JPH08254135A

JPH08254135A - 希薄燃焼機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH08254135A
Application number: JP7056952A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Mitsumoto; 久司光本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP3892061B2

Abstract

(57)【要約】【目的】希薄燃焼機関において、希薄燃焼中に吸蔵され
たＮＯｘを処理するための空燃比リッチシフトによって
燃費性能が悪化することを回避する。【構成】希薄燃焼領域から理論空燃比燃焼領域に移行し
た初期に、空燃比をリッチシフトさせることで、希薄燃
焼中に吸蔵されていたＮＯｘの還元処理に要求されるＨ
Ｃ，ＣＯの確保を図る。ここで、前記ＮＯｘ吸蔵量Ｗに
基づいて要求されるリッチシフト量を、燃費性能を確保
すべく吸入空気量Ｑａに基づいて設定される上限値内に
制限し、燃費性能の悪化を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は希薄燃焼機関の空燃比制
御装置に関し、詳しくは、理論空燃比よりも希薄な空燃
比で燃焼させる所謂希薄燃焼機関におけるＮＯｘ浄化技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記希薄燃焼機関におけるＮＯｘの浄化
装置としては、従来、特開平６−６６１８５号公報に開
示されるようなものがあった。このものは、希薄燃焼領
域においてＮＯｘを吸蔵し、運転条件の変化によって理
論空燃比燃焼領域に切り換わったときに、前記吸蔵して
おいたＮＯｘを還元処理するものであるが、希薄燃焼が
長く続くとＮＯｘを吸蔵しきれなくなるので、空燃比を
一時的に濃くし、かかるリッチ運転下で前記ＮＯｘを還
元処理して再び希薄燃焼に戻すようにしている。

【０００３】希薄燃焼領域でのＮＯｘ処理のために空燃
比を一時的に空燃比をリッチ化させるに当たっては、機
関の吸入空気量と機関負荷とに基づいてＮＯｘ吸蔵量を
推定し、ＮＯｘ吸蔵量が所定値以上になると、そのとき
の吸蔵量に応じてリッチ化度合いを決定し、該決定に応
じてＮＯｘ処理のための空燃比リッチ化制御を実行して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ＮＯｘ
還元処理のためのリッチシフト制御において、従来で
は、ＮＯｘ吸蔵量に基づいてＮＯｘの還元処理に要求さ
れるリッチシフト量が確保されるようにしているが、例
えば低回転低負荷域等では、前記ＮＯｘ処理に要求され
るリッチシフト量では燃費に与える悪影響が大きくなっ
て、ＮＯｘ処理のために燃費性能が大きく悪化する惧れ
があった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、吸蔵したＮＯｘを還元処理するために空燃比を一
時的にリッチシフトさせる構成において、燃費に対する
影響を抑制しつつ、効果的にＮＯｘを還元処理すること
ができるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる希薄燃焼機関の空燃比制御装置は、理論空燃比
よりも希薄な空燃比での燃焼領域でＮＯｘを一時的に吸
蔵し、理論空燃比付近での燃焼領域で前記吸蔵したＮＯ
ｘを放出して還元処理するＮＯｘ吸蔵型触媒装置を排気
系に備えた希薄燃焼機関の空燃比制御装置であって、図
１に示すように構成される。

【０００７】図１において、ＮＯｘ要求シフト量決定手
段は、前記ＮＯｘ吸蔵型触媒装置におけるＮＯｘ吸蔵量
に応じてＮＯｘ還元処理に要求されるリッチシフト量を
設定する。一方、リッチシフト制限手段は、機関運転条
件に基づいて前記リッチシフト量の許容上限値を設定
し、前記ＮＯｘ要求シフト量決定手段で設定されたリッ
チシフト量を、前記許容限界値内に制限する。

【０００８】そして、リッチ化手段は、リッチシフト制
限手段により制限されたリッチシフト量に基づいて、Ｎ
Ｏｘの還元処理時に空燃比を一時的にリッチシフトさせ
る。請求項２の発明にかかる希薄燃焼機関の空燃比制御
装置では、前記ＮＯｘ要求シフト量決定手段が、ＮＯｘ
吸蔵量と機関の吸入空気量とに基づいてリッチシフト量
を設定する構成とした。

【０００９】請求項３の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置では、前記リッチシフト制限手段における
機関運転条件が、ＮＯｘ吸蔵量，機関の吸入空気量，機
関負荷，機関回転数のうちの少なくとも１つを含む構成
とした。請求項４の発明にかかる希薄燃焼機関の空燃比
制御装置では、前記リッチ化手段が、希薄空燃比燃焼領
域から理論空燃比付近での燃焼領域への移行初期に空燃
比を一時的にリッチシフトさせる構成とした。

【００１０】請求項５の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置では、機関吸入混合気の空燃比を検出する
空燃比検出手段と、この空燃比検出手段で検出される空
燃比を目標空燃比に近づける方向に、機関への燃料供給
量を補正するための空燃比フィードバック補正値を設定
する空燃比フィードバック補正手段と、を含んで構成さ
れ、前記ＮＯｘ要求シフト量決定手段が、前記空燃比フ
ィードバック補正手段における空燃比フィードバック補
正値のリッチ方向操作量をリッチシフト量として補正設
定し、前記リッチシフト制限手段が、前記補正設定され
たリッチ方向操作量に基づいて設定された空燃比フィー
ドバック補正値を許容上限値内に制限し、かつ、前記リ
ッチ化手段が、前記空燃比フィードバック補正値による
燃料供給量の補正制御によって空燃比をリッチシフトさ
せる構成とした。

【００１１】

【作用】請求項１の発明にかかる希薄燃焼機関の空燃比
制御装置によると、ＮＯｘの還元処理に要求されるリッ
チシフト量が設定される一方、燃費要求等に基づいて機
関運転条件に応じて上限値が設定され、該上限値内に前
記リッチシフト量が制限され、燃費性能の大幅な悪化を
回避しつつリッチシフトによりＮＯｘを還元処理するこ
とが可能となる。

【００１２】請求項２の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置によると、ＮＯｘ処理に要求されるリッチ
シフト量を、ＮＯｘ吸蔵量とそのときの空気量（換言す
れば排気量）とに応じて設定することで、必要最小限の
リッチシフト量の設定を可能にする。請求項３の発明に
かかる希薄燃焼機関の空燃比制御装置によると、ＮＯｘ
吸蔵量，機関の吸入空気量，機関負荷，機関回転数のう
ちの少なくとも１つに基づいて上限値を設定する構成と
して、運転条件の違いによる燃費要求等の変化に対応で
き、また、ＮＯｘ処理要求のためのリッチシフトが不当
に制限されることを回避できるようにした。

【００１３】請求項４の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置によると、希薄燃焼状態から理論空燃比付
近での燃焼に移行したときに、一時的にリッチシフトを
行い、理論空燃比付近の燃焼に移行することで放出され
るＮＯｘの還元処理に必要とされるＨＣ，ＣＯが前記リ
ッチシフトによって確保されるようにした。請求項５の
発明にかかる希薄燃焼機関の空燃比制御装置によると、
空燃比フィードバック補正値のリッチ方向操作量を、Ｎ
Ｏｘ処理要求に応じて補正設定することで、空燃比のリ
ッチシフトを図るが、かかる補正設定された操作量を用
いて設定される空燃比フィードバック補正値が上限値を
越えることがないように制限し、燃費性能等が大きく悪
化することを回避する。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は、
実施例の希薄燃焼機関のシステム構成図であり、内燃機
関１には、エアフローメータ２で計量された空気が吸引
され、かかる空気と燃料噴射弁３から噴射される燃料と
によって所定空燃比の混合気が形成される。

【００１５】機関１からの排気は、排気通路４途中に設
けられた触媒装置５で浄化されて排出される。前記燃料
噴射弁３による燃料噴射量は、コントロールユニット６
から出力される噴射パルス信号のパルス幅に応じて制御
される。前記コントロールユニット６には、前記エアフ
ローメータ２からの吸入空気量信号Ｑａ、クランク軸又
はカム軸から回転信号を取り出す回転センサ７からの機
関回転数信号Ｎ、触媒装置５の上流側の排気通路４に設
けられて排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ８（空
燃比検出手段）からの酸素濃度信号等が入力される。

【００１６】前記酸素センサ８は、例えば基準酸素濃度
と排気中の酸素濃度との比に応じた起電力を発生する酸
素濃淡電池であり、理論空燃比を境に酸素濃度が急変す
ることに対応して、理論空燃比よりもリッチ側では出力
が高くなり、リーン側では出力が低くなることで、理論
空燃比を検出できるセンサである。そして、コントロー
ルユニット６は、吸入空気量Ｑａと機関回転数Ｎとに基
づいて基本噴射パルス幅Ｔｐ（基本燃料供給量）を演算
する一方、理論空燃比燃焼域では、前記酸素センサ８の
出力に基づいて実際の空燃比を理論空燃比に近づける方
向に空燃比フィードバック補正係数α（空燃比フィード
バック補正値）を比例積分制御し、前記基本噴射パルス
幅Ｔｐに前記空燃比フィードバック補正係数αを乗算し
て補正設定して、最終的な燃料噴射パルス幅Ｔｉ（Ｔｉ
＝Ｔｐ×α）を設定する。

【００１７】ここで、本実施例の機関１は、空燃比＝２
２程度の希薄空燃比で燃焼を行わせる所謂希薄燃焼機関
であり、前記希薄空燃比燃焼での運転と、理論空燃比付
近での燃焼運転とを運転条件（例えば機関負荷，回転
数）に応じて切り換えるようになっている。そして、前
記希薄燃焼中における排気浄化、特に、ＮＯｘ浄化のた
めに、前記触媒装置５として、ＮＯｘ吸蔵還元型三元触
媒を用いている。前記ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒は、理
論空燃比付近での燃焼時にＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣの転換効
率が最大となる通常の三元触媒としての浄化性能を有す
ると共に、ＮＯｘ吸蔵物質を備えた触媒である。

【００１８】前記ＮＯｘ吸蔵物質は、例えばバナジウム
系の物質からなるものであり、希薄燃焼領域では、ＮＯ
ｘ吸蔵材中にＮＯｘを一時吸蔵しておき、理論空燃比付
近になると前記吸蔵していたＮＯｘを放出し、前記放出
されたＮＯｘは三元触媒の機能によって排気中に含まれ
るＨＣ，ＣＯと反応して還元される。尚、前記ＮＯｘ吸
蔵材と三元触媒とを個別に設ける構成とし、三元触媒の
上流側においてＮＯｘを吸蔵し、放出されたＮＯｘを下
流側の三元触媒で浄化する構成としても良い。

【００１９】また、希薄燃焼領域でＮＯｘの浄化する触
媒として公知であるゼオライト三元触媒を、前記ＮＯｘ
吸蔵還元型三元触媒の上流側に介装したり、前記ゼオラ
イト三元触媒とＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒とを一体的に
備える構成であっても良い。前記ゼオライト三元触媒
は、基材として用いられるゼオライトの微細な孔に捕ら
えられたＨＣを、ゼオライトに付着している活性貴金属
に吸着されるＮＯｘと反応させることで、希薄燃焼領域
でもＮＯｘを還元処理できるようにした触媒である。

【００２０】上記のように、本実施例の触媒装置におい
ては、希薄燃焼中にＮＯｘを吸蔵し、理論空燃比燃焼に
移行したときに前記吸蔵されたＮＯｘを還元処理する
が、かかる理論空燃比燃焼への移行初期に、空燃比を理
論空燃比よりもリッチ化させて、ＮＯｘの還元処理に必
要とされるＨＣ，ＣＯ量を確保し、移行初期に放出され
るＮＯｘの還元処理が良好に行われるようにしてある。

【００２１】かかるリッチシフト制御の様子を、図３の
フローチャートに示してある。尚、本実施例において、
ＮＯｘ要求シフト量決定手段，リッチシフト制限手段，
リッチ化手段，空燃比フィードバック補正手段としての
機能は、前記図３のフローチャートに示すように、コン
トロールユニット６がソフトウェア的に備えている。

【００２２】図３のフローチャートは、機関回転に同期
して実行されるものであり、Ｓ１では、空燃比フィード
バック制御（図中ではλコンと記してある。）の開始条
件が成立しているか否かを判別する。そして、開始条件
が成立しているときには、Ｓ２へ進み、酸素センサ８の
出力を読み込む。

【００２３】Ｓ３では、予め理論空燃比に対するリーン
状態を判別するために設定されているスライスレベルＳ
Ｌ／ＬＥＡＮ（図４参照）と前記読み込んだ酸素センサ
８の出力とを比較し、実際の空燃比が目標空燃比である
理論空燃比よりもリーンであるか否かを判別する。ここ
で、スライスレベルＳＬ／ＬＥＡＮよりも酸素センサ８
の出力が小さく、空燃比が理論空燃比よりもリーンであ
ると判別されたときには、Ｓ４へ進み、リーンフラグが
オンになっているか否かを判別する。

【００２４】前記リーンフラグ及び後述するリッチフラ
グは、共に初期状態でオフであり、空燃比がリッチにな
ればリッチフラグがオン、リーンフラグがオフされ、空
燃比がリーンになればリーンフラグがオン、リッチフラ
グがオフされるようになっている。従って、空燃比がリ
ッチからリーンへ反転した初回であれば、前記Ｓ４にお
いて前記リーンフラグはオフであると判別されることに
なり、この場合には、Ｓ５へ進む。

【００２５】Ｓ５では、空燃比フィードバック制御を開
始してリーン判定されたのが初回であるか否かを判別す
る。そして、希薄燃焼領域から理論空燃比燃焼領域への
移行時で、前記Ｓ５でリーン判定の初回であると判別さ
れると、Ｓ６へ進み、吸入空気量Ｑａと機関回転数Ｎと
を読み込み、前記触媒装置５のＮＯｘ吸蔵材に対するＮ
Ｏｘ吸蔵量Ｗを推定演算する。即ち、ＮＯｘ量は、吸入
空気量Ｑ（排気量）が多くなるほど増大し、機関負荷Ｑ
ａ／Ｎが高くなるほど増大するので、希薄空燃比燃焼中
における前記吸入空気量Ｑａと機関回転数Ｎとから予測
されるＮＯｘ量を積算することで、ＮＯｘ吸蔵量Ｗを推
定できる。従って、図３のフローチャートは、説明上リ
ーン判定の初回にＳ６，７の処理が行われる構成となっ
ているが、実際上は、希薄燃焼領域において求めておい
た吸蔵量Ｗを読み込むことになる。

【００２６】ＮＯｘの吸蔵量Ｗを推定演算すると、次の
Ｓ８では、吸入空気量Ｑａと吸蔵量Ｗとに基づいて、空
燃比フィードバック補正係数αの増大比例制御に用いる
比例分ＰＬ（リッチ方向操作量：図４参照）を、通常よ
りも大きな値として補正設定する。このように、本実施
例では、前記比例分ＰＬを通常よりも増大設定すること
で、空燃比をリッチシフトさせるものであり、そのリッ
チシフト量は、吸入空気量ＱａとＮＯｘ吸蔵量Ｗとに基
づいて、ＮＯｘ還元処理に要求される値として設定され
る構成としてある。このＳ８の部分が、ＮＯｘ要求シフ
ト量決定手段に相当する。

【００２７】Ｓ９では、前記Ｓ８においてＮＯｘ還元処
理に要求されるリッチシフト量に対応する値として設定
された比例分ＰＬを、前回までの空燃比フィードバック
補正係数αに加算し、該加算結果を今回値とする。Ｓ10
では、吸入空気量Ｑａを読み込み、次のＳ11では、前記
補正係数αの上限値Lmtshiftを前記読み込んだ吸入空気
量Ｑａに基づいて設定する。

【００２８】そして、Ｓ12では、前記Ｓ９で増大操作さ
れた補正係数αと前記上限値Lmtshiftとを比較し、上限
値Lmtshiftを越えている場合には、Ｓ13へ進んで、前記
上限値Lmtshiftを補正係数αとすることで、上限値Lmts
hift内に補正係数αを制限する。上記Ｓ10〜Ｓ13の部分
が、リッチシフト制限手段に相当する。即ち、図５に示
すように、ＮＯｘの還元処理上から要求されるリッチシ
フト量（以下、ＮＯｘ要求シフト量と称する。）と、燃
費要求を満たすリッチシフト上限値（以下、燃費要求シ
フト上限値と称する。）とは、吸入空気量Ｑａが比較的
小さい領域では、前記燃費要求シフト上限値がＮＯｘ要
求シフト量を下回り、ＮＯｘ要求シフト量に基づいてリ
ッチシフトを行わせると、大きく燃費性能を悪化させる
ことになってしまう。

【００２９】そこで、リッチシフト量としての補正比例
分ＰＬによって増大操作された空燃比フィードバック補
正係数αを、吸入空気量Ｑａに基づき設定された上限値
Lmtshift内に制限することで、ＮＯｘの浄化性能を向上
を図りつつ大幅な燃費悪化を抑制できるようにしたもの
である。補正係数αを比例分ＰＬに基づいて増大操作す
ると、Ｓ15でリーンフラグをオンし、また、Ｓ16では、
リッチフラグをオフする。

【００３０】一方、Ｓ５でリッチ→リーン反転が初めて
ではないと判別されたときには、Ｓ14で、通常の目標空
燃比付近に安定させるための比例分ＰＬを用いて補正係
数αを増大操作する。また、Ｓ４でリーンフラグがオン
であると判別されたときには、Ｓ17へ進み、所定の積分
分Ｉを前回までの補正係数αに加算して、該加算値を今
回値とする。そして、空燃比が理論空燃比よりもリッチ
に反転するまで、積分制御による補正係数αの増大操作
を繰り返す。

【００３１】Ｓ３で、酸素センサ８の出力がスライスレ
ベルＳＬ／ＬＥＡＮ以上であると判別されたときには、
Ｓ18へ進む。Ｓ18では、予め理論空燃比に対するリッチ
状態を判別するために設定されているスライスレベルＳ
Ｌ／ＲＩＣＨ（＞ＳＬ／ＬＥＡＮ：図４参照）と酸素セ
ンサ８の出力とを比較し、実際の空燃比が目標空燃比で
ある理論空燃比よりもリッチであるか否かを判別する。

【００３２】ここで、酸素センサ８の出力がスライスレ
ベルＳＬ／ＲＩＣＨ以下である場合には、センサ出力が
２つのスライスレベルＳＬ／ＬＥＡＮ，ＳＬ／ＲＩＣＨ
で挟まれる領域内にあることを示す。この場合には、実
際の空燃比が略理論空燃比になっているものと見做し、
補正係数αを操作することなく本ルーチンを終了させ
る。

【００３３】一方、酸素センサ８の出力がスライスレベ
ルＳＬ／ＲＩＣＨを越えて空燃比がリッチになると、リ
ッチフラグのオン・オフをＳ19で判別することで、空燃
比反転時であるか否かを判別する。ここで、リッチフラ
グがオフであって空燃比反転時であるときには、通常の
比例分ＰＲに基づく減少制御をＳ20で実行し、Ｓ21，Ｓ
22ではリッチフラグ，リッチフラグの更新を行う。

【００３４】空燃比のリッチ状態が継続している場合に
は、Ｓ19からＳ23へ進み、積分分Ｉに基づいて補正係数
αを徐々に減少制御させる。このように、実際の空燃比
が理論空燃比に近づく方向に空燃比フィードバック補正
係数αを比例積分制御するものであるが、空燃比フィー
ドバック制御の開始時、即ち、希薄燃焼領域から理論空
燃比燃焼領域への移行初期には、補正係数αの増大制御
に用いる比例分ＰＬを、希薄燃焼中に吸蔵されたＮＯｘ
の処理に要求される大きさを持つ、通常よりも大きな値
とすることで、空燃比を強制的にリッチシフトさせ、理
論空燃比燃焼領域の移行初期に放出されるＮＯｘの還元
処理に必要とされるＨＣ，ＣＯ量を確保するものであ
る。

【００３５】更に、ＮＯｘ要求シフト量に基づいてその
ままリッチシフトさせると、燃費に対する悪影響が大き
くなる空気量Ｑａの少ないときには、ＮＯｘ要求シフト
量よりも小さい燃費要求シフト上限値に制限して、燃費
要求の悪化を抑制しつつＮＯｘの還元処理に寄与できる
リッチシフトが与えられるようにした。ところで、前記
図３のフローチャートに示す第１実施例では、吸入空気
量Ｑａに応じて上限値Lmtshiftを設定する構成とした
が、図６のフローチャートに示す第２実施例のように、
ＮＯｘ吸蔵量Ｗに応じて上限値Lmtshiftを設定する構成
としても良い。

【００３６】図６のフローチャートは、図３のフローチ
ャートにおけるＳ10，Ｓ11の処理内容が異なるのみで、
他のステップは全く同じ処理を行うので、共通部分の詳
細な説明は省略する。図６のフローチャートに示す第２
実施例では、Ｓ10ａでＮＯｘ吸蔵量Ｗを読み込み、Ｓ11
ａで前記吸蔵量Ｗに応じて上限値Lmtshiftを設定し、該
上限値Lmtshiftに基づいて補正係数αを制限する。

【００３７】即ち、図７に示すように、ＮＯｘ吸蔵量Ｗ
の少ないときには燃費を優先させてリッチシフト量を制
限することが可能であるので、ＮＯｘ吸蔵量Ｗの少ない
ときには、ＮＯｘ要求シフト量を燃費性能の向上のため
に制限するものである。従って、吸蔵量Ｗの少ないとき
に過剰にリッチシフトされて、燃費性能を悪化させるこ
とが回避でき、かつ、吸蔵量Ｗの大きいときには、ＮＯ
ｘ要求シフト量でのリッチシフトを行わせて、多量のＮ
Ｏｘを効率良く処理できる。

【００３８】また、前記第１実施例の上限値Lmtshiftの
特性と、第２実施例の上限値Lmtshiftの特性とを組み合
わせ、吸入空気量ＱａとＮＯｘ吸蔵量Ｗとに基づいて上
限値Lmtshiftを設定させる構成としても良く、かかる実
施例（第３実施例）を図８のフローチャート及び図９の
特性図に示してある。図８のフローチャートも、図３の
フローチャートに対してＳ10，Ｓ11の部分が異なるのみ
であり、Ｓ10ｂで吸入空気量ＱａとＮＯｘ吸蔵量Ｗとを
読み込み、Ｓ11ｂでは、吸入空気量ＱａとＮＯｘ吸蔵量
Ｗとに基づいて上限値Lmtshiftを設定する（図９参
照）。そして、この上限値Lmtshiftに基づいて補正係数
αを制限する。

【００３９】該第３実施例によると、リッチシフト量を
抑制したい吸入空気量Ｑａの少ないときに、そのときの
ＮＯｘ吸蔵量Ｗが少なければ、大幅にリッチシフト量を
制限することができ、燃費性能を最大限に向上させるこ
とができる一方、吸入空気量Ｑａが少なくても吸蔵量Ｗ
が多いときには比較的大きなリッチシフトを許容して、
ＮＯｘ浄化率を維持させることができる。

【００４０】更に、図10のフローチャート及び図11の特
性図に示す第４実施例のように、基本噴射パルス幅Ｔｐ
で代表される機関負荷と、機関回転数Ｎとに基づいて上
限値Lmtshiftを設定させる構成しても良い。図10のフロ
ーチャートは、図３のフローチャートにおけるＳ10，Ｓ
11の処理内容が異なるのみで、他のステップは全く同じ
処理を行う。

【００４１】図10のフローチャートにおけるＳ10ｃで
は、吸入空気量Ｑａと機関回転数Ｎとを読み込み、Ｓ11
ｃでは、前記吸入空気量Ｑａと機関回転数Ｎとに基づい
て算出される基本噴射パルス幅Ｔｐ（機関負荷代表値）
及び機関回転数Ｎに基づいて上限値Lmtshiftを設定す
る。該第４実施例では、図11に示すように、低負荷低回
転域では上限値Lmtshiftを比較的低く設定することで、
リッチシフトを小さく制限し、燃費性能の悪化を回避で
きる一方、高回転高負荷域では、比較的大きなリッチシ
フトを許容して、ＮＯｘ要求シフト量でのリッチシフト
を行わせ、ＮＯｘ処理を効率良く行わせる。

【００４２】尚、上記各実施例では、希薄燃焼領域から
理論空燃比燃焼領域への移行初期において、空燃比をリ
ッチシフトさせる制御を示したが、希薄燃焼中にＮＯｘ
吸蔵量が所定量以上になったときに、一時的なリッチシ
フトを行わせる構成において、ＮＯｘ吸蔵量，機関の吸
入空気量，機関負荷，機関回転数などに基づいて前記リ
ッチシフト量に制限を加える構成としても良い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明にか
かる希薄燃焼機関の空燃比制御装置によると、ＮＯｘの
還元処理に要求されるリッチシフト量を、燃費要求等に
基づいて機関運転条件に応じて設定される上限値内に制
限するので、燃費性能の大幅な悪化を回避しつつＮＯｘ
を還元処理させることができるという効果がある。

【００４４】請求項２の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置によると、ＮＯｘ処理に要求されるリッチ
シフト量を、ＮＯｘ吸蔵量とそのときの空気量とに応じ
て設定するので、ＮＯｘ還元処理に要求される必要最小
限のリッチシフト量を設定することができるという効果
がある。請求項３の発明にかかる希薄燃焼機関の空燃比
制御装置によると、ＮＯｘ吸蔵量，機関の吸入空気量，
機関負荷，機関回転数のうちの少なくとも１つに基づい
て上限値を設定する構成としたので、運転条件の違いに
よる燃費要求等の変化に対応でき、かつ、ＮＯｘ処理要
求のためのリッチシフトが不当に制限されることを回避
できるという効果がある。

【００４５】請求項４の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置によると、希薄燃焼状態から理論空燃比付
近での燃焼に移行した初期に、一時的にリッチシフトを
行うことで、理論空燃比付近の燃焼に移行したときに放
出されるＮＯｘの還元処理に必要とされるＨＣ，ＣＯが
前記リッチシフトによって確保でき、以て、理論空燃比
付近での燃焼領域に移行したときにＮＯｘを良好に還元
処理できるという効果がある。

【００４６】請求項５の発明にかかる希薄燃焼機関の空
燃比制御装置によると、空燃比フィードバック制御を行
いつつ、ＮＯｘ還元処理のためのリッチシフトを実現で
き、かつ、空燃比フィードバック補正値が燃費要求等に
基づく設定される上限値を越えることがないように制限
することで、燃費性能等が大きく悪化することを回避で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明にかかる空燃比制御装置の基本
構成ブロック図。

【図２】実施例の希薄燃焼機関におけるシステム構成
図。

【図３】第１実施例の空燃比制御を示すフローチャー
ト。

【図４】空燃比フィードバック制御及びリッチシフト制
御を示すタイムチャート。

【図５】第１実施例における上限値特性を示す線図。

【図６】第２実施例の空燃比制御を示すフローチャー
ト。

【図７】第２実施例における上限値特性を示す線図。

【図８】第３実施例の空燃比制御を示すフローチャー
ト。

【図９】第３実施例における上限値特性を示す線図。

【図10】第４実施例の空燃比制御を示すフローチャー
ト。

【図11】第４実施例における上限値特性を示す線図。

【符号の説明】

１内燃機関２エアフローメータ３燃料噴射弁４排気通路５触媒装置６コントロールユニット７回転センサ８酸素センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】理論空燃比よりも希薄な空燃比での燃焼領
域でＮＯｘを一時的に吸蔵し、理論空燃比付近での燃焼
領域で前記吸蔵したＮＯｘを放出して還元処理するＮＯ
ｘ吸蔵型触媒装置を排気系に備えた希薄燃焼機関の空燃
比制御装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵型触媒装置におけるＮＯｘ吸蔵量に応じ
てＮＯｘ還元処理に要求されるリッチシフト量を設定す
るＮＯｘ要求シフト量決定手段と、機関運転条件に基づいて前記リッチシフト量の許容上限
値を設定し、前記ＮＯｘ要求シフト量決定手段で設定さ
れたリッチシフト量を、前記許容限界値内に制限するリ
ッチシフト制限手段と、該リッチシフト制限手段により制限されたリッチシフト
量に基づいて、ＮＯｘの還元処理時に空燃比を一時的に
リッチシフトさせるリッチ化手段と、を含んで構成されたことを特徴とする希薄燃焼機関の空
燃比制御装置。
【請求項２】前記ＮＯｘ要求シフト量決定手段が、ＮＯ
ｘ吸蔵量と機関の吸入空気量とに基づいてリッチシフト
量を設定することを特徴とする請求項１記載の希薄燃焼
機関の空燃比制御装置。
【請求項３】前記リッチシフト制限手段における機関運
転条件が、ＮＯｘ吸蔵量，機関の吸入空気量，機関負
荷，機関回転数のうちの少なくとも１つを含むことを特
徴とする請求項２又は３に記載の希薄燃焼機関の空燃比
制御装置。
【請求項４】前記リッチ化手段が、希薄空燃比燃焼領域
から理論空燃比付近での燃焼領域への移行初期に空燃比
を一時的にリッチシフトさせることを特徴とする請求項
１〜３のいずれか１つに記載の希薄燃焼機関の空燃比制
御装置。
【請求項５】機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比
検出手段と、該空燃比検出手段で検出される空燃比を目標空燃比に近
づける方向に、機関への燃料供給量を補正するための空
燃比フィードバック補正値を設定する空燃比フィードバ
ック補正手段と、を含んで構成され、前記ＮＯｘ要求シフト量決定手段が、前記空燃比フィー
ドバック補正手段における空燃比フィードバック補正値
のリッチ方向操作量をリッチシフト量として補正設定
し、前記リッチシフト制限手段が、前記補正設定された
リッチ方向操作量に基づいて設定された空燃比フィード
バック補正値を許容上限値内に制限し、かつ、前記リッ
チ化手段が、前記空燃比フィードバック補正値による燃
料供給量の補正制御によって空燃比をリッチシフトさせ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載
の希薄燃焼機関の空燃比制御装置。