JP2010144562A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒を迅速に活性化させる場合において、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関３の制御装置１はＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、セリウム含有酸化物を主成分とし、セリウム含有酸化物にそれぞれ担持されたパラジウムおよび亜鉛を含む触媒１１が活性状態になく、かつ触媒１１の温度が所定温度よりも高いときに、パータベーション制御を実行する（ステップ３２，３３，６２，６３）。パータベーション制御の実行中は、触媒１１に流入する排ガスの空燃比が、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが触媒１１に交互に流入するように制御される。
【選択図】図１１

Description

本発明は、排ガス浄化用の触媒が活性化していない状態にあるときに、触媒を迅速に活性化させるように内燃機関の空燃比などを制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来、内燃機関の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、１〜４番気筒を備えた４気筒タイプのものであり、これらの気筒は、１番気筒→３番気筒→４番気筒→２番気筒の順に運転される。また、内燃機関の排気通路には、排ガス浄化用の触媒が設けられている。

この制御装置では、内燃機関の低温始動時において、触媒が活性化するまでの間、１番気筒と４番気筒における混合気の空燃比が、理論空燃比よりもリッチ側に制御されるとともに、２番気筒と３番気筒の空燃比が理論空燃比よりもリーン側に制御される。その結果、リッチ雰囲気すなわちＣＯ（一酸化炭素）濃度の高い排ガスと、リーン雰囲気すなわち酸素濃度の高い排ガスが、排気通路の触媒に対して交互に供給されることで、触媒が迅速に活性化される。なお、本明細書では、空燃比制御において、ＣＯ濃度の高い排ガスと酸素濃度の高い排ガスとが排気通路の触媒に対して交互に供給されるような制御手法を、「パータベーション制御」という。

特許第３５７７７９５号公報

上記従来の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の低温始動時において、触媒が活性化するまでの間、パータベーション制御が実行される。このパータベーション制御では、ＣＯ濃度の高い排ガスと酸素濃度の高い排ガスが排気通路の触媒に交互に供給されるので、ＣＯ濃度の高い排ガスが触媒に供給された際、触媒が活性化していないことに起因して、排ガス中のＣＯを適切に浄化することができず、排ガス特性が悪化してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、触媒を迅速に活性化させる場合において、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、セリウム含有酸化物を主成分とし、セリウム含有酸化物にそれぞれ担持されたパラジウムおよび亜鉛を含む触媒１１によって、排気通路１０内の排ガスが浄化される内燃機関３の制御装置１であって、触媒１１が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１４）と、触媒１１の温度を表す温度パラメータ（積算吸入空気量ＱＧＡＩＲ）を検出する温度パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、ステップ２２〜２５）と、触媒１１に流入する排ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３，５４）と、を備え、空燃比制御手段は、触媒１１が活性状態になく、かつ検出された温度パラメータが表す触媒１１の温度が所定温度よりも高いとき（ステップ２０，２６がＹＥＳのとき）に、パータベーション制御を実行するとともに、パータベーション制御の実行中は、触媒１１に流入する排ガスの空燃比を、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが触媒１１に交互に流入するように制御する（ステップ４０〜４７，７０〜７４，７６〜８０）ことを特徴とする。

この制御装置によれば、触媒が活性状態になく、かつ検出された温度パラメータが表す触媒の温度が所定温度よりも高いときに、パータベーション制御が実行される。このパータベーション制御の実行中は、触媒に流入する排ガスの空燃比が、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが触媒に交互に流入するように制御されるので、所定温度よりも高い触媒温度域において、排ガスの空燃比を一定状態に制御した場合と比べて、触媒をより迅速に活性化することができるとともに、触媒を活性化温度まで昇温させるのに要する燃料量を低減することができ、内燃機関の燃費を向上させることができる。これに加えて、本出願人は、セリウム含有酸化物を主成分とし、セリウム含有酸化物にそれぞれ担持されたパラジウムおよび亜鉛を含む触媒（以下「本願触媒」という）を、特願２００８−６３３２７号で既に提案しており、この本願触媒の場合、特願２００８−６３３２７号に記載されているように、低触媒温度域で一酸化炭素（ＣＯ）を浄化する際、本願触媒以外の触媒よりも高い浄化率が得られるという特性を備えている。したがって、所定温度を、本願触媒において高いＣＯ浄化率が得られる触媒温度域内の値に設定することによって、所定温度よりも高い触媒温度域において、従来の触媒を用いた場合よりも高いＣＯ浄化率を確保することができ、それによって、排ガス特性を向上させることができる（なお、本明細書における「温度パラメータを検出する」の「検出」は、センサなどによりこれらを直接検出することに限らず、温度パラメータを他のパラメータに基づいて算出または推定することを含む）。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、活性状態判定手段は、内燃機関３の始動後において触媒１１が活性状態にあるか否かを判定し（ステップ１０〜１４）、空燃比制御手段は、内燃機関３の始動後において触媒１１が活性状態にないときに、内燃機関３の吸入空気量の増大制御を実行するとともに、増大制御の実行中は、内燃機関３の吸入空気量を、触媒１１が活性状態にあるときよりも増大側に制御する吸入空気量制御手段（ＥＣＵ２、ステップ４０〜４７）を有し、吸入空気量の増大制御の実行中、内燃機関３の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御を実行する点火時期制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１１０〜１１５）をさらに備えることを特徴とすることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動後において触媒が活性状態にないときに、内燃機関の吸入空気量の増大制御が実行される。この吸入空気量の増大制御の実行中、内燃機関の吸入空気量が、触媒が活性状態にあるときよりも増大側に制御されるとともに、内燃機関の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御が実行されるので、内燃機関の始動後において、触媒が活性状態になく、かつ触媒の温度が所定温度以下のときでも、触媒が迅速に活性化するように、触媒温度を昇温させることができる。これに加えて、触媒の温度が所定温度よりも高くなると、パータベーション制御が開始されることによって、触媒の昇温速度をさらに高めることができる。その結果、触媒の活性化に要する時間をさらに短縮することができ、排ガス特性をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の制御装置１において、内燃機関３は、複数の気筒（１〜４番気筒＃１〜＃４）を備え、空燃比制御手段は、複数の気筒の一部（２，３番気筒＃２，＃３）における混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリッチ側に制御するとともに、一部の気筒以外の気筒（１，４番気筒＃１，＃４）における混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側に制御することによって、パータベーション制御を実行し（ステップ７６，７７，９０〜９４）、パータベーション制御の実行中、複数の気筒の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御を実行するとともに、遅角補正制御の実行中、一部の気筒における点火時期の遅角補正量（Ｕｒｃｈ＋Ｕａｄｐ＋ＤＩＧ＃ｉ）を、一部の気筒以外の気筒よりも小さい値に制御する点火時期制御手段（ＥＣＵ２、ステップ１１０〜１１５）をさらに備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、混合気の空燃比を、複数の気筒の一部において理論空燃比よりもリッチ側に、それ以外の気筒においてリーン側にそれぞれ制御するだけで、パータベーション制御を容易に実行することができる。さらに、パータベーション制御の実行中、複数の気筒の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御が実行されるとともに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に制御される気筒の点火時期の遅角補正量は、混合気の空燃比がリーン側に制御される気筒よりも小さい値に制御されるので、混合気の空燃比がリッチ側に制御される気筒においても、混合気の良好な燃焼状態を確保することができ、排ガス特性をより一層、向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１は、本実施形態の制御装置を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、図２は、制御装置１の概略構成を示している。図２に示すように、制御装置１はＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、吸入空気量制御、燃料噴射制御および点火時期制御処理などの各種の制御処理を実行する。

図１に示すように、エンジン３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒型ガソリンエンジンであり、１〜４番気筒＃１〜＃４（複数の気筒）を備えている（１番気筒＃１のみ図示）。このエンジン３のシリンダヘッドには、燃焼室に臨むように、燃料噴射弁４および点火プラグ５が気筒毎に取り付けられており、エンジン運転中、燃料は燃料噴射弁４によって燃焼室内に直接噴射される。すなわち、エンジン３は、筒内噴射式のものである。

この燃料噴射弁４は、図２に示すように、ＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２によって、その開弁時間である燃料噴射時間と、開弁タイミングおよび閉弁タイミングである噴射時期とが制御される。なお、この燃料噴射弁４の燃料噴射時間は、気筒内に噴射される燃料量すなわち燃料噴射量に相当するので、以下、燃料噴射弁４の燃料噴射時間を燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉという。ここで、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉにおける添字「＃ｉ」は、気筒の番号を表す気筒番号値であり（ｉ＝１〜４）、例えば、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃１は、１番気筒＃１の燃料噴射量を表している。この点は、後述する目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉなどにおいても同様である。

また、点火プラグ５もＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２から後述する点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉに応じたタイミングで高電圧が加えられることで放電し、それによって、燃焼室内の混合気を燃焼させる。

さらに、エンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ａの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒のピストンが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。

一方、エンジン３の本体には、例えばサーミスタなどで構成された水温センサ２１が取り付けられている。この水温センサ２１は、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出して、それを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３の吸気通路６には、上流側から順に、スロットル弁機構７、スロットル弁開度センサ２２および吸気圧センサ２３などが設けられている。このスロットル弁機構７は、スロットル弁７ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ７ｂなどを備えている。スロットル弁７ａは、吸気通路６の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によって吸入空気量を変化させる。ＴＨアクチュエータ７ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの後述する制御入力Ｕ＿ＴＨによって駆動されることにより、スロットル弁７ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを変化させる。

さらに、スロットル弁開度センサ２２は、スロットル弁７ａの近傍に配置され、ポテンショメータなどで構成されているとともに、スロットル弁開度ＴＨを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。一方、吸気圧センサ２３は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気通路６内の絶対圧である吸気圧ＰＢを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、エンジン３の排気通路１０には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ２４および触媒１１が設けられている。この触媒１１は、３元触媒タイプのものであり、その詳細な説明はここでは省略するが、本出願人が特願２００８−０６３３２７号（以下「先行出願」という）で既に提案済みのものと同様に構成されている。すなわち、触媒１１は、先行出願の明細書に記載されているように、セリウム含有酸化物を主成分とし、セリウム含有酸化物にそれぞれ担持されたパラジウムおよび亜鉛を含むタイプのものであり、これらのセリウム含有酸化物とパラジウムと亜鉛との割合（質量％）は、先行出願の明細書中に記載された割合に設定されているとともに、低触媒温度域で一酸化炭素（ＣＯ）を浄化する際、触媒１１以外の触媒よりも高い浄化率が得られるという特性を備えている。

さらに、排気通路１０の触媒１１よりも上流側および下流側にはそれぞれ、ＬＡＦセンサ２４および酸素濃度センサ（図示せず）が設けられている。ＬＡＦセンサ２４は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比Ａ／Ｆの領域において、排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２４の検出信号に基づき、排気ガス中の当量比を表す検出当量比ＫＡＣＴを算出する。また、酸素濃度センサは、排気ガス中の酸素濃度を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２５、アクセル開度センサ２６、車速センサ２７およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２８が接続されている。この大気圧センサ２５は、半導体圧力センサで構成されており、大気圧ＰＡを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、アクセル開度センサ２６は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

さらに、車速センサ２７は、車両の図示しない車軸に取り付けられており、車両の走行速度（以下「車速」という）ＶＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。これに加えて、ＩＧ・ＳＷ２８は、イグニッションキー（図示せず）操作によりＯＮ／ＯＦＦされるとともに、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をＥＣＵ２に出力する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２７の検出信号およびＩＧ・ＳＷ２８の出力信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、運転状態に応じて、以下に述べるように、空燃比制御処理（すなわち吸入空気量制御処理および燃料噴射制御処理）と、点火時期制御処理などを実行する。

特に、触媒１１が活性化していない場合、触媒１１を迅速に活性化させるために、触媒暖機制御処理が実行される。この触媒暖機制御処理では、後述するように、触媒暖機用の吸入空気量制御処理と、触媒暖機用の燃料噴射制御処理と、触媒暖機用の点火時期制御処理とが実行される。

これに加えて、触媒暖機制御処理の実行中、触媒１１の温度が、排ガス中の一酸化炭素を高い割合（例えば５０％）で浄化できる所定温度域（例えば１８０℃以上の温度域）まで上昇したときには、触媒１１の昇温速度をさらに高めるために、触媒１１に供給される排ガスの空燃比が、リーン側とリッチ側に交互に切り換わるように制御される。なお、以下の説明では、このように、触媒１１に供給する排ガスの空燃比をリーン側とリッチ側に交互に切り換える制御処理を「パータベーション制御処理」といい、パータベーション制御処理を含めて触媒暖機制御処理を実行しているときのエンジン３の運転モードを「触媒暖機モード」という。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、活性状態判定手段、温度パラメータ検出手段、空燃比制御手段、吸入空気量制御手段および点火時期制御手段に相当する。

次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２によって、所定の制御周期ΔＴｋ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮの設定処理を実行する。

この設定処理は、具体的には図４に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ１０で、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「０」であるか否かを判別する。このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、図示しない判定処理において、ＩＧ・ＳＷ２８のＯＮ／ＯＦＦ状態とエンジン回転数ＮＥに基づき、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定することによって設定されるものであり、具体的には、エンジン始動制御中であるときには「１」に、エンジン３を始動済みであるときには「０」にそれぞれ設定される。

ステップ１０の判別結果がＹＥＳで、エンジン３を始動済みであるときには、ステップ１１に進み、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦ未満であるか否かを判別する。この所定値ＡＰＲＥＦは、アクセルペダルが踏まれていないことを判別するためのものであり、アクセルペダルが踏まれていないことを判別可能な値（例えば１゜）に設定されている。

ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ１２に進み、車速ＶＰが所定値ＶＰＲＥＦ未満であるか否かを判別する。この所定値ＶＰＲＥＦは、停車中であることを判別するためのものであり、停車中であることを判別可能な値（例えば１ｋｍ）に設定されている。

ステップ１２の判別結果がＹＥＳで、停車中であるときには、ステップ１３に進み、触媒暖機カウンタの計数値ＣＦＩＲＥＯＮを、その前回値ＣＦＩＲＥＯＮＺと値１の和ＣＦＩＲＥＯＮＺ＋１に設定する。すなわち、触媒暖機カウンタの計数値ＣＦＩＲＥＯＮを値１分、インクリメントする。この触媒暖機カウンタは、エンジン始動後における触媒暖機制御の実行時間を計数するためのものである。

次いで、ステップ１４に進み、触媒カウンタの計数値ＣＦＩＲＥＯＮが所定値ＣＲＥＦ未満であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、触媒１１が活性化していないことで、触媒暖機モードを実行すべきであると判定して、ステップ１５に進み、それを表すために、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１４の判別結果がＮＯのときには、触媒１１が活性化したと判定して、ステップ１６に進み、触媒カウンタの計数値ＣＦＩＲＥＯＮを値０にリセットする。次に、ステップ１７で、触媒暖機モードではないことを表すために、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮを「０」に設定した後、本処理を終了する。

さらに、前述したステップ１０〜１３のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン始動制御中のとき、アクセルペダルが踏まれているとき、または車両が走行中であるときには、上述したように、ステップ１６，１７を実行した後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ１で、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮの設定処理を以上のように実行した後、ステップ２に進み、パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦの設定処理を実行する。この設定処理は、具体的には図５に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ２０で、上述した触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、触媒暖機モード中でないときには、ステップ２１で、後述する吸入空気量の積算値（以下「積算吸入空気量」という）ＱＧＡＩＲを値０にリセットした後、本処理を終了する。

一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、触媒暖機モード中であるときには、ステップ２２に進み、平均噴射量ＮＴＩに応じて、図示しないマップを検索することにより、吸入空気量のマップ値ＱＡＩＲＦＩＲＸを算出する。ここで、平均噴射量ＮＴＩは、触媒暖機モード中における全気筒＃１〜＃４の燃料噴射量ＴＯＵＴ＃１〜＃４の平均値である。

次に、ステップ２３で、大気圧ＰＡに応じて、図示しないマップを検索することにより、補正係数ＫＧＡＩＲＰＡＸを算出する。次いで、ステップ２４に進み、吸入空気量ＱＡＩＲＦＩＲを、吸入空気量のマップ値ＱＡＩＲＦＩＲＸと補正係数ＫＧＡＩＲＰＡＸの積ＱＡＩＲＦＩＲＸ・ＫＧＡＩＲＰＡＸに設定する。

ステップ２４に続くステップ２５で、積算吸入空気量ＱＧＡＩＲを、その前回値ＱＧＡＩＲＺと吸入空気量ＱＡＩＲＦＩＲの和ＱＧＡＩＲＺ＋ＱＡＩＲＦＩＲに設定する。なお、本実施形態では、積算吸入空気量ＱＧＡＩＲが温度パラメータに相当する。

次いで、ステップ２６に進み、積算吸入空気量ＱＧＡＩＲが所定の判定値ＱＧＣＡＴ＿ＬＯＦＦより大きいか否かを判別する。この所定の判定値ＱＧＣＡＴ＿ＬＯＦＦは、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域（例えば１８０℃以上の領域）に達しているか否かを判定するためのものである。

ステップ２６の判別結果がＹＥＳのときには、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域に達していることで、パータベーション制御を実行すべきであると判定して、それを表すために、ステップ２７に進み、パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦを「１」に設定した後、本処理を終了する。

一方、ステップ２６の判別結果がＮＯのときには、パータベーション制御を実行すべきでないと判定して、それを表すために、ステップ２８に進み、パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦを「０」に設定した後、本処理を終了する。

図３に戻り、ステップ２で、パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦの設定処理を以上のように実行した後、ステップ３に進み、以下に述べるように、吸入空気量制御処理を実行する。その後、本処理を終了する。

次に、図６を参照しながら、上記ステップ３の吸入空気量制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ３０で、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中のときには、ステップ３１に進み、始動用の吸入空気量制御処理を実行する。

具体的には、エンジン水温ＴＷに応じて、図示しないマップを検索することにより、始動用の目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し、この目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、ＴＨアクチュエータ７ｂへの制御入力Ｕ＿ＴＨを算出した後、この制御入力Ｕ＿ＴＨによって、ＴＨアクチュエータ７ｂを駆動する。それにより、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤになるようにフィードフォワード制御されことで、吸入空気量が制御される。ステップ３１で、始動用の吸入空気量制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ３０の判別結果がＮＯで、エンジン３を始動済みであるときには、ステップ３２に進み、前述した触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、触媒暖機モード中であるときには、ステップ３３に進み、触媒暖機用の吸入空気量制御処理を実行する。

この制御処理は、具体的には図７に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ４０で、吸気量換算値ＩＦＩＲＥＢＳを算出する。この吸気量換算値ＩＦＩＲＥＢＳの算出処理は、その具体的な内容はここでは図示しないが、前述した触媒暖機カウンタの計数値ＣＦＩＲＥＯＮおよびエンジン水温ＴＷなどに応じて、複数のマップを検索することにより、複数のマップ検索値を算出し、これらの複数のマップ検索値に基づいて算出される。

次いで、ステップ４１に進み、吸入空気量の目標値（以下「目標吸気量」という）ＱＡＩＲＣＭＤＸを算出する。この目標吸気量ＱＡＩＲＣＭＤＸは、吸気量換算値ＩＦＩＲＥＢＳに応じて、図示しないマップを検索することによって算出される。

次に、ステップ４２で、目標吸気量の積算値（以下「積算目標吸気量」という）ＱＧＡＩＲＣＭＤを、その前回値ＱＧＡＩＲＣＭＤＺと目標吸気量ＱＡＩＲＣＭＤＸの和ＱＧＡＩＲＣＭＤＺ＋ＱＡＩＲＣＭＤＸに設定する。

ステップ４２に続くステップ４３で、積算吸気量偏差ＥＱＦＩＲＥを、積算吸入空気量ＱＧＡＩＲと積算目標吸気量ＱＧＡＩＲＣＭＤとの偏差ＱＧＡＩＲ−ＱＧＡＩＲＣＭＤに設定する。

次いで、ステップ４４に進み、積算吸気量偏差ＥＱＦＩＲＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、開度補正値ＤＴＨを算出する。

次に、ステップ４５で、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを、その前回値ＴＨＣＭＤＺと開度補正値ＤＴＨの和ＴＨＣＭＤＺ＋ＤＴＨに設定する。

ステップ４５に続くステップ４６で、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに応じて、図示しないマップを検索することにより、ＴＨアクチュエータ７ｂへの制御入力Ｕ＿ＴＨを算出する。

次いで、ステップ４７に進み、制御入力Ｕ＿ＴＨによって、ＴＨアクチュエータ７ｂを駆動する。それにより、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤになるようにフィードフォワード制御されることで、吸入空気量が制御される。その後、本処理を終了する。

以上のように、触媒暖機用の吸入空気量制御処理を実行した場合、吸入空気量は、触媒１１が活性化しているときの通常のアイドル運転中よりも大きい値に制御される。これは、触媒暖機モード中、後述する点火時期の遅角補正制御に加えて、排ガス量を通常のアイドル運転中よりも増大させることで、排ガスから触媒１１に供給される熱量を増大させ、それによって、触媒１１の迅速な活性化を図るためである。

図６に戻り、ステップ３３で、触媒暖機用の吸入空気量制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ３２の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３が始動済みでかつ触媒暖機モード中でないときには、ステップ３４に進み、通常用の吸入空気量制御処理を実行する。この通常用の吸入空気量制御処理では、エンジン３の運転状態に応じて、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し、スロットル弁開度ＴＨがこの目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより、ＴＨアクチュエータ７ｂへの制御入力Ｕ＿ＴＨが算出される。そして、この制御入力Ｕ＿ＴＨでＴＨアクチュエータ７ｂを駆動することによって、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤに収束するようにフィードバック制御される。その結果、吸入空気量が制御される。ステップ３４で、通常用の吸入空気量制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

次に、図８を参照しながら、ＥＣＵ２によって、ＴＤＣ信号の発生タイミングに同期すする制御周期ΔＴｎで実行される制御処理について説明する。同図に示すように、この制御処理では、まず、ステップ５０で、気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌを、その前回値ＣｃｙｌＺと値１の和ＣｃｙｌＺ＋１に設定する。すなわち、気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌを値１分、インクリメントする。

次いで、ステップ５１に進み、気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌが値４より大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、後述するステップ５３に進む。一方、ステップ５１の判別結果がＹＥＳで、Ｃｃｙｌ＞４のときには、ステップ５２に進み、気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌを値１に設定した後、ステップ５３に進む。すなわち、この気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌは、値１から値４までインクリメントされた後、再度、値１からインクリメントされる。

ステップ５１または５２に続くステップ５３で、気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌに応じて、図９に示すマップを検索することにより、気筒番号値＃ｉを設定する。同図を参照すると明らかなように、気筒番号値＃ｉは、気筒カウンタの計数値Ｃｃｙｌが上述したように「１→２→３→４→１……」と順に設定されるのに応じて、「＃１→＃３→＃４→＃２→＃１……」の順に設定される。

次いで、ステップ５４，５５で、後述するように、燃料噴射制御処理および点火時期制御処理をそれぞれ実行した後、本処理を終了する。

次に、図１０を参照しながら、上記ステップ５４の燃料噴射制御処理について説明する。この燃料噴射制御処理は、以下に述べるように、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉおよび噴射終了タイミングＩＮＪ＃ｉをそれぞれ算出するものである。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ６０で、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中のときには、ステップ６１に進み、始動用の燃料噴射制御処理を実行する。具体的には、エンジン水温ＴＷに応じて、図示しないマップを検索することにより、始動用の燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉを算出し、これに応じて、図示しないマップを検索することにより、噴射終了タイミングＩＮＪ＃ｉを算出する。ステップ６１で、始動用の燃料噴射制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ６０の判別結果がＮＯで、エンジン３を始動済みであるときには、ステップ６２に進み、前述した触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、触媒暖機モード中であるときには、ステップ６３に進み、触媒暖機用の燃料噴射制御処理を実行する。

この制御処理は、具体的には図１１に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ７０で、エンジン水温ＴＷに応じて、図１２に示すマップを検索することにより、始動後リーン化係数ＫＬＥＡＮを算出する。この始動後リーン化係数ＫＬＥＡＮは、後述する目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉの算出において乗算係数として用いられる関係上、図１２において、ＫＬＥＡＮ＞１．０の値は、目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉをリッチ化するための値となり、ＫＬＥＡＮ＜１．０の値は、目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉをリーン化するための値となる。また、図１２中のＴＷ１は、エンジン水温ＴＷの所定値であり、ＴＷ１≦ＴＷが成立している場合、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域に達しているような値に設定されている。さらに、図１２中のＫＬＥＡＮ１（＜１．０）は、目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉをリーン化するための所定値を表している。

図１２に示すように、始動後リーン化係数ＫＬＥＡＮは、ＴＷ＜ＴＷ１の領域では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きい値に設定されている。また、ＴＷ１≦ＴＷの領域では、エンジン水温ＴＷにかかわらず、所定値ＫＬＥＡＮ１に設定されている。これは、ＴＷ１≦ＴＷの領域では、後述するパータベーション制御を実行することで、触媒１１の迅速な活性化を図るためである。

次いで、ステップ７１に進み、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢに応じて、図示しないマップを検索することにより、基本目標当量比のマップ値ＫＣＭＤＭＡＰを算出する。このマップでは、基本目標当量比のマップ値ＫＣＭＤＭＡＰは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、または吸気圧ＰＢが高いほど、より大きい値に設定されている。

次に、ステップ７２で、エンジン水温ＴＷに応じて、図示しないマップを検索することにより、水温補正係数ＫＴＷを算出する。このマップでは、水温補正係数ＫＴＷは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きい値に設定されている。

ステップ７２に続くステップ７３で、基本目標当量比ＫＣＭＤＭＭを、基本目標当量比のマップ値と水温補正係数の積ＫＣＭＤＭＡＰ・ＫＴＷに設定する。ここで、基本目標当量比ＫＣＭＤＭＭは、以上の算出手法によって、ＫＣＭＤＭＭ≒１となるように算出される。すなわち、基本目標当量比ＫＣＭＤＭＭは、理論空燃比に相当する当量比付近の値になるように算出される。

次いで、ステップ７４に進み、前述したパータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域に達していないときには、ステップ７５に進み、目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉを、始動後リーン化係数と基本目標当量の積ＫＬＥＡＮ・ＫＣＭＤＭＭに設定する。

一方、ステップ７４の判別結果がＹＥＳで、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域に達しているときには、ステップ７６に進み、パータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉを算出する。このパータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉの算出処理は、具体的には、図１３に示すように実行される。

同図に示すように、まず、ステップ９０で、気筒番号値＃ｉ＝＃２であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９１に進み、パータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉを、所定の２番気筒用値ＫＴＣＹＬＸ２に設定した後、本処理を終了する。この場合、所定の２番気筒用値ＫＴＣＹＬＸ２は、２番気筒用の目標当量比ＫＣＭＤ＃２をリッチ側の値にするために、値１．０よりも大きい値に設定される。

一方、ステップ９０の判別結果がＮＯで、＃ｉ≠＃２のときには、ステップ９２に進み気筒番号値＃ｉ＝＃３であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９３に進み、パータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉを、所定の３番気筒用値ＫＴＣＹＬＸ３に設定した後、本処理を終了する。この場合、所定の３番気筒用値ＫＴＣＹＬＸ３は、３番気筒用の目標当量比ＫＣＭＤ＃３をリッチ側の値にするために、値１．０よりも大きい値に設定される。なお、ＫＴＣＹＬＸ３＝ＫＴＣＹＬＸ２と設定してもよい。

一方、ステップ９２の判別結果がＮＯで、＃ｉ＝＃１または＃ｉ＝＃４のときには、ステップ９４に進み、パータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉを値１．０に設定する。すなわち、１番気筒用および４番気筒用のパータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃１，ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃４は、１番気筒用および４番気筒用の目標当量比ＫＣＭＤ＃１，ＫＣＭＤ＃４をそれぞれリッチ側の値にするために、値１．０に設定される。以上のようにステップ９４を実行した後、本処理を終了する。

図１１に戻り、ステップ７６で、パータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉを以上のように算出した後、ステップ７７に進み、目標当量比ＫＣＭＤ＃ｉを、始動後リーン化係数と基本目標当量とパータベーション補正係数の積ＫＬＥＡＮ・ＫＣＭＤＭＭ・ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉに設定する。

以上のステップ７５または７７に続くステップ７８で、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢに応じて、図示しないマップを検索することにより、基本噴射量ＴＩＭを算出する。

次いで、ステップ７９に進み、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉを、目標当量比と基本噴射量の積ＫＣＭＤ＃ｉ・ＴＩＭに設定する。次に、ステップ８０で、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、噴射終了タイミングＩＮＪ＃ｉを算出する。その後、本処理を終了する。

以上のように触媒暖機用の燃料噴射制御処理を実行した場合、パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦ＝０で、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域に達していないときには、エンジン水温ＴＷが低いほど、始動後リーン化係数ＫＬＥＡＮがより大きい値に設定されることで、全気筒の燃料噴射量ＴＯＵＴ＃１〜＃４がより大きい値に算出される。

また、パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦ＝１で、触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき温度域に達しているときには、２，３番気筒用のパータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃２，＃３が、値１．０よりも大きい値に設定される一方、１，４番気筒用のパータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃１，＃４が、値１．０に設定されることで、２，３番気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ＃２，＃３が、１，４番気筒用の燃料噴射量ＴＯＵＴ＃１，＃４よりも大きい値に算出される。

それに伴い、前述した吸入空気量制御との協働によって、２番気筒＃２および３番気筒＃３内で生成される混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリッチな値に制御される一方、１番気筒＃１および４番気筒＃４内で生成される混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値に制御される。その結果、リーンな燃焼ガスが１番気筒＃１から排気通路１０に排出された後、リッチな燃焼ガスが３番気筒＃３から排出され、次いで、リーンな燃焼ガスが４番気筒＃４から排出された後、リッチな燃焼ガスが２番気筒＃２から排出される。すなわち、ＣＯ濃度の高い排ガスと酸素濃度の高い排ガスが排気通路１０の触媒１１に交互に供給されることで、パータベーション制御が実行される。それによって、排ガスの空燃比を一定値に制御した場合と比べて、触媒１１をより迅速に活性化させることができる。なお、パータベーション制御の実行中、触媒１１に供給される排ガスの空燃比は、その平均値が理論空燃比よりも若干、リーン側の値になるように制御される。これは、良好な燃費と良好な排ガス特性をバランスよく確保するためである。

図１０に戻り、ステップ６３で、触媒暖機用の燃料噴射制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ６２の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３が始動済みでかつ触媒暖機モード中でないときには、ステップ６４に進み、通常用の燃料噴射制御処理を実行する。この通常用の燃料噴射制御処理では、エンジン３の運転状態に応じて、目標当量比ＫＣＭＤを算出し、検出当量比ＫＡＣＴがこの目標当量比ＫＣＭＤに収束するように、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉを算出するとともに、これとエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、噴射終了タイミングＩＮＪ＃ｉが算出される。ステップ６４で、通常用の燃料噴射制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

以上の燃料噴射制御処理によって、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉおよび噴射終了タイミングＩＮＪ＃ｉが算出されると、これらの燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉおよび噴射終了タイミングＩＮＪ＃ｉに基づいて、燃料噴射弁４を駆動することにより、燃料が気筒内に噴射される。

次に、図１４を参照しながら、前述した図８のステップ５５の点火時期制御処理について説明する。この制御装置は、以下に述べるように、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉを算出するものであり、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉはクランク角位置として算出される。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ１００で、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。

この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中のときには、ステップ１０１に進み、始動用の点火時期制御処理を実行する。具体的には、エンジン水温ＴＷに応じて、図示しないマップを検索することにより、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉを算出する。ステップ１０１で、始動用の点火時期制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１００の判別結果がＮＯで、エンジン３を始動済みであるときには、ステップ１０２に進み、前述した触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、触媒暖機モード中であるときには、ステップ１０３に進み、触媒暖機用の点火時期制御処理を実行する。

この制御処理は、具体的には図１５に示すように実行される。同図に示すように、まず、ステップ１１０で、点火時期の触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを、下式（１）〜（５）に示す応答指定型制御アルゴリズムを適用した制御アルゴリズムによって算出する。

以上の式（１）〜（５）における記号（ｎ）付きの各離散データは、前述した制御周期ΔＴｎでサンプリングまたは算出されたデータであることを示しており、記号ｎは各離散データのサンプリングまたは算出サイクルの順番を表している。例えば、記号ｎは今回の制御タイミングでサンプリングまたは算出された値であることを、記号ｎ−１は前回の制御タイミングでサンプリングまたは算出された値であることをそれぞれ示している。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｎ）などを適宜、省略する。

上記の式（１）に示すように、点火時期の触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅは、触媒暖機用の基準点火時期Ｉｇ＿ｆｉｒｅ＿ｂａｓｅ（例えばＢＴＤＣ５゜に相当するクランク角位置）と、到達則入力Ｕｒｃｈと、適応則入力Ｕａｄｐの和として算出され、この到達則入力Ｕｒｃｈは、式（２）によって算出される。同式（２）において、Ｋｒｃｈ＿ｉｇは、所定の到達則ゲインを表しており、σ＿ｉｇは、式（４）のように定義される切換関数である。

同式（４）において、ｐｏｌｅ＿ｉｇは、−１＜ｐｏｌｅ＿ｉｇ＜０の関係が成立するように設定される切換関数設定パラメータであり、Ｅｎｆｉｒｅは、式（５）によって算出される追従誤差である。同式（５）において、ＮＥ＿ｆｉｒｅは、所定の触媒暖機用の目標回転数（例えば１８００ｒｐｍ）である。さらに、適応則入力Ｕａｄｐは、式（３）によって算出され、同式（３）において、Ｋａｄｐ＿ｉｇは、所定の適応則ゲインを表している。

以上の式（１）〜（５）の制御アルゴリズムにより、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅは、基準点火時期Ｉｇ＿ｆｉｒｅ＿ｂａｓｅを、到達則入力Ｕｒｃｈおよび適応則入力Ｕａｄｐによって遅角側に補正することで算出されるとともに、これらの到達則入力Ｕｒｃｈおよび適応則入力Ｕａｄｐによって、エンジン回転数ＮＥを上記触媒暖機用の目標回転数ＮＥ＿ｆｉｒｅに収束させるように算出される。なお、本実施形態では、到達則入力Ｕｒｃｈおよび適応則入力Ｕａｄｐが遅角補正量に相当する。

ステップ１１０に続くステップ１１１で、気筒番号値＃ｉ＝＃２であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１１２に進み、パータベーション補正項ＤＩＧ＃ｉを所定値ＤＩＧＲＥＦに設定する。この所定値ＤＩＧＲＥＦは、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを進角側に若干、補正するような値（例えばクランク角−２゜）に設定されている。すなわち、２番気筒用のパータベーション補正項ＤＩＧ＃２は、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを進角側に補正するための値として算出される。

一方、ステップ１１１の判別結果がＮＯで、＃ｉ≠＃２のときには、ステップ１１３に進み気筒番号値＃ｉ＝＃３であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、上述したステップ１１２に進み、パータベーション補正項ＤＩＧ＃ｉを所定値ＤＩＧＲＥＦに設定する。すなわち、３番気筒用のパータベーション補正項ＤＩＧ＃３も、２番気筒用のパータベーション補正項ＤＩＧ＃２と同様に、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを進角側に補正するための値として算出される。

一方、ステップ１１３の判別結果がＮＯで、＃ｉ＝＃１または＃ｉ＝＃４のときには、ステップ１１４に進み、パータベーション補正項ＤＩＧ＃ｉを値０に設定する。すなわち、１番気筒用および４番気筒用のパータベーション補正項ＤＩＧ＃１，ＤＩＧ＃４は、値０に設定される。

以上のステップ１１２または１１４に続くステップ１１５で、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉを、点火時期の触媒暖機用値とパータベーション補正項の和Ｉｇ＿ｆｉｒｅ＋ＤＩＧ＃ｉに設定した後、本処理を終了する。なお、本実施形態では、パータベーション補正項＃ｉが遅角補正量に相当する。

以上の触媒暖機用の点火時期制御処理によって、２番気筒用および３番気筒用の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃２，Ｉｇ＿ｌｏｇ＃３は、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを所定値ＤＩＧＲＥＦ分、進角側に補正することによって算出されるとともに、１番気筒用および４番気筒用の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃１，Ｉｇ＿ｌｏｇ＃４は、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅに設定される。すなわち、２番気筒用および３番気筒用の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃２，Ｉｇ＿ｌｏｇ＃３における遅角補正量（Ｕｒｃｈ＋Ｕａｄｐ＋ＤＩＧ＃ｉ）は、１番気筒用および４番気筒用の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃１，Ｉｇ＿ｌｏｇ＃４よりも小さい値に設定される。これは、前述したように、２，３番気筒＃２，＃３の場合、空燃比が１，４番気筒＃１，＃４よりもリッチ側に制御されるので、そのようなリッチな混合気を良好に燃焼させるためである。

図１４に戻り、ステップ１０３で、触媒暖機用の点火時期制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

一方、ステップ１０２の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３が始動済みでかつ触媒暖機モード中でないときには、ステップ１０４に進み、通常用の点火時期制御処理を実行する。具体的には、エンジン３の運転状態に応じて、図示しない各種のマップを検索することにより、基本点火時期および各種の補正項をそれぞれ算出し、基本点火時期を各種の補正項で補正することによって、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉを算出する。ステップ１０４で、通常用の点火時期制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。

以上の点火時期制御処理によって、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉが算出されると、この点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃ｉに応じたタイミングで、高電圧が点火プラグ５に加えられ、それによって、燃焼室内の混合気が点火される。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮ＝１でかつパータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦ＝１のとき、すなわち、エンジン始動後において、触媒１１が活性状態になく、かつ触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき所定温度域に達しているときには、パータベーション制御が実行される。このパータベーション制御の実行中は、触媒１１に流入する排ガスの空燃比が、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが触媒１１に交互に流入するように制御されるので、所定温度域において、排ガスの空燃比を一定状態に制御した場合と比べて、触媒１１をより迅速に活性化することができるとともに、触媒１１を活性化温度まで昇温させるのに要する燃料量を低減することができ、エンジン３の燃費を向上させることができる。これに加えて、前述したように、本実施形態の触媒１１の場合、低温度域で一酸化炭素（ＣＯ）を浄化する際、本実施形態の触媒１１以外のものと比べてより高い浄化率が得られるという特性を備えているので、この所定温度域を、触媒１１において高いＣＯ浄化率が得られる温度域に設定することによって、所定温度域において、従来の触媒を用いた場合よりも高いＣＯ浄化率を確保することができ、それによって、排ガス特性を向上させることができる。

また、パータベーション制御の実行中、全気筒の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇ＃１〜＃４を遅角側に補正する遅角補正制御が実行されるとともに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に制御される気筒＃２，＃３の点火時期の遅角補正量（Ｕｒｃｈ＋Ｕａｄｐ＋ＤＩＧ＃２，＃３）は、混合気の空燃比がリーン側に制御される気筒＃１，＃４よりも小さい値（すなわち進角側の値）に制御されるので、混合気の空燃比がリッチ側に制御される気筒においても、混合気の良好な燃焼状態を確保することができ、排ガス特性をより一層、向上させることができる。

さらに、Ｆ＿ＦＩＲＥＯＮ＝１＆Ｆ＿ＣＡＴＬＯＦＦ＝０のとき、すなわち、エンジン始動後において、触媒１１が活性状態になく、かつ触媒１１の温度がパータベーション制御を実行すべき所定温度域に達していないときには、エンジン３の吸入空気量が、触媒１１が活性状態にあるときよりも増大側に制御されるとともに、エンジン３の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御が実行される。それにより、触媒１１が活性状態になく、かつ触媒１１の温度が所定温度域に達していないときでも、触媒１１が迅速に活性化するように、触媒温度を昇温させることができる。これに加えて、触媒１１の温度が所定温度域に達すると、前述したように、パータベーション制御が開始されることによって、触媒１１の昇温速度をさらに高めることができる。その結果、触媒１１の活性化に要する時間をさらに短縮することができ、排ガス特性をさらに向上させることができる。

なお、実施形態は、パータベーション制御を実行する際、運転される気筒の混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側の値と、リッチ側の値とに交互に制御することによって、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが交互に触媒に流入するように、排ガスの空燃比を制御した例であるが、本発明のパータベーション制御を実行する手法はこれに限らず、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが交互に触媒に流入するように、排ガスの空燃比を制御できるものであればよい。

例えば、パータベーション制御を実行する手法として、１〜４番気筒＃１〜＃４における混合気の空燃比をいずれも、理論空燃比よりもリーン側の値に制御すると同時に、１，４番気筒（または２，３番気筒）の膨張行程で燃料を燃焼室内に噴射する手法を用いてもよい。また、パータベーション制御を実行する手法として、燃料噴射弁とは別個の燃料噴射弁を、排気通路の触媒よりも上流側の位置に設け、１〜４番気筒＃１〜＃４における混合気の空燃比をいずれも、理論空燃比よりもリーン側の値に制御すると同時に、この別個の燃料噴射弁によって、１，４番気筒（または２，３番気筒）から燃焼ガスが排出されるタイミングに同期して、未燃燃料を排気通路内に噴射する手法を用いてもよい。

また、実施形態は、触媒が活性状態にあるか否かを判定する判定手法として、カウンタの計数値ＣＦＩＲＥＯＮを所定値ＣＲＥＦと比較した例であるが、本発明の判定手法はこれに限らず、触媒が活性状態にあるか否かを判定できるものであればよい。例えば、触媒自体の温度を検出する触媒温度センサを設け、この触媒温度センサの検出信号を用いて、触媒が活性状態にあるか否かを判定してもよい。また、前述した積算吸入空気量ＱＧＡＩＲが所定値ＣＲＥＦよりも小さい所定値以上になったか否かに基づき、触媒が活性状態にあるか否かを判定してもよい。

さらに、実施形態は、触媒の温度を表す温度パラメータとして、積算吸入空気量ＱＧＡＩＲを用いた例であるが、本発明の温度パラメータはこれに限らず、触媒の温度を表すものであればよい。例えば、温度センサによって検出した触媒温度を、温度パラメータとして用いてもよく、燃料噴射量ＴＯＵＴ＃ｉの積算値を、温度パラメータとして用いてもよい。

一方、実施形態は、エンジン始動後、ＣＦＩＲＥＯＮ＜ＣＲＥＦかつＱＧＡＩＲ＞ＱＧＣＡＴ＿ＬＯＦＦが成立しているときに、パータベーション制御を実行した例であるが、本発明のパータベーション制御を実行する条件はこれに限らず、触媒が活性状態になくかつ温度パラメータが表す触媒温度が所定温度よりも高いときであればよい。例えば、触媒１１が一旦、活性化した後、何らかの理由によって、不活性化した場合において、触媒温度が所定温度よりも高いときに、パータベーション制御を実行するように構成してもよい。

また、実施形態は、吸入空気量制御を実行するために、吸入空気量を無段階に変更する機構としてスロットル弁機構７を用いた例であるが、これに代えて、例えば吸気弁の最大揚程を無段階に変更可能な可変リフト機構などを用いてもよい。

本願発明の一実施形態に係る制御装置およびそれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。 制御装置の概略構成を示す図である。 所定の制御周期ΔＴｋで実行される制御処理を示すフローチャートである。 触媒暖機フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮの設定処理を示すフローチャートである。 パータベーションフラグＦ＿ＣＡＴＬＯＦＦの設定処理を示すフローチャートである。 吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。 触媒暖機用の吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。 所定の制御周期ΔＴｎで実行される制御処理を示すフローチャートである。 気筒番号値＃ｉの算出に用いるマップの一例を示す図である。 燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 触媒暖機用の燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。 始動後リーン化係数ＫＬＥＡＮの算出に用いるマップの一例を示す図である。 パータベーション補正係数ＫＴＩＣＹＬＤＮ３＃ｉの算出処理を示すフローチャートである。 点火時期制御処理を示すフローチャートである。 触媒暖機用の点火時期制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（活性状態判定手段、温度パラメータ検出手段、空燃比制御手段、吸 入空気量制御手段、点火時期制御手段）
３ 内燃機関
＃１〜＃４ １〜４番気筒（複数の気筒）
１０ 排気通路
１１ 触媒
ＱＧＡＩＲ 積算吸入空気量（温度パラメータ）
Ｕｒｃｈ 到達則入力（遅角補正量）
Ｕａｄｐ 適応則入力（遅角補正量）
ＤＩＧ＃ｉ パータベーション補正項（遅角補正量）

Claims (3)

1. セリウム含有酸化物を主成分とし、当該セリウム含有酸化物にそれぞれ担持されたパラジウムおよび亜鉛を含む触媒によって、排気通路内の排ガスが浄化される内燃機関の制御装置であって、
   前記触媒が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定手段と、
   前記触媒の温度を表す温度パラメータを検出する温度パラメータ検出手段と、
   前記触媒に流入する排ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
   を備え、
   当該空燃比制御手段は、前記触媒が活性状態になく、かつ前記検出された前記温度パラメータが表す前記触媒の温度が所定温度よりも高いときに、パータベーション制御を実行するとともに、当該パータベーション制御の実行中は、前記触媒に流入する排ガスの空燃比を、理論空燃比の排ガスよりも一酸化炭素濃度が高い排ガスと、理論空燃比の排ガスよりも酸素濃度が高い排ガスとが前記触媒に交互に流入するように制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記活性状態判定手段は、前記内燃機関の始動後において前記触媒が活性状態にあるか否かを判定し、
   前記空燃比制御手段は、
   前記内燃機関の始動後において前記触媒が活性状態にないときに、前記内燃機関の吸入空気量の増大制御を実行するとともに、当該増大制御の実行中は、前記内燃機関の前記吸入空気量を、前記触媒が活性状態にあるときよりも増大側に制御する吸入空気量制御手段を有し、
   前記吸入空気量の前記増大制御の実行中、前記内燃機関の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御を実行する点火時期制御手段をさらに備えることを特徴と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. 前記内燃機関は、複数の気筒を備え、
   前記空燃比制御手段は、前記複数の気筒の一部における混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリッチ側に制御するとともに、当該一部の気筒以外の気筒における混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側に制御することによって、前記パータベーション制御を実行し、
   前記パータベーション制御の実行中、前記複数の気筒の点火時期を遅角側に補正する遅角補正制御を実行するとともに、当該遅角補正制御の実行中、前記一部の気筒における前記点火時期の遅角補正量を、前記一部の気筒以外の前記気筒よりも小さい値に制御する点火時期制御手段をさらに備え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。

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