(57)【要約】【課題】内燃機関の燃料カット制御の実行中において排気浄化用の触媒の温度が活性温度よりも低下することを抑制しつつ、触媒の温度上昇を図ることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置（１００）は、排気が通過する排気通路（２０ａ,２０ｂ）に排気浄化用の触媒（３０ａ、３０ｂ）が配置された内燃機関（１０）への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行するとともに、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度よりも高い場合に、所定時間の間、排気の流速を燃料カット制御の実行前に比較して増大させる排気流速増大制御を実行する制御部を備えている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気が通過する排気通路に排気浄化用の触媒が配置された内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行するとともに、前記燃料カット制御の実行中において前記触媒の温度が前記触媒の活性温度よりも高い場合に、所定時間の間、前記排気の流速を前記燃料カット制御の実行前に比較して増大させる排気流速増大制御を実行する制御部を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記燃料カット制御の実行前における前記排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、前記燃料カット制御の実行前における前記内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて、前記燃料カット制御の実行中に前記触媒において酸化発熱反応が生じることが可能な時間である酸化発熱反応時間を算出し、算出された前記酸化発熱反応時間を、前記所定時間とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記排気流速増大制御を実行するにあたり、さらに、前記燃料カット制御の実行前における前記排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、前記燃料カット制御の実行前における前記内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて、前記排気流速増大制御が実行された場合に前記触媒に吸蔵される酸素量である吸蔵可能酸素量を算出し、前記吸蔵可能酸素量が所定酸素量より大きい場合に、前記所定時間の間、前記排気流速増大制御を実行し、
前記制御部は、前記所定酸素量を、前記排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、前記排気流速増大制御の実行前における前記排気の流速が大きいほど大きな値に変更する請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記排気流速増大制御を実行するにあたり、前記燃料カット制御の実行中において前記触媒の温度が前記触媒の活性温度に所定温度をさらに加算した値よりも高い場合に、前記所定時間の間、前記排気流速増大制御を実行し、
前記制御部は、前記所定温度を、前記燃料カット制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、前記燃料カット制御の実行前における前記排気の流速が大きいほど大きな値に変更する請求項１〜３のいずれか１項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】
従来、内燃機関の運転時に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行する制御装置が知られている。燃料カット制御を実行することにより、内燃機関の燃費を向上させることができる。例えば特許文献１には、内燃機関の減速中に燃料カット制御を実行する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料カット制御の実行中は、燃料カット制御実行前に比較して内燃機関から排出される排気の温度が低下するおそれがある。この場合、内燃機関の排気通路に配置された排気浄化用の触媒の温度が触媒の活性温度よりも低下するおそれがある。触媒の温度が活性温度よりも低下した場合、触媒による排気浄化は困難になる。
【０００５】
本発明は、内燃機関の燃料カット制御の実行中において排気浄化用の触媒の温度が活性温度よりも低下することを抑制しつつ、触媒の温度上昇を図ることが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】
【０００６】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、排気が通過する排気通路に排気浄化用の触媒が配置された内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行するとともに、前記燃料カット制御の実行中において前記触媒の温度が前記触媒の活性温度よりも高い場合に、所定時間の間、前記排気の流速を前記燃料カット制御の実行前に比較して増大させる排気流速増大制御を実行する制御部を備えている。
【０００７】
燃料カット制御の実行中に、所定時間の間、排気流速増大制御が実行された場合、触媒に流入する排気に含まれる空気量は増大する。その結果、触媒における酸化発熱反応が促進されて触媒の温度が上昇することが期待される。一方、燃料カット制御の実行中に排気流速増大制御が実行された場合、触媒に流入する排気に含まれる空気によって触媒の熱が奪われるおそれもある。これに対して、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度よりも高い場合に、所定時間の間、排気流速増大制御が実行されることから、触媒の温度が活性温度よりも低くなることを抑制しつつ、触媒における酸化発熱反応を促進させて触媒の温度上昇を図ることができる。
【０００８】
上記構成において、前記制御部は、前記燃料カット制御の実行前における前記排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、前記燃料カット制御の実行前における前記内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて、前記燃料カット制御の実行中に前記触媒において酸化発熱反応が生じることが可能な時間である酸化発熱反応時間を算出し、算出された前記酸化発熱反応時間を、前記所定時間としてもよい。
【０００９】
この構成によれば、酸化発熱反応時間の間、排気流速増大制御を実行することができる。それにより、排気流速増大制御の実行が長過ぎて、触媒の温度が排気に含まれる空気によって奪われて触媒の温度が低下することを抑制することができる。また、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関に供給された燃料量との積は、燃料カット制御が実行された場合に触媒から放出される酸素量と相関を有している。この放出される酸素量が多いほど、燃料カット制御の実行中に触媒において酸化発熱反応が生じることが可能な時間である酸化発熱反応時間は長くなる。よって、この放出される酸素量は、酸化発熱反応時間と相関を有している。したがって、この構成によれば、酸化発熱反応時間を精度よく算出することができる。
【００１０】
上記構成において、前記制御部は、前記排気流速増大制御を実行するにあたり、さらに、前記燃料カット制御の実行前における前記排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、前記燃料カット制御の実行前における前記内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて、前記排気流速増大制御が実行された場合に前記触媒に吸蔵される酸素量である吸蔵可能酸素量を算出し、前記吸蔵可能酸素量が所定酸素量より大きい場合に、前記所定時間の間、前記排気流速増大制御を実行し、前記制御部は、前記所定酸素量を、前記排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、前記排気流速増大制御の実行前における前記排気の流速が大きいほど大きな値に変更してもよい。
【００１１】
吸蔵可能酸素量は、燃料カット制御が実行された場合に触媒から放出される酸素量と相関を有していることから、吸蔵可能酸素量は、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて精度よく算出することができる。また、吸蔵可能酸素量が多いほど、排気流速増大制御が実行された場合に、触媒において酸化発熱反応が生じ易く、その結果、触媒の温度は上昇し易くなる。一方、排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど、また排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど、排気流速増大制御が実行された場合に、触媒は触媒に流入した空気によって熱を奪われ易くなり、その結果、触媒の温度が低下し易くなる。したがって、燃料カット制御の実行中に排気流速増大制御が実行された場合に、触媒の温度低下を抑制できるか否かは、吸蔵可能酸素量、排気流速増大制御実行前における外気の温度および排気の流速の影響を受ける。これに対して本構成によれば、吸蔵可能酸素量が所定酸素量より大きい場合に排気流速増大制御を実行し、所定酸素量を排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更することから、吸蔵可能酸素量、排気流速増大制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００１２】
上記構成において、前記制御部は、前記排気流速増大制御を実行するにあたり、前記燃料カット制御の実行中において前記触媒の温度が前記触媒の活性温度に所定温度をさらに加算した値よりも高い場合に、前記所定時間の間、前記排気流速増大制御を実行し、前記制御部は、前記所定温度を、前記燃料カット制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、前記燃料カット制御の実行前における前記排気の流速が大きいほど大きな値に変更してもよい。
【００１３】
燃料カット制御の実行前における外気の温度が低いほど、また燃料カット制御の実行前における排気の流速が大きいほど、燃料カット制御実行中に排気流速増大制御が実行された場合に、触媒は触媒に流入した空気によって熱を奪われ易くなり、その結果、触媒の温度が低下し易くなる。したがって、この構成によれば、燃料カット制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内燃機関の燃料カット制御の実行中において排気浄化用の触媒の温度が活性温度よりも低下することを抑制しつつ、触媒の温度上昇を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は内燃機関システムを示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）の時間変化を示す模式図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す空燃比の理論空燃比からのズレ量の積算値を示す模式図である。図２（ｃ）は酸素センサの出力の時間変化を示す模式図である。図２（ｄ）は触媒に吸蔵された酸素量（酸素吸蔵量）の時間変化を示す模式図である。図２（ｅ）は酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の時間変化を示す模式図である。図２（ｆ）は内燃機関の吸気量（Ｇａ）の時間変化を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、アクティブ制御が実行される場合の吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）の算出手法を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）は、触媒で生じる酸化発熱反応時のエネルギ（酸化発熱エネルギ）と触媒に吸蔵された酸素吸蔵量との関係を示す模式図である。図４（ｂ）は、触媒における酸化発熱反応速度と排気流速との関係を示す模式図である。図４（ｃ）は、排気に含まれる空気によって奪われる触媒の熱量と排気流速との関係を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）は触媒における酸化発熱エネルギの時間変化を示す模式図である。図５（ｂ）は排気に含まれる空気によって奪われる触媒の熱量の時間変化を示す模式図である。図５（ｃ）は、酸化発熱エネルギと空気に奪われる触媒の熱量との差分の時間変化を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は、所定酸素量（α）のマップの一例を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、所定温度（β）のマップの一例を示す模式図である。
【図８】図８は、制御部が燃料カット制御および排気流速増大制御を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｆ）は、燃料カット制御および排気流速増大制御が実行された場合の空燃比、吸気量、触媒温度等の変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置（以下、制御装置１００と称する）について説明する。本実施例に係る制御装置１００は内燃機関１０に適用されて用いられる制御装置である。まず、制御装置１００が内燃機関１０に適用された内燃機関システム５の全体構成について説明し、次いで制御装置１００の詳細について説明する。図１は内燃機関システム５を示す模式図である。本実施例に係る内燃機関システム５は、車両に搭載されているものとする。但し、内燃機関システム５が搭載される機器は車両に限定されるものではない。内燃機関システム５は、内燃機関１０と、排気通路２０ａおよび排気通路２０ｂと、触媒３０ａおよび触媒３０ｂと、床下触媒３５ａおよび床下触媒３５ｂと、可変動弁機構４０と、各種センサ（空燃比センサ５０ａ、空燃比センサ５０ｂ、酸素センサ５１ａ、酸素センサ５１ｂ等）と、制御装置１００とを備えている。
【００１８】
内燃機関１０の種類は特に限定されるものではないが、本実施例においては火花点火式内燃機関を用いる。火花点火式内燃機関の燃料は、特に限定されるものではなく、ガソリン、アルコール、ガソリンとアルコールとが混合したアルコール混合燃料等、種々の燃料を用いることができる。本実施例においては、一例としてガソリンを用いる。内燃機関１０は気筒１１を有している。気筒１１にはピストンが配置されている。気筒１１の数は特に限定されるものではなく、１つでもよく複数でもよい。本実施例においては、気筒１１の数は複数である。また本実施例に係る気筒１１は、内燃機関１０の中心線を挟んで左側および右側にそれぞれ列状に配置されている。
【００１９】
各々の気筒１１には、吸気（空気または空気と燃料とが混合した混合気）が気筒１１に流入するための吸気ポートと、排気が気筒１１から流出するための排気ポートとが形成されている。内燃機関１０は、吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とを備えている。排気通路２０ａおよび排気通路２０ｂは、排気ポートに接続されている。具体的には排気通路２０ａは、左側に配列された各々の気筒１１の排気ポートに接続されている。排気通路２０ｂは、右側に配列された各々の気筒１１の排気ポートに接続されている。なお、本実施例に係る排気通路２０ａおよび排気通路２０ｂ（以下、両者を排気通路と総称する場合がある）は、排気流動方向上流側が複数の通路に分岐して、各々の気筒１１の排気ポートに接続している。また内燃機関システム５は各々の気筒１１の吸気ポートに接続された吸気通路も備えているが、図１においては吸気通路の図示は省略されている。
【００２０】
触媒３０ａは排気通路２０ａに配置されている。触媒３０ｂは排気通路２０ｂに配置されている。触媒３０ａおよび触媒３０ｂ（以下、両者を触媒と総称する場合がある）は、排気通路を通過する排気を浄化するための触媒である。触媒３０ａおよび触媒３０ｂの具体的な構成は、排気を浄化可能なものであれば、特に限定されるものではない。本実施例においては、触媒の一例として三元触媒を用いる。三元触媒としては、アルミナ、セリア、ジルコニア、セリア−ジルコニア固溶体等の多孔質酸化物に、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属が担持された三元触媒等、内燃機関に用いられる公知の三元触媒を用いることができる。本実施例においては、三元触媒の一例として、セリアの多孔質酸化物に白金、ロジウム、パラジウムの貴金属が担持された三元触媒を用いる。
【００２１】
床下触媒３５ａは、排気通路２０ａの触媒３０ａよりも排気流動方向下流側に配置されており、且つ内燃機関システム５が搭載された車両の床下に配置されている。床下触媒３５ｂは、排気通路２０ｂの触媒３０ｂよりも排気流動方向下流側に配置されており、且つ内燃機関システム５が搭載された車両の床下に配置されている。床下触媒３５ａおよび床下触媒３５ｂ（以下、両者を床下触媒と総称する場合がある）も、触媒３０ａおよび触媒３０ｂと同様に、排気を浄化するための触媒である。床下触媒３５ａおよび床下触媒３５ｂの具体的な構成は、特に限定されるものではなく、公知の車両に用いられる床下触媒と同様のものを用いることができる。本実施例においては、床下触媒として、三元触媒を用いる。三元触媒の一例として、セリアの多孔質酸化物に白金、ロジウム、パラジウムの貴金属が担持された三元触媒を用いる。なお、床下触媒の排気通過抵抗は、触媒３０ａおよび触媒３０ｂの排気通過抵抗よりも小さく設定されている点において、触媒３０ａおよび触媒３０ｂと異なっている。
【００２２】
可変動弁機構４０は、内燃機関１０が有する吸気弁および排気弁（すなわち機関弁）のバルブタイミングおよびバルブリフト量の少なくとも１つを変更可能な機構である。可変動弁機構４０としては、公知の内燃機関に用いられる可変動弁機構を用いることができ、その具体的な構成は特に限定されるものではない。本実施例においては、可変動弁機構４０の一例として、吸気弁および排気弁のバルブタイミングおよびバルブリフト量を変更可能であり、且つ吸気弁および排気弁の駆動を停止させる弁停止機構を備えた可変動弁機構を用いる。弁停止機構としては、公知の弁停止機構を用いることができ、その具体的構成は特に限定されるものではない。本実施例においては弁停止機構の一例として、各々の気筒１１に配置された２つの吸気弁および２つの排気弁のいずれか一方の種類の機関弁全部の駆動を停止させる、あるいはいずれか一方の種類の機関弁のさらに片方の機関弁のみの駆動を停止させる機構を用いることとする。
【００２３】
各種センサは、制御装置１００の制御に必要な情報を検出するセンサである。図１においては各種センサの一例として、空燃比センサ５０ａ、空燃比センサ５０ｂ、酸素センサ５１ａおよび酸素センサ５１ｂが図示されている。空燃比センサ５０ａは、排気通路２０ａの触媒３０ａよりも排気流動方向上流側に配置されている。空燃比センサ５０ｂは、排気通路２０ｂの触媒３０ｂよりも排気流動方向上流側に配置されている。空燃比センサ５０ａおよび空燃比センサ５０ｂ（以下、両者を空燃比センサと総称する場合がある）は、排気通路を通過する排気の空燃比（燃料に対する空気の比；Ａ／Ｆ）を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。
【００２４】
酸素センサ５１ａは、排気通路２０ａの触媒３０ａと床下触媒３５ａとの間の部分に配置されている。酸素センサ５１ｂは、排気通路２０ｂの触媒３０ｂと床下触媒３５ｂとの間の部分に配置されている。酸素センサ５１ａおよび酸素センサ５１ｂ（以下、両者を酸素センサと総称する場合がある）は、排気通路を通過する排気の酸素濃度を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。なお、内燃機関システム５は、各種センサとして、内燃機関１０のクランクポジションを検出するクランクポジションセンサ、車両のアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ、吸気量を検出するエアフロメータ等、図１に図示されているセンサ以外のセンサも備えている。
【００２５】
制御装置１００は、可変動弁機構４０および内燃機関１０を制御する制御部と、制御部の動作に必要な情報を記憶する記憶部とを備えている。制御装置１００として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置１００の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３を備える電子制御装置を用いる。制御部の機能は、ＣＰＵ１０１によって実現される。記憶部の機能は、ＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３によって実現される。
【００２６】
続いて、制御装置１００の詳細について説明する。まず、制御装置１００の制御部は、通常時には、内燃機関１０に要求される負荷である要求負荷に応じて内燃機関１０への燃料供給量および吸気量を制御することで、内燃機関１０の運転状態を制御する。また制御部は、通常時には、所定のバルブタイミングおよびバルブリフト量になるように可変動弁機構４０を制御する。なお、これ以降、通常時に行われる制御を通常制御と称する場合がある。
【００２７】
制御部は、内燃機関１０に要求される要求負荷を例えばアクセル開度に基づいて取得することができる。アクセル開度は、アクセルポジションセンサの検出結果に基づいて取得することができる。内燃機関１０への燃料供給量の制御は、例えば内燃機関１０に燃料を供給する燃料噴射弁、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給ポンプ等を制御することによって行うことができる。吸気量の制御は、例えば吸気通路に配置されたエアフロメータの結果に基づいて吸気通路に配置されたスロットル弁の開度を制御することによって行うことができる。
【００２８】
また制御部は、通常制御において、空燃比センサ５０ａ、空燃比センサ５０ｂ、酸素センサ５１ａおよび酸素センサ５１ｂの検出結果に基づいて、内燃機関１０から排出される排気の空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比となるように、内燃機関１０の空燃比制御を行っている。この制御部による空燃比制御の具体的な手法は、特に限定されるものではなく、公知の内燃機関において行われている空燃比制御を用いることができるため、詳細な説明は省略する。概略を説明すると、制御部は、空燃比センサ５０ａ、空燃比センサ５０ｂ、酸素センサ５１ａおよび酸素センサ５１ｂの検出結果に基づいて、排気通路の空燃比が記憶部に予め記憶された理論空燃比となるように、吸気量および燃料供給量をフィードバック制御することで、空燃比制御を行っている。
【００２９】
また制御部は、所定の開始条件（以下、これを燃料カット制御開始条件と称する）が満たされた場合には、内燃機関１０への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行する。燃料カット制御が実行されることにより、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。
【００３０】
燃料カット制御開始条件の具体的内容は、特に限定されるものではない。例えば燃料カット制御開始条件として、燃料カット制御を実行した方が内燃機関１０の燃費向上の観点から好ましく、且つ燃料カット制御を実行しても車両の運行に支障がないと考えられる内燃機関１０の運転状態を用いることができる。本実施例においては、燃料カット制御開始条件の一例として、内燃機関１０が減速中であるとの条件を用いる。内燃機関１０が減速中の場合、燃料カット制御を実行した方が燃費向上の観点から好ましく、また燃料カット制御を実行しても車両の運行に支障は生じないと考えられるからである。この場合、制御部は、クランクポジションセンサの検出結果に基づいて内燃機関１０の回転数（ｒｐｍ）を取得し、取得した回転数が減少しつつあるか否かを判定する。回転数が減少しつつあると判定された場合、制御部は内燃機関１０が減速中であると判定し、その結果、燃料カット制御開始条件が満たされたと判定する。
【００３１】
さらに制御部は、燃料カット制御の実行中において、所定の条件（以下、これを排気流速増大制御開始条件と称する場合がある）が満たされた場合には、所定時間の間、排気の流速を燃料カット制御の実行前に比較して増大させる排気流速増大制御を実行する。
【００３２】
本実施例に係る排気流速増大制御開始条件は、複数の条件を含んでいる。まず、排気流速増大制御開始条件に含まれる条件の一つとして、触媒（具体的には触媒３０ａおよび触媒３０ｂ）の温度が触媒の活性温度よりも高いとの条件を用いる。すなわちこの場合、制御部は、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度よりも高い場合に、所定時間の間、排気流速増大制御を実行することになる。
【００３３】
ここで燃料カット制御の実行中に、所定時間の間、排気流速増大制御が実行された場合、触媒に流入する排気に含まれる空気量は増大する。その結果、触媒における酸化発熱反応が促進されて触媒の温度が上昇することが期待される。具体的には、触媒に付着している燃料（未燃燃料）と排気に含まれる空気との酸化発熱反応が促進され、その結果、触媒の温度が上昇することが期待される。一方、燃料カット制御の実行中に排気流速増大制御が実行された場合、触媒に流入する排気に含まれる空気によって触媒の熱が奪われるおそれもある。これに対して、本実施例に係る制御部によれば、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度よりも高い場合に、所定時間の間、排気流速増大制御が実行されることから、触媒の温度が活性温度よりも低くなることを抑制しつつ、触媒における酸化発熱反応を促進させて触媒の温度上昇を図ることができる。
【００３４】
ここで、排気流速増大制御の実行期間である上記所定時間は０より大きい値であれば、特に限定されるものではないが、本実施例に係る制御部は、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関１０に供給された燃料量との積に基づいて、燃料カット制御の実行中に触媒において酸化発熱反応が生じることが可能な時間である酸化発熱反応時間を算出し、算出された酸化発熱反応時間を所定時間として用いる。さらに、制御部は、排気流速増大制御開始条件に含まれる条件の一つとして、算出された酸化発熱反応時間が０より大きいとの条件を加える。すなわち、この場合、排気流速増大制御開始条件は、触媒温度が活性温度より大きく且つ酸化発熱反応時間が０より大きいという条件になる。なお、酸化発熱反応時間の具体的な算出手法は、後述する。
【００３５】
この構成によれば、酸化発熱反応時間の間、排気流速増大制御を実行することができる。それにより、排気流速増大制御の実行が長過ぎて、触媒の温度が排気に含まれる空気によって奪われてしまい、その結果、触媒の温度が低下することを抑制することができる。また、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関１０に供給された燃料量との積は、燃料カット制御が実行された場合に触媒から放出される酸素量と相関を有している。この放出される酸素量が多いほど、燃料カット制御の実行中に触媒において酸化発熱反応が生じることが可能な時間である酸化発熱反応時間は長くなる。よって、この放出される酸素量は、酸化発熱反応時間と相関を有している。したがって、上記構成によれば、酸化発熱反応時間を精度よく算出することができる。
【００３６】
制御部による具体的な排気の流速の増大手法は、特に限定されるものではない。例えば制御部は、内燃機関１０の吸気量を燃料カット制御の実行前に比較して増大させることで、排気の流速を増大させることができる。具体例を挙げると、制御部は、スロットル開度を増大させることで吸気量を増大させることができ、以って排気流速を増大させることができる。また制御部は、吸気弁のバルブリフト量が増大するように、または吸気弁の作用角が増大するように、あるいは吸気弁の閉じ時期が下死点に変更されるように可変動弁機構４０を制御することによっても、吸気量を増大させることができ、その結果、排気流速を増大させることができる。また制御部は、排気弁のバルブリフト量が低減するように、または排気弁の開時期が遅くなるように可変動弁機構４０を制御することによっても、排気の流速を増大させることができる。
【００３７】
また内燃機関１０の１つの気筒１１に２つ以上の排気弁が配置されており、さらに可変動弁機構４０として１つの気筒１１に配置されている一組の排気弁のうちいずれか１つの駆動を停止させることができる可変動弁機構を用いる場合には、制御部は、１つの気筒１１に配置さている１組の排気弁のうちいずれか１つの駆動が停止するように可変動弁機構４０を制御すること（以下、これを排気片弁停止制御と称する場合がある）によっても、排気の流速を増大させることができる。
【００３８】
なお制御部は、排気流速増大制御の実行を停止する場合には、内燃機関１０の運転状態を排気流速増大制御の実行前の状態に戻せばよい。具体的には制御部は、排気流速増大制御の実行を停止させる場合には、スロットル開度を燃料カット制御の実行前に戻す、吸気弁のバルブリフト量または吸気弁の作用角を燃料カット制御の実行前に戻す、吸気弁の閉じ時期を燃料カット制御の実行前に戻す、排気弁のバルブリフト量を燃料カット制御の実行前に戻す、排気弁の開時期を燃料カット制御の実行前に戻す、排気片弁停止制御の実行を停止する等により、排気の流速を減少させて、排気流速増大制御の実行を停止することができる。
【００３９】
また制御部は、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度よりも高いか否かを判断するにあたり、触媒の温度を直接的に検出することで取得してもよく、間接的に取得する（すなわち推定する）ことで取得してもよい。触媒の温度を直接的に取得する手法としては、例えば内燃機関システム５は、触媒の温度を検出する温度センサを触媒３０ａおよび触媒３０ｂに備え、制御部はこれらの温度センサの検出結果に基づいて触媒の温度を取得する手法を用いることができる。触媒の温度を間接的に取得する手法としては、例えば触媒の温度と相関を有する指標に基づいて触媒の温度を取得する手法を用いることができる。
【００４０】
触媒の温度と相関を有する指標としては特に限定されるものではないが、排気通路２０ａおよび排気通路２０ｂの排気の温度、内燃機関１０の負荷、内燃機関１０を冷却する冷媒の温度等を用いることができる。排気の温度は、排気の温度を検出する温度センサを排気通路２０ａおよび排気通路２０ｂに配置しておき、この温度センサの検出結果に基づいて取得することができる。内燃機関１０の負荷としては、内燃機関１０の燃料噴射量、内燃機関１０の回転数、アクセル開度、吸気量等を用いることができる。内燃機関１０の冷媒の温度は、例えば内燃機関１０の冷媒の温度を検出する温度センサを冷媒が通過する冷媒通路（ウォータージャケット等）に配置しておき、制御部はこの温度センサの検出結果に基づいて内燃機関１０の冷媒の温度を取得することができる。また、触媒の活性温度（例えば３００℃）は、記憶部が予め記憶しておき、制御部は、記憶部に記憶された活性温度を参照することで、触媒の温度が触媒の活性温度よりも高いか否かを判断することができる。
【００４１】
続いて、制御部による酸化発熱反応時間の具体的な算出手法について説明する。前述したように、本実施例に係る制御部は、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関１０に供給された燃料量との積に基づいて、酸化発熱反応時間を算出する。より具体的には制御部は、酸化発熱反応時間の算出にあたり、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差（△Ａ／Ｆ）と、燃料カット制御の実行前における内燃機関１０に供給された燃料量との積に基づいて、燃料カット制御が実行された場合に触媒から放出される酸素量（以下、放出酸素量（Ｘ）と称する場合がある）を算出し、算出された放出酸素量（Ｘ）に基づいて酸化発熱反応時間を算出する。
【００４２】
より具体的には制御部は、下記式（１）に基づいて放出酸素量（Ｘ）を算出し、下記式（２）に基づいて酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を算出する。
Ｘ＝０．２３×△Ａ／Ｆ×燃料量・・・（１）
Ｏｃ＝Ｘ／（Ｇａ×０．２３）・・・・（２）
【００４３】
式（１）において、放出酸素量（Ｘ）の単位はグラム（ｇ）である。燃料量は、燃料カット制御の実行前における内燃機関１０に供給された燃料量であり、燃料カット制御の実行前において燃料噴射弁から噴射された燃料噴射量を用いることができる。この燃料噴射量は、制御装置１００の記憶部に予め設定された燃料噴射量のマップから取得することができる。０．２３は酸素質量割合である。△Ａ／Ｆは、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差である。これは、空燃比センサの検出結果に基づいて取得することができる。式（２）においてＧａは、吸気量（ｇ／ｓ）である。これは、内燃機関１０の吸気通路に配置されたエアフロメータの検出結果に基づいて取得することができる。
【００４４】
続いて、上記燃料カット制御の実行および排気流速増大制御の実行によって空燃比、触媒に吸蔵された酸素量、酸化発熱反応時間等がどのように変化するかを、図を用いて詳細に説明する。図２（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）の時間変化を示す模式図である。具体的には図２（ａ）は、空燃比センサ５０ａの検出結果に基づいて取得した空燃比の時間変化を示している。なお、空燃比センサ５０ｂの検出結果に基づいて取得した空燃比も図２（ａ）と同様の曲線を示す。図２（ａ）において、横軸は時間を示している。なお、後述する図２（ｂ）〜図２（ｆ）においても横軸は時間を示している。
【００４５】
時間Ａにおいて燃料カット制御（Ｆ／Ｃ）が実行され、時間Ｂにおいて燃料カット制御が停止され、その後所定時間経過した後に、時間Ｃにおいて燃料カット制御が実行され且つ排気流速増大制御が実行され、時間Ｄにおいて排気流速増大制御が停止されたとする。時間Ｃから時間Ｄまでの時間は、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）に相当している。なお、時間Ａから時間Ｂまでの間、排気流速増大制御は実行されていない。また時間Ｄにおいて燃料カット制御の実行は停止されていない。
【００４６】
図２（ａ）において理論空燃比を示す一点鎖線よりも上方側が空燃比がリーン（Ｌ）な状態を示し、下方側が空燃比がリッチ（Ｒ）な状態を示している。時間Ａに至るまでの間、空燃比は理論空燃比近傍に制御されている。時間Ａから時間Ｂまでの間、空燃比はリーンに制御されている。これは燃料カット制御が実行されたことによるものである。時間Ｂにおいて燃料カット制御が停止された後、空燃比は理論空燃比近傍に戻っている。その後、時間Ｃにおいて燃料カット制御が実行され且つ排気流速増大制御が実行された場合、空燃比はリーンに変化している。
【００４７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す空燃比の理論空燃比からのズレ量（すなわち、空燃比の理論空燃比に対する差：△Ａ／Ｆ）の積算値を示す模式図である。なお、図２（ｂ）は、時間Ｂを経過して空燃比が理論空燃比となった後からの状態を示している。図２（ｂ）に示すズレ量の曲線は、ゼロを示す基準線よりもリッチになっている。本実施例においては、式（１）に用いられる△Ａ／Ｆとして、図２（ｂ）の時間Ｃにおける△Ａ／Ｆの値を用いる。
【００４８】
図２（ｃ）は、酸素センサ５１ａの出力の時間変化を示す模式図である。なお酸素センサ５１ｂの出力も図２（ｃ）と同様の曲線となる。図２（ｃ）に示されている基準値は、排気の空燃比が理論空燃比のときの酸素センサ５１ａの出力の値である。図２（ｃ）の基準値より上側は酸素センサ５１ａの出力が高いことを示し、下側が酸素センサ５１ａの出力が低いことを示している。酸素センサ５１ａの出力は、時間Ａより所定時間経過するまでは基準値近傍の値であり、時間Ａより所定時間経過後に基準値よりも低い値に変化し、その後ｔ時間経過後に上昇を開始している。上昇を開始した酸素センサ５１ａの出力は、時間Ｃより所定時間経過するまでの間、基準値近傍を上下動し、時間Ｃより所定時間経過後に低下している。
【００４９】
図２（ｄ）は、触媒３０ａに吸蔵された酸素量（以下、酸素吸蔵量と称する場合がある）の時間変化を示す模式図である。なお、触媒３０ｂに吸蔵された酸素量も図２（ｄ）と同様の曲線となる。酸素吸蔵量は、時間Ａに至るまではゼロ近傍になっている。酸素吸蔵量は、時間Ａを経過後に急増して最高値（ｍａｘ）になり、その後、時間Ｂより所定時間経過後から減少を開始して、ゼロ近傍になっている。酸素吸蔵量は、時間Ｃにおいて徐々に上昇して時間Ｄにおいて最高値（ｍａｘ）になっている。また図２（ｄ）の時間Ｃにおける最高値（ｍａｘ）と酸素吸蔵量との差は、燃料カット制御が実行された場合に触媒から放出される放出酸素量（Ｘ）に相当する。
【００５０】
図２（ｅ）は、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の時間変化を示す模式図である。なお図２（ｅ）は、時間Ｂよりも所定時間経過後からの酸化反応時間を図示している。酸化発熱反応時間は、時間Ｂよりも所定時間経過後から上昇し、時間Ｃにおいて下降し、時間Ｄにおいてゼロに戻っている。図２（ｆ）は、内燃機関１０の吸気量（Ｇａ）の時間変化を示す模式図である。なお図２（ｆ）の曲線は、吸気量を正確に図示してものではなく、吸気量が時間とともに変化していることを概念的に示しているものである。
【００５１】
なお制御部は、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の算出にあたり、仮に前回の燃料カット制御の実行時間が短い場合（例えば、前回の燃料カット制御時間が図２（ｃ）に示す所定時間△ｔ以下の場合）には、△ｔ経過後の時点における空燃比と、時間Ｃにおける空燃比との差を、式（１）で用いる△Ａ／Ｆとしてもよい。
【００５２】
また制御部は、排気流速増大制御開始条件として、さらに排気流速増大制御が実行された場合に触媒（触媒３０ａおよび触媒３０ｂ）に吸蔵される酸素量（以下、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）と称する場合がある）が所定酸素量（α）より大きいとの条件を加えることが好ましい。また制御部は、所定酸素量（α）を、排気流速増大制御の実行前における外気の温度および排気の流速に基づいて取得することが好ましい。さらに制御部は、この所定酸素量（α）を排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更することが好ましい。
【００５３】
ここで、放出酸素量（Ｘ）が多いほど、排気流速増大制御が実行された場合に吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）は多くなると考えられる。すなわち放出酸素量（Ｘ）と吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）とは相関を有していると考えることができる。より具体的には、放出酸素量（Ｘ）の値は、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）と略等しい値であると考えることができる。そこで、本実施例に係る制御部は、前述した式（１）によって算出された放出酸素量（Ｘ）を、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）として用いる。
【００５４】
なお、仮に制御部が空燃比を交互にリッチまたはリーンに切り替えるアクティブ制御を行う場合には、制御部は、以下の手法によって吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を算出してもよい。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、アクティブ制御が実行される場合の吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）の算出手法を説明するための模式図である。図３（ａ）〜図３（ｂ）において、横軸は時間を示している。図３（ａ）の実線は、制御部が空燃比センサ５０ａの検出結果に基づいて取得した空燃比（実Ａ／Ｆ）の時間変化を示している。なお空燃比センサ５０ｂの検出結果に基づいて取得した空燃比の時間変化も、図３（ａ）の実線と同様の曲線となる。図３（ａ）の点線は、アクティブ制御の目標となる空燃比（目標Ａ／Ｆ）の時間変化を示している。アクティブ制御が実行されることにより、空燃比は高（リッチ）と低（リーン）とを交互に繰り返している。
【００５５】
図３（ｂ）は、酸素センサ５１ａの出力の時間変化を示している。酸素センサ５１ａの出力も交互に高低を繰り返している。なお酸素センサ５１ｂの出力も図３（ｂ）と同様の曲線を示す。図３（ｃ）は、触媒３０ａの酸素吸蔵量の時間変化を示している。なお触媒３０ｂの酸素吸蔵量も図３（ｃ）と同様の図となる。アクティブ制御が実行されることにより、触媒３０ａは、酸素の吸蔵、吸蔵された酸素の離脱を交互に繰り返す。
【００５６】
制御部は、アクティブ制御の実行毎に（具体的には空燃比の反転毎に）、式（１）に基づいて酸素放出量および酸素吸蔵量を算出する。この算出結果に基づいて制御部は、図３（ｃ）に示す酸素吸蔵量の最大値（ｍａｘ）を算出し、算出された最大値（ｍａｘ）の平均値を吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）として用いてもよい。あるいは制御部は、このようにして算出された吸蔵可能酸素量に所定の補正係数ｋを掛けた値を吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）として用いてもよい。
【００５７】
続いて、排気流速増大制御開始条件として、さらに吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が所定酸素量（α）より大きいとの条件が加わること、また制御部が所定酸素量（α）を、排気流速増大制御の実行前における外気の温度および排気の流速に基づいて取得すること、また制御部が所定酸素量（α）を排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更することの理由およびこれによる作用効果について説明する。
【００５８】
図４（ａ）は、触媒３０ａで生じる酸化発熱反応時のエネルギ（酸化発熱エネルギ）と触媒３０ａに吸蔵された酸素吸蔵量との関係を示す模式図である。酸素吸蔵量が多くなるほど、酸化発熱エネルギも多くなっている。図４（ｂ）は、触媒３０ａにおける酸化発熱反応速度と排気流速との関係を示す模式図である。排気流速が大きくなるほど、酸化発熱反応速度も速くなっている。
【００５９】
図４（ｃ）は、排気に含まれる空気によって奪われる触媒３０ａの熱量と排気流速との関係を示す模式図である。図４（ｃ）において、外気の温度が相対的に高温の場合（一例として２５℃の場合）の曲線と、相対的に低温の場合（一例として−１０℃の場合）の曲線とが図示されている。なお、外気の温度とは、内燃機関１０の外部の大気の温度である。
【００６０】
図４（ｃ）において、排気流速が大きくなるほど、空気によって奪われる触媒３０ａの熱量も大きくなっている。また外気の温度が低い場合の曲線の方が高い場合の曲線よりも全体的に上方に位置していることから、外気の温度が低い場合の方が高い場合よりも、同じ排気流速で比較した場合、空気によって奪われる熱量は大きくなっている。なお、触媒３０ｂも図４（ａ）〜図４（ｃ）と同様の曲線を示す。
【００６１】
図４（ａ）から分るように、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が多いほど、排気流速増大制御が実行された場合に、触媒において酸化発熱反応が生じ易く、その結果、触媒の温度は上昇し易くなると考えられる。一方、図４（ｃ）から分るように、排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど、また排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど、排気流速増大制御が実行された場合に、触媒は触媒に流入した空気によって熱を奪われ易くなり、その結果、触媒の温度は低下し易くなると考えられる。したがって、燃料カット制御の実行中に排気流速増大制御が実行された場合に、触媒の温度低下を抑制できるか否かは、吸蔵可能酸素量、排気流速増大制御実行前における外気の温度および排気の流速の影響を受ける。その結果、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）がゼロより多い場合であっても、例えば外気の温度が非常に低く、排気流速が非常に早い場合には、排気流速増大制御を微小時間行っただけで、触媒の温度が低下して活性温度より低下するおそれがある。
【００６２】
したがって、前述したように、排気流速増大制御開始条件として、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が所定酸素量（α）より大きいとの条件がさらに加わることで、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が所定酸素量（α）以下の場合には排気流速増大制御の実行を禁止することができる。そして制御部が所定酸素量（α）を排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更することによって、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）、排気流速増大制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００６３】
ここで、上述した酸化発熱エネルギと、空気に奪われる熱量と、外気の温度と排気流速との関係を別の図を用いて説明すると以下のようになる。図５（ａ）は、触媒３０ａにおける酸化発熱エネルギの時間変化を示す模式図である。図５（ｂ）は排気に含まれる空気によって奪われる触媒３０ａの熱量の時間変化を示す模式図である。図５（ｃ）は、酸化発熱エネルギと空気に奪われる触媒３０ａの熱量との差分（図５（ａ）から図５（ｂ）を差し引いたもの）の時間変化を示す模式図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、外気の温度が相対的に高温であり且つ排気流速が相対的に大きい高温・高流速の場合が一点鎖線で図示され、外気の温度が相対的に高温であり且つ排気流速が相対的に低い高温・低流速の場合が実線で図示され、外気の温度が相対的に低温であり且つ排気流速が相対的に低い低温・低流速の場合が点線で図示されている。なお触媒３０ｂの場合も、図５（ａ）〜図５（ｃ）と同様の図となる。
【００６４】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように酸化発熱エネルギおよび空気に奪われる熱量は、外気の温度および排気流速によって変化し、その結果、酸化発熱エネルギと空気に奪われる熱量との差分は、図５（ｃ）のような曲線を描く。図５（ｃ）において、縦軸がゼロより上の領域が、触媒３０ａの温度上昇が可能な領域であり、下の領域が触媒３０ａの温度低下が生じる領域である。触媒３０ａの温度上昇を図るためには、図５（ｃ）の縦軸がゼロより上の領域になるようにすることが好ましい。
【００６５】
しかしながら、実際には、制御装置１００の制御部が図５（ｃ）の曲線を算出しながら燃料カット制御や排気流速増大制御を実行することは容易ではない。そこで、本実施例に係る制御部は、所定酸素量（α）をマップに基づいて算出している。図６（ａ）および図６（ｂ）は、所定酸素量（α）のマップの一例を示す模式図である。具体的には図６（ａ）は、所定酸素量（α）が排気流速に関連付けて規定されたマップの一例を示している。図６（ｂ）は、所定酸素量（α）が外気の温度（外気温度）に関連付けて規定されたマップの一例を示している。
【００６６】
図６（ａ）において所定酸素量（α）は、排気流速が大きくなるほど大きな値となるように規定されている。図６（ｂ）において所定酸素量（α）は、外気温度が低くなるほど大きな値となるように規定されている。また、触媒の吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が、図６（ａ）および図６（ｂ）の所定酸素量（α）よりも大きい場合に排気流速増大制御が実行された場合に、触媒の温度上昇が可能なように、図６（ａ）および図６（ｂ）の所定酸素量（α）は設定されている。
【００６７】
図６（ａ）および図６（ｂ）のマップは、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、制御装置１００の記憶部に記憶されておく。制御装置１００の制御部は、例えばエアフロメータの検出結果に基づいて排気流速を取得する。また制御部は外気の温度を、例えば外気の温度を検出するセンサ（例えば温度センサ）の検出結果、外気の温度と相関関係を有する温度（例えば内燃機関１０を冷却する冷媒の温度等）を検出する温度センサの検出結果等に基づいて取得することができる。本実施例に係る制御部は、一例として、外気の温度を内燃機関１０の冷媒の温度に基づいて取得する。
【００６８】
制御部は、取得された排気流速および外気温度に対応する所定酸素量（α）を図６（ａ）および図６（ｂ）のマップからそれぞれ抽出し、図６（ａ）および図６（ｂ）から抽出された所定酸素量（α）のうち大きい方を、排気流速増大制御の実行可否を判断する所定酸素量（α）として採用する。なお図６（ａ）および図６（ｂ）において、所定酸素量（α）は、排気流速が大きいほど大きく、外気温度が低いほど大きい値に設定されていることから、このようなマップを用いて所定酸素量（α）が算出された場合、制御部は、所定酸素量（α）を、排気流速が大きいほど大きく、外気温度が低いほど大きい値に変更することになる。その結果、制御部は、吸蔵可能酸素量、排気流速増大制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００６９】
さらに制御部は、排気流速増大制御開始条件として、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度に所定温度（β）を加算した値よりも高い場合との条件をさらに加えることが好ましい。また制御部は、所定温度（β）を、燃料カット制御の実行前における外気の温度および排気の流速に基づいて算出することが好ましい。さらに制御部は、所定温度（β）を燃料カット制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、燃料カット制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更することが好ましい。
【００７０】
燃料カット制御の実行前における外気の温度が低いほど、また燃料カット制御の実行前における排気の流速が大きいほど、燃料カット制御実行中に排気流速増大制御が実行された場合に、触媒は触媒に流入した空気によって熱を奪われ易くなり、その結果、触媒の温度は低下し易くなると考えられる。したがってこの構成によれば、燃料カット制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００７１】
具体的には本実施例に係る制御部は、所定温度（β）をマップに基づいて算出する。図７（ａ）および図７（ｂ）は、所定温度（β）のマップの一例を示す模式図である。具体的には図７（ａ）は、所定温度（β）が排気流速に関連付けて規定されたマップの一例を示している。図７（ｂ）は、所定温度（β）が外気の温度（外気温度）に関連付けて規定されたマップの一例を示している。
【００７２】
図７（ａ）において所定温度（β）は、排気流速が大きくなるほど大きな値となるように規定されている。図７（ｂ）において所定温度（β）は、外気温度が低くなるほど大きな値となるように規定されている。また、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度に所定温度（β）加算した値よりも高い場合に、酸化発熱反応時間の間、排気流速増大制御が実行された場合に、触媒の温度上昇が活性温度よりも低下しないように、図７（ａ）および図７（ｂ）の所定温度（β）は設定されている。
【００７３】
図７（ａ）および図７（ｂ）のマップは、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、制御装置１００の記憶部に記憶されておく。制御装置１００の制御部は、排気流速および外気温度を取得し、取得された排気流速および外気温度に対応する所定温度（β）を図７（ａ）および図７（ｂ）のマップからそれぞれ抽出し、図７（ａ）および図７（ｂ）から抽出された所定温度（β）のうち大きい方を、排気流速増大制御の実行可否を判断する所定温度（β）として採用する。なお図７（ａ）および図７（ｂ）において、所定温度（β）は、排気流速が大きいほど大きく、外気温度が低いほど大きい値に設定されていることから、このようなマップを用いて所定温度（β）が算出された場合、制御部は、所定温度（β）を、排気流速が大きいほど大きく、外気温度が低いほど大きい値に変更することになる。その結果、制御部は、燃料カット制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００７４】
さらに制御部は、排気流速増大制御開始条件として、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が所定の上限温度（Ｔ２）よりも低いとの条件をさらに加えることが好ましい。上限温度（Ｔ２）の具体的な値は特に限定されるものではなく、例えば排気流速増大制御が実行されて触媒の温度が上限温度（Ｔ２）以上となった場合に、触媒が劣化すると考えられる温度を用いることができる。上限温度（Ｔ２）の一例として９００℃を用いることができる。上限温度（Ｔ２）は予め記憶部が記憶しておき、制御部は記憶部の上限温度（Ｔ２）を参照することで触媒の温度が上限温度（Ｔ２）よりも低いか否かを判定する。
【００７５】
このように排気流速増大制御開始条件として、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が所定の上限温度（Ｔ２）よりも低いとの条件がさらに加わることで、燃料カット制御の実行中に触媒の温度が上限温度（Ｔ２）以上となった場合には、排気流速増大制御の実行を停止させることができる。それにより、触媒の温度が上昇し過ぎて触媒が劣化することを抑制することができる。
【００７６】
以上をまとめると、本実施例に係る制御部は、燃料カット制御開始条件が満たされた場合に燃料カット制御を実行し、燃料カット制御の実行中に排気流速増大制御開始条件が満たされた場合に所定時間（酸化発熱反応時間（Ｏｃ））、排気流速増大制御を実行し、排気流速増大制御開始条件として、触媒の温度が活性温度（Ｔ１）に所定温度（β）加算した値よりも高く且つ上限温度（Ｔ２）よりも低く、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）がゼロより大きく且つ吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が所定酸素量（α）より大きいとの条件を用いる。
【００７７】
図８は、制御部が燃料カット制御および排気流速増大制御を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。制御部は、図８のフローチャートを所定時間毎に繰り返し実行する。なお、図８のフローチャートの最初のスタート時点において燃料カット制御および排気流量増大制御は実行されておらず、通常制御が実行されているものとする。まず制御部は、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）および酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を算出する（ステップＳ１０）。次いで制御部は、燃料カット制御開始条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１１）。前述したように、本実施例に係る制御部は、一例として内燃機関１０が減速中であるか否かを判定することで燃料カット制御開始条件が満たされたか否かを判定する。ステップＳ１１が否定判定（Ｎｏ判定）された場合、制御部はフローチャートの実行を終了する。すなわちこの場合、燃料カット制御は実行されず、排気流量増大制御も実行されない。
【００７８】
ステップＳ１１が肯定判定（Ｙｅｓ判定）された場合、制御部は、燃料カット制御を実行する（ステップＳ１２）。次いで制御部は、排気流速増大制御開始条件の一つである触媒（触媒３０ａおよび触媒３０ｂ）の温度（Ｔｓ）が活性温度（Ｔ１）に所定温度（β）加算した温度よりも高く且つ上限温度（Ｔ２）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお制御部は、ステップＳ１３において、上限温度（Ｔ２）を内燃機関１０の運転状態に応じて変化させてもよい。この一例を挙げると、制御部は、吸気温度が高いほど上限温度（Ｔ２）が低くなるように上限温度（Ｔ２）を変更してもよい。
【００７９】
ステップＳ１３が肯定判定された場合、制御部は排気流速増大制御開始条件の一つである酸化発熱反応時間（Ｏｃ）がゼロより大きく且つ吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が所定酸素量（α）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４が肯定判定された場合、制御部は可変動弁機構４０が弁停止機構を有する可変動弁機構であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお本実施例に係る可変動弁機構４０は前述したように弁停止機構を有しているため、ステップＳ１５は肯定判定されることになる。
【００８０】
ステップＳ１５が肯定判定された場合、制御部は排気の流速を燃料カット制御の実行前に比較して増大させる排気流速増大制御を実行する（ステップＳ１６）。次いで制御部は、ステップＳ１６の実行開始から酸化発熱反応時間（Ｏｃ）が経過したか否か（すなわち、ステップＳ１６の実行開始からの経過時間がＯｃになったか否か）を判定する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７が否定判定された場合、制御部はステップＳ１６を実行する。それにより、ステップＳ１６に係る排気流速増大制御は、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の間、実行されることになる。
【００８１】
ステップＳ１７において肯定判定された場合、制御部は排気流速増大制御の実行を停止させることで排気流速を低減させるとともに、各々の気筒１１に配置された吸気弁および排気弁のうち、少なくとも一方の種類の機関弁のさらに全部またはいずれか１つの駆動が停止されるように可変動弁機構４０を制御する弁停止を実行する（ステップＳ１８）。なお、弁停止は、触媒の温度低下を抑制するために行われる制御である。各々の気筒１１に２つの吸気弁および２つの排気弁が配置されている場合を例に挙げて弁停止を説明すると、制御部は、各々の気筒１１に配置された２つの吸気弁および２つの排気弁のいずれか一方の種類の機関弁全部の駆動を停止させる、あるいはいずれか一方の種類の機関弁の片方の機関弁のみの駆動を停止させる。駆動が停止された機関弁は、ポート（吸気ポートまたは排気ポート）を閉の状態で駆動を停止する。それにより、触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００８２】
次いで制御部は、燃料カット制御実行停止条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１９）。燃料カット制御実行停止条件の具体的内容は特に限定されるものではなく、一例としてステップＳ１１に係る燃料カット制御実行開始条件の反対の条件を用いることができる。本実施例においては、燃料カット制御実行停止条件の一例として、内燃機関１０が減速中でないとの条件を用いる。制御部はステップＳ１９が肯定判定されるまでステップＳ１９を実行する。ステップＳ１９が肯定判定された場合、制御部は燃料カット制御の実行を停止する（ステップＳ２０）。次いで制御部はフローチャートの実行を終了する。
【００８３】
ステップＳ１５において否定判定された場合、制御部は排気流速増大制御を実行する（ステップＳ２１）。次いで制御部は、ステップＳ２１の実行開始から酸化発熱反応時間（Ｏｃ）が経過したか否かを判定する（ステップＳ２２）。制御部はステップＳ２２が否定判定された場合、ステップＳ２１を実行する。それにより、ステップＳ２１に係る排気流速増大制御は、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の間、実行されることになる。
【００８４】
ステップＳ２２において肯定判定された場合、制御部は排気流速増大制御の実行を停止させることで排気流速を低減させる（ステップＳ２３）。次いで制御部は、燃料カット制御実行停止条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の具体的内容は、ステップＳ１９と同じである。制御部はステップＳ２４が肯定判定されるまでステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４が肯定判定された場合、制御部はステップＳ２０を実行する。
【００８５】
ステップＳ１３で否定判定された場合、またはステップＳ１４で否定判定された場合、制御部は燃料カット制御停止条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の具体的内容は、ステップＳ１９と同じである。制御部は、ステップＳ２５が肯定判定されるまでステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５が肯定判定された場合、制御部はステップＳ２０を実行する。
【００８６】
図９（ａ）〜図９（ｆ）は、本実施例に係る燃料カット制御および排気流速増大制御が実行された場合の空燃比、吸気量、触媒温度等の変化を示す模式図である。具体的には、図９（ａ）は空燃比（Ａ／Ｆ）の時間変化を模式的に示している。図９（ｂ）は吸気量（Ｇａ）の時間変化を模式的に示している。なお、図９（ｂ）においては、吸気量（Ｇａ）は時間によって変化せずに一定値であるとしている。図９（ｃ）は酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の時間変化を模式的に示している。図９（ｄ）は吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）の時間変化を模式的に示している。図９（ｅ）は排気流速の時間変化を模式的に示している。図９（ｆ）は触媒温度（Ｔｓ）の時間変化を模式的に示している。
【００８７】
図９（ａ）〜図９（ｆ）において、時間Ｃにおいて燃料カット制御（Ｆ／Ｃ）が実行され且つ排気流速増大制御が実行されたものとする。時間Ｄにおいて、排気流速増大制御の実行開始から酸化発熱反応時間（Ｏｃ）が経過したものとする。また、図９（ｃ）、図９（ｄ）および図９（ｆ）において網掛け状のハッチングが施された領域は、排気流速増大制御の実行が禁止されている領域（具体的には、図８のステップＳ１３およびステップＳ１４の条件が満たされない領域）を示している。
【００８８】
空燃比は時間Ｃにおいて急激にリーンに変化している。酸化発熱反応時間（Ｏｃ）および吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）は時間Ｃにおいて大きく減少し始めている。排気流速は時間Ｃにおいて急増し、時間Ｄにおいて急減している。触媒温度（Ｔｓ）は、時間Ｃにおいて上昇を開始している。
【００８９】
また図９（ｅ）および図９（ｆ）において、可変動弁機構４０が弁停止機構を備えている場合が実線で描かれ、弁停止機構を備えていない場合が破線で描かれている。図９（ｆ）に示すように、弁停止機構がある場合の方が無い場合よりも、時間Ｄを経過後の触媒温度の温度低下速度は低くなっている。これは、弁停止機構がある場合には、図８のステップＳ１８の実行によって触媒の温度低下が抑制されているためである。
【００９０】
以上説明したように本実施例に係る制御装置１００によれば、制御部は、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度（Ｔ１）よりも高い場合に、所定時間の間、排気流速増大制御を実行していることから、図９（ｆ）に示すように、触媒の温度が活性温度（Ｔ１）よりも低くなることを抑制しつつ、触媒における酸化発熱反応を促進させて触媒の温度上昇を図ることができる。触媒の温度が活性温度（Ｔ１）よりも低くなることを抑制できることで、排気エミッションの悪化を抑制することができる。また触媒の温度上昇を図ることで、排気エミッションの低減を図ることができる。
【００９１】
さらに制御部は、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を算出し、算出された酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を所定時間としていることから、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の間、排気流速増大制御を実行することができる。それにより、排気流速増大制御の実行が長過ぎて、触媒の温度が排気に含まれる空気によって奪われてしまい、触媒の温度が低下することを抑制することができる。また、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を算出していることから、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を精度よく算出することができる。
【００９２】
さらに制御部は、排気流速増大制御を実行するにあたり、さらに、燃料カット制御の実行前における排気の空燃比の理論空燃比に対する差と、燃料カット制御の実行前における内燃機関に供給された燃料量との積に基づいて吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を算出し、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）が所定酸素量（α）より大きい場合に所定時間の間（具体的には酸化発熱反応時間（Ｏｃ））の間、排気流速増大制御を実行し、所定酸素量（α）以下の場合には排気流速増大制御の実行を禁止している。そして制御部は、図６で説明したように、所定酸素量（α）を、排気流速増大制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、排気流速増大制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更している。それにより、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）、排気流速増大制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００９３】
より具体的には制御部は、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を式（２）に基づいて算出していることから、酸化発熱反応時間（Ｏｃ）を精度よく算出することができる。また、制御部は、式（１）に係る放出酸素量（Ｘ）を吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）として用いることにより、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を式（１）に基づいて算出している。その結果、精度よく吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を算出することができる。また、吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を式（１）に基づいて算出することによって、アクティブ制御を実行しなくても吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を算出することができる。それにより、アクティブ制御の実行に伴ってエミッションの悪化、トルク変動の発生等が生じることを抑制しつつ吸蔵可能酸素量（Ｏｇ）を精度よく算出することができる。
【００９４】
さらに制御部は、排気流速増大制御を実行するにあたり、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が触媒の活性温度（Ｔ１）に所定温度（β）をさらに加算した値よりも高い場合に、所定時間の間（具体的には酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の間）、排気流速増大制御を実行している。そして制御部は、図７において説明したように、所定温度（β）を、燃料カット制御の実行前における外気の温度が低いほど大きい値に変更し、燃料カット制御の実行前における排気の流速が大きいほど大きな値に変更している。それにより、燃料カット制御の実行前における外気の温度および排気の流速に応じて触媒の温度低下を効果的に抑制することができる。その結果、触媒の温度が活性温度（Ｔ１）よりも低くなることを効果的に抑制している。
【００９５】
さらに制御部は、排気流速増大制御を実行するにあたり、燃料カット制御の実行中において触媒の温度が所定の上限温度（Ｔ２）より低い場合に、所定時間の間（具体的には酸化発熱反応時間（Ｏｃ）の間）、排気流速増大制御を実行し、触媒の温度が上限温度（Ｔ２）以上の場合には、排気流速増大制御の実行を禁止している。それにより、排気流速増大制御が実行されることにより、触媒の温度が上昇し過ぎて触媒が劣化することを抑制することができる。
【００９６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の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された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
５  内燃機関システム
１０  内燃機関
２０ａ,２０ｂ  排気通路
３０ａ,３０ｂ  触媒
３５ａ,３５ｂ  床下触媒
４０  可変動弁機構
５０ａ,５０ｂ  空燃比センサ
５１ａ,５１ｂ  酸素センサ
１００  制御装置
【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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