特許 6029516 エンジンの排気浄化制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029516

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】エンジンの排気浄化制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/22 20060101AFI20161114BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20161114BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20161114BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20161114BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20161114BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/22 301G

   F01N3/20 B

   F01N3/24 R

   F02D45/00 368G

   F02D43/00 301H

   F02D43/00 301T

   B01D53/94

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-75334(P2013-75334)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-199043(P2014-199043A)

(43)【公開日】2014年10月23日

【審査請求日】2015年11月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】高野 祐紀

(72)【発明者】

【氏名】藤田 晋二

(72)【発明者】

【氏名】中野 慎也

(72)【発明者】

【氏名】咲山 怜子

【審査官】 永田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−５４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２７６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７５００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−３３８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−４１９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２５０３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２４７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５５３５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８，９／００−１１／００，

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４５／００，

Ｂ０１Ｄ ５３／８６−５３／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン（２８）の排気管（３２）に設けられる触媒（５０）の上流側に、排気経路内に二次空気を導入する二次空気導入装置（１０００）と、前記触媒（５０）の下流側に、空燃比を検出するＯ_２センサ（５２）が設けられ、
二次空気導入時に、前記触媒（５０）内の酸素蓄積量カウント値を推測する酸素蓄積量カウント手段（１３０）と、
二次空気導入後に、リッチ噴射を行う還元処理手段（１１８）と、を備えるエンジンの排気浄化制御装置において、
二次空気導入後の前記酸素蓄積量カウント値に、前記還元処理終了時の前記Ｏ_２センサ（５２）の出力から導出される補正係数を乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する還元処理終了時蓄積量推測手段（１３２）を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項2】

請求項１記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記還元処理が二次空気の再導入によって強制終了される際の還元終了時蓄積量推測値を、二次空気再導入時のカウンタ初期値とすることを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項3】

請求項１記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記還元処理後、前記Ｏ_２センサ（５２）の出力が理論空燃比出力に達した段階で、カウンタ（１２６）をゼロにリセットすることを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項4】

請求項１記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記還元処理終了時の補正係数は、Ｏ_２センサ（５２）の出力が高いほど低くなるように設定されていることを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項5】

請求項４記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
前記還元処理終了時の前記Ｏ_２センサ（５２）の出力に対する補正係数の関係は、前記Ｏ_２センサ（５２）の出力が低い領域では、前記Ｏ_２センサ（５２）の出力が上昇するに従って、補正係数が急峻に減少し、前記Ｏ_２センサ（５２）の出力が高い領域では、前記Ｏ_２センサ（５２）の出力が上昇するに従って、補正係数が緩やかに減少する特性を有することを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【請求項6】

エンジン（２８）の吸気管（３０）に吸気量を調整するスロットル（３８）が設けられ、
前記エンジン（２８）の排気管（３２）に設けられる触媒（５０）の下流側に、空燃比を検出するＯ_２センサ（５２）が設けられ、
前記スロットル（３８）の全閉時に燃料噴射量をカットあるいはリーン化により低減する噴射量低減化手段（１００４、１００５）と、
噴射量低減時、前記触媒（５０）内の酸素蓄積量カウント値を推測する酸素蓄積量カウント手段（１３０）と、
噴射量低減終了後に、リッチ噴射を行う還元処理手段（１１８）と、を備えるエンジンの排気浄化制御装置において、
噴射量低減終了後の前記酸素蓄積量カウント値に、前記還元処理終了時の前記Ｏ_２センサ（５２）の出力から導出される補正係数を乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する還元処理終了時蓄積量推測手段（１３２）を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの排気浄化制御装置に関し、特に、触媒内の酸素蓄積量を、カウンタを用いて推測するエンジンの排気浄化制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

触媒内の酸素蓄積量を、カウンタを用いて推測する手法は、例えば触媒下流の酸素センサの空燃比制御を行う排気浄化装置等に用いられる。このような排気浄化装置を搭載した車両の運転中、排気二次エア、いわゆるＡＩ（Ａｉｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）等によって排気系に空気が導入され、触媒内に酸素が蓄積されると、その直後、触媒を通過する排気ガスの空燃比は、触媒内に蓄積された酸素の影響でリーン側にずれやすくなる。そのため、通常の空燃比制御に復帰するため、触媒内の酸素蓄積量が適量になるまで、触媒を還元する必要がある。還元処理とは、具体的にはストイキ（理論空燃比）よりもリッチ空燃比で燃料噴射を行うことであり、触媒に未燃ガスを送り、蓄積酸素を還元させる処理である。

【0003】

還元処理を行う際、通常の空燃比制御の方が運転者の要求に合わせた運転をしやすいため、還元処理をなるべく早く終わらせたいニーズがある。還元処理を早く終了させるには、燃料をなるべくリッチに供給するとよいが、リッチにし過ぎると、触媒後の排気ガスに未燃ガスが残るおそれがある。還元処理の時間短縮化と高いエミッション性能とを両立させるためには、触媒内の酸素蓄積量に合わせてリッチ噴射を行うことが重要となる。触媒内の酸素蓄積量を精度よく検出あるいは推測できれば、これに合わせて還元処理中のリッチ噴射補正係数を調整することができる。触媒内の酸素蓄積量を推測する手法として、例えば特許文献１に開示されるようなリーン運転の実施中にカウンタを用いて酸素蓄積量を推測する技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−０５４８２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＡＩと還元処理及びその正常終了とが必ず一連のセットで行われるとしたら、ＡＩ実施中に加算カウントのみ行い、還元処理の正常終了時にカウンタを０にリセットすればよい。しかし、還元処理中に運転領域が変化した場合、例えば停車発進後、スロットルを開けて、急に閉じ、また開けるという操作、あるいは、シフトアップ後、スロットルを開けて、急に閉じ、また開けるという操作等があった場合、１回目のＡＩ実施後の還元処理が強制終了、すなわち、途中で中止され、２回目のＡＩが行われる。このような場合は、１回目の還元中止時点の酸素蓄積量が２回目のＡＩ開始時の初期値として用いられるようにする方が、酸素蓄積量の推測精度が高まると考えられる。

【0006】

１回目の還元中止時点の酸素蓄積量を推測する手段として、特許文献１には、還元処理中のリッチ噴射時は、カウント値を減算して酸素蓄積量を推測する手法が開示されている。

【0007】

しかしながら、特許文献１の手法による減算カウンタは、還元処理時の運転状態、環境要因、触媒の劣化度合い等を考慮して制御を構築する必要があり、制御の設定や減算カウンタ用のテーブル等のセッティングに手間がかかるという課題があった。

【0008】

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、還元処理終了時の触媒の酸素蓄積量を簡素な手法で精度よく推測することができるエンジンの排気浄化制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、以下の特徴を有する。

【0010】

第１の特徴；エンジン（２８）の排気管（３２）に設けられる触媒（５０）の上流側に、排気経路内に二次空気を導入する二次空気導入装置（１０００）と、前記触媒（５０）の下流側に、空燃比を検出するＯ₂センサ（５２）が設けられ、二次空気導入時に、前記触媒（５０）内の酸素蓄積量カウント値を推測する酸素蓄積量カウント手段（１３０）と、二次空気導入後に、リッチ噴射を行う還元処理手段（１１８）と、を備えるエンジンの排気浄化制御装置において、二次空気導入後の前記酸素蓄積量カウント値に、前記還元処理終了時の前記Ｏ₂センサ（５２）の出力から導出される補正係数を乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する還元処理終了時蓄積量推測手段（１３２）を備えることを特徴とする。

【0011】

第２の特徴；前記還元処理が二次空気の再導入によって強制終了される際の還元終了時蓄積量推測値を、二次空気再導入時のカウンタ初期値とする。

【0012】

第３の特徴；前記還元処理後、前記Ｏ₂センサ（５２）の出力が理論空燃比出力に達した段階で、カウンタ（１２６）をゼロにリセットする。

【0013】

第４の特徴；前記還元処理終了時の補正係数は、Ｏ₂センサ（５２）の出力が高いほど低くなるように設定されている。

【0014】

第５の特徴；前記還元処理終了時の前記Ｏ₂センサ（５２）の出力に対する補正係数の関係は、前記Ｏ₂センサ（５２）の出力が低い領域では、前記Ｏ₂センサ（５２）の出力が上昇するに従って、補正係数が急峻に減少し、前記Ｏ₂センサ（５２）の出力が高い領域では、前記Ｏ₂センサ（５２）の出力が上昇するに従って、補正係数が緩やかに減少する特性を有する。

【0015】

第６の特徴；エンジン（２８）の吸気管（３０）に吸気量を調整するスロットル（３８）が設けられ、前記エンジン（２８）の排気管（３２）に設けられる触媒（５０）の下流側に、空燃比を検出するＯ_２センサ（５２）が設けられ、前記スロットル（３８）の全閉時に燃料噴射量をカットあるいはリーン化により低減する噴射量低減化手段（１００４、１００５）と、噴射量低減時、前記触媒（５０）内の酸素蓄積量カウント値を推測する酸素蓄積量カウント手段（１３０）と、噴射量低減終了後に、リッチ噴射を行う還元処理手段（１１８）と、を備えるエンジンの排気浄化制御装置において、噴射量低減終了後の前記酸素蓄積量カウント値に、前記還元処理終了時の前記Ｏ_２センサ（５２）の出力から導出される補正係数を乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する還元処理終了時蓄積量推測手段（１３２）を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

第１の特徴によれば、ＡＩ実施時は、カウンタによって酸素蓄積量を加算推測し、還元処理中はその値を保持する。そして、還元処理が正常又は強制終了した際のＯ₂センサの出力から補正係数を導出し、酸素蓄積量カウンタ値に乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する。Ｏ₂センサの出力は、触媒内の酸素蓄積量と関連があるため、還元処理終了時のＯ₂センサの出力を参照することで、触媒の状態を比較的精度よく推測することができる。これにより、還元処理の最中に触媒内の酸素蓄積量をその都度算出する必要をなくしながら、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測することができるため、簡素な手法で酸素蓄積量を精度よく推測することが可能となる。

【0017】

第２の特徴によれば、還元処理が強制終了され、再びＡＩが導入される際のカウンタの初期値を適正に設定することができるため、還元処理が繰り返される際も、２度目以降の還元処理を適正なリッチ噴射制御で行うことができる。

【0018】

第３の特徴によれば、還元処理終了時、酸素蓄積量推測値がゼロ以上の値を持っていると推測した場合も、通常制御をする中で、Ｏ₂センサの出力がストイキ出力に達した段階で、カウンタをリセットすることで、その後のＡＩ導入時に、カウンタ値がゼロの状態からの適切なカウントを行うことが可能となる。

【0019】

第４の特徴によれば、Ｏ₂センサの出力が高いほど、空燃比はリッチ側であるため、触媒内の酸素蓄積量は低いと考えられる。従って、還元処理終了時の補正係数を、Ｏ₂センサの出力が高いほど低くなるように設定することで、精度よく補正係数を設定することができる。

【0020】

第５の特徴によれば、精度よく補正係数を設定することが可能となる。

【0021】

第６の特徴によれば、フェールカットや減速リーン実施時は、カウンタによって酸素蓄積量を加算推測し、還元処理中はその値を保持する。そして、還元処理が正常終了又は強制終了した際のＯ₂センサの出力から補正係数を導出し、酸素蓄積量カウンタ値に乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する。Ｏ₂センサの出力は、触媒内の酸素蓄積量と関連があるため、還元処理終了時のＯ₂センサの出力を参照することで、触媒の状態を比較的精度よく推測することができる。これにより、還元処理の最中に触媒内の酸素蓄積量をその都度算出する必要をなくしながら、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測することができるため、簡素な手法で酸素蓄積量を精度よく推測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本実施の形態に係る排気浄化制御装置が設置される自動二輪車の一例を示す斜視図である。

【図2】自動二輪車のエンジンの制御系の一例を示すブロック図である。

【図3】リーン化対応部を有する排気浄化制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】本実施の形態に係る排気浄化制御装置（排気浄化制御部）の処理動作、特に、還元処理が正常終了した場合の処理動作を示すタイムチャートである。

【図5】カウント値補正部で使用されるカウント値補正マップの特性を示すグラフである。

【図6】本実施の形態に係る排気浄化制御装置（排気浄化制御部）の処理動作を示すフローチャートである。

【図7】本実施の形態に係る排気浄化制御装置（排気浄化制御部）の処理動作、特に、還元処理が強制終了した場合の処理動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係るエンジンの排気浄化制御装置を例えば自動二輪車に適用した実施の形態例を図１〜図７を参照しながら説明する。

【0024】

先ず、本実施の形態に係るエンジンの排気浄化制御装置１０を搭載した自動二輪車１２について図１を参照しながら説明する。

【0025】

自動二輪車１２は、図１に示すように、車体前部１４と車体後部１６とが低いフロア部１８を介して連結されて構成されている。車体前部１４は、その上部に、ハンドル２０が回転自在に取り付けられ、下部に前輪２２が軸支されている。車体後部１６は、その上部にシート２４が取り付けられ、下部に後輪２６が軸支されている。

【0026】

自動二輪車１２のエンジン２８には、図２に模式的に示すように、吸気管３０及び排気管３２が設けられ、エンジン２８とエアクリーナ３４間に吸気管３０が配管されている。吸気管３０に設けられたスロットルボディ３６には、スロットル弁３８が設けられる。吸気管３０上で、エンジン２８とスロットルボディ３６との間には燃料噴射弁４０が設けられる。

【0027】

スロットル弁３８は、スロットルグリップ４２（図１参照）の回動操作に応じて回動し、その回動量（スロットル弁３８の開度）がスロットルセンサ４４で検知される。運転者のスロットルグリップ４２の操作に応じて、スロットル弁３８を開閉することでエンジン２８へ供給する空気量を可変とする。

【0028】

エンジン２８には、エンジン冷却水温を検知する水温センサ４６が設けられ、吸気管３０には、吸入空気圧（吸気負圧）を検知するＰＢセンサ４８が設けられる。エンジン２８の排気管３２に設置された触媒５０の上流に設けられ、エアクリーナ３４からの空気を二次空気として排気管３２に導入する二次空気導入装置１０００と、エンジン２８の排気管３２に設置された触媒５０の下流に設けられ、触媒５０の下流側の空燃比を検出するＯ₂センサ５２（空燃比検出手段）が設けられる。このＯ₂センサ５２にて検知される酸素濃度は、触媒５０を通過した後の排気ガスの実空燃比に相当する。また、エンジン２８には、減速機構５４の出力ギヤの回転数から車速を検知する車速センサ５６が設けられる。スタータスイッチ５８は、イグニッションキーの操作によりエンジン２８を始動させるスイッチである。さらに、エアクリーナ３４の吸気管３０から遠い位置には、大気圧センサ６０が設けられる。

【0029】

そして、エンジン制御装置（エンジン・コントロール・ユニット：ＥＣＵ６２）は、図３に示すように、特定エンジン制御を行うＡＩ（二次空気導入）制御部１００２と、ＦＣ（フューエルカット）制御部１００４と、減速リーン制御部１００５とを有し、さらに、本実施の形態に係る排気浄化制御装置１０として機能する排気浄化制御部１００６を有する。

【0030】

ＡＩ制御部１００２は、二次空気を導入する所定の条件が成立している期間に、二次空気導入装置１０００を駆動して、エアクリーナ３４からの空気を二次空気として、排気管３２のうち、触媒５０の上流側に導入する。このＡＩ制御部１００２は、二次空気の導入開始に先立って、あるいは導入開始時点にＡＩ開始信号Ｓａｉｓを出力し、二次空気の導入が終了した時点でＡＩ終了信号Ｓａｉｅを出力する。

【0031】

ＦＣ制御部１００４は、スロットル開度ＴＨがゼロ（全閉）等のＦＣ制御を行う所定の条件が成立している期間に、燃料の噴射を中断するフューエルカット制御を実行する。ＦＣ制御部１００４は、フューエルカット制御の実行開始に先立って、あるいは実行開始時点にＦＣ制御開始信号Ｓｆｃｓを出力し、フューエルカット制御が終了した時点でＦＣ制御終了信号Ｓｆｃｅを出力する。

【0032】

減速リーン制御部１００５は、スロットル開度ＴＨの減少量と吸気圧の変化量等から減速リーン化を行う所定の条件が成立している期間に、基本噴射パルス幅を減少させる等の減速リーン化を実行する。減速リーン制御部１００５は、減速リーン化の実行開始に先立って、あるいは実行開始時点に減速リーン化開始信号Ｓｒｓｓを出力し、減速リーン化が終了した時点で減速リーン化終了信号Ｓｒｓｅを出力する。

【0033】

排気浄化制御部１００６は、スライディングモード制御部１００（Ｏ₂フィードバック制御手段）と、基本燃料噴射量算出部１０２と、リーン化対応部１０４とを有する。

【0034】

スライディングモード制御部１００は、制御対象の複数の状態量を変数とする線形関数により表される切換直線を予め構築しておき、それらの状態量をハイゲイン制御によって、切換直線上に高速で収束させ（到達モード）、さらに、所謂、等価制御入力によって、状態量を切換直線上に拘束しつつ切換直線上の所要の平衡点（収束点）に収束させる（スライディングモード）、可変構造型のフィードバック制御手法である。

【0035】

このようなスライディングモード制御は、制御対象の複数の状態量が切換直線上に収束してしまえば、外乱等の影響をほとんど受けずに、切換直線上の平衡点に状態量を安定に収束させることができるという優れた特性をもっている。

【0036】

触媒５０の下流側の排気ガスの酸素濃度等の特定成分の濃度を所定の適正値に整定させるように、エンジン２８の空燃比の補正量を求める場合、例えば触媒５０の下流側の排気ガスの特定成分の濃度の値とその変化速度とを制御対象である排気系の状態量として、それらの状態量をそれぞれスライディングモード制御を用いて切換直線上の平衡点（濃度の値及びその変化速度がそれぞれ所定の適正値及び「０」となる点）に収束させるように、空燃比の補正量を求める。スライディングモード制御を用いて空燃比の補正量を求めれば、従来のＰＩＤ制御等に較べて触媒５０の下流側の排気ガスの特定成分の濃度を精度よく所定の適正値に整定させることが可能である。このスライディングモード制御部１００からの出力は、補正係数ＫＯ２（ＳＭ）として切換部１１４を介して第１乗算器１０５に入力される。

【0037】

基本燃料噴射量算出部１０２は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＨ、吸入空気圧ＰＢから規定される基準の燃料噴射量を、基本燃料噴射マップ１０６を用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁３８の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量ＴＩＭＢを算出する。

【0038】

基本燃料噴射マップ１０６は、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨに基づく第１基本燃料噴射マップ１０６ａと、エンジン回転数ＮＥと吸入空気圧ＰＢに基づく第２基本燃料噴射マップ１０６ｂとを有する。従って、この排気浄化制御部１００６では、第１基本燃料噴射マップ１０６ａ及び第２基本燃料噴射マップ１０６ｂのうち、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに基づいて、使用すべき基本燃料噴射マップ１０６の指標が配列された選択用マップ１０８から使用すべき基本燃料噴射マップ１０６を選択指示するマップ選択部１１０を有する。選択用マップ１０８は、第１基本燃料噴射マップ１０６ａを使用すべき領域と、第２基本燃料噴射マップ１０６ｂを使用すべき領域とが配置されている。マップ選択部１１０は、入力されるエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨに基づいて、選択用マップ１０８から、使用すべき基本燃料噴射マップ１０６を選択し、その選択結果を出力する。エンジン回転数ＮＥが低いと第１基本燃料噴射マップ１０６ａが選択される確率が高くなり、エンジン回転数ＮＥが高いと第２基本燃料噴射マップ１０６ｂが選択される確率が高くなる。

【0039】

従って、基本燃料噴射量算出部１０２は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＨ、吸入空気圧ＰＢから規定される基準の燃料噴射量を、マップ選択部１１０にて選択された基本燃料噴射マップ１０６を用いて求め、その基準の燃料噴射量をスロットル弁３８の有効開口面積に応じて補正することで基本燃料噴射量ＴＩＭＢを算出する。この基本燃料噴射量ＴＩＭＢは、スライディングモード制御部１００からの補正係数ＫＯ２（ＳＭ）と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。

【0040】

リーン化対応部１０４は、リーン化開始検知部１１２と、切換部１１４と、還元処理開始要求部１１６と、リッチスパイク制御部１１８（還元処理手段）と、ＰＩＤ制御部１２０と、再開判定部１２２と、酸素蓄積量推測部１２４とを有する。

【0041】

リーン化開始検知部１１２は、ＡＩ制御部１００２からのＡＩ開始信号Ｓａｉｓ、又はＦＣ制御部１００４からのＦＣ制御開始信号Ｓｆｃｓ、又は減速リーン制御部１００５からの減速リーン化開始信号Ｓｒｓｓの入力に基づいて、スライディングモード制御部１００に制御停止要求信号Ｓａを出力し、切換部１１４に第１切換信号Ｓｈ１を出力し、酸素蓄積量推測部１２４にカウント開始信号Ｓｂを出力する。

【0042】

さらに、リーン化開始検知部１１２は、還元処理中に、ＡＩ開始信号Ｓａｉｓ、又はＦＣ制御開始信号Ｓｆｃｓ、減速リーン化開始信号Ｓｒｓｓの入力があった場合に、リッチスパイク制御部１１８、ＰＩＤ制御部１２０及び酸素蓄積量推測部１２４に強制終了信号Ｓｃを出力する。

【0043】

スライディングモード制御部１００は、リーン化開始検知部１１２からの制御停止要求信号Ｓａの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。切換部１１４は、第１切換信号Ｓｈ１の入力に基づいてリーン化対応部１０４からの出力に切り換える。酸素蓄積量推測部１２４は、二次空気導入等のリーン化の開始時点から触媒５０内の酸素蓄積量をカウンタ１２６を用いて推測し、さらに、還元処理終了時の触媒５０内の酸素蓄積量を推測する。具体的な処理については後述する。

【0044】

還元処理開始要求部１１６は、ＡＩ制御部１００２からのＡＩ終了信号Ｓａｉｅ、又はＦＣ制御部１００４からのＦＣ制御終了信号Ｓｆｃｅ、又は減速リーン制御部１００５からの減速リーン化終了信号Ｓｒｓｅの入力に基づいて、還元処理開始信号Ｓｄをリッチスパイク制御部１１８及び酸素蓄積量推測部１２４に出力する。

【0045】

リッチスパイク制御部１１８は、還元処理開始要求部１１６からの還元処理開始信号Ｓｄの入力に基づいて、エンジン２８の燃焼室にリッチスパイク（触媒５０に蓄積された酸素を還元することを目的として、一時的に燃料噴射量が通常よりも濃い空燃比となるように行うリッチ噴射）を行う。

【0046】

このリッチスパイク制御部１１８は、予め設定され、時間の経過に従って変化する還元補正係数ＫＣＡＴＲＤを出力する。具体的には、例えば図４に示すように、還元処理開始時点ｔ１から所定時間Ｔａにわたって第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）（第１のリッチ補正係数）を出力する。この場合、リッチスパイク制御部１１８は、還元処理開始信号Ｓｄの入力に基づいて、後述する酸素蓄積量推測部１２４からのカウント値に応じた第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）を出力する。例えば予め設定された固定値をカウント値に応じて補正して第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）として出力する。カウント値が大きくなるほど第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）も大きくなるように補正される（図７参照）。そして、所定時間Ｔａが経過した時点ｔ２から第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）（第２のリッチ補正係数）を読み出して出力する。第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）と第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）の大小関係は、第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）＞第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）となっている。なお、第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）及び第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）の出力期間（還元処理期間Ｔｂ）以外では、リッチスパイク制御部１１８は、初期値（＝１）を出力する。さらに、リッチスパイク制御部１１８は、所定時間Ｔａが経過した時点でＰＩＤ制御部１２０を起動する。

【0047】

ＰＩＤ制御部１２０は、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２と目標値Ｖｓｔｏ（ストイキ出力）との偏差が０（ゼロ）となるようにＰＩＤ制御（フィードバック制御）する。特に、本実施の形態では、出力値ＳＶＯ２が第１しきい値Ｖｔｈ１（第１の出力値）未満（偏差が大きい）であれば、高いゲインＧ_HにてＰＩＤ制御し、出力値（ＳＶＯ２）が第１しきい値Ｖｔｈ１以上（偏差が小さい）であれば、低いゲインＧ_LにてＰＩＤ制御する。

【0048】

リッチスパイク制御部１１８からの出力（第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２））とＰＩＤ制御部１２０からの出力（ＰＩＤ補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）：Ｏ₂フィードバック補正係数）は途中の第２乗算器１２８にて乗算され、補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）×ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）として第１乗算器１０５に入力される。これにより、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、リーン化対応部１０４からの補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）×ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力され、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに向けて変化していくことになる。

【0049】

特に、偏差が大きい期間（出力値ＳＶＯ２が第１しきい値Ｖｔｈ１未満）では、高いゲインＧ_HにてＰＩＤ制御することから、出力値ＳＶＯ２を目標値Ｖｓｔｏに向けて高速に収束させ、偏差が小さくなった段階（出力値ＳＶＯ２が第１しきい値Ｖｔｈ１以上）から、低いゲインＧ_LにてＰＩＤ制御することから、オーバーシュート（目標値Ｖｓｔｏを超える現象）を抑えることができる。

【0050】

なお、ＰＩＤ制御部１２０が停止している間は、ＰＩＤ制御部１２０からは停止中を示す初期値（＝１）が出力される。従って、二次空気の導入又はＦＣ制御又は減速リーン化の開始時点ｔ０から終了時点ｔ１にかけて、リッチスパイク制御部１１８及びＰＩＤ制御部１２０からそれぞれ初期値（＝１）が出力されることから、この期間（リーン化期間Ｔｃ）では、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。

【0051】

上述の終了時点ｔ１から所定時間Ｔａにかけて、リッチスパイク制御部１１８から第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）が出力され、ＰＩＤ制御部１２０から初期値（＝１）が出力されることから、この期間では、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）及び環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。このため、燃料の噴射量が大幅に増量される。

【0052】

上述の所定時間Ｔａが終了した時点ｔ２からは、リッチスパイク制御部１１８から第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）よりも小さい第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）が出力され、ＰＩＤ制御部１２０によるＰＩＤ補正係数ＫＯ２が出力されることから、この期間Ｔｄでは、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）、ＰＩＤ補正係数ＫＯ２及び環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。すなわち、第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）による燃料噴射量の増量をＰＩＤ補正係数ＫＯ２で補うかたちとなるため、出力値ＳＶＯ２は高速に目標値Ｖｓｔｏに向かって、しかも、オーバーシュートすることなく収束することとなる。

【0053】

そして、リッチスパイク制御部１１８は、出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２（第２の出力値）となった段階で、リッチスパイク制御を停止し、還元補正係数ＫＣＡＴＲＤとして初期値「１」を出力すると共に、酸素蓄積量推測部１２４に正常終了信号Ｓｆ（還元処理が正常終了したことを示す信号）を出力する。第１しきい値Ｖｔｈ１、第２しきい値Ｖｔｈ２及び目標値Ｖｓｔｏの大小関係は、Ｖｔｈ１≦Ｖｔｈ２＜Ｖｓｔｏである。

【0054】

リッチスパイク制御の停止時点ｔ３からＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに到達するまでの期間Ｔｅでは、リッチスパイク制御部１１８から初期値（＝１）が出力され、ＰＩＤ制御部１２０からＰＩＤ補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）が出力されることから、この期間Ｔｅでは、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、ＰＩＤ補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）及び環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力される。

【0055】

また、リッチスパイク制御部１１８は、還元処理中において、リーン化開始検知部１１２からの強制終了信号Ｓｃの入力に基づいて、リッチスパイク制御を停止し、還元補正係数ＫＣＡＴＲＤとして初期値「１」を出力する。同様に、ＰＩＤ制御部１２０は、強制終了信号Ｓｃの入力に基づいてＰＩＤ制御を停止し、ＰＩＤ補正係数ＫＯ２として初期値「１」を出力する。

【0056】

再開判定部１２２は、出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏになった段階で、スライディングモード制御部１００に制御再開信号Ｓｅを出力し、切換部１１４に第２切換信号Ｓｈ２を出力し、酸素蓄積量推測部１２４にリセット信号Ｓｒを出力する。スライディングモード制御部１００は、再開判定部１２２からの制御再開信号Ｓｅの入力に基づいてスライディングモードによるＯ₂フィードバック制御を再開し、切換部１１４は、第２切換信号Ｓｈ２の入力に基づいてスライディングモード制御部１００からの出力に切り換える。これにより、スライディングモード制御部１００からの出力が補正係数ＫＯ２として切換部１１４を介して第１乗算器１０５に入力される。すなわち、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、スライディングモード制御部１００からの補正係数ＫＯ２と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力されることになる。

【0057】

一方、酸素蓄積量推測部１２４は、カウント値累算部１３０と、カウント値補正部１３２とを有する。

【0058】

カウント値累算部１３０は、リーン化開始検知部１１２からのカウント開始信号Ｓｂの入力に基づいて、カウンタテーブル１３４からサイクル毎にカウント値を読み出して、カウンタ１２６に出力する。カウンタ１２６は、入力されたカウント値を現在の計数値に加算（累算）する。ここで、１サイクルは、エンジン２８での吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の一連の行程をいう。カウンタテーブル１３４は、基本燃料噴射マップ１０６と同様に、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨから規定されるカウント値が配列されて構成されている。カウント値の配列は、基本的には、エンジン回転数ＮＥが上昇するにつれてカウント値が減少し、スロットル開度ＴＨが全閉から全開に向かってカウント値が上昇する配列となっている。従って、カウンタ１２６において、サイクル毎のエンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに応じたカウント値が累算されることになる。

【0059】

また、カウント値累算部１３０は、還元処理開始要求部１１６からの還元処理開始信号Ｓｄの入力に基づいて、カウンタ１２６でのカウント値の累算を停止する。この段階で、還元処理が開始された時点ｔ１での触媒５０の酸素蓄積量が推測される。

【0060】

また、カウント値累算部１３０は、再開判定部１２２からのリセット信号Ｓｒの入力に基づいてカウンタ１２６のカウント値を初期値「０」にリセットする。

【0061】

カウント値補正部１３２は、リーン化開始検知部１１２からの強制終了信号Ｓｃ又はリッチスパイク制御部１１８からの正常終了信号Ｓｆの入力に基づいて、還元処理が終了した時点ｔ３でのカウント値を出力値ＳＶＯ２に応じた値に補正する。

【0062】

このカウント値補正部１３２は、カウント値補正マップ１３６を使用する。カウント値補正マップ１３６は、図５に示すように、出力値ＳＶＯ２に対応して補正係数が配列された構成を有し、出力値ＳＶＯ２の上昇に応じて補正係数が減少する特性を有する。カウント値補正マップ１３６での出力値ＳＶＯ２の範囲はオーバーリーン（空燃比：１．８５）に対応した出力値ＳＶＯ２から第２しきい値Ｖｔｈ２に対応した出力値ＳＶＯ２の範囲である。補正係数の範囲は、０よりも大きく１以下である（上限値＝１）。補正係数は、出力値ＳＶＯ２が上昇するに従って、０に向かって減少し、特に、出力値ＳＶＯ２が低い領域では、出力値ＳＶＯ２が上昇するに従って、補正係数が急峻に減少し、出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２に近い領域では、出力値ＳＶＯ２が上昇するに従って、補正係数が緩やかに減少する特性になっている。図５の例では、出力値ＳＶＯ２が低い領域では、傾きが大きい線形特性とし、出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２に近い領域では、傾きが小さい線形特性とした例を示している。

【0063】

そして、カウント値補正部１３２は、リーン化開始検知部１１２からの強制終了信号Ｓｃ又はリッチスパイク制御部１１８からの正常終了信号Ｓｆの入力に基づいて、カウンタ１２６から現在のカウント値を読み出し、カウント値補正マップ１３６から現時点の出力値ＳＶＯ２に応じた補正係数を読み出す。そして、カウント値に補正係数を乗算して、カウント値を補正し、補正後のカウント値をカウンタ１２６に格納する。

【0064】

次に、リーン化対応部１０４の処理動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。

【0065】

先ず、図６のステップＳ１において、リーン化開始検知部１１２は、二次空気の導入又はＦＣ制御又は減速リーン化が開始されたか否かを判別する。この判別は、ＡＩ制御部１００２からのＡＩ開始信号Ｓａｉｓの入力、又はＦＣ制御部１００４からのＦＣ制御開始信号Ｓｆｃｓの入力、又は減速リーン制御部１００５からの減速リーン化開始信号Ｓｒｓｓの入力があったかどうかで行われる。

【0066】

ＡＩ開始信号Ｓａｉｓの入力、又はＦＣ制御開始信号Ｓｆｃｓの入力、又は減速リーン化開始信号Ｓｒｓｓの入力があった場合は、次のステップＳ２に進み、スライディングモード制御部１００は、リーン化開始検知部１１２からの停止要求信号Ｓａの入力に基づいて空燃比制御を一時的に停止する。このとき、切換部１１４は、リーン化開始検知部１１２からの第１切換信号Ｓｈ１の入力に基づいて、リーン化対応部１０４からの出力に切り換える。二次空気の導入等のリーン化が行われている間は、リッチスパイク制御部１１８及びＰＩＤ制御部１２０からは初期値「１」が出力されているため、空燃比制御は停止状態とされる。

【0067】

その後、ステップＳ３において、酸素蓄積量推測部１２４のカウント値累算部１３０は、リーン化開始検知部１１２からのカウント開始信号Ｓｂの入力に基づいて、酸素蓄積量のカウント（カウント値の累算）を開始する。

【0068】

ステップＳ４において、還元処理開始要求部１１６は、二次空気の導入の終了又はＦＣ制御の終了又は減速リーン化の終了を待つ。すなわち、ＡＩ制御部１００２からのＡＩ終了信号Ｓａｉｅの入力、又はＦＣ制御部１００４からのＦＣ制御終了信号Ｓｆｃｅの入力、又は減速リーン制御部１００５からの減速リーン化終了信号Ｓｒｓｅの入力を待つ。

【0069】

上述のステップＳ４において、ＡＩ終了信号Ｓａｉｅの入力、又はＦＣ制御終了信号Ｓｆｃｅの入力、又は減速リーン化終了信号Ｓｒｓｅの入力があった場合に、次のステップＳ５に進み、酸素蓄積量推測部１２４のカウント値累算部１３０は、還元処理開始要求部１１６からの還元処理開始信号Ｓｄの入力に基づいて、酸素蓄積量のカウント（カウント値の累算）を停止する。停止した時点のカウンタ１２６の累算値は還元処理が終了するまで維持される。

【0070】

その後、ステップＳ６及びステップＳ７において、リッチスパイク制御部１１８は、所定時間Ｔａにわたって第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）を出力する。このとき、酸素蓄積量推測部１２４からのカウント値に応じた第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）を出力する。これにより、燃料の噴射量が大幅に増量される。

【0071】

所定時間Ｔａが経過した段階で、ステップＳ８以降において、リッチスパイク制御部１１８とＰＩＤ制御部１２０による空燃比制御が行われる。

【0072】

すなわち、ステップＳ８において、リッチスパイク制御部１１８は、第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）を出力する。ステップＳ９において、リッチスパイク制御部１１８は、出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２以上であるかを判別する。出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２未満であれば、ステップＳ１０に進み、ＰＩＤ制御部１２０は、出力値ＳＶＯ２が第１しきい値Ｖｔｈ１以下であるかを判別する。出力値ＳＶＯ２が第１しきい値Ｖｔｈ１以下であれば、ステップＳ１１に進み、ＰＩＤ制御のゲインを高いゲインＧ_Hに設定し、出力値ＳＶＯ２が第１しきい値Ｖｔｈ１を超えていれば、ステップＳ１２に進み、ＰＩＤ制御のゲインを低いゲインＧ_Lに設定する。

【0073】

そして、ステップＳ１３において、ＰＩＤ制御部１２０は、設定されたゲインにてＰＩＤ制御を行い、ＰＩＤ補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）を出力する。これにより、第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）による燃料噴射量の増量をＰＩＤ補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）で補うかたちとなるため、出力値ＳＶＯ２は高速に目標値Ｖｓｔｏに向かう。その結果、図４に示すように、本来、例えば時点ｔ４まで必要だった還元処理がそのよりも短い時点ｔ３にて還元処理を終了させることができる。

【0074】

次のステップＳ１４において、リッチスパイク制御部１１８、ＰＩＤ制御部１２０及びカウント値補正部１３２は、還元処理の強制終了があるか否かを判別する。この判別は、還元処理中にリーン化開始検知部１１２から強制終了信号Ｓｃが出力されたかどうかで行われる。強制終了でなければ、次のステップＳ８以降の処理に戻り、リッチスパイク制御部１１８とＰＩＤ制御部１２０による空燃比制御が行われる。

【0075】

一方、上述したステップＳ９において、出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２以上であると判別された場合は、ステップＳ１５に進み、リッチスパイク制御部１１８は、リッチスパイク制御（還元処理）を停止する。次のステップＳ１６において、カウント値補正部１３２は、カウント値補正マップ１３６から現在の出力値に応じた補正係数を読み出して、カウンタ１２６の累算値（カウント値）に補正係数を乗算することで、カウント値を補正する。これにより、還元処理の開始時点ｔ１で累算が停止されていたカウンタ１２６の累算値は、第２しきい値Ｖｔｈ２に応じた累算値に補正される。

【0076】

その後、ステップＳ１７において、低いゲインＧ_LでのＰＩＤ制御部１２０による空燃比制御が行われ、ステップＳ１８において、再開判定部１２２は、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに達したか否か判別する。出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに達していなければ、ステップＳ１７に戻り、ＰＩＤ制御が行われる。すなわち、出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに達するまで、ステップＳ１７において、低いゲインＧ_LでのＰＩＤ制御部１２０による空燃比制御が行われると共に、補正された累算値が維持される。この場合、出力値ＳＶＯ２は、オーバーシュートすることなく目標値Ｖｓｔｏに収束することとなる。

【0077】

そして、上述したステップＳ１８において、出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに達したと判別された段階で、ステップＳ１９に進み、カウント値累算部１３０は、再開判定部１２２からのリセット信号Ｓｒの入力に基づいて、カウンタ１２６の累算値を初期値「０」にリセットする。また、ステップＳ２０において、スライディングモード制御部１００は、再開判定部１２２からの制御再開信号Ｓｅの入力に基づいてスライディングモード制御による空燃比制御を再開する。このとき、切換部１１４は、再開判定部１２２からの第２切換信号Ｓｈ２の入力に基づいてスライディングモード制御部１００からの出力に切り換える。これにより、基本燃料噴射量ＴＩＭＢが、スライディングモード制御部１００からの補正係数ＫＯ２（ＳＭ）と、水温、吸気温、大気圧等からなる環境補正係数ＫＥＣＯによって補正されて燃料噴射時間Ｔｏｕｔとして出力されることになる。

【0078】

ところで、図７に示すように、還元処理中の例えば時点ｔ５において、再び二次空気の導入等が行われると、図６のステップＳ１４において、強制終了であると判別され、ステップＳ２１以降の強制終了処理に進む。すなわち、ステップＳ２１において、リッチスパイク制御部１１８及びＰＩＤ制御部１２０は、リーン化開始検知部１１２からの強制終了信号Ｓｃの入力に基づいて、リッチスパイク制御及びＰＩＤ制御を停止する。

【0079】

また、ステップＳ２２において、カウント値補正部１３２は、強制終了信号Ｓｃの入力に基づいて、カウント値補正マップ１３６から現在の出力値ＳＶＯ２に応じた補正係数を読み出して、カウンタ１２６の累算値（カウント値）に補正係数を乗算することで、カウント値を補正する。これにより、還元処理の開始時点ｔ１で累算が停止されていたカウンタ１２６の累算値は、強制終了した時点ｔ５の出力値ＳＶＯ２に応じた累算値に補正されることになる。このカウント補正処理は、還元処理が強制終了され、再び二次空気の導入等が行われる際のカウント初期値を適正な値に設定することができる。そのため、還元処理が繰り返される場合においても、２度目以降の還元処理を適正なリッチ噴射制御で行うことができる。

【0080】

ステップＳ２２でのカウント値の補正処理が終了した段階で、ステップＳ３以降の処理に戻る。図７に示すように、強制終了時点ｔ５以降は、上述した図４のリーン化開始時点ｔ０以降と同様の処理が行われ、還元処理中に、二次空気の導入等が行われなければ、リッチスパイク制御部１１８とＰＩＤ制御部１２０による空燃比制御が行われ、出力値ＳＶＯ２が第２しきい値Ｖｔｈ２に達した段階で、カウンタ１２６の累算値が第２しきい値Ｖｔｈ２に応じた累算値に補正され、さらに、出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏに達した段階で、累算値が０にリセットされて、スライディングモード制御部１００による空燃比制御が再開される。

【0081】

そして、上述のステップＳ２０においてスライディングモード制御部１００での空燃比制御が再開された段階、あるいは、ステップＳ１において、二次空気導入でもＦＣ制御でも減速リーン化でもないと判別された場合は、ステップＳ２３に進み、排気浄化制御装置１０の終了要求（電源断、メンテナンス要求等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ１以降の処理を繰り返し、終了要求があった段階で、この排気浄化制御装置１０での処理動作を終了する。

【0082】

このように、本実施の形態に係るエンジン２８の排気浄化制御装置１０は、排気管３２に導入される空気量が増加される特定エンジン制御（二次空気の導入、ＦＣ制御、減速リーン化制御）時に、スライディングモード制御を停止した後、特定エンジン制御後の燃料噴射量にオープンループ制御の還元補正係数ＫＣＡＴＲＤを乗算するリッチスパイク制御部１１８（還元処理手段）を備えるエンジン２８の排気浄化制御装置１０において、触媒５０の還元処理中に、Ｏ₂フィードバック制御（ＰＩＤ制御部１２０によるＰＩＤ制御）を再開し、燃料噴射量に目標値Ｖｓｔｏと現在の出力値ＳＶＯ２との偏差を基に導出されるＯ₂フィードバック補正係数ＫＯ２（ＰＩＤ）をさらに乗算するようにしている。

【0083】

Ｏ₂センサ５２は、ストイキ近傍で、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２がリーン側からリッチ側に急激に変化するため、還元処理中の出力値ＳＶＯ２はリーン出力となる。そのため、例えばストイキ近傍にＳＶＯ２の目標値Ｖｓｔｏを設定すると、必ずフィードバック制御での偏差が生じ、燃料を増量させることができる。本来、通常のＯ₂フィードバック制御がしにくい還元処理中にあえて、Ｏ₂フィードバック制御を同時に行うことで、触媒５０下流の空燃比を検出するＯ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２の目標値Ｖｓｔｏとの偏差を活かし、未燃ガスの発生を抑えながらも、還元補正係数ＫＣＡＴＲＤのマージンを削るべく可及的にリッチ噴射を行うことが可能となり、還元処理を早期に終了させることができる。

【0084】

また、本実施の形態では、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏよりも低い第１しきい値Ｖｔｈ１になったら、Ｏ₂フィードバック制御のゲインを弱めるようにしている。これにより、目標値Ｖｓｔｏを超える、いわゆるオーバーシュートの発生を回避することができる。

【0085】

還元補正係数ＫＣＡＴＲＤは、還元処理開始から所定時間Ｔａにわたって出力される第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）と、所定時間Ｔａの経過後に出力され、第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）よりも低い第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）とを有する。そして、還元処理中のＯ₂フィードバック制御を、第２還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ２）の移行時に開始するようにしたので、第１還元補正係数ＫＣＡＴＲＤ（Ｋ１）のみによるリッチスパイク制御と比して、過剰に燃料噴射することを抑えることができる。

【0086】

本実施の形態では、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２がＯ₂フィードバック制御の目標値Ｖｓｔｏよりも低い第２しきい値Ｖｔｈ２（≧第１しきい値Ｖｔｈ１）になった段階で、還元処理のみ終了させる。すなわち、還元処理が終盤にさしかかったら、還元処理による増量補正を終了させ、Ｏ₂フィードバック制御のみとすることで、オーバーシュートを抑えながら目標値Ｖｓｔｏに収束させ易くすることができる。

【0087】

さらに、本実施の形態では、二次空気導入、又はＦＣ制御、又は減速リーン化制御後のカウント値に、還元処理終了時のＯ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２から導出される補正係数を乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する酸素蓄積量推測部１２４を備えている。すなわち、ＡＩ実施時、又はＦＣ制御の実施時、又は減速リーン化制御の実施時は、カウンタ１２６によって酸素蓄積量を加算推測し、還元処理中はその値を保持する。そして、還元処理が正常又は強制終了した際のＯ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２から補正係数を導出し、カウント値に乗算することで、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測する。Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２は、触媒５０内の酸素蓄積量と関連があるため、還元処理終了時のＯ₂センサ５２の出力を参照することで、触媒５０の状態を比較的精度よく推測することができる。これにより、還元処理の最中に触媒５０内の酸素蓄積量をその都度算出する必要をなくしながら、還元処理終了時の酸素蓄積量を推測することができるため、簡素な手法で酸素蓄積量を精度よく推測することが可能となる。

【0088】

また、本実施の形態では、還元処理が二次空気の再導入、又はＦＣ制御の再実行、又は減速リーン化制御の再実行によって強制終了される際のカウント値の補正値を、二次空気再導入時、ＦＣ制御の再実行時、又は減速リーン化制御の再実行時のカウント値の初期値としている。これにより、還元処理が強制終了され、再びＡＩが導入される際、あるいは再びＦＣ制御が実行される際、あるいは再び減速リーン化制御が実行される際のカウンタ１２６の初期値を適正に設定することができるため、還元処理が繰り返される際も、２度目以降の還元処理を適正なリッチ噴射制御で行うことができる。

【0089】

還元処理後、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が目標値Ｖｓｔｏ（ストイキ出力）に達した段階で、カウンタ１２６をゼロにリセットしたので、その後のＡＩ導入時、あるいはＦＣ制御時、あるいは減速リーン化制御時に、カウント値がゼロの状態からの適切なカウントを行うことが可能となる。

【0090】

還元処理終了時の補正係数は、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が高いほど低くなるように設定されている。Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が高いほど、空燃比はリッチ側であるため、触媒５０内の酸素蓄積量は低いと考えられる。従って、還元処理終了時の補正係数を、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が高いほど低くなるように設定することで、精度よく補正係数を設定することができる。

【0091】

しかも、還元処理終了時のＯ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２に対する補正係数の関係を、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が低い領域では、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が上昇するに従って、補正係数が急峻に減少し、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が高い領域では、Ｏ₂センサ５２の出力値ＳＶＯ２が上昇するに従って、補正係数が緩やかに減少する特性を有するようにしたので、さらに、精度よく補正係数を設定することが可能となる。

【0092】

なお、本発明に係るエンジンの排気浄化制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0093】

１０…排気浄化制御装置 １２…自動二輪車
２８…エンジン ３０…吸気管
３２…排気管 ３８…スロットル弁
４０…燃料噴射弁 ４４…スロットルセンサ
４８…ＰＢセンサ ５０…触媒
５２…Ｏ₂センサ ６２…ＥＣＵ
１００…スライディングモード制御部 １０２…基本燃料噴射量算出部
１０４…リーン化対応部 １１０…マップ選択部
１１２…リーン化開始検知部 １１４…切換部
１１６…還元処理開始要求部 １１８…リッチスパイク制御部
１２０…ＰＩＤ制御部 １２２…再開判定部
１２４…酸素蓄積量推測部 １２６…カウンタ
１３０…カウント値累算部 １３２…カウント値補正部
１３４…カウンタテーブル １３６…カウント値補正マップ
１０００…二次空気導入装置 １００２…ＡＩ制御部
１００４…ＦＣ制御部 １００５…減速リーン制御部
１００６…排気浄化制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】