(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関のフューエルカット運転中に触媒を通過する空気量を調整する内燃機関の制御装置において、触媒の温度が低い状態で内燃機関がフューエルカット運転されたときに、触媒を昇温させることを課題とする。【解決手段】本発明は、内燃機関のフューエルカット運転中に触媒を通過する空気量を調整する内燃機関の制御装置において、触媒の温度が活性温度以上の比較的低い状態でフューエルカット運転が行われた場合に、フューエルカット運転開始直後の触媒がリッチ雰囲気となる期間では、その後に触媒がリーン雰囲気となる期間に比べ、触媒を通過する空気量が多くなるようにした。【選択図】図４
2016070084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比のときに酸素を吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比のときに酸素を放出する酸素吸蔵能を有する触媒が排気通路に配置された内燃機関の制御装置において、
前記触媒内における排気の空燃比を推定する推定手段と、
前記触媒の温度を取得する取得手段と、
内燃機関がフューエルカット運転される期間において、前記取得手段により取得される温度が前記触媒の活性温度より高い所定の低温判定温度以下であるときは、前記触媒を通過する空気量を所定の冷却抑制量に調整する調整手段と、
前記調整手段によって前記触媒を通過する空気量が前記冷却抑制量に調整される場合において、フューエルカット運転が開始される時点から前記推定手段によって推定される空燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比へ切り替わる時点までの期間中であって、且つ、前記取得手段により取得される温度が前記触媒の活性温度以上であるときは、前記触媒を通過する空気量を前記冷却抑制量より増加させる補正手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記調整手段は、内燃機関がフューエルカット運転される期間において、前記取得手段により取得される温度が前記低温判定温度より高い所定の高温判定温度以上であるときは、前記触媒を通過する空気量を前記冷却抑制量より多い所定の昇温抑制量に調整するものであり、
前記補正手段は、前記調整手段によって前記触媒を通過する空気量が前記昇温抑制量に調整される場合において、フューエルカット運転が開始される時点から前記推定手段によって推定される空燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比へ切り替わる時点までの期間中であって、且つ、前記取得手段により取得される温度が前記低温判定温度より高い所定の高温判定温度以上であるときは、前記触媒を通過する空気量を前記昇温抑制量より減少させる内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記触媒より下流の排気通路に配置され、排気の空燃比に相関する物理量を測定する測定装置を更に備え、
前記推定手段は、前記測定装置により測定される空燃比が前記触媒内の排気の空燃比と等しいとみなして、前記触媒内の排気の空燃比を推定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、特に内燃機関のフューエルカット運転中に触媒を通過する空気量を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に触媒が配置された構成において、内燃機関がフューエルカット運転されるときに、触媒を通過するガス量（空気量）を増加させることで、触媒の過昇温を抑制しようとする技術が知られている。また、内燃機関がフューエルカット運転されるときに、触媒の温度が低くければ、触媒を通過する空気量を減少させることで、触媒の過冷却を抑制しようとする技術も知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３２１８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、触媒の温度が低い状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合に、触媒を通過する空気量が減少されても、触媒を活性状態に維持することが難しくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関のフューエルカット運転中に触媒を通過する空気量を調整する内燃機関の制御装置において、触媒の温度が低い状態で内燃機関がフューエルカット運転されたときに、触媒を活性状態に維持することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発明者らは、上記した課題を解決するにあたり、内燃機関の排気通路に酸素吸蔵能を有する触媒が配置される場合において、内燃機関がフューエルカット運転されると、フューエルカット運転開始直後に触媒が理論空燃比以下の雰囲気（以下、「リッチ雰囲気」と称する）になり、その後に理論空燃比より高い雰囲気（以下、「リーン雰囲気」と称する）になることに着目した。そして、触媒の温度が活性温度以上の比較的低い温度域にある状態でフューエルカット運転が行われた場合に、フューエルカット運転開始直後の触媒がリッチ雰囲気になる期間では、その後の触媒がリーン雰囲気となる期間に比べ、触媒を通過する空気量が多くなるようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比のときに酸素を吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比のときに酸素を放出する酸素吸蔵能を有する触媒が排気通路に配置された内燃機関の制御装置において、
前記触媒内における排気の空燃比を推定する推定手段と、
前記触媒の温度を取得する取得手段と、
内燃機関がフューエルカット運転される期間において、前記取得手段により取得される温度が前記触媒の活性温度より高い所定の低温判定温度以下であるときは、前記触媒を通過する空気量を所定の冷却抑制量に調整する調整手段と、
前記調整手段によって前記触媒を通過する空気量が前記冷却抑制量に調整される場合において、フューエルカット運転が開始される時点から前記推定手段によって推定される空
燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比へ切り替わる時点までの期間中であって、且つ、前記取得手段により取得される温度が前記触媒の活性温度以上であるときは、前記触媒を通過する空気量を前記冷却抑制量より増加させる補正手段と、
を備えるようにした。
【０００８】
ここでいう「低温判定温度」は、触媒の温度が該低温判定温度以下であるときに内燃機関がフューエルカット運転されると、フューエルカット運転中、又はフューエルカット運転終了後に内燃機関が低負荷運転されたときに、触媒の温度が活性温度未満まで低下する可能性があるとみなすことができる温度であり、予め実験的に求められている。また、「冷却抑制量」は、触媒を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量が最小限になるように定められた量であり、予め実験等を利用した適合作業によって定められている。
【０００９】
内燃機関がフューエルカット運転されている間は、気筒内へ吸入された空気が燃焼に供されることなく気筒内から排出される。そのため、フューエルカット運転期間中に触媒へ流入するガスは、空気のみを含むガスとなる。ただし、フューエルカット運転開始直後は、フューエルカット運転開始直前に気筒内で燃焼されたガス（既燃ガス）と空気との混合ガスが触媒へ流入する。その場合、混合ガス中の酸素が触媒に吸蔵されるため、触媒の雰囲気がリッチ雰囲気（触媒内の排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比）になる。その後、触媒の酸素吸蔵能が飽和すると、触媒の雰囲気がリッチ雰囲気からリーン雰囲気に切り替わる（触媒内の排気の空燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比に切り替わる）。
【００１０】
ここで、フューエルカット運転開始直後の触媒がリッチ雰囲気に曝されているときに、触媒が活性していれば、混合ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と酸素（Ｏ２）とが触媒によって反応（酸化反応）させられ、その反応熱によって触媒が加熱されることになる。一方、触媒の雰囲気がリッチ雰囲気からリーン雰囲気へ切り替わった後は、上記したような酸化反応がほとんど発生せずに、触媒を通過する空気によって触媒の熱が持ち去れることになる。
【００１１】
したがって、触媒を通過する空気量が調整手段によって冷却抑制量に調整される場合において、フューエルカット運転が開始される時点から推定手段により推定される空燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比へ切り替わる時点までの期間（以下、「リッチ期間」と称する）中であって、且つ取得手段により取得される触媒の温度が活性温度以上であるときに、触媒を通過する空気量が冷却抑制量より多くされると、単位時間あたりに触媒へ流入する酸素の量が多くなる。単位時間あたりに触媒へ流入する酸素量が多くなると、単位時間あたりに発生する酸化反応熱の量も多くなる。その結果、触媒を通過する空気による熱の持ち去りに対し、酸化反応熱による触媒の加熱が優勢となり、リッチ期間中における触媒の温度上昇量が増加する。また、リッチ期間の経過後は、触媒を通過する空気量が所定の冷却抑制量まで減少されるため、触媒を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量が最小限に抑えられ、触媒の温度低下量が減少する。
【００１２】
よって、本発明の内燃機関の制御装置によれば、触媒の温度が低い状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合に、フューエルカット運転中又はフューエルカット運転終了後の低負荷運転時に触媒の温度が活性温度未満まで低下し難くなる。
【００１３】
なお、内燃機関がフューエルカット運転される期間において、触媒の温度が前記低温判定温度より高いときは、前記調整手段は、触媒を通過する空気量を所定の昇温抑制量に調整してもよい。ここでいう「昇温抑制量」は、前記冷却抑制量より多い量であって、触媒を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量が可及的に多くなるように定められる量であり、予め実験等を利用した適合作業によって求められている。
【００１４】
ところで、触媒の温度が前記低温判定温度より十分に高い状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合に、触媒を通過する空気量が昇温抑制量に調整されると、前記リッチ期間における触媒の温度上昇量が多くなるため、フューエルカット運転中に触媒が過昇温する可能性がある。
【００１５】
これに対し、本発明の補正手段は、調整手段によって触媒を通過する空気量が前記昇温抑制量に調整される場合において、フューエルカット運転が開始される時点から前記推定手段によって推定される空燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比へ切り替わる時点までの期間（リッチ期間）中であって、且つ、前記取得手段により取得される温度が所定の高温判定温度以上であるときは、前記触媒を通過する空気量を前記昇温抑制量より減少させてもよい。ここでいう「高温判定温度」は、前記低温判定温度に比して十分に高い温度であり、触媒の温度が該高温判定温度より高い状態で内燃機関がフューエルカット運転されると、フューエルカット運転中に触媒が過昇温する可能性があるとみなすことができる温度であり、予め実験的に求められている。
【００１６】
このような構成によれば、触媒の温度が低温判定温度に比して十分に高い状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合に、リッチ期間中の酸化反応速度を遅くすることができる。そのため、リッチ期間中における触媒の温度上昇量を少なく抑えることができるよって、内燃機関のフューエルカット運転中に触媒が過昇温し難くなる。
【００１７】
ここで、排気の空燃比に相関した物理量（たとえば、酸素濃度、若しくは空燃比）を測定する測定装置（たとえば、酸素濃度センサ、若しくは空燃比センサ）が触媒より下流の排気通路に配置されている場合は、推定手段は、測定装置によって測定される空燃比を触媒内の排気の空燃比と等しいとみなすことで、触媒内の排気の空燃比（雰囲気）を推定してもよい。
【００１８】
また、推定手段は、フューエルカット運転開始後に触媒へ流入する酸素量（吸入空気量と空気中に含まれる酸素の濃度との乗算値）と触媒の酸素吸蔵容量とをパラメータとして、触媒内の排気の空燃比を推定してもよい。たとえば、フューエルカット運転が開始された時点から触媒へ流入する酸素量を積算し、その積算値が触媒の酸素吸蔵容量に達するまでの期間は、触媒内の排気の空燃比が理論空燃比以下であると推定してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内燃機関のフューエルカット運転中に触媒を通過する空気量を調整する内燃機関の制御装置において、触媒の温度が低い状態で内燃機関がフューエルカット運転されたときに、触媒を好適に昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】触媒の温度が低温判定温度以下となる状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合における吸入空気量の調整方法を示すタイミングチャートである。
【図３】触媒の温度が低温判定温度より高い状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合における吸入空気量の調整方法を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施例において、内燃機関がフューエルカット運転された場合にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】触媒の温度が高温判定温度以上となる状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合における吸入空気量の調整方法を示すタイミングチャートである。
【図６】第２の実施例において、内燃機関がフューエルカット運転された場合にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２２】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図４に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒を有する火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１は、複数の気筒のうち、一つの気筒のみが図示されている。
【００２３】
内燃機関１の各気筒２には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介して図示しない出力軸（クランクシャフト）と連結されている。各気筒２には、気筒２内に燃料を噴射するための燃料噴射弁５と、気筒２内に火花を発生させる点火プラグ６が取り付けられている。
【００２４】
気筒２の内部は、吸気ポート７及び排気ポート８と連通している。気筒２内における吸気ポート７の開口端は、吸気バルブ９により開閉される。気筒２内における排気ポート８の開口端は、排気バルブ１０により開閉される。吸気バルブ９と排気バルブ１０は、図示しない吸気カムと排気カムとにより各々開閉駆動される。
【００２５】
前記吸気ポート７は、吸気通路７０と連通している。吸気通路７０には、スロットル弁７１が配置されている。スロットル弁７１より上流の吸気通路７０には、エアフローメータ７２が配置されている。
【００２６】
前記排気ポート８は、排気通路８０と連通している。排気通路８０には、排気浄化装置８１が配置されている。排気浄化装置８１は、筒状のケーシング内に、少なくとも、酸化機能を有する触媒（たとえば、三元触媒、吸蔵還元型ＮＯＸ触媒、又は酸化触媒等）を収容したものである。なお、排気浄化装置８１に収容される触媒は、排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン空燃比であるときは酸素を吸蔵し、排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチ空燃比であるときは酸素を放出する酸素吸蔵能を有するものとする。
【００２７】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０が併
設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ２０には、前述したエアフローメータ７２に加え、水温センサ１１、クランクポジションセンサ２１、アクセルポジションセンサ２２、排気温度センサ８２、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）８３などの各種センサの検出信号が入力されるようになっている。
【００２８】
エアフローメータ７２は、吸気通路７０を流れる吸気の量（質量）に相関する電気信号を出力する。水温センサ１１は、内燃機関１を循環する冷却水の温度に相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ２１は、クランクシャフトの回転位置に相関する信号を出力する。アクセルポジションセンサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。排気温度センサ８２は、排気浄化装置８１より下流の排気通路８０に配置され、排気浄化装置８１から流出した排気の温度に相関する電気信号を出力する。空燃比センサ８３は、排気浄化装置８１より下流の排気通路８０に配置され、排気浄化装置８１から流出した排気の空燃比に相関する電気信号を出力する。
【００２９】
ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁５、点火プラグ６、及びスロットル弁７１等の各種機器と電気的に接続され、前述した各種センサの出力信号に基づいて各種機器を制御する。たとえば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１、アクセルポジションセンサ２２、エアフローメータ７２等の出力信号により特定される内燃機関１の運転状態に応じて、燃料噴射制御等の既知の制御を行う。また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１のフューエルカット運転中に排気浄化装置８１を通過する空気量を調整する空気量調整処理を実行する。以下、本実施例における空気量調整処理の実行方法について説明する。
【００３０】
ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１の出力信号から演算される機関回転速度が所定の機関回転速度以上であり、且つアクセルポジションセンサ２２の出力信号から特定されるアクセル開度が零であるときに、全気筒２において燃料噴射弁５の作動（燃料噴射）を停止させることで、内燃機関１をフューエルカット運転させる。このようなフューエルカット運転は、アクセル開度が零より大きくなったとき、又は機関回転速度が所定の閾値以下となったときに終了され、燃料噴射弁５の作動が再開される。
【００３１】
また、ＥＣＵ２０は、内燃機関１のフューエルカット運転中において、内燃機関１の吸入空気量が所定の下限値以上であり、且つ所定の上限値以下となるようにスロットル弁７１を制御する。ここでいう「下限値」は、たとえば、吸入空気量の減少に伴う筒内負圧の増大（圧力の低下）によって気筒２内へ吸い込まれるオイルの量が許容量に収まる最小の吸入空気量である。一方、「上限値」は、たとえば、スロットル弁７１より下流の吸気通路７０から図示しないブレーキブースタへ十分な負圧を供給することができる最大の吸入空気量、又はエンジンブレーキを確保することができる最大の吸入空気量である。
【００３２】
詳細には、ＥＣＵ２０は、内燃機関１がフューエルカット運転される期間において、排気浄化装置８１に収容された触媒の温度が所定の低温判定温度以下であるときは、内燃機関１の吸入空気量が所定の冷却抑制量となるように、スロットル弁７１を制御する。
【００３３】
ここでいう「低温判定温度」は、触媒の活性温度（たとえば、４００℃）より高い温度であり、触媒の温度が該低温判定温度より低い状態で内燃機関１がフューエルカット運転された場合において、フューエルカット運転期間中の吸入空気量が該冷却抑制量より多くされると、フューエルカット運転中又はフューエルカット運転終了後に内燃機関１が低負荷運転されたときに、排気浄化装置８１の触媒が活性温度未満まで降温する可能性があると考えられる温度である。このような低温判定温度は、予め実験的に求められた温度（たとえば、６００℃程度）である。
【００３４】
また、「冷却抑制量」は、内燃機関１のフューエルカット運転中に排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量が可能な限り少なくなるように定められた量であり、たとえば、前記下限値（吸入空気量の減少に伴う筒内負圧の増大によって気筒２内へ吸い込まれるオイルの量が許容量に収まる最小の吸入空気量）、又は前記下限値に所定のマージンを加算した量と同量に設定されてもよい。
【００３５】
内燃機関１のフューエルカット運転期間中は、気筒２内に吸入された空気が燃焼に供されることなく気筒２内から排出される。そのため、フューエルカット運転期間中に排気浄化装置８１へ流入するガスは、空気のみを含む低温且つリーン雰囲気のガスとなる。よって、フューエルカット運転期間中の吸入空気量が前記冷却抑制量に制限されると、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量を最小限に抑えることができる。
【００３６】
ところで、フューエルカット運転が開始された直後は、フューエルカット運転が開始される直前に気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）と空気との混合ガスが排気浄化装置８
１へ流入する。その際、混合ガス中の酸素が排気浄化装置８１の触媒に吸蔵されるため、排気浄化装置８１内が理論空燃比以下のリッチ雰囲気になる。その後、触媒の酸素吸蔵能が飽和すると、排気浄化装置８１内がリッチ雰囲気からリーン雰囲気に切り替わる。
【００３７】
ここで、フューエルカット運転開始直後の触媒がリッチ雰囲気に曝されているときに、排気浄化装置８１の触媒が活性していれば、混合ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と酸素（Ｏ２）とが触媒によって反応（酸化反応）させられ、その反応熱によって触媒が加熱されることになる。一方、触媒の雰囲気がリッチ雰囲気からリーン雰囲気へ切り替わった後は、上記したような酸化反応がほとんど発生せずに、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒の熱が持ち去れることになる。
【００３８】
そこで、本実施例では、排気浄化装置８１に収容された触媒の温度が低温判定温度以下となる状態で内燃機関１がフューエルカット運転される場合は、図２に示すように、フューエルカットフラグ（Ｆ／Ｃフラグ）がＯＮにされた時点（図２中のｔ１）から、排気浄化装置８１内の排気の空燃比が理論空燃比以下の空燃比からリーン空燃比へ切り替わる時点（図２中のｔ２）までの期間（リッチ期間）において、触媒の温度が活性温度以上であれば、内燃機関１の吸入空気量を該リッチ期間経過の吸入空気量（冷却抑制量）より多い所定の反応促進量と等しくなるようにスロットル弁７１弁が制御されるようにした。そして、前記リッチ期間の終了時（図２中のｔ２）からＦ／Ｃフラグがオフにされるまでの期間では、内燃機関１の吸入空気量が冷却抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１が制御されるようにした。
【００３９】
なお、リッチ期間中に触媒で発生する酸化反応の速度は、該触媒へ単位時間あたりに供給される酸素量が多くなるほど速くなる。そのため、前記リッチ期間中の吸入空気量は、可能な限り多い方が好ましい。よって、ここでいう「反応促進量」は、前述した上限値（スロットル弁７１より下流の吸気通路７０からブレーキブースタへ十分な負圧を供給することができる最大の吸入空気量、又はエンジンブレーキを確保することができる最大の吸入空気量）、又は上限値からマージンを減算した量に設定されればよい。
【００４０】
このようにフューエルカット運転中の吸入空気量が調整されると、リッチ期間中に排気浄化装置８１へ流入する空気量が冷却抑制量より多くなるため、リッチ期間中に触媒で発生する酸化反応の速度を速めることができる。その結果、リッチ期間中における触媒の温度上昇量を増加させることができる。また、リッチ期間の経過後は、排気浄化装置８１へ流入する空気量が冷却抑制量まで減少されるため、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量を最小限に抑えることができ、触媒の温度低下量も最小限に抑えることができる。
【００４１】
よって、触媒の温度が低い状態で内燃機関１がフューエルカット運転されても、フューエルカット運転中又はフューエルカット運転終了後の低負荷運転時に触媒の温度が活性温度未満まで低下し難くなり、触媒を活性状態に維持することができる。
【００４２】
なお、図２中のＦ／Ｃフラグは、機関回転速度が所定の機関回転速度以上であり、且つアクセル開度が零であるときにＯＮにされ、機関回転速度が所定の機関回転速度未満に低下したとき、又はアクセル開度が零より大きくなったときにＯＦＦにされるフラグである。そして、Ｆ／ＣフラグがＯＮであるときは、ＥＣＵ２０によって、全気筒２における燃料噴射弁５及び点火プラグ６の作動が停止されるものとする。
【００４３】
一方、排気浄化装置８１に収容された触媒の温度が前記低温活性温度より高い状態で内燃機関１がフューエルカット運転される場合は、図３に示すように、Ｆ／ＣフラグがＯＮにされたときに（図３中のｔ１）、内燃機関１の吸入空気量が所定の昇温抑制量と等しく
なるようにスロットル弁７１弁が制御される。
【００４４】
ここでいう「昇温抑制量」は、前記冷却抑制量より多い量であり、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒から持ち去れる熱量が可能な限り多くなるように定められた量である。たとえば、昇温抑制量は、前記上限値（スロットル弁７１より下流の吸気通路７０から図示しないブレーキブースタへ十分な負圧を供給することができる最大の吸入空気量、又はエンジンブレーキを確保することができる最大の吸入空気量）、又は前記上限値から所定のマージンを減算した量と同量に設定されてもよい。
【００４５】
内燃機関１の吸入空気量が昇温抑制量と等しくされる状態は、触媒の温度が低温活性温度より高くなる限り、Ｆ／ＣフラグがＯＮからＯＦＦへ切り替わるまで継続される。ただし、Ｆ／ＣフラグがＯＮからＯＦＦへ切り替わる前に、触媒の温度が低温判定温度以下へ低下した場合は、触媒の温度が低温判定温度以下となった時点（図３中のｔ４）で内燃機関１の吸入空気量を前述の昇温抑制量から冷却抑制量まで減少させる。
【００４６】
このようにフューエルカット運転中の吸入空気量が調整されると、触媒の温度が低温活性温度より高いときは、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒から持ち去られる熱量が多くなるため、フューエルカット運転中又はフューエルカット運転終了後の高負荷運転時に、触媒の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。また、フューエルカット運転の途中で触媒の温度が低温判定温度以下まで低下したときは、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒から持ち去られる熱量が少なくなるため、フューエルカット運転中又はフューエルカット運転終了後の低負荷運転時に、触媒温度が活性温度未満まで低下することが抑制される。よって、触媒を活性状態に維持しつつ、触媒の過昇温を抑制することができる。
【００４７】
以下、内燃機関１がフューエルカット運転された場合における吸入空気量の制御手順について図４に沿って説明する。図４は、内燃機関１の運転中（たとえば、イグニッションスイッチがＯＮにされている期間）に、ＥＣＵ２０によって繰り返し実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているものとする。なお、図４中のＸｆｃはＦ／Ｃフラグを示し、Ｔｃａｔは排気浄化装置８１に収容された触媒の温度を示すものとする。また、図４中のＴｌｏｗは低温判定温度を示し、Ｔａは排気浄化装置８１に収容された触媒の活性温度を示すものとする。さらに、図４中のＡＦｃａｔは、排気浄化装置８１内の排気の空燃比を示すものとする。
【００４８】
図４の処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１の処理において、Ｆ／ＣフラグＸｆｃを読み込む。続いて、Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１の処理で読み込まれたＦ／ＣフラグＸｆｃがＯＮであるか否かを判別する。Ｓ１０２の処理において否定判定された場合（Ｘｆｃ＝ＯＦＦ）は、ＥＣＵ２０は、本処理ルーチンの実行を終了する。その場合、内燃機関１の吸入空気量が機関負荷や機関回転速度に応じた量になるように、スロットル弁７１弁が制御される。一方、Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合（Ｘｆｃ＝ＯＮ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３の処理へ進む。
【００４９】
Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ２０は、排気浄化装置８１に収容された触媒の温度Ｔｃａｔを取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転履歴から触媒の温度Ｔｃａｔを推定演算してもよく、又は排気温度センサ８２の測定値を触媒の温度Ｔｃａｔとして代用してもよい。ＥＣＵ２０がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明に係わる「取得手段」が実現される。
【００５０】
Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ２０は、排気浄化装置８１内の排気の空燃比ＡＦｃａｔを取得する。なお、排気浄化装置８１内の排気の空燃比ＡＦｃａｔは、空燃比センサ８３の
測定値に反映されるため、空燃比センサ８３の測定値を排気浄化装置８１内の排気の空燃比ＡＦｃａｔとして用いてもよい。
【００５１】
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０３の処理で取得された触媒の温度Ｔｃａｔが低温判定温度Ｔｌｏｗ以下であるか否かを判別する。Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合（Ｔｃａｔ≦Ｔｌｏｗ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６の処理へ進む。
【００５２】
Ｓ１０６の処理では、前記Ｓ１０３の処理で取得された触媒の温度Ｔｃａｔが該触媒の活性温度Ｔａ以上であるか否かを判別する。Ｓ１０６の処理において肯定判定された場合（Ｔｃａｔ≧Ｔａ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７の処理へ進む。
【００５３】
Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４の処理で取得された空燃比ＡＦｃａｔが理論空燃比以下であるか否か判別する。すなわち、ＥＣＵ２０は、排気浄化装置８１内がリッチ雰囲気であるか否かを判別する。なお、排気浄化装置８１より下流の排気通路８０に空燃比センサ８３が配置されない構成においては、ＥＣＵ２０は、フューエルカット運転が開始された時点からの吸入空気量の積算値に空気中の酸素濃度を乗算することにより、フューエルカット運転開始時から現時点までに触媒へ供給された酸素量を求める。そして、ＥＣＵ２０は、その酸素量が触媒の酸素吸蔵容量以下であれば、排気浄化装置８１内がリッチ雰囲気であると推定し、その酸素量が触媒の酸素吸蔵容量より大きければ、排気浄化装置８１内がリーン雰囲気であると推定してもよい。ＥＣＵ２０がＳ１０６の処理を実行することにより、本発明に係わる「推定手段」が実現される。
【００５４】
前記Ｓ１０７の処理において肯定判定された場合（ＡＦｃａｔ≦理論空燃比）は、現時点が前述した図２のリッチ期間に属し、且つ、触媒が活性していることになる。そこで、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が冷却抑制量より多い反応促進量と等しくなるように、スロットル弁７１を制御する。ＥＣＵ２０がＳ１０７の処理を実行することにより、本発明に係わる「補正手段」が実現される。
【００５５】
前記Ｓ１０６の処理において否定判定された場合（Ｔｃａｔ＜Ｔａ）は、触媒が活性していないことになる。そのため、現時点がたとえリッチ期間中に属していても、排気浄化装置８１における酸化反応がほとんど発生せず、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒の熱が持ち去れることになる。そこで、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が冷却抑制量と等しくなるように、スロットル弁７１を制御する。
【００５６】
また、前記Ｓ１０７の処理において否定判定された場合（ＡＦｃａｔ＞理論空燃比）は、現時点で前述したリッチ期間が既に経過していることになる。そのため、排気浄化装置８１における酸化反応がほとんど発生せず、排気浄化装置８１を通過する空気によって触媒の熱が持ち去れることになる。そこで、ＥＣＵ２０は、前述したＳ１０６の処理において否定判定された場合と同様に、Ｓ１０９の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が冷却抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１弁を制御する。
【００５７】
このように、ＥＣＵ２０がＳ１０９の処理を実行することにより、本発明に係わる「調整手段」が実現される。
【００５８】
また、前記Ｓ１０５の処理において否定判定された場合（Ｔｃａｔ＞Ｔｌｏｗ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が冷却抑制量より多い昇温抑制量と等しくなるように、スロットル弁７１を制御する。
【００５９】
以上述べた手順によってフューエルカット運転中の吸入空気量（排気浄化装置８１を通過する空気量）が制御されると、触媒の温度が低い状態で内燃機関１がフューエルカット
運転されても、フューエルカット運転中又はフューエルカット運転終了後の低負荷運転時に触媒の温度が活性温度未満まで低下し難くなる。その結果、触媒を活性状態に維持することができ、フューエルカット運転終了後の排気エミッションの悪化を抑制することが可能になる。
【００６０】
なお、吸入空気量が反応促進量に調整されることの効果によって、リッチ期間の途中で触媒の温度が低温判定温度より高くなる可能性がある。そのような場合に、図４の処理ルーチンに従って内燃機関１の吸入空気量が制御されると、リッチ期間の途中で内燃機関１の吸入空気量が反応促進量から昇温抑制量へ変更される。さらに、その後のリッチ期間中において触媒の温度が低温判定温度以下に低下すると、内燃機関１の吸入空気量が再び昇温抑制量に設定される。
【００６１】
ここで、スロットル弁７１の開度変更によって排気浄化装置８１を通過する空気量が変更される構成においては、スロットル弁７１の開度変更が排気浄化装置８１を通過する空気量に反映されるまでに時間がかかる。一方、内燃機関１がフューエルカット運転された場合に、排気浄化装置８１内がリッチ雰囲気となるリッチ期間は比較的短い。よって、リッチ期間中にスロットル弁７１弁の開度が変更されても、その開度変更が排気浄化装置８１を通過する空気量に反映される前にリッチ期間が終了する可能性がある。
【００６２】
したがって、フューエルカット運転時に排気浄化装置８１を通過する空気量がスロットル弁７１の開度変更によって調整される構成においては、フューエルカット運転開始時の触媒温度が活性温度以上、且つ低温判定温度以下であれば、リッチ期間中の吸入空気量が反応促進量に固定されるようにしてもよい。
【００６３】
ただし、フューエルカット運転中に排気浄化装置８１を通過する空気量が可変動弁機構を利用して調整される場合は、スロットル弁７１弁を用いる場合より応答遅れ小さいため、図４の処理ルーチンに従って排気浄化装置８１を通過する空気量が調整されてもよい。
【００６４】
また、フューエルカット運転中に排気浄化装置８１を通過する空気量が二次空気供給装置を利用して調整される場合についても、スロットル弁７１弁を用いる場合より応答遅れ小さいため、図４の処理ルーチンに従って排気浄化装置８１を通過する空気量が調整されてもよい。なお、二次空気供給装置を利用する場合は、フューエルカット運転期間中の吸入空気量が冷却抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１を制御し、排気浄化装置８１を通過する空気量を昇温抑制量にする必要があるときに二次空気供給装置から排気浄化装置８１より上流の排気通路８０へ二次エアを供給するようにすればよい。
【００６５】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図５乃至図６に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００６６】
前述した第１の実施例では、フューエルカット運転期間において、触媒の温度が低温判定温度より高いときは、排気浄化装置８１を通過する空気量を昇温抑制量と等しくする例について述べた。これに対し、本実施例では、フューエルカット運転開始直後のリッチ期間において、触媒温度が低温判定温度より高い所定の高温判定温度以上であれば、排気浄化装置８１を通過する空気量を昇温抑制量より少ない量に調整する例について述べる。
【００６７】
前述の第１の実施例で述べたように、フューエルカット運転開始直後のリッチ期間中において、触媒が活性していれば、該触媒によって酸化反応が生起され、その反応熱によって触媒が加熱される。その際、リッチ期間中における触媒の温度が前記低温判定温度に比
して非常に高いと、酸化反応熱によって触媒が過昇温する可能性がある。特に、リッチ期間中に排気浄化装置８１を通過する空気量が昇温抑制量と等しくされると、比較的多量の酸化反応熱が発生するため、触媒が過昇温し易くなる。
【００６８】
これに対し、本実施例では、排気浄化装置８１に収容された触媒の温度が所定の高温判定温度以上となる状態で内燃機関１がフューエルカット運転される場合は、図５に示すように、フューエルカット運転開始直後のリッチ期間（図５中のｔ１〜ｔ２までの期間）において、内燃機関１の吸入空気量を該リッチ期間経過後の吸入空気量（昇温抑制量）より少ない所定の反応抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１弁が制御されるようにした。そして、前記リッチ期間の終了時（図５中のｔ２）からＦ／Ｃフラグがオフにされるまでの期間では、内燃機関１の吸入空気量が昇温抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１が制御されるようにした。ここでいう「高温判定温度」は、触媒の温度が該高温判定温度より高い状態でリッチ期間中の吸入空気量が昇温抑制量と等しくされると、リッチ期間中に触媒が過昇温すると考えられる温度であり、予め実験的に求められた温度（たとえば、７００℃〜８００℃程度）である。
【００６９】
なお、リッチ期間中に触媒で発生する酸化反応の速度は、該触媒へ単位時間あたりに供給される酸素量が少なくなるほど遅くなる。そのため、前記リッチ期間中の吸入空気量は、可能な限り少ない方が好ましい。よって、ここでいう「反応抑制量」は、昇温抑制量より少ない量であり、前述した下限値（吸入空気量の減少に伴う筒内負圧の増大によって気筒２内へ吸い込まれるオイルの量が許容量に収まる最小の吸入空気量）、又は下限値にマージンを加算した量と同量に設定されることが望ましい。
【００７０】
リッチ期間中に排気浄化装置８１を通過する空気量が反応抑制量と等しくされた場合は、昇温抑制量と等しくされた場合に比べ、単位時間あたりに排気浄化装置８１へ流入する酸素の量が少なくなる。単位時間あたりに排気浄化装置８１へ流入する酸素の量が少なくなると、単位時間あたりに発生する酸化反応熱の量も少なくなる。その結果、酸化反応熱による触媒の加熱に対し、触媒を通過する空気による熱の持ち去りが優勢となり、リッチ期間中における触媒の温度上昇量が少なくなる。その結果、リッチ期間中に触媒が過昇温し難くなる。
【００７１】
以下、内燃機関１がフューエルカット運転された場合における吸入空気量の制御手順について図６に沿って説明する。図６は、内燃機関１の運転中にＥＣＵ２０によって繰り返し実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図６の処理ルーチンにおいて、前述した図４の処理ルーチンと同様の処理には同一の符号を付している。なお、図６中のＴｈｉｇｈは、高温判定温度を示すものとする。
【００７２】
図６の処理ルーチンと図４の処理ルーチンとの差異は、Ｓ１０５の処理において否定判定された場合（Ｔｃａｔ＞Ｔｌｏｗ）の処理にある。よって、以下では、図６の処理ルーチンに示す処理のうち、前述した図４の処理ルーチンと異なる処理について説明し、同様の処理については説明を省略する。
【００７３】
Ｓ１０５の処理において否定判定された場合に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０１の処理へ進み、Ｓ１０３の処理で取得された触媒の温度Ｔｃａｔが所定の高温判定温度Ｔｈｉｇｈ以上であるか否かを判別する。Ｓ２０１の処理において否定判定された場合（Ｔｃａｔ＜Ｔｈｉｇｈ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が昇温抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１を制御する。
【００７４】
また、前記Ｓ２０１の処理において肯定判定された場合（Ｔｃａｔ≧Ｔｈｉｇｈ）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２の処理へ進む。Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４の
処理で取得された空燃比ＡＦｃａｔが理論空燃比以下であるか否かを判別する。
【００７５】
前記Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合（ＡＦｃａｔ≦理論空燃比）は、現時点が前述した図５のリッチ期間に属することになる。そこで、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が昇温抑制量より少ない反応抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１を制御する。
【００７６】
また、前記Ｓ２０２の処理において否定判定された場合（ＡＦｃａｔ＞理論空燃比）は、現時点で前述したリッチ期間が既に経過していることになる。そこで、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０の処理へ進み、内燃機関１の吸入空気量が昇温抑制量と等しくなるようにスロットル弁７１弁を制御する。
【００７７】
以上述べた手順によってフューエルカット運転中の吸入空気量（排気浄化装置８１を通過する空気量）が制御されると、触媒の温度が低い状態で内燃機関１がフューエルカット運転された場合には、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができる。また、触媒の温度が非常に高い状態で内燃機関がフューエルカット運転された場合には、リッチ期間中に触媒が過昇温し難くなり、触媒の熱劣化を抑制することができる。
【００７８】
なお、吸入空気量が反応抑制量に調整されることの効果によって、リッチ期間の途中で触媒の温度が高温判定温度未満に低下する可能性がある。そのような場合に、図６の処理ルーチンに従って内燃機関１の吸入空気量が制御されると、リッチ期間の途中で内燃機関１の吸入空気量が反応抑制量から昇温抑制量へ変更される。さらに、その後のリッチ期間中において触媒の温度が高温判定温度以上に上昇すると、内燃機関１の吸入空気量が再び反応抑制量に変更される。
【００７９】
ここで、前述の第１の実施例で述べたように、スロットル弁７１の開度変更によって排気浄化装置８１を通過する空気量が変更される構成においては、リッチ期間中にスロットル弁７１弁の開度が変更されても、その開度変更が排気浄化装置８１を通過する空気量に反映される前にリッチ期間が終了する可能性がある。
【００８０】
したがって、フューエルカット運転時に排気浄化装置８１を通過する空気量がスロットル弁７１の開度変更によって調整される構成においては、フューエルカット運転開始時の触媒温度が高温判定温度以上であれば、リッチ期間中の吸入空気量が反応抑制量に固定されるようにしてもよい。
【００８１】
ただし、フューエルカット運転中に排気浄化装置８１を通過する空気量が可変動弁機構を利用して調整される場合は、スロットル弁７１弁を用いる場合より応答遅れ小さいため、図６の処理ルーチンに従って排気浄化装置８１を通過する空気量が調整されてもよい。
【００８２】
また、フューエルカット運転中に排気浄化装置８１を通過する空気量が二次空気供給装置を利用して調整される場合についても、スロットル弁７１弁を用いる場合より応答遅れ小さいため、図６の処理ルーチンに従って排気浄化装置８１を通過する空気量が調整されてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１     内燃機関
２     気筒
５     燃料噴射弁
６     点火プラグ
７     吸気ポート
８     排気ポート
１１   水温センサ
２０   ＥＣＵ
７０   吸気通路
７１   スロットル弁
７２   エアフローメータ
８０   排気通路
８１   排気浄化装置
８２   排気温度センサ
８３   空燃比センサ
【図１】
2016070084.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016070084.tif 000006
【図６】
2016070084.tif 000007
【図２】
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