JP2008223644A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性前の触媒に吸蔵可能な酸素量（ＯＳＣ量）に合わせた適切な触媒早期暖機制御（空燃比ディザ制御）を実施できるようにする。
【解決手段】触媒の活性前は、ＯＳＣ量と触媒温度Ｔとの関係がほぼ線形関係となり、触媒温度Ｔが上昇するに従ってＯＳＣ量がほぼ直線的に増加する。この活性前の線形関係は触媒温度Ｔが活性温度Ｔl を越えても暫く維持されるが、ある温度Ｔh を越えると、活性前からの線形関係が崩れる。この特性を考慮して、活性前からの線形関係を維持できる活性後の温度範囲（Ｔl 〜Ｔh の範囲）内で、活性後のＯＳＣ量を計測して、その計測データをバックアップＲＡＭに記憶しておき、２点以上の活性後のＯＳＣ量の計測データを用いて、活性前のＯＳＣ量と触媒温度Ｔとの関係を表すＯＳＣ量推定式の係数を重回帰分析により決定する。触媒の活性前は、このＯＳＣ量推定式を用いて活性前のＯＳＣ量を推定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設置した排気浄化用の触媒に吸蔵可能な酸素量（以下「ＯＳＣ量」という）を計測又は推定する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。

自動車に搭載した排気浄化用の触媒は、ＯＳＣ量に応じて排気浄化能力が変動するため、排気浄化率を高めるには、触媒のＯＳＣ量を可能な限り正確に計測しながら空燃比を制御することが望ましい。また、触媒が劣化するとＯＳＣ量が減少するため、ＯＳＣ量を用いて触媒の劣化判定を行うようにしたものがある。

従来のＯＳＣ量の計測方法は、例えば、特許文献１（特開２００３−２７９３２号公報）に記載されているように、触媒に吸蔵された酸素量が所定範囲内にある場合に燃料噴射量（空燃比）を増減させて触媒の酸素吸蔵量を増減させる制御を実行し、触媒上流側と下流側の空燃比センサの出力の挙動から触媒のＯＳＣ量（酸素吸蔵能力）を計測するようにしたものがある。
特開２００３−２７９３２号公報（第４頁〜第７頁等）

上記特許文献１に記載されているように、従来のＯＳＣ量計測方法は、触媒活性後（暖機完了後）の状態でＯＳＣ量を計測する技術であるが、触媒の活性前（触媒暖機前）の状態では、触媒の温度上昇に応じてＯＳＣ量が刻々と変化する。従って、触媒活性前は、触媒の温度上昇に応じてＯＳＣ量が変化するのに合わせて空燃比の制御範囲を変化させることが望ましいが、従来のＯＳＣ量計測技術は、いずれも触媒活性後の状態でＯＳＣ量を計測する技術であるため、これらの技術を用いても、触媒が活性する前の期間に触媒温度上昇により刻々と変化するＯＳＣ量を応答良く計測することは困難である。このため、触媒活性前は、ＯＳＣ量が不明な状況下で空燃比を制御することになってしまい、ＯＳＣ量に応じた適切な空燃比制御（例えば触媒早期暖機制御）を行うことが困難であった。その結果、触媒活性前のＯＳＣ量で浄化可能な空燃比範囲を越えて空燃比を変化させてエミッションを悪化させてしまったり、反対に、触媒活性前のＯＳＣ量で浄化可能な空燃比範囲よりもかなり狭い範囲に制限して空燃比を制御してしまい、触媒早期暖機性能を十分に引き出せないという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、触媒活性前のＯＳＣ量に合わせた適切な空燃比制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、触媒の活性後のＯＳＣ量を計測する活性後ＯＳＣ量計測手段と、前記触媒の温度又はこれに相関する情報（以下これらを「触媒温度情報」と総称する）を計測又は推定する触媒温度情報判定手段と、前記触媒が活性する前の期間に過去に前記活性後ＯＳＣ量計測手段で計測された活性後のＯＳＣ量と前記触媒温度情報判定手段で計測又は推定された現時点の触媒温度情報とを用いて活性前のＯＳＣ量を推定する活性前ＯＳＣ量推定手段とを備えた構成としたものである。この構成では、触媒が活性する前の期間に、触媒の温度上昇により刻々と変化するＯＳＣ量を、過去に計測した活性後のＯＳＣ量と現時点の触媒温度情報とを用いて応答良く推定することが可能となり、触媒活性前のＯＳＣ量に合わせた適切な空燃比制御を行うことができる。

この場合、請求項２のように、過去に計測された活性後のＯＳＣ量の計測データを統計処理して、活性前のＯＳＣ量と触媒温度情報との関係を推定し、この関係を用いて現時点の触媒温度情報に応じた活性前のＯＳＣ量を算出するようにすると良い。過去に計測された活性後のＯＳＣ量の計測データを統計処理することで、活性前のＯＳＣ量の推定に用いる活性後のＯＳＣ量のデータの精度を高めることができ、活性前のＯＳＣ量の推定精度を高めることができる。

また、触媒が活性する前の期間に空燃比をリッチとリーンに交互に変化させて触媒を早期に暖機する触媒早期暖機制御（空燃比ディザ制御）を実施するシステムに本発明を適用する場合は、請求項３のように、触媒が活性する前の期間（触媒早期暖機制御期間）に、活性前ＯＳＣ量推定手段で推定した活性前のＯＳＣ量に応じて空燃比の振幅を変化させるようにすると良い。このようにすれば、触媒活性前のＯＳＣ量で浄化可能な空燃比範囲内で、空燃比の振幅（暖機効果）を可能な限り大きく設定して触媒早期暖機制御を実行することが可能となり、エミッションを増加させることなく、触媒早期暖機性能をほぼ最大限に引き出すことができる。

この場合、請求項４のように、触媒は、低熱容量で且つ活性後のＯＳＣ量が多くなるように構成したものを使用すると良い。低熱容量の触媒は温度上昇しやすいため、触媒暖機時間を短縮でき、しかも、活性後のＯＳＣ量が多ければ、その分、活性前のＯＳＣ量も多くなるため、触媒の排気浄化能力も高めることができる。

具体的には、請求項５のように、六角セル基材を用いて構成された触媒を使用するようにすると良い。六角セル基材の触媒は、排出ガスが流れる各セル間の隔壁の厚みが均一であるため、機械的強度を確保しながら各セルの流路断面積を効率良く確保できるという利点があり、しかも、セル形状が円形に近いため、四角形のセル構造と比べて、セル内周面の触媒成分コート層の厚みのばらつきが少なく、低コート量でＯＳＣ量を多くできるという利点もある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、スロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２９が取り付けられている。

一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）の途中には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を低減させる三元触媒等の触媒２２が設置されている。この触媒２２は、図２に示すように、コージェライト等のセラミック材料で形成された六角セル基材３１（六角ハニカム形状のモノリス担体）を用いて構成され、各セル３２の内周面には、白金、ロジウム等の貴金属からなる触媒成分コート層３３が担持されている。この六角セル基材３１の触媒２２は、排出ガスが流れる各セル３２間の隔壁の厚みが均一であるため、機械的強度を確保しながら各セル３２の流路断面積を効率良く確保できるという利点があり、しかも、セル３２の形状が円形に近いため、四角形のセル構造と比べて、セル３２の内周面の触媒成分コート層３３の厚みのばらつきが少なく、低コート量でＯＳＣ量（触媒２２に吸蔵可能な酸素量）を多くできるという利点もある。

この触媒２２の上流側と下流側には、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出するセンサ２３，２４が設置されている。本実施例では、上流側センサ２３は、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ（リニアＡ／Ｆセンサ）が用いられ、下流側センサ２４は、排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかによって出力電圧が反転する酸素センサが用いられている。但し、本発明は、上流側のセンサ２３に酸素センサを用いたり、下流側センサ２４に空燃比センサを用いても良い。また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２５や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ２６が取り付けられている。

これら各種のセンサ出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された空燃比フィードバック制御プログラム（図示せず）を実行することで、上流側センサ２３の出力に基づいて触媒２２上流側の排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように空燃比（燃料噴射量）をフィードバック補正するメインフィードバック制御を行うと共に、触媒２２下流側の空燃比を制御目標値（例えばストイキ付近）に一致させるように、下流側センサ２４の出力に基づいてサブフィードバック制御を行い、このサブフィードバック制御により、メインフィードバック制御のフィードバック補正量（燃料補正量）を修正したり、或は、メインフィードバック制御の目標空燃比（触媒２２上流側の目標空燃比）を補正する。

更に、ＥＣＵ２７は、後述する各ルーチンを実行することで、触媒２２の活性後のＯＳＣ量（触媒２２に吸蔵可能な酸素量）を計測して、活性後のＯＳＣ量の計測データを、ＥＣＵ２７の電源オフ時でも記憶データを保持する書き換え可能な記憶手段であるバックアップＲＡＭ２８に記憶しておき、エンジン始動から触媒２２が活性するまでの期間に、エンジン始動後の排気熱量積算値等に基づいて触媒温度Ｔを推定すると共に、バックアップＲＡＭ２８に記憶された過去の活性後のＯＳＣ量の計測データを重回帰分析等により統計処理して、活性前のＯＳＣ量と触媒温度Ｔとの関係を表すＯＳＣ量推定式を決定し、このＯＳＣ量推定式を用いて現時点の触媒温度Ｔに応じた活性前の推定ＯＳＣ量を算出する。

つまり、図４に示すように、触媒２２の活性前は、ＯＳＣ量と触媒温度Ｔとの関係がほぼ線形関係となり、触媒温度Ｔが上昇するに従ってＯＳＣ量がほぼ直線的に増加する。この活性前の線形関係は、触媒温度Ｔが活性温度Ｔl を越えても暫く維持されるが、ある温度Ｔh を越えると、活性前からの線形関係が崩れて触媒温度Ｔに対してＯＳＣ量が曲線的に変化するようになる。この特性を考慮して、活性前からの線形関係を維持できる活性後の温度範囲（Ｔl 〜Ｔh の範囲）内に触媒温度Ｔが存在するときに、活性後のＯＳＣ量を計測して、その計測データをバックアップＲＡＭ２８に保存しておき、２点以上の活性後のＯＳＣ量の計測データを用いて、活性前のＯＳＣ量と触媒温度Ｔとの関係を表す下記のＯＳＣ量推定式（直線近似式）の係数ａ，ｂを重回帰分析等により決定する。
活性前ＯＳＣ量＝ａ×Ｔ＋ｂ

尚、ＯＳＣ量推定式は、直線近似式（一次式）に限定されず、曲線近似式（二次以上の多項式）を用いても良い。また、触媒温度Ｔに代えて、触媒温度Ｔに相関する情報（例えば、始動後の経過時間、排気熱量積算値、燃料噴射量積算値、上流側センサ２３の素子温度、触媒２２の下流側の排気温度等）を変数とするＯＳＣ量推定式を設定するようにしても良い。この場合、触媒温度Ｔに相関する複数種類の情報を変数とするＯＳＣ量推定式を設定するようにしても良い。

或は、活性前のＯＳＣ量を下記のＯＳＣ量推定式により算出するようにしても良い。
活性前ＯＳＣ量＝活性後ＯＳＣ量×Ｆ（Ｔ）
ここで、Ｆ（Ｔ）は、触媒温度Ｔを変数とする多項式である。

更に、ＥＣＵ２７は、エンジン始動から触媒２２が活性するまでの期間（触媒早期暖機制御期間）に、空燃比をリッチとリーンに交互に変化させて触媒２２を早期に暖機する触媒早期暖機制御（空燃比ディザ制御）を実行する。この触媒早期暖機制御期間中に、推定した活性前のＯＳＣ量で浄化可能な空燃比範囲内で、空燃比のディザ振幅を可能な限り大きく設定して触媒早期暖機制御を実行することで、触媒暖機能力を高める。

以下、上述した触媒活性前のＯＳＣ量の推定と触媒早期暖機制御を実行する各ルーチンの処理内容を説明する。

［触媒活性後ＯＳＣ量計測ルーチン］
図３の触媒活性後ＯＳＣ量計測ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう活性後ＯＳＣ量計測手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１００で、触媒温度推定ルーチン（図示せず）を実行して現在の触媒温度Ｔを推定する。この触媒温度Ｔの推定は、どの様な方法で行っても良いが、例えばエンジン始動後の排気熱量積算値に基づいて始動後の触媒温度上昇量を推定して、この始動後の触媒温度上昇量を始動当初の触媒温度に加算して現時点の触媒温度Ｔを推定する。

Ｔ＝始動後の触媒温度上昇量＋（始動当初の触媒温度）
＝Ｋ×（始動後の排気熱量積算値）＋（始動当初の触媒温度）
＝Ｋ×∫（排気温度×排気流量）ｄｔ＋（始動当初の触媒温度）

ここで、Ｋは、排気熱量による触媒温度Ｔの上昇量を算出するための係数である。排気熱量や排気温度は、排気管２１の触媒２２の上流側に設置した排気温度センサで実測しても良いし、エンジン運転条件から推定するようにしても良い。排気流量は、エアフローメータ１４で検出した吸入空気流量から推定すれば良い。

尚、始動後の排気熱量積算値の代わりに、始動後の燃料噴射量積算値又は始動後経過時間に基づいて始動後の触媒温度上昇量を推定するようにしても良い。また、始動当初の触媒温度は、水温センサ２５で検出した始動当初の冷却水温から推定しても良いし、冷却水温の他にエンジン停止時間や外気温等も考慮して始動当初の触媒温度を推定するようにしても良い。その他、触媒２２の下流側に設置した排気温度センサで検出した排出ガスの温度に基づいて触媒温度Ｔを推定しても良い。勿論、触媒２２に温度センサを設けて、この温度センサで触媒温度Ｔを実測するようにしても良い。上記ステップ１００の処理が特許請求の範囲でいう触媒温度判定手段としての役割を果たす。

触媒温度Ｔの推定後に、ステップ１０１に進み、バックアップＲＡＭ２８に保存された活性後のＯＳＣ量の記憶データを更新する必要があるか否かを判定する。これは、触媒２２が劣化するに従ってＯＳＣ量が減少するため、触媒２２の劣化度合に応じて活性後のＯＳＣ量の記憶データを更新する必要があるためである。このデータ更新の必要の有無は、バックアップＲＡＭ２８に保存された最古のデータ更新時からの経過期間（走行回数、積算走行距離、経過日数等）が所定値を越えたか否かで判定すれば良い。

このステップ１０１で、バックアップＲＡＭ２８に保存された活性後のＯＳＣ量の記憶データを更新する必要がないと判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

これに対して、上記ステップ１０１で、バックアップＲＡＭ２８に保存された活性後のＯＳＣ量の記憶データを更新する必要があると判定されれば、次のようにして活性後のＯＳＣ量を計測する。まず、ステップ１０２で、推定触媒温度Ｔが触媒２２の活性温度Ｔl 以上かつ所定温度Ｔh 以下（Ｔl ≦Ｔ≦Ｔh ）であるか否で、活性後のＯＳＣ量を計測する温度範囲内であるか否かを判定する。ここで、活性温度Ｔl は、触媒温度Ｔが活性状態になるのに必要な最低温度であり、所定温度Ｔh は、活性後のＯＳＣ量と推定触媒温度Ｔとの関係を活性前とほぼ同じ線形関係に維持できる最高温度である（図４参照）。

このステップ１０２で、推定触媒温度Ｔが活性温度Ｔl 未満又は所定温度Ｔh よりも高いと判定された場合、つまり活性後のＯＳＣ量を計測する温度範囲（Ｔl 〜Ｔh の範囲）から外れていると判定された場合は、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

これに対して、上記ステップ１０２で、推定触媒温度Ｔが活性後のＯＳＣ量を計測する温度範囲内（Ｔl 〜Ｔh の範囲内）と判定されれば、ステップ１０３に進み、前回の活性後のＯＳＣ量計測時から所定時間が経過したか否かを判定する。これは、前回の活性後のＯＳＣ量計測時と異なる触媒温度状態で活性後のＯＳＣ量を計測することが望ましいためである。従って、上記ステップ１０３の判定処理は、今回の推定触媒温度Ｔが前回の活性後のＯＳＣ量計測時の推定触媒温度Ｔから所定温度以上変化したか否かを判定するようにしても良い。

上記ステップ１０３で、前回の活性後のＯＳＣ量計測時から所定時間が経過していないと判定されれば、ステップ１０２に戻る。もし、所定時間が経過する前に、推定触媒温度Ｔが活性後のＯＳＣ量を計測する温度範囲（Ｔl 〜Ｔh の範囲）から外れれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

前回の活性後のＯＳＣ量計測時から所定時間が経過した時点で、推定触媒温度Ｔが活性後のＯＳＣ量を計測する温度範囲内（Ｔl 〜Ｔh の範囲内）であれば、活性後のＯＳＣ量の計測実行条件が成立したと判断して、次のようにして活性後のＯＳＣ量を計測する。まず、ステップ１０４で、図５に示すように、触媒２２上流側の目標空燃比を例えば５％程度リーンに設定して、ステップ１０５に進み、下流側酸素センサ２４の出力がリーンに反転したか否かを判定し、下流側酸素センサ２４の出力がリーンに反転するまで、目標空燃比をリーンに維持して待機する。

その後、下流側酸素センサ２４の出力がリーンに反転した時点（図５のｔ1 ）で、ステップ１０６に進み、触媒２２上流側の目標空燃比をΔＡＦ（例えば５％程度）だけリッチに設定して、ステップ１０７に進み、触媒２２に流入する排気流量積算値の計算を開始する。この後、ステップ１０８に進み、下流側酸素センサ２４の出力がリッチに反転したか否かを判定し、下流側酸素センサ２４の出力がリッチに反転するまで、目標空燃比をリッチに維持して排気流量積算値の計算を継続する。

その後、下流側酸素センサ２４の出力がリーンに反転した時点（図５のｔ2 ）で、ステップ１０９に進み、排気流量積算値の計算を終了して、次のステップ１１０で、活性後のＯＳＣ量Ｏn(T)を次式により計算する。
Ｏn(T)＝ｃ×排気流量積算値×ΔＡＦ
ここで、ｃは適合定数、ΔＡＦは排気流量積算値を計算する区間の目標空燃比のリッチ側変化量である。

そして、次のステップ１１１で、上記ステップ１１０で計算した活性後ＯＳＣ量Ｏn(T)のデータをバックアップＲＡＭ２８に記憶する。この際、バックアップＲＡＭ２８に記憶された活性後ＯＳＣ量Ｏn(T)の最古のデータを破棄して最新のデータに書き替え、活性後ＯＳＣ量Ｏn(T)の記憶データ数を一定に保つようにすると良い。

［活性前ＯＳＣ量推定ルーチン］
図６の触媒活性前ＯＳＣ量推定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう活性前ＯＳＣ量推定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、バックアップＲＡＭ２８の活性後ＯＳＣ量Ｏn(T)の記憶データが更新されてから現在までに、活性前のＯＳＣ量推定式（直線近似式）の係数ａ，ｂを決定済みであるか否かを判定し、係数ａ，ｂを決定済みでなければ、ステップ２０２に進み、バックアップＲＡＭ２８に保存されている２点以上の活性後のＯＳＣ量Ｏn(T)のデータを用いて、活性前のＯＳＣ量Ｏx(Tn) と推定触媒温度Ｔとの関係を表す下記のＯＳＣ量推定式（直線近似式）の係数ａ，ｂを重回帰分析等により決定する。
Ｏx(Tn) ＝ａ×Ｔ＋ｂ
この係数ａ，ｂは、バックアップＲＡＭ２８に保存される。上記ステップ２０１で、係数ａ，ｂを決定済みと判定されれば、上記ステップ２０２の処理は省略される。

この後、ステップ２０３に進み、前記ステップ１００と同様の方法で、触媒温度Ｔを推定する。このステップ２０３の処理が特許請求の範囲でいう触媒温度情報判定手段としての役割を果たす。

そして、次のステップ２０４で、推定触媒温度Ｔが活性温度Ｔl 未満であるか否かを判定し、推定触媒温度Ｔが活性温度Ｔl 以上であれば、そのまま本ルーチンを終了するが、活性温度Ｔl 未満であれば、ステップ２０５に進み、上記ＯＳＣ量推定式を用いて、現在の推定触媒温度Ｔに応じた活性前の推定ＯＳＣ量Ｏx(Tn) を算出する。

［触媒早期暖機制御ルーチン］
図７の触媒早期暖機制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう触媒早期暖機制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、触媒早期暖機制御実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、触媒早期暖機制御実行条件としては例えば次の条件(1) 〜(4) が挙げられる。

(1) 推定触媒温度Ｔが活性温度Ｔl 未満であること
(2) エンジン始動から所定時間以内であること
(3) エンジン冷却水温が所定温度以下であること
(4) エンジン冷却水温が前回のエンジン停止時の冷却水温以下で且つ大気温度とほぼ同じであること
これら４つの条件(1) 〜(4) のうち、１つでも満たさない条件があれば、触媒早期暖機制御実行条件が成立せず、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

上記４つの条件(1) 〜(4) を全て満たせば、触媒早期暖機制御実行条件が成立して、ステップ３０２以降の処理に進み、触媒早期暖機制御を次のようにして実行する。まず、ステップ３０２で、現在（活性前）の推定ＯＳＣ量Ｏx(Tn) に応じたディザ振幅Ｄafを図８のディザ振幅算出マップを用いて算出する。この図８のディザ振幅算出マップの特性は、触媒２２のＯＳＣ量が多くなるほど、触媒２２で浄化可能な空燃比範囲が大きくなるという特性を考慮して、推定ＯＳＣ量Ｏx(Tn) が多くなるほど、触媒２２で浄化可能な空燃比範囲内でディザ振幅Ｄafが大きくなるように設定されている。これにより、図９に示すように、エンジン始動後に、触媒２２の温度上昇に伴って触媒２２のＯＳＣ量が増加して触媒２２で浄化可能な空燃比範囲が大きくなるに従って、ディザ振幅Ｄafが大きくなるように設定される。

ディザ振幅Ｄafの算出後、ステップ３０３に進み、前回のリッチ／リーンの反転タイミングから所定時間（リッチ／リーンを反転させるまでの設定時間）が経過したか否かを判定し、まだ所定時間が経過していなければ、そのまま本ルーチンを終了する。

その後、前回のリッチ／リーンの反転タイミングから所定時間が経過した時点で、ステップ３０４に進み、前回の目標空燃比の反転方向がリッチ側であるか否かを判定し、前回の目標空燃比の反転方向がリッチ側であれば、ステップ３０５に進み、今回の目標空燃比を今回のディザ振幅Ｄafでリーン側に反転し、次のステップ３０６で、触媒早期暖機制御の点火遅角量を今回のリーン側ディザ振幅Ｄafに応じて減少させる。本実施例では、リーン側ディザ振幅Ｄafが従来よりも大きく設定されるため、空燃比のリーン側への反転によるエンジントルクの低下分が従来よりも大きくなるという事情を考慮して、触媒早期暖機制御の点火遅角量をリーン側ディザ振幅Ｄafに応じて減少させて点火時期を相対的に進角させることで、空燃比のリーン側への反転によるエンジントルクの低下を抑制する。

一方、上記ステップ３０４で、前回の目標空燃比の反転方向がリーン側であると判定されれば、ステップ３０７に進み、今回の目標空燃比を今回のディザ振幅Ｄafでリッチ側に反転し、次のステップ３０８で、触媒早期暖機制御の点火遅角量を今回のリッチ側ディザ振幅Ｄafに応じて増加させる。本実施例では、リッチ側ディザ振幅Ｄafが従来よりも大きく設定されるため、空燃比のリッチ側への反転によるエンジントルクの増加分が従来よりも大きくなるという事情を考慮して、触媒早期暖機制御の点火遅角量をリッチ側ディザ振幅Ｄafに応じて増加させて点火時期を相対的に遅角させることで、空燃比のリッチ側への反転によるエンジントルクの増加を抑制すると共に、点火時期の遅角による排気温度の上昇効果を高めて、触媒２２の暖機効果を更に高める。

尚、この空燃比ディザ制御は、気筒毎に空燃比を交互にリッチ／リーンに反転させるようにしても良いし、或は、１サイクル毎（又は所定サイクル毎）に空燃比を交互にリッチ／リーンに反転させるようにしても良い。

以上説明した本実施例では、触媒２２の活性後のＯＳＣ量を計測して、その計測データをバックアップＲＡＭ２８に記憶しておき、エンジン始動から触媒２２が活性するまでの期間に、エンジン始動後の排気熱量積算値等に基づいて触媒温度Ｔを推定すると共に、バックアップＲＡＭ２８に記憶された過去の活性後のＯＳＣ量の計測データを重回帰分析等により統計処理して、活性前のＯＳＣ量と推定触媒温度Ｔとの関係を表すＯＳＣ量推定式を決定し、このＯＳＣ量推定式を用いて現時点の推定触媒温度Ｔに応じた活性前のＯＳＣ量を算出するようにしたので、エンジン始動から触媒２２が活性するまでの期間に、触媒２２の温度上昇により刻々と変化するＯＳＣ量を、ＯＳＣ量推定式を用いて応答良く推定することが可能となる。これにより、触媒２２の活性前のＯＳＣ量で浄化可能な空燃比範囲内で、空燃比のディザ振幅を可能な限り大きく設定して触媒早期暖機制御を実行することが可能となり、エミッションを増加させることなく、触媒早期暖機性能をほぼ最大限に引き出すことができる。

しかも、本実施例では、六角セル基材３１で構成した触媒２２を用いているため、触媒２２のセル３２間の隔壁の厚みが均一で、機械的強度を確保しながら各セル３２の流路断面積を効率良く確保でき、しかも、セル３２の形状が円形に近いため、四角形のセルと比べて、セル３２の内周面の触媒成分コート層３３の厚みのばらつきが少なく、低コート量でＯＳＣ量（触媒２２に吸蔵可能な酸素量）を多くできるという利点もある。

しかしながら、本発明は、六角セル構造の触媒２２に限定されず、四角形のセル構造の触媒を用いても良い。

本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 六角セル基材を用いた触媒のセル構造を示す部分拡大断面図である。 触媒活性後ＯＳＣ量計測ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 触媒活性前後の触媒温度とＯＳＣ量との関係を説明する図である。 触媒活性後のＯＳＣ量の計測方法を説明するタイムチャートである。 触媒活性前ＯＳＣ量推定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 活性前の推定ＯＳＣ量Ｏx(Tn) に応じたディザ振幅Ｄafを算出する際に使用するディザ振幅算出マップを概念的に示す図である。 触媒早期暖機制御（空燃比ディザ制御）の実行例を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…スロットルバルブ、２０…燃料噴射弁、２１…排気管、２２…触媒、２３…上流側空燃比センサ、２４…下流側酸素センサ、２７…ＥＣＵ（活性後ＯＳＣ量計測手段，活性前ＯＳＣ量推定手段，触媒早期暖機制御手段，触媒温度情報判定手段）、２８…バックアップＲＡＭ、３１…六角セル基材、３２…セル、３３…触媒成分コート層

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設置した排気浄化用の触媒に吸蔵可能な酸素量（以下「ＯＳＣ量」という）を計測又は推定する機能を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記触媒の活性後のＯＳＣ量を計測する活性後ＯＳＣ量計測手段と、
   前記触媒の温度又はこれに相関する情報（以下これらを「触媒温度情報」と総称する）を計測又は推定する触媒温度情報判定手段と、
   前記触媒が活性する前の期間に過去に前記活性後ＯＳＣ量計測手段で計測された活性後のＯＳＣ量と前記触媒温度情報判定手段で計測又は推定された現時点の触媒温度情報とを用いて活性前のＯＳＣ量を推定する活性前ＯＳＣ量推定手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記活性前ＯＳＣ量推定手段は、過去に前記活性後ＯＳＣ量計測手段で計測された活性後のＯＳＣ量の計測データを統計処理して、活性前のＯＳＣ量と前記触媒温度情報との関係を推定し、この関係を用いて前記現時点の触媒温度情報に応じた活性前のＯＳＣ量を算出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。
3. 前記触媒が活性する前の期間に空燃比をリッチとリーンに交互に変化させて前記触媒を早期に暖機する触媒早期暖機制御手段を備え、
   前記触媒早期暖機制御手段は、前記触媒が活性する前の期間に前記活性前ＯＳＣ量推定手段で推定した活性前のＯＳＣ量に応じて前記空燃比の振幅を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記触媒は、低熱容量で且つ活性後のＯＳＣ量が多くなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記触媒は、六角セル基材を用いて構成されている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。

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