(57)【要約】【課題】内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる内燃機関の制御装置および運転方法を提供すること。【解決手段】運転状態がフューエルカット状態（ステップＳＴ１）からアイドル状態（ステップＳＴ２）に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行い（ステップＳＴ３）、アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を算出し（ステップＳＴ４）、積算された積算吸入空気量Ｓが所定空気量Ｓ１以上であると（ステップＳＴ５）、酸素濃度Ｖを取得し（ステップＳＴ６）、取得された酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１を超える際に（ステップＳＴ７）、内燃機関に供給する燃料を増加し、増加した燃料を内燃機関に供給する（ステップＳＴ８）。【選択図】        図２
2007192061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、
前記排気ガス浄化触媒の下流側における排気ガスの酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、
前記内燃機関への燃料の供給を制御する燃料供給制御手段と、
を備え、
前記燃料供給制御手段は、前記アイドル時リッチ制御時に、前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超える際に、前記供給する燃料を増加することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、前記所定空気量を小さく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】
前記燃料供給量制御手段は、前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度以下となるまで、前記供給される燃料の増加を維持することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行う内燃機関の運転方法において、
前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を算出する手順と、
前記酸素濃度を取得する手順と、
前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超える際に、前記内燃機関に供給する燃料を増加する手順と、
前記増加した燃料を前記内燃機関に供給する手順と、
を含むことを特徴とする内燃機関の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置および運転方法に関し、更に詳しくは、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御する内燃機関の制御装置および運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化する排気ガス浄化触媒（三元触媒）が排気経路に備えられている。排気ガス浄化触媒は、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態であると、この排気ガス浄化触媒を酸素のみが通過することとなり酸素過多となる。また、排気ガス浄化触媒の触媒床温は、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態であると、排気ガス浄化触媒を通過する排気ガスの温度が低いため低下する。従って、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した直後は、これらにより排気ガス浄化触媒の浄化能力が低下する。
【０００３】
そこで、従来の内燃機関では、特許文献１に示すように、酸素過多を解消し、触媒床温を上昇させるために、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行うものがある。この従来の内燃機関によるアイドル時リッチ制御は、例えば排気ガス浄化触媒の下流側に配置されたＯ2センサにより検出された酸素濃度が目標酸素濃度以下となるまで、この内燃機関に一定量の燃料を供給する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６９１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５−１および図５−２は、従来の排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。図５−１に示すように、アイドル時リッチ制御開始直前における排気ガス浄化触媒１００は、その上流側から下流側まで触媒床温が低い状態で、全体が酸素過多の触媒リーン状態となる。アイドル時リッチ制御中における排気ガス浄化触媒１００は、図５−２に示すように、この排気ガス浄化触媒１００を通過する排気ガスがリッチ側、すなわち排気ガスに含まれる燃料により、上流側から触媒床温が上昇し、上流側から燃料過多の触媒リッチ状態となる。つまり、アイドル時リッチ制御中における排気ガス浄化触媒１００は、上流側の触媒床温が下流側よりも高く、上流側の浄化能力が下流側の浄化能力よりも低くなる。
【０００６】
ここで、排気ガス浄化触媒１００を通過した排気ガスの酸素濃度は、アイドル時リッチ制御中における排気ガス浄化触媒１００の下流側が触媒リーン状態であれば目標酸素濃度を超えることとなる。従って、排気ガス浄化触媒１００の下流側に配置されたＯ2センサ１１０は、この排気ガス浄化触媒１００の下流側を除く大部分が触媒リッチ状態となっていても、目標酸素濃度を超える酸素濃度を検出する。これにより、内燃機関の制御装置は、排気ガス浄化触媒１００の内部の大部分が触媒リッチ状態となっていても、アイドル時リッチ制御を終了せず、上記一定量の燃料の内燃機関への供給を維持する。
【０００７】
このアイドル時リッチ制御中に内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行すると、内燃機関に供給される燃料が増加することとなる。従って、排気ガス浄化触媒１００を多くの燃料を含む排気ガスが通過することとなる。ここで、アイドル時リッチ制御中では、上述のように、排気ガス浄化触媒１００のうち触媒リーン状態の部分は、触媒床温の低い下流側のみとなるため、この排気ガス浄化触媒１００全体の浄化能力が低下している。従って、このアイドル時リッチ制御中に内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行すると、排気ガス浄化触媒１００によってＨＣを浄化し難くなる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる内燃機関の制御装置および運転方法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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行う内燃機関の制御装置において、前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、前記排気ガス浄化触媒の下流側における排気ガスの酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、前記内燃機関への燃料の供給を制御する燃料供給制御手段と、を備え、前記燃料供給制御手段は、前記アイドル時リッチ制御時に、前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超える際に、前記供給する燃料を増加することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記燃料供給量制御手段は、前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度以下となるまで、前記供給される燃料の増加を維持することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明では、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、排気ガス浄化触媒の下流側における排気ガスの下流側空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行う内燃機関の運転方法において、前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を算出する手順と、前記下流側空燃比を取得する手順と、前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された下流側空燃比がリーン側である際に、前記内燃機関に供給する燃料を増加する手順と、前記増加した燃料を前記内燃機関に供給する手順と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
これらの発明によれば、内燃機関の制御装置は、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、積算された積算吸入空気量が所定空気量以上、すなわち排気ガス浄化触媒の大部分が触媒リッチ状態となり、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行した際に、ＨＣを十分に浄化することができなくなり、取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超えていると、内燃機関に供給する燃料を増加し、早期に取得される酸素濃度を目標酸素濃度以下とする。内燃機関の制御装置は、取得された酸素濃度が目標酸素濃度以下となれば、アイドル時リッチ制御を終了し、取得される酸素濃度および目標酸素濃度に基づくフィードバック制御を開始し、内燃機関に供給する燃料を一定量から減少させる。従って、排気ガス浄化触媒は、上流側から触媒床温が上昇した状態のまま、上流側が酸素過多の触媒リーン状態となる。これにより、排気ガス浄化触媒は、早期にアイドル時リッチ制御を終了することで、低下した浄化能力を回復することができ、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる。
【００１３】
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、前記所定空気量を小さくすることを特徴とする。
【００１４】
ここで、排気ガス浄化触媒は、触媒床温が低いと、浄化能力が低下する。つまり、排気ガス浄化触媒の触媒床温が低い状態で、排気ガス浄化触媒の大部分が触媒リッチ状態となると、ＨＣを十分に浄化することがさらに困難となる。しかしながら、この発明によれば、排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、所定空気量を小さく、すなわち排気ガス浄化触媒のうち触媒リッチ状態となる部分を少なくする。従って、内燃機関の制御装置は、排気ガス浄化触媒によりＨＣを十分に浄化することできなくなる前に、早期にアイドル時リッチ制御を終了することができる。これにより、排気ガス浄化触媒は、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを確実に浄化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明にかかる内燃機関の制御装置および運転方法は、早期にアイドル時リッチ制御を終了し、低下した浄化能力を回復するので、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１７】
図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示すように、この実施例にかかる内燃機関１は、燃料供給装置２と、複数の気筒３０ａ〜ｄ（この実施例では、直列４気筒）により構成される内燃機関本体３と、内燃機関本体３に接続される吸気経路５と、この内燃機関本体３に接続される排気経路６と、内燃機関１の運転を制御する制御装置であるＥＣＵ（Engine Control Unit）７とにより構成されている。
【００１８】
燃料供給装置２は、燃料タンク２２内に貯留されている燃料、例えばガソリンを内燃機関１に供給するものである。この燃料供給装置２は、燃料噴射弁２１と、燃料タンク２２と、低圧燃料ポンプ２３と、燃料供給配管とにより構成されている。
【００１９】
燃料噴射弁２１は、内燃機関本体３の気筒３０ａ〜ｄごとに設けられており、例えばこの各気筒３０ａ〜ｄの吸気ポート３７などに低圧燃料ポンプ２３により加圧された燃料をそれぞれ噴射するものである。この燃料噴射弁２１の燃料噴射量、すなわち内燃機関１に供給する燃料の燃料供給量や噴射タイミングなどの制御、すなわち燃料噴射制御は、ＥＣＵ７により行われる。
【００２０】
内燃機関本体３は、シリンダブロック３１と、このシリンダブロック３１に固定されたシリンダヘッド３２と、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられるピストン３３およびコンロッド３４と、クランクシャフト３５と、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられる点火プラグ３６と、バルブ装置４とにより構成されている。ここで、内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜ｄには、各気筒３０ａ〜ｄのピストン３３と、シリンダブロック３１と、シリンダヘッド３２とによりそれぞれ燃焼室Ａが形成されている。シリンダヘッド３２には、吸気ポート３７および排気ポート３８が気筒３０ａ〜ｄごとに形成されており、それぞれ吸気経路５および排気経路６に接続されている。ピストン３３は、コンロッド３４に回転自在に支持されており、このコンロッド３４は、クランクシャフト３５に回転自在に支持されている。つまり、クランクシャフト３５は、ピストン３３が燃焼室Ａ内の吸入空気と燃料の混合ガスが燃焼することによりシリンダブロック３１内を往復運動することで、回転するものである。
【００２１】
点火プラグ３６は、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられており、ＥＣＵ７からの点火信号により、点火し、各気筒３０ａ〜ｄの燃焼室Ａ内の混合ガスを着火させるものである。点火プラグ３６の点火タイミングなどの制御、すなわち点火制御は、ＥＣＵ７により行われる。なお、３９は、クランクシャフト３５の角度であるクランク角度（ＣＡ）を検出し、ＥＣＵ７に出力するクランク角度センサである。なお、ＥＣＵ７は、このクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度から、筒内直噴内燃機関１−１の機関回転数や各気筒３０ａ〜ｄの気筒判別を行う。
【００２２】
バルブ装置４は、吸気バルブ４１および排気バルブ４２の開閉を行うものである。このバルブ装置４は、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられる吸気バルブ４１および排気バルブ４２と、インテークカムシャフト４３と、エキゾーストカムシャフト４４と、吸気バルブタイミング機構４５とにより構成されている。吸気バルブ４１は、吸気ポート３７と燃焼室Ａとの間に配置され、インテークカムシャフト４３が回転することにより開閉が行われる。また、排気バルブ４２は、排気ポート３８と燃焼室Ａとの間に配置され、エキゾーストカムシャフト４４が回転することにより開閉が行われる。インテークカムシャフト４３およびエキゾーストカムシャフト４４は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト３５に連結されており、このクランクシャフト３５の回転に連動して回転するものである。
【００２３】
吸気バルブタイミング機構４５は、インテークカムシャフト４３とクランクシャフト３５との間に配置されている。吸気バルブタイミング機構４５は、連続可変バルブタイミング機構であり、インテークカムシャフト４３の位相を連続的に変化させるものである。また、バルブ装置４には、インテークカムポジションセンサ４６が備えられており、インテークカムシャフト４３の回転位置を検出し、ＥＣＵ７に出力する。また、このバルブ装置４は、吸気バルブタイミング機構４５により、吸気バルブ４１の開閉時期を調整するが、これに限定されるものではなく、例えば排気バルブ４２の開閉時期を調整する排気バルブタイミング機構を備えても良い。
【００２４】
吸気経路５は、外部から空気を吸気し、この導入された空気を内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜ｄの燃焼室Ａに導入するものである。この吸気経路５は、エアクリーナ５１と、エアフロメータ５２と、スロットルバルブ５３と、エアクリーナ５１から各気筒３０ａ〜ｄの吸気ポート３７までを連通する吸気通路５４とにより構成されている。エアクリーナ５１により粉塵が除去された空気は、吸気通路５４および吸気ポート３７を介して、各気筒３０ａ〜ｄの各燃焼室Ａに導入される。エアフロメータ５２は、各気筒３０ａ〜ｄに導入、すなわち吸入される空気の吸入空気量を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。スロットルバルブ５３は、ステッピングモータなどのアクチュエータ５３ａにより駆動され、各気筒３０ａ〜ｄの燃焼室Ａに吸気される吸入空気量を調整するものである。このスロットルバルブ５３の開度の制御、すなわちスロットルバルブ開度制御は、ＥＣＵ７により行われる。
【００２５】
また、排気経路６は、浄化触媒６１と、図示しない消音装置と、各気筒３０ａ〜ｄの排気ポート３８から排気ガス浄化触媒６１を介して消音装置までを連通する排気通路６２と、Ａ／Ｆセンサ６３と、Ｏ2センサ６４とにより構成されている。排気ガス浄化触媒６１は、排気通路６２を介して導入された排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するものであり。この有害物質が浄化された排気ガスは、排気ガス浄化触媒６１から排気通路および図示しない消音装置を介して外部に排気される。
【００２６】
Ａ／Ｆセンサ６３は、排気通路６２のうち排気ガス浄化触媒６１の上流側に配置されるものである。このＡ／Ｆセンサ６３は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒６１に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。なお、このＡ／Ｆセンサ６３により検出された空燃比は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比を制御するために用いられるものである。
【００２７】
Ｏ2センサ６４は、排気通路６２のうち排気ガス浄化触媒６１の下流側に配置されるものである。このＯ2センサ６４は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒６１を通過した排気ガスの酸素濃度を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。なお、このＯ2センサ６４により検出された酸素濃度は、主に排気ガス浄化触媒６１の状態、例えば酸素吸蔵量を制御するために用いられるものである。
【００２８】
ＥＣＵ７は、内燃機関１を運転制御することで、この内燃機関１を運転するものである。このＥＣＵ７は、内燃機関１が搭載された車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。具体的には、クランクシャフト３５に取り付けられたクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度、エアフロメータ５２により検出された吸入空気量、アクセルペダルセンサ８により検出されたアクセル開度、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された上流側空燃比、Ｏ2センサ６４により検出された酸素濃度、内燃機関を冷却する冷却水の水温などがある。
【００２９】
このＥＣＵ７は、これら入力信号および記憶部７３に格納されている吸入空気量およびアクセル開度に基づいた燃料噴射量マップなどの各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、燃料噴射弁２１の燃料噴射制御を行う噴射信号、点火プラグ３６の点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ５３のスロットルバルブ開度制御を行うスロットルバルブ開度信号など出力信号である。
【００３０】
また、ＥＣＵ７は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部７３とにより構成されている。処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。この処理部７２は、少なくとも吸入空気量積算手段である吸入空気量積算部７４と、酸素濃度取得手段である酸素濃度取得部７５と、燃料供給制御手段である燃料噴射制御部７６とを有し、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。処理部７２は、内燃機関１の運転方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、この内燃機関１の運転方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な不揮発性のメモリ、あるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００３１】
次に、実施例にかかる内燃機関１の運転方法について説明する。図２は、実施例にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。図３は、内燃機関の運転状態を示す図である。図４は、排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。まず、図２に示すように、ＥＣＵ７の処理部７２は、内燃機関１の運転状態がフューエルカット状態であるか否かを判断する（ステップＳＴ１）。ここで、フューエルカット状態とは、燃料噴射弁２１による燃料の噴射を停止する状態をいう。このフューエルカット状態は、図３に示すように、例えばアクセルペダルから足を離し、アクセル開度が減少あるいは０となった場合などに、発生するものである。このフューエルカット状態時には、同図に示すように、フューエルカットフラグがＯＦＦからＯＮとなる。また、フューエルカット状態では、通常実施例にかかる内燃機関１を搭載した車両が減速し、停止する。なお、処理部７２は、内燃機関１の運転状態がフューエルカット状態となるまで、上記ステップＳＴ１を繰り返す。
【００３２】
次に、ＥＣＵ７の処理部７２は、図２に示すように、内燃機関１の運転状態がフューエルカット状態であると判断すると、内燃機関１の運転状態がアイドル状態となったか否かを判断する（ステップＳＴ２）。つまり、処理部７２は、内燃機関１の運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行したか否かを判断する。ここで、アイドル状態とは、内燃機関１を低回転（例えば、４００〜８００ｒｐｍ程度）に維持する状態をいう。このアイドル状態は、図３に示すように、アクセルペダルから足を離し、アクセル開度が０となり、この実施例１にかかる内燃機関１を搭載した車両が停止した場合などに、発生するものである。このアイドル状態時には、同図に示すように、アイドルフラグがＯＦＦからＯＮとなる。なお、フューエルカットフラグは、アイドルフラグがＯＦＦからＯＮになる前に、ＯＮからＯＦＦとなる。また、処理部７２は、内燃機関１の運転状態がアイドルフューエルカット状態からアイドル状態に移行するまで、上記ステップＳＴ１，ＳＴ２を繰り返す。
【００３３】
次に、処理部７２の燃料噴射制御部７６は、図２に示すように、処理部７２が内燃機関１の運転状態がアイドル状態となったと判断すると、アイドル時リッチ制御を開始する（ステップＳＴ３）。ここでは、燃料噴射制御部７６は、燃料噴射制御のうち、アイドル時リッチ制御を開始する。つまり、アイドル状態となった時Ｔ１から燃料噴射弁２１により燃料噴射量Ｑ＝Ｑ１の燃料が噴射を開始し、内燃機関１への燃料の供給を開始する。なお、この燃料噴射量Ｑ１は、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように、検出された吸入空気量などに基づいて決定されるものである。
【００３４】
次に、処理部７２の吸入空気量積算部７４は、燃料噴射制御部７６によりアイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量の積算を開始する（ステップＳＴ４）。ここでは、吸入空気量積算部７４は、エアフロメータ５２により検出され、ＥＣＵ７に出力された吸入空気量を取得し、順次積算する。
【００３５】
次に、処理部７２の吸入空気量積算部７４は、積算吸入空気量Ｓが所定空気量Ｓ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ５）。ここで、所定空気量Ｓ１とは、排気ガス浄化触媒６１の大部分が触媒リッチ状態となり、内燃機関１の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行した際に、ＨＣを十分に浄化することができなくなる積算吸入空気量である。従って、吸入空気量算出部７４は、アイドル時リッチ制御中に、排気ガス浄化触媒６１がＨＣを十分に浄化することができなくなったか否かを判断する。なお、吸入空気量積算部７４は、積算吸入空気量Ｓが所定空気量Ｓ１以上となるまで、取得された吸入空気量を積算し続ける（ステップＳＴ４）。
【００３６】
次に、処理部７２の酸素濃度取得部７５は、酸素濃度Ｖを取得する（ステップＳＴ６）。ここでは、酸素濃度取得部７４により検出された排気ガス浄化触媒６１を通過した排気ガスの酸素濃度Ｖを取得する。
【００３７】
次に、処理部７２の酸素濃度取得部７５は、取得された酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１を超えるか否か、すなわちＶ＞Ｖ１であるか否かを判断する（ステップＳＴ７）。ここで、目標酸素濃度Ｖ１とは、例えば０とする。これは、排気ガス浄化触媒６１が排気ガスに対して十分な浄化能力を有する場合は、この排気ガスに含まれる酸素が排気ガスを浄化する際に、この排気ガス浄化触媒６１においてすべて用いられるためである。
【００３８】
次に、処理部７２の燃料噴射制御部７６は、酸素濃度取得部７５により取得された酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１を超える、すなわち排気ガス浄化触媒６１の下流側における排気ガスに酸素が含まれると判断されると、内燃機関１に供給する燃料を増加する（ステップＳＴ８）。ここでは、燃料噴射制御部７６は、酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１を超えており、かつ積算吸入空気量Ｓが所定空気量Ｓ１以上である時Ｔ２から燃料噴射弁２１により内燃機関１に噴射される燃料噴射量ＱをＱ１からＱ２に増加し（Ｑ２＞Ｑ１）、この増加した燃料噴射量Ｑ２の燃料の噴射を開始し、内燃機関１に燃料を供給する。そして、燃料噴射制御部７６は、酸素濃度取得部７５により取得された酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１以下である、すなわち排気ガス浄化触媒６１の下流側における排気ガスに酸素が含まれないと判断されるまで、燃料噴射量Ｑ２の燃料の噴射を維持し、内燃機関１への増加した燃料の供給を維持する。
【００３９】
これにより、図３に示すように、積算吸入空気量Ｓが所定空気量Ｓ１以上であり、かつ酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１を超えている際に、内燃機関１に供給される燃料を増加する場合（同図Ｂ）は、従来の増加としない場合（同図Ｃ）と比較して、排気ガス浄化触媒６１の下流側における排気ガスの酸素濃度Ｖを目標酸素濃度Ｖ１まで早期に減少させることができる。つまり、内燃機関１に供給される燃料を増加する場合は、従来の増加としない場合と比較して、アイドル時リッチ制御を早期に修了することができる。
【００４０】
次に、処理部７２の燃料噴射制御部７６は、酸素濃度取得部７５により取得された酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１以下であると判断されると、アイドル時リッチ制御を終了する（ステップＳＴ９）。そして、燃料噴射制御部７６は、アイドル時リッチ制御を終了し、取得される酸素濃度Ｖおよび目標酸素濃度Ｖ１に基づくフィードバック制御を開始する。つまり、燃料噴射制御部７６は、アイドル時リッチ制御を終了した時Ｔ３から、燃料噴射量Ｑを燃料噴射量Ｑ２から燃料供給量Ｑ１よりも少ない燃料噴射量Ｑ３に減少して、内燃機関１に供給する。これ以後、燃料噴射制御部７６は、取得される酸素濃度Ｖが目標酸素濃度Ｖ１となるように内燃機関１に供給する燃料をフィードバック制御、すなわち通常アイドル制御を行う。
【００４１】
処理部７２の燃料噴射制御部７６がアイドル時リッチ制御を終了し、通常アイドル制御に移行した直後には、図４に示すように、排気ガス浄化触媒６１は、上流側から触媒床温が上昇した状態のまま、上流側が酸素過多の触媒リーン状態となる。このような状態における排気ガス浄化触媒６１は、下流側の触媒床温が低いまま、下流側が酸素過多の触媒リーン状態における浄化能力よりも高くなり、浄化能力を回復することができる。つまり、早期にアイドル時リッチ制御を終了することで、低下した浄化能力を早期に回復することができる。
【００４２】
以上のことから、この発明にかかる内燃機関の制御装置では、図３に示すように、従来の内燃機関の制御装置よりも早期にアイドル時リッチ制御を終了することができるので、内燃機関１の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行した時Ｔ４において、通常アイドル制御へ移行できている。従って、この発明にかかる内燃機関１では、排気ガス浄化触媒６１がＨＣを十分に浄化することができるため、排気ガス浄化触媒６１を通過した排気ガスに含まれるＨＣ量を従来の内燃機関（同図Ｅ）と比較して、十分に浄化することができる（同図Ｄ）。これにより、内燃機関１の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる。
【００４３】
なお、排気ガス浄化触媒６１は、触媒床温によって浄化能力が変化するものである。例えば、排気ガス浄化触媒６１の浄化能力は、触媒床温が低いと低下する。つまり、排気ガス浄化触媒６１の触媒床温が低い状態で、アイドル時リッチ制御を行い、排気ガス浄化触媒６１の大部分が触媒リッチ状態となると、ＨＣを十分に浄化することがさらに困難となる虞がある。そこで、上記実施例において、排気ガス浄化触媒６１の触媒床温が低いほど、所定空気量を小さくしても良い。具体的には、処理部７２の吸入空気量積算部７４は、この触媒床温に影響を与える上記冷却水の水温を取得して、取得された水温から予測される触媒床温が低ければ低いほど、所定空気量を小さくしても良い。
【００４４】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の制御装置では、排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、所定空気量を小さくすることで、排気ガス浄化触媒６１のうち触媒リッチ状態となる部分を少なくする。従って、排気ガス浄化触媒６１によりＨＣを十分に浄化することできなくなる前に、早期にアイドル時リッチ制御を終了することができる。これにより、排気ガス浄化触媒６１は、内燃機関１の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを確実に浄化することができる。
【００４５】
なお、排気ガス浄化触媒６１の触媒床温は、排気ガス浄化触媒６１の触媒床温を直接取得しても良い。また、冷却水の水温の代わりに、この触媒床温に影響を与える吸入空気量の吸気温を取得して、触媒床温を予測してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、この発明にかかる内燃機関の制御装置および運転方法は、アイドル時リッチ制御を行う際に有用であり、特に、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施例にかかる内燃機関の構成例を示す図である。
【図２】実施例にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。
【図３】内燃機関の運転状態を示す図である。
【図４】排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。
【図５−１】従来の排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。
【図５−２】従来の排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  内燃機関
２  燃料供給装置
２１  燃料噴射弁
２２  燃料タンク
２３  低圧燃料ポンプ
３  内燃機関本体
３０ａ〜ｄ  気筒
３１  シリンダブロック
３２  シリンダヘッド
３３  ピストン
３４  コンロッド
３５  クランクシャフト
３６  点火プラグ
３７  吸気ポート
３８  排気ポート
３９  クランク角度センサ
４  バルブ装置
４１  吸気バルブ
４２  排気バルブ
４３  インテークカムシャフト
４４  エキゾーストカムシャフト
４５  吸気バルブタイミング機構
４６  インテークカムポジションセンサ
５  吸気経路
５１  エアクリーナ
５２  エアフロメータ
５３  スロットルバルブ
６  排気経路
６１  排気ガス浄化触媒
６２  排気通路
６３  Ａ／Ｆセンサ
６４  Ｏ2センサ
７  ＥＣＵ
７１  入出力部
７２  処理部
７３  記憶部
７４  吸入空気量積算部（吸入空気量積算手段）
７５  酸素濃度取得部（酸素濃度取得手段）
７６  燃料噴射制御部（燃料供給制御手段）
８  アクセルペダルセンサ
【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５−１】
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【図５−２】
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