(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時に、三元触媒が早期に活性化され、かつ排ガス中のHC、CO、NOx等の成分の内燃機関からの排出悪化を少なくする内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とを備えた内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の始動時、前記三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行う。【選択図】図１
2007127128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とを備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記内燃機関の始動時、前記三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
排気側に三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記三元触媒内の水分の蒸発が完了したことを直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、前記三元触媒内の水分蒸発完了を検出後に、該三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の始動直後から前記三元触媒内の水分が蒸発するまでの期間は、点火時期を遅角させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
排気側に三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記三元触媒の温度を直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、前記三元触媒の温度が所定の範囲の値の時、該三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
排気側に三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する手段を備え、該運転状態に基づいて、該三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とをその順序に備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記ＨＣ吸着材の温度を直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、該ＨＣ吸着材の温度を変更するべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記ＨＣ吸着材温度が所定範囲内の時、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とを同一担体に有する触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、前記ＨＣ吸着材の温度を変更するべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とする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し、特に、内燃機関の始動時における三元触媒の早期活性化と炭化水素の吸着・浄化の効率化とを行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車を取り巻く環境は、世界規模での省エネルギーへの取り組みや、環境保護の要求が益々強くなり、燃費規制及び排ガス規制等が強化の一途を辿っている。自動車用内燃機関においても、前記排ガス規制をクリアするために、排気管に内燃機関から排出される排気ガス中のHCやCOを酸化し、NOxを還元する機能をもつ三元触媒が設けられているのが一般的である。前記三元触媒は、通常、所定温度以上においては、排ガス中のHC、CO、NOxの浄化機能を発揮するが、所定温度以下では、該排ガス中のHC、CO、NOxを十分に浄化することができない。
【０００３】
一般に、内燃機関は、始動時は低温であり、図７に示されるように、三元触媒が所定温度以上となるまでの期間は、排ガスの浄化性能（図７はＨＣの例である）は、著しく低いので、排ガス中のHC、CO、NOxの低減にあたっては、始動時の三元触媒の早期活性化が重要であり、その手法が数多く提案されている。そして、特開平５−３３７０５公報に所載の技術は、前記三元触媒にリッチな排気とリーンな排気を交互に供給することで、リッチ排気中のＣＯ、ＨＣとリーン排気中のO2とを反応させ、その反応熱により触媒を暖機するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記技術は、リッチな排気とリーンな排気を交互に供給することで、リッチ排気中のＣＯ、ＨＣとリーン排気中のO2とを反応燃焼させるものであるが、ＨＣ、ＣＯが必ずしもすべては燃焼せず、触媒を介して外部に排出され、触媒を暖機するという目的は図れるものの、ＨＣ、ＣＯは悪化するという問題があった。特に、近年の排ガスの規制強化により、始動時のＨＣ悪化は、大きな問題となっている。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関の始動時に、三元触媒が早期に活性化され、かつ排ガス中のHC、CO、NOx等の成分の内燃機関からの排出悪化を少なくする内燃機関の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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とを備えた内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の始動時、前記三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴としている（図１）。
【０００７】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、三元触媒にリッチな排気とリーン排気を交互に供給することで、リッチ排気中のＣＯ、ＨＣとリーン排気中のＯ２の反応熱で三元触媒の昇温を図り、更に、下流にＨＣ吸着材を設けて、リッチな排気とリーンな排気を供給することで、三元触媒下流から排出されるＨＣを、ＨＣ吸着材で吸着し、排気ガスの悪化をさせず、三元触媒の早期活性化を実現することができる。
【０００８】
また、本発明の他の実施態様の内燃機関の制御装置は、排気側に三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、前記三元触媒内の水分の蒸発が完了したことを直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、前記三元触媒内の水分蒸発完了の検出後に、該三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とし（図２）、前記内燃機関の始動直後から前記三元触媒内の水分が蒸発するまでの期間は、点火時期を遅角させることを特徴としている。
【０００９】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、三元触媒へのリッチ・リーン排気の供給は、該三元触媒内の貴金属を昇温させるためであり、該貴金属は部分的に活性化していれば、その部分でさらに反応が進み、その反応熱により連続的に触媒内の貴金属の活性化を進める作用がある。三元触媒内に水分がないと、反応熱を貴金属に効率よく供給することができるので、リッチ・リーン排気の供給は三元触媒内の水が蒸発した後に行うと、排気を悪化させることなく、三元触媒の早期活性化が可能となる。また、水を蒸発させる時間が短いほど活性時間が短縮されるので、始動直後から点火時期をリタードさせることで、排温の上昇を図り、触媒内の水分を速やかに蒸発させ、早期にリッチ・リーン排気の供給制御を実現させるものである。
【００１０】
更に、本発明の更に他の実施態様の内燃機関の制御装置は、排気側に三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、前記三元触媒の温度を直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、前記三元触媒の温度が所定の範囲の値の時、該三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴としている（図３）。
【００１１】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、触媒の温度を直接的もしくは間接的に検出することで、触媒内の水分が蒸発したことを推定すると共に、触媒の温度の所定の範囲の値の設定に基づいて、精度良く、リッチ・リーン排気の供給制御を行うことができる。
【００１２】
更にまた、本発明の更に他の実施態様の内燃機関の制御装置は、排気側に三元触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する手段を備え、該運転状態に基づいて、該三元触媒の活性化を早めるべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴としている（図４）。
【００１３】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態、例えば、始動後時間、水温、始動後総空気流量などの検出に基づいて、触媒の温度を推定して触媒内の水分が蒸発したことを推定することで、より精度良く、リッチ・リーン排気の供給制御を行うことができる。
【００１４】
更にまた、本発明の更に他の実施態様の内燃機関の制御装置は、排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とをその順序に備えた内燃機関の制御装置であって、前記ＨＣ吸着材の温度を直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、該ＨＣ吸着材の温度を変更するべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴とし、前記ＨＣ吸着材温度が所定範囲内の時、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴としている（図５）。
【００１５】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、ＨＣ吸着材が所定温度以下でＨＣを吸着し、所定温度以上で吸着性能を持たずに吸着ＨＣが脱離する特性を持ち、一般にＨＣ脱離温度＜三元活性温度の関係があってその温度差が大きく、ＨＣ吸着材における吸着、脱離、浄化の各フェーズが最適となる温度上昇特性が存在することに着目し、リッチ・リーン排気の供給を適宜の制御で行うことにより、前記三元触媒の温度を調節し、もってＨＣ吸着材の温度上昇特性が最適となるような制御を行うことができる。
【００１６】
更にまた、本発明の更に他の実施態様の内燃機関の制御装置は、排気側に三元触媒とＨＣ吸着材とを同一担体に有する触媒を備えた内燃機関の制御装置であって、前記ＨＣ吸着材の温度を変更するべく、リッチとリーンとに交互に空燃比制御を行うことを特徴としている（図６）。
【００１７】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、同一担体された触媒にリッチ排気とリーン排気を交互に供給することで、リッチ排気中のＣＯ、ＨＣとリーン排気中のＯ２の反応熱で三元触媒の昇温を図ると共に、リッチな排気とリーンな排気を供給することで該三元触媒から排出されるＨＣを、ＨＣ吸着材で吸着し、排気ガスの悪化をさせず、三元触媒の早期活性化を実現することができる。ただし、触媒の下流の設定温度は、三元触媒内の水分の蒸発が完了する温度に設定するのではなく、ＨＣ吸着触媒内の吸着ＨＣが脱離し始める温度に設定するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から理解されるように、本発明の内燃機関の制御装置は、始動時に排気の悪化がなく、三元触媒の早期活性化が実現するので、排気ガスからのHC、CO、NOx等の大幅な低減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の内燃機関の制御装置のいくつかの実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
［第一実施形態］
図８は、本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の内燃機関の全体のシステムを示したものである。内燃機関１は、多気筒の内燃機関で構成され、吸気系は、外部からの空気がエアクリーナ１９を通過し、吸気マニホールド６を経てシリンダ９内の燃焼室９ａ内に流入し、流入空気量は、スロットル３により主に調節されるが、アイドル時はバイパス用空気通路４に設けられたISCバルブ５によって空気量を調節し、内燃機関回転数を制御する。吸気マニホールド６には各気筒毎の燃料噴射弁７が取り付けられていると共に、各気筒のシリンダ９には、点火プラグ８が取り付けられる一方、吸気弁２９と排気弁３０が配置されている。
【００２１】
また、排気系は、各気筒のシリンダ９に排気マニホールド１０が接続されており、該排気マニホールド１０に三元触媒１１とＨＣ吸着触媒１８がその順序で配置されている。吸気系の吸気マニホールド６には、エアフロセンサ２が配置され、該エアフロセンサ２は、吸入空気量を検出し、クランク角センサ１５では、クランク軸の回転角１度毎に信号を出力し、電子スロットル３に取り付けられたスロットル開度センサ１７では、電子スロットル３の開度が検出され、水温センサ１４では内燃機関の冷却水温度が検出される。
【００２２】
そして、エアフロセンサ２、スロットル３に取り付けられた開度センサ１７、クランク角センサ１５、水温センサ１４のそれぞれの信号は、コントロールユニット１６に送られ、これらセンサ出力から内燃機関１の運転状態を得て、燃料の基本噴射量、点火時期の主要な操作量が最適に演算される。コントロールユニット１６内で演算された燃料噴射量は、開弁パルス信号に変換され、各気筒毎の吸気管に取り付けられている燃料噴射弁７に送られる。このため、燃料噴射量は気筒毎に制御可能である。
【００２３】
また、コントロールユニット１６では、所定の点火時期が演算され、該点火時期で点火されるように、駆動信号が点火プラグ８に送られる。燃料噴射弁７で噴射された燃料は、吸気マニホールド６からの空気と混合されて、内燃機関１の燃焼室９ａ内に流入し、混合気を形成する。該混合気は、点火プラグ８で発生される火花により爆発し、その際発生するエネルギーが内燃機関１の動力源となる。
【００２４】
爆発後の排気ガスは、排気マニホールド１０を経て、三元触媒１１に送り込まれ、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化し、ＨＣ吸着触媒１８は、冷機時はHCを吸着し、所定温度以上でHC を脱離する。ＨＣ吸着触媒１８は、内部に三元性能も有しており、脱離ＨＣを浄化する機能を持つ。
【００２５】
A/Fセンサ１２は内燃機関１のシリンダ９と三元触媒１１との間に取り付けられており、排気ガス中に含まれる酸素濃度に対して線形の出力特性を持っている。排気ガス中の酸素濃度と空燃比の関係は、ほぼ線形になっており、酸素濃度を検出するA/Fセンサ１２により空燃比を求めることが可能となる。また、三元触媒１１の下流には、温度センサ１３が取り付けられており、三元触媒１１の下流の温度を検出可能にしている。コントロールユニット１６では、A/Fセンサ１２の信号から三元触媒１１の上流の空燃比を算出し、三元触媒１１でもっとも浄化効率の高い空燃比となるように、内燃機関１に供給される燃料量を制御する。
【００２６】
図９は、図８のコントロールユニットＥＣＵ（制御装置）１６の内部を示したものである。ＥＣＵ１６内には、エアフロセンサ２、A/Fセンサ１２、温度センサ１３、水温センサ１４、内燃機関回転数センサ１５、スロットル弁開度センサ１７の各センサ出力値が入力され、入力回路２３にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート２４に送られる。入出力ポート２４の値はRAM２２に保管され、CPU２０内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはROM２１に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を示す値は、RAM２２に保管された後、入出力ポート２４に送られる。点火プラグ８の作動信号は、点火出力回路２５内の一次側コイルの通流時はONとなり、非通流時はOFFとなるON・OFF信号がセットされる。点火時期はONからOFFになる時である。入出力ポート２４にセットされた点火プラグ用の信号は、点火出力回路２５で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅されて点火プラグ８に供給される。燃料噴射弁７の駆動信号は、開弁時ON、閉弁時OFFとなるON・OFF信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路２６で燃料噴射弁７を開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁７に送られる。
【００２７】
図１０は、図９の本実施形態のコントロールユニット（制御装置）１６の制御全体を示した制御ブロック図である。該制御装置１６は、基本燃料噴射量演算部３１、空燃比補正項演算部３２、１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ、リッチ・リーン制御許可判定部３４からなる。
【００２８】
制御装置１６は、リッチ・リーン制御不許可時には、全気筒の空燃比が理論空燃比となるように、各気筒の燃料噴射量が演算され、リッチ・リーン制御許可時には、三元触媒１１の入り口にリッチ排気とリーン排気を供給し、三元触媒１１の早期活性化を図るべく、各気筒の空燃比を所定量変化させる。以下、前記制御装置１６の各演算部の詳細な説明を行う。
【００２９】
１． 基本燃料噴射量演算部３１
図１１は、基本燃料噴射量演算部３１を示したものであり、該基本燃料噴射量演算部３１は、内燃機関１の流入空気量に基づいて任意の運転条件において目標トルクと目標空燃比を同時に実現するための燃料噴射量を演算するものである。具体的には図１１に示されるように、基本燃料噴射量Tpを演算する。ここにKは定数であり、流入空気量に対して常に理論空燃比を実現するよう調節させる値である。またCylは、内燃機関１の気筒数を表し、本実施形態では気筒数は４である。
【００３０】
２．空燃比補正項演算部３２
図１２は、空燃比補正項演算部３２を示しており、該空燃比補正項演算部３２ここでは、A/Fセンサ１２で検出される空燃比に基づいて、任意の運転条件において内燃機関１の空燃比が理論空燃比となるようF/B制御する。具体的には、図１２に示されるように、目標空燃比TabfとA/Fセンサ検出空燃比Rabfとの偏差Dltabfから、空燃比補正項Lalphaを、PID制御により演算する。空燃比補正項Lalphaは前述の基本燃料噴射量Tpに乗ぜられ、常時、内燃機関１の空燃比を理論空燃比となるよう保つためのものである。
【００３１】
３．リッチ・リーン制御許可判定部３４
図１３は、リッチ・リーン制御許可判定部３４を示しており、該リッチ・リーン制御許可判定部３４では、リッチ・リーン制御の許可判定を行う。具体的には図１３に示されるように、Tcn≧TcnL、Tcn≦TcnH、及び、Ne≦NeRLのとき、リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1とし、リッチ・リーン制御を許可する。それ以外のときはリッチ・リーン制御を禁止し、FpRL=0とする。ここに、Tcn：三元触媒下流温度、Ne：内燃機関回転数である。
【００３２】
TcnLは、三元触媒内の水分の蒸発が完了する温度に設定するのが望ましく、センサの位置などにもよるが、一般的に５０℃〜１００℃となる。また、TcnHは三元触媒の活性温度に設定するのが望ましく、触媒性能にもよるが、２５０℃〜４００℃となる。TcnL、TcnHの値は、いずれも実機性能に応じて決めるのがよい。
また、本実施形態では、触媒下流の排気温度を検出する方式としているが、温度を直接計測せずに、他の内燃機関の運転条件から推定する方式が種々提案されており、それらを用いることも可能であることを付言しておく。
【００３３】
４．１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ
図１４は、１番気筒空燃比補正量演算部３３ａを示しており、１番気筒空燃比補正量演算部３３ａでは、１番気筒の空燃比補正量の演算を行う。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=0のときは、１番気筒空燃比補正量Chos1は０とし、前述の基本燃料噴射量Tpおよび空燃比補正項Lalphaにより理論空燃比となるよう各気筒燃料噴射量が演算される。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、三元触媒１１の入り口でリッチ・リーン排気を供給すべく１番気筒の空燃比を所定量Kchos1だけ変化させる。具体的には、図１４に示される処理にて行う。即ち、リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、１番気筒当量比変化量Chos1=Kchos1とし、FpRL=0のときは、Chos1=0とする。なお、Kchos1の値は、内燃機関１および三元触媒１１の特性に応じて、三元触媒温度上昇度と排気との性能から設定するのが好ましい。
【００３４】
５．２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ
図１５は、２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂを示しており、２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂでは、２番気筒の空燃比補正量の演算を行う。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=0のときは、１番気筒空燃比補正量Chos2は０とし、前述の基本燃料噴射量Tpおよび空燃比補正項Lalphaにより理論空燃比となるよう各気筒燃料噴射量が演算される。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、三元触媒１１の入り口でリッチ・リーン排気を供給すべく１番気筒の空燃比を所定量Kchos2だけ変化させる。具体的には、図１５に示される処理にて行う。即ち、リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、２番気筒当量比変化量Chos2=Kchos2とし、FpRL=0のときはChos2=0とする。なお、Kchos2の値は、内燃機関１および三元触媒１１の特性に応じて、三元触媒温度上昇度と排気との性能から設定するのが好ましい。
【００３５】
６．３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ
図１６は、３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃを示しており、３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃでは、３番気筒の空燃比補正量の演算を行う。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=0のときは、３番気筒空燃比補正量Chos3は０とし、前述の基本燃料噴射量Tpおよび空燃比補正項Lalphaにより理論空燃比となるよう各気筒燃料噴射量が演算される。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、三元触媒の入り口でリッチ・リーン排気を供給すべく３番気筒の空燃比を所定量Kchos3だけ変化させる。具体的には、図１６に示される処理にて行う。即ち、リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、３番気筒当量比変化量Chos3=Kchos3とし、FpRL=0のときはChos3=0とする。なお、Kchos3の値は内燃機関１および三元触媒１１の特性に応じて、三元触媒温度上昇度と排気との性能から設定するのが好ましい。
【００３６】
７．４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ
図１６は、４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄを示しており、４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄでは、４番気筒の空燃比補正量の演算を行う。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=0のときは、４番気筒空燃比補正量Chos4は０とし、前述の基本燃料噴射量Tpおよび空燃比補正項Lalphaにより理論空燃比となるよう各気筒燃料噴射量が演算される。リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、三元触媒の入り口でリッチ・リーン排気を供給すべく４番気筒の空燃比を所定量Kchos4だけ変化させる。具体的には、図１７に示される処理にて行う。即ち、リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1のときは、４番気筒当量比変化量Chos4=Kchos4とし、FpRL=0のときはChos4=0とする。なお、Kchos4の値は内燃機関１および三元触媒１１の特性に応じて、三元触媒温度上昇度と排気との性能から設定するのが好ましい。
【００３７】
［第二実施形態］
図１８は、本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態の内燃機関の全体のシステムを示したものである。本第二の実施形態は、温度センサ１３が配置されていないこと以外は、第一の実施形態と同じであるので、他の構成の説明は、省略する。
【００３８】
図１９は、コントロールユニット（制御装置）１６の内部構造を示したものである。温度センサ１３の入力端子がないこと以外は、第一の実施形態と同じであるので、他の構成の説明は、省略する。図１９の本実施形態のコントロールユニット（制御装置）１６の制御全体を示した制御ブロック図は、図１０の第一の実施形態の制御ブロック図とリッチ・リーン制御許可判定部３４の入力信号が異なる以外は同じであるので、図示は省略して図１０を参照することとする。
【００３９】
本実施形態のコントロールユニット（制御装置）１６は、基本燃料噴射量演算部３１、空燃比補正項演算部３２、１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ、リッチ・リーン制御許可判定部３４からなっている。該制御装置１６は、リッチ・リーン制御不許可時は、全気筒の空燃比が理論空燃比となるよう各気筒燃料噴射量が演算され、リッチ・リーン制御許可時は、三元触媒１１の入り口にリッチ排気とリーン排気を供給し、三元触媒１１の早期活性化を図るべく、各気筒の空燃比を所定量変化させる。以下、制御装置１６の各演算部の詳細な説明を行う。
【００４０】
１．基本燃料噴射量演算部３１、及び ２．空燃比補正項演算部３２
基本燃料噴射量演算部３１と空燃比補正項演算部３２は、第一の実施形態（図１１及び図１２）と同じものであるので、説明は省略する。
【００４１】
３．リッチ・リーン制御許可判定部３４
図２０は、リッチ・リーン制御許可判定部３４を示しており、該リッチ・リーン制御許可判定部３４では、リッチ・リーン制御の許可判定を行う。具体的には図２０に示されるように、始動時水温≦KTws、流入空気量積算値≦QAsum、始動後時間TaftL以上、始動後時間TaftH以下、及び、Ne≦NeRLのとき、リッチ・リーン制御許可フラグFpRL=1とし、リッチ・リーン制御を許可する。それ以外のときは、リッチ・リーン制御を禁止し、FpRL=0とする。ここに、Ne：内燃機関回転数である。第一の実施形態で示したように、リッチ・リーン制御は、三元触媒１１内の水分が蒸発した後から、三元触媒１１の活性化まで行うのが望ましく、前記各パラメータは、その条件に適合するよう決めるのがよい。
【００４２】
４．１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、５．２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、６．３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、及び７．４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ
１〜４番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、第一の実施形態（図１４〜図１７）と同じものであるので、説明は省略する。
【００４３】
［第三実施形態］
図２１は、本発明の内燃機関の制御装置の第三の実施形態の内燃機関の全体のシステムを示したものである。本第三の実施形態は、ＨＣ吸着触媒１８の下流に温度センサ２７を取り付けた以外は、第一の実施形態と同じであるので、他の構成の説明は、省略する。
図２２は、コントロールユニット（制御装置）１６の内部構造を示したものである。温度センサ２７の入力端子が追加された以外は、第一の実施形態と同じであるので、他の構成の説明は、省略する。
【００４４】
図２３は、図２２の本実施形態のコントロールユニット（制御装置）１６の制御全体を示した制御ブロック図である。該制御装置１６は、基本燃料噴射量演算部３１、空燃比補正項演算部３２、１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ、リッチ・リーン制御許可判定部３４からなる。
【００４５】
制御装置１６は、リッチ・リーン制御不許可時には、全気筒の空燃比が理論空燃比となるように、各気筒の燃料噴射量が演算され、リッチ・リーン制御許可時には、三元触媒１１の入り口にリッチ排気とリーン排気を供給し、三元触媒１１の早期に活性化するように、または、ＨＣ吸着触媒１８の温度上昇特性が最適化するように、図るものである。以下、前記制御装置１６の各演算部の詳細な説明を行う。
【００４６】
１．基本燃料噴射量演算部３１、及び ２．空燃比補正項演算部３２
基本燃料噴射量演算部３１と空燃比補正項演算部３２は、第一の実施形態（図１１及び図１２）と同じものであるので、説明は省略する。
【００４７】
３．リッチ・リーン制御許可判定部３４
図２４は、リッチ・リーン制御許可判定部３４を示しており、該リッチ・リーン制御許可判定部３４では、リッチ・リーン制御の許可判定を行う。リッチ・リーン制御は、三元触媒１１の昇温とＨＣ吸着触媒１８の昇温の二つの目的で行うことから、許可条件も、三元触媒昇温制御とＨＣ吸着触媒昇温制御とに、大きく２つに分けられる。
【００４８】
具体的には、図２４に示されるように、Tcn≧TcnL、Tcn≦TcnH、及び、Ne≦NeRLのとき、三元触媒昇温制御許可フラグFpCAT=1とする。それ以外のときはFpCAT=0とする。Tcn：三元触媒下流温度、Ne：内燃機関回転数である。また、Tcn2≧Tcn2LかつTcn2≦Tcn2Hのとき、ＨＣ吸着触媒昇温制御許可フラグFpHC=1とする。それ以外のときはFpHC=0とする。Tcn2：ＨＣ吸着触媒下流温度である。TcnLは、三元触媒内の水分の蒸発が完了する温度に設定するのが望ましく、センサの位置などにもよるが、一般的に５０℃〜１００℃となる。
【００４９】
また、TcnHは三元触媒の活性温度に設定するのが望ましく、触媒性能にもよるが、２５０℃〜４００℃となる。Tcn2Lは、ＨＣ吸着触媒内の吸着ＨＣが脱離し始める温度に設定するのが望ましく、センサの位置などにもよるが、一般的に１００℃から２００℃となる。また、Tcn2Hは、ＨＣ吸着触媒１８内の三元触媒の活性温度に設定するのが望ましく、触媒性能にもよるが、２５０℃〜４００℃となる。TcnL、TcnH、Tcn2L、Tcn2Hの値は、いずれも実機性能に応じて決めるのがよい。
【００５０】
４．１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、５．２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、６．３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、及び７．４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ
１〜４番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、第一の実施形態（図１４〜図１７）と同じものであるので、説明は省略する。
【００５１】
本実施形態では、ＨＣ吸着触媒１８内の吸着ＨＣが脱離し始めると、最速でＨＣ吸着触媒１８内の三元性能が活性化する温度まで昇温する仕様としているが、実際には、最適な温度上昇カーブにそって、温度センサ２７の出力に基づいて、Ｆ／Ｂ制御するのもよい。この場合、リッチ・リーン制御をＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことで、ＨＣ吸着触媒１８の温度を調節する。
【００５２】
［第四実施形態］
図２５は、本発明の内燃機関の制御装置の第四の実施形態の内燃機関の全体のシステムを示したものである。触媒２８は、ＨＣ吸着材と三元触媒を同じ担体に担持している触媒である。該触媒２８以外の構成は、第一の実施形態と同じであるので、他の構成の説明は、省略する。
【００５３】
本実施の形態の内燃機関の制御装置での制御は、第一の実施形態と同じである。ただし、触媒の下流の設定温度TcnLは、三元触媒内の水分の蒸発が完了する温度に設定するのではなく、ＨＣ吸着触媒内の吸着ＨＣが脱離し始める温度に設定するのが望ましく、センサの位置などにもよるが、一般的に１００℃から２００℃となる。また、第一実施形態と同様に、実際には最適な温度上昇カーブにそって、温度センサ１３の出力に基づいて、Ｆ／Ｂ制御するのもよい。この場合、リッチ・リーン制御をＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことで、ＨＣ吸着触媒の温度を調節する。
【００５４】
［第五実施形態］
図２６は、本発明の内燃機関の制御装置の第五の実施形態の内燃機関のコントロールユニット（制御装置）１６の制御全体を示した制御ブロック図である。該制御装置１６は、基本燃料噴射量演算部３１、空燃比補正項演算部３２、１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ、リッチ・リーン制御許可判定部３４、点火時期演算部３５からなる。制御装置１６は、点火時期演算部３５を備えた以外は、第一の実施形態と同じものであるので、説明は省略する。
【００５５】
本実施形態の内燃機関の制御装置１６は、三元触媒１１内の水分を早期に蒸発させることと、リッチ・リーン制御の効果を上げることを目的として、内燃機関１の始動時は、点火時期にリタードをかける。また、リッチ・リーン制御不許可時は、全気筒の空燃比が理論空燃比となるよう各気筒燃料噴射量が演算される。リッチ・リーン制御許可時は、三元触媒１１の入り口にリッチ排気とリーン排気を供給し、三元触媒１１の早期活性化を図るべく、各気筒の空燃比を所定量変化させる。以下、前記制御装置１６の各演算部の詳細な説明を行う。
【００５６】
１．基本燃料噴射量演算部３１、２．空燃比補正項演算部３２、３．リッチ・リーン制御許可判定部３４、４．１番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、５．２番気筒空燃比補正量演算部３３ｂ、６．３番気筒空燃比補正量演算部３３ｃ、及び７．４番気筒空燃比補正量演算部３３ｄ
基本燃料噴射量演算部３１、空燃比補正項演算部３２、リッチ・ リーン制御許可判定部３４、及び、１〜４番気筒空燃比補正量演算部３３ａ、３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、第一の実施形態（図１１〜図１７）と同じものであるので、説明は省略する。
【００５７】
８．点火時期演算部
図２７は、点火時期演算部３５を示しており、該点火時期演算部３５では、リッチ・リーン制御の許可判定を行う。図２７に示されるように、最終点火時期ADVfは、ADVf = ADVb−ADVRTDで演算される。ここに、ADVb：基本点火時期、ADVRTD：点火時期リタード量である。基本点火時期ADVbは、基本燃料噴射量Tpと内燃機関回転数Neから基本点火時期MapADVbを参照して得られる。
【００５８】
点火時期リタード量ADVRTDは、点火時期リタード制御許可フラグFpRTD=1のとき、ADRTD=KADVRTDであり、FpRTD=0のとき、ADVRTD=0である。点火時期リタード制御許可フラグFpRTDは、三元触媒下流温度Tcnが、Tcn≧TcnL3、Tcn≦TcnH3、Ne≧NeRTDのとき、FpRTD=1とし、リタードを行う。それ以外のときは、FpRTD=0とし、リタードを行わない。
【００５９】
本実施形態の制御は、三元触媒１１内の水分を速やかに蒸発させることを目的の一つとしているので、TcnL3は、少なくとも５０℃以下に設定するのが望ましい。TcnH3は、三元触媒の活性化温度を最大値として、リッチ・リーン制御とで最大限の効果が得られるよう設定するのが望ましい。リタード量KADVRTDは、内燃機関の安定性から決まるリタード限界に設定するのが望ましく、内燃機関の性能によって決める。また、基本点火時期マップMapADVbは、いわゆるMBTとなるように内燃機関の性能に応じて決める。
以上、本発明の五つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】請求項１に記載の内燃機関の制御装置を表した図。
【図２】請求項２に記載の内燃機関の制御装置を表した図。
【図３】請求項４に記載の内燃機関の制御装置を表した図。
【図４】請求項５に記載の内燃機関の制御装置を表した図。
【図５】請求項６に記載の内燃機関の制御装置を表した図。
【図６】請求項８に記載の内燃機関の制御装置を表した図。
【図７】車両走行中の三元触媒温度と三元触媒後のＨＣ排出特性を示したグラフ。
【図８】本発明の内燃機関の制御装置の第一の実施形態の内燃機関システムの全体構成図。
【図９】図８の内燃機関の制御装置制御部分（コントロールユニット）の内部構成を示した図。
【図１０】図８の内燃機関の制御装置の全体の制御ブロック図。
【００６１】
【図１１】図１０の制御ブロック図における基本燃料演算部の制御ブロック図。
【図１２】図１０の制御ブロック図における空燃比補正項演算部の制御ブロック図。
【図１３】図１０の制御ブロック図におけるリッチ・リーン制御許可判定部の制御ブロック図。
【図１４】図１０の制御ブロック図における１番気筒空燃比補正量演算部の制御ブロック図。
【図１５】図１０の制御ブロック図における２番気筒空燃比補正量演算部の制御ブロック図。
【図１６】図１０の制御ブロック図における３番気筒空燃比補正量演算部の制御ブロック図。
【図１７】図１０の制御ブロック図における４番気筒空燃比補正量演算部の制御ブロック図。
【図１８】本発明の内燃機関の制御装置の第二の実施形態の内燃機関システムの全体構成図。
【図１９】図１８の内燃機関の制御装置制御部分（コントロールユニット）の内部構成を示した図。
【図２０】図１８の内燃機関の制御装置のリッチ・リーン制御許可判定部の制御ブロック図。
【００６２】
【図２１】本発明の内燃機関の制御装置の第三の実施形態の内燃機関システムの全体構成図。
【図２２】図２１の内燃機関の制御装置制御部分（コントロールユニット）の内部構成を示した図。
【図２３】図２１の内燃機関の制御装置の全体の制御ブロック図。
【図２４】図２３の制御ブロック図におけるリッチ・リーン制御許可判定部の制御ブロック図。
【図２５】本発明の内燃機関の制御装置の第四の実施形態の内燃機関システムの全体構成図。
【図２６】本発明の内燃機関の制御装置の第五の実施形態の全体の制御ブロック図。
【図２７】図２６の制御ブロック図における点火時期演算部のブロック図。
【符号の説明】
【００６３】
１ 内燃機関
２ エアフロセンサ
３ スロットル
４ ＩＳＣ用バイパス管
５ ＩＳＣバルブ
６ 吸気マニホールド
７ 燃料噴射弁
８ 点火プラグ
９ シリンダ
１０ 排気マニホールド
１１ 三元触媒
１２ A/Fセンサ
１３ 温度センサ
１４ 水温センサ
１５ 内燃機関回転数センサ
１６ コントロールユニット（制御装置）
１７ スロットル開度センサ
１８ ＨＣ吸着材を担持した触媒
１９ エアクリーナ
２８ 触媒（三元触媒とＨＣ吸着材とを同一担体に担持した触媒）
３１ 基本燃料噴射量演算部
３２ 空燃比補正項演算部
３３ａ １番気筒空燃比補正量演算部
３３ｂ ２番気筒空燃比補正量演算部
３３ｃ ３番気筒空燃比補正量演算部
３３ｄ ４番気筒空燃比補正量演算部
３４ リッチ・リーン制御許可判定部
３５ 点火時期演算部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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