(57)【要約】【課題】本発明は運転状態の切り換えが可能な内燃機関の制御装置に関し、運転状態の切り換えに伴ってエミッションが悪化しないと判断できる場合にのみ上記切り換えを許可することを目的とする。【解決手段】内燃機関の運転状態の切り換えが要求された際に、その切り換えの後に触媒に流入する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｉｎを予測する（ステップ１００，１０２）。Ｃｇｉｎの予測値に基づいて、運転状態の切り換え後に、触媒の下流に流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔを推定する（ステップ１０４）。推定されたＣｇｏｕｔに基づいて、運転状態の切り換え可否を判断する（ステップ１０６〜１１０）。【選択図】        図５
2004245051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態の切り換えが可能な内燃機関の制御装置であって、
運転状態の切り換えが要求された際に、その切り換えの後に触媒に流入する排気ガス中の酸素過不足量である流入酸素過不足量を予測する流入酸素過不足量予測手段と、
前記流入酸素過不足量に基づいて、運転状態の切り換え後における前記触媒の酸素吸蔵状態に関わるパラメータを推定するパラメータ推定手段と、
推定された前記パラメータに基づいて、前記運転状態の切り換え可否を判断する切り換え可否判断手段と、
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】
全筒運転と減筒運転とを切り換える気筒数切り換え機構を備え、前記運転状態の切り換えは、気筒数の切り換えであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、
前記流入酸素過不足量予測手段は、前記回転数および前記負荷に基づいて、前記流入酸素過不足量を予測することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記パラメータ推定手段は、前記触媒内の、排気ガスの流れ方向における特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータを推定する特定位置パラメータ推定手段を備え、
前記切り換え可否判断手段は、前記特定位置における前記パラメータに基づいて、前記運転状態の切り換え可否を判断することを特徴とする請求項１乃至３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータは、前記特定位置における酸素過不足量であり、
前記切り換え可否判断手段は、前記特定位置における酸素過不足量が、所定の判定値を超えている場合に前記切り換えを禁止することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータは、前記特定位置における酸素吸蔵率であり、
前記切り換え可否判断手段は、前記特定位置における酸素吸蔵率が上限判定値を超えている場合或いは下限判定値に満たない場合に前記切り換えを禁止することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段、および前記触媒の劣化状態を検出する触媒劣化検出手段のうち少なくとも一つと、
前記回転数、前記負荷、および前記触媒劣化状態のうち少なくとも一つに基づいて前記触媒の内部における前記特定位置を決定する特定位置決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記特定位置は、前記触媒の、排気ガスの流れ方向における最終位置であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、運転状態の切り換えが可能な内燃機関において良好なエミッション特性を維持するうえで好適な内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開２００１−１４０６６４号公報に開示されるように、運転領域に応じて、全ての気筒を運転させる全筒運転と、一部の気筒を休止させる減筒運転とを切り換える機能を有する内燃機関が知られている。このような内燃機関によれば、全筒運転に適した領域では全筒運転を、また、減筒運転に適した領域では減筒運転を適宜行うことができる。従って、上記従来の内燃機関によれば、運転状態が全筒運転のみに限られている場合に比して、優れた燃費特性や優れたエミッション特性を実現することができる。
【０００３】
ところで、上記従来の内燃機関において、減筒運転は、休止させるべき気筒の吸排気弁を閉じて、その気筒における空気の流れを停止させることに実現される。機関回転数が大きく異ならない状況下では、吸気通路を流れる空気量は、スロットルバルブの開度によりほぼ決定される。このため、この内燃機関において、全筒運転から減筒運転への切り換え、或いはその逆の切り換えが行われた場合、内燃機関に吸入される空気量のトータル、つまり、燃焼に付される空気量の総量に大きな変化が生じない。
【０００４】
気筒数の切り換えを行う内燃機関では、通常、運転状態の切り換え前後で大きなトルク変化が生じないように、内燃機関に供給される燃料の総量、つまり、運転中の気筒に噴射される燃料の総量が、気筒数の切り換え前後で変化しないように制御される。気筒数の切り換え前後で、吸入空気量の総量および燃料噴射量の総量が変化しなければ、休止気筒の有無に関わらず一定のトルクが得られる。このため、上記従来の内燃機関においては、気筒数の切り換え前後で大きなトルク変化が生ずるのを防ぐことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４０６６４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９５０８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、全筒運転と減筒運転との切り換えが行われる前後では、運転中の個々の気筒に吸入される空気量自体には変化が生ずる。内燃機関において、吸気ポートや吸気弁の周囲には、通常、ポートウェットと称される燃料付着が生じている。このポートウェットの量は、個々の気筒に吸入される空気の量が安定している状況下では平衡状態となるが、その空気の量が変化する状況下では増減を示す。このため、内燃機関に吸入される空気の総量、および運転中の気筒に噴射される燃料の総量が同じであっても、全筒運転と減筒運転との切り換え前後では、個々の気筒で燃焼に付される混合気の空燃比に変化が生ずる。
【０００７】
更に、個々の気筒に吸入される空気量は、厳密には、吸気の脈動の影響を受けている。全筒運転時に生ずる脈動と減筒運転時に生ずる脈動とは異なるものであるため、吸気通路を流れる空気量がほぼスロットルバルブの開度により決定されるとしても、個々の気筒に吸入される空気量の総量は、気筒数の切り換え前後で厳密には同じにはならない。内燃機関に供給される混合気の空燃比には、気筒数の切り換え前後において、このような原因によっても変化が生ずる。
【０００８】
加えて、全筒運転と減筒運転との切り換えには、休止気筒の吸排気弁を可動或いは停止状態とするための機械的な切り換えが必要である。このような機械的な切り換えには遅延が伴うため、その切り換えが完了するタイミングは、全筒運転用の燃料噴射量と減筒運転用の燃料噴射量とを切り換えるタイミングと一致しないことがある。そして、上記２つのタイミングが一致しなかった場合、内燃機関に供給される混合気の空燃比に荒れが生ずることになる。
【０００９】
以上説明した通り、内燃機関の運転状態を全筒運転と減筒運転との間で切り換える場合、その切り換えの前後で、一時的に混合気の空燃比に荒れが生ずることがある。触媒が、そのような空燃比荒れを吸収できる場合には、その空燃比荒れが原因でエミッションが悪化することはない。しかしながら、触媒がそのような空燃比荒れを吸収できない場合には、運転状態の切り換えに伴ってエミッションが悪化する事態を生ずる。従って、常時良好なエミッション特性を維持するためには、運転状態の切り換えに伴う空燃比荒れを触媒が吸収できない状況下では、その切り換えを禁止することが望ましい。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、運転状態に切り換え要求が生じた際に、その切り換えに伴ってエミッションが悪化しないと判断できる場合にのみ上記切り換えを許可する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、運転状態の切り換えが可能な内燃機関の制御装置であって、
運転状態の切り換えが要求された際に、その切り換えの後に触媒に流入する排気ガス中の酸素過不足量である流入酸素過不足量を予測する流入酸素過不足量予測手段と、
前記流入酸素過不足量に基づいて、運転状態の切り換え後における前記触媒の酸素吸蔵状態に関わるパラメータを推定するパラメータ推定手段と、
推定された前記パラメータに基づいて、前記運転状態の切り換え可否を判断する切り換え可否判断手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、全筒運転と減筒運転とを切り換える気筒数切り換え機構を備え、前記運転状態の切り換えは、気筒数の切り換えであることを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、
前記流入酸素過不足量予測手段は、前記回転数および前記負荷に基づいて、前記流入酸素過不足量を予測することを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記パラメータ推定手段は、前記触媒内の、排気ガスの流れ方向における特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータを推定する特定位置パラメータ推定手段を備え、
前記切り換え可否判断手段は、前記特定位置における前記パラメータに基づいて、前記運転状態の切り換え可否を判断することを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータは、前記特定位置における酸素過不足量であり、
前記切り換え可否判断手段は、前記特定位置における酸素過不足量が、所定の判定値を超えている場合に前記切り換えを禁止することを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、第４の発明において、
前記特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータは、前記特定位置における酸素吸蔵率であり、
前記切り換え可否判断手段は、前記特定位置における酸素吸蔵率が上限判定値を超えている場合或いは下限判定値に満たない場合に前記切り換えを禁止することを特徴とする。
【００１７】
また、第７の発明は、第４乃至第６の発明の何れかにおいて、
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段、および前記触媒の劣化状態を検出する触媒劣化検出手段のうち少なくとも一つと、
前記回転数、前記負荷、および前記触媒劣化状態のうち少なくとも一つに基づいて前記触媒の内部における前記特定位置を決定する特定位置決定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、第４乃至第６の発明の何れかにおいて、前記特定位置は、前記触媒の、排気ガスの流れ方向における最終位置であることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図を示す。図１に示すように、本実施形態は、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
吸気通路１２には、その内部を流れる空気量、すなわち、内燃機関１０に流入する吸入空気量Ｇａを検知するエアフロメータ１６が配置されている。また、エアフロメータ１６の下流には、スロットルバルブ１８が配置されている。スロットルバルブ１８は、アクセル開度などに基づいてスロットルモータ２０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ１８の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットルポジションセンサ２２、およびアクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ２４が配置されている。
【００２１】
内燃機関１０は、複数の気筒を有する多気筒式の機関であり、図１は、そのうちの一気筒の断面を示している。内燃機関１０が備える個々の気筒には、吸気通路１２に通じる吸気ポート、および排気通路１４に通じる排気ポートが設けられている。個々の吸気ポートには、その内部に燃料を噴射するための燃料噴射弁２５が配置されている。また、個々の吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、吸気通路１２或いは排気通路１４と内燃機関１０の燃焼室とを導通または遮断するための吸気弁２６および排気弁２８が設けられている。
【００２２】
吸気弁２６および排気弁２８には、それぞれ図示しないアクチュエータが連結されている。このアクチュエータは、吸気弁２６および排気弁２８がカムシャフトの回転に伴って開閉する状態（以下、「作動状態」と称す）と、それらがカムシャフトの回転に関わらず閉弁位置に維持される状態（以下、「停止状態」と称す）とを、気筒毎に選択的に実現することができる。特定の気筒において吸気弁２６および排気弁２８が停止状態とされると、その気筒には空気も燃料も供給されなくなり、その結果、その気筒は休止状態となる。従って、内燃機関１０によれば、全ての気筒が作動状態とされる全筒運転と、一部の気筒が休止状態となる減筒運転とを適宜切り換えて実現することができる。
【００２３】
内燃機関１０は、クランクシャフトの近傍にクランク角センサ２９を備えている。クランク角センサ２９によれば、クランクシャフトの回転位置や、クランクシャフトの回転速度、つまり、内燃機関１０の回転数ＮＥ等を検知することができる。
【００２４】
内燃機関１０の排気通路１４には、排気ガスを浄化するための触媒３０が配置されている。触媒３０は、酸素を含むリーンな排気ガスが供給された場合にはその内部に酸素を吸蔵し、また、酸素不足の排気ガスが供給された場合にはその内部に吸蔵している酸素を放出することで排気ガスを浄化する三元触媒でである。触媒３０の上流および下流には、それぞれの位置で排気空燃比Ａ／Ｆを検出するための上流側空燃比センサ３２、および下流側空燃比センサ３４が配置されている。また、触媒３０には、その内部の温度Ｔｅｍｐを検出するための触媒温度センサ３６が配置されている。
【００２５】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態を制御するユニットである。上述した各種センサおよびアクチュエータは、ＥＣＵ４０により駆動され、また、ＥＣＵ４０に対して出力信号等を供給している。
【００２６】
［触媒モデルの説明］
既述した通り、触媒３０は、その内部に貯蔵している酸素を放出することで酸素不足のリッチな排気ガスを浄化し、また、排気ガスがリーンである場合は、ガス中の過剰な酸素を吸蔵することによりその浄化を図る。従って、触媒３０は、その内部に酸素が吸蔵されていない状況下ではリッチな排気ガスを浄化することはできず、また、その内部に酸素を吸蔵する余裕がない状況下ではリーンな排気ガスを浄化することができない。このため、触媒３０に所望の浄化能力を発揮させるためには、その内部における酸素吸蔵状態を精度良く監視し、触媒３０に流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆを、その酸素吸蔵状態に応じて適宜リッチ或いはリーンに制御することが必要である。以下、ＥＣＵ４０が、触媒３０の酸素吸蔵状態を推定する手法について説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態において、ＥＣＵ４０が、触媒３０の内部における酸素吸蔵状態を推定するために用いている触媒モデルを説明するための概念図である。すなわち、本実施形態において、ＥＣＵ４０は、図２に示す触媒モデルを用いて、触媒３０内部における酸素吸蔵状態を推定している。以下、図２を参照して、そのモデルの内容と、そのモデルを用いた酸素吸蔵状態の推定方法とを具体的に説明する。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態において用いられる触媒モデルは、触媒３０を、仮想的に、排気ガスの流れ方向に並ぶ複数のブロックに分割して取り扱うことを前提としている。ここでは、便宜上それらのブロックを、上流側から下流側に向う順で、Ａブロック、Ｂブロック、・・・Ｈブロック、Ｉブロック、Ｊブロックとし、それぞれのブロックはΔｘの幅を有しているものとする。
【００２９】
内燃機関１０から排出される排気ガス中の特定成分（例えば酸素）の量をＥ／Ｇｏｕｔとすると、その値Ｅ／Ｇｏｕｔは、そのままＡブロックに流入する特定成分の量Ｃｇｉｎ（Ａ）となる。また、Ａブロックから排出される排気ガス中の特定成分（例えば酸素）の量をＣｇｏｕｔ（Ａ）とすると、その値Ｃｇｏｕｔ（Ａ）は、そのままＢブロックに流入する特定成分の量Ｃｇｉｎ（Ｂ）となる。以下、説明の便宜上、この特性成分は酸素であるものとする。また、Ｃｇｏｕｔ、Ｃｇｉｎは、排気ガスがリーンである場合はその中に含まれる酸素量（過剰酸素量）を意味し、排気ガスがリッチである場合は、そのガス中の酸素不足量を意味するものとする。つまり、以下の説明において、Ｃｇｏｕｔ、Ｃｇｉｎは、共に排気ガス中の酸素過不足量を意味するものとする。
【００３０】
本実施形態において、ＥＣＵ４０には、個々のブロックに流入する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｉｎ（Ｎ）に基づいて、そのブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）を演算するためのモデルが記憶されている（詳細は後に説明する）。このモデルによれば、Ｅ／ＧｏｕｔすなわちＣｇｉｎ（Ａ）に基づいてＣｇｏｕｔ（Ａ）を求めることができ、また、Ｃｇｏｕｔ（Ａ）すなわちＣｇｉｎ（Ｂ）に基づいてＣｇｏｕｔ（Ｂ）を求めることができる。そして、同様の計算を繰り返すことにより、個々のブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）を順次求めることができ、その計算をＪブロックまで行うことで、触媒３０の下流に流出する排気ガス中の酸素過不足量ＣｇｏｕｔをＣｇｏｕｔ（Ｊ）として求めることができる。
【００３１】
図１に示すシステムによれば、上流側空燃比センサ３２により検出される排気空燃比Ａ／Ｆ、およびエアフロメータ１６により検出される吸入空気量Ｇａ（或いは、そのＧａに基づいて算出される燃料噴射量）に基づいて、内燃機関１０から流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔを求めることができる。従って、ＥＣＵ４０は、上述した触媒モデルを用いた繰り返し計算を行うことにより、ＡブロックからＪブロックまでの全てにつき、それらのブロックから排出される排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）を求めることができる。
【００３２】
あるブロックに空燃比のリッチな排気ガスが流入してきた場合に、そのブロックが酸素の不足分を放出することができれば、その下流には酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）がゼロの排気ガス、つまり、理論空燃比の排気ガスが流出する。また、あるブロックに空燃比のリーンな排気ガスが流入してきた場合に、そのブロックが酸素の過剰分を吸蔵することができれば、その下流にはやはり酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）がゼロの排気ガスが流出する。従って、個々のブロックの下流に流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）は、そのブロックにおける酸素吸蔵状態と相関を有するパラメータとして認識することができる。本実施形態において、ＥＣＵ４０は、このような原理で、触媒３０内部の酸素吸蔵状態を推定している。
【００３３】
次に、ＥＣＵ４０が、第Ｎ段のブロックに流入してくる排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｉｎ（Ｎ）に基づき、そのブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）を求める具体的手法について説明する。
次式（１）は、ＥＣＵ４０が、時刻ｔ＋Δｔにおいて第Ｎ段のブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ）を推定するために用いる演算式である。
2004245051.tif 000003
但し、δＣｇは、δＣｇ（Ｇａ，Ｔｅｍｐ，φｏｓｔ（ｔ，Ｎ））と表されるべき関数、つまり、吸入空気量Ｇａ、触媒温度Ｔｅｍｐ、および時刻ｔにおける第Ｎ段のブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（ｔ，  Ｎ）の関数である。ＥＣＵ４０は、Ｇａ、Ｔｅｍｐ、およびφｏｓｔと、δＣｇとの関係を定めたマップ或いは演算式を記憶しており、そのマップ或いは演算式を用いてδＣｇを算出する。
【００３４】
δＣｇは、物理的には、触媒３０が、単位時間および単位長あたりに吸蔵或いは放出する酸素の量を意味している。δＣｇの符号は、第Ｎ段のブロックが酸素を吸蔵する場合には正に設定され、一方、酸素を放出する場合には負に設定される。具体的には、第Ｎ段のブロックに流れ込む排気ガスがリーンであり、そのブロックが酸素を吸蔵する状況下ではδＣｇの符号は正とされ（δＣｇ＞０）、反対に、第Ｎ段のブロックに流れ込む排気ガスがリッチであり、そのブロックが酸素を放出する状況下ではδＣｇの符号は負とされる（δＣｇ＜０）。
【００３５】
従って、上記（１）式中、右辺第２項「δＣｇ×Δｔ×Δｘ」は、第Ｎ段のブロック（幅Δｘ）において、Δｔの時間の間に吸蔵または放出される酸素量に相当している。そして、上記（１）式によれば、時刻ｔ＋Δｔにおいて、第Ｎ−１段のブロックから流出してくる排気ガスがリーンである場合は、その排気ガス中の酸素量Ｃｇｏｕｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ−１）から、第Ｎ段のブロックで吸蔵される酸素量δＣｇを減じた値が第Ｎ段のブロックから流出する排気ガス中の酸素量Ｃｇｏｕｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ）として求められる。一方、時刻ｔ＋Δｔにおいて、第Ｎ−１段のブロックから流出してくる排気ガスがリッチである場合は、その排気ガス中の酸素不足量Ｃｇｏｕｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ−１）（符号は負）に、第Ｎ段のブロックから放出される酸素量δＣｇを加えた値が第Ｎ段のブロックから流出する排気ガス中の酸素不足量Ｃｇｏｕｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ）として求められる。
【００３６】
δＣｇを決定する３つの因子のうち、吸入空気量Ｇａと触媒温度Ｔｅｍｐは、それぞれエアフロメータ１６および触媒温度センサ３６により検知することができる。残る１つの因子、すなわち、酸素吸蔵率φｏｓｔ（ｔ，Ｎ）は、次式（２）に示す通り、時刻ｔにおける第Ｎ段のブロックの酸素吸蔵量ｏｓｔ（ｔ，Ｎ）と、第Ｎ段のブロックの酸素吸蔵容量ＯＳＣ（Ｎ）との比である。
φｏｓｔ（ｔ，Ｎ）＝ｏｓｔ（ｔ，Ｎ）／ＯＳＣ（Ｎ）                  ・・・（２）
【００３７】
酸素吸蔵容量ＯＳＣ（Ｎ）は、触媒３０の酸素吸蔵量ＯＳＣを求めるための公知の手法と同様の手法により求めることができる。例えば、その値ＯＳＣ（Ｎ）は、以下のような手法で求めることができる。すなわち、先ず、第Ｎ段のブロックに吸蔵されている全ての酸素が放出されるまで、そのブロックに流入する排気ガスの空燃比をリッチに維持する。全ての酸素が放出されたと判断できたら（第Ｎ段のブロックの下流にリッチな排気ガスが流出してきたら）、次にそのブロックに流入する排気ガスの空燃比をリーンに変化させる。以後、第Ｎ段のブロックに容量一杯の酸素が吸蔵されるまで（第Ｎ段のブロックの下流にリーンな排気ガスが流出してくるまで）、そのブロックに流入する排気ガス中の酸素量を積算する。この手法によれば、酸素量の積算値の最終的な値を、第Ｎ段のブロックにおける酸素吸蔵容量ＯＳＣ（Ｎ）として扱うことができる。尚、ＯＳＣ（Ｎ）を求める手法はこれに限定されるものではなく、より単純には、触媒３０のＯＳＣを、ブロック数（本実施形態では１０）で割った値をＯＳＣ（Ｎ）としてもよい。
【００３８】
上記（２）式に含まれるｏｓｔ  （ｔ，Ｎ）は、次式（３）に示す関係式により求めることができる。但し、ここでは、説明の便宜上、時刻ｔ＋Δｔにおける第Ｎ段のブロックの酸素吸蔵量ｏｓｔ（ｔ＋Δｔ，Ｎ）を求める形式で式（３）を表している。また、次式（３）中、右辺第２項に含まれるＫは適合係数である。
ｏｓｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ）＝ｏｓｔ（ｔ，  Ｎ）＋Ｋ×δＣｇ×Δｔ×Δｘ        ・・・（３）
【００３９】
上記（３）式によれば、第Ｎ段のブロックに流入する排気ガスがリーンである場合は（従って、δＣｇは正）、時刻ｔにける酸素吸蔵量ｏｓｔ（ｔ，  Ｎ）に、時間Δｔの間に新たに吸蔵された酸素量（厳密には適合係数Ｋで補正された値）を加えた値が時刻ｔ＋Δｔにおける酸素吸蔵量ｏｓｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ）として算出される。また、第Ｎ段のブロックに流入する排気ガスがリッチである場合は（従って、δＣｇは負）、時刻ｔにける酸素吸蔵量ｏｓｔ（ｔ，  Ｎ）から、時間Δｔの間に放出された酸素量（厳密には適合係数Ｋで補正された値）を減じた値が時刻ｔ＋Δｔにおける酸素吸蔵量ｏｓｔ（ｔ＋Δｔ，  Ｎ）として算出される。
【００４０】
以上説明した通り、ＥＣＵ４０は、上述した触媒モデルを用いることにより、第Ｎ段のブロックにおける酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）、酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｎ）、および酸素吸蔵量ｏｓｔ（Ｎ）等を求めることができる。そして、ＥＣＵ４０は、個々のブロックに対して上記の処理を繰り返し適用することにより、ＡブロックからＪブロックまで、全てのブロックにつき、それらの値を算出することができる。
【００４１】
［触媒モデルを用いた運転状態切り換え許否の判断手法の説明］
既述した通り、本実施形態のシステムは、内燃機関１０の運転領域に応じて、全筒運転と減筒運転とを切り換える機能を有している。このような運転状態の切り換えには、発明が解決しようとする課題の欄において説明した通り、一時的な空燃比荒れが伴う。
【００４２】
図３は、内燃機関１０から流出する排気ガス中の空燃比が一時的に荒れた場合に、つまり、その排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔが一時的に荒れた場合に、その荒れが触媒３０内部にどのように伝達されるかを説明するための図である。
内燃機関１０から流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔが図３（Ａ）に示すような時間的変化を示した場合、その変化の影響は、図３（Ｂ）に示すようにＡブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量にも表れる。そして、その影響は、順次下流のブロックに伝達され、触媒３０がその影響を吸収することができると、Ｊブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｊ）は図３（Ｃ）に示すようにほぼゼロのまま維持される。これに対して、触媒３０が、Ｅ／Ｇｏｕｔの影響を吸収することができない場合は、Ｃｇｏｕｔ（Ｊ）にも何らかの変化が生ずる。つまり、触媒３０の下流に酸素が過剰な排気ガス、或いは酸素の不足した排気ガスが流出することになる。
【００４３】
触媒３０の下流には、常に清浄な排気ガスが流出することが望ましい。この要求を満たす意味では、Ｊブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｊ）がゼロのまま維持される状況下では全筒運転と減筒運転の切り換えを許容するとしても、Ｃｇｏｕｔ（Ｊ）がゼロでない値に変化するような状況下では、その切り換えを禁止することが望ましい。
【００４４】
既述した通り、本実施形態のシステムでは、上述した触媒モデルを用いることにより、内燃機関１０から流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔに基づいて、個々のブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）を順次繰り返し計算により求めることができる。従って、内燃機関１０の運転状態を切り換える要求が生じた時点で、Ｅ／Ｇｏｕｔにどのような荒れが生ずるかが判れば、その荒れが個々のブロックにどのように伝達され、触媒３０から流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｊ）がどのような挙動を示すかを予測することが可能である。そして、その予測が可能であれば、触媒３０の下流に空燃比荒れの影響が及ばない場合に限り運転状態の切り換えを許可することが可能である。
【００４５】
内燃機関１０において、全筒運転と減筒運転とが切り換えられた際に、内燃機関１０から流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔがどのような荒れを示すかは、ほぼその切り換え時における内燃機関１０の回転数ＮＥと負荷ＫＬとで決定される。従って、運転状態に切り換えに伴ってＥ／Ｇｏｕｔに生ずる変化の様子は、ＮＥとＫＬとの関係で、予めマップ化しておくことが可能である。
【００４６】
図４（Ａ）は、運転状態に切り換えに伴ってＥ／Ｇｏｕｔに生ずる時間的変化と、その切り換え時における回転数ＮＥおよび負荷ＫＬとの関係を定めたマップの一例である。また、図４（Ｂ）は、同様のマップの他の例である。ＥＣＵ４０は、このようなマップを記憶しており、運転状態の切り換え要求が生じた際には、現実にその切り換えを行う以前に、そのマップを参照して、その切り換えに伴って生ずるＥ／Ｇｏｕｔの時間的変化を予測する。そして、ＥＣＵ４０は、予測したＥ／Ｇｏｕｔの時間的変化に基づいて、運転状態の切り換えを許可するか否かを判断する。
【００４７】
［ＥＣＵ４０が実行する具体的処理の説明］
図５は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートを示す。尚、このルーチンは、内燃機関１０に対して、全筒運転と減筒運転の切り換えが要求される毎に起動されるものとする。
【００４８】
図５に示すルーチンでは、先ず、切り換え要求が生じた時点での内燃機関１０の運転状態、つまり、その時点での回転数ＮＥおよび負荷ＫＬが取得される（ステップ１００）。
回転数ＮＥは、クランク角センサ２９の出力に基づいて検知することができる。また、負荷ＫＬは、スロットルバルブ１８が全開（ＷＯＴ：Ｗｉｄｅ  Ｏｐｅｎ  Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）である場合に生ずるべき吸入空気量（回転数ＮＥ、スロットル開度ＴＡなどに基づいて決定される）に対する現実の吸入空気量Ｇａの比として求めることができる。尚、本ステップ１００において、負荷ＫＬは、内燃機関１０の発生トルクやスロットル開度ＴＡで代用してもよい。
【００４９】
次に、触媒３０に流入する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｉｎ、つまり、内燃機関１０から排出される排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔが予測される（ステップ１０２）。
既述した通り、ＥＣＵ４０は、Ｅ／Ｇｏｕｔと、ＮＥおよびＫＬとの関係を定めたマップを記憶している。本ステップでは、そのマップを参照して、Ｅ／Ｇｏｕｔを、すなわち触媒３０に流入する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｉｎを予測する。ところで、図４を参照して説明した通り、本実施形態においてＥＣＵ４０に記憶されているＥ／Ｇｏｕｔのマップは、Ｅ／Ｇｏｕｔの時間的変化を定めたマップである。このマップは、厳密には、所定時間Δｔ毎のＥ／Ｇｏｕｔを意味する複数の離散値により構成されている。本ステップ１０２では、その処理が繰り返される毎に、それらの離散値が時系列で順次Ｅ／Ｇｏｕｔの予測値、つまり、Ｃｇｉｎの予測値として設定される。
【００５０】
図５に示すルーチンでは、次に、上記ステップ１０２において予測されたＣｇｉｎに基づいて、上述した触媒モデルに従って、触媒３０の最終ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔが算出される（ステップ１０４）。
【００５１】
次いで、上記ステップ１０４において算出された酸素過不足量Ｃｇｏｕｔの絶対値を積算することにより、酸素過不足量積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔ＝Σ│Ｃｇｏｕｔ│が算出される（ステップ１０６）。
触媒３０に入力する排気ガスの空燃比に荒れが生じた場合、触媒３０の下流には、酸素不足のリッチな排気ガスが流出することも、また、酸素過多のリーンな排気ガスが流出することも、更には、空燃比がリッチとリーンの両側に荒れる排気ガスが流出することもある。この場合、大気に排出される排気ガスのエミッションは、未浄化成分の総量、つまり、酸素不足量と酸素過多量の総量で判断することが適切である。上記の如くＣｇｏｕｔの絶対値を積算してｓｕｍＣｇｏｕｔを求めることによれば、そのような判断を適切に行うことができる。
【００５２】
酸素過不足量の積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔの算出が終わると、次に、全てのＣｇｉｎ予測値について（従って、全てのＥ／Ｇｏｕｔ予測値について）上記ステップ１０２〜１０６の処理が実行されたか否かが判断される（ステップ１０８）。
上述した通り、Ｃｇｉｎ予測値は（つまりＥ／Ｇｏｕｔの予測値は）、マップを参照することにより求められる。このマップには、Ｅ／Ｇｏｕｔの時間的変化に対応した複数の離散値が定められている。本ステップ１０８では、今回のサイクルで処理されたＣｇｉｎ予測値が、それら複数の離散値の最後の値に対応するものであるかが判断される。その結果、未だ最後のＣｇｉｎ予測値が処理されていないと判断された場合は、Ｃｇｉｎ予測値が時系列的に次のＣｇｉｎ予測値に変更された後、上記ステップ１０２以降の処理が再び実行される。
【００５３】
一方、上記ステップ１０８において、全てのＣｇｉｎ予測値につき処理が終了していると判断された場合は、次に、酸素過不足量の積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔが、所定の判定値αより小さいか否かが判別される（ステップ１１０）。
【００５４】
判定値αは正の値であり、運転状態の切り換えに伴って触媒３０の下流に流出する未浄化の成分の許容上限値を定めた値である。従って、上記ステップ１１０においてｓｕｍＣｇｏｕｔ＜αが成立すると判別される場合は、全筒運転と減筒運転の切り換えを許可して差し支えないと判断することができる。図５に示すルーチンでは、この場合、全筒運転と減筒運転との切り換え実行が許可された後、今回の処理サイクルが終了される（ステップ１１２）。
【００５５】
一方、上記ステップ１１０においてｓｕｍＣｇｏｕｔ＜αが成立しないと判別される場合は、運転状態の切り換えを許可すべきでないと判断することができる。図５に示すルーチンによれば、この場合、以後、全筒運転と減筒運転の切り換え実行が禁止された後、今回の処理サイクルが終了される（ステップ１１４）。
【００５６】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、内燃機関１０に対して運転状態の切り換えが要求される毎に、その切り換えに伴ってＥ／Ｇｏｕｔに生ずる変化が予測され、かつ、その予測に基づいて更に、触媒３０の下流に流出する排気ガスの挙動が推定される。そして、このようにして推定された挙動が許容できるものであるか否かにより、全筒運転と減筒運転の切り換え許否を判断することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、排気エミッションを悪化させることのない状況下に限り内燃機関１０の運転状態の切り換えを許可することができ、運転状態に切り換えに伴うエミッションの悪化を確実に防ぐことができる。
【００５７】
ところで、上述した実施の形態１では、触媒３０の最終ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量の積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔに基づいて運転状態の切り換え許否を判断することとしているが、その判断の基礎となり得るパラメータは、ｓｕｍＣｇｏｕｔに限定されるものではない。つまり、上記の判断は、積算処理に付される以前のＣｇｏｕｔに基づいて直接的に行うこととしてもよい。
【００５８】
更に、上記判断の基礎とするパラメータは、最終ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ、或いはその積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔに限定されるものでもない。つまり、運転状態の切り換え許否は、触媒３０の下流に未浄化の成分がどの程度流出するかに基づいて判断すればよく、その判断は、触媒３０の酸素吸蔵状態に関するパラメータに基づいて、例えば個々のブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｎ）に基づいて実行することが可能である。より具体的には、最終ブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｊ）が、その下流に未浄化の排気ガスを流出させることのない範囲（所定の上限判定値以下、かつ、所定の下限判定値以上）であるか否かに基づいて上記判断を行うことも可能である。触媒３０に対してリーンな排気ガスが流入している状況下で最終ブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｊ）が上限判定値を超えている場合は、その下流にリーンな排気ガスが吹き抜ける可能性があると判断できる。また、触媒３０に対してリッチな排気ガスが流入している状況下で最終ブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｊ）が下限判定値を下回っている場合は、その下流にリッチな排気ガスが吹き抜ける可能性があると判断できる。そして、それらの条件が何れも成立しない場合は、触媒３０の下流に未浄化の排気ガスが流出する可能性は十分に低いと判断することができる。加えて、個々のブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｎ）は、上述した（２）式を用いることで算出することができる。従って、本実施形態のシステムにおいては、運転状態の切り換え許否を最終ブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔ（Ｊ）に基づいて実行することが可能であり、かつ、そのような構成を採用しても、実施の形態１のシステムが奏する優れた効果を達成することができる。
【００５９】
また、上述した実施の形態１においては、触媒モデルを用いた処理を通して、全筒運転と減筒運転の切り換え許否を判断することとしているが、その判断の対象は、全筒運転と減筒運転の切り換え許否に限定されるものではない。すなわち、その判断の対象は、排気空燃比の荒れを伴う運転状態の切り換えであればよく、例えば、吸排気弁の開閉タイミングの切り換え許否などを、その判断の対象としてもよい。
【００６０】
尚、上述した実施の形態１（変形例を含む）においては、酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ、その積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔ、或いは酸素吸蔵率φｏｓｔが、前記第１の発明における「酸素吸蔵状態に関わるパラメータ」に相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「流入酸素過不足量予測手段」が、上記ステップ１０４〜１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「パラメータ推定手段」が、上記ステップ１１０〜１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「切り換え可否判断手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、内燃機関１０の吸気弁２６および排気弁２８の状態を切り換えるアクチュエータが前記第２の発明における「気筒数切り換え機構」に相当している。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第３の発明における「回転数検出手段」および「負荷検出手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、触媒３０の最終ブロックの位置が前記第４の発明における「特定位置」に相当しており、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「特定位置パラメータ推定手段」が実現されている。
【００６１】
実施の形態２．
次に、図６を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、上記図５に示すルーチンに代えて、図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００６２】
上述した実施の形態１のシステムは、触媒３０の最終ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔを予測し、その予測値に基づいて運転状態の切り換え許否を判断することとしている。このような判断手法によれば、内燃機関１０から流出する排気ガスの空燃比荒れを触媒３０が全体として吸収することができる場合に運転状態の切り換えを許可することができるため、比較的その切り換えを緩やかに許可することができる。
【００６３】
しかしながら、上記の判断手法は、触媒３０の最終ブロックの状態に着目するものであるため、制御誤差に対するマージンを十分に確保することができない。このため、このような判断手法による場合は、排気ガスの絶対量が多大となる内燃機関１０の高負荷運転時や、触媒３０の劣化時において全筒運転と減筒運転の切り換えが行われた場合に、触媒３０の下流に未浄化の成分が吹き抜け易い。
【００６４】
そこで、本実施形態では、最終ブロックに限定せず、触媒３０内の特定のブロックに着目して（そのブロックの状態や、その下流に流出する排気ガス中の酸素過不足量に着目して）内燃機関１０の運転状態の切り換え許否を判断すると共に、その特定のブロックを、内燃機関１０の運転状態や触媒３０の劣化状態に応じて、上流側或いは下流側に適宜移動させることとした。
【００６５】
図６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。尚、このルーチンは、上記図５に示すルーチンと同様に、内燃機関１０に対して、全筒運転と減筒運転の切り換えが要求される毎に起動されるものとする。
【００６６】
図６に示すルーチンでは、先ず、切り換え要求が生じた時点での内燃機関１０の運転状態、つまり、その時点での回転数ＮＥおよび負荷ＫＬが取得される（ステップ１２０）。
本ステップ１２０の処理は、実質的に図５におけるステップ１００の処理と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
次に、触媒３０の劣化状態が検知される（ステップ１２２）。
触媒３０の劣化状態は、例えば触媒３０の酸素吸蔵容量ＯＳＣに基づいて判断することができる。酸素吸蔵容量ＯＳＣは、触媒３０が吸蔵することのできる最大酸素量であり、その容量は、触媒３０の劣化が進むにつれて少なくなる。本実施形態において、ＥＣＵ４０は、図６に示すルーチンとは別のルーチンにより、公知の手法で酸素吸蔵容量ＯＳＣを適宜算出している。本ステップ１２２では、現時点で算出されている最新のＯＳＣを読み出すことにより、その値が検知される。
【００６８】
図６に示すルーチンでは、次に、判定の対象とする特定ブロックの番号Ｘが取得される（ステップ１２４）。
ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の回転数ＮＥおよび負荷ＫＬ、並びに触媒３０の劣化状態との関係で、特定ブロックの番号Ｘを定めたマップが記憶されている。本ステップ１２４では、このマップを参照することにより、判定の対象とする特定ブロックの番号Ｘが決定される。このマップによれば、高回転高負荷運転であるほど、特定ブロックは上流側に設定され、また、触媒３０の劣化が進んでいるほど特定ブロックは上流側に設定される。
【００６９】
次に、触媒３０に流入する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｉｎ、つまり、内燃機関１０から排出される排気ガス中の酸素過不足量Ｅ／Ｇｏｕｔが予測される（ステップ１２６）。
本ステップ１２６の処理は、実質的に図５に示す上記ステップ１０２の処理と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
図６に示すステップでは、次に、上記ステップ１２６において予測されたＣｇｉｎに基づいて、上述した触媒モデルに従って、上記ステップ１２４において決定された特定ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ（Ｘ）が算出される（ステップ１２８）。
【００７１】
次いで、そのようにして算出された特定ブロックのＣｇｏｕｔ（Ｘ）が、所定の範囲に収まっているか、具体的には、β＜Ｃｇｏｕｔ＜γが成立するかが判別される（ステップ１３０）。
判定値βは負の符号を有する値であり、運転状態の切り換えに伴い特定ブロックの下流に流出させることを許容する酸素不足量の限界値である。一方、判定値γは正の符号を有する値であり、運転状態の切り換えに伴い特定ブロックの下流に流出させることを許容する酸素過多量の限界値である。
【００７２】
上記ステップ１３０において、β＜Ｃｇｏｕｔ＜γが成立すると判別された場合は、運転状態の切り換えに伴って招ずるＥ／Ｇｏｕｔの荒れが、触媒３０の内部において、特定ブロック以前の領域において吸収できていると判断できる。そして、この場合は、特定ブロックの下流に未浄化の排気ガスが流出することはなく、運転状態の切り換えを禁止する理由がないと判断できる。図６に示すルーチンでは、この場合、次に全てのＣｇｉｎ予測値について（従って、全てのＥ／Ｇｏｕｔ予測値について）上記ステップ１２６〜１３０の処理が実行されたか否かが判断される（ステップ１３２）。
Ｃｇｉｎ予測値は（つまりＥ／Ｇｏｕｔの予測値は）、実施の形態１の場合と同様にマップを参照することで求められる。このマップには、Ｅ／Ｇｏｕｔの時間的変化に対応した複数の離散値が定められている。本ステップ１３２では、今回のサイクルで処理されたＣｇｉｎ予測値が、それら複数の離散値の最後の値に対応するものであるかが判断される。その結果、未だ最後のＣｇｉｎ予測値が処理されていないと判断された場合は、Ｃｇｉｎ予測値が時系列的に次のＣｇｉｎ予測値に変更された後、上記ステップ１２６以降の処理が再び実行される。
【００７３】
一方、上記ステップ１３２において、全てのＣｇｉｎ予測値につき上記ステップ１２６〜１３０の処理が終了していると判別された場合は、Ｅ／Ｇｏｕｔの荒れが収まるまでの間、その荒れは常に触媒３０内の特定ブロック以前の領域において吸収できていたと判断することができる。図６に示すルーチンでは、この場合、全筒運転と減筒運転との切り換え実行が許可された後、今回の処理サイクルが終了される（ステップ１３４）。
【００７４】
上記ステップ１３４において、全てのＣｇｉｎ予測値につき所望の処理が終了したと判断されるまでの間には、上記ステップ１３０において、β＜Ｃｇｏｕｔ＜γが成立しないと判断されることがある。この場合、当該サイクルにおいて処理の対象とされたＣｇｉｎ予測値に対して、特定ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔが、流出許容値を超えたと判断することができる。このような判断がなされた場合、図６に示すルーチンによれば、以後、速やかに全筒運転と減筒運転の切り換え実行が禁止され、その後今回の処理サイクルが終了される（ステップ１３６）。
【００７５】
以上説明した通り、図６に示すルーチンによれば、内燃機関１０の回転数ＮＥが高いほど、またその負荷ＫＬが高いほど、つまり、内燃機関１０から排出される排気ガス量の絶対量が多大であるほと、判定の対象となる特定ブロックを上流側に移行させることができる。更に、このルーチンによれば、触媒３０の劣化が進むにつれ、その特定ブロックを上流側に移行させることができる。そして、このようにして設定された特定ブロックの下流に未浄化の成分が吹き抜けないと判断できる場合に限り、内燃機関１０の運転状態の切り換えを許可することができる。
【００７６】
このような処理によれば、排気ガスの絶対量が多い場合や、触媒３０の劣化が進んでいる場合など、触媒３０の下流に未浄化の成分が吹き抜け易い状況下では、特定ブロックを上流側に移行させ、そのような吹き抜けに対するマージンを大きく確保することができる。また、未浄化の成分が吹き抜ける可能性の低い状況下では、特定ブロックを下流側に移行させ、運転状態の切り換えが許可される頻度を高めることができる。従って、本実施形態のシステムによれば、運転状態の切り換えを不必要に禁止することなく、内燃機関１０のエミッション特性を常に良好に保つことができる。
【００７７】
ところで、上述した実施の形態２においては、特定ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量Ｃｇｏｕｔに基づいて、運転状態の切り換え許否を判断することとしているが、その判断の基礎となるパラメータは、Ｃｇｏｕｔに限定されるものではない。すなわち、上記の判断は、特定ブロックの酸素吸蔵率φｏｓｔが上限側判定値を超えているか否か、或いは下限側判定値を下回っているか否かに基づいて行うこととしてもよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態２においては、特定ブロックにおける酸素過不足量Ｃｇｏｕｔの値から、直接的に運転状態の切り換え許否を判断することとしているが、その判断は、Ｃｇｏｕｔに代えて、その積分値ｓｕｍＣｇｏｕｔに基づいて行うこととしても良い。
【００７９】
尚、上述した実施の形態２（変形例を含む）においては、酸素過不足量Ｃｇｏｕｔ、その積算値ｓｕｍＣｇｏｕｔ、或いは酸素吸蔵率φｏｓｔが、前記第１の発明における「酸素吸蔵状態に関わるパラメータ」に相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１２６の処理を実行することにより前記第１の発明における「流入酸素過不足量予測手段」が、上記ステップ１２８の処理を実行することにより前記第１の発明における「パラメータ推定手段」が、上記ステップ１３０〜１３６の処理を実行することにより前記第１の発明における「切り換え可否判断手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「回転数検出手段」および「負荷検出手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、特定ブロックの位置が前記第４の発明における「特定位置」に相当しており、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１２８の処理を実行することにより前記第４の発明における「特定位置パラメータ推定手段」が実現されている。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第７の発明における「回転数検出手段」、および「負荷検出手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第７の発明における「触媒劣化検出手段」が、上記ステップ１２４の処理を実行することにより前記第７の発明における「特定位置決定手段」が、それぞれ実現されている。
【００８０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、運転状態の切り換えが要求された際に、その切り換えの後に触媒の内部において実現される酸素吸蔵状態に関わるパラメータを推定し、そのパラメータに基づいて、その切り換え可否を判断することができる。従って、本発明によれば、上記パラメータが、エミッションの悪化を生じさせない値であると判断できる場合にのみ、運転状態の切り換えを許可することができる。
【００８１】
第２の発明によれば、上記パラメータが、エミッションの悪化を生じさせない値であると判断できる場合にのみ、全筒運転と減筒運転の切り換えを許可することができる。
【００８２】
第３の発明によれば、内燃機関の運転状態の切り換え後に触媒に流入する排気ガス中の酸素過不足量（流入酸素過不足量）を、内燃機関の運転状態と負荷とに基づいて、精度良く予測することができる。
【００８３】
第４の発明によれば、触媒内の、排気ガスの流れ方向における特定位置での酸素吸蔵状態に関わるパラメータに基づいて、運転状態の切り換え可否を判断することができる。このため、本発明によれば、触媒の内部状態を考慮して、運転状態の切り換えを、真に必要な場合に限って禁止することができる。
【００８４】
第５の発明によれば、特定位置における酸素過不足量が判定値を超えている場合に切り換えを禁止することができる。このため、本発明によれば、特定位置より下流に未浄化のガスが流出すると予想される状況下で、適切に運転状態の切り換えを禁止することができる。
【００８５】
第６の発明によれば、特定位置における酸素吸蔵率が、上限判定値を超えている場合或いは下限判定値に満たない場合に限り切り換えを禁止することができる。のため、本発明によれば、特定位置より下流に未浄化のガスが流出すると予想される状況下で、適切に運転状態の切り換えを禁止することができる。
【００８６】
第７の発明によれば、パラメータを推定すべき特定位置を、内燃機関の回転数や負荷、或いは触媒の劣化状態に基づいて決定することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の状態や触媒の状態に応じて、真に必要な場合にのみ運転状態の切り換えを禁止することができる。
【００８７】
第８の発明によれば、触媒の最終位置におけるパラメータに基づいて、運転状態の切り換えを許可するか否かを判断することができる。このため、本発明によれば、触媒の下流に未浄化のガスが流出すると予測される場合に限り、運転状態の切り換えを禁止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において用いられる触媒モデルを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において内燃機関の運転状態が切り換えられることにより発生する排気ガスの空燃比荒れが触媒の内部をどのように伝達されるのかを説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１においてＥＣＵが記憶するべきマップの例である。
【図５】本発明の実施の形態１において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
３０  触媒
４０  ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）
Ｅ／Ｇｏｕｔ  内燃機関から流出する排気ガス中の酸素過不足量
Ｃｇｉｎ  触媒に流入する排気ガス中の酸素過不足量
Ｃｇｏｕｔ  触媒から流出する排気ガス中の酸素過不足量
Ｃｇｏｕｔ（Ｎ）  第Ｎ段のブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量
Ｃｇｉｎ（Ｎ）    第Ｎ段のブロックに流入する排気ガス中の酸素過不足量
Ｃｇｏｕｔ（Ｘ）  特定ブロックから流出する排気ガス中の酸素過不足量
【図１】
2004245051.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004245051.tif 000007
【図５】
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【図６】
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