JP2023095237A - 内燃機関の制御装置、及び、内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カット状態から復帰するときの排気性状を向上させ、また、燃費性能を改善できる、内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置と、燃料成分を回収し、回収した燃料成分を含むガスを、電子制御式のバルブを備えた配管を介して前記内燃機関の吸気通路に供給する回収燃料処理装置と、前記内燃機関の排気通路に配置された、酸素ストレージ能力を有する排気浄化触媒と、を備えた前記内燃機関に適用され、燃料噴射装置による燃料噴射を停止する燃料カット中に、前記バルブを開状態に制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置、及び、内燃機関の制御方法に関する。

特許文献１の空燃比制御装置及び空燃比制御方法は、排気空燃比に応じて排気中の酸素を取り込みあるいは放出する酸素ストレージ能力を有する触媒を有する内燃機関において、所定条件が成立したときに燃料カットを行い、その後に別の所定条件が成立したときに燃料カットリカバリーを行い、更に、燃料カットリカバー時にリッチスパイク処理を行う。

特開２００９－１６２１９５号公報

ところで、燃料カットリカバー時におけるリッチスパイク処理では、燃料噴射装置による燃料噴射量の増量が行われるから、燃費性能の低下が懸念される。
また、排気浄化触媒における酸素ストレージ量が飽和した状態でリッチスパイク処理が行われる場合、酸素ストレージ量が低下するまでに時間を要し、この間、還元性能の低下によってＮＯｘ排出量が増えるおそれがあった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料カット状態から復帰するときの排気性状を向上させ、また、燃費性能を改善できる、内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供することにある。

そのため、本発明は、その一態様として、燃料成分を回収し、回収した燃料成分を含むガスを、電子制御式のバルブを備えた配管を介して内燃機関の吸気通路に供給する回収燃料処理装置を備えた内燃機関において、燃料噴射装置による燃料噴射を停止する燃料カット中に、前記バルブを開状態に制御する。

上記発明によると、燃料カット状態から復帰するときの排気性状を向上させ、また、燃費性能を改善できる。

内燃機関のシステム構成図である。 燃料カット中のブローバイガス還流または蒸発燃料処理の制御手順の一例を示すフローチャートである。 燃料カット中のブローバイガス還流または蒸発燃料処理の一例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、内燃機関の一態様を示す構成図である。
図１に示した内燃機関１０１は、自動車などの車両に搭載される火花点火ガソリン機関である。

内燃機関１０１は、点火装置２００、燃料噴射装置３００、電子制御式スロットル１０８、排気浄化触媒１１２を備える。
点火装置２００は、点火プラグ２０１と、パワートランジスタを内蔵した点火コイル２０２とを有し、燃焼室１１０内の混合気を火花点火によって着火燃焼させる。

燃料噴射装置３００は、吸気弁１１９の上流の吸気ポート１０２に配置された燃料噴射弁３０１と、燃料噴射弁３０１から噴射させる液状燃料（ガソリン）を貯留する燃料タンク３０２と、燃料タンク３０２内の液状燃料を燃料噴射弁３０１に供給する燃料配管３０４と、を有する。
そして、燃料噴射弁３０１が開弁すると、燃料が吸気ポート１０２内に噴射され、燃料噴射弁３０１から噴射された燃料と空気とを混合して燃焼室１１０内に混合気が形成される。
なお、燃料噴射装置３００は、燃料噴射弁３０１が燃焼室１１０内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式であってもよい。

電子制御式スロットル１０８は、バタフライバルブであるスロットルバルブ１０８ａと、スロットルモータ１０８ｂと、スロットルバルブ１０８ａの開度を検出するスロットル開度センサ１０８ｃとを有し、スロットルモータ１０８ｂでスロットルバルブ１０８ａを開閉する装置である。
そして、エアークリーナ１０７を通過した空気は、スロットルバルブ１０８ａで流量調節される。

排気浄化触媒１１２は、内燃機関１０１の排気管１０３（排気通路）に配置され、触媒によって内燃機関１０１の排気を浄化する。
排気浄化触媒１１２は、酸素ストレージ能力を有する三元触媒を備える。

また、内燃機関１０１は、内燃機関１０１の運転状態を検出するための各種センサを備える。
空気流量センサ１０９は、電子制御式スロットル１０８の上流の吸気ダクト１０４に配置され、内燃機関１０１の吸入空気流量を検出する。
クランク角センサ１０６は、クランクシャフト１１７の回転角を計測するためのセンサであって、リングギア１１４の突起を検出して、クランクシャフト１１７の所定回転角毎に立ち上がるパルス信号を出力する。

空燃比センサ１１１は、排気浄化触媒１１２の上流の排気管１０３に配置され、排気中の酸素濃度に基づき排気空燃比を検出する。
酸素センサ１１６は、排気浄化触媒１１２の下流の排気管１０３に配置され、排気浄化触媒１１２の下流の排気管１０３内（排気通路内）の酸素濃度に基づき、排気空燃比のリッチ、リーンを検出する。
水温センサ１１８は、内燃機関１０１の冷却水ジャケット１０５に配置され、冷却水ジャケット１０５内の冷却水の温度を検出する。

また、内燃機関１０１は、ブローバイガス還流装置４００を備える。
ブローバイガス還流装置４００は、燃焼室１１０からクランク室１５１内に流れ出たブローバイガスを、電子制御式スロットル１０８下流の吸気コレクタ１５２（換言すれば、吸気通路）に還流させる装置である。

ブローバイガス還流装置４００は、クランク室１５１と吸気コレクタ１５２とを連通させる還流配管４０１と、還流配管４０１に配置され、ブローバイガス流量を調整する電子制御式の還流制御バルブ４０２とを有する。
なお、ブローバイガスは、未燃焼燃料、燃焼ガス、オイルのミスト成分で構成される。
つまり、ブローバイガス還流装置４００は、クランク室１５１から回収した燃料成分を含むガスを、電子制御式の還流制御バルブ４０２を備えた還流配管４０１を介して内燃機関１０１の吸気コレクタ１５２に供給し、未燃焼燃料成分を燃焼処理する回収燃料処理装置である。

また、内燃機関１０１は、蒸発燃料処理装置５００を備える。
蒸発燃料処理装置５００は、燃料タンク３０２から回収した蒸発燃料（ガソリンベーパ－）を、電子制御式スロットル１０８下流の吸気コレクタ１５２（換言すれば、吸気通路）に導入させる装置である。

蒸発燃料処理装置５００は、蒸発燃料を吸着するための活性炭が充填されたキャニスタ５０１と、キャニスタ５０１と燃料タンク３０２とを連通する蒸発燃料配管５０２と、キャニスタ５０１と内燃機関１０１の吸気コレクタ１５２（換言すれば、吸気通路）とを連通するパージ配管５０３と、パージ配管５０３に配置された電子制御式のパージ制御バルブ５０４と、を有する。
キャニスタ５０１は、燃料タンク３０２で発生した蒸発燃料が蒸発燃料配管５０２を介して流入すると、内部の活性炭に蒸発燃料を吸着捕集する。

パージ制御バルブ５０４が開制御され、内燃機関１０１の吸気負圧によってパージ配管５０３内が負圧になると、キャニスタ５０１内に外気導入孔５０１ａを介して外気（大気）が吸引され、キャニスタ５０１の内部を通過してパージ配管５０３に流入する。
このとき、キャニスタ５０１の活性炭に吸着されていた蒸発燃料が脱離し、脱離した蒸発燃料は外気とともにパージ配管５０３に導かれ、吸気コレクタ１５２で内燃機関１０１の吸気と合流して燃焼室１１０に流入し、燃焼室１１０で燃焼処理される。

つまり、蒸発燃料処理装置５００は、燃料タンク３０２から回収した燃料成分を含むガスを、電子制御式のパージ制御バルブ５０４を備えたパージ配管５０３を介して内燃機関１０１の吸気コレクタ１５２に供給し、燃料タンク３０２内で発生した蒸発燃料を燃焼処理する回収燃料処理装置である。
なお、還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４は、たとえば、電磁バルブである。

制御装置６００は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）６０１を備え、内燃機関１０１の運転を制御する電子制御装置である。
なお、ＭＣＵ６０１は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、処理装置、演算装置などと言い換えることができる。

制御装置６００は、前述した各種センサが出力する信号（換言すれば、内燃機関１０１の運転状態に関する情報）を取得し、取得した信号に基づき制御対象それぞれに関する操作量を演算して出力する。
具体的には、制御装置６００は、点火コイル２０２（点火装置２００）、燃料噴射弁３０１（燃料噴射装置３００）、スロットルモータ１０８ｂ、還流制御バルブ４０２、パージ制御バルブ５０４を制御する。

制御装置６００は、内燃機関１０１における燃焼サイクル毎の混合気形成のために、燃料噴射弁３０１（燃料噴射装置３００）による燃料噴射を制御する。
また、制御装置６００は、所定の燃料カット条件が成立したときに、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を停止させ、所定の燃料リカバリー条件が成立すると、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させる、燃料カットを行なう。
上記の燃料カットは、たとえば、内燃機関１０１の減速運転状態で実施される。なお、内燃機関１０１の減速運転で実施される燃料カットは、減速燃料カットとも称される。

上記の減速燃料カットにおいて、制御装置６００は、電子制御式スロットル１０８が閉じられたとき（換言すれば、運転者がアクセルペダルを離したとき）の機関回転速度ＮＥが燃料カット回転速度ＮＥ１を超えていると、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を停止させる。
そして、制御装置６００は、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を停止させた後、電子制御式スロットル１０８が開かれたとき（換言すれば、運転者がアクセルペダルを踏み込んだとき）に、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させる。
また、制御装置６００は、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を停止させた後、機関回転速度が燃料カット回転速度ＮＥ１よりも低い燃料リカバー回転速度ＮＥ２を下回ったときに、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させる。

係る燃料カットが行われると、燃料カット中に排気浄化触媒１１２に大気が流入することで、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量が増加して、飽和状態に至る場合がある。
排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量が飽和した状態では、排気浄化触媒１１２におけるＮＯｘの還元能力が低下するため、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開したときにＮＯｘの排出量が増えてしまう。

ここで、燃料噴射が再開されるときのＮＯｘの排出量を抑える制御として、燃料噴射弁３０１による燃料噴射量を一時的に増量してリッチ燃焼させる制御であるリッチスパイクがある。
制御装置６００が、燃料噴射を再開するときにリッチスパイクを実施すれば、ＨＣやＣＯが多いリッチ排気が排気浄化触媒１１２に流入することで、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量の減少を促進させ、ＮＯｘの還元能力を早期に復活させることが可能である。

しかし、リッチスパイクは燃料の増量補正であるから、リッチスパイクによる燃費性能の低下が懸念される。
また、リッチスパイクの実施によってＮＯｘ排出量は減るものの、酸素ストレージ量が飽和状態から減少する過程では依然としてＮＯｘ排出量が増えてしまう。
そこで、制御装置６００は、燃料カット中に、ブローバイガス還流装置４００及び／または蒸発燃料処理装置５００によって吸気コレクタ１５２（吸気通路）に燃料成分を供給することで、燃料カット中に排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量が飽和することを抑止する。

酸素ストレージ量が飽和することを抑止できれば、酸素ストレージ量を適切な値にまで減らすために必要となるリッチスパイクでの燃料増量分を減らすことができ、また、酸素ストレージ量を適切な値にまで早期に減らすことができるためＮＯｘ排出量を抑えることができる。
つまり、制御装置６００は、燃料カット中に、ブローバイガス還流装置４００及び／または蒸発燃料処理装置５００によって吸気コレクタ１５２（吸気通路）に燃料成分を供給することで、燃料カット状態から復帰するときの排気性状を向上させ、また、燃費性能を改善できる。

なお、燃料カットに、アイドルストップ（アイドルリダクション：idle reduction）を含めることができる。
アイドルストップは、車両の信号待ちなどにおいて燃料噴射弁３０１（燃料噴射装置３００）による燃料噴射を停止させることで内燃機関１０１を自動停止させる制御である。
そして、制御装置６００は、アイドルストップ中にブローバイガス還流装置４００及び／または蒸発燃料処理装置５００によって吸気コレクタ１５２（吸気通路）に燃料成分を供給することで、内燃機関１０１の運転を再開するときの排気性状を向上させ、また、燃費性能を改善できる。

図２のフローチャートは、制御装置６００が実施する、燃料カット中におけるブローバイガス還流装置４００及び／または蒸発燃料処理装置５００の制御手順の一態様を示す。
制御装置６００は、ステップＳ７０１で、燃料カットが開始されたか否かを判断する。
制御装置６００は、燃料カットが開始されていない場合（換言すれば、燃料カット中ではない場合）、ステップＳ７１１に進んで、ブローバイガス還流装置４００及び蒸発燃料処理装置５００の通常制御を実施する。

制御装置６００は、ブローバイガス還流装置４００の通常制御として、たとえば、クランク室１５１内の圧力が閾値よりも高いときに還流制御バルブ４０２を開制御する。
また、制御装置６００は、蒸発燃料処理装置５００の通常制御として、たとえば、内燃機関１０１の吸入空気量に比例したパージ率になるように、内燃機関１０１の負荷、回転速度などに基づきパージ制御バルブ５０４の開度をデューティ制御によって調整する。

一方、制御装置６００は、燃料カットが開始されると、ステップＳ７０２に進んで、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量ＯＳＣを、内燃機関１０１の運転状態に基づき求める。
制御装置６００は、空燃比センサ１１１が検出する排気浄化触媒１１２の上流の排気空燃比（換言すれば、排気浄化触媒１１２に流入する排気の空燃比）、及び、空気流量センサ１０９が検出する内燃機関１０１の吸入空気流量（換言すれば、排気浄化触媒１１２に流入する排気の流量）に基づき酸素ストレージ量ＯＳＣを推定する。

燃料カットの開始から内燃機関１０１は惰性で回転し、係る惰性回転によって内燃機関１０１は空気を吸い込んで排気通路に空気を送り出し、排気浄化触媒１１２に空気が流入して酸素ストレージ量ＯＳＣを増大させることになる。
そこで、制御装置６００は、ステップＳ７０２で、燃料カットによる酸素ストレージ量ＯＳＣの増大変化を、内燃機関１０１の運転状態（排気空燃比、吸入空気流量）に基づき推定する。

次いで、制御装置６００は、ステップＳ７０３で、ステップＳ７０２で推定した酸素ストレージ量ＯＳＣと、所定量ＯＳＣＳＬとを比較する。
所定量ＯＳＣＳＬは、排気浄化触媒１１２における酸素ストレージ量ＯＳＣの飽和量（最大酸素ストレージ量）を基準に設定される値であって、酸素ストレージ量ＯＳＣが略飽和状態であるか否か、若しくは、飽和状態に達すると予測される状態であるか否かを判定するための値である。

制御装置６００は、酸素ストレージ量ＯＳＣが所定量ＯＳＣＳＬを超えていて、酸素ストレージ量ＯＳＣが略飽和状態であるか否か、若しくは、飽和状態に達すると予測される状態である場合、ステップＳ７０３からステップＳ７０４に進む。
一方、制御装置６００は、酸素ストレージ量ＯＳＣが所定量ＯＳＣＳＬ以下であって、酸素ストレージ量ＯＳＣが飽和状態になるまでに余裕がある場合、換言すれば、燃料カットにともなう酸素ストレージ量ＯＳＣの増大変化がまだ少ない場合、ステップＳ７０３からステップＳ７０１に戻る。
つまり、制御装置６００は、酸素ストレージ量ＯＳＣが所定量ＯＳＣＳＬ以下である場合、ブローバイガス還流装置４００及び／または蒸発燃料処理装置５００の制御を開始することなく（換言すれば、還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉状態に保持して）待機する。

制御装置６００は、ステップＳ７０４で、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開制御することで、クランク室１５１または燃料タンク３０２から回収された燃料成分を含むガスを内燃機関１０１に供給する。
つまり、制御装置６００は、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を停止した後、酸素ストレージ量ＯＳＣが所定量ＯＳＣＳＬにまで上昇してから、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開く。

ここで、燃料カットが実施されても内燃機関１０１が慣性で回転する間は、吸気負圧が発生する。
このとき、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４が開制御されると、燃料成分を含むガスが内燃機関１０１の吸気コレクタ１５２（換言すれば、吸気通路）に導入されることになる。

内燃機関１０１の吸気コレクタ１５２に導入された燃料成分（ＨＣ）は、燃焼室１１０を通過して排気浄化触媒１１２に流入する。
そして、排気浄化触媒１１２は、酸素を用いて燃料成分（ＨＣ）を酸化処理する。
つまり、排気浄化触媒１１２が、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４の開制御によって内燃機関１０１に供給された燃料成分を酸化処理することで、酸素ストレージ量ＯＳＣが減ることになる。

燃料カット開始後の内燃機関１０１が慣性で回転している間は、空気が排気浄化触媒１１２に流入することで、排気浄化触媒１１２における酸素ストレージ量ＯＳＣは直ぐに飽和量に達してしまう。
このとき、排気浄化触媒１１２に燃料成分を流入させれば、燃料成分の酸化処理に酸素が用いられる分だけ、排気浄化触媒１１２における酸素ストレージ量ＯＳＣを飽和量から減らすことができる。

制御装置６００は、ステップＳ７０４で還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開制御すると、次のステップＳ７０５で、酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転したか否かを判定することで、排気浄化触媒１１２の下流における排気空燃比がリーンからリッチに切り替わったか否かを判断する。
そして、制御装置６００は、酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転したことを検知すると、ステップＳ７０６に進む。

制御装置６００は、ステップＳ７０６において、ステップＳ７０４で開制御した還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉じ、還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４が閉弁された状態に戻す。
つまり、制御装置６００は、酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転したことを検知すると、それ以上の燃料成分の供給は不要と判断して、燃料成分の供給のために開制御した還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉じ、燃料成分の供給を遮断する。

制御装置６００は、次のステップＳ７０７で、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させるときのリッチスパイクを不要とする設定を行う。
酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転したことは、排気浄化触媒１１２における酸素ストレージ量ＯＳＣが減っていて、燃料成分の酸化処理の効率が低下する一方、ＮＯｘの還元処理の効率が十分に高い状態であることを示す。

そして、排気浄化触媒１１２における酸素ストレージ量ＯＳＣが、ＮＯｘの還元処理が高い効率で行われる程度に少なければ、酸素ストレージ量ＯＳＣを減らすためのリッチスパイクは不要となる。
そこで、制御装置６００は、ステップＳ７０５において酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転したことを検知すると、ステップＳ７０６で燃料成分の供給を遮断し、また、ステップＳ７０７で燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させるときのリッチスパイクを実施しないように設定する。

制御装置６００が、燃料カット中に還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉状態に保持する場合、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量ＯＳＣが飽和し、ＮＯｘの浄化効率が低い状態で燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させることになる。
したがって、制御装置６００は、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させたときのＮＯｘ排出量を抑えるために、リッチスパイクを実施して酸素ストレージ量ＯＳＣを速やかに低下させる必要が生じる。

しかし、リッチスパイクは、燃料噴射弁３０１による燃料噴射量を増量する処理であるため、燃費性能を低下させることになり、また、リッチスパイクによって酸素ストレージ量ＯＳＣが低下するまでの間はＮＯｘ排出が多くなってしまう。
これに対し、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４の開制御によって内燃機関１０１に供給される燃料成分は、クランク室１５１または燃料タンク３０２から回収されたものであるため、燃費性能への影響が少ない。

また、制御装置６００が、燃料カット中に還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開制御すれば、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量ＯＳＣが少ない状態で燃料噴射を再開させることができる。
したがって、排気浄化触媒１１２は、燃料噴射の再開直後からＮＯｘを効率良く還元処理でき、ＮＯｘ排出量を抑えることができる。

一方、制御装置６００は、ステップＳ７０５で、酸素センサ１１６の出力がリーン出力に保持されていると判断すると、ステップＳ７０８に進む。
制御装置６００は、ステップＳ７０８において、燃料噴射を再開させる条件が成立しているか否か、換言すれば、燃料カットの継続が予測される状態であるか否かを判断する。

ここで、制御装置６００は、燃料噴射を再開させる条件が成立していないと判断すると、ステップＳ７０５に戻って、酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転したか否かを判別する。
一方、制御装置６００は、燃料噴射を再開させる条件が成立していると判断すると、ステップＳ７０９に進む。
制御装置６００は、ステップＳ７０９において、燃料噴射を再開させる前に、ステップＳ７０４で開制御した還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉じ、還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉弁状態に戻してから、燃料噴射を再開させる。

つまり、制御装置６００は、酸素センサ１１６の出力がリーン出力からリッチ出力に反転すれば、還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉弁状態に戻すが、反転に至る前に燃料噴射を再開させる条件が成立すると、反転を待たずに還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉弁状態に戻す。
換言すれば、制御装置６００は、遅くとも燃料噴射装置３００による燃料噴射が再開される前に還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉じる。

還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４が開状態であると、空燃比の制御精度が低下するなどによって内燃機関１０１の燃焼安定性が低下し、内燃機関１０１を自立運転に安定して戻すことが難しくなる。
そこで、制御装置６００は、還流制御バルブ４０２及びパージ制御バルブ５０４を閉弁状態に戻してから、燃料噴射を再開させることで、内燃機関１０１を自立運転状態に安定的に戻すことができる。

制御装置６００は、次いで、ステップＳ７１０に進み、燃料噴射弁３０１による燃料噴射を再開させるときにリッチスパイクを実施する設定を行う。
酸素センサ１１６の出力が反転せずにリーン出力に保持されている場合、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４の開制御によって酸素ストレージ量ＯＳＣの増加をある程度抑止できたものの、最大限の抑止には至らなかったことになる。

そこで、制御装置６００は、酸素ストレージ量ＯＳＣの増加によるＮＯｘの浄化効率の低下を早期に復活させるために、燃料噴射を再開するにあたってリッチスパイクを実施する。
なお、制御装置６００は、リッチスパイクにおける燃料噴射量の増量分を、酸素ストレージ量ＯＳＣや、排気浄化触媒１１２上流における排気空燃比などに応じて可変に設定することができる。

図３は、制御装置６００が、燃料カット中に還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開制御するときの機関回転速度、燃料噴射量、酸素ストレージ量ＯＳＣなどの変化を例示するタイムチャートである。
制御装置６００は、時刻ｔ１で燃料カット条件が成立すると、燃料噴射弁３０１（燃料噴射装置３００）による燃料噴射を停止させる。

燃料噴射の停止によって内燃機関１０１の回転速度は低下し始め、このとき、排気浄化触媒１１２に空気が流入することで、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量ＯＳＣは増加する。
制御装置６００は、酸素ストレージ量ＯＳＣの推定値が所定量ＯＳＣＳＬを超えたタイミングである時刻ｔ２において、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉から開に切り替える。

還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉から開に切り替えられると、燃料成分を含むガスが内燃機関１０１の吸気通路に導入されることで、排気浄化触媒１１２に流入するガスがリッチ化する。
排気浄化触媒１１２にリッチガスが流入すると、燃料成分の還元処理が行われるようになって酸素ストレージ量ＯＳＣは減少に転じる。

そして、排気浄化触媒１１２の酸素ストレージ量ＯＳＣが減ることで燃料成分の浄化効率が低下すると、排気浄化触媒１１２の下流における排気空燃比がリーンからリッチに反転する。
制御装置６００は、時刻ｔ３にて、酸素センサ１１６の出力に基づき排気浄化触媒１１２の下流における排気空燃比がリーンからリッチに反転したことを検知すると、酸素ストレージ量ＯＳＣの推定値が所定量ＯＳＣＳＬを超えたタイミングで開制御した還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉制御し、ブローバイガス還流装置４００及び蒸発燃料処理装置５００からの燃料成分の供給を停止させる。

係る還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４の開制御によって、燃料カットから復帰されるときの酸素ストレージ量ＯＳＣを、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開制御しない場合に比べて少なくできる。
そして、燃料噴射が再開されるとき（時刻ｔ４）の酸素ストレージ量ＯＳＣが少なければ、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間のリッチスパイクにおける燃料増量を少なく或いは零にでき、また、燃料噴射の再開直後からＮＯｘを高い効率で浄化できる。
したがって、制御装置６００が、燃料カット中に還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開制御することで、リッチスパイクによる燃費性能の低下を抑止でき、また、燃料カット状態から復帰するときのＮＯｘ排出量を抑えることができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、ブローバイガス還流装置４００と蒸発燃料処理装置５００とのいずれか一方を備えた内燃機関にも適用できることは明らかである。
また、蒸発燃料処理装置５００は、燃料タンク３０２から回収した蒸発燃料をポンプによって内燃機関１０１の吸気通路に圧送する装置であってもよい。

また、制御装置６００は、還流制御バルブ４０２とパージ制御バルブ５０４とのいずれか一方を開制御する状態と、還流制御バルブ４０２とパージ制御バルブ５０４との双方を開制御する状態とに切り替えることができる。
たとえば、制御装置６００は、パージ制御バルブ５０４を閉状態に維持して還流制御バルブ４０２のみを開制御し、係る状態での排気浄化触媒１１２の上流での排気空燃比に基づき、排気浄化触媒１１２に流入する燃料成分の不足を判断したときに、さらにパージ制御バルブ５０４を開制御することができる。
なお、制御装置６００は、パージ制御バルブ５０４の開制御後に、追加で還流制御バルブ４０２を開制御することもできる。

また、制御装置６００は、ブローバイガス還流装置４００におけるブローバイガスの燃料濃度、及び、蒸発燃料処理装置５００におけるパージガスの燃料濃度をそれぞれ学習し、学習した燃料濃度に基づき、還流制御バルブ４０２とパージ制御バルブ５０４とのいずれを開制御するかを切り替えることができる。
また、制御装置６００は、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を、燃料カットの開始時に開制御したり、燃料カットの開始から所定時間経過後に開制御したりことができる。

また、制御装置６００は、開制御した還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を、内燃機関１０１の回転速度が所定回転速度（所定回転速度＞０）を下回ったとき、または、内燃機関１０１の回転速度が零になったときに閉制御することができる。
つまり、ブローバイガス還流装置４００、蒸発燃料処理装置５００が、内燃機関１０１の吸気負圧を利用して、燃料成分を含むガスを内燃機関１０１の吸気通路に供給するシステムである場合、燃料カット後に内燃機関１０１の回転が停止して吸気負圧が発生しなくなると、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を開状態に制御していても、燃料成分を含むガスの供給が途絶えることになる。

そこで、制御装置６００は、内燃機関１０１の回転速度（換言すれば、内燃機関１０１の吸気負圧）に基づき、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉じるタイミングを決定することができる。
詳細には、制御装置６００は、内燃機関１０１の回転速度が、所定回転速度（所定回転速度≧０rpm）になるか、または、前記所定回転速度未満になったときに、還流制御バルブ４０２及び／またはパージ制御バルブ５０４を閉じることができる。

１０１…内燃機関、１１２…排気浄化触媒、１１６…酸素センサ、１５２…吸気コレクタ（吸気通路）、３００…燃料噴射装置、３０１…燃料噴射弁、３０２…燃料タンク、４００…ブローバイガス還流装置（回収燃料処理装置）、４０１…還流配管、４０２…還流制御バルブ（電子制御式のバルブ）、５００…蒸発燃料処理装置（回収燃料処理装置）、５０３…パージ配管、５０４…パージ制御バルブ（電子制御式のバルブ）、６００…制御装置

Claims (7)

1. 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
   燃料成分を回収し、回収した燃料成分を含むガスを、電子制御式のバルブを備えた配管を介して前記内燃機関の吸気通路に供給する回収燃料処理装置と、
   前記内燃機関の排気通路に配置された、酸素ストレージ能力を有する排気浄化触媒と、
   を備えた前記内燃機関に適用される、内燃機関の制御装置であって、
   前記燃料噴射装置による燃料噴射を停止する燃料カット中に、前記バルブを開状態に制御する、
   内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記回収燃料処理装置は、
   ブローバイガスを前記吸気通路に還流させるブローバイガス還流装置を含む、
   内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記回収燃料処理装置は、
   燃料タンクから回収した蒸発燃料を前記吸気通路に導入させる蒸発燃料処理装置を含む、
   内燃機関の制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記排気浄化触媒の酸素ストレージ量を前記内燃機関の運転状態に基づき求め、
   前記燃料噴射装置による燃料噴射が停止された後、前記酸素ストレージ量が所定量にまで上昇してから前記バルブを開く、
   内燃機関の制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、前記排気浄化触媒の下流の排気通路内の酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサを備え、
   前記酸素センサの出力がリーン出力からリッチ出力へ反転したことに基づき前記バルブを閉じる、
   内燃機関の制御装置。
6. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   遅くとも前記燃料噴射装置による燃料噴射が再開される前に前記バルブを閉じる、
   内燃機関の制御装置。
7. 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
   燃料成分を回収し、回収した燃料成分を含むガスを、電子制御式のバルブを備えた配管を介して前記内燃機関の吸気通路に供給する回収燃料処理装置と、
   前記内燃機関の排気通路に配置された、酸素ストレージ能力を有する排気浄化触媒と、
   を備えた前記内燃機関に適用される、内燃機関の制御方法であって、
   前記燃料噴射装置による燃料噴射を停止する燃料カット中に、前記バルブを開状態に制御する、
   内燃機関の制御方法。

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