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JP5370018B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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JP5370018B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, including an air-fuel ratio sensor provided downstream of an exhaust emission control catalyst, and correctly controlling an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber in rich control or lean control based on an output value from the air-fuel ratio sensor. <P>SOLUTION: The exhaust emission control catalyst 52 is arranged in an exhaust passage 50, and the air-fuel ratio sensor 54 is arranged in the exhaust passage downstream of the exhaust emission control catalyst. When the rich control over the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is started, the amount of fuel supplied to the combustion chamber 25 is increased. Time required for exhaust gas after burning of fuel to reach the air-fuel ratio sensor is called exhaust gas arrival time, and time required for the air-fuel ratio sensor to output an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas received by the air-fuel ratio sensor is called sensor output time. Control over the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value from the air-fuel ratio sensor in the rich control is started when time with the sensor output time added to the exhaust gas arrival time after the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased is passed or thereafter. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.

特許文献1に内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。この空燃比制御装置では、排気浄化触媒の上流の排気通路に配置された空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比が目標空燃比に制御される。   Patent Document 1 discloses an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine. In this air-fuel ratio control device, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled to the target air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst.

ところで、特許文献1に開示されている空燃比制御では、特定の時点において燃焼室に供給された混合気の空燃比が反映された排気ガスが空燃比センサに到達するまでに一定の時間がかかることが考慮されて空燃比センサの出力値が混合気の空燃比の制御に利用される。すなわち、燃焼室から排出された排気ガスが空燃比センサに到達するまでの時間が考慮された形で空燃比センサの出力値が混合気の空燃比の制御に利用される。   By the way, in the air-fuel ratio control disclosed in Patent Document 1, it takes a certain time until the exhaust gas reflecting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber at a specific time reaches the air-fuel ratio sensor. Therefore, the output value of the air-fuel ratio sensor is used for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. That is, the output value of the air-fuel ratio sensor is used for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in consideration of the time until exhaust gas discharged from the combustion chamber reaches the air-fuel ratio sensor.

さらに、特許文献1に開示されている空燃比制御装置では、空燃比センサに到来した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにはその排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するまでの時間が比較的短く、逆に、空燃比センサに到来した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにはその排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するまので時間が比較的長いことを考慮した形で空燃比センサの出力値が混合気の空燃比の制御に利用される。すなわち、空燃比センサの出力応答性が考慮された形で空燃比センサの出力値が混合気の空燃比の制御に利用される。   Further, in the air-fuel ratio control device disclosed in Patent Document 1, when the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived at the air-fuel ratio sensor is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the empty air-fuel ratio control device. When the air-fuel ratio of the exhaust gas arriving at the air-fuel ratio sensor is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas is empty. The output value of the air-fuel ratio sensor is used for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in consideration of the relatively long time until the output of the fuel-fuel ratio sensor. That is, the output value of the air-fuel ratio sensor is used for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in consideration of the output responsiveness of the air-fuel ratio sensor.

すなわち、特許文献1に開示されている空燃比制御装置では、特定の時点において燃焼室に供給された混合気の空燃比を空燃比センサによって検出しようとしたとき、燃焼室に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであれば、燃焼室から排出される排気ガスが空燃比センサに到来するまでの時間が経過し且つ排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにその排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力することができるまでの時間が経過したときに空燃比センサから出力された出力値が上記特定の時点における混合気の空燃比に対応する出力値として採用される。一方、特定の時点において燃焼室に供給された混合気の空燃比を空燃比センサによって検出しようとしたとき、燃焼室に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであれば、燃焼室から排出される排気ガスが空燃比センサに到来するまでの時間が経過し且つ排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにその排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力することができるまでの時間が経過したときに空燃比センサから出力された出力値が上記特定の時点における混合気の空燃比に対応する出力値として採用される。   That is, in the air-fuel ratio control device disclosed in Patent Document 1, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber at a specific time is to be detected by the air-fuel ratio sensor, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. If the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the time until the exhaust gas discharged from the combustion chamber reaches the air-fuel ratio sensor has elapsed, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio When the time until the air-fuel ratio sensor can output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas has elapsed, the output value output from the air-fuel ratio sensor becomes the empty air-fuel mixture at the specific time point. Adopted as an output value corresponding to the fuel ratio. On the other hand, if the air-fuel ratio of the air-fuel ratio supplied to the combustion chamber is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the air-fuel ratio supplied to the combustion chamber is detected by the air-fuel ratio sensor at a specific time, When the time until the exhaust gas discharged from the combustion chamber reaches the air-fuel ratio sensor has elapsed and the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas is The output value output from the air-fuel ratio sensor when the time until the air-fuel ratio sensor can output has elapsed is adopted as the output value corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture at the specific time point.

このように特定の時点において燃焼室に供給された混合気の空燃比を空燃比センサによって検出しようとしたとき、燃焼室から排出された排気ガスが空燃比センサに到来するまでの時間や空燃比センサの出力応答性を考慮して空燃比センサの出力値を補正し、この補正された出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御することが知られている。   Thus, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber at a specific time is detected by the air-fuel ratio sensor, the time until the exhaust gas discharged from the combustion chamber arrives at the air-fuel ratio sensor or the air-fuel ratio It is known that the output value of the air-fuel ratio sensor is corrected in consideration of the output response of the sensor, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled based on the corrected output value.

特開2007−211609号公報JP 2007-2111609 A 特開平07−019092号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-019092

ところで、排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな所定の空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて前記所定の空燃比に制御される場合、リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が正確に前記所定の空燃比に制御されることが好ましい。   By the way, an exhaust purification catalyst for purifying a specific component in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst to achieve a specific purpose. Rich control is performed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a predetermined air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control is When the predetermined air-fuel ratio is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor, it is preferable that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control is accurately controlled to the predetermined air-fuel ratio.

ところが、上述したように、特許文献1には、排気浄化触媒の上流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比を所定の空燃比に制御する場合に何時のタイミングで空燃比センサから出力された出力値を混合気の空燃比の制御に利用するかに関する技術は開示されているが、排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比を所定の空燃比に制御する場合に何時のタイミングで空燃比センサから出力された出力値を混合気の空燃比の制御に利用するかに関する技術は開示されていない。すなわち、排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御する場合、空燃比センサに到来する排気ガスは排気浄化触媒を通過した後の排気ガスであることから何時のタイミングで空燃比センサから出力された出力値を混合気の空燃比の制御に利用するかは排気浄化触媒の上流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御する場合に何時のタイミングで空燃比センサから出力された出力値を混合気の空燃比の制御に利用するかとは自ずと異なることになる。したがって、排気浄化触媒の上流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて燃焼室に供給される混合気の空燃比を所定の空燃比に制御する場合、何時のタイミングで空燃比センサから出力された出力値を混合気の空燃比の制御に利用するかに関し、空燃比センサが排気浄化触媒の上流に配置されている場合に特有の技術が必要である。   However, as described above, in Patent Document 1, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled to a predetermined air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged upstream of the exhaust purification catalyst. Although the technology relating to when the output value output from the air-fuel ratio sensor is used for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is disclosed, the air-fuel ratio sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled to a predetermined air-fuel ratio based on the output value of the engine, the output value output from the air-fuel ratio sensor at what timing is used to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture The technology regarding what to do is not disclosed. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the exhaust purification catalyst, the exhaust gas arriving at the air-fuel ratio sensor Since the exhaust gas after passing through it is determined at what timing the output value output from the air-fuel ratio sensor is used for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is determined by the air-fuel ratio sensor arranged upstream of the exhaust purification catalyst. When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled based on the output value, the timing at which the output value output from the air-fuel ratio sensor is used to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is naturally different. become. Therefore, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is controlled to a predetermined air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged upstream of the exhaust purification catalyst, the timing from the air-fuel ratio sensor Regarding whether to use the output value output for the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, a special technique is required when the air-fuel ratio sensor is arranged upstream of the exhaust purification catalyst.

もちろん、このことは、排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな所定の空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて前記所定の空燃比に制御される場合にも同様に当てはまる。   Of course, this means that an exhaust purification catalyst for purifying a specific component in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst. In order to achieve this, lean control is performed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a predetermined air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The same applies when the air-fuel ratio is controlled to the predetermined air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor.

そこで、本発明の目的は、排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな所定の空燃比に制御するリッチ制御が実行され、或いは、特定の目的を達成するために混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな所定の空燃比に制御するリーン制御が実行され、リッチ制御またはリーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて制御される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御または前記リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比を正確に所定の空燃比に制御することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust purification catalyst for purifying a specific component in exhaust gas in the exhaust passage and an air-fuel ratio sensor in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst. In order to achieve the above object, rich control is performed to control the air / fuel ratio of the air / fuel mixture to a predetermined air / fuel ratio richer than the stoichiometric air / fuel ratio, or the air / fuel ratio of the air / fuel mixture is theoretically calculated to achieve a specific object. Lean control is performed to control to a predetermined air-fuel ratio leaner than the air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in rich control or lean control is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control or the lean control is accurately controlled to a predetermined air-fuel ratio.

1番目の発明では、排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな予め定められた目標リッチ空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて前記目標リッチ空燃比に制御される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御が開始されたときに燃焼室に供給される燃料の量が増大され、該増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を排気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リッチ制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから前記排気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始される。
そして、前記リッチ制御が実行される前に特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな予め定められた目標リッチ空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて目標リーン空燃比に制御され、前記リーン制御が開始されたときに燃焼室に供給される空気の量が減少され、該減少された量の空気に対応する排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を吸気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リーン制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される空気の量が減少されてから前記吸気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始される。
In the first invention, an exhaust purification catalyst for purifying a specific component in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst. In order to achieve this, rich control is executed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a predetermined target rich air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the rich control is supplied to the combustion chamber. In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the target rich air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio is supplied to the combustion chamber when the rich control is started The time required for the amount of fuel to increase and the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as the exhaust arrival time, and the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. Or Mixing based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control when the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived is referred to as sensor output time. The control of the air-fuel ratio is started when the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased or when the sensor output time is added to the exhaust arrival time or after that.
Then, before the rich control is executed, a lean that controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a predetermined target rich air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in order to achieve a specific purpose. Control is executed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the lean control is controlled to the target lean air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, and the combustion chamber is started when the lean control is started The time required for the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as intake air arrival time, and the exhaust gas is supplied to the air-fuel ratio sensor. When the time required for the air-fuel ratio sensor to output an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived after the arrival is referred to as sensor output time, the air-fuel ratio sensor in the lean control The control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value is started when the time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time after the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced or after that. The

2番目の発明では、1番目の発明において、前記排気到達時間が燃焼室に供給される空気の量と燃焼室から前記空燃比センサまでの排気通路の空間容積とに基づいて算出される。In the second invention, in the first invention, the exhaust arrival time is calculated based on the amount of air supplied to the combustion chamber and the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor.

3番目の発明では、排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな予め定められた目標リッチ空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて前記目標リッチ空燃比に制御される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御が開始されたときに燃焼室に供給される燃料の量が増大され、該増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を排気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リッチ制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから前記排気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始される。
そして、前記排気到達時間が燃焼室に供給される空気の量と燃焼室から前記空燃比センサまでの排気通路の空間容積とに基づいて算出される。
In the third aspect of the invention, an exhaust purification catalyst for purifying a specific component in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst. In order to achieve this, rich control is executed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a predetermined target rich air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the rich control is supplied to the combustion chamber. In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the target rich air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio is supplied to the combustion chamber when the rich control is started The time required for the amount of fuel to increase and the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as the exhaust arrival time, and the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. Or Mixing based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control when the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived is referred to as sensor output time. The control of the air-fuel ratio is started when the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased or when the sensor output time is added to the exhaust arrival time or after that.
The exhaust arrival time is calculated based on the amount of air supplied to the combustion chamber and the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor.

4番目の発明では、排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標リーン空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて目標リーン空燃比に制御される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リーン制御が開始されたときに燃焼室に供給される空気の量が減少され、該減少された量の空気に対応する排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を吸気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リーン制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される空気の量が減少されてから前記吸気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始される。   In the fourth invention, an exhaust purification catalyst for purifying a specific component in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst. In order to achieve this, lean control is performed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a target lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in which the air-fuel ratio is controlled to a target lean air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced when the lean control is started The time required for the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as intake air arrival time, and the exhaust gas that has arrived after the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor is referred to as the intake air arrival time. When the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is referred to as sensor output time, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control The control is started when a time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time after the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced or after that.

5番目の発明では、1または2または4番目の発明において、燃焼室に供給される混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の構成要素に与えられる制御量であって、前記リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比を前記目標リーン空燃比に制御することができる制御量として前記吸気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間だけ前の制御量が学習され、該リーン制御における制御量の学習が前記リーン制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されたとき或いはそれ以降に開始される。
According to a fifth aspect, in the first, second or fourth aspect, the control amount is given to a component of the internal combustion engine capable of changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber, and the lean control As a control amount that can control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to the target lean air-fuel ratio, a control amount that is the time before the sensor output time is added to the intake air arrival time is learned, The learning of the control amount in the lean control is started when or after the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control is started.

6番目の発明では、5番目の発明において、燃焼室に供給される混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の前記構成要素に与えられる制御量が前記学習された制御量に基づいて決定される。   According to a sixth aspect, in the fifth aspect, the control amount given to the component of the internal combustion engine capable of changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is based on the learned control amount. It is determined.

7番目の発明では、1または2または4〜6番目の発明のいずれか1つにおいて、吸気通路にスロットル弁が配置されており、該スロットル弁の開度が減少されることによって燃焼室に供給される空気の量が減少せしめられ、前記吸気到達時間が前記減少された空気の量と、前記スロットル弁から前記空燃比センサまでの吸気通路の空間容積および排気通路の空間容積とに基づいて算出される。
In a seventh aspect, the throttle valve is arranged in the intake passage in the first or second or any one of the fourth to sixth aspects, and the throttle valve is reduced in opening so that it is supplied to the combustion chamber. The amount of air to be reduced is reduced, and the intake arrival time is calculated based on the reduced amount of air and the space volume of the intake passage and the space of the exhaust passage from the throttle valve to the air-fuel ratio sensor Is done.

8番目の発明では、1〜7番目の発明のいずれか1つにおいて、燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから該増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが前記空燃比センサに到達するまでに要する時間を排気到達時間と称し、燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから該増大された量の燃料が燃焼室に供給されたときの混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間を排気空燃比出力時間と称したときに、前記センサ出力時間が該排気空燃比出力時間から前記排気到達時間を差し引くことによって算出される。   In an eighth aspect of the invention, in any one of the first to seventh aspects of the invention, the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel after the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased is the air-fuel ratio. The time required to reach the sensor is referred to as exhaust arrival time, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture when the increased amount of fuel is supplied to the combustion chamber after the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased. When the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the exhaust air-fuel ratio output time is referred to as the exhaust air-fuel ratio output time, the sensor output time from the exhaust air-fuel ratio output time Calculated by subtracting the exhaust arrival time.

1番目の発明によれば、排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御が開始されたときに燃焼室に供給される燃料の量が増大される場合において、リッチ制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御の開始の可否の判断に、増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する排気到達時間と、排気ガスが空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するのに要する時間に相当するセンサ出力時間とが別個に考慮される。そして、燃焼室に供給される燃料の量の増大の影響が空燃比センサの出力値に及ぶ前にリッチ制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されることが禁止される。このため、リッチ制御において混合気の空燃比が正確に目標リッチ空燃比に制御されることになる。
また、排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御が開始されたときに燃焼室に供給される空気の量が減少される場合において、リーン制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御の開始の可否の判断に、減少された量の空気に対応する排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する吸気到達時間と、排気ガスが空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するのに要する時間に相当するセンサ出力時間とが別個に考慮される。そして、燃焼室に供給される空気の量の減少の影響が空燃比センサの出力値に及ぶ前にリーン制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されることが禁止される。このため、リーン制御において混合気の空燃比が正確に目標リーン空燃比に制御されることになる。
2番目の発明によれば、リッチ制御が開始されたときに増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する排気到達時間が燃焼室に供給される空気の量と、燃焼室から空燃比センサまでの排気通路の空間容積とに基づいて算出される。すなわち、排気到達時間は燃焼室に供給される空気の量に概ね反比例して短くなり、燃焼室から空燃比センサまでの排気通路の空間容積に概ね比例して長くなる。本発明によれば、排気到達時間に影響するこれら要因が個別に考慮されて排気到達時間が算出されることから、正確な排気到達時間が算出される。
According to the first aspect of the invention, rich control is executed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst. In the case where the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased when the rich control is started, whether to start the control of the air-fuel ratio of the mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control In the determination, the exhaust arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor, and the exhaust gas that has arrived after the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. The sensor output time corresponding to the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio is considered separately. Then, before the influence of the increase in the amount of fuel supplied to the combustion chamber reaches the output value of the air-fuel ratio sensor, the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control is started. Is prohibited. For this reason, in the rich control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the target rich air-fuel ratio.
Further, lean control is executed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the exhaust purification catalyst, and the lean control is started. In the case where the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced at the time, the air-fuel ratio control value of the air-fuel ratio sensor in the lean control is reduced to determine whether to start control of the air-fuel ratio. An intake air arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas corresponding to the amount of air to reach the air-fuel ratio sensor, and an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived since the exhaust gas arrived at the air-fuel ratio sensor The sensor output time corresponding to the time required for the air-fuel ratio sensor to output the value is considered separately. Then, before the influence of the decrease in the amount of air supplied to the combustion chamber reaches the output value of the air-fuel ratio sensor, the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control is started. Is prohibited. For this reason, in the lean control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the target lean air-fuel ratio.
According to the second aspect of the invention, the exhaust arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor when the rich control is started is supplied to the combustion chamber. It is calculated based on the amount of air to be performed and the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor. That is, the exhaust arrival time becomes shorter in inverse proportion to the amount of air supplied to the combustion chamber, and becomes longer in proportion to the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor. According to the present invention, since the exhaust arrival time is calculated by individually considering these factors affecting the exhaust arrival time, the accurate exhaust arrival time is calculated.

3番目の発明によれば、排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御が開始されたときに燃焼室に供給される燃料の量が増大される場合において、リッチ制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御の開始の可否の判断に、増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する排気到達時間と、排気ガスが空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するのに要する時間に相当するセンサ出力時間とが別個に考慮される。そして、燃焼室に供給される燃料の量の増大の影響が空燃比センサの出力値に及ぶ前にリッチ制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されることが禁止される。このため、リッチ制御において混合気の空燃比が正確に目標リッチ空燃比に制御されることになる。According to the third aspect of the invention, rich control is executed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst. In the case where the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased when the rich control is started, whether to start the control of the air-fuel ratio of the mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control In the determination, the exhaust arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor, and the exhaust gas that has arrived after the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. The sensor output time corresponding to the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio is considered separately. Then, before the influence of the increase in the amount of fuel supplied to the combustion chamber reaches the output value of the air-fuel ratio sensor, the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control is started. Is prohibited. For this reason, in the rich control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the target rich air-fuel ratio.
そして、リッチ制御が開始されたときに増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する排気到達時間が燃焼室に供給される空気の量と、燃焼室から空燃比センサまでの排気通路の空間容積とに基づいて算出される。すなわち、排気到達時間は燃焼室に供給される空気の量に概ね反比例して短くなり、燃焼室から空燃比センサまでの排気通路の空間容積に概ね比例して長くなる。本発明によれば、排気到達時間に影響するこれら要因が個別に考慮されて排気到達時間が算出されることから、正確な排気到達時間が算出される。An exhaust arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor when the rich control is started, and the amount of air supplied to the combustion chamber And is calculated based on the volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor. That is, the exhaust arrival time becomes shorter in inverse proportion to the amount of air supplied to the combustion chamber, and becomes longer in proportion to the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor. According to the present invention, since the exhaust arrival time is calculated by individually considering these factors affecting the exhaust arrival time, the accurate exhaust arrival time is calculated.

4番目の発明によれば、排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御が開始されたときに燃焼室に供給される空気の量が減少される場合において、リーン制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御の開始の可否の判断に、減少された量の空気に対応する排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する吸気到達時間と、排気ガスが空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するのに要する時間に相当するセンサ出力時間とが別個に考慮される。そして、燃焼室に供給される空気の量の減少の影響が空燃比センサの出力値に及ぶ前にリーン制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されることが禁止される。このため、リーン制御において混合気の空燃比が正確に目標リーン空燃比に制御されることになる。According to the fourth aspect of the invention, the lean control is executed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the exhaust purification catalyst. In the case where the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced when the lean control is started, whether or not to start the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control In the determination, the intake air arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air to reach the air-fuel ratio sensor, and the exhaust gas that has arrived after the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. The sensor output time corresponding to the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio is considered separately. Then, before the influence of the decrease in the amount of air supplied to the combustion chamber reaches the output value of the air-fuel ratio sensor, the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control is started. Is prohibited. For this reason, in the lean control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the target lean air-fuel ratio.

5番目の発明によれば、燃焼室に供給される混合気の空燃比に関係する内燃機関の構成要素に与えられる制御量であって、リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比を目標リーン空燃比に制御することができる制御量としての吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間だけ前の制御量の学習がリーン制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されたとき或いはそれ以降に開始される。すなわち、リーン制御では、空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されていないときよりも該空燃比の制御が開始されているときのほうが混合気の空燃比がより正確に目標リーン空燃比に制御される。したがって、制御量の学習は空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されているときに行われるべきである。本発明によれば、空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されているときに制御量の学習が行われることから、リーン制御において混合気の空燃比をより正確に目標リーン空燃比に制御することができる制御量が学習される。また、空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御において空燃比センサの出力値に反映されている空燃比に対応する排気ガスは、吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間だけ前に内燃機関の構成要素に与えられた制御量に対応するものである。ここで、本発明によれば、吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間だけ前の制御量が学習されることから、リーン制御において混合気の空燃比をより正確に目標リーン空燃比に制御することができる制御量が学習されることになる。   According to the fifth aspect of the invention, the control amount is given to a component of the internal combustion engine related to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the lean control The amount of air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in lean control is learned by the amount of control preceding the intake air arrival time as the control amount that can be controlled to the target lean air-fuel ratio by adding the sensor output time. It is started when the control of the fuel ratio is started or after that. That is, in the lean control, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is higher when the air-fuel ratio control is started than when the air-fuel ratio control of the air-fuel mixture is not started based on the output value of the air-fuel ratio sensor. The target lean air-fuel ratio is accurately controlled. Therefore, learning of the control amount should be performed when the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor is started. According to the present invention, since the control amount is learned when the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor is started, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is more accurately determined in the lean control. Then, the control amount that can be controlled to the target lean air-fuel ratio is learned. In addition, the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio reflected in the output value of the air-fuel ratio sensor in the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor is the time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time This corresponds only to the control amount previously given to the components of the internal combustion engine. Here, according to the present invention, since the control amount before the intake air arrival time plus the sensor output time is learned, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is more accurately controlled to the target lean air-fuel ratio in the lean control. A control amount that can be learned is learned.

6番目の発明によれば、リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の構成要素に与えられる制御量がリーン制御において内燃機関の同構成要素に与えられる制御量の学習値に基づいて決定される。そして、この制御量の学習値はリーン制御において混合気の空燃比をより正確に目標リーン空燃比に制御することができる制御量である。すなわち、この制御量の学習値には、燃焼室に供給される混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の構成要素のいわゆる機差が反映されている。そして、本発明によれば、この制御量の学習値に基づいて算出される制御量がリッチ制御において利用されることから、混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の構成要素に機差があったとしても、リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比がより正確に目標リッチ空燃比に制御される。   According to the sixth aspect of the invention, the control amount given to the component of the internal combustion engine that can change the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control is given to the same component of the internal combustion engine in the lean control. It is determined on the basis of the learned value of the controlled variable. The learning value of the control amount is a control amount that can more accurately control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the target lean air-fuel ratio in the lean control. That is, the learning value of the control amount reflects a so-called machine difference of the constituent elements of the internal combustion engine that can change the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. According to the present invention, since the control amount calculated based on the learned value of the control amount is used in the rich control, the function is provided as a component of the internal combustion engine that can change the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Even if there is a difference, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control is more accurately controlled to the target rich air-fuel ratio.

7番目の発明によれば、リーン制御が開始されたときに減少された量の空気に対応する排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する吸気到達時間が減少された空気の量と、スロットル弁から空燃比センサまでの吸気通路の空間容積および排気通路の空間容積とに基づいて算出される。すなわち、吸気到達時間は減少された空気の量に概ね反比例して短くなり、スロットル弁から空燃比センサまでの吸気通路の空間容積および排気通路の空間容積に概ね比例して長くなる。本発明によれば、吸気到達時間に影響を与えるこれら要因が別個に考慮されて吸気到達時間が算出されることから、正確な吸気到達時間が算出される。   According to the seventh aspect, the intake air arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air to reach the air-fuel ratio sensor when the lean control is started is reduced. It is calculated based on the amount, and the space volume of the intake passage and the space volume of the exhaust passage from the throttle valve to the air-fuel ratio sensor. That is, the intake air arrival time becomes shorter in inverse proportion to the amount of reduced air, and becomes longer in proportion to the spatial volume of the intake passage and the exhaust passage from the throttle valve to the air-fuel ratio sensor. According to the present invention, since the intake arrival time is calculated by separately considering these factors affecting the intake arrival time, the accurate intake arrival time is calculated.

8番目の発明によれば、排気ガスが空燃比センサに到来してから該排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するのに要する時間に相当するセンサ出力時間が、燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから該増大された量の燃料が燃焼室に供給されたときの混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比に対応する出力値が空燃比センサが出力するのに要する時間に相当する排気空燃比出力時間から、増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達するのに要する時間に相当する排気到達時間を差し引くことによって算出される。すなわち、センサ出力時間が比較的正確に計測可能なこれら排気空燃比出力時間および排気到達時間に基づいて算出される。したがって、本発明によれば、センサ出力時間が正確に算出される。   According to the eighth aspect, the sensor output time corresponding to the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas after the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor is The output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture when the increased amount of fuel is supplied to the combustion chamber after the amount of fuel supplied to the chamber is increased is the air-fuel ratio Subtract the exhaust arrival time corresponding to the time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air / fuel ratio sensor from the exhaust air / fuel ratio output time corresponding to the time required for the sensor to output. Is calculated by That is, the sensor output time is calculated based on these exhaust air / fuel ratio output time and exhaust arrival time that can be measured relatively accurately. Therefore, according to the present invention, the sensor output time is accurately calculated.

本発明の実施形態の圧縮自着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression self-ignition internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 通常制御において目標燃料噴射量を決定するために利用されるマップを示した図である。It is the figure which showed the map utilized in order to determine the target fuel injection quantity in normal control. リッチ制御において目標リッチ空燃比を決定するために利用されるマップを示した図である。It is the figure which showed the map utilized in order to determine the target rich air fuel ratio in rich control. リッチ制御において目標リッチ筒内吸気量を決定するために利用されるマップを示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a map used for determining a target rich in-cylinder intake amount in rich control. リーン制御において目標リーン空燃比を決定するために利用されるマップを示した図である。It is the figure which showed the map utilized in order to determine a target lean air fuel ratio in lean control. リーン制御において吸気到達時間を求めるために利用されるマップを示した図である。It is the figure which showed the map utilized in order to obtain | require an intake arrival time in lean control. リッチ制御において排気到達時間を求めるために利用されるマップを示した図である。It is the figure which showed the map utilized in order to obtain | require exhaust arrival time in rich control. 本発明の実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一部を示した図である。It is the figure which showed a part of flowchart which performs air-fuel ratio control according to embodiment of this invention. 本発明の実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一部を示した図である。It is the figure which showed a part of flowchart which performs air-fuel ratio control according to embodiment of this invention. 本発明の実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一部を示した図である。It is the figure which showed a part of flowchart which performs air-fuel ratio control according to embodiment of this invention. 本発明の実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一部を示した図である。It is the figure which showed a part of flowchart which performs air-fuel ratio control according to embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1において、10は圧縮自着火式内燃機関(以下単に「内燃機関」という)である。内燃機関10はシリンダブロック、シリンダブロックロワケース、および、オイルパン等を含むシリンダブロック部20と、該シリンダブロック部20上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20に空気を供給するための吸気通路40と、シリンダブロック部20からの排気ガスを外部に放出するための排気通路50とを具備する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a compression self-ignition internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”). The internal combustion engine 10 supplies air to the cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, etc., a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and the cylinder block portion 20. And an exhaust passage 50 for releasing the exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside.

シリンダブロック部20はシリンダヘッド21と、ピストン22と、コンロッド23と、クランクシャフト24とを有する。ピストン22はシリンダ21内で往復動し、該ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランクシャフト24に伝達され、これによってクランクシャフト24が回転せしめられる。また、シリンダ21の内壁面とピストン22の上壁面とシリンダヘッド部30の下壁面とによって燃焼室25が形成されている。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder head 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 is rotated. A combustion chamber 25 is formed by the inner wall surface of the cylinder 21, the upper wall surface of the piston 22, and the lower wall surface of the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は燃焼室25内に連通する吸気ポート31と、該吸気ポート31を開閉する吸気弁32と、該吸気弁32を駆動する吸気弁駆動機構32aと、燃焼室25に連通する排気ポート33と、該排気ポート33を開閉する排気弁34と、該排気弁34を駆動する排気弁駆動機構34aと、燃料を燃焼室25内に噴射する燃料噴射弁37と、該燃料噴射弁37に燃料を高圧で供給する蓄圧室37aと、該蓄圧室37aに燃料を圧送する燃料ポンプ37bとを有する。吸気弁駆動機構32aおよび排気弁駆動機構34aは駆動回路38に接続されている。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 that communicates with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake valve drive mechanism 32 a that drives the intake valve 32, and an exhaust that communicates with the combustion chamber 25. A port 33, an exhaust valve 34 for opening and closing the exhaust port 33, an exhaust valve drive mechanism 34a for driving the exhaust valve 34, a fuel injection valve 37 for injecting fuel into the combustion chamber 25, and the fuel injection valve 37 A pressure accumulating chamber 37a for supplying fuel at a high pressure to the pressure accumulating chamber 37a and a fuel pump 37b for pumping the fuel to the pressure accumulating chamber 37a. The intake valve drive mechanism 32a and the exhaust valve drive mechanism 34a are connected to a drive circuit 38.

吸気通路40は吸気ポート31に接続された吸気枝管41と、該吸気枝管41に接続されたサージタンク42と、該サージタンク42に接続された吸気ダクト43とを有する。吸気ダクト43にはその上流端から順にエアフィルタ44と、スロットル弁48とが配置されている。スロットル弁48は吸気ダクト43に回転可能に取り付けられており、スロットル弁駆動用アクチュエータ48aによって駆動される。このスロットル弁48の開度(以下「スロットル開度」という)が増大されると燃焼室25に吸入される空気の量(以下「筒内吸気量」という)が増大せしめられ、スロットル開度が減少されると吸気量が減少せしめられる。   The intake passage 40 includes an intake branch pipe 41 connected to the intake port 31, a surge tank 42 connected to the intake branch pipe 41, and an intake duct 43 connected to the surge tank 42. An air filter 44 and a throttle valve 48 are arranged in the intake duct 43 in order from the upstream end. The throttle valve 48 is rotatably attached to the intake duct 43 and is driven by a throttle valve driving actuator 48a. When the opening of the throttle valve 48 (hereinafter referred to as “throttle opening”) is increased, the amount of air taken into the combustion chamber 25 (hereinafter referred to as “in-cylinder intake amount”) is increased, and the throttle opening is reduced. If it is decreased, the intake amount is decreased.

排気通路50は排気ポート33に接続された排気枝管49と、該排気枝管49に接続された排気管51とを有する。排気管51には、排気ガス中の成分を浄化する排気浄化触媒52が配置されている。本実施形態の排気浄化触媒52はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の窒素酸化物(以下「NOx」と表記する)を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチであるときにそこに吸収しているNOxを排気ガス中の未燃燃料によって還元浄化する能力(以下「NOx浄化能力」という)を有する。また、排気浄化触媒52はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにそこに吸蔵されている酸素を放出する能力(以下「酸素吸蔵・放出能力」という)を有する。   The exhaust passage 50 includes an exhaust branch pipe 49 connected to the exhaust port 33 and an exhaust pipe 51 connected to the exhaust branch pipe 49. An exhaust purification catalyst 52 that purifies components in the exhaust gas is disposed in the exhaust pipe 51. The exhaust purification catalyst 52 of the present embodiment absorbs nitrogen oxide (hereinafter referred to as “NOx”) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, the NOx absorbed therein is reduced and purified by unburned fuel in the exhaust gas (hereinafter referred to as “NOx purification capability”) Have). Further, the exhaust purification catalyst 52 occludes oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. Has a capability of releasing oxygen stored therein when it is rich (hereinafter referred to as “oxygen storage / release capability”).

また、排気浄化触媒52の下流の排気管51には排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ54が配置されている。本実施形態では、基本的には、燃焼室25内に形成される混合気(以下単に「混合気」ともいう)の空燃比が所定の空燃比になるように筒内吸気量と燃料噴射弁37から燃焼室25内に噴射される燃料の量(以下「燃料噴射量」という)とが空燃比センサ54の出力値に基づいて制御される。   An air-fuel ratio sensor 54 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed in the exhaust pipe 51 downstream of the exhaust purification catalyst 52. In the present embodiment, basically, the in-cylinder intake amount and the fuel injection valve are set so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture (hereinafter also simply referred to as “air-fuel mixture”) formed in the combustion chamber 25 becomes a predetermined air-fuel ratio. The amount of fuel injected from 37 into the combustion chamber 25 (hereinafter referred to as “fuel injection amount”) is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor 54.

さらに、内燃機関10は吸気ダクト43内を流れる空気の流量を検出するエアフローメータ61と、クランクシャフト24の回転位相、すなわち、クランク角度を検出するクランクポジションセンサ62と、燃焼室25内の圧力を検出する筒内圧センサ63と、アクセルペダル65の踏込量を検出するアクセル開度センサ64と、電気制御装置(ECU)70とを具備する。クランクポジションセンサ62はクランクシャフト24が1°回転する毎に幅狭のパルスを出力すると共にクランクシャフト24が360°回転する毎に幅広のパルスを出力する。クランクポジションセンサ62が出力するパルスに基づいて内燃機関の回転数(以下「機関回転数」という)が算出可能である。   Further, the internal combustion engine 10 detects an air flow meter 61 that detects the flow rate of air flowing through the intake duct 43, a rotational phase of the crankshaft 24, that is, a crank position sensor 62 that detects a crank angle, and a pressure in the combustion chamber 25. An in-cylinder pressure sensor 63 for detecting, an accelerator opening degree sensor 64 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 65, and an electric control unit (ECU) 70 are provided. The crank position sensor 62 outputs a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 1 °, and outputs a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. The rotational speed of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine speed”) can be calculated based on the pulse output from the crank position sensor 62.

電気制御装置(ECU)70はマイクロコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたCPU(マイクロプロセッサ)71と、ROM(リードオンリメモリ)72と、RAM(ランダムアクセスメモリ)73と、バックアップRAM74と、AD変換器を含むインターフェース75とを有する。空燃比センサ54、エアフローメータ61、クランクポジションセンサ62、筒内圧センサ63、および、アクセル開度センサ64はインターフェース75に接続されている。   The electric control unit (ECU) 70 is composed of a microcomputer, and a CPU (microprocessor) 71, a ROM (read only memory) 72, a RAM (random access memory) 73, and a backup RAM 74 connected to each other via a bidirectional bus. And an interface 75 including an AD converter. The air-fuel ratio sensor 54, air flow meter 61, crank position sensor 62, in-cylinder pressure sensor 63, and accelerator opening sensor 64 are connected to an interface 75.

ところで、本実施形態では、内燃機関において通常の運転が行われているとき、すなわち、通常の制御(以下「通常制御」という)が実行されているとき、筒内吸気量および燃料噴射量は以下のように制御される。すなわち、本実施形態では、通常制御中、スロットル開度は全開とされる。一方、本実施形態では、内燃機関の要求を満たすことができる燃料噴射量が内燃機関の運転状態(以下「機関運転状態」という)毎に実験等によって予め求められ、この燃料噴射量が機関運転状態、例えば、図2に示されているように機関運転状態Nと機関負荷Lとの関数のマップの形でECU70に目標燃料噴射量TQnとして記憶されている。そして、通常制御中、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて図2のマップから目標燃料噴射量TQnが読み込まれる。そして、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量になるように燃料噴射弁37の動作が制御される。   By the way, in this embodiment, when normal operation is performed in the internal combustion engine, that is, when normal control (hereinafter referred to as “normal control”) is performed, the in-cylinder intake air amount and the fuel injection amount are as follows. It is controlled as follows. That is, in this embodiment, the throttle opening is fully opened during normal control. On the other hand, in the present embodiment, a fuel injection amount that can satisfy the demands of the internal combustion engine is obtained in advance by experiments or the like for each operating state of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine operating state”). For example, as shown in FIG. 2, the ECU 70 stores the target fuel injection amount TQn in the form of a map of a function of the engine operating state N and the engine load L. During normal control, the target fuel injection amount TQn is read from the map of FIG. 2 based on the engine speed N and the engine load L. Then, the operation of the fuel injection valve 37 is controlled so that the fuel injection amount becomes the target fuel injection amount.

ところで、上述したように、本実施形態において、排気浄化触媒52はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中のNOxを吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにそこに吸収しているNOxを還元浄化するNOx浄化能力を有する。そこで、本実施形態では、上述したように、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように筒内吸気量と燃料噴射量とを制御する制御、すなわち、通常制御が内燃機関において実行される。これによれば、通常制御中は、排気ガス中のNOxは排気浄化触媒に吸収される。   Incidentally, as described above, in the present embodiment, the exhaust purification catalyst 52 absorbs NOx in the exhaust gas and flows into the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing therein is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, it has a NOx purification capacity for reducing and purifying NOx absorbed therein. Therefore, in the present embodiment, as described above, control for controlling the in-cylinder intake amount and the fuel injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, Normal control is performed in the internal combustion engine. According to this, during normal control, NOx in the exhaust gas is absorbed by the exhaust purification catalyst.

ところで、排気浄化触媒52が吸収可能なNOxの量(以下「吸収可能NOx量」という)には限界がある。したがって、通常制御が比較的長い期間に亘って実行されると、排気浄化触媒に吸収されたNOxの量が吸収可能NOx量を超えてしまう。そして、この場合、排気浄化触媒はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであったとしても排気ガス中のNOxを吸収することができず、NOxが排気浄化触媒の下流へと流出してしまう。したがって、排気浄化触媒の下流にNOxが流出してしまうことを回避するためには、排気浄化触媒に吸収されたNOxの量が吸収可能NOx量を超える前に排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように筒内吸気量と燃料噴射量とを制御する制御(以下「リッチ制御」という)が内燃機関において実行されればよい。しかしながら、内燃機関の制御を通常制御からリッチ制御に直接切り替えることには以下のような不都合がある。   Incidentally, there is a limit to the amount of NOx that can be absorbed by the exhaust purification catalyst 52 (hereinafter referred to as “absorbable NOx amount”). Therefore, when normal control is executed over a relatively long period, the amount of NOx absorbed by the exhaust purification catalyst exceeds the amount of NOx that can be absorbed. In this case, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx in the exhaust gas cannot be absorbed, and NOx is downstream of the exhaust purification catalyst. It will leak out. Therefore, in order to avoid NOx flowing out downstream of the exhaust purification catalyst, the amount of exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst before the amount of NOx absorbed by the exhaust purification catalyst exceeds the absorbable NOx amount is reduced. Control for controlling the in-cylinder intake amount and the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “rich control”) may be executed in the internal combustion engine. However, switching the control of the internal combustion engine directly from normal control to rich control has the following disadvantages.

すなわち、上述したように、排気浄化触媒52は酸素吸蔵・放出能力を有する。したがって、内燃機関において通常制御が実行されているときには、排気浄化触媒は排気ガス中の酸素を吸蔵し続ける。ここで、内燃機関の制御が通常制御からリッチ制御に切り替えられると排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチとなることから排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が該排気浄化触媒から放出されることになる。このため、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになっているにも係わらず排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチである度合い(以下この理論空燃比よりもリッチである度合いを単に「リッチ度合い」という)は排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合いよりも小さく、また、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合いによっては、排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになってしまう。そして、この場合に排気浄化触媒52の下流に配置されている空燃比センサ54の出力値に基づいて燃焼室25内に形成される混合気の空燃比を所定のリッチ度合いの空燃比に制御しようとすると、混合気の空燃比は所定のリッチ度合いよりも大きなリッチ度合いの空燃比になってしまう。そこで、本実施形態では、リッチ制御において以下のように混合気の空燃比の制御が実行される。   That is, as described above, the exhaust purification catalyst 52 has oxygen storage / release capability. Accordingly, when normal control is being performed in the internal combustion engine, the exhaust purification catalyst continues to store oxygen in the exhaust gas. Here, when the control of the internal combustion engine is switched from normal control to rich control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, so oxygen stored in the exhaust purification catalyst It is discharged from the exhaust purification catalyst. Therefore, the degree to which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst is richer than the theoretical air-fuel ratio even though the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (Hereinafter, the degree of richness than the stoichiometric air-fuel ratio is simply referred to as “rich degree”) is smaller than the richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst, and the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst Depending on the richness of the air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 25 is controlled to a predetermined rich air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor 54 disposed downstream of the exhaust purification catalyst 52. Then, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes an air-fuel ratio with a rich degree larger than a predetermined rich degree. Therefore, in the present embodiment, the air-fuel ratio control of the air-fuel mixture is executed in the rich control as follows.

すなわち、本実施形態では、排気浄化触媒52に吸収されているNOxを浄化するのに適したリッチ度合いの空燃比であって、排気浄化触媒に吸収されているNOxを浄化するのに過不足のない量の燃料を含む排気ガスを排気浄化触媒に供給することができるリッチ度合いの空燃比が機関運転状態毎に予め実験等によって求められ、この空燃比が機関運転状態毎、例えば、図3に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で目標リッチ空燃比TA/Frとして記憶されている。さらに、本実施形態では、上記目標リッチ空燃比を達成するのに適した筒内吸気量が機関運転状態毎に予め実験等によって求められ、この筒内吸気量が機関運転状態毎、例えば、図4に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で目標リッチ筒内吸気量TGacrとして記憶されている。そして、リッチ制御が開始されたときに、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて図3のマップおよび図4のマップからそれぞれ目標リッチ空燃比TA/Frおよび目標リッチ筒内吸気量TGacrが読み込まれる。そして、筒内吸気量が目標リッチ筒内吸気量TGacrになるようにエアフローメータ61によって検出される吸気量に基づいてスロットル弁48の開度が制御されると共に、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比TA/Frになるように燃料噴射量が制御される。そして、本実施形態では、少なくとも、リッチ制御が開始されてから排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が全て放出されるまでの時間(以下「酸素放出時間」という)が経過するまでの間、空燃比センサ54の出力値に基づいた混合気の空燃比の制御、すなわち、本実施形態では、燃料噴射量の制御は実行されない。これによれば、少なくとも、排気浄化触媒から酸素が放出されている間は空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が実行されないことから、排気浄化触媒に吸収されているNOxを浄化することができる量よりも多い量の燃料を含む排気ガスが排気浄化触媒に供給されることが抑制される。   That is, in this embodiment, the air-fuel ratio is rich enough to purify NOx absorbed in the exhaust purification catalyst 52, and is excessive or insufficient to purify NOx absorbed in the exhaust purification catalyst. A rich air / fuel ratio capable of supplying exhaust gas containing a small amount of fuel to the exhaust purification catalyst is obtained in advance by experiments or the like for each engine operating state, and this air / fuel ratio is determined for each engine operating state, for example, in FIG. As shown, the target rich air-fuel ratio TA / Fr is stored in the form of a function map of the engine speed N and the engine load L. Further, in the present embodiment, the in-cylinder intake air amount suitable for achieving the target rich air-fuel ratio is obtained in advance by experiments or the like for each engine operating state, and this in-cylinder intake air amount is determined for each engine operating state, for example, FIG. 4, the target rich in-cylinder intake air amount TGAcr is stored in the form of a function map of the engine speed N and the engine load L. When the rich control is started, the target rich air-fuel ratio TA / Fr and the target rich in-cylinder intake air amount TGacr are calculated from the map of FIG. 3 and the map of FIG. 4 based on the engine speed N and the engine load L, respectively. Is read. Then, the opening degree of the throttle valve 48 is controlled based on the intake air amount detected by the air flow meter 61 so that the in-cylinder intake air amount becomes the target rich in-cylinder intake air amount TGacr, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target rich air-fuel ratio. The fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio TA / Fr is obtained. In this embodiment, at least the time from when the rich control is started until the time when all the oxygen stored in the exhaust purification catalyst is released (hereinafter referred to as “oxygen release time”) elapses. Control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the fuel ratio sensor 54, that is, control of the fuel injection amount is not executed in this embodiment. According to this, since the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor is not executed at least while oxygen is released from the exhaust purification catalyst, NOx absorbed in the exhaust purification catalyst The exhaust gas containing a larger amount of fuel than the amount that can be purified is suppressed from being supplied to the exhaust purification catalyst.

そして、リッチ制御において酸素放出時間が経過した後、空燃比センサ54の出力値に基づいて混合気の空燃比が目標リッチ空燃比になるように燃料噴射量が制御される。   Then, after the oxygen release time has elapsed in the rich control, the fuel injection amount is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor 54 so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target rich air-fuel ratio.

ところで、上述したように、本実施形態のリッチ制御では、筒内吸気量が図4のマップから読み込まれた目標リッチ筒内吸気量になるようにエアフローメータ61によって検出される吸気量に基づいてスロットル開度が制御されると共に、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比になるように燃料噴射量が制御される。ここで、本実施形態においてリッチ制御が開始されてから酸素放出時間が経過するまでは空燃比センサ54の出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が実行されないことから、当該内燃機関のエアフローメータ61の検出特性が標準的であると見なされている検出特性とは異なる場合、筒内吸気量が正確には目標リッチ筒内吸気量に制御されないし、当該内燃機関のスロットル弁38の動作特性が標準的であると見なされている動作特性とは異なる場合にも、筒内吸気量が正確には目標リッチ筒内吸気量に制御されず、その結果、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比に制御されないことになる。すなわち、内燃機関には内燃機関毎にいわゆる機差が存在することから、特定の内燃機関を基準とした場合のエアフローメータの検出特性やスロットル弁の動作特性を標準的な検出特性や動作特性としてECUがエアフローメータの出力値を処理したりスロットル弁に与える制御量を制御したりした場合、個々の内燃機関においては混合気の空燃比が目標リッチ空燃比に制御されないことになる。もちろん、酸素放出時間が経過した後は空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が実行されることから、結果的には、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比に制御されることになる。しかしながら、この場合、酸素放出時間が経過するまでは目標リッチ空燃比とは異なる空燃比の混合気が燃焼室25に形成され続けることになってしまう。そこで、本実施形態では、排気浄化触媒52に吸収されているNOxを浄化すべきであるときには、内燃機関の制御が通常制御からリッチ制御に切り替えられる前に混合気の空燃比を理論空燃比に近いリーン空燃比であって現在の機関運転状態において許容される最適な度合いのリーン空燃比に制御する制御(以下「リーン制御」という)が実行される。   Incidentally, as described above, in the rich control of the present embodiment, based on the intake air amount detected by the air flow meter 61 so that the in-cylinder intake air amount becomes the target rich in-cylinder intake air amount read from the map of FIG. The throttle opening is controlled, and the fuel injection amount is controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target rich air-fuel ratio. Here, since the air-fuel ratio control of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor 54 is not executed until the oxygen release time elapses after the rich control is started in the present embodiment, the air flow of the internal combustion engine When the detection characteristic of the meter 61 is different from the detection characteristic considered to be standard, the in-cylinder intake amount is not accurately controlled to the target rich in-cylinder intake amount, and the operation of the throttle valve 38 of the internal combustion engine is not performed. Even if the characteristics differ from the operating characteristics considered to be standard, the in-cylinder intake air amount is not accurately controlled to the target rich in-cylinder intake amount, and as a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target rich The air-fuel ratio is not controlled. In other words, since there are so-called machine differences for each internal combustion engine, the detection characteristics of the air flow meter and the operating characteristics of the throttle valve when the specific internal combustion engine is used as a standard are set as standard detection characteristics and operating characteristics. When the ECU processes the output value of the air flow meter or controls the control amount applied to the throttle valve, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to the target rich air-fuel ratio in each internal combustion engine. Of course, after the oxygen release time has elapsed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the target rich air-fuel ratio. Will be. However, in this case, an air-fuel mixture having an air-fuel ratio different from the target rich air-fuel ratio will continue to be formed in the combustion chamber 25 until the oxygen release time elapses. Therefore, in this embodiment, when the NOx absorbed in the exhaust purification catalyst 52 should be purified, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made the stoichiometric air-fuel ratio before the control of the internal combustion engine is switched from the normal control to the rich control. Control (hereinafter referred to as “lean control”) is executed to control the lean air-fuel ratio to an optimum degree that is close to the lean air-fuel ratio and is allowed in the current engine operating state.

すなわち、本実施形態では、理論空燃比に近いリーン空燃比であって現在の機関運転状態において許容される最適な度合いのリーン空燃比が機関運転状態毎に予め実験等によって求められ、このリーン空燃比が機関運転状態毎、例えば、図5に示されているように機関回転数Nと機関負荷Lとの関数のマップの形で目標リーン空燃比TA/Flとして記憶されている。そして、リーン制御が開始されたときに、機関回転数Nと機関負荷Lとに基づいて図2のマップおよび図5のマップから目標燃料噴射量TQnおよび目標リーン空燃比TA/Flが読み込まれる。そして、燃料噴射量が目標燃料噴射量になるように燃料噴射弁37の動作が制御されると共に、目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されたときに混合気の空燃比を目標リーン空燃比にすることができる筒内吸気量を目標筒内吸気量(以下「目標リーン筒内吸気量」という)として筒内吸気量が目標リーン筒内吸気量になるように空燃比センサ54の出力値に基づいてスロットル開度が制御される。   That is, in the present embodiment, the lean air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio and the optimum degree of lean air-fuel ratio allowed in the current engine operating state is obtained in advance for each engine operating state by experiments or the like. The fuel ratio is stored as the target lean air-fuel ratio TA / Fl in the form of a map of a function of the engine speed N and the engine load L as shown in FIG. When the lean control is started, the target fuel injection amount TQn and the target lean air-fuel ratio TA / Fl are read from the map of FIG. 2 and the map of FIG. 5 based on the engine speed N and the engine load L. The operation of the fuel injection valve 37 is controlled so that the fuel injection amount becomes the target fuel injection amount, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the target lean when the target fuel injection amount of fuel is injected from the fuel injection valve. The in-cylinder intake amount that can be changed to the air-fuel ratio is set as a target in-cylinder intake amount (hereinafter referred to as “target lean in-cylinder intake amount”), so that the in-cylinder intake amount becomes the target lean in-cylinder intake amount. The throttle opening is controlled based on the output value.

これによれば、排気浄化触媒52にはリーン空燃比の排気ガスが流入することになり、この場合、排気浄化触媒に吸蔵されている酸素は該排気浄化触媒から放出されない。したがって、空燃比センサ54によって検出される空燃比は排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比、ひいては、混合気の空燃比に対応する。したがって、空燃比センサ54の出力値に基づいて混合気の空燃比が目標リーン空燃比となるように筒内吸気量が制御されれば筒内吸気量は正確に目標リーン筒内吸気量に制御される。   According to this, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio flows into the exhaust purification catalyst 52. In this case, oxygen stored in the exhaust purification catalyst is not released from the exhaust purification catalyst. Therefore, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 54 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst, and hence the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Therefore, if the in-cylinder intake air amount is controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target lean air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor 54, the in-cylinder intake amount is accurately controlled to the target lean in-cylinder intake amount. Is done.

ところで、筒内吸気量が目標リーン筒内吸気量に制御されたとき、すなわち、混合気の空燃比が目標リーン空燃比に制御されたときにECU70からスロットル弁48に与えられている制御量は当該内燃機関のスロットル弁において筒内吸気量を目標リーン筒内吸気量に制御するのに必要な制御量ということになる。そこで、本実施形態では、リーン制御において空燃比センサの出力値に基づいて筒内吸気量が目標リーン筒内吸気量に制御されたときにECU70からスロットル弁に与えられている制御量が学習値としてECU70に記憶される。   Incidentally, when the in-cylinder intake amount is controlled to the target lean in-cylinder intake amount, that is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the target lean air-fuel ratio, the control amount given from the ECU 70 to the throttle valve 48 is This is the control amount necessary to control the cylinder intake air amount to the target lean cylinder intake air amount in the throttle valve of the internal combustion engine. Therefore, in the present embodiment, the control amount given from the ECU 70 to the throttle valve when the in-cylinder intake air amount is controlled to the target lean in-cylinder intake air amount based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control is the learning value. Is stored in the ECU 70.

ところで、上述した制御量の学習値には標準とされている内燃機関に対する当該内燃機関のいわゆる機差が反映されている。すなわち、リッチ制御において酸素放出時間が経過するまでの間、この制御量の学習値に基づいて筒内吸気量を目標リッチ筒内吸気量にするためにスロットル弁に与えられるべき制御量が算出され、この算出された制御量がスロットル弁に与えられれば、筒内吸気量が正確に目標リッチ筒内吸気量に制御されることになる。そこで、本実施形態では、排気浄化触媒に吸収されているNOxを浄化すべきであるときには、内燃機関の制御が通常制御からリッチ制御に切り替えられる前に上述したリーン制御が実行され、このリーン制御において筒内吸気量が目標リーン筒内吸気量に制御されたときにECU70からスロットル弁に与えられている制御量が学習値としてECU70に記憶され、次いで、リッチ制御が実行されたときにこの制御量の学習値に基づいて筒内吸気量を目標リッチ筒内吸気量にするためにスロットル弁に与えるべき制御量が算出され、酸素放出時間が経過するまではこの算出された制御量がスロットル弁に与えられる。これによれば、リッチ制御において酸素放出時間が経過する前であっても混合気の空燃比が正確に目標リッチ空燃比に制御される。   By the way, the learning value of the control amount described above reflects a so-called machine difference of the internal combustion engine with respect to the standard internal combustion engine. That is, until the oxygen release time elapses in the rich control, the control amount to be given to the throttle valve is calculated based on the learned value of the control amount so that the in-cylinder intake amount becomes the target rich in-cylinder intake amount. If the calculated control amount is given to the throttle valve, the in-cylinder intake amount is accurately controlled to the target rich in-cylinder intake amount. Therefore, in the present embodiment, when the NOx absorbed in the exhaust purification catalyst is to be purified, the lean control described above is executed before the control of the internal combustion engine is switched from the normal control to the rich control. When the in-cylinder intake air amount is controlled to the target lean in-cylinder intake air amount, the control amount given to the throttle valve from the ECU 70 is stored in the ECU 70 as a learning value, and then this control is performed when the rich control is executed. A control amount to be applied to the throttle valve to calculate the in-cylinder intake amount to the target rich in-cylinder intake amount is calculated based on the learning value of the amount, and this calculated control amount is maintained until the oxygen release time elapses. Given to. According to this, even before the oxygen release time elapses in the rich control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the target rich air-fuel ratio.

ところで、本実施形態のリーン制御では、通常制御時と同様にして決定された目標燃料噴射量でもって混合気の空燃比が理論空燃比に近いリーン空燃比になるように制御される。したがって、リーン制御におけるスロットル開度は通常制御におけるスロットル開度よりも小さくされることになる。このため、スロットル弁48を通過する空気の量(以下「スロットル通過空気量」という)が減少せしめられるがこの減少せしめられた量の空気に対応する排気ガスが空燃比センサ54に到達するまでには一定の時間(以下「吸気到達時間」という)がかかる。さらに、この減少せしめられた量の空気に対応する排気ガスが空燃比センサに到来してからこの排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するまでにも一定の時間(以下「センサ出力時間」という)がかかる。したがって、リーン制御においてスロットル弁に与えられる制御量の学習はリーン制御が開始されてから吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過したときに開始される。そこで、本実施形態では、リーン制御が開始されてから吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過した後に空燃比センサの出力値に基づいてスロットル弁に与えられる制御量の学習が開始される。   By the way, in the lean control of the present embodiment, control is performed so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a lean air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio with the target fuel injection amount determined in the same way as during normal control. Therefore, the throttle opening in the lean control is made smaller than the throttle opening in the normal control. For this reason, the amount of air passing through the throttle valve 48 (hereinafter referred to as “throttle passage air amount”) is reduced, but before the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air reaches the air-fuel ratio sensor 54. Takes a certain time (hereinafter referred to as “intake arrival time”). Further, after the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air arrives at the air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio sensor outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas for a certain period of time (hereinafter referred to as the air-fuel ratio sensor). "Sensor output time"). Accordingly, learning of the control amount given to the throttle valve in the lean control is started when a time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time has elapsed since the lean control was started. Therefore, in this embodiment, learning of the control amount given to the throttle valve is started based on the output value of the air-fuel ratio sensor after the time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time after the lean control is started. The

なお、リーン制御において空燃比センサの出力値に基づいて筒内吸気量が目標リーン筒内吸気量に制御されたとき、空燃比センサの出力値に反映されている空燃比に対応する排気ガスは、吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間だけ前のスロットル通過空気量に対応するものである。そこで、本実施形態では、スロットル弁に与えられる制御量が学習されるとき、吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間だけ前にスロットル弁に与えられた制御量が学習される。   Note that when the in-cylinder intake air amount is controlled to the target lean in-cylinder intake air amount based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control, the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio reflected in the output value of the air-fuel ratio sensor is This corresponds to the amount of air passing through the throttle by a time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time. Therefore, in the present embodiment, when the control amount given to the throttle valve is learned, the control amount given to the throttle valve is learned only by the time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time.

また、本実施形態では、上述したように、リッチ制御において酸素放出時間が経過した後、空燃比センサ54の出力値に基づいて燃料噴射量が制御される。ここで、リッチ制御が開始されたとき、燃料噴射量がリーン制御における燃料噴射量よりも増大せしめられるがこの増大せしめられた量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達するまでには一定の時間(以下「排気到達時間」という)がかかる。もちろん、この増大せしめられた量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到来してからこの排気ガスの空燃比に対応する出力値を空燃比センサが出力するまでにも一定の時間、すなわち、センサ出力時間がかかる。したがって、酸素放出時間が経過したとしても排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過していない場合、増大せしめられた量の燃料の燃焼後の排気ガスが空燃比センサに到達していないことになる。そして、この場合に空燃比センサの出力値に基づいて燃料噴射量が制御されてしまうと、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比に制御されないことになる。すなわち、リッチ制御における空燃比センサの出力値に基づいた燃料噴射量の制御はリッチ制御が開始されてから排気到達時間とセンサ出力時間とが経過し且つ酸素放出時間が経過した後に実行されるべきである。そこで、本実施形態のリッチ制御では、リッチ制御が開始されてから排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過し且つ酸素放出時間が経過した後に空燃比センサの出力値に基づいた燃料噴射量の制御が開始される。   In this embodiment, as described above, the fuel injection amount is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor 54 after the oxygen release time has elapsed in the rich control. Here, when the rich control is started, the fuel injection amount is increased more than the fuel injection amount in the lean control, but before the exhaust gas after combustion of this increased amount of fuel reaches the air-fuel ratio sensor. Takes a certain time (hereinafter referred to as “exhaust arrival time”). Of course, a certain period of time is required until the air-fuel ratio sensor outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas after the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel arrives at the air-fuel ratio sensor. That is, it takes a sensor output time. Therefore, even if the oxygen release time has elapsed, if the time obtained by adding the sensor output time to the exhaust arrival time has not elapsed, the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel has not reached the air-fuel ratio sensor It will be. In this case, if the fuel injection amount is controlled based on the output value of the air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is not controlled to the target rich air-fuel ratio. That is, the control of the fuel injection amount based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control should be executed after the exhaust arrival time and the sensor output time have elapsed and the oxygen release time has elapsed since the rich control was started. It is. Therefore, in the rich control of the present embodiment, the fuel injection based on the output value of the air-fuel ratio sensor after the time when the sensor output time is added to the exhaust arrival time after the rich control is started and the oxygen release time has elapsed. Quantity control is started.

ところで、本実施形態では、上述した吸気到達時間は以下のように算出される。すなわち、吸気到達時間はスロットル弁48から燃焼室25までの吸気通路の空間容積に燃焼室25から空燃比センサ54までの排気通路の空間容積を加えた容積(以下「吸気通過容積」という)と、リーン制御が開始されてスロットル開度が小さくされたときにスロットル弁48を通過する空気の量(以下「スロットル弁通過空気量」という)とに応じて変化する。ここで、本実施形態の内燃機関では、吸気通過容積は一定であるので吸気到達時間はスロットル弁通過空気量に応じて変化することになる。そこで、本実施形態では、スロットル弁通過空気量に応じた吸気到達時間が予め実験等によって求められ、この吸気到達時間Taが図6に示されているようにスロットル弁通過空気量Gatの関数のマップの形でECU70に記憶されており、リーン制御が開始されたときに図6のマップからスロットル弁通過空気量Gatに基づいて吸気到達時間Taが求められる。なお、スロットル弁通過空気量はエアフローメータ61によって検出される吸気量から知ることができる。   By the way, in this embodiment, the intake arrival time mentioned above is calculated as follows. That is, the intake air arrival time is a volume obtained by adding the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber 25 to the air-fuel ratio sensor 54 to the space volume of the intake passage from the throttle valve 48 to the combustion chamber 25 (hereinafter referred to as “intake passage volume”). The amount of air passing through the throttle valve 48 when the lean control is started and the throttle opening is reduced (hereinafter referred to as “the amount of air passing through the throttle valve”) varies. Here, in the internal combustion engine of the present embodiment, since the intake passage volume is constant, the intake arrival time changes according to the throttle valve passage air amount. Therefore, in this embodiment, the intake arrival time corresponding to the throttle valve passage air amount is obtained in advance by experiments or the like, and this intake arrival time Ta is a function of the throttle valve passage air amount Gat as shown in FIG. It is stored in the ECU 70 in the form of a map, and when the lean control is started, the intake air arrival time Ta is obtained from the map of FIG. 6 based on the throttle valve passing air amount Gat. The amount of air passing through the throttle valve can be known from the amount of intake air detected by the air flow meter 61.

また、本実施形態では、上述したセンサ出力時間は以下のように算出される。すなわち、リーン制御が開始されてスロットル開度が減少されて筒内吸気量が減少せしめられてからこの減少せしめられた量の空気に対応する排気ガスの空燃比に対応する出力値が空燃比センサ54によって出力されるまでの時間(以下「リーン空燃比出力時間」という)には吸気到達時間とセンサ出力時間とが含まれている。したがって、リーン空燃比出力時間から吸気到達時間を差し引けばセンサ出力時間が求められる。ここで、吸気到達時間は図6のマップから求められる。そこで、本実施形態では、リーン制御が開始されたときに上記リーン空燃比出力時間が計測され、この計測されたリーン空燃比出力時間から図6のマップから求められる吸気到達時間を差し引くことによってセンサ出力時間が算出される。なお、算出されたセンサ出力時間は算出される毎にECU70に記憶される。   In the present embodiment, the sensor output time described above is calculated as follows. That is, after the lean control is started and the throttle opening is reduced to reduce the in-cylinder intake amount, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to this reduced amount of air is the air-fuel ratio sensor. The time until output by 54 (hereinafter referred to as “lean air-fuel ratio output time”) includes the intake air arrival time and the sensor output time. Therefore, the sensor output time can be obtained by subtracting the intake air arrival time from the lean air-fuel ratio output time. Here, the intake arrival time is obtained from the map of FIG. Therefore, in this embodiment, the lean air-fuel ratio output time is measured when the lean control is started, and the sensor is obtained by subtracting the intake air arrival time obtained from the map of FIG. 6 from the measured lean air-fuel ratio output time. The output time is calculated. The calculated sensor output time is stored in the ECU 70 every time it is calculated.

また、本実施形態では、上述した排気到達時間は以下のように算出される。すなわち、燃焼室25から空燃比センサ54までの排気通路の空間容積(以下「排気通過容積」という)とリッチ制御が開始されて燃料噴射量が増大せしめられたときに燃焼室に吸入された空気の量(以下「筒内吸気量」という)とに応じて変化する。ここで、本実施形態の内燃機関では、排気通過容積は一定であるので排気到達時間は筒内吸気量に応じて変化することになる。そこで、本実施形態では、筒内吸気量に応じた排気到達時間が予め実験等によって求められ、この排気到達時間Teが図7に示されているように筒内吸気量Gacの関数のマップの形でECU70に記憶されており、リッチ制御が開始されたときに図7のマップから筒内吸気量Gacに基づいて排気到達時間Teが求められる。なお、筒内吸気量はエアフローメータ61によって検出される吸気量とエアフローメータから燃焼室までの吸気通路の空間容積、または、スロットル弁48から燃焼室までの吸気通路の空間容積とから知ることができる。   In the present embodiment, the exhaust arrival time described above is calculated as follows. That is, the air that has been sucked into the combustion chamber when the volume of the exhaust passage from the combustion chamber 25 to the air-fuel ratio sensor 54 (hereinafter referred to as “exhaust passage volume”) and rich control is started and the fuel injection amount is increased. And the amount (hereinafter referred to as “in-cylinder intake amount”). Here, in the internal combustion engine of the present embodiment, since the exhaust passage volume is constant, the exhaust arrival time changes according to the in-cylinder intake amount. Therefore, in this embodiment, the exhaust arrival time corresponding to the in-cylinder intake air amount is obtained in advance by experiments or the like, and this exhaust arrival time Te is a function map of the in-cylinder intake air amount Gac as shown in FIG. The exhaust arrival time Te is obtained from the map of FIG. 7 based on the in-cylinder intake air amount Gac when the rich control is started. The in-cylinder intake amount can be known from the intake amount detected by the air flow meter 61 and the space volume of the intake passage from the air flow meter to the combustion chamber, or the space volume of the intake passage from the throttle valve 48 to the combustion chamber. it can.

なお、上述した実施形態のリッチ制御では、リッチ制御が開始されてから排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過し且つ酸素放出時間が経過した後に空燃比センサの出力値に基づいた燃料噴射量の制御が開始される。しかしながら、一般的に、リッチ制御が開始されてから排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間は酸素放出時間よりも長い。そこで、上述した実施形態のリッチ制御において、酸素放出時間を考慮せず、リッチ制御が開始されてから排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過した後に空燃比センサの出力値に基づいた燃料噴射量の制御が開始されるようにしてもよい。   In the rich control of the above-described embodiment, the fuel based on the output value of the air-fuel ratio sensor after the time when the sensor output time is added to the exhaust arrival time after the rich control is started and after the oxygen release time has elapsed. The injection amount control is started. However, generally, the time obtained by adding the sensor output time to the exhaust arrival time after the rich control is started is longer than the oxygen release time. Therefore, in the rich control according to the above-described embodiment, the oxygen release time is not taken into consideration, and the time based on the output value of the air-fuel ratio sensor after the time when the sensor output time is added to the exhaust arrival time after the rich control is started is elapsed. Control of the fuel injection amount may be started.

なお、空気が燃焼室に吸入されてから燃焼室から排出されるまでの時間(以下「吸気吸排出時間」という)は極めて短いことから、上述した実施形態において、吸気到達時間にはこの吸気吸排出時間を含めていない。しかしながら、上述した実施形態において、この吸気吸排出時間が吸気到達時間に含まれてもよい。   Since the time from when the air is sucked into the combustion chamber until it is discharged from the combustion chamber (hereinafter referred to as “intake intake / exhaust time”) is extremely short, in the above-described embodiment, the intake intake time is the intake intake time. Does not include discharge time. However, in the above-described embodiment, the intake / exhaust time may be included in the intake arrival time.

なお、上述した実施形態において、酸素放出時間は排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が全て該排気浄化触媒から放出されるのに要する時間に設定されている。しかしながら、上述した実施形態において、酸素放出時間が排気浄化触媒に吸蔵されている酸素が該排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比に影響を与える度合いが許容可能な度合いにまで低下するのに要する時間に設定されてもよい。   In the embodiment described above, the oxygen release time is set to the time required for all the oxygen stored in the exhaust purification catalyst to be released from the exhaust purification catalyst. However, in the above-described embodiment, the oxygen release time is reduced to an acceptable degree in which the oxygen stored in the exhaust purification catalyst affects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst. The time required may be set.

次に、上述した実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例について図8〜図11を参照して説明する。図8〜図11のルーチンでは、始めに、ステップ100において、排気浄化触媒52に吸収されているNOxを浄化するためにリッチ制御を実行することが要求されているか否かが判別される。ここで、リッチ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図9のステップ110に進む。一方、リッチ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ101以降のステップに進む。   Next, an example of a flowchart for executing the air-fuel ratio control according to the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. In the routine of FIGS. 8 to 11, first, at step 100, it is determined whether or not it is required to execute rich control in order to purify NOx absorbed in the exhaust purification catalyst 52. Here, when it is determined that the execution of the rich control is not requested, the routine proceeds to step 110 in FIG. On the other hand, when it is determined that execution of rich control is requested, the routine proceeds to step 101 and subsequent steps.

ルーチンがステップ110に進んだときには、リッチ制御の実行が要求されていないことになる。したがって、ステップ110以降のステップによって通常制御が実行される。すなわち、ステップ110において、機関回転数と機関負荷とに基づいて図2のマップから目標燃料噴射量TQnが読み込まれる。次いで、ステップ111において、燃料噴射量がステップ110で読み込まれた目標燃料噴射量となるように燃料噴射弁37の動作が制御される。次いで、ステップ112において、スロットル開度が全開となるようにスロットル弁48の動作が制御され、ルーチンが終了する。   When the routine proceeds to step 110, execution of rich control is not requested. Therefore, normal control is executed by steps after step 110. That is, at step 110, the target fuel injection amount TQn is read from the map of FIG. 2 based on the engine speed and the engine load. Next, in step 111, the operation of the fuel injection valve 37 is controlled so that the fuel injection amount becomes the target fuel injection amount read in step 110. Next, at step 112, the operation of the throttle valve 48 is controlled so that the throttle opening is fully opened, and the routine is terminated.

一方、ルーチンがステップ101に進んだときには、リッチ制御の実行が要求されていることになる。したがって、ステップ101以降のステップによってリーン制御およびリッチ制御が実行される。すなわち、ステップ101において、機関回転数と機関負荷とに基づいて図2のマップから目標燃料噴射量TQnが読み込まれる。次いで、ステップ102において、機関回転数と機関負荷とに基づいて図5のマップから目標リーン空燃比TA/Flが読み込まれる。次いで、ステップ103において、ステップ101で読み込まれた目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁37から噴射されたときに混合気の空燃比をステップ102で読み込まれた目標リーン空燃比にすることができる筒内吸気量が目標筒内吸気量として算出される。次いで、ステップ104において、筒内吸気量をステップ103で算出された目標筒内吸気量にすることができる開度までスロットル開度が減少される。次いで、ステップ105において、ステップ104でスロットル開度が減されたときにスロットル弁48を通過する空気の量(スロットル弁通過空気量)Gatがエアフローメータ61の出力値から算出される。次いで、ステップ106において、ステップ105で算出されたスロットル弁通過空気量に基づいて図6のマップから吸気到達時間Taが求められる。次いで、ステップ107において、センサ出力時間TsがECU70から読み込まれる。   On the other hand, when the routine proceeds to step 101, execution of rich control is requested. Therefore, the lean control and the rich control are executed by the steps after step 101. That is, at step 101, the target fuel injection amount TQn is read from the map of FIG. 2 based on the engine speed and the engine load. Next, at step 102, the target lean air-fuel ratio TA / Fl is read from the map of FIG. 5 based on the engine speed and the engine load. Next, in step 103, when the fuel of the target fuel injection amount read in step 101 is injected from the fuel injection valve 37, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be made the target lean air-fuel ratio read in step 102. The in-cylinder intake air amount is calculated as the target in-cylinder intake air amount. Next, at step 104, the throttle opening is reduced to an opening at which the in-cylinder intake amount can be made equal to the target in-cylinder intake amount calculated at step 103. Next, at step 105, the amount of air passing through the throttle valve 48 (throttle valve passing air amount) Gat when the throttle opening is decreased at step 104 is calculated from the output value of the air flow meter 61. Next, at step 106, the intake arrival time Ta is obtained from the map of FIG. 6 based on the throttle valve passing air amount calculated at step 105. Next, at step 107, the sensor output time Ts is read from the ECU 70.

次いで、ステップ108において、ステップ104でスロットル開度が減少されてから経過した時間を表すカウンタC1がインクリメントされる。次いで、ステップ109において、ステップ108でインクリメントされたカウンタC1がステップ106で算出された吸気到達時間Taにステップ107で読み込まれたセンサ出力時間Tsを加えた時間を超えている(C1≧Ta+Ts)か否かが判別される。ここで、C1<Ta+Tsであると判別されたときには、ステップ104でスロットル開度が減少されたことによって減少せしめられた量の空気に対応する排気ガスの空燃比に対応する出力値が空燃比センサ54から出力されていないことになるので、ルーチンはステップ108に戻り、カウンタC1が再びインクリメントされる。すなわち、ステップ109においてC1≧Ta+Tsであると判別されるまではステップ108が繰り返される。一方、ステップ109において、C1≧Ta+Tsであると判別されたときには、ルーチンは図10のステップ113に進む。   Next, at step 108, a counter C1 representing the time elapsed after the throttle opening is reduced at step 104 is incremented. Next, at step 109, whether the counter C1 incremented at step 108 exceeds the intake air arrival time Ta calculated at step 106 plus the sensor output time Ts read at step 107 (C1 ≧ Ta + Ts). It is determined whether or not. Here, when it is determined that C1 <Ta + Ts, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the amount of air reduced by reducing the throttle opening in step 104 is the air-fuel ratio sensor. Since it is not output from 54, the routine returns to step 108, and the counter C1 is incremented again. That is, step 108 is repeated until it is determined in step 109 that C1 ≧ Ta + Ts. On the other hand, when it is determined in step 109 that C1 ≧ Ta + Ts, the routine proceeds to step 113 in FIG.

ルーチンがステップ113に進んだときには、ステップ104でスロットル開度が減少されたことによって減少せしめられた量の空気に対応する排気ガスの空燃比に対応する出力値が空燃比センサ54から出力されていることになる。したがって、ステップ113において、リーン制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御(空燃比センサ出力値によるリーン制御)が実行される。次いで、ステップ114において、吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間だけ前にスロットル弁48に与えられた制御量が学習値としてECU70に記憶される(制御量の学習)。次いで、ステップ115において、ステップ114の制御量の学習が完了したか否かが判別される。ここで、制御量の学習が完了していないと判別されたときには、ルーチンはステップ114に戻り、空燃比センサ出力値によるリーン制御が継続され、次いで、ステップ114において、スロットル弁に与えられている制御量の学習が実行される。すなわち、ステップ115においてステップ114の制御量の学習が完了したと判別されるまでは、ステップ113およびステップ114が繰り返される。一方、ステップ115において、ステップ114での制御量の学習が完了したと判別されたときには、ルーチンはステップ116に進む。   When the routine proceeds to step 113, the air-fuel ratio sensor 54 outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the amount of air reduced by reducing the throttle opening in step 104. Will be. Therefore, in step 113, the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control (lean control by the air-fuel ratio sensor output value) is executed. Next, at step 114, the control amount given to the throttle valve 48 just before the time when the sensor output time is added to the intake air arrival time is stored in the ECU 70 as a learning value (learning of the control amount). Next, in step 115, it is determined whether or not learning of the control amount in step 114 has been completed. Here, when it is determined that the learning of the control amount has not been completed, the routine returns to step 114, the lean control by the air-fuel ratio sensor output value is continued, and then, in step 114, given to the throttle valve. Control amount learning is executed. That is, step 113 and step 114 are repeated until it is determined in step 115 that the learning of the control amount in step 114 is completed. On the other hand, when it is determined in step 115 that the control amount learning in step 114 has been completed, the routine proceeds to step 116.

ルーチンがステップ116に進んだときには、ステップ114の制御量の学習が完了していることになる。したがって、ステップ116以降のステップによってリッチ制御が実行される。すなわち、ステップ116において、機関回転数と機関負荷とに基づいて図3のマップから目標リッチ空燃比TA/Frが読み込まれる。次いで、ステップ117において、機関回転数と機関負荷とに基づいて図4のマップから目標リッチ筒内吸気量TGacrが読み込まれる。次いで、ステップ118において、ステップ117で読み込まれた目標リッチ筒内吸気量の空気が燃焼室25に吸入されたときに混合気の空燃比をステップ116で読み込まれた目標リッチ空燃比にすることができる燃料噴射量が目標燃料噴射量として算出される。次いで、ステップ119において、筒内吸気量がステップ117で読み込まれた目標リッチ筒内吸気量になるようにスロットル開度が制御される。次いで、ステップ120において、燃料噴射量がステップ120で算出された目標燃料噴射量になるように燃料噴射量が増大される。次いで、ステップ121において、筒内吸気量に基づいて図7のマップから排気到達時間Teが求められる。次いで、ステップ122において、ステップ120で燃料噴射量が増大されてから経過した時間を表すカウンタC2がインクリメントされる。次いで、ステップ123において、ステップ122でインクリメントされたカウンタC2がステップ121で算出された排気到達時間Teにステップ107で読み込まれたセンサ出力時間Tsを加えた時間を超えている(C2≧Te+Ts)か否かが判別される。ここで、C2<Te+Tsであると判別されたときには、ステップ120で増大せしめられた量の燃料の燃焼後の排気ガスの空燃比に対応する出力値が空燃比センサ54によって出力されていないことになるので、ルーチンはステップ122に戻り、カウンタC2が再びインクリメントされる。すなわち、ステップ123においてC2≧Te+Tsであると判別されるまではステップ122繰り返される。一方、ステップ123において、C2≧Te+Tsであると判別されたときには、ルーチンは図11のステップ124に進む。   When the routine proceeds to step 116, learning of the control amount at step 114 is completed. Therefore, rich control is executed in steps subsequent to step 116. That is, at step 116, the target rich air-fuel ratio TA / Fr is read from the map of FIG. 3 based on the engine speed and the engine load. Next, at step 117, the target rich in-cylinder intake air amount TGAcr is read from the map of FIG. 4 based on the engine speed and the engine load. Next, at step 118, when the air of the target rich in-cylinder intake amount read at step 117 is drawn into the combustion chamber 25, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made the target rich air-fuel ratio read at step 116. The possible fuel injection amount is calculated as the target fuel injection amount. Next, at step 119, the throttle opening is controlled so that the in-cylinder intake air amount becomes the target rich in-cylinder intake air amount read at step 117. Next, at step 120, the fuel injection amount is increased so that the fuel injection amount becomes the target fuel injection amount calculated at step 120. Next, at step 121, the exhaust arrival time Te is obtained from the map of FIG. 7 based on the in-cylinder intake amount. Next, at step 122, a counter C2 representing the time elapsed since the fuel injection amount was increased at step 120 is incremented. Next, in step 123, is the counter C2 incremented in step 122 exceeded the time obtained by adding the sensor output time Ts read in step 107 to the exhaust arrival time Te calculated in step 121 (C2 ≧ Te + Ts)? It is determined whether or not. Here, when it is determined that C2 <Te + Ts, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas after combustion of the amount of fuel increased in step 120 is not output by the air-fuel ratio sensor 54. Thus, the routine returns to step 122 and the counter C2 is incremented again. That is, step 122 is repeated until it is determined in step 123 that C2 ≧ Te + Ts. On the other hand, when it is determined in step 123 that C2 ≧ Te + Ts, the routine proceeds to step 124 in FIG.

ルーチンがステップ124に進んだときには、ステップ120で増大せしめられた量の燃料の燃焼後の排気ガスの空燃比に対応する出力値が空燃比センサ54から出力されていることになる。したがって、ステップ124において、リッチ制御における空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御(空燃比センサ出力値によるリッチ制御)が実行される。次いで、ステップ125において、ステップ122と同様にカウンタC2がインクリメントされる。次いで、ステップ126において、カウンタC2が排気浄化触媒52に吸収されているNOxを浄化するのに十分な時間Trを超えている(C2≧Tr)か否かが判別される。ここで、C2<Trであると判別されたときには、排気浄化触媒に吸収されているNOxが十分には浄化されていないことになるので、ルーチンはステップ125に戻り、空燃比センサ出力値によるリッチ制御が継続され、次いで、ステップ125において、カウンタC2が再びインクリメントされる。すなわち、ステップ126においてC2≧Trであると判別されるまでは、ステップ124およびステップ125が繰り返される。一方、ステップ126において、C2≧Trであると判別されたときには、排気浄化触媒に吸収されているNOxが十分に浄化されたことになるので、ルーチンはステップ127に進んで、カウンタC1およびカウンタC2がリセットされ、ルーチンが終了する。   When the routine proceeds to step 124, the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas after combustion of the amount of fuel increased in step 120 is output from the air-fuel ratio sensor 54. Therefore, in step 124, control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in rich control (rich control based on the air-fuel ratio sensor output value) is executed. Next, in step 125, the counter C2 is incremented in the same manner as in step 122. Next, at step 126, it is determined whether the time Tr sufficient for the counter C2 to purify NOx absorbed by the exhaust purification catalyst 52 has been exceeded (C2 ≧ Tr). Here, when it is determined that C2 <Tr, the NOx absorbed in the exhaust purification catalyst is not sufficiently purified, so the routine returns to step 125, where the rich by the air-fuel ratio sensor output value is obtained. Control continues and then in step 125 the counter C2 is incremented again. That is, step 124 and step 125 are repeated until it is determined in step 126 that C2 ≧ Tr. On the other hand, when it is determined in step 126 that C2 ≧ Tr, the NOx absorbed in the exhaust purification catalyst has been sufficiently purified, so the routine proceeds to step 127, where the counter C1 and the counter C2 are processed. Is reset and the routine ends.

なお、上述した実施形態のリーン制御では、リーン制御が開始されてから吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過したときにスロットル弁に与えられる制御量の学習が開始される。しかしながら、上述した実施形態のリーン制御において、リーン制御が開始されてから吸気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過したとき以降にスロットル弁に与えられる制御量の学習が開始されるようにしてもよい。   In the lean control of the above-described embodiment, learning of the control amount given to the throttle valve is started when a time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time after the lean control is started. However, in the lean control of the above-described embodiment, learning of the control amount given to the throttle valve is started after a time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time after the lean control is started. May be.

また、上述した実施形態のリッチ制御では、リッチ制御が開始されてから排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過したときに空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始される。しかしながら、上述した実施形態のリッチ制御において、リッチ制御が開始されてから排気到達時間にセンサ出力時間を加えた時間が経過したとき以降に空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されるようにしてもよい。   Further, in the rich control of the above-described embodiment, the air-fuel ratio control of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor when a time obtained by adding the sensor output time to the exhaust arrival time has elapsed since the rich control was started. Is started. However, in the rich control of the above-described embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor after the time when the sensor output time is added to the exhaust arrival time after the rich control is started elapses. Control may be started.

また、上述した実施形態はNOx浄化能力を有すると共に酸素吸蔵・放出能力を有する排気浄化触媒を備える内燃機関であって該排気浄化触媒に吸収されているNOxを浄化するためにリッチ制御の実行が要求される内燃機関に本発明の空燃比制御装置を適用したものである。しかしながら、本発明の空燃比制御装置は排気ガス中の特定の成分を浄化する浄化能力を有すると共に酸素吸蔵・放出能力を有する排気浄化触媒を備える内燃機関であって該排気浄化触媒に関する特定の目的を達成するためにリッチ制御の実行が要求される内燃機関にも適用可能である。   Further, the above-described embodiment is an internal combustion engine having an exhaust purification catalyst having NOx purification capability and oxygen storage / release capability, and rich control is executed to purify NOx absorbed in the exhaust purification catalyst. The air-fuel ratio control apparatus of the present invention is applied to a required internal combustion engine. However, the air-fuel ratio control apparatus of the present invention is an internal combustion engine having an exhaust purification catalyst having a purification ability for purifying a specific component in exhaust gas and having an oxygen storage / release capability, and has a specific object related to the exhaust purification catalyst. The present invention is also applicable to an internal combustion engine that requires execution of rich control to achieve the above.

また、上述した実施形態は排気浄化触媒に吸収されているNOxを浄化するために混合気の空燃比が排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される内燃機関に本発明の空燃比制御装置を適用したものである。しかしながら、本発明の空燃比制御装置は単に特定の目的を達成するために混合気の空燃比が排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される内燃機関にも適用可能である。   In the above-described embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is less than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the exhaust purification catalyst in order to purify NOx absorbed in the exhaust purification catalyst. The air-fuel ratio control apparatus of the present invention is applied to an internal combustion engine controlled to a rich air-fuel ratio. However, the air-fuel ratio control apparatus of the present invention is simply richer than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst in order to achieve a specific purpose. The present invention can also be applied to an internal combustion engine that is controlled to have an air-fuel ratio.

また、上述した実施形態は排気浄化触媒に吸収されているNOxを浄化するために混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御される前に混合気の空燃比が排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される内燃機関に本発明の空燃比制御装置を適用したものである。しかしながら、本発明の空燃比制御装置は単に特定の目的を達成するために混合気の空燃比が排気浄化触媒の下流に配置されている空燃比センサの出力値に基づいて理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御される内燃機関にも適用可能である。   In the above-described embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is exhausted before the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to purify NOx absorbed in the exhaust purification catalyst. The air-fuel ratio control apparatus of the present invention is applied to an internal combustion engine that is controlled to an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of an air-fuel ratio sensor arranged downstream of the catalyst. However, the air-fuel ratio control apparatus of the present invention is merely a method in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor disposed downstream of the exhaust purification catalyst in order to achieve a specific purpose. The present invention can also be applied to an internal combustion engine that is controlled to have an air-fuel ratio.

10…内燃機関、25…燃焼室、37…燃料噴射弁、48…スロットル弁、52…排気浄化触媒、54…空燃比センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 37 ... Fuel injection valve, 48 ... Throttle valve, 52 ... Exhaust gas purification catalyst, 54 ... Air-fuel ratio sensor

Claims (8)

排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな予め定められた目標リッチ空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて前記目標リッチ空燃比に制御される内燃機関の空燃比制御装置であって、前記リッチ制御が開始されたときに燃焼室に供給される燃料の量が増大され、該増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を排気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リッチ制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから前記排気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始される内燃機関の空燃比制御装置において、
前記リッチ制御が実行される前に特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな予め定められた目標リッチ空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて目標リーン空燃比に制御され、前記リーン制御が開始されたときに燃焼室に供給される空気の量が減少され、該減少された量の空気に対応する排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を吸気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リーン制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される空気の量が減少されてから前記吸気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置
An exhaust purification catalyst for purifying specific components in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst, and combustion is achieved to achieve a specific purpose. Rich control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the chamber to a predetermined target rich air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is executed, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control there a air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine is controlled to the target rich air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, the amount of fuel supplied to the combustion chamber when the rich control is started The time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as exhaust arrival time, and the time after the exhaust gas arrived at the air-fuel ratio sensor Exhaust gas When the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is referred to as sensor output time, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control in air-fuel ratio control system of combustion engine control Ru is started or later when the time obtained by adding the sensor output time has elapsed in the exhaust arrival time since the increased amount of fuel supplied to the combustion chamber,
Lean control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber to a predetermined target rich air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in order to achieve a specific purpose before the rich control is executed. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture that is executed and is supplied to the combustion chamber in the lean control is controlled to the target lean air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, and is supplied to the combustion chamber when the lean control is started The time required for the amount of air to be reduced and the exhaust gas corresponding to the reduced amount of air to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as intake air arrival time, and the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. When the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived after is called the sensor output time, the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control The control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is started when the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced or when the sensor output time is added to the intake air arrival time or after that. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine characterized by the above .
前記排気到達時間が燃焼室に供給される空気の量と燃焼室から前記空燃比センサまでの排気通路の空間容積とに基づいて算出されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust arrival time is calculated based on an amount of air supplied to the combustion chamber and a space volume of an exhaust passage from the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor. Air-fuel ratio control device. 排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな予め定められた目標リッチ空燃比に制御するリッチ制御が実行され、該リッチ制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて前記目標リッチ空燃比に制御される内燃機関の空燃比制御装置であって、前記リッチ制御が開始されたときに燃焼室に供給される燃料の量が増大され、該増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を排気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リッチ制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから前記排気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始される内燃機関の空燃比制御装置において、
前記排気到達時間が燃焼室に供給される空気の量と燃焼室から前記空燃比センサまでの排気通路の空間容積とに基づいて算出されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An exhaust purification catalyst for purifying specific components in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst, and combustion is achieved to achieve a specific purpose. Rich control for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the chamber to a predetermined target rich air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is executed, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the rich control Is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that is controlled to the target rich air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor, and the amount of fuel supplied to the combustion chamber when the rich control is started is The time required for the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as exhaust arrival time, and the time after the exhaust gas arrived at the air-fuel ratio sensor Exhaust gas When the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is referred to as sensor output time, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the rich control In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that is started when a time obtained by adding the sensor output time to the exhaust arrival time has elapsed after the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased or after that,
Air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine the exhaust arrival time you characterized in that it is calculated on the basis of the space volume of the exhaust passage from the combustion chamber to the amount of air supplied to the combustion chamber to the air-fuel ratio sensor .
排気ガス中の特定の成分を浄化する排気浄化触媒が排気通路に配置されていると共に該排気浄化触媒の下流の排気通路に空燃比センサが配置されており、特定の目的を達成するために燃焼室に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな目標リーン空燃比に制御するリーン制御が実行され、該リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比が前記空燃比センサの出力値に基づいて目標リーン空燃比に制御される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リーン制御が開始されたときに燃焼室に供給される空気の量が減少され、該減少された量の空気に対応する排気ガスが前記空燃比センサに到達するのに要する時間を吸気到達時間と称し、排気ガスが前記空燃比センサに到来してから該到来した排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間をセンサ出力時間と称したときに、前記リーン制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が燃焼室に供給される空気の量が減少されてから前記吸気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間が経過したとき或いはそれ以降に開始されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。   An exhaust purification catalyst for purifying specific components in the exhaust gas is disposed in the exhaust passage, and an air-fuel ratio sensor is disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst, and combustion is achieved to achieve a specific purpose. Lean control is performed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the chamber to a target lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the lean control is In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that is controlled to a target lean air-fuel ratio based on an output value of a sensor, the amount of air supplied to the combustion chamber when the lean control is started is reduced and the reduced The time required for the exhaust gas corresponding to the amount of air to reach the air-fuel ratio sensor is referred to as the intake air arrival time, and corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has arrived after the exhaust gas arrives at the air-fuel ratio sensor. When the time required for the air-fuel ratio sensor to output the output value is referred to as sensor output time, the air-fuel ratio control of the air-fuel mixture based on the output value of the air-fuel ratio sensor in the lean control is supplied to the combustion chamber. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, which is started when a time obtained by adding the sensor output time to the intake air arrival time after the amount of air to be reduced has elapsed or thereafter. 燃焼室に供給される混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の構成要素に与えられる制御量であって、前記リーン制御において燃焼室に供給される混合気の空燃比を前記目標リーン空燃比に制御することができる制御量として前記吸気到達時間に前記センサ出力時間を加えた時間だけ前の制御量が学習され、該リーン制御における制御量の学習が前記リーン制御における前記空燃比センサの出力値に基づいた混合気の空燃比の制御が開始されたとき或いはそれ以降に開始されることを特徴とする請求項1または2または4に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 A control amount given to a component of the internal combustion engine capable of changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber, wherein the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber in the lean control is set to the target lean As a control amount that can be controlled to an air-fuel ratio, a control amount that is the amount preceding the intake air arrival time plus the sensor output time is learned, and learning of the control amount in the lean control is the air-fuel ratio sensor in the lean control. air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 or 4, characterized in that it is initiated or subsequently when the control of the air-fuel ratio of the mixture based on the output value is the beginning of. 燃焼室に供給される混合気の空燃比を変化させることができる内燃機関の前記構成要素に与えられる制御量が前記学習された制御量に基づいて決定されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The control amount given to the component of the internal combustion engine capable of changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is determined based on the learned control amount. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as described. 吸気通路にスロットル弁が配置されており、該スロットル弁の開度が減少されることによって燃焼室に供給される空気の量が減少せしめられ、前記吸気到達時間が前記減少された空気の量と、前記スロットル弁から前記空燃比センサまでの吸気通路の空間容積および排気通路の空間容積とに基づいて算出されることを特徴とする請求項1または2または請求項4〜6のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。 A throttle valve is disposed in the intake passage, and the amount of air supplied to the combustion chamber is reduced by reducing the opening of the throttle valve, and the intake air arrival time is reduced to the reduced amount of air. any one of claims 1 or 2 or claims 4 to 6, characterized in that it is calculated on the basis of the space volume of the space volume and the exhaust passage of the intake passage from the throttle valve to the air-fuel ratio sensor An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1. 燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから該増大された量の燃料の燃焼後の排気ガスが前記空燃比センサに到達するまでに要する時間を排気到達時間と称し、燃焼室に供給される燃料の量が増大されてから該増大された量の燃料が燃焼室に供給されたときの混合気の空燃比に対応する排気ガスの空燃比に対応する出力値を前記空燃比センサが出力するのに要する時間を排気空燃比出力時間と称したときに、前記センサ出力時間が該排気空燃比出力時間から前記排気到達時間を差し引くことによって算出されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The time required from when the amount of fuel supplied to the combustion chamber increases until the exhaust gas after combustion of the increased amount of fuel reaches the air-fuel ratio sensor is referred to as exhaust arrival time, and is supplied to the combustion chamber. The air-fuel ratio sensor outputs an output value corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture when the increased amount of fuel is supplied to the combustion chamber after the amount of fuel to be increased is increased. 2. The sensor output time is calculated by subtracting the exhaust arrival time from the exhaust air / fuel ratio output time when a time required for output is referred to as an exhaust air / fuel ratio output time . The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of 7 .
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