側空燃比への切替制御を更に容易確実に実行できるという利点もある。
【００１０】
また、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置（請求項２）によれば、内燃機関制御手段によって、上記の混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、内燃機関の出力軸に連結されたクラッチを非直結状態に制御するクラッチ制御手段が設けられているので、切替時のトルク変動を動力伝達系に伝えずに済み、良好なドライバビリティが得られる。
【００１１】
また、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置（請求項３）によれば、内燃機関制御手段によって、上記の混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、クラッチ制御手段の切り替え制御を徐々に行うので、更に確実な切替時のトルク変動抑制が可能となる。
また、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置（請求項４）によれば、内燃機関制御手段が有する点火時期制御手段により、混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるときに、点火時期を徐々に変化させるので、更に確実な切替時のトルク変動抑制が可能となる。
【００１２】
また、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置（請求項５）によれば、上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態での運転によりＮＯｘ浄化部材のＮＯｘ浄化効率が回復すると、内燃機関用制御手段によって、内燃機関に供給される燃料空気の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態から該希薄側空燃比状態へ、内燃機関の出力に変化を与えないようにして徐々に切り替えられるため、切替時のトルク変動を抑制でき、良好なドライバビリティを実現できる利点がある。
【００１３】
さらに、内燃機関用制御手段が、上記の混合割合を上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態から該希薄側空燃比状態に切り替えるときに、内燃機関への吸入空気量を増加させることで内燃機関の出力に変化を与えないようにしているので、内燃機関の出力に変化を与えないような該希薄側空燃比状態への切替制御を更に容易確実に実行できるという利点もある。
【００１４】
また、本発明の希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置（請求項６）によれば、内燃機関制御手段が含む排ガス再循環量制御手段により、混合割合を希薄側空燃比状態から上記の理論空燃比状態または過濃側空燃比状態に切り替えるのに先立って、排ガス再循環量の切り替え制御を開始するので、更に確実な切替時のトルク変動抑制が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面により、本発明の一実施形態としての希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置について説明すると、図１は本装置の制御ブロック図、図２は本装置を有するエンジンシステムの全体構成図、図３は本装置を有するエンジンシステムのダンパクラッチ制御系に着目した構成図、図４は本装置を有するエンジンシステムの制御系を示すハードブロック図、図５は本装置の動作を説明するためのフローチャート、図６は本装置の動作を説明するためのタイムチャート、図７はＮＯｘ浄化部材の特性図、図８は１０モード，１５モード走行時の特性図であり、図９は本装置の他の例を有するエンジンシステムを模式的に示す全体構成図、図１０は図９に示すものの動作を説明する図であり、図１１はドライブバイワイヤ方式のエンジンのスロットル弁配設部近傍の構成を模式的に示す図であり、図１２は本装置の他の例の動作を説明するためのタイムチャートである。
【００１６】
［構成］
さて、本装置を装備する自動車用のエンジンは、所要の運転条件下では理論空燃比（ストイキオ）よりも希薄側空燃比（リーン）での希薄燃焼運転（リーンバーン運転）を行なうリーンバーンエンジンとして構成されているが、このエンジンシステムは、図２に示すようになる。すなわち、この図２において、エンジン（内燃機関）１は、その燃焼室２に通じる吸気通路３および排気通路４を有しており、吸気通路３と燃焼室２とは吸気弁５によって連通制御されるとともに、排気通路４と燃焼室２とは排気弁６によって連通制御されるようになっている。
【００１７】
また、吸気通路３には、その上流側から順に、エアクリーナ７，スロットル弁８および電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）９が設けられており、排気通路４には、その上流側から順に、ＮＯｘ浄化部材１００，三元触媒１０および図示しないマフラ（消音器）が設けられている。なお、インジェクタ９は、エンジン１の各気筒毎に設けられている。また、吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられている。
【００１８】
ここで、ＮＯｘ浄化部材１００は、希薄燃焼状態で運転すると時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するがストイキオまたはストイキオよりも過濃側空燃比（リッチ）での運転状態に切り替えるとＮＯｘ浄化効率が回復するような特性（図７参照）を有するもので、このＮＯｘ浄化部材１００は、上記のような特性を得るために次のような特徴を有している。
【００１９】
すなわち、ＮＯｘ浄化部材１００は、一般的には、ハニカム担体に触媒活性成分と耐火性無機酸化物とを含有してなるものを担持して構成される。例えば、触媒活性成分は、白金，パラジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の貴金属およびカリウム，ナトリウム，ルビジウム，セシウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種のアルカリ金属からなる触媒活性成分とジルコニア，チタニア，アルミナ，アルミナ−チタニア，アルミナ−ジルコニア，チタニア−ジルコニアよりなる群から選ばれた少なくとも１種の耐火性無機酸化物とを含有するものである。
【００２０】
また、ＮＯｘ浄化部材１００の形態としては、ハニカム状のコージェライト質担体に上記の構成成分を担持したものである。さらに、白金，パラジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の貴金属量は、担体１リットル当たり０．１〜１０ｇである。カリウム，ナトリウム，ルビジウム，セシウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種のアルカリ金属の使用量は、担体１リットル当たり１〜３０ｇである。上記の耐火性無機酸化物は、通常、粉末状であり、そのＢＥＴ比表面積は、５０〜３００ｍ2／ｇであり、その使用量は、担体１リットル当たり１００〜３００ｇである。
【００２１】
ＮＯｘ浄化部材１００の調製としては、通常の調製方法でもできるが、例えば以下の方法がある。貴金属を含有する水溶液と耐火性無機酸化物とを混合した後、乾燥および焼成し、貴金属担持耐火性酸化物の粉体を得る。この粉体を湿式粉砕し、水性スラリーを得、このスラリーを担体に被覆した後、乾燥および焼成する。さらに、スラリーを被覆した担体をアルカリ金属の水溶液に浸漬した後、乾燥および焼成する。
【００２２】
なお、上記のようなＮＯｘ浄化部材１００の特性は、希薄燃焼状態で運転中は、ＮＯｘを吸着していき、時間経過とともにＮＯｘの吸着能力が飽和していくため、ＮＯｘ浄化効率が低下するが、ストイキオまたはストイキオよりも過濃側空燃比（リッチ）での運転状態に切り替えると、吸着していたＮＯｘを放出あるいは自浄するため、ＮＯｘ浄化効率が回復するものと考えられる。
【００２３】
また、三元触媒１０は、ストイキオ運転状態で、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化するもので、公知のものである。
さらに、スロットル弁８は、ワイヤケーブルを介してアクセルペダル（図示せず）に連結されており、このアクセルペダルの踏込み量に応じて開度を調整されるようになっている。
【００２４】
また、吸気通路３には、スロットル弁８をバイパスする第１バイパス通路１１Ａが設けられ、この第１バイパス通路１１Ａには、ＩＳＣ弁として機能するステッパモータ弁（以下、ＳＴＭ弁という）１２が介装されている。なお、この第１バイパス通路１１Ａには、エンジン冷却水温に応じて開度が調整されるワックスタイプのファーストアイドルエアバルブ１３もＳＴＭ弁１２に併設されている。
【００２５】
ここで、ＳＴＭ弁１２は、第１バイパス通路１１Ａ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１２ａと、この弁体位置を調整するためのステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ）１２ｂと、弁体を弁座部に押圧する方向（第１バイパス通路１１Ａを塞ぐ方向）へ付勢するバネ１２ｃとから構成されている。
そして、ステッパモータ１２ｂにより、弁座部に対する弁体１２ａの位置の段階的な調整（ステップ数による調整）を行なうことで、弁座部と弁体１２ａとの開度つまりＳＴＭ弁１２の開度が調整されるようになっている。
【００２６】
従って、このＳＴＭ弁１２の開度を後述する制御ユニット（コンピュータ）２５にて制御することにより、運転者によるアクセルペダルの操作とは関係なく、第１バイパス通路１１Ａを通して吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を変えることでスロットルバイパス吸気量を調整することができるようになっている。
なお、ＩＳＣ用アクチュエータとしては、ステッパモータ１２ｂの代わりに、ＤＣモータを用いてもよい。
【００２７】
さらに、吸気通路３には、スロットル弁８をバイパスする第２バイパス通路１１Ｂが設けられ、この第２バイパス通路１１Ｂには、エアバイパス弁１４が介装されている。
ここで、このエアバイパス弁１４は、第２バイパス通路１１Ｂ中に形成された弁座部に当接しうる弁体１４ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフラム式アクチュエータ１４ｂとから構成されており、ダイアフラム式アクチュエータ１４ｂのダイアフラム室には、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロット通路１４１が設けられており、このパイロット通路１４１に、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２が介装されている。
【００２８】
従って、このエアバイパス弁制御用電磁弁１４２の開度を後述する制御ユニット２５にて制御することにより、この場合も、運転者によるアクセルペダルの操作とは関係なく、第２バイパス通路１１Ｂを通して吸気をエンジン１に供給することができ、その開度を変えることでスロットルバイパス吸気量を調整することができるようになっている。なお、このエアバイパス弁制御用電磁弁１４２は、リーンバーン運転時には開状態にされ、それ以外で閉状態にされるのが基本動作である。
【００２９】
また、排気通路４と吸気通路３との間には、排気を吸気系へ戻す排気再循環通路（ＥＧＲ通路）８０が介装されていて、このＥＧＲ通路８０には、ＥＧＲ弁８１が介装されている。
ここで、このＥＧＲ弁８１は、ＥＧＲ通路８０中に形成された弁座部に当接しうる弁体８１ａと、この弁体位置を調整するためのダイアフラム式アクチュエータ８１ｂとから構成されており、ダイアフラム式アクチュエータ８１ｂのダイアフラム室には、スロットル弁下流側の吸気通路と連通するパイロット通路８２が設けられており、このパイロット通路８２に、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３が介装されている。
【００３０】
従って、このＥＧＲ弁制御用電磁弁８３の開度を後述する制御ユニット２５にて制御することにより、ＥＧＲ通路８０を通して、排気を吸気系へ戻すことができるようになっている。
なお、図２において、１５は燃料圧調節器で、この燃料圧調節器１５は、吸気通路３中の負圧を受けて動作し、図示しないフュエルポンプからフュエルタンクへ戻る燃料量を調節することにより、インジェクタ９から噴射される燃料圧を調節するようになっている。
【００３１】
ところで、本装置を装備したエンジン１には、図３に示すように、トルクコンバータ２２０を介して自動変速機の歯車変速装置２３０が設けられている。すなわち、このエンジン１のクランク軸１Ａにフライホイール１Ｂが取り付けられており、更に駆動力伝達装置としてのトルクコンバータ２２０における駆動軸２２１の一端が、フライホイール１Ｂを介しクランク軸１Ａに連結されている。
【００３２】
ここで、トルクコンバータ２２０は、ケーシング、ポンプ、ステータおよびタービンをそなえており、ポンプは、トルクコンバータ２２０のケーシングを介して駆動軸２２１の他端に連結され、ステータはワンウェイクラッチを介して、ケーシングに連結されている。また、タービンは、歯車変速装置２３０の入力軸２３０Ａに接続されている。
さらに、トルクコンバータ２２０は、スリップ式の直結クラッチ２２８（このクラッチ２２８をダンパクラッチと呼ぶ）をそなえており、このダンパクラッチ２２８は、トルクコンバータ２２０の入力側と出力側とを剛連結しうるように付設されている。すなわち、ダンパクラッチ２２８は、ダンパクラッチ入力用ケーシングとタービンとの間に介装され、係合時（直結時）においても所要のスリップを許容して、トルクコンバータ２２０のポンプとタービンとを機械的に直結させるように構成されている。
【００３３】
そして、トルクコンバータ２２０およびダンパクラッチ２２８を制御する制御装置が設けられており、ダンパクラッチ２２８のスリップ量およびダンパクラッチ２２８を介して伝達されるトルクは、ダンパクラッチ油圧制御回路２５０により、外部から制御されるようになっている。
ダンパクラッチ油圧制御回路２５０は、ダンパクラッチコントロールバルブ２５２およびダンパクラッチコントロールソレノイドバルブ２５４をそなえており、ダンパクラッチコントロールソレノイドバルブ２５４は常閉型のオンオフ弁として構成され、そのソレノイド２５４ａが後述の制御ユニット２５に電気的に接続されている。
【００３４】
ダンパクラッチコントロールバルブ２５２は、ダンパクラッチ２２８に供給される作動油の油路を切り換えるとともに、ダンパクラッチ２２８に作用する油圧を制御できるように構成されている。
従って、油圧が油路２５７を介して入力用ケーシングとダンパクラッチ２２８との間に形成される油圧室に供給されると、ダンパクラッチ２２８の係合が解除される一方、油圧が油路２５９を介してダンパクラッチ２２８とタービンとの間に形成される油圧室に供給されると、ダンパクラッチ２２８をケーシングに摩擦係合させるようになっている。
【００３５】
また、このエンジンシステムを制御するために、種々のセンサが設けられている。まず、図２に示すように、エアクリーナ７を通過した吸気が吸気通路３内に流入する部分には、吸入空気量をカルマン渦情報から検出するエアフローセンサ（吸気量センサ）１７や吸気温センサ１８，大気圧センサ１９がそなえられている。
また、吸気通路３におけるスロットル弁８の配設部分には、スロットル弁８の開度を検出するポテンショメータ式のスロットルポジションセンサ２０のほかに、アイドルスイッチ２１がそなえられている。
【００３６】
さらに、排気通路４側におけるＮＯｘ浄化部材１００の上流側部分に、排気ガス中の酸素濃度（Ｏ2濃度）を空燃比リーン側において線形に検出するリニア酸素濃度センサ（以下、単に「リニアＯ2センサ」という）２２がそなえられるほか、その他のセンサとして、エンジン１用の冷却水の温度を検出する水温センサ２３や、図４に示すクランク角度を検出するクランク角センサ２４（このクランク角センサ２４はエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサとしての機能も兼ねている）や車速センサ３０などがそなえられている。
【００３７】
そして、これらのセンサやスイッチからの検出信号は、図４に示すような制御ユニット２５へ入力されるようになっている。
ここで、この制御ユニット２５のハードウェア構成は、図４に示すようになるが、この制御ユニット２５は、その主要部としてＣＰＵ（演算装置）２６をそなえたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２６には、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，スロットルポジションセンサ２０，リニアＯ２ センサ２２，水温センサ２３等からの検出信号が、入力インタフェース２８およびアナログ／ディジタルコンバータ２９を介して入力されるようになっている。
【００３８】
また、ＣＰＵ２６には、エアフローセンサ１７，アイドルスイッチ２１，クランク角センサ２４，車速センサ３０等からの検出信号が、入力インタフェース３５を介して直接入力されるようになっている。
さらに、ＣＰＵ２６は、バスラインを介して、プログラムデータや固定値データのほか各種データを記憶するＲＯＭ（記憶手段）３６や更新して順次書き替えられるＲＡＭ３７との間でデータの授受を行なうようになっている。
【００３９】
また、ＣＰＵ２６による演算の結果、制御ユニット２５からは、エンジン１の運転状態を制御するための信号、例えば、燃料噴射制御信号，点火時期制御信号，ＩＳＣ制御信号，バイパスエア制御信号，ＥＧＲ制御信号等の各種制御信号が出力されるようになっている。なお、制御ユニット２５からは、ダンパクラッチ制御信号も出力されるようになっている。
【００４０】
ここで、燃料噴射制御（空燃比制御）信号は、ＣＰＵ２６から噴射ドライバ３９を介して、インジェクタ９を駆動させるためのインジェクタソレノイド９ａ（正確にはインジェクタソレノイド９ａ用のトランジスタ）へ出力されるようになっており、点火時期制御信号は、ＣＰＵ２６から点火ドライバ４０を介して、パワートランジスタ４１へ出力され、このパワートランジスタ４１から点火コイル４２を介しディストリビュータ４３により各点火プラグ１６に順次火花を発生させるようになっている。
【００４１】
また、ＩＳＣ制御信号は、ＣＰＵ２６からＩＳＣドライバ４４を介して、ステッパモータ１２ｂへ出力され、バイパスエア制御信号は、ＣＰＵ２６からバイパスエア用ドライバ４５を介して、エアバイパス弁制御用電磁弁１４２のソレノイド１４２ａへ出力されるようになっている。
さらに、ＥＧＲ制御信号は、ＣＰＵ２６からＥＧＲドライバ４６を介して、ＥＲＧ弁制御用電磁弁８３のソレノイド８３ａへ出力されるようになっている。
【００４２】
なお、ダンパクラッチ制御信号は、ＣＰＵ２６からダンパクラッチ用ドライバ４７を介して、ダンパクラッチコントロールソレノイドバルブ２５４のソレノイド２５４ａへ出力されるようになっている。
ところで、上記の制御ユニット２５は、図１に示すように、燃料噴射制御手段（空燃比制御手段）５１，点火時期制御手段５３，ＩＳＣ制御手段５５，バイパスエア制御手段５７，ＥＧＲ制御手段５９，ダンパクラッチ制御手段６１の各機能を有している。
【００４３】
ここで、燃料噴射制御手段５１は、エンジン運転状態を各種のセンサから検出して、最適な燃料噴射量（空燃比）に相当するインジェクタ駆動時間を演算するもので、ストイキオまたはリッチ運転状態に応じた空燃比ＫＡＦＳを設定するストイキオ／リッチ運転時空燃比設定手段５１Ａ，リーン運転状態に応じた空燃比ＫＡＦＬを設定するリーン運転時空燃比設定手段５１Ｂ，リーン運転時に一時的にリッチ化する際の空燃比ＫＡＦＲを設定するリッチ化制御用空燃比設定手段５１Ｃ，過渡時の空燃比を設定する過渡時空燃比設定手段５１Ｄの機能をそなえるとともに、エンジン運転状態に応じて上記のいずれかの手段を選択する選択手段５１Ｅの機能をそなえている。
【００４４】
また、点火時期制御手段５３は、エンジン運転状態を各種のセンサから検出して、最適な点火時期を演算するもので、ストイキオまたはリッチ運転状態に応じた点火時期ＳＡＦＳを設定するストイキオ／リッチ運転時点火時期設定手段５３Ａ，リーン運転状態に応じた点火時期ＳＡＦＬを設定するリーン運転時点火時期設定手段５３Ｂ，リーン運転時に一時的にリッチ化する際の点火時期ＳＡＦＲを設定するリッチ化制御用点火時期設定手段５３Ｃ，過渡時の点火時期を設定する過渡時点火時期設定手段５３Ｄの機能をそなえるとともに、エンジン運転状態に応じて上記のいずれかの手段を選択する選択手段５３Ｅの機能をそなえている。
【００４５】
さらに、ＩＳＣ制御手段５５は、エンジン運転状態を各種のセンサから検出して、最適なＩＳＣ目標ポジションを演算するもので、ストイキオまたはリッチ運転状態に応じたＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＳを設定するストイキオ／リッチ運転時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ａ，リーン運転状態に応じたＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＬを設定するリーン運転時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｂ，リーン運転時に一時的にリッチ化する際のＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＲを設定するリッチ化制御用ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｃ，過渡時のＩＳＣ目標ポジションを設定する過渡時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｄの機能をそなえるとともに、エンジン運転状態に応じて上記のいずれかの手段を選択する選択手段５５Ｅの機能をそなえている。
【００４６】
また、バイパスエア制御手段５７は、エンジン運転状態を各種のセンサから検出して、エンジン運転状態に応じてエアバイパス弁１４を開閉するもので、エアバイパス弁開制御手段５７Ａ，エアバイパス弁閉制御手段５７Ｂの機能をそなえるとともに、エンジン運転状態に応じて上記のいずれかの手段を選択する選択手段５７Ｃの機能をそなえている。
さらに、ＥＧＲ制御手段５９は、エンジン運転状態を各種のセンサから検出して、最適なＥＧＲ駆動デューティを演算するもので、ストイキオまたはリッチ運転状態に応じたＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＳを設定するストイキオ／リッチ運転時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ａ，リーン運転状態に応じたＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＬを設定するリーン運転時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｂ，リーン運転時に一時的にリッチ化する際のＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＲを設定するリッチ化制御用ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｃ，過渡時のＥＧＲ駆動デューティを設定する過渡時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｄの機能をそなえるとともに、エンジン運転状態に応じて上記のいずれかの手段を選択する選択手段５９Ｅの機能をそなえている。
【００４７】
また、ダンパクラッチ制御手段６１は、エンジン運転状態を各種のセンサから検出して、エンジン運転状態に応じてダンパクラッチ２２８を直結（オン）状態（すべり状態を含む）又は非直結状態（オフ状態）にするもので、特に本発明との関係で言えば、混合割合をリーン空燃比状態とストイキオ状態またはリッチ状態との間で切り替える際に、ダンパクラッチ２２８を非直結状態（オフ状態）に制御するように構成されており、このために、このダンパクラッチ制御手段６１は、ダンパクラッチオン制御手段６１Ａ，ダンパクラッチオフ制御手段６１Ｂの機能をそなえるとともに、エンジン運転状態に応じて上記のいずれかの手段を選択する選択手段６１Ｃの機能をそなえている。なお、このダンパクラッチ制御手段６１は、上記の混合割合切替後は、直結禁止状態を解除する。
【００４８】
これにより、この制御ユニット２５は、エンジン１に供給される燃料空気の混合割合をリーン状態とストイキオまたはリッチ状態との間で、エンジン１の出力に変化を与えないようにして切り替える制御手段の機能を有することになる。
また、この制御手段は、リーン状態での運転継続中にエンジン１の出力に変化を与えないようにして一時的に上記の混合割合をストイキオ状態またはリッチ状態へ切り替える手段を有していることになるが、更に混合割合をリーン状態から上記のストイキオ状態またはリッチ状態に切り替えるときに、エンジン１への吸入空気量を減少させる手段を有していることにもなる。
【００４９】
そして、この吸入空気量を減少させる手段は、混合割合をリーン状態から上記のストイキオ状態またはリッチ状態に切り替えるときに、スロットル弁８をバイパスするバイパス通路１１Ａ，１１Ｂへの開度を減少させる手段（ＩＳＣ制御手段５５，バイパスエア制御手段５７）として構成されるほか、この吸入空気量を減少させる手段が、混合割合をリーン状態から上記のストイキオ状態またはリッチ状態に切り替えるときに、ＥＧＲ通路８０の開度を増大させる手段（ＥＧＲ制御手段５９）としても構成されている。
【００５０】
また、リーン状態での運転継続中にエンジン１の出力に変化を与えないようにするべく、一時的に燃料増量を行なう燃料増量手段（燃料噴射制御手段（空燃比制御手段）５１）と、この燃料増量手段による燃料増量時に該燃料増量手段と協働して他の手段によりエンジン１の出力を低減させるエンジン出力低減手段とを有していることにもなる。
ここで、エンジン出力低減手段は、点火時期を制御する点火時期制御手段５３，エンジン１への吸気量を制御する吸気量制御弁開度を制御する吸気量制御弁開度制御手段５５，５７，ＥＧＲ量を制御するＥＧＲ量制御手段５９で構成されている。
【００５１】
さらに、混合割合をリーン状態と上記のストイキオ状態またはリッチ状態との間で切り替える際に、この切替を除々に行なう手段（５１Ｄ，５３Ｄ，５５Ｄ，５９Ｄ）も有していることになる。
また、上記の混合割合を上記のストイキオ状態またはリッチ状態へ切り替える際に、エンジン１に連結されたダンパクラッチ２２８を非直結状態（オフ状態）に制御するクラッチ制御手段６１も設けられていることになる。
【００５２】
［制御フロー］
次に、上記のようにＮＯｘ浄化部材１００や三元触媒１０を排気系に有するリーンバーンエンジン１の制御要領を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＡ１で、Ａ／Ｎ（エンジン１回転当たりの吸気量）やエンジン回転数Ｎｅや冷却水温Ｔｗ等を読み込んで、ステップＡ２で、リーン運転条件が成立したかどうかを判定する。最初は、リーン運転条件が成立していないので、ステップＡ３で、ストイキオまたはリッチ運転状態に応じた空燃比係数ＫＡＦＳ，点火時期ＳＡＦＳ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＳ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＳをそれぞれ設定する。
【００５３】
その後は、ステップＡ４で、タイマ値ＴＢを０にし、ステップＡ５で、リッチ化フラグをリセットし、ステップＡ６で、リーン運転条件非成立直後かどうかを判定し、もしそうであれば、ステップＡ７で、過渡補正実行用の空燃比係数，点火時期，ＩＳＣ目標ポジション，ＥＧＲ駆動デューティを設定して、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ７，Ａ３３）、ステップＡ８で、エアバイパス弁１４を開く。
【００５４】
また、リーン運転条件非成立直後でない場合は、ステップＡ３で設定した空燃比係数ＫＡＦＳ，点火時期ＳＡＦＳ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＳ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＳをそれぞれＫＡＦ，ＳＡＦ，ＰＡＦ，ＤＡＦとおき、この設定した値に応じて、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ９，Ａ３３）、ステップＡ１０で、エアバイパス弁１４を閉じる。
【００５５】
なお、これらの制御は、燃料噴射制御手段５１のストイキオ／リッチ運転時空燃比設定手段５１Ａ，点火時期制御手段５３のストイキオ／リッチ運転時点火時期設定手段５３Ａ，ＩＳＣ制御手段５５のストイキオ／リッチ運転時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ａ，バイパスエア制御手段５７のエアバイパス弁閉制御手段５７Ｂ，ＥＧＲ制御手段５９のストイキオ／リッチ運転時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ａ等によって行なわれる。
【００５６】
これにより、リーン運転条件の非成立直後は過渡補正が実行され、その後は、エンジン運転状態に応じて、ストイキオまたはリッチにするための燃料噴射制御のほか、点火時期制御，ＩＳＣ制御，ＥＧＲ制御が実行される。
次に、ステップＡ２で、リーン運転条件が成立したとすると、ステップＡ２でＹＥＳルートをとって、ステップＡ１１で、リーン運転状態に応じた空燃比係数ＫＡＦＬ，点火時期ＳＡＦＬ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＬ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＬをそれぞれ設定するとともに、ステップＡ１２で、リッチ化制御用の空燃比係数ＫＡＦＲ，点火時期ＳＡＦＲ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＲ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＲをそれぞれ設定する。なお、空燃比係数ＫＡＦＲ，点火時期ＳＡＦＲ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＲ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＲは体積効率Ｅｖ，エンジン回転数Ｎｅに応じて決められる。
【００５７】
そして、次のステップＡ１３で、リッチ化フラグセットかどうかを判定する。リーン運転条件成立前に、ステップＡ５でリッチ化フラグリセットにされるから、最初はＮＯルートをとって、ステップＡ１４で、Ａ／Ｎやエンジン回転数Ｎｅに応じたＮＯｘ浄化部材性能低下時間ｔｂを設定し、ステップＡ１５で、タイマ値ＴＢが設定時間ｔｂを越えたかどうかを判定する。
【００５８】
もし、越えていない場合は、ステップＡ１５で、ＮＯルートをとって、ステップＡ１１で設定したリーン運転状態に応じた空燃比係数ＫＡＦＬ，点火時期ＳＡＦＬ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＬ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＬをそれぞれＫＡＦ，ＳＡＦ，ＰＡＦ，ＤＡＦとおき、この設定した値に応じて、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ１６，Ａ３３）、ステップＡ１７で、エアバイパス弁１４を開く。
【００５９】
なお、これらの制御は、燃料噴射制御手段５１のリーン運転時空燃比設定手段５１Ｂ，点火時期制御手段５３のリーン運転時点火時期設定手段５３Ｂ，ＩＳＣ制御手段５５のリーン運転時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｂ，バイパスエア制御手段５７のエアバイパス弁開制御手段５７Ａ，ＥＧＲ制御手段５９のリーン運転時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｂ等によって行なわれる。
【００６０】
これにより、リーン運転状態に応じて、燃料噴射制御のほか、点火時期制御，ＩＳＣ制御，ＥＧＲ制御が実行される。なお、このリーン運転時は、エアバイパス弁１４が開いているので、吸気が第２バイパス通路１１Ｂを通じても吸入されている。そして、このとき、排気通路４に設けられたＮＯｘ浄化部材１００は、時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下してきている。
【００６１】
その後、ステップＡ１５で、タイマ値ＴＢが設定時間ｔｂを越えると、ステップＡ１８で、タイマ値ＴＢを０にし、ステップＡ１９で、リッチ化フラグをセットし、ステップＡ２０で、過渡補正係数α，βを０とおき、ステップＡ２１で、αのインクリメントを開始する。なお、αのインクリメントは０から１まで行なわれるものとする。
その後は、ステップＡ２２で、ＫＡＦＲ・α＋（１−α）・ＫＡＦＬ，ＳＡＦＲ・α＋（１−α）・ＳＡＦＬ，ＰＡＦＲ・α＋（１−α）・ＰＡＦＬ，ＤＡＦＲ・α＋（１−α）・ＤＡＦＬをそれぞれＫＡＦ，ＳＡＦ，ＰＡＦ，ＤＡＦとおき、この設定した値に応じて、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ２２，Ａ３３）、ステップＡ２３で、ダンパクラッチ直結禁止フラグをセットし、更にステップＡ２４で、エアバイパス弁１４を開く。なお、ダンパクラッチ直結禁止フラグをセットすると、ダンパクラッチ２２８を直結状態にすることが禁止される。即ち、もしダンパクラッチ２２８が直結状態にあれば、ダンパクラッチ２２８を非直結状態に移行させ、もしダンパクラッチ２２８が非直結状態にあれば、ダンパクラッチ２２８の非直結状態を維持するのである。
【００６２】
その後も、リーン運転条件が成立しているとすると、次のタイマ割込みタイミングでは、ステップＡ１３でＹＥＳルートをとり、ステップＡ２５で、αが１になってからの経過設定時間ｔｎ（一定時間：例えば数秒：ｔｎ＜ｔｂ）が過ぎたかどうかを判定する。最初はまだ経過していないので、ステップＡ２６で、α＝１かどうかを判定するが、やはり最初はα＝１でないので、ＮＯルートをとり、α＝１となるまで、上記のステップＡ２２〜Ａ２４，Ａ３３の処理を行なう。
【００６３】
なお、これらの制御は、燃料噴射制御手段５１の過渡時空燃比設定手段５１Ｄ，点火時期制御手段５３の過渡時点火時期設定手段５３Ｄ，ＩＳＣ制御手段５５の過渡時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｄ，バイパスエア制御手段５７のエアバイパス弁開制御手段５７Ａ，ＥＧＲ制御手段５９の過渡時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｄ等によって行なわれる。
【００６４】
これにより、リーン運転時にある時間ｔｂが経過すると、ストイキオまたはリッチ運転への切替過渡時には、αが０から１にインクリメントされていくことにより、切替が除々に行なわれるような燃料噴射制御，点火時期制御，ＩＳＣ制御，ＥＧＲ制御等が実行される。
そして、αが１になると、ステップＡ２６でＹＥＳルートをとって、ステップＡ１２で設定したリッチ化制御用の空燃比係数ＫＡＦＲ，点火時期ＳＡＦＲ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＲ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＲをそれぞれＫＡＦ，ＳＡＦ，ＰＡＦ，ＤＡＦとおき、この設定した値に応じて、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ２７，Ａ３３）、ステップＡ２８で、エアバイパス弁１４を閉じる。そして、このような処理は設定時間ｔｎが経過するまで行なわれる。
【００６５】
なお、これらの制御は、燃料噴射制御手段５１のリッチ化制御用空燃比設定手段５１Ｃ，点火時期制御手段５３のリッチ化制御用点火時期設定手段５３Ｃ，ＩＳＣ制御手段５５のリッチ化制御用ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｃ，バイパスエア制御手段５７のエアバイパス弁閉制御手段５７Ｂ，ＥＧＲ制御手段５９のリッチ化制御用ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｃ等によって行なわれる。
【００６６】
これにより、リ−ンバーン状態での運転中に、ＮＯｘ浄化部材性能低下時間ｔｂが経過すると、設定時間ｔｎの間、エンジン１は、ストイキオまたはリッチの状態で運転される。これにより、排気通路４に設けられたＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率が回復する。
また、リ−ンバーン状態での運転中に、ストイキオまたはリッチ運転状態に切り替える際に、燃料噴射制御のほか、ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度，エアバイパス弁開度の各制御および点火時期やダンパクラッチの各制御を同時に並行して行なうので、空燃比をリーン状態からストイキオまたはリッチ状態へ切り替える際のトルク変動を抑制することができ、これにより、良好なドライバビリティが得られる。なお、リ−ンバーン状態での運転中に、ストイキオまたはリッチ運転状態への切替後は、ダンパクラッチ２２８の直結禁止状態を解除する。これにより、ダンパクラッチ２２８が直結状態になることが許容される。
【００６７】
そして、設定時間ｔｎが経過すると、ステップＡ２５でＹＥＳルートをとり、ステップＡ２９で、βのインクリメントを開始して、ステップＡ３０で、このβが１になったかどうかを判定する。なお、βのインクリメントも０から１まで行なわれるものとする。
設定時間ｔｎ経過直後はβが１になっていないので、ＫＡＦＬ・β＋（１−β）・ＫＡＦＲ，ＳＡＦＬ・β＋（１−β）・ＳＡＦＲ，ＰＡＦＬ・β＋（１−β）・ＰＡＦＲ，ＤＡＦＬ・β＋（１−β）・ＤＡＦＲをそれぞれＫＡＦ，ＳＡＦ，ＰＡＦ，ＤＡＦとおき、この設定した値に応じて、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ３１，Ａ３３）、ステップＡ３２で、ダンパクラッチ直結禁止フラグをセットし、更にステップＡ１７で、エアバイパス弁１４を開く。この場合も、ダンパクラッチ直結禁止フラグをセットすると、ダンパクラッチ２２８を直結状態にすることが禁止される。即ち、もしダンパクラッチ２２８が直結状態にあれば、ダンパクラッチ２２８を非直結状態に移行させ、もしダンパクラッチ２２８が非直結状態にあれば、ダンパクラッチ２２８の非直結状態を維持するのである。
【００６８】
そして、β＝１となるまで、上記のステップＡ３１，Ａ３２，Ａ１７，Ａ３３の処理を行なう。
なお、これらの制御は、燃料噴射制御手段５１の過渡時空燃比設定手段５１Ｄ，点火時期制御手段５３の過渡時点火時期設定手段５３Ｄ，ＩＳＣ制御手段５５の過渡時ＩＳＣ目標ポジション設定手段５５Ｄ，バイパスエア制御手段５７のエアバイパス弁開制御手段５７Ａ，ＥＧＲ制御手段５９の過渡時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段５９Ｄ等によって行なわれる。
【００６９】
これにより、リッチ化時間ｔｎが経過して、再度リーン運転への切替過渡時には、βが０から１にインクリメントされていくことにより、切替が除々に行なわれるような燃料噴射制御，点火時期制御，ＩＳＣ制御，ＥＧＲ制御等が実行される。このように再度のリーン運転への切替過渡時に、切替を除々に行なっても、ＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率は回復しているので、エンジン排気中のＮＯｘは増加しない。
【００７０】
なお、このリーン運転への切替過渡時間（βが０から１にインクリメントされる時間）は前記の一時リッチ化する際の切替過渡時間（αが０から１にインクリメントされる時間）よりも長く設定されている。このようにするのは、一時リッチ化する際は、ＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率を極力速やかに回復させる必要があるからである。
そして、βが１になると、ステップＡ３０でＹＥＳルートをとって、ステップＡ３０−２で、リッチ化フラグをリセットしてから、ステップＡ１１で設定したリーン運転状態に応じた空燃比係数ＫＡＦＬ，点火時期ＳＡＦＬ，ＩＳＣ目標ポジションＰＡＦＬ，ＥＧＲ駆動デューティＤＡＦＬをそれぞれＫＡＦ，ＳＡＦ，ＰＡＦ，ＤＡＦとおき、この設定した値に応じて、空燃比，点火時期，ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度を設定するとともに（ステップＡ１６，Ａ３３）、ステップＡ１７で、エアバイパス弁１４を開く。
【００７１】
これにより、再度、エンジン１はリーンバーン状態での運転を再開する。
このときはＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率は回復しているので、再度リーンバーン運転を行なっても、ＮＯｘ浄化を期待できる。
そして、リーンバーン状態での運転再開後は、ダンパクラッチ２２８の直結禁止状態を解除する。これにより、ダンパクラッチ２２８が直結状態になることが許容される。
【００７２】
以降は、リ−ンバーン状態での運転が継続している場合に、同様の処理を繰り返すため、リ−ンバーン運転中においては、設定時間ｔｂが経過する毎に、一時的に所要時間だけ、エンジン１はストイキオまたはリッチの状態での運転に切り替えられる。
これにより、排気通路４に設けられたＮＯｘ浄化部材１００は、リーンバーン運転中において、時間経過とともにＮＯｘ浄化効率が低下するが、設定時間ｔｂが経過する毎に、ＮＯｘ浄化効率を回復せしめられる。その結果、ＮＯｘ浄化部材１００による浄化性能を十分に保持することができる。
【００７３】
そして、リーンバーン状態とストイキオまたはリッチ状態との間の切替時に、燃料噴射制御のほか、ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度，エアバイパス弁開度の各制御および点火時期やダンパクラッチの各制御を同時に並行して行なうので、空燃比をリーン状態からストイキオまたはリッチ状態へ切り替える際のトルク変動を十分に抑制することができ、これにより、良好なドライバビリティが得られるのである。
【００７４】
ここで、上記のフローチャートによって実行される燃料噴射制御，点火時期制御，ＩＳＣ制御，ＥＧＲ制御、エアバイパス弁（ＡＢＶ）制御等に関するタイムチャートを示すと、図６のようになる。
なお、リーン運転条件が成立していない図８に示すような１０モード，１５モード走行時の運転又は一般走行時においては、自然に加減速を繰り返すため、設定空燃比はリッチ／ストイキオとリーンと変化し、ＮＯｘ浄化部材１００による浄化性能は自然に回復する。
【００７５】
［その他］
ところで、前述の実施形態のように、ＥＧＲ通路８０にＥＧＲ弁８１のみを配設する代わりに、図９に示すように、ＥＧＲ通路８０に、排ガス導入側に排ガスの導入のみを許容する一方向弁８５を有する排ガス畜圧器８４を設け、更にこの排ガス畜圧器８４の出口から吸気通路３に通じる通路８０Ａに、アクチュエータ８７で開閉駆動される開閉弁８６（この開閉弁８６はＥＧＲ弁に相当する）を設け、制御ユニット２５のＥＧＲ制御手段５９（このＥＧＲ制御手段５９は内燃機関用制御手段におけるＥＧＲ通路８０の開度を増大させる手段を構成する）からの制御信号をアクチュエータ８７へ供給することにより、開閉弁８６の開度を制御することも可能である。この場合は、リーン運転中は開閉弁８６を閉じておき、排圧によって排ガス畜圧器８４に排ガスを畜圧しておく。そして、リッチ化制御を行なう際には、図１０に示すように、αのインクリメント速度に応じた速さで開閉弁８６を開いて、畜圧しておいた排気を放出する。これにより、トルク変動を抑制しながら、ＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率を速やかに回復させることができるようなリッチ化への切替動作を行なうことができる。
【００７６】
なお、リーン運転を再開する場合は、βのインクリメント速度に応じた速さで、開閉弁８６を閉じていく。
また、前述の実施形態のように、スロットル弁８とアクセルペダルとをワイヤで連結する代わりに、図１１に示すように、スロットル弁８をアクチュエータ９０によって駆動するようにしたドライブバイワイヤ方式のエンジンに、本発明を適用することもできる。この場合は、運転者の意思とは無関係に制御ユニット２５からの制御信号により、アクチュエータ９０を駆動させて、スロットル弁８の開度を変更することができるので、混合割合をリ−ン状態からリッチ化状態に切り替えるときに、制御ユニット２５からの制御信号（例えばこの制御信号としては前述の実施形態におけるＩＳＣ制御手段からの制御信号を使用する）により、アクチュエータ９０を駆動させて、スロットル弁８の開度を減少させることが行なわれる。
【００７７】
なお、上記の実施形態では、エアバイパス弁１４やダンパクラッチ２２８についてはオンオフ制御を施していたが、これらのエアバイパス弁１４やダンパクラッチ２２８についてデューティ制御を施すことも可能である。このようにエアバイパス弁１４やダンパクラッチ２２８についてデューティ制御を施すと、切替過渡時にエアバイパス弁１４やダンパクラッチ２２８についても、除々に切り替えることができる。
【００７８】
さらに、上記の実施形態では、リーン運転時に、ストイキオまたはリッチ状態へ切り替える際に、燃料噴射制御のほか、ＩＳＣ弁開度，ＥＧＲ弁開度，エアバイパス弁開度（ＡＢＶ開度），点火時期等の各制御をテーリング開始時期を同時にして並行して行なっていたが、図１２に示すように、燃料噴射制御及び点火時期のテーリング開始時期に先立って、ＥＧＲ弁８１の開作動を開始させると共に、点火時期と目標空燃比をｔｔ秒かけて変化させるようにしてもよい。
【００７９】
このようにすれば、切替ショック感を招くことなく、ＮＯｘスパイクの発生を抑制できる。即ち、空燃比をリーンからリッチへテーリングをつけて変化させると、空燃比がストイキオよりもややリーン側のＮＯｘが多量に排出される領域を比較的ゆっくりと通過することになるため、ＮＯｘスパイクの発生が問題となるが、このとき、ＥＧＲ弁８１の開作動を先行して行なうと、ＥＧＲが先に導入されることになり、これがＮＯｘスパイクを抑制するのである。勿論、このとき、切替を除々に行なっているので、切替ショック感はない。
【００８０】
なお、この場合、ＩＳＣ弁１２やエアバイパス弁１４も燃料噴射制御及び点火時期のテーリング開始時期に対しｔｄ１秒（この時間ｔｄ１はテーリング時間ｔｔより短く設定されている）先立って動作を開始させておく。
さらに、この場合、図１２からもわかるように、ストイキオまたはリッチ状態からリーン状態へ戻すときは、ＩＳＣ弁１２やエアバイパス弁１４の作動を少し早めに開始する（ｔｄ２時点参照）。
【００８１】
なお、上記の場合において、ＥＧＲ弁８１はダイヤフラムの特性上動作の立ち上がりが遅く、又エアバイパス弁１４は、開から閉への動作が大気開放のためステップ的に行なわれる一方、閉から開への動作がダイヤフラムがマニホルド圧の作用を受けるため１次遅れ的に行なわれることを考慮して、それぞれの開閉タイミングが設定されている。
また、上記実施形態では、ＮＯｘ浄化部材１００の下流側に、三元触媒１０を配置しているが、この三元触媒１０の代わりに、酸化触媒を配置してもよく、更には、ＮＯｘ浄化部材１００の上流側に、三元触媒１０又は酸化触媒を配置することもできる。
【００８２】
さらに、リーンバーン運転中において、ＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率が低下する時間（設定時間）ｔｂが経過する毎に、一時的にストイキオまたはリッチでの運転状態に切り替えるようにする代わりに、リーンバーン運転中において、実際にＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率が低下したことが検出されると、一時的にストイキオまたはリッチでの運転状態に切り替えるようにすることも勿論できる。この場合、リーンバーン運転中におけるＮＯｘ浄化部材１００のＮＯｘ浄化効率低下度は、リニアＯ２ センサ２２等の入力を基にコンピュータのベースマップにより又はＮＯｘセンサのようなもので検出する。勿論、この場合も、切替時にエンジン出力に変化を与えないような制御を行なうことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施例としての希薄燃焼式内燃機関の排ガス浄化装置の制御ブロック図である。
【図２】本装置を有するエンジンシステムの全体構成図である。
【図３】本装置を有するエンジンシステムのダンパクラッチ制御系に着目した構成図である。
【図４】本装置を有するエンジンシステムの制御系を示すハードブロック図である。
【図５】本装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】ＮＯｘ浄化部材の特性図である。
【図８】１０モード，１５モード走行時の特性図である。
【図９】本装置の他の例を有するエンジンシステムを模式的に示す全体構成図である。
【図１０】図９に示すものの動作を説明する図である。
【図１１】ドライブバイワイヤ方式のエンジンのスロットル弁配設部近傍の構成を模式的に示す図である。
【図１２】本装置の他の例の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１  エンジン（内燃機関）
１Ａ  クランク軸
１Ｂ  フライホイール
２  燃焼室
３  吸気通路
３ａ  サージタンク
４  排気通路
５  吸気弁
６  排気弁
７  エアクリーナ
８  スロットル弁
９  電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）
９ａ  インジェクタソレノイド
１０  三元触媒
１１Ａ  第１バイパス通路
１１Ｂ  第２バイパス通路
１２  ステッパモータ弁（ＳＴＭ弁）
１２ａ  弁体
１２ｂ  ステッパモータ（ＩＳＣ用アクチュエータ）
１２ｃ  バネ
１３  ファーストアイドルエアバルブ
１４  エアバイパス弁
１４ａ  弁体
１４ｂ  ダイアフラム式アクチュエータ
１５  燃料圧調節器
１６  点火プラグ
１７  エアフローセンサ（吸気量センサ）
１８  吸気温センサ
１９  大気圧センサ
２０  スロットルポジションセンサ
２１  アイドルスイッチ
２２  リニアＯ２  センサ
２３  水温センサ
２４  クランク角センサ（エンジン回転数センサ）
２５  制御ユニット
２６  ＣＰＵ（演算装置）
２８  入力インタフェース
２９  アナログ／ディジタルコンバータ
３０  車速センサ
３５  入力インタフェース
３６  ＲＯＭ（記憶手段）
３７  ＲＡＭ
３９  噴射ドライバ
４０  点火ドライバ
４１  パワートランジスタ
４２  点火コイル
４３  ディストリビュータ
４４  ＩＳＣドライバ
４５  バイパスエア用ドライバ
４６  ＥＧＲドライバ
４７  ダンパクラッチ用ドライバ
５１  燃料噴射制御手段
５１Ａ  ストイキオ／リッチ運転時空燃比設定手段
５１Ｂ  リーン運転時空燃比設定手段
５１Ｃ  リッチ化制御用空燃比設定手段
５１Ｄ  過渡時空燃比設定手段
５１Ｅ  選択手段
５３  点火時期制御手段
５３Ａ  ストイキオ／リッチ運転時点火時期設定手段
５３Ｂ  リーン運転時点火時期設定手段
５３Ｃ  リッチ化制御用点火時期設定手段
５３Ｄ  過渡時点火時期設定手段
５３Ｅ  選択手段
５５  ＩＳＣ制御手段
５５Ａ  ストイキオ／リッチ運転時ＩＳＣ目標ポジション設定手段
５５Ｂ  リーン運転時ＩＳＣ目標ポジション設定手段
５５Ｃ  リッチ化制御用ＩＳＣ目標ポジション設定手段
５５Ｄ  過渡時ＩＳＣ目標ポジション設定手段
５５Ｅ  選択手段
５７  バイパスエア制御手段
５７Ａ  エアバイパス弁開制御手段
５７Ｂ  エアバイパス弁閉制御手段
５７Ｃ  選択手段
５９  ＥＧＲ制御手段
５９Ａ  ストイキオ／リッチ運転時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段
５９Ｂ  リーン運転時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段
５９Ｃ  リッチ化制御用ＥＧＲ駆動デューティ設定手段
５９Ｄ  過渡時ＥＧＲ駆動デューティ設定手段
５９Ｅ  選択手段
６１  ダンパクラッチ制御手段
６１Ａ  ダンパクラッチオン制御手段
６１Ｂ  ダンパクラッチオフ制御手段
６１Ｃ  選択手段
８０  排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
８１  ＥＧＲ弁８１
８１ａ  弁体
８１ｂ  ダイアフラム式アクチュエータ
８２  パイロット通路
８３  ＥＲＧ弁制御用電磁弁
８３ａ  ソレノイド
８４  排ガス畜圧器
８５  一方向弁
８６  開閉弁
８７，９０  アクチュエータ
１４１  パイロット通路
１４２  エアバイパス弁制御用電磁弁
２２０  トルクコンバータ
２２１  駆動軸
２２８  スリップ式の直結クラッチ（ダンパクラッチ）
２３０  歯車変速装置
２３０Ａ  入力軸
２５０  ダンパクラッチ油圧制御回路
２５２  ダンパクラッチコントロールバルブ
２５４  ダンパクラッチコントロールソレノイドバルブ
２５４ａ  ソレノイド
２５７，２５９  油路
【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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