(57)【要約】【課題】  燃料カット運転復帰時におけるリッチ制御からストイキ制御に移行するときのトルクショックを低減することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  制御装置は、エンジン１に吸入される空気量を調節するスロットルバルブ９と、エンジン１の点火時期を制御するＥＣＵ１８とを有する。スロットルバルブ９は、燃料カット運転復帰後におけるリッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じてエンジン１に吸入される空気量を減少させる。ＥＣＵ１８は、リッチ制御時に空気量が減少されるときの応答遅れに対応して点火時期を遅角側に制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の燃料供給停止条件が満足された場合に、内燃機関に対する燃料供給を停止させると共に、燃料停止運転からの復帰時に、空燃比をリッチに制御する内燃機関の制御装置において、
前記リッチ制御時に前記内燃機関の出力トルクを低減するトルク制御手段を備える、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記トルク制御手段は、前記リッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じて前記内燃機関の点火時期を遅角側に制御する点火時期制御手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記トルク制御手段は、前記リッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じて前記内燃機関に吸入される空気量を減少させる吸気量調節手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記トルク制御手段は、前記リッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じて前記内燃機関に吸入される空気量を減少させる吸気量調節手段と、前記リッチ制御時に前記空気量が減少されるときの応答遅れに対応して点火時期を遅角側に制御する点火時期制御手段と、を有する、ことを特徴とする請求項１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。
【背景技術】
【０００２】
燃料カット運転から空燃比フィードバック制御への移行時において、三元触媒に吸蔵されている酸素量が所定の適正値になるまで、目標空燃比をリッチ側に設定する燃料噴射制御装置が下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平８−１９３５３７号公報（第４−９頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃料カット運転復帰時におけるリッチ制御実行中はストイキ制御時と比較してエンジントルクが増大する。その後、触媒の吸蔵酸素量が所定の適正値まで減少し、リッチ制御からストイキ制御に移行される場合、エンジントルクの低下によるトルクショックが発生する虞がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、燃料カット運転復帰時におけるリッチ制御からストイキ制御に移行するときのトルクショックを低減することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、所定の燃料供給停止条件が満足された場合に、内燃機関に対する燃料供給を停止させると共に、燃料停止運転からの復帰時に、空燃比をリッチに制御する内燃機関の制御装置において、リッチ制御時に内燃機関の出力トルクを低減するトルク制御手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、燃料停止運転からの復帰時におけるリッチ制御中に、内燃機関の出力トルクがトルク低減手段により低減され、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大が抑制される。そのため、ストイキ制御移行時におけるトルク段差を縮小することができる。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、トルク制御手段がリッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じて内燃機関の点火時期を遅角側に制御する点火時期制御手段を有することが好ましい。
【０００８】
この場合、燃料停止運転からの復帰時におけるリッチ制御中に、点火時期が遅角制御されることにより、内燃機関の出力トルクが低減される。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、トルク制御手段がリッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じて内燃機関に吸入される空気量を減少させる吸気量調節手段を有することが好ましい。
【００１０】
この場合、燃料停止運転からの復帰時におけるリッチ制御中に、内燃機関に吸入される空気量が減少されることにより、内燃機関の出力トルクが低減される。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、トルク制御手段が、リッチ制御時に空燃比のリッチ度合に応じて内燃機関に吸入される空気量を減少させる吸気量調節手段と、リッチ制御時に空気量が減少されるときの応答遅れに対応して点火時期を遅角側に制御する点火時期制御手段とを有することが好ましい。
【００１２】
内燃機関に吸入される空気量が吸気量調節手段により減少される場合、吸入空気量は応答遅れを伴って変化する。そのため、内燃機関の出力トルクも応答遅れを伴って低減される。本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、空気量の応答遅れに対応して点火時期が遅角側に制御されるので、応答性に優れる点火制御により吸入空気量の応答遅れ、即ち出力トルクの応答遅れを補うことができる。そのため、応答性良く空燃比のリッチ化による出力トルクの増大を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料停止運転からの復帰時におけるリッチ制御中に、内燃機関の出力トルクが低減され、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大が抑制される。そのため、リッチ制御からストイキ制御に移行するときのトルクショックを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。
【００１５】
まず、本実施形態に係る制御装置の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る制御装置を備える内燃機関の構成図である。
【００１６】
本実施形態の制御装置は、内燃機関であるエンジン１を制御するものである。エンジン１は、多気筒エンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみを断面図として示す。エンジン１は、図１に示されるように、点火プラグ２によって各シリンダ３内の混合気に対して点火を行うことによって駆動力を発生する。エンジン１の燃焼に際して、外部から吸入された空気は吸気管４を通り、インジェクタ５から噴射された燃料と混合され、混合気としてシリンダ３内に吸入される。シリンダ３の内部と吸気管４との間は、吸気バルブ６によって開閉される。シリンダ３の内部で燃焼された混合気は、排気ガスとして排気管７に排気される。シリンダ３の内部と排気管７との間は、排気バルブ８によって開閉される。
【００１７】
吸気管４上には、シリンダ３内に吸入される吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設されている。スロットルバルブ９には、その開度を検出するスロットルポジションセンサ１０が接続されている。また、スロットルバルブ９は、スロットルモータ１１と連結されており、スロットルモータ１１の駆動力によって開閉される。スロットルバルブ９の近傍には、アクセルペダル１６の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ１２も配設されている。このように本実施形態では、スロットルバルブ９の開度が電子制御される電子制御スロットルバルブが採用されている。スロットルバルブ９は、吸気量調節手段として機能する。さらに、吸気管４上には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３も取り付けられている。
【００１８】
エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの位置を検出するクランクポジションセンサ１４が取り付けられている。クランクポジションセンサ１４の出力からは、シリンダ３内のピストン１５の位置や、エンジン回転数を求めることができる。
【００１９】
また、排気管７上には、排気浄化触媒１９が配設されている。排気浄化触媒は、排気管上に複数設けてもよい。例えば、四気筒のエンジンにおいて、二気筒の排気管が一つに集合された箇所に排気浄化触媒を一つ配置し、残りの二気筒の排気管が一つに集合された箇所にもう一つの排気浄化触媒を配置することもできる。本実施形態においては、各シリンダ３毎の排気管が一つに集合された箇所よりも下流側に一つの排気浄化触媒１９が配設されている。
【００２０】
点火プラグ２、インジェクタ５、スロットルポジションセンサ１０、スロットルモータ１１、アクセルポジションセンサ１２、エアフロメータ１３、クランクポジションセンサ１４やその他のセンサ類は、エンジン１を総合的に制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）１８と接続されており、ＥＣＵ１８からの信号に基づいて制御され、あるいは、検出結果をＥＣＵ１８に対して送出している。排気管７上に配設された排気浄化触媒１９の温度を測定する触媒温度センサ２１もＥＣＵ１８に接続されている。
【００２１】
また、ＥＣＵ１８には、排気浄化触媒１９の上流側に取り付けられた空燃比センサ２５も接続されている。空燃比センサ２５は、その取付位置における排気ガス中の酸素濃度から排気空燃比を検出する。空燃比センサ２５としては、排気空燃比をオン−オフ的に検出するＯ２センサが用いられる。なお、空燃比センサ２５として、排気空燃比をリニアに検出することのできるリニア空燃比センサを用いてもよい。また、空燃比センサ２５は、所定の温度（活性化温度）以上とならなければ正確な空燃比の検出を行えないため、早期に活性化温度に昇温されるように、ＥＣＵ１８を介して供給される電力によって昇温される。
【００２２】
さらに、ＥＣＵ１８は、インジェクタ５を駆動するインジェクタドライバ、スロットルモータ１１を駆動するモータドライバ及び点火信号を出力する出力回路などを備えている。
【００２３】
ＥＣＵ１８は、その内部に演算を行うマイクロプロセッサ、このマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及びバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等を有している。
【００２４】
そして、ＥＣＵ１８の内部には、所定の燃料カット条件が満足された場合にエンジン１に対する燃料供給を停止（カット）する燃料カット部１８ａ、燃料カット運転からの復帰時に排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量に応じて混合気の空燃比をリッチに制御する空燃比制御部１８ｂ、及び、混合気に対する点火時期を制御する点火時期制御部１８ｃ等が構築されている。即ち、ＥＣＵ１８は、点火時期制御手段として機能する。また、ＥＣＵ１８及びスロットルバルブ９は、トルク制御手段として機能する。
【００２５】
また、ＥＣＵ１８では、目標スロットル開度の演算、排気浄化触媒１９に吸蔵されている酸素吸蔵量の演算等も実行される。
【００２６】
ここで、排気浄化触媒１９の酸素吸蔵作用について説明する。排気浄化触媒１９は、コージェライトを主成分とするハニカム構造を有した三元触媒である。このハニカム構造体の表面にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）等のコート材からなる担体層が形成され、この担体層には白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系の貴金属触媒物質が担持されている。
【００２７】
この排気浄化触媒１９は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比のときに未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）を酸化し、同時に窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する機能を有する。また、排気浄化触媒１９は、上記セリア等の成分を担持することにより、流入する排気ガス中の酸素分子を吸蔵（吸着、貯蔵）及び放出する性質（酸素吸蔵機能）を有していて、この酸素吸蔵機能により、空燃比が理論空燃比からある程度ずれても、ＨＣ，ＣＯ及びＮＯｘを浄化することができる。すなわち、排気浄化触媒１９は排気空燃比がリーンとなって流入する排気ガスに過剰の酸素及び窒素酸化物ＮＯｘが多量に含まれると、過剰な酸素を吸蔵すると共に窒素酸化物ＮＯｘから酸素を奪って（ＮＯｘを還元して）酸素を吸蔵し、これによりＮＯｘを浄化する。また、排気浄化触媒１９は、排気空燃比がリッチになって流入する排気ガスに炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯ等の未燃成分が多量に含まれると、内部に吸蔵している酸素分子をこれらの未燃成分に与えて同未燃成分を酸化し、これによりＣＯ，ＨＣを浄化する。
【００２８】
したがって、排気浄化触媒１９が酸素を吸蔵し得る限界まで酸素を吸蔵していると、排気空燃比がリーンとなったときに酸素を吸蔵することができないので、酸素吸蔵機能を利用したＮＯｘ浄化に寄与できなくなる。一方、排気浄化触媒１９が酸素を放出しきっていて酸素を全く吸蔵していなければ排気空燃比がリッチとなったときに酸素を放出することができないので、酸素吸蔵機能を利用したＨＣ，ＣＯ浄化に寄与できなくなる。このため、排気浄化触媒１９に流入する排気ガスの空燃比が過渡的にリーン又はリッチとなった場合であっても、上述した浄化すべき成分を充分に浄化できるように、酸素吸蔵量を精度良く推定すると共に、酸素吸蔵量を所定の値に維持するように空燃比制御を行うことが望ましい。
【００２９】
次に、図２乃至図７を参照して本実施形態に係る制御装置の動作について説明する。まず、図２を参照して本実施形態に係る制御装置による点火遅角制御を用いたトルクダウン処理について説明する。ここで、図２は、点火遅角制御を用いたトルクダウン処理の処理手順を示すフローチャートである。このトルクダウン処理は、エンジン１の回転に同期して起動され、実行される。
【００３０】
ステップＳ１００では、燃料カット運転復帰後のリッチ制御が実行中であるか否かについての判断が行われる。ここで、燃料カット運転復帰時に排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量が所定値以上である場合には、吸蔵酸素量が所定値未満となるまで空燃比がリッチに制御される。
【００３１】
ステップＳ１００が肯定された場合、即ち燃料カット運転復帰後のリッチ制御が実行中である場合には、ステップＳ１０２に処理が移行する。一方、ステップＳ１００が否定された場合、即ちリッチ制御が行われていない場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。
【００３２】
ステップＳ１０２では、空燃比のリッチ化により増大するエンジントルクをストイキ制御時のエンジントルク相当まで低減するための点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣが算出される。点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣは、リッチ度合に点火時期遅角補正係数ＫＡＲＴＤを積算することにより算出される。ここで、リッチ度合は、理論空燃比（ストイキ）と実空燃比との空燃比差に応じて求められる。なお、リッチ度合として、燃料を完全に燃焼するために必要な理論空気量に対する実際の供給空気量の割合である空気過剰率λの逆数を用いてもよい。点火時期遅角補正係数ＫＡＲＴＤは、所定の定数である。なお、点火時期遅角補正係数ＫＡＲＴＤは、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じて設定してもよい。
【００３３】
一方、基本点火時期は、エンジン回転数、吸入空気量や空燃比等のエンジン運転状態に基づいて算出される。この基本点火時期に点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣが加算されて目標点火時期が求められる。そして、求められた目標点火時期に応じたタイミングでシリンダ３内の混合気に点火が行われる。その後、処理から一旦抜ける。
【００３４】
ステップＳ１００が否定された場合、即ちリッチ制御が行われていない場合には、ステップＳ１０４において、点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣが０に設定（リセット）される。そのため、エンジン運転状態に基づいて算出された基本点火時期が目標点火時期として設定される。そして、点火時期の遅角が行われることなく、基本点火時期と等しい目標点火時期に応じたタイミングでシリンダ３内の混合気に点火が行われる。その後、処理から一旦抜ける。
【００３５】
図３に、点火遅角制御を用いたトルクダウン処理における（ａ）空燃比、（ｂ）点火時期、（ｃ）エンジントルクの変化を示す。
【００３６】
図３（ａ）に示されるように、燃料カット運転中の空燃比は極リーンを示す。燃料カット運転中は、排気浄化触媒１９が極リーンの雰囲気に曝されるため、排気浄化触媒１９に吸蔵される酸素量が増大する。また、燃料カット運転中には排気浄化触媒１９に吸蔵される酸素量が算出される。吸蔵酸素量は、排出空気量及び酸素濃度に基づいて算出される。ただし、燃料カット運転中は排気ガスが空気になるため、酸素濃度は、空気中に占める酸素割合（約２０％）に一致する。
【００３７】
燃料カット運転復帰後、排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量が所定値以上である場合には、吸蔵酸素量が上記所定値未満となるまで空燃比がリッチに制御される。このとき、図３（ｂ）に示されるように、空燃比のリッチ度合に応じて点火時期が遅角される。
【００３８】
図３（ｃ）の一点鎖線は、空燃比のリッチ制御中に点火時期の遅角が行われなかった場合のエンジントルクの変化を示す。図３（ｃ）の一点鎖線で示されるように、点火時期の遅角制御が行われない場合には、空燃比のリッチ化によりエンジントルクが増大する。
【００３９】
一方、図３（ｃ）の実線は、点火時期の遅角が行われた場合のエンジントルクの変化を示す。図３（ｃ）の実線で示されるように、点火時期が遅角制御されることにより、空燃比がリッチに制御されているときにおいても、エンジン１の出力トルクがストイキ制御時の出力トルク相当まで低減される。
【００４０】
このように、本制御装置によれば、燃料カット運転復帰後のリッチ制御中に、点火時期が遅角制御されることにより、エンジン１の出力トルクが低減され、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大が抑制される。そのため、ストイキ制御移行時におけるトルク段差が縮小され、トルクショックが低減される。
【００４１】
また、点火時期制御は応答性に優れるので、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大を応答性良く抑制することができる。
【００４２】
次に、図４及び図５を参照して本実施形態に係る制御装置による吸入空気量制御を用いたトルクダウン処理について説明する。ここで、図４は、吸入空気量制御を用いたトルクダウン処理の処理手順を示すフローチャートである。このトルクダウン処理は、エンジン１の回転に同期して起動され、実行される。
【００４３】
ステップＳ２００では燃料カット運転復帰後のリッチ制御が実行中であるか否かについての判断が行われる。ここで、燃料カット運転復帰時に排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量が所定値以上である場合には、吸蔵酸素量が所定値未満となるまで空燃比がリッチ側に制御される。
【００４４】
ステップＳ２００が肯定された場合、即ち燃料カット運転復帰後のリッチ制御が実行中である場合には、ステップＳ２０２に処理が移行する。一方、ステップＳ２００が否定された場合、即ちリッチ制御が行われていない場合には、ステップＳ２０４に処理が移行する。
【００４５】
ステップＳ２０２では、空燃比のリッチ化により増大するエンジントルクをストイキ制御時のエンジントルク相当まで低減するためのスロットルバルブ９の閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが算出される。スロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣは、リッチ度合にスロットルバルブ閉弁補正係数ＫＴＡＲＴＤが積算されることにより算出される。ここで、リッチ度合は、理論空燃比（ストイキ）と実空燃比との空燃比差に応じて求められる。なお、リッチ度合として、燃料を完全に燃焼するために必要な理論空気量に対する実際の供給空気量の割合である空気過剰率λの逆数を用いてもよい。スロットルバルブ閉弁補正係数ＫＴＡＲＴＤは、所定の定数である。なお、スロットルバルブ閉弁補正係数ＫＴＡＲＴＤは、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じて設定してもよい。
【００４６】
一方、基本スロットルバルブ開度は、アクセル開度等の運転状態に基づいて算出される。この基本スロットルバルブ開度からスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが減算されて目標スロットルバルブ開度が求められる。そして、求められた目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度とが一致するようにスロットルモータ１１が駆動される。このように、スロットルバルブ９がスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣに応じて閉弁されることによりエンジン１に吸入される空気量が減少される。その後、処理から一旦抜ける。
【００４７】
ステップＳ２００が否定された場合、即ちリッチ制御が行われていない場合には、ステップＳ２０４において、スロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが０に設定（リセット）される。そのため、アクセル開度等の運転状態に基づいて算出された基本スロットルバルブ開度が目標スロットルバルブ開度として設定される。そして、スロットルバルブ９の閉弁制御が行われることなく、基本スロットルバルブ開度と等しい目標スロットルバルブ開度に応じてスロットルバルブ９が開弁される。その後、処理から一旦抜ける。
【００４８】
図５に、吸入空気量制御を用いたトルクダウン処理における（ａ）空燃比、（ｂ）吸入空気量、（ｃ）エンジントルクの変化を示す。
【００４９】
図５（ａ）に示されるように、燃料カット運転中の空燃比は極リーンを示す。燃料カット運転中は、排気浄化触媒１９が極リーンの雰囲気に曝されるため、排気浄化触媒１９に吸蔵される酸素量が増大する。また、燃料カット運転中には排気浄化触媒１９に吸蔵される酸素量が算出される。
【００５０】
燃料カット運転復帰後、排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量が所定値以上である場合には、吸蔵酸素量が上記所定値未満となるまで空燃比がリッチに制御される。このとき、図５（ｂ）に示されるように、空燃比のリッチ度合に応じてスロットルバルブ９が閉弁され、エンジン１に吸入される空気量が減少される。
【００５１】
図５（ｃ）の一点鎖線は、空燃比のリッチ制御中にスロットルバルブ９の閉弁制御が行われなかった場合のエンジントルクの変化を示す。図５（ｃ）の一点鎖線で示されるように、スロットルバルブ９の閉弁制御が行われない場合には、空燃比のリッチ化によりエンジントルクが増大する。
【００５２】
一方、図５（ｃ）の実線は、スロットルバルブ９の閉弁制御が行われた場合のエンジントルクの変化を示す。図５（ｃ）の実線で示されるように、スロットルバルブ９が閉弁制御されることにより、空燃比がリッチに制御されているときにおいても、エンジン１の出力トルクがストイキ制御時の出力トルク相当まで低減される。
【００５３】
このように、本制御装置によれば、燃料カット運転復帰後のリッチ制御中に、スロットルバルブ９が閉弁制御されることにより、エンジン１の出力トルクが低減され、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大が抑制される。そのため、ストイキ制御移行時におけるトルク段差が縮小され、トルクショックが低減される。
【００５４】
また、スロットルバルブ開度を閉弁制御して吸入空気量を減少させることによりエンジントルクを低減させる場合には、燃費や燃焼状態の悪化を生じさせることなくリッチ化による出力トルクの増大を抑制することができる。
【００５５】
なお、スロットルバルブ９に代えて、ＩＳＣ（Ｉｄｌｅ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：アイドル回転数制御装置）を用いて吸入空気量の調節を行う構成としてもよい。この場合には、ＩＳＣを構成するバルブの開度を閉弁するように制御が行われ、吸入空気量が減少される。
【００５６】
次に、図６及び図７を参照して本実施形態に係る制御装置による点火遅角制御及び吸入空気量制御を用いたトルクダウン処理について説明する。ここで、図６は、点火遅角制御及び吸入空気量制御を用いたトルクダウン処理の処理手順を示すフローチャートである。このトルクダウン処理は、エンジン１の回転に同期して起動され、実行される。
【００５７】
ステップＳ３００では燃料カット運転復帰後のリッチ制御が実行中であるか否かについての判断が行われる。ここで、燃料カット運転復帰時に排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量が所定値以上である場合には、吸蔵酸素量が所定値未満となるまで空燃比がリッチ側に制御される。
【００５８】
ステップＳ３００が肯定された場合、即ち燃料カット運転復帰後のリッチ制御が実行中である場合には、ステップＳ３０２に処理が移行する。一方、ステップＳ３００が否定された場合、即ちリッチ制御が行われていない場合には、ステップＳ３２６に処理が移行する。
【００５９】
ステップＳ３０２では、リッチ制御開始後所定時間経過したか否かについての判断が行われる。ここで、リッチ制御開始後所定時間経過していない場合には、ステップＳ３０４に処理が移行する。一方、所定時間経過している場合には、ステップＳ３０６に処理が移行する。
【００６０】
ステップＳ３０２が否定された場合、すなわちリッチ制御開始後所定時間経過していない場合には、ステップＳ３０４において、空燃比のリッチ化により増大するエンジントルクをストイキ制御時のエンジントルク相当まで低減するためのスロットルバルブ９の閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが算出される。スロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣの算出方法は、上記ステップＳ２０２と同一又は同等であるので、ここでは説明を省略する。
【００６１】
一方、基本スロットルバルブ開度は、アクセル開度等の運転状態に基づいて算出される。この基本スロットルバルブ開度からスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが減算されて目標スロットルバルブ開度が求められる。そして、求められた目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度とが一致するようにスロットルモータ１１が駆動される。このように、スロットルバルブ９がスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣに応じて閉弁されることによりエンジン１に吸入される空気量が減少される。その後、ステップＳ３１２に処理が進む。
【００６２】
ステップＳ３０２が肯定された場合、すなわちリッチ制御開始後所定時間経過している場合には、ステップＳ３０６において、スロットルバルブ９の閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが算出される。ここでは、リッチ度合から所定値を減算した値にスロットルバルブ閉弁補正係数ＫＴＡＲＴＤが積算されることによりスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが算出される。その他については上記ステップＳ２０２と同一又は同等であるので、ここでは説明を省略する。
【００６３】
続いてステップＳ３０８及びＳ３１０において閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣのリミットチェックが行われる。ステップＳ３０８では、ステップＳ３０６で算出されたスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが０より小さいか否かについての判断が行われる。ここで、スロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが０より小さい場合には、ステップＳ３１０においてスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣに０が設定される。一方、スロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが０以上の場合にはステップＳ３０６において算出されたスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが維持される。
【００６４】
そして、基本スロットルバルブ開度からスロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが減算されて目標スロットルバルブ開度が求められ、目標スロットルバルブ開度と実スロットルバルブ開度とが一致するようにスロットルモータ１１が駆動される。その後、ステップＳ３１２に処理が進む。
【００６５】
ステップＳ３１２では、本ステップの前回実行時は燃料カット運転中であり且つ今回実行時は燃料カット運転復帰後であるか否かについて、即ち燃料カット運転復帰後において初めて本ステップを通るか否かについての判断が行われる。ここで、ステップＳ３１２が肯定された場合には、ステップＳ３１４に処理が移行する。一方、ステップＳ３１２が否定された場合には、ステップＳ３１６に処理が移行する。
【００６６】
ステップＳ３１４では、空燃比のリッチ度合に応じて点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣの初期値が算出される。この点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣの算出方法は、上記ステップＳ１０２と同一又は同等であるので、ここでは説明を省略する。この点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣがエンジン運転状態に基づいて算出された基本点火時期に加算されて目標点火時期が求められる。そして、求められた目標点火時期に応じたタイミングでシリンダ３内の混合気に点火が行われる。その後、処理から一旦抜ける。
【００６７】
ステップＳ３１２が否定された場合、ステップＳ３１６において、燃料カット運転復帰後所定時間経過したか否かについての判断が行われる。ここで、所定時間は、吸入空気量の応答遅れに対応して決定される所定の定数である。吸入空気量の応答遅れはエンジン１の運転状態により変動するため、上記所定時間は、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じて設定してもよい。ステップＳ３１６が否定された場合、即ち燃料カット運転復帰後所定時間経過していない場合には、ステップＳ３１８に処理が移行する。一方、ステップＳ３１６が肯定された場合、即ち燃料カット運転復帰後所定時間経過した場合には、ステップＳ３２０に処理が移行する。
【００６８】
ステップＳ３１８では、ステップＳ３１４で設定された点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣの初期値が、点火時期遅角量の今回値ＡＲＴＤＦＣｉとして設定される。この点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉがエンジン運転状態に基づいて算出された基本点火時期に加算されて目標点火時期が求められる。そして、求められた目標点火時期に応じたタイミングでシリンダ３内の混合気に点火が行われる。その後、処理から一旦抜ける。
【００６９】
ステップＳ３２０では、点火時期遅角量の前回値ＡＲＴＤＦＣｉ−１から所定値ＡＲＴＤＦＣＤＥＣを減算した値が、点火時期遅角量の今回値ＡＲＴＤＦＣｉとして設定される。ここで、所定値ＡＲＴＤＦＣＤＥＣは、所定の定数（例えば、１ｄｅｇ／１回転）である。なお、所定値ＡＲＴＤＦＣＤＥＣは、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じて設定してもよい。本処理が実行される毎に所定値ＡＲＴＤＦＣＤＥＣが減算されることにより、遅角量が徐々に減少され、点火時期が基本点火時期に徐々に近づけられる。
【００７０】
続いてステップＳ３２２及びＳ３２４において点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉのリミットチェックが行われる。ステップＳ３２２では、ステップＳ３２０で算出された点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉが０より小さいか否かについての判断が行われる。ここで、点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉが０より小さい場合には、ステップＳ３２４において点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉが０に設定される。一方、点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉが０以上の場合にはステップＳ３２０において算出された点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉが維持される。すなわち、点火時期遅角量の今回値ＡＲＴＤＦＣｉが０となった時点で、所定値ＡＲＴＤＦＣＤＥＣの減算が終了される。
【００７１】
このように設定された点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣｉがエンジン運転状態に基づいて算出された基本点火時期に加算されて目標点火時期が求められる。そして、求められた目標点火時期に応じたタイミングでシリンダ３内の混合気に点火が行われる。その後、処理から一旦抜ける。
【００７２】
ステップＳ３００が否定された場合、即ちリッチ制御が行われていない場合には、ステップＳ３２６において、スロットルバルブ閉弁量ＴＡＲＴＤＦＣが０に設定（リセット）される。そのため、アクセル開度等の運転状態に基づいて算出された基本スロットルバルブ開度が目標スロットルバルブ開度として設定される。そして、スロットルバルブ９の閉弁制御が行われることなく、基本スロットルバルブ開度と等しい目標スロットルバルブ開度に応じてスロットルバルブ９が開弁される。
【００７３】
続いて、ステップＳ３２８において、点火時期遅角量ＡＲＴＤＦＣが０に設定（リセット）される。そのため、エンジン運転状態に基づいて算出された基本点火時期が目標点火時期として設定される。そして、点火時期の遅角が行われることなく、基本点火時期と等しい目標点火時期に応じたタイミングでシリンダ３内の混合気に点火が行われる。その後、処理から一旦抜ける。
【００７４】
図７に、点火遅角制御及び吸入空気量制御を用いたトルクダウン制御における（ａ）空燃比、（ｂ）吸入空気量、（ｃ）点火時期、（ｃ）エンジントルクの変化を示す。
【００７５】
図７（ａ）に示されるように、燃料カット運転中の空燃比は極リーンを示す。燃料カット運転中は、排気浄化触媒１９が極リーンの雰囲気に曝されるため、排気浄化触媒１９に吸蔵される酸素量が増大する。また、燃料カット運転中には排気浄化触媒１９に吸蔵される酸素量が算出される。
【００７６】
燃料カット運転復帰後、排気浄化触媒１９の吸蔵酸素量が所定値以上である場合には、吸蔵酸素量が上記所定値未満となるまで空燃比がリッチに制御される。このとき、図７（ｂ）に示されるように、空燃比のリッチ度合に応じてスロットルバルブ９が閉弁され、エンジン１に吸入される空気量が減少される。ここで、実線は、スロットルバルブ開度の変化を示す。また、一点鎖線は、吸入空気量の変化を示す。スロットルバルブ開度が閉弁側に駆動された場合、吸入空気量は、図７（ｂ）の一点鎖線で示されるように、遅れて減少する。そのため、エンジン１の出力トルクも応答遅れを伴って低減される。
【００７７】
なお、閉弁側に駆動されているスロットルバルブ９をもどす場合には、吸入空気量の応答遅れを考慮して開弁動作が行われる。
【００７８】
吸入空気量の応答遅れ、即ち出力トルクの応答遅れを補うように点火時期が遅角される。図７（ｃ）に点火時期の変化の様子を示す。
【００７９】
図７（ｄ）の一点鎖線は、空燃比のリッチ制御中にスロットルバルブ９の閉弁制御及び点火遅角制御が行われなかった場合のエンジントルクの変化を示す。図７（ｄ）の一点鎖線で示されるように、スロットルバルブ９の閉弁制御及び点火遅角制御が行われない場合には、空燃比のリッチ化によりエンジントルクが増大する。
【００８０】
一方、図７（ｄ）の実線は、スロットルバルブ９の閉弁制御及び点火遅角制御が行われた場合のエンジントルクの変化を示す。図７（ｄ）の実線で示されるように、スロットルバルブ９が閉弁制御され、点火時期が遅角されることにより、空燃比がリッチに制御されているときにおいても、エンジン１の出力トルクがストイキ制御時の出力トルク相当まで低減される。
【００８１】
このように、本制御装置によれば、燃料カット運転復帰後のリッチ制御中に、スロットルバルブ９が閉弁制御されると共に点火時期が遅角制御されることにより、エンジン１の出力トルクが低減され、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大が抑制される。そのため、ストイキ制御移行時におけるトルク段差が縮小され、トルクショックが低減される。
【００８２】
また、スロットルバルブ９の閉弁制御による吸入空気量調節と点火遅角制御とを併用することにより、燃費や燃焼状態の悪化を生じさせることなく、リッチ化による出力トルクの増大を応答性良く抑制することができる。
【００８３】
上記実施例では、空燃比のリッチ度合に応じてスロットルバルブ９を閉弁し、吸入空気量を減少させると共に、吸入空気量の応答遅れ、即ち出力トルクの応答遅れを補うように点火時期を遅角制御した。本発明は、上記実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、空気量制御及び点火遅角制御それぞれを独立して実行してもよい。すなわち、空燃比のリッチ度合に応じてスロットルバルブ９を閉弁し、吸入空気量を減少させると共に、空燃比のリッチ度合に応じて点火時期を遅角させてもよい。
【００８４】
この場合にも、燃料カット運転復帰後のリッチ制御中にエンジン１の出力トルクが低減され、空燃比のリッチ化による出力トルクの増大が抑制される。そのため、ストイキ制御移行時におけるトルク段差が縮小され、トルクショックが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施形態に係る制御装置を備える内燃機関の断面図である。
【図２】点火遅角制御によるトルクダウン処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）空燃比、（ｂ）点火時期、（ｃ）エンジントルクの変化を示すタイミングチャートである。
【図４】吸入空気量制御によるトルクダウン処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）空燃比、（ｂ）吸入空気量、（ｃ）エンジントルクの変化を示すタイミングチャートである。
【図６】点火遅角制御及び吸入空気量制御によるトルクダウン処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）空燃比、（ｂ）吸入空気量、（ｃ）点火時期、（ｄ）エンジントルクの変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１…エンジン、２…点火プラグ、３…シリンダ、４…吸気管、５…インジェクタ、７…排気管、９…スロットルバルブ、１８…ＥＣＵ、１８ａ…燃料カット部、１８ｂ…空燃比制御部、１８ｃ…点火時期制御部、１９…排気浄化触媒、２５…空燃比センサ。
【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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