(57)【要約】【課題】  空燃比アクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を安定して浄化することができる。【解決手段】  アクティブ制御実行条件が成立したときに、ＣＰＵ５２は、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御を実行する。このときに、リア排気センサ３６の出力値が変化するごとに所定の判定基準時間に基づいてリア排気センサ３６の異常を判定する。リア排気センサ３６の正常を判定してアクティブ制御を終了すると、終了直前の目標空燃比がリーン空燃比のときにはアクティブ制御終了後の目標空燃比をリッチ空燃比として中立化制御時間Ｔｎｔｒｌだけ継続するように燃料噴射量を増量補正し、同様に目標空燃比がリッチ空燃比のときにはアクティブ制御終了後の目標空燃比をリーン空燃比として燃料噴射量を減量補正し、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が所定の中立範囲（浄化機能が低下しないような範囲）に入るようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料とを所定の空燃比となるようにした混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気を排気管に排出する内燃機関と、
前記排気管に接続され酸素の吸蔵・放出が可能であり前記内燃機関の排気を浄化する触媒が充填された触媒コンバータと、
前記排気管のうち前記触媒コンバータの下流に設置され前記排気に含まれる酸素量に応じて出力値が変化するリア排気センサと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
通常制御時に前記混合気が目標空燃比になるように燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させる燃料噴射制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御を実行するに際して前記リア排気センサの出力値がリッチ又はリーンに変化して該アクティブ制御を終了するときには該アクティブ制御終了直前における該目標空燃比に基づいて該アクティブ制御後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させる、
内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御手段は、前記触媒の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るように前記アクティブ制御後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させる、
請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射制御手段は、前記アクティブ制御終了直前の目標空燃比がリーン空燃比のときには前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を増量補正し、前記アクティブ制御終了直前の目標空燃比がリッチ空燃比のときには前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を減量補正する、
請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射制御手段は、前記増量補正するに際して理論空燃比となる基本燃料噴射量に増量噴射量を加えて補正し、前記減量補正するに際して理論空燃比となる基本燃料噴射量に減量噴射量を減じて補正する、請求項３に記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射制御手段は、前記増量補正するに際して目標空燃比をリッチ空燃比とし該リッチ空燃比を継続するように補正し、前記減量補正するに際して目標空燃比をリーン空燃比とし該リッチ空燃比を継続するように補正する、請求項３に記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関制御装置であって、
前記アクティブ制御時の前記リア排気センサの出力値の変化に基づいて前記リア排気センサの異常を判定する異常判定手段、を備えた内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記燃料噴射制御手段は、前記異常判定手段によって前記リア排気センサが異常ではないと判定されたときに前記アクティブ制御終了直前における目標空燃比に基づいて前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させる、請求項６に記載の内燃機関制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７いずれかに記載の内燃機関制御装置であって、
前記アクティブ制御の実行中に前記リア排気センサの出力値に基づいて前記触媒に吸蔵される酸素吸蔵量を把握する酸素吸蔵量把握手段、を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記酸素吸蔵量把握手段により把握された酸素吸蔵量に基づいて前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させる、
内燃機関制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関制御装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関制御装置及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リーン空燃比制御を行ったあと内燃機関が停止され内燃機関の再始動時に目標空燃比をリッチ空燃比に補正し触媒の酸素吸蔵能力を速やかに回復してエミッションの低減を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された内燃機関制御装置は、燃料カット時やリーン空燃比制御時など内燃機関の下流に設置された排気センサの出力値がリーンであるときに触媒に吸蔵された酸素量をカウントして内燃機関が停止されると、その後内燃機関の再始動時にカウントされた酸素量に応じて目標空燃比をリッチ空燃比とする燃料噴射量の燃料を内燃機関に噴射し、触媒の酸素吸蔵能力を速やかに回復させて触媒のＮＯｘ浄化能力を回復させる。
【特許文献１】特開２０００−５４８２６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に記載の内燃機関制御装置では、内燃機関の再始動時に触媒の酸素吸蔵能力を速やかに回復して排気を安定して浄化することは考慮されているが、内燃機関の再始動時以外の場合については考慮されていない。ここで、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御の終了時には、強制的に触媒の酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵させた状態にしたり全く酸素を吸蔵していない状態にしたりしているため、燃料カット時や通常のリーン空燃比制御後に内燃機関を再始動するときに比べて触媒の酸素吸蔵量へ与える影響が大きく触媒の浄化機能に与える影響が大きい。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、アクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を安定して浄化することができる内燃機関制御装置を提供することを目的の一つとする。また、そのような内燃機関制御装置を搭載した車両を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の内燃機関制御装置は、
空気と燃料とを所定の空燃比となるようにした混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気を排気管に排出する内燃機関と、
前記排気管に接続され酸素の吸蔵・放出が可能であり前記内燃機関の排気を浄化する触媒が充填された触媒コンバータと、
前記排気管のうち前記触媒コンバータの下流に設置され前記排気に含まれる酸素量に応じて出力値が変化するリア排気センサと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
通常制御時に前記混合気が目標空燃比になるように燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させる燃料噴射制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御を実行するに際して前記リア排気センサの出力値がリッチ又はリーンに変化して該アクティブ制御を終了するときには該アクティブ制御終了直前における該目標空燃比に基づいて該アクティブ制御後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させるものである。
【０００７】
この内燃機関制御装置では、強制的に空燃比をリーンとしたりリッチにしたりするアクティブ制御を実行し、リア排気センサの出力値がリーン又はリッチに変化して終了されたときにはアクティブ制御終了直前の目標空燃比に応じた燃料噴射量を決定して内燃機関に噴射する。ここで、目標空燃比をリーン空燃比かリッチ空燃比としリア排気センサの出力値がリーン又はリッチに変化したときは触媒の酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵していたり酸素を放出しきって全く酸素を吸蔵していなかったりするため浄化機能が低下した状況になる。したがって、アクティブ制御終了直前の目標空燃比に基づいてアクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定し燃料噴射制御を実行することにより、アクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を安定して浄化することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記触媒の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るように前記アクティブ制御後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させてもよい。こうすれば、アクティブ制御後の燃料噴射量を触媒の酸素吸蔵量が中立範囲に入るように制御するため、例えば酸素吸蔵量がある一定の値と一致するように制御する場合に比べて制御が複雑にならない。ここで、「酸素吸蔵量の中立範囲」は、例えば浄化機能が低下しない程度の酸素吸蔵量の範囲に経験値等に基づいて設定される。なお、一般に排気浄化触媒は酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵していたり酸素を放出しきって全く酸素を吸蔵していなかったりする場合には浄化機能が低下することが知られているが、酸素吸蔵量がゼロから最大までの間で浄化機能が低下しないような酸素吸蔵量の中立範囲を設定することは可能である。
【０００９】
本発明の内燃機関制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記アクティブ制御終了直前の目標空燃比がリーン空燃比のときには前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を増量補正し、前記アクティブ制御終了直前の目標空燃比がリッチ空燃比のときには前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を減量補正してもよい。こうすれば、燃料噴射量の増量補正により酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵した状況を早期に解消し、燃料噴射量の減量補正により酸素を放出しきって全く酸素を吸蔵していない状況を早期に解消して触媒の浄化機能が低下しないようにすることができる。このとき、前記燃料噴射制御手段は、前記増量補正するに際して理論空燃比となる基本燃料噴射量に増量噴射量を加えて補正し、前記減量補正するに際して理論空燃比となる基本燃料噴射量に減量噴射量を減じて補正してもよい。あるいは、前記燃料噴射制御手段は、前記増量補正するに際して目標空燃比をリッチ空燃比とし該リッチ空燃比を継続するように補正し、前記減量補正するに際して目標空燃比をリーン空燃比とし該リッチ空燃比を継続するように補正してもよい。
【００１０】
本発明の内燃機関制御装置は、前記アクティブ制御時の前記リア排気センサの出力値の変化に基づいて前記リア排気センサの異常を判定する異常判定手段、を備えていてもよい。アクティブ制御中に目標空燃比をリーン空燃比又はリッチ空燃比に切り替えたあと、リア排気センサが正常であるときにはリア排気センサの出力値が変化し、リア排気センサが異常であるときにはリア排気センサの出力値が変化しないことがあるため、比較的簡単にリア排気センサの異常を判定することができる。このとき、前記燃料噴射制御手段は、前記異常判定手段によって前記リア排気センサが異常ではないと判定されたときにアクティブ制御終了直前における該目標空燃比に基づいて前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させてもよい。リア排気センサに異常がないと判定されたときにはアクティブ制御が正常に終了しているため、その終了直前の目標空燃比に応じて触媒が酸素をその限界まで吸蔵しているか酸素を放出しきっているかがわかるため、本発明を実現しやすい。
【００１１】
本発明の内燃機関制御装置は、前記アクティブ制御の実行中に前記リア排気センサの出力値に基づいて前記触媒に吸蔵される酸素吸蔵量を把握する酸素吸蔵量把握手段、を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記酸素吸蔵量把握手段により把握された酸素吸蔵量に基づいて前記アクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段により前記内燃機関に噴射させてもよい。一般にリア排気センサの出力値は排気を浄化する触媒の酸素吸蔵量に応じて変化するため、アクティブ制御の実行中にリア排気センサの出力値に基づいて酸素吸蔵量を比較的精度よく把握可能であり、把握した酸素吸蔵量に基づいてアクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定しアクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を精度よく安定して浄化することができる。
【００１２】
本発明の車両は、上述した種々の態様のいずれかの内燃機関制御装置を搭載したものである。本発明の内燃機関制御装置はアクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を安定して浄化することができるから、これを搭載した車両も同様の効果を奏するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例である車両１０が搭載するエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。車両１０は、図１に示すように、燃料を燃焼した燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジン２０の下流側に接続され排気を浄化する排気浄化触媒３１が充填された触媒コンバータ３０と、触媒コンバータ３０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するフロント排気センサ３５と、触媒コンバータ３０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するリア排気センサ３６と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）５０とを備える。なお、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７には駆動軸１７、デファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９が接続され、エンジン２０から出力された動力は最終的に駆動輪１９，１９に出力されるようになっている。なお、クランクシャフト２７には１０°ＣＡごとにパルスを出力するクランク角センサ２７ａが取り付けられている。
【００１５】
エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されている。このエンジン２０は、スロットルバルブ２２を介して吸入された空気とインジェクタ２３（本発明の燃料噴射手段）から噴射された燃料との混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、この混合気を点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。なお、吸入される空気はエアクリーナ２１によって清浄化されたあとスロットルバルブ２２を通過する。また、エンジン２０からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒コンバータ３０を介して車外へ排出される。
【００１６】
触媒コンバータ３０は、排気管３４に接続され排気浄化触媒３１が充填されたものである。排気浄化触媒３１として用いられる三元触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ2）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ2）や酸素（Ｏ2）などに浄化される。この三元触媒では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるＮＯｘの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるＨＣ，ＣＯの酸化反応とがバランスよく進み、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのすべてに対して高い浄化率を示す。ここで、ＣｅＯ2は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気がリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気から酸素を吸蔵し、排気がリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気へ酸素を放出する。これにより、酸化触媒や還元触媒の近傍の雰囲気が大きく変動することがないので、結果的にウインドウ領域が拡がる。なお、ＮＯｘの浄化率はウインドウ領域よりもリーン側になるほど低下し、ＨＣやＣＯの浄化率はウインドウ領域よりもリッチ側になるほど低下する。
【００１７】
フロント排気センサ３５は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するセンサであり、本実施例では所定の電圧（例えば０．３Ｖ）を印加した状態で酸素濃度に応じた限界電流を出力する限界電流式酸素センサを採用している。この限界電流式酸素センサは空燃比に対する出力電流値がリニアな関係であるため、出力電流値から直接空燃比を求めることができる。なお、このフロント排気センサ３５は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００１８】
リア排気センサ３６は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するセンサであり、本実施例では電解質であるジルコニアを大気と接触する基準電極と排気と接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。このリア排気センサ３６は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５〜１４．７）を境に出力電圧がリッチ側で約１Ｖ、リーン側で約０Ｖとなるため、適切な閾値Ｖ０（例えば０．４５Ｖ）を設定して出力電圧と閾値との大小を比較することによりエンジン２０へ噴射される混合気の空燃比がリッチなのかリーンなのかを判別することができる。なお、このリア排気センサ３６は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００１９】
エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０には、クランクシャフト２７の回転位置を検出するクランク角センサ２７ａからのクランクポジションやエンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、フロント排気センサ３５からの信号及びリア排気センサ３６からの信号、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ及び車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ５０からは、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５の着火を行うイグナイタと一体化されたイグニッションコイル２９への制御信号などのほか、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。このエンジンＥＣＵ５０が本発明の燃料噴射制御手段及び異常判定手段に相当する。
【００２０】
次に、こうして構成された本実施例の車両１０の動作、特に触媒コンバータ３０の下流に設置されたリア排気センサ３６の異常を判定するアクティブ制御の動作について説明する。図２は、エンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５２により実行されるエンジン制御ルーチンのフローチャートであり、図４は、エンジン制御ルーチンを実行したときのタイムチャートである。このルーチンは、ＲＯＭ５４に記憶され、ＣＰＵ５２により所定クランク角（例えば１８０°ＣＡ）ごとに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、アクティブ制御実行済フラグＦＥが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１００）。このアクティブ制御実行済フラグＦＥは、後述のアクティブ制御においてリッチ空燃比制御とリーン空燃比制御の切替を連続して所定回数実行したときに１にセットされるフラグであり、初期値は０である。アクティブ制御実行済フラグＦＥが１にセットされていないときには、ＣＰＵ５２は、リア排気センサ３６の異常判定を行うアクティブ制御実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。このアクティブ制御実行条件は、例えば、車速Ｖが一定であり、アクセル開度Ａｃが大きく変化していないときなどに成立する。アクティブ制御実行条件が成立していないときには、ＣＰＵ５２は、リッチ制御実行フラグＦＲ及びリーン制御実行フラグＦＬをリセットすると共に回数カウンタＮをリセットし（ステップＳ１１５）、その後ＲＯＭ５４に記憶された通常時空燃比制御ルーチンを実行する（ステップＳ１２０）。なお、リッチ制御実行フラグＦＲは後述のアクティブ制御ルーチンにおいてリッチ空燃比制御が行われているときに１にセットされるフラグであり、リーン制御実行フラグＦＬは後述のアクティブ制御ルーチンにおいてリーン空燃比制御が行われているときに１にセットされるフラグであり、いずれも初期値は０である。また、回数カウンタＮは後述するアクティブ制御ルーチンにおいてリーン空燃比制御とリッチ空燃比制御とを切り替えた回数を表す。
【００２１】
ステップＳ１２０の通常時空燃比制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、目標空燃比を理論空燃比（例えば１４．６など）に設定し、エアフローメータ２８で検出された吸入空気量に対する基本燃料噴射量ＴＰを算出し、燃料噴射量ＴＡＵを次式（１）より算出する。すなわち、フロント排気センサ３５の出力値から混合気の空燃比を測定し、目標空燃比と測定空燃比との差分が０になる燃料噴射量となるような空燃比補正係数ＦＡＦを決定する。次に空燃比補正係数ＦＡＦやその他の補正係数ａ，ｂを基本燃料噴射量ＴＰに掛けることにより燃料噴射量ＴＡＵを算出する。
ＴＡＵ←ＴＰ・ＦＡＦ・ａ・ｂ…（１）
そして、ＣＰＵ５２は、燃料噴射量ＴＡＵの燃料がインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタ２３の開弁時間を制御する。なお、目標空燃比が理論空燃比となるように制御するときなどには、リア排気センサ３６の出力値がリーンを示すときは測定空燃比がリッチになるように、出力値がリッチを示すときは測定空燃比がリーンになるような空燃比補正係数を決定して燃料噴射量ＴＡＵを補正する。
【００２２】
次に、ステップＳ１１０でアクティブ制御実行条件が成立したときには、ＣＰＵ５２は、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御を実行し、リア排気センサ３６の異常判定を行う。図３は、ＲＯＭ５４に記憶されたアクティブ制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、リア排気センサ３６の出力値を入力し（ステップＳ３００）、リーン制御実行フラグＦＬが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。リーン制御実行フラグＦＬが１にセットされていないときには、ＣＰＵ５２は、リッチ制御実行フラグＦＲが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ３２０）。リッチ制御実行フラグＦＲが１にセットされていないときには、ＣＰＵ５２は、ステップＳ３００で入力したリア排気センサ３６の出力値がリーンであるかリッチであるかを判定する（ステップＳ３３０）。ここで、リア排気センサ３６は排気浄化触媒３１を通過してきた排気の酸素濃度が所定濃度より高いときつまりリッチ雰囲気のときにはスライスレベルを超える電圧を出力し、その排気の酸素濃度が所定濃度より低いときつまりリーン雰囲気のときにはスライスレベルを以下の電圧を出力する。
【００２３】
ステップＳ３３０でリア排気センサ３６の出力値がリーンのときには、ＣＰＵ５２は、リッチ制御実行フラグＦＲを１にセットすると共にタイマによる計時を開始し（ステップＳ３４０）、ＲＯＭ５４に記憶されたリッチ空燃比制御ルーチンを実行する（ステップＳ３５０）。なお、タイマの計時時間はフロント排気センサ３５の異常判定の際に参照される。このリッチ空燃比制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、目標空燃比を所定のリッチ空燃比（例えば１４．１など）に設定し、フロント排気センサ３５の出力値から混合気の空燃比を測定し、目標空燃比と測定空燃比との差分が０になる燃料噴射量となるような空燃比補正係数ＦＡＦを決定する。そして、ＣＰＵ５２は、上述の式（１）を用いて燃料噴射量ＴＡＵを決定し、その燃料噴射量ＴＡＵの燃料をエンジン２０へ噴射するようにインジェクタ２３を操作し、このルーチンを終了する。一方、ステップＳ３３０でリア排気センサ３６の出力値がリッチのときには、ＣＰＵ５２は、リーン制御実行フラグＦＬを１にセットすると共にタイマによる計時を開始し（ステップＳ３６０）、ＲＯＭ５４に記憶されたリーン空燃比制御ルーチンを実行する（ステップＳ３７０）。このリーン空燃比制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、目標空燃比を所定のリーン空燃比（例えば、１５．１など）に設定し、フロント排気センサ３５の出力値から混合気の空燃比を測定し、目標空燃比と測定空燃比との差分が０になる燃料噴射量となるような空燃比補正係数ＦＡＦを決定する。そして、ＣＰＵ５２は、上述の式（１）を用いて燃料噴射量ＴＡＵを決定し、その燃料噴射量の燃料をエンジン２０へ噴射するようにインジェクタ２３を操作し、このルーチンを終了する。なお、リア排気センサ３６の出力値をリッチ空燃比制御及びリーン空燃比制御に用いると測定空燃比を理論空燃比に引き戻してしまうことがあるため、これらの空燃比制御にはリア排気センサ３６の出力値は用いない。
【００２４】
次に、ステップＳ３２０でリッチ制御実行フラグＦＲが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、リア排気センサ３６の出力値がリッチであるか否かを判定し（ステップＳ３８０）、リア排気センサ３６の出力値がリッチでないときにはリッチ空燃比制御ルーチンを継続して実行する（ステップＳ３５０）。一方、ステップＳ３８０でリア排気センサ３６の出力値がリッチであるときには、ＣＰＵ５２は、リッチ制御実行フラグＦＲを０にリセットしリーン制御実行フラグＦＬを１にセットし回数カウンタＮを１インクリメントし更にタイマをリセットしたあと計時を再開し（ステップＳ３９０）、リーン空燃比制御ルーチンを実行する（ステップＳ３７０）。また、ステップＳ３１０でリーン制御実行フラグＦＬが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、リア排気センサ３６の出力値がリーンであるか否かを判定し（ステップＳ４００）、リア排気センサ３６の出力値がリーンでないときにはリーン空燃比制御ルーチンを継続して実行する（ステップＳ３７０）。一方、ステップＳ４００でリア排気センサ３６の出力値がリーンであるときには、ＣＰＵ５２は、リッチ制御実行フラグＦＲを１にセットしリーン制御実行フラグＦＬを０にリセットし回数カウンタＮを１インクリメントし更にタイマをリセットしたあと計時を再開し（ステップＳ４１０）、リッチ空燃比制御ルーチンを実行する（ステップＳ３５０）。
【００２５】
そして、ステップＳ３５０のリッチ空燃比制御ルーチン又はＳ３７０のリーン空燃比制御ルーチンのあと、ＣＰＵ５２は、リア排気センサ３６が異常であるか否かを判定する（ステップＳ４２０）。ここで、通常、リア排気センサ３６が異常であるときは出力値がリーン又はリッチに変化しないため、このリーン又はリッチの継続時間つまりタイマによる計時時間に基づいてリア排気センサ３６の異常を判定する。具体的には、リア排気センサ３６が正常のときには、排気の酸素濃度に応じて出力値がリーンになったりリッチになったりするためステップＳ３９０，Ｓ４１０でタイマのリセット、再スタートが繰り返されるのに対して、リア排気センサ３６が異常のときには、出力値が変化しないためステップＳ３９０，Ｓ４１０へ進むことがないのでタイマはリセットされることなく計時し続けることになる。このため、ステップＳ４２０では、リア排気センサ３６が正常であれば取り得ないほど長時間を判定基準時間（図４参照）として定めておき、タイマの計時時間がこの判定基準時間を超えたか否かによってリア排気センサ３６が異常であるか否かを判定する。なお、ここでは、判定基準時間は、酸素を放出しきった排気浄化触媒３１が限界まで（例えば新品のときの最大酸素吸蔵量まで）酸素を吸蔵するのに要する時間よりも長い時間に設定されている。そして、リア排気センサ３６が異常であるときには、図示しないインジケータに備えたリア排気センサ３６の異常発生ランプを点灯させ報知などする異常発生処理を行い（ステップＳ４３０）、アクティブ制御実行済フラグＦＥを１にセットし中立化制御実行フラグＦＸ及びタイマを０にリセットし（ステップＳ４４０）、このルーチンを終了する。
【００２６】
ステップＳ４２０でリア排気センサ３６が異常でないときには、ＣＰＵ５２は、回数カウンタＮの値が所定回数（例えば５回）に達したか否かを判定する（ステップＳ４５０）。回数カウンタＮの値が所定回数に達していないときにはアクティブ制御が最後まで終了していないものとしてアクティブ制御実行済フラグＦＥを０にリセットし（ステップＳ４６０）、このルーチンを終了する。なお、回数カウンタＮの値が所定回数に達する前にアクティブ制御条件が成立しなくなったときには、ステップＳ１１５で回数カウンタＮはリセットされる。一方、ステップＳ４５０で回数カウンタＮの値が所定回数に達したときにはアクティブ制御実行済フラグＦＥ及び中立化制御実行フラグＦＸを１にセットし中立化制御カウンタに予め定めた中立化制御時間Ｔｎｔｒｌに相当するカウンタ値Ｘをセットし更に回数カウンタＮ及びタイマを０にリセットし（ステップＳ４７０）、このルーチンを終了する。この中立化制御カウンタは、中立化制御時間Ｔｎｔｒｌだけ中立化制御を継続させるカウントダウン式のカウンタである。
【００２７】
ステップＳ４５０でリア排気センサ３６が正常であると判定されてアクティブ制御が最後まで終了したとき（つまり回数カウンタＮの値が所定回数に達したとき）には、排気浄化触媒３１が酸素をその限界まで吸蔵しているか酸素を放出しきっているかのどちらかの状況であり、浄化性能が低下した状況になっているため、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量を所定の中立範囲に入るようにする中立化制御を行う。以下にこの中立化制御について説明する。図２のフローチャートに戻り、ステップＳ１００でアクティブ制御実行済フラグＦＥが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、中立化制御実行フラグＦＸが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。中立化制御実行フラグＦＸが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、中立化制御カウンタのカウンタ値が０であるか否かを判定し（ステップＳ１５０）、カウンタ値が０でないときは、カウンタ値を１ダウンカウントし（ステップＳ１６０）、リッチ制御実行フラグＦＲかリーン制御実行フラグＦＬかのいずれが１にセットされているかを判定する（ステップＳ１７０）。リッチ制御実行フラグＦＲが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、燃料減量化ルーチンを実行する（ステップＳ１８０）。この燃料減量化ルーチンが実行されるとＣＰＵ５２は、目標空燃比をリーン空燃比（例えば１５．１など）に設定し（ステップＳ１８０）、フロント排気センサ３５の出力値から混合気の空燃比を測定し、目標空燃比と測定空燃比との差分が０になる燃料噴射量となるような空燃比補正係数ＦＡＦを決定し、上述の式（１）を用いて燃料噴射量ＴＡＵを算出し、燃料噴射量ＴＡＵの燃料がインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタ２３の開弁時間を制御する。一方、リーン制御実行フラグＦＬが１にセットされているときには、燃料増量化ルーチンを実行する（ステップＳ１９０）。この燃料増量化ルーチンが実行されるとＣＰＵ５２は、目標空燃比をリッチ空燃比（例えば１４．１など）に設定し、フロント排気センサ３５の出力値から混合気の空燃比を測定し、目標空燃比と測定空燃比との差分が０になる燃料噴射量となるような空燃比補正係数ＦＡＦを決定し、上述の式（１）を用いて燃料噴射量ＴＡＵを算出し燃料噴射量ＴＡＵの燃料がインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタ２３の開弁時間を制御する。そして、ステップＳ１５０でカウンタ値が０であるときにはリッチ制御実行フラグＦＲとリーン制御実行フラグＦＬと中立化制御実行フラグＦＸとを０にセットし（ステップＳ２００）、通常時空燃比制御ルーチンを実行し（ステップＳ１２０）、このルーチンを終了する。ここで、本実施例では、所定の中立範囲は、排気浄化触媒３１の排気の浄化機能が低下しないような酸素吸蔵量の範囲、具体的には排気浄化触媒３１の最大酸素吸蔵量の３０％から７０％の範囲として設定されている。また、中立化制御時間Ｔｎｔｒｌ（カウンタ値Ｘ）は、目標空燃比をリッチ空燃比又はリーン空燃比としたときに排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量がこの所定の中立範囲に入るように経験的に定められた時間である。ここでは、吸入空気量に変動があり中立化制御後の排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量にばらつきが生じうるとしても、おおよそ所定の中立範囲に入るようにすれば排気を安定して浄化可能となるため、そのような中立化制御時間Ｔｎｔｒｌが定められている。なお、中立化制御のリッチ空燃比又はリーン空燃比は、アクティブ制御のリッチ空燃比又はリーン空燃比と同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００２８】
次に、図４に基づいて一連の処理を説明する。アクティブ制御実行条件（車速Ｖが一定でありアクセル開度Ａｃが大きく変化していないときなど）が成立したときにアクティブ制御を実行する（ｔ０）。まず、ＣＰＵ５２は、リア排気センサ３６の出力値がリーンであるときにはリア排気センサ３６の出力値がリッチを示すまで目標空燃比をリッチ空燃比に設定して制御する（ｔ０〜ｔ１）。このときに、リア排気センサ３６の出力値がリッチを示すまでの時間が所定の判定基準時間を超えたか否かによりリア排気センサ３６の異常を判定する。次にリア排気センサ３６の出力値がリッチを示すとリア排気センサ３６の出力値がリーンを示すまで目標空燃比をリーン空燃比に設定して制御する（ｔ１〜ｔ２）。リア排気センサ３６の出力値がリッチ又はリーンに変化するごとにリア排気センサ３６の異常を判定し、リア排気センサ３６の出力値が５回切り替わるとリア排気センサ３６は正常であると判定しアクティブ制御を終了する（ｔ５）。正常判定されてアクティブ制御が終了すると、その終了直前（ｔ４〜ｔ５）の目標空燃比がわかる。また、このとき、浄化機能が低下した状況になるため、終了直前の目標空燃比に応じて中立化制御を行う。具体的には、アクティブ制御終了直前の目標空燃比がリーン空燃比のときにはアクティブ制御終了後の目標空燃比をリッチ空燃比として中立化制御時間（Ｔｎｔｒｌ＝ｔ６−ｔ５）だけ継続するように燃料噴射量を増量補正し、アクティブ制御終了直前の目標空燃比がリッチ空燃比のときにはアクティブ制御終了後の目標空燃比をリーン空燃比として中立化制御時間Ｔｎｔｒｌだけ継続するように燃料噴射量を減量補正し、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るようにする。図４のように、終了直前の目標空燃比がリッチ空燃比のときには排気浄化触媒３１は酸素を放出しきって酸素を吸蔵していないため、アクティブ制御後の目標空燃比をリーン空燃比に設定し中立化制御時間Ｔｎｔｒｌだけ中立化制御を行い、余剰の酸素を排気浄化触媒３１に吸蔵させて酸素吸蔵量を所定の中立範囲に入るようにする。
【００２９】
以上詳述した本実施例の車両１０によれば、アクティブ制御終了直前の目標空燃比に基づいてアクティブ制御終了後の燃料噴射量を決定し燃料噴射制御を実行することにより、アクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を安定して浄化することができる。このときに、目標空燃比をリッチ空燃比とする燃料噴射量の増量補正により酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵した状況を早期に解消し、目標空燃比をリーン空燃比とする燃料噴射量の減量補正により酸素を放出しきって全く酸素を吸蔵していない状況を早期に解消して排気浄化触媒３１の浄化機能が低下しないようにすることができる。
【００３０】
また、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るようにアクティブ制御後の燃料噴射量を制御するため、例えば酸素吸蔵量がある一定の値と一致するように制御する場合に比べて制御が複雑にならない。更に、アクティブ制御中に目標空燃比をリーン空燃比又はリッチ空燃比に切り替えたあと、リア排気センサ３６が正常であるときには出力値がリーン又はリッチに変化し、リア排気センサ３６が異常であるときには出力値が変化しないことがあるため、比較的簡単にリア排気センサ３６の異常を判定することができる。また、リア排気センサ３６に異常がないと判定されたときにはアクティブ制御が正常に終了しているため、その終了直前の目標空燃比に応じて排気浄化触媒３１が酸素をその限界まで吸蔵しているか酸素を放出しきっているかがわかるため、本発明を実現しやすい。更にまた、アクティブ制御を開始したあとアクティブ制御の実行条件から外れるとアクティブ制御が中断され、その後アクティブ制御が開始されるというケースが１トリップ中に繰り返されることがあることから、アクティブ制御終了後の排気を安定して浄化したいという要望が高いため、本発明を適用する意義が高い。
【００３１】
そして、中立化制御時間Ｔｎｔｒｌを一定値として、アクティブ制御終了後の排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るように制御するため、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量を求めることなしに簡便にリア排気センサ３６の異常判定を行いアクティブ制御終了後の排気を安定して浄化することができる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００３３】
例えば、上述した実施例では、アクティブ制御終了後に、目標空燃比をリッチ空燃比又はリーン空燃比として中立化制御時間Ｔｎｔｒｌだけこの目標空燃比で制御して中立化制御を行うとしたが、アクティブ制御終了後に、アクティブ制御終了前の目標空燃比に基づいて燃料噴射量の増量又は減量補正を行ってもよい。具体的には、エンジン制御ルーチンのステップＳ１６０のあと、図５に示すフローチャートを実行する。まず、ＣＰＵ５２は、目標空燃比を設定し（ステップＳ５００）、基本燃料噴射量ＴＡＵを設定する（ステップＳ５１０）。ここで、目標空燃比は例えば理論空燃比に設定する。次に、リッチ制御実行フラグＦＲかリーン制御実行フラグＦＬかのいずれが１にセットされているかを判定する（ステップＳ５２０）。リッチ制御実行フラグＦＲが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、基本燃料噴射量ＴＡＵに減量補正係数ｆｄｏｗｎを乗じて減量補正し（ステップＳ５３０）、一方、リーン制御実行フラグＦＬが１にセットされているときには、ＣＰＵ５２は、基本燃料噴射量ＴＡＵに増量補正係数ｆｕｐを乗じて増量補正し（ステップＳ５４０）、補正後の燃料噴射量ＴＡＵの燃料がインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタ２３の開弁時間を制御し（ステップＳ５５０）、このルーチンを終了する。このようにしても、アクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気を安定して浄化することができる。なお、減量補正係数ｆｄｏｗｎ及び増量補正係数ｆｕｐは、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るように経験的に定められた係数である。
【００３４】
また、上述した実施例では、排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量を把握せずにアクティブ制御を行いアクティブ制御終了後の燃料噴射を決定して燃料噴射制御を行うとしたが、酸素吸蔵量を把握しながらアクティブ制御を行い、排気浄化触媒３１に吸蔵された酸素吸蔵量に基づいてアクティブ制御終了後の燃料噴射制御を行ってもよい。具体的には、燃料噴射量ＴＡＵが算出されるごとに目標空燃比と理論空燃比との差分ΔＲをとり、この差分ΔＲ
に燃料噴射量ＴＡＵと空気中に含まれる酸素の比率ｒ（０．２）を乗ずると目標空燃比がリッチ空燃比のときは不足酸素量として酸素量が求まり、目標空燃比がリーン空燃比のときは余剰酸素量として酸素量が求まる。この酸素量が触媒に吸蔵又は放出される酸素量であり、この酸素量をリア排気センサ３６の出力値がリーン又はリッチに変化するまで加算していくことにより最大酸素吸蔵量を把握する（図４参照）。そして、アクティブ制御終了後に、把握した最大酸素吸蔵量の中立範囲に入るように燃料噴射量を増量補正又は減量補正し、増量補正したときには不足酸素量を現在の酸素吸蔵量から減じ、燃料噴射量を減量補正したときには余剰酸素量を現在の酸素吸蔵量に加え、現在の酸素吸蔵量を把握しながら燃料噴射制御を行う。こうすれば、アクティブ制御の実行中はリア排気センサ３６の出力値に基づいて比較的精度よく酸素吸蔵量を把握可能であり、把握した酸素吸蔵量に基づいてアクティブ制御を実行したあと燃料噴射するときの排気をより高い精度で安定して浄化することができる。なお、このときに、把握した酸素吸蔵量が所定の判定基準吸蔵量（例えば排気浄化触媒３１に吸蔵可能な酸素吸蔵量を超え通常取り得ないような酸素吸蔵量など）を超えたか否かによってリア排気センサ３６の異常判定を行ってもよい。
【００３５】
更に、上述した実施例では、中立化制御時間Ｔｎｔｒｌを一定値として中立化制御を行うとしたが、例えば、アクティブ制御終了後の排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が精度よく所定の中立範囲に入るように中立化制御時間Ｔｎｔｒｌを変動させるようにしてもよい。
【００３６】
更にまた、上述した実施例では、リア排気センサ３６に異常が発生したときにアクティブ制御ルーチンのステップＳ４４０で中立化制御実行フラグＦＸを０にリセットするとしたが、中立化制御実行フラグＦＸを１にセットして中立化制御を行ってもよい。リア排気センサ３６に異常が発生したときはリーン出力しか得られないことが多く、目標空燃比がリッチ空燃比のときに排気浄化触媒３１に酸素が全く吸蔵されていない状態となるため、中立化制御実行フラグＦＸを１にセットすることにより、エンジン制御ルーチンのステップＳ１８０で燃料減量化ルーチンを実行し排気浄化触媒３１の酸素吸蔵量が所定の中立範囲に入るようにして異常判定時のアクティブ制御終了後の排気を安定して浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施例の車両１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】本実施例のエンジン制御ルーチンである。
【図３】本実施例のアクティブ制御ルーチンである。
【図４】リア排気センサ３６の異常判定時の空燃比制御のタイムチャートである。
【図５】本実施例のエンジン制御ルーチンである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両、１７  駆動軸、１８  デファレンシャルギヤ、１９  駆動輪、２０  エンジン、２１  エアクリーナ、２２  スロットルバルブ、２３  インジェクタ、２４  吸気バルブ、２５  点火プラグ、２６  ピストン、２７  クランクシャフト、２７ａ  クランク角センサ、２８  エアフローメータ、２９  イグニッションコイル、３０  触媒コンバータ、３１  触媒、３４  排気管、３５  フロント排気センサ、３６  リア排気センサ、５０  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ。
【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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