JPH11241632A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯｘ吸収剤を内蔵する排気ガス浄化装置を
備えた内燃機関の、ＮＯｘ排出量の増加を抑制するとと
もに燃費を向上させることができる内燃機関の制御装置
を提供する。 【解決手段】 排気ガス浄化装置１６の劣化度合を記憶
手段５ｃから取り込み（ステップＳ１０１）、その劣化
度合に応じて、最終目標空燃比係数を補正するための劣
化補正係数ＫＣＡＴ及び点火時期θｉｇを遅角補正する
ための遅角量θｉｇＣＡＴを決定する（ステップＳ１０
２、Ｓ１０３）。すなわち、排気ガス浄化装置１６の劣
化度合が小さい場合は、エンジンへ供給する混合気の空
燃比及びエンジンの点火時期は燃費が最良となる空燃比
及び点火時期に制御され、劣化度合が大きい場合は、混
合気の空燃比及び点火時期は、排気ガス浄化装置１６へ
送られる排気ガス内のＮＯｘ量が少なくなる空燃比及び
点火時期に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、特に排気系に窒素酸化物の吸収剤を内蔵する
排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に供給する混合気の空燃比を理
論空燃比よりリーン側に設定する（いわゆるリーンバー
ン制御を実行する）と、窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と
いう）の排出量が増加する傾向があるため、機関の排気
系にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵する排気ガス
浄化装置を設け、排気ガスの浄化を行う技術が従来より
知られている。

【０００３】このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空燃比
よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較
的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気ガスリーン状
態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、逆に
空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス
中の酸素濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い状態（以下
「排気ガスリッチ状態」という）においては、吸収した
ＮＯｘを放出する特性を有する。ＮＯｘ吸収剤を内蔵す
る排気ガス浄化装置は、排気ガスリッチ状態において
は、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯに
より還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、
ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出され
るように構成されている。

【０００４】上記ＮＯｘ吸収剤が吸収できるＮＯｘ量に
は当然限界があるため、リーンバーン制御のみを長時間
継続することはできない。そのため、吸収されたＮＯｘ
を放出させるために空燃比を一時的にリッチ化し、ＮＯ
ｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるとともに放出されたＮ
Ｏｘを還元するようにした空燃比制御手法が従来より知
られている（特開平６−２９４３１９号公報）。以下、
この一時的なリッチ化を「還元リッチ化」という）。

【０００５】しかし、還元リッチ化を行った場合であっ
ても、ＮＯｘ吸収剤は使用とともに徐々に劣化し、その
劣化に伴って排気ガス浄化装置の浄化率が低下するた
め、外部に排出されるＮＯｘ量が増加してしまう。この
ような、排出されるＮＯｘ量の増加を抑制するために、
排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定し、測定されたＮＯｘ濃
度と基準ＮＯｘ濃度との差に基づいてＮＯｘ吸収剤が劣
化したか否かを判定し、劣化したと判定された場合には
排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を増大させるようにしたも
のが知られている（特開平５−１１３１５７号公報）。
この手法によれば、ＮＯｘ吸収剤が劣化している場合で
あっても、ＥＧＲ量を増大することにより、内燃機関に
おいて生成されるＮＯｘ量を低減することができ、これ
により外部に排出されるＮＯｘ量が増大することが抑制
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手法によれば、リーンバーン制御中にＥＧＲ量を増
大させることは燃焼の悪化につながるのでＥＧＲ量の緻
密な制御が必要となるが、従来のＥＧＲ量制御は排気還
流通路に設けられるＥＧＲ弁のデューティ比を制御する
ものであって最終的に吸気系に還流される排気ガス量を
検出しないため、ＥＧＲ量の緻密な制御をすることがで
きず、燃焼の悪化を防止することが困難であるという問
題があった。

【０００７】本発明は、上述した点に鑑みなされたもの
であり、ＮＯｘ吸収剤を内蔵する排気ガス浄化装置を備
えた内燃機関の、ＮＯｘ排出を抑制するとともに燃費を
向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けら
れ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーン側である
ときに前記排気ガス中の窒素酸化物を吸収する窒素酸化
物吸収剤を内蔵する排気ガス浄化手段と、前記内燃機関
に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側の
所定空燃比に制御する空燃比制御手段と、前記排気ガス
浄化手段の劣化度合を検出する劣化度合検出手段とを有
する内燃機関の制御装置において、前記劣化度合検出手
段により検出された前記劣化度合が小さいときは前記リ
ーン側の所定空燃比を燃費が最良となる空燃比に設定
し、前記劣化度合検出手段により検出された前記劣化度
合が大きいときは前記リーン側の所定空燃比を前記内燃
機関からの前記窒素酸化物の排出が少なくなる空燃比に
設定するリーン空燃比設定手段を備えることを特徴とす
る。

【０００９】この構成によれば、劣化度合検出手段によ
り検出された劣化度合が小さいときはリーン側の所定空
燃比は燃費が最良となる空燃比に設定され、劣化度合検
出手段により検出された劣化度合が大きいときはリーン
側の所定空燃比は内燃機関からの窒素酸化物の排出が少
なくなる空燃比に設定される。

【００１０】すなわち、劣化度合の小さいときは燃費を
優先してリーン側の所定空燃比が設定され、劣化度合が
大きくなると燃費よりＮＯｘ排出量の抑制を優先してリ
ーン側の所定空燃比が制御される。従って、ＮＯｘ排出
を抑制するとともに燃費を向上させることができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気
系に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリー
ン側であるときに前記排気ガス中の窒素酸化物を吸収す
る窒素酸化物吸収剤を内蔵する排気ガス浄化手段と、前
記内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比より
リーン側の所定空燃比に制御する空燃比制御手段と、前
記内燃機関の点火時期を所定点火時期に制御する点火時
期制御手段と、前記排気ガス浄化手段の劣化度合を検出
する劣化度合検出手段とを有する内燃機関の制御装置に
おいて、前記劣化度合検出手段により検出された前記劣
化度合が小さいときは前記所定点火時期を燃費が最良と
なる点火時期に設定し、前記劣化度合検出手段により検
出された前記劣化度合が大きいときは前記所定点火時期
を遅角する点火時期設定手段を備えることを特徴とす
る。

【００１２】この構成によれば、劣化度合検出手段によ
り検出された劣化度合が小さいときは所定点火時期は燃
費が最良となる点火時期に設定され、劣化度合検出手段
により検出された劣化度合が大きいときは所定点火時期
は燃費が最良となる点火時期より遅角した点火時期に設
定される。

【００１３】すなわち、劣化度合が小さいときは燃費を
優先して所定点火時期が設定され、劣化度合が大きくな
ると燃費よりＮＯｘ排出量の抑制を優先して所定点火時
期が設定される。従って、ＮＯｘ排出を抑制するととも
に燃費を向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施の一形態に係る内燃
機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の全
体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２
の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル
弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結さ
れており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号
を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット
（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１６】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、該燃料噴射弁６は図示し
ない燃料ポンプに接続されると共にＥＣＵ５に電気的に
接続され、ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開
弁時間が制御される。

【００１７】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１８】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。

【００１９】エンジン１の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１０
が取り付けられている。ＮＥセンサ１０は、エンジン１
の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所
定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジ
ンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出
力してＥＣＵ５に供給する。

【００２０】エンジン１の各気筒の点火プラグ１３は、
ＥＣＵ５に電気的に接続されている。ＥＣＵ５は、点火
プラグ１３の点火時期θｉｇを、後述する手法によって
決定し、決定した点火時期θｉｇで点火プラグ１３を作
動させる。

【００２１】排気管１２には排気ガスを浄化する排気ガ
ス浄化装置１６が設けられ、排気ガス浄化装置１６は、
ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元作用を有
する触媒を内蔵する。

【００２２】排気ガス浄化装置１６は、エンジン１に供
給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設
定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが
多い）状態（排気ガスリーン状態）においては、ＮＯｘ
を吸収する一方、逆にエンジン１に供給される空燃比が
理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素
濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い状態（排気ガスリッ
チ状態）においては、吸収したＮＯｘを還元する特性を
有する。排気ガス浄化装置１６は、例えば酸化バリウム
（Ｂａ０）及び白金（Ｐｔ）からなる。排気ガス浄化装
置のＮＯｘ吸収能力の限界すなわち最大ＮＯｘ吸収量ま
でＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収できなく
なるので、ＮＯｘを放出させて還元するために空燃比の
還元リッチ化を実行する。この還元リッチ化は、リッチ
化の度合が小さすぎると、放出されたＮＯｘの還元が不
十分となる一方、リッチ化の度合が大きすぎると、Ｈ
Ｃ、ＣＯの排出量が増大するので、還元リッチ化のリッ
チ化の度合を適切に制御することにより、良好な排気ガ
ス特性を維持することが可能となる。

【００２３】排気ガス浄化装置１６の上流位置及び下流
位置には、それぞれ比例型空燃比センサ（以下「ＬＡＦ
センサ」という）１４及び酸素濃度センサ（以下、「Ｏ
２センサ」という）１５が配設されている。このＬＡＦ
センサ１４は排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比
例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。また、
Ｏ２センサ１５は、その起電力が理論空燃比の前後にお
いて急激に変化する特性を有し、理論空燃比の前後にお
いてその出力信号はリーン信号からリッチ信号又はリッ
チ信号からリーン信号に反転する。すなわち、Ｏ２セン
サ１５の出力信号は排気ガスのリッチ側において基準値
ＶＯ２ＲＥＦに対して高レベルとなり、リーン側におい
て基準値ＶＯ２ＲＥＦに対して低レベルとなる。ここ
で、基準値ＶＯ２ＲＥＦは、Ｏ２センサ出力ＶＯ２の中
心値近傍の値に設定される。このＯ２センサ１５の出力
信号もＥＣＵ５に供給される。

【００２４】ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００２５】ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメ
ータ信号に基づいて、後述するように、空燃比フィード
バック制御領域(リーンバーン制御領域を含む）や空燃
比フィードバック制御を行わない複数の特定運転領域の
種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別さ
れたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、
前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴
射時間ＴＯＵＴを演算する。

【００２６】 ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１） ここに、ＴＩは燃料噴射弁５の基本燃料噴射時間であ
り、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じて決定される。このＴＩ値を決定するためのＴＩマッ
プは記憶手段５ｃに記憶されている。

【００２７】ＫＣＭＤＭは最終目標空燃比係数であり、
後述するように設定される目標空燃比ＫＣＭＤを補正す
ることにより算出される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、
空燃比Ａ／Ｆの逆数即ち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空
燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。

【００２８】ＫＬＡＦは空燃比補正係数であって、ＬＡ
Ｆセンサ１４の検出値から算出される空燃比が目標空燃
比係数ＫＣＭＤに一致するように設定される。

【００２９】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数で
あり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加
速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定
される。

【００３０】ＣＰＵ５ｂは、上述のようにして求めた燃
料噴射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させ
る駆動信号を、出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供
給する。

【００３１】また、ＣＰＵ５ｂは、エンジン運転状態に
応じてエンジン1の点火時期θｉｇを次式（２）に基づ
き算出し、算出された点火時期θｉｇに基づいて点火プ
ラグ１３を駆動する。

【００３２】 θｉｇ＝θｉｇＭ＋θｉｇＣＲ＋θｉｇＣＡＴ…（２） ここで、θｉｇＭは、例えばエンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される基本点火時期で
あり、記憶手段５ｃに記憶されているθｉｇマップを参
照することによって算出される。θｉｇＣＲは他のエン
ジンパラメータ（例えばエンジン水温ＴＷ等）に応じて
算出される補正係数である。θｉｇＣＡＴは、後述する
ように排気ガス浄化装置１６の劣化度合に応じて設定さ
れる遅角補正量である。

【００３３】さらに、ＣＰＵ５ｂは、Ｏ２センサ１５の
出力ＶＯ２の反転時間を計測することにより排気ガス浄
化装置１６の劣化度合を検出する。

【００３４】図２は、目標当量比ＫＣＭＤを算出し、検
出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＤＭＤに一致するよ
うにＰＩＤ制御により空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出す
る処理のフローチャートである。この処理は、例えばＴ
ＤＣ信号パルスの発生に同期して実行される。

【００３５】まず、ステップＳ１では、目標当量比ＫＣ
ＭＤを算出する。目標当量比ＫＣＭＤは、基本的には、
エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて
算出し、エンジン水温ＴＷの低温状態や所定の高負荷運
転状態では、それらの運転状態に応じた値に変更され
る。

【００３６】ステップＳ２では、下記式により目標当量
比ＫＣＭＤの補正を行い、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤ
Ｍを算出する。

【００３７】 ＫＣＭＤＭ＝ＫＣＭＤ×ＫＥＴＣ×ＫＣＡＴ…（３） ここで、ＫＥＴＣは、燃料冷却補正係数であり、目標当
量値ＫＣＭＤが増加するほど増加するように設定され
る。燃料冷却補正は、目標当量比ＫＣＭＤが増加し、燃
料噴射量が増加するほど噴射による燃料冷却効果が大き
くなることを考慮して行うものである。ＫＣＡＴは、後
述するように排気ガス浄化装置１６の劣化度合に応じて
設定される劣化補正係数である。劣化補正は、排気ガス
浄化装置１６が劣化するとＮＯｘの外部への排出量が増
加することを考慮して行われる補正である。

【００３８】ステップＳ３では、後述する図３及び図４
の還元リッチ化制御処理を実行し、ステップＳ４では、
ＬＡＦセンサ１４の検出値を当量比に換算して、検出当
量比ＫＡＣＴを算出する。続くステップＳ５では、検出
当量比ＫＡＣＴと目標当量比ＫＣＭＤの偏差に基づくＰ
ＩＤ制御により、検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣ
ＭＤに一致するように空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出す
る。空燃比補正係数ＫＬＡＦの算出後、本処理は終了さ
れる。

【００３９】図３及び図４は、図２のステップＳ３で実
行される還元リッチ化制御処理のフローチャートであ
る。

【００４０】図３のステップＳ１１では、エンジン１が
ＬＡＦセンサ１４の検出値に応じたフィードバック制御
を実行する運転状態にあることを「１」で示すフィード
バック制御フラグＦＬＡＦＦＢが「１」か否かを判別
し、ＦＬＡＦＦＢ＝１であってフィードバック制御を実
行する運転状態にあるときは、空燃比を理論空燃比より
リーン側に設定するリーンバーン制御を実行する運転状
態であることを「０」で示すリーンバーン制御フラグＦ
ＫＢＳＭＪＧが「０」か否かを判別し（ステップＳ１
２）、ＦＫＢＳＭＪＧ＝０であってリーンバーン制御を
実行する運転状態であるときは、目標当量比ＫＣＭＤ
が、理論空燃比より若干リーン側の値に設定される所定
当量比ＫＣＭＤＬＢ（例えば、０．９８）以下か否かを
判別する（ステップＳ１３）。

【００４１】そして、ステップＳ１１〜Ｓ１３のいずれ
かの答が否定（ＮＯ）であるときは、還元リッチ化の実
行中であることを「１」で示す還元リッチ化フラグＦＲ
ＲＯＫを「０」に設定するとともに、カウンタＣＴＲＲ
に第１の所定値ＣＴＲＲＩＮＴ１を設定して（ステップ
Ｓ１４）、還元リッチ化を実行することなく本処理を終
了する。

【００４２】ステップＳ１１〜Ｓ１３の答が全て肯定
（ＹＥＳ）である状態、すなわちリーンバーン制御の実
行条件が成立しているときは、ステップＳ１５に進み、
ＣＴＳＶマップ（不図示）の検索を行い、カウンタＣＴ
ＲＲの増分値ＣＴＳＶを算出する。ＣＴＳＶマップは、
エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて
増分値ＣＴＳＶが設定されたマップであり、エンジン回
転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが
増加するほど、ＣＴＳＶ値が増加するように設定されて
いる。

【００４３】続くステップＳ１６では、カウンタＣＴＲ
Ｒの値を増分値ＣＴＳＶだけインクリメントし、次いで
カウンタＣＴＲＲの値が前記第１の所定値ＣＴＲＲＩＮ
Ｔ１より小さい所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴ以上か否かを判
別する（ステップＳ１７）。リーンバーン制御実行条件
が成立した直後は、カウンタＣＴＲＲは、第１の所定値
ＣＴＲＲＩＮＴ１に設定されている（ステップＳ１４）
ため、ＣＴＲＲ≧ＣＴＲＲＡＣＴであり、ステップＳ１
８に進む。

【００４４】ステップＳ１８では、還元リッチ化フラグ
ＦＲＲＯＫが「１」か否かを判別する。最初は、ＦＲＲ
ＯＫ＝０であるので、これを「１」に設定し（ステップ
Ｓ１９）、ステップＳ２１に進んでエンジン回転数ＮＥ
が第１の所定回転数ＮＫＣＭＤＲＲＬ（例えば１０００
ｒｐｍ）より高いか否かを判別し、ＮＥ＞ＮＫＣＭＤＲ
ＲＬであるときは、エンジン回転数ＮＥが第１の所定回
転数ＮＫＣＭＤＲＲＬより高い第２の所定回転数ＮＫＣ
ＭＤＲＲＨ（例えば、２０００ｒｐｍ）より高いか否か
を判別する（ステップＳ２２）。そして、ＮＥ≦ＮＫＣ
ＭＤＲＲＬであって低回転領域にあるときは、ダウンカ
ウントタイマタイマｔｍＲＲを低回転用所定時間ＴＭＲ
ＲＬ（例えば３００ｍｓｅｃ）に設定し（ステップＳ２
５）、ＮＫＣＭＤＲＲＬ＜ＮＥ≦ＮＫＣＭＤＲＲＨであ
って中回転領域にあるときは、タイマｔｍＲＲを、低回
転用所定時間ＴＭＲＲＬより長い中回転用所定時間ＴＭ
ＲＲＭ（例えば５００ｍｓｅｃ）に設定し（ステップＳ
２４）、ＮＥ＞ＮＫＣＭＤＲＲＨであって高回転領域に
あるときは、タイマｔｍＲＲを中回転用所定時間ＴＭＲ
ＲＭより長い高回転用所定時間ＴＭＲＲＨ（例えば８０
０ｍｓｅｃ）に設定して（ステップＳ２３）、ステップ
Ｓ２６に進む。

【００４５】ステップＳ２６では、ステップＳ２３、Ｓ
２４またはＳ２５で設定したタイマｔｍＲＲをスタート
させる。次いでＫＣＭＤＲＲマップ（不図示）を検索し
て還元リッチ化目標当量比ＫＣＭＤＲＲを算出し（ステ
ップＳ２８）、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを還元リ
ッチ化目標当量比ＫＣＭＤＲＲに設定して（ステップＳ
２９）、本処理を終了する。

【００４６】ＫＣＭＤＲＲマップは、エンジン回転数Ｎ
Ｅ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて還元リッチ化目標
当量比ＫＣＭＤＲＲが設定されたマップであり、エンジ
ン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａが増加するほど、ＫＣＭＤＲＲ値が増加するように設
定されている。なお、すべての設定値は１．０より大き
い値である。

【００４７】還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫがステップ
Ｓ１９で「１」に設定され、還元リッチ化が開始される
と、以後はステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）とな
り、ステップＳ２７に進んで、タイマｔｍＲＲの値が
「０」か否かを判別する。最初は、ｔｍＲＲ＞０である
ので、前記ステップＳ２８に進み、ｔｍＲＲ＝０となる
と、還元リッチ化フラグＦＲＲＯＫを「０」に設定し
（ステップＳ３０）、カウンタＣＴＲＲを所定閾値ＣＴ
ＲＲＡＣＴより小さい第２の所定値ＣＴＲＲＩＮＴ２
（例えば０）に設定して（ステップＳ３１）、還元リッ
チ化を終了する。ステップＳ３０、Ｓ３１を実行する場
合は、最終目標空燃比係数ＫＣＭＤＭは図２のステップ
Ｓ２で算出された値が保持されるので、リーンバーン制
御が開始される。

【００４８】以後は、ステップＳ１６及びＳ１７が繰り
返し実行され、すなわちリーンバーン制御が実行され、
カウンタＣＴＲＲの値が所定閾値ＣＴＲＲＡＣＴに達す
ると、ステップＳ１８以下に進んで還元リッチ化を実行
する。

【００４９】本実施の形態では、排気エミッションの悪
化を防止するために、排気ガス浄化装置１６の劣化度合
に応じてエンジン１に供給する混合気の空燃比（目標空
燃比係数ＫＣＭＤ）及びエンジン１の点火時期θｉｇを
補正する。排気ガス浄化装置１６の劣化度合は、エンジ
ン１の運転状態に基づいて排気ガス浄化装置劣化検出が
許可されたときにＯ２フィードバック処理ルーチン（不
図示）を実行し、このときのＯ２センサ１５の出力ＶＯ
２の反転時間を検出することにより判別される。

【００５０】具体的には、エンジン１の運転状態に基づ
いて排気ガス浄化装置劣化検出が許可されたときに、Ｌ
ＡＦセンサ１４及びＯ２センサ１５の出力に応じて図２
に示したフローチャートにより行われるリーンバーン制
御を停止し、Ｏ２センサ１５の出力のみに応じた空燃比
フィードバック制御を実行する。すなわち、Ｏ２フィー
ドバック補正係数ＫＯ２を算出し、次式（４）により燃
料噴射量Ｔｏｕｔを算出し、これにより燃料噴射量制御
を行う。

【００５１】 ＴＯＵＴ＝Ｔｉ×ＫＯ２×Ｋ３＋Ｋ４…（４） ここで、Ｔｉは排気ガス浄化装置劣化検出時のＯ２フィ
ードバック制御における基本燃料噴射時間であり、エン
ジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて、記
憶手段５ｃに記憶されているＴｉマップを用いて算出さ
れる。ＫＯ２は、Ｏ２センサ１５の出力ＶＯ２に応じて
算出される空燃比補正係数である。Ｋ３及びＫ４は、夫
々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の
補正係数及び補正変数である。

【００５２】かかるＯ２フィードバック制御実行中に、
ＫＯ２値を減少方向にスキップさせるためのスペシャル
Ｐ項ＰＬＳＰが発生してからＯ２センサ出力ＶＯ２がリ
ッチ側からリーン側に反転するまでの時間ＴＬ及びＫＯ
２値を増加方向にスキップさせるためのスペシャルＰ項
ＰＲＳＰが発生してからＯ２センサ出力ＶＯ２がリーン
側からリッチ側に反転するまでの時間ＴＲを所定回数
（ｎ回）計測し、これらの積算値ＴＬＳＵＭ、ＴＲＳＵ
Ｍを算出し、次式（５）により判定時間ＴＣＨＫを算出
する。

【００５３】 ＴＣＨＫ＝（ＴＬＳＵＭ／ｎＴＬ＋ＴＲＳＵＭ／ｎＴＲ）…（５） ここで、判定時間ＴＣＨＫの減少は、エンジン１へ供給
される混合気の空燃比の変化がＯ２センサ１５の出力値
として現れるまでの時間が早くなっていることを意味し
ている。すなわち、判定時間ＴＣＨＫは、排気ガス浄化
装置１６の劣化度合を示しており、判定時間ＴＣＨＫの
値が小さいほど排気ガス浄化装置１６の劣化度合は大き
いことを意味している。得られた判定時間ＴＣＨＫはＥ
ＣＵ５の記憶手段５ｃに記憶され、劣化度合に応じた目
標空燃比係数ＫＣＭＤ及び点火時期θｉｇの補正のため
に使用される。

【００５４】なお、排気ガス浄化装置１６の劣化度合の
検出は、このような手法に限られるものではない。例え
ば、排気ガス浄化装置の下流位置にＮＯｘセンサを設
け、該ＮＯｘセンサにより排気ガス浄化装置１６の劣化
度合を検出するように構成することも可能である。ま
た、エンジン１へ供給する混合気の空燃比をリーン側の
値からリッチ側の値へ切り換えたときのＯ２センサ出力
ＶＯ２により排気ガス浄化装置１６の劣化度合を検出す
ることも可能である。

【００５５】図５は、検出された劣化度合に応じたエン
ジン１の制御動作を説明するフローチャートである。

【００５６】まず、ステップＳ１０１で、排気ガス浄化
装置１６の劣化度合として記憶手段５ｃに記憶されてい
る判定時間ＴＣＨＫを取り込む。

【００５７】次いで、ステップＳ１０２に進み、取り込
んだ劣化度合に応じて、劣化補正係数ＫＣＡＴを算出す
る。

【００５８】具体的には、判定時間ＴＣＨＫが所定値ｔ
ＲＥＦ（例えば、２０００ｍｓ）より長く、排気ガス浄
化装置１６の劣化度合が小さいときは、劣化補正係数Ｋ
ＣＡＴを１．０に設定し、この値を前記式（１）に適用
して最終目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する。すなわ
ち、排気ガス浄化装置１６の劣化度合が小さいときは、
エンジンに供給する混合気の空燃比が、燃費を優先し
て、燃費が最良となる空燃比に設定される。

【００５９】また、判定時間ＴＣＨＫが所定値ｔＲＥＦ
より短く、排気ガス浄化装置１６の劣化度合が大きいと
きは、図６に示すＫＣＡＴテーブルを検索することによ
り劣化補正係数ＫＣＡＴを設定する。すなわち、排気ガ
ス浄化装置１６の劣化度合が大きいときは、燃費の向上
よりＮＯｘ排出量を少なくすることを優先して、劣化度
合が大きくなる（判定時間ＴＣＨＫが短くなる）に従っ
て、劣化補正係数ＫＣＡＴをより小さい値に設定する。
これにより、エンジン１に供給する混合気の空燃比はリ
ーン化され、そのときの排気ガス浄化装置１６の劣化度
合においてＮＯｘの排出量が減少する空燃比（ＮＯｘ減
少空燃比）に制御される。従って、エンジン１から排気
ガス浄化装置１６へ排出されるＮＯｘ量は低減され、外
部へ排出されるＮＯｘ量は減少される。

【００６０】上記ＮＯｘ減少空燃比は、例えばポート噴
射式のガソリンエンジンの場合は１７〜２８、直噴式の
エンジンの場合は１７〜６０の範囲内の値に設定され
る。ここで、空燃比を１７以上の値に設定するのは、リ
ーンバーン制御中のＮＯｘの排出量が多くなる領域を避
けるためである。最大のＮＯｘ減少空燃比は、燃焼及び
燃費の悪化を考慮して、エンジン１の種類に応じて設定
される。なお、ＫＣＡＴテーブルに示される劣化補正係
数ＫＣＡＴの値は、実験的に求められる。

【００６１】次いで、ステップＳ１０３において、検出
された劣化度合に応じて、点火時期θｉｇの遅角補正量
θｉｇＣＡＴを算出する。

【００６２】具体的には、図７に示すように、判定時間
ＴＣＨＫが所定値ｔＲＥＦより長く、排気ガス浄化装置
１６の劣化度合が小さいときは、遅角補正量θｉｇＣＡ
Ｔを０に設定し、この値を前記式（２）に適用して点火
時期θｉｇを算出する。すなわち、排気ガス浄化装置１
６の劣化度合が小さいときは、点火時期θｉｇは、燃費
が最良となる点火時期（例えば１０°〜５５°）に設定
される。

【００６３】また、判定時間ＴＣＨＫが所定値ｔＲＥＦ
より短く、排気ガス浄化装置１６の劣化度合が大きいと
きは、図５に示すθｉｇＣＡＴテーブルを参照して、劣
化度合が大きくなる（判定時間ＴＣＨＫが短くなる）に
従って、遅角補正量θｉｇＣＡＴをより小さな値に設定
する。これにより、点火時期θｉｇは、排気ガス浄化装
置１６の劣化度合が小さいときより遅角される。

【００６４】点火時期θｉｇは本来そのときに設定され
ている空燃比を得ることができる最適な値に設定すべき
であるが、上記制御によって、排気ガス浄化装置１６の
劣化度合が大きい場合にはその劣化度合に応じて遅角さ
れ、エンジン１から排気ガス浄化装置１６へのＮＯｘ排
出量は低減される。これにより、排気ガス浄化装置１６
が劣化した場合にエンジン１から排出されるＮＯｘ量の
増加を防止することができる。なお、θｉｇＣＡＴテー
ブルに示されている遅角補正量θｉｇＣＡＴの値は、実
験的に求められる。

【００６５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、排気ガス浄化装置１６の劣化度合が小さいときはエ
ンジン１へ供給する混合気の空燃比及び点火時期を燃費
が最良となる空燃比及び点火時期に制御し、排気ガス浄
化装置１６の劣化度合が大きいときは、燃費の向上より
ＮＯｘ排出量を優先し、エンジン１へ供給する混合気の
空燃比を、エンジン１から排気ガス浄化装置１６へ供給
される排気ガス内のＮＯｘ量が最少となる空燃比に設定
するとともに点火時期を遅角するようにしたので、排気
ガス浄化装置１６の劣化度合にかかわらず、ＮＯｘ排出
を抑制するとともに燃費を向上させることができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、検出された劣化度合が小さいときは前記リーン
側の所定空燃比を燃費が最良となる空燃比に設定し、検
出された劣化度合が大きいときは前記リーン側の所定空
燃比を内燃機関からの窒素酸化物の排出が少なくなる空
燃比に設定するので、排気ガス浄化手段の劣化度合にか
かわらず、ＮＯｘ排出を抑制するとともに燃費を向上さ
せることができる。

【００６７】請求項２の発明によれば、検出された劣化
度合が小さいときは所定点火時期を燃費が最良となる点
火時期に設定し、検出された劣化度合が大きいときは所
定点火時期を遅角するので、排気ガス浄化手段の劣化度
合にかかわらず、ＮＯｘ排出を抑制するとともに燃費を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる内燃エンジン及
びその制御装置の全体構成図である。

【図２】空燃比センサの出力に応じた空燃比フィードバ
ック制御を実行する処理のフローチャートである。

【図３】還元リッチ化を実行する処理のフローチャート
である。

【図４】還元リッチ化を実行する処理のフローチャート
である。

【図５】内燃エンジンの制御動作を説明するフローチャ
ートである。

【図６】劣化補正係数ＫＣＡＴを算出するためのＫＣＡ
Ｔテーブルである。

【図７】遅角補正量θｉｇＣＡＴを算出するためのθｉ
ｇＣＡＴテーブルである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ 電子コントロールユニット １６ 排気ガス浄化装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＥ Ｆ０２Ｄ 43/00 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 43/00 ＺＡＢ ３０１ ３０１Ｂ ３０１Ｅ 45/00 ＺＡＢ 45/00 ＺＡＢ ３１２ ３１２Ｚ ３２２ ３２２Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
   の空燃比が理論空燃比よりリーン側であるときに前記排
   気ガス中の窒素酸化物を吸収する窒素酸化物吸収剤を内
   蔵する排気ガス浄化手段と、前記内燃機関に供給する混
   合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側の所定空燃比に
   制御する空燃比制御手段と、前記排気ガス浄化手段の劣
   化度合を検出する劣化度合検出手段とを有する内燃機関
   の制御装置において、 前記劣化度合検出手段により検出された前記劣化度合が
   小さいときは前記リーン側の所定空燃比を燃費が最良と
   なる空燃比に設定し、前記劣化度合検出手段により検出
   された前記劣化度合が大きいときは前記リーン側の所定
   空燃比を前記内燃機関からの前記窒素酸化物の排出が少
   なくなる空燃比に設定するリーン空燃比設定手段を備え
   ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
   の空燃比が理論空燃比よりリーン側であるときに前記排
   気ガス中の窒素酸化物を吸収する窒素酸化物吸収剤を内
   蔵する排気ガス浄化手段と、前記内燃機関に供給する混
   合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側の所定空燃比に
   制御する空燃比制御手段と、前記内燃機関の点火時期を
   所定点火時期に制御する点火時期制御手段と、前記排気
   ガス浄化手段の劣化度合を検出する劣化度合検出手段と
   を有する内燃機関の制御装置において、 前記劣化度合検出手段により検出された前記劣化度合が
   小さいときは前記所定点火時期を燃費が最良となる点火
   時期に設定し、前記劣化度合検出手段により検出された
   前記劣化度合が大きいときは前記所定点火時期を遅角す
   る点火時期設定手段を備えることを特徴とする内燃機関
   の制御装置。