(57)【要約】【課題】Ｆ／Ｃの実行を適切に確保しつつ、亜酸化窒素の排出を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、排気通路上に設けられた第１触媒、及び第１触媒の下流側の排気通路上に設けられた第２触媒を備える内燃機関に適用され、フューエルカット状態からの復帰時に、第１触媒の酸素吸蔵量を適正化するために空燃比をリッチにするリッチ制御を行う。制御手段は、フューエルカットの要求時において、第１触媒の温度が、当該第１触媒からのアンモニア排出量が所定量以上となる所定温度範囲内にあり、且つ、第２触媒の温度が活性温度以下である場合に、フューエルカットを禁止する。これにより、フューエルカット実行の機会を最大限確保しつつ、亜酸化窒素の排出を適切に抑制することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路上に設けられた第１触媒、及び前記第１触媒の下流側の前記排気通路上に設けられた第２触媒を備える内燃機関に適用され、フューエルカット状態からの復帰時に、前記第１触媒の酸素吸蔵量を適正化するために空燃比をリッチにするリッチ制御を行う内燃機関の制御装置であって、
フューエルカットの要求時において、前記第１触媒の温度が、当該第１触媒からのアンモニア排出量が所定量以上となる所定温度範囲内にあり、且つ、前記第２触媒の温度が活性温度以下である場合に、前記フューエルカットを禁止する制御手段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】
前記制御手段は、前記内燃機関に使用される燃料中のエタノール濃度に基づいて、前記所定温度範囲を変更する請求項１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、排気を浄化するための内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においてフューエルカット（以下では単に「Ｆ／Ｃ」とも表記する）を行った場合、内燃機関内の空気がそのまま触媒に流れ込むことで、触媒が酸素過多の状態となり得る。この状態では、触媒の浄化作用が低下してしまうので、触媒を早期に適正な状態に回復するために、空燃比をリッチにする所謂リッチ制御を行う技術が知られている（例えば特許文献１、２参照）。以下では、このようにＦ／Ｃの復帰時に行うリッチ制御を「Ｆ／Ｃ後リッチ制御」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０６９１８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、触媒の温度が所定温度範囲内にあるときにＦ／Ｃ後リッチ制御を行うと、リッチにより生成された水素により水性ガスシフト反応が起こり、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。そして、そのようなアンモニアが一酸化窒素（ＮＯ）と反応することで、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が生成される。このような亜酸化窒素の生成を抑制するために、触媒の温度が所定温度範囲内にあるときにＦ／Ｃを禁止することが考えられるが、Ｆ／Ｃを禁止してしまうと燃費悪化や減速感の低下などが生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｆ／Ｃの実行を適切に確保しつつ、亜酸化窒素の排出を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、排気通路上に設けられた第１触媒、及び前記第１触媒の下流側の前記排気通路上に設けられた第２触媒を備える内燃機関に適用され、フューエルカット状態からの復帰時に、前記第１触媒の酸素吸蔵量を適正化するために空燃比をリッチにするリッチ制御を行う内燃機関の制御装置は、フューエルカットの要求時において、前記第１触媒の温度が、当該第１触媒からのアンモニア排出量が所定量以上となる所定温度範囲内にあり、且つ、前記第２触媒の温度が活性温度以下である場合に、前記フューエルカットを禁止する制御手段を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の制御装置は、排気通路上に設けられた第１触媒（スタート触媒など）と、第１触媒の下流側の排気通路上に設けられた第２触媒（床下触媒など）とを備える内燃機関に適用される。内燃機関の制御装置は、Ｆ／Ｃを行った場合、その復帰時に、第１触媒の酸素吸蔵量を適正化するために空燃比をリッチにするリッチ制御（Ｆ／Ｃ後リッチ制御）を行う。制御手段は、Ｆ／Ｃ後リッチ制御に起因する亜酸化窒素の排出を抑制する観点から、Ｆ／Ｃ要求時に、第１触媒温度及び第２触媒温度に応じて、Ｆ／Ｃを実行するか、それともＦ／Ｃを禁止するかを判断する。
【０００８】
具体的には、制御手段は、Ｆ／Ｃ要求時に、第１触媒温度が、第１触媒からのアンモニア排出量が所定量以上となる所定温度範囲内にあり、且つ、第２触媒温度が第２触媒の活性温度以下である場合に、Ｆ／Ｃを禁止する。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御により第１触媒から排出されたアンモニアより亜酸化窒素が生成され、そのような亜酸化窒素を第２触媒で適切に浄化できないからである。即ち、第２触媒温度が所定温度以下である場合には、第２触媒が活性状態にないため、第２触媒によって亜酸化窒素を適切に浄化できないからである。
【０００９】
これに対して、制御手段は、Ｆ／Ｃ要求時に、第１触媒温度が所定温度範囲内にない場合には、Ｆ／Ｃを実行する。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御を行っても第１触媒からほとんどアンモニアが排出されないため、亜酸化窒素がほとんど生成されないからである。また、制御手段は、Ｆ／Ｃ要求時に、第１触媒温度が所定温度範囲内にあっても第２触媒温度が所定温度より高い場合には、Ｆ／Ｃを実行する。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御により第１触媒から排出されたアンモニアより亜酸化窒素が生成されるが、そのような亜酸化窒素を第２触媒で適切に浄化できるからである。即ち、第２触媒温度が所定温度より高い場合には、第２触媒が活性状態にあるため、第２触媒によって亜酸化窒素を適切に浄化できるからである。
【００１０】
以上述べたような内燃機関の制御装置によれば、Ｆ／Ｃ実行の機会を最大限確保しつつ、亜酸化窒素の排出を適切に抑制することが可能となる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記内燃機関に使用される燃料中のエタノール濃度に基づいて、前記所定温度範囲を変更する。
【００１２】
この態様では、燃料中のエタノール濃度によって、Ｆ／Ｃ後リッチ制御に起因して生成される亜酸化窒素の量が変化することを考慮して、燃料中のエタノール濃度に基づいて、第１触媒温度に対して用いる所定温度範囲を変更する。好適には、燃料中のエタノール濃度が高い場合には、燃料中のエタノール濃度が低い場合よりも、所定温度範囲を狭める。これにより、エタノール濃度が高いほどＦ／Ｃの実行が許可され易くなるため、Ｆ／Ｃ実行の機会をより効果的に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態においてＦ／Ｃ要求時に行われる処理フローを示す。
【図３】第１実施形態においてＦ／Ｃ復帰要求時に行われる処理フローを示す。
【図４】第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成を示す概略図である。
【図５】第２実施形態で用いる所定温度範囲の具体例を示す。
【図６】第２実施形態においてＦ／Ｃ要求時に行われる処理フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
（１）第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１６】
（１−１）全体構成
図１は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成を示す概略図である。図１において、実線矢印はガスの流れを示しており、破線矢印は制御信号及び検出信号の入出力を示している。
【００１７】
エンジン１１は、吸気通路１０より供給された空気（吸気）と、図示しない燃料噴射弁により供給された燃料との混合気を燃焼させることで、車両の動力を発生する内燃機関である。例えば、エンジン１１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンである。エンジン１１から排出された排気ガスは、排気通路１２を流れていく。
【００１８】
排気通路１２上には、第１触媒１３及び第２触媒１４が設けられている。第２触媒１４は、第１触媒１３の下流側の排気通路１２上に設けられている。例えば、第１触媒１３及び第２触媒１４は、触媒担体に白金等の貴金属が担持された公知の三元触媒装置であり、ＨＣ及びＣＯの酸化燃焼反応と、窒素酸化物ＮＯｘの還元反応とを略同時に進行させることによって排気を浄化可能に構成されている。第１触媒１３は、言い換えるとスタート触媒（Ｓ／Ｃ）であり、第２触媒１４は、言い換えると床下触媒（ＵＦ／Ｃ）である。
【００１９】
第１触媒１３には、第１触媒１３の床温（以下では「第１触媒温度」と呼ぶ。）を検出可能に構成された温度センサ１６が設けられている。温度センサ１６は、検出した第１触媒温度に対応する検出信号Ｓ１６をＥＣＵ２０に供給する。第２触媒１４には、第２触媒１４の床温（以下では「第２触媒温度」と呼ぶ。）を検出可能に構成された温度センサ１７が設けられている。温度センサ１７は、検出した第２触媒温度に対応する検出信号Ｓ１７をＥＣＵ２０に供給する。
【００２０】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、車両全体の制御を行う。例えば、ＥＣＵ２０は、温度センサ１６、１７から供給される検出信号Ｓ１６、Ｓ１７などに基づいて、エンジン１１に制御信号Ｓ１１を供給することで、エンジン１１の制御を行う。第１実施形態においてＥＣＵ２０が行う制御方法については、詳細は後述する。
【００２１】
なお、ＥＣＵ２０は、本発明における「内燃機関の制御装置」の一例に相当し、本発明における「制御手段」として機能する。
【００２２】
（１−２）制御方法
次に、第１実施形態においてＥＣＵ２０が行う制御方法について説明する。第１実施形態では、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ（フューエルカット）の要求があった際に、第１触媒温度及び第２触媒温度に応じて、Ｆ／Ｃを実行するか、それともＦ／Ｃを禁止するかを判断する。具体的には、ＥＣＵ２０は、第１触媒温度が所定温度範囲内にあり、且つ第２触媒温度が所定温度以下である場合には、Ｆ／Ｃを禁止する。これに対して、ＥＣＵ２０は、第１触媒温度が所定温度範囲内にない場合、及び、第１触媒温度が所定温度範囲内にあっても第２触媒温度が所定温度より高い場合には、Ｆ／Ｃを実行する。また、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃを実行した場合において、当該Ｆ／Ｃからの復帰要求があった際に、第１触媒１３の酸素吸蔵量に応じて、Ｆ／Ｃの実行による第１触媒１３内のリーン雰囲気を打ち消すためのリッチ制御（Ｆ／Ｃ後リッチ制御）を行う。
【００２３】
上記のような制御を行う理由は以下の通りである。Ｆ／Ｃを行った場合、エンジン１１内の空気がそのまま第１触媒１３に流れ込むことで、第１触媒１３が酸素過多の状態になり得る。この状態では第１触媒１３の浄化作用が低下してしまうので、一般的には、第１触媒１３を早期に適正な状態に回復するためにＦ／Ｃ後リッチ制御が行われる。しかしながら、第１触媒温度が所定温度範囲内にあるときにＦ／Ｃ後リッチ制御を行うと、リッチにより生成された水素（Ｈ２）により（式（１）参照）、水性ガスシフト反応が起こることでアンモニア（ＮＨ３）が生成される（式（２）参照）。そして、そのようなアンモニアが一酸化窒素（ＮＯ）と反応することで、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が生成される（式（３）参照）。
【００２４】
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２    式（１）
２ＮＯ＋５Ｈ２→２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ    式（２）
２ＮＨ３＋８ＮＯ→３Ｈ２Ｏ＋５Ｎ２Ｏ    式（３）
このような亜酸化窒素の生成を抑制するための方法として、Ｆ／Ｃ復帰要求時において第１触媒温度が所定温度範囲内にあるときにＦ／Ｃ後リッチ制御を禁止する方法が考えられるが、この方法では、第１触媒１３が適正な状態に回復しないために、第１触媒１３がリーンな混合気を適切に浄化できずに、エミッションが悪化してしまう場合がある。また、亜酸化窒素の生成を抑制するための別の方法として、Ｆ／Ｃ要求時において第１触媒温度が所定温度範囲内にあるときにＦ／Ｃを禁止する方法が考えられるが、この方法では、Ｆ／Ｃの禁止により燃費悪化や減速感の低下などが生じてしまう場合がある。
【００２５】
ところで、前述したように、第１触媒１３は、第１触媒温度に応じて、上記した式（２）より生成されるアンモニアの量（以下では「アンモニア排出量」と呼ぶ。）が変化する特性を有している。具体的には、第１触媒１３は、第１触媒温度が所定温度範囲内にある場合に、アンモニア排出量が多くなるといった特性を有している。つまり、第１触媒１３は、第１触媒温度が所定温度範囲内にある場合にはアンモニア排出量が所定量以上となり、第１触媒温度が所定温度範囲内にない場合にはアンモニア排出量が所定量未満となるような特性を有している。
【００２６】
他方で、第２触媒１４は、第２触媒温度に応じて、上記した式（３）より生成された亜酸化窒素に対する浄化量が変化する特性を有している。具体的には、第２触媒１４は、第２触媒温度が所定温度以下である場合に、亜酸化窒素の浄化量が低下するといった特性を有している。つまり、第２触媒１４は、第２触媒温度が所定温度以下である場合には亜酸化窒素の浄化量が所定量以下となり、第２触媒温度が所定温度より高い場合には亜酸化窒素の浄化量が所定量よりも多くなるような特性を有している。この所定温度は、例えば第２触媒１４の活性温度に相当する。
【００２７】
以上のことから、第１実施形態では、第１触媒温度及び第２触媒温度に基づいて、Ｆ／Ｃを行った後にＦ／Ｃ後リッチ制御を行った場合に亜酸化窒素が大気中に排出される可能性を判断し、亜酸化窒素が排出されるような状況ではＦ／Ｃを禁止することとし、亜酸化窒素が排出されないような状況においてのみＦ／Ｃを実行することとした。具体的には、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ要求時に第１触媒温度が所定温度範囲内にあり且つ第２触媒温度が所定温度以下である場合には、Ｆ／Ｃの実行を禁止する。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御により第１触媒１３から排出されたアンモニアより亜酸化窒素が生成され、そのような亜酸化窒素を第２触媒１４で適切に浄化できないからである。即ち、第２触媒温度が所定温度以下である場合には、第２触媒１４が活性状態にないため、第２触媒１４によって亜酸化窒素を適切に浄化できないからである。
【００２８】
これに対して、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ要求時に第１触媒温度が所定温度範囲内にない場合には、Ｆ／Ｃの実行を許可する。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御を行っても第１触媒１３からほとんどアンモニアが排出されないため、亜酸化窒素がほとんど生成されないからである。
【００２９】
また、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ要求時に第１触媒温度が所定温度範囲内にあっても第２触媒温度が所定温度より高い場合には、Ｆ／Ｃの実行を許可する。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御により第１触媒１３から排出されたアンモニアより亜酸化窒素が生成されるが、そのような亜酸化窒素を第２触媒１４で適切に浄化できるからである。即ち、第２触媒温度が所定温度より高い場合には、第２触媒１４が活性状態にあるため、第２触媒１４によって亜酸化窒素を適切に浄化できるからである。
【００３０】
以上述べたような第１実施形態に係る制御方法によれば、Ｆ／Ｃ実行の機会を最大限確保しつつ、亜酸化窒素の排出を適切に抑制することが可能となる。
【００３１】
（１−３）処理フロー
次に、図２及び図３を参照して、第１実施形態に係る処理フローについて説明する。
【００３２】
図２は、第１実施形態においてＦ／Ｃ要求時に行われる処理フローを示している。当該処理フローはＥＣＵ２０によって実行される。
【００３３】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃを実行する要求が発せられたか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、減速時（つまりアクセルがオフとなったとき）に、Ｆ／Ｃの要求が発せられたと判定する。Ｆ／Ｃの要求が発せられた場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、Ｆ／Ｃの要求が発せられていない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、処理は終了する。
【００３４】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、温度センサ１６から供給される検出信号Ｓ１６に対応する第１触媒温度が、所定温度範囲内にあるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ後リッチ制御に起因して第１触媒１３から排出されるアンモニアの量（アンモニア排出量）が所定量以上となるか否かを、第１触媒温度に基づいて判定している。よって、ステップＳ１０２の判定に用いられる所定温度範囲は、Ｆ／Ｃ後リッチ制御によるアンモニア排出量が所定量以上となるような第１触媒１３の温度範囲に設定される。また、所定温度範囲は、下限側の温度（以下では適宜「Ｔａ」と表記する。）と、上限側の温度（以下では適宜「Ｔｂ」と表記する。）とによって規定される。「Ｔａ」は例えば４５０℃であり、「Ｔｂ」は例えば６００℃である。このような所定温度範囲は、予め実験やシミュレーションなどを行うことで求められる。なお、アンモニア排出量に対して用いられる所定量は、例えば、第１触媒１３から排出されたアンモニアより生成される亜酸化窒素の量が看過できない程度のものとなるようなアンモニア排出量に設定される。
【００３５】
第１触媒温度が所定温度範囲内にある場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、つまり「Ｔａ≦第１触媒温度≦Ｔｂ」である場合、処理はステップＳ１０３に進む。これに対して、第１触媒温度が所定温度範囲内にない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、つまり「第１触媒温度＜Ｔａ」又は「第１触媒温度＞Ｔｂ」である場合、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、Ｆ／Ｃを行った後にＦ／Ｃ後リッチ制御を行っても、第１触媒１３からほとんどアンモニアが排出されないため、亜酸化窒素がほとんど生成されないので、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃを実行する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＥＣＵ２０は、エンジン１１への燃料の供給を停止する制御を行う。そして、処理は終了する。
【００３６】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、温度センサ１７から供給される検出信号Ｓ１７に対応する第２触媒温度が、所定温度以下であるか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ後リッチ制御に起因して生成される亜酸化窒素に対する第２触媒１４による浄化量が所定量以下となるか否かを、第２触媒温度に基づいて判定している。言い換えると、第２触媒１４で浄化されずに排出される亜酸化窒素の量が所定量（前で述べた浄化量に対して用いる所定量とは異なる）を超えるか否かを判定している。１つの例では、ステップＳ１０３の判定に用いられる所定温度は、第２触媒１４の活性温度（例えば４００℃）に設定される。他の例では、所定温度は、第２触媒１４による亜酸化窒素の浄化量が所定量以下となるような第２触媒温度に設定される。
【００３７】
第２触媒温度が所定温度以下である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御により第１触媒１３から排出されたアンモニアより亜酸化窒素が生成され、そのような亜酸化窒素を第２触媒１４で適切に浄化できないため、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃの実行を禁止する（ステップＳ１０４）。そして、処理は終了する。
【００３８】
これに対して、第２触媒温度が所定温度よりも高い場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、Ｆ／Ｃ後リッチ制御により第１触媒１３から排出されたアンモニアより亜酸化窒素が生成されるが、そのような亜酸化窒素を第２触媒１４で適切に浄化できるため、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃを実行する（ステップＳ１０５）。そして、処理は終了する。
【００３９】
図２に示した処理フローによれば、Ｆ／Ｃ実行の機会を最大限確保しつつ、亜酸化窒素の排出を適切に抑制することが可能となる。
【００４０】
次に、図３は、第１実施形態においてＦ／Ｃ復帰要求時に行われる処理フローを示している。当該処理フローもＥＣＵ２０によって実行される。
【００４１】
まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃを実行している状態から復帰するための要求（Ｆ／Ｃ復帰要求）が発せられたか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、アクセルがオンとなった場合に、Ｆ／Ｃ復帰要求が発せられたと判定する。Ｆ／Ｃ復帰要求が発せられた場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０２に進み、Ｆ／Ｃ復帰要求が発せられていない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、処理は終了する。
【００４２】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２０は、第１触媒１３の酸素吸蔵量が所定量以下であるか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃを実行した時間及びＦ／Ｃ実行中の吸入空気量などに基づいて第１触媒１３の酸素吸蔵量を求め、当該酸素吸蔵量に基づいてステップＳ２０２の判定を行う。なお、吸入空気量を求める手法は、公知の種々の手法を適用することができる。
【００４３】
酸素吸蔵量が所定量以下である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進み、酸素吸蔵量が所定量より多い場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０３及びステップＳ２０４のいずれに進んだ場合にも、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃから復帰すべく、エンジン１１に燃料を供給して燃焼させる。この場合、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ実行による第１触媒１３内のリーン雰囲気の度合いを示す酸素吸蔵量に基づいて、空燃比をリッチに設定するＦ／Ｃ後リッチ制御を行う。
【００４４】
まず、第１触媒１３の酸素吸蔵量が所定量より多い場合に行われる、ステップＳ２０４の処理について説明する。この場合には、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃ実行による第１触媒１３内のリーン雰囲気を打ち消すべく、第１触媒１３の酸素吸蔵量を適正化するように、通常行われているＦ／Ｃ後リッチ制御（以下では適宜「第１のＦ／Ｃ後リッチ制御」と呼ぶ。）を行う。第１のＦ／Ｃ後リッチ制御では、ＥＣＵ２０は、第１触媒１３の酸素吸蔵量に基づいて空燃比をリッチにする度合いなどを設定したリッチ制御を行う。以上のステップＳ２０４の後、処理は終了する。
【００４５】
他方で、第１触媒１３の酸素吸蔵量が所定量以下である場合には、酸素吸蔵量が所定量より多い場合に比して、Ｆ／Ｃ実行による第１触媒１３内のリーン雰囲気の度合いが小さいため、第１触媒１３に供給する還元剤の量が少なくて良い。したがって、酸素吸蔵量が所定量以下である場合には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２０３において、上記の第１のＦ／Ｃ後リッチ制御よりも空燃比をリッチにする度合いを小さく設定したＦ／Ｃ後リッチ制御（以下では適宜「第２のＦ／Ｃ後リッチ制御」と呼ぶ。）を行う。第２のＦ／Ｃ後リッチ制御では、ＥＣＵ２０は、空燃比をリッチにする度合いを浅く設定すると共に、空燃比をリッチにする期間を長く設定したリッチ制御を行う。空燃比をリッチにする度合い及び空燃比をリッチにする期間は、酸素吸蔵量などに基づいて設定される。以上のステップＳ２０３の後、処理は終了する。
【００４６】
図３に示した処理フローによれば、酸素吸蔵量に応じたＦ／Ｃ後リッチ制御を適切に実行することができる。特に、酸素吸蔵量が所定量以下である場合に、空燃比をリッチにする度合いを浅く設定すると共に空燃比をリッチにする期間を長く設定した第２のＦ／Ｃ後リッチ制御を実行することで、亜酸化窒素の排出を効果的に抑制することが可能となる。
【００４７】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、エタノール燃料対応車両に適用されるものである点で、第１実施形態と異なる。なお、以下では、第１実施形態と異なる構成や制御について主に説明を行い、第１実施形態と同様の構成や制御については説明を省略する。よって、特に説明しない構成や制御については、第１実施形態と同様であるものとする。
【００４８】
（２−１）全体構成
図４は、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用されたシステムの全体構成を示す概略図である。図４において、実線矢印はガスの流れを示しており、破線矢印は制御信号及び検出信号の入出力を示している。なお、図１と同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００４９】
第２実施形態では、内燃機関の制御装置は、エタノール燃料対応車両に適用される。具体的には、第２実施形態では、燃料タンク１８には、ガソリンとエタノールとが混合された燃料（エタノール１００％の燃料も含む。以下同様とする）が貯蔵されている。エンジン１１には、このような燃料タンク１８に貯蔵された燃料が供給される。また、燃料タンク１８には、貯蔵された燃料中のエタノール濃度を検出可能に構成された濃度センサ１９が設けられている。濃度センサ１９は、検出したエタノール濃度に対応する検出信号Ｓ１９をＥＣＵ２０に供給する。なお、燃料タンク１８に設けた濃度センサ１９を用いてエタノール濃度を検出することに限定はされない。
【００５０】
ＥＣＵ２０は、温度センサ１６、１７から供給される検出信号Ｓ１６、Ｓ１７及び濃度センサ１９から供給される検出信号Ｓ１９などに基づいて、エンジン１１に制御信号Ｓ１１を供給することで、エンジン１１の制御を行う。第２実施形態においてＥＣＵ２０が行う制御方法については、詳細は後述する。
【００５１】
（２−２）制御方法
次に、第２実施形態においてＥＣＵ２０が行う制御方法について説明する。第２実施形態では、ＥＣＵ２０は、Ｆ／Ｃの実行／禁止を判断する上で第１触媒温度に対して用いる所定温度範囲を、エタノール濃度に基づいて変更する点で、第１実施形態と異なる。その他の点は、第１実施形態と同様である。
【００５２】
ここで、エタノール濃度に基づいて所定温度範囲を変更する理由を説明する。以下の式（４）にガソリンの酸化反応式の一例を示し、式（５）にエタノールの酸化反応式の一例を示す。
【００５３】
Ｃ７Ｈ１３．３＋10.33（Ｏ２＋3.785Ｎ２）→7ＣＯ２＋6.66Ｈ２Ｏ＋39.1Ｎ２    式（４）
3.44Ｃ２Ｈ６＋10.33（Ｏ２＋3.785Ｎ２）→6.88ＣＯ２＋10.32Ｈ２Ｏ＋39.1Ｎ２    式（５）
式（４）及び式（５）より、エタノールは、ガソリンよりも、酸化（つまり燃焼）により生成される水分量が多いことがわかる。したがって、エタノールは、ガソリンよりも、上記した式（１）及び式（２）の反応が促進されることで、より多くの一酸化窒素がアンモニア生成に使われることとなる。そのため、エタノールは、ガソリンよりも、上記した式（３）の反応に用いられる一酸化窒素が少なくなることで、生成される亜酸化窒素の量が少なくなる。
【００５４】
以上のことから、燃料中のエタノール濃度が高い場合には、燃料中のエタノール濃度が低い場合よりも、Ｆ／Ｃ後リッチ制御に起因して生成される亜酸化窒素の量が少なくなると言える。したがって、第２実施形態では、燃料中のエタノール濃度が高い場合には、燃料中のエタノール濃度が低い場合よりも、Ｆ／Ｃの実行が許可され易くなるように、Ｆ／Ｃを禁止する観点から第１触媒温度に対して用いられる所定温度範囲を狭める。これにより、Ｆ／Ｃ実行の機会をより効果的に確保することが可能となる。
【００５５】
図５は、第２実施形態で用いる所定温度範囲の具体例を示している。図５では、横軸にエタノール濃度を示し、縦軸に温度を示している。また、ハッチング領域Ｒ１は、下限側の温度Ｔａ’と上限側の温度Ｔｂ’とによって規定される所定温度範囲を表している。温度Ｔａ’は前述した温度Ｔａをエタノール濃度に応じて変更した温度であり、温度Ｔｂ’は前述した温度Ｔｂをエタノール濃度に応じて変更した温度である。
【００５６】
図５より、エタノール濃度が高くなるほど、温度Ｔａ’が高温側に設定されると共に温度Ｔｂ’が低温側に設定されることで、所定温度範囲が狭められていることがわかる。ＥＣＵ５０は、このようなエタノール濃度と所定温度範囲との関係（つまりマップ）に基づいて、濃度センサ１９によって検出されたエタノール濃度に応じた所定温度範囲を設定する。なお、図５に示すようなマップは、予め実験やシミュレーションなどを行うことで求められる。
【００５７】
（２−３）処理フロー
次に、図６を参照して、第２実施形態に係る処理フローについて説明する。図６は、第２実施形態においてＦ／Ｃ要求時に行われる処理フローを示している。当該処理フローはＥＣＵ２０によって実行される。
【００５８】
ステップＳ３０１では、ＥＣＵ２０は、図２に示したステップＳ１０１と同様に、Ｆ／Ｃの要求が発せられたか否かを判定する。Ｆ／Ｃの要求が発せられた場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０２に進み、Ｆ／Ｃの要求が発せられていない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、処理は終了する。
【００５９】
ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２０は、濃度センサ１９によって検出されたエタノール濃度（検出信号Ｓ１９に対応する）を取得する。そして、ステップＳ３０３では、ＥＣＵ２０は、取得されたエタノール濃度に基づいて、第１触媒温度に対して用いる所定温度範囲を設定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、図５に示したようなエタノール濃度に対して設定すべき所定温度範囲が定められたマップを参照して、取得されたエタノール濃度に対応する所定温度範囲を設定する（つまり温度Ｔａ’、Ｔｂ’を設定する）。そして、処理はステップＳ３０４に進む。
【００６０】
ステップＳ３０４では、ＥＣＵ２０は、温度センサ１６から供給される検出信号Ｓ１６に対応する第１触媒温度が、ステップＳ３０３で設定された所定温度範囲内にあるか否かを判定する。第１触媒温度が所定温度範囲内にある場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、つまり「Ｔａ’≦第１触媒温度≦Ｔｂ’」である場合、処理はステップＳ３０５に進む。これに対して、第１触媒温度が所定温度範囲内にない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、つまり「第１触媒温度＜Ｔａ’」又は「第１触媒温度＞Ｔｂ’」である場合、処理はステップＳ３０７に進む。
【００６１】
ステップＳ３０５〜Ｓ３０７の処理は、それぞれ、図２に示したステップＳ１０３〜Ｓ１０５と同様であるため、その説明を省略する。
【００６２】
図６に示した処理フローによれば、燃料中のエタノール濃度に応じた所定温度範囲を用いることで、エタノール濃度が高いほどＦ／Ｃの実行が許可され易くなるため、Ｆ／Ｃ実行の機会をより効果的に確保することが可能となる。
【００６３】
なお、第１実施形態で示したＦ／Ｃ復帰要求時に行われる処理フロー（図３参照）は、第２実施形態でも同様に行われる。
【００６４】
（３）変形例
以下では、上記した実施形態に好適な変形例について説明する。なお、下記の変形例は、任意に組み合わせて上記の実施形態に適用することができる。
【００６５】
（３−１）変形例１
上記では、第１触媒温度及び第２触媒温度を温度センサ１６及び温度センサ１７によって検出する例を示したが、これに限定はされない。変形例１では、第１触媒温度及び第２触媒温度をセンサで直接検出する代わりに、排気ガス温度などに基づいて第１触媒温度及び第２触媒温度を算出することができる。第１触媒温度及び第２触媒温度を算出する手法は、公知の種々の手法を適用することができる。
【００６６】
（３−２）変形例２
変形例２は、本発明を、エンジン１１の吸気弁及び／又は排気弁の動作を停止させることが可能な弁停止機構を備える構成に適用するものである。このような弁停止機構を備える構成では、Ｆ／Ｃを実行する際に、弁停止機構によって吸気弁及び／又は排気弁を全閉状態で停止させることができる。こうすると、Ｆ／Ｃの実行中に第１触媒１３への空気（酸素）の流入が遮断され、第１触媒１３内がリーン雰囲気とならないため、Ｆ／Ｃ復帰要求時にＦ／Ｃ後リッチ制御を行う必要はない。したがって、上記した実施形態では、Ｆ／Ｃ要求時に第１触媒温度が所定温度範囲内にあり且つ第２触媒温度が所定温度以下である場合にはＦ／Ｃを禁止していたが、変形例２によれば、このような場合であっても、弁停止機構によって吸気弁及び／又は排気弁を全閉状態で停止させればＦ／Ｃを行うことができる。これは、Ｆ／Ｃ実行時に吸気弁及び／又は排気弁を全閉状態で停止させれば、Ｆ／Ｃ後リッチ制御を行う必要が無いため、Ｆ／Ｃ後リッチ制御に起因する亜酸化窒素の排出が問題とならないからである。
【符号の説明】
【００６７】
１１  エンジン
１２  排気通路
１３  第１触媒
１４  第２触媒
１６、１７  温度センサ
１８  燃料タンク
１９  濃度センサ
２０  ＥＣＵ
【図１】
2014013025.tif 000003
【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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