(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール成分を含む燃料を気筒に供給する燃料供給手段と、
気筒から排出される排気ガスを浄化する触媒と、
吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構と、
燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
少なくとも吸入空気量と前記アルコール濃度とに基いて前記触媒のＨＣ被毒量を推定し、前記ＨＣ被毒量が解除を必要とするレベルである場合に被毒解除要求を発生させる被毒解除要求発生手段と、
所定の燃料カット条件が成立し、かつ、前記被毒解除要求が発生した場合に、前記吸気バルブと前記排気バルブとを作動させた状態で前記燃料供給手段を停止する弁作動燃料カットを実行する第１の燃料カット手段と、
前記燃料カット条件が成立し、かつ、前記被毒解除要求が発生していない場合に、前記弁停止機構により少なくとも前記一方のバルブを弁停止させた状態で前記燃料供給手段を停止する弁停止燃料カットを実行する第２の燃料カット手段と、
前記被毒解除要求が発生した場合にＨＣ被毒の解除に必要な空気量を被毒解除空気量として算出する被毒解除空気量算出手段と、
前記弁作動燃料カットの実行中に前記触媒に供給された空気量が前記被毒解除空気量に達した場合に、前記弁作動燃料カットを停止して前記弁停止燃料カットを実行する燃料カット切換手段と、を備え、
前記被毒解除空気量算出手段は、前記弁作動燃料カットを実行していない期間中の積算吸入空気量と、燃料中のアルコール濃度とを含む少なくとも２つのパラメータに基いて前記被毒解除空気量を設定する構成とした内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記触媒の温度に基いて劣化抑制要求を発生させる劣化抑制要求発生手段と、
前記劣化抑制要求が発生していない場合に、前記被毒解除要求が発生していなくても、前記弁作動燃料カットを実行する被毒解除優先手段と、
を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記パラメータは、前記触媒の劣化度及び／又は温度を含む構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記パラメータは、前記弁作動燃料カットが前回実行された直後から現時点までの期間に計測された積算空気量、走行距離、走行時間、排気空燃比の平均値及び排気空燃比のリッチ側最大値のうち、少なくとも１つの計測結果を含む構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＦＦＶ（Flexible-Fuel Vehicle）等の車両に搭載され、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）等の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００１−１８２５７０号公報）に開示されているように、ＶＶＴ等の可変動弁機構を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、燃料カットを実行するときに、吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態に保持（弁停止）し、触媒の劣化を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８２５７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２０８８０号公報
【特許文献３】特開２００４−１４３９９０号公報
【特許文献４】特開２００８−１５７０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術の制御は、アルコール燃料を使用しない通常のガソリンエンジンにおいて、一定の効果を得ることができる。しかし、上記制御をアルコール燃料に適用しようとすると、燃料中のアルコール成分により排気エミッションが悪化するという問題がある。即ち、アルコール燃料を用いるエンジンにおいては、燃料中のアルコール成分が触媒に吸着し易く、ガソリンエンジンと比較して触媒のＨＣ被毒（アルコール被毒）が頻繁に発生する。このため、従来技術のように、燃料カット時に弁停止を実行すると、触媒の被毒回復が遅れることになり、排気エミッションが悪化し易い。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、燃料中のアルコール濃度が高い場合でも、触媒の劣化とアルコール被毒の両方を防止することができ、触媒の耐久性や排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、アルコール成分を含む燃料を気筒に供給する燃料供給手段と、
気筒から排出される排気ガスを浄化する触媒と、
吸気バルブと排気バルブのうち少なくとも一方のバルブを閉弁状態で弁停止させることが可能な弁停止機構と、
燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
少なくとも吸入空気量と前記アルコール濃度とに基いて前記触媒のＨＣ被毒量を推定し、前記ＨＣ被毒量が解除を必要とするレベルである場合に被毒解除要求を発生させる被毒解除要求発生手段と、
所定の燃料カット条件が成立し、かつ、前記被毒解除要求が発生した場合に、前記吸気バルブと前記排気バルブとを作動させた状態で前記燃料供給手段を停止する第１の燃料カット手段と、
前記燃料カット条件が成立し、かつ、前記被毒解除要求が発生していない場合に、前記弁停止機構により少なくとも前記一方のバルブを弁停止させた状態で前記燃料供給手段を停止する第２の燃料カット手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、前記被毒解除要求が発生した場合に前記ＨＣ被毒の解除に必要な空気量を被毒解除空気量として算出する被毒解除空気量算出手段と、
前記第１の燃料カット手段の作動中に前記触媒に供給された空気量が前記被毒解除空気量に達した場合に、前記第１の燃料カット手段を停止して前記第２の燃料カット手段を作動させる燃料カット切換手段と、を備える。
【０００８】
第３の発明は、前記触媒の温度に基いて劣化抑制要求を発生させる劣化抑制要求発生手段と、
前記劣化抑制要求が発生していない場合に、前記被毒解除要求が発生していなくても、前記第１の燃料カット手段を作動させる被毒解除優先手段と、を備える。
【０００９】
第４の発明によると、前記被毒解除空気量算出手段は、少なくとも燃料中のアルコール濃度と前記触媒のＨＣ被毒量とを含むパラメータに基いて、前記被毒解除空気量を算出する構成としている。
【００１０】
第５の発明によると、前記パラメータは、前記触媒の劣化度及び／又は温度を含む構成としている。
【００１１】
第６の発明によると、前記パラメータは、前記第１の燃料カット手段が前回作動した直後から現時点までの期間に計測された積算空気量、走行距離、走行時間、排気空燃比の平均値及び排気空燃比のリッチ側最大値のうち、少なくとも１つの計測結果を含む構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、燃料カットを実行するときに、少なくとも触媒のＨＣ被毒量（アルコール被毒量）に基いて２種類の燃料カットを適切に使い分けることができる。これにより、アルコール燃料を用いることでＨＣ被毒が発生し易い場合でも、ＨＣ被毒の解除と劣化の抑制とを両立させることができる。従って、触媒の耐久性を確保しつつ、排気エミッションを向上させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、被毒解除空気量算出手段は、ＨＣ被毒の解除に必要な空気量である被毒解除空気量を算出することができる。これにより、燃料カット切換手段は、第１の燃料カットの実行期間を、ＨＣ被毒の解除に必要な最小限の期間に限定することができる。そして、ＨＣ被毒の解除が完了するタイミングで第１の燃料カットから第２の燃料カットへと速やかに移行することができ、触媒に必要以上の空気が供給されて劣化が進行するのを防止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、被毒解除優先手段は、ＨＣ被毒の解除が実行される頻度を可能な限り高めることができ、アルコール燃料によりＨＣ被毒が発生し易い状況でも、被毒を効果的に解除することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、被毒解除空気量算出手段は、燃料中のアルコール濃度と触媒のＨＣ被毒量とを含むパラメータに基いて被毒解除空気量を算出することができる。これにより、燃料中のアルコールが変化する場合でも、被毒解除空気量を高い精度で算出することができ、被毒解除が完了するタイミングを正確に判定することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、被毒解除空気量算出手段は、燃料中のアルコール濃度及び触媒のＨＣ被毒量だけでなく、触媒の劣化度及び／又は温度をパラメータとして被毒解除空気量を算出することができる。これにより、触媒の劣化度や温度の影響を被毒解除空気量に反映させることができ、被毒解除空気量を高い精度で算出することができる。
【００１７】
第６の発明によれば、被毒解除空気量算出手段は、燃料中のアルコール濃度及び触媒のＨＣ被毒量だけでなく、第１の燃料カット手段が前回作動した直後から現時点までの期間中における積算空気量、走行距離、走行時間、排気空燃比の平均値及び排気空燃比のリッチ側最大値をパラメータとして被毒解除空気量を算出することができる。これにより、内燃機関の運転履歴や制御の履歴を被毒解除空気量に反映させることができ、被毒解除空気量を高い精度で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図３】図２中のＨＣ被毒解除要求フラグ（被毒解除要求）を設定する制御のフローチャートである。
【図４】図２中の触媒劣化抑制制御要求フラグ（劣化抑制要求）を設定する制御のフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２において、触媒の劣化度と酸素吸蔵量Ｃmaxとの関係を示す特性線図である。
【図６】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、ＦＦＶ等の車両に搭載される内燃機関として多気筒型のエンジン１０を備えている。エンジン１０は、例えばメタノール、エタノール等のアルコール成分を含む燃料（アルコール燃料）及びガソリンが使用可能となっている。なお、図１は、エンジン１０に搭載された複数気筒のうちの１気筒を例示したものである。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が形成されており、ピストン１２はクランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１８を備えており、吸気通路１８には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２０が設けられている。
【００２０】
一方、エンジン１０は、各気筒の排気ガスを排出する排気通路２２を備えており、排気通路２２には、排気ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられている。また、エンジンの各気筒は、例えば吸気通路１８（吸気ポート）及び燃焼室１４内（筒内）にそれぞれ燃料を噴射する２つの燃料噴射弁２６，２８と、混合気に点火する点火プラグ３０と、吸気通路１８を筒内に対して開閉する吸気バルブ３２と、排気通路２２を筒内に対して開閉する排気バルブ３４とを備えている。なお、燃料噴射弁２６，２８は、アルコール燃料を筒内に供給する燃料供給手段を構成している。また、本発明では、必ずしも２つの燃料噴射弁２６，２８を備える必要はなく、一方の燃料噴射弁のみを用いてもよい。
【００２１】
また、エンジン１０は、吸気側及び排気側の可変動弁機構３６，３８を備えており、これらは本実施の形態の弁停止機構を構成している。まず、吸気側の機構について説明すると、吸気可変動弁機構３６は、例えば日本特開２００８−４５４６０号公報に記載されているような公知の構成を有している。具体的に説明すると、吸気可変動弁機構３６は、それぞれ揺動可能に支持された２本のアームと、該各アームの連結及び連結解除を実行する連結機構とを備えている。２本のアームは、エンジンの吸気側カムシャフトに設けられた駆動カムと、吸気バルブ３２のロッカーアームとの間に配置されている。そして、２本のアームが連結された状態では、駆動カムの入力が一方のアームから他方のアームに伝達されるので、吸気バルブ３２が開，閉する。これに対し、アームの連結を解除した場合には、一方のアームの揺動が他方のアームに伝達されなくなるので、吸気バルブ３２を閉弁状態で停止（弁停止）させることができる。
【００２２】
一方、排気可変動弁機構３８も、吸気可変動弁機構３６とほぼ同様に構成されており、排気バルブ３４を弁停止させることができる。なお、本実施の形態では、２つの可変動弁機構３６，３８を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限らず、可変動弁機構３６，３８の何れか一方のみを搭載し、吸気バルブ３２と排気バルブ３４のうち一方のバルブのみを弁停止させる構成としてもよい。また、本発明では、上述した構成の可変動弁機構３６，３８に限らず、弁停止機構を備えた他の動弁機構を用いる構成としてもよい。具体的には、例えば日本特開２００７−１６７１０号公報に記載されているように、非通電時に弁停止を実現することが可能な電磁駆動式の動弁機構等を用いてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態のシステムは、エンジンの制御に必要な各種のセンサからなるセンサ系統と、エンジンの運転状態を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）６０とを備えている。まず、センサ系統について述べると、クランク角センサ４０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ４２は、エンジンの吸入空気量を検出する。また、水温センサ４４はエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出し、空燃比センサ４６は排気空燃比を連続的な値として検出し、触媒温度センサ４８は触媒２４の床温（触媒温度）を検出する。
【００２４】
また、アルコール濃度センサ５０は、燃料中のアルコール濃度を検出するもので、本実施の形態のアルコール濃度検出手段を構成している。センサ系統には、この他にも、アクセル操作量（アクセルペダルの踏込み量）を検出するセンサ等を含む各種のセンサが含まれており、各センサはＥＣＵ６０の入力側に接続されている。ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ２０、燃料噴射弁２６，２８、点火プラグ３０、可変動弁機構３６，３８等のアクチュエータが接続されている。
【００２５】
そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出したエンジンの運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ４０の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４２により吸入空気量を検出する。また、エンジン回転数と吸入空気量とに基いて機関負荷（負荷率）を算出し、吸入空気量、負荷率、燃料中のアルコール濃度等に基いて燃料噴射量を算出すると共に、クランク角に基いて燃料噴射時期及び点火時期を決定する。そして、燃料噴射時期が到来した時点で燃料噴射弁２６，２８を駆動し、点火時期が到来した時点で点火プラグ３０を駆動する。これにより、各気筒で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。また、ＥＣＵ６０は、空燃比センサ４６の出力等に基いて、排気空燃比が目標空燃比（理論空燃比）と一致するように燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比制御を実行する。
【００２６】
［実施の形態１の特徴］
一般に、アルコール燃料の使用時には、ガソリンと比較して未燃燃料（ＨＣ）が触媒２４に吸着され易いため、触媒のＨＣ被毒（未燃燃料の吸着による浄化能力の低下）が頻繁に発生する。この傾向はアルコールが極性分子であることに起因している。従って、燃料カットの実行時には、例えば触媒の劣化を回避するために弁停止を行うと、ＨＣ被毒が継続した状態となり易い。一方、弁停止せずに燃料カットを実行すると、触媒を劣化させることになる。そこで、本実施の形態では、燃料カット条件が成立した場合に、触媒のＨＣ被毒量（被毒解除要求）と劣化し易さ（劣化抑制要求）とに基いて２種類の燃料カットを使い分けることにより、ＨＣ被毒の解除と劣化の抑制とを両立させる構成としている。以下、これらの燃料カット及び上記各要求の発生条件について説明する。
【００２７】
（燃料カット条件）
まず、燃料カットが実行される一般的な条件（燃料カット条件）について説明する。本実施の形態では、下記の条件（１），（２）の両方が成立した場合に、燃料カット条件が成立したと判定する。
（１）アクセル操作量が零（即ち、アイドルスイッチがＯＮ）
（２）エンジン回転数が所定の燃料カット回転数以上
なお、上記条件（１），（２）は、減速時燃料カットと呼ばれる燃料カットの実行条件の一例を示したもので、本発明を限定するものではない。
【００２８】
（被毒解除要求）
被毒解除要求とは、触媒２４のＨＣ被毒量が解除を必要とするレベルである場合に発生されるもので、具体的には、下記の条件（３）〜（６）の全てが成立した場合に、被毒解除要求が発生したものと判定する。
（３）エンジン水温が暖機完了状態に対応する所定値（暖機完了温度Ｔ1）以上
（４）触媒温度がＨＣ被毒の解除を可能とする温度の下限値（下限温度Ｔ2）よりも低い
（５）弁作動燃料カット（後述）の実行中でない
（６）上記条件（３）〜（５）が成立した状態で、吸入空気量を積算した値である積算吸入空気量が被毒許容限度Ｇa1よりも増加
【００２９】
上記各条件の意味について説明すると、まず、条件（３）が不成立の場合には、触媒２４による排気浄化が行われないので、被毒を解除して浄化率を改善する制御が不要となる。また、条件（４），（５）が成立した場合には、触媒温度がＨＣ被毒の解除（未燃燃料の燃焼）を促進するほど高くない上に、触媒に新気が供給されない（または混合気しか供給されない）ので、ＨＣ被毒が進行し易い状態である。従って、これらの条件（３）〜（５）が成立した条件下では、触媒２４に供給されるガスの積算量（＝積算吸入空気量）が増加するほど、触媒に吸着される未燃燃料の量（≒ＨＣ被毒量）が多くなる。即ち、前記条件下で算出される積算吸入空気量は、ＨＣ被毒量が反映されたパラメータとなる。このため、条件（６）が成立した場合には、ＨＣ被毒量が解除を必要とするレベルに達したものと判定して、被毒解除要求を発生させる。
【００３０】
また、上記条件（６）において、被毒許容限度Ｇa1とは、例えば排気エミッションの制限等からみて許容されるＨＣ被毒量の上限値として定義されるもので、燃料中のアルコール濃度に基いて可変に設定される。具体的に述べると、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、アルコール濃度が低い場合と比較して未燃燃料が触媒に吸着され易くなるので、積算吸入空気量が一定であっても、ＨＣ被毒量が増加する傾向がある。この傾向を補償するために、積算吸入空気量と比較される被毒許容限度Ｇa1は、燃料中のアルコール濃度が高いほど小さくなるように設定（補正）される。ＥＣＵ６０には、燃料中のアルコール濃度に基いて被毒許容限度Ｇa1を設定するためのデータマップが予め記憶されている。
【００３１】
（劣化抑制要求）
劣化抑制要求とは、触媒２４が空気（酸素）との接触により劣化し易い状況となった場合に発生されるもので、具体的には、下記の条件（７），（８）の両方が成立した場合に、劣化抑制要求が発生したものと判定する。
（７）前述の燃料カット条件が成立
（８）触媒温度が劣化判定温度Ｔ3よりも高い
ここで、劣化判定温度Ｔ3は、例えば８００℃程度の高温に設定される。上記条件（７），（８）が成立した場合には、燃料カットを行うときの排気温度が高く、かつ、排気ガス中に酸素が過剰に存在することになる。この場合には、触媒の劣化が進行し易いので、劣化抑制要求を発生させる。なお、劣化判定温度Ｔ3は、吸入空気量等に基いて可変に設定してもよい。
【００３２】
（弁作動燃料カット）
弁作動燃料カットは、前述の燃料カット条件が成立した状態において、被毒解除要求が発生した場合、または、劣化抑制要求が発生していない場合に実行される。そして、弁作動燃料カットでは、吸気バルブ３２と排気バルブ３４とを通常通りに作動させた状態で、燃料噴射を停止する。この制御によれば、燃料カットを実行しつつ、触媒２４に新気を供給し、触媒のＨＣ被毒を解除することができる。なお、弁作動燃料カットは、第１の燃料カット手段に対応している。
【００３３】
（弁停止燃料カット）
弁停止燃料カットは、燃料カット条件が成立し、かつ、劣化抑制要求が発生した状態において、被毒解除要求が発生していない場合に実行される。そして、弁停止燃料カットでは、吸気バルブ３２と排気バルブ３４のうち少なくとも一方のバルブ（両方でもよい）を可変動弁機構３６（または３８）により弁停止させた状態で、燃料噴射を停止する。この制御によれば、燃料カットを実行しつつ、触媒２４を新気から遮断することができ、触媒の劣化を抑制することができる。なお、弁停止燃料カットは、第２の燃料カット手段に対応している。
【００３４】
このように、本実施の形態では、燃料カットを行うときに、被毒解除要求及び劣化抑制要求の有無に基いて、弁作動燃料カットと弁停止燃料カットの何れかを実行する。また、本実施の形態では、劣化抑制要求が発生していない場合に、被毒解除要求が発生していなくても、弁作動燃料カットを実行する。これにより、ＨＣ被毒の解除が実行される頻度を可能な限り高めることができ、アルコール燃料によりＨＣ被毒が発生し易い状況でも、被毒を効果的に解除することができる。
【００３５】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図２乃至図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。まず、図２は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図２に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、燃料カット要求フラグ（Ｆ／Ｃ要求フラグ）が「ＯＮ」に設定されているか否かを判定する。ここで、燃料カット要求フラグは、本ルーチンと並列に実行される他のルーチン（図示せず）により設定されるもので、前述の燃料カット条件が成立した場合に「ＯＮ」となり、燃料カット条件が不成立の場合に「ＯＦＦ」となる。ステップ１００の判定が不成立の場合には、燃料カットの実行タイミングではないので、本ルーチンを終了する。
【００３６】
次に、ステップ１００の判定が成立した場合には、ステップ１０２，１０４において、触媒劣化抑制制御要求フラグ及びＨＣ被毒解除要求フラグがそれぞれ「ＯＮ」に設定されているか否かを判定する。ここで、触媒劣化抑制制御要求フラグは、図４のルーチンにより設定されるもので、劣化抑制要求が発生した場合に「ＯＮ」となり、劣化抑制要求が発生していない場合に「ＯＦＦ」となる。また、ＨＣ被毒解除要求フラグは図３のルーチンにより設定されるもので、被毒解除要求が発生した場合に「ＯＮ」となり、被毒解除要求が発生していない場合に「ＯＦＦ」となる。
【００３７】
上記判定処理において、まず、ステップ１０２，１０４の判定が何れも成立した場合には、触媒の劣化抑制よりもＨＣ被毒の解除を優先し、ステップ１０６に移行する。そして、ステップ１０６では、可変動弁機構（弁停止機構）３６，３８による弁停止を解除し、ステップ１０８では、燃料噴射弁２６，２８を停止することにより、弁作動燃料カットを実行する。これにより、ＨＣ被毒の解除が実行されるので、ステップ１１０では、ＨＣ被毒解除要求フラグを「ＯＦＦ」に設定し、本ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、ステップ１０２が不成立の場合には、劣化抑制要求が発生していないので、弁停止燃料カットを実行する必要がない。そこで、この場合には、ステップ１０４の判定を実行せずに（被毒解除要求の有無に関係なく）、ステップ１０６〜１１０に移行して弁作動燃料カットを実行する。また、ステップ１０２の判定が成立し、ステップ１０４の判定が不成立の場合には、劣化抑制要求のみが発生しているので、ステップ１１２では弁停止を実行し、ステップ１１４では弁停止燃料カットを実行する。
【００３９】
次に、図３を参照して、ＨＣ被毒解除要求フラグの設定処理について説明する。図３は、ＨＣ被毒解除要求フラグ（被毒解除要求）を設定する制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、図２のルーチンと並列に繰返し実行されるものとする。図３に示すルーチンでは、まず、ステップ２００において、ＨＣ被毒解除要求フラグが「ＯＦＦ」に設定されているか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、既に当該フラグが「ＯＮ」に設定されているので、本ルーチンを終了する。次に、ステップ２０２では、エンジン水温が前述の暖機完了温度Ｔ1以上であるか否かを判定し、この判定が不成立の場合には、本ルーチンを終了する。ステップ２０２の判定が成立した場合には、ステップ２０４において、燃料中のアルコール濃度Ｅを検出し、ステップ２０６において、積算吸入空気量の計測を開始する。
【００４０】
次に、ステップ２０８では、触媒温度が前述の下限温度Ｔ2未満であるか否かを判定し、ステップ２１０では、弁作動燃料カットを実行していない状態であるかどうかを判定する。そして、何れかの判定が不成立の場合には、被毒解除要求を発生させる前述の条件（４）または（５）が成立していないので、後述のステップ２１８に移行する。また、ステップ２０８，２１０の判定が何れも成立した場合には、ステップ２１２において、アルコール濃度Ｅに基いて被毒許容限度Ｇa1を算出し、ステップ２１４では、積算吸入空気量が被毒許容限度Ｇa1よりも増加したか否かを判定する。
【００４１】
ステップ２１４の判定が不成立の場合には、積算吸入空気量が増加してステップ２１４の判定が成立するか、または、ステップ２０８，２１０の何れかで判定が不成立となるまで、ステップ２０８〜２１４の処理を繰返し実行する。そして、ステップ２１４の判定が成立した場合には、ステップ２１６において、ＨＣ被毒解除要求フラグを「ＯＮ」に設定し、ステップ２１８において、積算吸入空気量のカウンタをリセットした後に、本ルーチンを終了する。
【００４２】
次に、図４を参照して、触媒劣化抑制制御要求フラグの設定処理について説明する。図４は、触媒劣化抑制制御要求フラグ（劣化抑制要求）を設定する制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、図２及び図３のルーチンと並列に繰返し実行されるものとする。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ３００において、触媒劣化抑制制御要求フラグが「ＯＦＦ」に設定されているか否かを判定する。この判定が不成立の場合には、既に当該フラグが「ＯＮ」に設定されているので、本ルーチンを終了する。
【００４３】
次に、ステップ３０２では、燃料カット条件が成立したか否かを判定し、ステップ３０４では、触媒温度が前述の劣化判定温度Ｔ3よりも高いか否かを判定する。そして、ステップ３０２，３０４の判定が何れも成立した場合には、ステップ３０６において、触媒劣化抑制制御要求フラグを「ＯＮ」に設定し、本ルーチンを終了する。一方、ステップ３０２，３０４の何れかで判定が不成立の場合には、ステップ３０６を実行せず、本ルーチンを終了する。なお、この場合には、触媒劣化抑制制御要求フラグを「ＯＦＦ」に設定してもよい。
【００４４】
以上詳述した通り、本実施の形態によれば、燃料カットを実行するときに、触媒２４のＨＣ被毒量（被毒解除要求）と劣化し易さ（劣化抑制要求）とに基いて２種類の燃料カットを適切に使い分けることができる。これにより、アルコール燃料を用いることでＨＣ被毒が発生し易い場合でも、ＨＣ被毒の解除と劣化の抑制とを両立させることができる。従って、触媒２４の耐久性を確保しつつ、排気エミッションを向上させることができる。
【００４５】
なお、前記実施の形態１では、図２中のステップ１０６，１０８が請求項１，３における第１の燃料カット手段の具体例を示し、ステップ１１２，１１４が第２の燃料カット手段の具体例を示している。また、図３中のステップ２００〜２１８は、請求項１における被毒解除要求発生手段の具体例を示し、図４中のステップ３００〜３０６は、請求項３における劣化抑制要求発生手段の具体例を示している。
【００４６】
また、実施の形態１では、被毒解除要求と劣化抑制要求とに基いて２種類の燃料カットを使い分ける構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば被毒解除要求のみに基いて燃料カットの使い分けを実行する構成としてもよい。
【００４７】
実施の形態２．
次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様の構成及び制御において、弁作動燃料カット中に触媒に供給された空気量に基いて燃料カットを切換えることを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４８】
［実施の形態２の特徴］
弁作動燃料カット中には、触媒２４に空気が供給されることにより、ＨＣ被毒の解除が実行されるが、被毒の解除が完了した場合には、弁停止燃料カットに切換えて触媒の劣化を抑制するのが好ましい。このため、本実施の形態では、被毒解除要求が発生した場合に、ＨＣ被毒の解除に必要な空気量である被毒解除空気量Ｇa0を後述のパラメータに基いて算出する。そして、弁作動燃料カット中に触媒２４に供給された空気量が被毒解除空気量Ｇa0に達した場合には、弁作動燃料カットを停止し、これに代えて弁停止燃料カットを実行する構成としている。
【００４９】
（被毒解除空気量Ｇa0の算出）
ＨＣ被毒の解除は、触媒に吸着された未燃燃料を空気との酸化反応により燃焼させることで実現される。このため、被毒解除空気量Ｇa0は、触媒に吸着された未燃燃料の量（≒ＨＣ被毒量）が多いほど増加する特性がある。また、未燃燃料はアルコール濃度が高いほど吸着され易くなるので、触媒のＨＣ被毒量及び被毒解除空気量Ｇa0は、燃料中のアルコール濃度が高いほど増加する特性がある。これらの特性は、２次元のデータマップ等としてＥＣＵ６０に予め記憶されており、ＥＣＵ６０は、前述の積算吸入空気量と燃料中のアルコール濃度とに基いて当該データマップから被毒解除空気量Ｇa0を算出する。
【００５０】
（他のパラメータ）
また、触媒のＨＣ被毒量は、下記の（Ａ）〜（Ｇ）に示すパラメータによっても影響される。従って、本実施の形態では、これらのパラメータの中から必要に応じて選択した１個または複数個のパラメータと、積算吸入空気量と、燃料中のアルコール濃度とに基いて被毒解除空気量Ｇa0を算出する構成としてもよい。この算出処理の具体例を挙げると、まず、選択したパラメータとＨＣ被毒量との関係を示すデータマップ等を予め用意しておき、当該パラメータの検出値（または算出値）に基いて前記データマップからＨＣ被毒量の補正係数を算出する。そして、この補正係数と、積算吸入空気量と、燃料中のアルコール濃度とに基いて被毒解除空気量Ｇa0を算出すればよい。
【００５１】
（Ａ）触媒の劣化度
触媒の劣化が進行すると、未燃燃料を吸着して被毒するサイトの個数が減少するので、その結果としてＨＣ被毒も生じ難くなる。即ち、ＨＣ被毒量は、触媒の劣化度が増加するほど減少する傾向がある。また、触媒の劣化度と酸素吸蔵量Ｃmaxとの間には、図５に示すように負の相関がある。ここで、酸素吸蔵量Ｃmaxとは、所謂アクティブ空燃比制御により触媒に対して酸素を吸蔵及び放出させるサイクルを実現したときに、１サイクル中に触媒に吸蔵（触媒から放出）される酸素の総量として定義される。なお、酸素吸蔵量Ｃmaxの算出方法は公知であり、例えば特開２００８−３１９０１号公報に記載されているので、その説明を省略する。従って、劣化度をパラメータとして使用する場合には、まず、上記方法により算出した酸素吸蔵量Ｃmaxに基いて、図５に示す特性線から触媒の劣化度を算出する。そして、劣化度が増加するほどＨＣ被毒量が減少するように設定されたデータマップ等に基いて、劣化度からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５２】
（Ｂ）触媒温度
ＨＣ被毒量は、触媒温度が低いほど増加する傾向がある。即ち、触媒温度が低い場合には、触媒に吸着された未燃燃料の分子運動が低下し、未燃燃料が触媒から脱離し難くなるので、高温時と比較してＨＣ被毒量が増加することになる。従って、触媒温度が低いほどＨＣ被毒量が増加するように設定されたデータマップ等に基いて、触媒温度からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５３】
（Ｃ）弁作動燃料カットの実行後から現時点までの積算空気量
ＨＣ被毒量は、触媒に到達する未燃燃料の量が多いほど増加する傾向がある。触媒に到達する混合気の量（≒未燃燃料の量）は、弁作動燃料カットが前回実行された直後から現時点までの期間中に積算した吸入空気の積算空気量と相関がある。従って、この積算空気量が多いほどＨＣ被毒量が増加するように設定されたデータマップ等に基いて、前記期間中の積算空気量からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５４】
（Ｄ）弁作動燃料カットの実行後から現時点までの走行距離
上記（Ｃ）の場合とほぼ同様の理由により、ＨＣ被毒量は、弁作動燃料カットが前回実行された直後から現時点までの期間中に積算された走行距離が長いほど、増加する傾向がある。従って、この傾向をデータ化したデータマップ等に基いて、前記期間中の走行距離からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５５】
（Ｅ）弁作動燃料カットの実行後から現時点までの走行時間
上記（Ｃ）の場合とほぼ同様の理由により、ＨＣ被毒量は、弁作動燃料カットが前回実行された直後から現時点までの期間中に走行した走行時間が長いほど、増加する傾向がある。従って、この傾向をデータ化したデータマップ等に基いて、前記期間中の走行時間からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５６】
（Ｆ）弁作動燃料カットの実行後から現時点までの排気空燃比の平均値
弁作動燃料カットが前回実行された直後から現時点までの期間中において排気空燃比の平均値を算出した場合に、ＨＣ被毒量は、前記平均値がリッチ側であるほど増加する傾向がある。従って、この傾向をデータ化したデータマップ等に基いて、前記期間中の排気空燃比の平均値からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５７】
（Ｇ）弁作動燃料カットの実行後から現時点までの排気空燃比のリッチ側の最大値
弁作動燃料カットが前回実行された直後から現時点までの期間中において、排気空燃比が最もリッチとなったときの空燃比（リッチ側最大値）を計測した場合に、ＨＣ被毒量は、前記リッチ側最大値が大きいほど増加する傾向がある。従って、この傾向をデータ化したデータマップ等に基いて、前記期間中の排気空燃比のリッチ側最大値からＨＣ被毒量の補正係数を算出することができる。
【００５８】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図６を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。この図に示すルーチンは、前記実施の形態１の図２に代えて実行されるもので、図３及び図４に示すルーチンと並列に繰返し実行されるものとする。図６に示すルーチンでは、まず、ステップ４００〜４０４において、前記図２中のステップ１００〜１０４と同様の処理を実行する。そして、ステップ４０６では、被毒解除要求が発生しているので、弁作動燃料カットを実行する前に、前述の方法により被毒解除空気量Ｇa0を算出する。
【００５９】
次に、ステップ４０８では、弁停止機構の作動を解除し、ステップ４１０では、弁作動燃料カットを実行する。そして、ステップ４１２では、燃料カット要求フラグが「ＯＮ」に設定されているか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ４１４において、弁作動燃料カット中に触媒２４に流入した空気量が被毒解除空気量Ｇa0よりも増加したか否か（被毒解除空気量Ｇa0に達したか否か）を判定する。ステップ４１４の判定が不成立の場合には、ステップ４１２で燃料カット要求フラグが「ＯＦＦ」に設定されない限り、ステップ４０８〜４１４の処理が繰返し実行される。このループ処理により弁作動燃料カットが継続されると、触媒に流入する空気量が被毒解除空気量Ｇa0に向けて徐々に増加し、最終的にステップ４１４の判定が成立する。
【００６０】
ステップ４１４の判定が成立した場合には、ＨＣ被毒の解除に必要な空気量が触媒２４に供給され、被毒解除が完了したと判断されるので、ステップ４１６において、ＨＣ被毒解除要求フラグを「ＯＦＦ」に設定する。次に、ステップ４１８では、弁停止機構を作動させ、ステップ４２０では、弁停止燃料カットを実行する。そして、ステップ４２２では、燃料カット要求フラグが「ＯＮ」に設定されているか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ４２４において、燃料カットを終了する。また、ステップ４２２の判定が不成立の場合には、この判定が成立するまでステップ４１８〜４２２の処理が繰返し実行され、弁停止燃料カットが継続される。
【００６１】
一方、ステップ４１２の判定が不成立の場合には、弁作動燃料カットの実行ループから抜けることになるが、この場合には、ステップ４２６において、弁作動燃料カット中に触媒２４に流入した空気量が被毒解除空気量Ｇa0に達したか否かを再度判定する。この判定が成立した場合には、被毒解除が完了したものと判断されるので、ステップ４２８では、ＨＣ被毒解除要求フラグを「ＯＦＦ」に設定し、燃料カットを終了する。これに対し、ステップ４２６の判定が不成立の場合には、被毒解除が完了する前に燃料カット条件が不成立となったものと判断される。そこで、この場合には、ステップ４２８を実行せず、ＨＣ被毒解除要求フラグを「ＯＮ」に設定した状態で、燃料カットを終了する。これにより、次回のルーチン処理は、被毒解除要求が発生している状態で開始される。
【００６２】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかも、本実施の形態では、弁作動燃料カットの実行期間を、ＨＣ被毒の解除に必要な最小限の期間に限定することができる。そして、ＨＣ被毒の解除が完了するタイミングで弁作動燃料カットから弁停止燃料カットへと速やかに移行することができ、触媒２４に必要以上の空気が供給されて劣化が進行するのを防止することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、燃料中のアルコール濃度と触媒のＨＣ被毒量（積算吸入空気量）だけでなく、前記（Ａ）〜（Ｇ）に示す各種のパラメータの影響も必要に応じて被毒解除空気量Ｇa0に反映させることができる。これにより、エンジンの運転履歴や制御の履歴に影響されることなく、被毒解除空気量Ｇa0を高い精度で算出することができ、被毒解除が完了するタイミングを正確に判定することができる。
【００６４】
なお、前記実施の形態２では、図６中のステップ４０８，４１０が請求項１，３における第１の燃料カット手段の具体例を示し、ステップ４１８，４２０が第２の燃料カット手段の具体例を示している。また、ステップ４０６は、請求項２における被毒解除空気量算出手段の具体例を示し、ステップ４１４は、燃料カット切換手段の具体例を示している。
【００６５】
また、前記実施の形態２では、（Ａ）〜（Ｇ）に示す各種のパラメータによりＨＣ被毒量を補正する構成としたが、これらのパラメータを用いたＨＣ被毒量の補正処理は、実施の形態１に適用してもよい。即ち、実施の形態１では、触媒２４のＨＣ被毒量に対応するパラメータとして積算吸入空気量を用いているが、この積算吸入空気量の値を（Ａ）〜（Ｇ）に示すパラメータの一部または全部に基いて補正する構成としてもよい。
【００６６】
また、前記各実施の形態では、アルコール燃料としてエタノール燃料を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、エタノール以外の他のアルコール成分にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  エンジン
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  クランク軸
１８  吸気通路
２０  スロットルバルブ
２２  排気通路
２４  触媒
２６，２８  燃料噴射弁（燃料供給手段）
３０  点火プラグ
３２  吸気バルブ
３４  排気バルブ
３６，３８  可変動弁機構（弁停止機構）
４０  クランク角センサ
４２  エアフローセンサ
４４  水温センサ
４６  空燃比センサ
４８  触媒温度センサ
５０  アルコール濃度センサ（アルコール濃度検出手段）
６０  ＥＣＵ
【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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