(57)【要約】【課題】  燃料噴射が停止され、その後、燃料噴射が再開されたときに、トルクショックを抑制しつつ、三元触媒に過剰に吸収されている酸素を三元触媒から放出させる。【解決手段】  排気通路１９，２２に三元触媒２０を備え、機関運転状態が予め定められた状態になったときに燃料噴射を停止するフューエルカット制御が行われる内燃機関において、前記フューエルカット制御の終了後、空燃比がリッチとなる量の燃料を燃料噴射弁１１から噴射するリッチ燃料噴射を複数回行うことによって三元触媒に吸収されている酸素の量を予め定められた量にまで低下させる。【選択図】      図７
2006090264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に三元触媒を備え、機関運転状態が予め定められた状態になったときに燃料噴射を停止するフューエルカット制御が行われる内燃機関において、前記フューエルカット制御の終了後、空燃比がリッチとなる量の燃料を燃料噴射弁から噴射するリッチ燃料噴射を複数回行うことによって三元触媒に吸収されている酸素の量を予め定められた量にまで低下させることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
上記内燃機関が通常、空燃比が理論空燃比を跨いで上下することによって空燃比が理論空燃比近傍に維持されるように燃料噴射量を増大させたり減少させたりする空燃比制御が行われ、該空燃比制御によって空燃比を理論空燃比近傍に維持すべく燃料噴射量が減少せしめられようとするときに、上記リッチ燃料噴射が行われることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
排気通路に三元触媒を備え、通常は、空燃比が理論空燃比を跨いで上下することによって空燃比が理論空燃比近傍に維持されるように燃料噴射量を増大させたり減少させたりする空燃比制御が行われ、機関運転状態が予め定められた状態になったときには燃料噴射を停止するフューエルカット制御が行われる内燃機関において、前記フューエルカット制御の終了後、上記空燃比制御によって空燃比を理論空燃比近傍に維持すべく燃料噴射量が減少せしめられようとするときに空燃比がリッチとなるように上記空燃比制御によって決定される量よりも多い量の燃料を燃料噴射弁から噴射するリッチ燃料噴射を行うことによって三元触媒に吸収されている酸素の量を低下させることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項４】
上記フューエルカット制御が行われている間に三元触媒に吸収される酸素量を求め、該求められた酸素量に応じて上記リッチ燃料噴射によって燃料噴射弁から噴射させる燃料の量が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、排気通路に三元触媒を備えた内燃機関が開示されている。この三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比（これは、燃焼室に吸入された空気の量に対する燃焼室に供給された燃料の量の比である）が理論空燃比であるときに、高い浄化率でもって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を酸化によって浄化すると共に高い浄化率でもって排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元によって浄化する。
【０００３】
一方、特許文献１記載の内燃機関では、基本的には、燃焼室内の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量（燃料噴射弁から噴射される燃料の量）が制御されている。このため、三元触媒には、理論空燃比の排気ガスが流入することになるので、三元触媒によって、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、および、ＮＯｘが同時に高い浄化率でもって浄化されることになる。
【０００４】
また、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであると排気ガス中の酸素を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなると吸収していた酸素を放出するいわゆる酸素ストレージ能力を有している。したがって、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンとなったとしても、排気ガス中の酸素を吸収することによって、その内部雰囲気を理論空燃比に維持することができる。一方、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリッチとなったとしても、酸素を放出することによってその内部雰囲気を理論空燃比に維持することができる。
【０００５】
このように、酸素ストレージ能力を有する三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであってもリッチであっても、その内部雰囲気を常に理論空燃比に維持することができ、したがって、ＨＣ、ＣＯ、および、ＮＯｘを高い浄化率でもって浄化することができる。
【０００６】
ところで、特許文献１記載の内燃機関では、機関運転状態が所定の状態となったときには、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止して、燃料噴射量を零とし、燃費の向上を図っている。このとき、三元触媒には、リーン空燃比の排気ガスが流入することになるので、三元触媒には、燃料噴射を停止している限り、酸素が吸収され続けることになる。一方、三元触媒に吸収されている酸素が多すぎると、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーンになったりリッチになったりしたときに、その内部雰囲気を理論空燃比に維持することができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、特許文献１記載の内燃機関では、燃料噴射が停止された後、再び、燃料噴射が開始されたときに、燃料噴射弁から余分に燃料を噴射することによって、三元触媒にリッチ空燃比の排気ガスを供給して、三元触媒に余分に吸収されている全ての酸素を三元触媒から放出させるようにしている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１９３５３７号公報
【特許文献２】特許３４５８５０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したように、特許文献１記載の内燃機関では、燃料噴射が停止されて再び燃料噴射が開始された直後の「１回」の燃料噴射によって、三元触媒に余分に吸収されている全ての酸素を三元触媒から放出させるようにしている。ところが、燃料噴射が停止されている間に三元触媒に吸収された多量の酸素全てを、「１回」の燃料噴射によって三元触媒から放出させるためには、この燃焼噴射によって比較的多量の燃料を噴射する必要がある。そして、このように比較的多量の燃料を噴射した場合、内燃機関の出力トルクが急激に上昇してしまい、いわゆる大きなトルクショックが生じることになる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、燃料噴射が停止され、その後、燃料噴射が再開されたときに、トルクショックを抑制しつつ、三元触媒に過剰に吸収されている酸素を三元触媒から放出させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、排気通路に三元触媒を備え、機関運転状態が予め定められた状態になったときに燃料噴射を停止するフューエルカット制御が行われる内燃機関において、前記フューエルカット制御の終了後、空燃比がリッチとなる量の燃料を燃料噴射弁から噴射するリッチ燃料噴射を複数回行うことによって三元触媒に吸収されている酸素の量を予め定められた量にまで低下させる。
【００１２】
２番目の発明では、１番目の発明において、上記内燃機関が通常、空燃比が理論空燃比を跨いで上下することによって空燃比が理論空燃比近傍に維持されるように燃料噴射量を増大させたり減少させたりする空燃比制御が行われ、該空燃比制御によって空燃比を理論空燃比近傍に維持すべく燃料噴射量が減少せしめられようとするときに、上記リッチ燃料噴射が行われる。
【００１３】
上記課題を解決するために、３番目の発明では、排気通路に三元触媒を備え、通常は、空燃比が理論空燃比を跨いで上下することによって空燃比が理論空燃比近傍に維持されるように燃料噴射量を増大させたり減少させたりする空燃比制御が行われ、機関運転状態が予め定められた状態になったときには燃料噴射を停止するフューエルカット制御が行われる内燃機関において、前記フューエルカット制御の終了後、上記空燃比制御によって空燃比を理論空燃比近傍に維持すべく燃料噴射量が減少せしめられようとするときに空燃比がリッチとなるように上記空燃比制御によって決定される量よりも多い量の燃料を燃料噴射弁から噴射するリッチ燃料噴射を行うことによって三元触媒に吸収されている酸素の量を低下させる。
【００１４】
４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記フューエルカット制御が行われている間に三元触媒に吸収される酸素量を求め、該求められた酸素量に応じて上記リッチ燃料噴射によって燃料噴射弁から噴射させる燃料の量が決定される。
【発明の効果】
【００１５】
１番目の発明によれば、三元触媒に吸収されている酸素の量を予め定められた量にまで低下させるためのリッチ燃料噴射を複数回に分けて行うので、１回のリッチ燃料噴射当たりの燃料量が比較的少なくなる。このため、トルクショックを抑制しつつ、三元触媒に過剰に吸収されている酸素を三元触媒から放出させることができる。
【００１６】
３番目の発明によれば、空燃比制御によって燃料噴射量が減少せしめられるとき、すなわち、空燃比がリーン側に向かって移行せしめられようとするときに、空燃比がリッチとなるように燃料噴射量が増大せしめられる。このため、トルクショックを抑制しつつ、三元触媒に過剰に吸収されている酸素を三元触媒から放出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、筒内噴射式の火花点火内燃機関を示している。図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はピストン、４はシリンダヘッド、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓、１１は燃料噴射弁をそれぞれ示す。燃料噴射弁１１は、吸気ポート７に燃料を噴射するようにシリンダヘッド４に取り付けられている。
【００１８】
各気筒の吸気ポート７は、対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結される。サージタンク１４は、吸気ダクト１５およびエアフロメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結される。吸気ダクト１５内には、ステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は、対応する排気枝管１９に連結される。排気枝管１９は、三元触媒２０を内蔵した触媒コンバータ２１に連結される。触媒コンバータ２１は、排気管２２を介してＮＯｘ吸収剤２３を内蔵したケーシング２４に連結される。排気枝管１９とサージタンク１４とは、再循環排気ガス（以下、ＥＧＲガスという）導管２６を介して互いに連結され、このＥＧＲガス導管２６内には、ＥＧＲガス制御弁２７が配置される。
【００１９】
電子制御ユニット３１はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。エアフロメータ１６は吸気量（燃焼室５内に吸入される空気の量）に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００２０】
三元触媒２０上流の排気枝管１９には、空燃比を検出するための空燃比センサ（以下「上流側空燃比センサ」ともいう）２８が取り付けられ、この空燃比センサ２８の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。また、三元触媒２０下流の排気管２２にも、空燃比センサ（以下「下流側空燃比センサ」ともいう）２９が配置され、空燃比センサ２９の出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００２１】
三元触媒２０は、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、図２に示したように、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の領域Ｘ内にあるときに、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を同時に高い浄化率でもって浄化する。一方、三元触媒２０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は、排気ガス中の酸素を吸収し、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は、吸収した酸素を放出する酸素吸放出能力（いわゆる酸素ストレージ能力）を有する。この酸素吸放出能力が正常に機能する限り、三元触媒２０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てもリッチであっても、三元触媒２０内の雰囲気の空燃比がほぼ理論空燃比近傍に維持されるので、排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣが同時に高い浄化率で浄化される。
【００２２】
一方、空燃比センサ２８，２９は、図３に示されているように、排気ガスの空燃比（以下「排気空燃比」ともいう）が理論空燃比よりもリーンであるときには、略０Ｖの電圧を出力し、理論空燃比よりもリッチであるときには、略１Ｖの電圧を出力する。そして、出力電圧は、排気空燃比が理論空燃比近傍にある領域で急激に変化して、理論空燃比に相当する基準電圧ＶRを横切る。すなわち、空燃比センサは、排気空燃比が理論空燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異なる一定の電圧を出力する。
【００２３】
ところで、本発明の実施の形態では、以下のようにして、燃料噴射量（燃料噴射弁から噴射される燃料の量）が決定される。なお、以下の説明において、機関空燃比とは、燃焼室５に供給された燃料の量に対する同燃焼室５に供給された空気の量の比を意味し、排気空燃比とは、排気ガスの空燃比を意味し、排気ガスの空燃比とは、燃焼室５に吸入された空気（機関排気通路に空気を供給することができるようにしたシステムでは機関排気通路に供給された空気を含む。）の量に対する燃焼室５に供給された燃料（機関排気通路に燃料を供給することができるようにしたシステムでは機関排気通路に供給された燃料を含む。）の比を意味する。
【００２４】
上流側空燃比センサ２８において排気空燃比が目標空燃比よりもリーンであることが検出されたときには、機関空燃比が目標空燃比よりもリーンであるので、燃料噴射量を徐々に増量し、機関空燃比が目標空燃比に近づくようにする。一方、上流側空燃比センサ２８において排気空燃比が目標空燃比よりもリッチであることが検出されたときには、機関空燃比が目標空燃比よりもリッチであるので、燃料噴射量を徐々に減量し、機関空燃比が目標空燃比に近づくようにする。
【００２５】
さらに、機関空燃比を全体として目標空燃比に維持するためには、機関空燃比が目標空燃比からずれたことが検出されたときに、そのずれている機関空燃比をできるだけ迅速に目標空燃比に近づけることが好ましい。そこで、上流側空燃比センサ２８において機関空燃比が目標空燃比よりもリーンからリッチに変わったことが検出されたときに、燃料噴射量をスキップ的に比較的大きく減量し、機関空燃比が目標空燃比よりもリッチからリーンに変わったことが検出されたときには、燃料噴射量をスキップ的に比較的大きく増量する。
【００２６】
さらに迅速に機関空燃比を目標空燃比に近づけるためには、上述したように、機関空燃比が目標空燃比よりもリッチとリーンとの間で切り換わったときに、ステップ的に減量する量、あるいは、ステップ的に増量する量を、機関空燃比が目標空燃比よりもリッチとリーンとの間で切り換わったときにおける目標空燃比からの機関空燃比のずれが大きいほど大きくすべきである。そこで、ステップ的に減量する量およびステップ的に増量する量を下流側空燃比センサ２９の出力値に基づいて以下のようにして補正する。
【００２７】
すなわち、下流側空燃比センサ２９において理論空燃比よりもリーンが出力されている期間（以下、リーン出力期間）が長いほど、上流側空燃比センサ２９において機関空燃比が目標空燃比よりもリッチからリーンに変わったことが検出されたときにスキップ的に増量する燃料噴射量を大きくする。なぜなら、リーン出力期間が長いほど、機関空燃比は目標空燃比から大きくリーン側にずれているからである。すなわち、三元触媒２０から流出する排気ガスの空燃比は、三元触媒２０の酸素吸放出能力により理論的には理論空燃比となるはずである。それでもなお、リーン出力期間が長く出力される場合とは、三元触媒２０が吸収することができないほどの酸素が三元触媒２０に供給されている場合（すなわち、機関空燃比が目標空燃比よりもリーン側に大きくずれている場合）である。
【００２８】
一方、下流側空燃比センサ２９においてリッチが出力されている期間（以下、リッチ出力期間）が長いほど、上流側空燃比センサ２９において機関空燃比が目標空燃比よりもリーンからリッチに変わったことが検出されたときに減量すべき燃料噴射量を大きくする。なぜなら、リッチ出力期間が長いほど、機関空燃比は目標空燃比から大きくリッチ側にずれているからである。すなわち、三元触媒２０から流出する排気ガスの空燃比は、三元触媒２０の酸素吸放出能力により理論的には理論空燃比となるはずである。それでもなお、リッチ出力期間が長く出力される場合とは、三元触媒２０に吸収されている酸素が全て放出されるほど三元触媒２０に供給される酸素が少ない場合（すなわち、機関空燃比が目標空燃比よりもリッチ側に大きくずれている場合）である。
【００２９】
このように機関空燃比を制御することによって、機関空燃比を全体として目標空燃比に維持することができる。
【００３０】
図４〜図６に、上述したように燃料噴射量を決定するフローチャートの一例を示した。図４は、目標燃料噴射量の燃料を噴射するために必要な燃料噴射弁の開弁時間ＴＡＵを算出するフローチャートの一例を示している。図１６のフローチャートでは、始めに、ステップ１０において、単位機関回転数当たりの吸気量Ｇａ／Ｎが算出される。次いで、ステップ１１１において、基本燃料噴射時間ＴＡＵＰが次式（１）に従って算出される。
ＴＡＵＰ＝α×Ｇａ／Ｎ  …（１）
ここで、ＴＡＵＰは燃焼室５内に供給される燃料と空気との混合気を目標空燃比とするのに必要な燃料噴射時間であり、αは定数である。
【００３１】
次いで、ステップ１２において、実際の燃料噴射時間ＴＡＵが次式（２）に従って算出される。
ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ×ＦＡＦ×β×γ  …（２）
ここで、ＦＡＦは後述するフローチャートに従って算出される空燃比補正係数であり、β，γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。
【００３２】
次いで、ステップ１３において、燃料噴射時間ＴＡＵがセットされ、この燃料噴射時間ＴＡＵだけ燃料噴射弁６が開弁せしめられ、燃料噴射時間ＴＡＵに応じた量の燃料が燃料噴射弁６から噴射される。
【００３３】
図５は、図４のフローチャートにて用いられる空燃比補正係数ＦＡＦを算出するフローチャートの一例を示している。図５のフローチャートでは、始めに、ステップ２０において、空燃比フィードバック制御が実行されている（Ｆ／Ｂ中）であるか否か（すなわち、空燃比フィードバック制御を実行することができる条件（以下「フィードバック実行条件」という）が成立しているか否か）が判別される。
【００３４】
ここで、フィードバック実行条件とは、例えば、空燃比センサが活性化していること、内燃機関の暖機が完了していること、一時的に燃料噴射を停止する処理（以下「フューエルカット」という）を解除してから所定時間が経過していることなどである。
【００３５】
ステップ２０において、Ｆ／Ｂ中ではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。一方、ステップ２０において、Ｆ／Ｂ中であると判別されたときには、ステップ２１において、上流側空燃比センサ２８の出力電圧ＶＯＭが理論空燃比に相当する基準出力値ＶＲ以下である（ＶＯＭ≦ＶＲ）か否かが判別される。すなわち、三元触媒２０に流入する排気ガスの空燃比（以下「流入排気空燃比」ともいう）が理論空燃比よりもリーンであるか否かが判別される。
【００３６】
ステップ２１において、ＶＯＭ≦ＶＲであると判別されたときには、ステップ２２において、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリッチからリーンに反転したところか否かが判別される。ここで、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリッチからリーンに反転したところであると判別されたときには、ステップ２３に進んで、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ増大量ＲＳＲだけ比較的大きくスキップ的に増大せしめられる。
【００３７】
一方、ステップ２２において、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリッチからリーンに反転したところではない（すなわち、流入排気空燃比が既にリーンであった）と判別されたときには、ステップ２５において、空燃比補正係数ＦＡＦが定数ＫＩＲだけ比較的小さく増大せしめられる。これによれば、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリッチからリーンとなった直後に、スキップ的に流入排気空燃比のリーン度合が小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが増大せしめられ、その後は、流入排気空燃比のリーン度合が小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが増大せしめられる。
【００３８】
また、ステップ２１において、ＶＯＭ＞ＶＲであると判別されたときには、ステップ２６において、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリーンからリッチに反転したところか否かが判別される。ここで、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリーンからリッチに反転したところであると判別されたときには、ステップ２７において、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ減少量ＲＳＬだけ比較的大きくスキップ的に減少せしめられる。
【００３９】
一方、ステップ２６において、流入排気空燃比が理論空燃比に対してリーンからリッチに反転したところではない（すなわち、流入排気空燃比が既にリッチであった）と判別されたときには、ステップ２８において、空燃比補正係数ＦＡＦが定数ＫＩＬだけ比較的小さく減少せしめられる。これによれば、流入排気空燃比が理論空燃比よりもリーンからリッチとなった直後に、スキップ的に流入排気空燃比のリッチ度合が小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが減少せしめられ、その後は、流入排気空燃比のリッチ度合が小さくなるように空燃比補正係数ＦＡＦが減少せしめられる。
【００４０】
そして、ステップ２４では、空燃比補正係数ＦＡＦがその許容最小値と許容最大値との間となるように空燃比補正係数ＦＡＦがガード処理される。
【００４１】
図６は、図５のフローチャートにて使用されるスキップ増大量ＲＳＲとスキップ減少量ＲＳＬとを算出するフローチャートの一例を示している。図６のフローチャートでは、始めに、ステップ３０において、Ｆ／Ｂ中であるか否かが判別される。ここでのフィードバック実行条件は、図５での条件に加えて内燃機関がアイドル運転中でないことが条件とされる。
【００４２】
ステップ３０において、Ｆ／Ｂ中であると判別されたときには、ステップ３１において、下流側空燃比センサ２９の出力電圧ＶＯＳが理論空燃比に相当する基準出力値ＶＲ以下である（ＶＯＳ≦ＶＲ）か否かが判別される。すなわち、三元触媒２０から流出する排気ガスの空燃比（以下「流出排気空燃比」という）が理論空燃比よりもリーンであるか否かが判別される。
【００４３】
ステップ３１において、ＶＯＳ≦ＶＲであると判別されたときには、ステップ３２において、スキップ増大量ＲＳＲが所定量ΔＲＳだけ増大せしめられる。一方、ステップ３１において、ＶＯＳ＞ＶＲであると判別されたときには、ステップ３５に進んで、スキップ増大量ＲＳＲが所定量ΔＲＳだけ減少せしめられる。
【００４４】
ステップ３３では、スキップ増大量ＲＳＲがその許容最小値と許容最大値との間になるように、スキップ増大量ＲＳＲがガードされる。次いで、ステップ３４において、０．１からスキップ増大量ＲＳＲを引いてスキップ減少量ＲＳＬが算出される。
【００４５】
ところで、本実施形態では、例えば、減速時には、燃料噴射を停止するいわゆるフューエルカットを行う。これによれば、燃費の向上が図れる。一方、フューエルカットが行われている間は、燃焼室５内で燃焼が行われないので、極めて酸素濃度の高いリーン空燃比の排気ガスが燃焼室から排出され、三元触媒２０に流入することになる。したがって、フューエルカット中は、上述したように三元触媒２０には酸素吸放出能力があることから、三元触媒２０に酸素が吸収され続けることになる。
【００４６】
したがって、フューエルカット終了時には、三元触媒２０には、基準値よりもかなり過剰な酸素が吸収されていることになる（通常の空燃比制御が行われているときには、三元触媒２０に吸収されている酸素量は、この基準値近傍の量となっている）。このため、フューエルカット終了直後、通常の空燃比制御が行われ、リーン空燃比の排気ガスが三元触媒２０に流入すると、三元触媒２０は排気ガス中の酸素を十分に吸収することができず、このことから、その内部雰囲気を理論空燃比近傍に維持することができない。
【００４７】
そこで、本実施形態では、フューエルカット終了直後には、最初の燃料噴射実行時に通常の空燃比制御によって決定された量よりも多い量の燃料を噴射する。すなわち、フューエルカット終了直後に、燃料噴射量の増量を行う。上述した例では、例えば、通常の空燃比制御によって決定される燃料噴射弁の開弁時間ΤＡＵが長くされる。
【００４８】
なお、ここで増量される燃料量は、三元触媒２０に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり、且つ、燃料噴射量を増量したことによるトルクショック（内燃機関が出力するトルクの急激な変動）ができるだけ生じない程度の量とされる。
【００４９】
そして、このフューエルカット終了直後の燃料噴射量の増量によっても、三元触媒２０に吸収されている酸素の量（以下「吸収酸素量」ともいう）が基準値に達しない場合には、通常の空燃比制御において燃料噴射量が理論空燃比よりもリーン側に向かって減量せしめられようとしたとき、すなわち、図５のルーチンのステップ２６において三元触媒２０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンからリッチに反転したところであると判別されて、ステップ２７において空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ減少量ＲＳＬだけスキップ的に減少せしめられようとしたときに、２回目の燃料噴射量の増量を行う。ここで増量される燃料量も、三元触媒２０に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなり、且つ、燃料噴射量を増量したことによるトルクショックができるだけ生じない程度とされる。
【００５０】
以後、三元触媒２０に吸収されている酸素の量（吸収酸素量）が基準値となるまで、同様の燃料噴射制御が行われる。
【００５１】
これによれば、フューエルカット終了直後に、トルクショックを抑制しつつ、三元触媒に吸収されている酸素量を早期に基準値にまで減少させることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態に従って燃料噴射制御を行ったときの酸素吸収量などの推移の一例を示すタイムチャートである。図７において、ＦＣは、フューエルカット実行を命令する信号、［Ｏ２］は三元触媒２０に吸収されている酸素量（吸収酸素量）、αは基準値、ＦＡＦは図４〜図６を参照して説明した空燃比制御に用いられる空燃比補正係数、ＱＲは燃料噴射量の増量を命令する信号、ＡＦは三元触媒に流入する排気ガスの空燃比（排気空燃比）、Ｌはリーン、ＳＴは理論空燃比（ストイキ）、Ｒはリッチをそれぞれ示している。
【００５３】
図７に示した例では、時刻Ｔ１において、排気空燃比ＡＦが理論空燃比ＳＴを越えてリッチＲからリーンＬへ移行する。このとき、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ増大量ＲＳＲだけスキップ的に増大せしめられる（すなわち、燃料噴射量が増量せしめられる）。その後、時刻Ｔ２までは、排気空燃比ＡＦはリーンで推移し、したがって、空燃比補正係数ＦＡＦは、定数ＫＩＲずつ徐々に増大せしめられる。
【００５４】
一方、時刻Ｔ２に達すると、排気空燃比ＡＦが理論空燃比ＳＴを越えてリーンＬからリッチＲに移行するので、このとき、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ減少量ＲＳＬだけスキップ的に減少せしめられ、その後、時刻Ｔ３まで、排気空燃比ＡＦはリッチで推移するので、空燃比補正係数ＦＡＦは、定数ＫＩＬずつ徐々に減少せしめられる。
【００５５】
一方、時刻Ｔ３に達すると、排気空燃比ＡＦが再び理論空燃比ＳＴを越えてリーンＬからリッチＲに移行し、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ増大量ＲＳＲだけスキップ的に増大せしめられ、その後、時刻Ｔ４まで、排気空燃比ＡＦがリーンで推移し、空燃比補正係数ＦＡＦが、定数ＫＩＲずつ徐々に増大せしめられる。
【００５６】
このように、図７に示した例では、時刻Ｔ４までは、通常の空燃比制御が行われ、吸収酸素量［Ｏ２］は基準値αで推移する。
【００５７】
ところが、図７に示した例では、時刻Ｔ４において、フューエルカット実行を命令する信号ＦＣがオンとなる。したがって、時刻Ｔ４からは、燃料噴射が停止される。そして、フューエルカット時刻中は、空燃比補正係数ＦＡＦは形式的に１．０とされる。このように、燃料噴射が停止されると、吸収酸素量［Ｏ２］が徐々に増える。また、排気空燃比ＡＦは大きくリーンとなる。
【００５８】
そして、図７に示した例では、時刻Ｔ５のところでフューエルカット実行を命令する信号ＦＣがオフとなる。したがって、時刻Ｔ５からは、通常の空燃比制御に従って燃料噴射が行われる。そして、本実施形態に従えば、フューエルカット終了直後に、燃料噴射量の増量を命令する信号ＱＲがオンとなる。これにより、燃料噴射量が通常の空燃比制御によって決定される量よりも多くされ、排気空燃比ＡＦが理論空燃比を越えてリーンからリッチに移行する。そして、これにより、三元触媒２０に吸収されている酸素が放出されて、吸収酸素量［Ｏ２］が一気に減少する。
【００５９】
しかしながら、図７に示した例では、フューエルカット終了直後の燃料噴射量の増量によっても吸収酸素量［Ｏ２］が基準値αに達していない。したがって、本実施形態によれば、排気空燃比ＡＦが理論空燃比ＳＴを越えてリッチからリーンに移行した時刻Ｔ６の後、排気空燃比ＡＦが理論空燃比ＳＴを越えてリーンからリッチに移行した時刻Ｔ７において、燃料噴射量の増量を命令する信号ＱＲがオンとなる。すなわち、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ的に減少せしめられる時刻Ｔ７（すなわち、燃料噴射量がスキップ的に減少せしめられようとする時刻）において、燃料噴射量の増量を命令する信号ＱＲがオンとされる。これにより、燃料噴射量が通常の空燃比制御によって決定される量よりも多くされ、排気空燃比ＡＦが理論空燃比ＳＴよりも大きくリッチとされる。このため、ここでも、吸収酸素量［Ｏ２］が一気に減少する。
【００６０】
以後、吸収酸素量［Ｏ２］が基準値αに達するまで、空燃比補正係数ＦＡＦがスキップ的に減少せしめられる時刻に、同じ燃料噴射量の増量が行われる。図７に示した例では、時刻Ｔ９における燃料噴射量の増量によって、吸収酸素量［Ｏ２］が基準値αに達する。
【００６１】
図８は、本実施形態に従ったフューエルカット終了直後の燃料噴射制御を実行するルーチンの一例を示した図である。図８のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、三元触媒２０が暖機状態にあるか否か、すなわち、三元触媒２０の温度がその活性温度よりも高くなっているか否かが判別される。ここで、三元触媒２０が暖機状態にあるか否かを判別するのは、三元触媒２０が暖機状態になければ、酸素吸放出能力が良好には発揮されず、これ以降のステップを行う必要がないからである。
【００６２】
ステップ１０において、三元触媒２０が暖機状態にはないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。一方、ステップ１０において、三元触媒２０が暖機状態にあると判別されたときには、ステップ１１において、フューエルカット実行中であるか否かが判別される。ここで、フューエルカット実行中であると判別されたときには、ステップ１７において、三元触媒２０に吸収されている酸素の量（吸収酸素量）［Ｏ２］が計算される。一方、ステップ１１において、フューエルカット実行中ではないと判別されたときには、ステップ１２において、フューエルカット終了直後であるか否かが判別される。
【００６３】
ここで、フューエルカット終了直後ではないと判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。一方、ステップ１２において、フューエルカット終了直後であると判別されたときには、ステップ１３において、燃料噴射量の増量制御Ｉが実行される。この燃料噴射量の増量制御Ｉでは、フューエルカット終了後、最初の燃料噴射実行時に通常の空燃比制御によって決定された量よりも多い量の燃料が噴射される。
【００６４】
次いで、ステップ１４では、ステップ１３の燃料噴射量の増量制御Ｉが実行された後の吸収酸素量［Ｏ２］が基準値αよりも多い（［Ｏ２］＞α）か否かが判別される。ここで、［Ｏ２］≦αであると判別されたときには、吸収酸素量は基準値に達しているので、ルーチンはそのまま終了する。一方、ステップ１４において、［Ｏ２］＞αであると判別されたときには、ステップ１５において、燃料噴射量の増量制御IIが実行される。この燃料噴射量の増量制御IIによれば、通常の空燃比制御において燃料噴射量が理論空燃比よりもリーン側に向かって減量せしめられようとしたときに、通常の空燃比制御によって決定された量よりも多い量の燃料が噴射される。
【００６５】
次いで、ステップ１６において、ステップ１５の燃料噴射量の増量制御IIが実行された後の吸収酸素量［Ｏ２］が基準値αよりも多い（［Ｏ２］＞α）か否かが判別される。ここで、［Ｏ２］≦αであると判別されたときには、吸収酸素量は基準値に達しているので、ルーチンは終了する。一方、ステップ１６において、［Ｏ２］＞αであると判別されたときには、ステップ１５に戻り、再度、燃料噴射量の増量制御IIが実行される。
【００６６】
ところで、上述した燃料噴射制御は、図９に示されているようないわゆる筒内直噴型の内燃機関にも適用可能である。図９に示されている内燃機関は、ピストン３にキャビティ１２が設けられており、燃料噴射弁１１が符号Ｆで示されているように燃焼室５内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド４に取り付けられていることを除いて、図９に示されているものと同様である。
【００６７】
図１に示した内燃機関に本発明を適用した場合、フューエルカット終了直後に燃料噴射量を増量するときには、吸気行程において燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を増量するのであるが、図９に示した内燃機関に本発明を適用した場合には、圧縮上死点近傍のタイミングで機関駆動のために噴射される燃料の量自体を増量してもよいし、あるいは、圧縮上死点近傍のタイミングでは通常の空燃比制御によって決定された量の燃料を機関駆動のために噴射し、その後、膨張行程後半または排気行程中の確実にトルクが発生しないタイミングで、追加の燃料を噴射することによって、結果的に、燃料噴射量を増量するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明が適用される内燃機関を示した図である。
【図２】三元触媒の浄化率を示した図である。
【図３】空燃比センサの出力特性を示した図である。
【図４】燃料噴射弁の開弁時間を算出するためのルーチンの一例を示した図である。
【図５】空燃比補正係数ＦＡＦを算出するためのルーチンの一例を示した図である。
【図６】スキップ増大量ＲＳＲおよびスキップ減少量ＲＳＬを算出するためのルーチンの一例を示した図である。
【図７】本実施形態に従って燃料噴射制御を行ったときの酸素吸収量などの推移の一例を示した図である。
【図８】本実施形態に従ったフューエルカット終了直後の燃料噴射制御を実行するルーチンの一例を示した図である。
【図９】図１に示した内燃機関とはその構成が異なる内燃機関であって、本発明が適用される内燃機関を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１    燃料噴射弁
１９、２２    排気管
２０    三元触媒
２８，２９    空燃比センサ
【図１】
2006090264.tif 000003
【図２】
2006090264.tif 000004
【図３】
2006090264.tif 000005
【図４】
2006090264.tif 000006
【図５】
2006090264.tif 000007
【図６】
2006090264.tif 000008
【図７】
2006090264.tif 000009
【図８】
2006090264.tif 000010
【図９】
2006090264.tif 000011