(57)【要約】【課題】触媒に堆積しているマンガン酸化物を取り除く際の触媒の劣化を抑え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は、燃料噴射弁の噴射量を制御する噴射量制御部と、内燃機関に投入された燃料量を推定する投入燃料量推定部と、触媒の床温を算出する床温算出部と、算出された床温が所定温度以上になっている積算時間Σｔｃを算出する積算時間算出部とを備える。噴射量制御部は、投入燃料量推定部によって算出された積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔａ以上となり該推定部によって推定された燃料量が所定量以上となる第１条件（Ｓ４０２：ＹＥＳ）と、上記積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上となる第２条件（Ｓ４０３：ＹＥＳ）との双方の条件を満たすときに、そうでないときに比して、積算吸入空気量ΣＧａが多いときほど多くなるように、及び積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるように噴射量を増量させる（Ｓ４０４，Ｓ４０５）。【選択図】図４
2017172407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に供給される燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に設けられて該排気通路を流れる排気を浄化する触媒とを備える内燃機関に適用され、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する噴射量制御部と、
内燃機関に投入された燃料量と相関を有するパラメータに基づいて内燃機関に投入された燃料量を推定する投入燃料量推定部と、
前記触媒の床温を算出する床温算出部と、
前記床温算出部によって算出された床温と設定された所定温度とを比較し、算出された床温が前記所定温度以上になっている時間の積算時間を算出する積算時間算出部とを備え、
前記噴射量制御部は、前記投入燃料量推定部によって推定された燃料量が所定量以上となる第１条件と、前記積算時間算出部によって算出された前記積算時間が所定時間以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、前記第１条件及び前記第２条件の少なくとも一方の条件を満たさないときに比して、前記投入燃料量推定部によって推定される燃料量が多いときほど多くなるように、及び前記積算時間算出部によって算出された積算時間が長いときほど多くなるように前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を増量させる
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する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には燃料が投入される内燃機関が開示され、その燃料にはマンガン（Ｍｎ）を含む添加剤が混入されている。この添加剤は、燃料のオクタン価を向上させて、ノッキングの発生を抑える目的で燃料に混入されている。内燃機関の燃料噴射弁から噴射された燃料は、各気筒に供給されて燃焼し、燃焼に伴う排気は、排気通路を通じて大気に放出される。この排気にはマンガン酸化物が含まれることとなる。マンガン酸化物は、排気通路に設けられている触媒に付着して堆積することがある。マンガン酸化物が堆積すると、触媒が詰まるおそれがあることから、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、排気通路の温度が燃料が自着火する程度の高温になったときに、特定の気筒での点火を禁止して燃焼させず、燃料を排気通路に流出させる。排気通路に流出した燃料は、自着火により爆発し、この爆発の圧力によって触媒に堆積しているマンガン酸化物が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８‐１９０５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の内燃機関の制御装置では、排気通路において燃料を燃焼させるため、触媒に流入する排気の温度が必要以上に高くなることもある。排気の温度が必要以上に高くなると、触媒の床温が過度に上昇し、該触媒が劣化しやすくなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、気筒内に供給される燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に設けられて該排気通路を流れる排気を浄化する触媒とを備える内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を制御する噴射量制御部と、内燃機関に投入された燃料量と相関を有するパラメータに基づいて内燃機関に投入された燃料量を推定する投入燃料量推定部と、前記触媒の床温を算出する床温算出部と、前記床温算出部によって算出された床温と設定された所定温度とを比較し、算出された床温が前記所定温度以上になっている時間の積算時間を算出する積算時間算出部とを備え、前記噴射量制御部は、前記投入燃料量推定部によって推定された燃料量が所定量以上となる第１条件と、前記積算時間算出部によって算出された前記積算時間が所定時間以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、前記第１条件及び前記第２条件の少なくとも一方の条件を満たさないときに比して、前記投入燃料量推定部によって推定される燃料量が多いときほど、及び前記積算時間算出部によって算出された積算時間が長いときほど多くなるように前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を増量させる。
【０００６】
内燃機関に投入される燃料量が多くなるほど、排気通路を流れるマンガン酸化物の総量も多くなり、触媒に付着するマンガン酸化物の量が多くなりやすい。また、触媒の床温が所定温度以上となって触媒が高温状態であるときには、排気に含まれるマンガン酸化物が触媒に固着しやすくなる。このため、内燃機関に投入された燃料量が多いときほど、また触媒の床温が所定温度以上になっている時間が長いときほど触媒に堆積するマンガン酸化物の量は多くなる傾向にある。
【０００７】
上記構成では、内燃機関に投入された燃料量が所定量以上となる第１条件と、触媒の床温が所定温度以上になっている時間の積算時間が所定時間以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、燃料噴射弁から噴射される燃料量を増量させる。燃料噴射弁から噴射される燃料量が増量されると、排気の雰囲気は炭化水素が多く、酸素が少ない還元雰囲気となるため、触媒に堆積しているマンガン酸化物は還元されて脱離し、取り除かれる。さらに、このときに増量される燃料量は、内燃機関に投入された燃料量が多いときほど多くなるように、及び上記積算時間が長いときほど多くなるように設定されるため、触媒に堆積しているマンガン酸化物の量が多い状況ほど燃料噴射量をより多く増量することもできる。
【０００８】
このように、上記構成によれば、燃料噴射量の増量によって触媒に堆積しているマンガン酸化物が取り除かれるため、触媒に堆積しているマンガン酸化物を取り除く際に排気通路において燃料を爆発させる構成に比して、排気の温度が過度に上昇しにくくなり、触媒の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の内燃機関の制御装置の構成を示す模式図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は吸入空気量Ｇａと積算吸入空気量ΣＧａとの推移の一例を示すタイムチャート。
【図３】（ａ）、（ｂ）は触媒の床温と触媒の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になっている時間の積算時間Σｔｃとの推移の一例を示すタイムチャート。
【図４】噴射量制御部が実行する増量制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図５】積算吸入空気量ΣＧａ及び積算時間Σｔｃと、増量補正量との関係を示すマップ。
【図６】（ａ）、（ｂ）は第２実施形態の内燃機関の制御装置における吸入空気量Ｇａと積算吸入空気量ΣＧａとの推移の一例を示すタイムチャート。
【図７】同実施形態の内燃機関の制御装置における噴射量制御部が実行する増量制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図８】第３実施形態の内燃機関の制御装置における噴射量制御部が実行する増量制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】同実施形態における給油回数及び積算時間Σｔｃと、増量補正量との関係を示すマップ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
内燃機関の制御装置の第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関は、ピストン１０が収容されている気筒１１を有している。気筒１１の上端には、シリンダヘッド１２が固定されている。ピストン１０、気筒１１、及びシリンダヘッド１２によって燃焼室１３が構成されている。燃焼室１３には、吸気通路１４と排気通路１５とが連結されている。吸気通路１４は、スロットルバルブ１６が配設されている吸気管１４Ａを有している。吸気管１４Ａの吸気下流端には吸気ポート１４Ｂが連結されている。吸気ポート１４Ｂは、燃焼室１３に連結されている。吸気ポート１４Ｂには、該吸気ポート１４Ｂと燃焼室１３とを連通、遮断する吸気バルブ１９が設けられている。吸気ポート１４Ｂには、燃料噴射弁２０も配設されている。
【００１１】
燃料噴射弁２０には、燃料供給系３０を通じて燃料が供給される。燃料供給系３０は、燃料噴射弁２０が連結されている高圧パイプ３１を有している。高圧パイプ３１には、燃料供給通路３２の一端が連結されている。燃料供給通路３２の他端には燃料が貯留されている燃料タンク３３が連結されている。燃料タンク３３に貯留されている燃料には、マンガン（Ｍｎ）を含む添加剤が混入されている。燃料供給通路３２の経路上には燃料ポンプ３４が設けられている。燃料ポンプ３４は、燃料タンク３３内の燃料を燃料供給通路３２に汲み上げる。燃料供給通路３２に汲み上げられた燃料は高圧パイプ３１を通じて燃料噴射弁２０に供給される。
【００１２】
燃料噴射弁２０から噴射された燃料は、吸気ポート１４Ｂを流れる吸気と混合されて混合気を形成する。この混合気は吸気バルブ１９の開弁に伴い気筒１１内、すなわち燃焼室１３に導入される。燃焼室１３には点火プラグ２６が設けられている。燃焼室１３に導入された混合気は、点火プラグ２６によって着火されて燃焼する。
【００１３】
排気通路１５は、燃焼室１３に連結されている排気ポート１５Ａと、排気ポート１５Ａの排気下流端に連結されている排気管１５Ｂとを有している。排気ポート１５Ａには、該排気ポート１５Ａと燃焼室１３とを連通、遮断する排気バルブ２１が設けられている。燃焼室１３において燃焼した混合気は排気となり、排気バルブ２１の開弁に伴い排気ポート１５Ａに排出される。排気管１５Ｂには、排気を浄化するための触媒２２が設けられている。触媒２２は、三元触媒であり、排気に含まれる未燃燃料（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化し、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。これにより排気を浄化する。
【００１４】
内燃機関には、制御装置４０も設けられている。制御装置４０には、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ５０や、機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ５１などの出力信号が入力される。制御装置４０は、機関回転速度ＮＥやアクセル操作量に基づいて機関負荷ＫＬを算出し、該機関負荷ＫＬなどに基づいて点火プラグ２６の点火時期を制御する。また、制御装置４０は、アクセル操作量などに基づいてスロットルバルブ１６の開度も制御する。制御装置４０は、ソフトウェア及びハードウェアのうち少なくとも一方で構成されている機能部として、噴射量制御部４１、投入燃料量推定部４２、床温算出部４３、及び積算時間算出部４４を有している。噴射量制御部４１は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて推定される吸入空気量Ｇａ（ｇ／ｓｅｃ）から、燃料噴射弁２０から１回当たりに噴射される燃料量であるベース噴射量を算出する。ベース噴射量は、混合気の空燃比が理論空燃比となるように設定される。制御装置４０は、噴射量制御部４１によって算出されたベース噴射量分の燃料が噴射されるように、燃料噴射弁２０の開弁時期、開弁時間、及び噴射圧などを制御する。なお、噴射圧は燃料ポンプ３４の駆動を制御することにより調節する。
【００１５】
上述したように、燃料噴射弁２０によって内燃機関に投入された燃料量は吸入空気量Ｇａと相関している。投入燃料量推定部４２は、燃料噴射弁２０から内燃機関に投入された１回当たりの燃料量と相関を有するパラメータである吸入空気量Ｇａを積算して積算吸入空気量ΣＧａを算出することにより内燃機関に投入された燃料量を推定する。内燃機関の燃料には、マンガン（Ｍｎ）を含む添加剤が混入されているため、該燃料が燃料噴射弁２０から噴射されて燃焼室１３において燃焼すると、排気にはマンガン酸化物が含まれることとなる。内燃機関に投入される燃料の量が多くなるほど、排気通路１５を流れるマンガン酸化物の総量も多くなり、触媒２２に付着するマンガン酸化物の量が多くなりやすい。内燃機関の最初の運転時には、投入燃料量推定部４２によって算出される積算吸入空気量ΣＧａは、初期値（例えば「０」）に設定されている。図２（ａ）に示すように、内燃機関の運転が開始されると、その運転状態に応じて投入燃料量推定部４２によって算出される吸入空気量Ｇａが変化する。投入燃料量推定部４２は、図２（ｂ）に示すように、内燃機関の運転中に所定周期毎に算出された吸入空気量Ｇａを積算して、積算吸入空気量ΣＧａを算出する。
【００１６】
床温算出部４３は、機関回転速度ＮＥと機関負荷ＫＬとに基づいて触媒２２の床温を算出する。触媒２２の床温は、排気の温度に相関する。床温算出部４３では、機関回転速度ＮＥと機関負荷ＫＬとから排気の温度を推定し、該推定された排気の温度と触媒２２の熱容量とに基づいて触媒２２の床温を算出する。
【００１７】
積算時間算出部４４は、床温算出部４３によって算出された触媒２２の床温と設定された所定温度Ｔｅｃとを比較し、算出された床温が所定温度Ｔｅｃ以上になっている時間を積算してその積算時間を算出する。なお、所定温度Ｔｅｃは、触媒２２に付着したマンガン酸化物が該触媒２２の熱によって固着するおそれのある床温の範囲内において、最も低い温度（例えば８５０℃）に設定されている。そのため、触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になっているときには触媒２２にマンガン酸化物が固着するおそれがあり、触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になっている時間が長いときほどマンガン酸化物の堆積量が多くなる傾向になる。
【００１８】
内燃機関の最初の運転時には、積算時間算出部４４の積算時間Σｔｃは初期値（例えば「０」）に設定されている。図３（ａ）に示すように、内燃機関の運転が開始されると、その運転に伴い床温算出部４３によって算出される触媒２２の床温は変化する。そして、触媒２２の床温が上昇し、タイミングｔ３１において床温が所定温度Ｔｅｃ以上になると、積算時間算出部４４は、図３（ｂ）に示すように、積算時間Σｔｃのカウントを開始する。これにより積算時間Σｔｃは増加する。その後、触媒２２の床温が低下し、タイミングｔ３２において触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃを下回ると、積算時間Σｔｃのカウントを中断する。これにより、触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になっている期間Ｐ１に相当する時間が算出される。積算時間算出部４４は、こうしてカウントした積算時間Σｔｃを記憶する。その後、タイミングｔ３３において、触媒２２の床温が再度所定温度Ｔｅｃ以上になると、積算時間算出部４４は積算時間Σｔｃのカウントを再開する。そして、触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃを下回ったタイミングｔ３４において積算時間Σｔｃのカウントを再び中断する。これにより、積算時間Σｔｃとして、期間Ｐ１に相当する時間と期間Ｐ２に相当する時間とを加算した時間が算出されることとなる。積算時間算出部４４は、このようにして触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になっている時間を積算し、記憶する。積算時間算出部４４は、以降は同様に、床温算出部４３によって算出された触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になる度に（期間Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５…）、その時間を加算して積算時間Σｔｃを算出し、記憶する。なお、積算時間算出部４４は、内燃機関の運転が停止されても積算時間Σｔｃを記憶している。そして、次に内燃機関の運転が開始されて触媒２２の床温が所定温度Ｔｅｃ以上になったときには、記憶されている積算時間Σｔｃからカウントを再開する。
【００１９】
ここで、マンガン酸化物が触媒２２に堆積し過ぎると、触媒２２を排気が通過しにくくなり、内燃機関の出力が低下する。また、排気通路１５における触媒２２よりも排気上流側の圧力が、触媒２２よりも排気下流側の圧力に比して大きくなることから、触媒２２がこの圧力差によって排気下流側に押されて脱落したり、排気バルブ２１が閉じにくくなったりすることもある。そのため、制御装置４０の噴射量制御部４１では、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量を、積算吸入空気量ΣＧａ及び積算時間Σｔｃに基づいて推定し、この量が許容量以上となったときに燃料噴射弁２０から噴射される燃料量を増量させる増量制御を実行する。
【００２０】
図４のフローチャートを参照して、噴射量制御部４１が実行する増量制御に係る一連の処理の流れについて説明する。噴射量制御部４１は、この一連の処理を所定周期毎に実行する。
【００２１】
図４に示すように、この一連の処理を実行すると、噴射量制御部４１は、投入燃料量推定部４２から積算吸入空気量ΣＧａを読込み（ステップＳ４００）、積算時間算出部４４から積算時間Σｔｃを読込む（ステップＳ４０１）。そして、積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。内燃機関に投入される燃料量が多くなることにより、触媒２２に供給されるマンガン酸化物の量が多くなると、触媒２２に堆積するマンガン酸化物の量も多くなる。そのため、触媒２２に詰まりが生じるおそれがある。所定量Ｇｔａは、こうした詰まりによって上述した不都合が生じるおそれのある燃料量の下限値に相当する積算吸入空気量よりも余裕を持って少ない積算吸入空気量に設定されている（前記下限値の燃料量相当の積算吸入空気量＞所定量Ｇｔａ）。すなわち、ステップＳ４０２の処理において、積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔａ以上であると判定した場合には（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量以上であると推測でき、仮に、触媒２２にそれ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなる。なお、積算吸入空気量ΣＧａは内燃機関に投入された燃料量を反映しており、このステップＳ４０２の処理において肯定判定された場合には、投入燃料量推定部４２によって推定された燃料量が所定量Ｑａ（所定量Ｇｔａ相当の燃料量）以上となる第１条件を満たす。すなわち、第１条件を満たすときには、触媒２２に相応にマンガン酸化物が堆積していると推測でき、それ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなるといえる。ステップＳ４０２の処理において肯定判定となった場合には、次にステップＳ４０３の処理に移行する。
【００２２】
ステップＳ４０３の処理では、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上であるか否かを判定する。触媒２２の床温が高温になっている時間が長いときほど触媒２２にマンガン酸化物が堆積しやすくなり、詰まりが生じやすくなる。所定時間ｔａは、こうした詰まりによって上述した不都合が生じるおそれのある積算時間の下限値から余裕を持って短い時間に設定されている（前記下限値＞所定時間ｔａ）。すなわち、ステップＳ４０３の処理において、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上であると判定した場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、すなわち第２条件を満たしている場合には、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量以上であると推測できる。そのため、仮に、触媒２２にそれ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなる。
【００２３】
このように、ステップＳ４０２の処理では、内燃機関に投入された燃料量を指標として触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が許容量以上であるか否かを推測し、ステップＳ４０３の処理では、触媒２２の床温が高温となっている時間を指標として触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が許容量以上であるか否かを推測している。そのため、これらステップＳ４０２及びステップＳ４０３の処理の双方において肯定判定された場合、すなわち、第１条件と第２条件との双方を満たす場合には、その後に、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物に起因して上述した不都合が生じる蓋然性が高いと判断できる。
【００２４】
そのため、噴射量制御部４１は、ステップＳ４０２及びステップＳ４０３の処理において肯定判定された場合に、図５に示すマップに基づいて燃料噴射量を増量するための増量補正量を算出する（ステップＳ４０４）。図５に示すように、増量補正量は、積算吸入空気量ΣＧａが多いときほど多くなるように、及び積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるように算出される。こうして増量補正量を算出すると、噴射量制御部４１は、吸入空気量Ｇａに基づき算出されたベース噴射量に増量補正量を加算してベース噴射量よりも増量された補正噴射量を算出する（ステップＳ４０５）。その後、積算吸入空気量ΣＧａ及び積算時間Σｔｃを初期値にリセットし（ステップＳ４０６）、この増量制御に係る一連の処理を終了する。制御装置４０は、噴射量制御部４１によって設定された補正噴射量に基づいて燃料噴射を実行させる。ベース噴射量は、空燃比が理論空燃比となるように設定されていることから、ベース噴射量よりも増量された補正噴射量で燃料噴射が実行されると、排気の雰囲気は炭化水素が多く、酸素が少ない還元雰囲気となる。その結果、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が還元されて脱離し、取り除かれる。
【００２５】
また、ステップＳ４０２の処理において、積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔａ未満であると判定した場合や（ステップＳ４０２：ＮＯ）、ステップＳ４０３の処理において、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ未満であると判定した場合には（ステップＳ４０３：ＮＯ）、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量未満であると推測する。すなわち、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物をすぐに除去しなくても詰まりによる影響は少ないと判断できる。そのため、こうした場合には、以降の処理を行わずに、この増量制御に係る一連の処理を終了する。この場合には、制御装置４０は、噴射量制御部４１によって吸入空気量Ｇａに基づき算出されたベース噴射量で燃料噴射を実行させる。
【００２６】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
（１）本実施形態では、内燃機関に投入された燃料量と相関を有する吸入空気量Ｇａを積算することにより積算吸入空気量ΣＧａを算出し、該積算吸入空気量ΣＧａに基づいて内燃機関に投入された燃料量を推定する。そして、推定された燃料量が所定量Ｑａ以上となる第１条件と、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、第１条件及び第２条件の少なくとも一方の条件を満たさないときに比して、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量を増量させる。これにより、排気を還元雰囲気として、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物を脱離させる。このときに増量される燃料量は、積算吸入空気量ΣＧａが多く内燃機関に投入された燃料量が多いときほど多くなるように、及び積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるように設定される。そのため、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が多い状況ほど燃料噴射量をより多く増量することもできる。したがって、本実施形態によれば、燃料噴射量の増量によって触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が取り除かれるため、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物を取り除く際に排気通路１５において燃料を爆発させる構成に比して、排気の温度が過度に上昇しにくくなり、触媒２２の劣化を抑えることができる。また、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量に合わせて燃料噴射量が適量に増量されるため、マンガン酸化物を除去する際に無駄に燃料が消費されることも抑えることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
内燃機関の制御装置の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態は、投入燃料量推定部における積算吸入空気量ΣＧａの算出方法が第１実施形態と異なっている。以下では、構成の異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２８】
吸入空気量Ｇａは、内燃機関に投入された燃料量に相関するだけでなく、排気温度にも相関するパラメータであり、吸入空気量Ｇａが多くなるほど触媒２２の床温も高くなる。触媒２２の床温が低いときには、触媒２２に付着したマンガン酸化物は振動などによって脱落する場合がある。触媒２２の床温が高いときには、触媒２２に付着したマンガン酸化物は熱によって固着しやすくなる。本実施形態では、投入燃料量推定部６０は、算出した吸入空気量Ｇａが設定された高負荷判定値Ｇａｈよりも大きいか否かを判定し、算出した吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈよりも大きいときに吸入空気量Ｇａを積算して積算吸入空気量ΣＧａを算出する。高負荷判定値Ｇａｈとしては、触媒２２に付着したマンガン酸化物が該触媒２２の熱によって固着するおそれのある床温の範囲内において、最も低い温度（例えば８５０℃）となる吸入空気量が設定されている。そのため、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上であるときには、触媒２２に付着したマンガン酸化物が固着するおそれがあると判断できる。吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となっているときの吸入空気量Ｇａを積算して、こうして触媒２２の床温が高くなっているときに内燃機関に投入された燃料量を推定することにより、触媒２２に詰まりを生じさせるおそれのあるマンガン酸化物の堆積量を精度良く推定できる。
【００２９】
内燃機関の最初の運転時には、投入燃料量推定部６０によって算出される積算吸入空気量ΣＧａは、初期値（例えば「０」）に設定されている。図６（ａ）に示すように、内燃機関の運転が開始されると、その運転状態に応じて吸入空気量Ｇａが変化する。投入燃料量推定部６０は、内燃機関の運転が開始されると、所定周期毎に吸入空気量Ｇａを算出する。投入燃料量推定部６０は、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ未満となっているときは、吸入空気量Ｇａの積算は行わず、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となっているときにおいて、算出した吸入空気量Ｇａを積算吸入空気量ΣＧａに積算する。すなわち、投入燃料量推定部６０は、図６（ｂ）に示すように、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となっているタイミングｔ６１〜タイミングｔ６２の間において、算出した吸入空気量Ｇａを積算吸入空気量ΣＧａに積算することで積算吸入空気量ΣＧａを増加させる。これにより、タイミングｔ６１〜タイミングｔ６２の期間において気筒１１内に導入された吸入空気量Ｇａが積算吸入空気量ΣＧａに加算される。その後、吸入空気量Ｇａが再度高負荷判定値Ｇａｈ以上になると（タイミングｔ６３〜タイミングｔ６４）、投入燃料量推定部６０は、算出した吸入空気量Ｇａを積算吸入空気量ΣＧａに積算する。これにより、積算吸入空気量ΣＧａは、タイミングｔ６１〜タイミングｔ６２の期間において気筒１１内に導入された吸入空気量Ｇａの総量と、タイミングｔ６３〜タイミングｔ６４の期間において気筒１１内に導入された吸入空気量Ｇａの総量とを加算した量に等しい量となる。以降は同様に、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となる度に、吸入空気量Ｇａの積算が行われる。このため、投入燃料量推定部６０によって算出される積算吸入空気量ΣＧａは、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となっている間に気筒１１内に導入された吸入空気量Ｇａの総和となる。本実施形態では、投入燃料量推定部６０がこうして積算吸入空気量ΣＧａを算出することにより、触媒２２の床温がマンガン酸化物が固着するおそれのある温度まで上昇しているときに内燃機関に投入された燃料量を推定している。噴射量制御部４１は、投入燃料量推定部６０によって算出された積算吸入空気量ΣＧａに基づき、増量制御を実行する。
【００３０】
図７示すように、噴射量制御部４１は、増量制御に係る一連の処理を実行すると、まず投入燃料量推定部６０から積算吸入空気量ΣＧａを読込み（ステップＳ７００）、積算時間算出部４４から積算時間Σｔｃを読込む（ステップＳ７０１）。そして、積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。上述したように、触媒２２の床温が低いときには、触媒２２に付着したマンガン酸化物は振動などによって脱落する場合がある一方で、触媒２２の床温が高いときには、触媒２２に付着したマンガン酸化物は熱によって固着しやすくなる。そのため、触媒２２の床温が高いときに内燃機関に投入される燃料量を推定することにより、触媒２２に堆積するマンガン酸化物の量を精度良く推定できることもある。所定量Ｇｔｂは、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となっているときに内燃機関に投入された燃料量において、上述した不都合が生じるおそれのあるときの燃料量の下限値に相当する積算吸入空気量よりも余裕を持って少ない積算吸入空気量に設定されている（前記下限値の燃料量相当の積算吸入空気量＞所定量Ｇｔｂ）。すなわち、ステップＳ７０２の処理において、積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔｂ以上であると判定した場合には（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量以上であると推測でき、仮に、触媒２２にそれ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなる。なお、積算吸入空気量ΣＧａは吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上となっているときに内燃機関に投入された燃料量を反映しており、このステップＳ７０２の処理において肯定判定された場合には、投入燃料量推定部６０によって推定された燃料量が所定量Ｑｂ（所定量Ｇｔｂ相当の燃料量）以上となる第１条件を満たす。すなわち、第１条件を満たすときには、触媒２２に相応にマンガン酸化物が堆積していると推測でき、それ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなるといえる。ステップＳ７０２の処理において肯定判定となった場合には、次にステップＳ４０３の処理に移行する。なお、ステップＳ４０３から以降は、第１実施形態におけるステップＳ４０３〜Ｓ４０６の処理と同様であり、説明を省略する。
【００３１】
また、ステップＳ７０２の処理において、積算吸入空気量ΣＧａが所定量Ｇｔｂ未満であると判定した場合には（ステップＳ７０２：ＮＯ）、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量未満であると推測する。すなわち、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物をすぐに除去しなくても詰まりによる影響は少ないと判断できる。そのため、こうした場合には、以降の処理を行わずに、この増量制御に係る一連の処理を終了する。この場合には、制御装置４０は、噴射量制御部４１によって吸入空気量Ｇａに基づき算出されたベース噴射量で燃料噴射を実行させる。
【００３２】
本実施形態の作用効果について説明する。
（２）本実施形態では、内燃機関に投入された燃料量と相関を有する吸入空気量Ｇａに基づいて、該吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上であるときの積算吸入空気量ΣＧａを算出する。そして、積算吸入空気量ΣＧａに基づいて吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上であるときに内燃機関に投入された燃料量を推定する。吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上であるときには、触媒２２に付着したマンガン酸化物が固着して堆積するおそれがある。そのため、本実施形態では、触媒２２に固着して堆積しているマンガン酸化物の量が吸入空気量Ｇａに基づいて推定されることになる。そして、この吸入空気量Ｇａに基づいて推定された燃料量が所定量Ｑｂ以上となる第１条件と、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、第１条件及び第２条件の少なくとも一方の条件を満たさないときに比して、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量を増量させる。これにより、排気を還元雰囲気として、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物を脱離させる。このときに増量される燃料量は、吸入空気量Ｇａが高負荷判定値Ｇａｈ以上であるときの積算吸入空気量ΣＧａが多くなるほど多くなるように、すなわち、触媒２２の床温がマンガン酸化物が固着するほど高いときに内燃機関に投入された燃料量が多いときほど多くなるように設定される。また、積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるようにも設定される。そのため、触媒２２に固着して堆積しているマンガン酸化物の量が多くなるほど燃料噴射量がより多く増量される。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば、燃料噴射量の増量によって触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が取り除かれるため、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物を取り除く際に排気通路１５において燃料を爆発させる構成に比して、排気の温度が過度に上昇しにくくなり、触媒２２の劣化を抑えることができる。また、触媒２２に固着して詰まりを生じさせるおそれのあるマンガン酸化物の堆積量を精度良く推定することもでき、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量に合わせて噴射される燃料量を適量にする上で、より適切な構成を実現できる。
【００３４】
（第３実施形態）
内燃機関の制御装置の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態は、投入燃料量推定部の構成が第１実施形態及び第２実施形態と異なっている。以下では、構成の異なる部分を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３５】
投入燃料量推定部７０は、燃料タンク３３への給油回数を記憶する。なお、例えば、燃料タンク３３に貯留されている燃料の量を検出する燃料レベルセンサを設け、燃料レベルセンサによって検出される燃料量が所定値以上変化したときに、給油がなされたと判断することができる。燃料タンク３３の容量は一定であることから、給油回数によって内燃機関に投入された燃料量を推定することができる。すなわち、給油回数は内燃機関に投入された燃料量と相関を有するパラメータであり、給油回数が多いときほど内燃機関に投入された燃料量が多いと判断できる。内燃機関の最初の運転時には、給油回数は初期値（例えば「０」）に設定されている。そして、ガソリンスタンドなどにおいて燃料タンク３３へ燃料を充填する度に給油回数を１ずつ増加させて記憶する。投入燃料量推定部７０には、燃料タンク３３の容量が記憶されており、この容量と給油回数とを乗算することにより、内燃機関に投入された燃料量が推定される。こうした投入燃料量推定部７０を備える制御装置４０では、次のようにして増量制御が実行される。
【００３６】
図８に示すように、増量制御に係る一連の処理を実行すると、噴射量制御部４１は、投入燃料量推定部７０から給油回数を読込み（ステップＳ８００）、積算時間算出部４４から積算時間Σｔｃを読込む（ステップＳ８０１）。そして、給油回数が所定回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ８０２）。内燃機関に投入された燃料量に起因して触媒２２にマンガン酸化物が堆積して詰まりを生じるおそれがある。所定回数は、こうした詰まりによって上述した不都合が生じるおそれのある燃料量の下限値に相当する給油回数よりも余裕を持って少ない回数に設定されている（前記下限値に相当する給油回数＞所定回数）。すなわち、ステップＳ８０２の処理において、給油回数が所定回数以上であると判定した場合には（ステップＳ８０２：ＹＥＳ）、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量以上であると推測でき、仮に、触媒２２にそれ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性がある。なお、給油回数は内燃機関に投入された燃料量を反映しており、このステップＳ８０２の処理において肯定判定された場合には、投入燃料量推定部７０によって推定された燃料量が所定量Ｑｃ（上記所定回数相当の燃料量）以上となる第１条件を満たす。すなわち、第１条件を満たすときには、触媒２２に相応にマンガン酸化物が堆積していると推測でき、それ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなるといえる。ステップＳ８０２の処理において肯定判定となった場合には、次にステップＳ８０３の処理に移行する。
【００３７】
ステップＳ８０３の処理では、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上であるか否かを判定する。ステップＳ８０３の処理において、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上であると判定した場合（ステップＳ８０３：ＹＥＳ）、すなわち第２条件を満たしている場合には、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量以上であると推測できる。そのため、仮に、触媒２２にそれ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなる。
【００３８】
このように、ステップＳ８０２の処理では、内燃機関に投入された燃料量を指標として触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が許容量以上であるか否かを推測し、ステップＳ８０３の処理では、触媒２２の床温が高温となっている時間を指標として触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が許容量以上であるか否かを推測している。そのため、これらステップＳ８０２及びステップＳ８０３の処理の双方において肯定判定された場合、すなわち、第１条件と第２条件との双方を満たす場合には、その後に、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物に起因して上述した不都合が生じる蓋然性が高いと判断できる。
【００３９】
そのため、噴射量制御部４１は、ステップＳ８０２及びステップＳ８０３の処理において肯定判定された場合に、図９に示すマップに基づいて燃料噴射量を増量するための増量補正量を算出する（ステップＳ８０４）。図９に示すように、増量補正量は、給油回数が多いときほど多くなるように、及び積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるように算出される。こうして増量補正量を算出すると、噴射量制御部４１は、吸入空気量Ｇａに基づき算出されたベース噴射量に増量補正量を加算してベース噴射量よりも増量された補正噴射量を算出する（ステップＳ８０５）。その後、給油回数及び積算時間Σｔｃを初期値にリセットして（ステップＳ８０６）、この増量制御に係る一連の処理を終了する。制御装置４０は、噴射量制御部４１によって設定された補正噴射量に基づいて燃料噴射を実行させる。その結果、排気の雰囲気は炭化水素が多く、酸素が少ない還元雰囲気となり、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物が還元されて脱離し、取り除かれる。
【００４０】
また、ステップＳ８０２の処理において、給油回数が所定回数未満であると判定した場合や（ステップＳ８０２：ＮＯ）、ステップＳ８０３の処理において、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ未満であると判定した場合には（ステップＳ８０３：ＮＯ）、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物の量が許容量未満であると推測する。すなわち、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物をすぐに除去しなくても詰まりによる影響は少ないと判断できる。そのため、こうした場合には、以降の処理を行わずに、この増量制御に係る一連の処理を終了する。この場合には、制御装置４０は、噴射量制御部４１によって吸入空気量Ｇａに基づき算出されたベース噴射量で燃料噴射を実行させる。
【００４１】
本実施形態では、給油回数に基づいて内燃機関に投入された燃料量を推定し、該燃料量が所定量Ｑｃ以上となる第１条件と、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、第１条件及び第２条件の少なくとも一方の条件を満たさないときに比して、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量を増量させる。また、増量される燃料量を、内燃機関に投入された燃料量が多いときほど多くなるように、及び積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるように設定している。したがって、本実施形態であっても、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物を取り除く際に排気通路１５において燃料を爆発させる構成に比して、排気の温度が過度に上昇しにくくなり、触媒２２の劣化を抑えることができるといった上述した作用効果を得ることはできる。
【００４２】
上記各実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・投入燃料量推定部は、積算吸入空気量ΣＧａと給油回数との両方を算出するものであってもよい。こうした場合には、噴射量制御部４１が実行する増量制御では、図４に示すフローチャートと同様の処理を実行するとともに、ステップＳ４０４の処理では、図９に示すマップに基づいて、給油回数と積算時間Σｔｃとから増量補正量を算出してもよい。また、図８に示すフローチャートと同様の処理を実行するとともに、ステップＳ８０４の処理では、図５に示すマップに基づいて、積算吸入空気量ΣＧａと積算時間Σｔｃとから増量補正量を算出してもよい。こうした構成であっても、内燃機関に投入された燃料量を推定することができ、この推定された燃料量が所定量以上となる第１条件と、積算時間Σｔｃが所定時間ｔａ以上となる第２条件との双方の条件を満たすときに、燃料噴射弁２０から噴射される燃料量を増量させることができる。また、増量される燃料量を、内燃機関に投入された燃料量が多いときほど多くなるように、及び積算時間Σｔｃが長いときほど多くなるように設定できる。したがって、こうした構成であっても、触媒２２に堆積しているマンガン酸化物を取り除く際に排気通路１５において燃料を爆発させる構成に比して、排気の温度が過度に上昇しにくくなり、触媒２２の劣化を抑えることができるといった上述した作用効果を得ることはできる。
【００４３】
・投入燃料量推定部４２，６０は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて吸入空気量Ｇａを算出していたが、吸気通路１４にエアフローメータを設け、該エアフローメータによって吸入空気量Ｇａを検出するようにしてもよい。
【００４４】
・第１条件における所定量を、所定量Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃとして説明したが、第１条件における所定量は、要は、触媒２２に相応にマンガン酸化物が堆積していると推測でき、それ以上マンガン酸化物が堆積して詰まりが進行すると上述した不都合が生じる可能性が高くなる燃料量に設定すればよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…ピストン、１１…気筒、１２…シリンダヘッド、１３…燃焼室、１４…吸気通路、１４Ａ…吸気管、１４Ｂ…吸気ポート、１５…排気通路、１５Ａ…排気ポート、１５Ｂ…排気管、１６…スロットルバルブ、１９…吸気バルブ、２０…燃料噴射弁、２１…排気バルブ、２２…触媒、２６…点火プラグ、３０…燃料供給系、３１…高圧パイプ、３２…燃料供給通路、３３…燃料タンク、３４…燃料ポンプ、４０…制御装置、４１…噴射量制御部、４２，６０，７０…投入燃料量推定部、４３…床温算出部、４４…積算時間算出部、５０…アクセルセンサ、５１…回転速度センサ。
【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】
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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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