JP4858728B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

車両に搭載される内燃機関の排気系には、該内燃機関の排気に含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を除去するための排気浄化手段が設けられている。
内燃機関がガソリンエンジンの場合、排気浄化手段として三元触媒が使用される場合が多い。
三元触媒は、ＣＯをＣＯ_２に酸化し、ＨＣをＣＯ_２とＨ_２Ｏに酸化し、ＮＯｘをＯ_２（酸素）とＮ_２（窒素）とに還元する触媒である。
また、内燃機関がディーゼルエンジンの場合、排気浄化手段として例えば次に挙げるものが組み合わされて用いられることが多い。すなわち、酸化触媒と、ＮＯｘ吸蔵触媒と、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ:Diesel Particulate Filter）とである。
酸化触媒は、ＣＯ、ＨＣをＣＯ_２（二酸化炭素）_、Ｈ_２O（水）に酸化させるものである。
ＮＯｘ吸蔵触媒は、排気のＮＯｘを一時的にトラップし、排気を還元雰囲気にすることで、ＮＯｘを放出しＮ_２とＣＯ_２に還元して除去するものである。
ディーゼルパティキュレートフィルタは、排気中に含まれる粒子状物質を捕集し除去するものである。

上述したガソリンエンジンでは、三元触媒を活性化させる活性化処理を行うために、言い換えると、三元触媒の温度を上昇させ触媒としての反応性を高めるために、一時的に空燃比を変調して一部の未燃焼ガス（以下、単に未燃ガスと呼ぶ）を三元触媒に供給する制御が行われる。
このように空燃比を強制的に変調することを強制変調という。また、一時的に空燃比をリッチ（過濃空燃比）に強制変調することをリッチスパイクという。
より詳細には、空燃比を変調させることで供給された未燃ガスが三元触媒で酸化（燃焼）することによって三元触媒の温度を上昇させることで三元触媒を活性化させる。
また、上述したディーゼルエンジンでは、排気浄化手段の再生処理、すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ還元処理およびサルファパージ、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理を行うために、上述と同様に空燃比を強制変調する制御が行われる。
より詳細には、空燃比を変調して未燃ガス（還元剤）がＮＯｘ吸蔵触媒に供給されることでＮＯｘ還元処理（リッチパージ）が行われる。
また、空燃比を変調して未燃ガスが酸化触媒あるいはＮＯｘ吸蔵触媒で酸化（燃焼）することによって排気の温度を例えば６００度程度に上昇させる。そして、温度が上昇した排気をディーゼルパティキュレートフィルタに供給することでディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させ、これによりディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理を行う。

このように空燃比が一時的に強制変調されて変動すると、内燃機関（以下エンジンという）の変動（回転数の変動あるいはトルクの変動）が生じる。
しかしながら、車両が一定速度で走行（定常走行）している場合およびエンジンがアイドル状態である場合には、エンジン回転数が一定に保たれるようにエンジンの運転制御パラメータのフィードバック制御が機能している。
具体的には、ガソリンエンジンの場合は、運転制御パラメータとしての点火時期あるいはスロットル開度のフィードバック制御が機能する。
ディーゼルエンジンの場合は、運転制御パラメータとしての燃料噴射量のフィードバック制御が機能する。
したがって、空燃比が一時的に増加してもエンジン回転数の変動およびトルクの変動は抑制される。
一方、車両が加速している場合は、エンジンの運転制御パラメータは、運転者によるアクセル操作に対応してフィードフォワード制御されるため、前記のフィードバック制御は機能していない。
そのため、例えば、加速時に一時的に空燃比がリッチに変調されると、エンジンの変動が生じることが避けられない。
なお、エンジンの点火時期を遅角させることで空燃比の一時的なリッチ化によるトルク変動を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来技術は、車両が定常走行しているか、エンジンがアイドル状態である場合に適用可能であるものの、加速時に適用することはできないものである。

特開２００２−３６４４１４号公報

すなわち、車両の加速時などのように運転制御パラメータのフィードバック制御が機能せず、上記のフィードフォワード制御のみが実行されている場合に、加速時に空燃比の強制変調を行うことは、エンジンの変動を生じドライバビリティの悪化を招く一因となる。
そのため、ドライバビリティを優先し、運転制御パラメータのフィードバック制御が機能している場合、すなわち、車両のアイドル状態の場合に限定して空燃比の強制変調を行っているのが現状である。
しかしながら、このように空燃比の強制変調を行うことができる場面が制約されていると、三元触媒に対して行うべき処理、すなわち、三元触媒の活性化処理の実行頻度を確保する上で不利がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、ドライバビリティを損なうことなく三元触媒の活性化処理あるいは再生処理の実行頻度を確保する上で有利な内燃機関の制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気系に設けられた三元触媒の活性化のために該三元触媒に流入する排気の空燃比を強制的に変調する空燃比変調手段と、前記空燃比変調手段による空燃比の変調に伴う前記内燃機関の変動を検出する変動検出手段と、前記変動検出手段で検出された変動を抑制するように前記内燃機関の運転制御パラメータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記内燃機関の運転状態が前記フィードバック制御手段の作動領域にあるか否かを判定する判定手段と、前記空燃比変調手段による空燃比の変調の実行中に、前記判定手段により前記内燃機関の運転状態が前記フィードバック制御手段の作動領域にないと判定された場合、前記内燃機関の変動を抑制するための目標値である内燃機関の目標回転数を設定し、この変動抑制目標値に基づいて前記フィードバック制御手段を作動させる作動手段とを備える。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記作動手段が、前記内燃機関のクランク角速度又はクランク角加速度を未知関数とする運動方程式に基づき、前記内燃機関の目標回転数を検出し、この目標回転数に実回転数を近づけるように前記フィードバック制御手段を作動させることができる。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記変動検出手段が、前記内燃機関の実回転数を検出する回転数検出手段を有し、前記作動手段が、前記回転数検出手段の検出結果を用いた最小二乗法に基づき、前記内燃機関の目標回転数を検出し、この目標回転数に実回転数を近づけるように前記フィードバック制御手段を作動させることができる。
なお、回転数検出手段としては、例えばクランク角センサやカム角センサ等を用いることができる。あるいは、回転数検出手段のように内燃機関の実回転数を検出するものに限らず、例えばトルクセンサのように、内燃機関（及びそれを有する車両）の実トルクを検出可能なものを用いることもできる。この場合は、実回転数として実トルクを検出し、目標回転数として目標トルクを検出することになる。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関の点火時期を前記運転制御パラメータとし、前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように点火時期を調整できる。
この点火時期の調整は、実質的に、目標回転数＜実回転数の場合に有効である。この場合には、目標回転数＜実回転数であれば、実回転数から目標回転数を引いた値が大きいほど、点火時期は大きくリタードして内燃機関の実回転数（トルク）を小さくする。
なお、基本点火時期を最適値よりリタード寄りに設定しておけば、目標回転数＞実回転数であっても適用可能である。この場合は、目標回転数＜実回転数であれば、実回転数を下げるために点火時期をリタードし、目標回転数＞実回転数であれば、実回転数を上げるために点火時期をアドバンスする。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関のスロットル弁のスロットル開度を前記運転制御パラメータとし、前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするようにスロットル開度を調整できる。
この場合、スロットル開度の調整は、目標回転数＜実回転数であれば、実回転数を下げるために開度をより小さくするように制御し、目標回転数＞実回転数であれば、実回転数を上げるために開度をより大きくするように制御する。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関の燃料噴射量を前記運転制御パラメータとし、前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように燃料噴射量を調整できる。
この場合、燃料噴射量の調整は、目標回転数＜実回転数であれば、実回転数を下げるために噴射量をより少なくするように制御し、目標回転数＞実回転数であれば、実回転数を上げるために噴射量をより多くするように制御する。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関の燃料噴射時期を前記運転制御パラメータとし、前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように燃料噴射時期を調整できる。
この場合、燃料噴射時期の調整は、目標回転数＜実回転数であれば、実回転数を下げるために噴射時期をリタードし、目標回転数＞実回転数であれば、実回転数を上げるために噴射時期をアドバンスする。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記内燃機関に正又は負のトルクを与える電動機を備え、前記フィードバック制御手段が、前記電動機の回転数を前記運転制御パラメータとし、前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように前記電動機の回転数を調整できる。
この場合、電動機の回転数の調整は、目標回転数＜実回転数であれば、実回転数を下げるために電動機の回転数を小さくするように制御し、目標回転数＞実回転数であれば、実回転数を上げるために電動機の回転数をより大きくするように制御する。
なお、ここでいう「電動機」は、
・内燃機関とともにハイブリッド車両の動力源となる電動モータ、
・車両電気負荷としてのオルタネータのうち、モータとしても作動可能なジェネレータ、
・車両電気負荷としての通常のオルタネータ、
を含む。但し、通常のオルタネータは、内燃機関に正のトルクを与えることができないため、実質的に、目標回転数＜実回転数の場合に適用可能である。

本発明の内燃機関の制御装置においては、前記判定手段は、前記内燃機関が、加速運転状態にあるとき、又は、加速後の定常運転状態にあるとき、減速後の定常運転状態にあるときに、前記フィードバック制御手段の作動領域にないと判定する。

本発明によれば、空燃比の変調中に、内燃機関の運転状態がフィードバック制御手段の作動領域にないと判定された場合に、内燃機関の変動を抑制するための目標値である変動抑制目標値を設定し、この変動抑制目標値に基づいてフィードバック制御手段を作動させるようにした。
そのため、内燃機関の変動が効果的に抑制されるので、車両のドライバビリティを損なうことなく空燃比の変調を行え、したがって、三元触媒の活性化処理あるいは再生処理の実行頻度を確保する上で有利となる。

本発明に係る内燃機関の制御装置１００が設けられたエンジン１０の構成を示す構成図である。 第１の実施の形態におけるリッチスパイクが実行された場合における制御装置１００の動作を示す波形図である。 第１の実施の形態における制御装置１００の制御要素を主体とした動作説明図である。 第１の実施の形態における制御装置１００による三元触媒２６の活性化処理時のトルク変動抑制処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の制御装置１００の実験結果を示す波形図である。 第２の実施の形態におけるリッチスパイクが実行された場合における制御装置１００の動作を示す波形図である。 第２の実施の形態における制御装置１００の制御要素を主体とした動作説明図である。 第２の実施の形態における制御装置１００による三元触媒２６の活性化処理時のトルク変動抑制処理を示すフローチャートである。 第３の実施の形態における制御装置１００が設けられたエンジン６０の構成を示す構成図である。 第３の実施の形態における制御装置１００によるＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理時のトルク変動抑制処理を示すフローチャートである。 第４の実施の形態における制御装置１００によるＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理時のトルク変動抑制処理を示すフローチャートである。

（第１の実施の形態）
次に、本発明の実施の形態の内燃機関の制御装置について図１乃至図５を参照して説明する。
まず、本発明の制御装置１００が適用されるエンジン（内燃機関）１０について説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、車両に搭載されたエンジン１０はガソリンエンジンである。
エンジン１０は、吸気流路噴射型であり、シリンダヘッド１２と、点火プラグ１４と、吸気流路１６と、燃料噴射弁１８と、スロットル弁２０と、エアフローセンサ２２と、電動機（オルタネータ又はジェネレータ）２３等を含んで構成されている。
また、エンジン１０は、排気流路２４と、三元触媒２６と、上流側酸素センサ２８と、下流側酸素センサ３０と、クランク角センサ３２と、アクセルポジションセンサ３４と、車速センサ３５と、ＥＣＵ３６と、本発明に係る制御装置１００とを含んで構成されている。

シリンダヘッド１２は、混合ガスが燃焼される燃焼室（シリンダ室）１２Ａを形成するものである。
吸気流路１６は、燃焼室１２Ａに連通され空気を燃焼室１２Ａに供給するものである。
スロットル弁２０は、吸気流路１６に設けられ、アクチュエータ２１を含んで構成されている。
スロットル弁２０は、ＥＣＵ３６の制御によりアクチュエータ２１が駆動されることによって開度が調整され、開度が調整されることで吸気流路１６を介して燃焼室に吸入される吸入空気量を調整するものである。
エアフローセンサ２２は、吸気流路１６に設けられ、吸気流路１６を介して燃焼室１２Ａに実際に吸入される吸入空気量を検出しその検出情報をＥＣＵ３６に供給するものである。

燃料噴射弁１８は、吸気流路１６に設けられ、図示しない燃料タンクを有する燃料供給装置に燃料パイプを介して接続されている。前記燃料供給装置は、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁１８に供給することにより、この燃料を燃料噴射弁１８から吸気流路１６を介して燃焼室１２Ａ内に噴射する燃料ポンプを備えている。
燃料噴射弁１８は、ＥＣＵ３６により燃料の噴射タイミング、噴射量が制御される。

点火プラグ１４は、燃焼室１２Ａに設けられ、ＥＣＵ３６の制御により決定される点火時期で点火することによって燃焼室１２Ａ内の混合ガスを燃焼させるものである。
排気流路２４は、燃焼室１２Ａで混合ガスが燃焼されることで発生する排気を車両の外部に導いて排出するものである。

三元触媒２６は、エンジン１０から排出される排気を浄化するものであり、排気流路２４（排気系）に設けられている。
三元触媒２６は、排気に含まれるＣＯをＣＯ_２に酸化し、ＨＣをＣＯ_２とＨ_２Ｏに酸化し、ＮＯｘをＯ_２（酸素）とＮ_２（窒素）とに還元することで排気を浄化する触媒である。
三元触媒２６は活性化されることによって、排気を浄化する機能を発揮する。
三元触媒２６の活性化は、排気の空燃比を一時的にリッチにすることで未燃ガスであるＣＯ、ＨＣ，Ｏ_２を生成し三元触媒２６で酸化（燃焼）させ、これにより三元触媒２６の温度を上昇させることによってなされる。

上流側酸素センサ２８は、排気流路２４のうち三元触媒２６の上流側に設けられ、三元触媒２６の入口近傍における排気の排気中の酸素量を検出し、その検出情報をＥＣＵ３６に供給するものである。
言い換えると、上流側酸素センサ２８は、三元触媒２６によって浄化される前の排気の空燃比を検出するものである。
下流側酸素センサ３０は、排気流路２４のうち三元触媒２６の下流側に設けられ、三元触媒２６の出口近傍における排気の排気中の酸素量を検出し、その検出情報をＥＣＵ３６に供給するものである。
言い換えると、下流側酸素センサ３０は、三元触媒２６によって浄化された後の排気の空燃比を検出するものである。
本実施の形態では、上流側酸素センサ２８および下流側酸素センサ３０によって特許請求の範囲の第１空燃比検出手段および第２空燃比検出手段がそれぞれ構成されている。
第１空燃比検出手段および第２空燃比検出手段として、本実施の形態の酸素センサの他、あるいは、空燃比を直接検出する広域空燃比センサなど従来公知のセンサが使用可能である。

クランク角センサ３２は、クランク角を検出し、その検出情報をＥＣＵ３６に供給するものである。
本実施の形態では、クランク角センサ３２によって特許請求の範囲のクランク角検出手段が構成されている。
アクセルポジションセンサ３４は、アクセルペダルの操作量を検出し、その検出情報をＥＣＵ３６に供給するものである。
本実施の形態では、アクセルポジションセンサ３４によって特許請求の範囲のアクセル操作量検出手段が構成されている。
車速センサ３５は、車両の走行速度を検出し、その検出情報をＥＣＵ３６に供給するものである。

ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３６は、エンジン１０の制御を行う電子制御ユニットである。
ＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ、周辺回路とのインタフェースをとるインタフェース部などがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。そして、前記ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより機能する。
また、ＥＣＵ３６の入力側には、前述のエアフローセンサ２２、上流側酸素センサ２８、下流側酸素センサ３０、クランク角センサ３２、アクセルポジションセンサ３４、図示しない各種センサが接続され、これら各種センサからの検出情報が入力される。
また、ＥＣＵ３６の出力側には、前述の点火プラグ１４、燃料噴射弁１８、図示しない各種出力デバイスが接続されている。
ＥＣＵ３６は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、前記センサ２２、２８、３０、３２、３４からの検出情報に基づき点火プラグ１４、燃料噴射弁１８、前記各種出力デバイスを制御し、これにより、エンジン１０の制御がなされる。
すなわち、ＥＣＵ３６は、エアフローセンサ２２、上流側酸素センサ２８、下流側酸素センサ３０、クランク角センサ３２、アクセルポジションセンサ３４、車速センサ３５からの検出情報に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等をそれぞれ演算する。そして、それら演算結果に基づいて点火プラグ１４、燃料噴射弁１８を制御する。
これにより、燃料噴射弁１８から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射されるとともに、点火プラグ１４により適正なタイミングで火花点火が実施される。

また、ＥＣＵ３６は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、空燃比変調手段３８と、トルク推定手段４０と、フィードフォワード制御手段４２と、変動検出手段４４と、要求トルク検出手段４５と、フィードバック制御手段４６と、判定手段４８と、作動手段５０として機能する。
そして、内燃機関の制御装置１００は、これら空燃比変調手段３８と、変動検出手段４４と、要求トルク検出手段４５と、フィードバック制御手段４６と、判定手段４８と、作動手段５０とを含んで構成されている。

空燃比変調手段３８は、三元触媒２６に流入する排気の空燃比を変調するものである。
本実施の形態では、空燃比変調手段３８は、燃料噴射弁１８による燃料の噴射量、噴射タイミングを制御することでエンジン１０の空燃比を制御する。
本実施の形態では、空燃比変調手段３８は、通常時においては、エンジン１０の空燃比をストイキに維持する。
また、三元触媒２６に対して未燃ガスを供給する必要が生じた場合、エンジン１０の空燃比を強制的に変調する強制変調を行う。
なお、本実施の形態では、説明の簡単化を図るために、強制変調として、エンジン１０の空燃比を間欠的にリッチにするリッチスパイクを実行する場合について説明する。
リッチスパイク（強制変調）を行うことで未燃ガスが三元触媒２６に供給され、三元触媒２６で未燃ガスが酸化（燃焼）することで温度が上昇し、これにより三元触媒２６の反応性が高められ、活性化される。
また、空燃比変調手段３８によって空燃比がストイキに維持されることで、三元触媒２６による排気の浄化が良好に行われる。

トルク推定手段４０は、強制変調によって変動するエンジン１０のトルク量であるトルク変動量を推定するものである。
トルク推定手段４０によるトルク変動量の推定は例えば次のようにしてなされる。
すなわち、予め実験によって、空燃比とエンジン１０のトルク量との関係をマップとして設定しておく。
そして、予めストイキ時において空燃比とエンジン１０のトルク量マップから算出された空燃比に対応するトルク量と、リッチ時（強制変調時）において空燃比とエンジン１０のトルク量マップから算出された空燃比に対応するトルク量との差分をトルク変動量として推定する。

フィードフォワード制御手段４２は、トルク推定手段４０で推定されたトルク変動量を抑制するようにエンジン１０の運転制御パラメータをフィードフォワード制御するものである。
ここで、運転制御パラメータとは、エンジン１０の燃焼にまつわるパラメータであり、本実施の形態では、運転制御パラメータは点火時期である。
したがって、フィードフォワード制御手段４２は、エンジン１０のトルク変動量を抑制するために必要な点火プラグ１４の点火時期のリタード量を算出し、該算出したリタード量に基づいて点火時期をリタードする。
すなわち、フィードフォワード制御手段４２は、クランク角センサ３２によって検出されたクランク角と、前記算出されたリタード量とに基づいて点火時期を制御することで、エンジン１０のトルク変動量を抑制する。
エンジン１０のアイドル時、定常運転状態においては、フィードフォワード制御手段４２によるエンジン１０の点火時期のフィードフォワード制御によってリッチスパイク時（強制変調時）におけるトルクの変動が抑制される。
なお、フィードフォワード制御手段４２でフィードフォワード制御する運転制御パラメータは、点火時期に限定されるものではなく、ガソリンエンジンの場合、運転制御パラメータとしてスロットル弁２０のスロットル開度を用いてもよい。

変動検出手段４４は、空燃比変調手段３８による空燃比の変調に伴うエンジン１０の変動を検出するものである。
本実施の形態では、変動検出手段４４は、エンジン１０の変動をエンジン回転数の変動として検出する。
変動検出手段４４は、エンジン１０の実回転数を検出する回転数検出手段４４Ａを有している。
回転数検出手段４４Ａは、クランク角センサ３２によって検出されるクランク角を演算することによりエンジン１０の実回転数を検出する。
なお、変動検出手段４４によって検出されるエンジン１０の変動は、エンジン１０のトルクの変動であってもよい。

要求トルク検出手段４５は、車両を運転操作する運転者がアクセルペダルを操作することで要求される要求トルクを検出するものである。
すなわち、アクセルポジションセンサ３４で検出されるアクセルペダルの操作量と、要求トルク量との関係をマップとして設定しておく。そして、要求トルク検出手段４５は、アクセルポジションセンサ３４で検出されるアクセルペダルの操作量に対応する要求トルク量をマップから読み出すことで要求トルクを検出する。

フィードバック制御手段４６は、変動検出手段４４で検出されたエンジン１０の変動を抑制するようにエンジン１０の運転制御パラメータをフィードバック制御するものである。
本実施の形態では、フィードバック制御手段４６は、点火時期をエンジン１０の運転制御パラメータとしている。
したがって、フィードバック制御手段４６は、変動検出手段４４で検出されたエンジン１０の回転数の変動量を抑制するために必要な点火プラグ１４の点火時期のリタード量を算出し、該算出したリタード量に基づいて点火時期をリタードする。
すなわち、フィードバック制御手段４６は、点火時期をフィードバック制御する。
エンジン１０のアイドル運転時においては、上述したフィードバック制御手段４６によるエンジン１０の点火時期のフィードバック制御によって空燃比の強制変調時におけるエンジン１０の変動が抑制される。
言い換えると、エンジン１０のアイドル運転時においては、エンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にある。

判定手段４８は、所定の条件の成立に基づいてエンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にあるか否か、すなわち、フィードバック制御手段４６による運転制御パラメータのフィードバック制御が実行されているか否かを判定するものである。
なお、フィードバック制御手段４６の作動領域にないようなエンジン１０の運転状態とは、例えば加速運転状態、加減速後の定常運転状態等、一般には、アイドル状態にない運転状態を指す。 本実施の形態では、前記所定の条件は、アクセルポジションセンサ３４で検出されたアクセルペダルの操作量がゼロであり（アクセルペダルが操作されていない）、かつ、車速センサ３５で検出された車両の速度がゼロであるというものである。
すなわち、前記所定の条件が成立すると、エンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にあると判定され、前記所定の条件が成立しないと、エンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域に無いと判定される。

作動手段５０は、空燃比変調手段３８による空燃比の変調の実行中に、判定手段４８によりエンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にないと判定された場合に次の動作を行う。
すなわち、作動手段５０は、エンジン１０の変動を抑制するための目標値である変動抑制目標値を設定し、この変動抑制目標値に基づいてフィードバック制御手段４６を作動させるものである。
本実施の形態では、作動手段５０は、変動抑制目標値として目標エンジン回転数を設定し、この変動抑制目標値に基づいて目標エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差を小さくするようにフィードバック制御手段４６を作動させる。
また、本実施の形態では、作動手段５０は、エンジン１０のクランク角速度を未知関数とする運動方程式に基づき、変動抑制目標値としてエンジン１０の目標回転数を検出し、この目標回転数に実回転数を近づけるようにフィードバック制御手段４６を作動させる。
具体的には、作動手段５０は、回転数検出手段４４Ａおよび要求トルク検出手段４５の検出結果を用いたエンジン１０のクランク角速度を未知関数とする運動方程式に基づき、変動抑制目標値としてエンジン１０の目標回転数を検出する。そして、この目標回転数に実回転数を近づけるようにフィードバック制御手段４６を作動させる。

作動手段５０は次のような手順で変動抑制目標値としてのエンジン１０の目標回転数を検出する。
本実施の形態では、エンジン１０の力学モデルに対応する運動方程式を次のように定義する。
まず、エンジン１０の力学モデルは、回転する出力軸を有し、該出力軸にフライホイールが一体的に回転するように設けられている。
この力学モデルに対する運動方程式を式（１）のように定義する。
Ｊ（ｄω／ｄｔ）＋Ｃω＝Ｔｑ （１）
Ｊ：慣性モーメント（フライホイールの質量）
ω：角速度
Ｃ：粘性抵抗
Ｔｑ：要求トルク（フライホイールを回すトルク）
ここで、出力軸はクランクシャフトに相当するため、角速度ωはクランク角速度に相当する。
したがって、式（１）はエンジン１０のクランク角速度ωを未知関数とする運動方程式である。
作動手段５０は、式（１）をクランク角速度ωについて解くことにより、変動抑制目標値としてエンジン１０の目標回転数を検出することができる。
ここで、式（１）を解くにあたっては、クランク角速度ωの初期値と、要求トルクＴｑとが必要となる。
クランク角速度ωの初期値は、エンジン１０の実回転数に基づいて得ることができる。エンジン１０の実回転数は回転数検出手段４４Ａで検出された値を用いる。
要求トルクＴｑは、要求トルク検出手段４５で検出された値を用いる。
なお、運動方程式は、クランク角速度ωに代えてクランク角加速度を未知関数としてもよい。
また、本実施の形態では、運動方程式が要求トルク検出手段４５の検出結果であるトルクＴｑを用いたエンジン１０のクランク角速度ωを未知関数とするものである場合について説明した。
しかしながら、運動方程式は上述の型に限定されるものではなく、例えば、トルクＴｑの代わりに要求エネルギーを用いる運動方程式が成立し得るため、要求トルク検出手段４５は必須ではない。

図２を参照して説明する。
図２は空燃比変調手段３８による空燃比のリッチスパイクが実行された場合における制御装置１００の動作を示す波形図である。
図２（Ａ）は空燃比変調手段３８によるリッチスパイクの実行、非実行を示すリッチフラグＲＦを示す。
図２（Ｂ）はエンジン１０の排気の空燃比Ａ／Ｆを示している。
図２（Ｃ）はフィードフォワード制御手段４２によるフィードフォワード制御によって制御される点火時期をリタード量Ｒｅｔａｒｄ（ｄｅｇ）で示している。
図２（Ｄ）は回転数検出手段４４Ａで検出されるエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）、すなわち実回転数を示している。
実線は、本発明が適用されていない比較例における実回転数Ｎｅを示し、破線は、本発明が適用された場合の実回転数Ｎｅを示している。
図２（Ｅ）は車速センサ３５で検出される車両速度Ｖｓ（ｋｍ／ｈ）を示す。
本例では、車両は、アイドル運転状態から加速状態を経て一定の車両速度で定常走行するまでの過程が示されている。

図２（Ａ）に示すように、エンジン１０の加速時に実行されるリッチスパイク実行期間ΔＴａ１と次のリッチスパイク期間ΔＴａ２との間の期間をリッチスパイク休止期間ΔＴｂとする。
すなわち、図２（Ｄ）に示すように、実回転数Ｎｅは、リッチスパイク実行期間ΔＴａの終了時点、すなわち、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの開始時点で最高であり、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの終了時点に近づくほど低下する。
そして、実回転数Ｎｅの時間経過に伴う変化率（傾斜）も、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの開始時点直後では負の大きな値であるのに対して、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの終了時点に近づくほど低下してゼロの値に収束していく。
作動手段５０は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前の時点ｔ１で、実回転数Ｎｅの変化率が一定の収束する過程で検出された１つの実回転数Ｎｅ１と、要求トルクＴｑとに基づいて式（１）をクランク角速度ωについて解くことにより、変動抑制目標値としてエンジン１０の目標回転数を算出して設定する。

このとき、１つの実回転数Ｎｅ１と、要求トルクＴｑとに基づいて決定された目標回転数は、前記検出された１つの実回転数に対しての変化が緩やかなものとなる。
したがって、作動手段５０によって決定された目標回転数は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において検出された実回転数に対する変化率が抑制されたものとなる。
なお、図２の例では、図示を簡略化するために、作動手段５０による目標回転数の決定を行う動作が１回のみ行われたものとして示した。しかしながら、実際には、作動手段５０による目標回転数の決定を行う動作は、車両が加速されている期間において繰り返して行われる。

作動手段５０は、上述のようにして設定された目標回転数に実回転数を近づけるようにフィードバック制御手段４６を作動させる。
具体的には、作動手段５０は、回転数検出手段４４Ａで検出されたエンジン１０の実回転数と作動手段５０で設定された目標回転数との偏差が小さくなるように点火時期をフィードバック制御する。
言い換えると、作動手段５０は、目標回転数と実回転数との偏差が大きいほど点火時期を大きくリタードしてフードバック制御手段４６を作動させる。
すなわち、非アイドル運転状態においてリッチスパイク休止期間ΔＴｂに続くリッチスパイク期間ΔＴａ２以降では、エンジン１０は次のように制御されることになる。
すなわち、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において検出された実回転数に対する変化率が抑制された変動抑制目標値としての目標回転数に基づいてエンジン１０の回転数が制御される。

次に、図３を参照して、フィードフォワード制御手段４２およびフィードバック制御手段４６の制御動作について説明する。
ＥＣＵ３６は、既存の制御により目標点火時期を決定する。
具体的には、予め、エンジン回転数と空気量と目標点火時期との関係をマップとして設定しておく。そして、ＥＣＵ３６は、クランク角センサ３２から供給されるエンジン回転数に対応する検出情報と、エアフローセンサ２２から供給される空気量に対応する検出情報とに基づいて目標点火時期を前記マップから読み出す。
トルク推定手段４０は、ストイキ時におけるエンジン１０のトルク量とリッチスパイク時のエンジン１０のトルク量とをマップから読み出して推定する（ステップＡ１）。
次いで、トルク推定手段４０は、リッチスパイクによって増大するエンジン１０のトルク変動量を打ち消すために必要なマイナストルク量、すなわち等トルク量を演算する（ステップＡ２）。
言い換えると、トルク推定手段４０は、リッチスパイクによって増大するエンジン１０のトルク量をトルク変動量として推測する。
次いで、フィードフォワード制御手段４２は、等トルク量に相当するリタード量を算出する（ステップＡ３）。
算出されたリタード量が前記の目標点火時期に対して負の値として加算される。これにより、エンジン１０のトルク量が等トルク量になるように低減され、したがって、リッチスパイクによって増大するエンジン１０のトルク変動量が抑制されるようにフィードフォワード制御が実行される。

判定手段４８によってエンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にないと判定された場合、作動手段５０は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において、実回転数検出手段４４で検出される１つの実回転数と、要求トルクＴｑとに基づいて式（１）の運動方程式をクランク角速度ωについて解く（ステップＣ１）。そして、解いたクランク角速度ωに基づいて変動抑制目標値としての目標回転数を設定する（ステップＣ２）。
ステップＣ２で決定された目標回転数を、比例動作（ステップＣ３）と微分動作（ステップＣ４）とを用いてフィードバック制御する。
この結果、実回転数に対する変化率が抑制された変動抑制目標値としての目標回転数に基づいてエンジン１０の回転数が制御される。

次に、図４に示すフローチャートを参照して制御装置１００による三元触媒２６の活性化処理時のトルク変動抑制処理について説明する。
図４の動作は、三元触媒２６を活性化する必要が生じることにより起動される。
まず、ＥＣＵ３６は、上流側酸素センサ２８および下流側酸素センサ３０の検出情報に基づいて三元触媒２６が正常であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。
ステップＳ１００が否定であれば、ＥＣＵ３６は、ステップＳ１０２以下の処理をスキップし、三元触媒２６の異常を運転者に報知するための警告表示を行う。

ステップＳ１００が肯定であれば、空燃比変調手段３８により空燃比の強制変調を実行する。すなわち、空燃比変調手段３８によりリッチスパイクを開始する（ステップＳ１０２）。
次いで、トルク推定手段４０によってリッチ時のトルクとストイキ時のトルクとを推定する（ステップＳ１０４）。
そして、トルク推定手段４０は、推定したリッチ時のトルクとストイキ時のトルクとに基づいてリッチ時におけるトルク変動量を推定する（ステップＳ１０６）。
そして、フィードフォワード制御手段４２はトルク変動量に基づいてリタード量を算出し（ステップＳ１０８）、このリタード量に基づいてエンジン１０の点火時期をリタードさせ、エンジン１０の点火時期のフィードフォワード制御を行う（ステップＳ１１０）。
これにより、エンジン１０のアイドル時におけるトルク変動が抑制される。

次に、判定手段４８によりエンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にあるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１２が肯定であれば、作動手段５０は次の制御を行う。
すなわち、回転数検出手段４４Ａによって検出されるエンジン回転数Ｎｅと目標回転数との偏差に基づいて該偏差がゼロとなるように点火時期をフィードバック制御する（ステップＳ１１４）。すなわち、エンジン回転数を目標回転数と合致させる通常のフィードバック制御を行い、一連の処理を終了する。
これにより、エンジン１０がフィードバック制御手段４６の作動領域にある場合には、リッチスパイク時におけるエンジン１０の回転数の変動が抑制される。

ステップＳ１１２が否定であれば、作動手段５０は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において、図２（Ｄ）に示すように、回転数検出手段４４で検出される１つの実回転数を取得する（ステップＳ１１６）。言い換えると、ストイキ時最後の実回転数を取得する。
次いで、作動手段５０は、式（１）の運動方程式をクランク角速度ωについて解き、解いたクランク角速度ωに基づいて変動抑制目標値としての目標回転数を決定する（ステップＳ１１８）。より詳細には、図２（Ｄ）に示す黒点で示すように目標回転数を算出、決定する。

作動手段５０は、フィードバック制御手段４６により、エンジン１０の実回転数と目標回転数との偏差が小さくなるように点火時期をフィードバック制御させる（ステップＳ１２０）。
次いで、ＥＣＵ３６は、三元触媒２６の活性化が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２２）。
なお、三元触媒２６の活性化が完了したか否かの判定は、例えば、リッチスパイク実行期間ΔＴａを計時しておき、その計時した時間が予め定められた所定時間に到達したか否かに基づいて行うことができる。
ステップＳ１２２が否定ならば、ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１２２が肯定ならば、強制変調の実行を終了して（ステップＳ１２４）、一連の処理を終了する。

図５は本実施の形態の制御装置１００の実験結果を示す波形図であり、図中、破線は本実施の形態の制御装置１００の測定結果を示し、実線は本実施の形態の制御装置１００を用いない比較例の測定結果を示す。
図５では、車両を停止状態から加速して定常走行に至る過程においてリッチスパイクを実行した場合の測定値を示す。
図５（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆを示す。
図５（Ｂ）はリタード角Ｒｅｔａｒｄを示す。
図５（Ｃ）はエンジン回転数Ｎｅを示す。
図５（Ｄ）は車両の走行速度Ｖｓを示す
図５から明らかなように、比較例においては、アイドル時（車両停止時）、加速時、定常走行時の何れの期間においてもエンジン回転数Ｎｅの変動が生じ、特に加速時におけるエンジン回転数Ｎｅの変動が多大なものとなっている。
すなわち、比較例においては、ドライバビリティの低下が顕著なものとなっている。
これに対して、本実施の形態の制御装置１００を用いた場合には、アイドル時（車両停止時）、加速時、定常走行時の何れの期間においてもエンジン回転数Ｎｅの変動が抑制されている。
特に、加速時におけるエンジン回転数Ｎｅの変動が比較例に比べて効果的に抑制され、したがって、加速時におけるドライバビリティを確保する上で有利となっている。

第１の実施の形態によれば、空燃比の変調中に、エンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にないと判定された場合に、エンジン１０の変動を抑制するための目標値であるエンジン１０の目標回転数を設定し、このエンジン１０の目標回転数に基づいてフィードバック制御手段４６を作動させるようにした。
そのため、エンジン１０の変動が効果的に抑制されるので、車両のドライバビリティを損なうことなく空燃比の変調を行う上で有利となる。

また、車両の加速時において三元触媒２６の活性化処理を実行する場合は、排気温度が高くなるため、三元触媒２６の触媒温度を速やかに上昇できる。そのため、三元触媒２６を短時間で活性化でき、排気浄化効率を向上する上で有利となる。

特に第１の実施の形態では、運動方程式をクランク角速度ωについて解くことで目標回転数を得ることができる。そのため、運転者のアクセルペダル操作に対する制御の応答性を高める上で有利となり、制御のロバスト性を高める上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について図６、図７、図８を参照して説明する。また、制御装置１００の構成については図１を流用して説明する。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または対応する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態は、作動手段５０が第１の実施の形態と異なり、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、以下では作動手段５０について重点的に説明する。
作動手段５０は、回転数検出手段４４Ａの検出結果を用いた最小二乗法に基づき、変動抑制目標値としてエンジン１０の目標回転数を検出し、この目標回転数に実回転数を近づけるようにフィードバック制御手段４６を作動させる。

図６を参照して制御装置１００における各部の波形と作動手段５０の動作について説明する。なお、図６（Ａ）乃至（Ｅ）において、図２（Ａ）乃至（Ｅ）と同一の部分は説明を省略する。
第２の実施の形態では、作動手段５０は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において、回転数検出手段４４Ａで検出される複数の実回転数に基づいて最小二乗法によって変動抑制目標値を決定する。
すなわち、図６（Ｄ）に示すように、作動手段５０は、回転数検出手段４４Ａにより一定周期でサンプリングされた（検出された）３つの実回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２，Ｎｅ３に基づいて最小二乗法によって目標回転数を決定する。
より詳細には、時点ｔ１、ｔ２、ｔ３（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）で検出された実回転数Ｎｅ１、Ｎｅ２、Ｎｅ３の３つの実回転数に基づいて最小二乗法によって目標回転数を決定する。

図６（Ｄ）に示すように、実回転数Ｎｅは、リッチスパイク実行期間ΔＴａの終了時点、すなわち、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの開始時点で最高であり、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの終了時点に近づくほど低下する。
そして、実回転数Ｎｅの時間経過に伴う変化率（傾斜）も、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの開始時点直後では負の大きな値であるのに対して、リッチスパイク休止期間ΔＴｂの終了時点に近づくほど低下してゼロの値に収束していく。言い換えると、実回転数Ｎｅが安定する。
したがって、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前に検出された複数の実回転数に基づいて最小二乗法によって決定された変動抑制目標値としての目標回転数は、前記検出された複数の実回転数に対しての変化が緩やかなものとなる。

なお、最小二乗法は、検出された複数の検出値を、一次関数などの特定の近似式（関数）を用いて近似するときに、前記複数の検出値と、それら複数の検出値に対応する近似式の対応値との差の二乗値の和が最小となるように、近似式の係数を決定する方法である。
すなわち、本実施の形態では、検出された複数の実回転数を、一次関数からなる近似式で近似する。そのときに、前記複数の実回転数と、それら複数の実回転数に対応する近似式の対応値である目標回転数との差の二乗値の和が最小となるように、近似式の係数を決定することになる。
したがって、作動手段５０によって決定された目標回転数は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において検出された実回転数に対する変化率が抑制されたものとなる。
また、最小二乗法を用いることにより、複数の実回転数のみに基づいて目標回転数を決定できるため、目標回転数を決定する際の処理の簡素化を図る上で有利となる。

次に、図７を参照して、フィードフォワード制御手段４２およびフィードバック制御手段４６の制御動作について説明する。
ＥＣＵ３６は、既存の制御により目標点火時期を決定する。
フィードフォワード制御手段４２による制御動作は第１の実施の形態と同様である。
判定手段４８によってエンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にないと判定された場合、作動手段５０は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において、回転数検出手段４４Ａで検出される複数の実回転数を用いた最小二乗法に基づき変動抑制目標値としての目標回転数を設定する（ステップＢ１、Ｂ２）。
ステップＢ２で設定された目標回転数を、比例動作（ステップＢ３）と微分動作（ステップＢ４）とを用いてフィードバック制御する。
この結果、実回転数に対する変化率が抑制された変動抑制目標値としての目標回転数に基づいてエンジン１０の回転数が制御される。

次に、図８に示すフローチャートを参照して制御装置１００による三元触媒２６の活性化処理時のトルク変動抑制処理について説明する。
なお、図８のステップＳ２００乃至Ｓ２１４は、図４のステップＳ１００乃至Ｓ１１４と同一であるため説明を省略し、ステップＳ２１６から説明する。

ステップＳ２１４が否定であれば、作動手段５０は、リッチスパイク休止期間ΔＴｂが終了する直前において、回転数検出手段４４Ａで検出される複数の実回転数を取得する。
本実施の形態では、図６（Ｄ）に示すように、作動手段５０は、時点ｔ１、ｔ２、ｔ３の３つの実回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２，Ｎｅ３を取得する（ステップＳ２１６、Ｓ２１８、Ｓ２２０）。
次いで、作動手段５０は、３つの実回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２，Ｎｅ３を、一次関数からなる近似式で（最小二乗法で）近似し、言い換えると、該近似式の傾きを算出する（ステップＳ２２２）。
そして、ステップＳ２２２で求めた近似式に基づいて変動抑制目標値としての目標回転数を算出、決定する（ステップＳ２２４）。より詳細には、図６（Ｄ）に示す黒点で示すように一定時間Δｔ間隔で目標回転数を算出して決定する。

作動手段５０は、フィードバック制御手段４６により、エンジン１０の実回転数と目標回転数との偏差が小さくなるように点火時期をフィードバック制御させる（ステップＳ２２６）。
次いで、ＥＣＵ３６は、三元触媒２６の活性化が完了したか否かを判定する（ステップＳ２２８）。
ステップＳ２２８が否定ならば、ステップＳ２００に戻り、ステップＳ２２８が肯定ならば、強制変調の実行を終了して（ステップＳ２３０）、一連の処理を終了する。

第２の実施の形態の制御装置１００においても第１の実施の形態と同様に、空燃比の変調中に、エンジン１０の運転状態がフィードバック制御手段４６の作動領域にないと判定された場合に、エンジン１０の変動を抑制するための目標値であるエンジン１０の目標回転数を設定し、このエンジン１０の目標回転数に基づいてフィードバック制御手段４６を作動させるようにした。
そのため、第１の実施の形態と同様に、エンジン１０の変動が効果的に抑制されるので、車両のドライバビリティを損なうことなく空燃比の変調を行う上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について図９、図１０を参照して説明する。
第３の実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であり、エンジン６０がディーゼルエンジンで構成されている点が第１の実施の形態と異なっている。
そのため、第３の実施の形態は、運転制御パラメータが燃料噴射量となっている点と、排気浄化手段の具体的構成とが第１の実施の形態と異なっており、その他の構成は第１の実施の形態とほぼ同様であるため、以下では、第１の実施の形態と異なる点を重点的に説明する。

図９に示すように、エンジン６０は、シリンダヘッド１２と、吸気流路１６と、スロットル弁２０と、エアフローセンサ２２とを含んで構成されている。
シリンダヘッド１２には、燃焼室（シリンダ室）１２Ａに燃料を噴射する燃料噴射弁６４が設けられている。

第３の実施の形態では、排気浄化手段として、酸化触媒５２、ＮＯｘ吸蔵触媒５４、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６を備えている。
これら酸化触媒５２、ＮＯｘ吸蔵触媒５４、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６は、この順番で排気流路２４の上流側から下流側に沿って並べて配置されている。なお、ＮＯｘ吸蔵触媒５４、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の配置は入れ替わってもよい。

酸化触媒５２は、エンジン６０から排出される排気中に含まれるＣＯ、ＨＣを酸化させて、二酸化炭素、水に分解するものである。
そのため、酸化触媒５２は、未燃ガスが供給されると未燃ガスが酸化反応を生じることで温度が上昇し、未燃ガスの酸化反応が終了すると温度が低下する。
すなわち、酸化触媒５２の温度を上昇させるためには、リッチスパイクを行うなどエンジン６０で空燃比を変調することにより未燃ガスを酸化触媒５２に供給すればよい。

ＮＯｘ吸蔵触媒５４は、エンジン６０から排出される排気のＮＯｘを吸蔵するものである。
ＮＯｘ吸蔵触媒５４は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を含んだ担体に、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）等のＮＯｘ吸蔵剤を担持させて構成されている。
ＮＯｘ吸蔵触媒５４は、リーン空燃比雰囲気（酸化雰囲気）下でＮＯｘを捕捉、吸蔵する。 ＮＯｘ吸蔵触媒５４は、リッチ空燃比雰囲気（還元雰囲気）下でリッチパージされることによって、捕捉しているＮＯｘを放出し、排気中のＨＣ、ＣＯと反応させて還元する。すなわち、排気中のＨＣ、ＣＯは還元剤である。
すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒５４は還元処理を行うことで機能の再生を行う必要がある。
この場合、リッチパージを行うためには、リッチスパイクを行うなどエンジン６０で空燃比を変調すればよい。

また、ＮＯｘ吸蔵触媒５４は、燃料に含まれる硫黄（サルファ）が酸素と反応したＳＯｘ（硫黄酸化物）をＮＯｘの代わりに吸蔵する性質を有している。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒５４が多くのＳＯｘを吸蔵すると、やがてＮＯｘを吸蔵する能力が低下し、浄化効率が低下してしまう問題がある。
ＮＯｘ吸蔵触媒５４に吸蔵されたＳＯｘは、ＮＯｘに比較してより安定した状態でＮＯｘ吸蔵触媒５４に結合していることから、リッチパージの際の温度雰囲気よりも高温の状態にしないと、ＳＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒５４から脱離することができない。
すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒５４に吸蔵されたＳＯｘはリッチパージによって除去することができないため、ＮＯｘ吸蔵触媒５４に吸蔵されたＳＯｘをサルファパージという方法によって除去する必要がある。

サルファパージは、ＮＯｘ吸蔵触媒５４を高温雰囲気かつ還元雰囲気とすることでなされる。
具体的には、ＮＯｘ吸蔵触媒５４に供給される排気の温度を高温とすることによって高温雰囲気を形成する。すなわち、酸化触媒５２にＣＯ、ＨＣ、言い換えると、未燃ガスを供給することによって酸化触媒５２からの排気の温度を上昇させＮＯｘ吸蔵触媒５４に高温雰囲気を形成する。
また、未燃ガス（還元剤）をＮＯｘ吸蔵触媒５４に供給することによりＮＯｘ吸蔵触媒５４で未燃ガス（還元剤）を酸化（燃焼）させることで高温雰囲気かつ還元雰囲気を形成する。
すなわち、サルファパージを行うためには、リッチスパイクを行うなどエンジン６０で空燃比を変調することにより、未燃ガスを酸化触媒５２に供給して酸化触媒５２の排気温度を上昇させると共に、未燃ガスをＮＯｘ吸蔵触媒５４に供給すればよい。

ディーゼルパティキュレートフィルタ５６は、排気中に含まれる粒子状物質を捕集し除去するものである。
ディーゼルパティキュレートフィルタ５６は、捕集し得る粒子状物質の量に限界があるため、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６に捕集された粒子状物質を除去することで機能を再生する必要がある。
具体的には、酸化触媒５２に未燃ガスを供給し、酸化反応で生じる高温ガスをディーゼルパティキュレートフィルタ５６に供給することで粒子状物質を燃焼させる。これによりディーゼルパティキュレートフィルタ５６の機能が再生される。
すなわち、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６を再生するためには、リッチスパイクを行うなどエンジン６０で空燃比を変調することにより、未燃ガスを酸化触媒５２に供給すればよい。

ＥＣＵ３６の入力側には、前述のエアフローセンサ２２、クランク角センサ３２、アクセルポジションセンサ３４、車速センサ３５、図示しない各種センサが接続され、これら各種センサからの検出情報が入力される。
また、ＥＣＵ３６の出力側には、燃料噴射弁６４および図示しない各種出力デバイスが接続されている。
ＥＣＵ３６は、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、前記各種センサからの検出情報に基づき燃料噴射弁６４および前記各種出力デバイスを制御し、これにより、エンジン６０の制御がなされる。
すなわち、ＥＣＵ３６は、エアフローセンサ２２、クランク角センサ３２からの検出情報に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期等をそれぞれ演算する。そして、それら演算結果に基づいて燃料噴射弁６４を制御する。
これにより、燃料噴射弁６４から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射されるとともに、適正なタイミングで燃焼室１２Ａ内の混合ガスの燃焼が実施される。

空燃比変調手段３８は、燃料噴射弁６４による燃料噴射量、噴射タイミングを制御することでエンジン６０の空燃比を制御する。
本実施の形態では、空燃比変調手段３８は、通常時においては、エンジン６０の空燃比をリーン（希薄）に維持する。
また、酸化触媒５２、ＮＯｘ吸蔵触媒５４に対して未燃ガスを供給する必要が生じた場合、エンジン６０の空燃比を強制的に変調する強制変調を行う。
なお、本実施の形態では、説明の簡単化を図るために、強制変調として、エンジン６０の空燃比を間欠的にリッチにするリッチスパイクを実行する場合について説明する。
リッチスパイク（強制変調）を行うことで未燃ガスが排気浄化手段としての酸化触媒５２、ＮＯｘ吸蔵触媒５４に供給される。
これにより、前述したＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、サルファパージ、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理がなされる。

フィードフォワード制御手段４２は、第１の実施の形態と同様に、トルク推定手段６８で推定されたトルク変動量を抑制するようにエンジン６０の運転制御パラメータをフィードフォワード制御するものである。
ただし、第３の実施の形態では、フィードフォワード制御手段４２は、燃料噴射弁６４の燃料噴射量をエンジン６０の運転制御パラメータとしている。
すなわち、フィードフォワード制御手段４２は、燃料噴射量を制御することにより、エンジン６０のトルク変動量を抑制する。
なお、フィードフォワード制御手段４２でフィードフォワード制御する運転制御パラメータは、燃料噴射量に限定されるものではなく、ディーゼルエンジンの場合、運転制御パラメータとしてスロットル弁２０のスロットル開度を用いてもよい。

第３の実施の形態では、フィードバック制御手段４６は、燃料噴射弁６４の燃料噴射量をエンジン６０の運転制御パラメータとしている。
したがって、フィードバック制御手段４６は、変動検出手段４４で検出されたエンジン６０の回転数の変動量を抑制するように燃料噴射弁６４の燃料噴射量をフィードバック制御する。

次に、図１０に示すフローチャートを参照して制御装置１００によるＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理時のトルク変動抑制処理について説明する。
図１０の動作は、上記の再生処理を実行する必要が生じることにより起動される。
まず、ＥＣＵ３６は、空燃比変調手段３８により空燃比の強制変調を実行する。すなわち、空燃比変調手段３８によりリッチスパイクを開始する。すなわち、ＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理の何れかの処理が開始される（ステップＳ３０２）。
以下、ステップＳ３０４乃至Ｓ３２０の動作は、運転制御パラメータが燃料噴射量となっている点を除いて図４のステップＳ１０４乃至Ｓ１２０と同一であるため説明を省略する。
ステップＳ３２０が実行された後、ＥＣＵ３６は、ＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理、言い換えると、排気浄化手段の再生処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ３２２）。
なお、排気浄化手段の再生処理が完了したか否かの判定は、第１の実施の形態と同様に、リッチスパイク実行期間ΔＴａを計時しておき、その計時した時間が予め定められた所定時間に到達したか否かに基づいて行うことができる。
ステップＳ３２２が否定ならば、ステップＳ３０２に戻り、ステップＳ３２２が肯定ならば、リッチスパイクの実行を終了し、すなわち、排気浄化手段の再生処理を終了し（ステップＳ３２４）、一連の処理を終了する。

第３の実施の形態の制御装置１００においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について図１１を参照して説明する。
第４の実施の形態は、第２の実施の形態の変形例であり、エンジン６０がディーゼルエンジンで構成されている点が第２の実施の形態と異なっている。
そのため、第４の実施の形態は、運転制御パラメータが燃料噴射量となっている点と、排気浄化手段の具体的構成とが第２の実施の形態と異なっており、その他の構成は第２の実施の形態とほぼ同様である。
したがって、以下では、図１１に示すフローチャートを参照して制御装置１００によるＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理時のトルク変動抑制処理についてのみ説明する。
図１１のステップＳ４０２乃至Ｓ４１４は、図１０のステップＳ３０２乃至Ｓ３１４と同一であり、図１１のステップＳ４１６乃至Ｓ４２６は、図８のステップＳ２１６乃至Ｓ２２６と同一であるため説明を省略し、ステップＳ４２８から説明する。
ステップＳ４２６の実行後、ＥＣＵ３６は、ＮＯｘ吸蔵触媒５４のリッチパージ、あるいは、サルファパージ、あるいは、ディーゼルパティキュレートフィルタ５６の再生処理、言い換えると、排気浄化手段の再生処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ４２８）。
ステップＳ４２８が否定ならば、ステップＳ４０２に戻り、ステップＳ４２８が肯定ならば、リッチスパイクの実行を終了し、すなわち、排気浄化手段の再生処理を終了し（ステップＳ４３０）、一連の処理を終了する。

第４の実施の形態の制御装置１００においても第２の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第５の実施の形態）
上述した第１〜第４の実施の形態においては、図１又は図９に示す電動機２３がオルタネータ又はジェネレータであるとして説明したが、この第５の実施の形態では、電動機２３がエンジン１０に正又は負のトルクの少なくともいずれかを与える部品であるとし、主に、制御装置１００のフィードバック制御手段４６が電動機２３の回転数（電動機２３からエンジン１０に与えられる正及び負のトルク）を運転制御パラメータとして制御する形態について説明する。
この種の電動機２３の具体的態様としては、オルタネータ、ジェネレータ又は電動モータを挙げることができる。

電動機２３が一般的なオルタネータである場合は、電気負荷として作用し、エンジン１０には負のトルクのみを与える。
電動機２３がジェネレータである場合は、一般的なオルタネータと同様に電気負荷として作用するとともに、モータとしても作用し、エンジン１０には正及び負のトルクを与える。
電動機２３が、エンジン１０とともにハイブリッド車両の動力源となる電動モータである場合は、エンジン１０には正及び負のトルクを与える。
以下の説明では、主に、電動機２３がエンジン１０に正及び負のトルクを与えることができるものとして説明する。

制御装置１００のフィードバック制御手段４６は、電動機２３の回転数（電動機２３からエンジン１０に与えられる正及び負のトルク）を運転制御パラメータとし、変動検出手段４４で検出されたエンジン１０の変動を抑制するように、電動機２３の回転数をフィードバック制御する。このフィードバック制御手段４６は、エンジン１０の目標回転数と実回転数との偏差を算出し、この偏差を小さくするために必要な電動機２３のトルクを調整する。

このとき、エンジン１０の目標回転数＜実回転数であれば、エンジン１０に負のトルクを与えて実回転数を下げるために、電動機２３の回転数をより小さくするように制御する。一方、エンジン１０の目標回転数＞実回転数であれば、エンジン１０に正のトルクを与えて実回転数を上げるために、電動機２３の回転数をより大きくするように制御する。これは、図４のステップＳ１２０、図８のステップＳ２２６、図１０のステップＳ３２０、図１１のステップＳ４２６に相当する制御である。
なお、制御装置１００のトルク推定手段４０で推定されたトルク変動量を抑制するように、フィードフォワード制御手段４２で電動機２３の回転数をフィードフォワード制御して、エンジン１０のトルク変動を抑制するようにしてもよい。そのとき、電動機２３のトルクの算出は、第１及び第２の実施の形態におけるリタード量の算出（ステップＳ１０８、ステップＳ２０８）、第３及び第４の実施の形態における燃料量の算出（ステップＳ３０８、ステップＳ４０８）に相当する制御である。

なお、本実施の形態で説明したような、フィードバック制御手段が作動領域にない状況下で、運動方程式や最小二乗法を用いて目標値を設定し、この目標値に基づきフィードバック制御手段を作動させる手法は、空燃比の変調中でなくても、エンジンにトルク変動が生じ得る場合（例えば、車両用エアコンがONとなりコンプレッサーが作動したときや、EGRを間欠的に増量しているとき、吸気行程噴射と圧縮行程噴射との切り換え等の燃料噴射方式の切り換え時等）に、これを抑制する目的で適用することも可能である。
なお、本実施の形態では、エンジン１０の実回転数を検出するセンサとして、クランク角センサ３２を用いる場合について説明したが、これに代えてカム角センサ等を用いることもできる。あるいは、エンジン１０の実回転数を検出するものに限らず、例えばトルクセンサのように、エンジン１０（及びそれを搭載した車両）の実トルクを検出可能なものを用いることもできる。この場合は、実回転数として実トルクを検出し、目標回転数として目標トルクを検出することになる。

１０、６０……エンジン、２３……電動機、２４……排気流路、２６……三元触媒（排気浄化手段）、３８……空燃比変調手段、４４……変動検出手段、４４Ａ……回転数検出手段、４６……フィードバック制御手段、４８……判定手段、５０……作動手段、５２……酸化触媒（排気浄化手段）、５４……ＮＯｘ吸蔵触媒（排気浄化手段）、５６……ディーゼルパティキュレートフィルタ（排気浄化手段）、１００……制御装置。

Claims (11)

1. 内燃機関の排気系に設けられた三元触媒の活性化のために該三元触媒に流入する排気の空燃比を強制的に変調する空燃比変調手段と、
   前記空燃比変調手段による空燃比の変調に伴う前記内燃機関の変動を検出する変動検出手段と、
   前記変動検出手段で検出された変動を抑制するように前記内燃機関の運転制御パラメータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
   前記内燃機関の運転状態が前記フィードバック制御手段の作動領域にあるか否かを判定する判定手段と、
   前記空燃比変調手段による空燃比の変調の実行中に、前記判定手段により前記内燃機関の運転状態が前記フィードバック制御手段の作動領域にないと判定された場合、前記内燃機関の変動を抑制するための目標値である内燃機関の目標回転数を設定し、この変動抑制目標値に基づいて前記フィードバック制御手段を作動させる作動手段と、
   を備える内燃機関の制御装置。
2. 前記作動手段が、前記内燃機関のクランク角速度又はクランク角加速度を未知関数とする運動方程式に基づき、前記内燃機関の目標回転数を検出し、この目標回転数に実回転数を近づけるように前記フィードバック制御手段を作動させる、
   請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記変動検出手段が、前記内燃機関の実回転数を検出する回転数検出手段を有し、
   前記作動手段が、前記回転数検出手段の検出結果を用いた最小二乗法に基づき、前記内燃機関の目標回転数を検出し、この目標回転数に実回転数を近づけるように前記フィードバック制御手段を作動させる、
   請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関の点火時期を前記運転制御パラメータとし、
   前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように点火時期を調整する、
   請求項１乃至３に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関のスロットル弁のスロットル開度を前記運転制御パラメータとし、
   前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするようにスロットル開度を調整する、
   請求項１乃至３に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関の燃料噴射量を前記運転制御パラメータとし、
   前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように燃料噴射量を調整する、
   請求項１乃至３に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記フィードバック制御手段が、前記内燃機関の燃料噴射時期を前記運転制御パラメータとし、
   前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように燃料噴射時期を調整する、
   請求項１乃至３に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関に正又は負のトルクを与える電動機を備え、
   前記フィードバック制御手段が、前記電動機の回転数を前記運転制御パラメータとし、
   前記作動手段が、前記内燃機関の目標回転数と実回転数との偏差を小さくするように前記電動機の回転数を調整する、
   請求項１乃至３に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記判定手段は、前記内燃機関が加速運転状態にあるとき、前記フィードバック制御手段の作動領域にないと判定する、
   請求項１乃至８に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記判定手段は、前記内燃機関が加速後の定常運転状態にあるとき、前記フィードバック制御手段の作動領域にないと判定する、
    請求項１乃至８に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記判定手段は、前記内燃機関が減速後の定常運転状態にあるとき、前記フィードバック制御手段の作動領域にないと判定する、
    請求項１乃至８に何れか１項記載の内燃機関の制御装置。

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