JPH11270382A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH11270382A
JPH11270382A JP10074182A JP7418298A JPH11270382A JP H11270382 A JPH11270382 A JP H11270382A JP 10074182 A JP10074182 A JP 10074182A JP 7418298 A JP7418298 A JP 7418298A JP H11270382 A JPH11270382 A JP H11270382A
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Yukihiro Yamashita
山下　　幸宏
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Abstract

(57)【要約】 【課題】触媒温の変動時にも高いＮＯｘ浄化率を保つ。 【解決手段】エンジン排気管１２には、ＮＯｘ吸蔵還元
型触媒（ＮＯｘ触媒）１３が配設されている。ＮＯｘ触
媒１３の上流側及び下流側にはＡ／Ｆセンサ２６，２７
が配設されている。ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１は、空燃
比リーン領域でのリーン燃焼を行わせると共に、リーン
燃焼時に排出される排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒１３
で吸蔵し、さらに空燃比を一時的にリッチに制御して前
記吸蔵したＮＯｘをＮＯｘ触媒１３から放出させる。ま
た、ＣＰＵ３１は、ＮＯｘ触媒１３の温度（触媒温）を
推定し、リーン燃焼のためのリーン時間とリッチ燃焼の
ためのリッチ時間との時間比が一定のもとで、前記推定
した触媒温に応じてリッチ時間を適宜変更する。特に、
触媒温が高いほど、リッチ時間を延長する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーン領域
でのリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御装置で
あって、リーン燃焼時に発生する排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯｘ）を浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有
する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における内燃機関の空燃比制御装置
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはＮＯｘ
が多く含まれ、このＮＯｘを浄化するためのリーンＮＯ
ｘ触媒が必要となる。そこで、排ガスの空燃比がリーン
である時にＮＯｘを吸収すると共に、排ガスの酸素濃度
が低下された時に、すなわちリッチ化された時に前記吸
収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤（ＮＯｘ吸蔵還元
型触媒）が開示されている（例えば、特許番号第２５８
６７３８号公報）。
【０００３】また、リーン燃焼時に発生するＮＯｘをＮ
Ｏｘ触媒にて吸収するシステムでは、ＮＯｘ触媒でＮＯ
ｘが飽和状態になるとＮＯｘ浄化能力が限界に達する。
そのため、ＮＯｘ触媒の浄化能力を回復させてＮＯｘの
排出を抑制すべく一時的にリッチ燃焼を行わせるように
した技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図１４に示
されるように、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化特性は触
媒温に依存し、ある触媒温で高いＮＯｘ浄化率を呈す
る、いわゆる浄化率の温度ウインドウが存在する。図１
４の場合、触媒温≒３００℃を中心とする所定の温度域
に温度ウインドウが存在する。従って、ＮＯｘ浄化率の
温度ウインドウから外れた温度域では、ＮＯｘ浄化率が
所定の許容レベルよりも低下する。そのため、機関運転
状態の変動などに起因して排ガス温度が変動し、それに
より触媒温が変化すると、前記ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ
浄化率が不用意に低下してしまうという問題が生じる。
【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、触媒温の変動時
にも高いＮＯｘ浄化率を保つことができる内燃機関の空
燃比制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における内燃機関の空燃比制御装置はその前
提として、機関排気系に設けられたリーンＮＯｘ触媒
と、その触媒の上流側又は下流側に設けられ、排ガス中
の特定成分の濃度を検出するガス濃度センサとを備える
内燃機関に適用される。そして、空燃比リーン領域での
リーン燃焼を行わせると共に、リーン燃焼時に排出され
る排ガス中のＮＯｘをリーンＮＯｘ触媒で吸蔵し、さら
に空燃比を一時的にリッチに制御して前記吸蔵したＮＯ
ｘをリーンＮＯｘ触媒から放出するようにしている。
【０００７】そして、請求項１に記載の発明ではその特
徴として、リーンＮＯｘ触媒の温度を推定するための触
媒温推定手段と、前記推定した触媒温に応じて、リーン
燃焼の度合とリッチ燃焼の度合とを変更するための空燃
比制御手段とを備える。
【０００８】要するに、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化
特性は触媒温に依存し、ある触媒温の領域（ＮＯｘ浄化
率の温度ウインドウ）で高いＮＯｘ浄化率を呈する。ま
た、本発明者によれば、上記ＮＯｘ浄化率の温度ウイン
ドウはリーン燃焼の度合とリッチ燃焼の度合とに応じて
推移することが確認されている。ＮＯｘ浄化率の温度ウ
インドウが推移する理由は、例えば触媒温が高いと、酸
素（Ｏ2 ）と排ガス中のリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ等）と
の反応が盛んになることから、ＮＯｘ還元に必要なリッ
チ成分が不足がちになるためであると推測できる。
【０００９】従って、上述の通り、触媒温に応じてリー
ン燃焼の度合とリッチ燃焼の度合とを変更することで、
触媒温が変動してもＮＯｘ還元のためのリッチ成分を適
宜補うことができ、Ｏ2 とリッチ成分とが盛んに反応す
る際にも、リーンＮＯｘ触媒における所望のＮＯｘ還元
作用が確保できるようになる。その結果、触媒温の変動
時にも高いＮＯｘ浄化率を保つことができる。
【００１０】実際には、請求項２に記載したように、前
記空燃比制御手段は、リーン燃焼のためのリーン時間と
リッチ燃焼のためのリッチ時間との時間比が一定のもと
で、前記推定した触媒温に応じてリッチ時間を変更す
る。この場合、請求項３に記載したように、前記空燃比
制御手段は、その時々の触媒温が高いほど、リッチ時間
を長くするとよい。
【００１１】つまり、触媒温に応じてリッチ時間を変更
することは、リーンＮＯｘ触媒における所望のＮＯｘ還
元作用を確保することに相当し、これにより、高いＮＯ
ｘ浄化率が維持できる。特に、触媒温が高いほどリッチ
時間を長くすることにより（請求項３）、Ｏ2 とリッチ
成分との反応が盛んになる触媒の高温状態下であって
も、ＮＯｘ還元に要するリッチ成分が不足することはな
い。
【００１２】また、触媒温の変動時にも所望のＮＯｘ浄
化率を確保する手段として、 ・請求項４に記載したように、その時々の触媒温が高い
ほど、リーン燃焼のためのリーン時間とリッチ燃焼のた
めのリッチ時間との時間比（リーン時間／リッチ時間）
を小さくしたり、 ・請求項５に記載したように、その時々の触媒温が高い
ほど、リッチ燃焼時のリッチ度合を大きくしたりするこ
とも有効である。
【００１３】また、触媒温推定の手段としては、請求項
６に記載したように、ヒータ制御手段によるヒータ制御
量に基づき触媒温を推定するのが望ましく、その一例と
して、請求項７に記載したように、ガス濃度センサの活
性状態を維持するために要するヒータ電力量から触媒温
を推定するとよい。この場合、触媒温を推定するための
温度センサなど、付加的な構成が不要となり、構成の簡
素化が図られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態におけ
る空燃比制御システムでは、内燃機関に供給する混合気
の目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、そ
の目標空燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆ
るリーンバーン制御を実施する。同システムの主たる構
成として、内燃機関の排気系通路の途中にはＮＯｘ吸蔵
還元型触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）が設けられ、そ
のＮＯｘ触媒の上流側及び下流側には限界電流式の空燃
比センサ（Ａ／Ｆセンサ）が配設されている。そして、
マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（以
下、ＥＣＵという）は、Ａ／Ｆセンサによる検出結果を
取り込み、その検出結果に基づいて空燃比フィードバッ
ク（Ｆ／Ｂ）制御を実施する。以下、図面を用いてその
詳細な構成を説明する。
【００１５】図１は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概略構成図である。図１に示されるように、
内燃機関は４気筒４サイクルの火花点火式エンジン（以
下、エンジン１という）として構成されている。その吸
入空気は上流よりエアクリーナ２、吸気管３、スロット
ル弁４、サージタンク５及びインテークマニホールド６
を通過して、インテークマニホールド６内で各気筒毎の
燃料噴射弁７から噴射された燃料と混合される。そし
て、所定空燃比の混合気として各気筒に供給される。
【００１６】エンジン１の各気筒に設けられた点火プラ
グ８には、点火回路９から供給される高電圧がディスト
リビュータ１０を介して分配供給され、点火プラグ８は
前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。燃焼
後に各気筒から排出される排ガスは、エキゾーストマニ
ホールド１１及び排気管１２を経て、排気管１２に設け
られたＮＯｘ触媒１３を通過した後、大気に排出され
る。このＮＯｘ触媒１３は、リーン空燃比での燃焼時に
ＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での燃焼時に前記吸蔵し
たＮＯｘをリッチ成分（ＣＯ，ＨＣなど）で還元し放出
する。
【００１７】前記吸気管３には吸気温センサ２１及び吸
気圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１は吸入空
気の温度（吸気温Ｔａｍ）を、吸気圧センサ２２はスロ
ットル弁４の下流側の吸気管内負圧（吸気圧ＰＭ）をそ
れぞれ検出する。前記スロットル弁４には同弁４の開度
（スロットル開度ＴＨ）を検出するためのスロットルセ
ンサ２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロ
ットル開度ＴＨに応じたアナログ信号を出力する。また
このスロットルセンサ２３はアイドルスイッチをも内蔵
しており、スロットル弁４が略全閉である旨の検出信号
を出力する。
【００１８】エンジン１のシリンダブロックには水温セ
ンサ２４が設けられ、この水温センサ２４はエンジン１
内を循環する冷却水の温度（冷却水温Ｔｈｗ）を検出す
る。前記ディストリビュータ１０にはエンジン１の回転
数（エンジン回転数Ｎｅ）を検出するための回転数セン
サ２５が設けられ、この回転数センサ２５はエンジン１
の２回転、すなわち７２０°ＣＡ毎に等間隔で２４個の
パルス信号を出力する。
【００１９】さらに、前記排気管１２のＮＯｘ触媒１３
の上流側及び下流側には、エンジン１から排出される排
ガスの酸素濃度（或いは、未燃ガス中のＣＯ濃度）に比
例して広域で且つリニアな空燃比信号を出力する、Ａ／
Ｆセンサ２６，２７が設けられている。なお、触媒上流
側及び下流側のＡ／Ｆセンサ２６，２７は共に、同一構
成の限界電流式空燃比センサからなり、以下には図２を
用い、Ａ／Ｆセンサ２６についてその構成を説明する。
【００２０】図２において、Ａ／Ｆセンサ２６は、排気
管壁に螺着される筒状の金属製ハウジング４１を有し、
そのハウジング４１の下側開口部には素子カバー４２が
取り付けられている。素子カバー４２は有底二重構造を
なし、排ガスをカバー内部に取り込むための複数の排気
口４２ａを有する。
【００２１】素子カバー４２内には、長板状なし積層構
造のセンサ素子部（セル）４３の先端が配設されてい
る。センサ素子部４３は大別して、固体電解質４４、ガ
ス拡散抵抗層４５、大気導入ダクト４６及びヒータ４７
からなり、これら各部材を積層して構成されている。長
方形板状の固体電解質４４は部分安定化ジルコニア製の
シートであり、その両面にはそれぞれ白金等からなる多
孔質の計測電極４８と大気側電極４９とが設けられてい
る。大気導入ダクト４６はアルミナ等の高熱伝導性セラ
ミックスからなり、同ダクト４６により大気室５０が形
成されている。大気導入ダクト４６は、大気室５０内の
大気側電極４９に大気を導入する役割をなす。
【００２２】また、センサ素子部４３は、ハウジング４
１内に配設された絶縁部材５１を貫通するように図の上
方に延び、その上端部には一対のリード線５２が接続さ
れている。ハウジング４１の上端には本体カバー５３が
カシメ着されている。また、本体カバー５３の上方には
ダストカバー５４が取り付けられ、これら本体カバー５
３及びダストカバー５４の二重構造によりセンサ上部が
保護されている。各カバー５３，５４には、カバー内部
に大気を取り込むための複数の大気口５３ａ，５４ａが
設けられている。なお、これら大気口５３ａ，５４ａは
前記センサ素子部４３の大気室５０に連通している。
【００２３】上記構成のＡ／Ｆセンサ２６において、セ
ンサ素子部４３は理論空燃比点よりリーン領域では酸素
濃度に応じた限界電流を発生する。この場合、センサ素
子部４３（固体電解質４４）は酸素濃度を直線的特性に
て検出し得るものであるが、センサ素子部４３を活性化
するには約６００℃以上の高温が必要とされ、且つ同セ
ンサ素子部４３の活性温度範囲が狭いため、エンジン１
の排ガスのみによる加熱では活性状態を維持できない。
そのため、本実施の形態では、ヒータ４７の加熱制御に
よりセンサ素子部４３を活性温度域で保持する。なお、
理論空燃比よりもリッチ側の領域では、未燃ガス中の一
酸化炭素（ＣＯ）等の濃度が空燃比に対してほぼリニア
に変化し、センサ素子部４３はＣＯ等の濃度に応じた限
界電流を発生する。
【００２４】なお、上記積層型のＡ／Ｆセンサ２６の構
成並びにその特性については、本願出願人による特願平
９−３５８５２４号の「ガス成分濃度測定装置」にも詳
細に開示されている。
【００２５】一方、図１において、ＥＣＵ３０は、ＣＰ
Ｕ（中央処理装置）３１、ＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、バ
ックアップＲＡＭ３４等を中心に論理演算回路として構
成され、前記各センサの検出信号を入力する入力ポート
３５及び各アクチュエータ等に制御信号を出力する出力
ポート３６に対しバス３７を介して接続されている。Ｅ
ＣＵ３０は、前記した各種センサの検出信号（吸気温Ｔ
ａｍ、吸気圧ＰＭ、スロットル開度ＴＨ、冷却水温Ｔｈ
ｗ、エンジン回転数Ｎｅ、空燃比信号等）を入力ポート
３５を介して入力する。そして、それらの各値に基づい
て燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉｇ等の制御信号を算出
し、さらにそれら制御信号を出力ポート３６を介して燃
料噴射弁７及び点火回路９等にそれぞれ出力する。
【００２６】また、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｆセンサ２６，
２７のヒータ通電量をデューティ制御して同センサ２
６，２７を活性状態で維持する。本実施の形態では、Ａ
／Ｆセンサ２６，２７の各々のヒータ４７に対して必要
な電力量を供給し、当該センサ２６，２７の素子温を活
性温度域で保持するようにしている。
【００２７】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図３は、ＣＰＵ３１により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、同ルーチンは各気筒の燃料噴射毎（本実施の形態
では１８０°ＣＡ毎）に実行される。図３のルーチンで
は、ＮＯｘ触媒１３の上流側のＡ／Ｆセンサ２６の検出
結果に基づき、理論空燃比よりもリーン側の空燃比域で
燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００２８】さて、図３のルーチンがスタートすると、
ＣＰＵ３１は、先ずステップ１０１でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐ
Ｍ、冷却水温Ｔｈｗ等）を読み込み、続くステップ１０
２でＲＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射マップ
を用いてその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭ
に応じた基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ＣＰＵ３１
は、ステップ１０３で周知の空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件と
は、冷却水温Ｔｈｗが所定温度以上であること、高回転
・高負荷状態でないこと、Ａ／Ｆセンサ２６が活性状態
にあることなどを含む。
【００２９】ステップ１０３が否定判別されれば（Ｆ／
Ｂ条件不成立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステップ１０４
に進んで空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」とする。ま
た、ステップ１０３が肯定判別されれば（Ｆ／Ｂ条件成
立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステップ２００に進んで目
標空燃比λＴＧの設定処理を実施する。目標空燃比λＴ
Ｇの設定処理は、後述する図４のルーチンに従い行われ
る。
【００３０】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ１０５で
その時々の実際の空燃比λ（上流側Ａ／Ｆセンサ２６の
計測値）と目標空燃比λＴＧとの偏差に基づいて空燃比
補正係数ＦＡＦを設定する。本実施の形態では、現代制
御理論に基づく空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施することとして
おり、そのＦ／Ｂ制御に際し、Ａ／Ｆセンサ２６の検出
結果を目標空燃比に一致させるための空燃比補正係数Ｆ
ＡＦを次の式（１），（２）を用いて算出する。なお、
このＦＡＦ値の設定手順については特開平１−１１０８
５３号公報に詳細に開示されている。
【００３１】 ＦＡＦ＝Ｋ1 ・λ＋Ｋ2 ・ＦＡＦ1 ＋ ・・・＋Ｋn+1 ・ＦＡＦn ＋ＺＩ …（１） ＺＩ＝ＺＩ1 ＋Ｋａ・（λＴＧ−λ） …（２） 上記式（１），（２）において、λはＡ／Ｆセンサ２６
による限界電流の空燃比変換値を、Ｋ1 〜Ｋn+1 はＦ／
Ｂ定数を、ＺＩは積分項を、Ｋａは積分定数をそれぞれ
表す。また、添字１〜ｎ＋１はサンプリング開始からの
制御回数を示す変数である。
【００３２】ＦＡＦ値の設定後、ＣＰＵ３１は、ステッ
プ１０６で次の式（３）を用い、基本噴射量Ｔｐ、空燃
比補正係数ＦＡＦ及びその他の補正係数ＦＡＬＬ（水
温、エアコン負荷等の各種補正係数）から最終の燃料噴
射量ＴＡＵを算出する。
【００３３】 ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＦＡＬＬ …（３） 燃料噴射量ＴＡＵの算出後、ＣＰＵ３１は、そのＴＡＵ
値に相当する制御信号を燃料噴射弁７に出力して本ルー
チンを一旦終了する。
【００３４】次に、上記ステップ２００の処理に相当す
るλＴＧ設定ルーチンについて、図４を用いて説明す
る。なお当該ルーチンでは、リーン燃焼の実施途中にお
いて一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、目標空燃比
λＴＧが適宜設定される。すなわち本実施の形態では、
燃料噴射毎に計数される周期カウンタの値を基に、所定
の時間比となるようにリーン時間ＴＬとリッチ時間ＴＲ
とが設定され、それら各時間ＴＬ，ＴＲに応じてリーン
燃焼とリッチ燃焼とが交互に実施される。
【００３５】図４において、ＣＰＵ３１は、先ずステッ
プ２０１でその時の周期カウンタが「０」であるか否か
を判別し、周期カウンタ＝０であることを条件に（ステ
ップ２０１がＹＥＳ）、ステップ２０２〜２０４の処理
を実施する。ステップ２０１がＮＯであれば（周期カウ
ンタ≠０の場合）、ＣＰＵ３１はステップ２０２〜２０
４の処理を読み飛ばす。
【００３６】ＣＰＵ３１は、ステップ２０２で触媒温推
定フラグＸＣＡＴに「１」がセットされているか否かを
判別する。触媒温推定フラグＸＣＡＴは、後述する図９
の手順に従いヒータ電力に応じてＮＯｘ触媒１３の温度
（触媒温ＴＣＡＴ）が推定されたかどうかを表すもので
あって、ＸＣＡＴ＝０は触媒温ＴＣＡＴが推定されてい
ないことを、ＸＣＡＴ＝１は触媒温ＴＣＡＴが推定され
たことを、それぞれ示す。
【００３７】ＸＣＡＴ＝１の場合、ＣＰＵ３１は、ステ
ップ２０３でその時々の触媒温ＴＣＡＴに基づき、リー
ン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲを設定する。ここで、リ
ーン時間ＴＬとリッチ時間ＴＲはそれぞれ、リーン空燃
比での燃料噴射回数、リッチ空燃比での燃料噴射回数に
相当するものであって、基本的には触媒温ＴＣＡＴが高
いほど、大きな値に設定される。本実施の形態では、図
５の関係に基づくマップ検索によりリッチ時間ＴＲが求
められる。図５によれば、 ・ＴＣＡＴ＜３５０℃であれば、リッチ時間ＴＲが「Ｔ
１」として設定され、 ・ＴＣＡＴ＝３５０〜４３０℃であれば、リッチ時間Ｔ
Ｒが「Ｔ２」として設定され、 ・ＴＣＡＴ＞４３０℃であれば、リッチ時間ＴＲが「Ｔ
３」として設定される（但し、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）。
【００３８】具体的数値の一例を示すと、Ｔ１は燃料噴
射弁７による１０噴射程度の時間、Ｔ２は燃料噴射弁７
による２０噴射程度の時間、Ｔ３は燃料噴射弁７による
３０噴射程度の時間とすればよい。
【００３９】要するに、図６に示されるように、ＮＯｘ
触媒１３のＮＯｘ浄化率と触媒温ＴＣＡＴとは所定の関
係を有し、また、その関係はリーン燃焼時における一時
的なリッチ燃焼の時間（リッチ時間ＴＲ）に応じて推移
する。換言すれば、ＮＯｘ浄化率が最大となる触媒温Ｔ
ＣＡＴはリッチ時間ＴＲに応じて推移する（但し、図６
では、リッチとリーンの時間比を一定としている）。ま
た、ＮＯｘ浄化率が許容レベル（例えば９０％）を越え
る触媒温ＴＣＡＴの領域（浄化率の温度ウインドウ）も
リッチ時間ＴＲによって推移する。総じてリッチ時間Ｔ
Ｒが長くなるほど、ＮＯｘ浄化率の温度ウインドウが図
の右方へ移行することが本発明者により確認されてい
る。
【００４０】従って、既述の通り、ＴＣＡＴ＜３５０℃
ではＴＲ＝Ｔ１、ＴＣＡＴ＝３５０〜４３０℃ではＴＲ
＝Ｔ２、ＴＣＡＴ＞４３０℃ではＴＲ＝Ｔ３という具合
に、触媒温ＴＣＡＴに応じてリッチ時間ＴＲを切り換え
ることで、ＮＯｘ浄化率が許容レベルを越える触媒温Ｔ
ＣＡＴの範囲が拡張される。図６によれば、触媒温ＴＣ
ＡＴが略３２０〜５００℃の範囲にある場合に、許容レ
ベルを越えるＮＯｘ浄化率が維持できることとなる。
【００４１】図６の関係について推察すれば、例えば触
媒温ＴＣＡＴが高い場合、Ｏ2 と排ガス中のリッチ成分
（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ2 等）との反応が盛んになることか
ら、ＮＯｘ還元に必要なリッチ成分が不足がちになり、
その不足分を補うべくリッチ時間ＴＲを延長するとよい
と考えられる。こうしてリッチ時間ＴＲを延長すること
で、Ｏ2 とリッチ成分とが盛んに反応する際にも、ＮＯ
ｘ触媒１３における所望のＮＯｘ還元作用が確保できる
ようになる。
【００４２】上記リッチ時間ＴＲの設定に対し、リーン
時間ＴＬは、リッチ時間ＴＲと所定の係数αとから、 ＴＬ＝ＴＲ・α として求められる。係数αは５０〜１００程度の固定値
（例えば、α＝５０）とすればよい。但し、ＮＯｘ触媒
１３の劣化度合やエンジン回転数Ｎｅ，吸気圧ＰＭなど
のエンジン運転状態に応じて、係数αを可変に設定する
ことも可能である。
【００４３】一方、ＸＣＡＴ＝０の場合（前記ステップ
２０２がＮＯの場合）、ＣＰＵ３１は、触媒温ＴＣＡＴ
が推定されていないとみなしてステップ２０４に進み、
リーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲを前回値のまま再設
定する。
【００４４】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０５で
周期カウンタを「１」インクリメントし、続くステップ
２０６で周期カウンタの値が前記設定したリーン時間Ｔ
Ｌに相当する値に達したか否かを判別する。周期カウン
タ＜ＴＬであってステップ２０６が否定判別される場
合、ＣＰＵ３１はステップ２０７に進み、目標空燃比λ
ＴＧをリーン制御値として設定する。すなわち、例えば
空燃比＝２０〜２３の範囲でλＴＧ値を設定する。λＴ
Ｇ値の設定後、ＣＰＵ３１は元の図３のルーチンに戻
る。かかる場合、上記ステップ２０７で設定したλＴＧ
値によりＦＡＦ値が演算され（前記図３のステップ１０
５）、このＦＡＦ値により空燃比がリーン制御される。
【００４５】また、周期カウンタ≧ＴＬであってステッ
プ２０６が肯定判別される場合、ＣＰＵ３１はステップ
２０８に進み、目標空燃比λＴＧをリッチ制御値として
設定する。その後、ＣＰＵ３１は、ステップ２０９で周
期カウンタの値が前記設定したリーン時間ＴＬとリッチ
時間ＴＲとの合計値「ＴＬ＋ＴＲ」に相当する値に達し
たか否かを判別し、周期カウンタ＜ＴＬ＋ＴＲであって
ステップ２０９が否定判別されればそのまま元の図３の
ルーチンに戻る。かかる場合、上記ステップ２０８で設
定したλＴＧ値によりＦＡＦ値が演算され（前記図３の
ステップ１０５）、このＦＡＦ値により空燃比がリッチ
制御される。
【００４６】一方、周期カウンタ≧ＴＬ＋ＴＲとなりス
テップ２０９が肯定判別されると、ＣＰＵ３１は、ステ
ップ２１０で周期カウンタを「０」にクリアしてその後
元の図３のルーチンに戻る。周期カウンタのクリアに伴
い次回の処理時にはステップ２０１が肯定判別され、リ
ーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲが新たに設定される。
そして、そのリーン時間ＴＬ及びリッチ時間ＴＲに基づ
き再度、空燃比のリーン制御とリッチ制御とが実施され
る。
【００４７】次に、Ａ／Ｆセンサ２６，２７のヒータ制
御の手順と、触媒温推定の手順について詳述する。ここ
で、触媒温ＴＣＡＴは、ＮＯｘ触媒１３の下流側におけ
る排気温に略一致する。そのため、本実施の形態では、
触媒下流側に配設されたＡ／Ｆセンサ２７のヒータ通電
量に基づき触媒温ＴＣＡＴを推定する。以下の記載で
は、触媒下流側のＡ／Ｆセンサ２７にかかるヒータ制御
と、同ヒータ４７の制御量に基づく触媒温ＴＣＡＴの推
定の手順を説明する（但し、触媒上流側のＡ／Ｆセンサ
２６のヒータ制御手順も下流側のそれに準ずる）。
【００４８】図７はヒータ制御ルーチンを示すフローチ
ャートであり、同ルーチンはＣＰＵ３１により所定間隔
（例えば、１２８ｍｓｅｃ周期）のタイマ割り込みにて
起動される。
【００４９】図７において、ＣＰＵ３１は、先ずステッ
プ３０１で素子インピーダンスＺがセンサ素子部４３
（固体電解質４４）の半活性状態を判定するための所定
の判定値（本実施の形態では、２００Ω程度）以下であ
るか否かを判別する。なおここで、素子インピーダンス
Ｚは下記のようにして検出される。つまり、Ｚ値の検出
時には、図８に示されるように、Ａ／Ｆセンサ２７の印
加電圧を一時的に正方向及び負方向に変化させる。そし
て、この電圧変化時における正負いずれか一方の電圧変
化量ΔＶと電流変化量ΔＩとから素子インピーダンスＺ
を算出する（Ｚ＝ΔＶ／ΔＩ）。但し、この算出法は一
例であって、正負両側の電圧及び電流の変化量に基づき
素子インピーダンスＺを検出したり、負の印加電圧Ｖｎ
ｅｇを印加しその時のセンサ電流Ｉｎｅｇから素子イン
ピーダンスＺを検出したりすることも可能である（Ｚ＝
Ｖｎｅｇ／Ｉｎｅｇ）。
【００５０】例えばエンジン１の低温始動時等、素子温
が低い場合にはＺ＞２００Ωとなり、ＣＰＵ３１はステ
ップ３０２に進んでヒータ４７の「１００％通電制御」
を実施する。この１００％通電制御は、ヒータ４７への
デューティ比制御信号を１００％に維持する制御であ
り、素子インピーダンスＺが２００Ω以下になりステッ
プ３０１が肯定判別されるまで継続して実施される。
【００５１】そして、ヒータ４７の加熱作用により素子
温が上昇し、ステップ３０１が肯定判別されると、ＣＰ
Ｕ３１はステップ３０３に進み、素子インピーダンスＺ
がフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始するための所定
の判定値（本実施の形態では、４０Ω程度）以下である
か否かを判別する。ここで、ステップ３０３はセンサ素
子部４３の活性状態を判定するものであって、その判定
値は目標インピーダンスＺＴＧ（本実施の形態では、３
０Ω）に対して「＋１０Ω」程度の値として設定されて
いる。
【００５２】センサ活性前であって、ステップ３０３が
否定判別されると、ＣＰＵ３１はステップ３０４に進
み、「電力制御」によりヒータ４７の通電を制御する。
このとき、素子インピーダンスＺが大きいほど、大きな
電力指令値が決定され、その電力指令値に応じてヒータ
通電のための制御デューティ比が算出される。
【００５３】センサ活性化が完了し、前記ステップ３０
３が肯定判別されると、ＣＰＵ３１は、ステップ３０５
で「素子インピーダンスＦ／Ｂ制御」を実施する。この
素子インピーダンスＦ／Ｂ制御では、以下の手順にてヒ
ータ通電のためのデューティ比Ｄｕｔｙが算出される。
なお本実施の形態では、その一例としてＰＩＤ制御手順
を用いることとしている。
【００５４】つまり、先ずは次の式（４）〜（６）によ
り比例項ＧＰ，積分項ＧＩ，微分項ＧＤを算出する。 ＧＰ＝ＫＰ・（Ｚ−ＺＴＧ） …（４） ＧＩ＝ＧＩi-1 ＋ＫＩ・（Ｚ−ＺＴＧ） …（５） ＧＤ＝ＫＤ・（Ｚ−Ｚi-1 ） …（６） 但し、上式において、「ＫＰ」は比例定数、「ＫＩ」は
積分定数、「ＫＤ」は積分定数を表し、添字「ｉ−１」
は前回処理時の値を表す。
【００５５】そして、上記比例項ＧＰ，積分項ＧＩ，微
分項ＧＤを加算してデューティ比Ｄｕｔｙを算出し（Ｄ
ｕｔｙ＝ＧＰ＋ＧＩ＋ＧＤ）、該算出したデューティ比
Ｄｕｔｙによりヒータ４７を通電する。なお、こうした
ヒータ制御手順は、上記のＰＩＤ制御に限定されるもの
ではなく、ＰＩ制御やＰ制御を実施するようにしてもよ
い。
【００５６】一方、図９は触媒温推定ルーチンを示すフ
ローチャートであり、同ルーチンはＣＰＵ３１により所
定間隔（例えば、１２８ｍｓｅｃ周期）のタイマ割り込
みにて起動される。
【００５７】図９において、ＣＰＵ３１は、先ずステッ
プ４０１で素子インピーダンスＺが所定の活性域（本実
施の形態では、３０±５Ω）にあるか否かを判別する。
ステップ４０１がＮＯの場合、ＣＰＵ３１はステップ４
０２でカウンタＣを「０」にクリアし、続くステップ４
０３で触媒温推定フラグＸＣＡＴを「０」とした後、本
ルーチンを一旦終了する。
【００５８】前記ステップ４０１がＹＥＳの場合、ＣＰ
Ｕ３１は、ステップ４０４でカウンタＣに「１」をイン
クリメントし、続くステップ４０５でカウンタＣの値が
５秒相当の値よりも大きいか否かを判別する。そして、
ＣＰＵ３１は、ステップ４０５がＹＥＳになることを条
件にステップ４０６に進む。
【００５９】ＣＰＵ３１は、ステップ４０６で下記の式
（７）を用い、その時々のヒータ電力ＷＡＴi から電力
なまし値ＷＡＴＳＭi を算出する。 ＷＡＴＳＭi ＝（１／ａ）・ＷＡＴi ＋｛（ａ−１）／ａ｝・ＷＡＴＳＭi-1 …（７） 因みに、ヒータ電力ＷＡＴは、ヒータ電圧とヒータ電流
との積により随時求められるようになっている。
【００６０】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ４０７で
例えば図１０の関係に従い、前記算出した電力なまし値
ＷＡＴＳＭから触媒温ＴＣＡＴを算出する。図１０で
は、電力なまし値ＷＡＴＳＭが大きくなるほど、触媒温
ＴＣＡＴが高くなるような関係が設定されている。但し
図１０の横軸をヒータ電力ＷＡＴとし、ヒータ電力ＷＡ
Ｔから触媒温ＴＣＡＴを算出する構成としてもよい。
【００６１】つまり、図１１に示されるように、素子温
を所定値（７００℃）に保持するには、排気温が高くな
るほど、ヒータ温が低下するようにヒータ電力が制御さ
れる（排気温が高いほど、ヒータ電力を小さくする）。
このとき、既述した通り、Ａ／Ｆセンサ２７の活性状態
下においてヒータ電力は素子インピーダンスＦ／Ｂ制御
されているが、素子インピーダンスＺは排気温に応じて
変動し、実質上、排気温に応じたヒータ電力制御が行わ
れるため、ヒータ電力（電力なまし値ＷＡＴＳＭ）から
触媒温ＴＣＡＴの推定が可能となる。但し、排気温＞７
００℃の領域では、素子温とヒータ温とが共に排気温に
一致する。
【００６２】また、ＣＰＵ３１は、ステップ４０８で触
媒温推定フラグＸＣＡＴに「１」をセットし、その後本
ルーチンを一旦終了する。こうして触媒温推定フラグＸ
ＣＡＴに「１」がセットされると、前記図４において、
触媒温ＴＣＡＴに基づきリーン時間ＴＬ及びリッチ時間
ＴＲが設定される（図４のステップ２０３）。
【００６３】図１２は、上記の制御動作を説明するため
のタイムチャートである。同図では、例えばエンジン運
転状態がアイドル状態から高負荷・高回転状態に移行
し、それに伴い触媒温ＴＣＡＴが上昇する事例を示す。
図の時刻ｔ１１では触媒温ＴＣＡＴが３５０℃に達し、
時刻ｔ１２では触媒温ＴＣＡＴが４３０℃に達する。
【００６４】図１２において、時刻ｔ１１以前は、ＴＣ
ＡＴ＜３５０℃であるため、リッチ時間ＴＲが「Ｔ１」
として設定される。また、リーン時間ＴＬは、ＴＬ＝Ｔ
Ｒ・αとして設定される（例えば、α＝５０）。その
後、時刻ｔ１１〜ｔ１２では、ＴＣＡＴ＝３５０〜４３
０℃であるため、リッチ時間ＴＲが「Ｔ２」として設定
される。また、時刻ｔ１２以降は、ＴＣＡＴ＞４３０℃
であるため、リッチ時間ＴＲが「Ｔ３」として設定され
る。但し既述の通り、各時間Ｔ１〜Ｔ３は、Ｔ１＜Ｔ２
＜Ｔ３の関係を有するものであるが、図１２では便宜上
ほぼ同じ時間幅で図示している。
【００６５】図１２の場合、エンジン運転状態の変化に
伴い触媒温ＴＣＡＴが上昇するが、その触媒温ＴＣＡＴ
に応じてＴＲ，ＴＬの時間比一定のもとでリッチ時間Ｔ
Ｒが可変に設定される。従って、前記図６に示されるよ
うに、ＮＯｘ浄化率が許容レベルを越える温度域（温度
ウインドウ）がその都度変わり、その時々の触媒温ＴＣ
ＡＴで良好なるＮＯｘ浄化率を確保することが可能とな
る。特に、触媒温ＴＣＡＴが高温域に達する場合におい
て、Ｏ2 と排ガス中のリッチ成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ2
等）との反応が盛んになるが、リッチ時間ＴＲが延長さ
れることで、吸蔵ＮＯｘの還元に必要なリッチ成分が十
分に確保でき、所望のＮＯｘ浄化率が維持される。
【００６６】なお本実施の形態では、前記図９のルーチ
ンが請求項記載の触媒温推定手段に相当し、前記図４の
ステップ２０３が空燃比制御手段に相当する。また、リ
ーン時間ＴＬとリッチ時間ＴＲとの時間比が一定のもと
での各時間ＴＬ，ＴＲがリーン燃焼の度合とリッチ燃焼
の度合に各々相当する。
【００６７】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、ＮＯｘ触媒１３の温度（触媒
温ＴＣＡＴ）を推定し、リーン時間ＴＬとリッチ時間Ｔ
Ｒとの時間比が一定のもとで、触媒温ＴＣＡＴに応じて
リッチ時間ＴＲを変更するようにした。本構成によれ
ば、触媒温ＴＣＡＴが変動してもＮＯｘ還元のためのリ
ッチ成分を適宜補うことができ、Ｏ2 とリッチ成分とが
盛んに反応する際にも、ＮＯｘ触媒１３における所望の
ＮＯｘ還元作用が確保できるようになる。その結果、エ
ンジン運転状態などの変動に伴い触媒温ＴＣＡＴが変動
する際にも、ＮＯｘ浄化率が不用意に低下することが防
止でき、常に高いＮＯｘ浄化率を保つことができる。
【００６８】（ｂ）触媒温ＴＣＡＴが高いほど、リッチ
時間ＴＲを延長することとした（前記図５の関係）。こ
れにより、Ｏ2 とリッチ成分との反応が盛んになるＮＯ
ｘ触媒１３の高温状態下であっても、ＮＯｘ還元に要す
るリッチ成分が不足することはない。
【００６９】（ｃ）また、リーン時間ＴＬとリッチ時間
ＴＲとの時間比を一定にしたままリッチ時間ＴＲを可変
に設定するため、リッチ燃焼が過剰に実施されて予期せ
ぬ燃費の悪化やトルク変動を招くなどの不具合が防止で
きる。
【００７０】（ｄ）ヒータ電力（電力なまし値ＷＡＴＳ
Ｍ）に基づき触媒温ＴＣＡＴを推定することとした。つ
まり、Ａ／Ｆセンサ２７の活性状態を維持するために要
するヒータ電力量から触媒温ＴＣＡＴを推定することと
した。この場合、触媒温ＴＣＡＴを推定するための温度
センサなど、付加的な構成が不要となり、構成の簡素化
が図られる。
【００７１】（ｅ）ヒータ電力に基づく触媒温ＴＣＡＴ
の推定に際し、Ａ／Ｆセンサ２７の活性状態下でのみ触
媒温ＴＣＡＴを推定するようにした。また、電力なまし
値ＷＡＴＳＭから触媒温ＴＣＡＴを推定するようにし
た。そのため、触媒温ＴＣＡＴの誤検出が防止でき、推
定値の信頼性が向上する。
【００７２】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて具体化できる。図１３の関係を用い、触媒
温ＴＣＡＴからリッチ時間ＴＲを設定する。図１３で
は、触媒温ＴＣＡＴがＴＣ１〜ＴＣ２の温度域にある場
合に、触媒温ＴＣＡＴに応じてリッチ時間ＴＲをリニア
に設定する。この場合、リッチ時間ＴＲが小刻みに設定
されることで、ＮＯｘ触媒１３のＮＯｘ浄化能力を最大
限に活用することが可能となる。
【００７３】上記実施の形態では、リーン時間ＴＬとリ
ッチ時間ＴＲとの時間比が一定のもとで、触媒温ＴＣＡ
Ｔに応じてリッチ時間ＴＲを可変に設定することとし、
触媒温ＴＣＡＴが高いほどリッチ時間ＴＲを長くする構
成としたが、この構成を以下のように変更する。 ・リーン時間ＴＬとリッチ時間ＴＲとの時間比が一定の
もとで、触媒温ＴＣＡＴに応じてリーン時間ＴＬを設定
し、そのリーン時間ＴＬからリッチ時間ＴＲを設定する
（ＴＲ＝ＴＬ／α）。この場合にも、触媒温ＴＣＡＴが
高いほどリーン時間ＴＬ，リッチ時間ＴＲを長くする。 ・触媒温ＴＣＡＴに応じてリーン時間ＴＬとリッチ時間
ＴＲとの時間比（ＴＬ／ＴＲ）を可変に設定することと
し、触媒温ＴＣＡＴが高いほど時間比（ＴＬ／ＴＲ）を
小さくする。 ・触媒温ＴＣＡＴに応じてリッチ燃焼時のリッチ度合
（リッチ側の目標空燃比）を可変に設定することとし、
触媒温ＴＣＡＴが高いほどリッチ度合を大きくする（目
標空燃比λＴＧを小さくする）。
【００７４】上記何れの場合にも、触媒温ＴＣＡＴの変
動時において所望のＮＯｘ浄化率が確保できる。要は、
触媒温ＴＣＡＴに応じてリーン燃焼の度合とリッチ燃焼
の度合とを可変に設定する構成であれば任意に変更して
具体化できる。
【００７５】上記実施の形態では、触媒温ＴＣＡＴが触
媒下流側における排気温に略一致することから、触媒下
流側のＡ／Ｆセンサ２７のヒータ電力（電力なまし値Ｗ
ＡＴＳＭ）に基づいて触媒温ＴＣＡＴを推定したが、こ
の構成を以下のように変更する。 ・ヒータ電力に代えてヒータ４７へのデューティ比制御
信号、或いはヒータ抵抗を用い、これらの値に応じて触
媒温ＴＣＡＴを推定する。 ・触媒上流側におけるＡ／Ｆセンサ２６のヒータ通電量
（ヒータ電力）に基づいて触媒温ＴＣＡＴを推定する。 ・エンジン排気管１２に触媒温を検出するための触媒温
センサを設け、このセンサ検出値から触媒温ＴＣＡＴを
推定する。
【００７６】上記何れの場合にも、触媒温ＴＣＡＴが正
確に検出でき、該検出した触媒温ＴＣＡＴによりリーン
時間ＴＬとリッチ時間ＴＲとが適正に設定できる。但
し、触媒下流側におけるＡ／Ｆセンサ２６のヒータ通電
量から触媒温ＴＣＡＴを推定する場合、触媒温ＴＣＡＴ
は、触媒上流側の排気温とＮＯｘ触媒１３での反応熱と
を加算した値として求められる。
【００７７】上記実施の形態では、空燃比のフィードバ
ック制御に際し、現代制御理論を用いた演算を実施した
が、これに代えてＰＩＤ，ＰＩ制御などを用いた演算を
実施してもよい。また、リーン燃焼時における空燃比を
オープン制御するようにしてもよい。つまり、空燃比リ
ーン領域でのリーン燃焼を行わせる場合、空燃比の目標
値を２０〜２３程度の値とし、その空燃比で制御される
よう燃料噴射量をオープン制御する。
【００７８】上記実施の形態では、ガス濃度センサとし
てエンジン排気管１２に限界電流式の２つのＡ／Ｆセン
サ２６，２７を配設したが、この構成を以下のように変
更する。 ・上記実施の形態では、積層型のＡ／Ｆセンサにてガス
濃度センサを具体化したが、これをコップ型のＡ／Ｆセ
ンサに変更する。 ・限界電流式のＡ／Ｆセンサ２６，２７に代えて、起電
力出力式のＯ2 センサをエンジン排気管１２に配設す
る。 ・ＮＯｘ触媒１３の上流側及び下流側の２つのセンサの
うち、何れか一方を廃除して構成し、残りの他方のセン
サにより空燃比制御とヒータ制御（触媒温推定）とを実
施する。 ・ガス濃度センサとして、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ
濃度センサや、Ａ／Ｆ（酸素濃度）とＮＯｘ濃度を同時
に検出する複合型ガスセンサを採用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態における内燃機関の空燃比制
御システムの概要を示す全体構成図。
【図２】積層型Ａ／Ｆセンサの構成を示す断面図。
【図３】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】λＴＧ設定ルーチンを示すフローチャート。
【図５】リッチ時間を設定するための図。
【図６】触媒温とＮＯｘ浄化率との関係を示す図。
【図７】ヒータ制御ルーチンを示すフローチャート。
【図８】素子インピーダンスの検出法の一例を説明する
ための波形図。
【図９】触媒温推定ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】電力なまし値と触媒温との関係を示す図。
【図１１】排気温、素子温、ヒータ温の関係を示す図。
【図１２】実施の形態における作用を説明するためのタ
イムチャート。
【図１３】他の実施の形態において、リッチ時間を設定
するための図。
【図１４】従来技術の説明において、触媒温とＮＯｘ浄
化率との関係を示す図。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）、１２…排気管、１３…ＮＯ
ｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）、２６，２７…ガス濃
度センサとしてのＡ／Ｆセンサ（限界電流式空燃比セン
サ）、３０…ＥＣＵ、３１…触媒温推定手段，空燃比制
御手段，ヒータ制御手段を構成するＣＰＵ、４７…ヒー
タ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】機関排気系に設けられたリーンＮＯｘ触媒
    と、その触媒の上流側又は下流側に設けられ、排ガス中
    の特定成分の濃度を検出するガス濃度センサとを備える
    内燃機関に適用され、空燃比リーン領域でのリーン燃焼
    を行わせると共に、リーン燃焼時に排出される排ガス中
    のＮＯｘをリーンＮＯｘ触媒で吸蔵し、さらに空燃比を
    一時的にリッチに制御して前記吸蔵したＮＯｘをリーン
    ＮＯｘ触媒から放出するようにした内燃機関の空燃比制
    御装置において、 前記リーンＮＯｘ触媒の温度を推定するための触媒温推
    定手段と、 前記推定した触媒温に応じて、リーン燃焼の度合とリッ
    チ燃焼の度合とを変更するための空燃比制御手段とを備
    えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項２】前記空燃比制御手段は、リーン燃焼のため
    のリーン時間とリッチ燃焼のためのリッチ時間との時間
    比が一定のもとで、前記推定した触媒温に応じてリッチ
    時間を変更する請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御
    装置。
  3. 【請求項３】前記空燃比制御手段は、その時々の触媒温
    が高いほど、リッチ時間を長くする請求項２に記載の内
    燃機関の空燃比制御装置。
  4. 【請求項４】前記空燃比制御手段は、その時々の触媒温
    が高いほど、リーン燃焼のためのリーン時間とリッチ燃
    焼のためのリッチ時間との時間比（リーン時間／リッチ
    時間）を小さくする請求項１に記載の内燃機関の空燃比
    制御装置。
  5. 【請求項５】前記空燃比制御手段は、その時々の触媒温
    が高いほど、リッチ燃焼時のリッチ度合を大きくする請
    求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  6. 【請求項６】前記ガス濃度センサを加熱するヒータと、 前記ヒータを所定の温度に制御するヒータ制御手段とを
    備え、 前記触媒温推定手段は、前記ヒータ制御手段による制御
    量に基づき触媒温を推定する請求項１〜請求項５のいず
    れかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  7. 【請求項７】前記触媒温推定手段は、前記ガス濃度セン
    サの活性状態を維持するために要するヒータ電力量から
    触媒温を推定する請求項６に記載の内燃機関の空燃比制
    御装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004124939A (ja) * 2002-10-05 2004-04-22 Robert Bosch Gmbh 内燃機関の運転方法および運転制御装置
US6763657B2 (en) 2001-09-19 2004-07-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying method of internal combustion engine
JP2013072391A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Isuzu Motors Ltd 尿素噴射ｓｃｒ制御システム
WO2015046508A1 (ja) * 2013-09-30 2015-04-02 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
JP2016166541A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024773A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-22 Volkswagen Ag Direkteinspritzende und fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zur Minderung eines Restsauerstoffgehaltes im Abgas derselben
DE10201989A1 (de) * 2002-01-21 2003-07-31 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6763657B2 (en) 2001-09-19 2004-07-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying method of internal combustion engine
JP2004124939A (ja) * 2002-10-05 2004-04-22 Robert Bosch Gmbh 内燃機関の運転方法および運転制御装置
JP2013072391A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Isuzu Motors Ltd 尿素噴射ｓｃｒ制御システム
US9828899B2 (en) 2013-09-30 2017-11-28 Isuzu Motors Limited Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method
JP2015068268A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
CN105408597A (zh) * 2013-09-30 2016-03-16 五十铃自动车株式会社 废气净化系统以及废气净化方法
WO2015046508A1 (ja) * 2013-09-30 2015-04-02 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
JP2016166541A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
WO2016143564A1 (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム及び触媒再生方法
CN107407178A (zh) * 2015-03-09 2017-11-28 五十铃自动车株式会社 排气净化系统及催化剂再生方法
US20180066556A1 (en) 2015-03-09 2018-03-08 Isuzu Motors Limited Exhaust purification system and catalyst regeneration method
US10233807B2 (en) 2015-03-09 2019-03-19 Isuzu Motors Limited Exhaust purification system and catalyst regeneration method
CN107407178B (zh) * 2015-03-09 2019-09-13 五十铃自动车株式会社 排气净化系统及催化剂再生方法

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