(57)【要約】  【課題】  排ガス悪化を招くことなく車両の燃費低減効果を確実に得ることができる内燃機関の運転モード制御装置を提供する。  【解決手段】  エンジン１の運転状態に応じてリーン空燃比と理論空燃比との運転を切換える運転モード制御装置において、エンジン１の排気路ｒｅに設けた触媒１８１，１８２の温度ＣＣＴを検出する触媒温度検出手段２８と、エンジンの運転状態に応じて排ガス浄化に可能な触媒の判定温度ＲＣＣＴを設定する判定温度設定手段Ａ１と、触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回るとリーン空燃比より理論空燃比の運転に切換える運転モード切換え手段Ａ２とを備えたことを特徴とする。  【選択図】              図１
2007077857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じてリーン空燃比と理論空燃比との運転を切換える内燃機関の運転モード制御装置において、
上記内燃機関の排気路に設けた触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
上記内燃機関の運転状態に応じて排ガス浄化に必要な触媒の判定温度を設定する判定温度設定手段と、
上記触媒温度が上記判定温度を下回るとリーン空燃比より理論空燃比の運転に切換える運転モード切換え手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の運転モード制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、
上記運転状態は上記内燃機関の排気流量に相関する指標であることを特徴とする内燃機関の運転モード制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、
上記触媒温度が上記判定温度を下回る温度低下量が所定の微量内にあると、上記リーン空燃比の範囲内で空燃比をリッチ修正することを特徴とする内燃機関の運転モード制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、
上記触媒温度が上記判定温度を下回る温度低下量が所定の微量内にあると、上記リーン空燃比のまま上記内燃機関の噴射時期及び点火時期を遅角修正することを特徴とする内燃機関の運転モード制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、
上記触媒温度が上記判定温度を下回る温度低下量が所定の微量内にあると、上記内燃機関の排ガス再循環装置の再循環ガス量を低減させることを特徴とする内燃機関の運転モード制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関をリーン空燃比の運転と理論空燃比の運転とに切換えできる内燃機関の運転モード制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を理論空燃比のみならずリーン空燃比でも運転可能とし、燃費向上と低公害化との双方を実現するようにしたリーンバーンエンジンが提供されている。  
このようなリーンバーンエンジンの燃焼モードの切換制御として、例えば、特開平１１−３５１０１９号公報（特許文献１）には、エンジンの冷態始動時におけるエンジン運転状態に応じて、しかも、触媒活性化判定時間の経過を待って理論空燃比からリーン空燃比での運転に比較的早期に切換えるようにすることが開示される。
【０００３】
このようなリーンバーンエンジンでは暖気完了後で触媒活性化後にあると、定常運転時はリーン空燃比での運転が成され、加速時はストイキオあるいはリッチ空燃比での運転が成されるという運転モードの切換が行われるのが一般的である。
【０００４】
一方、リーンバーンエンジンではリーン空燃比での運転が継続すると、ガス温度の低下が生じ、触媒が活性化温度を下回り、排ガス悪化を招くおそれがある。
【０００５】
リーンバーンエンジン搭載の車両が走行する場合の触媒温度の変化を図１０に示す。リーンバーンエンジンの代表的な運転パターンである運転パターンＡでは、車両が定速時にあるとリーン空燃比による運転（ａ）が成され、加速時にあるとストイキオ空燃比による運転（ｂ）が成され、車両が減速すると燃料がカットされる運転（ｃ）が成される。このような運転モードの切換により、触媒温度Ｔａの低下が比較的抑えられ排ガス悪化を防止できるが、このような切換え制御では燃費低減効果が少ない。
【０００６】
一方、燃費向上を優先して加速時もリーン運転を行うようにした運転パターンＢでは、定速時のみならず加速時でもリーン空燃比による運転（ａ）が成され、車両が減速すると燃料がカットされる運転(ｃ)が成される。この場合、燃費改善を図れるが、触媒温度Ｔｂが低下し易くなり、燃費低減を図れるが排ガス悪化を招きやすい。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３５１０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のリーンバーンエンジンでは始動時における理論空燃比からリーン空燃比運転への切換が適確に成されているが、走行時のリーン空燃比と理論空燃比の適確な切換え制御は開示されず、燃費低減効果を十分に得ることはできていない。  
更に、図１０に示す運転パターンＡを採用した場合は、燃費低減効果が少なく、運転パターンＢを採用すると排ガス悪化を招きやすい。このように、上述の各従来例では、走行時における理論空燃比からリーン空燃比への切換えに夫々問題がある。このため、走行時の理論空燃比からリーン空燃比運転への空燃比切換えを適確に行うことで、排ガス悪化を招くことなく車両の燃費低減効果を向上できる空燃比切換え制御が望まれている。
【０００９】
本発明は、以上のような課題に基づき成されたもので、目的とするところは、排ガス悪化を招くことなく車両の燃費低減効果を向上することができる内燃機関の運転モード制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、内燃機関の運転状態に応じてリーン空燃比と理論空燃比との運転を切換える内燃機関の運転モード制御装置において、上記内燃機関の排気路に設けた触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、上記内燃機関の運転状態に応じて排ガス浄化に必要な触媒の判定温度を設定する判定温度設定手段と、上記触媒温度が上記判定温度を下回るとリーン空燃比より理論空燃比の運転に切換える運転モード切換え手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、上記運転状態は上記内燃機関の排気流量に相関する指標であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、上記触媒温度が上記判定温度を下回る温度低下量が所定の微量内にあると、上記リーン空燃比の範囲内で空燃比をリッチ修正することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、上記触媒温度が上記判定温度を下回る温度低下量が所定の空燃比切換え判定温度に満たない微量内にあると、上記リーン空燃比のまま上記内燃機関の噴射時期及び点火時期を遅角修正することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関の運転モード制御装置において、上記触媒温度が上記判定温度を下回る温度低下量が所定の空燃比切換え判定温度に満たない微量内にあると、上記内燃機関の排ガス再循環装置の再循環ガス量を低減させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、触媒温度が内燃機関の運転状態に応じた判定温度を下回ると、リーン空燃比より理論空燃比の運転に切換えるので、運転状態に応じた排ガス浄化に必要な触媒温度は維持することができ、排ガスの悪化を確実に防止しながら、リーン空燃比での運転域を拡大して、燃費低減を図ることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、内燃機関の排気流量に相関する指標に応じて触媒の判定温度が設定されるので、リーン空燃比から理論空燃比への切換をより適切に行うことができ、排ガス悪化の防止と燃費低減とをより高次元で両立できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、触媒温度が判定温度を下回る温度低下量が所定の微量内にある場合には、リーン空燃比の範囲内で空燃比をリッチ修正して、過度な燃費の悪化を抑制しつつ必要な触媒温度は維持することができ、排ガス悪化の防止と燃費低減とをより高次元で両立できる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、触媒温度が判定温度を下回る温度低下量が所定の微量内にある場合には、リーン空燃比のままで、噴射時期及び点火時期を遅角修正して排ガス温度の上昇を図ることで、必要な触媒温度は維持でき、排ガス悪化の防止と燃費低減とをより高次元で両立できる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、リーン空燃比のままで、噴射時期及び点火時期を遅角修正して排ガス温度の上昇を図ると共に、再循環ガス量を低減させることで、噴射時期及び点火時期の遅角によるＮｏｘ排出量低減分を再循環ガス量の低減に有効利用して、排ガス温度の上昇を図り、触媒温度上昇を図ることができ、排ガス悪化の防止と燃費低減とをより高次元で両立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関の運転モード制御装置を説明する。この内燃機関の運転モード制御装置は図１に示す内燃機関である４サイクル４気筒ガソリンエンジン（以後、単にエンジン１と記す）に装着される。  
エンジン１は、例えば、燃料噴射モードを切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）とともに圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンが採用される。このエンジン１は、容易に理論空燃比（ストイキ）での運転やリッチ空燃比での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比での運転（リーン空燃比運転）が実現可能である。また、エンジン１として、ここでは４気筒エンジンが採用される。
【００２１】
エンジン１はそのエンジン本体２がシリンダブロック３、シリンダヘッド４、ヘッドカバー５、オイルパン６等を一体結合してなり、しかも、シリンダヘッド４に吸気マニホールド７及び排気マニホールド８が結合される。  
エンジン本体２内に配備されるクランクシャフト３３には単位クランク角信号θｃ、基準信号θｂ及びこれらに基づくエンジン回転速度Ｎｅ情報を検出するクランク角センサ３４が対設され、これは後述の電子コントロールユニット（ＥＣＵ）２２に検出信号を出力する。エンジン１のシリンダヘッド４には、各気筒毎に点火プラグ２１とともに電磁式の燃料噴射弁２４が取り付けられており、これにより、燃料を燃焼室１１内に直接噴射可能である。
【００２２】
点火プラグ２１には高電圧を出力する点火ユニット２３が接続されている。ここでの点火ユニット２３は、不図示のタイミング制御回路と高圧電源回路と点火コイルとで構成される。ここで、高圧電源回路による充電電圧が高いほど点火コイルに高電圧が発生し放電エネルギーが大きくなるよう構成される。なお、ＥＣＵ２２にはノック信号Ｓｎを出力するノックセンサ３９が接続され、このノック信号Ｓｎに応じて後述の基準点火時期θｐを補正するようにしている。
【００２３】
燃料噴射弁２４には燃料パイプ２５を介して不図示の燃料タンクを有した燃料供給装置が接続される。不図示の燃料供給装置には燃料ポンプが設けられており、これにより、不図示の燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁２４に対し高燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁２４から燃焼室１１内に向けて噴射可能である。なお、各燃料噴射弁２４はＥＣＵ２２の噴射信号に応じて燃料噴射を行う。
【００２４】
エンジン本体２は不図示の動弁系に連動する吸排バルブ９，１０の開閉駆動により、燃焼室１１に対して吸気路ｒｉ側の吸気ポート１２及び排気通路ｒｅ側の排気ポート１３をそれぞれ断続制御し、吸気及び排気作動を行う。  
吸気路ｒｉはエアクリーナ２６からのエアをスロットルバルブ２５を備えた吸気管２７、吸気マニホールド７、吸気ポート１２を介し燃焼室１１内に流入させる。なお、スロットルバルブ２５はその電磁アクチュエータ２５１が電子コントロールユニット（ＥＣＵ）２２に電気的に接続されている。
【００２５】
エアクリーナ２６内には、吸気量Ｑａ情報を得るエアフローセンサ３５が配備され、その情報はＥＣＵ２２に出力される。スロットルバルブ２５にはスロットル開度センサ３６が配備され、同センサのスロットル開度θｓ情報がＥＣＵ２２に出力される。またエンジン本体２の水温Ｔｗ情報を検出する水温センサ３７が配備され、その検出信号はＥＣＵ２２に出力されている。  
排気管１９の上流部には排気通路ｒｅの排気ガス中の酸素濃度、即ち、空燃比Ａ／Ｆ情報をＥＣＵ２２に出力する空燃比センサ３８が配備されている。
【００２６】
吸気マニホールド７はサージタンク７０１及びその下流の複数の分岐吸気管からなり、サージタンク７０１内から吸気を分岐して複数の分岐吸気管及び各吸気ポート１２を経て各燃焼室１１に吸気を分配供給する。  
一方、排気通路ｒｅは各燃焼室１１内から排出される排気ガスを排気マニホールド８、排気マニホールド８の連結部８０２に先端が連結される排気管１９を備える。排気管１９にはその途中に排気ガス浄化装置１７や不図示のマフラー、及び、触媒温度Ｔｇを検出する触媒温度センサ２８が配備される。
【００２７】
ここで、エンジン１の排気マニホールド８の一部とサージタンク７０１間には、排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）３１が配備され、再循環路ｒ１の途中には再循環ガス量（ＥＧＲ量）を調整するＥＧＲバルブ３２が配備される。ＥＧＲバルブ３２はＥＣＵ２２により開閉制御され、これにより排ガスを吸気路ｒｉに戻し、燃焼室温度の上昇を抑えてＮｏｘの低減やポンプロスの低減を図っている。  
排気ガス浄化装置１７は前段及び後段の三元触媒１８１，１８２の機能を備える。各三元触媒１８１，１８２は、コージェライトでハニカム形状に形成された担体を備え、これに活性貴金属として少なくとも白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ）のいずれかを担持している。
【００２８】
図１に示すように、ＥＣＵ２２は、入出力装置２２１，２２２、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）２２３、中央処理装置（ＣＰＵ）２２４等を備えており、ＥＣＵ２２によりエンジン１の総合的な制御が行われる。  
ここでＥＣＵ２２は図２に示すように、判定温度設定手段Ａ１と、運転モード切換え手段Ａ２と、燃料供給手段Ａ３と、点火プラグ２１の点火時期θｐを制御する点火時期制御手段Ａ４との各制御機能を備える。
【００２９】
判定温度設定手段Ａ１は、排気路ｒｅに設けた前後段の三元触媒１８１，１８２による排ガス浄化が可能な触媒の判定温度ＲＣＣＴをエンジン１の運転状態である吸入空気量Ｑａに応じて設定する不図示のマップを備える。その上で、現在の吸入空気量Ｑａに応じて触媒による排ガス浄化に必要な触媒の判定温度ＲＣＣＴを演算する。  
運転モード切換え手段Ａ２は、エンジン回転数Ｎｅと、エンジンの負荷とに応じて運転モードをリーン空燃比での運転（ａ）や理論空燃比での運転（ｂ）に切換える不図示のマップを備え、このマップに従い運転モード切換指令を発する。このマップでは定常運転時のみならず緩加速時でもリーン空燃比が選択されるような設定が成されている。
【００３０】
また、運転モード切換え手段Ａ２では、排気路ｒｅに設けた前後段の三元触媒１８１，１８２の触媒温度ＣＣＴを触媒温度検出手段である触媒温度センサ２８で検出する。その上で判定温度設定手段Ａ１から現在の運転状態で排ガス浄化に必要な触媒の判定温度ＲＣＣＴを取り込み、現在の触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回ると判断すると、リーン空燃比の運転（ａ）より理論空燃比の運転（ｂ）に強制的に切換える運転域切換え指令を発する。  
この際、特に、触媒温度ＣＣＴが判定温度をＲＣＣＴを下回る温度低下量ｄＴ（図２参照）も演算され、これが所定の微量ＴＡ内にあるかも判断される。
【００３１】
ここで、運転モード切換え手段Ａ２は所定の微量ＴＡ内の判断を成した場合、リッチ修正部ａ２−１として、図４（ｂ）に示す排ガス温度上昇処理機能を発揮する。ここではリーン空燃比の範囲内で空燃比をリッチ修正する指令を燃料供給手段Ａ３に出力する。更に、後述の燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ−δｑｗ）の演算値よりリッチ修正量（ｄγ）を加算する。これによりリーン空燃比ではあるが、図４（ｂ）に示すように、より理論空燃比側への燃料噴射量補正が成され、排ガス温度の上昇ｔｕを図る。しかも、これが現運転域での理論空燃比相当の燃料噴射量Ｔｉｎｊｓと比較され、同値以内にクリップ処理し、リーン空燃比の運転を保持して過度のリッチ補正を抑えて燃費悪化を防止する。
【００３２】
なお、この制御モードに代えて、運転モード切換え手段Ａ２’を用いても良い。この運転モード切換え手段Ａ２’は、所定の微量ＴＡ内の判断を成した場合、噴射遅角修正部ａ２’−１として機能し、ここで、リーン空燃比のままで、エンジン１の噴射時期ｔｉ及び点火時期θｐを共に遅角修正し、図４（ａ）に示す排ガス温度上昇処理機能を発揮する。
【００３３】
なお、この際、ＮＯｘが低下変動することを考慮し、ここでの噴射遅角修正部ａ２’−１では、特に、ＥＧＲ修正部ａ２’−２の機能をも付加し、実行する。これにより、噴射遅角修正に伴いＮＯｘが低下変動することを考慮し、この運転域ではエンジン１の排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）３１の再循環ガス量（ＥＧＲ量）を予め設定しておいた設定量ｄｑｇだけ低減させるべくＥＧＲ弁３２を駆動し、排ガス温度上昇を図り、触媒活性化を図り、排ガスの悪化を防止する。  
上述の運転モード切換え手段Ａ２(A2')は暖気運転時にはストイキオ空燃比での暖機運転を設定し、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数以上でアクセル開度がゼロの時には燃料カット運転を設定する。
【００３４】
燃料供給手段Ａ３は、運転モード切換え手段Ａ２（あるいはＡ２’）よりリーン空燃比での運転域ａの指令を受けると、現在の吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅ相当の基本噴射量（噴射時間に相当する）Ｔｂｉｎｊを求め、これにリーン空燃比補正量δＡ／Ｆ、水温補正値δｑｗを加減算して燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ−δＡ／Ｆ＋δｑｗ）を決定する。  
一方、運転モード切換え手段Ａ２（あるいはＡ２’）よりストイキオ空燃比での運転指令を受けると、現在の吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎｅ相当の基本噴射量（噴射時間に相当する）Ｔｂｉｎｊを求め、これに水温補正値δｑｗを加減算して燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ＋δｑｗ）を決定する。  
なお、燃料カットの運転(ｃ)ではＴｉｎｊ＝０となる。
【００３５】
点火時期制御手段Ａ４は図２に示すように、エンジン回転数Ｎｅ相当の基本点火時期θｐｂをノック信号Sｎに応じて一定量遅角処理して点火時期θｐを決定し、その点火時期θｐを点火ユニット（点火制御回路）２３内の各気筒の点火駆動回路２３１にセットする。  
以下、このように構成された本発明に係る内燃機関の運転モード制御装置の複数の制御作動を図５乃至図９のフローチャートに沿って順次説明する。
【００３６】
ＥＣＵ２２は図示しないメインスイッチのキーオンによりメインルーチンでの制御に入り、現在のエンジン回転数Ｎｅ、負荷である吸入空気量Ｑａ、水温Ｔｗ、触媒温度Ｔｇ等を各センサからの最新検出値として取り込み、燃料供給制御、点火時期制御、ＥＧＲ量制御等を行う。このようなメインルーチンにおいて、暖気運転中はストイキオ空燃比での暖機運転を実行される。この際、後段触媒１８２に比べて小容量で早期活性化がなされる前段触媒１８１が、冷態始動の初期における排ガス悪化を抑制すべく有効に働く。その後、通常運転に入り、その途中で、図５に示すリーン禁止運転モード及び図６のリーン運転モードの各制御ルーチン制御に順次達する。
【００３７】
図５に示すリーン禁止運転モード及び図６のリーン運転モードの各制御ルーチンを説明する。  
図５のリーン禁止運転モードの制御ルーチンのステップｓ１〜３では、吸入空気量Ｑａを取り込み、吸入空気量Ｑａのフィルタ処理によって適正な吸入空気量Ｑａを算出し、更に、フィルタ処理した吸入空気量Ｑａに所定の温度変換係数を乗算して、触媒による排ガス浄化が必要な触媒の判定温度（図５には必要触媒温度と記す）ＲＣＣＴを求める。  
ステップｓ４では最新の触媒温度ＣＣＴを触媒温度センサ２８より取り込む。ステップｓ５に達すると、ＣＣＴリーン禁止フラグのセットを判断する。ここでは、現在の触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴと比較される。ここで、触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回る（ＲＣＣＴ＞ＣＣＴ）が判断されると（図３の各時点ｔ１）、触媒温度が低下しているのを判断し、ステップｓ７に進み、触媒温度ＣＣＴが判定温度をＲＣＣＴを下回る温度低下量ｄＴが演算され、これが所定の微量ＴＡを上回る比較的低温時にはステップｓ８，ｓ９に進み、温度低下量ｄＴが微量ＴＡを下回るとメインルーチンにリターンして処理を繰り返す。
【００３８】
リーン禁止、即ち、排ガス温度の上昇を図るべき運転域ではステップｓ８，ｓ９に達し、ここではＣＣＴリーン禁止フラグをセットし、ＣＣＴリーン禁止フラグ解除ディレータイマ（ＣＣＴＤＴＭＲ）をセットし、設定期間のリーン禁止の運転、即ち、設定期間の間は強制的にストイキオ空燃比の運転（ｂ）を設定する。この指令に応じて燃料供給手段Ａ３はストイキオ空燃比相当の燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ＋δｑｗ）を演算し、所定の噴射タイミングでの噴射処理がなされる。
【００３９】
ＣＣＴリーン禁止フラグのセット後はステップｓ５よりｓ６に進み、排ガス温度の上昇を待ち、ステップｓ６で判定温度ＲＣＣＴを触媒温度ＣＣＴが上回っていることが判別されるとステップｓ１０に進む。ここで、ＣＣＴ禁止フラグ解除ディレータイマ（ＣＣＴＤＴＭＲ）がカウントアップか否か判断し、カウント中にはステップｓ１１でカウント減算処理し、カウントアップすると触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを上回ってからタイマ設定時間が経過すると、ステップｓ１２でＣＣＴリーン禁止フラグをクリアし、ストイキオ空燃比の運転域ｂより離脱し、図３に示すリーン運転（ａ）に移行し、メインルーチンに戻る。なお、メインルーチンにおいて燃料カットの運転（ｃ）が判断されると、Ｔｉｎｊ＝０と設定され、燃料供給手段Ａ３は無噴射制御を実施する。
【００４０】
メインルーチンの途中で図６のリーン運転モードの制御ルーチンに進むとする。  
図６のリーン運転モードの制御ルーチンでは、そのステップａ１、ａ２において現在のエンジン回転数Ｎｅ、負荷である吸入空気量Ｑａを取り込み、他の制御処理でのリーン禁止フラグのセットを判断し、セット中はリーン禁止であるので、ステップａ３に進み、リーン運転以外のストイキオ空燃比、リッチ空燃比等のエンリッチストイキオ運転を許容し、メインルーチンにリターンする。
【００４１】
他のリーン禁止フラグのセットがないとしてステップａ４、ａ５に達すると、ここでは、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａからリーン運転可能域か否かを不図示のリーン転域判定マップを用いて判定し、リーン運転可能域でないと、ステップａ３に進み、リーン運転可能域ではステップａ６に進む。ここでは後述するリーン空燃比の運転（ａ）を保持したままで、その範囲内で空燃比をリッチ修正する指令であるＣＣＴＡＦリッチ化フラグのセットか否かを判断し、セットされてないときはステップａ８でリーン運転のためのリーン空燃比補正量δＡ／Ｆ、水温補正値δｑｗを加減算して燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ−δＡ／Ｆ＋δｑｗ）を決定し、定常の噴射時期及び点火時期θｐをセットし、リーン運転を実行し、メインルーチンにリターンする。
【００４２】
なお、ＣＣＴＡＦリッチ化フラグのセットではステップａ６より、ｓ７に進み、ここで、リーン空燃比の運転域ａのままでの空燃比のリッチ化が成されるように燃料噴射量Ｔｉｎｊが設定されステップａ８でリッチ化されたリーン空燃比の運転（ａ’）（図３の符号ａの運転域と同じ）が成され、メインルーチンにリターンする。
【００４３】
このように、図６のリーン運転モードの制御と共に図５のリーン禁止運転モードを採用した場合、触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回り排ガスが悪化するほどに触媒温度ＣＣＴが比較的大きく低下した場合には、リーン空燃比の運転（ａ）よりストイキオ空燃比（理論空燃比）の運転（ｂ）に切換えるので、触媒の排ガス浄化能力を確保しながらリーン空燃比での運転域を拡大でき、排ガスの悪化を確実に防止しながら、燃費を向上できる。
【００４４】
次に、図５に示すリーン禁止運転モードの制御ルーチンに代えて、図７の空燃比リッチ化による排ガス昇温モードの制御ルーチンを説明する。  
なお、ここでは図５と同一の制御ステップが多くあり、重複部分には同一ステップ番号を付し、説明を簡略化する。なお、図６のリーン運転モードの制御が同様に成される。
【００４５】
図７に示す空燃比リッチ化による排ガス昇温モードの制御ルーチンでは、そのステップｓ１〜ｓ３において、吸入空気量Ｑａを取り込み、触媒の判定温度ＲＣＣＴを求め、ステップｓ４、ｓ５’では最新の触媒温度ＣＣＴを取り込み、ＣＣＴＡＦリッチ化フラグのセットを判断する。ここでは、触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回るのが判断されると（図３の各時点ｔ１）、触媒温度が低下しているのを判断し、ステップｓ７’に進む。
ステップｓ７’では温度低下量ｄＴが微量ＴＢを下回るとメインルーチンにリターンして処理を繰り返す。温度低下量ｄＴが微量ＴＢを下回る、即ち、比較的低温化が少ない運転時にはｓ８’、ｓ９’に進む。
【００４６】
ここでは、リーン空燃比の運転（ａ）を保持したままで、その範囲内で空燃比をリッチ修正する指令であるＣＣＴＡＦリッチ化フラグをセットし、ＣＣＴＡＦリッチ化フラグ解除ディレータイマ（ＣＣＴＤＴＭＲ）をセットし、設定期間の空燃比リッチ化の運転を実行する。即ち、この指令に応じて燃料供給手段Ａ３は現運転域でのリーン空燃比相当の燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ＋δｑｗ）にリッチ修正量（ｄγ）を加算する。これによりリーン空燃比ではあるが、図４（ｂ）に示すように、より理論空燃比側への燃料噴射量補正が成され、排ガス温度の上昇ｔｕを図ることとなる。
【００４７】
ＣＣＴＡＦリッチ化フラグのセット後はステップｓ５’よりｓ６に進み、排ガス温度の上昇を待ち、ステップｓ６で触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを上回っていることが判別されるとステップｓ１０’に進む。ここで、ＣＣＴＡＦリッチ化フラグ解除ディレータイマ（ＣＣＴＡＦＤＴＭＲ）がカウントアップするまでステップｓ１１に進み、カウントアップすると触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを上回ってからタイマ設定時間が経過するとステップｓ１２’でＣＣＴＡＦリッチ化フラグをクリアし、空燃比リッチ化の運転（ｂ'）（運転域自体は図３の符号(ｂ)の運転域と同じ）より離脱し、リーン運転（ａ）に移行し、メインルーチンに戻る。なお、メインルーチンにおいて燃料カットの運転(ｃ)が判断されると、Ｔｉｎｊ＝０と設定され、燃料供給手段Ａ３は無噴射制御を実施する。
【００４８】
このように、図７の空燃比リッチ化による排ガス昇温モードを採用した場合、触媒温度ＣＣＴが判定温ＲＣＣＴ度を下回る温度低下量ｄＴが微量ＴＢ以内に小さい場合には、リーン空燃比の範囲内で空燃比をリッチ修正して、即ち、リーン空燃比相当の燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ＋δｑｗ）にリッチ修正量（ｄγ）を加算し、排ガス温度の上昇を図る。これによって過度な燃費の低下を抑制しつつ触媒の排ガス浄化能力を確保することができ、排ガスの悪化を防止しながら燃費を向上できる。
【００４９】
次に、図５に示すリーン禁止運転モードの制御ルーチンに代えて、図８の点火噴射リタードによる排ガス昇温モードの制御ルーチンを説明し、更に、図９のリーン運転モードの制御を順次説明する。なお、ここでは図５、図６と同一の制御ステップが多くあり、重複部分には同一ステップ番号を付し、説明を簡略化する。
【００５０】
車両が通常運転にあり、その途中で、図８に示す点火噴射リタードによる排ガス昇温モードの制御ルーチンに達するとする。  
図８の点火噴射リタードによる排ガス昇温モードの制御ルーチンのステップｓ１〜３では、吸入空気量Ｑａを取り込み、触媒の判定温度ＲＣＣＴを求め、ステップｓ４、ｓ１５では最新の触媒温度ＣＣＴを取り込み、後述のＣＣＴＲＤリタードフラグのセットを判断する。ここでは、触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回るのが判断されると（図３の各時点ｔ１）、触媒温度が低下しているのを判断し、ステップｓ１７に進む。
【００５１】
ステップｓ１７では温度低下量ｄＴが極微量ＴＣ（ＴＡ＞ＴＣ）を下回るとメインルーチンにリターンして処理を繰り返す。温度低下量ｄＴが極微量ＴＣを下回る、即ち、比較的低温化が小さい運転時にはｓ１８、ｓ１９に進む。  
ここではリーン空燃比の運転（ａ）を保持したままで、エンジン１の噴射時期ｔｉ及び点火時期θｐを共に遅角量ｄｔｉ，ｄθｐだけ遅角（リタード）修正し、図４（ａ）に示す排ガス温度上昇処理を行う。
【００５２】
即ち、ここではリーン空燃比の運転域ａのままで、エンジン１の噴射時期ｔｉ及び点火時期θｐを共に遅角（リタード）修正する指令であるＣＣＴＲＤリタードフラグをセットし、ＣＣＴＲＤリタードフラグ解除ディレータイマ（ＣＣＴＲＤＤＴＭＲ）をセットし、このタイマがカウントアップするまでの設定時間の間、図４（ａ）に示す排ガス温度上昇処理機能を実行する。
【００５３】
ＣＣＴＲＤリタードフラグのセット後はステップｓ１５よりｓ６に進み、排ガス温度の上昇を待ち、ステップｓ６で触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを上回っていることが判断されるとステップｓ２０に進む。ここで、ＣＣＴＲＤリタードフラグ解除ディレータイマ（ＣＣＴＲＤＤＴＭＲ）がカウントアップか否か判断し、カウント中にはステップｓ２１でカウント減算処理し、カウントアップすると触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを上回ってからタイマ時間が繰り返すのといステップｓ２２でＣＣＴＲＤリタードフラグをクリアし、排ガス昇温のため、点火噴射リタード化の運転（ｂ”）（運転域自体は図３の符号ｂの運転域と同じ）より離脱し、リーン運転（ａ）に移行し、メインルーチンに戻る。なお、メインルーチンにおいて燃料カットの運転（ｃ）が判断されると、Ｔｉｎｊ＝０と設定され、燃料供給手段Ａ３は無噴射制御を実施する。
【００５４】
メインルーチンの途中で図９のリーン運転モードの制御ルーチンに進むとする。ここでステップａ１、ａ２ではエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａを取り込み、他の制御処理でのリーン禁止フラグのセット中はリーン禁止であるので、ステップａ３に進み、ストイキオ空燃比、リッチ空燃比等のエンリッチストイキオ運転を許容し、メインルーチンにリターンする。  
リーン禁止フラグのセットがないと、ステップａ４、ａ５において、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａからリーン運転可能域か否かを判断し、リーン運転可能域でないとステップａ３に、リーン運転可能域ではステップａ１１に進む。
【００５５】
ステップａ１１ではＣＣＴＲＤリタードフラグのセットか否かを判断し、セットされてないときはステップａ１３でリーン運転のためのリーン空燃比補正量δＡ／Ｆ、水温補正値δｑｗを加減算して燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂｉｎｊ−δＡ／Ｆ＋δｑｗ）を決定し、所定の噴射時期ｔｉ及び点火時期θｐをセットする。  
更に、ここではＥＧＲ装置３１のＥＧＲ量を現在のエンジン運転状態に応じた定常量ＧｎにセットすべくＥＧＲ弁３２を駆動し、メインルーチンにリターンする。  
ステップａ１１でＣＣＴＲＤリタードフラグのセット時にあると判別されるとステップａ１２、ａ１４に順次達する。
【００５６】
ここではリーン空燃比の運転（ａ）を保持した上で、エンジン１の噴射時期ｔｉ及び点火時期θｐを共に遅角量ｄｔｉ、ｄθｐだけ遅角（リタード）修正し、図４（ａ）に示す排ガス温度上昇処理を継続する。更に、ＥＧＲ量を現在のエンジン運転状態に応じた定常量Ｇｎよりも予め設定しておいた設定量ｄｑｇだけ低減させる開度にＥＧＲ弁３２を絞り作動する。これによって、排ガス温度上昇を図り、触媒温度の低下を防止して、排ガスの悪化を防止する。次いで、ステップａ１５に達すると、リーン空燃比の運転（ａ）が継続され、エンジン１の噴射時期ｔｉ及び点火時期θｐを共にリタード修正し、図４（ａ）に示す排ガス温度上昇処理を継続し、メインルーチンにリターンする。
【００５７】
このように、図９のリーン運転モードの制御と共に図８の点火噴射運転モードを採用することで、触媒温度ＣＣＴが判定温度ＲＣＣＴを下回る温度低下量ｄＴが極微量ＴＣ（ＴＡ＞ＴＣ）を下回る状態であると、リーン空燃比のままで、噴射時期及び点火時期を遅角修正し、これによって、排ガス温度の上昇を図り、触媒の排ガス浄化能力を確保することができ、排ガスの悪化を防止しながら、燃費を向上できる。  
しかも、ここでは点火噴射運転モードを採用する際に、ＥＧＲ装置３１のＥＧＲ量を低減させることで、効率よく排ガス温度の上昇を図り、触媒の浄化性能確保をより確実なものとして、排ガス悪化防止と燃費低減をより高次元で両立できる。
【００５８】
なお、本発明の実施形態としてリーンバーンエンジンとして筒内噴射型エンジンを用いて説明したが、本発明はこれに限らず、吸気ポート内に燃料を噴射するマルチポイントタイプのガソリンエンジンに適用しても良い。また、排気ガス浄化装置１７は前段及び後段とも三元触媒１８１，１８２として説明したが、一方がＮＯｘ触媒であっても良い。更に、上記実施形態ではエアフローセンサ出力に基づく吸入空気量に基づいて、判定温度ＲＣＣＴを求めたが、他のセンサ出力から算出した吸入空気量あるいは排気流量に応じて、判定温度を求めても良い。これらの変形例の場合も図１の内燃機関の運転モード制御装置とほぼ同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の運転モード制御装置を装備したエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の運転モード制御装置が用いるＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】図１の運転モード制御装置の切換え制御モードの説明線図であり、ｍ１が本発明における特性で、ｍ０は従来特性を参考に示す。
【図４】図１の運転モード制御装置で実行される排ガス昇温説明図で、（ａ）は点火噴射リタード時を、（ｂ）は空燃比リッチ化時を示す。
【図５】図１の運転モード制御装置で実行されるリーン禁止運転モードの制御フローチャートである。
【図６】図１の運転モード制御装置で実行されるリーン運転モードの制御フローチャートである。
【図７】図１の運転モード制御装置で実行される空燃比リッチ化による排ガス昇温モードの制御フローチャートである。
【図８】図１の運転モード制御装置で実行される点火噴射リタードによる排ガス昇温モードの制御フローチャートである。
【図９】図１の運転モード制御装置で実行される他のリーン運転モードの制御フローチャートである。
【図１０】従来の切換え制御モードの説明線図であり、運転パターンＡと運転パターンＢの特性を示す。
【符号の説明】
【００６０】
１    エンジン（内燃機関）
１１    燃焼室
１８１，１８２    三元触媒
２１    点火プラグ（点火手段）
２３    点火ユニット
２４    燃料噴射弁
２８    触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
３１    排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）
３２    ＥＧＲ弁
ａ２’−１    噴射遅角修正部
ａ２’−２    ＥＧＲ修正部
ｔｉ    噴射時期
ｒｅ    排気路
ｒｉ    吸気路
θｐ    点火時期
Ａ１    判定温度設定手段
Ａ２    運転モード切換え手段
Ａ３    燃料供給手段
Ａ４    点火時期制御手段
ＣＣＴ    触媒温度
ＲＣＣＴ    判定温度
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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