JP6387933B2

JP6387933B2 - エンジンの制御装置

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Publication number: JP6387933B2
Application number: JP2015180805A
Authority: JP
Inventors: 智弘上野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2035-09-14
Also published as: JP2017057733A

Description

本発明は、複数の気筒が形成されたエンジン本体と、当該各気筒から排出された排ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて酸素を吸蔵可能な触媒を含む浄化装置とを備えたエンジンを制御する装置に関する。

従来、排ガスを浄化するために、エンジンの排気通路に酸素を吸蔵可能な触媒（例えば、三元触媒）を含む浄化装置を設けることが行われている。また、このような触媒において、触媒に酸素の吸蔵と放出とを繰り返させることで触媒を活性化させることができることが知られている。これに対して、例えば特許文献１には、触媒を活性化させてその浄化能力を高めるべく、エンジンの気筒内の混合気の空燃比を強制振動させるいわゆるパータベーション制御を実施する装置が開示されている。

特開２００７−２３９６９８号公報

パータベーション制御を実施すれば、触媒を活性化させることができる。しかしながら、パータベーション制御では、気筒内の空燃比を振動させる。そのため、エンジントルクが変動してエンジン振動および騒音が悪化し、乗り心地が悪化するという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、乗り心地の悪化を抑制しつつパータベーション制御によって効果的に触媒を活性化させることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の気筒が形成されたエンジン本体と、当該各気筒から排出された排ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて酸素を吸蔵可能な触媒を含む浄化装置とを備えたエンジンを制御する装置において、上記各気筒内の混合気の空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、上記空燃比変更手段を含むエンジンの各部を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記触媒に供給される酸素および燃料量が変動するように上記空燃比変更手段によって上記各気筒の混合気の空燃比を当該気筒間で異ならせつつ所定の振幅で振動させるパータベーション制御を実施し、エンジン始動後において、上記触媒の温度が高いほど上記振幅を小さくし、エンジン回転数が予め設定された基準回転数未満の運転領域では、エンジン回転数が低いほど上記振幅を小さい値に設定するとともに、エンジン回転数が上記基準回転数以上のときは、エンジン回転数が高いほど上記振幅を小さい値に設定することを特徴とするエンジンの制御装置を提供する（請求項１）。

本発明によれば、エンジン始動後において、エンジン本体の運転状態が同じであっても、触媒の温度が低く触媒をより早期に活性化させたい場合ほど空燃比の振幅が大きくされて、触媒の温度が高く触媒の活性化が進んでいる場合ほど空燃比の振幅が小さくされるため触媒を効果的に活性化させつつ、エンジントルクの変動を小さく抑えて乗り心地を良好にすることができる。

また、本発明によれば、基準回転数未満の運転領域では、エンジン回転数が低いほど上記振幅が小さい値に設定されるので、エンジン回転数が低くエンジン振動および騒音を感じやすい場合ほど空燃比の変動が小さくされてエンジントルクの変動が小さく抑えられるため、より確実に良好な乗り心地を確保することができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの制御装置によれば、乗り心地の悪化を抑制しつつパータベーション制御によって効果的に触媒を活性化させることができる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図である。図１に示すエンジンシステムの一部を示した概略平面図である。図１に示すエンジンシステムの制御系を示したブロック図である。パータベーション制御実施時の空燃比の変化を示した図である。エンジン回転数と増減率との関係を示した図である。推定触媒温度と補正係数との関係を示した図である。パータベーション制御の手順を示したフローチャートである。エンジン冷間始動後からの経過時間と触媒温度および補正係数との関係を示した図である。

（１）エンジンの全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかるエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示した図である。当実施形態のエンジンシステムは、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に燃焼用の空気を導入するための吸気通路５０と、エンジン本体１から外部に排気を排出するための排気通路６０とを備えている。図２は、エンジンシステムの一部を示した概略平面図である。図２に示すように、エンジン本体１は、所定の方向に並ぶ４つの気筒２ａを有する４気筒エンジンである。

図１に示すように、エンジン本体１は、気筒２ａが内部に形成されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上面に設けられたシリンダヘッド３と、気筒２ａに往復摺動可能に挿入されたピストン４とを有している。

ピストン４の上方には燃焼室５が形成されている。燃焼室５内には、インジェクタ１１から燃料が噴射される。噴射された燃料と空気との混合気は燃焼室５で燃焼し、ピストン４はその燃焼による膨張力で押し下げられて上下に往復運動する。

ピストン４はコネクティングロッドを介してクランク軸１５と連結されており、ピストン４の往復運動に応じてクランク軸１５は中心軸回りに回転する。

シリンダブロック２には、クランク軸１５の回転数をエンジンの回転数として検出するエンジン回転数センサＳＷ１が設けられている。

シリンダヘッド３には、インジェクタ１１と、インジェクタ１１から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火を行う点火プラグ１０とが、各気筒２ａにつきそれぞれ１組ずつ設けられている。

インジェクタ１１は、噴射口を先端部に有しており、この噴射口が各気筒２ａの燃焼室５をその吸気側の側方から臨むように設けられている。

点火プラグ１０は、火花を放電するための電極を先端部に有しており、各気筒２ａの燃焼室５を上方から臨むように設けられている。

シリンダヘッド３には、吸気通路５０から供給される空気を各気筒２ａの燃焼室５に導入するための吸気ポート６と、吸気ポート６を開閉する吸気弁８と、各気筒２ａの燃焼室５で生成された排気を排気通路６０に導出するための排気ポート７と、排気ポート７を開閉する排気弁９とが設けられている。

吸気通路５０には、上流側から順にエアクリーナ５１、スロットル弁５４、サージタンク５５が設けられており、エンジン本体１には、エアクリーナ５１でろ過された後の空気が導入される。スロットル弁５４は、吸気通路５０を開閉可能なバルブであり、スロットル弁５４の開度に応じて吸気通路５０を流通する吸気の量すなわち気筒２ａに流入する吸気量である充填量が調整される。また、吸気通路５０には、吸気通路５０を流通する吸気の流量ひいては気筒２ａの充填量を検出するためのエアフローセンサＳＷ２が設けられている。当実施形態では、エアフローセンサＳＷ２は、吸気通路５０のうちエアクリーナ５１とスロットル弁５４との間（エアクリーナ５１のすぐ下流側）の部分に設けられている。

図２に示すように、本実施形態に係る排気通路６０は、いわゆる４−２−１排気とよばれる構造を有しており、各気筒２ａ（気筒２ａの排気ポート７）にそれぞれ個別に接続される４本の第１独立通路６０ａと、これら通路６０ａのうち排気順序が連続しない気筒２ａに対応する通路６０ａに共通して接続される２本の第２独立通路６０ｂと、これら通路６０ｂに共通して接続される１本の集合通路６０ｃとで構成されている。

図１に示すように、排気通路６０には、上流側から順に、第１触媒コンバータ（浄化装置）６３、第２触媒コンバータ（浄化装置）６４が設けられている。各触媒コンバータ６３，６４には、酸素を吸蔵可能、すなわち、酸素吸蔵能力を有する触媒６３ａ，６４ａが内蔵されている。本実施形態では、各触媒コンバータ６３，６４に、それぞれ三元触媒６３ａ，６４ａが内蔵されている。

これら触媒コンバータ６３，６４は、排気通路６０のうち集合通路６０ｃに設けられており、各気筒２ａの排気ポート７から排出された排気が集合する部分よりも下流側に設けられている。これに伴い、本実施形態では、エンジン本体１と各触媒コンバータ６３，６４との距離が比較的長くなっている。

ここで、第２触媒コンバータ６４は、第１触媒コンバータ６３で浄化できなかった排ガスを浄化するための補助的な装置であり、省略してもよい。また、以下に説明する触媒を活性化させるためのパータベーション制御は、主として第１触媒コンバータ６３に対して行われる。

排気通路６０のうち第１触媒コンバータ６３よりも上流側の部分には、この部分を通過する排ガスの酸素濃度を検出するためのリニアＯ_２センサＳＷ３が設けられている。本実施形態では、リニアＯ_２センサＳＷ３は、第１触媒コンバータ６３の上流端付近に設けられている。リニアＯ_２センサＳＷ３は、排ガス中の酸素濃度に対してリニアな出力特性を示す。

また、排気通路６０のうち第１触媒コンバータ６３と第２触媒コンバータ６４との間には、この部分を通過する排気の空燃比が理論空燃比以下であるか否かを検出するためのラムダセンサＳＷ４が設けられている。ラムダセンサＳＷ４は、排ガスの空燃比が理論空燃比（すなわちストイキ）または理論空燃比より小さい（すなわちリッチ）であるときに、所定の第１電圧Ｖ１（例えば１Ｖ）となり、排ガスの空燃比が理論空燃比より大きい（すなわちリーン）ときに第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧（例えば０Ｖ）となる。

ここで、気筒２ａ内の混合気の空燃比は、スロットル弁５４の開度を変化させて充填量を変化させること、あるいは／および、インジェクタ１１から気筒２ａ内に噴射される燃料量（燃料噴射量）を変化させることによって変化させることができる。すなわち、スロットル弁５４およびインジェクタ１１が各気筒２ａ内の混合気の空燃比を変更可能な空燃比変更手段として機能する。ただし、本実施形態では、後述するパータベーション制御において、燃料噴射量を変化させることで気筒２ａ内の空燃比を変化させる。

（２）制御系
次に、図３を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。当実施形態のエンジンシステムは、自動車等の車両に搭載されており、車両に備わるＥＣＵ（エンジン制御ユニット、制御手段）１００によって制御される。ＥＣＵ１００は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサである。

ＥＣＵ１００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数センサＳＷ１、エアフローセンサＳＷ２、リニアＯ_２センサＳＷ３、ラムダセンサＳＷ４と電気的に接続されており、これらのセンサからの入力信号（エンジン回転数、充填量、第１触媒コンバータ６３直前の排ガスの酸素濃度、第１触媒コンバータ６３通過後の空燃比）を受け付ける。また、エンジン本体１には、エンジン水温を検出するためのエンジン水温センサＳＷ５が設けられている。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度を検出するアクセル開度センサＳＷ６、車速を検出する車速センサＳＷ７、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）ＳＷ８が設けられており、これらのセンサＳＷ５〜８で検出された信号（エンジン水温、アクセル開度、車速）およびＩＧスイッチＳＷ８の信号もＥＣＵ１００に入力される。

ＥＣＵ１００は、各センサ（ＳＷ１〜ＳＷ７等）および各スイッチ（ＳＷ８等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行しつつ、エンジンシステムの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ１００は、点火プラグ１０、インジェクタ１１、スロットル弁５４等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。

ＥＣＵ１００は、機能的に、触媒温度推定部１０１と、メイン制御部１１０とを有する。メイン制御部１１０は、点火プラグ１０、インジェクタ１１、スロットル弁５４を制御する部分であり、機能的に、ベース制御実行部１１１、パータベーション制御実行部１１２を有している。

（ｉ）触媒温度推定部
触媒温度推定部１０１は、第１触媒コンバータ６３内の触媒６３ａの温度である触媒温度Ｔｃａｔを推定する。

触媒温度推定部１０１は、第１触媒コンバータ６３に流入する排ガスの温度に、第１触媒コンバータ６３内での排ガスの温度上昇量を加えることで、触媒６３ａの温度を推定する。

第１触媒コンバータ６３に流入する排ガスの温度は、排気ポート７内の排ガスの温度、排気通路６０内で生じた燃焼（いわゆる後燃え）による排ガスの温度上昇量、排気通路６０での放熱による排ガスの温度低下量をそれぞれ算出して、排ガスの遅れを加味した上でこれらを合算して算出する。

ここで、排気ポート７内の排ガスの温度は、エンジン回転数と充填量と気筒２ａ内の空燃比と排気弁９の閉弁時期とから推定する。排気通路６０内で生じた燃焼による排ガスの温度上昇量は、排気通路６０内に流入した空気の量すなわち新気の吹き抜け量（充填量と空燃比とから推定する）と、気筒２ａ内の空燃比とから推定する。排気通路６０での放熱による排ガスの温度低下量は、車速と充填量と外気温とから推定する。

また、第１触媒コンバータ６３内での排ガスの温度上昇量は、触媒反応による排ガスの温度上昇量と、第１触媒コンバータ６３内での後燃えによる排ガスの温度上昇量と算出して、これらを合算することで算出する。

ここで、触媒反応による排ガスの温度上昇量は、エンジン回転数と充填量と気筒２ａ内の空燃比とから推定する。第１触媒コンバータ６３内での後燃えによる排ガスの温度上昇量は、新気の吹き抜け量と気筒２ａ内の空燃比とから推定する。

（ｉｉ）ベース制御実行部
ベース制御実行部１１１は、通常運転時（パータベーション制御が実施されていないとき）の制御を行う。

ベース制御実行部１１１は、エンジン回転数とエンジン負荷（アクセル開度から算出されるエンジン負荷の要求値）等に応じて、充填量の目標値、気筒２ａ内の空燃比（気筒２ａ内の混合気の空燃比）の目標値を設定し、これらが実現されるように、各アクチュエータを制御する。

具体的には、ベース制御実行部１１１は、充填量の目標値に基づいてスロットル弁５４の開度を設定して、この開度となるようにスロットル弁５４に制御信号を出す。例えば、充填量の目標値はエンジン回転数とエンジン負荷とに対して予め設定されたマップから抽出され、スロットル弁５４の開度は、充填量とスロットル弁５４とについて予め設定されたマップから抽出される。

また、ベース制御実行部１１１は、気筒２ａ内の空燃比の目標値と充填量とに基づいて必要な燃料噴射量を算出するとともに、気筒２ａ内の空燃比が目標値になるようにリニアＯ_２センサＳＷ３の出力値を用いて燃料噴射量をフィードバック制御して、インジェクタ１１に制御信号を出す。本実施形態では、全運転領域において、気筒２ａ内の空燃比の目標値は理論空燃比とされる。また、ベース制御実行部１１１は、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて点火時期を設定して、点火プラグ１０に制御信号を出す。例えば、点火時期は、エンジン回転数とエンジン負荷等とに対して予め設定されたマップから抽出される。

以下において、ベース制御実行部１１１により設定された、スロットル弁５４の開度、燃料噴射量、気筒２ａ内の空燃比の目標値をそれぞれ基本スロットル弁開度、基本噴射量、基本空燃比という。

（ｉｉｉ）パータベーション制御実行部
パータベーション制御実行部１１２は、触媒を活性させるため（本実施形態では、主として第１触媒コンバータ６３の触媒６３ａを活性化させるため）、より詳細には触媒６３ａに含まれる貴金属を活性化させるために、触媒６３ａに供給される酸素および燃料量を増減させるべく、気筒２ａの空燃比を強制的に振動させるいわゆるパータベーション制御を実施する。すなわち、酸素吸蔵能を有する触媒では、酸素の吸蔵と放出とを繰り返させることで触媒を活性化させて浄化能力を高くすることができ、本実施形態では、これを利用して触媒６３ａの浄化能力を確保する。

本実施形態では、基本空燃比である理論空燃比を基準にして理論空燃比に所定の増減率Ｃをかけた値を振幅として、空燃比を振動させる。また、図４に示すように、点火順序に沿って気筒毎に空燃比を増減させる。すなわち、第１気筒では空燃比を増大させ、第３気筒では空燃比を減少させ、第４気筒では再び空燃比を増大させ、第２気筒では空燃比を減少させて、空燃比を振動させる。

なお、空燃比の振動方法はこれに限らず、例えば、複数の気筒毎に空燃比を変化させてもよい。また、図４に示した例とは別に、パータベーション制御開始時に空燃比をまずは減少させるようにしてもよい。ただし、図４に示したように、空燃比を点火順に交互に変化させれば、空燃比の振動が高周波振動となるため、空燃比の振動に伴うエンジンの振動を乗員が体感しにくくなり乗り心地を良好にすることができる。また、触媒に供給される酸素および燃料量を頻繁に変動させることができ触媒をより早期に活性化させることができる。

ただし、パータベーション制御部１１２は、エンジンの始動後、触媒６３ａの温度が予め設定されたパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐを超えると、その後のパータベーション制御の実施を停止する。

ここで、上記のように本実施形態では触媒６３ａの温度を推定しており、パータベーション制御実行部１１２は、この推定した推定触媒温度Ｔｃａｔがパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐを超えると、その後のパータベーション制御の実施を停止する。

本実施形態では、パータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐは、触媒６３ａの浄化率が９０％となる温度に設定されている。

増減率Ｃの設定手順について次に説明する。

パータベーション制御部１１２は、運転状態に応じて基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅと補正係数Ｋとを設定し、これらを掛け合わせた値を最終的な増減率Ｃに設定する。すなわち、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅに基本空燃比をかけた値を基本振幅として、これに補正係数Ｋをかけた値を最終的な振幅として設定する。

基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは、エンジン本体１の運転状態に応じて設定される。本実施形態では、図５に示すように、エンジン回転数に応じて基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅが設定される。

具体的には、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上第３回転数（基準回転数）Ｎ３以下の領域（Ａ２＿１で示した領域とＡ２＿２で示した領域とをあわせた領域）では、エンジン回転数が高くなるほど基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは大きい値とされる。

詳細には、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１以上第２回転数Ｎ２以下の低回転領域Ａ２＿１では、エンジン回転数が高くなるに従って基本増減率Ｃは大きくされる。図５に示した例では、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは、エンジン回転数に比例して最小増減率Ｃ＿ｍｉｎから最大増減率Ｃ＿ｍａｘに向けて増大される。

一方、エンジン回転数が第２回転数Ｎ２以上第３回転数以下の中回転領域Ａ２＿２では、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは最大増減率Ｃ＿ｍａｘ一定とされる。

また、エンジン回転数が第３回転数Ｎ３以上の高回転領域Ａ２＿３では、エンジン回転数が高くなるほど基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは小さい値とされる。図５に示した例では、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは、最大増減率Ｃ＿ｍａｘから最小増減率Ｃ＿ｍｉｎに向けてエンジン回転数が高くなるに従って小さくされる。また、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは、エンジン回転数に比例して小さくされる。

補正係数Ｋは、エンジン始動後（ＩＧスイッチがＯＮとなってから）の触媒６３ａの温度上昇具合に応じて設定される。補正係数Ｋは、エンジン始動後からの経過時間が長くなり触媒６３ａの温度すなわち推定触媒温度Ｔｃａｔが高くなるほど小さい値に設定される。

本実施形態では、補正係数Ｋは、図６に示すように設定される。

具体的には、エンジン始動後、推定触媒温度Ｔｃａｔが予め設定された基準温度Ｔｃａｔ＿１を超えるまでは、補正係数Ｋは１００％とされる。そして、これに伴い、エンジン始動後、推定触媒温度Ｔｃａｔすなわち触媒６３ａの温度が基準温度Ｔｃａｔ＿１を超えるまでは、最終的な増減率Ｃは基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅそのものとされて、最終的な振幅は基本振幅（基本空燃比に基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅをかけた値）とされる。基準温度Ｔｃａｔ＿１は、例えば、触媒６３ａの浄化率が５０％となるいわゆるライトオフ温度に設定されている。

一方、エンジン始動後、推定触媒温度Ｔｃａｔが基準温度Ｔｃａｔ＿１を超えると、補正係数Ｋは、推定触媒温度Ｔｃａｔすなわち触媒６３ａの温度が高くなるに従って補正係数Ｋは小さくされる。図６に示す例では、補正係数Ｋは、基準温度Ｔｃａｔ＿１とパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐとの間で、推定触媒温度Ｔｃａｔに比例して１００％から０％まで徐々に小さくされる。

以上のパータベーション制御実行部１１２による制御手順を、図７のフローチャートに示す。

まず、ステップＳ１にて、推定触媒温度Ｔｃａｔを読み込む。

次に、ステップＳ２にて、エンジン始動後、推定触媒温度Ｔｃａｔがパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐを超えたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、パータベーション制御を禁止する。

一方、ステップＳ２の判定がＮＯであって、エンジン始動後において、推定触媒温度Ｔｃａｔすなわち触媒６３ａの温度がまだパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐまで上昇していない場合は、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、エンジン回転数を読み込む。

次に、ステップＳ４において、エンジン回転数に応じて基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅを設定する。上記のように、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅは図５に示すようにエンジン回転数に応じて設定される。

次に、ステップＳ５において、推定触媒温度Ｔｃａｔに応じて補正係数Ｋを設定する。上記のように、補正係数Ｋは図６に示すように推定触媒温度Ｔｃａｔに応じて設定される。

次に、ステップＳ６において、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅと補正係数Ｋとをかけて最終的な増減率Ｃを算出する。

次に、ステップＳ７において、パータベーション制御を実施する。すなわち、基本空燃比を基準として基本空燃比に増減率Ｃをかけた値分、空燃比を増減させる。

なお、本実施形態では、パータベーション制御は、上記のように、推定触媒温度Ｔｃａｔがパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐを超えた後に加えて、車両が停止中の場合、エンジン回転数が所定値以下の場合（図５に示す領域Ａ１の場合）、エンジン回転数が所定値以上の場合（図５に示すＡ３の場合）、充填量が所定量以下の場合、充填量が所定量以上の場合にも禁止される。

すなわち、パータベーション制御では空燃比を振動させることに伴いエンジントルクが変動する。そのため、車両の停止中やエンジン回転数が低い領域Ａ１では、このトルク変動を乗員が感知しやすい。そこで、本実施形態では、これらの場合にはパータベーション制御の実施を禁止する。また、エンジン回転数が高い領域Ａ３では、通常の運転によっても排ガス温度が高いことによって触媒６３ａが十分に活性化される。そこで、本実施形態では、パータベーション制御の実施の必要性が小さいこの領域Ａ３ではパータベーション制御を禁止する。また、充填量が小さい場合すなわちエンジン負荷が低い場合は燃焼安定性が低く、空燃比を振動させると失火等が生じるおそれがある。そこで、この場合には、パータベーション制御の実施を禁止する。また、充填量が大きい場合すなわちエンジン負荷が高く気筒２ａに供給される燃料量が大きい場合は、空燃比の変動に伴うエンジントルクの変動量が著しく大きくなる。そこで、本実施形態では、この場合には、パータベーション制御を禁止する。

（３）作用
以上のように、本実施形態では、エンジン始動後において、エンジン本体の運転状態が同じであっても触媒６３ａの温度（推定触媒温度Ｔ＿ｃａｔ）が低い場合ほど増減率Ｃが大きい値とされて空燃比の振幅が大きくされる。すなわち、触媒６３ａの温度が高い場合の振幅が、触媒６３ａの温度が低くかつ触媒６３ａの温度以外の運転条件が同じ場合の振幅よりも小さくされる。のため、触媒６３ａを効果的に活性化させつつ乗り心地を良好にすることができる。

具体的には、触媒６３ａの温度が低い場合には、排ガス性能を良好にするためにより早期に触媒６３ａを活性化させる必要がある。これに対して、本実施形態では、触媒６３ａの温度が低いほど空燃比の振幅が大きくされて触媒６３ａに流入する酸素濃度が大きく変動される。そのため、触媒６３ａを早期に活性化させることができる。

一方、パータベーション制御では、気筒２ａの空燃比が振動されることで、エンジントルクが変動して、エンジン振動および騒音が大きくなる。これに対して、本実施形態では、触媒６３ａの温度が高く触媒６３ａの活性化が進んでいる場合ほど増減率Ｃが小さい値とされて空燃比の変動量が小さくされる。そのため、触媒６３ａを活性化させつつエンジントルクの変動を小さく抑えて乗り心地を良好にすることができる。

特に、本実施形態では、エンジン始動後触媒６３ａの温度（推定触媒温度Ｔ＿ｃａｔ）が基準温度Ｔｃａｔ＿１以下の間は、補正係数Ｋを１００％として増減率Ｃを基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅとして、空燃比の振幅を基本空燃比に基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅをかけた基本振幅そのものの大きい値としている。そのため、エンジン始動後においてより早期に触媒６３ａを活性化させることができる。一方、触媒６３ａの温度が基準温度Ｔｃａｔ＿１を超えると触媒６３ａの温度が高くなるに従って補正係数Ｋを小さくして空燃比の振幅を小さくしている。そのため、触媒６３ａをより適切に活性化させつつエンジントルクの変動を抑えて乗り心地を良好にすることができる。

また、本実施形態では、エンジン回転数が低い低回転領域Ａ２＿１において、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅがエンジン回転数が高いほど大きくされている。すなわち、エンジン回転数が低くエンジン振動および騒音を感じやすい場合ほど、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅひいては増減率Ｃおよび空燃比の変動量が小さくされる。そのため、乗員がエンジントルクの変動ひいてはエンジン振動および騒音の増大を感知するのを抑えて乗り心地を良好にすることができる。

また、本実施形態では、エンジン回転数が高い高回転領域Ａ２＿３において、基本増減率Ｃ＿ｂａｓｅひいては増減率Ｃおよび空燃比の変動量が、エンジン回転数が高いほど小さくされている。すなわち、上記のように本実施形態ではエンジン回転数が第４回転数Ｎ４以上ではパータベーション制御が行われないようになっているが、第３回転数Ｎ３から第４回転数Ｎ４に向けてエンジン回転数が高くなるほど増減率Ｃが小さくされている。そのため、第３回転数Ｎ３以上の運転領域において、エンジン回転数が変化したときの増減率Ｃすなわち空燃比の変化を小さく抑えることができ、加減速時に空燃比を円滑に変化させることができる。

また、本実施形態では、エンジン始動後、触媒６３ａの温度（推定触媒温度Ｔ＿ｃａｔ）がパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐ以上になると、パータベーション制御の実施が停止されるとともに、その後のパータベーション制御の実施が禁止される。

そのため、触媒６３ａを活性化させつつより確実に乗り心地を良好にすることができる。

具体的には、触媒６３ａがいったん高温になったということは、エンジン本体１および排気通路６０が十分に暖機されたことを意味している。そして、このようにエンジン本体１および排気通路６０が十分に暖機された状態であれば、減速等に伴って触媒６３ａの温度が仮に低下しても、その後に通常の運転がなされることで触媒６３ａの温度は早期に高温になる。そのため、触媒６３ａがエンジン始動後、高温になった後は、パータベーション制御を実施しなくとも触媒６３ａの活性状態を維持することができる。従って、上記のように、触媒６３ａの温度がエンジン始動後パータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐ以上になった後、パータベーション制御の実施を禁止すれば、触媒６３ａを活性状態としつつ、パータベーション制御の実施機会を少なく抑えてパータベーション制御の実施に伴う乗り心地の悪化を抑制することができる。また、パータベーション制御では空燃比をリッチにするため燃費性能が悪化する。そのため、パータベーション制御の実施機会を少なく抑えれば燃費性能をより高くすることができる。

（４）変形例
上記実施形態では、補正係数Ｋを推定触媒温度Ｔ＿ｃａｔに基づいて設定した場合について説明したが、エンジンが冷間始動された場合では、触媒６３ａの温度は運転時間すなわちエンジンの冷間始動後からの経過時間に応じて変化する。具体的には、エンジンの冷間始動後からの経過時間が長くなるほど触媒６３ａの温度は高くなる。そのため、補正係数Ｋを、推定触媒温度Ｔ＿ｃａｔではなくエンジン始動後からの経過時間に基づいて設定してもよい。なお、エンジンが冷間始動したか否かは、エンジン始動時（ＩＧスイッチがＯＮされた時）のエンジン水温の値に応じて判定すればよい。

具体的には、図８に示すように、エンジンが時刻ｔ０にて冷間始動すると、その後、徐々に触媒温度（触媒６３ａの温度）は増加していく。従って、この図８に示すように、エンジンの冷間始動後からの経過時間が長いほど補正係数Ｋを小さくすればよい。

また、触媒６３ａの温度が基準温度Ｔｃａｔ＿１を超えるとき（例えば触媒６３ａの浄化率が５０％以上となるとき）の経過時間を基準経過時間ｔ１として、さらに、触媒６３ａの温度がパータベーション停止温度Ｔｃａｔ＿ｐを超えるとき（例えば触媒６３ａの浄化率が９０％以上となるとき）の経過時間をパータベーション停止時間ｔ２として予め実験等で求めておき、エンジン始動後からの経過時間が、この基準経過時間ｔ１を超えるまでは補正係数Ｋを１００％とする一方、基準経過時間ｔ１からパータベーション停止時間ｔ２までは補正係数Ｋを１００％から０％に向けて経過時間に比例して低減させるようにすればよい。

このようにすれば、触媒６３ａの温度を推定する必要がなく、簡単な構成でパータベーション制御の空燃比の振幅を適切にして触媒６３ａを効果的に活性化しつつ乗り心地を良好にすることができる。

ただし、上記実施形態のように、触媒６３ａの温度を推定してこの推定した温度に基づいて空燃比の振幅を設定すれば、この振幅を触媒６３ａの温度状態に応じたより適切な値にすることができるため、触媒６３ａを効果的に活性化させることができる。

また、上記に代えて、触媒６３ａの温度を直接検出して、この検出値に基づいて空燃比の振幅を設定してもよい。

また、エンジン始動後からの経過時間が、パータベーション停止時間ｔ２を超えると、その後のパータベーション制御の実施を禁止するようにすればよい。

また、補正係数Ｋと触媒６３ａの温度（推定触媒温度Ｔｃａｔあるいはエンジン始動後の経過時間）との具体的な関係は上記に限らず、触媒６３ａの温度が高くなるほど（推定触媒温度Ｔｃａｔが高くなるほどあるいはエンジン始動後の経過時間が長くなるほど）補正係数Ｋが小さくなるように設定すればよい。

また、基準増減率Ｃの具体的な設定手順は上記に限らず、エンジン回転数の全領域において、エンジン回転数が高くなるほど基準増減率Ｃを高くしてもよい。あるいは、エンジン回転数によらず一定としてもよい。

１エンジン本体
２ａ気筒
６３第１触媒コンバータ（浄化装置）
６３ａ触媒
１００ＥＣＵ（制御手段）

Claims

複数の気筒が形成されたエンジン本体と、当該各気筒から排出された排ガスが流通する排気通路と、当該排気通路に設けられて酸素を吸蔵可能な触媒を含む浄化装置とを備えたエンジンを制御する装置において、
上記各気筒内の混合気の空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、
上記空燃比変更手段を含むエンジンの各部を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、
上記触媒に供給される酸素および燃料量が変動するように上記空燃比変更手段によって上記各気筒の混合気の空燃比を当該気筒間で異ならせつつ所定の振幅で振動させるパータベーション制御を実施し、
エンジン始動後において、上記触媒の温度が高いほど上記振幅を小さくし、
エンジン回転数が予め設定された基準回転数未満の運転領域では、エンジン回転数が低いほど上記振幅を小さい値に設定するとともに、
エンジン回転数が上記基準回転数以上のときは、エンジン回転数が高いほど上記振幅を小さい値に設定することを特徴とするエンジンの制御装置。