(57)【要約】【課題】フューエルカット処理の実行期間に三元触媒に吸蔵される酸素の量を少なく抑えることを課題とする。【解決手段】吸気通路に配置される窒素富化装置と、排気通路に配置される三元触媒と、を備える内燃機関に適用される制御装置であって、該制御装置は、フューエルカット処理が開始されてから終了されるまでの期間において、吸気の窒素比率を高めるべく窒素富化装置を制御する処理である窒素富化処理を実行することにより、フューエルカット期間に三元触媒に吸蔵される酸素の量を少なく抑えるようにした。【選択図】図３
2017203424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置されて、該吸気通路を流れるガスである吸気に窒素ガスを添加すること、又は前記吸気に含まれる酸素の少なくとも一部を除去することにより、前記吸気に含まれる酸素の量に対して前記吸気に含まれる窒素の量の割合である窒素比率を高める窒素富化装置と、
前記内燃機関の排気通路に配置されて、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の酸素を吸蔵し、且つ排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していた酸素を放出する三元触媒と、
を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、
前記制御装置は、前記内燃機関の運転途中で燃料噴射を一時的に停止させる処理であるフューエルカット処理が開始されてから終了されるまでの期間において、前記吸気の窒素比率を高めるべく前記窒素富化装置を制御する処理である窒素富化処理を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記窒素富化装置は、前記吸気に含まれる酸素量を減少させる装置であり、
前記制御装置は、前記フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開されるときに、前記フューエルカット処理の終了前に前記窒素富化装置によって前記吸気から除去された酸素量に基づいて、燃料噴射量を演算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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素富化装置を備える内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素吸蔵能（OSC:Oxygen Storage Capacity）を具備する三元触媒が排気通路に配置さ
れる、火花点火式の内燃機関において、該内燃機関の運転途中でフューエルカット処理が実行されると、三元触媒の酸素吸蔵量が急速に増加する。そのため、フューエルカット処理の終了時における三元触媒の酸素吸蔵量が過剰に多くなる可能性がある。そのような場合において、フューエルカット処理の終了直後に内燃機関がストイキ運転（理論空燃比近傍の混合気を燃焼させる運転）されると、三元触媒がリーン雰囲気となって、ＮＯＸ浄化性能が低下する。このような問題に対し、フューエルカット処理の終了から所定期間は、内燃機関をリッチ運転（リッチ空燃比の混合気を燃焼させる運転）させることにより、三元触媒がリーン雰囲気になることを抑制する技術が提案されている（例えば、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２００３−０１３７７７号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２７９２６号公報
【特許文献３】特開２０１１―０６９３３９号公報
【特許文献４】特開２００５―１０５９９３号公報
【特許文献５】特開２０１５―０１０４８９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、上記した従来技術によれば、フューエルカット処理の終了時における三元触媒の酸素吸蔵量が多くなるほど、フューエルカット処理の終了後に内燃機関をリッチ運転させる時間を長くする必要がある。内燃機関をリッチ運転させる期間が長くなると、それに伴って内燃機関の燃料消費率（単位出力あたりの燃料消費量）が増加するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フューエルカット処理の実行期間に三元触媒に吸蔵される酸素の量を少なく抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、吸気通路に配置される窒素富化装置と、排気通路に配置される三元触媒と、を備える内燃機関において、フューエルカット処理の実行中に、窒素富化装置によって吸気の窒素比率を高めることにより、単位時間あたりに三元触媒へ流入する酸素の量を減少させるようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、内燃機関の吸気通路に配置されて、該吸気通路を流れるガスである吸気に窒素ガスを添加すること、又は吸気に含まれる酸素の少なくとも一部を除去することにより、吸気に含まれる酸素の量に対して吸気に含まれる窒素の量の割合である窒素比率を高める窒素富化装置と、内燃機関の排気通路に配置されて、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の酸素を吸蔵し、且つ排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していた酸素を放出する三元触媒と、を備えた内燃機関に適用される制御装置である。そして、前記制御装置は、内燃機関の運転途中で燃料噴射を一時的に停止させる処理
であるフューエルカット処理が開始されてから終了されるまでの期間において、吸気の窒素比率を高めるべく窒素富化装置を制御する処理である窒素富化処理を実行するようにした。
【０００８】
フューエルカット処理が開始されてから終了されるまでの期間（以下、「フューエルカット期間」と称する）において、前記窒素富化処理が実行されると、単位時間あたり（例えば、１サイクルあたり）に内燃機関に吸入される酸素の量が減少する。
【０００９】
例えば、窒素富化装置が吸気に窒素ガスを添加する装置である場合において、前記フューエルカット期間に前記窒素富化処理が実行されると、単位時間あたりに内燃機関に吸入される空気の量は、単位時間あたりに内燃機関に吸入される窒素ガスの量の分だけ減少する。フューエルカット期間において、単位時間あたりに内燃機関に吸入される空気量が減少すると、それに伴って単位時間あたりに内燃機関に吸入される酸素の量が減少する。
【００１０】
また、窒素富化装置が吸気に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する装置である場合において、前記フューエルカット期間に前記窒素富化処理が実行されると、窒素富化装置によって酸素の含有量を減少させられた後の吸気が内燃機関に吸入されることになる。その結果、フューエルカット期間において、単位時間あたりに内燃機関に吸入される酸素の量が減少する。
【００１１】
上記したように、前記フューエルカット期間に前記窒素富化処理が実行されることで、単位時間あたりに内燃機関に吸入される酸素の量が減少すると、それに伴って単位時間あたりに内燃機関から排出される酸素の量も減少する。その結果、フューエルカット期間において、単位時間あたりに三元触媒に流入する酸素の量が減少するため、それに伴って単位時間あたりに三元触媒に吸蔵される酸素の量も減少する。よって、前記フューエルカット期間に前記窒素富化処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、フューエルカット期間に三元触媒に吸蔵される酸素の量を少なく抑えることができる。フューエルカット期間に三元触媒に吸蔵される酸素の量が少なくなると、フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開された場合に、内燃機関をリッチ運転させる時間が短くなり、又は内燃機関をリッチ運転させる必要がなくなる（すなわち、フューエルカット処理の終了後に内燃機関を直ちにストイキ運転させることができる）ため、燃料消費率の増加を少なく抑えることもできる。なお、前記フューエルカット期間に前記窒素富化処理を実行する方法は、前記フューエルカット期間の全期間において前記窒素富化処理を連続的に実行する方法に限られず、前記フューエルカット期間において前記窒素富化処理を断続的に実行する方法や、前記フューエルカット期間の少なくとも一部の期間において窒素富化処理を実行する方法であってもよい。
【００１２】
ここで、前記フューエルカット処理が終了されると、それに伴って前記窒素富化処理も終了されることになるが、前記フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開されるときに内燃機関に吸入される吸気は、前記フューエルカット処理の終了直前に窒素比率が大きくされたガスとなる。ここで、前記窒素富化装置が前記吸気に窒素ガスを添加する装置であれば、大気中から吸気通路に取り込まれる空気量（吸入空気量）と内燃機関に吸入される酸素量とが相関する。そのため、前記フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開されるときに、前記窒素富化装置によって窒素比率を大きくされたガスが内燃機関に吸入されていても、吸入空気量をパラメータとして燃料噴射量を決定するという既知の方法を利用することができる。しかしながら、前記窒素富化装置が前記吸気に含まれる酸素の一部を除去する装置である場合は、吸入空気量と内燃機関に実際に吸入される酸素量とが相関しなくなる。そのため、フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開されるときに、上記した既知の方法を利用すると、内燃機関に実際に吸入される酸素量に適した燃料量に比して、燃料噴射量が多くなる可能性がある。
【００１３】
そこで、前記窒素富化装置が前記吸気に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する装置である場合においては、前記制御装置は、前記フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開されるときに、前記フューエルカット処理の終了前に前記窒素富化装置によって前記吸気から除去された酸素量に基づいて、燃料噴射量を演算してもよい。このような構成によれば、フューエルカット処理の終了に伴って燃料噴射が再開されるときに、内燃機関に吸入される酸素量に適した量に比して、燃料噴射量が多くなることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フューエルカット処理の実行期間に三元触媒に吸蔵される酸素の量を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】フューエルカット期間に窒素富化処理が実行された場合における、Ｆ／Ｃフラグと、窒素富化装置のオン／オフと、三元触媒へ流入する排気の酸素濃度と、三元触媒の酸素吸蔵量と、リッチ運転のオン／オフと、の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図３】窒素富化処理が実行される際に、ＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】窒素富化膜の前後差圧と吸入空気量を補正するための係数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、車両に搭載される内燃機関であって、複数の気筒２を備えた４ストローク・サイクルの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では、気筒数が４つの例を示しているが、３つ以下であってもよく、又は５つ以上であってもよい。内燃機関１の各気筒２には、気筒２内に火花を発生させるための点火プラグ３と、図示しない吸気ポート内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁４とが取り付けられている。なお、燃料噴射弁４は、気筒２内に燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００１８】
内燃機関１は、吸気通路５と接続されている。吸気通路５は、大気中から取り込まれた空気を各気筒２へ導くための通路である。吸気通路５の上流側端部の近傍には、空気中の塵等を捕集するためのエアクリーナボックス５０が取り付けられている。エアクリーナボックス５０より下流の吸気通路５には、該吸気通路５内を流れる空気量を調整するためのスロットル弁５１が取り付けられている。このスロットル弁５１と前記エアクリーナボックス５０との間の吸気通路５には、該吸気通路５内を流れる空気の温度に相関した電気信号を出力する吸気温度センサ５２と、該吸気通路５内を流れる空気量（吸入空気量）に相関した電気信号を出力するエアフローメータ５３が取り付けられている。
【００１９】
内燃機関１は、排気通路６と接続されている。排気通路６は、気筒２内で燃焼された既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。排気通路６の途中には、三元触媒６０が配置される。三元触媒６０は、該三元触媒６０へ流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍にあるときに、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化
物（ＮＯＸ）を浄化する触媒である。また、三元触媒６０は、該三元触媒６０へ流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中の酸素を吸蔵し、且つ該三元触媒６０へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していた酸素を放出する酸素吸蔵能を有する。上記した三元触媒６０より上流の排気通路６には、排気の酸素濃度に相関する電気信号を出力する酸素濃度センサ６１が取り付けられる。
【００２０】
また、内燃機関１は、窒素富化装置５４を備えている。窒素富化装置５４は、吸気通路５に配置されて、吸気に含まれる酸素量に対して吸気に含まれる窒素量の割合（窒素比率）を高める装置である。具体的には、窒素富化装置５４は、吸気通路５を流れるガス（吸気）に窒素ガスを添加する装置である。ここでいう窒素ガスとしては、図示しないタンクに貯蔵されている窒素ガスを用いるものとする。
【００２１】
上記したように構成される内燃機関１には、本発明に係わる「制御装置」としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）７が併設されている。ＥＣＵ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される。このように構成されるＥＣＵ７は、前述した吸気温度センサ５２、エアフローメータ５３、及び酸素濃度センサ６１に加え、アクセルポジションセンサ９、クランクポジションセンサ１０、及び水温センサ８等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの出力信号を入力することができるようになっている。なお、水温センサ８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センサである。アクセルポジションセンサ９は、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センサである。クランクポジションセンサ１０は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。
【００２２】
ＥＣＵ７は、前述した点火プラグ３、燃料噴射弁４、スロットル弁５１、窒素富化装置５４等の各種機器とも電気的に接続され、それら各種機器の作動状態を制御することができるようになっている。例えば、ＥＣＵ７は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、目標燃料噴射量、目標燃料噴射時期、目標点火時期、及び目標スロットル開度等を演算し、それら各種の目標値に従って、燃料噴射弁４、点火プラグ３、及びスロットル弁５１等を制御する。
【００２３】
また、ＥＣＵ７は、所定のフューエルカット開始条件が成立したときに燃料噴射弁４の作動を停止させ、且つ所定のフューエルカット終了条件が成立したときに燃料噴射弁４の作動を再開させることにより、内燃機関１における混合気の燃焼を一時的に停止させる、フューエルカット処理を実行する。ここでいうフューエルカット開始条件は、（１）クランクポジションセンサ１０の出力信号に基づいて演算される機関回転速度が所定の第一回転速度以上であること、（２）内燃機関１が暖機完了状態にあること、（３）三元触媒６０が活性状態にあること、及び（４）アクセルポジションセンサ９の出力信号（アクセル開度）が０であることの４つの条件が成立することである。また、フューエルカット終了条件は、（５）機関回転速度が所定の第２回転速度（前記第一回転速度より低く、且つアイドル回転速度より高い回転速度）以下であること、又は（６）アクセル開度が０より大きいことの少なくとも一方の条件が成立することである。上記した条件に従ってフューエルカット処理が実行されると、内燃機関１の燃料消費率を小さくすることができる。
【００２４】
ところで、前記したフューエルカット処理の開始から終了までの期間（フューエルカット期間）においては、内燃機関１の気筒２内に吸入された空気がそのまま排気通路６へ排出されることになる。そのため、フューエルカット期間中は、フューエルカット処理が実行されていない期間（内燃機関１において燃料が燃焼されている期間）に比べ、単位時間あたりに三元触媒６０へ流入する酸素の量が多くなり、それに伴って単位時間あたりに三元触媒６０に吸蔵される酸素の量が多くなる。その結果、フューエルカット処理の終了時
における三元触媒６０の酸素吸蔵量が過剰に多くなる可能性がある。そのような場合において、フューエルカット処理の終了直後に内燃機関１がストイキ運転されると、三元触媒６０がリーン雰囲気となって、ＮＯＸ浄化性能が低下する。
【００２５】
上記した問題に対し、フューエルカット処理の終了時における三元触媒６０の酸素吸蔵量が所定の閾値を超えている場合は、フューエルカット処理が終了されてから三元触媒６０の酸素吸蔵量が前記所定の閾値以下となるまでの期間において、内燃機関１をリッチ運転させることにより、三元触媒６０がリーン雰囲気になることを抑制する方法が考えられる。しかしながら、フューエルカット処理の終了時における三元触媒６０の酸素吸蔵量が多くなるほど、前記リッチ運転時間を長くする必要があるため、それに応じて内燃機関１の燃料消費率が増加する虞がある。
【００２６】
そこで、本実施形態では、フューエルカット期間において、前記窒素富化装置５４から吸気へ窒素ガスを添加させる処理（窒素富化処理）を実行することにより、フューエルカット期間中に三元触媒６０に吸蔵される酸素の量を少なく抑えるようにした。以下、本実施形態における窒素富化処理の実行手順について説明する。
【００２７】
図２は、フューエルカット期間に窒素富化処理が実行された場合における、フューエルカットフラグ（Ｆ／Ｃフラグ）と、窒素富化装置５４のオン／オフと、三元触媒６０へ流入する排気の酸素濃度と、三元触媒６０の酸素吸蔵量と、リッチ運転のオン／オフと、の経時変化を示すタイミングチャートである。ここでいうＦ／Ｃフラグは、前記フューエルカット開始条件が成立したときにオンにされ、且つ前記フューエルカット終了条件が成立したときにオフにされるフラグである。
【００２８】
ここで、図２中のｔ１は、前記したフューエルカット開始条件が成立したタイミングを示す。図２中のｔ２は、前記したフューエルカット終了条件が成立したタイミングであって、リッチ運転が開始されるタイミングを示す。図２中のｔ３は、前記窒素富化処理が実行された場合（本実施例）におけるリッチ運転の終了タイミングを示す。図２中のｔ４は、前記窒素富化処理が実行されない場合（従来）におけるリッチ運転の終了タイミングを示す。また、図２中の３段目から５段目のタイミングチャートにおける一点鎖線は、前記窒素富化処理が実行されない場合における、排気の酸素濃度と、酸素吸蔵量と、リッチ運転のオン／オフとを各々示している。
【００２９】
図２に示すように、ＥＣＵ７は、前記フューエルカット開始条件が成立してＦ／Ｃフラグがオンにされると（図２中のｔ１）、窒素富化装置５４を作動（オン）させて、該窒素富化装置５４から吸気への窒素ガスの添加を開始させる。その後、前記フューエルカット終了条件が成立してＦ／Ｃフラグがオフにされると（図２中のｔ２）、ＥＣＵ７は、窒素富化装置５４の作動を停止（オフ）させて、該窒素富化装置５４から吸気への窒素ガスの添加を終了する。
【００３０】
上記した方法によって窒素富化処理が実行されると、フューエルカット期間（図２中ｔ１−ｔ２）において、気筒２内へ吸入されるガスは、空気と窒素ガスとの混合ガスとなる。そのため、１サイクルあたりに内燃機関１に吸入される空気量は、１サイクルあたりに内燃機関１に吸入される窒素ガス量の分だけ減少する。それに伴って、１サイクルあたりに内燃機関１から排出される空気量も、１サイクルあたりに内燃機関１から排出される窒素ガス量の分だけ減少することになる。このように１サイクルあたりに内燃機関１から排出される空気量が減少すると、１サイクルあたりに内燃機関１から排出される酸素量が減少する。そのため、フューエルカット期間中に三元触媒６０へ流入する排気の酸素濃度は、窒素富化処理が実行されない場合より実行された場合の方が小さくなる。その結果、窒素富化処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、１サイクルあたりに三元触媒６
０へ流入する酸素の量が減少する。そして、フューエルカット期間における酸素吸蔵量の増加分は、窒素富化処理が実行されない場合より実行された場合の方が小さくなる。よって、フューエルカット処理の終了後におけるリッチ運転が実行されたときに、酸素吸蔵量が前記所定の閾値以下となるタイミングは、窒素富化処理が実行されない場合（図２中のｔ４）より実行された場合（図２中のｔ３）の方が早くなる。すなわち、前記窒素富化処理が実行された場合は実行されない場合に比べ、フューエルカット処理終了後のリッチ運転時間が短くなる。これにより、リッチ運転に起因する燃料消費率の増加を少なく抑えることができる。
【００３１】
なお、図２では、フューエルカット処理の終了時における酸素吸蔵量が所定の閾値を超える例を示したが、上記した窒素富化処理が実行されることにより、フューエルカット期間に三元触媒６０に吸蔵される酸素の量が少なくなると、フューエルカット処理の終了時における酸素吸蔵量が所定の閾値以下に収まる場合もあり得る。そのような場合は、フューエルカット処理の終了後に内燃機関１をリッチ運転させる必要がないため、リッチ運転に起因する燃料消費率の増加を回避することができる。
【００３２】
以下、本実施形態における窒素富化処理の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、窒素富化処理が実行される際に、ＥＣＵ７が実行す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ＥＣＵ７のＲＯＭに記憶されており、内燃機関１の運転中にＥＣＵ７によって周期的に実行される。
【００３３】
図３の処理ルーチンでは、ＥＣＵ７は、先ずＳ１０１の処理において、前述したフューエルカット開始条件が成立しているか否かを判別する。Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ７は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ７は、Ｓ１０２の処理へ進む。
【００３４】
Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ７は、Ｆ／Ｃフラグをオンにする。次いで、ＥＣＵ７は、Ｓ１０３の処理へ進み、燃料噴射弁４の作動及び点火プラグ３の作動を停止させることにより、フューエルカット処理を実行する。そして、ＥＣＵ７は、Ｓ１０４の処理へ進み、窒素富化装置５４から吸気への窒素ガスの添加を開始することにより、窒素富化処理を開始する。
【００３５】
Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ７は、三元触媒６０の酸素吸蔵量ΣＯ２を演算する。具体的には、ＥＣＵ７は、先ず、酸素濃度センサ６１の測定値と排気流量（エアフローメータ５３により検出される吸入空気量と窒素ガスの添加量との総和）とをパラメータとして、単位時間あたりに三元触媒６０に吸蔵される酸素量ΔＯ２を演算する。続いて、ＥＣＵ７は、酸素吸蔵量ΣＯ２の前回値ΣＯ２ｏｌｄに前記酸素量ΔＯ２を加算することにより、三元触媒６０の酸素吸蔵量ΣＯ２を算出する。なお、酸素吸蔵量ΣＯ２が三元触媒６０の飽和吸蔵量より多くなった場合は、飽和吸蔵量が酸素吸蔵量ΣＯ２に設定されるものとする。
【００３６】
Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ７は、前記フューエルカット終了条件が成立しているか否かを判別する。Ｓ１０６の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ７は、Ｓ１０５の処理へ戻る。一方、Ｓ１０６の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ７は、Ｓ１０７の処理へ進む。
【００３７】
Ｓ１０７の処理では、ＥＣＵ７は、窒素富化装置５４から吸気への窒素ガスの添加を終了させることにより、窒素富化処理を終了させる。続いて、ＥＣＵ７は、Ｓ１０８の処理へ進み、Ｆ／Ｃフラグをオンからオフへ切り替える。
【００３８】
Ｓ１０９の処理では、ＥＣＵ７は、前記Ｓ１０５の処理で算出された酸素吸蔵量ΣＯ２が前述した所定の閾値ΣＯ２ｔｈｒより多いか否かを判別する。ここでいう所定の閾値ΣＯ２ｔｈｒは、三元触媒６０の酸素吸蔵量ΣＯ２が該所定の閾値ΣＯ２ｔｈｒを超えている状態で内燃機関１がストイキ運転されると、三元触媒６０がリーン雰囲気になると想定される値であり、予め実験的に求められている値である。
【００３９】
前記Ｓ１０９の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ７は、Ｓ１１０の処理へ進み、燃料噴射弁４の作動、及び点火プラグ３の作動を再開させることにより、フューエルカット処理を終了させる。その際、ＥＣＵ７は、混合気の目標空燃比をリッチ空燃比に設定することにより、内燃機関１をリッチ運転させる。ところで、フューエルカット処理の終了直後に気筒２内で燃焼に供されるガス（燃焼ガス）は、窒素富化装置５４から添加された窒素ガスを含むガスとなる。しかしながら、前記燃焼ガスに含まれる酸素量は、エアフローメータ５３によって測定される空気量と相関する。よって、ＥＣＵ７は、目標空燃比とエアフローメータ５３の出力信号値とに基づいて、目標燃料噴射量を決定すればよい。
【００４０】
Ｓ１１１の処理では、ＥＣＵ７は、三元触媒６０の酸素吸蔵量ΣＯ２を演算する。詳細には、ＥＣＵ７は、先ず、混合気の空燃比と排気流量とをパラメータとして、単位時間あたりに三元触媒６０から放出される酸素量ΔＯ２’を演算する。その際、混合気の空燃比と排気流量と単位時間あたりに三元触媒６０から放出される酸素量ΔＯ２’との相関を予め実験的に求めておき、その相関をマップ化しておくものとする。そして、ＥＣＵ７は、混合気の空燃比と排気流量と引数として前記マップへアクセスすることで、単位時間あたりに三元触媒６０から放出される酸素量ΔＯ２’を導出する。次に、ＥＣＵ７は、酸素吸蔵量ΣＯ２の前回値ΣＯ２ｏｌｄから前記酸素量ΔＯ２’を減算することにより、三元触媒６０の酸素吸蔵量ΣＯ２を算出する。
【００４１】
Ｓ１１２の処理では、ＥＣＵ７は、前記Ｓ１１１の処理で算出された酸素吸蔵量ΣＯ２が前記所定の閾値ΣＯ２ｔｈｒ以下に減少したか否かを判別する。Ｓ１１２の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ７は、Ｓ１１１の処理へ戻る。一方、Ｓ１１２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ７は、Ｓ１１３の処理へ進む。
【００４２】
Ｓ１１３の処理では、ＥＣＵ７は、混合気の目標空燃比をリッチ空燃比から理論空燃比へ切り替えることにより、内燃機関１の運転状態をリッチ運転からストイキ運転へ切り替える。なお、前記Ｓ１０９の処理において否定判定された場合は、フューエルカット処理の終了後に内燃機関１をリッチ運転させる必要がないため、ＥＣＵ７は、Ｓ１１０−Ｓ１１２の処理をスキップして、Ｓ１１３の処理を実行するものとする。
【００４３】
以上述べた手順によって窒素富化処理が実行されると、フューエルカット期間に三元触媒６０に吸蔵される酸素量が少なくなる。そのため、フューエルカット処理の終了後に内燃機関１がリッチ運転される時間が短くなり、又はリッチ運転させる必要がなくなる。よって、フューエルカット処理の終了後に内燃機関１をリッチ運転させることに起因する、燃料消費率の増加を少なく抑えることができ、又は燃料消費率の増加を回避することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、フューエルカット期間の全期間において窒素富化処理を連続的に実行する例について述べたが、フューエルカット期間において窒素富化処理を断続的に実行してもよく、又はフューエルカット期間の少なくとも一部の期間において窒素富化処理を連続的に実行してもよい。
【００４５】
＜他の実施形態＞
前述した実施例では、本発明に係わる窒素富化装置として、窒素ガスを吸気に添加する装置を例に挙げたが、吸気に含まれる酸素の少なくとも一部を除去する装置を用いることもできる。具体的には、吸気通路５の途中に設けられて、該吸気通路５へ取り込まれた空気から酸素を分離させる窒素富化膜と、該窒素富化膜の前後差圧を調整する調整機構と、前記窒素富化膜をバイパスするバイパス通路と、前記窒素富化膜と前記バイパス通路の何れか一方を導通させる流路切換弁と、備える窒素富化装置を用いることができる。その場合、ＥＣＵ７は、前記窒素富化処理の非実行時は前記バイパス通路が導通し、且つ前記窒素富化処理の実行時は前記窒素富化膜が導通するように、前記流路切換弁を制御すればよい。
【００４６】
上記したような膜分離式の窒素富化装置を備える内燃機関において、フューエルカット処理の終了直後のリッチ運転時又はストイキ運転時に気筒２内で燃焼に供されるガス（燃焼ガス）は、窒素富化装置によって酸素の含有量を減らされたガスとなる。そのため、前記燃焼ガスに含まれる酸素量は、エアフローメータ５３によって測定される空気量と相関しなくなる。よって、膜分離式の窒素富化装置を備える内燃機関においては、該窒素富化装置によって除去された酸素量を考慮して、フューエルカット処理の終了直後における目標燃料噴射量を決定する必要がある。
【００４７】
ここで、膜分離式の窒素富化装置によって除去される酸素の量は、前記窒素富化膜の前後差圧が大きいほど、多くなる。そこで、ＥＣＵ７は、窒素富化処理の実行時に調整機構によって調整される前後差圧が大きいほど、目標燃料噴射量が少ない量となるようにすればよい。例えば、ＥＣＵ７は、下記の式（１）に従って、エアフローメータ５３の測定値（吸入空気量）Ｇａを補正し、補正後の吸入空気量Ｇａ’と目標空燃比（リッチ空燃比、又は理論空燃比）とをパラメータとして目標燃料噴射量を演算すればよい。
Ｇａ’＝Ｇａ＊ｋ・・・（１）
【００４８】
なお、上記した式（１）におけるｋは、図４に示すように、０より大きく、且つ１以下の係数であって、前記窒素富化膜の前後差圧が大きくなるほど、小さくなるように定められる係数である。
【００４９】
また、上記したような方法による目標燃料噴射量の演算は、フューエルカット処理の終了に伴う燃料噴射が再開されてから所定のサイクル数が経過するまでの期間において行われるものとする。その際の所定のサイクル数は、１サイクルあたりに内燃機関１に吸入されるガス量と、窒素富化装置より下流における吸気通路５の容積とに応じて定められればよい。
【００５０】
以上述べたように目標燃料噴射量が演算されると、フューエルカット処理の終了直後のリッチ運転時又はストイキ運転時における燃料噴射量を、燃焼ガスに含まれる酸素量に適した量にすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１      内燃機関
２      気筒
３      点火プラグ
４      燃料噴射弁
５      吸気通路
６      排気通路
７      ＥＣＵ
１０    クランクポジションセンサ
５１    スロットル弁
５３    エアフローメータ
５４    窒素富化装置
６０    排気浄化触媒
５４０  窒素噴射弁
【図１】
2017203424.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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