(57)【要約】【課題】燃料カット中に排気浄化触媒に吸着する酸素をより早期に消費させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】液体燃料を噴射する液体燃料噴射部（２２）と、気体燃料を噴射する気体燃料噴射部（２１）と、燃焼室（２４）内で点火火花を生じさせる点火部（２０）とを有する内燃機関（１０）を備え、排気通路（１７）に設けられた排気浄化用の触媒（１９）で排気を浄化させるようにした内燃機関システムに適用される内燃機関の制御装置（８１）であって、液体燃料と空気との混合気を燃焼させる燃焼部と、所定の液体燃料カット条件の成立に伴い液体燃料カットを実行する液体燃料カット部と、燃焼部による制御中に液体燃料カットが実行され、その期間中に、点火部による点火を停止させた状態で、噴射条件の成立に伴って気体燃料噴射部による気体燃料の噴射を実施させる実施部と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を噴射する液体燃料噴射部（２２）と、気体燃料を噴射する気体燃料噴射部（２１）と、燃焼室（２４）内で点火火花を生じさせる点火部（２０）とを有する内燃機関（１０）を備え、該内燃機関における燃焼後の排気を、排気通路（１７）に設けられた排気浄化用の触媒（１９）で浄化させるようにした内燃機関システムに適用される内燃機関の制御装置（８１）であって、
前記液体燃料噴射部により噴射された前記液体燃料と空気との混合気を、前記点火部により生じる前記点火火花により燃焼させる燃焼部と、
所定の液体燃料カット条件の成立に伴い一時的に前記液体燃料の噴射を停止して液体燃料カットを実行する液体燃料カット部と、
前記燃焼部による制御中に、前記液体燃料カット条件が成立することで液体燃料カット部により前記液体燃料カットが実行されている期間中に、前記点火部による点火を停止させた状態で、噴射条件の成立に伴って前記気体燃料噴射部による前記気体燃料の噴射を実施させる実施部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃焼部は、前記液体燃料カット部により実行されている前記液体燃料カット中に、前記液体燃料カット条件が不成立となることで、前記液体燃料と前記空気との前記混合気を前燃焼室内で燃焼させる制御を再開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。
【請求項３】
前記燃焼部は、前記液体燃料カット部により実行されている前記液体燃料カット中に、前記液体燃料カット条件が不成立となることで、所定時間が経過するまで前記気体燃料噴射部により噴射された前記気体燃料を用いて前記燃焼室内で燃焼させ、その後、前記液体燃料噴射部により噴射された前記液体燃料を用いて前記燃焼室内で燃焼を行わせ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。
【請求項４】
前記内燃機関は、吸気通路（１４）に前記燃焼室に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブ（１５）を備え、
前記液体燃料カット条件は、前記内燃機関の回転速度が第一所定回転速度よりも高いことを含み、
前記液体燃料カット部は、前記液体燃料カット条件の成立に伴い、前記スロットルバルブの開度を所定開度に制御し、前記内燃機関の回転速度が前記第一所定回転速度よりも高く設定された第二所定回転速度よりも低い場合に、前記スロットルバルブの開度を前記所定開度よりも開く側に制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記液体燃料カット部は、前記内燃機関の回転速度が前記第二所定回転速度よりも低くなるにつれ、前記スロットルバルブの開度を前記所定開度よりも徐々に開く側に制御していくことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、複数の気筒（２４）を備えており、
前記実施部は、予め設定された所定の気筒のみで制御を実施することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、排気通路に流入する排気の流量を検出する排気流量検出部（５４）を備え、
前記噴射条件は、前記排気流量検出部により検出された排気流量の積算値が閾値よりも大きくなることを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記噴射条件は、前記触媒が活性状態であることを含むことを特徴とする請求項１乃至７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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関（エンジン）の排気中に含まれるＨＣやＣＯ、ＮＯｘなどを浄化するための触媒として三元触媒が知られており、ポート噴射式や筒内噴射式のガソリンエンジンにおいて、三元触媒の酸素ストレージ能を利用して排気の浄化が行われている。
【０００３】
ここで、エンジン運転中では、所定の燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に停止してエンジンを燃焼停止状態にすることがある。この場合、燃料やその燃焼後の排気を含まない空気が排気浄化触媒に供給されることにより、排気浄化触媒が酸素吸蔵過多の状態になる。その結果、燃料カットからの復帰直後において排気浄化触媒のＮＯｘ浄化能が低下することがある。そこで例えば特許文献１では、液体燃料（ガソリン）を用いる内燃機関において、燃料カットからの復帰直後に燃料噴射量を一時的に増量補正することにより空燃比をリッチ化させ、排気浄化触媒に吸着した酸素を早期に消費させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料カットからの復帰直後において燃料噴射量の増量補正量が過剰になると、液体燃料が燃焼しきれずに気筒の壁面等に付着するおそれがある。このため、燃料噴射量を増量補正するにも限度があり、排気浄化触媒に吸着した酸素を早期に消費させる上で未だ改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃料カット中に排気浄化触媒に吸着する酸素をより早期に消費させることのでき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】
【０００７】
本発明は、液体燃料を噴射する液体燃料噴射部と、気体燃料を噴射する気体燃料噴射部と、燃焼室内で点火火花を生じさせる点火部とを有する内燃機関を備え、該内燃機関における燃焼後の排気を、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒で浄化させるようにした内燃機関システムに適用される内燃機関の制御装置であって、前記液体燃料噴射部により噴射された前記液体燃料と空気との混合気を、前記点火部により生じる前記点火火花により燃焼させる燃焼部と、所定の液体燃料カット条件の成立に伴い一時的に前記液体燃料の噴射を停止して液体燃料カットを実行する液体燃料カット部と、前記燃焼部による制御中に、前記液体燃料カット条件が成立することで液体燃料カット部により前記液体燃料カットが実行されている期間中に、前記点火部による点火を停止させた状態で、噴射条件の成立に伴って前記気体燃料噴射部による前記気体燃料の噴射を実施させる実施部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、制御装置は、液体燃料を噴射する液体燃料噴射部と、気体燃料を噴射する気体燃料噴射部とを備える内燃機関を備え、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒で浄化させるようにした内燃機関システムに適用されるものである。このような構成において、所定の液体燃料カット条件の成立に伴い、液体燃料カット部により液体燃料カットを実行すると、液体燃料カット期間中、排気通路に空気が流入し、触媒に酸素が過剰に吸着する。この状態で、液体燃料カットから復帰すると、触媒に酸素が過剰に吸着しているために、ＮＯｘの排出量が多くなってしまうおそれがある。よって、従来では、液体燃料カットからの復帰直後において液体燃料の噴射量の増量補正を行う事で、空燃比をリッチ化させ、排気浄化用の触媒に吸着した酸素を消費させている。しかし、液体燃料の噴射量が過剰になると、液体燃料が燃焼しきれずに気筒の壁面等に付着するおそれがある。このため、燃料噴射量を増量補正するにも限度があり、排気浄化用の触媒に吸着した酸素を早期に消費させる上で未だ改善の余地がある。
【０００９】
上記問題を考慮し、実施部は、液体燃料カット期間中に、点火部による点火を停止させた状態で、噴射条件の成立に伴って気体燃料噴射部による気体燃料の噴射を実施させる。これにより、液体燃料カット中に、噴射する燃料を気体燃料とすることで、燃焼室内を通過する際に燃料が壁面に付着する事がなく、排気浄化用の触媒に吸着する酸素をより早期に消費させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るエンジン制御システムの全体を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るエンジン制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係るエンジン制御システムの動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）と液体燃料であるガソリンとをエンジン燃焼用の燃料として使用する、いわゆるバイフューエルタイプの車載多気筒エンジンの燃料噴射システムとして具体化している。なお、ＣＮＧは、一般にメタンを主成分としている。
【００１２】
本システムの全体概略図を図１に示す。
【００１３】
図１に示す内燃機関（エンジン）１０は直列３気筒の火花点火式エンジンよりなり、その吸気ポート及び排気ポートには吸気系統１１、排気系統１２がそれぞれ接続されている。吸気系統１１は、吸気マニホールド１３と吸気管（吸気通路に該当）１４とを有している。吸気マニホールド１３は、エンジン１０の吸気ポートに接続される複数（エンジン１０の気筒数分）の分岐管部１３ａと、その上流側であって吸気管１４に接続される集合部１３ｂとを有している。吸気管１４には、空気量調整手段としてのスロットル弁（スロットルバルブに該当）１５が設けられている。このスロットル弁１５は、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５ａにより開度調節される電子制御式のスロットル弁として構成されている。スロットル弁１５の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５ａに内蔵されたスロットル開度センサ１５ｂにより検出される。また、スロットル弁１５よりも上流側には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ（排気流量検出部に該当）５４が設けられている。エンジン１０の吸気ポートには吸気弁が設けられており、吸気弁の開動作により空気と燃料との混合気が気筒２４内（シリンダ内）に導入される。
【００１４】
排気系統１２は、排気マニホールド１６と排気管（排気通路に該当）１７とを有している。排気マニホールド１６は、エンジン１０の排気ポートに接続される複数（エンジン１０の気筒数分）の分岐管部１６ａと、その下流側であって排気管１７に接続される集合部１６ｂとを有している。エンジン１０の排気ポートには排気弁が設けられており、排気弁の開動作によりエンジン１０内での燃料燃焼後の排気が各気筒２４内から排気管１７に排出される。排気管１７には、排気の成分を検出する排気センサとしての空燃比センサ１８と、排気を浄化する触媒１９と、触媒１９の温度を直接検出する触媒温度センサ５５と、が設けられている。触媒１９は、例えば三元触媒よりなり、セラミックス製の担体に白金、パラジウム、ロジウム等の金属を担持させることで構成されている。
【００１５】
エンジン１０の各気筒２４には点火プラグ（点火部）２０が設けられている。点火プラグ２０には、点火コイル等よりなる点火装置２０ａを通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２０の対向電極間に火花放電が発生し、気筒２４内（燃焼室内）に導入された燃料が着火され燃焼に供される。
【００１６】
また、本システムは、エンジン１０に対して燃料を噴射供給する燃料噴射手段として、気体燃料（ＣＮＧ燃料）を噴射する第１噴射弁２１と、液体燃料（ガソリン）を噴射する第２噴射弁２２とを有している。したがって、第１噴射弁２１は気体燃料噴射部に該当し、第２噴射弁２２は液体燃料噴射部に該当する。
【００１７】
これら噴射弁２１，２２のうち、第１噴射弁２１は、吸気マニホールド１３の分岐管部１３ａに燃料を噴射するポート噴射式であり、第２噴射弁２２は、エンジン１０の気筒２４内に燃料を直接噴射する直噴式となっている。各噴射弁２１，２２は、電磁駆動部が電気的に駆動されることで弁体が閉位置から開位置にリフトされる開閉タイプの制御弁であり、制御部８０から入力されるオン／オフ式の開弁駆動信号によりそれぞれ開弁駆動される。これら各噴射弁２１，２２は、通電により開弁し、通電遮断により閉弁するとともに、通電時間に応じた量の燃料（気体燃料、液体燃料）を噴射する。
【００１８】
ここで、第１噴射弁２１に対して気体燃料を供給する気体燃料供給部４０と、第２噴射弁２２に対して液体燃料を供給する液体燃料供給部５０とについて説明する。気体燃料供給部４０において、第１噴射弁２１にはガス配管４１を介してガスタンク４２が接続されている。ガス配管４１の途中には、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の圧力を減圧調整する圧力調整機能を有するレギュレータ４３が設けられている。レギュレータ４３は、ガスタンク４２内に貯蔵された高圧状態（例えば最大２０ＭＰａ）の気体燃料が、第１噴射弁２１の噴射圧である所定の設定圧（例えば０．２〜１．０ＭＰａの範囲内の一定圧）になるように減圧調整するものである。減圧調整後の気体燃料は、ガス配管４１を通って第１噴射弁２１に供給される。
【００１９】
ガス配管４１には更に、ガスタンク４２の燃料出口の付近に配置されたタンク主止弁４４と、タンク主止弁４４よりも下流側であってレギュレータ４３の燃料入口の付近に配置された遮断弁４５とが設けられている。これら各弁４４，４５によって、ガス配管４１における気体燃料の流通が許容及び遮断される。タンク主止弁４４及び遮断弁４５はいずれも電磁式の開閉弁であり、非通電時において気体燃料の流通が遮断され、通電時において気体燃料の流通が許容される常閉式である。また、ガス配管４１において、レギュレータ４３の上流側及び下流側にはそれぞれ、燃料圧力を検出する圧力センサ４６ａ，４６ｂと、燃料温度を検出する燃料温度センサ４７ａ，４７ｂと、が設けられている。
【００２０】
液体燃料供給部５０において、第２噴射弁２２には、燃料配管５１を介して燃料タンク５２が接続されている。また、燃料配管５１には、燃料タンク５２内の液体燃料を第２噴射弁２２に給送する燃料ポンプ５３が設けられている。
【００２１】
その他、本システムには、エンジン始動時にエンジン１０に初期回転を付与する始動装置としてのスタータ２５が設けられている。
【００２２】
制御部８０は、ＣＰＵ８１と、ＲＯＭ８２と、ＲＡＭ８３と、バックアップＲＡＭ８４と、インターフェース８５と、双方向バス８６とを備えている。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、バックアップＲＡＭ８４及びインターフェース８５は、双方向バス８６によって互いに接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ８１は、本システムにおける各部の動作を制御するためのルーチン（プログラム）を実行する。このため、ＣＰＵ８１は、燃焼部、液体燃料カット部、及び実施部に該当する。ＲＯＭ８２には、ＣＰＵ８１が実行するルーチン、及びこのルーチン実行の際に参照されるマップ類（マップの他、テーブルや関係式等を含む）、パラメータ等の各種データが予め格納されている。ＲＡＭ８３は、ＣＰＵ８１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納する。バックアップＲＡＭ８４は、電源が投入された状態でＣＰＵ８１の制御下でデータを適宜格納するとともに、この格納されたデータを電源遮断後も保持する。
【００２４】
インターフェース８５は、上述したスロットル開度センサ１５ｂ、空燃比センサ１８、圧力センサ４６ａ，４６ｂ、燃料温度センサ４７ａ，４７ｂ、エアフローメータ５４、触媒温度センサ５５や、本システムに設けられたその他のセンサ類（クランク角センサ、カム角センサ、冷却水温センサ、車速センサ、アクセルセンサ等）と電気的に接続されており、これらのセンサからの出力（検出信号）をＣＰＵ８１に伝達する。また、インターフェース８５は、スロットルアクチュエータ１５ａ、点火装置２０ａ、各噴射弁２１，２２、タンク主止弁４４、遮断弁４５等の駆動部と電気的に接続されており、ＣＰＵ８１から送出された駆動信号を駆動部に向けて出力することによりこれら駆動部を駆動させる。すなわち、制御部８０は、上述のセンサ類の出力信号等に基づいてエンジン１０の運転状態を取得し、その取得した運転状態に基づいて上述の駆動部の制御を実施する。
【００２５】
具体的には、エアフローメータ５４により検出される検出値に基づいて吸入空気量（エンジン負荷）を算出し、算出された吸入空気量に基づいてスロットルアクチュエータ１５ａの駆動を制御する。また、算出された吸入空気量及びクランク角センサにより検出されるエンジン回転速度等に基づいて燃料噴射量を算出し、その算出値に基づいて各噴射弁２１，２２の駆動を制御する。また、吸入空気量及びエンジン回転速度等に基づいて最適点火時期を算出し、その最適点火時期で点火が行われるように点火装置２０ａの駆動を制御する。
【００２６】
制御部８０は、タンク内の燃料残量や、図示しない燃料選択スイッチからの入力信号等に応じて、エンジン１０内での燃焼に使用する燃料を選択的に切り替えている。具体的には、ガスタンク４２内の気体燃料の残存量が所定量を下回った場合又は燃料選択スイッチにより液体燃料の使用が選択されている場合には、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射によりエンジン１０内での燃焼を実施する。また、燃料タンク５２内の液体燃料の残存量が所定量を下回った場合又は燃料選択スイッチにより気体燃料の使用が選択されている場合には、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射によりエンジン１０内での燃焼を実施する。
【００２７】
タンク内の燃料残量が、液体燃料・気体燃料共に充分である状態において、液体燃料を用いて気筒２４内で燃焼を実施している場合を想定する。この場合、エンジン１０では、燃料カット条件が成立した場合に、燃料カットが実施され、燃焼を休止する状態（燃料カット状態）に移行する。本実施形態では、燃料カット条件とは、アクセルペダルの踏込みが解除され、かつエンジン回転速度が所定の燃料カット復帰回転速度よりも高いこととして設定される。この場合、燃料カット中には触媒１９がリーン雰囲気で満たされ、その状態のままでは触媒１９に酸素が吸着し、燃焼再開後において触媒１９の排気浄化能が低下するおそれがある。
【００２８】
よって、従来では、燃料カットからの復帰直後において液体燃料の噴射量の増量補正を行う事で、空燃比をリッチ化させ、触媒１９に吸着した酸素を消費させている。しかし、液体燃料の噴射量が過剰になると、液体燃料が燃焼しきれずに気筒２４の壁面等に付着するおそれがある。このため、燃料噴射量を増量補正するにも限度があり、触媒１９に吸着した酸素を早期に消費させる上で未だ改善の余地がある。
【００２９】
上記問題を考慮し、燃料カット期間中に、点火プラグ２０による点火を停止させた状態で、噴射条件の成立に伴って第１噴射弁２１による気体燃料の噴射を実施させる。この制御により、液体燃料と異なり気体燃料は気筒２４の壁面などに付着することがないため、気筒２４内を気体燃料が素通りする際に壁面に燃料が付着することを抑制する事ができる。
【００３０】
本実施形態では、気体燃料としてメタンを主成分とするＣＮＧを使用している。主成分であるメタンは、液体燃料を用いる場合に比べてリッチ限界（燃料を燃焼させる際に失火等の異常燃焼を生じさせない空燃比として定めた値）が狭い。このため、ＣＮＧをリッチ側に増量して燃焼を実施した場合に不都合が懸念される。しかし、本制御ではＣＮＧを燃焼させずに触媒１９に供給することとしたため、不都合の発生を抑制できる。よって、燃料噴射量についてリッチ限界を超えて大きく増量補正することができるため、燃料カット中に触媒１９に吸着する酸素をより早期に消費させることが可能となる。
【００３１】
本実施形態において、噴射条件は、触媒１９が活性状態であり、且つエアフローメータ５４により検出された吸入空気量に基づいて算出された排気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことと設定される。燃料カット中、排気管１７に空気が流入するため、排気流量の積算値から触媒１９に吸着される酸素の量が推測できる。このため、閾値とは触媒１９の排気浄化能が低下するおそれがある酸素吸着量として設定される。
【００３２】
図２は、エンジン制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は制御部８０のＣＰＵ８１により所定周期で繰り返し実施される。
【００３３】
まず、ステップＳ１００において、燃料カット条件が成立しているか否かで、燃料カット中であるか否かを判定する。燃料カット条件が成立しておらず、燃料カットが実施されていないと判定した場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、本制御を終了する。燃料カット条件が成立しており、燃料カットが実施されていると判定した場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進む。
【００３４】
ステップＳ１１０では、触媒１９が活性状態にあるか否かを判定する。本実施形態では、触媒温度センサ５５により検出された触媒１９の温度が所定温度よりも高い場合に、触媒１９の温度が活性化温度に達しているとして、触媒１９の活性状態が判定される。触媒１９が活性状態でなければ、気体燃料を供給しても触媒１９に吸着している酸素を消費することはできない。したがって、触媒１９が不活性状態にあると判定した場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、第１噴射弁２１により気体燃料を噴射しても、触媒１９に吸着している酸素を消費できないとして、本制御を終了する。触媒１９が活性状態にあると判定された場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、第１噴射弁２１により気体燃料を噴射することで、触媒１９に吸着している酸素を消費できるとして、ステップＳ１２０に進む。
【００３５】
ステップＳ１２０では、現在のエンジン１０の回転速度（実回転速度）と燃料カット復帰回転速度（第一所定回転速度に該当）との差が所定値よりも大きいか否かを判定する。所定値は、所定回転速度（第二所定回転速度に該当）と燃料カット復帰回転速度との差として設定される。所定回転速度は、燃料カット復帰回転速度よりも大きい値として設定される。
【００３６】
実回転速度と燃料カット復帰回転速度との差が所定値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、燃料カットから復帰するまでの時間が長く、その期間に触媒１９に空気が多量に流入するとして、ステップＳ１３０においてスロットル弁１５の開度を所定開度に制御する。このとき、所定開度は、アイドル運転時の開度よりも閉じ側であり、且つ全閉よりも開く側の開度として設定される。そして、ステップＳ１４０に進む。実回転速度と燃料カット復帰回転速度との差が所定値よりも小さいと判定した場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、燃料カットから復帰するまでの時間が短く、気筒２４内での液体燃料の燃焼再開に備え、ステップＳ１７０においてスロットル弁１５の開度を所定開度よりも開く側に制御する。具体的には、アイドル運転時の開度に制御する。そして、ステップＳ１４０に進む。
【００３７】
ステップＳ１４０では、燃料カット中に排気管１７に流入した排気流量の積算値を算出する。排気流量は、エアフローメータ５４より検出された吸入空気量から算出される。そして、ステップＳ１５０に進む。ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で算出された排気流量の積算値が閾値よりも大きいか否かを判定する。排気流量の積算値が閾値よりも小さいと判定した場合には（Ｓ１５０：ＮＯ）、触媒１９の酸素吸着量が少ないとして、本制御を終了する。排気流量の積算値が閾値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、触媒１９の酸素吸着量が多いとして、ステップＳ１６０に進む。
【００３８】
ステップＳ１６０では、ステップＳ１１０及びステップＳ１５０の判定により噴射条件が成立したとして、点火プラグ２０による点火を停止させた状態で、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射を実施させる。そして、本制御を終了する。本実施形態では、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射は、全気筒２４で実施されるものではなく、予め設定されている所定の気筒２４で行われるものとする。
【００３９】
次に、図３を参照して本システムの動作を説明する。
【００４０】
なお、図３において「燃料カット要求」は、燃料カット要求が発生したか否かをＯＮ／ＯＦＦで表すものである。「液体燃料噴射」は第２噴射弁２２によって液体燃料の噴射が実施されたか否かを示しており、「気体燃料噴射」は第１噴射弁２１によって気体燃料の噴射が実施されたか否かを示している。「触媒内雰囲気」は、空燃比センサ１８により検出された空燃比がリッチ（Ｒ）側にあるのか、リーン（Ｌ）側にあるのかを示している。「回転速度」は、エンジン１０の回転速度を表しており、「スロットル開度」は、スロットル弁１５の開度を表している。
【００４１】
まず、スロットル弁１５の開度が大きい状態、すなわちアクセルペダルが踏込まれている状態では、燃料カット条件が成立しない。この為、第２噴射弁２２により液体燃料が噴射され、その液体燃料と空気とから成る混合気を気筒２４内で燃焼させ、それによりエンジン１０に回転トルクが生じている。このとき、気筒２４内で液体燃料がストイキ空燃比で燃焼されており、触媒内雰囲気はストイキ状態となっている。
【００４２】
そして、アクセルペダルが解除され、エンジン１０の回転速度が燃料カット復帰回転速度よりも高いことで、燃料カット条件が成立し、燃料カット要求が生じる（時間ｔ１参照）。これにより、第２噴射弁２２による液体燃料の噴射は停止され、エンジン１０の回転速度が減少を始める。この際、エンジン１０の回転速度は所定回転速度よりも大きいため、スロットル弁１５の開度は所定開度に制御される。
【００４３】
燃料カットが実施されて以降は、気筒２４内において液体燃料の噴射及び燃焼が生じていず、またスロットル弁１５より空気が流入するため、触媒内雰囲気はストイキからリーンに移行する。また燃料カット期間中、エアフローメータ５４により検出された吸入空気量から算出された排気流量の積算値が閾値よりも高くなるかが判定される。排気流量の積算値が閾値よりも高くなったと判定されると、触媒１９に吸着している酸素量が多いとして、点火プラグ２０による点火を停止させた状態での第１噴射弁２１による気体燃料の噴射が実施される（時間ｔ２参照）。噴射された気体燃料が気筒２４内で燃焼されることなく触媒１９に供給されることで、触媒１９に吸着している酸素が消費される。また、触媒内雰囲気がリーンからストイキに徐々に移行する。
【００４４】
一方で、低下するエンジン１０の回転速度が所定回転速度よりも低くなると、燃料カットからの復帰に備えてスロットル弁１５の開度は所定開度よりも開く側に制御される（時間ｔ２参照）。そして、エンジン１０の回転速度が低下し続け燃料カット復帰回転速度よりも低くなると、燃料カット条件が不成立となり、第２噴射弁２２により液体燃料が噴射され、気筒２４内での燃焼が再開される（時間ｔ３参照）。このとき、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射は停止される。そして、エンジン１０の回転速度はアイドル回転速度に維持される。
【００４５】
上記構成により、本実施形態に係るＣＰＵ８１は、以下の効果を奏する。
【００４６】
・液体燃料と空気とから成る混合気により気筒２４内で燃焼を生じさせ、それによりエンジン１０に回転トルクが生じている期間に、燃料カット条件が成立した場合を想定する。この燃料カット期間中に、点火プラグ２０による点火を停止させた状態で、噴射条件の成立に伴って触媒１９に吸着している酸素を減らすために、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射を実施させる。これにより、燃料カット中に、噴射する燃料を気体燃料とすることで、気筒２４内を通過する際に燃料が壁面に付着する事がなく、触媒１９に吸着する酸素をより早期に消費させることが可能となる。
【００４７】
・燃料カット条件が不成立となると、液体燃料と空気とから成る混合気を気筒２４内で燃焼させる制御が再開させられる。これにより、燃料カット終了後は、燃焼させる燃料を燃料カット実行前に燃焼させていた液体燃料に戻すことができる。
【００４８】
・燃料カット条件の成立に伴い、触媒１９に空気が多く流入しないようにスロットル弁１５の開度を所定開度に制御する。この状態で、エンジン１０の回転速度が所定回転速度よりも低くなった場合に、スロットル弁１５の開度が所定開度よりも開く側に制御される。これにより、燃料カットからの復帰に備えることができ、燃料の燃焼が不安定になること等を抑制する事が可能となる。
【００４９】
・エンジン１０が備える複数の気筒２４のうち、予め設定された所定の気筒２４のみで本制御が実施される。このため、全ての気筒２４で実施する場合と比較して、気体燃料の節約が可能となる。
【００５０】
・噴射条件は、排気流量の積算値が閾値よりも大きくなることを含んでいる。燃料カット中、排気管１７に流入する排気は酸素を含んだ空気であるが、排気流量の積算値が小さい間は触媒１９に吸着している酸素の量も少ない。よって、燃料カット中に排気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことを条件として、気体燃料を噴射することで、不必要に気体燃料を噴射することを抑制することができる。
【００５１】
・噴射条件は、触媒１９が活性状態であることを含んでいる。これにより、触媒１９は自身に吸着される酸素を消費することが可能な状態であることを判定した上で、第１噴射弁２１により気体燃料を噴射させることが可能となる。
【００５２】
上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【００５３】
・気体燃料は、ＣＮＧ以外であってもよく、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等を主成分とする他の気体燃料を用いる構成であってもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、触媒温度センサ５５により検出された触媒１９の温度に基づいて触媒１９の活性状態が判定されていた。このことについて、例えば吸入空気量の積算値や、冷却水温、エンジン始動からの経過時間等に基づいて、触媒１９が活性状態であるか否かを判断してもよい。
【００５５】
・上記実施形態では、燃料カット中に実施される第１噴射弁２１による気体燃料の噴射は予め設定されている所定の気筒２４で行われることとしていた。このことについて、全気筒２４で、第１噴射弁２１による気体燃料の噴射を実施してもよい。
【００５６】
・実回転速度と燃料カット復帰回転速度との差が所定値よりも大きいと判定した場合に、スロットル弁１５の開度を所定開度に制御していた。このことについて、例えばスロットル弁１５の開度を全閉に制御してもよい。
【００５７】
・実回転速度と燃料カット復帰回転速度との差が所定値よりも大きいと判定した場合に、スロットル弁１５の開度を所定開度に制御していた。このことについて、実回転速度に応じてスロットル弁１５の開度が調節される構成であってもよい。具体的には、燃料カット期間中、実回転速度が所定回転速度よりも高い場合にスロットル弁１５を所定開度に制御して、触媒１９に流入する空気の量を減少させる。また、実回転速度が所定回転速度よりも低くなるにつれ、スロットル弁１５の開度を所定開度よりも徐々に開く側に制御することで燃料カットからの復帰に備えて空気の量を徐々に増加させることが可能となる。
【００５８】
・噴射条件の一つとして、排気流量の積算値が閾値よりも大きくなることを含んでいた。このことについて、噴射条件は排気流量の積算値が閾値よりも大きくなることに代えて、例えば、燃料カット条件の成立から第二所定時間が経過することを含んでもよい。この場合、第二所定時間とは、触媒１９に酸素が多く吸着し、触媒１９の排気浄化能が低下していることが懸念される時間として設定される。
【００５９】
・上記実施形態において、噴射条件は、触媒１９が活性状態であり、且つ排気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことと設定されていた。このことについて、噴射条件は触媒１９が活性状態であることと設定し、排気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことを省略してもよい。この場合、燃料カットが実施されており、触媒１９が活性状態を維持しているならば、その期間は第１噴射弁２１による気体燃料の噴射が継続される。これにより、触媒内雰囲気をストイキに維持することができ、触媒１９に酸素が吸着することを抑制する事が可能となる。
【００６０】
・上記実施形態において、噴射条件は、触媒１９が活性状態であり、且つ排気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことと設定されていた。このことについて、噴射条件は排気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことを判定し、触媒１９が活性状態であることの判定を省略してもよい。この場合、燃料カットが実施されている期間に、気流量の積算値が閾値よりも大きくなったことを条件として、第１噴射弁２１により気体燃料が噴射される。これにより、少なくとも触媒１９が活性状態であるときには本別例の制御によっても触媒１９に吸着する酸素をより早期に消費させることができる。
【００６１】
・上記実施形態では、燃料カット実行中に燃料カット条件が不成立となると、液体燃料と空気とから成る混合気を気筒２４内で燃焼させる制御を再開していた。このことについて、燃料カット条件が不成立となった際には、所定時間が経過するまでは、第１噴射弁２１により噴射された気体燃料を用いて気筒２４内で燃焼させ、所定時間経過後に第２噴射弁２２により噴射された液体燃料を用いて気筒２４内で燃焼させてもよい。
【００６２】
燃料カット中は、噴射条件の成立に伴って第１噴射弁２１による気体燃料の噴射が実施されている。このため、燃料カット条件が不成立となり、燃焼を再開させる際に気筒２４内に気体燃料が残っている可能性がある。したがって、燃料カット条件が不成立となった際には、所定時間が経過するまでは、第１噴射弁２１により噴射された気体燃料を用いて気筒２４内で燃焼させる。これにより、気筒２４内に残った気体燃料をトルク出力のために使用することができ、所定時間経過後には、液体燃料に切り替えることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…エンジン、１７…排気管、２０…点火プラグ、２１…第１噴射弁、２２…第２噴射弁、２４…気筒、８１…ＣＰＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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