(57)【要約】【課題】燃料カットからの復帰時のショックを抑制するとともに排ガス性能を向上させる。【解決手段】気筒１２内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁１１と、排気通路３１に介装され排気中の成分を浄化する触媒３３とを備えたエンジン１０の制御装置１である。制御装置１は、所定の燃料カット条件が成立した場合に筒内噴射弁１１からの燃料供給を遮断するとともに所定の復帰条件が成立した場合に燃料供給を再開する燃料カット制御手段２と、筒内噴射弁１１からの燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する噴射制御手段３とを備える。噴射制御手段３は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で復帰条件が成立した場合に、燃焼トルクに寄与する燃料噴射量と吸気量との比である燃焼空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量を制御するとともに膨張行程又は排気行程において燃料を追加噴射させる第一制御を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、排気通路に介装され排気中の成分を浄化する触媒とを備えたエンジンの制御装置であって、
所定の燃料カット条件が成立した場合に前記筒内噴射弁からの燃料供給を遮断するとともに所定の復帰条件が成立した場合に前記燃料供給を再開する燃料カット制御手段と、
前記筒内噴射弁からの燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する噴射制御手段と、を備え、
前記噴射制御手段は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で前記復帰条件が成立した場合に、燃焼トルクに寄与する燃料噴射量と吸気量との比である燃焼空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように前記燃料噴射量を制御するとともに膨張行程又は排気行程において燃料を追加噴射させる第一制御を実施する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
点火プラグによる点火時期を制御する点火制御手段を備え、
前記噴射制御手段は、前記踏み込み量が前記所定値以上で前記復帰条件が成立した場合に、所定期間に亘り前記燃焼空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように前記燃料噴射量を制御する第二制御を実施し、
前記点火制御手段は、前記噴射制御手段により前記第二制御が実施される場合に、前記点火時期を所定量だけリタードする
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記噴射制御手段は、燃焼室の温度が所定温度以上の場合は前記追加噴射のタイミングを前記排気行程とする
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記噴射制御手段は、前記燃焼室の温度が前記所定温度以上の場合は前記追加噴射のタイミングを前記排気行程の前半とする
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記噴射制御手段は、燃焼室の温度が所定温度未満の場合は前記追加噴射のタイミングを前記膨張行程とする
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記噴射制御手段は、前記燃焼室の温度が前記所定温度未満の場合は前記追加噴射のタイミングを前記膨張行程の後半とする
ことを特徴とする、請求項５記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を備えたエンジンの制御装置に関し、燃料カットからの復帰時の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の燃費向上や排気浄化を目的とした制御の一つとして、エンジンへの燃料供給を一時的に遮断（燃料カット）する燃料カット制御が知られている。燃料カット制御は、例えばアクセルペダルの踏み込みがなく、エンジンブレーキが作動して車両が減速しているような場合に実施される。一方、燃料カット中にアクセルペダルが踏み込まれた場合や、エンジンの回転速度が比較的低回転域まで低下した場合には、燃料カットが終了し（燃料カットから復帰し）、エンジンへの燃料供給が再開され、アイドル回転数やアクセルペダルの踏み込み量に応じたエンジン出力が確保される。
【０００３】
上記の燃料カット制御は、エンジンの作動中に自動的に実施されるとともに、燃料がカットされたエンジンの惰性回転中に終了して自動的に復帰させる制御である。そのため、制御が開始される前後や終了する前後でエンジン出力が大きく変化し、トルクショックが発生する場合がある。特に燃料カットからの復帰時はエンジンが停止しているため、運転者がトルクショックを感じやすいという課題があった。
【０００４】
そのため、従来、気筒内に直接燃料を噴射できるエンジンでは、希薄燃焼（リーンバーン）によりトルクを抑制することで、燃料カット復帰時のショック低減が行われていた。しかし、この場合は酸素の多い状態での燃焼となるため、発生した窒素酸化物（NOx）を適切に浄化することが要求された。このような要求に対して、例えば特許文献１のように、エンジンの排気管にNOx吸収還元タイプの触媒が設けられ、酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一方、酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを還元浄化するエンジンが実用化されている。
【０００５】
なお、特許文献１の制御装置では、燃料カットからの復帰時でアクセルオンの場合に、推定したNOx吸収量が少なければ成層燃焼モードとし、推定したNOx吸収量が多ければ成層燃焼モードとするとともに燃料の追加噴射を行っている。これにより、触媒からのNOxの放出及びその還元浄化が促進されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６１５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般的なポート噴射式のガソリンエンジンでは、燃料カット復帰時に点火時期をリタードするとともに、燃焼前の空燃比を瞬間的に理論空燃比よりもリッチにする制御が行われている。このような制御によれば、点火時期のリタードによりトルクが抑制され、リッチ化により酸素過剰な状態の触媒に未燃燃料が供給されてNOxが還元される。しかしながら、アクセルペダルがほとんど踏まれていない状態で燃料カットから復帰する場合は、点火時期をリタードできる量が限られ、燃料カット復帰時のトルクを十分に抑制することができないという課題がある。
【０００８】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの制御装置に関し、燃料カットからの復帰時のショックを抑制するとともに排ガス性能を向上させることである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、排気通路に介装され排気中の成分を浄化する触媒とを備えたエンジンの制御装置であって、所定の燃料カット条件が成立した場合に前記筒内噴射弁からの燃料供給を遮断するとともに所定の復帰条件が成立した場合に前記燃料供給を再開する燃料カット制御手段と、前記筒内噴射弁からの燃料噴射量及び噴射タイミングを制御する噴射制御手段と、を備える。
【００１０】
また、前記噴射制御手段は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で前記復帰条件が成立した場合に、燃焼トルクに寄与する燃料噴射量と吸気量との比である燃焼空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように前記燃料噴射量を制御するとともに膨張行程又は排気行程において燃料を追加噴射させる第一制御を実施する。
【００１１】
（２）前記エンジンの制御装置は、点火プラグによる点火時期を制御する点火制御手段を備えることが好ましい。この場合、前記噴射制御手段は、前記踏み込み量が前記所定値以上で前記復帰条件が成立した場合に、所定期間に亘り前記燃焼空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように前記燃料噴射量を制御する第二制御を実施し、前記点火制御手段は、前記噴射制御手段により前記第二制御が実施される場合に、前記点火時期を所定量だけリタードすることが好ましい。
【００１２】
（３）前記噴射制御手段は、燃焼室の温度が所定温度以上の場合は前記追加噴射のタイミングを前記排気行程とすることが好ましい。
（４）さらに、前記噴射制御手段は、前記燃焼室の温度が所定温度以上の場合は前記追加噴射のタイミングを前記排気行程の前半とすることがより好ましい。
【００１３】
（５）また、前記噴射制御手段は、燃焼室の温度が所定温度未満の場合は前記追加噴射のタイミングを前記膨張行程とすることが好ましい。
（６）さらに、前記噴射制御手段は、前記燃焼室の温度が前記所定温度未満の場合は前記追加噴射のタイミングを前記膨張行程の後半とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示のエンジンの制御装置によれば、アクセルペダルの踏み込み量が所定値以下で燃料カットから復帰した場合は、燃焼空燃比がリーン化されるため、燃料カット復帰時のトルク変動によるショックを低減することができる。さらに、膨張行程又は排気行程において燃料が追加噴射されるため、燃料カットによって生じた触媒の酸素被毒の状態が解消され、触媒周辺雰囲気を理論空燃比近傍や還元雰囲気にすることができ、排気中の成分を還元することができる。したがって、アクセルペダルの踏み込み量が小さい場合の燃料カット復帰時におけるショック低減を抑制するとともに排ガス性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。
【図２】図１の制御装置での制御手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載ガソリンエンジン１０（以下、単にエンジン１０と呼ぶ）に適用される。このエンジン１０は、排気圧を利用した過給システム及びEGRシステム（排気再循環システム）を備える。図１では、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダ（気筒）１２のうちの一つを示す。シリンダ１２内にはピストンが摺動自在に内装され、ピストンの往復運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
【００１８】
各シリンダ１２の頂面には吸気ポート及び排気ポートが設けられ、それぞれのポート開口には吸気弁，排気弁が設けられる。また、吸気ポートと排気ポートとの間には、点火プラグ１５がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１５での点火のタイミング（点火時期）は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
【００１９】
エンジン１０には、各シリンダ１２への燃料供給用のインジェクタとして、シリンダ１２内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射弁（直噴インジェクタ）１１が設けられる。筒内噴射弁１１からの燃料噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置１で制御される。例えば、エンジン制御装置１から筒内噴射弁１１に制御パルス信号が伝達され、その制御パルス信号の大きさに対応する期間だけ筒内噴射弁１１が駆動され、筒内噴射弁１１の噴射口が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさ（駆動パルス幅）に応じた量となり、噴射開始時刻は制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。すなわち、エンジン制御装置１は、筒内噴射弁１１を駆動する時間（駆動時間）に対応した制御パルス信号を出力する。
【００２０】
筒内噴射弁１１は、コモンレール１３Ａを含む燃料供給路１３を介して流量可変型の燃料ポンプ１４に接続される。燃料ポンプ１４は、エンジン１０や電動機などから駆動力の供給を受けて作動し、燃料タンク内の燃料を燃料供給路１３に吐出する。これにより、燃料ポンプ１４で加圧された燃料が、燃料供給路１３からコモンレール１３Ａに供給され、各々のシリンダ１２に取り付けられた筒内噴射弁１１を通じてシリンダ１２内へと供給される。燃料ポンプ１４から吐出される燃料量及び燃圧は、エンジン制御装置１で制御される。
【００２１】
また、エンジン１０の吸気弁の上部は、バルブリフト量，バルブタイミングを変化させるための吸気可変動弁機構２８に接続され、排気弁の上部は排気可変動弁機構２９に接続される。吸気弁，排気弁の動作は、これらの可変動弁機構２８，２９を介して、後述するエンジン制御装置１で制御される。それぞれの可変動弁機構２８，２９には、例えばロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。
【００２２】
エンジン１０の吸気系２０及び排気系３０には、排気圧を利用してシリンダ１２内に吸気を過給するターボチャージャ（過給機）１６が設けられる。ターボチャージャ１６は、吸気ポートの上流側に接続された吸気通路２１と、排気ポートの下流側に接続された排気通路３１との両方に跨って介装される。ターボチャージャ１６のタービン（過給用タービン）１６Ａは、排気通路３１内の排気圧で回転し、その回転力を吸気通路２１側のコンプレッサ１６Ｂに伝達する。これを受けてコンプレッサ１６Ｂは、吸気通路２１内の空気を下流側へと圧縮しながら送給し、各シリンダ１２への過給を行う。ターボチャージャ１６による過給操作は、エンジン制御装置１で制御される。
【００２３】
吸気通路２１上におけるコンプレッサ１６Ｂよりも下流側にはインタークーラ２５が設けられ、圧縮された空気が冷却される。また、コンプレッサ１６Ｂよりも上流側にはエアフィルタ２２が設けられ、外部から取り込まれる空気が濾過される。さらに、コンプレッサ１６Ｂの上流側，下流側の吸気通路２１を接続するように、吸気バイパス通路２３が設けられるとともに、吸気バイパス通路２３上にバイパスバルブ２４が介装される。吸気バイパス通路２３を流れる空気量は、バイパスバルブ２４の開度に応じて調節される。バイパスバルブ２４は、例えば車両の急減速時に開放方向に制御され、コンプレッサ１６Ｂから送給される過給圧を再び上流側へと逃がすように機能する。なお、バイパスバルブ２４の開度はエンジン制御装置１で制御される。
【００２４】
吸気系２０におけるコンプレッサ１６Ｂよりも下流側と、排気系３０におけるタービン１６Ａよりも上流側との間には、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３４が設けられる。ＥＧＲ通路３４は、シリンダ１２から排出されて間もない排気を再びシリンダ１２の直上流側へと導く通路である。ＥＧＲ通路３４には、還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３５が介装される。還流ガスを冷却することでシリンダ１２内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物（NOx）の発生率が低下する。また、ＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部には、排気の還流量を調節するためのＥＧＲバルブ３６が介装される。ＥＧＲバルブ３６の弁開度は可変であり、エンジン制御装置１で制御される。
インタークーラ２５の下流側にはスロットルボディが接続され、さらにその下流側にはインマニ（インテークマニホールド）が接続される。スロットルボディは、前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部よりも上流側に配置される。スロットルボディの内部には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられる。インマニへと流れる空気量は、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）に応じて調節される。スロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
【００２５】
インマニには、各シリンダ１２へと流れる空気を一時的に蓄えるためのサージタンク２７が設けられる。前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部は、サージタンク２７よりも上流側に位置する。サージタンク２７よりも下流側のインマニは、各シリンダ１２の吸気ポートに向かって分岐するように形成され、サージタンク２７はその分岐点に位置する。サージタンク２７は、各シリンダ１２で発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
【００２６】
排気通路３１上におけるタービン１６Ａよりも下流側には、排気中の成分を浄化する触媒３３が介装される。ここでは、触媒３３は、排気中に含まれる窒素酸化物（NOx），一酸化炭素（CO），炭化水素（HC）の三成分を浄化する機能を持った三元触媒であり、排気通路３１に接続されたケーシング３１ｃ内に収納される。触媒３３は、排気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍の場合に最も浄化効率が高い。なお、触媒３３は、NOxやHCを吸着する機能を持つ触媒でもよいし、特定の成分に特化して浄化する機能を持つ触媒でもよい。
【００２７】
排気通路３１上におけるタービン１６Ａよりも上流側には、各シリンダ１２の排気ポートに向かって分岐形成されたエキマニ（エキゾーストマニホールド）が接続される。また、タービン１６Ａの上流側，下流側の排気通路３１を接続するように排気バイパス通路３２が設けられるとともに、排気バイパス通路３２上に電子制御式のウェイストゲートバルブ１７が介装される。ウェイストゲートバルブ１７は、タービン１６Ａ側に流入する排気流量を制御して過給圧を変化させる過給圧調節弁である。このウェイストゲートバルブ１７には電動アクチュエータ１８が併設される。電動アクチュエータ１８は、車両に搭載された補機バッテリや駆動バッテリ等の電力を駆動源とし、その動作はエンジン制御装置１で制御される。
【００２８】
［１−２．検出系，制御系］
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度AP）を検出するアクセルポジションセンサ４１が設けられる。アクセル開度APは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメータであり、言い換えるとエンジン１０の負荷（エンジン１０に対する出力要求）に相関するパラメータである。
【００２９】
吸気通路２１内には、吸気流量Qを検出するエアフローセンサ４２が設けられる。吸気流量Qは、エアフィルタ２２を通過した空気の流量に対応するパラメータである。また、サージタンク２７内には、インマニ圧センサ４３及び吸気温度センサ４４が設けられる。インマニ圧センサ４３はサージタンク２７内の圧力をインマニ圧として検出し、吸気温度センサ４４はサージタンク２７内の吸気温度Tiを検出する。
【００３０】
クランクシャフト近傍には、エンジン回転速度Ne（単位時間あたりの回転数）を検出するエンジン回転速度センサ４５が設けられる。また、エンジン１０の冷却水循環路上における任意の位置には、エンジン冷却水の温度（水温Tw）を検出する冷却水温センサ４６が設けられる。さらに、燃料ポンプ１４には、筒内噴射弁１１から噴射される燃料の圧力（燃圧）を検出する燃圧センサ４７が設けられる。
【００３１】
また、触媒３３のケーシング３１ｃ内には、リニア空燃比センサ４８及び排気温度センサ４９が配置される。リニア空燃比センサ４８は、触媒３３に流入する排気の空燃比（以下、排気空燃比という）を検出し、排気温度センサ４９は触媒３３から流出する排気の温度（排気温度Te）を検出する。各種センサ４１〜４９で検出された各種情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
エンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１が設けられる。エンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワークの通信ラインに接続される。
【００３２】
エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダ１２に対して供給される空気量や燃料噴射量，各シリンダ１２の点火時期，過給圧等を制御するものである。エンジン制御装置１の入力ポートには、前述の各種センサ４１〜４９が接続される。入力情報は、アクセル開度AP，吸気流量Q，インマニ圧，吸気温度Ti，エンジン回転速度Ne，冷却水温Tw，排気空燃比，排気温度Te，燃圧等である。
【００３３】
エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、筒内噴射弁１１から噴射される燃料噴射量とその噴射時期，点火プラグ１５による点火時期，吸気弁及び排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミング，ターボチャージャ１６の作動状態，スロットル開度，バイパスバルブ２４の開度，ウェイストゲートバルブ１７のバルブ開度等が挙げられる。本実施形態では、燃料カット制御からの復帰時における燃料噴射制御及び点火制御について説明する。
【００３４】
［２．制御の概要］
［２−１．燃料カット制御］
燃料カット制御とは、車両減速時の燃料噴射量をゼロにする（又は略ゼロにする）制御である。燃料カット制御では、所定の燃料カット条件が成立した場合に筒内噴射弁１１からの燃料供給を一時的に遮断（燃料カット）し、燃料供給を遮断しているときに所定の復帰条件が成立した場合に燃料供給を再開する（燃料カットを終了する）。所定の燃料カット条件は、例えば以下の条件（Ａ）及び（Ｂ）が共に成立することである。
（Ａ）アクセル開度APが所定の第一開度APC以下である（AP≦APC）
（Ｂ）エンジン回転速度Neが所定の第一回転速度NeC以上である（Ne≧NeC）
【００３５】
条件（Ａ）は、運転者の減速要求の有無を判定するための条件であり、第一開度APCは運転者の減速要求があると判定できる値（例えばゼロに近い値）に予め設定されている。また、条件（Ｂ）は、燃料供給を一時的に遮断してもエンジン１０が惰性回転し続けることができるか否かを判定するための条件であり、第一回転速度NeCは燃料供給を停止させてもエンジン１０が失火せずに回転し続ける回転速度に予め設定されている。つまり、燃料カット条件は、運転者による減速要求があり、エンジン１０を惰性回転させることができるときに成立する。
【００３６】
一方、所定の復帰条件は、例えば以下の条件（Ｃ）及び（Ｄ）の少なくとも一方が成立することである。
（Ｃ）アクセル開度APが所定の第二開度APRよりも大きい（AP＞APR）
（Ｄ）エンジン回転速度Neが所定の第二回転速度NeR未満である（Ne＜NeR）
【００３７】
条件（Ｃ）は、運転者の加速要求の有無を判定するための条件であり、第二開度APRは運転者の加速要求があると判定できる値（例えばゼロに近い値）に予め設定されている。第二開度APRは、上記の第一開度APCと同一でもよく異なる値であってもよい。条件（Ｄ）は、燃料カットによりエンジン回転速度Neが低下するため、運転者によるアクセル操作とは別にエンジン１０の回転を維持するための条件である。第二回転速度NeRは、第一回転速度NeCよりも低い回転速度に予め設定されている。
【００３８】
なお、条件（Ｃ），（Ｄ）中の閾値を含むように、各条件（Ｃ），（Ｄ）を変更してもよい。つまり、復帰条件は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量が所定値以上であって運転者の加速要求があるとき、及び、エンジン回転速度Neが比較的低回転域まで低下したときの少なくとも何れか一方の場合に成立する。
【００３９】
［２−２．燃料噴射制御］
燃料噴射制御とは、筒内噴射弁１１からの燃料噴射量及び燃料の噴射タイミングを制御するものであり、燃料カットを終了した条件（すなわち、成立した復帰条件）に応じて異なる制御を実施する。上記の燃料カット制御により燃料カットされると、排気空燃比は大気相当の酸素過剰な状態となる。この状態では、排気通路３１に介装された触媒３３は酸素被毒の状態（触媒３３の貴金属に酸素が吸着した状態）となり、排気中の成分を十分に還元できない。
【００４０】
燃料噴射制御は、このような触媒３３の酸素被毒の状態を解消し（すなわち、排気空燃比を理論空燃比近傍よりもややリッチな状態にし）、触媒３３により排気中の成分が十分に還元されるようにするための制御である。また、燃料カットからの復帰時には、トルクの変動により少なからずショックが発生することが知られている。燃料噴射制御は、このショックを低減するための制御でもある。なお、後述の点火制御も、このショックを低減するための制御である。
【００４１】
上記の条件（Ｄ）が成立して燃料カットから復帰した場合、すなわち、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で復帰条件が成立したときの燃料噴射制御について説明する。この場合は、燃焼空燃比A/Fが理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量が制御され、さらに膨張行程又は排気行程において燃料が追加噴射される。以下、このような燃料噴射制御を、第一の燃料噴射制御（第一制御）という。なお、ここでいう燃焼空燃比A/Fとは、燃焼トルクに寄与する燃料噴射量と吸気量との比である。
【００４２】
燃焼空燃比A/Fがリーン化されることで、燃料カット復帰時のトルク変動が低減され、ショックの発生が抑制される。さらに、トルクに寄与しないタイミングで追加の燃料を噴射することで、追加燃料が燃焼して触媒３３の酸素被毒の状態が解消され、触媒３３により排気中の成分が十分に還元される。なお、追加燃料の噴射タイミングは、追加燃料が燃焼した際にトルクとならないようなタイミングに設定される。ここでは、水温Twや排気温度Te等のセンサ値から推定される燃焼室温度Taに応じて、膨張行程又は排気行程に設定される。
【００４３】
燃焼室が十分に高温の場合、すなわち燃焼室温度Taが所定温度Ta0以上のときは、追加した燃料を排気通路３１や触媒３３において後燃えさせることができるため、トルクに寄与する可能性のない排気行程において燃料が追加噴射される。さらにここでは、排気行程の前半（排気行程の中期以前）に追加噴射すると、燃料がピストンへ付着することが防止される。なお、排気行程の中期以降に追加噴射してもよい。
【００４４】
燃焼室が比較的低温の場合、すなわち燃焼室温度Taが所定温度Ta0未満のときは、追加した燃料を確実に燃焼させるために、膨張行程において燃料が追加噴射される。さらにここでは、膨張行程の後半（膨張行程の中期以降）に追加噴射すると、燃料の後燃えがトルクに寄与することが防止される。なお、膨張行程の中期以前に追加噴射してもよい。所定温度Ta0は、例えば追加噴射された燃料が排気通路３１や触媒３３での後燃えのし易さを示す指標となる温度であり、エンジン１０の特性や燃料の性状などに応じて予め設定される。
【００４５】
次に、上記の条件（Ｃ）が成立して燃料カットから復帰した場合、すなわち、アクセルペダルの踏み込み量が所定値以上で復帰条件が成立したときの燃料噴射制御について説明する。この場合は、復帰条件が成立した時点から所定期間tGに亘って燃焼空燃比A/Fが理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量が制御される。所定期間tGは、極めて短い時間（例えばエンジン１０の数ストローク分の時間）に予め設定されている。
【００４６】
また、リッチ化するための燃料の噴射タイミングは、点火前の吸気行程又は圧縮行程に設定される。以下、このような燃料噴射制御を、第二の燃料噴射制御（第二制御）という。この第二の燃料噴射制御により、触媒の酸素被毒の状態が解消され、触媒３３により排気中の成分が十分に還元される。なお、第二の燃料噴射制御が実施される場合は、併せて後述の点火時期が制御される。
【００４７】
［２−３．点火制御］
点火制御は、上記の第二の燃料噴射制御が実施される場合に、点火プラグ１５による点火時期を所定量Gだけリタード（遅角）させる制御である。第二の燃料噴射制御では燃焼空燃比A/Fがリッチ化されるため、通常の点火時期で点火すると発生するトルクが増大し、燃料カット復帰時のショックが発生しやすくなる。点火制御は、このショックを低減するための制御である。ここでは、点火時期をリタードさせる所定量Gは、トルクショックを抑制するために比較的大きな値に予め設定されており、点火制御を実施する期間（リタードさせた点火時期で点火する回数）は、少なくとも燃料カット復帰時点から上記の所定期間tGが経過するまでとする。
【００４８】
［３．制御構成］
本実施形態に係るエンジン制御装置１には、上記の燃料カット制御，燃料噴射制御及び点火制御を実施するための要素として、燃料カット制御部２，噴射制御部３及び点火制御部４が設けられる。これらの各要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。なお、ここでは一つのエンジン制御装置１に全ての要素が設けられている場合を例示しているが、これらの要素が複数の制御装置に分けて設けられ、各制御装置が情報伝達可能に構成されていてもよい。
【００４９】
燃料カット制御部（燃料カット制御手段）２は、上記の燃料カット制御を実施するものである。燃料カット制御部２は、上記の燃料カット条件が成立するか否かを判定し、燃料カット条件が成立した場合に燃料カットを実施する。また、燃料カット中は上記の復帰条件が成立するか否かを判定し、復帰条件が成立した場合に燃料カットを終了する。燃料カット制御部２は、復帰条件が成立したと判定したときは、その判定内容を噴射制御部３へ伝達する。
【００５０】
噴射制御部（噴射制御手段）３は、上記の燃料噴射制御を実施するものである。噴射制御部３は、燃料カット制御部２から伝達された復帰条件の内容に応じて、上記の第一の燃料噴射制御又は第二の燃料噴射制御を実施する。すなわち、上記の条件（Ｄ）が成立して燃料カットから復帰した場合は、燃焼空燃比A/Fが理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量を制御する。さらに、水温Twや排気温度Te等のセンサ値から燃焼室温度Taを推定して、燃焼室温度Taが所定温度Ta0未満であれば膨張行程で燃料を追加噴射させ、燃焼室温度Taが所定温度Ta0以上であれば排気行程で燃料を追加噴射させる（第一の燃料噴射制御）。
【００５１】
また、噴射制御部３は、上記の条件（Ｃ）が成立して燃料カットから復帰した場合は、復帰条件が成立した時点から所定期間tGに亘って燃焼空燃比A/Fが理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量を制御する（第二の燃料噴射制御）。さらにこの場合、噴射制御部３は、燃焼空燃比A/Fをリッチ化したことを点火制御部４へ伝達する。
点火制御部（点火制御手段）４は、上記の点火制御を実施するものである。点火制御部４は、噴射制御部３から燃焼空燃比A/Fをリッチ化したことが伝達された場合に、点火時期を所定量Gだけリタードさせる操作を所定期間tG継続する。
【００５２】
［４．フローチャート］
図２は、上記の燃料カット制御，燃料噴射制御及び点火制御の流れを説明するためのフローチャートの一例である。図２のフローチャートはキーオンと共にスタートされ、エンジン制御装置１において予め設定された所定の演算周期で繰り返し実施される。
【００５３】
図２に示すように、ステップＳ１０では、各種センサ４１〜４９で検出された各種情報がエンジン制御装置１に入力される。ステップＳ２０では、フラグＦがＦ＝０であるか否かが判定される。ここで、フラグＦは、燃料カット中であるか否かをチェックするための変数であり、Ｆ＝０は燃料カット中ではない（燃料を供給している）状態に対応し、Ｆ＝１は燃料カット中である（燃料供給を遮断している）状態に対応する。
【００５４】
ステップＳ２０においてフラグＦ＝０と判定されると、ステップＳ３０においてアクセル開度APが第一開度APC以下であるか否かが判定される。アクセル開度APが第一開度APC以下であれば、続くステップＳ４０においてエンジン回転速度Neが第一回転速度NeC以上であるか否かが判定される。これらの判定は、上記の条件（Ａ），（Ｂ）の判定にそれぞれ対応し、両方の条件を満たせば燃料カット条件が成立する。ステップＳ３０においてアクセル開度APが第一開度APCよりも大きいと判定された場合、又は、ステップＳ４０においてエンジン回転速度Neが第一回転速度NeC未満であると判定された場合は、ステップＳ６５へ進み、通常の燃料供給が実施される。
【００５５】
ステップＳ４０においてエンジン回転速度Neが第一回転速度NeC以上であると判定されると、燃料カット条件が成立するため、ステップＳ５０においてフラグＦがＦ＝１に設定され、ステップＳ６０において燃料供給が遮断される（燃料カットされる）。ステップＳ７０では、アクセル開度APが第二開度APRよりも大きいか否かが判定される。この判定は、上記の条件（Ｃ）に対応し、この条件を満たせば復帰条件が成立する。ステップＳ７０においてアクセル開度APが第二開度APRよりも大きいと判定された場合は、燃料カットが終了され、ステップＳ８０において第二の燃料噴射制御が実施されるとともに、ステップＳ９０において点火制御が実施される。
【００５６】
すなわち、ステップＳ８０では、燃焼空燃比A/Fが理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量が制御され、続くステップＳ９０では、点火時期が所定量Gだけリタードされる。そして、ステップＳ１４０へ進み、フラグＦがＦ＝０に設定され、このフローを終了する。この場合、次の演算周期以降では、燃料カット条件が成立するまでは通常の燃料供給が実施される（ステップＳ６５）。
【００５７】
また、ステップＳ７０においてアクセル開度APが第二開度APR以下であると判定された場合は、運転者の加速要求がないため、ステップＳ１００へ進み、エンジン回転速度Neが第二回転速度NeR以下であるか否かが判定される。この判定は、上記の条件（Ｄ）に対応し、この条件を満たせば復帰条件が成立する。ステップＳ１００においてエンジン回転速度Neが第二回転速度NeR以下まで低下していれば、燃料カットが終了され、ステップＳ１１０〜ステップＳ１３５において第一の燃料噴射制御が実施される。
【００５８】
すなわち、ステップＳ１１０では、燃焼空燃比A/Fが理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量が制御され、続くステップＳ１１５ではセンサ値から燃焼室温度Taが推定される。ステップＳ１２０では、燃焼室温度Taが所定温度Ta0以上であるか否かが判定され、燃焼室温度Taが所定温度Ta0以上ならステップＳ１３０へ進み、所定温度Ta0未満ならステップＳ１３５へ進む。ステップＳ１３０では、排気行程の後半で燃料が追加噴射され、ステップＳ１３５では、膨張行程の前半で燃料が追加噴射される。そして、ステップＳ１４０においてフラグＦがＦ＝０に設定され、このフローを終了する。この場合も、次の演算周期以降では、燃料カット条件が成立するまでは通常の燃料供給が実施される（ステップＳ６５）。
【００５９】
一方で、ステップＳ１００においてエンジン回転速度Neが第二回転速度NeRよりも高いと判定された場合は、復帰条件が成立しないため、このフローをリターンする。この場合、次の演算周期では、ステップＳ２０からステップＳ６０へ進み、燃料カットが継続して実施され、上記と同様の処理が繰り返し実施される。
【００６０】
［５．効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度AP）が所定値未満（AP＜APR）で燃料カットから復帰した場合は、燃焼空燃比A/F（燃焼トルクに寄与する燃料噴射量と吸気量との比）がリーン化されるため、燃料カット復帰時のトルク変動によるショックを低減することができる。さらに、膨張行程又は排気行程において燃料が追加噴射されるため、燃料カットによって生じた触媒３３の酸素被毒の状態が解消され、触媒３３の周辺雰囲気を理論空燃比近傍や還元雰囲気にすることができ、排気中の成分を還元することができる。したがって、アクセルペダルの踏み込み量が小さい場合の燃料カット復帰時におけるショック低減を抑制するとともに排ガス性能を向上させることができる。
【００６１】
特に、アクセルペダルの踏み込み量が小さい状態で燃料カットから復帰した場合には、点火時期をリタードしてトルクを抑制するという手法では十分なリタード量が確保できずに、ショックを低減することが難しかった。これに対して、本エンジン制御装置１では、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰した場合に、燃焼空燃比A/Fがリーンになるように燃料噴射量が制御されるため、燃料カット復帰時のトルクを抑制し、ショックを低減することができる。
【００６２】
（２）上記のエンジン制御装置１では、アクセルペダルの踏み込み量が所定値以上（AP＞APR）で燃料カットから復帰した場合は、所定期間tGに亘って燃焼空燃比A/Fがリッチ化されるため、燃料カットによって生じた触媒３３の酸素被毒の状態が解消され、触媒３３の周辺雰囲気を理論空燃比近傍や還元雰囲気にすることができ、排気中の成分を還元することができる。さらに、燃焼空燃比A/Fがリッチにされた場合に、点火時期が所定量Gだけリタードされてトルクが低減されるため、燃料カット復帰時のショックを低減することができる。したがって、アクセルペダルの踏み込み量が大きい場合の燃料カット復帰時におけるショック低減と排ガス性能向上とを両立することができる。
【００６３】
（３）上記のエンジン制御装置１では、燃焼室温度Taが所定温度Ta0以上（Ta≧Ta0）の場合は追加噴射のタイミングが排気行程に設定されるため、追加噴射した燃料が燃えたときにトルクになることを防ぐことができる。これにより、燃料カット復帰時におけるショックを確実に低減することができる。さらに、燃焼室温度Taが十分に高いため、追加噴射した燃料を後燃えさせる（排気行程や排気通路３１や触媒３３で燃焼させる）ことができる。これにより、触媒３３の周辺雰囲気を理論空燃比近傍や還元雰囲気にすることができ、排気中の成分を還元することができる。
【００６４】
（４）さらにここでは、燃焼室温度Taが所定温度Ta0以上（Ta≧Ta0）の場合は追加噴射のタイミングが排気行程の前半に設定されるため、追加噴射した燃料がピストンに付着することを防ぐことができる。
【００６５】
（５）また、上記のエンジン制御装置１では、燃焼室温度Taが所定温度Ta0未満（Ta＜Ta0）の場合は追加噴射のタイミングが膨張行程に設定されるため、追加噴射した燃料を排気行程中で燃焼させることができる。これにより、触媒３３の周辺雰囲気を理論空燃比近傍や還元雰囲気にすることができ、排気中の成分を還元することができる。また、膨張行程で追加噴射することでピストンに燃焼が付着しにくいため、排気行程に追加噴射した場合よりも燃焼空燃比A/Fの制御精度を向上させることができる。
（６）さらにここでは、燃焼室温度Taが所定温度Ta0未満（Ta＜Ta0）の場合は追加噴射のタイミングが膨張行程の後半に設定されるため、追加噴射した燃料がトルクに寄与することを確実に防止することができる。
【００６６】
［６．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
【００６７】
［６−１．第一の燃料噴射制御に関する他の条件について］
上記の噴射制御部３は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で復帰条件が成立した場合に第一の燃料噴射制御を実施しているが、第一の燃料噴射制御を実施する条件に他の条件が追加されていてもよい。例えば、触媒３３の特性に応じた温度条件を追加し、この温度条件をも満たしたときに第一の燃料噴射制御を実施する構成とすることで、触媒３３の特性を考慮して第一の燃焼噴射制御を実施することが可能となる。
【００６８】
例えば、触媒３３が、温度が高いほど浄化性能が高まる特性を有する場合は、温度条件として、「アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰する場合の触媒３３の温度（触媒温度）Tcが第一所定温度Tc1以上である（Tc≧Tc1）」という条件を追加することができる。第一所定温度Tc1は、例えば触媒３３が機能する温度に予め設定されており、触媒温度Tcは水温Twや吸気温度Ti，排気温度Te等のセンサ値から推定される。
このような温度条件を満たす場合（Tc≧Tc1）は、触媒３３が十分に機能する状態（活性状態）であり、膨張行程又は排気行程で追加噴射された燃料が触媒３３や排気通路３１等で燃焼されるため、第一の燃焼噴射制御を実施することで、高い排ガス性能を確保することができる。
【００６９】
一方、上記の温度条件を満たさない場合（Tc＜Tc1）は、排気通路３１や触媒３３の温度が比較的低温であるため、追加噴射された燃料が排気通路３１や触媒３３で確実に燃焼されない可能性がある。そのため、上記の温度条件を満たさない場合は、膨張行程又は排気行程で燃料を追加噴射する代わりに、燃焼空燃比A/Fを所定期間tGの間リッチにすることで排気の空燃比を理論空燃比近傍やややリッチ化する。すなわち、上記の温度条件を満たさない場合は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰した場合であっても、第二の燃料噴射制御を実施することで、高い排ガス性能を確保することができる。
【００７０】
また、触媒３３が、触媒温度Tcにかかわらず一定以上の浄化性能を発揮するような特性を有する場合、触媒３３の耐久性を考慮し、温度条件として、「アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰する場合の触媒温度Tcが第二所定温度Tc2未満である（Tc＜Tc2）」という条件を追加することができる。第二所定温度Tc2は、例えば触媒３３が耐えうる温度よりも低い温度に予め設定されている。
【００７１】
このような温度条件を満たす場合（Tc＜Tc2）は、触媒３３において追加噴射した燃料が燃焼しても、触媒３３が熱により劣化することが防止されるため、第一の燃焼噴射制御を実施して高い排ガス性能を確保することができる。一方、上記の温度条件を満たさない場合（Tc≧Tc2）は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰した場合であっても第二の燃料噴射制御を実施する。すなわち、この場合は、触媒３３が高温であるため、燃料の追加噴射の代わりに燃焼空燃比A/Fを所定期間tGの間リッチにすることで、触媒３３での追加燃料の燃焼を防止して触媒３３を保護しつつ、高い排ガス性能を確保することができる。
【００７２】
また、上記の温度条件の代わりに、燃料供給を遮断している時間（燃料カット時間）tFCに関する条件（時間条件）を第一の燃料噴射制御を実施する条件に追加してもよい。燃料カット中は触媒温度Tcが徐々に低下するため、燃料カット時間tFCと触媒温度Tcとは正の相関関係を持つ。そこで、触媒温度Tcを推定する代わりに、触媒３３の特性に応じた燃料カット時間tFCに関する時間条件を追加し、この時間条件をも満たしたときに第一の燃料噴射制御を実施する構成とすることも可能である。このような構成によっても、触媒３３の特性を考慮して第一の燃料噴射制御を実施することが可能となる。
【００７３】
例えば、触媒３３が、温度が高いほど浄化性能が高まる特性を有する場合は、時間条件として、「アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰する場合に、燃料カット時間tFCが第一所定時間t1未満である（tFC＜t1）」という条件を追加することができる。第一所定時間t1は、例えば触媒３３の熱容量などに応じて予め設定されている。
このような時間条件を満たす場合（tFC＜t1）は、触媒３３が十分に機能する状態（活性状態）であり、膨張行程又は排気行程で追加噴射された燃料が触媒３３や排気通路３１等で燃焼されるため、第一の燃焼噴射制御を実施することで、高い排ガス性能を確保することができる。
【００７４】
一方、上記の時間条件を満たさない場合（tFC≧t1）は、触媒３３の温度が比較的低くなった可能性があるため、追加噴射された燃料が排気通路３１や触媒３３で確実に燃焼されない可能性がある。そのため、上記の時間条件を満たさない場合は、膨張行程又は排気行程で燃料を追加噴射する代わりに、燃焼空燃比A/Fを所定期間tGの間リッチにすることで排気の空燃比を理論空燃比近傍やややリッチ化する。すなわち、上記の時間条件を満たさない場合は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰した場合であっても、第二の燃料噴射制御を実施することで、高い排ガス性能を確保することができる。
【００７５】
また、触媒３３が、触媒温度Tcにかかわらず一定以上の浄化性能を発揮するような特性を有する場合、触媒３３の耐久性を考慮し、時間条件として、「アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰する場合に、燃料カット時間tFCが第二所定時間t2以上である（tFC≧t2）」という条件を追加することができる。
【００７６】
このような時間条件を満たす場合（tFC≧t2）は、触媒３３において追加噴射した燃料が燃焼しても、触媒３３が熱により劣化することが防止されるため、第一の燃焼噴射制御を実施して高い排ガス性能を確保することができる。一方、上記の時間条件を満たさない場合（tFC＜t2）は、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰した場合であっても第二の燃料噴射制御を実施する。すなわち、この場合は、触媒３３が高温の可能性があるため、燃料の追加噴射の代わりに燃焼空燃比A/Fを所定期間tGの間リッチにすることで、触媒３３での追加燃料の燃焼を防止して触媒３３を保護しつつ、高い排ガス性能を確保することができる。
【００７７】
［６−２．追加噴射タイミングの条件について］
上記の噴射制御部３は、燃焼室温度Taに応じて膨張行程での噴射と排気行程での噴射とを使い分けているが、バルブオーバラップ期間（以下、VOL期間という）の有無に応じて膨張行程での噴射と排気行程での噴射とを使い分ける構成にしてもよい。VOL期間は、吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重複する期間であり、エンジン１０の運転状態に応じて設けられることがある。このVOL期間が長い場合には、排気行程で燃料を追加噴射すると、追加噴射した燃料がそのまま吸気ポート側へ流出する可能性がある。
【００７８】
そのため、追加噴射のタイミングを、VOL期間が所定期間VOL0よりも長い場合は膨張行程に設定し、VOL期間が所定期間VOL0よりも短い場合は排気行程に設定することで、アクセルペダルの踏み込み量が所定値未満で燃料カットから復帰した場合の排ガス性能を向上させることができる。なお、上記実施形態の燃焼室温度TaとVOL期間とを組み合わせて、追加噴射のタイミングを設定する構成としてもよい。
【００７９】
［６−３．その他］
上記の燃料カット条件及び復帰条件は一例であって、上記以外の条件が含まれていてもよい。また、点火時期をリタードさせる所定量Gは、予め設定された一定値ではなく、例えば燃料カット時間やリッチ化幅（ストイキからの差）に応じて設定される値（変数）であってもよい。
また、燃焼室温度Ta及び触媒温度Tcは、センサ値を用いて推定する代わりに、これらの温度を直接検出するセンサを追加してもよい。
【００８０】
空燃比を検出する手段はリニア空燃比センサ４８に限られず、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを用いてもよい。
また、エンジン１０の構成は上記したものに限定されず、排気圧を利用した過給システムやEGRシステム（排気再循環システム）を備えていないエンジンであってもよいし、可変動弁機構２８，２９を有さないエンジンであってもよい。また、シリンダ１２への燃料供給用のインジェクタとして、筒内噴射弁１１に加え、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁が設けられていてもよい。また、エンジン１０は単気筒エンジンであってもよいし、燃料はガソリンに限られない。また、上記実施形態では、ガソリンを燃料とした火花点火式のエンジン１０に適用した場合を説明したが、エンジン１０はディーゼルエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１  エンジン制御装置
２  燃料カット制御部（燃料カット制御手段）
３  噴射制御部（噴射制御手段）
４  点火制御部（点火制御手段）
１０  エンジン
１１  筒内噴射弁
１２  シリンダ（気筒）
１５  点火プラグ
３１  排気通路
３３  触媒
【図１】
2015121183.tif 000003
【図２】
2015121183.tif 000004