(57)【要約】【課題】この発明は、排気触媒を暖めるためのリッチリーン制御の内容を、燃料の種類に応じて適切に変更することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。また、この発明の他の目的は、排気触媒を暖めるためのリッチリーン制御の内容を、燃料の種類に応じて適切に変更する構成を備えた、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）を提供することである。【解決手段】ＥＣＵ５０は、リッチリーン制御を実行可能である。リッチリーン制御は、排気ガスが、未燃成分を含むリッチ排気ガスと酸素を含むリーン排気ガスとに交互に変化するように、内燃機関１０の＃１〜＃４気筒の燃料噴射量を制御する。内燃機関１０の燃料性状センサ２４の出力に基づいて、燃料のアルコール濃度が取得される。燃料のアルコール濃度が高いほど、リッチリーン制御のΔＡ／Ｆが大きく設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気触媒に向かって排出される排気ガスが、未燃成分を含むリッチ排気ガスと酸素を含むリーン排気ガスとに交互に変化するように、内燃機関の気筒の空燃比をリッチ空燃比およびリーン空燃比に制御するリッチリーン制御手段と、
前記内燃機関の燃料タンク内の燃料のアルコール類または／およびエーテル類の濃度を取得する濃度取得手段と、
前記濃度取得手段が取得したアルコール類または／およびエーテル類の濃度が高いほど、前記リッチリーン制御手段の制御時のリーン空燃比をリーン側に設定するリーン度合い制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記濃度取得手段が取得したアルコール類または／およびエーテル類の濃度が高いほど、前記リッチリーン制御手段の制御時のリッチ空燃比をリッチ側に設定するリッチ度合い制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記リーン度合い制御手段または／および前記リーン度合い制御手段は、前記内燃機関のＮＯｘ排出量がピークとなる付近の空燃比を回避するように、空燃比を不連続的に変化させる空燃比制限手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の排気触媒の外部または／および内部の温度を、検知または／および推定により取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段が取得した温度に基づいて、前記排気触媒の環境が低温側であるほど前記排気触媒を加熱する熱量が多くなるように、前記リッチリーン制御手段の制御内容を変更する制御内容変更手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御内容変更手段が、
前記リッチリーン制御手段の制御時において、前記排気触媒の温度が低温側であるほど、リーン空燃比をリーン側にかつリッチ空燃比をリッチ側に、それぞれ大きくする空燃比変更手段と、
前記排気触媒の温度が低温側であるほど、前記リッチリーン制御手段の制御を継続する時間を長く設定する時間変更手段と、
前記排気触媒の温度が低温側であるほど、前記内燃機関の機関回転数を上昇させる回転数変更手段と、
前記排気触媒の温度が低温側であるほど、前記内燃機関の点火時期を遅角する点火時期変更手段と、
のうち、少なくとも１つの手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関が２つ以上の気筒を備え、前記２つ以上の気筒がそれぞれ燃料噴射弁および点火プラグを備え、
さらに、
前記リッチリーン制御手段が、
前記２つ以上の気筒のうち、一部の気筒をリッチ空燃比で、残りの気筒をリーン空燃比で、それぞれ燃焼させるように、前記２つ以上の気筒のそれぞれの燃料噴射量を制御する気筒別空燃比制御手段と、
前記気筒別空燃比制御手段がリッチ空燃比に設定した気筒の点火時期を遅角する遅角補正手段、および、前記気筒別空燃比制御手段がリーン空燃比に設定した気筒の点火時期を進角する進角補正手段のうち、少なくとも一方の手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記リッチリーン制御手段が設定したリッチ空燃比とリーン空燃比との差が、大きいほど、前記遅角補正手段の遅角量または／および前記進角補正手段の進角量を大きく設定する点火時期補正量設定手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記リッチリーン制御手段が、その制御開始後に、前記排気触媒に対して、前記リッチ排気ガスと前記リーン排気ガスのうち最初にリーン排気ガスが流れ込むように、内燃機関の気筒の空燃比を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関が２つ以上の気筒を備え、前記２つ以上の気筒がそれぞれ燃料噴射弁を備え、
前記リッチリーン制御手段が、前記内燃機関の各気筒の空燃比が所定サイクル数毎にリッチ空燃比とリーン空燃比との間で切り換るように、各気筒の燃料噴射量を制御するサイクル毎空燃比変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記内燃機関が２つ以上の気筒を備え、前記２つ以上の気筒がそれぞれ燃料噴射弁を備え、
前記リッチリーン制御手段が、前記内燃機関の一部の気筒の空燃比が第１の順番でリッチ空燃比とリーン空燃比とで交互に切り換わり、前記内燃機関の残りの気筒が前記第１の順番とは反対の第２の順番でリッチ空燃比とリーン空燃比とで交互に切り換わるように、前記一部の気筒と前記残りの気筒の燃料噴射量をそれぞれ制御する気筒毎空燃比変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置によって内燃機関が制御されることを特徴とするＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置およびこれを搭載したＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００６−３４２６９８号公報に開示されているように、排気触媒を暖めるためのリッチリーン制御を行う内燃機関が知られている。ここでいう「リッチリーン制御」とは、燃料中の未燃成分を含むリッチ排気ガスと、酸素を含むリーン排気ガスと、を内燃機関から排出させるように、各気筒の空燃比をリッチおよびリーンに制御するものである。リッチリーン制御によれば、排気触媒に対して未燃成分と酸素とを直接供給することができる。未燃成分と酸素とが排気触媒で反応することにより、反応熱で排気触媒を暖めることができる。或いは、排気触媒の上流においてリーン排気ガスとリッチ排気ガスとを混合させ、酸化反応熱により加熱された高温ガスを排気触媒に供給することができる。
【０００３】
特開２００６−３４２６９８号公報の技術では、多気筒内燃機関に対して、リッチリーン制御を具体的に次のように適用している。先ず、複数の気筒のうち、一部の気筒がリッチ気筒に、残りの気筒がリーン気筒に、それぞれ定められる。この状態で内燃機関が運転されることにより、リッチ気筒とリーン気筒の排気行程の順番で、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが排気触媒側に順次排出される。これにより、未燃成分と酸素とが排気触媒に流れ込み、酸化反応が生じて排気触媒が暖められる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４２６９８号公報
【特許文献２】特開平８−１８９３８８号公報
【特許文献３】特開平９−１３３０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、ガソリン等のみならず、アルコール類やエーテル類を含む種々の代替燃料も、車両用内燃機関の燃料として積極的に使用されている。ガソリン等と代替燃料の両方を使用可能に設計された車両は、一般に、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）と称される。
【０００６】
ガソリン等と、アルコール燃料等の各種代替燃料とは、その組成が大きく違う。この違いを無視して画一的にリッチリーン制御を行うと、不都合が生じるおそれがある。或いは、個々の燃料が有する特性を、十分に活かせなかったりする。例えば、ガソリン使用時と高濃度アルコール燃料使用時とでは、排気ガスの温度や未燃成分の排出量に大きな違いが出る。これに起因して、ガソリン使用時と高濃度アルコール燃料使用時とで同じリッチリーン制御が行われると、期待する触媒暖機効果が安定して得られないおそれがある。このように、従来の技術にかかるリッチリーン制御は、複数種類の燃料を使用するケースを想定した場合に、未だ改善の余地を有するものであった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、排気触媒を暖めるためのリッチリーン制御の内容を、燃料の種類に応じて適切に変更することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、排気触媒を暖めるためのリッチリーン制御の内容を、燃料の種類に応じて適切に変更する構成を備えた、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関から排気触媒に向かって排出される排気ガスが、未燃成分を含むリッチ排気ガスと酸素を含むリーン排気ガスとに交互に変化するように、内燃機関の気筒の空燃比をリッチ空燃比およびリーン空燃比に制御するリッチリーン制御手段と、
前記内燃機関の燃料タンク内の燃料のアルコール類または／およびエーテル類の濃度を取得する濃度取得手段と、
前記濃度取得手段が取得したアルコール類または／およびエーテル類の濃度が高いほど、前記リッチリーン制御手段の制御時のリーン空燃比をリーン側に設定するリーン度合い制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記濃度取得手段が取得したアルコール類または／およびエーテル類の濃度が高いほど、前記リッチリーン制御手段の制御時のリッチ空燃比をリッチ側に設定するリッチ度合い制御手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記リーン度合い制御手段または／および前記リーン度合い制御手段は、前記内燃機関のＮＯｘ排出量がピークとなる付近の空燃比を回避するように、空燃比を不連続的に変化させる空燃比制限手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれか１つの発明において、
前記内燃機関の排気触媒の外部または／および内部の温度を、検知または／および推定により取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段が取得した温度に基づいて、前記排気触媒の環境が低温側であるほど前記排気触媒を加熱する熱量が多くなるように、前記リッチリーン制御手段の制御内容を変更する制御内容変更手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記制御内容変更手段が、
前記リッチリーン制御手段の制御時において、前記排気触媒の温度が低温側であるほど、リーン空燃比をリーン側にかつリッチ空燃比をリッチ側に、それぞれ大きくする空燃比変更手段と、
前記排気触媒の温度が低温側であるほど、前記リッチリーン制御手段の制御を継続する時間を長く設定する時間変更手段と、
前記排気触媒の温度が低温側であるほど、前記内燃機関の機関回転数を上昇させる回転数変更手段と、
前記排気触媒の温度が低温側であるほど、前記内燃機関の点火時期を遅角する点火時期変更手段と、
のうち、少なくとも１つの手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれか１つの発明において、
前記内燃機関が２つ以上の気筒を備え、前記２つ以上の気筒がそれぞれ燃料噴射弁および点火プラグを備え、
さらに、
前記リッチリーン制御手段が、
前記２つ以上の気筒のうち、一部の気筒をリッチ空燃比で、残りの気筒をリーン空燃比で、それぞれ燃焼させるように、前記２つ以上の気筒のそれぞれの燃料噴射量を制御する気筒別空燃比制御手段と、
前記気筒別空燃比制御手段がリッチ空燃比に設定した気筒の点火時期を遅角する遅角補正手段、および、前記気筒別空燃比制御手段がリーン空燃比に設定した気筒の点火時期を進角する進角補正手段のうち、少なくとも一方の手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【００１５】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記リッチリーン制御手段が設定したリッチ空燃比とリーン空燃比との差が、大きいほど、前記遅角補正手段の遅角量または／および前記進角補正手段の進角量を大きく設定する点火時期補正量設定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれか１つの発明において、
前記リッチリーン制御手段が、その制御開始後に、前記排気触媒に対して、前記リッチ排気ガスと前記リーン排気ガスのうち最初にリーン排気ガスが流れ込むように、内燃機関の気筒の空燃比を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、第９の発明は、第１乃至第８の発明のいずれか１つの発明において、
前記内燃機関が２つ以上の気筒を備え、前記２つ以上の気筒がそれぞれ燃料噴射弁を備え、
前記リッチリーン制御手段が、前記内燃機関の各気筒の空燃比が所定サイクル数毎にリッチ空燃比とリーン空燃比との間で切り換るように、各気筒の燃料噴射量を制御するサイクル毎空燃比変更手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第１０の発明は、第１乃至第８の発明のいずれか１つの発明において、
前記内燃機関が２つ以上の気筒を備え、前記２つ以上の気筒がそれぞれ燃料噴射弁を備え、
前記リッチリーン制御手段が、前記内燃機関の一部の気筒の空燃比が第１の順番でリッチ空燃比とリーン空燃比とで交互に切り換り、前記内燃機関の残りの気筒が前記第１の順番とは反対の第２の順番でリッチ空燃比とリーン空燃比とで交互に切り換るように、前記一部の気筒と前記残りの気筒の燃料噴射量をそれぞれ制御する気筒毎空燃比変更手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
第１１の発明は、上記の目的を達成するため、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）であって、
第１乃至第１０の発明のいずれか１つの発明にかかる内燃機関の制御装置によって内燃機関が制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以下の発明の効果の説明において、内燃機関の空燃比のリーン側の限界を、「リーン限界」とも称す。同様に、内燃機関の空燃比のリッチ側の限界を、「リッチ限界」とも称す。
【００２１】
第１の発明によれば、次の効果が得られる。リッチリーン制御時の酸化反応量を決める要因の１つは、リーン排気ガス中の酸素量である。この酸素量は、リッチリーン制御時のリーン空燃比によって決まる。アルコール類やエーテル類を含む燃料は、ガソリンに比してリーン限界が高いという特有の性質を持つ。第１の発明によれば、アルコール類やエーテル類の濃度が高いほど、リッチリーン制御時におけるリーン空燃比をリーン側に設定することができる。これにより、高リーン限界という特性を活かして、リッチリーン制御時におけるリーン排気ガス中の酸素量を増加することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、次の効果が得られる。アルコール類やエーテル類の濃度が高い燃料では、内燃機関運転中における未燃成分（ＨＣ）の排出量が少なめになる。リッチリーン制御の際、未燃成分と酸素との反応量が少ないと、排気触媒の加熱効果も低い。この点、第２の発明によれば、アルコール類やエーテル類の濃度が高いほど、リッチリーン制御時におけるリッチ空燃比がリッチ側に設定される。よって、第２の発明によれば、高リーン限界を活かした酸素量の増加を行い、且つ、低ＨＣ排出量を補うように未燃成分の増加も行うことができる。従って、燃料中のアルコール類やエーテル類の濃度に応じて、リッチリーン制御の内容を適切に変更することができる。
【００２３】
第３の発明によれば、第１または第２の発明において、ＮＯｘ排出量のピーク付近の空燃比を回避しつつ、リーン度合いまたは／およびリッチ度合いの設定をすることができる。
【００２４】
第４の発明によれば、排気触媒の温度環境に応じて、排気触媒に投入する熱エネルギを加減することができる。従って、温度環境に拠らずに画一的にリッチリーン制御を行う場合に比して、安定した排気触媒暖機効果を得ることができる。
【００２５】
第５の発明によれば、第４の発明の制御内容変更手段を、空燃比の変更、制御継続時間の変更、機関回転数の変更、点火時期の変更、のうち少なくとも１つの方法によって実現することができる。
【００２６】
第６の発明によれば、リッチ空燃比の気筒とリーン空燃比の気筒の少なくとも一方の気筒を対象として、それらの気筒の間のトルク差を緩和するように点火時期を補正することができる。
【００２７】
第７の発明によれば、第６の発明における点火時期の補正量を、リッチリーン制御手段の制御におけるリッチ空燃比とリーン空燃比との差の大小に、連動させることができる。
【００２８】
第８の発明によれば、リッチリーン制御において、排気触媒に対して、未燃成分と酸素のうち先ず酸素を供給することができる。従って、その後に未燃成分が排気触媒に流入した時に、円滑に酸化反応を生じさせることができる。
【００２９】
第９の発明によれば、各々の気筒がリッチ排気ガスとリーン排気ガスの一方のみを固定的に排出するのではなく、各々の気筒がリッチ排気ガスとリーン排気ガスとを所定サイクル数毎に入れ替えながら排出する。個々の気筒から排出される排気ガスは、排気触媒の排気ガス入口側表面に対して、常に一様に（均等に）当たるわけではない。このため、各々の気筒の空燃比をリッチ空燃比またはリーン空燃比に固定した場合、排気触媒に流れ込む未燃成分や酸素の分布にムラが生じてしまうおそれがある。第９の発明によれば、各々の気筒の排気ガスがリッチ排気ガスとリーン排気ガスとで入れ替わるので、上述した排気ガスの当たりのムラを抑制することができる。結果、排気触媒に対して未燃成分や酸素をバランスよく流入させることができる。
【００３０】
第１０の発明によれば、リッチリーン制御時における、排気触媒に対する排気ガスの当たりのムラを抑制することができる。すなわち、第９の発明の効果の欄で述べたように、排気触媒に流れ込む未燃成分や酸素の分布に、ムラが生じるおそれがある。第１０の発明によれば、一部の気筒がリッチ→リーン→リッチ→・・・の順番で、残りの気筒がリーン→リッチ→リーン→・・・の順番で、それぞれ空燃比を変化させる。これにより、排気触媒の表面に、リッチ排気ガスのみが当たる領域や、リーン排気ガスのみが当たる領域が発生することを防止できる。リッチリーン制御時における、排気触媒に対する排気ガスの当たりのムラを抑制することができる。
【００３１】
第１１の発明によれば、ＦＦＶにおいて、リッチリーン制御の内容を、状況に応じて適切に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
実施の形態１． 
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置の構成を模式的に示す。実施の形態１の内燃機関は、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）に搭載される車両用内燃機関である。実施の形態１の内燃機関は、広範囲にわたる濃度のエタノール燃料を使用可能であるものとする。
【００３３】
図１には、４つの気筒を備えた内燃機関１０が示されている。４つの気筒は、それぞれ、１番気筒〜４番気筒を備える。以下、便宜上、気筒の番号を「＃１〜＃４」で示す。個々の気筒は、燃料噴射弁１４と点火プラグ１８を、１つずつ備えている。図示しないが、本実施形態では、図１の構成がＦＦＶに搭載されているものとする。
【００３４】
内燃機関１０には、吸気通路３０および排気通路３２が接続している。吸気通路３０は、図示しないが、例えばエアクリーナ、サージタンク、吸気枝管などが連通したものである。排気通路３２も、図示しないが、排気枝管や排気管が連通したものである。排気通路３２には、空燃比センサ３４、排気触媒３６および排気温度センサ３７が備えられる。燃料噴射弁１４は、燃料配管２２を介して、燃料タンク２０に接続している。燃料噴射弁１４は、ポート噴射式、筒内噴射式、あるいはそれらの両方を備える方式のうち、何れの方式でも良い。燃料配管２２には、燃料性状センサ２４が設けられる。
【００３５】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０は、燃料性状センサ２４、空燃比センサ３４、排気温度センサ３７と接続している。ＥＣＵ５０は、燃料性状センサ２４の出力に基づいて、燃料タンク２０内の燃料のアルコール濃度を検知することができる。また、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ３４や排気温度センサ３７の出力に基づいて、排気ガスの空燃比や排気触媒３６の床温T_cを検知することができる。また、ＥＣＵ５０は、燃料噴射弁１４ａ〜１４ｄおよび点火プラグ１８ａ〜１８ｄに接続している。ＥＣＵ５０の制御により、各気筒の燃料噴射量TAUおよび点火時期SAを変更することができる。
【００３６】
実施の形態１では、ＥＣＵ５０が、排気触媒３６を暖めるためのリッチリーン制御を実行することができる。ここでいう「リッチリーン制御」は、燃料中の未燃成分を含むリッチ排気ガスと、酸素を含むリーン排気ガスとを排気触媒３６に流入させるように、各気筒＃１〜＃４の空燃比をリッチおよびリーンに制御するものである。排気触媒３６における未燃成分と酸素との反応熱によって、排気触媒を暖めることができる。このようなリッチリーン制御は、例えば特開２００６−３４２６９８号公報、特開平８−１８９３８８号公報、特開平９−１３３０４０号公報にも開示されており、既に公知の技術である。従って、必要な程度の内容を説明するに留め、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
実施の形態１では、内燃機関１０の各気筒が、＃１気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃２気筒→＃１気筒→・・・の順番で爆発行程（燃焼行程）を迎えるものとする。実施の形態１では、＃１気筒および＃４気筒をリッチ空燃比に制御し、＃３気筒および＃２気筒をリーン空燃比に制御するものとする。
【００３８】
なお、後述の変形例でも述べるが、実施の形態１では、リッチリーン制御の具体的内容に特に限定はない。また、リッチリーン制御を行う際の空燃比制御は、空燃比センサ３４の出力を用いたフィードバック制御でも良いし、フィードフォワード制御でもよい。また、空燃比センサ３４に代えて（またはそれとともに）、酸素センサを排気通路３２に取り付けて使用してもよい。
【００３９】
［実施の形態１の動作］
以下、実施の形態１の動作を説明する。先ず、本願発明者が見出した知見として、ガソリンとアルコール燃料の相違がリッチリーン制御に及ぼす影響を説明する。続いて、実施の形態１の動作の内容を説明する。
【００４０】
（リッチリーン制御に対する燃料の相違の影響）
ガソリンとアルコール燃料との間には、下記の（i）〜（iii）の相違点がある。
【００４１】
（i）アルコール燃料は、ガソリンに比して、リーン限界が高い。
アルコール燃料は、一般的に、ガソリンに比して燃焼性が良いという特徴がある。通常、失火防止など機関運転状態の安定性確保のために、内燃機関の空燃比にはリーン側やリッチ側に限界が設けられている。以下、このリーン側の限界を「リーン限界」とも称し、このリッチ側の限界を「リッチ限界」とも称す。アルコール燃料では、良好な燃焼性により、ガソリンに比して、よりリーン側にリーン限界が存在している。
【００４２】
（ii）高濃度アルコール燃料の使用時には、ガソリン使用時に比して、排気ガス温度が低い。
高濃度アルコール燃料の場合、ガソリンに比して、排気ガスの温度が、一般的に５０℃〜１００℃程度低い。これは、下記の化学式（１）、（２）で例示するように、アルコール燃料は、ガソリンに比して、排気ガス中の水分が多く熱容量が大きいことに起因する。
ガソリン  ：  C7H13.3 + 10.33(O2 + 3.79N2) → 7CO2 + 6.66H2O + 39.1N2 + 4.19MJ  ・・・（１）
エタノール  ：  3.44C2H5OH + 10.33(O2 + 3.79N2) → 6.88CO2 + 10.32H2O + 39.1N2 + 4.24MJ  ・・・（２）
ガソリンとアルコール燃料とで同じ条件のリッチリーン制御を行うと、この排気ガス温度の相違に起因して、期待する触媒暖機効果が安定して得られないおそれがある。
【００４３】
（iii）高濃度アルコール燃料の使用時における、機関暖機後の運転中には、ガソリン使用時に比して未燃成分ＨＣの排出量が少ない。
既述したように、リッチリーン制御は、排気触媒に対して未燃成分と酸素とを供給する制御である。排気触媒の加熱効果は、未燃成分と酸素との酸化反応量に応じて変わる。その酸化反応量は、排気触媒に流入する未燃成分の量と酸素の量とに直接的な影響を受ける。未燃成分の量が異なるにもかかわらず、ガソリン時と同じ空燃比でリッチリーン制御を行うと、期待する触媒暖機効果が安定して得られないおそれがある。
【００４４】
（実施の形態１にかかるリッチリーン制御の動作）
そこで、実施の形態１では、排気触媒３６を暖めるためのリッチリーン制御の内容を、燃料性状センサ２４で検知されたアルコール濃度に応じて変更することとした。図２は、実施の形態１において用いられるΔＡ／Ｆのマップの模式図である。ここで、「ΔＡ／Ｆ」とは、リッチリーン制御における、リッチ空燃比とリーン空燃比との差を意味する。実施の形態１の場合には、＃１気筒および＃４気筒の空燃比と、＃３気筒および＃２気筒の空燃比との差である。
【００４５】
図２に示すように、実施の形態１では、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、ΔＡ／Ｆが比例的に大きくなるように、マップが定められている。実施の形態１では、リッチリーン制御時にこのマップが参照され、アルコール濃度に応じてΔＡ／Ｆが設定される。なお、リッチリーン制御は、排気触媒３６に未燃成分と酸素とがバランス良く供給されている状態が好ましい。そこで、実施の形態１では、燃料のアルコール濃度が高いほど、＃１、＃４気筒の空燃比をリッチ化し且つ＃３、＃２気筒の空燃比をリーン化する。
【００４６】
上記の実施の形態１によれば、次の効果が得られる。リッチリーン制御の際、未燃成分と酸素との反応量が多いほど排気触媒の加熱効果が高い。排気触媒３６での酸化反応量を決める要因の１つは、排気触媒３６への供給酸素量である。この供給酸素量は、リッチリーン制御時のリーン空燃比によって決まる。一般に、ガソリン使用時は、リッチ限界とストイキとの幅は大きく（例えば、ストイキ＋８程度）、リーン限界とストイキとの幅は小さい（例えばストイキ−３程度）。このような事情があるため、未燃成分量と酸素量のバランス上、リッチリーン制御時におけるリッチ空燃比とリーン空燃比の幅は、実質的にリーン限界値に制限される。すなわち、実際のリッチリーン制御実行時には、排気触媒３６の酸化反応の量は、リーン限界の制約を受けることになる。
【００４７】
一方、前述の（i）でも述べたように、高濃度のアルコール燃料ほど、リーン限界が高くなる。実施の形態１によれば、燃料のアルコール濃度が高いほど、リッチリーン制御時におけるリーン空燃比をリーン側に設定することができる。酸素量は、空燃比をリーン側に設定するほど多くできる。これにより、高リーン限界という特性を活かして、リッチリーン制御時における排気触媒への供給酸素量を増加することができる。言い換えれば、リーン限界に余裕のある高濃度アルコール燃料の特性を、リッチリーン制御に十分に活かすことができる。
【００４８】
また、実施の形態１では、ΔＡ／Ｆの拡大は、リーン空燃比をリーン側にずらすとともに、リッチ空燃比をリッチ側にずらすことにより実現される。未燃成分の量は、空燃比をリッチ側に設定するほど多くできる。従って、実施の形態１では、燃料のアルコール濃度が高いほど、リッチ空燃比のリッチ化、すなわち未燃成分の増量が行われる。
【００４９】
その結果、次の効果が得られる。既に（iii）で述べたように、高濃度アルコール燃料では、未燃成分の排出量が少な目になる。リッチリーン制御の際、未燃成分と酸素との反応量が少ないと、排気触媒の加熱効果も低い。また、（ii）で述べたように、高濃度アルコール燃料の使用時には、ガソリン使用時に比して、排気ガス温度が低い。従って、排気触媒３６の床温が全体的に低くなりがちである。これは即ち、アルコール燃料使用時に排気触媒３６をガソリン使用時と同等の高温状態におくためには、より多くの熱エネルギが必要になることを意味する。この点、実施の形態１によれば、アルコール濃度が高いほど、リッチリーン制御時におけるリッチ空燃比をリッチ側に設定することができる。従って、低ＨＣ排出量や低排気温度を補うように未燃成分が増量され、その結果、排気触媒３６における酸化反応量を増大させることできる。
【００５０】
以上説明したように、実施の形態１によれば、高リーン限界に合わせた供給酸素量の増加を行い、且つ、低ＨＣ排出量や低排気温度を補うように未燃成分の増加も行うことができる。その結果、燃料中のアルコール濃度に応じて、リッチリーン制御の内容を適切に変更することができる。
【００５１】
［実施の形態１の具体的処理］
以下、図３を用いて、実施の形態１において実行される具体的処理を説明する。図３は、実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。実施の形態１では、ＦＦＶにおいて、長時間に渡るアイドリングにより排気触媒３６の温度が低下する場合を想定する。一旦活性状態まで昇温した排気触媒が、温度の低下によりその活性を失うことを、以下、「失活」とも称す。
【００５２】
図３に示すルーチンでは、先ず、アイドル判定フラグが取得される（ステップＳ１００）。その後ステップＳ１０２に移り、アイドル判定フラグがＯＦＦの場合には今回のルーチンが終了する。アイドル判定フラグがＯＮの場合には、続いて、例えばＥＣＵ５０に内蔵されたタイマ機能などを利用して、アイドル状態積算時間が算出される（ステップＳ１０４）。その後、ステップＳ１０６に移り、積算時間が所定時間を越えるまでステップＳ１０２にループする。このループ処理により、失活が問題となりうる程度の長時間アイドリングの場合に限って、リッチリーン制御へと移行することができる。
【００５３】
ステップＳ１０６において積算時間が所定時間を越えたら、ステップＳ１０８に移る。ステップＳ１０８では、触媒推定床温が所定温度未満か否かが判定される。このステップでは、排気温度センサ３７から得られた床温T_cが所定温度を下回っていない場合には、ステップＳ１０２に処理が戻る。車両のアイドリング状態は、常に一様であるとは限らない。例えばエアコン等の車内設備の電力消費量が多い場合、アイドリング中であっても内燃機関１０への負荷がある。この場合、アイドリング中であっても排気触媒３６の温度がそれほど低下しない。実施の形態１によれば、ステップＳ１０８によりそのようなケースを検出し、不必要にリッチリーン制御が実行されるのを抑制できる。
【００５４】
ステップＳ１０８の条件が成立した場合、すなわち、床温T_cが所定温度を下回った場合には、続いて、アルコール濃度取得の処理が実行される（ステップＳ１１０）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、燃料性状センサ２４の出力に基づいて、燃料タンク２０の燃料のアルコール濃度を算出する。そして、さらに、図２で模式的に示したマップが参照され、現在のアルコール濃度に応じたΔＡ／Ｆが算出される（ステップＳ１１２）。次いで、ステップＳ１１４に移行し、リッチリーン制御が行われる。実施の形態１では、ステップＳ１１２で算出されたΔＡ／Ｆに基づいて、＃１気筒および＃４気筒のリッチ空燃比と、＃３気筒および＃２気筒のリーン空燃比とが定まる。その後、定まったリッチ空燃比およびリーン空燃比で内燃機関１０が運転されることにより、リッチリーン制御が開始される。
【００５５】
リッチリーン制御が開始された後、ステップＳ１１６に処理が移る。ステップＳ１１６では、例えばＥＣＵ５０に内蔵されたタイマ機能などを利用して、リッチリーン制御実施積算時間（以下、「ΣＴ」とも称す）が計測される。ΣＴが所定時間を越えるまで、リッチリーン制御が継続される（ステップＳ１１８）。リッチリーン制御を過剰に行うと燃費の悪化を招くため、このステップにてリッチリーン制御の実行時間に区切りを付ける。なお、このステップの処理に代えて、例えば、床温T_cが排気触媒３６の活性状態時の温度以上か否かに基づいて、リッチリーン制御の終了時期を決定しても良い。
【００５６】
以上の処理によれば、燃料中のアルコール濃度に応じて、リッチリーン制御の内容を適切に変更することができる。更に、上記の処理によれば、ＦＦＶの現実的な使用環境に合わせて（つまり、温度環境の異なる様々な地域での走行や個々のユーザの運転操作の違いなどに合わせて）、リッチリーン制御を適切に実行することができる。なお、本発明はアイドル時のみに限られず、低温始動時の排気触媒３６の暖機促進のために上記のルーチンを流用することもできる。
【００５７】
尚、上述した実施の形態１では、ステップＳ１１４の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「リッチリーン制御手段」が、ステップＳ１１０の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「濃度取得手段」が、図２のマップの記憶およびステップＳ１１２の処理の実行により、前記第１の発明における「リーン度合い制御手段」が、それぞれ実現されている。また、実施の形態１では、図２のマップの記憶およびステップＳ１１２の処理の実行により、前記第２の発明における「リッチ度合い制御手段」が実現されている。
【００５８】
［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、アルコール濃度に応じて、リッチ空燃比をよりリッチ側に、リーン空燃比をよりリーン側に設定した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。アルコール濃度が高いほど、リーン空燃比をリーン側に設定するのみでもよい。これにより、高リーン限界という利点を活かして、排気触媒３６への酸素供給量を増加させることができる。
【００５９】
実施の形態１では、図２に示すように、アルコール濃度に応じてΔＡ／Ｆを直線的に増加した。しかしながら、本発明はこれに限られない。アルコール濃度とΔＡ／Ｆの特性は、例えば、階段状に増加させたり、曲線を含む特性にしたりするなど、必要に応じて適宜に定めることができる。
【００６０】
実施の形態１では、アルコール濃度に応じてΔＡ／Ｆを変更した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。高濃度にエーテル類を含む燃料も、高濃度アルコール燃料と同様の性質を示す。このため、同様の制御が可能である。また、エタノールのみならず、メタノール含め他のアルコール燃料に対しても、実施の形態１の制御を適用可能である。なお、ＦＦＶは、ガソリン、アルコール燃料やエーテル燃料といった各種代替燃料、およびガソリンと代替燃料の混合燃料の全てを使用可能に設計された車両である。アルコール燃料としては、使用地域等にもよるが、例えば、Ｅ１０、Ｅ２０、Ｅ７０、Ｅ８５、・・、Ｅ１００といった様々なエタノール濃度の燃料が代表的である。エーテル燃料としては、ＭＴＢＥ，ＥＴＢＥがある。
【００６１】
実施の形態１のリッチリーン制御では、＃１→＃３→＃４→＃２で爆発する内燃機関において、＃１、＃４気筒をリッチに＃２、＃３気筒をリーンにそれぞれ固定した。これにより実施の形態１では、内燃機関１０から、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが交互に排出される。しかしながら、本発明のリッチリーン制御は、これに限られるものではない。例えば、１つの気筒をリッチ空燃比に、３つの気筒をリーン空燃比にしてもよい。この場合に、１つの気筒のリッチ排気ガスが排出された後、３つの気筒分のリーン排気ガスが連続に排出されるという動作が、交互に繰り返される。この場合も、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが交互に排出される点は同じである。また、本発明は、気筒数に限定はなく、直列、Ｖ型、水平対向など気筒の配列方式にも限定はない。例えば６気筒ではリーンとリッチを３気筒づつ、例えば８気筒ではリーンとリッチを４気筒づつ、設定してもよい。既述したように、リッチリーン制御に関して既に各種文献が公知である。それら文献の技術のハードウェア構造、制御内容を用いて、本発明を実施することができる。
【００６２】
また、特開２００６−３４２６９８号公報には、排気触媒の上流においてリーン排気ガスとリッチ排気ガスとを混合させ、酸化反応熱により加熱された高温ガスを排気触媒に供給する技術が開示されている。この特開２００６−３４２６９８号公報の技術も、本発明の「リッチリーン制御」に含まれるものとする。この技術でも、排気触媒上流の配管内でリッチ排気ガスとリーン排気ガスが合流する点以外は、実施の形態１と同様に内燃機関からリッチ排気ガスとリーン排気ガスが交互に排出される。この特開２００６−３４２６９８号公報の技術に対しても、実施の形態１のΔＡ／Ｆの制御を組み合わせることができる。
【００６３】
実施の形態１では、燃料性状センサ２４の出力からアルコール濃度を、排気温度センサ３７の出力から排気触媒３６の床温T_cを、それぞれ検知した。しかしながら、本発明はこれに限られない。燃料性状センサ２４に代えて、例えば、空燃比フィードバック制御におけるフィードバック量に基づくアルコール濃度推定を行っても良い。この推定手法は既に公知のため詳細な説明は省略する。また、燃料性状センサ２４に代えて、アルコール濃度センサを使用しても良い。その他、アルコール濃度を検知または推定する各種公知技術を用いてもよい。また、床温T_cについても、吸入空気量に基づく触媒床温推定など、各種公知技術を用いればよい。
【００６４】
なお、実施の形態１では、ＦＦＶを前提にしたが、本発明の内燃機関の制御装置は、必ずしもＦＦＶ搭載用のみに限られない。
【００６５】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１と同様のハードウェア構成を備える。実施の形態２は、実施の形態１において、図２のマップに代えて、図４のマップを用いる事により実現される。窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が１６．０近辺の空燃比でピークを迎えることが公知である。そこで、実施の形態２では、実施の形態１においてΔＡ／Ｆを変更する際、ＮＯｘ排出量がピークとなる空燃比近辺を回避することとした。具体的には、実施の形態１では、リーン空燃比が１６．０およびリッチ空燃比が１３．０となる組み合わせ、すなわち、ΔＡ／Ｆ＝３．０となる組み合わせを、回避する。実施の形態２では、図４に示すように、ΔＡ／Ｆ＝３．０付近で、アルコール濃度とΔＡ／Ｆの特性を示す直線（以下、便宜上「ΔＡ／Ｆ特性」とも称す）が、不連続的に変化している。
【００６６】
なお、図４のマップは一例である。例えば、図４のマップにおいて、ΔＡ／Ｆ＝３．０近傍で先ず紙面右方に平行に延び、その後紙面上方に垂直に立ち上がるように、ΔＡ／Ｆ特性を作成しても良い。また、ΔＡ／Ｆ特性が曲線を含んでも良い。
【００６７】
実施の形態３．
排気触媒の失活は、外気温を含めた、排気触媒の温度環境の影響を強く受ける。低温環境であるほど、排気触媒が速やかに冷えるからである。特に、様々な温度環境地域で使用されるＦＦＶは、外気温がマイナスとなるような寒冷地で運転されることもある。外気温が低ければ、失活防止のためにまたは失活からの復帰のために排気触媒に与えるべき熱量も多くなる。そこで、実施の形態３では、内燃機関１０に外気温センサを更に装備し、外気温に応じてリッチリーン制御の内容を変更する。
【００６８】
実施の形態３は、実施の形態１と同様のハードウェア構成を備え、かつ、外気温センサを備える。説明の重複を避けるため、ハードウェア構成の図示は行わない。図５は、実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図５のフローチャートは、ステップＳ２００、Ｓ２０２およびＳ２０４の処理を除き、図３のフローチャートと同じである。以下、相違点を中心に説明する。
【００６９】
図５のルーチンでは、ステップＳ１００の実行後、外気温センサ（図示せず）の出力に基づいて外気温ＴＡｉｒが検知される（ステップＳ２００）。次いで、触媒失活判定時間ＴＣＡＴを算出する処理が実行される（ステップＳ２０２）。このＴＣＡＴは、図５のルーチンのステップＳ１０６において、アイドル状態積算時間に対する比較用の値として用いられる。ステップＳ１０６の処理内容の詳細は、実施の形態１で説明したので省略する。本実施形態では、ＥＣＵ５０が、ＴＡｉｒに応じてＴＣＡＴを算出するための関数であるｇ（ＴＡｉｒ）を記憶している。このｇ（ＴＡｉｒ）は、ＴＡｉｒが低温であるほどＴＣＡＴが短時間となるように定めることができる。ＴＣＡＴは、具体的には、熱伝導・熱放射の法則などに基づき、排気触媒３６の放熱性を勘案して、予め関数化（実際にはマップとして作成）しておけばよい。ステップＳ２０２の後、実施の形態１と同様に、ステップＳ１０２が実行される。
【００７０】
ステップＳ１０２の条件が成立した場合、実施の形態３では、リッチリーン制御実行時間（ΣＴterm）を算出する処理が実行される（ステップＳ２０４）。本実施形態では、ＥＣＵ５０が、ＴＡｉｒに応じてΣＴtermを算出するための関数であるｆ（ＴＡｉｒ）を記憶している。このｆ（ＴＡｉｒ）は、ＴＡｉｒが低温であるほどΣＴtermが長時間となるように定めることができる。ΣＴtermは、熱伝導・熱放射の法則などに基づき、排気触媒３６の放熱性を勘案して、予め関数化（実際にはマップとして作成）しておけばよい。
【００７１】
ステップＳ２０４の処理の実行後、実施の形態１と同様に、ステップＳ１０４〜Ｓ１１８が実行される。但し、実施の形態３では、ステップＳ１０６の判定用の値としてＴＣＡＴが、ステップＳ１１８の判定用の値としてΣＴtermが、それぞれ用いられる。
【００７２】
以上の処理によれば、外気温ＴＡｉｒが低いほどＴＣＡＴが短くされる。従って、低温環境下では、より短いアイドリング時間でステップＳ１０８以降の処理が開始される。その結果、低温環境下でも、安定的に失活に対処することができる。また、外気温ＴＡｉｒが低いほどΣＴtermが長くされるので、温度環境が低温であるほどリッチリーン制御が長時間実行される（ステップＳ１１６、Ｓ１１８参照）。これにより、排気触媒３６の温度環境が低温であるほど、排気触媒３６を加熱する熱量（つまりは、排気触媒３６に与える熱エネルギ量）を、多くすることができる。よって、温度環境に拠らずに画一的にリッチリーン制御を行う場合に比して、排気触媒３６の安定した暖機効果を得ることができる。また、排気触媒３６への投入熱エネルギを適正化でき、高いエネルギ節約効果も得ることができる。
【００７３】
なお、実施の形態３では、ＴＣＡＴとΣＴtermの両方を外気温に応じて変更した。しかしながら本発明はこれに限られない。ＴＣＡＴとΣＴtermのうち一方のみを、外気温に応じて変更してもよい。なお、実施の形態３において、外気温ＴＡＩＲに代えて床温T_cを用いるという変形も可能である。
【００７４】
なお、実施の形態３において、次の変形が可能である。実施の形態３では、ΣＴtermを外気温に応じて変更することにより、リッチリーン制御時間を変更した。一方、外気温が低いほど、ΔＡ／Ｆを大きくしたり、内燃機関１０の機関回転数を上昇させたり、或いは、点火時期SAを遅角させたりしてもよい。これらの手法によっても、排気触媒３６の環境が低温側であるほど、排気触媒３６を加熱する熱エネルギを多くすることができる。
【００７５】
実施の形態４．
実施の形態１のリッチリーン制御では、＃１気筒および＃４気筒をリッチ空燃比に制御し、＃３気筒および＃２気筒をリーン空燃比に制御した。このとき、各気筒の点火プラグ１８ａ〜１８ｄで、点火時期SAが全て同じ扱いの場合、＃１気筒および＃４気筒と＃３気筒および＃２気筒とでは、発生トルクが異なる。これは、空燃比に応じて、ＭＢＴ（Minimum advance for the best torque）が異なるからである。
【００７６】
そこで、実施の形態４では、このようなトルクの相違を考慮したリッチリーン制御を行うべく、次のように点火時期を補正することとした。図６は、実施の形態４における点火時期制御を説明するための図である。以下、実施の形態４は、実施の形態１と同じ構成であるものとする。実施の形態４では、先ず、現在の内燃機関１０が、図６の通常時の噴射量でのトルクカーブＣｓｔｄで運転されているものとする。実施の形態４では、「通常時の噴射量」での空燃比はストイキとする。また、このときの必要トルク（言い換えれば要求トルク）は図５のTrqであり、点火時期がSA0であるものとする。なお、以下、説明の便宜上、リッチ空燃比の気筒のことを「リッチ気筒」とも称し、リーン空燃比の気筒のことを「リッチ気筒」とも称す。
【００７７】
実施の形態４では、トルクカーブＣｓｔｄで運転されている状態から、次のステップを経て、リッチリーン制御へと移行する。先ず、トルクカーブＣｓｔｄから燃料噴射量を増量して得られるトルクカーブＣｒｅｆを、リッチリーン制御の基準トルクカーブとして算出する。次いで、トルクカーブＣｒｅｆから、さらに、リッチリーン制御のリッチ空燃比を設定した気筒のトルクカーブＣＲｉｃｈと、リッチリーン制御におけるリーン空燃比を設定した気筒のトルクカーブＣＬｅａｎとを、それぞれ算出する。次いで、必要トルクTrqを得ることができる点火時期を、トルクカーブＣＲｉｃｈとトルクカーブＣＬｅａｎとについてそれぞれ算出する（図６のSAR、SAL）。最後に、リッチ気筒（＃１気筒および＃４気筒）の点火時期をSARに、リーン気筒（＃２気筒および＃３気筒）の点火時期をSALに、それぞれ補正する。
【００７８】
リッチリーン制御時、リーン気筒では、リッチリーン制御開始前に比して燃料噴射量が減量されるのが普通である。この場合、リーン気筒の点火時期をＭＢＴに設定しても、リーン気筒の発生トルクは、リッチリーン制御開始前のトルクに比して減少してしまう。そこで、実施の形態４では、先ず、リッチリーン制御開始後に、一旦、燃料噴射量を増量したトルクカーブＣｒｅｆを求めている。そして、トルクカーブＣｒｅｆの燃料噴射量を基準として、リッチリーン制御におけるリーン空燃比およびリッチ空燃比の燃料噴射量の増減を行っている。これにより、リーン気筒でも必要トルクを確保することができる。その上で、実施の形態４では、リーン空燃比でＭＢＴが進角側に移ることに合わせてリーン気筒の点火時期を進角補正し、かつリッチ気筒で点火時期を遅角補正している。その結果、各気筒のトルクを必要トルクに合致させることができ、トルク変動も小さくできる。
【００７９】
更に、実施の形態４では、実施の形態１におけるΔＡ／Ｆと、点火時期の補正量とを、連動させる。すなわち、実施の形態１におけるΔＡ／Ｆが大きい場合には点火時期SAR、SALの補正量を大きくし、実施の形態１におけるΔＡ／Ｆが小さい場合には点火時期SAR、SALの補正量を小さくする。実施の形態１においてΔＡ／Ｆが大きいほど、トルクカーブＣＲＩＣＨとトルクカーブＣＬＥＡＮとの間隔が大きくなるからである。
【００８０】
以上説明した実施の形態４によれば、リッチ気筒とリーン気筒の両方に対して、それらの気筒の間のトルク差を緩和するように点火時期を補正することができる。なお、実施の形態４において、リッチ気筒とリーン気筒の片方のみの気筒を対象として、点火時期を補正してもよい。この変形例は、ΔＡ／Ｆが比較的小さい場合に適用することが好ましい。なお、ΔＡ／Ｆと点火時期補正量との連動は必ずしも必須ではない。連動させる場合も、リーン空燃比のみまたはリッチ空燃比のみを、点火時期補正量に連動させてもよい。
【００８１】
実施の形態５．
排気触媒３６が低活性状態にある場合、未燃成分のみが排気触媒３６内部に流入しても所望の酸化反応が得られない。そこで、実施の形態５では、先ず排気触媒３６内部をある程度のリーン雰囲気にしたうえで（換言すれば、ある程度の酸素を吸蔵させた上で）、その後に未燃成分を供給することとした。具体的には、実施の形態５では、リッチリーン制御を開始する際に（図３又は図５のステップＳ１１４で）、リーン気筒（＃２気筒または＃３気筒）から燃焼行程を開始する。これにより、排気触媒３６に対して、最初にリーン排気ガスを供給することができる。
【００８２】
実施の形態６．
個々の気筒から排出される排気ガスは、排気触媒３６の排気ガス入口側表面に対して、常に一様に（均等に）当たるわけではない。このため、各々の気筒の空燃比をリッチ空燃比またはリーン空燃比に固定した場合、排気触媒に流れ込む未燃成分や酸素の分布にムラが生じてしまうおそれがある。図７は、図１の排気触媒３６の拡大図であり、図８は、図７のＡ−Ａ線に沿う排気触媒３６の模式的断面図である。図８に示すように、＃１〜＃４気筒の排気ガスが、それぞれ、排気触媒３６の特定の領域に支配的に当たる。このようなムラは、排気枝管の形状や、排気触媒の搭載位置などにも起因する。このようなムラが生ずると、未燃成分と酸素のバランスの良い反応が妨げられてしまう。
【００８３】
そこで、実施の形態６では、図９に示すように、１サイクル毎にリーン排気ガスとリッチ排気ガスとを交互に排気触媒３６に与えることとした。図９は、実施の形態６にかかるリッチリーン制御の概念図である。実施の形態６では、実施の形態１とは異なり＃１〜＃４気筒を一まとめにして取り扱う。そして、＃１〜＃４気筒の空燃比を、一まとめにして、リッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に切り換える。その結果、図９に示すように、４つの気筒分のリーン排気ガスまたはリッチ排気ガスが、交互に、排気触媒３６に流れ込む。これにより、図８に示したようなムラの発生を抑制できる。
【００８４】
図１０は、実施の形態６においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図１０のルーチンを、図３または図５のステップＳ１１４の内容と置き換えることができる。なお、図１０におけるステップＳ３０２およびＳ３１２における空燃比の設定も、図２または図４に示したアルコール濃度とΔＡ／Ｆの特性に従って決定されることが好ましい。
【００８５】
図１０のルーチンでは、先ず、リッチリーン制御実施フラグがＯＮか否かが判定される（ステップＳ３００）。このフラグがＯＮの場合、ステップＳ３０２移行の処理に移る。ステップｓ３０２では、Ｃｏｕｎｔｃｙｌ＝０およびＣｏｕｎｔＩＮＪ＝０が設定される。Ｃｏｕｎｔｃｙｌは燃焼サイクル数の特定のために、ＣｏｕｎｔＩＮＪは噴射回数の特定のために、それぞれ用いられるカウンタ値である。
【００８６】
次いで、全気筒の空燃比が所定のリーン空燃比Ａ/ＦＬＥＡＮに設定される（ステップＳ３０４）。このＡ/ＦＬＥＡＮに従って、＃１〜＃４気筒の燃料噴射量が決定される。燃料噴射弁１４ａ〜１４ｄのそれぞれが、１回の噴射（つまり、各気筒の１燃焼サイクルに対する１セットの噴射）を行うたびに、ＣｏｕｎｔＩＮＪがインクリメントされる。ステップＳ３０４の後、ステップＳ３０６において、ＣｏｕｎｔＩＮＪが気筒数（本実施形態では４）以上になったら、ステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、Ｃｏｕｎｔｃｙｌの値がインクリメントされる。つまり、現在のサイクル数を示すカウンタ値（Ｃｏｕｎｔｃｙｌ）iを、直前のカウンタ値（Ｃｏｕｎｔｃｙｌ）i-1にプラス１した値とする。次いで、ステップＳ３１０において現在のＣｏｕｎｔｃｙｌの値が、所定サイクル数以上か否かが判定される。この所定サイクル数は、実施の形態６では、気筒数に合わせて４に設定する。この場合には、各気筒が１回ずつリーン空燃比の燃焼を行ったら、全気筒の空燃比がリッチに変更される。
【００８７】
ステップＳ３１０の条件が成立したら、ステップＳ３１２〜Ｓ３１８の処理へと移行する。ステップＳ３１２〜Ｓ３１８では、＃１〜＃４気筒が所定のリッチ空燃比Ａ／ＦＲＩＣＨにされた上で、上記のステップＳ３０４〜Ｓ３１０の処理内容が同様に行われる。これにより、各気筒が１回ずつリッチ空燃比で燃焼を行なう。重複説明を避けるため、ステップＳ３１２〜Ｓ３１８の説明は省略する。
【００８８】
ステップＳ３１８の条件が成立したら、ステップＳ３２０が実行される。ステップＳ３２０では、リッチリーン制御実施完了フラグがＯＮか否かが判定される。このステップの処理は、実施の形態１のステップＳ１１６およびＳ１１８の処理内容を流用することができる。或いは、ステップＳ１１８の条件成立時にＯＮとなるフラグを準備しても良い。また、ステップＳ１１８では実施の形態５のΣＴtermを用いても良い。ステップＳ３２０の条件が不成立の場合には、処理がステップＳ３０２に戻り、再度リーン空燃比での燃焼が行われる。ステップＳ３２０の条件が成立したらリッチリーン制御が停止され、ＣｏｕｎｔｃｙｌおよびＣｏｕｎｔＩＮＪがゼロにリセットされて（ステップＳ３２２）、今回のルーチンが終了する。
【００８９】
以上説明した実施の形態６によれば、各々の気筒がリッチ排気ガスとリーン排気ガスの一方のみを固定的に排出するのではなく、各々の気筒がリッチ排気ガスとリーン排気ガスとを所定サイクル数毎に入れ替えながら排出する。よって、上述した排気ガスの当たりのムラを抑制し、排気触媒３６に対して未燃成分や酸素をバランスよく流入させることができる。これにより、排気触媒３６内で均一に発熱反応を生じさせることができ、効率よく触媒を加熱することができる。
【００９０】
以下、実施の形態６の変形例を述べる。実施の形態６では、空燃比をリッチとリーンで切り換える基準である所定サイクル数が、気筒数と同じ数値とされた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。各気筒の空燃比を固定せず各気筒を定期的にリッチとリーンとで切り換えれば、図８に示したムラを抑制できる。例えば、４気筒に対して所定サイクル数を３に設定した場合には、図８における＃１→＃３→＃４→＃２の領域において、リッチ３回、リーン３回、リッチ３回・・・のように、半時計周りにリッチ領域とリーン領域がずれていく。なお、所定サイクル数を変更することで、図９に示すＤＲＩＣＨやＤＬＥＡＮを変えることができる。ＤＲＩＣＨ、ＤＬＥＡＮは、それぞれ、排気通路に沿うリッチ排気ガスの厚み、リーン排気ガスの厚みである。ＤＲＩＣＨやＤＬＥＡＮを変えることにより、未燃成分供給量や酸素供給量を適宜に変更できる。
【００９１】
実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態６とは異なる手法により、リッチリーン制御時における、排気触媒に対する排気ガスの当たりのムラを抑制することができる。実施の形態７では、＃１気筒と＃４気筒の空燃比を１燃焼サイクル毎にリッチ→リーン→リッチ→・・・の順番で切り換えるように、燃料噴射弁１４ａ、１４ｄを制御する。また、実施の形態７では、＃２気筒と＃３気筒の空燃比を１燃焼サイクル毎にリーン→リッチ→リーン→・・・の順番で切り換えるように、燃料噴射弁１４ｂ、１４ｃを制御する。
【００９２】
これにより、図８に示したリッチ、リーンの領域が対称に反転しながら、リッチリーン制御が進行する。その結果、排気触媒３６の表面に、リッチ排気ガスのみが当たる領域や、リーン排気ガスのみが当たる領域が発生することを防止できる。リッチリーン制御時における、排気触媒３６に対する排気ガスの当たりのムラを抑制することができる。
【００９３】
なお、上述した実施の形態１乃至７並びにそれらの変形例の各々が、適宜に組み合わせが可能なことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の制御装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態１において用いられるΔＡ／Ｆのマップの模式図である。
【図３】実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【図４】実施の形態２において用いられるΔＡ／Ｆのマップの模式図である。
【図５】実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【図６】実施の形態４における点火時期制御を説明するための図である。
【図７】図１の排気触媒３６の拡大図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿う排気触媒３６の模式的断面図である。
【図９】実施の形態６にかかるリッチリーン制御の動作の概念を説明するための図である。
【図１０】実施の形態６においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１０  内燃機関        １４  燃料噴射弁
１８  点火プラグ      ２０  燃料タンク
２２  燃料配管        ２４  燃料性状センサ
３０  吸気通路        ３２  排気通路
３４  空燃比センサ    ３６  排気触媒
３７  排気温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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