JP2008303881A

JP2008303881A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2008303881A
Application number: JP2008189700A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miyashita; 茂樹宮下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2026-07-25
Also published as: JP4356795B2

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態に応じて、各触媒のＯＳＣの状態を適切に制御し、排気浄化能力を効果的に発揮させる。
【解決手段】内燃機関は、Ｖ型内燃機関など、複数の気筒群（バンク）を備える。個別排気通路上には、それぞれ第１の触媒が設けられ、その下流で個別排気通路は合流して共通排気通路を構成する。共通排気通路上には、第２の触媒が設けられている。内燃機関の制御が、気筒群別制御からストイキ制御に切り換えられるときには、空燃比制御部は、まず、気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群、即ちリッチ燃焼気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群、即ちリーン燃焼気筒群を前記所定時間リッチに設定する。これにより、各気筒群に対応する第１の触媒の酸素吸蔵量（ＯＳＣ）は、触媒の浄化機能を最大限に発揮できる中立状態（例えば、ＯＳＣが５０％程度の状態）に移行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関において、排気浄化触媒の能力を効果的に発揮させるための制御に関する。

いわゆるＶ型内燃機関など、複数の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群の排気通路上に個別に触媒を配置するとともに、排気通路の合流位置の下流側に触媒を配置した構成の排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置の一例が特許文献１及び２に記載されている。

特開平８−１２１１５３号公報特開平１−２７２４６号公報

上記のような排気浄化装置では、内燃機関の運転状態によって、各触媒の酸素吸蔵量（以下、「ＯＳＣ（Ｏ２ＳｔｏｒａｇｅＣａｐａｃｉｔｙ）」とも呼ぶ。）が変化する。よって、各触媒のＯＳＣを適切に制御しないと、各触媒の浄化能力を有効に利用することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転状態に応じて、各触媒のＯＳＣの状態を適切に制御し、排気浄化能力を効果的に発揮させることを目的とする。

本発明の１つの観点では、複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置は、各気筒群に接続された個別排気通路と、前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第１の触媒と、前記共通排気通路上に設けられた第２の触媒と、各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部は、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群の空燃比を理論空燃比に設定するストイキ制御に切り換えるとき、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群を前記所定時間リッチに設定した後、前記ストイキ制御への切り換えを行う。

上記の内燃機関は、例えばＶ型内燃機関など、複数の気筒を備える気筒群（バンク）を複数備えるものであり、気筒群毎に独立した個別排気通路が設けられる。個別排気通路上には、それぞれ第１の触媒が設けられ、その下流で個別排気通路は合流して共通排気通路を構成する。共通排気通路上には、第２の触媒が設けられている。また、例えばＥＣＵなどにより構成される空燃比制御部は、スロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、気筒群毎に独立に空燃比の制御が可能に構成される。

気筒群別制御においては、空燃比制御部は、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、下流の第２の触媒でリッチな排気とリーンな排気が合流し、第２の触媒の昇温が実現される。一方、ストイキ制御では、空燃比制御部は、全ての気筒群の空燃比が理論空燃比（ストイキ）となるように制御する。ここで、内燃機関の制御が、気筒群別制御からストイキ制御に切り換えられるときには、空燃比制御部は、まず、気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群、即ちリッチ燃焼気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群、即ちリーン燃焼気筒群を前記所定時間リッチに設定する。これにより、各気筒群に対応する第１の触媒の酸素吸蔵量（ＯＳＣ）は、触媒の浄化機能を最大限に発揮できる中立状態（例えば、ＯＳＣが５０％程度の状態）に移行する。そして、空燃比制御部は、その後にストイキ制御への切り換えを行う。これにより、その後のストイキ制御において各第１の触媒の浄化性能を有効に活用することができる。

本発明の他の観点では、複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置は、各気筒群に接続された個別排気通路と、前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第１の触媒と、前記共通排気通路上に設けられた第２の触媒と、各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する燃料カット制御から、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御に切り換えるとき、所定時間にわたり、前記共通排気通路の空燃比がリッチとなるように、前記１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに前記他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。

気筒群別制御においては、空燃比制御部は、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、下流の第２の触媒でリッチな排気とリーンな排気が合流し、第２の触媒の昇温が実現される。一方、燃料カット制御では、空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する。このため、燃料カット制御中は、全ての気筒群のＯＳＣは最大となる。

内燃機関の運転状態が燃料カット制御から気筒群別制御に切り換わる場合、空燃比制御部は、所定時間にわたり、前記共通排気通路の空燃比がリッチとなるように、前記１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに前記他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、気筒群別制御への切り換わり当初から、共通排気通路上に設けられた第２の触媒を中立状態にすることができ、第２の触媒による効果的な排気浄化が可能となる。

本発明のさらに他の観点では、複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置は、各気筒群に接続された個別排気通路と、前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、前記個別排気通路の各々を流れる排気流量を制御する流量制御部と、前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第１の触媒と、前記共通排気通路上に設けられた第２の触媒と、各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部が、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群に供給する燃料をカットする燃料カット制御に切り換えるとき、前記流量制御部は、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路よりも、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路の方に多量の排気を流すように排気流量を制御する。

上記の内燃機関は、例えばＶ型内燃機関など、複数の気筒を備える気筒群（バンク）を複数備えるものであり、気筒群毎に独立した個別排気通路が設けられる。個別排気通路上には、それぞれ第１の触媒が設けられ、その下流で個別排気通路は合流して共通排気通路を構成する。共通排気通路上には、第２の触媒が設けられている。また、例えばＥＣＵなどにより構成される空燃比制御部は、スロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、気筒群毎に独立に空燃比の制御が可能に構成される。さらに、ＥＣＵなどを利用して構成される流量制御部は、各個別排気通路を流れる排気流量を制御する。

内燃機関の運転状態が気筒群別制御から燃料カット制御に切り換えられる場合、流量制御部は、気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路よりも、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路の方に多量の排気を流すように排気流量を制御する。これにより、気筒群別制御においてリッチに設定されていた気筒群には燃料カットによるリーンな排気の流量が抑えられるので、当該気筒群に対応する第１の触媒の発熱やそれによる劣化などを防止することができる。また、燃料カット中も、各気筒群に対応する第１の触媒の酸素吸蔵状態は維持されるので、燃料カットを終了した際に円滑に気筒群別制御に復帰することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
（装置構成）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。なお、図１において、実線の矢印は吸排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、以下の説明では、左右の構成要素を区別する場合には参照符号に添え字「Ｌ」又は「Ｒ」を付し、左右の構成要素を区別しない場合には添え字を省略する。

内燃機関１は、左右のバンク（気筒群）２にそれぞれ３つずつの気筒（シリンダ）３が設けられたＶ型６気筒のエンジンとして構成されている。具体的に、左バンク２Ｌは３つの気筒３Ｌを備え、右バンク２Ｒは３つの気筒３Ｒを備える。

各気筒３に吸気を導くための吸気通路４には、スロットルバルブ１１、エアフローメータ１２、図示しないエアクリーナなどが設けられている。吸気通路４は吸気マニホールド５に接続されている。スロットルバルブ１１は、ＥＣＵ２０からの制御信号ＣＳ１に基づいてスロットル開度が制御され、吸気通路４に流れる吸気の流量を制御する。エアフローメータ１２は、スロットルバルブ１１の下流における吸気流量を検出し、その流量に対応する信号ＣＳ３をＥＣＵ２０へ供給する。

各気筒３には、燃料噴射弁１３が設けられている。燃料噴射弁１３は、ＥＣＵ２０からの制御信号ＣＳ２に基づいて、燃料噴射量が制御される。なお、燃料噴射弁１３は、ポート噴射型であっても、筒内噴射型であってもよい。

各バンク２Ｌ、２Ｒの排気マニホールド６Ｌ、６Ｒは、それぞれ排気通路７Ｌ、７Ｒに接続されている。排気通路７Ｌにはスタート触媒１５Ｌが設けられ、排気通路７Ｒにはスタート触媒１５Ｒが設けられている。排気通路７Ｌと７Ｒは、各スタート触媒１５Ｌ、１５Ｒの下流において合流し、共通排気通路８に接続されている。共通排気通路８には、アンダーフロア（ＵＦ）触媒１６が設けられている。なお、スタート触媒１５及びＵＦ触媒の種類は特に限定されるものではないが、好適な例では、スタート触媒１５として三元触媒を、ＵＦ触媒１６としてＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用することができる。

ＥＣＵ２０は、内燃機関１の各部を制御する。特にＥＣＵ２０は、本発明における空燃比制御部として機能し、後述するように、気筒群別リッチ／リーン制御、ストイキ制御及び燃料カットなどの内燃機関１の運転状態に応じて各気筒群２の空燃比（Ａ／Ｆ）を制御する。なお、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ１２から出力される検出信号ＣＳ３などに基づいて、制御信号ＣＳ１及びＣＳ２を出力し、スロットルバルブ１１の開度及び燃料噴射弁１３からの燃料噴射量などを調整することにより、各バンク２の空燃比を制御する。

排気通路７Ｒ、７Ｌは本発明における個別排気通路に相当する。また、スタート触媒１５は本発明における第１の触媒に相当し、ＵＦ触媒１６は本発明における第２の触媒に相当する。

（触媒昇温制御）
次に、第１実施形態による触媒昇温制御について説明する。第１実施形態では、内燃機関の運転状態が、バンク別リッチ／リーン制御（以下、「バンク別ＲＬ制御」と記す。）から、ストイキ運転に移行する際に、各バンク２の空燃比を制御するものである。具体的には、バンク別ＲＬ制御は、一方のバンク２の空燃比をリッチに設定するとともに、他方のバンク２の空燃比をリーンに設定し、リッチな排気とリーンな排気を共通排気通路８上のＵＦ触媒１６で合流させることにより、ＵＦ触媒を昇温する。一方、ストイキ運転とは、左右のバンク２の空燃比をともに理論空燃比（ストイキ）に維持して内燃機関を運転することをいう。

バンク別ＲＬ制御中には、一方のバンクの空燃比がリッチに設定されるため、当該バンク（以下、「リッチ燃焼バンク」と呼ぶ。）の酸素吸蔵量（ＯＳＣ）は最小となっている。同時に、他方のバンクの空燃比はリーンに設定されるため、当該バンク（以下、「リーン燃焼バンク」と呼ぶ。）の酸素吸蔵量は最大となっている。その後、バンク別ＲＬ制御からストイキ運転に移行したときには、スタート触媒１５の活性を最大とするために、各バンク２の空燃比を迅速に中立状態、具体的には酸素吸蔵量が約５０％の状態にすることが要求される。そこで、本実施形態では、バンク別ＲＬ制御からストイキ運転に運転状態が移行する際には、まず所定時間にわたって一時的に、リッチ燃焼バンクの空燃比をリーンに設定するとともにリーン燃焼バンクの空燃比をリッチに設定する。

図２に、本実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。図２において、時刻ｔ１まではバンク別ＲＬ制御が行われており、時刻ｔ２以降はストイキ運転が行われる。

本例では、右バンク２Ｒがリーン燃焼バンクであるので、右スタート触媒１５ＲのＡ／Ｆはリーンになっており、右スタート触媒１５ＲのＯＳＣは最大（１００％）となっている。一方、左バンク２Ｌがリッチ燃焼バンクであるので、左スタート触媒１５ＬのＡ／Ｆはリッチになっており、左スタート触媒１５ＬのＯＳＣは最小（０％）となっている。なお、ＵＦ触媒１６は、共通排気通路８上に配置されているので、そのＯＳＣは５０％前後となっている。

時刻ｔ１でバンク別ＲＬ制御からストイキ運転に移行する際には、まず、ＥＣＵ２０は、リーン燃焼バンクである右バンク２Ｒ側の右スタート触媒１５Ｒを、時刻ｔ２までの所定時間にわたり一時的に所定のリッチなＡ／Ｆとする。これにより、右スタート触媒１５ＲのＯＳＣは、１００％から５０％程度まで低下する。これにより、時刻ｔ２において右スタート触媒１５Ｒは、触媒活性の高い中立状態、即ち、ＯＳＣが５０％程度の状態となる。こうして、右スタート触媒１５Ｒを中立状態とした時刻ｔ２以降、ＥＣＵ２０は右バンク２Ｒ側のＡ／Ｆをストイキに設定し、ストイキ運転を行う。

同様に、ＥＣＵ２０は、時刻ｔ１において、リッチ燃焼バンクである左バンク２Ｌ側の左スタート触媒１５Ｌを、時刻ｔ２までの所定時間にわたり一時的に所定のリーンなＡ／Ｆとする。これにより、左スタート触媒１５ＬのＯＳＣは、０％から５０％程度まで上昇し、時刻ｔ２において左スタート触媒１５Ｌは、触媒活性の高い中立状態となる。こうして、左スタート触媒１５Ｌを中立状態とした時刻ｔ２以降、ＥＣＵ２０は左バンク２Ｌ側のＡ／Ｆをストイキに設定し、ストイキ運転を行う。

なお、上記の所定時間、即ち、時刻ｔ１〜ｔ２までの時間と、その時間における所定のリッチなＡ／Ｆは、当該所定時間後にスタート触媒のＯＳＣがほぼ５０％程度になるように決定される。

図３に、本実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ＥＣＵ２０が予め内部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。

まず、ＥＣＵ２０は、バンク別ＲＬ制御の実行条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１）、成立している場合には、バンク別ＲＬ制御を実行する（ステップＳ２）。

次に、ＥＣＵ２０は、ストイキ運転に移行する条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ３）、成立しない場合にはステップＳ２のバンク別ＲＬ制御を継続する。一方、ストイキ運転に移行する条件が成立した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、リッチ燃焼バンク側のＡ／Ｆをリーンに設定するとともに、リーン燃焼バンク側のＡ／Ｆをリッチに設定する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ２０は、所定時間（図２における時刻ｔ１とｔ２の間の時間）が経過すると（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、両バンクのＡ／Ｆをストイキに設定し、ストイキ運転を行う（ステップＳ６）。

このように、本実施形態では、内燃機関の運転状態をバンク別ＲＬ制御からストイキ運転に移行するときに、一時的に、リッチ燃焼バンクのＡ／Ｆをリーンに、リーン燃焼バンクのＡ／Ｆをリッチに設定することにより、各バンク２のスタート触媒１５をともに中立状態とすることができる。よって、その後のストイキ運転開始時から、スタート触媒１５の排気浄化能力を最大限に発揮させることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態における内燃機関の制御装置の構成は、図１に示した第１実施形態のものと同様であるので、説明は省略する。

第２実施形態では、内燃機関１の運転状態が燃料カット状態から上述のバンク別ＲＬ制御に移行する際に、所定時間（以下、「平均リッチ期間」とも呼ぶ。）にわたり、２つのスタート触媒１５の平均Ａ／Ｆをリッチとして、下流のＵＦ触媒１６を中立状態にするものである。ここで、燃料カットとは、車両の減速時、例えば内燃機関の回転数が所定値以下でアクセル開度がゼロである場合などに、燃料噴射弁１３からの燃焼噴射を停止する制御をいう。また、ここでの「中立状態」とは、前述と同様にＵＳ触媒１６のＯＳＣが約５０％程度となる状態をいう。

図４に、第２実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。図４において、時刻ｔ３以前は内燃機関１は燃料カット状態であり、左右のバンク２のＡ／Ｆはともにリーン状態であり、左右のスタート触媒１５のＯＳＣはともに最大（１００％）である。よって、左右のスタート触媒１５の下流にあるＵＦ触媒１６に流れる排気のＡ／Ｆもリーンであり、ＵＦ触媒１６のＯＳＣも最大となっている。

時刻ｔ３で燃料カットからの復帰条件が成立し、燃料カット信号がオフとなると、ＥＣＵ２０は、以後のバンク別ＲＬ制御においてリーン燃焼バンクとなる右バンク２ＲのＡ／Ｆをストイキよりも多少リーン側（例えばＡ／Ｆ＝１５）に設定する。また、以後のバンク別ＲＬ制御においてリッチ燃焼バンクとなる左バンク２ＬのＡ／Ｆを強リッチ（例えばＡ／Ｆ＝１１）に設定する。そして、所定時間が経過した時刻ｔ５において、ＥＣＵ２０は、バンク別ＲＬ制御を実行し、右バンク２ＲのＡ／Ｆをリーン（例えばＡ／Ｆ＝１７）に設定するとともに左バンク２ＬのＡ／Ｆをリッチ（例えばＡ／Ｆ＝１２）に設定する。

これにより、時刻ｔ３〜ｔ５の間では、ＵＦ触媒１６のＡ／Ｆはリーンからストイキを経てリッチへと変化し、ＵＦ触媒１６のＯＳＣは５０％程度となる。即ち、ＵＦ触媒１６は、活性の高い中立状態となる。よって、その後のバンク別ＲＬ制御ではＵＦ触媒１６の能力を有効に発揮させることができる。

なお、燃料カット後にバンク別ＲＬ制御を行う際、時刻ｔ３〜ｔ５の所定時間内に左右バンクともＡ／Ｆをリッチに設定すればＵＦ触媒１６をより迅速に中立状態に移行させることができる。しかし、そうすると、リーン燃焼バンクのスタート触媒（本例ではスタート触媒１５Ｒ）は、一旦リッチになった後、バンク別ＲＬ制御で再度リーンに戻ることとなるので、不要な熱を発生し、触媒の熱劣化及び燃費の悪化という不具合を起こす。また、一旦リッチになっている間にＯＳＣは１００％より低下するため、バンク別ＲＬ制御開始時にスタート触媒１５ＲがＯＳＣを１００％に戻すように酸素を吸蔵するので、その間はＵＦ触媒１６へ流れる排気ガスのＡ／Ｆはその分リッチになってしまうという不具合も生じる。そこで、本実施形態では、後のバンク別ＲＬ制御におけるリーン燃焼バンクのＡ／Ｆをリッチにせず、ストイキに近いリーン状態に保ち、リッチ燃焼バンク側のＡ／Ｆを強リッチにしてトータルのＡ／Ｆ（平均Ａ／Ｆ）をリッチにする手法を採用している。

図５に、第２実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ＥＣＵ２０により実行される。

まず、ＥＣＵ２０は、燃料カット条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１１）、成立した場合には燃料カットを実行する（ステップＳ１２）。次に、ＥＣＵ２０はバンク別ＲＬ制御の実行条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１３）、成立しない場合はステップＳ１２の燃料カットを継続する。バンク別ＲＬ制御の実行条件が成立した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、一方のバンク２、即ち、後のバンク別ＲＬ制御においてリッチ燃焼バンクとなる方のバンク２のＡ／Ｆをリッチに設定するとともに、他方のバンク２、即ち、後のバンク別ＲＬ制御においてリーン燃焼バンクとなる方のバンク２のＡ／Ｆをリーンに設定する（ステップＳ１４）。そして、所定時間（図４における時刻ｔ３〜ｔ５の時間）が経過すると（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０はバンク別ＲＬ制御を実行する（ステップＳ１６）。即ち、本例ではＥＣＵ２０は、リーン燃焼バンクであるバンク２ＲのＡ／Ｆをリーンに設定し、リッチ燃焼バンクであるバンク２ＬのＡ／Ｆをリッチに設定する。

以上のように、第２実施形態では、内燃機関の運転状態が燃料カット状態からバンク別ＲＬ制御へと移行する際、所定時間にわたって左右バンクの平均Ａ／Ｆをリッチに設定することにより、下流のＵＦ触媒１６を中立状態にする。これにより、その後にバンク別ＲＬ制御を開始したときにＵＦ触媒１６の浄化能力を効果的に利用することができる。

なお、実際には、ＥＣＵ２０は、予め用意されたリッチ／リーン運転マップを参照してスロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、各バンクのＡ／Ｆを制御する。その場合、通常は、ある特定のリッチ及びリーンなＡ／Ｆ値の組合せに対応する複数の運転マップがＥＣＵ２０内に予め用意される。例えば、Ａ／Ｆ値が「１２」と「１７」の運転マップと、Ａ／Ｆ値が「１１」と「１８」の運転マップなどの複数の運転マップが用意される。複数の運転マップが用意される理由は、異なる運転マップを使用することにより、ＵＦ触媒１６の加熱量を変えることができるからである。

このように、複数のリッチ／リーン運転マップがＥＣＵ２０に記憶されている場合、上記の第２実施形態における平均リッチ期間の制御は、複数の運転マップに属するＡ／Ｆ値の組合せを用いることができる。例えば、上記のように、Ａ／Ｆ値が「１２」と「１７」の運転マップと、Ａ／Ｆ値が「１１」と「１８」の運転マップが用意されている場合、ＥＣＵ２０は所定時間、即ち図４における平均リッチ期間（時刻ｔ３〜ｔ５の間）は、リッチ側としてＡ／Ｆ値が「１１」の運転マップ、リーン側としてＡ／Ｆ値が「１７」のマップを利用することができる。こうすることにより、本実施形態の平均リッチ期間の制御を行うためだけに、専用の運転マップを用意し、ＥＣＵ２０に記憶しておく必要が無くなる。

［第３実施形態］
（装置構成）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図６に、第３実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。第３実施形態による内燃機関の制御装置は、基本的な構造は図１に示す第１及び第２実施形態の内燃機関の制御装置と同様であるが、以下の点が異なる。まず、左バンク２Ｌにはターボチャージャー２２が設けられている。これに伴い、吸気通路４はスロットルバルブ１１の下流で分岐路４ａと４ｃに分岐している。分岐路４ａはターボチャージャー２２のコンプレッサ２２ａを介して通路４ｂに接続され、通路４ｂはインタークーラー１８に接続されている。一方、右バンク２Ｒにはターボチャージャーは設けられておらず、分岐路４ｃが直接インタークーラー１８に接続されている。インタークーラー１８は、吸気マニホールド５に接続されている。

また、バンク２Ｌの排気マニホールド６Ｌはターボチャージャー２２のタービン２２ｂに接続されるとともに、連通路１７を通じて右バンク２Ｒの排気通路７Ｒに接続されている。

さらに、各バンク２の排気通路７上には、スタート触媒１５の下流に制御弁２５が設けられている。制御弁２５は、連通路１７とともに動作して、各排気通路７を流れる排気の流量を制御する役割を有する。具体的には、制御弁２５Ｒ、２５Ｌの両方を開状態とした場合、各バンク２からの排気は各排気通路を流れる。一方、制御弁２５Ｌを閉状態、制御弁２５Ｒを開状態とすると、図６に示すように、左バンク２Ｌの排気は排気通路７Ｌを流れず、連通路１７を通じて右バンク２Ｒ側の排気通路７Ｒを流れる。逆に、制御弁２５Ｌを開状態、制御弁２５Ｒを閉状態とすれば、右バンク２Ｒの排気は排気通路７Ｒを流れず、連通路１７を通じて左バンク２Ｌ側の排気通路７Ｌを流れる。各制御弁２５Ｌ、２５Ｒへは、ＥＣＵ２０から制御信号ＣＳ４、ＣＳ５が供給され、弁の開閉が制御される。

上記以外の点は、図１に示す内燃機関の制御装置と同様である。なお、連通路１７、制御弁２５Ｌ、２５Ｒ及びＥＣＵ２０は、本発明における流量制御部として動作する。

（触媒昇温制御）
次に、第３実施形態による触媒昇温制御について説明する。本実施形態では、内燃機関１の運転状態がバンク別ＲＬ制御から燃料カットに移行する際には、リーン燃焼バンク側の排気通路７への排気流量を、リッチ燃焼バンク側の排気通路７への排気流量より大きくする。

バンク別ＲＬ制御の実行中は、リーン燃焼バンク側のスタート触媒１５のＯＳＣは最大（１００％）であり、リッチ燃焼バンク側のスタート触媒１５のＯＳＣは最小（０％）となっている。ここで、燃料カットが実施されると、リーンな排気が両方のバンクの排気通路に流れるため、リッチ燃焼バンク側のスタート触媒のＯＳＣが最小から最大へと増加し、余計な発熱により触媒の劣化などの不具合が生じる。そこで、バンク別ＲＬ制御から燃料カットへ移行する際には、リーン燃焼バンク側への排気流量が大きくなるように排気流量の調整を行う。これにより、リッチ燃焼バンク側への排気流量が少なくなり、上記のような発熱を低減することができる。実際には、排気流量の調整は、ＥＣＵ２０が制御信号ＣＳ４、ＣＳ５を制御弁２５Ｌ、２５Ｒに供給することにより行われる。

図７に、本実施例による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。時刻ｔ６以前は内燃機関はバンク別ＲＬ制御が実施されており、時刻ｔ６以降は燃料カットが実施される。時刻ｔ６以前は、バンク別ＲＬ制御が行われており、リーン燃焼バンク２ＲのＡ／Ｆはリーンであり、対応するスタート触媒１５ＲのＯＳＣは最大（１００％）である。また、リッチ燃焼バンク２ＬのＡ／Ｆはリッチであり、対応するスタート触媒１５ＬのＯＳＣは最小（０％）である。ＵＦ触媒１６のＯＳＣは中立状態（約５０％）に維持されている。また、燃料カット信号はオフであり、左右の制御弁２５Ｌ、２５Ｒはともに開状態となっている。よって、各バンク２からの排気は各排気通路７へそれぞれ流れている。

時刻ｔ６で燃料カット条件が成立し、燃料カット信号がオンになると、ＥＣＵ２０は、左側の制御弁２５Ｌを閉状態とする。これにより、前述のように、左バンク２Ｌの排気は連通路１７を通じて右バンク２Ｒの排気通路７Ｒへ流入する。左右いずれのバンクにおいても、燃料カット実施後の排気はリーン状態である。しかし、制御弁２５Ｌ、２５Ｒの制御により、リーン状態の排気は全てリーン燃焼バンク２Ｒ側の排気通路７Ｒへ流れることになる。こうして、リーンな排気がリッチ燃焼バンク２Ｌ側のスタート触媒１５Ｌへ流れ込み、発熱が生じることが抑制できる。また、リッチ燃焼バンク２Ｌ側のＡ／Ｆはリッチ状態に維持され、スタート触媒１５ＬのＯＳＣも最小に維持されるので、燃料カットからの復帰時には、直ちにバンク別ＲＬ制御を再開することができる。

図８に、第３実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ＥＣＵ２０により実施される。

まず、ＥＣＵ２０は、バンク別ＲＬ制御の実行条件が成立したか否かを判断し（ステップＳ２１）、成立した場合は、バンク別ＲＬ制御を実行する（ステップＳ２２）。次に、ＥＣＵ２０は、燃料カット条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ２３）、成立しない場合はバンク別ＲＬ制御を継続する。一方、燃料カット条件が成立した場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は制御弁２５を制御し、リーン燃焼バンク側の排気通路の排気流量がリッチ燃焼バンク側の排気通路の排気流量より大きくなるようにする（ステップＳ２４）。そして、ＥＣＵ２０は燃料カットの終了条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ２５）、成立した場合には、燃料カットを終了してバンク別ＲＬ制御に復帰する。

以上のように、本実施形態では、バンク別ＲＬ制御から燃料カットに移行する際には、リーン燃焼バンク側の排気通路の排気流量がリッチ燃焼バンク側の排気通路の排気流量より大きくなるように、より好適には、リッチ燃焼バンク側の排気が全てリーン燃焼側排気通路に流れるように排気流量を制御するので、燃料カット中にリッチ燃焼バンク側のスタート触媒の発熱を防止することができるとともに、燃料カットからバンク別ＲＬ制御への復帰を円滑に行うことが可能となる。

第１実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。第１実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例である。第１実施形態による触媒昇温制御のフローチャートである。第２実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例である。第２実施形態による触媒昇温制御のフローチャートである。第３実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。第３実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例である。第３実施形態による触媒昇温制御のフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関（エンジン）
２Ｌ、２Ｒバンク（気筒群）
３Ｌ、３Ｒ気筒
４吸気通路
５吸気マニホールド
６排気マニホールド
７Ｌ、７Ｒ排気通路
８共通排気通路
１５Ｌ、１５Ｒスタート触媒
１６ＵＦ触媒

Claims

複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置であって、
各気筒群に接続された個別排気通路と、
前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、
前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第１の触媒と、
前記共通排気通路上に設けられた第２の触媒と、
各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、
前記空燃比制御部は、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群の空燃比を理論空燃比に設定するストイキ制御に切り換えるとき、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群を前記所定時間リッチに設定した後、前記ストイキ制御への切り換えを行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置であって、
各気筒群に接続された個別排気通路と、
前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、
前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第１の触媒と、
前記共通排気通路上に設けられた第２の触媒と、
各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、
前記空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する燃料カット制御から、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御に切り換えるとき、所定時間にわたり、前記共通排気通路の空燃比がリッチとなるように、前記１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに前記他の気筒群の空燃比をリーンに設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置であって、
各気筒群に接続された個別排気通路と、
前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、
前記個別排気通路の各々を流れる排気流量を制御する流量制御部と、
前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第１の触媒と、
前記共通排気通路上に設けられた第２の触媒と、
各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、
前記空燃比制御部が、１つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群に供給する燃料をカットする燃料カット制御に切り換えるとき、前記流量制御部は、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路よりも、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路の方に多量の排気を流すように排気流量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。