(57)【要約】      （修正有）【課題】一部気筒への燃料噴射を停止するシステムの潜在的な利点を引き出す。【解決手段】排気処理用触媒に接続されたエンジンの動作を制御する方法である。所定状態の下で、この方法は、第１気筒グループがリーン空気燃料混合気を燃焼させ、第２気筒グループが空気のみを、つまり噴射燃料無しで送給する状態で、エンジンを運転する。加えて、このエンジン制御方法は、マニフォールド負圧制御の、予め選択された動作状態の下で、全ての気筒が燃焼する状態へ移行する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の吸気マニフォールドに結合された第１と第２のグループの気筒を持つエンジンを運転する方法であって、
上記第１気筒グループが燃料なしに空気で動作し、上記第２気筒グループが空気と燃料を燃焼させることにより動作する、第１モードで上記エンジンを運転する工程と、
上記吸気マニフォールドの１つ又は複数における負圧の増大の要求を行う工程と、
上記要求に応答して、上記第１モードの動作を実施不可とし、上記エンジンを第２動作モードで運転する工程と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容積エンジンに関する。具体的には、本発明は、燃料経済性を向上した可変容積エンジンに関し、特に、第１グループの気筒で空気燃料混合気を燃焼させ、第２グループの気筒を燃料なしに運転するエンジンの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
選択された気筒の吸気弁が機械的に不作動にされ、残りの気筒が動作を継続する、可変容積エンジンは公知である。この結果、全ての気筒が動作する場合よりも、スロットル角が大きい状態で、残りの気筒が動作するので、燃料経済性が向上する。
【０００３】
本件発明者らは、可変容積エンジンに関する従来の取組みにおける多くの問題を認識した。具体的な問題の１つは、吸気弁を不作動にするために、複雑な機構が必要とされる、ということである。
【０００４】
別の問題は、可変容積モードにおいて、ラフ・アイドル状態が生じる可能性があるということである。これは特に、点火順序が各エンジン・バンクに留まらないV型8気筒エンジン等で当てはまる。それで、アイドル回転数においては、上記の機構を作動させないのが一般的である。
【０００５】
別の取組みは、選択された複数の気筒への燃料噴射を実施不可とする、というものであった。そのようなシステムは、例えば、特許文献１〜３に記載されている。
【特許文献１】米国特許第６，０２３，９２９号明細書
【特許文献２】特開昭５５−０２９００２号公報
【特許文献３】特開昭５５−０５９５４９号公報
【特許文献４】米国特許第５，４１４，９９４号明細書
【特許文献５】米国特許第５，５４８，９９５号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１０２，０１８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３０３，１６８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本件発明者は、上記のようなシステムがそれの潜在的な利点を全て引き出してはいないということを認識している。具体的には、本件発明者は、後述のように、上記の方法により得られるよりも優れた燃料経済性を、アイドル速度制御等において、エンジンは得ることができる、ということを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の取組みの上述の不利な点及び問題は、複数の燃焼室を持つエンジンを運転する方法により、解消される。本発明の具体的な観点の１つにおいて、１つ又は複数の吸気マニフォールドに結合された第１と第２のグループの気筒を持つエンジンを運転する方法が開示され、その方法は、上記第１気筒グループが燃料なしに空気で動作し、上記第２気筒グループが空気と燃料を燃焼させることにより動作する、第１モードで上記エンジンを運転する工程と、上記吸気マニフォールドの１つ又は複数における負圧の増大の要求を行う工程と、上記要求に応答して、上記第１モードの動作を実施不可とし、上記エンジンを第２動作モードで運転する工程と、を有する。
【０００８】
本発明の具体的な観点の１つにおいて、複数の燃焼室を持つエンジンを運転する方法が開示され、その方法は、所望のエンジン出力を判定する工程、上記所望エンジン出力が予め選択された大きさよりも大きいとき、上記燃焼室の全てが空気と燃料の混合気を燃焼させる第１モードでエンジンを運転する工程、及び、上記所望エンジン出力が所定の大きさ未満のとき、第２モードへ移行する工程、を有し、上記第２モードにおいて、上記燃焼室のうち第１群のものが、実質的に燃料が噴射されない状態で、空気を吸入し、そして、上記燃焼室の第２群のものが、該移行前に上記第１モードで動作しているときの燃焼室あたりの出力よりも大きい燃焼室あたりの出力で、リーン空燃比の空気燃料混合気を燃焼させ、そして、エンジン出力が、上記移行前に上記第１モードで動作しているときよりも小さい。
【０００９】
目標エンジン出力が所定の大きさを下回るとき、燃焼室の幾つかを吸入空気のみで運転し、他の燃焼室で空気燃料混合気を燃焼させることにより、エンジンの全体トルクは下がる一方で、燃焼している燃焼室の燃焼室トルクは増大する。このようにして、燃焼している燃焼室は、より高負荷で動作しているので、これまで可能であったよりも高い燃焼安定性限界を持つことになる。この高い限界は、これまで可能であったよりもリーンで燃焼室を運転するのに用いることができ、結果として、燃料経済性が高められる。
【００１０】
さらに、燃焼している燃焼室は、より高負荷で動作しているので、これまで可能であったよりも高いエンジン効率が得られる。そして、より高負荷運転とリーン空燃比での運転の組合せの結果として、スロットル全開近くでの運転となり、それにより、エンジンのポンプ損失を低減し、効率を増大する。
【００１１】
別の利点は、燃焼室のいずれもが、燃焼しないものとして選択され得る、ということである。それで、エンジンは、従来の取組みであったような、１つのエンジン・バンク全体を不作動にする、ということに限定されない。点火順序に従い燃焼室を不作動にすることで、より滑らかなエンジン動作とでき、有利である。
【００１２】
燃料をエンジン燃焼室へ噴射する各種の方法があることも記すべきである。例えば、エンジンは直接噴射エンジンとすることができ、そこでは、燃料噴射弁が燃料を燃焼室へ直接供給する。代わりに、エンジンを、間接噴射型とすることもでき、そこでは、燃料噴射弁が燃料を、燃焼室に接続されたエンジン吸気マニフォールドの吸気ポートへ供給する。また、燃料を、液体又は蒸気もしくはそれらの組合せの形態のいずれかとすることができる。また、燃焼室グループを平均空燃比で運転するとき、燃焼室のそれぞれにおける実際の空燃比との間に違いがある、ということを意味し得る。また、この平均空燃比は、目標空燃比に従い、変化し得る。また、燃焼室への吸気は、吸入される空気と燃料（液体又は蒸気）を含む、ということを記すべきである。
【００１３】
さらに、目標エンジン出力は、エンジントルク、エンジン動力、エンジン加速度もしくは同様の出力計測値から構成することができるということを、記すべきである。
【００１４】
目標エンジン出力は、ペダル位置のような運転者の命令、車両速度制御システムからの命令又は車両トラクション・コントロール・システムからの命令に応答して、与えることができる。目標エンジン出力は、エンジントルク、エンジン馬力、又はエンジン加速度から判定することができる。
【００１５】
実際のエンジン出力を目標出力に維持するために、フィードバック制御がまた与えられる。
【００１６】
本発明の別の観点における方法は、目標エンジン出力を判定する工程、上記目標エンジン出力が予め選択された値よりも大きいとき、上記燃焼室の全てにおいて空気と燃料の混合気を燃焼させることにより、第１モードで上記エンジンを運転する工程、上記目標エンジン出力が所定の大きさ未満のとき、上記燃焼室の第１群へ噴射される燃料が実質的に無い状態で空気を導入し、そして上記第１モードで動作しているときよりも燃焼室あたりの出力は大きくエンジン出力は小さいように、第２空燃比で空気燃料混合気を上記燃焼室の第２群において燃焼させることにより、第２モードで上記エンジンを運転する工程、及び、該第２モードで動作するときに、実質的に上記目標エンジン出力を得るように、上記第２群の燃焼室へ噴射される燃料を調整する工程、を有する。
【００１７】
上記第２空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、上記調整工程が、燃焼室へ噴射される燃料を調整することを有する。一方、上記第２空燃比が理論空燃比であるとき、上記調整工程は、燃焼室へ吸入される空気を調整することを有する。それで、早い応答時間と正確な制御を持つ非常に有用な制御システムが得られる。第１又は第２の空燃比を、リーン、理論空燃比もしくは場合によりリッチのいずれかにすることを可能とすることにより、これまで可能であったよりも広い動作範囲に亘り、エンジン効率を最適化するための広範囲な能力が得られる。
【００１８】
本発明の別の観点における方法は、第１平均空燃比で上記第１燃焼室グループへ空気を吸入し燃料を噴射する工程、上記第２燃焼室グループへ空気を吸入し燃料を噴射しない工程、及び、目標速度と判定速度とに基づき上記第１燃焼室グループへ噴射される上記燃料量を調整する工程、を有する。
【００１９】
気筒グループのあるものを空気と燃料で運転し、他を実質的に燃料なしに空気で運転することにより、動作中の気筒の気筒あたりのトルクが増大される一方、エンジンのアイドル速度を制御するためのエンジントルクは全体としては、未だ同じである。このようにして、動作中の気筒がグループがより高負荷で動作するので、気筒グループは、燃焼性の低下を最小にしてリーン空燃比を許容することができる。
【００２０】
そのようであるので、燃焼を実行する気筒が、より高い燃焼安定性を持つので、これまで可能であったよりもリーンな空燃比でエンジンを運転することが可能である。さらにまた、より大きな範囲の空燃比が可能であるので、エンジンは、エンジン速度を制御するためのフィードバック制御変数として噴射燃料量を用いるとき、より広範囲な能力を持つ。そのようであるので、燃料経済性が向上するだけでなく、エンジントルクの制御範囲を広げることができ、それにより結果として、アイドル速度制御性が向上する。
【００２１】
さらに、高負荷とよりリーンな空燃比でのエンジンの運転の結果として、スロットル全開近くでの運転となり、それにより、エンジンのポンプ損失を低減し、効率を増大する。
【００２２】
燃料をエンジン燃焼室へ噴射する各種の方法があることも記すべきである。例えば、エンジンは直接噴射エンジンとすることができ、そこでは、燃料噴射弁が燃料を燃焼室へ直接供給する。代わりに、エンジンを、間接噴射型とすることもでき、そこでは、燃料噴射弁が燃料を、燃焼室に接続されたエンジン吸気マニフォールドの吸気ポートへ供給する。また、燃料を、液体又は蒸気もしくはそれらの組合せの形態のいずれかとすることができる。また、燃焼室グループを平均空燃比で運転するとき、燃焼室のそれぞれにおける実際の空燃比との間に違いがある、ということを意味し得る。また、燃焼室への吸気は、吸入される空気と燃料（液体又は蒸気）を含む、ということを記すべきである。
【００２３】
目標速度と判定速度とに基づき噴射燃料を調整することには、エンジン速度に基づくトルク制御が含まれ得る、ということをさらに記すべきである。ここで、目標エンジントルクは、目標エンジン速度及び計測エンジン速度に基づき、噴射燃料の調整を通じて、判定される。また、目標トルクは、空調用コンプレッサのようなアクセサリの締結と解放を考慮して調整され得る。加えて、目標速度と判定速度とに基づく第１燃焼室グループへの噴射燃料の調整は、フィードフォワードとフィードバック制御を含むものとすることができる。
【００２４】
また、燃焼室への空気の吸入には、空気と燃料（液体又は蒸気）の吸入が含まれ得る、ということを記すべきである。
【００２５】
また、本明細書中で、判定速度の目標速度への制御は、アイドル制御、定速走行制御、エンジン・レブ・リミッター（rev limiter）及びエンスト防止、を含む種々の形態で、意図し記載されている。
【００２６】
本発明の別の観点の方法は、エンジンの排気通路に接続されたセンサが、燃焼していない気筒を通って給送されている空気に晒されているときに、リーンを表示しているか否かを判定することにより、センサの機能を検証し、センサが劣化したということの誤った表示を防止する、ことが可能である。
【００２７】
本発明の別の観点において、第１と第２のグループの燃焼室と、エンジン排気部とを持つエンジンが、上記第１燃焼室グループへ実質的に噴射燃料なしに空気が供給され、上記第２燃焼室グループへ空気と噴射燃料の両方がリーン空燃比で供給され、そして上記第２燃焼室グループへの噴射燃料が調整される、第１動作モードで、運転される。エンジンはまた、上記第１と第２の燃焼室グループの両方へ空気と噴射燃料の両方が供給され、上記第１と第２の燃焼室グループの空燃比を制御するために、上記第１と第２の燃焼室グループの両方へ供給される上記空気と上記噴射燃料の少なくとも一方が調整される、第２モードでも、運転され得る。
【００２８】
具体的には、気筒のあるものが実質的に噴射燃料なしに動作するときには、トルクが燃料で制御され、一方、空燃比は例えば、空気量により、制御され得る。他の動作モードにおいては、気筒の全てに対して燃料を噴射することにより、空燃比を制御することができる。
【００２９】
本発明の別の観点における方法は、エンジンからの第１流の中の実質的に燃料が無く空気の混合気と、上記エンジンからの第２流の中の空気と燃料の燃焼後のリーン混合気とに晒される、センサのセンサ出力を読み取る工程、及び、上記第１流の中の上記空気を考慮して、上記燃焼後のリーン空気燃料混合気の計測空燃比を調整する工程、を有する。この方法はさらに、上記エンジンに接続され、リーン動作中にNOxを含有する酸化物を保持し、リッチ動作中に上記保持された酸化物を還元する、触媒において、上記燃焼後の空気燃料混合気を処理する工程、を有する。
【００３０】
ここで、エンジン制御部は、燃焼空燃比の不正確な表示を空燃比センサに与えさせることになる純粋な空気流量に対する修正を行う。４気筒が噴射燃料で動作し、４気筒が実質的に噴射燃料なしで動作する、V型8気筒エンジンの場合、目標空燃比は、センサに晒される純粋な空気の量を考慮して、２倍になることになる。代わりに、センサからの計測空燃比を、半分にすることもできる。
【００３１】
本発明のまだ別の観点においては、エンジン空燃比が、触媒温度に基づき推定される。具体的には、この方法は、上記第１燃焼室グループへ空気と噴射燃料とがリーン空燃比で供給され、上記第２燃焼室グループへ実質的に噴射燃料なしに空気が供給されるモードで、上記エンジンを運転する。この方法はさらに、上記第１燃焼室グループの空燃比をリーンとリッチとの間で変化するように調整するために、上記第１燃焼室グループに供給される上記空気と上記噴射燃料の一方を調整する工程、上記排出制御装置の温度を計測する工程、及び、上記温度に基づき上記第１燃焼室グループの空燃比を計算する工程、を有する。
【００３２】
具体的には、エンジンがリーン空燃比にあるとき、触媒には過剰酸素と発熱反応すべき還元剤が実質的にはなく、それで、触媒温度は、期待されることになる値を表示する。しかしながら、燃焼中の気筒が理論空燃比よりも僅かにリッチで動作するとき、リッチ・ガスは、触媒において（実質的に噴射燃料を持たない気筒からの）過剰酸素と発熱反応することができ、それにより、触媒の温度を期待される値を超えて上昇させる。そのようにして、この方法は、エンジンがリーンとリッチとの間を移行するのを表示することができ、それで、エンジン空燃比の推定値を与えることができる。
【００３３】
本発明の別の観点におけるシステムは、第１と第２のグループの気筒を持つエンジン、少なくとも上記第１と第２の気筒グループの一方に接続されたセンサ、及び、２つのモードで上記エンジンを運転する制御器、を有する。第１モードにおいては、上記第１気筒グループの中に実質的に噴射燃料なしで空気の混合気を持ち、上記第２気筒グループの中に空気と噴射燃料の混合気を持って、上記エンジンが運転され、第２モードにおいては、上記第１と第２の気筒グループの両方が空気と噴射燃料の混合気を燃焼させて、上記エンジンが運転される。上記制御器は、上記第１モードの間上記センサの適応学習を実施不可とし、上記第２モードの間上記適応学習を可能とする。
【００３４】
具体的には、噴射燃料の無い気筒からの空気だけに晒されたセンサからの適応学習を実施不可とすることにより、適応アルゴリズムが適切に動作することができる。
【００３５】
本発明の別の観点における、第１と第２のグループの気筒を持つエンジンを運転する方法は、上記第１気筒グループが実質的に噴射燃料なしに空気で動作し、上記第２気筒グループが空気と噴射燃料を燃焼させることにより動作する、第１モードで上記エンジンを運転する工程、燃料蒸気パージ要求を発する工程、及び、該要求に応じて、上記第１動作モードを実施不可とし、上記エンジンを第２動作モードで運転する工程、を有する。第１モードを不作動にすることにより、吸入した燃料蒸気をより効率的に燃やすことのできる別のモードでエンジンを運転することが可能である。
【００３６】
本発明の別の観点における方法は、第２気筒グループ内の空気と噴射燃料を理論空燃比近くで燃焼させることを有する。
【００３７】
排気温度が所定範囲内のときに上記第１モードでの燃料蒸気パージを可能とすることにより、触媒上で過剰酸素に燃料蒸気を反応させることが可能である。しかしながら、これが温度を範囲外へ動かすと、エンジンは、排気温度を上昇させて、燃料蒸気の燃焼を可能とする第２モードへ、移行され得る。
【００３８】
本発明の別の観点は、第１と第２のグループの気筒を２つのモードで運転する方法を提供する。第１モードにおいて、上記第１気筒グループが実質的に噴射燃料なしに空気で動作し、上記第２気筒グループが空気と噴射燃料をリーン空燃比で燃焼させることにより動作する。この方法はさらに、装置温度の表示を行い、該表示に応答して、上記第１動作モードを実施不可として、上記エンジンを第２動作モードで運転する。
【００３９】
エンジン動作モードを変更することにより、装置の温度を目標動作温度まで増大することが可能である。例えば、燃焼気筒をリッチで運転することにより、過剰な反応物質が第１気筒グループからの酸素と反応することができ、それにより熱を発生する。
【００４０】
装置温度の表示は、例えば、推定又は計測された温度に基づくものとすることができる。
【００４１】
本発明の別の観点においては、気筒の数と共に、リーン動作を許容するか否かを選択することにより、エンジン動作を最も効率的なものとしながら、ある範囲の目標エンジン出力を提供することを可能とする。エンジン出力は、エンジントルク及びエンジン馬力を含む各種の形式とすることができる。
【００４２】
排気制御装置の周期的パージを、装置に吸蔵されたNOx量、NOx放出量又は走行距離あたりのNOx放出量に基づいて、行うことができる。
【００４３】
本発明の別の観点において、気筒のあるものが実質的に噴射燃料を持たず、他のものが空気燃料混合気を燃焼させて動作する、モードへと、そのモードからの移行をする、方法が開発された。
【００４４】
一例において、第１と第２のグループの気筒を持つエンジンを制御する方法が、提供される。この方法は、上記第１気筒グループが空気と噴射燃料のリーン混合気を第１点火時期で燃焼させ、上記第２気筒グループが噴射燃料を実質的に持たない第１モードで、上記エンジンを運転する工程、第２モードで上記エンジンを運転する要求を判定する工程、及び、該判定に応答して、上記第２気筒グループでの燃料噴射を開始し、上記第１気筒グループの上記第１点火時期の遅角と上記エンジンを通る空気流量の減少のうち少なくとも１つの動作を実行する工程、を有する。
【００４５】
本発明の別の観点においては、少なくとも第１と第２のグループの気筒を持ち、排気制御装置に接続されたエンジンを制御する方法が提供される。この方法は、上記排気制御装置の温度を上昇させる要求を発する工程、及び、該要求に応答して、実質的に噴射燃料なしに空気を吸入して上記第１気筒グループを運転し、そして、リッチ空燃比の空気燃料混合気を燃焼させて上記第２気筒グループを運転する工程、を有する。例えば、温度上昇の要求は、排気温度の上昇又は触媒温度の上昇のためのものとすることができる。
【００４６】
燃焼していない気筒から過剰酸素が供給されるので、排気中の酸素量は、リーン燃焼限界により制限されない。言い換えると、燃焼していない気筒を通り抜ける空気の全てが、排気中の反応に利用することができる。
【００４７】
上記の取組みの利点は、過剰な点火時期の遅角により生ずる振動の問題なしに、排気制御装置を迅速に加熱するための熱を提供することができる、ということである。言い換えると、気筒のあるものが出力を発生し、他のものが実質的に出力を発生しない状態で、エンジンを運転することで、点火時期を遅角させて出力を発生するように全ての気筒を運転するよりも、振動が小さくなる。
【００４８】
また、より少ない数の気筒が、エンジン出力の全てを発生するので、燃焼している気筒は、全ての気筒が燃焼する場合よりも高い負荷で動作する。そのようであるので、リッチ混合気を燃焼させる気筒は、より高負荷で動作し、それが気筒のポンプ仕事を低減する。これが、さらなる燃料の節約を実現する。さらにまた、動作中の残りの気筒が高負荷にあるので、それらが、さらなる点火時期の遅角を許容する。そのようであるので、本発明は、排気部において反応物質を過剰酸素と混合することにより、熱の発生だけでなく、点火時期が遅角した燃焼気筒から熱を供給することも、可能とする。
【００４９】
リッチ空燃比の燃焼は、複数の方法により行うことができる。例えば、空気を吸入するとともに燃料を直接噴射することも、空気を吸入するとともに燃料をポートに噴射することも、可能である。リッチ空燃比の燃焼を達成する別の方法は、空気と燃料蒸気の混合気を吸入することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図１Ａ及び図１Ｂは、多気筒エンジンの１気筒を、その気筒に接続された吸気流路及び排気流路と共に、示している。図２を参照して後述するように、気筒と排気システムの構成には種々のものがある。
【００５１】
図１Ａについて続けると、複数の燃焼室を有する直接噴射火花点火機関は、電子エンジン制御器12により、制御される。エンジン10の燃焼室30が、燃焼室へ気32を、その中に配置されクランクシャフト40に接続されたピストンと共に含むのが、示されている。スタータ・モータ（不図示）がフライホイール（不図示）を介してクランクシャフト40に接続される。この特定の例において、ピストン36は、空気と燃料の成層充填気を形成するようにリセスもしくはボウル（不図示）を含む。燃焼室もしくは気筒30が、吸気マニフォールド44及び排気マニフォールド48へそれぞれの吸気弁52a及び52b（不図示）及び排気弁54a及び54b（不図示）と連通するのが示されている。燃料噴射弁66Aが、燃焼室30に直接接続しているのが示され、通常の電子ドライバ68を介して制御器12から受ける信号fpwのパルス幅に比例して、噴射燃料を直接その中に供給する。燃料は、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料レールを含む通常の高圧燃料システム（不図示）により、燃料噴射弁66Aに供給される。
【００５２】
吸気マニフォールド44が、スロットル弁62を介してスロットル・ボディ58に連通しているのが示されている。この特定の例においては、スロットル弁62が電気モータ94に接続されており、スロットル弁62の位置が、電気モータ94を介して制御器12により制御される。この構成は一般的に、電子スロットル制御（electronic throttle control：ETC）と呼ばれ、アイドル速度制御にも利用される。代替の実施形態（不図示）においては、当業者によく知られているように、空気流路内に配置されたスロットル制御弁を介してアイドル速度制御中の吸入空気量を制御するために、スロットル弁と並列に、バイパス空気流路が配置される。
【００５３】
排気センサ76が、触媒コンバータ70の上流の排気マニフォールド48に接続されているのが示されている（センサ76は、排気部の構成に応じて、種々のセンサに対応する。例えば、図２を参照して後述されるように、センサ230、234、230b、230c、234c、230d又は234dに対応するものとできる）。センサ76（又は、センサ230、234、230b、230c、234c、230d又は234dのいずれか）は、リニア酸素センサ、二状態酸素センサ又はHC又はCOセンサのような排気空燃比の表示を行うための多くの既知のセンサのいずれかとすることができる。この具体例において、センサ76が、二状態酸素センサであり、それは、信号EGOを二状態信号EGOSへ変換する制御器12へ信号EGOを供給する二状態酸素センサである。信号EGOSの高電圧状態が、排気が理論空燃比よりもリッチであることを表示し、信号EGOSの低電圧状態が、排気が理論空燃比よりもリーンであることを表示する。信号EGOSは、理論空燃比での均一燃焼モードでの動作中に、平均空燃比を理論空燃比に維持するための通常の態様でのフィードバック空燃比制御において、有利に用いられる。
【００５４】
通常のディストリビューターレス点火システム88が、制御器12からの点火進角信号SAに応答して、点火プラグ92を介して、燃焼室30へ点火火花を供給する。
【００５５】
制御器12は、噴射時期を制御することにより、均一空気燃料モードと成層空気燃料モードのいずれかで、燃焼室30を動作させる。成層モードにおいて、制御器12は、エンジンの圧縮行程中に燃料噴射弁66Aを作動させ、燃料がピストン36のボウルに直接噴射されるようにする。
【００５６】
それにより、成層空気燃料層が形成される。点火プラグに最も近い層は、理論空燃比又はそれより僅かにリッチな混合気を含み、それに続く層は徐々にリーンな混合気を含む。均一モードの間、制御器12は、吸気行程中に燃料噴射弁66Aを作動させ、それで、点火システム88により点火プラグ92へ点火エネルギーが供給されるときに、実質的に均一な空気燃料混合気が形成される。制御器12は、燃焼室30内の均一空気燃料混合気が、理論空燃比、それよりリッチ又はそれよりリーン、となるように選択されるように、燃料噴射弁66Aにより供給される燃料の量を制御する。成層空気燃料混合気は、常に理論空燃比よりもリーンになることになり、正確な空燃比は、燃焼室30に供給される燃料の量の関数になる。成層モードにおいて動作中に排気行程中に追加燃料が噴射される追加スプリット（split）動作モードもまた、可能である。
【００５７】
窒素酸化物（NOx）吸収体又はトラップ72が、触媒コンバータ70下流に配置されているのが示されている。NOxトラップ72は、エンジン10が理論空燃比よりもリーンで動作しているときに、NOxを吸収する三元触媒である。吸収されたNOxは次に、制御器12がリッチ均一モード又は理論空燃比近傍均一モードでエンジン10が動作されると、HC及びCOと反応して触媒反応させられる。そのような動作は、NOxトラップ72から吸蔵したNOxをパージすることが望まれるとき、燃料タンク160及び燃料蒸気吸蔵キャニスター164からの燃料蒸気を回収する蒸気パージ・サイクルの間、又は、触媒70又はNOxトラップ72のような排気制御装置（制御装置70及び72は、図２に記載された種々の装置に対応するものとでき、例えば、装置220と224、220bと224b等に対応するものとできる）の温度を制御する動作モードの間に、起こる。
【００５８】
図１Ａにおいて、制御器12は、通常のマイクロコンピュータとして示されている。マイクロコンピュータは、マイクロプロセッサー・ユニット102、入出力ポート104、この特有の例における読み出し専用メモリ・チップ106と、ランダム・アクセス・メモリ108と、キープ・アライブ・メモリ110として示される、実行可能プログラムと校正値のための電子記憶媒体及び、通常のデータ・バスを含む。制御器12が、エンジン10に接続されたセンサからの各種信号を受けるのが示されており、そのような信号には、先に述べた信号に加えて、スロットル・ボディ58に接続された質量空気量センサ100からの吸入質量空気量（mass air flow：MAF）の計測値、冷却スリーブ114に接続された温度センサ112からのエンジン冷媒温度（engine coolant temperature：ECT）、クランクシャフト40に接続されたホール効果センサ118からのプロファイル点火ピックアップ（profile ignition pickup：PIP）信号、スロットル位置センサ120からのスロットル位置（throttle position：TP）そしてセンサ122からの絶対マニフォールド圧（absolute manifold pressure：MAP）信号が含まれる。エンジン速度信号RPMが、制御器12により、通常の態様で信号PIPから生成され、そして、マニフォールド圧力センサからのマニフォールド圧力信号MAPが、吸気マニフォールド内の負圧もしくは圧力を発生する。理論空燃比での動作中、このセンサは、エンジン負荷の表示を行うことができる。さらに、このセンサは、エンジン速度と共に、気筒に吸入される充填量（空気を含む）を推定することができる。本発明の好ましい観点において、エンジン速度センサとしても用いられるセンサ118は、クランクシャフトの回転毎に、所定回数で等間隔のパルスを発生する。
【００５９】
この具体例において、触媒コンバータ70の温度Tcat及びNOxトラップ72の温度Ttrpは、特許文献４に開示されたように、エンジン動作から推定される。別の実施形態においては、温度Tcatは温度センサ124により与えられ、そして、温度Ttrpが温度センサ126により与えられる。
【００６０】
図１Ａについて続けると、エンジン10のカムシャフト130は、吸気弁52a，52bと排気弁54a，54bを駆動するために、ロッカー・アーム132と連結しているのが示されている。カムシャフト130は、ハウジング136へ直接接続されている。ハウジング136は、複数の歯138を持つ歯車を形成する。ハウジング136は、インナー・シャフト（不図示）へ流体結合され、それが次にカムシャフト130へタイミング・チェーン（不図示）を介して直接連結させられる。インナー・シャフトは、クランクシャフト40に対して一定の速度比で回転する。しかしながら、後述のように、流体継手の操作により、カムシャフト130のクランクシャフト40に対する相対位置は、進角室142と遅角室144の流体圧に応じて変化させられ得る。高圧の流体が進角室に入るのを許容することにより、カムシャフト130とクランクシャフト40との間の相対関係は進められる。それで、吸気弁52a，52b及び排気弁54a，54bが、クランクシャフト40との関係で通常よりも早期の時点で開閉する。同様にして、高圧流体が遅角室144へ入るのを許容することにより、カムシャフト130とクランクシャフト40との間の相対関係が遅れさせられる。それで、吸気弁52a，52bと排気弁54a，54bは、クランクシャフト40との関係で通常よりも後の時点で開閉する。
【００６１】
ハウジング136とカムシャフト130に接続される歯138は、信号VCTを制御器12へ供給するカム・タイミング・センサ150を介した、相対的なカム位置の計測を可能とする。歯1，2，3，4は、カム・タイミングの計測に用いられるのが好ましく、等間隔に配置される（例えば、V8エンジンの場合、90度間隔）一方、歯5は、後述のように気筒判別に用いられるのが好ましい。加えて、制御器12は、制御信号（LACT，RACT）を一般的なソレノイド弁（不図示）へ送り、進角室142又は遅角室144へのいずれかへの流体の流れもしくは両方への流れの停止を制御する。
【００６２】
相対的なカム・タイミングは、特許文献５に記載された方法を用いて、計測される。一般的にいって、PIP信号の立上りエッジとハウジング136の複数の歯138の１つからの信号の受信との間の時間もしくは回転角度が、相対的なカム・タイミングの計測値を与える。２つの気筒バンクと歯が５つの歯車を持つV8エンジンについての具体例についていえば、特定のバンクのカム・タイミングの計測値は、１回転あたり４回受けられ、残りの信号は気筒判別に用いられる。
【００６３】
センサ160は、排気の酸素濃度と、NOx濃度の両方の表示を行う。信号162が、制御器に酸素濃度を表す電圧を送る一方、信号164は、NOx濃度を表す信号を送る。
【００６４】
図１Ａ（及び図１Ｂ）は単に多気筒エンジンの１つの気筒を示しているものであって、各気筒はそれ自身の吸排気弁、燃料噴射弁、点火プラグ等を持つ、ことを記すべきである。
【００６５】
ここで、図１Ｂを参照すると、ポート燃料噴射構成が示されており、ここで、燃料噴射弁66Bが、気筒30に直接ではなく、吸気マニフォールド44に接続されている。
【００６６】
また、本発明のそれぞれの実施形態において、エンジンはエンジンを始動するためのスタータ・モータ（不図示）に接続されている。例えば、ドライバがステアリング・コラムのイグニッション・スイッチのキーをオンにすると、スタータ・モータが駆動される。スタータ・モータは、例えば、エンジン10が所定時間後に所定速度に到達することにより、エンジン始動後に解放される。さらに、各実施形態において、排気再循環（exhaust gas recirculation：EGR）システムが、排気のうち所望の割合を、EGR弁（不図示）を介して、排気マニフォールド48から吸気マニフォールド44へ導く。代わりに、排気弁の開閉時期を制御することにより、燃焼ガスの一部が燃焼室内に残るようにしてもよい。
【００６７】
エンジン10は、リーン運転、リッチ運転そして「略理論空燃比」運転を含む、種々のモードで動作する。「略理論空燃比」運転は、理論空燃比周りでの発振運転を指している。一般的に、この発振運転は、排気酸素センサからのフィードバックにより支配される。この略理論空燃比運転モードにおいて、エンジンは、理論空燃比である１つの空燃比の範囲内で運転される。
【００６８】
上述のように、略理論空燃比での運転を行うために、フィードバック空燃比が用いられる。さらに、排気酸素センサからのフィードバックは、リーン動作中及びリッチ動作中に空燃比を制御するために用いることができる。具体的には、HEGO(heated exhaust gas oxygen)センサからのフィードバックと所望の空燃比に基づき、噴射される燃料（又はスロットルもしくはVCT(variable cam timing)を介して補助空気）を制御することにより、切換型HEGOセンサを理論空燃比制御に用いることができる。さらに、UEGO（universal exhaust gas oxygen）センサ（排気の空燃比に対して実質的に線形の出力を発する）が、リーン、リッチそして理論空燃比での運転中に、空燃比を制御するために、用いることができる。この場合において、燃料噴射弁（又はスロットルもしくはVCTを介して補助空気）が、所望の空燃比とセンサからの空燃比に基いて調整される。またさらに、それが望ましい場合には、個別の気筒の空燃比制御を用いることもできる。
【００６９】
目標トルクを維持するために本発明によれば、種々の方法が用いられ得る。例えば、点火時期、スロットル位置、可変カム・タイミング位置及び排気再循環量を調整する、等である。さらに、これらの変数は、全ての気筒グループの間での気筒バランスを維持するために、各気筒について独立して調整され得る。エンジントルク制御は、図３Ａ〜図３Ｃ，図４Ｃ、及びその他、図１３Ｊ，図１３Ｋ等に、より具体的に記載されている。
【００７０】
ここで、図２Ａ〜図２Ｄを参照すると、本発明により用いられ得る各種の構成が、記載されている。具体的には、図２Ａが、第１気筒グループ210と第２気筒グループ212を持つエンジン10について記載している。この特定の例において、第１グループ210と第２グループ212は、それぞれ４つの燃焼室を持つ。しかしながら、各グループが、単一の気筒を含む異なる数の気筒を持つことができる。それで、エンジン10はV型エンジンである必要はなく、気筒のグループ分けがエンジン・バンクに対応していない、直列エンジンとすることもできる。さらに、気筒グループは、同じ数の気筒を各グループに含む必要もない。
【００７１】
第１燃焼室グループ210は、第１触媒コンバータ220に接続される。触媒220の上流で第１気筒グループの下流には、排気酸素センサ230がある。触媒220の下流には、第２排気センサ232がある。
【００７２】
同様に、第２燃焼室グループ212が、第２触媒222に接続される。それの上下流にはそれぞれ、排気酸素センサ234，236がある。第１と第２触媒から流れ出た排気は、下流アンダー・ボディ（under body）触媒224に入る前に、Y字パイプ構成の中で集合する。また、排気酸素センサ238，240は、触媒224の上下流にそれぞれ配置される。
【００７３】
一例の実施形態において、触媒220，222は白金とロジウムの触媒であり、リーンで動作中に酸化物を保持し、リッチで動作中に保持された酸化物を放出そして還元するものである。同様に、下流アンダーボディ触媒224も、リーンで動作中に酸化物を保持し、リッチで動作中に保持した酸化物を放出そして還元する、動作をする。下流触媒224は一般的に、貴金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属、そして基材の金属酸化物、を含む触媒である。この特定の例において、触媒224は、白金とバリウムを含む。また、他の各種排気制御装置を本発明において用いることもでき、例えば、パラジウム又はペロブスカイトを含む触媒等である。また、排気酸素センサ230〜240は、各種形式のセンサとすることができる。例えばそれは、広範囲に亘る空燃比の表示を行うリニア酸素センサとすることができる。また、理論空燃比のポイントにおいて、センサ出力の切換えを行う切換型排気酸素センサとすることもできる。さらに、システムは、センサ230〜240の全てを持つ必要はなく、例えばセンサ230，234，240だけを持つものとすることができる。
【００７４】
図２Ａのシステムが「空気／リーン」モードで運転されるとき、第１燃焼室グループ210が燃料噴射なしで運転され、第２燃焼室グループ212がリーン空燃比（一般的に約18:1よりもリーン）で運転される。それで、この場合に、そしてこの動作中、センサ230，232は、実質的に無限大の空燃比に遭遇する。一方、センサ234，236は、グループ212の気筒で燃焼中の空燃比を本質的に検出する（厳密には吸蔵還元触媒222による遅延とフィルタ作用に影響される）。さらに、センサ238，240は、第１燃焼室グループ210からの実質的に無限大の空燃比と、第２燃焼室グループ212からのリーン空燃比との混合気に遭遇する。
【００７５】
後述するように、センサ230，232の診断は、「空気／リーン」モードで動作中にセンサがリーン以外の空燃比を表示するか否かにより、実行することができる。また、触媒220，222の診断は、図２Ａのシステムにおいて「空気／リーン」モードで動作するとき、触媒が空燃比の変動に遭遇しないので、実施不可とされる。
【００７６】
ここで、図２Ｂを参照すると、第１気筒グループ210B及び第２気筒グループ212Bを持つエンジン10Bが示されている。この例において、燃焼室グループが均等に分散している直列４気筒エンジンが示されている。しかしながら、図２Ａを参照して上述したように、燃焼室グループは、等しい数の気筒を持つ必要はない。この例において、両気筒グループ210B，212Bからの排気は、排気マニフォールドで集合する。エンジン10Bは触媒220Bに接続される。センサ230B，232Bは、上流触媒220Bの上流と下流に配置される。下流触媒224Bは触媒222Bに接続される。加えて、第３排気酸素センサ234Bが触媒224Bの下流に配置される。
【００７７】
図２Ｂに関し、エンジンが「空気／リーン」モードで動作するとき、いずれの気筒グループがリーン動作し、いずれの気筒グループが燃料噴射なしに動作しているか、に拘わらず、排気酸素センサと触媒の全ては、グループ210Bからの実質的に無限大の空燃比を持つガスと、グループ212Bからのリーン空燃比を持つガスとの混合気に、遭遇する。
【００７８】
ここで、図２Ｃを参照すると、図２Ａのものと同様のシステムが示されている。しかしながら、図２Ｃにおいて、気筒グループ210C，212Cは、エンジン・バンクに跨り分配されており、各バンクが、第１グループと第２グループの両方に気筒を持つようになっている。それで、この例においては、グループ210Cの２気筒とグループ212Cの２気筒が、触媒220Cに接続される。同様に、グループ210Cの２気筒とグループ212Cの２気筒が、触媒222Cに接続される。
【００７９】
図２Ｃのシステムにおいて、エンジンが「空気／リーン」モードで動作中、センサ230C〜240Cの全てと、触媒220C〜224Cの全てが、図２Ａを参照して上述のように、実質的に無限大の空燃比を持つガスと、リーン空燃比を持つガスとの混合気に、遭遇する。
【００８０】
ここで、図２Ｄを参照すると、さらに別の構成が記載されている。この例において、第１気筒グループ210Dと第２気筒グループ212Dは、完全に独立した排気流路を持つ。それで、エンジンが、「空気／リーン」モードで動作しているとき、燃料が噴射されない気筒グループ210D、センサ230D，232D，238Dは全て、実質的に無限にリーンの空燃比に遭遇する。一方、センサ234D，236D，240Dは、リーン排気混合気に遭遇する（触媒222D，226Dの遅延及びフィルタ作用には影響される）。
【００８１】
一般的に図２Ｃのシステムは、V型8気筒エンジン用に選択され、そこにおいて、Vバンクの一方が触媒220Cに接続され、他方のバンクが触媒222Cに接続され、第１気筒グループと第２気筒グループが210Cと212Cとにより表示される。しかしながら、V型10気筒エンジンについては図２Ａ又は図２Ｄの構成が選択される。
【００８２】
ここで、図２Ｅ〜図２Ｈを参照すると、燃料供給と空燃比についての各種動作モードが記載されている。これらの動作モードは、エンジン10の排気部に接続された１つ又は複数の排気酸素センサに応答した、供給燃料に対するフィードバック補正を含む。これらのモードはまた、適応学習モードを含む。学習モードには、エンジン10への吸入空気又は供給燃料のいずれかにより生じる誤差の適応学習、エンジン10へ吸入される燃料蒸気の濃度の適応学習、及び、燃料とアルコールの混合物で動作するようにされたエンジン等の複燃料エンジンの燃料混合物の適応学習、が含まれる。
【００８３】
ここで、図２Ｅを参照すると、一定のエンジン動作状態、例えば十分なエンジン動作温度が、満たされると、閉ループもしくはフィードバック燃料制御が、ブロック1220において可能とされる。最初に、ブロック1218において「空気／リーン」モードになければ、図２Ｅに記載の動作が進行する。「空気／リーン」モードにあれば、図５の空燃比制御が実行される。「空気／リーン」モードになく、かつ閉ループ燃料制御のとき、目標空燃比（A/Fd）がステップ1222において決定される。目標空燃比は、本質的に三元触媒のピーク効率ウインドウ内で動作することにより、排出量を低減するために、理論空燃比とすることができる。目標空燃比はまた、燃料経済性の向上を得るために理論空燃比よりも全体としてリーンにすることもできるし、加速が要求されている、又はより迅速な触媒の暖機が望まれるかのいずれかのときに、理論空燃比よりもリッチにすることもできる。ブロック1224において、目標燃料量Fdが、以下の数式から生成される。
【００８４】
Fd=(MAF*Ka)/(A/Fd*FV)-VPa
ここで、MAFは、質量空気量計、又は一般的に知られている吸気マニフォールド圧力の表示に応じた速度密度（speed density）計算、のいずれかから導くことができる。Kaは、実際の空燃比の長期的な誤差を補正する適応学習項である。この誤差は、質量空気量計の故障、燃料噴射弁の低い精度等、エンジン10へ吸入される空気量又はエンジン10へ噴射される燃料のいずれかにおける誤差が、原因となり得る。Kaの刷新は、特に、図２Ｆを参照して、より詳細に後述される。FVは、１つ又は複数の排気酸素センサから導かれるフィードバック変数である。それの生成は、特に、図２Ｅを参照して、より詳細に後述される。VPaは、エンジン10へ導入される燃料蒸気について、補正するための適応学習補正値であり、それの刷新は、特に、図２Ｇを参照して、より詳細に後述される。
【００８５】
目標燃料量Fdは、燃料をエンジン10へ供給するのが可能とされた燃料噴射弁を駆動するために、ブロック1226において、目標燃料パルス幅へと変換される。
【００８６】
図２Ｅのステップ1228〜1240は概略的には、１つ又は複数の排気センサに応答してフィードバック変数FVを生成する比例積分制御器について記載している。積分項Δi及び比例項Piが、ステップ1228において決定される。ここでは、比例項と積分項が１つずつ示されているのみであるが、空燃比を全体として偏らせるように、リーン方向に補正するときと、リッチ方向に補正するときとで、異なる項を用いてもよい。ステップ1230において、EGOとして示される排気酸素センサの出力が読み取られて、目標値A/Fdと比較される。信号EGOは、リーン空燃比又はリッチ空燃比のいずれかの単純な二状態表示となり得る。信号EGOはまた、エンジン10における実際の空燃比の表示であってもよい。さらに、信号EGOは、三元触媒コンバータの上流に配置された１つの排気酸素センサにのみ応答するものともできる。そして、信号EGOは、三元触媒コンバータの上流と下流に配置された排気酸素センサの両方に応答するものともできる。
【００８７】
信号EGOが目標空燃比A/Fdよりも大きく（ブロック1230）、先のサンプリングにおいてもA/Fdよりも大きかったとき（ブロック1232）、フィードバック変数FVは、積分値Δiでディクリメントされる（ブロック1234）。言い換えると、排気がリーンであると表示され、前のサンプリング期間にもリーンであったとき、信号FVは、供給燃料にリッチ補正を行うように、ディクリメントされる。反対に、信号EGOが目標空燃比A/Fdよりも大きいが（ブロック1230）、前のサンプリング中にはA/Fdより大きくないとき（ブロック1232）、比例項Piが、フィードバック変数FVから引かれる（ブロック1236）。つまり、排気がリッチからリーンへ変化するとき、フィードバック変数FVから比例項Piをディクリメントすることにより、迅速なリッチ補正が行われる。
【００８８】
反対に、信号EGOがA/Fdより小さく、排気がリッチであることを表示し（ブロック1230）、前のサンプリング期間に排気がリッチであったとき（ブロック1238）、積分項Δiがフィードバック変数FVに加えられる（ブロック1242）。しかしながら、排気がリッチであるが（ブロック1230）、前はリーンであったとき（ブロック1238）、比例項Piがフィードバック変数FVに加えられる（ブロック1240）。
【００８９】
この具体例において、フィードバック変数FVは、燃料供給量の数式（ブロック1224）の分母にある、ことを記すべきである。従って、フィードバック変数FVが1よりも大きいとき、リーン空燃比補正が行われ、信号FVが1よりも小さいとき、リッチ補正が行われる。他の例において、フィードバック変数を分子に置いてもよく、その場合には、逆の補正がなされることになる。
【００９０】
他の空燃比フィードバック制御法として、例えば状態空間制御、非線形制御等を、用いることができるということを、記すべきである。
【００９１】
ここで、図２Ｆを参照すると、空気流量計又は燃料噴射弁等構成部品の不良が起こす空燃比誤差に対する修正値を適応学習するルーチンについて、以下に述べる。動作が「空気／リーン」モードにあり（ブロック1248）、長期的空燃比誤差の適応学習が望まれ（ブロック1250）そして閉ループ燃料制御が可能とされている（ブロック1252）とき、ブロック1254において燃料蒸気密度の適応学習が実施不可とされる。そしてブロック1258において、目標空燃比A/Fdが、理論空燃比の値に設定される。エンジン10の動作空燃比が過剰にリッチであるので、フィードバック値FVが1より大きい（ブロック1260）又は、リーン燃料補正が望まれるという表示がなされるとき、ブロック1264において適応学習項Kaがディクリメントされる。つまり、エンジン10の動作空燃比が過剰にリッチであり、空燃比フィードバック制御変数FVが連続してリーン補正を行っているのが明らかであるとき、供給燃料量に対するリーン補正が行われている（図２Ｅのブロック1224を参照）。反対に、フィードバック制御がリッチ補正が行われていることを示しているとき（ブロック1260）、ブロック1266において適応学習項Kaはインクリメントされる。つまり、フィードバック制御が継続してリッチ補正を行うとき、適応学習項Kaはリッチ補正を行うように、インクリメントされる。
【００９２】
ここで、図２Ｇを参照すると、エンジン10に吸入される燃料蒸気の濃度の適応学習が記載されている。先に述べたように、燃料蒸気が、燃料タンク160及び燃料蒸気吸蔵キャニスター164から吸気マニフォールド44へ蒸気パージ制御弁168を介して吸入される。ここでは、エンジン10へ燃料蒸気が吸入されているのを相殺するために、供給される燃料量を修正する適応学習値VPaが生成される。燃料蒸気パージが可能とされるのは、例えば、雰囲気温度の表示が閾値を越えるとき、パージなしのエンジン動作期間が閾値を越えたとき、又は、エンジン動作が理論値、リッチ又は均一空燃比モードに切り換えられたとき、等である。
【００９３】
「空気／リーン」モードにないとき（ブロック1268）であって、燃料蒸気パージが可能とされており（ブロック1270）、燃料蒸気密度の適応学習も可能とされており（ブロック1274）、閉ループ燃料制御が可能とされているとき（ブロック1276）、適応学習項Kaにより与えられる空燃比誤差の適応学習が実施不可とされる（ブロック1280）。
【００９４】
ブロック1282において、リーン又はリッチ空燃比補正がなされているか否かを判定するために、信号FVが1と比較される。この例において、フィードバック変数FVを生成するために、理論空燃比回りでの閉ループ燃料制御が利用される。しかしながら、燃料蒸気のエンジン10への吸入に応じてリーン又はリッチ空燃比補正が行われているか否かを判定するために、いかなる空燃比においても、いかなる空燃比制御システムも用いることができる。この例について続けると、フィードバック変数FVが1よりも大きく（ブロック1282）リーン空燃比補正がなされていることを表示するとき、ブロック1286において蒸気適応項VPaがインクリメントされる。他方で、フィードバック変数が1より小さく、リッチ空燃比補正が行われていることを表示するとき、ブロック1290において蒸気密度の適応学習項VPaがディクリメントされる。
【００９５】
図２Ｇを参照して上述の動作により、適応学習項VPaが吸入される燃料蒸気の蒸気密度を適応学習し、この適応項は、例えば図２Ｅのブロック1224において、供給される燃料を修正するのに用いられる。
【００９６】
ここで、図２Ｈを参照すると、燃料混合比の適応学習が記載されている。例えば、エンジン10が、ガソリンとメタノール等のアルコールとの未知の混合物で動作することがある。以下に記載された適応学習ルーチンが、実際に用いられている燃料混合比の表示を行う。繰り返しになるが、この適応学習は、１つ又は複数の酸素センサに応答するものである。
【００９７】
「空気／リーン」モードにないときであって、燃料タンクの燃料レベルが変化し（ブロック1290）、そしてエンジン10が閉ループ燃料制御モードで動作しているとき（ブロック1292）、適応学習項Kaによる空燃比誤差の適応学習と、適応学習項VPaによる燃料蒸気密度の適応学習が、ブロック1294において実施不可とされる。ブロック1296において、図２Ｅを参照して上述のように、フィードバック変数FVが決定される。フィードバック変数FVに応答して、全体的なエンジン空燃比が判定され、それに従い、燃料混合比が推定される（ブロック1298）。言い換えると、いかなる燃料混合比であっても理論空燃比は知られている。そして、フィードバック変数FVがエンジン空燃比を表示することも知られている。例えば、フィードバック変数FVが1に等しいとき、このFVは純粋なガソリンについての理論空燃比を表示している。例えば、FVが1.1に等しいとき、全体的なエンジン空燃比は、ガソリンについての理論空燃比よりも10%リーンである、ということになる。従って、フィードバック変数FVから、ブロック1298において、燃料混合比が容易に推定される。
【００９８】
ここで、図３Ａを参照すると、エンジン出力を制御し、エンジン動作モードの間で移行するルーチンが記載されている。最初にステップ310において、ルーチンが目標エンジン出力を決定する。この例において、目標エンジン出力は、目標エンジン・ブレーキ・トルクである。目標エンジン出力トルクを判定するのに種々の方法があり、例えば、目標車輪トルクと減速比に基づく、ペダル位置とエンジン速度に基づく、ペダル位置と車速と減速比とに基づく又は各種他の方法に基づく、ものとすることができる。また、エンジントルク以外の各種目標エンジン出力値を用いることができ、例えばそれは、エンジン馬力又はエンジン加速度等である。
【００９９】
次に、ステップ312において、現在の状態において、目標エンジン出力が所定範囲内にあるか否かについての判定を行う。この特定の例において、ルーチンは、目標エンジン出力が所定のエンジン出力トルクよりも小さいか否か、そして現在のエンジン速度が所定の速度範囲内にあるか否か、を判断する。この判定には他の各種状態を用いることができ、例えば、エンジン温度、触媒温度、モードの移行、減速比の遷移等である。言い換えると、ルーチンは、ステップ312において、目標エンジン出力と現在の運転状態に基づき、いずれのエンジン動作モードが望まれるかを判定する。例えば、目標エンジン出力トルクとエンジン速度とに基づき、一部の気筒だけを燃焼させて動作することが可能であるが、燃料蒸気のパージやマニフォールド負圧の供給等の他の必要性により、全ての気筒を燃焼させて動作することが望まれる、状態もあり得る。言い換えると、マニフォールド負圧が所定値を下回ると、エンジンは、全ての気筒が噴射燃料を燃焼させて動作する状態へ移行される。また、ブレーキ・ブースターの圧力が所定の値を下回ると、その移行が求められることもあり得る。
【０１００】
他方で、触媒の温度が燃焼していない気筒を通り抜けることになるパージされた蒸気を酸化するのに十分であるとき、燃料蒸気パージ中の「空気／リーン」モードでの動作が許可される。
【０１０１】
図３Ａについて続けると、ステップ312の結果がYESのとき、ルーチンはステップ314において、全ての気筒が現在動作しているか否かについて、判定する。ステップ314の結果がYESのとき、全ての気筒が燃焼する状態から、幾つかの気筒を不作動にし、残りの気筒を全ての気筒が燃焼しているときよりもリーンの空燃比で運転する状態への移行がスケジューリングされる。不作動にされる気筒の数は、目標エンジン出力に基づく。ステップ316の移行は、一例であるが、気筒のあるものへの燃料供給を実施不可にしながら、スロットル弁を開き、そして燃焼気筒への燃料を増大させる。それで、エンジンは、全ての気筒において燃焼を実行する状態から、後述の「空気／リーン」モードへ移行する。言い換えると、エンジントルクを滑らかに変化するために、残りの気筒への燃料が、スロットル弁が開かれるのと同時に、迅速に増大される。このようにして、全ての気筒が燃焼しているときよりもリーンな空燃比で、一部の気筒に燃焼を実行させて運転することが可能である。さらに、燃焼を実行している残りの気筒は、全ての気筒が燃焼しているときよりも気筒あたりの負荷が高い状態で、動作する。このようにして、空燃比のリーン限界が高められ、エンジンがよりリーンで動作し、燃料経済性の向上を得る、のを可能とする。
【０１０２】
次に、ステップ318において、ルーチンは、空気と燃料を燃焼させている気筒の数に基づき、実際のエンジン出力の推定値を判定する。この例において、ルーチンは、エンジン出力トルクの推定値を判定する。この推定値は、各種のパラメータに基づくものとできる。例えばエンジン速度、エンジン空気量、エンジンの燃料噴射量、点火時期及びエンジン温度である。
【０１０３】
次に、ステップ320において、判定されたエンジン出力が目標エンジン出力に近付くように、動作中の気筒への燃料噴射量を調整する。言い換えると、燃焼を実行している気筒のサブセットへの燃料噴射量を調整することにより、エンジン出力トルクのフィードバック制御が行われる。
【０１０４】
このようにして、本発明によれば、一部のエンジン気筒のリーン燃焼中に燃料噴射量を変更することにより、迅速なトルク制御を行うことが可能である。それにより、燃焼中の気筒は、より高い気筒あたりの負荷で動作し、結果として、動作空燃比の範囲が広がる。エンジンがこの高い空燃比で動作できるように、気筒への空気量が増やされ、それにより、熱効率が向上する。付加的な作用として、空気量を増大するためのスロットル弁の開放が、エンジンのポンプ仕事を低減し、さらに燃料経済性を向上する。そのようであるので、本発明によれば、エンジンの効率と燃料経済性を大きく向上させることができる。
【０１０５】
ステップ312に戻ると、その判断結果がNOのとき、ルーチンはステップ322に進み、そこで、全ての気筒が現在燃焼しているか否かについての判断がなされる。ステップ322の結果がNOのとき、ルーチンはステップ324へ進み、そこで、一部の気筒の運転から、全ての気筒の運転への移行がなされる。具体的には、スロットル弁が閉じられ、既に燃焼している気筒への燃料噴射量が減少されると同時に、先に空気燃料混合気を燃焼させていなかった気筒に燃料が追加される。そして、ステップ326において、ルーチンは、ステップ318と同様の形態で、エンジン出力の推定値を判定する。しかしながら、ステップ326において、ルーチンは、エンジン出力を発生していない気筒の数に基づきその分のエンジン出力を無視するステップ318とは異なり、全ての気筒がエンジントルクを発生していると仮定する。
【０１０６】
最後に、ステップ328において、ルーチンは、目標エンジン出力が目標エンジン出力へ近付くように、全ての気筒への燃料噴射量と空気量の少なくとも１つを調整する。例えば、理論空燃比で動作中、ルーチンは、エンジントルクを制御するために電子スロットルを調整することができ、燃料噴射量は、目標とする理論空燃比に平均空燃比を維持するために、調整される。他方で全ての気筒が理論空燃比よりもリーンで動作しているときは、エンジントルクを制御するために、気筒に対する燃料噴射量を調整し、そしてエンジン空気量を制御そして空燃比を目標のリーン空燃比へ制御するために、スロットルを調整することができる。全ての気筒がリッチ空燃比で動作している間、エンジン出力トルクを制御するためにスロットルが調整され、そしてそのリッチ空燃比を目標空燃比へ制御するために、燃料噴射量を調整することができる。
【０１０７】
図３Ａは、エンジン・モードのスケジューリングと制御の一例を示している。以下に述べるように、他の各種のものを用いることができる。
【０１０８】
具体的には、ここで、図３Ｂを参照すると、エンジン速度に対するエンジン出力を表すグラフが、示されている。具体的に述べると、エンジン出力が、エンジントルクにより表されているが、他の種々のパラメータを用いることができ、例えば、車輪トルク、エンジン出力、エンジン負荷等である。グラフは、４つの動作モードのそれぞれで得ることのできる最大トルクを示している。利用可能なトルクの割合や、他の適切なパラメータが、最大利用可能トルクに代えて用いられ得る。この実施形態における４つの動作モードには以下のものが含まれる。
【０１０９】
すなわち、図３Ｂに表された例においてはライン336Aとして図示された、一部の気筒を理論空燃比よりもリーンで運転し、残りの気筒を実質的に燃料なしに空気が通りぬける状態で運転するモード（このモードの間、スロットルは実質的に開いている）、図３Ｂに表された例においてはライン334Aとして図示された、一部の気筒を理論空燃比で運転し、残りの気筒を実質的に燃料なしに空気が通りぬける状態で運転するモード（このモードの間、スロットルは実質的に開いている）、図３Ｂに表された例においてはライン332Aとして図示された、全ての気筒を理論空燃比よりもリーンで運転するモード（このモードの間、スロットルは実質的に開いている）、そして図３Ｂに表された例においてはライン332Aとして図示された、エンジントルクを最大限利用するために、全ての気筒を実質的に理論空燃比で運転するモード、である。
【０１１０】
上述のものは、8気筒エンジンが用いられ、気筒グループが均等に２つに分けられている、本発明による実施形態の一例である。しかしながら、本発明によれば、各種の他の構成を用いることができる。具体的には、種々の気筒数のエンジンを用いることができ、気筒グループを不均等に分けることができるとともに、さらなる動作モードを可能とするためにさらに分割することもできる。V型8気筒エンジンが用いられる図３Ｂに表された一例については、ライン336Aが実質的に燃料なしに空気で4気筒が動作する運転状態を示し、ライン334Aが、4気筒が理論空燃比で動作し、4気筒が空気で動作する運転状態を示し、ライン332Aが、8気筒がリーン空燃比で動作する状態を示し、そしてライン330Aが、8気筒が理論空燃比で動作する状態を表す。
【０１１１】
上述のグラフは、上述のモードのそれぞれにおいて、利用可能なトルクの範囲を示している。具体的には、上述のモードのいずれかについて、利用可能なエンジン出力トルクは、グラフにより示された最大値よりも小さいトルクである。また、混合気の空燃比が全体として理論空燃比よりもリーンであるモードのいずれにおいても、エンジンが周期的に気筒の全てを理論空燃比又はリッチ空燃比での運転に切り換えることがある、ことを記すべきである。これは、排気制御装置に吸蔵された酸化物（例えばNOx）を還元するためになされる。例えば、この切換えは、排気制御装置に吸蔵されたNOxの量、又は排気制御装置を出て行くNOxの量、又は車両の走行距離あたりの排出NOx量に基づき、開始することができる。
【０１１２】
これら各種モードに亘る動作を示すために、動作の幾つかの例が記載される。以下は、本発明の従い実行することができる多くのものの単なる例示の記載であり、本発明による唯一の動作モードではない。第１の例として、軌跡Aに沿ったエンジン動作を考える。この場合において、エンジンは最初に、４気筒が理論空燃比よりもリーンで、４気筒が実質的に噴射燃料なしに空気を送給する状態で、動作している。そして、運転状態に応じて、軌跡Aに沿ってエンジン動作状態を変化することが望まれる。この場合、エンジン動作状態を、4気筒が実質的に理論空燃比の燃焼状態で動作し、4気筒が実質的に噴射燃料なしに空気を送給して動作する状態へ、変化させることが望まれる。この場合、空燃比を理論空燃比に向けて減少させ、対応してエンジントルクを増大するために、燃焼中の気筒にさらなる燃料が付加される。
【０１１３】
第２の例として、軌跡Bについて考える。この場合において、4気筒が実質的に理論空燃比で燃焼しており、残りの4気筒が実質的に噴射燃料なしに空気を送給する状態で、エンジンが動作することから始まる。そして、運転状態に応じて、エンジン速度が変化し、エンジントルクを増大させることが望まれる。これに応答して、全ての気筒が、リーン空燃比で空気と燃料を燃焼させることが可能とされる。このようにして、リーン空燃比での動作を行いながら、エンジン出力を増大させることが可能である。
【０１１４】
第３の例として、軌跡Cについて考える。この例において、エンジンは、全ての気筒が実質的に理論空燃比で燃焼している状態で、動作している。目標エンジントルクの減少に応答して、目標エンジン出力を提供するために、4気筒が不作動にされる。
【０１１５】
図３Ｂについて、具体的にはライン330〜336について続けると、例示の4つのモードのそれぞれについてのエンジン出力又はトルクの表示、について以下に記載する。例えば、ライン330は、8気筒が理論空燃比で動作しているときに、エンジン速度N1において、得ることのできるエンジン出力又はトルクを示す。別の例として、ライン332は、8気筒がリーン空燃比で動作しているときに、エンジン速度N2において、得ることのできるエンジン出力又はトルクを表示する。ライン334は、4気筒が理論空燃比で、残りの4気筒が空気のみで動作しているときに、エンジン速度N3において、得ることのできるエンジン出力又はトルクを表示する。そして最後に、ライン336は、4気筒がリーン空燃比で、残りの4気筒が空気のみで動作しているときに、エンジン速度N4において、得ることのできるエンジン出力又はトルクを表示する。
【０１１６】
ここで、図３Ｃを参照すると、エンジン動作モードを選択するための、図３Ａの代替となるルーチンが記載されている。この特定の例において、ルーチンは、4気筒と8気筒の燃焼との間及び、リーン空燃比の燃焼と理論空燃比の燃焼との間での選択についてのものである。しかしながら、このルーチンは、他の各種の組合せ及び気筒数に、容易に適応することができる。図３Ｃについて続けると、ステップ340において、ルーチンは、4気筒が実質的に理論空燃比で燃焼し、残りの4気筒が実質的に噴射燃料なしに空気を送給する「4気筒理論空燃比」モードで得ることのできるトルク（Tq_MAX_4S）よりも、スケジュール／要求されたトルク（Tq_SCHED）が小さいか否かを判断する。エンジントルクは、本発明によるものの一例として用いられているに過ぎない、ということを記すべきである。例えば、車輪トルク、エンジン動力、車輪動力、負荷等、他の各種方法を利用することができる。さらに、制御能力を向上させるために「4気筒理論空燃比」において得ることのできる最大トルクを調整するために、調整係数（TQ_LO_FR）が用いられる。
【０１１７】
ステップ340の結果がYESのとき、ルーチンはステップ342へ進み、そこで、フラグ（INJ_CUTOUT_FLG）を1にセットすることにより、トルクの変調が要求される。言い換えると、ステップ340の結果がYESのとき、ルーチンは、望ましいモードは、4気筒が燃焼し、残りの4気筒が噴射燃料なしに空気を流すものである、と判定する。さらに、ステップ342において、ルーチンは、移行ルーチン（図3Dを参照）を呼び出す。次に、ステップ343において、4気筒の噴射弁が遮断される。それから、ステップ344において、ルーチンは、4気筒が理論空燃比よりもリーンで動作し、残りの4気筒が実質的に噴射燃料なしに空気を流すモードで得ることのできる最大トルクよりも、要求トルクが小さいか否かを判断する。言い換えると、パラメータTQ_SCHEDがパラメータ（TQ_MAX_4L*TQ_LO_FR）と比較される。ステップ344の結果がYESのとき、これは、リーン動作が利用可能であることを表示しており、ルーチンはステップ346へ進む。ステップ346において、目標空燃比（LAMBSE-これはA/Fdにも対応している）が、エンジン速度とエンジン負荷に基づき決定されたリーン空燃比（LEAN_LAMBSE）に設定される。
【０１１８】
ステップ344の結果がNOのとき、ルーチンはステップ348へ進み、そこで、目標空燃比が理論空燃比に設定される。それで、本発明の実施形態のこの例によれば、「4気筒」モードでの運転が可能なとき、「4気筒リーン」モードと「4気筒理論空燃比」モードとの間の選択が可能である。
【０１１９】
ステップ340の結果がNOのとき、ルーチンはステップ350へ進む。ステップ350において、ルーチンは、フラグ（INJ_CUTOUT_FLG）が1に等しいか否か判断する。言い換えると、エンジンが「4気筒」モードで動作していることを現在の状態が示すとき、ステップ350の結果はYESである。ステップ350の結果がYESのとき、ルーチンは、図３Ｅにおいて後述の過渡ルーチンを呼び出し、フラグを0にセットする。それから、ルーチンはステップ354へ進み、そこで、「8気筒リーン」モードで得ることのできる最大トルク（TQ_MAX_8L）よりも要求トルクが小さいか否かを判断する。ステップ354の結果がYESのとき、ルーチンはステップ356へ進む。言い換えると、「8気筒リーン」モードにおけるエンジントルク要求を満たすことが可能なとき、ステップ356において、目標空燃比（LAMBSE）がエンジン速度と負荷に基づく目標リーン空燃比に設定される。
【０１２０】
図３Ｃについて続けると、ステップ354の結果がNOのとき、エンジンが「8気筒理論空燃比」モードで運転され、目標空燃比（LAMBSE）がステップ358において理論空燃比に設定される。
【０１２１】
ここで、図３Ｄ１（グラフ）を参照すると、「8気筒」モードから「4気筒」モードへの移行中のエンジン動作の一例が記載されている。図３Ｄ１(A)は、気筒モードの4気筒から8気筒への変更時期を示す。図３Ｄ１(B)は、スロットル位置の変化を示す。図３Ｄ１(C)は、点火時期の変化を示す。図３Ｄ１(D)は、エンジントルクを示す。この例において、グラフは、スロットル位置が徐々に増大すると、エンジントルクが実質的に一定のままとなる量だけ、点火時期が遅角される。グラフは直線を示しており、これはエンジン動作の最適化されたものであり、勿論実際には、いくらかの変動を示すことになる。前述のスロットル位置と点火時期の動きは、モードの移行前に起こることを記すべきである。スロットル位置と点火時期が所定値に到達すると、気筒モードが変更され、この時点で点火時期は最適時期（MBT）に戻される。このようにして、実質的にエンジントルクの変動なしに、エンジン気筒モードの切換えが、実行される。
【０１２２】
ここで、図３Ｄ２を参照すると、「8気筒」モードから「4気筒」モードへ移行するルーチンが記載されている。ステップ360において、ルーチンは、エンジンが現在8気筒モードで動作しているか否か判断する。ステップ360の判断結果がYESのとき、ルーチンはステップ362へ進む。ステップ362において、ルーチンは、特に、図３Ｃを参照して上述のように、各種の状態が4気筒動作が利用できるということを示しているか否かを判断する。ステップ362の結果がYESのとき、ルーチンはタイマー（IC_ENA_TMR）をインクリメントする。そして、ステップ366において、ルーチンは、タイマーが予め選択された時間（IC_ENA_TIM）よりも小さいか否か判断する。
【０１２３】
この時間は、エンジン運転状態に基づき調整することができる。一例として、この時間は、1秒間という一定値に設定することができる。尚、この時間は、ドライバがアクセルペダルの開閉をしたか否かに応じて、調整することもできる。
【０１２４】
図３Ｄ２について続けると、ステップ366の結果がYESのとき、ルーチンはステップ368へ進む。ステップ368において、ルーチンは、トルク比（TQ_RATIO）、点火遅角量、及び相対的なスロットル位置（TP-REL）を計算する。具体的には、トルク比は、不作動にされている気筒の数（この場合は4）、気筒の総数（この場合は8）、現在のタイマー値及びタイマー限界値（IC_ENA_TIM）に基づき、計算される。さらに、点火遅角量が、トルク比の関数として計算される。最終的に、相対スロットル位置がトルク比の関数として計算される。反対に、ステップ366の結果がNOのとき、ルーチンはステップ370へ進む。ステップ370において、ルーチンは、「4気筒」モードで動作し、点火遅角量をゼロに設定する。
【０１２５】
図３Ｄ１における時間T1とT2との差は、タイマー限界値（IC_ENA_TIM）に対応する、ということを記すべきである。
【０１２６】
ここで、図３Ｄ３（グラフ）を参照すると、図３Ｄ３(A)〜図３Ｄ３(D)は、4気筒モードから8気筒モードへの移行を示している。この場合に、時間T1において、点火時期と気筒の数が変更される。そして、（タイマー限界値に対応する）時間T1から時間T2まで、エンジントルクを実質的に一定に維持しながら、スロットル位置と点火時期が、最適な値に近付くように、変更又は徐々に調整される。3つの異なる応答が、パラメータIC_ENA_TIMにより設定されるように、3つの異なる移行時点において、与えられる。さらに、A，Bと記されている最初の2つの応答は、例えば、エンジントルクの僅かな穏やかな増大を要求するのみである。しかしながら、状況Cにおいては、ドライバはエンジントルクの急激な増大を要求している。この場合において、グラフは、スロットル位置（TP）及び点火時期（SPK）の調整と、気筒数の変更を、対応するエンジン出力（T）と共に示している。
【０１２７】
ここで、図３Ｅを参照すると、4気筒モードから8気筒モードへの移行ルーチンが記載されている。最初にステップ372において、ルーチンは、エンジンが4気筒モードで現在動作しているか否かを判定する。ステップ372の結果がYESのとき、ルーチンはステップ374へ進み、そこで、図３Ｃを特に参照して上述したように、8気筒モードで動作することが要求されているか否か判断される。ステップ374の結果がYESのとき、ルーチンはステップ376へ進む。ステップ376において、ルーチンは、タイマー（IC_DIS_TMR）をインクリメントし、全ての気筒を作動させる。それから、ステップ378において、ルーチンは、タイマー値が限界時間（IC_DIS_TIM）未満であるか否か判断する。ここで上述のように、このタイマー限界値は、異なるエンジン応答を得るために調整される。ステップ378の結果がYESのとき、ルーチンはステップ380へ進み、そこで、トルク比、点火遅角量及び相対スロットル位置が計算される。
【０１２８】
ここで、図４Ａを参照すると、エンジンのアイドル速度を制御するルーチンが記載されている。最初にステップ410Aにおいて、アイドル速度制御が要求されているか否かについての判断がなされる。具体的には、エンジン速度が所定のアイドル速度制御範囲に入るか否か、アクセルペダル踏み込み量が所定量よりも小さいか否か、車速が所定値よりも小さいか否か、そして、アイドル速度制御が要求されているという表示があるか否かについて判断する。ステップ410Aの結果がYESのとき、ルーチンはステップ412Aにおいて目標エンジン速度を判定する。この目標エンジン速度は、種々の要素、例えばエンジン冷媒温度、エンジン始動からの経過時間、変速段位置（例えば、変速機がニュートラルにあるとき、ドライブにあるときと比較して、エンジン速度が高いのが通常である）、空調等アクセサリの状態、及び触媒温度、に基づく。具体的には、エンジン暖機状態の間触媒の温度を上昇させるための熱を増大するために、目標エンジン速度を高めることができる。
【０１２９】
そして、ステップ414Aにおいて、ルーチンは実際のエンジン速度を判定する。実際のエンジン速度を判定するには種々の方法がある。例えば、エンジン速度は、エンジンのクランクシャフトに接続されたエンジン速度センサから計測することができる。エンジン速度を、カムシャフト位置センサ等他のセンサと時間とに基づき推定することもできる。そして、ステップ416Aにおいて、ルーチンは、所定のエンジン速度と計測されたエンジン速度とに基づき制御動作を演算する。例えば、フィードフォワード制御にフィードバックの比例積分制御を加えたものを用いることができる。実際のエンジン速度が目標速度に近付くように、他の種々の制御アルゴリズムを用いることもできる。
【０１３０】
次に、ステップ418Aにおいて、エンジンが現在「空気／リーン」モードで動作しているか否か判断する。ステップ418Aの結果がNOのとき、ルーチンはステップ420Aへ進む。
【０１３１】
ここで、ステップ420aに言及すると、一部の気筒がリーン空燃比で動作し、残りの気筒が噴射燃料なしに動作する、「空気／リーン」モードへ、エンジンが移行すべきか否かについての判断がなされる。この判断は、各種の要素に基づきなされる。例えば、全ての気筒が動作している状態に留まるのが望まれる場合において、各種の状態が生じ得る。例えば、燃料蒸気パージ、適応空燃比学習、ドライバによるエンジン出力の増大要求、排気制御装置に吸蔵された酸化物の放出と還元をする又は硫黄等の汚染物質を取り除くために排気と触媒の温度を高めるための全気筒のリッチ空燃比での運転、排気制御装置を目標温度に制御するために排気温度を増大又は維持する、又は過熱状態のために排気制御装置の温度を低下させるための運転がある。加えて、上記状態は、全ての気筒が動作している、又は全ての気筒が同じ空燃比で動作しているときに、起こるのみならず、他の状態でも起こり得る。例えば、一部の気筒が理論空燃比で動作しており、他の気筒がリッチ空燃比で動作しているとき、一部の気筒が燃料なしに空気のみで動作しており、他の気筒がリッチ空燃比で動作しているとき、そして一部の気筒が第１空燃比で動作しており、他の気筒がそれと異なる第２空燃比で動作しているときである。いずれにしても、これら状態は、「空気／リーン」モードからの移行又は、「空気／リーン」モードでの運転を禁止することになり得る。
【０１３２】
ここで、図４Ａのステップ422Aに言及すると、第２気筒グループへの燃料以外のパラメータが、エンジン出力を制御し、それによりエンジン速度を制御するために、調整される。例えば、気筒グループの全てがリーン空燃比である状態でエンジンが動作しているならば、気筒グループの全てに噴射される燃料は、所定の制御動作に基づき調整される。気筒の全てが理論空燃比で動作する「理論空燃比」、モードでエンジンが動作しているならば、スロットル弁又は空気バイパス弁を調整することにより、エンジン出力、それによりエンジン速度が調整される。さらに、「理論空燃比」モードにおいては、目標空燃比と、排気流路内の排気酸素センサからの計測空燃比とに基づき、気筒に噴射される燃料量を独立して調整することにより、調整される。
【０１３３】
それで、本発明によれば、「空気／リーン」モードで動作しているとき、空気と燃料を燃焼している気筒への燃料量を調整することにより、アイドル速度制御が行われ、残りの気筒は燃料なしに空気のみで運転される。噴射又は蒸気の形態で吸入され燃焼された燃料における変化を通じて、エンジン空燃比を変化させることにより、燃料調整を行うことができることを、記すべきである。しかしながら、この「空気／リーン」モードが用いられないとき、アイドル速度制御は、以下の種々の態様のいずれかにより行われる。すなわち、空気量を調整し、点火時期を遅角して理論空燃比で動作する、一部の気筒を第１空燃比で運転し、他の気筒は第２空燃比で運転し、そして気筒への空気又は燃料の少なくとも一方を調整する、速度偏差に基づきアイドル・バイパス弁を調整する、等種々のものがある。
【０１３４】
ステップ420Aの結果がYESのとき、ルーチンはステップ424Aへ進み、全ての気筒を運転する状態から、一部の気筒がリーン空燃比で動作し、他の気筒が噴射燃料なしに動作する「空気／リーン」モードでの運転へ、エンジンが移行される（下記の移行ルーチンを参照）。
【０１３５】
ステップ424Aから、又はステップ418Aの結果がYESのとき、ルーチンはステップ426Aへ進み、「空気／リーン」モードで運転しながら、アイドル速度が制御される。ここで、図４Ａのステップ426Aを参照すると、空気燃料混合気を燃焼させている気筒グループに供給される燃料は、決定された制御動作に基づき調整される。それで、エンジン・アイドル速度は、一部の気筒グループへの燃料を調整し、一部の気筒は噴射燃料なしで運転することにより、制御される。さらに、例えば排気酸素センサに基づき、燃焼している気筒の空燃比、又は純粋な空気と燃焼した空気と燃料の混合気の空燃比を制御することが望まれるならば、目標空燃比と計測空燃比とに基づき、スロットル弁が調整される。このようにして、エンジン出力を調整するために、燃焼している気筒への燃料が調整される一方、空気量を調整することにより、空燃比が制御される。このようにして、燃焼性を良好にしポンプ仕事を低減するために予め選択された範囲内に燃焼している気筒の空燃比を維持するのに、スロットル弁を用いることができる、ということを記すべきである。
【０１３６】
それで、本発明によれば、「空気／リーン」モードで動作しているとき、リーン空燃比で燃焼している気筒に噴射される燃料が、実際のエンジン速度が目標エンジン速度に近付くように、調整され、気筒の他のものは、噴射燃料なしに動作する。一方、エンジンが「空気／リーン」モードで動作していないとき、目標エンジン速度に近付くようにエンジン速度を制御するために、全ての気筒に供給される空気と燃料の少なくとも一方が調整される。
【０１３７】
図４Ａについての説明は、アイドル速度制御の実施形態に言及していた。しかしながら、これは、本発明による実施形態の１つに過ぎない。図４Ｂ〜図４Ｄは、別の代替実施形態に言及するものである。
【０１３８】
ここで、図４Ｂを参照すると、定速走行制御（車速制御）についての実施形態が、記載されている。具体的には、図４Ｂのルーチンは、ブロック410B〜416Bを除いて、図４Ａと同様である。具体的には、ステップ410Bにおいて、定速走行制御モードが選択されているか否かについての判断がなされる。ステップ410Bの結果がYESのとき、ルーチンはステップ412Bへ進み、そこで目標車速が判定される。ステップ412Bにおいて、目標車速を選択する種々の方法が利用可能である。例えば、これは、車両ドライバにより直接設定される車速とすることができる。ステアリング・ホイールの制御部を介して車両ドライバにより要求される目標車両加速度又は減速度を与えるのを、目標車速とすることもできる。次に、ステップ414Bにおいて、ルーチンは実際の車速を計算／推定する。この実際の車速は、種々の方法で計算／推定することができ、例えば、車速センサに基づく、エンジン速度と減速度に基づく、グローバル・ポジショニング・システムに基づく、等、種々の方法がある。次に、ステップ416Bにおいて、ルーチンは、目標車速と実際の車速とに基づき制御動作を計算する。上述のように、各種の制御方法を用いることができ、例えば、PID制御、フィードフォワード制御等である。
【０１３９】
ここで、図４Ｃを参照すると、「空気／リーン」モード中にエンジン又は車輪のトルクを制御するための別の実施形態が示されている。図４Ｃは、ステップ410C〜416Cを除いて、図４Ａ及び図４Ｂと同様である。最初にステップ410Cにおいて、ルーチンは、トルク制御が選択されているか否か判断する。ステップ410Cの結果がYESのとき、ルーチンはステップ412Cへ進む。ステップ412Cにおいて、ルーチンは目標トルク（エンジントルク、車輪トルク又は別のトルク値のいずれか）を判定する。
【０１４０】
具体的には、この目標トルク値は、各種のパラメータに基づくものとすることができ、各種パラメータとしては、例えば、ドライバ要求（ペダル位置）、目標エンジン速度、目標車速、目標車輪スリップ量、等がある。
【０１４１】
そのようであるので、このトルク制御ルーチンは、アイドル速度制御、定速走行制御、ドライバ制御そしてトラクション・コントロールを実行するのに用いることができる。
【０１４２】
次に、ステップ414Cにおいて、ルーチンは、実際のトルクを計算／推定する。これは、トルク・センサを介して、又は、エンジン速度、エンジン空気流量、燃料噴射量等のエンジン動作パラメータに基づき、行うことができる。そして、ステップ416Cにおいて、ルーチンは、目標トルクと実際のトルクとに基づき、制御動作を計算する。上記のように、PID制御等各種制御法を用いることができる。
【０１４３】
最後に、図４Ｄにおいて、トラクション・コントロールに関する別の実施形態が記載されている。ステップ410Dにおいて、ルーチンは、トラクション・コントロールが作動されているか否か判断する。ステップ410の結果がYESのとき、ルーチンは412Dへ進み、そこでルーチンは、車輪スリップ限界を判定する。この限界は、駆動輪と従動輪との間で許容される最大車輪スリップを表す。そして、ステップ414Dにおいて、ルーチンは、例えば、駆動輪と従動輪の車輪速センサに基づく実際の車輪スリップを計算／推定する。それからステップ416Dにおいて、ルーチンは、限界車輪スリップと計算／推定された車輪スリップとに基づき、制御動作を計算する。図４Ａ〜図４Ｃについて上述のように、ステップ418D〜ステップ426Dは、ステップ418A〜426Aと同様である。
【０１４４】
ここで、図５を参照すると、本発明に従いエンジン空燃比を制御するルーチンが記載されている。最初にステップ510において、エンジンが開ループ又は閉ループの空燃比制御で動作しているかについて判断がなされる。具体的には、一例において、排気酸素センサがその動作温度に到達するまで、エンジン始動期間中は、開ループの空燃比制御が実行される。また、排気酸素センサが、理論空燃比においてセンサ出力を切り換える切換型の酸素センサである場合に、理論空燃比から離れて動作するときには、開ループ空燃比制御が要求され得る。エンジンが、開ループ空燃比制御モードで動作しているとき、ルーチンは単純に終了する。そうではなく、閉ループモードで動作しているとき、ルーチンはステップ512へ進み、エンジン排気部に接続された排気酸素センサの全てが読み取られる。「空気／リーン」動作モードでの動作は、開ループ制御が要求されるような状態で、禁止してもよい、ことを記すべきである。しかしながら、開ループ・モードで「空気／リーン」モードを実行することも可能である。
【０１４５】
次に、ステップ514において、エンジンが「空気／リーン」モードで動作しているか否かについて判断がなされる。ステップ514の結果がYESのとき、ルーチンはステップ516へ進み。ステップ516において、センサが空気と燃焼した空気及び燃料との混合気に晒されているか否か（つまりセンサが、実質的に燃料噴射のない第１気筒グループからのガスと、空気燃料混合気の燃焼を実行する第２気筒グループからのガスとに遭遇しているか否か）についての判断が、各センサについて、なされる。ステップ516の結果がNOのとき、センサからの情報を利用して、純粋な空気と燃焼ガスとの混合気を考慮する必要はない。そのようであるので、ルーチンは、ステップ522へ進むことができ、そこで、空燃比制御が、図２Ｅと対応する明細書の記載に示されるように、行われる。反対に、ステップ516の結果がYESのとき、ルーチンはステップ518へ進む。そのようであるので、センサが、空気と燃焼した空気及び燃料との混合気に晒されるとき、ルーチンはステップ518へ進む。
【０１４６】
ステップ518において、空気と燃料の混合気を燃焼させている気筒の空燃比を制御するために、センサが用いられているか否かの判断がなされる。言い換えると、例えば230Bのようなセンサは、空気と燃焼した空気及び燃料との混合気に晒される可能性があり、そして、この例においては212Bである燃焼中の気筒グループの空燃比を制御するために用いることができる。ステップ518の結果がYESのとき、ルーチンはステップ520へ進む。ステップ520において、燃焼中の気筒に供給される空気又は燃料のいずれかもしくは両方を、混合気を燃焼させている気筒の数と、実質的に燃料噴射なしに動作している気筒の数とに基づき調整することにより、センサ読取値に関して、燃焼している空気燃料混合気を修正し、それにより、純粋な空気と燃焼したガスとの混合気を考慮する。言い換えると、ルーチンは、空気を吸入するが燃料は噴射されない燃焼室グループ（例えば210B）からの純粋な空気により生じるセンサのずれについて、修正する。加えて、ルーチンは、もしあるならば、排気通路と吸気通路内で再循環している排気を考慮することができる。例えば、図２Ｃの構成で動作しているとき、上流センサは、空気と燃焼ガスとの混合気に遭遇する。そのようであるので、センサ読取値そのものは、燃焼ガスの空燃比に対応していない。本発明によれば、この誤差は、種々の方法で相殺される。
【０１４７】
具体例の１つにおいて、燃焼している気筒の空燃比は、以下に示されるように、センサ読取値から求めることができる。この例において、排気中で混合は完璧になされるとの仮定がなされる。さらに、空気燃料混合気を燃焼させている気筒は全て、実質的に同じ空燃比であると、仮定される。この例において、センサ読取値は、理論空燃比に対する相対空燃比という形で与えられる。ガソリンについては、この比は約14.6である。燃料噴射のない気筒に対する気筒あたりの空気量は、aAと記される。同様に、燃焼中の気筒についての気筒あたりの空気量がaCと記され、燃焼中の気筒についての気筒あたりの噴射燃料量がfCと記される。これらパラメータを関連付ける一般式は以下の式1のとおりである。
【０１４８】
S*14.6=(NA*aA+NC*aC)/(NC*fC)
各燃焼室グループへ供給される空気量が実質的に同じであると仮定すると、燃焼中の気筒の空燃比は、センサ読取値を14.6と空気燃料混合気を燃焼させている気筒の数で乗算し、気筒の総数で除算したものであることが判る。燃料の有り無しで動作する気筒の数が同じである単純な場合には、センサは、燃焼空燃比の2倍を表示する。
【０１４９】
このようにして、燃料噴射のない気筒からの空気に影響されたセンサ読取値を用いることが可能である。この例において、センサ読取値は、燃焼中の気筒での燃焼空燃比の推定値を得るために、修正された。それで、燃料噴射のない気筒からのセンサ出力に影響する空気を考慮して、燃焼中の気筒の気筒空燃比を目標空燃比へ制御するために、この調整されたセンサ読取値を、フィードバック制御と共に、用いることができる。
【０１５０】
本発明の代替実施形態において、センサ出力に影響する燃料噴射の無い気筒からの空気を考慮するために、目標空燃比を調整することができる。この代替実施形態において、センサ読取値が直接調整されるのではなく、それに従い目標空燃比が調整される。このようにして、燃料噴射のない気筒からの空気によるセンサ出力に対する影響にも拘わらず、空気燃料混合気を燃焼させている気筒の実際の空燃比を目標空燃比へ制御することが可能である。
【０１５１】
同様にして、再循環排気を考慮することが可能である。言い換えると、リーンで動作中、空気計（空気流量センサ100）により計測されていない、エンジンへ入る再循環排気（EGR）中の過剰空気がある。EGRガス中の過剰空気の量（am_egr）は、センサ100で計測された質量空気量am、EGR率もしくはパーセントegrate及び理論空燃比に対する相対空燃比lambseを用いて、下記の数式から計算することができる。
【０１５２】
am_egr=am*(egrate/(1-egrate))*(lambse-1)
ここで、egrate=100*desem/(am+desem)であり、desemはEGRの質量である。それで、修正された質量空気量は、(am+am_egr)になることになる。
【０１５３】
このようにして、空燃比がより正確に制御されるように、エンジン気筒へ入る実際の空気量を判定することが可能である。
【０１５４】
言い換えると、開ループの燃料制御で動作しているとき、EGRを介して加えられる過剰な空気は、要求されるよりもリーンで気筒を運転することになり、それが考慮されないならば、リーン・エンジン失火を起こす可能性がある。同様に、閉ループ燃料制御で動作しているとき、全体の空燃比を要求された値に合致させるための燃料が付加されるように、制御器が目標空燃比を調整することがあり得る。これが、エンジン出力を値am_egrに対して非線形とし得る。このような点に対する解決策は、例えば、電子的に制御されるスロットルからの要求空気量をam_egrの大きさだけ減少させることにより、エンジン出力と空燃比を維持するように、要求質量空気量を調整することである。
【０１５５】
上記修正のあるものにおいて、気筒のあるものにおける未燃焼空気について補正するためになされる調整は、気筒内の空気量の推定を必要とする。しかしながら、この推定値は、ある誤差を起こす可能性がある（例えば、空気量センサに基づく場合、5%以上の誤差が生じ得る）。
【０１５６】
それで、本件発明者は、燃焼混合気の空燃比を判定する別の方法を開発した。具体的には、排気制御装置（例えば220C）に接続された温度センサを用いて、動作中の気筒が理論空燃比を通り変化したことを検出することが可能である。言い換えると、燃焼中の気筒をリーン空燃比で、他の気筒を実質的に噴射燃料なしに、運転しているとき、触媒上には、過剰酸素のみが存在しているので（そして、リッチ動作している気筒がないので、殆ど還元剤は存在しない）、触媒上での発熱反応は殆どないことになる。そのようであるので、触媒温度は、現在の運転状態について予想される値に、あることになる。しかしながら、動作中の気筒が理論空燃比よりも僅かにリッチに移行するとき、その燃料リッチなガスが過剰酸素と触媒上で反応して、それにより、熱を発生する。この熱は、その予想された値を超えて触媒温度を上昇させることができ、それで、温度センサから空燃比を検出することが可能である。この修正は、気筒のあるものを実質的に噴射燃料なしに運転するとき、正確な空燃比フィードバック制御が行われるように、空燃比読取値を修正する上述の方法と共に用いることができる。
【０１５７】
図５について続けると、ステップ522において、燃焼を実行している気筒の空燃比が、ステップ512におけるセンサ読取値の出力に基づき修正される。この場合、エンジンが「空気／リーン」モードで動作していないので、気筒が全て実質的に同じ空燃比で動作しているため、センサ出力を修正することは、一般的に不必要である。このフィードバック制御のより詳細な説明は、図２Ｅ及びそれに関連した記載になされる。本発明による具体例の１つにおいて、「空気／リーン」モードで動作しているときに空気燃料混合気を燃焼させている気筒の空燃比は、エンジンへ入る空気量を制御することにより、制御される（ステップ520）。このようにして、全ての気筒に供給される空気量を変更することにより空燃比を制御しながら、燃焼中の気筒への噴射燃料を調整することにより、エンジン出力を制御することが可能である。エンジン10が「空気／リーン」モードで動作していないときには、別の制御がなされる（ステップ522を参照）。気筒の全ての空燃比は、燃料噴射量を変更することにより、目標空燃比へと制御される一方、気筒の全てへの空気量を調整することによりエンジンのトルク出力が調整される。
【０１５８】
ここで、図６を参照すると、排気酸素センサの劣化を判定するとともに、排気酸素センサに基づく適応学習の実施可否を制御するルーチンが、記載されている。
【０１５９】
最初にステップ610において、ルーチンは、エンジンが「空気／リーン」モードで動作しているか否かを判定する。ステップ610の結果がYESのとき、ルーチンは、ステップ612へ進み、そこで、センサが空気と空気が付加された燃焼ガスとの混合気に晒されているか否かについての判断がなされる。ステップ612の結果がNOのとき、ルーチンはステップ614においてセンサが純粋な空気に晒されているか否かを判断する。ステップ614の結果がYESのとき、ルーチンは、本発明の第３の方法（後述）に従いセンサの診断を実行し、適応学習を実施不可とする（図７を参照）。言い換えると、センサが実質的に噴射燃料なしに空気を吸入する気筒グループにのみ晒されているとき、本発明の第３の方法によるセンサ診断が用いられ、燃料供給誤差と空気量誤差の適応学習が実施不可とされる。
【０１６０】
ステップ612の結果がYESのとき、ルーチンはステップ618へ進む。ステップ618において、ルーチンは、後述の本発明の第１の方法による診断と学習を実行する。
【０１６１】
ステップ614の結果がNOのとき、ルーチンはステップ620へ進み、本発明の第２の方法に従う診断と適応学習を実行する（図８を参照）。
【０１６２】
ステップ610の結果がNOのとき、ルーチンはステップ622においてエンジンが実質的に理論空燃比近傍で動作しているか否か判断する。ステップ622の結果がYESのとき、ルーチンはステップ624において排気センサによる適応学習を実施可能とする。言い換えると、全ての気筒が空気と燃料を燃焼させており、エンジンが理論空燃比近傍で動作しているとき、排気酸素センサからの適応学習が実施可能とされる。適応学習については、図２Ｆと対応する記載において、より詳細な説明がなされている。
【０１６３】
そして、ステップ626において、ルーチンは、センサ及び触媒についての理論空燃比での診断を実施可能とする。
【０１６４】
ここで、図７を参照すると、本発明による第３の適応／学習（図６のステップ616）が記載されている。第１にステップ710において、ルーチンは、「空気／リーン」モードに所定期間入っていたか否か判断する。この期間は、所定の時間、所定の数のエンジン回転又は、車速や温度等エンジン及び車両運転状態に基づく可変期間、とすることができる。ステップ710の結果がYESのとき、ルーチンはステップ712へ進み、そこで、空燃比センサがリーン空燃比を示しているか否かについての判断がなされる。例えば、ルーチンは、所定の空燃比よりも大きいリーン値をセンサが表示しているか否か判断することができる。ステップ712の結果がNOのとき、ルーチンはステップ714において1だけカウントeをインクリメントする。そしてステップ716において、ルーチンは、カウントeが第１限界値L1よりも大きいか否か判断する。ステップ716の結果がYESのとき、ルーチンはステップ718において、センサの劣化を表示する。
【０１６５】
それで、本発明によれば、センサが実質的に噴射燃料なしに空気を吸入する気筒グループのみに接続されている場合、センサが所定期間リーン空燃比を表示しないとき、センサが劣化したとルーチンは判断する。
【０１６６】
ここで、図８を参照すると、本発明によれば診断及び適応学習の第２の方法（図６のステップ620を参照）が記載されている。最初にステップ810において、ルーチンは、空燃比センサが機能しているか否か判断する。これは、種々の方法で実行され得るが、例えば、計測された空燃比を、エンジン運転状態に基づき予想される空燃比の値に比較することにより、行われる。それで、ステップ812において、センサが適切に機能しているとき、ルーチンはステップ814へ進む。センサが劣化していたとき、ルーチンは、ステップ812からステップ816へ進み、空燃比センサ読取値に基づく適応学習を実施不可とする。
【０１６７】
図８について続けると、ステップ812の結果がYESのとき、ルーチンはステップ814において、燃料蒸気が存在するか否か判断する。再び、燃料蒸気が存在するとき、ルーチンはステップ816へ進む。そうでなければ、ルーチンはステップ818へ進み、そこで、特に、図２Ｆを参照して詳細に述べたように、燃料噴射弁の経年変化、空気計の経年変化等のパラメータを考慮して、適応パラメータを学習する。適応学習は、例えば特許文献６に記載のもの等、種々の形態とすることができる。
【０１６８】
ここで、図９を参照すると、本発明の第１の方法による、診断及び適応学習が、記載されている。最初にステップ910において、ルーチンは図８のステップ810と同様の態様で、空燃比センサが機能しているか否か判断する。そしてステップ912において、適応学習が実施不可とされる。
【０１６９】
特に、図６〜図９を参照して上述の本発明による方法は、特定の排気酸素又は空燃比センサについての診断と適応学習について記載する。上述のルーチンは、排気システムの各排気センサについて、繰り返すことができる。
【０１７０】
ここで、図１０を参照すると、エンジン運転モードに応じて触媒温度を推定するルーチンが記載されている。最初にステップ1010において、ルーチンは、エンジンが「空気／リーン」モードで動作しているか否か判断する。ステップ1010の結果がNOのとき、ルーチンは、通常の温度推定ルーチンを用いて、触媒温度を推定する。例えば、触媒温度は、特許文献７に記載のように、エンジン冷媒温度、エンジン空気量、燃料噴射量、点火時期等のパラメータである運転状態に基づき、推定される。
【０１７１】
一方、ステップ1010の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1014へ進み、そこで、噴射燃料なしに動作中の気筒の数に基づき純粋な空気の影響を考慮しながら、触媒温度が推定される。言い換えると、噴射燃料無しの気筒を通る空気流からの冷却は、触媒温度を大幅に低減させることがあり得る。一方、燃焼中の気筒の排気がリッチであるとき、噴射燃料無しで動作中の気筒からの過剰な酸素が、排気温度を大幅に上昇させることがあり得る。それで、通常の触媒温度推定値からの上下変動が、含められる。
【０１７２】
以下に図１１を参照すると、特に、図６〜図９を参照して上述の排気センサの劣化判定に応じて、エンジン動作を制御するルーチンが、記載されている。具体的には、ステップ1110において、ルーチンは、いずれかの空燃比センサが劣化したか否か判断する。上述のように、これは、センサ読取値をセンサ読取値に関して期待される値と比較することにより、判断することができる。次に、ステップ1110の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1112において、劣化したセンサが「空気／リーン」動作モードで用いられるか否か判断する。ステップ1112の結果がYESのとき、ルーチンは「空気／リーン」動作を実施不可とする。
【０１７３】
言い換えると、「空気／リーン」動作モード中のエンジン制御に用いられるセンサが劣化したとき、「空気／リーン」動作モードは実施不可とされる。一方、センサがそのような動作モードで用いられないとき、「空気／リーン」モードは実施可能とされ、劣化したセンサがあったとしても、「空気／リーン」モードが実施可能とされ、そして実行され得る。
【０１７４】
ここで、図１２を参照すると、「空気／リーン」モードの実施不可を制御するルーチンが記載されている。最初にステップ1201において、ルーチンは、エンジンが現在「空気／リーン」モードで動作しているか否か判断する。ステップ1201の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1202へ進み、そこで、別の動作モードに対する要求があるか否か判断する。この別の動作モードに対する要求は、各種の形態をとることができる。例えば、燃料蒸気パージ要求、排気制御装置に捕集されたNOxを放出そして還元するためにリッチ空燃比で運転する要求、マニフォールド負圧を増大することによりブレーキ・ブースターの負圧を増大する要求、排気制御装置の目標温度を上昇又は下降させる温度管理に対する要求、センサ又は排気制御装置等各種構成部品の診断を実行する要求、リーン空燃比運転を終了させる要求、エンジンや車両構成部品が劣化したという判定の結果としての要求、制御アクチュエーターが限界値に到達したことの結果としての要求、等である。ステップ1202の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1203へ進み、そこで、「空気／リーン」モードが実施不可とされる。
【０１７５】
燃料蒸気パージに対する要求は、最後の燃料蒸気パージからの経過時間、温度等の周囲の条件、エンジン温度、燃料温度、等、各種条件に基づくものとすることができる。
【０１７６】
上述のように、触媒温度が低すぎる（つまり予め選択された値よりも低い）とき、実質的に噴射燃料なしに気筒のあるものを運転することが、実施不可とされ、動作は、より熱を発生するために全ての気筒を点火する動作へ切り換えられる。しかしながら、触媒温度を上昇させるために、他の動作をとることもできる。例えば、燃焼中の気筒の点火時期を遅角させたり、燃焼中ではない気筒へある量の燃料を噴射したり、することができる。後者の場合、噴射された燃料は通り抜け（つまり着火しない）、そして排気システム中で過剰酸素と反応することができ、それにより熱を発生する。
【０１７７】
ここで、図１３Ａを参照すると、排気制御装置を急速加熱するルーチンが記載されている。上述のように、排気制御装置は、例えば、三元触媒、NOx触媒等種々の形式のものとすることができる。ステップ1310において、ルーチンは、クランク・フラグ（crkflg）がゼロにセットされているか否か判断する。このクランク・フラグは、エンジンが、自分の動力で回っているのではなく、エンジン・スタータにより回されていることを表示する。それが1にセットされているとき、これはエンジンがもはやクランク・モードにないことを表示する。クランキングが完了したことを判定するための種々の方法が存在し、例えば、エンジン気筒の全てに連続的な燃料噴射が開始した時点に基づく方法、スタータ・モータがもはや締結されていない時点に基づく方法、等の方法である。エンジン・クランキングの表示を用いるのではないものとして、気筒の全てに同時の燃料噴射をエンジンが開始したことを表示するフラグ（sync_flg）を用いるというものもある。言い換えると、エンジンが始動するとき、エンジン位置が未知であるので、気筒の全てに点火される。しかしながら、エンジンが一定の速度に到達し、所定回数回転した後では、エンジン制御システムは、何れの気筒が燃焼しているか判定することができる。この時点で、そのような判定を表示するために、エンジン制御システムがsync_flgを変化させる。また、エンジンのクランキング／始動中に、エンジンは、全ての気筒の点火時期（例えばMBT又は僅かに遅角された点火時期）が実質的に同じ状態で、理論空燃比近傍で運転される、ということも記すべきである。
【０１７８】
ステップ1310の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1312へ進み、そこで、触媒温度（cat_temp）がライトオフ（light off）温度以下であるか否かについての判断がなされる。別の実施形態においては、排気温度が所定値未満であるか否か、もしくは、排気流路に沿う又は別の触媒における種々の温度が所定の温度に到達したか否か、についての判断がなされる。ステップ1312の結果がNOのとき、これは、さらなる加熱が求められいないということを表示しており、ルーチンはステップ1314へ進む。ステップ1314において、第１と第２のグループの点火時期（spk_grp_1，spk_grp_2）が、現在の運転状態に基づき決定されるベース点火時期（base_spk）にセットされる。また、パワー・ヒート・フラグ（ph_enable）がゼロにセットされる。パワー・ヒート・モードを実施不可とする（つまり点火時期の分割を実施不可にする）のに、他の種々の状態を考慮することができる、ということを記すべきである。例えば、マニフォールド負圧が不十分である、ブレーキ・ブースター負圧が不十分である、燃料蒸気パージが要求されている、NOxトラップ等の排気制御装置のパージが要求されている、といった状態である。同様に、パワー・ヒート・モードで動作しているとき、上記条件のいずれかの結果として、パワー・ヒート・モードを出て、全ての気筒を実質的に同じ点火時期で運転することになる。これらの状態の１つがパワー・ヒート・モード中に生じるとき、後述の移行ルーチンが呼び出される。
【０１７９】
ステップ1312の結果がYESのとき、これは、追加加熱が排気システムに行われるべきということを表示し、ルーチンはステップ1316へ進む。ステップ1316において、ルーチンは、第１と第２の気筒グループの点火時期を異なる値に設定する。具体的には、第１グループに対する点火時期（spk_grp_1）が最大トルクに対応する値もしくは最適時期（MBT_spk）つまりエンジンを駆動し制御するのに良好な燃焼性を提供する点火遅角量に設定される。さらに、第２グループの点火時期（spk_grp_2）が、例えば-29°という大幅に遅角された値に設定される。エンジンの構成、エンジン運転状態、等の要素に応じて、29°という値の代わりに、他の種々の値を用いることができる、ということを記すべきである。また、パワ・ヒート・フラグ（ph_enable）がゼロにセットされる。また、第２グループの点火遅角量（spk_grp_2）は、空燃比、エンジン負荷及びエンジン冷媒温度等のエンジン運転状態、又は触媒温度に基づき、変化し得る（つまり、触媒温度が上昇すると、第１及び／又は第２グループにおける目標遅角量は小さくなり得る）。さらに、安定性限界値もまた、これらのパラメータの関数となり得る。
【０１８０】
また、必ずしも第１気筒グループの点火時期を上述のように最大トルクの点火時期に設定しなければならないわけではない、ことも記すべきである。そうではなく、それは、エンジントルク制御と振動が許容範囲内であるならば、第２気筒グループよりも進角した値に設定することができるということである（図１３Ｂを参照）。つまり、それは燃焼安定点火限界（例えば-10）に設定することができる。このようにして、第１グループの気筒は、気筒の全てが均等なエンジン出力を発生している場合におけるよりも、高い負荷で動作する。言い換えると、一部の気筒が他の気筒よりも大きなエンジン出力を発生している状態で、一定のエンジン出力（例えば、エンジン速度、エンジントルク等）を維持するために、より高い負荷で動作中の気筒が、全ての気筒が実質的に同じエンジン出力を発生していると考えた場合よりも大きなエンジン出力を発生する。一例として、４気筒エンジンがあり、1という出力を発生しているとき、エンジン出力の合計は4である。一方、一部の気筒が他の気筒よりも高いエンジン出力で動作している状態で4というエンジン出力を維持するためには、例えば、2気筒の出力が1.5で、他の2気筒の出力が0.5になると、エンジン出力の合計が4になる。それで、一部の気筒を他の気筒よりも遅角した点火時期で運転することにより、気筒の一部を比較的高負荷状態に置くことが可能である。これは、より高負荷で動作している気筒が、より大きな点火時期遅角（又は空燃比のさらなるリーン化）を許容するのを可能とする。それで、上記の例においては、1.5というエンジン出力で動作中の気筒が、全ての気筒が1というエンジン出力で動作しているときよりも、点火時期を顕著に遅角するのを許容することができる。このようにして、排気制御装置を加熱するために、エンジン排気部に付加的な熱が供給される。
【０１８１】
本発明の上述の観点の利点は、気筒の全てを実質的に同じ点火時期遅角量で運転するときよりも大きな点火時期遅角量で且つより高負荷で一部の気筒を運転することにより、より大きな熱を発生することができる、ということである。さらに、高負荷で動作する気筒グループと低負荷で動作する気筒グループを選択することにより、エンジン振動を最小限にすることが可能である。上記ルーチンは、両気筒グループを点火することにより、エンジンを始動する。そして、気筒グループの点火時期は、良好な燃焼性と制御を提供しながら同時に急速加熱を提供するために別々に調整される。
【０１８２】
より高負荷で動作中の気筒グループが触媒に向けてより大きな熱流束を持つ一方、より遅角した点火時期で動作する気筒グループはより高温で動作するので、上記動作は、第１と第２の気筒グループの両方に熱を供給する、ということを記すべきである。また、図２Ｃに示される構成（例えばV型8気筒エンジン）のシステムで動作するとき、それぞれの触媒が第１と第２の気筒グループの両方からガスを受けているので、2つのバンクは実質的に均等に加熱される。
【０１８３】
しかしながら、V型10気筒エンジン（例えば図２Ｄの形態のシステム）で上記のような取組みをするときは、気筒グループはそれぞれ、触媒の個別のバンクにのみ、排気を供給する。そのようであるので、一方のバンクが他方とは異なる温度まで昇温することがあり得る。この場合において、上記ルーチンは、周期的に（例えば所定期間後、所定の回数エンジンが回転した後等）調整され、気筒グループが切り換えられる。言い換えると、第２グループよりも遅角して第１グループが動作している状態で、ルーチンがスタートするならば、上記期間の後、第２グループが、第１グループよりも遅角されて運転される。このようにして、排気システムの加熱も得られる。
【０１８４】
図１３Ａに関して述べたように動作しているとき、エンジンは、実質的に理論空燃比で、又はそれよりリーンで動作する。しかしながら、特に、図１３Ｅ〜図１３Ｇを参照して後述するように、気筒グループの空燃比も、同様に異なる値に調整することができる。
【０１８５】
第１気筒グループにおける気筒の全てが必ずしも正確に同じ点火時期で動作するわけではないことも、記すべきである。寧ろ、気筒間の変動要素を考慮して、小さな違い（例えば数度）があってもよい。これはまた、第２気筒グループの気筒の全てについても当てはまる。さらに、気筒グループが２つより多くてもよく、そして各気筒グループが1気筒のみを持っていてもよい。しかしながら、図２Ｃに図示されたV型8気筒の一例においては、それぞれが4気筒ずつを持つ2グループがある。
【０１８６】
図１３Ａによる動作の間、上述のように、エンジン気筒の空燃比は、異なるレベルに設定することができる、ことも記すべきである。１つの具体例においては、全ての気筒が実質的に理論空燃比で運転される。別の例においては、全ての気筒が理論空燃比よりも僅かにリーンで運転される。また別の例においては、点火時期がより遅角された気筒が理論空燃比よりも僅かにリーンで運転され、点火時期遅角量が小さい気筒が理論空燃比よりも僅かにリッチで運転される。さらにこの例においては、混合気全体の空燃比は、理論空燃比よりも僅かにリーンに設定される。言い換えると、点火遅角量の小さいリッチ気筒グループの過剰リッチ・ガスよりも過剰な酸素があるのに十分な程リーンに、より大きな点火遅角量を持つリーン気筒の空燃比が設定される。別の実施形態に従う動作が、特に、図１３Ｅ，13F，13G等を特に参照して、より詳細に後述される。
【０１８７】
本発明の代替実施形態において、2つの異なる触媒加熱モードが提供される。第１モードにおいて、一部の気筒が他の気筒よりも点火時期が遅角した状態で、動作する。上述のように、これは、遅角量が大きい気筒が発生するトルクが小さいので、各気筒が実質的により高い負荷（例えば70%までの空気充填量）で動作するのを可能とする。それで、遅角量が小さい方の気筒は実際には、全ての気筒が実質的に同じ点火時期遅角量で動作する場合よりも大きな遅角量を、安定燃焼を提要しながら、許容することができる。それで、残りの気筒は大量の熱を発生し、それらの気筒が発生するトルクが非常に小さいので、不安定な燃焼によるNVH（騒音、振動、ハーシュネス）への影響が最小になる。この第１モードにおいて、気筒の空燃比は、理論空燃比よりも僅かにリーン又は、上述の他の値に、設定することができる。
【０１８８】
第２モードにおいては、全ての気筒の点火時期が実質的に同じ（燃焼安定性限界近くまで遅角された値）である状態で、エンジンが動作する。これの熱発生量は小さいが、燃料経済性は高い。さらに、エンジン気筒が、理論空燃比又はそれより僅かにリーンで運転される。このようにして、エンジン始動後、一定期間が経過するまで、又は一定温度に到達するまで、第１モードでエンジンを運転することにより、最大限の熱が触媒へ供給される。それから、エンジンが、全ての気筒の点火時期が実質的に同じである状態に（例えば後述のように）移行される。それで、触媒温度が高い温度に到達するか、別の一定期間が経過すると、エンジンは、最適点火時期近くでの動作に移行される。
【０１８９】
ここで、図１３Ｂを参照すると、図１３Ａのパワー・ヒート制御との間での移行のためのルーチンが記載されている。図１３Ｂのルーチンは、図１３Ａのステップ1314により呼び出される。言い換えると、ルーチンは以下の動作を提供する。最初に、気筒の全てに空気と燃料の混合気を燃焼させることにより、エンジンが始動される。そして、第２に、エンジン気筒が同期して燃焼している又は、エンジン速度が所定の閾値に到達すると（そして、触媒温度が目標とするライトオフ温度を下回っている間）、第１気筒グループの点火時期が大きく遅角され、第２気筒グループの点火時期が、許容範囲のエンジン燃焼性と最小のエンジン振動を提供しながら許容され得る大きさ遅角された状態での運転に、エンジンが移行される。上述のように、より遅角された点火時期の気筒グループは、遅角量の小さい気筒グループよりも、例えば約10度だけ遅角した点火時期で運転することができる。しかしながら、これは、一例に過ぎず、その差は、5度、10度、15度、20度、30度等、種々の値となり得る。
【０１９０】
この実施形態において、両方の気筒グループが、実質的に理論空燃比又はそれより僅かにリーンで動作していることも、記すべきである。また、空調用コンプレッサの締結／解放が、このような移行中には実施不可とされ得る。
【０１９１】
ここで、特に、図１３Ｂを参照すると、ステップ1320において、ステップ1312の結果がYESであることにより、パワー・ヒート・モードが要求されたか否かについての判断がなされる。言い換えると、ルーチンは、フラグ（ph_enable_flg）が1にセットされているか否かについてチェックする。ステップ1320の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1322へ進み、そこで、第1のランプ（ramp）タイマー（ph_ramp_tmr1）がゼロにセットされる。そして、ステップ1324において、ルーチンは、第１ランプ・タイマーが第１ランプ限界（rmp_lim_1）よりも大きいか否か判断する。ステップ1324の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1326へ進み、そこで各種動作が実行される。具体的には、ステップ1326において、ルーチンが第１ランプ・タイマーをインクリメントし、許容され得る最大安定点火時期遅角量（max_stable_ret）、第１ランプ・タイマー及び第１ランプ・タイマー限界に基づき、仮点火遅角値（spark_ret_tmp）を計算する。さらに、ルーチンは、最適点火時期（MBT_spk）と仮点火遅角値とに基づき、第１と第２の点火時期（spk_grp_1，spk_grp_2）を計算する。さらに、ルーチンは、空気量を増大させる。一方、ステップ1324の結果がYESのとき、ルーチンは直接ステップ1328へ進む。
【０１９２】
ステップ1328において、ルーチンは、以下のように第１と第２の気筒グループの点火時期を設定する。第２気筒グループが大幅な遅角量（例えば-29°）に設定され、第１気筒グループの点火時期が、第２気筒グループを大幅に遅角した値に設定することにより生じたエンジントルクの減少に対抗するのに必要な量（spk_add_tq）だけ、進角される。さらに、ステップ1328において、第２ランプ・タイマーがゼロにセットされる。
【０１９３】
次に、ステップ1330において、ルーチンが、第２ランプ・タイマー（Rmp_tmr_2）が限界時間（Rmp_lim_2）を越えているか否か判断する。ステップ1330の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1332へ進む。ステップ1332において、第１気筒グループの点火時期が、ランプ・タイマーに基づき、徐々に減少される。さらに、第２ランプ・タイマーがインクリメントされ、空気量が徐々に増大される。一方、ステップ1330の結果がYESのとき、ルーチンは終了する。
【０１９４】
このようにして、全ての気筒が実質的に同じ点火時期で動作する状態から、第１気筒グループが大幅に点火時期が遅角され、全ての気筒が実質的に同じ点火時期で動作しているときよりも第２気筒グループが大きなエンジントルクを発生している状態での動作に、移行することが可能である。図１３Ｂのルーチンは、図１３Ｃのグラフを考慮することにより、より完全に理解することができる。このグラフは、エンジン空気流量と2つの気筒グループの点火時期の、時間に対する関係を示す。第１気筒グループと第２気筒グループの点火時期は、それぞれ、図１３Ｃの上から2番目と3番目のグラフに示されている。時間t0の前に、エンジンは停止している。そして時間t1において、エンジンが所定のエンジン速度に到達し、全ての気筒が同期点火されている。時間t1において、両気筒グループの点火時期が最適時期（MBT）から遅角されながら、空気量が徐々に増大される。そして、時間t2において、両気筒グループが燃焼安定性限界（例えば0°）まで遅角されている。この時点までは、全ての気筒が、燃焼しており、実質的に同じエンジン出力を発生している。時間t2において、3番目のグラフに示されるように、第２気筒グループの点火時期が大幅に遅角された値（例えば-29°）へ急変させられる。同様に、この時点で、2番目のグラフに示されるように、第１気筒グループの点火時期が、元の最適点火時期に急変させられる。具体的には、第１気筒グループの点火時期の急変量は、第２気筒グループの点火時期遅角により起こされるトルクの減少を打消すのに必要とされるトルクの増大に基づく。それから、時間t3において、第１気筒グループの点火時期が徐々に燃焼安定性限界まで戻され、一方、空気量は、時間t4までエンジントルクを維持するために、再び徐々に増大される。それで本発明によれば、上述のようにエンジントルクを実質的に維持しながら、一部の気筒が大幅に遅角され、他の気筒が所定の閾値までのみ遅角された状態へエンジンを移行するために、点火時期を上述のように調整しながら、空気量を調整することが（スロットル弁又は可変カム・タイミング等他のパラメータを介して）可能である。図１３Ｃの残りの部分については、図１３Ｄにおける逆の移行状態の説明の後で、後述する。
【０１９５】
ここで、図１３Ｄを参照すると、一部の気筒の点火時期が他の気筒よりも遅角された動作状態から、全ての気筒が実質的に同じ点火時期で動作する状態へ、移行するルーチンが記載されている。具体的には、図１３Ｄのルーチンが、図１３Ａのステップ1314により呼び出される。最初にステップ1340において、ルーチンは、パワー・ヒート・フラグがゼロにセットされているか否か判断する。ステップ1340の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1342へ進む。ステップ1342において、ルーチンは、第２ランプ・タイマーをゼロにセットする。それから、ステップ1344において、第２ランプ・タイマーが第２ランプ限界よりも大きいか否か判断する。ステップ1344の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1346へ進む。ステップ1346において、ルーチンは、第２ランプ・タイマーをインクリメントし、第２ランプ・タイマーと第１ランプ限界とに基づき、第２気筒グループの点火時期を設定するとともに、トルク変化に基づき点火時期調整量を設定する。さらに、ルーチンは空気量を減少させる。次に、ステップ1350において、ルーチンは、図示のように、第１と第２の点火時期を設定する。さらに、ルーチンは、第１ランプ・タイマーをゼロにセットする。具体的には、ルーチンが、付加トルクに基づき第１点火時期を変更し、それを燃焼安定性限界でクリップする。次に、ステップ1352において、ルーチンは、第１ランプ・タイマーが第１タイマー限界よりも大きいか否か判断する。ステップ1352の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1354へ進む。ステップ1354において、ルーチンは、上述の第１と第２の気筒グループの点火時期を設定するとともに、第１ランプ・タイマーをインクリメントし、空気量を増大させる。
【０１９６】
図１３Ｄによる動作は、再び図１３Ｃを考慮することにより、より完全に理解することができる。上述のように、時間t4において、エンジンは高空気量で動作しており、そのとき、第１気筒グループの点火時期が安定性限界まで遅角され、一方、第２気筒グループの点火時期が安定性限界を超えて大幅に遅角されている。時間t5において、ルーチンは、時間t6まで、第１気筒グループの点火時期を最適点火時期に向けて変化させながら、エンジン空気量を減少させる。それから時間t7において、ルーチンは、第１気筒グループの点火時期を安定性限界まで急変し、同時に、第２気筒グループの点火時期を安定性限界まで急変させる。それから、時間t7からt8まで、両気筒グループにおける点火時期が最適点火時期に向け変更されながら、エンジン空気量がさらに減少させられる。このようにしてルーチンは、最適点火時期近傍での実質的に同じ点火時期で気筒の全てが動作する状態へ移行する。
【０１９７】
ここで、図１３Ｅを参照すると、一方の気筒グループがもう一方の気筒グループよりも点火時期が近くしている動作状態へ移行した後で、エンジン空燃比を移行させるルーチンが記載されている。具体的には、ルーチンは、僅かにリッチな偏向量で一方の気筒グループを運転し、僅かにリッチな偏向量で他方の気筒グループを運転する状態へ、どのようにして移行するかを記載している。さらに、リーンとリッチの偏向量は、第１と第２の気筒グループからの混合気全体の空燃比が、例えば0.1と1.0との間に、理論空燃比よりも僅かにリーンになるように選択される。最初に、ステップ1360において、ルーチンは、エンジンが現在パワー・ヒート・モードで動作している（一方の気筒グループの点火時期が他方よりも遅角している）か否か判断する。ステップ1360の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1361へ進み、そこで、空燃比タイマー（ph_lam_tmr1）がゼロにセットされる。それから、ルーチンはステップ1362へ進み、そこで、空燃比タイマーが第１限界値（ph_lam_timl）を越えているか否かについて判断がなされる。ステップ1362の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1363へ進む。ステップ1363において、タイマーがインクリメントされ、第１と第２の気筒グループの目標空燃比（lambse_1， lambse2）が目標値に向けて徐々に偏向され、一方、空燃比はエンジントルクを実質的に一定に維持するために調整される。具体的には、空燃比が徐々に変更されている間、エンジン空気量は増大される。また、トルク比（tq_ratio）が、関数623を用いて計算される。関数623は、エンジントルク比と空燃比との関係を与えるエンジン・マッピング・データを持つ。それで、この関数とステップ1263記載の数式から、燃焼中の空燃比を変化しながら、エンジントルクを実質的に一定に維持するための目標空気量を計算することが可能である。それから、ステップ1364において、タイマーがゼロにリセットされる。
【０１９８】
それで、上述の図１３Ｅに記載のように、全ての気筒を実質的に同じ空燃比で運転する（そして一方の気筒グループの点火時期が他方よりも遅角した点火時期である）状態から、第１気筒グループを第１点火時期でそして理論空燃比より僅かにリッチな第１空燃比で運転し、第２気筒グループを第１点火時期より遅角された第２点火時期でそして理論空燃比より僅かにリーンな第２空燃比で運転する状態へ、エンジンが移行される。この動作は、図１３Ｇの第１部分を考慮することにより、より完全に理解することができる。具体的には、図１３Ｇの(1)が、特に、図１３Ｂを参照して上述の点火時期の移行を示す。図１３Ｇの(2)は、図１３Ｅによる空燃比の移行を示す。第１と第２の気筒グループの空燃比の変化を吸収するためになされる空気量の調整は、一定の状態において空気量を増大させ、別の状態においては減少させることができる、ということを記すべきである。つまり、実質的に同じエンジントルクを維持するためにエンジン空気量を増大させることが必要な状態もあれば、エンジン空気量を減少させることが必要な状態も存在する、ということである。図１３Ｇの(3)は、図１３Ｆの説明の後で、より深く説明する。
【０１９９】
ここで、図１３Ｆを参照すると、スプリット空燃比モードから移行するルーチンが記載されている。最初にステップ1365において、ルーチンは、フラグ（ph_running_flg）をチェックすることにより、エンジンがパワー・ヒート・モードで動作しているか否か判断する。ステップ1365の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1366へ進み、そこで、第２空燃比タイマー（ph_lam_tmr2）がゼロにセットされる。次に、ステップ1367において、ルーチンは、タイマーが限界値より大きいか否か判断する。ステップ1367の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1368へ進む。
【０２００】
ステップ1368において、タイマーがインクリメントされ、エンジントルクを実質的に一定に維持するために、第１及び第２気筒グループの目標空燃比（lambse_1，lambse_2）が計算される。さらに、トルク比と関数623とに基づき、目標空気量が計算される。さらに、目標空燃比が、望ましいリッチ及びリーンの偏向量（rich_bias，lean_bias）に基づき計算される。そのようであるので、ステップ1363と同様にして、空気量が徐々に調整されながら、空燃比が徐々に変更される。ステップ1363におけるのと同じように、目標空燃比は、動作状態に応じて、増大又は減少し得る。最後に、ステップ1369において、タイマーがゼロにリセットされる。
【０２０１】
図１３Ｆによる動作は、図１３Ｇのグラフの後半部分を見ることにより、さらに理解することができる。図１３Ｇについて続けると、スプリット空燃比モードへの移行の後で、目標空燃比が共通の値に徐々に変化するスプリット空燃比モードからの移行を、図は示している。同様に、エンジントルクを維持するために、空気量が調整される。
【０２０２】
ここで、図１３Ｈを参照すると、パワー・ヒート・モード中のエンジン・アイドル速度を制御するルーチンが、記載されている。つまり、全ての気筒を着火することによりエンジンが始動され、第１気筒グループの点火時期が第２気筒グループよりも遅角した状態へエンジンが移行した後で、そのような動作中に図１３Ｈに記載の制御がエンジン・アイドル速度を維持する制御調整を行う。最初にステップ1370において、ルーチンは、エンジンがアイドル速度制御モードにあるか否か判断する。ステップ1370の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1371へ進み、そこで、フラグ（ph_running_flg）をチェックすることにより、エンジンがパワー・ヒート・モードで動作中であるか否かについての判断がなされる。ステップ1371の結果がYESのとき、エンジンは、第１気筒グループの点火時期が第２気筒グループよりも遅角した状態で、動作している。ステップ1371の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1372へ進み、そこで、目標エンジン・アイドル速度と計測エンジン・アイドル速度とのエンジン速度偏差を計算する。ステップ1373において、ルーチンは、速度偏差に基づき、空気量調整値と共に、第１気筒グループの点火時期調整値を計算する。つまり、このルーチンは、エンジン速度が目標値を下回ると空気量を増大調整し、エンジン速度が目標値を上回ると空気量を減少調整する。同様に、エンジン速度が目標値を下回ると、第１気筒グループの点火時期（spk_grp_1）が最適点火時期に向けて進角させる。さらに、エンジン速度が目標値を越えると、第１気筒グループの点火時期が、最適点火時期から遅角される。
【０２０３】
ステップ1371の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1374へ進み、エンジン・アイドル速度偏差を計算する。それで、ステップ1375において、ルーチンは、速度偏差に基づき、空気量を調整するとともに、第１と第２の気筒グループ両方の点火時期を調整する。つまり、パワー・ヒート・モードにないとき、エンジンは、アイドル速度を維持するために、全ての気筒の点火時期を調整する。
【０２０４】
図１３Ｋを参照すると、図１３Ｈに記載のルーチンの代替実施形態が記載されている。ステップ1380，1381，1382，1386，1387が、図１３Ｈのステップ1370，1371，1372，1374，1375に対応する。しかしながら、図１３Ｋには、第１気筒グループの点火時期の制御量が限界値に到達したか否かを判断するステップが追加されている。具体的には、ルーチンはステップ1384において、第１点火時期（spk_grp_1）が、最適点火時期（MBT-SPK）よりも大きいか否か判断する。言い換えると、ルーチンは、第１気筒グループの点火時期が最大点火時期限界まで進角されたか否か判断する。ステップ1384の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1385へ進み、そこで、第１気筒グループの点火時期を最適点火時期に設定し、そして速度偏差に基づき第２気筒グループの点火時期の調整値を計算する。
【０２０５】
言い換えると、大きな負荷がエンジンにかかり、エンジン空気量の調整と第１気筒グループの点火時期の最適点火時期への調整が、目標エンジン・アイドル速度を維持するには不十分であるとき、第２気筒グループの点火時期を最適点火時期に向けて進角させることにより、第２気筒グループから追加のトルクが供給される。これは、エンジンの熱発生量を減じるが、エンジン速度を維持するために短期間生じるだけであるので、触媒温度に対する影響は最小で済む。それで、本発明によれば、第１気筒グループと第２気筒グループとの間で点火時期を大幅に遅角させているので、エンジン出力の非常に大きな増大を迅速に発生することが可能である。
【０２０６】
図１３Ｃは、目標エンジントルクが実質的に一定である場合の動作を示している、ということを記すべきである。しかしながら、図１３Ａ，図１３Ｂ等のルーチンは、目標エンジン出力を発生するためにエンジン空気量を調整することにより、目標エンジン出力の変化を吸収するように、調整され得る、ということを記すべきである。つまり、空気量は、上記の要求を満たすために、最初の値からエンジン空気量を増大又は減少させる第２の調整値を持つことができる。言い換えると、非常に短期間の移行中、目標エンジン出力は、実質的に一定に維持することもできるし、図示のものからエンジン空気量をさらに調整することにより、増大又は減少させることもできる。
【０２０７】
上述のアイドル速度制御動作において、空調用コンプレッサのようなエンジン負荷を締結又は解放することにより、空燃比又は点火時期の移行を滑らかにすることができる。
【０２０８】
ここで、図１３Ｉを参照すると、本発明による動作と対応する利点をよりよく表すために、エンジンの幾つかの動作例が記載されている。これらの例は概略的に、空気、燃料及び点火時期の量を異ならせての、エンジン動作を表している。これらの例は、第１気筒グループの１気筒と、第２気筒グループの１気筒、を表している。例1において、第１と第２の気筒グループが、実質的に同じ空気量、燃料噴射量そして点火時期で動作している。具体的には、第１と第２のグループが、空気流量（a1）を吸入し、燃料噴射量（f1）を持ち、そして点火時期（spk1）を持つ。具体的には、例1における第１グループと第２グループが、実質的に理論空燃比の空気量と燃料量で、動作している。言い換えると、概略図は、空気量と燃料量が、実質的に同じである、ということを示している。また、例1は、点火時期（spk1）が最適時期（MBT）から遅角されていることを示している。このように動作することの結果として、第１及び第２気筒グループがエンジントルク（T1）を発生する。
【０２０９】
図１３Ｉの例2が、本発明による動作を示している。具体的には、第２気筒グループの点火時期（spk2'）が、例2の第1気筒グループの点火時期（spk2）よりも大幅に遅角されている。さらに、空気量と燃料量（a2，f2）が、例1における量よりも大きい。例2による動作の結果として、第１気筒グループがエンジントルク（T2）を発生する一方、第２気筒グループがエンジントルク（T2'）を発生する。言い換えると、第１気筒グループは、例1による動作中におけるよりも多量の空気と燃料が燃焼するので、より大きなエンジントルクを発生する。例2の第１気筒グループは、例1の第１気筒グループの点火時期よりも、遅角した点火時期を持つ、ことを記すべきである。また、第２気筒グループからのエンジントルク（T2'）は、例1の第１及び第２の気筒グループが発生するエンジントルクよりも小さい、ことも記すべきである。例2の第１と第２の気筒グループからのエンジントルクを合成したものが、例1の第１と第２の気筒グループにおけるエンジントルクを合成したものに、概略等しくなり得る。しかしながら、例2においては、第２気筒グループの大きな点火時期遅角と、より高いエンジン負荷における第１気筒グループの点火時期遅角とのために、大幅に大きな排気熱が生成される。
【０２１０】
ここで、図１３Ｉの例3を参照すると、本発明の別の実施形態による動作が、記載されている。例3において、点火時期の調整に加えて、第１気筒グループが僅かにリッチで運転され、第２気筒グループが僅かにリーンで運転される。これら気筒グループは、各種のリッチとリーンのレベルで運転され得る、ということを記すべきである。例3による動作は、第１グループからの過剰燃料が第２グループからの過剰酸素と反応するのに十分な程排気温度が高いので、さらなる熱を発生する。
【０２１１】
ここで、図１３Ｊを参照すると、グラフが、エンジン空気量とスロットル位置との関係を示している。本発明による動作によれば、具体例の１つにおいて、（例えば、機械的スロットル及びアイドル空気バイパス弁に代えて）電子制御スロットルが、エンジンに接続される。図１３Ｊは、低スロットル位置における、スロットル位置の変化が、空気流量の大きな変化を生じる一方、高スロットル位置においては、スロットル位置の変化が、空気流量の比較的小さな変化しか生じない、ということを示している。ここで上述のように、本発明による動作（例えば、一部の気筒を他の気筒よりも点火時期を遅角させて運転したり、一部の気筒を噴射燃料無しに運転したりすること）は、エンジン気筒を、より高負荷で動作させる。言い換えると、エンジンは、より高い空気量で、より大きなスロットル位置で、動作する。それで、スロットル位置に対する空気流量の傾きが、この動作モードにおいては小さく、それにより、空気流そしてトルクの制御性が、向上される。言い換えると、スロットルの調整によるアイドル速度制御の例を考慮すると、エンジン・アイドル速度は、目標レベルにおいて、より良好に維持される。
例えば、スロットル位置（Tp1）において、空気流量とスロットル位置との関係を示す傾きは、s1である。スロットル位置（Tp2）において、その傾きはs2であり、それは傾きs1より小さい。それで、エンジンが、実質的に同じ点火時期で動作しているならば、エンジンは、スロットル位置（Tp1）近くで動作し得る。しかしながら、エンジンが高負荷で動作しているとき、（一部の気筒が他の気筒よりも点火時期が遅角した状態で動作するので）エンジンはスロットル位置（Tp2）近くで動作し得る。そのようであるので、より良好なアイドル速度制御を得ることができる。
【０２１２】
上述のように、パワー・ヒート・モード中に、点火時期を調整することにより、エンジン・アイドル速度制御が実行される。各種の代替実施形態が可能であることを、記すべきである。例えば、トルクに基づくエンジン・アイドル速度制御の取組みを、用いることができる。そして、この目標エンジントルクに基づき、空気量調整値及び点火時期調整値を用いることができる。
【０２１３】
ここで、図１４を参照すると、排気システムを迅速に加熱する別の実施形態が記載されている。図１４のルーチンは、各種のシステム構成、例えば、気筒グループからの排気が、加熱されるべき触媒に入る前のある点で混合するシステム、に適用可能である。
【０２１４】
最初にステップ1410において、ルーチンは、クランク・フラグがゼロにセットされているか否か判断する。クランク・フラグがゼロにセットされているとき、エンジンは、エンジン始動／クランク・モードにはない。ステップ1410の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1412へ進む。ステップ1412において、ルーチンは、触媒温度（cat_temp）が第１温度（temp1）より高く第２温度（temp2）よりも低いか否か判断する。temp1とtemp2には種々の温度値を用いることができ、例えば、temp1を燃料リッチ・ガスと酸素との間の触媒反応を維持することのできる最低温度に設定し、temp2を目標動作温度に設定する、等である。ステップ1412の結果がNOのとき、ルーチンはエンジン点火時期（点火遅角量）を調整しない。
【０２１５】
一方、ステップ1412の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1414へ進む。ステップ1414において、ルーチンは、第１気筒グループが噴射燃料を受け、空気を吸入し、そして第２気筒グループが、実質的に噴射燃料なしに空気を吸入する状態で動作するように、エンジンを調整する。より具体的には、エンジンが、全ての気筒を用いて始動された（つまり現在全ての気筒が燃焼している）ならば、エンジンは、特に、図３Ｄ２を参照して上述のような、一部の気筒のみが燃焼して動作する状態へ移行する。また、エンジンがその状態へ移行されると、空気と燃料を燃焼させている気筒が、理論空燃比よりもリッチな空燃比で運転される。しかしながら、燃焼ガスと非燃焼中の気筒からの空気との混合気が理論空燃比よりもかなりリーンであるように、燃焼中の気筒の空燃比はそれ程リッチには設定されない。言い換えると、混合気の空燃比は、理論空燃比近くの上下の限界内に維持される。次に、ステップ1416において、ルーチンは、燃焼中の気筒の点火時期を、限界値へ設定する。言い換えると、燃焼中の気筒の点火時期が、例えば、エンジン高負荷において、エンジンの制御性とエンジン振動を考慮して、許容され得る最大点火時期値角量に、設定される。
【０２１６】
このようにして、燃焼中の気筒からのリッチ燃焼ガスが、発熱反応又は触媒の熱を生成するために、噴射燃料の無い気筒の過剰酸素と、混合そして反応することができる。さらに、熱は、全ての気筒が燃焼中の場合の負荷より高負荷で動作している燃焼中の気筒から、供給され得る。この高負荷で動作することにより、エンジン・アイドル速度の制御性と振動を許容範囲内に維持しながら、大きな点火時期遅角を許容することができる。さらに、エンジンがより高負荷で動作しているので、エンジンのポンプ仕事が低減される。
【０２１７】
目標触媒温度又は排気温度に到達すると、エンジンは、所望のときに、全気筒が燃焼する動作状態へ戻ることができる。しかしながら、リーンのときにNOxを保持することのできる排気制御装置にエンジンが接続されるとき、一部の気筒が燃焼し、他の気筒が実質的に噴射燃料なしに動作するモードでの動作に留まることが、望ましいことがあり得る。しかしながら、目標触媒温度に到達すると、混合気の空燃比は、上記の理論空燃比よりも実質的にリーンなものとすることができる。言い換えると、燃焼中の気筒は、リーン空燃比と最大トルク時期に設定された点火時期とで運転することができるが、他の気筒は実質的に噴射燃料無しに動作する。
【０２１８】
ここで、図１５を参照すると、排気システムを加熱するための、本発明の別の実施形態が記載されている。この特定の例において、ルーチンは、排気制御装置を汚染した硫黄（SOx）を除去するために、排気制御装置を加熱するように、エンジンを運転する。ステップ1510において、ルーチンは、脱硫期間が実施可とされているか否か判断する。例えば、脱硫期間は、所定量の燃料が消費された後で、実施可とされる。ステップ1510の結果がYESのとき、ルーチンはステップ1512へ進む。ステップ1512において、ルーチンは、全気筒が燃焼する動作から一部気筒が燃焼し他の気筒が実質的に噴射燃料無しで動作する状態へ移行する。さらに、燃焼中の気筒は、例えば0.65である、大幅にリッチな空燃比で動作される。一般的に、このリッチ空燃比は、できるだけリッチに選択されるが、すすの形成を生じるほどにリッチにはされない。しかしながら、ややリッチな値を選択することができる。次に、ステップ1514において、ルーチンは、排気システム出口での混合気の空燃比偏差を計算する。具体的には、出口空燃比偏差（TP_AF_err）が、実際の出口空燃比（TP-AF）から目標もしくは設定空燃比（set_pt）を差引いた値に基づき計算される。実際の出口空燃比は、出口に配置された排気酸素センサから判定する、エンジン運転状態に基づき推定する、又は、エンジン排気中で計測された空燃比に基づき推定することができる。
【０２１９】
次に、ステップ1516において、ルーチンは、出口空燃比がゼロよりも大きいか否か判断する。ステップ1516の結果がYESのとき（つまりリーン偏差があるとき）、ルーチンはステップ1518へ進む。ステップ1518において、実質的に噴射燃料無しに動作しているグループへ入る空気流量が減少させられる。一方、ステップ1516の結果がNOのとき、ルーチンはステップ1520へ進み、そこで、実質的に噴射燃料なしに動作している気筒への空気流量が増大させられる。実質的に噴射燃料無しに動作している気筒グループへの空気流量は、種々の方法で調整することができる、ということを記すべきである。例えば、それは、吸気スロットル弁の位置を変更することにより、調整することができる。しかしながら、これはまた、空気と燃料を燃焼させている気筒に入る空気流量を変化させるので、エンジン出力トルクへの影響を最小にするために他の動作をとることもできる。あるいは、実質的に噴射燃料の無しに動作している気筒グループに接続されたバルブのカム・タイミングや開期間を変更することにより、空気流量を調整することができる。これは、燃焼中の気筒へ入る空気流量への影響を小さくしながら、気筒に入る空気流量を変更することになる。次に、ステップ1522において、触媒温度が脱硫温度（desox_temp）に到達したか否かについての判断がなされる。この特定の例において、ルーチンは、下流触媒（例えば触媒224）の温度が所定温度に到達したか否か判断する。さらに、この特定の例において、触媒温度（ntrap_temp）は、エンジン運転状態に基づき推定される。この特定の例においては、下流触媒温度が、硫黄被毒に特に影響され易く、それで、この下流触媒内の硫黄を除去することが望まれる、ということも記すべきである。しかしながら、硫黄は上流排気制御装置を汚染している可能性もある、それで、上流触媒温度がそれの脱硫温度に到達するまで熱を発生するように、本発明を変更することは容易である。
【０２２０】
ステップ1522の結果がYESのとき、ルーチンは気筒内と燃焼気筒内の空燃比を減ずる。反対に、ステップ1522の結果がNOのとき、ルーチンは、より熱を発生するように、点火時期を遅角する。
【０２２１】
このようにして、燃料中のリッチ混合気と、実質的に噴射燃料なしに動作している気筒からの空気流中の酸素との混合気から、熱が生成される。混合気の空燃比は、エンジンからの空気流量を変更することにより、調整される。さらに、エンジン出力を維持するために空気流量を増大させながら、燃焼気筒の点火時期を遅角することにより、さらなる熱を供給することができる。
【０２２２】
概要として、複数の異なる現象を促進するシステムが、上述されている。第１に、エンジン負荷が増大するとき、リーン燃焼限界も増大する（もしくは、エンジンが、さもなくば不可能であるリーン領域で動作することができる）。言い換えると、エンジンが高負荷で動作するとき、よりリーンな空燃比を許容しながら、適切な燃焼安定性を提供することができる。第２に、エンジン負荷が増大するとき、点火時期の安定性限界も増大する。すなわち、エンジンがより高負荷で動作するとき、より大きな点火時期遅角を許容しながら、適切な燃焼安定性を提供することができる。それで、本発明は、動作中の気筒のエンジン負荷を増大させる種々の方法を提供するので、同じエンジン出力に対して、よりリーンな空燃比又はより遅角した点火時期を、一部の気筒のエンジン燃焼を安定させたまま、可能とする。それで、上述のように、点火時期の安定性限界と、リーン空燃比燃焼の安定性限界の両方は、エンジン負荷の関数となる。
【０２２３】
本発明を、詳細に述べてきたが、本件発明が属する分野の当業者には、添付の請求項により規定された発明を実施する種々の代替構成及び実施形態を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２２４】
【図１Ａ】本発明による実施形態の直接燃料噴射火花点火式エンジンの部分的な概略図である。
【図１Ｂ】本発明による実施形態のポート燃料噴射火花点火式エンジンの部分的な概略図である。
【図２Ａ】本発明によるエンジン構成を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明によるエンジン構成を示す概略図である。
【図２Ｃ】本発明によるエンジン構成を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明によるエンジン構成を示す概略図である。
【図２Ｅ】燃料供給量の演算についてのフローチャートである。
【図２Ｆ】燃料供給量の適応学習についてのフローチャートである。
【図２Ｇ】燃料蒸気パージに対する適応学習についてのフローチャートである。
【図２Ｈ】燃料混合比に対する適応学習についてのフローチャートである。
【図３Ａ】エンジン動作モード間での判定と移行のためのフローチャートである。
【図３Ｂ】種々の速度トルク領域における種々のエンジン動作モードを表すグラフである。
【図３Ｃ】空燃比のスケジューリングを示すフローチャートである。
【図３Ｄ１】8気筒動作から4気筒動作へ移行するときの種々のエンジン動作パラメータを示す図である。
【図３Ｄ２】気筒数変更中のエンジン動作制御を示すフローチャートである。
【図３Ｄ３】4気筒動作から8気筒動作へ移行するときの種々のエンジン動作パラメータを示す図である。
【図３Ｅ】エンジン動作の移行制御を示すフローチャートである。
【図４Ａ】エンジン動作モードに応じたエンジン速度制御のフローチャートである。
【図４Ｂ】車両の定速走行制御を示すフローチャートである。
【図４Ｃ】エンジントルク制御を示すフローチャートである。
【図４Ｄ】車輪のトラクション・コントロールを示すフローチャートである。
【図５】空燃比センサの出力の修正を示すフローチャートである。
【図６】エンジン診断の実行を示すフローチャートである。
【図７】エンジン・センサの劣化の表示を示すフローチャートである。
【図８】空燃比センサの適応学習に関するフローチャートである。
【図９】センサ診断を呼び出すフローチャートである。
【図１０】エンジン動作モードに応じた触媒温度の推定を示すフローチャートである。
【図１１】センサ劣化に応答してのデフォルト動作の実行を示すフローチャートである。
【図１２】一定のエンジン動作モードを実施不可とする制御を示すフローチャートである。
【図１３Ａ】触媒加熱モードへのエンジンの移行制御を示すフローチャートである。
【図１３Ｂ】触媒加熱モードへのエンジンの移行制御を示すフローチャートである。
【図１３Ｃ】触媒加熱モードと間でのモード移行中のエンジン動作パラメータを示すグラフである。
【図１３Ｄ】触媒加熱モードから移行するエンジンの制御を示すフローチャートである。
【図１３Ｅ】触媒加熱中のエンジン空燃比の制御を示すフローチャートである。
【図１３Ｆ】触媒加熱中のエンジン空燃比の制御を示すフローチャートである。
【図１３Ｇ】エンジン・モードの移行中のエンジン動作を示すグラフである。
【図１３Ｈ】触媒加熱の進行状態に応じたエンジン・アイドル速度制御のフローチャートである。
【図１３Ｉ】本発明の観点の１つによる動作を示す図である。
【図１３Ｊ】エンジン空気量とスロットル位置の関係を示すグラフである。
【図１３Ｋ】エンジン・アイドル速度制御を示すフローチャートである。
【図１４】エンジンの点火時期の調整を示すフローチャートである。
【図１５】動作モードに基づく燃料噴射量の調整を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２２５】
1，10  エンジン
30  燃焼室（気筒）
70，72，220，222，224，226  排気制御装置（触媒）
76，160，230，232，234，236，238，240  排気酸素センサ
210  第１気筒グループ
220  第２気筒グループ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
2008208837.tif 000009
【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
2008208837.tif 000011
【図２Ｈ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ１】
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【図３Ｄ２】
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【図３Ｄ３】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
2008208837.tif 000020
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【図１３Ｊ】
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【図１３Ｋ】
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【図１４】
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【図１５】
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