(57)【要約】【課題】気体燃料を使用する場合において、燃焼休止の状態から燃焼を再開させる際の排気浄化の適正化を図る。【解決手段】エンジン１０は、気体燃料を噴射する第１噴射弁２１と、燃焼室内で点火火花を生じさせる点火プラグ２０とを有し、排気管１７には排気浄化用の触媒１９が設けられている。制御部８０は、所定の実施条件の成否に基づいて燃料噴射を中止してエンジン１０における燃焼の休止を実施する。また、制御部８０は、燃焼休止の開始後において、燃焼の再開前に点火プラグ２０による点火を停止させた状態で第１噴射弁２１による気体燃料の噴射を実施する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料を噴射する気体燃料噴射手段（２１）と、燃焼室内で点火火花を生じさせる点火手段（２０）とを有する内燃機関（１０）を備え、該内燃機関における燃焼後の排気を、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒（１９）で浄化させるようにした内燃機関システムに適用される内燃機関の制御装置であって、
所定の実施条件の成否に基づいて燃料噴射を中止して前記内燃機関における燃焼の休止を実施する燃焼休止実施手段と、
前記内燃機関での燃焼休止の開始後において、燃焼の再開前に前記点火手段による点火を停止させた状態で前記気体燃料噴射手段による気体燃料の噴射を実施する噴射制御手段と、
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】
前記噴射制御手段は、燃焼休止状態からの燃焼再開の前に、少なくとも初回の燃料噴射においてストイキよりもリッチとなる量の気体燃料を前記気体燃料噴射手段により噴射させるものである請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関において気体燃料を燃焼させる際に異常燃焼を生じさせない空燃比としてリッチ限界が定められており、
前記噴射制御手段は、燃焼休止状態からの燃焼再開の前に、前記リッチ限界を超える量の気体燃料を前記気体燃料噴射手段により噴射させるものである請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記噴射制御手段は、燃焼再開の要求が生じた時に、前記点火手段の点火を行わない状態で前記気体燃料の噴射を実施するものであり、
前記燃焼再開の要求時に前記点火を行わない状態での前記気体燃料の噴射を実施する際に、前記内燃機関の吸気通路に設けたスロットル弁（１５）を所定の閉状態とするスロットル制御手段を備える請求項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】
前記触媒が所定の高温状態であるか否かを判定する触媒温判定手段を備え、
前記噴射制御手段は、前記触媒が高温状態であると判定された場合に、前記点火手段の点火を行わない状態での前記気体燃料の噴射を禁止する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記触媒が所定の高温状態であるか否かを判定する触媒温判定手段を備え、
前記噴射制御手段は、
燃焼再開の要求が生じ、かつ前記触媒が高温状態でないと判定された場合に、前記点火手段の点火を行わない状態で、ストイキよりもリッチとなる量の気体燃料を噴射する第１制御手段と、
燃焼再開の要求が生じ、かつ前記触媒が高温状態であると判定された場合に、前記点火手段の点火を行う状態で、前記第１制御手段のリッチ度合いよりもストイキに近い弱リッチとなる量の気体燃料を噴射する第２制御手段と、
を有している請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記第２制御手段は、前記第１制御手段でリッチの気体燃料を噴射する期間よりも長い期間で弱リッチの気体燃料を噴射する請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、液体燃料を噴射する液体燃料噴射手段（２２）を備えており、
前記気体燃料噴射手段と前記液体燃料噴射手段とを用いて燃料噴射を行わせる内燃機関の制御装置であって、
前記触媒が所定の高温状態であるか否かを判定する触媒温判定手段を備え、
前記噴射制御手段は、
燃焼再開の要求が生じ、かつ前記触媒が高温状態でないと判定された場合に、前記点火手段の点火を行わない状態で、ストイキよりもリッチとなる量の気体燃料を噴射する第１制御手段と、
燃焼再開の要求が生じ、かつ前記触媒が高温状態であると判定された場合に、前記点火手段の点火を行う状態で、ストイキよりもリッチとなる量の液体燃料を噴射する第２制御手段と、
を有している請求項１乃至４のいずれか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、内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン等の液体燃料を燃焼させる内燃機関において、アクセルオフ時等に燃料カットが実施された場合には排気浄化用の触媒がリーン雰囲気で満たされる。そのため、触媒における空燃比の中立化を行うべく、燃料カット復帰時に混合気を一時的にリッチ化する中立化制御を行う技術が提案されている。具体的には、燃料カットからの復帰要求時に、目標空燃比をストイキよりリッチ側の固定噴射量で制御するとともに、その後さらにリッチな空燃比でフィードバック制御を行う技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また一方で、天然ガス（ＣＮＧ）を用いて燃焼を行わせる気体燃料対応の内燃機関が実用化されている。かかる内燃機関においても、やはり燃料カットの復帰時には、触媒における空燃比の中性化を行うべく燃料カット復帰時の触媒中立化制御が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、気体燃料を用いる内燃機関では、液体燃料を用いる場合とは異なり、燃料カットの復帰時に混合気をリッチ化する触媒中立化制御を行うことで、ドライバビリティが悪化する等の不都合の発生が懸念される。つまり、例えば気体燃料としての天然ガス（ＣＮＧ）の主成分はメタンであり、このメタンは液体燃料（ガソリン）に比べてリッチ限界が狭い。そのため、混合気をリッチ化することで失火等の異常燃焼が生じやすくなり、こうして燃焼が不安定になることでドライバビリティが悪化する。
【０００６】
本発明は、気体燃料を使用する場合において、燃焼休止の状態から燃焼を再開させる際の排気浄化の適正化を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００８】
本発明における内燃機関の制御装置は、気体燃料を噴射する気体燃料噴射手段（２１）と、燃焼室内で点火火花を生じさせる点火手段（２０）とを有する内燃機関（１０）を備え、該内燃機関における燃焼後の排気を、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒（１９）で浄化させるようにした内燃機関システムに適用される。そして、所定の実施条件の成否に基づいて燃料噴射を中止して前記内燃機関における燃焼の休止を実施する燃焼休止実施手段と、前記内燃機関での燃焼休止の開始後において、燃焼の再開前に前記点火手段による点火を停止させた状態で前記気体燃料噴射手段による気体燃料の噴射を実施する噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
気体燃料を燃焼させる内燃機関において、一時的に燃焼を休止すると、排気浄化用の触媒に多くの酸素が付着（吸蔵）され、触媒がリーン雰囲気となる。そして、この状態において、燃焼の再開前に、点火手段による点火を停止させた状態で気体燃料の噴射を実施することで、気体燃料噴射弁から噴射された気体燃料の全てが、内燃機関で燃焼されることなく触媒に供給される。この場合、触媒に供給される燃料の確保が容易となり、触媒の中立化を迅速に実施できる。特に、気体燃料を用いる場合には、液体燃料を用いる場合に比べてリッチ限界が狭い等の事情があるため、触媒中立化に際して燃焼用の燃料をリッチ化することで生じる不都合等が懸念されるが、こうした不都合の発生を抑制できる。その結果、気体燃料を使用する場合において、燃焼休止の状態から燃焼を再開させる際の排気浄化の適正化を図ることができる。
【００１０】
液体燃料と異なり気体燃料は、シリンダ壁面などに付着することがない。そのため、気体燃料を燃焼させずシリンダ内を素通りさせる際に壁面付着が生じず、次サイクル以降の燃焼に影響することがないと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジン制御システムの全体を示す概略構成図。
【図２】エンジン制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】触媒中立化制御を説明するためのタイムチャート。
【図４】触媒中立化制御を説明するためのタイムチャート。
【図５】エンジン制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】触媒中立化制御を説明するためのタイムチャート。
【図７】触媒の酸素付着量と中立化実施期間との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）と液体燃料であるガソリンとをエンジン燃焼用の燃料として使用する、いわゆるバイフューエルタイプの車載多気筒エンジンの燃料噴射システムとして具体化している。本システムの全体概略図を図１に示す。
【００１３】
図１に示すエンジン１０は直列３気筒の火花点火式エンジンよりなり、その吸気ポート及び排気ポートには吸気系統１１、排気系統１２がそれぞれ接続されている。吸気系統１１は、吸気マニホールド１３と吸気管１４とを有している。吸気マニホールド１３は、エンジン１０の吸気ポートに接続される複数（エンジン１０の気筒数分）の分岐管部１３ａと、その上流側であって吸気管１４に接続される集合部１３ｂとを有している。吸気管１４には、空気量調整手段としてのスロットル弁１５が設けられている。このスロットル弁１５は、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５ａにより開度調節される電子制御式のスロットル弁として構成されている。スロットル弁１５の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５ａに内蔵されたスロットル開度センサ１５ｂにより検出される。また、エンジン１０の吸気ポートには吸気弁が設けられており、吸気弁の開動作により空気と燃料との混合気が気筒２４内（シリンダ内）に導入される。
【００１４】
排気系統１２は、排気マニホールド１６と排気管１７とを有している。排気マニホールド１６は、エンジン１０の排気ポートに接続される複数（エンジン１０の気筒数分）の分岐管部１６ａと、その下流側であって排気管１７に接続される集合部１６ｂとを有している。エンジン１０の排気ポートには排気弁が設けられており、排気弁の開動作によりエンジン１０の燃焼後の排気が各気筒２４内から排気管１７に排出される。排気管１７には、排気の成分を検出する排気センサとしての空燃比センサ１８と、排気を浄化する触媒１９とが設けられている。触媒１９は、例えば三元触媒よりなり、セラミックス製の担体に白金、パラジウム、ロジウム等の金属を担持させることで構成されている。
【００１５】
エンジン１０の各気筒２４には点火プラグ２０が設けられている。点火プラグ２０には、点火コイル等よりなる点火装置２０ａを通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２０の対向電極間に火花放電が発生し、気筒２４内（燃焼室内）に導入された燃料が着火され燃焼に供される。
【００１６】
また、本システムは、エンジン１０に対して燃料を噴射供給する燃料噴射手段として、気体燃料（ＣＮＧ燃料）を噴射する第１噴射弁２１と、液体燃料（ガソリン）を噴射する第２噴射弁２２とを有している。これら噴射弁２１，２２のうち、第１噴射弁２１は、吸気マニホールド１３の分岐管部１３ａに燃料を噴射するポート噴射式であり、第２噴射弁２２は、エンジン１０の気筒２４内に燃料を直接噴射する直噴式となっている。各噴射弁２１，２２は、電磁駆動部が電気的に駆動されることで弁体が閉位置から開位置にリフトされる開閉タイプの制御弁であり、制御部８０から入力されるオン／オフ式の開弁駆動信号によりそれぞれ開弁駆動される。これら各噴射弁２１，２２は、通電により開弁し、通電遮断により閉弁するとともに、通電時間に応じた量の燃料（気体燃料、液体燃料）を噴射する。
【００１７】
ここで、第１噴射弁２１に対して気体燃料を供給する気体燃料供給部４０と、第２噴射弁２２に対して液体燃料を供給する液体燃料供給部５０とについて説明する。気体燃料供給部４０において、第１噴射弁２１にはガス配管４１を介してガスタンク４２が接続されている。ガス配管４１の途中には、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の圧力を減圧調整する圧力調整機能を有するレギュレータ４３が設けられている。レギュレータ４３は、ガスタンク４２内に貯蔵された高圧状態（例えば最大２０ＭＰａ）の気体燃料が、第１噴射弁２１の噴射圧である所定の設定圧（例えば０．２〜１．０ＭＰａの範囲内の一定圧）になるように減圧調整するものである。減圧調整後の気体燃料は、ガス配管４１を通って第１噴射弁２１に供給される。
【００１８】
ガス配管４１には更に、ガスタンク４２の燃料出口の付近に配置されたタンク主止弁４４と、タンク主止弁４４よりも下流側であってレギュレータ４３の燃料入口の付近に配置された遮断弁４５とが設けられている。これら各弁４４，４５によって、ガス配管４１における気体燃料の流通が許容及び遮断される。タンク主止弁４４及び遮断弁４５はいずれも電磁式の開閉弁であり、非通電時において気体燃料の流通が遮断され、通電時において気体燃料の流通が許容される常閉式である。また、ガス配管４１において、レギュレータ４３の上流側及び下流側にはそれぞれ、燃料圧力を検出する圧力センサ４６ａ，４６ｂと、燃料温度を検出する温度センサ４７ａ，４７ｂと、が設けられている。
【００１９】
液体燃料供給部５０において、第２噴射弁２２には、燃料配管５１を介して燃料タンク５２が接続されている。また、燃料配管５１には、燃料タンク５２内の液体燃料を第２噴射弁２２に給送する燃料ポンプ５３が設けられている。
【００２０】
その他、本システムには、エンジン始動時にエンジン１０に初期回転を付与する始動装置としてのスタータ２５が設けられている。
【００２１】
制御部８０は、ＣＰＵ８１と、ＲＯＭ８２と、ＲＡＭ８３と、バックアップＲＡＭ８４と、インターフェース８５と、双方向バス８６とを備えている。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４及びインターフェース８５は、双方向バス８６によって互いに接続されている。
【００２２】
ＣＰＵ８１は、本システムにおける各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行する。ＲＯＭ８２には、ＣＰＵ８１が実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ類（マップの他、テーブルや関係式等を含む）、パラメータ等の各種データが予め格納されている。ＲＡＭ８３は、ＣＰＵ８１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納する。バックアップＲＡＭ８４は、電源が投入された状態でＣＰＵ８１の制御下でデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持する。
【００２３】
インターフェース８５は、上述したスロットル開度センサ１５ｂ、空燃比センサ１８、圧力センサ４６ａ，４６ｂ、温度センサ４７ａ，４７ｂや、本システムに設けられたその他のセンサ類（クランク角センサ、カム角センサ、エアフロメータ、冷却水温センサ、車速センサ、アクセルセンサ等）と電気的に接続されており、これらのセンサからの出力（検出信号）をＣＰＵ８１に伝達する。また、インターフェース８５は、スロットルアクチュエータ１５ａ、点火装置２０ａ、各噴射弁２１，２２、タンク主止弁４４、遮断弁４５等の駆動部と電気的に接続されており、ＣＰＵ８１から送出された駆動信号を駆動部に向けて出力することによりこれら駆動部を駆動させる。すなわち、制御部８０は、上述のセンサ類の出力信号等に基づいてエンジン１０の運転状態を取得し、その取得した運転状態に基づいて上述の駆動部の制御を実施する。
【００２４】
具体的には、例えばアクセルセンサにより検出されるアクセル操作量及びクランク角センサにより検出されるエンジン回転速度等に基づいてエンジン１０の吸入空気量を算出し、その算出値に基づいてスロットルアクチュエータ１５ａの駆動を制御する。また、上記エンジン回転速度及びエアフロメータにより検出される吸入空気量（エンジン負荷）等に基づいて燃料噴射量を算出し、その算出値に基づいて各噴射弁２１，２２の駆動を制御する。また、エンジン回転速度及び吸入空気量等に基づいて最適点火時期を算出し、その最適点火時期で点火が行われるように点火装置２０ａの駆動を制御する。
【００２５】
制御部８０は、タンク内の燃料残量や、図示しない燃料選択スイッチからの入力信号等に応じて、エンジン１０の燃焼に使用する燃料を選択的に切り替えている。具体的には、ガスタンク４２内の気体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料選択スイッチにより液体燃料の使用が選択されている場合には、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射によりエンジン１０の燃焼を実施する。また、燃料タンク５２内の液体燃料の残存量が所定値を下回った場合又は燃料選択スイッチにより気体燃料の使用が選択されている場合には、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射によりエンジン１０の燃焼を実施する。
【００２６】
ただし本実施形態は、気体燃料を用いる場合について特徴点を有するものであり、以下の説明では気体燃料を用いる状態（気体燃料モード）を基本として、各種制御等の説明を行う。なおこの意味からして、本実施形態は、気体燃料のみを用いるエンジン（ガスエンジン）での実現も可能となっている。
【００２７】
ところで、エンジン１０では、アクセルオフであること等の所定の燃料カット条件が成立した場合に、燃料カットが実施され、それにより燃焼休止の状態に移行する。この場合、燃料カット中には触媒１９がリーン雰囲気で満たされ、その状態のままでは燃焼再開後において触媒１９の浄化性能が低下する。そこで本実施形態では、燃料カットの復帰時（燃焼再開の要求時）に、触媒１９における空燃比の中立化を行うべく触媒中立化制御を実施する。この場合特に、気体燃料であるＣＮＧを用いていることを考慮して、燃料カットの復帰に際し、燃焼の再開前に点火手段による点火を停止させた状態で第１噴射弁２１による気体燃料のリッチ量の噴射（リッチ噴射）を実施する。また、気体燃料のリッチ噴射として、リッチ燃焼限界（気体燃料を燃焼させる際に失火等の異常燃焼を生じさせない空燃比として定めたリッチ限界）を超える量の気体燃料を噴射するようにしている。
【００２８】
つまり、気体燃料を用いる場合には、液体燃料を用いる場合に比べてリッチ限界が狭いため、触媒中立化に際して燃焼用の燃料をリッチ化することで生じる不都合が懸念されるが、気体燃料を燃焼させずに触媒１９に供給する構成としたため、不都合の発生を抑制できる。液体燃料と異なり気体燃料は、シリンダ壁面などに付着することがないため、気体燃料を燃焼させずシリンダ内を素通りさせる際に壁面付着が生じず、次サイクル以降の燃焼に影響することがないといったことも考えられる。
【００２９】
図２は、エンジン制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は制御部８０のＣＰＵ８１により所定周期で繰り返し実施される。
【００３０】
図２において、ステップＳ１１では、燃料カット（Ｆ／Ｃ）中であるか否かを判定する。なお燃料カットの実施については周知であるため図示による説明は割愛するが、簡単に説明すると、アクセルペダルの踏込みが解除され、かつエンジン回転速度が所定の運転維持回転速度以上であることを実施条件として燃料カットが実施される。この燃料カットにより燃焼が一時的に休止される。
【００３１】
また、ステップＳ１２では、今現在が、燃料カット状態からの復帰直後において触媒中立化制御を実施する期間である中立化実施期間であるか否かを判定する。この中立化実施期間は、気体燃料のリッチ噴射が行われる期間であり、燃料カット後の噴射再開から所定サイクル（所定噴射回数）が経過するまでの時間である。例えばアクセルペダルが踏込み操作される等により燃焼再開の要求が入ると、中立化実施期間が経過するまではステップＳ１２が肯定される。そして、ステップＳ１２がＹＥＳならステップＳ１３に進み、ステップＳ１２がＮＯならステップＳ２４に進む。
【００３２】
ステップＳ１３では、触媒１９の温度である触媒温が所定温度Ｋ１以下であるか否かを判定する。このとき、所定温度Ｋ１は触媒１９が所定の高温状態になっているか否かを判定するための判定値である。より具体的には、所定温度Ｋ１は、触媒１９が過高温となり溶損のおそれが生じていることを判定する判定値であり、例えば９００℃である。なお、触媒温は、検出又は推定により取得されればよく、触媒１９に温度センサが設けられている場合にはその温度センサの検出結果に基づいて触媒温が取得される。また、エンジン運転状態に基づく触媒温の推定が可能であり、エンジン回転速度や負荷等により排気温を推定するとともに、その排気温に基づいて触媒温の推定値を算出するとよい。
【００３３】
そして、触媒温≦Ｋ１（ステップＳ１３がＹＥＳ）ならステップＳ１４に進み、触媒温＞Ｋ１（ステップＳ１３がＮＯ）ならステップＳ１９に進む。
【００３４】
ステップＳ１４では、強リッチ混合気を形成するための気体燃料の噴射量を算出する。この強リッチの噴射量は、リッチ燃焼限界を超える量の燃料量であり、具体的には該当気筒の燃焼サイクル内で噴射可能な時間に基づいて算出されるとよい。つまり、燃焼サイクル内での噴射可能な時間はエンジン回転速度に応じて決まるため、そのエンジン回転速度に基づいてリッチ噴射量が算出されるとよい。なお、リッチ噴射量をあらかじめ定めた固定量とすることも可能である。
【００３５】
その後、ステップＳ１５では、強リッチ噴射を行う場合の中立化実施期間の設定を実施する。このとき、燃料カット中に触媒１９が最大限にリーン化されていること、すなわち触媒１９の酸素吸着量が最大量になっていることを前提に、そのリーン状態を解消するために要する中立化実施期間を設定する。その設定は、強リッチの噴射量に基づいて行われるとよい。なお、ステップＳ１４，Ｓ１５は、触媒中立化制御の開始時に１回のみ実施される処理であればよい（後述のステップＳ１９，Ｓ２０も同様）。
【００３６】
その後、ステップＳ１６では、第１噴射弁２１により強リッチ噴射を実施する。また、続くステップＳ１７では、点火を禁止する。ステップＳ１８では、スロットル弁１５を所定の閉状態（所定の微小開度又は全閉）に制御する。
【００３７】
一方、ステップＳ１９では、弱リッチ混合気を形成するための気体燃料の噴射量を算出する。この弱リッチの噴射量は、ステップＳ１４での強リッチよりもリッチ度合いの小さい（ストイキに近い）弱リッチとなる量の燃料量であり、具体的にはリッチ燃焼限界よりも少ない量として算出されるとよい。
【００３８】
その後、ステップＳ２０では、弱リッチ噴射を行う場合の中立化実施期間の設定を実施する。このとき、やはり触媒１９が最大限にリーン化されていることを前提に、そのリーン状態を解消するために要する中立化実施期間を設定する。その設定は、弱リッチの噴射量に基づいて行われるとよい。この場合、弱リッチ噴射を行う場合の中立化実施期間は、強リッチ噴射を行う場合の中立化実施期間よりも長い期間で設定される。
【００３９】
その後、ステップＳ２１では、第１噴射弁２１により弱リッチ噴射を実施する。また、続くステップＳ２２では、点火を実施する。ステップＳ２３では、スロットル弁１５を通常どおりに制御する。
【００４０】
なお、ステップＳ１４〜Ｓ１８の処理が噴射制御手段の「第１制御手段」に相当し、ステップＳ１９〜Ｓ２３が「第２制御手段」に相当する。
【００４１】
また、燃料カット状態でなく、かつ中立化実施期間でない場合にステップＳ２４に進むと、通常どおりのエンジン制御を実施する。すなわちストイキ混合気を形成するための燃料噴射を実施するとともに、圧縮上死点付近での点火を実施する。
【００４２】
次に、燃料カットの復帰時における触媒中立化制御について図３、図４のタイムチャートを用いてより具体的に説明する。図３は触媒１９が高温でない場合における触媒中立化制御を示すタイムチャートであり、図４は触媒１９が高温である場合における触媒中立化制御を示すタイムチャートである。
【００４３】
図３において、タイミングｔ１以前はアクセルオフ等によって燃料カット要求が生じており、燃料噴射及び点火がいずれも停止されている。触媒１９内は、燃料カット中における新気の供給によりリーン状態となっている。また、スロットル弁１５は所定の閉状態（所定の微小開度）に制御されている。
【００４４】
そして、タイミングｔ１では、アクセルペダルの踏込み操作が行われること等により燃料カット要求が解除されることで燃焼再開要求が入り、燃料噴射が再開される。このとき、点火が停止されたまま、リッチ燃焼限界を超える量（強リッチ量）の気体燃料が噴射される。つまり、強リッチ量の気体燃料が燃焼されずに触媒１９に供給される。スロットル開度は所定の閉状態のままとされている。これにより、タイミングｔ１以降、触媒内雰囲気がリーンからストイキに徐々に移行する。気体燃料は噴射分が全てが触媒１９に供給されるため、触媒中立化が迅速に実施できるものとなっている。
【００４５】
触媒内雰囲気がストイキとなったタイミングｔ２では、触媒中立化制御から通常制御へ移行する。つまり、点火が開始されるとともに、気体燃料の燃料噴射量がストイキ相当の量に変更される。また、スロットル弁１５の開度が通常量、すなわちアクセル操作量に応じた開度に制御される。
【００４６】
一方、図４において、タイミングｔ１１では、燃焼再開要求が入り、燃料噴射が再開される。このとき、リッチ燃焼限界よりも少ない量（弱リッチ量）の気体燃料が噴射されるとともに、点火が実施される。つまり、弱リッチ量の気体燃料が燃焼され、その燃焼後の排気が触媒１９に供給される。この場合、図３の場合とは異なり触媒中立化制御では燃料の燃焼が行われるが、気体燃料のリッチ化は弱リッチの範囲に制限して行われるため、燃焼が不安定になることが抑制されている。また、触媒１９が高温状態になっているが、弱リッチ混合気の排気が触媒１９に供給されるため、触媒温がさらに上昇することが抑制されている。タイミングｔ１１以降、触媒内雰囲気がリーンからストイキに徐々に移行する。
【００４７】
そして、タイミングｔ１２では、触媒内雰囲気がストイキとなり、気体燃料の燃料噴射量がストイキ相当の量に変更される。このとき、図３の中立化実施期間（ｔ１〜ｔ２）に比べて、図４の中立化実施期間（ｔ１１〜ｔ１２）は長くなっている。
【００４８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４９】
燃料カット状態からの燃焼復帰に際し、触媒中立化制御として、点火を停止させた状態で気体燃料の噴射を実施するようにした。これにより、気体燃料を用いて触媒中立化制御を実施する場合において、燃焼安定性の低下に伴うドライバビリティの悪化を生じさせることなく、触媒内雰囲気の中立化をいち早く実施できる。したがって、燃焼の再開後における排気浄化の適正化を図ることができる。
【００５０】
また、気体燃料を用いた触媒中立化制御において、リッチ量の気体燃料を噴射させることとし、特にリッチ燃焼限界を超える量の気体燃料を付させるようにした。この場合、リッチ混合気を供給することは、触媒中立化を迅速に行わせる上で好適なものとなっている。また、液体燃料の場合、リッチ混合気を燃焼させずに触媒１９に供給すると、不完全燃焼により燃料が固形物として触媒１９内に堆積するおそれがあるが、気体燃料であればそのおそれもほとんどない。よって、ストイキより多量の気体燃料を噴射してリッチ混合気を作り、それを燃焼させずに触媒１９に供給しても、次サイクル以降の燃焼や触媒１９に悪影響を及ぼすことがないと考えられる。
【００５１】
触媒中立化制御においてリッチ混合気を燃焼させる場合には、その空燃比を燃焼が悪化しない範囲内に制御する必要がある。ガソリンにおいては、ストイキより１０％程度リッチにすることでストイキ以上に燃焼が安定する特性を有するが、ＣＮＧの場合、ストイキよりリッチにするほど燃焼が悪化する傾向があるため、触媒１９の浄化特性上求められる空燃比までリッチ化することは難しい。この点、触媒中立化制御においてリッチ混合気を燃焼させない構成としたため、燃焼悪化を危惧する必要が無くなり、燃焼安定性の観点から定められるリッチ限界を超える域までリッチ化することができる。
【００５２】
触媒中立化制御において、触媒１９が高温状態でなければ、点火を行わない状態で強リッチ量の気体燃料を噴射し、触媒１９が高温状態であれば、点火を行う状態で弱リッチ量の気体燃料を噴射するようにした。つまり、触媒１９が高温状態である場合には、リッチ量の気体燃料を燃焼させずに触媒１９に供給すると触媒１９の溶損のおそれがあるため、これに代えて、一般的な液体燃料での中立化制御と同様にエンジン１０でリッチ量の気体燃料を燃焼させ、その排気を触媒１９に供給する。ただしこの場合、失火等の異常燃焼が生じないようにすべく、弱リッチ混合気が形成されるものとする。これにより、ドライバビリティの悪化等を抑制した上で、触媒１９の中立化を実現できる。
【００５３】
強リッチ量の気体燃料を燃焼させずに触媒１９に供給する場合と、弱リッチ量の気体燃料を燃焼させた排気を触媒１９に供給する場合とを比べると、後者の方が触媒中立化を図る上で所要時間が長くなると考えられる。この点、弱リッチ混合気の排気を触媒１９に供給する場合に、リッチ混合気をそのまま触媒１９に供給する場合よりも実施期間を長引かせる構成にしたため、触媒中立化を図る上で好適な噴射制御を実施できる。
【００５４】
また、触媒中立化制御において燃焼させずに気体燃料を触媒１９に供給する際に、スロットル弁１５を所定の閉状態とした。これにより、触媒中立化制御を実施する場合に触媒１９に対する新気の供給が制限され、触媒中立化を迅速に行わせる上で好適な構成となる。
【００５５】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【００５６】
・触媒１９が高温状態である場合の触媒中立化制御を、以下のように変更し実施してもよい。図５は、既述の図２の一部を変更したフローチャートであり、触媒温＞Ｋ１の場合に、ステップＳ１９〜Ｓ２３に代えて、ステップＳ３１〜Ｓ３６が実施されるようになっている。本実施形態では、触媒１９が高温状態であると判定された場合に、点火を行わない状態での気体燃料の噴射を禁止し、これに代えて、点火を行う状態での液体燃料の噴射を実施するようにしている。
【００５７】
図５では、燃焼再開の要求が生じた直後の中立化実施期間において、触媒１９が高温状態であると判定された場合にステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、気体燃料モードから液体燃料モードへの切替を行い、続くステップＳ３２では、気体燃料（ガソリン）の燃料噴射量をリッチ噴射量として算出する。このリッチ噴射量は、ストイキ量よりも多く、かつガソリンのリッチ燃焼限界よりも少ない量として算出される。
【００５８】
その後、ステップＳ３３では、ガソリンのリッチ噴射を行う場合の中立化実施期間の設定を実施する。このとき、触媒１９が最大限にリーン化されていることを前提に、そのリーン状態を解消するために要する中立化実施期間を設定する。その設定は、ガソリンのリッチ噴射量に基づいて行われるとよい。
【００５９】
その後、ステップＳ３４では、第２噴射弁２２によりガソリンのリッチ噴射を実施する。また、続くステップＳ３５では、点火を実施する。ステップＳ３６では、スロットル弁１５を通常どおりに制御する。
【００６０】
図６は、触媒１９が高温である場合において液体燃料を用いた触媒中立化制御を示すタイムチャートである。
【００６１】
図６において、タイミングｔ２１では、燃焼再開要求が入り、燃料噴射が再開される。このとき、液体燃料モードへの一時的な切替が行われ、ガソリンによるリッチ噴射が実施されるとともに、点火が実施される。つまり、リッチ量のガソリンが燃焼された後の排気が触媒１９に供給される。この場合、ガソリンは気体燃料（ＣＮＧ）に比べてリッチ燃焼限界が広いため、そもそも異常燃焼が生じにくくなっている。また、高温の触媒１９に対する燃料の供給が制限されるため、燃料の過剰供給により触媒温がさらに上昇するといった不都合が抑制されている。タイミングｔ２１以降、触媒内雰囲気がリーンからストイキに徐々に移行する。そして、タイミングｔ２２では、触媒内雰囲気がストイキとなり、触媒中立化制御から通常制御へ移行する。これにより、液体燃料モードから気体燃料モードに戻される。
【００６２】
触媒１９が高温状態である場合には、リッチ量の気体燃料を燃焼させずに触媒１９に供給すると触媒１９の溶損のおそれがあるため、これに代えて、一般的な液体燃料での中立化制御、すなわちリッチ量の液体燃料を燃焼させる制御を行い、その排気を触媒１９に供給するようにした。この場合、エンジン１０がバイフューエルタイプであることを利用し、触媒高温時に限って、リッチ燃焼に好適な液体燃料による触媒中立化を実施する。これにより、触媒１９の温度条件にかかわらず触媒１９の中立化を適正に実施できる。
【００６３】
・触媒１９が高温状態であると判定された場合には触媒中立化制御を実施せず、これにより点火を行わない状態での気体燃料の噴射を禁止するようにしてもよい。リッチ混合気を燃焼させずに触媒１９に供給すると、混合気が触媒１９内で燃焼することで一時的に触媒温が上昇する。触媒１９が既に高温状態になっている状況下で触媒温がさらに上昇すると触媒１９が溶損するおそれがある。この点、触媒１９が高温状態であると判定された場合に、点火を行わない状態での気体燃料の噴射を禁止する構成としたため、触媒１９の溶損を抑制できる。
【００６４】
・燃料カット中（燃焼休止中）における触媒１９の酸素付着量（リーン化の程度）を算出し、その酸素付着量に基づいて触媒中立化制御を実施する構成としてもよい。具体的には、制御部８０は、例えば燃料カット中の経過時間や吸入空気量に基づいて酸素付着量を算出し、その酸素付着量に基づいて中立化実施期間を設定する（図２のステップＳ１５）。この場合、図７に示すように、酸素付着量が多いほど、中立化実施期間を長くするとよい。又は、酸素付着量に基づいて気体燃料のリッチ度合いを可変に設定することとし、酸素付着量が多いほど、リッチ度合いを大きくすることも可能である。
【００６５】
・上記実施形態では、燃料カットの開始後において燃焼再開の要求が生じた時点で、気体燃料のリッチ噴射（触媒中立化制御）を実施する構成としたが、この構成を変更してもよい。例えば、燃料カットの開始後において燃焼再開の要求が生じる前に、気体燃料の噴射を実施する構成としてもよい。例えば、燃料カットの開始から所定時間が経過した時点で気体燃料の噴射を実施する。この場合、必ずしもリッチ混合気とする必要はなく、ストイキ混合気又はリーン混合気を触媒１９に供給する構成でもよい。燃料カット中に気体燃料の噴射を実施しておくことで、燃焼再開時における中立化タイミングを早めることが可能となる。
【００６６】
・アイドリングストップ制御を実施する場合において、アイドリングストップ制御のエンジン自動停止により燃焼休止された状態で、その後の燃焼再開に際して上記の触媒中立化制御を実施する構成としてもよい。具体的には、制御部８０は、ブレーキオンであること、車速が所定以下（０を含む低速域）であること等の自動停止条件の成立時にエンジン１０を自動停止させ、その後、ブレーキオフになったこと等の再始動条件の成立時にエンジン１０を自動で再始動させる。この場合に、エンジン１０の再始動条件が成立した時点で、一時的に気体燃料のリッチ噴射を実施する。これにより、エンジン再始動直後における排気浄化を適正に実施できる。
【００６７】
・気体燃料は、ＣＮＧ以外であってもよく、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン等を主成分とする他の気体燃料を用いる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０…エンジン（内燃機関）、１９…触媒、２０…点火プラグ（点火手段）、２１…第１噴射弁（気体燃料噴射手段）、８０…制御部（燃焼休止実施手段、噴射制御手段）。
【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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