特許 7740274 エンジンシステム

(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】

(24)【登録日】2025-09-08

(45)【発行日】2025-09-17

(54)【発明の名称】エンジンシステム

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20250909BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20250909BHJP

【ＦＩ】

F02D41/04

F01N3/28 301F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023004513

(22)【出願日】2023-01-16

(65)【公開番号】P2024100483

(43)【公開日】2024-07-26

【審査請求日】2024-09-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 泰祐

(72)【発明者】

【氏名】山口 雄士

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１２７５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１９４４５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００、 ３／０２、 ３／０４－ ３／３８、

９／００－１１／００

Ｆ０２Ｄ ４１／００－４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン本体と、
前記エンジン本体に接続された排気通路と、
前記排気通路に配置され酸素吸蔵能力を有した第１触媒と、
前記排気通路の前記第１触媒よりも下流に配置された第２触媒と、
前記排気通路の前記第１触媒と前記第２触媒との間に配置されたフィルタと、
前記排気通路の前記第１触媒と前記フィルタとの間に配置され、排気ガスの空燃比を検出するセンサと、
前記エンジン本体の燃料噴射量と吸入空気量とを制御することにより、前記エンジン本体の空燃比を目標空燃比に制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記センサにより検出された検出空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン判定空燃比以上となった場合に、前記目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比から理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に切り替え、前記検出空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ判定空燃比となった場合に、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比に切り替える空燃比制御部と、
前記フィルタの温度と、前記フィルタでの排気微粒子の堆積量とを取得する取得部と、
前記温度及び堆積量に応じて前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより、前記フィルタ及び第２触媒への酸素供給量を制御する酸素供給量制御部と、を備えたエンジンシステム。

【請求項2】

前記温度が第１温度閾値よりも高く前記堆積量が第１堆積量閾値よりも大きい第１状態では、前記温度が基準温度閾値以下であり前記堆積量が基準堆積量閾値以下である基準状態よりも、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより酸素供給量を減少させ、
前記第１温度閾値は、前記基準温度閾値よりも高く、
前記第１堆積量閾値は、前記基準堆積量閾値よりも大きい、請求項１のエンジンシステム。

【請求項3】

前記温度が第２温度閾値よりも高く前記第１温度閾値以下であり且つ前記堆積量が第２堆積量閾値よりも大きく前記第１堆積量閾値以下である第２状態では、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより前記第１状態よりも前記酸素供給量を増大させ且つ前記基準状態よりも前記酸素供給量を減少させ、
前記第２温度閾値は、前記第１温度閾値よりも低く且つ前記基準温度閾値よりも高く、
前記第２堆積量閾値は、前記第１堆積量閾値よりも小さく且つ前記基準堆積量閾値よりも大きい、請求項２のエンジンシステム。

【請求項4】

前記温度が前記基準温度閾値よりも高く前記第２温度閾値以下であり且つ前記堆積量が前記基準堆積量閾値よりも大きく前記第２堆積量閾値以下である第３状態では、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより前記基準状態よりも前記酸素供給量を増大させる、請求項３のエンジンシステム。

【請求項5】

前記取得部は、前記エンジン本体の吸入空気量を取得し、
前記第３状態において前記エンジンの吸入空気量が空気量閾値よりも大きい場合には、前記第３状態において前記吸入空気量が前記空気量閾値以下の場合よりも、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより前記酸素供給量を減少させる、請求項４のエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジン本体に接続された排気通路の上流と下流とのそれぞれに配置された第１触媒と第２触媒との間に、フィルタが設けられる場合がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１２７５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フィルタや第２触媒への理想的な酸素供給量は、フィルタの状態に応じて異なる。例えばフィルタの状態によらずに酸素供給量が一定であると、フィルタが過昇温したり、又は第２触媒の浄化能力が低下するおそれがある。

【0005】

そこで、フィルタの状態に応じてフィルタ及び第２触媒への酸素供給量を制御できるエンジンシステム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】

【0006】

上記目的は、エンジン本体と、前記エンジン本体に接続された排気通路と、前記排気通路に配置され酸素吸蔵能力を有した第１触媒と、前記排気通路の前記第１触媒よりも下流に配置された第２触媒と、前記排気通路の前記第１触媒と前記第２触媒との間に配置されたフィルタと、前記排気通路の前記第１触媒と前記フィルタとの間に配置され、排気ガスの空燃比を検出するセンサと、前記エンジン本体の燃料噴射量と吸入空気量とを制御することにより、前記エンジン本体の空燃比を目標空燃比に制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記センサにより検出された検出空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン判定空燃比以上となった場合に、前記目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比から理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に切り替える空燃比制御部と、前記フィルタの温度と、前記フィルタでの排気微粒子の堆積量とを取得する取得部と、前記温度及び堆積量に応じて前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより、前記フィルタ及び第２触媒への酸素供給量を制御する酸素供給量制御部と、を備えたエンジンシステムによって達成できる。

【0007】

前記温度が第１温度閾値よりも高く前記堆積量が第１堆積量閾値よりも大きい第１状態では、前記温度が基準温度閾値以下であり前記堆積量が基準堆積量閾値以下である基準状態よりも、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより酸素供給量を減少させ、前記第１温度閾値は、前記基準温度閾値よりも高く、前記第１堆積量閾値は、前記基準堆積量閾値よりも大きくてもよい。

【0008】

前記温度が第２温度閾値よりも高く前記第１温度閾値以下であり且つ前記堆積量が第２堆積量閾値よりも大きく前記第１堆積量閾値以下である第２状態では、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより前記第１状態よりも前記酸素供給量を増大させ且つ前記基準状態よりも前記酸素供給量を減少させ、前記第２温度閾値は、前記第１温度閾値よりも低く且つ前記基準温度閾値よりも高く、前記第２堆積量閾値は、前記第１堆積量閾値よりも小さく且つ前記基準堆積量閾値よりも大きくてもよい。

【0009】

前記温度が前記基準温度閾値よりも高く前記第２温度閾値以下であり且つ前記堆積量が前記基準堆積量閾値よりも大きく前記第２堆積量閾値以下である第３状態では、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより前記基準状態よりも前記酸素供給量を増大させてもよい。

【0010】

前記取得部は、前記エンジン本体の吸入空気量を取得し、前記第３状態において前記エンジンの吸入空気量が空気量閾値よりも大きい場合には、前記第３状態において前記吸入空気量が前記空気量閾値以下の場合よりも、前記酸素供給量制御部は前記リーン判定空燃比及び目標リーン空燃比の少なくとも一方を設定することにより前記酸素供給量を減少させてもよい。

【発明の効果】

【0011】

フィルタの状態に応じてフィルタ及び第２触媒への酸素供給量を制御できるエンジンシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】エンジンシステムの概略構成図である。

【図2】検出空燃比ＡＦｂの推移を例示したタイミングチャートである。

【図3】フィルタに堆積した排気微粒子の堆積量Ｐとフィルタの温度Ｔとに応じて設定されるリーン判定空燃比ＬＤを規定したマップの例示図である。

【図4】空燃比制御を例示したフローチャートである。

【図5】目標空燃比ＴＡＦの推移を例示したタイミングチャートである。

【図6】フィルタに堆積した排気微粒子の堆積量Ｐとフィルタの温度Ｔとに応じて設定されるリーン目標空燃比ＴＬを規定したマップの例示図である。

【図7】変形例の空燃比制御を例示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［エンジンシステムの概略構成］
図１は、エンジンシステム１の概略構成図である。エンジンシステム１は、例えば車両に搭載されているが、これに限定されず、車両以外の船舶に搭載されていてもよい。エンジンシステム１は、エンジン本体１０、吸気通路２０、及び排気通路３０を含む。エンジン本体１０は、ガソリンエンジンであるが、ディーゼルエンジンであってもよいし水素エンジンであってもよい。各気筒内には、燃焼室１１、ピストン１２、点火プラグ１６が設けられている。エンジン本体１０の内部には、コンロッド１３、及びクランクシャフト１４が配置されている。ピストン１２は、コンロッド１３によりクランクシャフト１４に連結されている。エンジン本体１０には、回転数センサ１５が設けられている。また、エンジン本体１０では、気筒毎に筒内噴射弁１７が設けられている。回転数センサ１５は、クランクシャフト１４の回転数を検出することにより、エンジン本体１０の回転数を検出する。筒内噴射弁１７は、燃焼室１１内に燃料を直接噴射する。点火プラグ１６は、燃焼室１１内での混合気に点火する。エンジン本体１０の吸気ポートには、吸気通路２０が接続されている。エンジン本体１０の排気ポートには、排気通路３０が接続されている。吸気バルブ１８ａは、エンジン本体１０の吸気ポートを開閉する。排気バルブ１８ｂは、エンジン本体１０の排気ポートを開閉する。

【0014】

吸気通路２０には、上流側から下流側に順に、エアクリーナ２１、エアフローメータ２２、スロットルバルブ２３が設けられている。エアクリーナ２１は、外部から流入する空気から粉塵を除去する。エアフローメータ２２は、吸入空気量Ｇａを取得する。スロットルバルブ２３は、吸入空気量Ｇａを調節する。

【0015】

吸気バルブ１８ａが開くと、空気は吸気通路２０から燃焼室１１へと導入される。筒内噴射弁１７から噴射された燃料と空気との混合気は、ピストン１２で圧縮され、点火プラグ１６により点火される。混合気への点火によりピストン１２は燃焼室１１内を上下に往復運動して、クランクシャフト１４が回転する。燃焼後の排気ガスは、排気通路３０から排出される。

【0016】

排気通路３０には上流側から下流側に順に、第１センサ３１ａ、第１触媒３２ａ、第２センサ３１ｂ、フィルタ３３、及び第２触媒３２ｂが設けられている。第１センサ３１ａ及び第２センサ３１ｂは、排気通路３０を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサである。第１センサ３１ａ及び第２センサ３１ｂのうちの少なくとも一つは、排気ガスの酸素濃度を検出することにより排気ガスの空燃比を検出することができる酸素濃度センサであってもよい。第１センサ３１ａは、エンジン本体１０から排出され第１触媒３２ａに流入する排気ガスの空燃比を検出する。第２センサ３１ｂは、第１触媒３２ａから排出されフィルタ３３や第２触媒３２ｂに流入する排気ガスの空燃比を検出する。フィルタ３３は、多孔質セラミックス構造体であり、排気ガス中の排気微粒子を捕集する。

【0017】

第１触媒３２ａ及び第２触媒３２ｂは、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）の触媒金属を含み、酸素吸蔵能力を有する三元触媒である。三元触媒は、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有することにより、酸素吸蔵量に応じてＮＯｘ及びＨＣの浄化作用を有する。尚、第２触媒３２ｂは、酸素吸蔵能力を有していなくてもよい。

【0018】

エンジンシステム１は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）１００を含む。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置を備えている。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ１００は、運転者により操作されるアクセルペダルやブレーキペダルの操作量やエンジン本体１０の回転数や負荷に基づいて、点火プラグ１６、筒内噴射弁１７、及びスロットルバルブ２３を制御する。ＥＣＵ１００には、回転数センサ１５、エアフローメータ２２、第１センサ３１ａ、及び第２センサ３１ｂの検出値が入力される。またＥＣＵ１００は、上述したＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び記憶装置により、後述する空燃比制御部、取得部、及び酸素供給量制御部を機能的に実現する。

【0019】

［空燃比制御］
ＥＣＵ１００は、エンジン本体１０での燃料噴射量及び吸入空気量を制御することにより、第１センサ３１ａの検出空燃比ＡＦａが目標空燃比ＴＡＦとなるように、エンジン本体１０から排出される排気ガスの空燃比を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、検出空燃比ＡＦａが目標空燃比ＴＡＦに収束するように、検出空燃比ＡＦａに基づいて筒内噴射弁１７からの燃料噴射量やスロットルバルブ２３の開度をフィードバック制御する。これにより、エンジン本体１０から排出される排気ガスの空燃比を目標空燃比ＴＡＦに制御される。詳細には以下のようにして空燃比が制御される。

【0020】

ＥＣＵ１００は、第２センサ３１ｂの検出空燃比ＡＦｂがリーン判定空燃比ＬＤとなった場合に、目標空燃比ＴＡＦをリッチ目標空燃比ＴＲに設定する。ＥＣＵ１００は、検出空燃比ＡＦｂがリッチ判定空燃比ＲＤとなった場合に、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比ＳＴよりも大きいリーン目標空燃比ＴＬに設定する。ここで、リーン判定空燃比ＬＤは、理論空燃比ＳＴよりも大きい。リッチ判定空燃比ＲＤは、理論空燃比ＳＴよりも小さい。リーン目標空燃比ＴＬは、理論空燃比ＳＴよりも大きい。リッチ目標空燃比ＴＲは、理論空燃比ＳＴよりも小さい。従って検出空燃比ＡＦｂは、リーン判定空燃比ＬＤとリッチ判定空燃比ＲＤの間で周期的に変動する。上記の制御は空燃比制御部が実行する処理の一例である。

【0021】

図２は、検出空燃比ＡＦｂの推移を例示したタイミングチャートである。本実施例では、リーン判定空燃比ＬＤは空燃比ＬＤ０～ＬＤ４のうちの何れかに設定される。空燃比ＬＤ０～ＬＤ４のうち空燃比ＬＤ１が最小である。空燃比ＬＤ２は空燃比ＬＤ１よりも大きい。空燃比ＬＤ０は空燃比ＬＤ２よりも大きい。空燃比ＬＤ３はＬＤ０よりも大きい。空燃比ＬＤ４は空燃比ＬＤ３よりも大きい。最初に、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ０に設定された場合での検出空燃比ＡＦｂの推移について説明する。検出空燃比ＡＦｂが空燃比ＬＤ０にまで上昇すると、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬからリッチ目標空燃比ＴＲに切り替えられる（時刻ｔ１）。これにより、第１触媒３２ａに流入する排気ガス中のＨＣは、第１触媒３２ａに吸蔵された酸素により酸化浄化される。これにより、検出空燃比ＡＦｂはリーン側から理論空燃比ＳＴに向かって低下する。第１触媒３２ａの酸素吸蔵量がゼロに近づくと、第１触媒３２ａから排出される排気ガスの酸素濃度が低下して検出空燃比ＡＦｂはリッチ側に低下する。

【0022】

検出空燃比ＡＦｂがリッチ判定空燃比ＲＤにまで低下すると、目標空燃比ＴＡＦは所定のリッチ目標空燃比ＴＲから所定のリーン目標空燃比ＴＬに切り替えられる（時刻ｔ２）。これにより、第１触媒３２ａに流入する排気ガス中の酸素が第１触媒３２ａに吸蔵されて、排気ガス中のＮＯｘが還元浄化される。これにより、検出空燃比ＡＦｂはリッチ側から理論空燃比ＳＴに向かって上昇する。第１触媒３２ａの酸素吸蔵量が多くなると、第１触媒３２ａから排出される排気ガスの酸素濃度が上昇して検出空燃比ＡＦｂはリーン側に上昇する。

【0023】

図２には、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ１～ＬＤ４のそれぞれに設定された場合の検出空燃比ＡＦｂ１～ＡＦｂ４を示している。検出空燃比ＡＦｂ１が空燃比ＬＤ１にまで上昇すると、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬからリッチ目標空燃比ＴＲに切り替えられる。検出空燃比ＡＦｂ２が空燃比ＬＤ２にまで上昇した場合、検出空燃比ＡＦｂ３が空燃比ＬＤ３にまで上昇した場合、及び検出空燃比ＡＦｂ４が空燃比ＬＤ４にまで上昇した場合も同様に、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬからリッチ目標空燃比ＴＲに切り替えられる。

【0024】

設定されるリーン判定空燃比ＬＤが大きいほど、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬからリッチ目標空燃比ＴＲに切り替えられる時刻が遅れる。この結果、設定されるリーン判定空燃比ＬＤが大きいほどフィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量は増大する。具体的には、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ１に設定された場合、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量は最小である。リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ２に設定された場合の酸素供給量は、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ１に設定された場合の酸素供給量よりも多い。リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ０に設定された場合の酸素供給量は、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ２に設定された場合の酸素供給量よりも多い。リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ３に設定された場合の酸素供給量は、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ０に設定された場合の酸素供給量よりも多い。リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ４に設定された場合の酸素供給量は、リーン判定空燃比ＬＤが空燃比ＬＤ３に設定された場合の酸素供給量よりも多い。

【0025】

ＥＣＵ１００は、図３のマップを参照してリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ０～ＬＤ４の何れかに設定する。図３は、フィルタ３３に堆積した排気微粒子の堆積量Ｐとフィルタ３３の温度Ｔとに応じて設定されるリーン判定空燃比ＬＤを規定したマップの例示図である。図３には堆積量閾値Ｐ０～Ｐ２、温度閾値Ｔ０～Ｔ２を示している。堆積量閾値Ｐ０～Ｐ２のうち堆積量閾値Ｐ０が最小である。堆積量閾値Ｐ１は堆積量閾値Ｐ２よりも多い。堆積量閾値Ｐ０は、基準堆積量閾値の一例である。堆積量閾値Ｐ１及びＰ２は、それぞれ第１及び第２堆積量閾値の一例である。温度閾値Ｔ０～Ｔ２のうち、温度閾値Ｔ０が最低温度である。温度閾値Ｔ１は温度閾値Ｔ２よりも高い。温度閾値Ｔ０は、基準温度閾値の一例である。温度閾値Ｔ１及びＴ２は、それぞれ第１及び第２温度閾値の一例である。ＥＣＵ１００は、温度Ｔ及び堆積量Ｐに応じてリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ０～ＬＤ４の何れかに設定する。

【0026】

図４は、空燃比制御を例示したフローチャートである。この空燃比制御は、エンジンシステム１の運転中に繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、フィルタ３３に堆積した排気微粒子の堆積量Ｐ、フィルタ３３の温度Ｔ、及び吸入空気量Ｇａを取得する（ステップＳ１）。堆積量Ｐは、フィルタ３３の前後の圧力差に基づいて推定される。温度Ｔは、エンジン回転数やエンジン負荷率、点火時期に基づいて推定される。堆積量Ｐは、エンジンの冷却水の温度や運転履歴に基づいて推定してもよい。温度Ｔは、フィルタ３３に設けられた温度センサによって検出してもよい。その他、公知の方法により温度Ｔ及び堆積量Ｐを推定してもよい。吸入空気量Ｇａは、エアフローメータ２２により検出される。ステップＳ１は取得部が実行する処理の一例である。

【0027】

ＥＣＵ１００は、温度Ｔが温度閾値Ｔ１よりも高く且つ堆積量Ｐが堆積量閾値Ｐ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２でＹｅｓの場合にフィルタ３３への酸素供給量が多いと、フィルタ３３に多く堆積した排気微粒子が燃焼してフィルタ３３が過昇温するおそれがある。そのためステップＳ２でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００はリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ１に設定する（ステップＳ３）。これにより、フィルタ３３への酸素供給量を抑制してフィルタ３３の過昇温を抑制できる。ステップＳ２でＹｅｓの場合は、第１状態の一例である。

【0028】

ステップＳ２でＮｏの場合、ＥＣＵ１００は温度Ｔが温度閾値Ｔ２よりも高く且つ堆積量Ｐが堆積量閾値Ｐ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４でＹｅｓの場合にフィルタ３３への酸素供給量が多いと、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂの双方が高温となって熱劣化するおそれがある。このためステップＳ４でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ２に設定する（ステップＳ５）。これにより、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量を抑制してフィルタ３３及び第２触媒３２ｂの熱劣化を抑制できる。ステップＳ２でＮｏでありステップ４でＹｅｓの場合は、第２状態の一例である。

【0029】

ステップＳ４でＮｏの場合、ＥＣＵ１００は温度Ｔが温度閾値Ｔ０よりも大きく且つ堆積量Ｐが堆積量閾値Ｐ０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は吸入空気量Ｇａが所定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ６及びＳ７でＹｅｓの場合には、第２触媒３２ｂを通過する排気ガスの流速が大きく第２触媒３２ｂでの浄化反応が低下するおそれがある。このためステップＳ６及びＳ７でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ３に設定する（ステップＳ８）。これにより、第２触媒３２ｂへの酸素供給量を確保して第２触媒３２ｂの浄化能力の低下を抑制できる。

【0030】

ステップＳ６でＹｅｓでありステップＳ７でＮｏの場合には、フィルタ３３を通過する排気ガスの流量が遅く、フィルタ３３への酸素供給量が不足してフィルタ３３に堆積した排気微粒子が燃焼しにくい。このためステップＳ６でＹｅｓでありステップＳ７でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００はリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ４に設定する（ステップＳ９）。これにより、フィルタ３３への酸素供給量を確保して排気微粒子の燃焼を促進することができる。ステップＳ６でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００はリーン判定空燃比ＬＤを空燃比ＬＤ０に設定する（ステップＳ１０）。ステップＳ２及びＳ４でＮｏでありステップＳ６でＹｅｓの場合は、第３状態の一例である。ステップＳ２、Ｓ４、及びＳ６でＮｏの場合は、基準状態の一例である。ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９、及びＳ１０は、酸素供給量制御部が実行する処理の一例である。

【0031】

以上のように、フィルタ３３の温度Ｔ及び堆積量Ｐに応じてリーン判定空燃比ＬＤを設定することにより、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量を制御することができる。これにより、フィルタ３３の状態に応じた種々の問題の発生を抑制できる。

【0032】

［変形例］
次に変形例の空燃比制御について説明する。本変形例では、リーン目標空燃比ＴＬは空燃比ＴＬ０～ＴＬ４の何れかに設定される。図５は、目標空燃比ＴＡＦの推移を例示したタイミングチャートである。空燃比ＴＬ０～ＴＬ４のうち空燃比ＴＬ１が最小である。空燃比ＴＬ２は空燃比ＴＬ１よりも大きい。空燃比ＴＬ０は空燃比ＴＬ２よりも大きい。空燃比ＴＬ３は空燃比ＴＬ０よりも大きい。空燃比ＴＬ４は空燃比ＴＬ３よりも大きい。最初に、リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ０に設定された場合での目標空燃比ＴＡＦの推移について説明する。リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ０に設定され、検出空燃比ＡＦｂがリーン判定空燃比ＬＤにまで上昇すると、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬからリッチ目標空燃比ＴＲに切り替えられる（時刻ｔ１）。その後に検出空燃比ＡＦｂがリッチ判定空燃比ＲＤにまで低下すると、目標空燃比ＴＡＦは所定のリッチ目標空燃比ＴＲからリーン目標空燃比ＴＬに切り替えられる（時刻ｔ２）。

【0033】

図５には、リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ１～ＴＬ４のそれぞれに設定された場合の目標空燃比ＴＡＦ１～ＴＡＦ４を示している。設定されるリーン目標空燃比ＴＬが大きいほど、第１触媒３２ａに供給される排気ガスの酸素濃度は高い。このため、設定されるリーン目標空燃比ＴＬが大きいほど、第１触媒３２ａの酸素吸蔵量が早期に増大して検出空燃比ＡＦｂは早期にリーン判定空燃比ＬＤに到達する。ここで、フィルタ３３は、エンジン本体１０の排気ポートから離れた位置に設けられている。このため、エンジン本体１０の排気ポートから排出された排気ガスは、所定時間経過後にフィルタ３３に到達する。従って目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬからリッチ目標空燃比ＴＲに切り替えられて発生したリッチ雰囲気の排気ガスは、エンジン本体１０からフィルタ３３に到達するまでに時間を要する。このリッチ雰囲気の排気ガスがフィルタ３３に到達するまでの間では、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比ＴＬに設定されていた際に発生したリーン雰囲気の排気ガスが、フィルタ３３に供給される。このリーン雰囲気の排気ガスの酸素濃度が高いほど、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量が増大する。即ち、リーン目標空燃比ＴＬが大きいほど、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量が増大する。

【0034】

従ってリーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ１に設定された場合、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量は最小である。リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ２に設定された場合の酸素供給量は、リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ１に設定された場合の酸素供給量よりも多い。リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ０に設定された場合の酸素供給量は、リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ２に設定された場合の酸素供給量よりも多い。リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ３に設定された場合の酸素供給量は、リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ０に設定された場合の酸素供給量よりも多い。リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ４に設定された場合の酸素供給量は、リーン目標空燃比ＴＬが空燃比ＴＬ３に設定された場合の酸素供給量よりも多い。

【0035】

ＥＣＵ１００は、図６のマップを参照してリーン目標空燃比ＴＬを空燃比ＴＬ０～ＴＬ４の何れかに設定する。図６は、フィルタ３３に堆積した排気微粒子の堆積量Ｐとフィルタ３３の温度Ｔとに応じて設定されるリーン目標空燃比ＴＬを規定したマップの例示図である。図６は図３に対応している。

【0036】

図７は、変形例の空燃比制御を例示したフローチャートである。図７は図４に対応している。図７について、図４と同じステップについては説明を省略する。ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はリーン目標空燃比ＴＬを空燃比ＴＬ１に設定する（ステップＳ３ａ）。これにより、フィルタ３３への酸素供給量を抑制してフィルタ３３の過昇温を抑制できる。ステップＳ４でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はリーン目標空燃比ＴＬを空燃比ＴＬ２に設定する（ステップＳ５ａ）。これにより、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量を抑制してフィルタ３３及び第２触媒３２ｂの熱劣化を抑制できる。ステップＳ６及びＳ７でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はリーン目標空燃比ＴＬを空燃比ＴＬ３に設定する（ステップＳ８ａ）。これにより、第２触媒３２ｂへの酸素供給量を確保して第２触媒３２ｂの浄化能力の低下を抑制できる。ステップＳ６でＹｅｓでありステップＳ７でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００はリーン目標空燃比ＴＬを空燃比ＴＬ４に設定する（ステップＳ９ａ）。これにより、フィルタ３３への酸素供給量を確保して排気微粒子の燃焼を促進することができる。ステップＳ６でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００はリーン目標空燃比ＴＬを空燃比ＴＬ０に設定する（ステップＳ１０ａ）。

【0037】

以上のようにフィルタ３３の温度Ｔ及び堆積量Ｐに応じてリーン目標空燃比ＴＬを設定することにより、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量を制御することができる。これにより、フィルタ３３の状態に応じた種々の問題の発生を抑制できる。

【0038】

上述した実施例と本変形例とを組み合わせてもよい。即ち、フィルタ３３の温度Ｔ及び堆積量Ｐに応じてリーン判定空燃比ＬＤ及びリーン目標空燃比ＴＬの双方を設定することにより、フィルタ３３及び第２触媒３２ｂへの酸素供給量を制御してもよい。

【0039】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0040】

１ エンジンシステム
１０ エンジン本体
３０ 排気通路
３１ｂ 第２センサ（センサ）
３２ａ 第１触媒
３２ｂ 第２触媒
３３ フィルタ
１００ ＥＣＵ（空燃比制御部、取得部、酸素供給量制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】