JP4765777B2 - 内燃機関および内燃機関の運転方法 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関および内燃機関の運転方法に関し、更に詳しくは、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際におけるスロットルバルブのバルブ開度を制御する内燃機関および内燃機関の運転方法に関する。

内燃機関には、排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化する排気ガス浄化触媒が排気経路に備えられている。この排気ガス浄化触媒は、炭化水素を排気ガスに含まれる酸素（Ｏ₂）により浄化するものである。ここで、内燃機関の運転状態によっては、排気ガス浄化触媒に吸入される触媒吸入酸素量が少なくなり、排気ガス浄化触媒内に吸入された排気ガスに含まれる炭化水素の量がこの吸入された酸素により浄化できる量以上となる場合がある。この場合、この排気ガス浄化触媒には、炭化水素が蓄積されることとなり、排気ガス浄化触媒がＨＣ被毒されることとなる。

この排気ガス浄化触媒は、異常が発生するとエミッションが悪化する虞がある。また、排気ガス浄化触媒は、劣化が進行すると浄化能力が低下し、エミッションが悪化し易くなる。そこで、従来では、特許文献１に示すような排気ガス浄化触媒の診断装置や特許文献２に示すような内燃機関の触媒劣化判別装置が提案されている。

特開平１０−１６９４９４号公報 特開平９−２５０３８３号公報

ところで、この排気ガス浄化触媒に炭化水素が蓄積され、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が進んでも、上記排気ガス浄化触媒の異常や劣化と同様に、排気ガス浄化触媒のエミッションが悪化する虞がある。ここで、内燃機関の運転状態によって排気ガス浄化触媒がＨＣ被毒しても、この運転状態がフューエルカット状態に移行すればある程度、この排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から回復することができる。これは、フューエルカット状態では、内燃機関の燃料供給が停止されており、吸気経路から吸気される空気がそのまま排気経路に排気され、通常の運転状態と比較して多量の酸素が排気ガス浄化触媒に吸入されるためである。

しかしながら、内燃機関のフューエルカット状態は、短期間である。従って、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が進行している場合に、短期間に多量の酸素が排気ガス浄化触媒に吸入されても、この排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復することができないという問題があった。また、内燃機関のフューエルカット状態では、吸気経路から吸気される吸入空気量を調整するスロットルバルブのバルブ開度が一定である。従って、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が進行している場合に、短期間に一定量の酸素しか排気ガス浄化触媒に吸入されないため、この排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復することができる内燃機関および内燃機関の運転方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる内燃機関では、吸気経路から吸気される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、排気経路に設けられた排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒の被毒状態を、前記排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量、あるいは前記排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度に基づいて算出された前記排気ガス浄化触媒の触媒被毒量のいずれかに基づいて検出する被毒状態検出手段と、少なくとも前記スロットルバルブのバルブ開度を制御する制御手段と、を備える内燃機関であって、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、前記検出された被毒状態に応じて、前記排気ガス浄化触媒が被毒状態であると判断すると、前記バルブ開度を増加することを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関において、前記被毒状態検出手段は、前記吸気経路から吸気される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記検出された吸入空気量および前記検出された空燃比に基づいて前記排気ガス浄化触媒に吸入される触媒吸入酸素量を算出する触媒吸入酸素量算出手段と、前記算出された触媒吸入酸素量を積算することで前記排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量を算出する触媒内酸素吸蔵量算出手段と、前記積算された触媒内酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であるか否かを判断する被毒状態判断手段と、を備え、前記制御手段は、前記被毒状態判断手段により前記算出された触媒内酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であると判断されると、前記バルブ開度を増加することを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関において、前記被毒状態検出手段は、前記排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素検出手段と、前記検出された酸素濃度に基づいて前記排気ガス浄化触媒の触媒被毒量を算出する触媒被毒量算出手段と、前記算出された触媒被毒量が所定被毒量を超えるか否かを判断する被毒状態判断手段と、を備え、前記制御手段は、前記被毒状態判断手段により前記算出された触媒被毒量が所定被毒量を超えると判断されると、前記バルブ開度を増加することを特徴とする。

また、この発明にかかる内燃機関の運転方法では、排気経路に排気された排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒の被毒状態を、前記排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量、あるいは前記排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度に基づいて算出された前記排気ガス浄化触媒の触媒被毒量のいずれかに基づいて検出する手順と、前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、前記検出された被毒状態に応じて、前記排気ガス浄化触媒が被毒状態であると判断すると、吸気経路から吸気される吸入空気量を調整するスロットルバルブの前記バルブ開度を増加する手順と、を含むことを特徴とする。

これらの発明によれば、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、被毒状態検出手段により検出された被毒状態に応じて、スロットルバルブのバルブ開度を制御する。例えば、制御手段は、触媒内酸素吸蔵量算出手段により算出された排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であると被毒状態判断手段により判断される、あるいは触媒被毒量算出手段により排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度に基づいて算出された排気ガス浄化触媒の触媒被毒量が所定被毒量を超えると被毒状態判断手段により判断されると、スロットルバルブのバルブ開度を増加する。従って、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、吸気経路から吸気される吸入空気量が増加するため、排気ガス浄化触媒に吸入される触媒吸入酸素量をこのフューエルカット状態が一定期間であっても増加することができる。つまり、フューエルカット状態が短時間であっても、触媒吸入酸素量を増加することができる。これにより、排気ガス浄化触媒に蓄積された炭化水素をより多く浄化することができるため、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復することができる。

また、この発明では、上記内燃機関において、前記被毒状態検出手段は、前記所定吸蔵量を前記排気ガス浄化触媒の劣化度に応じて決定する所定吸蔵量決定手段をさらに備えることを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関において、前記被毒状態検出手段は、前記所定被毒量を前記排気ガス浄化触媒の劣化度に応じて決定する所定被毒量決定手段をさらに備えることを特徴とする。

これらの発明によれば、所定吸蔵量あるいは所定被毒量は、排気ガス浄化触媒の劣化度に応じて決定される。ここで、排気ガス浄化触媒の劣化度が高い、すなわち排気ガス浄化触媒の劣化が進行しているほど、排気ガス浄化触媒が吸蔵することができる最大酸素吸蔵量が低下する。従って、例えば、排気ガス浄化触媒の劣化の進行に伴って、所定吸蔵量を増加、すなわちプラス側に変化させ、あるいは所定被毒量を減少させる。つまり、排気ガス浄化触媒の劣化の進行に伴って、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際におけるバルブ開度を増加させやすくする。これにより、排気ガス浄化触媒の劣化が進行しても、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復することができる。

また、この発明では、上記内燃機関において、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出された機関回転数に応じて、前記バルブ開度を増加する際の増加量を変更することを特徴とする。

この発明によれば、バルブ開度を増加する際の増加量は、検出された機関回転数に応じて変更される。ここで、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際には、スロットルバルブのバルブ開度に応じた減速度が内燃機関を搭載する車両に発生する。この減速度は、機関回転数の上昇に伴い減少する。従って、例えば、制御手段は、機関回転数の上昇に伴いバルブ開度を増加する際の増加量が減少するように変更する。これにより、フューエルカット状態における車両の減速度の減少を抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関において、前記排気ガス浄化触媒の劣化度を算出する劣化度算出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出された劣化度に応じて、前記バルブ開度を増加する際の増加量を変更することを特徴とする。

この発明によれば、バルブ開度を増加する際の増加量は、算出された劣化度に応じて変更される。上述のように、排気ガス浄化触媒の劣化が進行しているほど、排気ガス浄化触媒が吸蔵することができる最大酸素吸蔵量が低下する。従って、例えば、制御手段は、劣化度の進行に伴いバルブ開度を増加する際の増加量が減少するように変更する。これにより、排気ガス浄化触媒の劣化の進行具合に応じて、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒から回復することができる。

この発明にかかる内燃機関および内燃機関の運転方法は、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復することができるという効果を奏することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示すように、この実施例にかかる内燃機関１は、燃料供給装置２と、複数の気筒３０ａ〜ｄ（この実施例では、直列４気筒）により構成される内燃機関本体３と、内燃機関本体３に接続される吸気経路５と、この内燃機関本体３に接続される排気経路６と、内燃機関１−１の運転を制御する制御装置であるＥＣＵ（Engine Control Unit）７とにより構成されている。

燃料供給装置２は、燃料タンク２２内に貯留されている燃料、例えばガソリンを内燃機関１に供給するものである。この燃料供給装置２は、燃料噴射弁２１と、燃料タンク２２と、低圧燃料ポンプ２３と、燃料供給配管とにより構成されている。

燃料噴射弁２１は、内燃機関本体３の気筒３０ａ〜ｄごとに設けられており、例えばこの各気筒３０ａ〜ｄの吸気ポート３７などに燃料ポンプ２３により加圧された燃料をそれぞれ噴射するものである。この燃料噴射弁２１の燃料噴射量、すなわち内燃機関１に供給する燃料の燃料供給量や噴射タイミングなどの制御、すなわち燃料噴射制御は、ＥＣＵ７により行われる。

内燃機関本体３は、シリンダブロック３１と、このシリンダブロック３１に固定されたシリンダヘッド３２と、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられるピストン３３およびコンロッド３４と、クランクシャフト３５と、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられる点火プラグ３６と、バルブ装置４とにより構成されている。ここで、内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜ｄには、各気筒３０ａ〜ｄのピストン３３と、シリンダブロック３１と、シリンダヘッド３２とによりそれぞれ燃焼室Ａが形成されている。シリンダヘッド３２には、吸気ポート３７および排気ポート３８が気筒３０ａ〜ｄごとに形成されており、それぞれ吸気経路５および排気経路６に接続されている。ピストン３３は、コンロッド３４に回転自在に支持されており、このコンロッド３４は、クランクシャフト３５に回転自在に支持されている。つまり、クランクシャフト３５は、ピストン３３が燃焼室Ａ内の吸入空気と燃料の混合ガスが燃焼することによりシリンダブロック３１内を往復運動することで、回転するものである。

点火プラグ３６は、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられており、ＥＣＵ７からの点火信号により、点火し、各気筒３０ａ〜ｄの燃焼室Ａ内の混合ガスを着火させるものである。点火プラグ３６の点火タイミングなどの制御、すなわち点火制御は、ＥＣＵ７により行われる。なお、３９は、クランクシャフト３５の角度であるクランク角度（ＣＡ）を検出し、ＥＣＵ７に出力するクランク角度センサである。なお、ＥＣＵ７は、このクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度から内燃機関１−１の機関回転数の算出や各気筒３０ａ〜ｄの気筒の判別を行う。

バルブ装置４は、吸気バルブ４１および排気バルブ４２の開閉を行うものである。このバルブ装置４は、気筒３０ａ〜ｄごとに設けられる吸気バルブ４１および排気バルブ４２と、インテークカムシャフト４３と、エキゾーストカムシャフト４４と、吸気バルブタイミング機構４５とにより構成されている。吸気バルブ４１は、吸気ポート３７と燃焼室Ａとの間に配置され、インテークカムシャフト４３が回転することにより開閉が行われる。また、排気バルブ４２は、排気ポート３８と燃焼室Ａとの間に配置され、エキゾーストカムシャフト４４が回転することにより開閉が行われる。インテークカムシャフト４３およびエキゾーストカムシャフト４４は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト３５に連結されており、このクランクシャフト３５の回転に連動して回転するものである。

吸気バルブタイミング機構４５は、インテークカムシャフト４３とクランクシャフト３５との間に配置されている。吸気バルブタイミング機構４５は、連続可変バルブタイミング機構であり、インテークカムシャフト４３の位相を連続的に変化させるものである。また、バルブ装置４には、インテークカムポジションセンサ４６が備えられており、インテークカムシャフト４３の回転位置を検出し、ＥＣＵ７に出力する。また、このバルブ装置４は、吸気バルブタイミング機構４５により、吸気バルブ４１の開閉時期を調整するが、これに限定されるものではなく、例えば排気バルブ４２の開閉時期を調整する排気バルブタイミング機構をも備えても良い。

吸気経路５は、外部から空気を吸気し、この吸入された空気を内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜ｄの燃焼室Ａに導入するものである。この吸気経路５は、エアクリーナ５１と、エアフロメータ５２と、スロットルバルブ５３と、エアクリーナ５１から各気筒３０ａ〜ｄの吸気ポート３７までを連通する吸気通路５４とにより構成されている。エアクリーナ５１により粉塵が除去された空気は、吸気通路５４および吸気ポート３７を介して、各気筒３０ａ〜ｄの各燃焼室Ａに導入される。エアフロメータ５２は、吸入空気量検出手段であり各気筒３０ａ〜ｄに導入、すなわち吸気経路５から吸入される吸入空気量を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。スロットルバルブ５３は、上記吸気経路５から吸気される吸入空気量を調整するものである。このスロットルバルブ５３は、ステッピングモータなどのアクチュエータ５３ａにより駆動されるものである。このスロットルバルブ５３のバルブ開度の制御、すなわちバルブ開度制御は、ＥＣＵ７により行われる。

また、排気経路６は、排気ガス浄化触媒６１と、図示しない消音装置と、各気筒３０ａ〜ｄの排気ポート３８から排気ガス浄化触媒６１を介して消音装置までを連通する排気通路６２と、Ａ／Ｆセンサ６３と、Ｏ₂センサ６４とにより構成されている。排気ガス浄化触媒６１は、排気通路６２を介して吸入された排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するものであり。この有害物質が浄化された排気ガスは、排気ガス浄化触媒６１から排気通路および図示しない消音装置を介して外部に排気される。

Ａ／Ｆセンサ６３は、空燃比検出手段であり、被毒状態検出手段の一部を構成するものである。このＡ／Ｆセンサ６３は、排気通路６２のうち排気ガス浄化触媒６１の上流側に配置されるものである。このＡ／Ｆセンサ６３は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒６１に吸入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。なお、ＥＣＵ７は、このＡ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比に基づいて、吸入された空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比、すなわち内燃機関１−１の空燃比を算出する。つまり、Ａ／Ｆセンサ６３は、内燃機関の空燃比を検出することができるものである。

Ｏ₂センサ６４は、酸素濃度検出手段であり、後述する実施例２にかかる被毒状態検出手段の一部を構成するものである。排気通路６２のうち排気ガス浄化触媒６１の下流側に配置されるものである。このＯ₂センサ６４は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度を検出し、ＥＣＵ７に出力するものである。

ＥＣＵ７は、内燃機関１−１を運転制御することで、この内燃機関１−１を運転するものである。このＥＣＵ７は、内燃機関１−１が搭載された車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。具体的には、クランクシャフト３５に取り付けられたクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度、エアフロメータ５２により検出された吸入空気量、アクセル開度センサ８により検出されたアクセル開度、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比、Ｏ₂センサ６４により検出された酸素濃度などがある。

このＥＣＵ７は、これら入力信号および記憶部７３に格納されている吸入空気量およびアクセル開度に基づいた燃料噴射量マップなどの各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、燃料噴射弁２１の燃料噴射制御を行う噴射信号、点火プラグ３６の点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うバルブ開度信号など出力信号である。

また、ＥＣＵ７は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部７３とにより構成されている。処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。この処理部７２は、少なくとも触媒吸入酸素量算出部７４と、触媒内酸素吸蔵量算出部７５と、被毒状態判断部７６と、所定吸蔵量決定部７７と、バルブ開度制御部７８と、劣化度算出部７９を有している。処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。処理部７２は、内燃機関１−１の運転方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、この内燃機関１−１の運転方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能なメモリ、あるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

処理部７２の触媒吸入酸素量算出部７４は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、触媒吸入酸素量算出手段である。この触媒吸入酸素量算出部７４は、エアフロメータ５２により検出された吸入空気量およびＡ／Ｆセンサ６３により検出された空燃比に基づいて排気ガス浄化触媒６１に吸入される触媒吸入酸素量を算出するものである。

処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、触媒内酸素吸蔵量算出手段である。この触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、触媒吸入酸素量算出部７４により算出された触媒吸入酸素量を積算することで排気ガス浄化触媒６１に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量を算出するものである。

処理部７２の被毒状態判断部７６は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、被毒状態判断手段である。この被毒状態判断部７６は、触媒内酸素吸蔵量算出部７５により積算された触媒内酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であるか否かを判断するものである。

処理部７２の所定吸蔵量決定部７７は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、所定吸蔵量決定手段である。この所定吸蔵量決定部７７は、所定吸蔵量を排気ガス浄化触媒６１の劣化度に応じて決定するものである。

処理部７２のバルブ開度制御部７８は、制御手段であり、スロットルバルブ５３のバルブ開度の制御、すなわちバルブ開度制御を行うものである。

処理部７２の劣化度算出部７９は、劣化度算出手段であり、被毒状態検出手段の一部を構成するものでもある。この劣化度算出部７９は、排気ガス浄化触媒６１の劣化度を算出するものである。

つまり、実施例１にかかる被毒状態検出手段は、エアフロメータ５２と、Ａ／Ｆセンサ６３と、ＥＣＵ７の触媒吸入酸素量算出部７４と、触媒内酸素吸蔵量算出部７５と、被毒状態判断部７６と、所定吸蔵量決定部７７と、劣化度算出部７９とにより構成されている。この被毒状態検出手段は、これらを用いて排気経路５に設けられた排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒６１の被毒状態を検出する。

次に、実施例１にかかる内燃機関１−１の運転方法について説明する。図２は、実施例１にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。図３は、触媒内酸素吸蔵量ｏｓｘと劣化度Ｄ１との関係を示す図である。図４は、係数Ｋ１と劣化度Ｄ１との関係を示す図である。図５は、係数Ｋ２と機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。

まず、図２に示すように、ＥＣＵ７の処理部７２は、吸入空気量Ｇａを取得する（ステップＳＴ１０１）。ここでは、処理部７２は、エアフロメータ５３により検出され、ＥＣＵ７に出力された吸気経路５から吸気される吸入空気量Ｇａを取得する。

次に、ＥＣＵ７の処理部７２は、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。ここで、フューエルカット状態とは、燃料噴射弁２１による燃料の噴射が停止されている状態をいう。このフューエルカット状態は、例えばアクセルペダルから足を離し、アクセル開度センサ８により検出され、ＥＣＵ７に出力されたアクセル開度が前回検出されたアクセル開度に対して減少、あるいは０となった場合などに発生するものである。

次に、ＥＣＵ７の処理部７２は、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態でないと判断されると、空燃比Ａ／Ｆを取得する（ステップＳＴ１１９）。ここでは、処理部７２は、Ａ／Ｆセンサ６３により検出され、ＥＣＵ７に出力された排気ガス浄化触媒６１に吸入される前の排気ガスの排気ガス空燃比に基づいて算出された空燃比Ａ／Ｆを算出する。

次に、処理部７２の触媒吸入酸素量算出部７４は、上記取得された吸入空気量Ｇａおよび算出された空燃比Ａ／Ｆから排気ガス浄化触媒６１に吸入される触媒吸入酸素量ｄｏｓａを算出する（ステップＳＴ１２０）。ここでは、この触媒吸入酸素量算出部７４は、処理部７２により内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態でないと判断されているため、このフューエルカット状態でない場合における触媒吸入酸素量ｄｏｓａを算出する。触媒吸入酸素量算出部７４は、例えば、触媒吸入酸素量ｄｏｓａを下記の式（１）により算出する。なお、式（１）において、ＴＡは、目標とする空燃比、例えば理論空燃比などである。また、０．２３は、空気に含まれる酸素の割合である。従って、この式（１）により算出される触媒吸入酸素量ｄｏｓａは、目標とする空燃比ＴＡよりも、算出された空燃比Ａ／Ｆが少ない場合、負の値となる。

ｄｏｓａ＝Ｇａ×０．２３×（（Ａ／Ｆ−ＴＡ）／Ａ／Ｆ） …（１）

次に、処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、上記触媒吸入酸素量算出部７４において算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａ（フューエルカット状態でないと判断された場合に算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａ）に基づいて排気ガス浄化触媒６１に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを算出する（ステップＳＴ１１３）。ここでは、例えば、触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを下記の式（２）により算出する。なお、式（２）において、ｏｓａ_(n)は、算出される触媒内酸素吸蔵量ｏｓａである。また、ｏｓａ_(n-1)は、前回算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａである。ここで、処理部７２が内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態でないと判断し続けると、触媒吸入酸素量算出部７４により繰り返し算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａは、触媒内酸素吸蔵量算出部７５により触媒内酸素吸蔵量ｏｓａとして積算される。

ｏｓａ_(n)＝ｏｓａ_(n-1)＋ｄｏｓａ …（２）

また、処理部７２の劣化度算出部７９は、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態であると判断されると、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ１を算出する（ステップＳＴ１０３）。ここで、劣化度算出部７９による劣化度Ｄ１の算出方法としては、例えば排気ガス浄化触媒６１に吸蔵される酸素の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの変化に基づいた算出方法がある。この場合、劣化度算出部７９は、排気ガス浄化触媒６１の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを任意の間隔で繰り返し算出する。そして、劣化度算出部７９は、繰り返し算出された最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘのうち、例えば所定時間前近傍で、あるいは所定回数前に算出された最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに対する今回算出された最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの減少量に基づいて劣化度Ｄ１を算出する。この最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの算出方法は、既存の算出方法を用いることができるため、ここではその説明を省略する。

次に、処理部７２の所定吸蔵量決定部７７は、上記算出された排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ１に基づいて、所定吸蔵量γ１を決定する（ステップＳＴ１０４）。ここでは、例えば、図３に示すように、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ１と所定吸蔵量γ１とに基づいた所定吸蔵量マップを予め記憶部７３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ１および所定吸蔵量マップから所定吸蔵量γ１を決定する。排気ガス浄化触媒６１は、その劣化度が高い、すなわち劣化が進行しているほど、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが低下する。従って、この所定吸蔵量マップは、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、すなわち劣化度Ｄ１の増加に伴い、所定吸蔵量を増加、すなわちプラス側に変化するように設定されている。つまり、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、後述する内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際におけるバルブ開度ｑｆｃを増加させやすくすることができる。

ここで、所定吸蔵量γ１は、排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒が進行していると判断することができる触媒内酸素吸蔵量ｏｓａである。なお、内燃機関の種類（構造、排気量、使用燃料など）や排気ガス浄化触媒の種類（構造、担持されている貴金属など）に応じて、排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒が進行していると判断することができる触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが異なる。従って、劣化度Ｄ１に基づいて決定される所定吸蔵量γ１もこれらに応じて異なるものである。

次に、処理部７２の被毒状態判断部７６は、図２に示すように、上記算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが決定された所定吸蔵量γ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０５）。つまり、排気ガス浄化触媒６１が被毒状態であるか否かを判断する。

次に、処理部７２のバルブ開度制御部７８は、被毒状態判断部７６が上記算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが決定された所定吸蔵量γ１未満である、すなわち排気ガス浄化触媒６１が被毒状態であると判断すると、ベースバルブ開度ｑｆｃｂを取得する（ステップＳＴ１０６）。ここでは、バルブ開度制御部７８は、例えば予め記憶部７３に格納されている内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際におけるバルブ開度をベースバルブ開度ｑｆｃｂとして取得する。

次に、処理部７２のバルブ開度制御部７８は、機械回転数Ｎｅを取得する（ステップＳＴ１０７）。ここでは、処理部７２は、クランク角度センサ３９により検出され、ＥＣＵ７に出力されたクランクシャフト３５のクランク角度に基づいて算出された機関回転数Ｎｅを取得する。

次に、処理部７２のバルブ開度制御部７８は、劣化度算出部７９が算出した劣化度Ｄ１に基づいて係数Ｋ１を算出する（ステップＳＴ１０８）。ここでは、例えば図４に示すように、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ１と係数Ｋ１とに基づいた係数マップを予め記憶部７３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ１および係数マップから係数Ｋ１を算出する。上述のように、排気ガス浄化触媒６１は、その劣化度が高い、すなわち劣化が進行しているほど、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが低下する。従って、この係数マップは、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、すなわち劣化度Ｄ１の増加に伴い、係数Ｋ１が減少（この実施例１では、二次曲線的に減少）、すなわち後述するバルブ開度ｑｆｃを増加する際の増加量が減少するように設定されている。

次に、処理部７２のバルブ開度制御部７８は、図２に示すように、取得した期間回転数Ｎｅに基づいて係数Ｋ２を算出する（ステップＳＴ１０９）。ここでは、例えば図５に示すように、内燃機関１−１の機関回転数Ｎｅと係数Ｋ２とに基づいた係数マップを予め記憶部７３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ１および係数マップから係数Ｋ２を算出する。内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際には、スロットルバルブ５３のバルブ開度ｑｆｃに応じた減速度が内燃機関１−１を搭載する車両に発生する。この減速度は、機関回転数Ｎｅの上昇に伴い減少するものである。従って、この係数マップは、機関回転数Ｎｅの上昇に伴って、係数Ｋ２が減少（この実施例１では、二次曲線的に減少）、すなわち後述するバルブ開度ｑｆｃを増加する際の増加量が減少するように設定されている。これにより、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際に、バルブ開度ｑｆｃを増加しても、車両の減速度の減少を抑制することができる。

次に、処理部７２のバルブ開度制御部７８は、バルブ開度ｑｆｃを算出する（ステップＳＴ１１０）。ここでは、例えば、バルブ開度ｑｆｃを下記の式（３）により算出する。なお、この式（３）では、バルブ開度ｑｆｃは、ベースバルブ開度ｑｆｃｂに対してバルブ開度が増加するが、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行あるいは内燃機関１−１の機関回転数Ｎｅの上昇に伴ってその増加量が減少するように算出されることとなる。

ｑｆｃ＝ｑｆｃｂ＋Ｋ１＋Ｋ２ …（３）

次に、処理部７２のバルブ開度制御部７８は、上記算出されたバルブ開度ｑｆｃに基づいてバルブ開度を制御する（ステップＳＴ１１１）。ここでは、バルブ開度制御部７８は、上記算出されたバルブ開度ｑｆｃに基づいたバルブ開度信号をアクチュエータ５３ａに出力し、このアクチュエータ５３ａを算出されたバルブ開度ｑｆｃに基づいて駆動することで、スロットルバルブ５３のバルブ開度をバルブ開度ｑｆｃに制御する。

次に、上記取得された吸入空気量Ｇａから排気ガス浄化触媒に吸入される触媒吸入酸素量ｄｏｓａを算出する（ステップＳＴ１１２）。ここでは、この触媒吸入酸素量算出部７４は、処理部７２により内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態であると判断されているため、このフューエルカット状態である場合における触媒吸入酸素量ｄｏｓａを算出する。触媒吸入酸素量算出部７４は、例えば、触媒吸入酸素量ｄｏｓａを下記の式（４）により算出する。なお、式（４）において、０．２３は、空気に含まれる酸素の割合である。

ｄｏｓａ＝Ｇａ×０．２３ …（４）

次に、処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、上述のように、上記触媒吸入酸素量算出部７４において算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａ（フューエルカット状態であると判断された場合に算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａ）に基づいて排気ガス浄化触媒６１に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを算出する（ステップＳＴ１１３）。ここでは、例えば、触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを上記の式（２）により算出する。

次に、処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、上記算出された排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ１に基づいて、上限値αおよび下限値βを決定する（ステップＳＴ１１４）。この上限値αとは、排気ガス浄化触媒６１が実際、酸素を最も吸蔵した際における触媒内酸素吸蔵量（正の値）、例えば上記最大酸素吸蔵量をいう。一方、下限値βとは、排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒が実際、最も進行した際における触媒内酸素吸蔵量（負の値）である。ここでは、例えば図３に示すように、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ１と上限値αおよび下限値βとに基づいた上限値下限値マップを予め記憶部７３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ１および上限値下限値マップから上限値αおよび下限値βを決定する。この上限値下限値マップは、上記所定吸蔵量マップと同様に、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、すなわち劣化度Ｄ１の増加に伴い、上限値αが減少、すなわちマイナス側に変化するように、下限値βが増加、すなわちプラス側に変化するように設定されている。

次に、処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、上記算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが上限値αを超えるか否かを判断する（ステップＳＴ１１５）。ここで、触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが上限値αを超えると判断されると、算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを上限値αとする（ステップＳＴ１１６）。つまり、触媒内酸素吸蔵量ｏｓａ＝αとする。これにより、フューエルカット状態でないと判断された場合に算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａあるいはフューエルカット状態であると判断された場合に算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａを積算した触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが排気ガス浄化触媒６１が実際、酸素を最も吸蔵した際における触媒内酸素吸蔵量を超えることを防止することができる。

次に、処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、上記算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが上限値α以下であると判断されると、この算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが下限値β未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１７）。ここで、触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが下限値βを未満であると判断すると、算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを下限値βとする（ステップＳＴ１１８）。つまり、触媒内酸素吸蔵量ｏｓａ＝βとする。これにより、フューエルカット状態でないと判断された場合に算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａあるいはフューエルカット状態であると判断された場合に算出された触媒吸入酸素量ｄｏｓａを積算した触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが実際の排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒が実際、最も進行した際における触媒酸素吸蔵量未満となることを防止することができる。

なお、処理部７２の触媒内酸素吸蔵量算出部７５は、上記算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが下限値β以上であると判断されると、この算出された触媒内酸素吸蔵量ｏｓａを維持し、再度ステップＳＴ１０１から繰り返す。

以上のように、バルブ開度制御部７８は、触媒内酸素吸蔵量算出部７５により算出された排気ガス浄化触媒６１に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量ｏｓａが所定吸蔵量γ１未満であると被毒状態判断部７６により判断されるとスロットルバルブ５３のバルブ開度ｑｆｃを増加する。つまり、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際に、被毒状態検出手段により検出された被毒状態に応じて、スロットルバルブ５３のバルブ開度ｑｆｃを制御する。従って、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際に、吸気経路５から吸気される吸入空気量Ｇａが増加するため、排気ガス浄化触媒６１に吸入される触媒吸入酸素量ｄｏｓａをこのフューエルカット状態が一定期間であっても増加することができる。つまり、フューエルカット状態が短時間であっても、触媒吸入酸素量ｄｏｓａを増加することができる。これにより、排気ガス浄化触媒６１に蓄積された炭化水素をより多く浄化することができるため、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒６１をＨＣ被毒から十分に回復することができる。

また、上述のように、所定吸蔵量γ１が劣化度Ｄ１に基づいて決定されるため、排気ガス浄化触媒６１の劣化が進行しても、内燃機関１−１の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒６１をＨＣ被毒から十分に回復することができる。また、バルブ開度ｑｆｃを増加する際の増加量は、算出された劣化度Ｄ１に応じて変更されるため、排気ガス浄化触媒６１の劣化が進行具合に応じて、排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒から回復することができる。

次に、実施例２にかかる内燃機関１−２について説明する。図６は、実施例２にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示す実施例２にかかる内燃機関１−２が、図１に示す実施例１にかかる内燃機関１−１と異なる点は、被毒状態検出手段がこの排気ガス浄化触媒６１の触媒被毒量に基づいて排気ガス浄化触媒６１の被毒状態を検出する点である。ここで、図６に示す実施例２にかかる内燃機関１−２の基本的構成のうち、図１に示す実施例１にかかる内燃機関１−１の基本的構成と同一部分は、その説明を省略する。

ＥＣＵ９は、実施例１にかかるＥＣＵ７と同様に、内燃機関１−２を運転制御することで、この内燃機関１−２を運転するものである。このＥＣＵ９には、例えばクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度、エアフロメータ５２により検出された吸入空気量、アクセル開度センサ８により検出されたアクセル開度、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比、Ｏ₂センサ６４により検出された酸素濃度などの入力信号が入力される。また、このＥＣＵ９は、燃料噴射弁２１の燃料噴射制御を行う噴射信号、点火プラグ３６の点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うバルブ開度信号など出力信号を出力する。

ＥＣＵ９は、入出力部（Ｉ／Ｏ）９１と、処理部９２と、記憶部９３とにより構成されている。処理部９２は、少なくとも触媒被毒量算出部９４と、被毒状態判断部９５と、所定被毒量決定部９６と、バルブ開度制御部９７と、劣化度算出部９８を有している。

処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、触媒被毒量算出手段である。この触媒被毒量算出部９４は、少なくともＯ₂センサ６４により検出された酸素濃度に基づいて排気ガス浄化触媒６１の触媒被毒量を算出するものである。

処理部９２の被毒状態判断部９５は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、被毒状態判断手段である。この被毒状態判断部９５は、触媒被毒量算出部９４により積算されたこの触媒被毒量が所定被毒量を超えるか否かを判断するものである。

処理部９２の所定被毒量決定部９６は、被毒状態検出手段の一部を構成するものであり、所定被毒量決定手段である。この所定被毒量決定部９６は、所定被毒量を排気ガス浄化触媒６１の劣化度に応じて決定するものである。

処理部９２のバルブ開度制御部９７は、制御手段であり、スロットルバルブ５３のバルブ開度の制御、すなわちバルブ開度制御を行うものである。

処理部９２の劣化度算出部９８は、劣化度算出手段であり、被毒状態検出手段の一部を構成するものでもある。この劣化度算出部９８は、排気ガス浄化触媒６１の劣化度を算出するものである。

つまり、実施例２にかかる被毒状態検出手段は、Ｏ₂センサ６４と、ＥＣＵ９の触媒被毒量算出部９４と、被毒状態判断部９５と、所定被毒量決定部９６と、バルブ開度制御部９７と、劣化度算出部９８とにより構成されている。この被毒状態検出手段は、これらを用いて排気経路６に設けられた排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒６１の被毒状態を検出する。

次に、実施例２にかかる内燃機関１−２の運転方法について説明する。図７は、実施例２にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。図８は、触媒被毒量Ｘと劣化度Ｄ２との関係を示す図である。図９は、係数Ｋ３と劣化度Ｄ２との関係を示す図である。図１０は、係数Ｋ４と機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。図１１は、係数Ｋ５とセンサ出力値ｏｘｓとの関係を示す図である。なお、図７に示す実施例２にかかる内燃機関１−２の運転方法のうち、図２に示す実施例１にかかる内燃機関１−１の運転方法と、同一部分あるいはほぼ同一部分については簡略化して説明する。

まず、図７に示すように、ＥＣＵ９の処理部９２は、吸入空気量Ｇａを取得する（ステップＳＴ２０１）。ここでは、処理部９２は、エアフロメータ５３により検出され、ＥＣＵ９に出力された吸気経路５から吸気される吸入空気量Ｇａを取得する。

次に、ＥＣＵ９の処理部９２は、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態であるか否かを判断する（ステップＳＴ２０２）。ここで、フューエルカット状態とは、燃料噴射弁２１による燃料の噴射が停止されている状態をいう。このフューエルカット状態は、例えばアクセルペダルから足を離し、アクセル開度センサ８により検出され、ＥＣＵ９に出力されたアクセル開度が前回検出されたアクセル開度に対して減少、あるいは０となった場合などに発生するものである。

次に、ＥＣＵ９の処理部９２は、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態でないと判断されると、Ｏ₂センサ６４のセンサ出力値ｏｘｓを取得する（ステップＳＴ２１３）。ここでは、処理部９２は、Ｏ₂センサ６４により検出され、ＥＣＵ９に出力された排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度をセンサ出力値ｏｘｓとして取得する。なお、センサ出力値ｏｘｓは、排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度が低いほど高くなるものである。

次に、処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、取得されたセンサ出力値ｏｘｓが所定値Ｂ未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ２１４）。ここで、所定値Ｂは、排気ガス浄化触媒６１がＨＣ被毒していない場合において、排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度をＯ₂センサ６４により検出した際のセンサ出力値である。つまり、触媒被毒量算出部９４は、排気ガス浄化触媒６１が少なくともＨＣ被毒されているか否かを判断する。

次に、処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、取得されたセンサ出力値ｏｘｓが所定値Ｂ未満であると判断されると、触媒被毒量Ｘをリセットする（ステップＳＴ２１５）。ここでは、触媒被毒量算出部９４は、排気ガス浄化触媒６１がＨＣ被毒していないと判断した際に、積算された触媒被毒量Ｘをリセット、すなわち触媒被毒量Ｘ＝０とする。

次に、処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、取得されたセンサ出力値ｏｘｓが所定値Ｂ以上であると判断されると、上記取得されたセンサ出力値ｏｘｓに基づいて、係数Ｋ５を算出する（ステップＳＴ２１６）。ここでは、例えば図１１に示すように、センサ出力値ｏｘｓと係数Ｋ５とに基づいた係数マップを予め記憶部９３に格納しておく。そして、取得されたセンサ出力値ｏｘｓおよび係数マップから係数Ｋ５を算出する。上述のように、センサ出力値ｏｘｓが高いほど、排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度が低くなる。つまり、排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒が進行する。従って、この係数マップは、排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度の低下に伴って、すなわちセンサ出力値ｏｘｓの増加に伴い、係数Ｋ５が増大（この実施例２では、直線的に減少）、すなわち後述する触媒被毒量Ｘが増加するに設定されている。

次に、処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、上記算出された係数Ｋ５に基づいて排気ガス浄化触媒６１の触媒被毒量Ｘを算出する（ステップＳＴ２１７）。ここでは、例えば、触媒被毒量Ｘを下記の式（５）により算出する。なお、式（５）において、Ｘ_(n)は、算出された触媒被毒量Ｘである。また、Ｘ_(n-1)は、前回算出された触媒被毒量Ｘである。ここで、処理部９２が内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態でないと判断し続け、取得されたセンサ出力値ｏｘｓが所定値Ｂ以上であると判断され続けると、触媒被毒量算出部９４により繰り返し算出された触媒被毒量Ｘが積算される。

Ｘ_(n)＝Ｘ_(n-1)＋Ｋ５ …（５）

また、処理部９２の劣化度算出部９８は、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態であると判断されると、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ２を算出する（ステップＳＴ２０３）。ここで、劣化度算出部９８による劣化度Ｄ２の算出方法は、例えば上記実施例１と同様に最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘの変化に基づいた算出方法がある。

次に、処理部９２の所定被毒量決定部９６は、上記算出された排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ２に基づいて、所定被毒量γ２を決定する（ステップＳＴ２０４）。ここでは、例えば、図８に示すように、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ２と所定被毒量γ２とに基づいた所定被毒量マップを予め記憶部９３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ２および所定被毒量マップから所定被毒量γ２を決定する。排気ガス浄化触媒６１は、その劣化度Ｄ２が高い、すなわち劣化が進行しているほど、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘが低下する。従って、この所定被毒量マップは、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、すなわち劣化度Ｄ２の増加に伴い、所定被毒量を減少、すなわちマイナス側に変化するように設定されている。つまり、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、後述する内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態の際におけるバルブ開度ｑｆｃを増加させやすくすることができる。

ここで、所定被毒量γ２は、排気ガス浄化触媒６１がＨＣ被毒され、このＨＣ被毒がある程度進行していると判断することができる触媒被毒量Ｘである。なお、内燃機関の種類（構造、排気量、使用燃料など）や排気ガス浄化触媒の種類（構造、担持されている貴金属など）に応じて、排気ガス浄化触媒６１がＨＣ被毒され、ＨＣ被毒が進行していると判断することができる触媒被毒量Ｘが異なる。従って、劣化度Ｄ２に基づいて決定される所定被毒量γ２もこれらに応じて異なるものである。

次に、処理部９２の被毒状態判断部９５は、図７に示すように、上記算出された触媒被毒量Ｘが決定された所定被毒量γ２を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ２０５）。つまり、排気ガス浄化触媒６１が被毒状態であるか否かを判断する。

次に、処理部９２のバルブ開度制御部９７は、被毒状態判断部９５が上記算出された触媒被毒量Ｘが決定された所定被毒量γ２を超える、すなわち排気ガス浄化触媒６１が被毒状態であると判断すると、ベースバルブ開度ｑｆｃｂを取得する（ステップＳＴ２０６）。次に、バルブ開度制御部９７は、機械回転数Ｎｅを取得する（ステップＳＴ２０７）。

次に、処理部９２のバルブ開度制御部９７は、劣化度算出部９８が算出した劣化度Ｄ２に基づいて係数Ｋ３を算出する（ステップＳＴ２０８）。ここでは、例えば図９に示すように、排気ガス浄化触媒６１の劣化度Ｄ２と係数Ｋ３とに基づいた係数マップを予め記憶部７３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ２および係数マップから係数Ｋ３を算出する。この係数マップは、実施例１と同様に、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行に伴って、すなわち劣化度Ｄ２の増加に伴い、係数Ｋ３が減少（この実施例２では、二次曲線的に減少）、すなわち後述するバルブ開度ｑｆｃを増加する際の増加量が減少するように設定されている。

次に、処理部９２のバルブ開度制御部９７は、図７に示すように、取得した期間回転数Ｎｅに基づいて係数Ｋ４を算出する（ステップＳＴ２０９）。ここでは、例えば図１０に示すように、内燃機関１−２の機関回転数Ｎｅと係数Ｋ４とに基づいた係数マップを予め記憶部７３に格納しておく。そして、劣化度Ｄ２および係数マップから係数Ｋ４を算出する。この係数マップは、実施例１と同様に、機関回転数Ｎｅの上昇に伴って、係数Ｋ４が減少（この実施例２では、二次曲線的に減少）、すなわち後述するバルブ開度ｑｆｃを増加する際の増加量が減少するように設定されている。これにより、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態の際に、バルブ開度ｑｆｃを増加しても、車両の減速度の減少を抑制することができる。

次に、処理部９２のバルブ開度制御部９７は、バルブ開度ｑｆｃを算出する（ステップＳＴ２１０）。ここでは、例えば、バルブ開度ｑｆｃを下記の式（６）により算出する。なお、この式（６）では、バルブ開度ｑｆｃは、ベースバルブ開度ｑｆｃｂに対してバルブ開度が増加するが、排気ガス浄化触媒６１の劣化の進行あるいは内燃機関１−２の機関回転数Ｎｅの上昇に伴ってその増加量が減少するように算出されることとなる。

ｑｆｃ＝ｑｆｃｂ＋Ｋ３＋Ｋ４ …（６）

次に、処理部９２のバルブ開度制御部９７は、上記算出されたバルブ開度ｑｆｃに基づいてバルブ開度を制御する（ステップＳＴ２１１）。ここでは、バルブ開度制御部９７は、上記算出されたバルブ開度ｑｆｃに基づいたバルブ開度信号をアクチュエータ５３ａに出力し、このアクチュエータ５３ａを算出されたバルブ開度ｑｆｃに基づいて駆動することで、スロットルバルブ５３のバルブ開度をバルブ開度ｑｆｃに制御する。

次に、処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、上記取得された吸入空気量Ｇａから排気ガス浄化触媒６１の触媒被毒量Ｘを算出する（ステップＳＴ２１２）。ここでは、触媒被毒量算出部９４は、フューエルカット状態であると判断された場合における触媒被毒量Ｘを算出する。例えば、触媒被毒量Ｘを下記の式（７）により算出する。なお、式（７）において、Ｘ_(n)は、算出された触媒被毒量Ｘである。また、Ｘ_(n-1)は、前回算出された触媒被毒量Ｘである。また、０．２３は、空気に含まれる酸素の割合である。ここで、処理部９２が内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態であると判断すると、触媒被毒量算出部９４は、触媒被毒量Ｘが減少して算出される。

Ｘ_(n)＝Ｘ_(n-1)−Ｇａ×０．２３ …（７）

なお、処理部９２の触媒被毒量算出部９４は、上記算出された触媒被毒量Ｘ（上記式（５）あるいは式（７）のいずれかにより算出された触媒被毒量Ｘ）を維持し、再度ステップＳＴ２０１から繰り返す。

以上のように、バルブ開度制御部９７は、触媒被毒量算出部９４により排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度（Ｏ₂センサ６４のセンサ出力値ｏｘｓ）に基づいて算出された排気ガス浄化触媒の触媒被毒量が所定被毒量を超えると被毒状態判断手段により判断されるとスロットルバルブ５３のバルブ開度ｑｆｃを増加する。つまり、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態の際に、被毒状態検出手段により検出された被毒状態に応じて、スロットルバルブ５３のバルブ開度ｑｆｃを制御する。従って、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態の際に、吸気経路５から吸気される吸入空気量Ｇａが増加するため、排気ガス浄化触媒６１に吸入される触媒吸入酸素量をこのフューエルカット状態が一定期間であっても増加することができる。つまり、フューエルカット状態が短時間であっても、触媒吸入酸素量を増加することができる。これにより、排気ガス浄化触媒６１に蓄積された炭化水素をより多く浄化することができるため、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒６１をＨＣ被毒から十分に回復することができる。

また、上述のように、所定被毒量γ２が劣化度Ｄ２に基づいて決定されるため、排気ガス浄化触媒６１の劣化が進行しても、内燃機関１−２の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒６１をＨＣ被毒から十分に回復することができる。また、バルブ開度ｑｆｃを増加する際の増加量は、算出された劣化度Ｄ２に応じて変更されるため、排気ガス浄化触媒６１の劣化が進行具合に応じて、排気ガス浄化触媒６１のＨＣ被毒から回復することができる。

なお、この発明にかかる被毒状態検出手段は、上記実施例１，２に記載されている被毒状態検出手段に限定されるものではない。例えば、被毒状態検出手段は、排気ガス浄化触媒前後に設けられたセンサのセンサ出力の同期により判断しても良い。これは、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が進行すると、排気ガス浄化触媒による炭化水素の浄化能力が低下し、排気ガス浄化触媒を通過する前の排気ガスの状態が変化すると、排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの状態が遅れずに変化するためである。従って、内燃機関は、排気ガス浄化触媒の前後に、同一種類のセンサ、例えば２つのＯ₂センサ、あるいは２つのＡ／Ｆセンサを設ける。そして、ＥＣＵは、排気ガス浄化触媒を通過する前の排気ガスの状態に応じたセンサ出力値と、この排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの状態に応じたセンサ出力値とが同期しているか否かを判断し、同期していると判断された際に、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が検出されたとして、バルブ開度を増加するようにしても良い。

また、例えば、被毒状態検出手段は、ＥＣＵが上記目標とする空燃比よりも燃料を内燃機関に多く供給した際、すなわちリッチ補正を行った際のリッチ補正量により判断しても良い。これは、リッチ補正されると、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が進行するためである。従って、ＥＣＵは、リッチ補正を行った際にそのリッチ補正量を算出し、この算出されたリッチ補正量を積算する。そして、積算されたリッチ補正量が所定補正量を超えるか否かを判断し、超えると判断された際に、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が検出されたとして、バルブ開度を増加するようにしても良い。

さらに、例えば、被毒状態検出手段は、上述の排気ガス浄化触媒の最大酸素吸蔵量により判断しても良い。これは、排気ガス浄化触媒がＨＣ被毒している場合には、一時的であっても排気ガス浄化触媒の最大酸素吸蔵量が低下するためである。従って、ＥＣＵは、短期間、例えば６０秒間隔などで排気ガス浄化触媒の最大酸素吸蔵量を算出する。そして、今回算出された最大酸素吸蔵量が前回算出された最大酸素吸蔵量よりも所定量未満であるか否かを判断し、所定量未満であると判断された際に、排気ガス浄化触媒のＨＣ被毒が検出されたとして、バルブ開度を増加するようにしても良い。

以上のように、この発明にかかる内燃機関および内燃機関の運転方法は、フューエルカット状態となる内燃機関に有用であり、特に、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、排気ガス浄化触媒をＨＣ被毒から十分に回復するのに適している。

実施例１にかかる内燃機関の構成例を示す図である。 実施例１にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。 触媒内酸素吸蔵量ｏｓｘと劣化度Ｄ１との関係を示す図である。 係数Ｋ１と劣化度Ｄ１との関係を示す図である。 係数Ｋ２と機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。 実施例２にかかる内燃機関の構成例を示す図である。 実施例２にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。 触媒被毒量Ｘと劣化度Ｄ２との関係を示す図である。 係数Ｋ３と劣化度Ｄ２との関係を示す図である。 係数Ｋ４と機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。 係数Ｋ５とセンサ出力値ｏｘｓとの関係を示す図である。

符号の説明

１−１，１−２ 内燃機関
２ 燃料供給装置
２１ 燃料噴射弁
２２ 燃料タンク
２３ 燃料ポンプ
３ 内燃機関本体
３０ａ〜ｄ 気筒
３１ シリンダブロック
３２ シリンダヘッド
３３ ピストン
３４ コンロッド
３５ クランクシャフト
３６ 点火プラグ
３７ 吸気ポート
３８ 排気ポート
３９ クランク角度センサ
４ バルブ装置
４１ 吸気バルブ
４２ 排気バルブ
４３ インテークカムシャフト
４４ エキゾーストカムシャフト
４５ 吸気バルブタイミング機構
４６ インテークカムポジションセンサ
５ 吸気経路
５１ エアクリーナ
５２ エアフロメータ
５３ スロットルバルブ
６ 排気経路
６１ 排気ガス浄化触媒
６２ 排気通路
６３ Ａ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）
６４ Ｏ₂センサ（酸素濃度検出手段）
７ ＥＣＵ
７１ 入出力部
７２ 処理部
７３ 記憶部
７４ 触媒吸入酸素量算出部（触媒吸入酸素量算出手段）
７５ 触媒内酸素吸蔵量算出部（触媒内酸素吸蔵量算出手段）
７６ 被毒状態判断部（被毒状態判断手段）
７７ 所定吸蔵量決定部（所定吸蔵量決定手段）
７８ バルブ開度制御部（バルブ開度制御手段）
７９ 劣化度算出部（劣化度算出手段）
８ アクセル開度センサ
９ ＥＣＵ
９１ 入出力部
９２ 処理部
９３ 記憶部
９４ 触媒被毒量算出部（触媒被毒量算出手段）
９５ 被毒状態判断部（被毒状態判断手段）
９６ 所定被毒量決定部（所定被毒量決定手段）
９７ バルブ開度制御部（バルブ開度制御手段）
９８ 劣化度算出部（劣化度算出手段）

Claims (8)

1. 吸気経路から吸気される吸入空気量を調整するスロットルバルブと、
   排気経路に設けられた排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒の被毒状態を、前記排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量、あるいは前記排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度に基づいて算出された前記排気ガス浄化触媒の触媒被毒量のいずれかに基づいて検出する被毒状態検出手段と、
   少なくとも前記スロットルバルブのバルブ開度を制御する制御手段と、
   を備える内燃機関であって、
   前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、前記検出された被毒状態に応じて、前記排気ガス浄化触媒が被毒状態であると判断すると、前記バルブ開度を増加することを特徴とする内燃機関。
2. 前記被毒状態検出手段は、
   前記吸気経路から吸気される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記検出された吸入空気量および前記検出された空燃比に基づいて前記排気ガス浄化触媒に吸入される触媒吸入酸素量を算出する触媒吸入酸素量算出手段と、
   前記算出された触媒吸入酸素量を積算することで前記排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量を算出する触媒内酸素吸蔵量算出手段と、
   前記積算された触媒内酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であるか否かを判断する被毒状態判断手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記被毒状態判断手段により前記算出された触媒内酸素吸蔵量が所定吸蔵量未満であると判断されると、前記バルブ開度を増加することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記被毒状態検出手段は、
   前記所定吸蔵量を前記排気ガス浄化触媒の劣化度に応じて決定する所定吸蔵量決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記被毒状態検出手段は、
   前記排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素検出手段と、
   前記検出された酸素濃度に基づいて前記排気ガス浄化触媒の触媒被毒量を算出する触媒被毒量算出手段と、
   前記算出された触媒被毒量が所定被毒量を超えるか否かを判断する被毒状態判断手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記被毒状態判断手段により前記算出された触媒被毒量が所定被毒量を超えると判断されると、前記バルブ開度を増加することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
5. 前記被毒状態検出手段は、
   前記所定被毒量を前記排気ガス浄化触媒の劣化度に応じて決定する所定被毒量決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
6. 前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記検出された機関回転数に応じて、前記バルブ開度を増加する際の増加量を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関。
7. 前記排気ガス浄化触媒の劣化度を算出する劣化度算出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記算出された劣化度に応じて、前記バルブ開度を増加する際の増加量を変更することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関。
8. 排気経路に排気された排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒の被毒状態を、前記排気ガス浄化触媒に吸蔵される触媒内酸素吸蔵量、あるいは前記排気ガス浄化触媒を通過した後の排気ガスの酸素濃度に基づいて算出された前記排気ガス浄化触媒の触媒被毒量のいずれかに基づいて検出する手順と、
   前記内燃機関の運転状態がフューエルカット状態の際に、前記検出された被毒状態に応じて、前記排気ガス浄化触媒が被毒状態であると判断すると、吸気経路から吸気される吸入空気量を調整するスロットルバルブの前記バルブ開度を増加する手順と、
   を含むことを特徴とする内燃機関の運転方法。

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