JP2014062497A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カット中の燃料供給によって、排気浄化触媒の酸素ストレージ量を精度良く制御できる、内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】燃料カット中に、排気浄化触媒の下流側に設けたリア空燃比センサの出力が所定値Ａよりもリーン側であれば、キャニスタからの燃料のパージ率を増やし、リア空燃比センサの出力が所定値Ｂよりもリッチ側であれば、キャニスタからの燃料のパージ率を減らし、リア空燃比センサの出力の所定値Ａ，Ｂで挟まれる目標領域内に収束させることで、排気浄化触媒の酸素ストレージ量を目標領域内に制御する。ここで、パージ率を所定回数以上連続して増やしても、リア空燃比センサの出力が所定値Ａよりもリーン側である状態が解消しない場合には、パージエアの燃料濃度が薄いと判断し、パージを停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、運転中に燃料噴射弁による燃料噴射を停止する燃料カットが実行される内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、燃料カット開始からの吸入空気量の積算値や経過時間に基づいて排気浄化触媒のリーン度合を算出し、リーン度合が設定値以上になると所定量の燃料を前記排気浄化触媒に対して供給してリーン度合を低減させることで、燃料噴射を再開させたときに排気中のＮＯｘ浄化率が低下することを抑制するようにした、内燃機関の制御装置が開示されている。

特開２０１１−１５７９０６号公報

ところで、燃料カット中における排気浄化触媒の酸素ストレージ量は、燃料カット開始前の酸素ストレージ量に影響されて変化するため、燃料カット開始後の吸入空気量や経過時間からは排気浄化触媒の酸素ストレージ量を精度良く推定することが難しい。
このため、酸素ストレージ量の推定結果に基づき燃料カット中に燃料供給を行っても、酸素ストレージ量の低減が不十分になったり、逆に、排気浄化触媒が燃料供給によってリッチになったりする可能性があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料カット中の燃料供給によって、排気浄化触媒の酸素ストレージ量を精度良く制御できる、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本願発明では、排気系に設けた排気浄化触媒の下流側に、排気中の酸素濃度に感応する排気センサを備えた内燃機関において、前記内燃機関の運転中に燃料噴射弁による燃料噴射を停止する燃料カットが実行されているときに、前記排気センサの出力に応じて前記排気浄化触媒に対する燃料の供給量を変更するようにした。

上記発明によると、燃料カットが実行されているときに、排気浄化触媒の酸素ストレージ量（リーン度合）に対応して変化する排気センサの出力に応じて、排気浄化触媒に対する燃料の供給量を変更するので、排気浄化触媒の酸素ストレージ量（リーン度合）を精度良く制御でき、燃料噴射を再開させたときの排気浄化性能を向上させることができる。

本発明の実施形態における内燃機関のシステム図である。 本発明の実施形態における燃料カット中のパージ制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における燃料カット中のパージ制御の特性を示すタイムチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る制御装置を適用する車両用内燃機関の一例を示すシステム図である。
図１において、内燃機関１の吸気通路２には、機関１の吸入空気量を制御する電子制御式のスロットルバルブ３が設けられており、該スロットルバルブ３を通過した吸入空気は、吸気バルブ４を介して燃焼室５内に吸引される。

一方、吸気バルブ４上流側の吸気ポート部２ａには、燃料噴射弁６が設けられており、燃料噴射弁６から噴射された燃料は、吸入空気と共に燃焼室５内に吸引されて、燃焼室５内に混合気を形成する。
尚、燃料噴射弁６が吸気ポート部２ａ内に燃料を噴射するポート噴射式燃料噴射装置に代えて、燃料噴射弁６が燃焼室５内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式燃料噴射装置とすることができる。

燃焼室５内に吸引された燃料は、点火プラグ７による火花点火によって着火燃焼する。燃焼室５内の燃焼ガスは、排気バルブ８を介して排気通路９に排出され、排気通路９に介装される排気浄化触媒（触媒コンバータ）１０で浄化される。
排気浄化触媒１０は、酸素ストレージ能力を有する触媒を含んで構成され、例えば、流入する排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに酸素を吸着し、理論空燃比よりリッチのときに酸素を脱離し、理論空燃比近傍で排気中のＣＯ、ＨＣを酸化し、ＮＯｘを還元して他の成分に転換する三元触媒装置である。

また、燃料噴射弁６から噴射させる燃料は燃料タンク１１に貯留される。
キャニスタ１２は、密閉容器内に活性炭などの吸着剤を充填したもので、燃料タンク１１にて発生した燃料蒸気を吸着捕集する。
キャニスタ１２は、パージ通路１３によってスロットルバルブ３下流側の吸気通路２と接続されており、パージ通路１３に介装されるパージ制御弁１４を開いて、内燃機関１の吸入負圧をキャニスタ１２に作用させると、新気導入路１５を介してキャニスタ１２内に導入される新気と共に、キャニスタ１２から脱離された燃料蒸気が内燃機関１に供給される。

燃料噴射弁６による燃料噴射、点火プラグ７による点火、パージ制御弁１４によるパージなどは、コンピュータを備える電子コントロールユニット（制御装置）２０によって制御される。
電子コントロールユニット２０には、内燃機関１の運転状態を検出する検出手段からの信号が入力され、予め記憶されたプログラムに従って演算処理して、燃料噴射制御信号，点火制御信号，パージ制御信号などの操作量を算出して出力する。

内燃機関１の運転状態を検出する検出手段としては、内燃機関１の吸入空気量ＱＡを検出するエアフローセンサ２１、スロットルバルブ３の開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２、内燃機関１の冷却水温度（機関温度）ＴＷを検出する水温センサ２３、クランクシャフト１６の基準角度位置毎の基準クランク角信号ＲＥＦ及び単位角度毎のポジション信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ２４、排気浄化触媒１０の上流側の排気通路９に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出するフロント空燃比センサ２５、排気浄化触媒１０の下流側の排気通路９に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出するリア空燃比センサ２６、図示省略したアクセルペダルの踏込量であるアクセル開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ２７、外気温度ＴＡを検出する外気温センサ２８、内燃機関１が搭載される車両の走行速度（車速）ＶＳＰを検出する車速センサ２９、運転者によって操作されるエンジンスイッチ（イグニッションスイッチ）３０などが設けられている。

電子コントロールユニット２０は、燃料噴射弁６による燃料噴射の制御において、内燃機関１の運転中に所定の燃料カット条件が成立すると、燃料噴射弁６による燃料噴射を停止する燃料カットを実行し、燃料カット開始後に、所定の噴射復帰条件が成立すると、燃料噴射弁６による燃料噴射を再開させる燃料カット制御を実行する。
燃料カット制御は、例えば、減速時や機関回転速度が許容上限速度を超えた場合などに実行される。
減速時燃料カットにおいては、例えば、スロットル全閉かつ機関回転速度が燃料カット回転速度以上であるときに燃料カットを開始させ、スロットル開又は機関回転速度が復帰回転速度（復帰回転速度＜燃料カット回転速度）以下になったときに、燃料カットを停止させて燃料噴射を再開させる。

上記の燃料カット中は、吸入空気が内燃機関１を通過して排気系の排気浄化触媒１０に流入することになるため、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量（酸素吸蔵量）が増加し、酸素ストレージ量が過剰なリーン状態となる。
このように、燃料カット中に排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が増加して過リーン状態になると、燃料カット状態から燃料噴射を再開させたときの排気浄化触媒１０における還元性能が低下してＮＯｘの浄化率が低下し、ＮＯｘ排出量が増加してしまう。

そこで、電子コントロールユニット２０は、燃料カット中に、排気浄化触媒１０の下流側の排気通路９に設けられるリア空燃比センサ（排気センサ）２６の出力に基づいて、キャニスタ１２からの燃料パージ量（パージ率）を変更することで、リア空燃比センサ（排気センサ）２６の出力に応じて排気浄化触媒１０に供給される燃料量を変更し、燃料カット中に排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が増加して過リーン状態になることを抑制する。
排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量が増大にするに従って、酸素の吸着捕集能力が低下して、排気浄化触媒１０を通過する酸素が増え、排気浄化触媒１０下流側での酸素濃度が増えるので、排気浄化触媒１０下流側の酸素濃度は排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量（リーン度合）に相関する。

また、燃料カット中にパージされた燃料は、内燃機関１を素通りして排気浄化触媒１０に供給され、排気浄化触媒１０において酸化し、係る酸化反応による酸素の消費で、酸素ストレージ量の増加が抑制される。
そこで、燃料カット中に、リア空燃比センサ２６の出力、つまり、排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量（リーン度合）に応じてパージ制御を行うことで、酸素ストレージ量を燃料噴射の再開時における適正値とするために必要な燃料を排気浄化触媒１０に供給し、排気浄化触媒１０が過リーン状態になって、燃料噴射を再開させたときにＮＯｘ排出量が増加してしまうことを抑制する。

ここで、燃料カット中におけるリア空燃比センサ２６の出力は、燃料カット開始直前の酸素ストレージ量が変化すれば、これに応じて変化し、燃料カット中における酸素ストレージ量（リーン度合）を精度良く検出できるので、パージ制御を適切に行って、所望の酸素ストレージ量（リーン度合）に向けて精度良く制御できる。
更に、燃料カット中に、一定のパージ率による排気浄化触媒１０への燃料供給を断続的に行うと、一時的に濃い混合気が形成されることで、燃料カット中も点火動作を継続させていれば、燃焼室内で燃料が燃焼したり、排気浄化触媒１０の手前の排気通路内で燃焼したりして、機関回転速度の変動を招く可能性がある。

そこで、電子コントロールユニット２０は、燃料カット中にパージを行う場合、パージ率の急変を抑制し、継続してパージを行えるように、リア空燃比センサ２６の出力（酸素ストレージ量）に応じてパージ率（排気浄化触媒１０に対する燃料供給量）を変化させる。また、リア空燃比センサ２６の出力（酸素ストレージ量）に応じたパージ率の変更に加え、リア空燃比センサ２６の出力（酸素ストレージ量）の目標に幅を持たせたり、パージ制御弁１４の制御周期を非燃料カット中よりも長くしたりすることで、よりパージ率（排気浄化触媒１０に対する燃料供給量）の変動を抑制できる。

尚、燃料カット中における排気浄化触媒１０への燃料供給は、キャニスタ１２からの燃料パージによって行える他、燃料噴射弁６による燃料噴射、或いは、排気浄化触媒１０の上流側の排気通路に設けた燃料噴射弁からの燃料噴射で行える。
更に、例えば、キャニスタ１２からの燃料パージ通路として、吸気負圧発生部に接続される通路の他、排気浄化触媒１０の上流側の排気通路に接続される通路を設け、エアポンプなどを用い、パージさせた燃料を排気浄化触媒１０に供給することができる。

図２のフローチャートは、電子コントロールユニット２０による、燃料カット中の排気浄化触媒１０への燃料供給制御（燃料カット中のパージ制御）の一例を示す。
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１では、燃料カットが開始されたか否かを、例えば燃料カットフラグに基づいて行う。
燃料カットが実行されているときに前記燃料カットフラグを立て、燃料噴射中は前記燃料カットフラグを落とすようにしてあるから、前記燃料カットフラグが立ったとき、つまり、燃料カットフラグ＝０から燃料カットフラグ＝１に切り替わったときに、燃料カットの開始を判定する。

ステップＳ１０１で燃料カットの開始を判断すると、ステップＳ１０２へ進み、燃料カット状態が維持されているか否か、つまり、燃料カットフラグ＝１の状態を維持しているか否かを判断する。
燃料カット状態から燃料噴射が再開されている場合には、ステップＳ１１７へ進んで、後述する燃料カット中パージ制御フラグを落とし（燃料カット中パージ制御フラグ＝０とし）、次のステップＳ１１８で、パージ制御弁１４の制御周期を標準値に戻し、更に、ステップＳ１１９で、後述する触媒リーンカウントをリセットした後、ステップＳ１０１に戻り、次の燃料カットに備える。

一方、燃料カット状態が維持されていれば、ステップＳ１０３へ進み、排気浄化触媒１０の温度が設定温度以上であるか否かを判断する。
排気浄化触媒１０の温度は、温度センサで検出できる一方、燃料カット開始前における内燃機関１の運転状態（機関負荷、機関回転速度など）から推定したり、リア空燃比センサ２６の出力が活性状態に見合った変化を示しているか否かに基づいて推定したりすることができる。
また、前記設定温度は、排気浄化触媒１０に燃料を供給したときに酸化反応させることができる温度下限値（活性状態となる最低温度）であり、換言すれば、燃料カット中に排気浄化触媒１０に対して燃料供給を行える温度下限値であって、燃料カット中における排気浄化触媒１０への燃料供給の実施条件である。

ステップＳ１０３で排気浄化触媒１０の温度が設定温度未満であると判断すると、燃料カット中における排気浄化触媒１０への燃料供給を停止し、ステップＳ１１７〜ステップＳ１１９での処理を経て、ステップＳ１０１に戻り、次の燃料カットに備える。
尚、排気浄化触媒１０の温度が設定温度未満である状態としては、燃料カット開始時に設定温度未満である場合と、燃料カットの継続による温度低下によって設定温度未満となった場合との双方を含む。

一方、ステップＳ１０３で排気浄化触媒１０の温度が設定温度以上であると判断すると、ステップＳ１０４へ進み、燃料カット中パージ制御フラグが落ちているか否か（燃料カット中パージ制御フラグ＝０であるか否か）を判断する。
燃料カット中にパージ制御を開始することで、燃料カット中パージ制御フラグを立てるので、燃料カット中におけるパージ制御の初回（開始時）であれば、燃料カット中パージ制御フラグが落ちていると判断されることになり、ステップＳ１０５以降へ進み、燃料カット中にパージ制御を開始するに当たっての初期設定を行う。

ステップＳ１０５では、燃料カット中パージ制御フラグを立てる（燃料カット中パージ制御フラグ＝１とする）。
次いで、ステップＳ１０６では、パージ制御弁１４の制御における制御周期（デューティ比の演算周期、サンプリング周期）を、燃料カット中でない場合に比べて長くする（遅くする）変更を行う。
上記のように、燃料カット中でない場合に比べて燃料カット中におけるパージ制御弁１４の制御周期を長くすることで、排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量の細かい変動に過敏に反応してパージ量、つまり、排気浄化触媒１０に供給される燃料量が変動することを抑制する。

また、ステップＳ１０７では、パージ制御弁１４によるパージ率（パージエア流量）を、燃料カット中パージ制御におけるパージ率の初期値として予め記憶されているパージ率に変更する。
前記パージ率の初期値は、パージ制御弁１４を全閉とする０％とすることができ、また、０％よりも大きな一定の小パージ率とすることができ、更に、パージガスにおける燃料濃度（キャニスタ１２における燃料吸着量）などから可変に設定することもできる。

更に、ステップＳ１０８では、後述するように、パージ率をアップさせる毎にカウントアップされる触媒リーンカウントをリセットする（零にする）。
そして、ステップＳ１０８の処理後にステップＳ１０９以降の、リア空燃比センサ２６の出力、つまり、排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量（リーン度合）に応じてパージ率を変更する制御を実行する。

上記のステップＳ１０５〜ステップＳ１０８の処理は、燃料カット中パージ制御の開始時に実行され、次回もステップＳ１０４に進んだ場合には、燃料カット中パージ制御フラグが立っていると判断されることで、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０８の処理を迂回してステップＳ１０９に進むことになる。
ステップＳ１０９〜ステップＳ１１５では、リア空燃比センサ２６の出力、つまり、排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量（リーン度合）を目標値に近づけるように、パージ率（パージ制御弁１４の開度）を変更する、フィードバック制御を実施する。
尚、上記のフィードバック制御は、ステップＳ１０６で設定した制御周期に従って行われるものとし、非燃料カット時よりも長い周期で、リア空燃比センサ２６の出力に基づくパージ率の変更処理を実施する。

ステップＳ１０９では、排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量が目標範囲（目標値）よりも多い状態であるか否か、換言すれば、排気浄化触媒１０のリーン度合が目標範囲（目標値）よりもリーンであるか否かを、リア空燃比センサ２６の出力と所定値Ａとを比較して判断する。
燃料カット中での排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量の目標範囲は、例えば、内燃機関１において理論空燃比の混合気を燃焼させている場合の酸素ストレージ量よりも少ない側に設定する。

そして、前記所定値Ａは、酸素ストレージ量の目標範囲を規定する、酸素ストレージ量の上限値に対応するように設定されており、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ａに一致する状態は、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が前記上限値になっていると判断し、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ａよりもリーン側であれば、酸素ストレージ量は上限値を超えていて、目標よりも酸素ストレージ量が多い状態であると判断する。
ステップＳ１０９で、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ａよりもリーン側であって、目標よりも酸素ストレージ量が多いと判断すると、ステップＳ１１０へ進んで、パージ制御弁１４によるパージ率（パージ制御弁１４の開度）を設定値だけ増やし、キャニスタ１２からパージされて内燃機関１を通過して排気浄化触媒１０に供給される燃料の量を増やすようにする。

排気浄化触媒１０に供給された燃料は、排気浄化触媒１０で酸化することになるので、排気浄化触媒１０に供給する燃料を増やすことで、酸素ストレージ量を減少させることができる。
尚、ステップＳ１１０でのパージ率のアップ代は、一定値とするか、又は、リーン度合が大きいほどより大きな値に変更することができる。

ステップＳ１１０でパージ率を増やした場合には、次のステップＳ１１１において、触媒リーンカウントを一定値だけ増加させることで、ステップＳ１１０でパージ率を連続して増加させた回数、換言すれば、目標よりも酸素ストレージ量が多いと連続して判断した回数が計数されるようにする。
ステップＳ１１１で触媒リーンカウントの増加処理を行うと、次いで、ステップＳ１１６へ進み、触媒リーンカウントが所定値Ｃ以下であるか否かを判断する。

前記所定値Ｃは、パージエアの燃料濃度が薄く、パージ率をアップしていっても酸素ストレージ量を十分に減らすことができない場合であるか否か、つまり、パージ率の制御によって酸素ストレージ量を目標範囲内に収束させることができるか否かを判断するための閾値である。
そして、触媒リーンカウントが所定値Ｃ以下であれば、パージ率の更なる増加を許容して、ステップＳ１０２に戻る。

一方、触媒リーンカウントが所定値Ｃを超えている場合には、パージ率の増加を、所定値Ｃを超える回数だけ繰り返しているのに、目標よりも酸素ストレージ量が多い状態を解消できていないことになる。この場合は、パージエアの燃料濃度が薄いために、パージ制御によっては、酸素ストレージ量を目標範囲内に収束させることができないものと判断し、ステップＳ１１７〜ステップＳ１１９に進んで、次回の燃料カットに備える。
尚、上記では、パージエアの燃料濃度が薄いと判断した場合に、燃料カット中のパージ制御を停止するが、例えば、パージエアの燃料濃度が薄いと判断した場合に、燃料噴射弁６にて噴射させた燃料を排気浄化触媒１０に供給させて、キャニスタパージによって排気浄化触媒１０に供給される燃料量の不足分を、燃料噴射弁６から噴射させる燃料で補うことができる。係る構成とすれば、キャニスタ１２に吸着捕集されている燃料の量が、燃料カット中のパージ制御に不十分であっても、燃料カット中における排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量を目標に向けて減少させることができる。
また、ステップＳ１０９で、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ａよりもリッチ側であって、目標よりも酸素ストレージ量が多い状態ではないと判断すると、ステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２では、触媒リーンカウントをリセットする。これにより、再度、目標よりも酸素ストレージ量が多いと判断されるようになるまで触媒リーンカウントは初期値（リセット値）を保持することになり、酸素ストレージ量が目標よりも多くなると、初期値からカウントアップされる。
次のステップＳ１１３では、排気浄化触媒１０における酸素ストレージ量が目標範囲（目標値）よりも少ない状態であるか否か、換言すれば、排気浄化触媒１０のリーン度合が目標範囲（目標値）よりもリッチ側であるか否かを、リア空燃比センサ２６の出力と所定値Ｂとを比較して判断する。

前記所定値Ｂは、酸素ストレージ量の目標範囲を規定する、酸素ストレージ量の下限値に対応するように設定されており、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ｂに一致する状態は、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が前記下限値になっていると判断し、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ｂよりもリッチ側であれば、酸素ストレージ量は下限値を下回っていて、目標よりも酸素ストレージ量が少ないと判断する。
ここで、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ｂよりもリーン側であって、排気空燃比が所定値Ａよりもリッチ側でかつ所定値Ｂよりもリーン側である場合、つまり、排気空燃比が所定値Ａ及び所定値Ｂとで挟まれる目標範囲内であって、酸素ストレージ量の目標範囲内になっていると判断すると、ステップＳ１１５へ進む。

ステップＳ１１５では、目標範囲内である現状の酸素ストレージ量を維持すべく、パージ率を前回までの値に保持させる。
一方、リア空燃比センサ２６の出力が所定値Ｂよりもリッチ側であって、酸素ストレージ量が目標範囲を下回る、酸素ストレージ量の不足状態である場合には、ステップＳ１１４へ進む。

ステップＳ１１４では、パージ制御弁１４によるパージ率（パージ制御弁１４の開度）を設定値だけ減らし、キャニスタ１２からパージされて内燃機関１を通過して排気浄化触媒１０に供給される燃料の量を減らすようにする。
排気浄化触媒１０に供給された燃料は、排気浄化触媒１０で酸化することになるので、排気浄化触媒１０に供給する燃料を減らすことで、酸素ストレージ量を増加させることができる。

このように、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１５では、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が目標範囲内になるように（目標値に近づくように）、リア空燃比センサ２６の出力に応じてパージ率を増減変化させ、酸素ストレージ量が目標範囲内になれば（目標値付近に収束すれば）、パージ率の変化を停止させる。
燃料カット中は、内燃機関１の吸引した空気がそのまま排気系に流れ、排気浄化触媒１０に流入し、排気浄化触媒１０での酸素ストレージ量を増やすことになるが、酸素ストレージ量が過剰な状態、つまり、還元能力（ＮＯｘの転換率）が低下した状態で燃料噴射が再開されると、ＮＯｘの排出量が多くなってしまう。

そこで、キャニスタパージによって排気浄化触媒１０に燃料を供給し、排気浄化触媒１０で酸化反応を行わせることで、燃料カット中に酸素ストレージ量が過剰に増えることを抑制し、燃料噴射を再開させたときのＮＯｘの排出量を減らす。
ここで、酸素ストレージ量を減らせば、還元能力（ＮＯｘの転換率）は高くなるが、相対的にＣＯやＨＣの酸化能力（ＣＯ、ＨＣの転換率）が低下することになるため、還元能力（ＮＯｘの転換率）と酸化能力（ＣＯ、ＨＣの転換率）とを両立させることができる酸素ストレージ量を目標範囲として設定し、この目標酸素ストレージ量に対応して、前記措定値Ａ，Ｂを設定する。

これにより、燃料カットから燃料噴射が再開される場合に、再開直後から、ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘの排出量を低く抑制することができる。
また、酸素ストレージ量の変化に応じてパージ率を徐々に変化させながら、排気浄化触媒１０への燃料供給を継続するので、酸素ストレージ量が過剰に増加することを抑制しつつ、着火燃焼が可能な空燃比の混合気がシリンダ内に形成されることを抑制でき、燃料カット中の断続的な燃焼による回転変動の発生を抑制できる。

図３のタイムチャートは、図２に示したパージ制御を実施した場合における、リア空燃比センサ２６の出力、パージ率、パージ流量、触媒リーンカウント、触媒温度などの変化の一例を示す。
この図３のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１にて燃料カットフラグが立つと（燃料カット条件が成立すると）、燃料噴射弁６による燃料噴射を停止させる燃料カットを開始する一方、燃料カット中パージ制御フラグを立てると共に、パージ率を、燃料カット中パージ制御における初期値にシフトさせ、かつ、パージ率の制御周期を非燃料カット時よりも長く変更する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が目標よりも多く（排気空燃比が所定値Ａよりもリーンで）、パージ率を徐々に増加させる制御が行われ、係る増加処理の回数を計数する触媒リーンカウントが増加する。
時刻ｔ２で、排気空燃比が所定値Ａよりもリッチ側で、かつ、所定値Ｂよりもリーン側であって、排気空燃比が所定値Ａと所定値Ｂとで挟まれる目標排気空燃比領域に入ったこと、つまり、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が目標領域内に入ったことが検出されると、目標領域から外れるまで、時刻ｔ２時点でのパージ率を保持させる。

このように、リア空燃比センサ２６の出力（酸素ストレージ量）の目標に幅を持たせ、かつ、非燃料カットよりも長くした制御周期毎に、リア空燃比センサ２６の出力（酸素ストレージ量）を目標領域に近づけるようにパージ率を増減変化させて、目標領域内となるパージ率に向けて徐々に変化させるので、適切な酸素ストレージ量に向けての収束性が高く、また、燃料カット中に点火動作が継続される場合であっても、パージによって内燃機関１に供給される燃料が燃焼室内で燃焼することを抑制でき、燃焼室内での燃焼によるトルク発生によって内燃機関１の回転変動が発生することを抑制できる。

また、時刻ｔ２では、排気空燃比が所定値Ａよりもリッチ側に切り替わり、パージ率の増大制御を停止したことに対応して、触媒リーンカウントをリセットする。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が目標領域内であり、パージ率は一定値を保持するが、時刻ｔ３で、排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が目標よりも少なくなった（排気空燃比が所定値Ｂよりもリッチになった）と判断すると、パージ率を徐々に減少させる制御を開始する。

そして、パージ率の減少に伴って排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が増え、時刻ｔ４で排気浄化触媒１０の酸素ストレージ量が再度目標領域内に入ったと判断すると、パージ率の減少を停止させ、時刻ｔ５で酸素ストレージ量が目標よりも少なくなったと判断されるようになるまで、パージ率を時刻ｔ４での値に保持させる。
ここで、時刻ｔ１で開始させた燃料カットに伴って、排気浄化触媒１０の温度が低下し、時刻ｔ６の時点で設定温度を下回るようになると、キャニスタパージによって燃料を排気浄化触媒１０に供給しても反応せず、酸素ストレージ量の調整に寄与しなくなるので、パージを停止させ、燃料カット中パージ制御フラグを落とす。

その後、時刻ｔ７で、機関回転速度が燃料噴射を再開させるリカバリー回転速度を下回るようになり、燃料カットフラグが落ちると（燃料噴射再開の条件が成立すると）、燃料噴射を再開させ、パージ制御も非燃料カット中に適用される制御に戻される。
尚、排気浄化触媒１０の下流側に設けられ、排気中の酸素濃度に感応する排気センサとしては、排気空燃比に応じた出力を発生する空燃比センサの他、排気空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかによって出力が変化するストイキセンサを用いることができる。

また、図２のフローチャートに示したパージ制御では、リア空燃比センサ２６の出力の目標に幅を持たせ、所定値Ａと所定値Ｂとで挟まれる領域内に収束させるべく、パージ率を変化させたが、リア空燃比センサ２６の出力の目標を一点とすることができる。
更に、リア空燃比センサ２６の出力（実酸素ストレージ量）と目標（目標酸素ストレージ量）との偏差に応じて、パージ制御のゲインを変更することができ、目標に近づくほどゲインを小さくすることができる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）前記内燃機関が、燃料タンクにて発生した燃料蒸気を捕集するキャニスタを備え、
燃料カット中に、前記キャニスタからパージさせた燃料を前記排気浄化触媒に供給する構成とし、かつ、前記パージエアにおける燃料濃度が薄い場合に、前記パージを停止させる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、パージエアにおける燃料濃度が設定よりも薄く、酸素ストレージ量を減らす作用が十分に得られない場合には、パージを停止させる。

（ロ）前記キャニスタのパージ通路に介装されるパージ制御弁を制御して、燃料カット中に前記キャニスタからパージさせた燃料を前記排気浄化触媒に供給する構成とし、
前記パージ制御弁によるパージ率の増大に対する、酸素ストレージ量の減少に基づいて、パージエアにおける燃料濃度を推定する、請求項（イ）記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、パージ率を増大させても、酸素ストレージ量の減少が少ない場合には、パージエアにおける燃料濃度が薄いためであると推定する。

（ハ）前記内燃機関が、燃料タンクにて発生した燃料蒸気を捕集するキャニスタを備え、前記キャニスタのパージ通路に介装されるパージ制御弁を制御して、燃料カット中に前記キャニスタからパージさせた燃料を前記排気浄化触媒に供給する構成とし、
かつ、前記燃料カット中での前記パージ制御弁の制御周期を非燃料カット中に比べて長くする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、燃料カット中にパージ制御弁を制御するときに、制御周期（換言すれば、サンプリング周期）をより長く変更することで、排気浄化触媒における酸素ストレージ量の細かい変動に過敏に反応してパージ量が変動することを抑制する。

（ニ）前記排気センサの出力に応じて、前記排気浄化触媒に対する燃料の供給量を変更する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
上記発明によると、排気浄化触媒に対する燃料が断続的に供給され、一時的に燃焼可能な混合気が形成されてしまうことを抑制する。

１…内燃機関、２…吸気通路、６…燃料噴射弁、１０…排気浄化触媒、１１…燃料タンク、１２…キャニスタ、１３…パージ通路、１４…パージ制御弁、２０…電子コントロールユニット（制御装置）、２６…リア空燃比センサ（排気センサ）

Claims (3)

1. 排気系に排気浄化触媒を備え、かつ、前記排気浄化触媒の下流側に排気中の酸素濃度に感応する排気センサを備えた内燃機関に適用される制御装置であって、
   前記内燃機関の運転中に燃料噴射弁による燃料噴射を停止する燃料カットが実行されているときに、前記排気センサの出力に応じて前記排気浄化触媒に対する燃料の供給量を変更する、内燃機関の制御装置。
2. 前記排気センサの出力が設定値に近づくように、前記排気浄化触媒に対する燃料の供給量を変更する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記燃料カットが実行されていて、かつ、前記排気浄化触媒の温度が設定温度を超えている場合に、前記排気浄化触媒に対する燃料供給を行う、請求項１記載の内燃機関の制御装置。