JP6387935B2

JP6387935B2 - エンジンの制御装置

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Publication number: JP6387935B2
Application number: JP2015180818A
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: JP2017057736A

Description

本発明は、複数の気筒と、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

減速時等において気筒内への燃料供給が停止される燃料カットが行われると触媒に多量の酸素が流入する。そのため、上記のように酸素を吸蔵可能な触媒では、触媒の酸素吸蔵量が増加していき、燃料カットの終了後において触媒が十分に排ガスを還元できないおそれがある。このような状態において、仮にパータベーション制御を実施して空燃比をリーンにすると車外に排出されるＮＯｘの量が増加して排ガス性能が悪化するおそれがある。

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、より適切にパータベーション制御を実施して排ガス性能を高くす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、上記触媒の温度が予め設定された所定の温度以上のときに、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、上記気筒内への燃料の供給が停止される燃料カットの終了後、上記気筒内の空燃比をリッチにするリッチ化制御を実施可能であり、上記燃料カットの終了後、かつ、上記触媒が酸素吸蔵可能な状態となるまでの特定期間、上記リッチ化制御が実施されているか否かによらず、上記パータベーション制御を禁止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、燃料カットの終了後、かつ、触媒が酸素吸蔵可能な状態となるまでの間、パータベーション制御が禁止されるため、触媒の還元作用が及ばない状態で気筒内の空燃比が過剰にリーン側の値とされて多量のＮＯｘが触媒の下流側に排出されるのを抑制することができ、排ガス性能を良好にすることができる。

しかも、上記燃料カットの終了後、気筒内の空燃比をリッチにするリッチ化制御が実施され、かつ、パータベーション制御を禁止される。そのため、失火等の発生や乗り心地の悪化を抑制しながら、リッチ化制御の実施によって触媒の還元能力をより早期に回復させることができる。すなわち、リッチ化制御実施中にパータベーション制御を実施して空燃比を振動させた場合には、空燃比が過剰にリッチとなって、失火等やエンジントルクの変動の増大が生じるおそれがある。これに対して、この構成では、パータベーション制御の実施が禁止された状態でリッチ化制御が実施されるため、これら失火等を生じさせることなくリッチ化制御を実施することができる。

また、上記構成において、上記制御手段は、上記リッチ化制御の実施によって上記触媒に流入した未燃燃料の量に基づいて当該触媒の劣化状態を診断する触媒劣化診断制御を実施するのが好ましい（請求項２）。

このようにすれば、気筒内の空燃比をリッチにすることで触媒の還元能力をより早期に回復させることができるとともに、触媒の劣化状態を判定することができる。特に、リッチ化制御の実施中のパータベーション制御の実施が禁止されるため、より精度よく触媒の劣化状態を判定することができる。具体的には、気筒内の空燃比をリッチにした状態でパータベーション制御を実施して空燃比を振動させた場合には、触媒に流入する未燃燃料の量が変動して触媒に流入した未燃燃料の量の推定精度ひいては触媒の劣化状態の判定精度が悪化するおそれがあるが、この構成では、パータベーション制御の実施が禁止されるため、触媒に流入した未燃燃料の量をより精度よく推定することができ、触媒の劣化状態を精度よく判定することができる。

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、より適切にパータベーション制御を実施して排ガス性能を高くすることができる。

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。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。ＡＷＳ制御の手順を示したフローチャートである。ＬＡＦＳ診断制御の手順を示したフローチャートである。ＬＡＦＳ制御実施時の空燃比の変化およびリニアＯ_２センサの出力の変化を示した図である。Ｆ／Ｃ後リッチ化制御の手順を示したフローチャートである。パータベーション実行フラグの設定手順を示したフローチャートである。パータベーション制御の実施領域を示した図である。

（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に流入する空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、ＬＡＦＳ制御、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御において、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直前の排気の酸素濃度、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、ＡＷＳ制御実行部１１３、ＬＡＦＳ診断制御実行部１１４、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部１１５を有している。

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。

ベース制御実行部１１１は、通常運転時（各制御実行部１１２〜１１５による制御が実施されないとき）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。

次に、他の制御実行部１１２〜１１５の制御内容について説明する。

（ｉ）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部分である。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、これを利用して浄化能力を確保する。

パータベーション制御実行部１１２は、後述するパータベーション実行フラグＦｐが１となり、パータベーション制御の実施が許可されると、気筒２ａの空燃比を振動させる。

本実施形態では、パータベーション制御が実施されていない状態での空燃比（以下、ベース空燃比という場合がある）を基準とし、このベース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。例えば、ベース制御実行部１１１によって通常運転時の制御が実施されている場合は、基本空燃比である理論空燃比を基準として、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。

また、本実施形態では、パータベーション制御を実施する場合において、上記増減率Ｃを図５のようにエンジン回転数に応じて変化させる。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増減率Ｃが高くなるようにする。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増減率Ｃを高くする。図５に示した例では、増減率Ｃを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に向けて増大させる。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、増減率Ｃを最大増減率Ｃ＿ｍａｘ一定とする。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増減率Ｃを小さくする。図５に示した例では、増減率Ｃを最大増減率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する。また、増減率Ｃをエンジン回転数に比例して小さくする。なお、本実施形態では、エンジン回転数が第１回転数Ｎ１未満の領域Ａ０（図１２参照）ではパータベーション制御の実施に伴うエンジントルクの変動の影響が大きくなるためパータベーション制御は実施しない。また、エンジン回転数が第４回転数Ｎ４以上の領域Ａ４（図１２参照）では、通常運転でも排ガスの温度が高くなり触媒６３ａが活性化されるため、パータベーション制御は実施しない。

このパータベーション制御実行部１１２の制御手順を、図６のフローチャートに示す。

図６に示すように、パータベーション制御実行部１１２は、まず、ステップＳ１にてパータベーション実行フラグＦｐを読み込む。次に、ステップＳ２にて、パータベーション実行フラグＦｐが１か否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであってパータベーション実行フラグＦｐが１の場合は、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、上記で説明したように、増減率Ｃを図５に示すようにエンジン回転数に応じて設定する。

次に、ステップＳ５において、パータベーション制御を実施する。すなわち、空燃比を、気筒２ａ毎にベース空燃比から増減率Ｃ分増加あるいは減少させる。具体的には、ベース空燃比が基本空燃比の場合は、基本空燃比に増減率Ｃをかけた空燃比に対応する燃料量の増減量、すなわち、基本噴射量に増減率Ｃをかけた燃料量の増減量を算出して、燃料噴射量を、基本噴射量からこの増減量増加あるいは減少させる。

そして、これらステップＳ３〜Ｓ５を、ステップＳ６においてパータベーション実行フラグＦｐが０になるまで繰り返す。

（ｉｉ）ＡＷＳ制御実行部
ＡＷＳ制御実行部１１３は、いわゆるＡＷＳ（ＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄＷａｒｍ−ｕｐＳｙｓｔｅｍ）制御であって触媒の温度が低い場合にこれらを早期に暖機して活性化させるための制御を実行する。なお、本実施形態では、第１触媒コンバータ６３の触媒６３ａを基準にこの制御を実行するが、この制御の実行によって第１触媒コンバータ６３の触媒６３ａと合わせて第２触媒コンバータ６４の触媒６４ａも早期暖機される。

図７のフローチャートを用いて、ＡＷＳ制御実行部１１３による制御内容を説明する。

まず、ステップＳ１１にて、触媒温度推定部１０１で推定された推定触媒温度Ｔｃａｔおよび車速を読み込む。

次に、ステップＳ１２にて、推定触媒温度Ｔｃａｔが予め設定されたＡＷＳ実施温度Ｔｃａｔ＿ＡＷＳ未満か否かを判定する。ＡＷＳ実施温度Ｔｃａｔ＿ＡＷＳは、触媒６３ａがライトオフするとき（触媒６３ａの浄化率が５０％となるとき）の触媒６３ａの温度であり、実験等によって予め設定されている。この判定がＮＯであって、推定触媒温度ＴｃａｔがＡＷＳ実施温度Ｔｃａｔ＿ＡＷＳ以上であり、触媒６３ａがライトオフしている場合はＡＷＳ制御を実施することなく処理を終了する。一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳであって、推定触媒温度ＴｃａｔがＡＷＳ実施温度Ｔｃａｔ＿ＡＷＳ未満であり触媒６３ａの浄化率がライトオフしていない場合はステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、車速が予め設定されたＡＷＳ許可速度以下か否かを判定する。本実施形態では、ＡＷＳ許可速度は０付近の値に設定されている。この判定がＮＯの場合、すなわち、車速がＡＷＳ許可速度より大きい場合は、そのまま処理を終了する。

一方、ステップＳ１３の判定がＹＥＳであって車速がＡＷＳ許可速度以下の場合はステップＳ１４に進み、ＡＷＳ制御を実施する。具体的には、ステップＳ１４では、各気筒２ａの充填量を増大させ、点火時期をリタードする。また、本実施形態では、これに合わせて燃料を分割噴射する。

詳細には、各気筒２ａの充填量を、基本制御実行時の充填量よりも増大させる。本実施形態では、スロットル弁５４の開度を基本スロットル弁開度よりも開き側にすることで各気筒２ａの充填量を増大させる。また、点火時期を基本点火時期よりもリタードする。本実施形態では、点火時期を、圧縮上死点を大幅に超えた時期とする。また、燃料を吸気行程後期に実施する第１噴射と、圧縮行程中期に実施する第２噴射とに分割して噴射する。

上記のように点火時期を遅角させると、排ガスの温度が上昇して高温の排ガスが触媒６３ａに導入されるため触媒６３ａを昇温して活性化することができる。しかも、各気筒２ａの充填量が増大されていることで、トルクおよびエンジン回転数を維持することができる。また、燃料が上記のように分割噴射されていることで、気筒２ａ内の混合気が弱成層化される。すなわち、第１噴射によって気筒２ａ内全体にリーンな混合気の層が形成され、第２噴射によって点火プラグ１０周りにリッチな混合気の層が形成される。従って、点火時期をリタードさせつつ燃焼安定性を確保することができる。

このように、本実施形態では、推定触媒温度ＴｃａｔがＡＷＳ実施温度Ｔｃａｔ＿ＡＷＳ未満で、かつ、車速がＡＷＳ許可速度以下の場合に、各気筒２ａの充填量を増大させて点火時期をリタードさせるとともに燃料を分割噴射するＡＷＳ制御を実施して、触媒６３ａ，６４ａの早期活性化を実現する。

（ｉｉｉ）ＬＡＦＳ診断制御実行部
ＬＡＦＳ診断制御実行部１１４は、リニアＯ_２センサＳＷ３の出力特性が正常か否かの判定を行うＬＡＦＳ診断制御（異常判定制御）を実施する。

図８のフローチャートを用いて、ＬＡＦＳ診断制御実行部１１４の制御内容を説明する。

まず、ステップＳ２１にて、ＬＡＦＳ診断実行条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、エンジンが定常運転をしている場合にＬＡＦＳ診断実行条件が成立しているとする。具体的には、エンジン水温が予め設定された所定温度以上であってエンジンの暖機が完了しており、かつ、エンジン回転数の変動量および充填量の変動量が十分に小さい場合にＬＡＦＳ診断実行条件が成立していると判定される。

ステップＳ２１の判定がＮＯであって、ＬＡＦＳ診断実行条件が非成立の場合は、その後の診断を実施せずに処理を終了する。

一方、ステップＳ２１の判定がＹＥＳであってＬＡＦＳ診断実行条件が成立していると判定した場合は、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、全気筒２ａについて空燃比を一律に変化させる。具体的には、図９の実線で示すように、４気筒２ａ全ての空燃比を基本空燃比（例えば理論空燃比）よりも所定量高い値（例えば理論空燃比よりも高いリーン）とし、その後、基本空燃比に戻す。

図８に戻って、ステップＳ２２の次はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、リニアＯ_２センサＳＷ３の出力変化の時定数を測定する。具体的には、上記空燃比の変動に伴って、リニアＯ_２センサＳＷ３の出力は図９の鎖線で示すようになる。そこで、この出力変化の時定数（出力の変化が開始してから全変化量の６３％の値に到達するまでの時間）を測定する。詳細には、空燃比を上昇させたときの出力変化に係る時定数と、空燃比を基本空燃比に戻したときの出力変化に係る時定数とを測定する。

次に、ステップＳ２４にて、上記時定数の測定回数が予め設定された基準回数以上となったか否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ２３を実施する。すなわち、ＬＡＦＳ診断実行条件が成立していると判定され、かつ、時定数の測定回数が基準回数未満の間は、図９の実線のように、隔燃焼サイクル毎に気筒２ａの空燃比を基本空燃比から増加させて時定数を測定する。

一方、ステップＳ２４の判定がＹＥＳであって時定数の測定回数が基準回数以上になると、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、ステップＳ２４で測定した時定数が予め設定された正常範囲内にあるか否かを判定する。

そして、このステップＳ２５の判定がＹＥＳであれば、ステップＳ２６に進みリニアＯ_２センサＳＷ３が正常であると判定する。一方、ステップＳ２５の判定がＮＯであれば、ステップＳ２７に進みリニアＯ_２センサＳＷ３が異常（故障等）であると判定する。なお、リニアＯ_２センサＳＷ３が異常であると判定された場合は、ＭＩＬ点灯等を行う。

このように、本実施形態では、隔燃焼サイクル毎に気筒の空燃比を増加させる。すなわち、２燃焼サイクルを１周期として空燃比を増減させる。そして、リニアＯ_２センサＳＷ３の出力特性が正常か否かを判定する。

（ｉｖ）Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部
Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部１１５は、触媒６３ａの浄化能力を確保するために、減速時等の燃料カット（Ｆ／Ｃ）の終了後から触媒６３ａが酸素吸蔵可能な状態となるまでの特定期間（後述するステップＳ３４の判定がＹＥＳとなるまでの期間）、第１触媒コンバータ６３の触媒６３ａの酸素吸蔵量を低減するべく、気筒２ａ内の空燃比をリッチにするＦ／Ｃ後リッチ化制御（リッチ化制御）を実施する。すなわち、燃料カット時は、空気すなわち酸素が多量に触媒６３ａに供給されて触媒６３ａの酸素吸蔵量が増加する。そのため、燃料カット終了後は、触媒６３ａの還元能力が十分に発揮されず排ガス性能が悪化するおそれがある。具体的には、排気中のＮＯｘが触媒６３ａにおいて適正に還元されず、車外に排出されるＮＯｘの量が増加するおそれがある。そこで、本実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部１１５によって燃料カット終了後に触媒６３ａの酸素吸蔵量を低減するＦ／Ｃ後リッチ化制御を実施させて、触媒６３ａの還元能力を回復させる。なお、このとき第２触媒コンバータ６４の触媒６４ａの酸素吸蔵量も低減し、この触媒６４ａの還元能力も回復する。また、本実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部１１５によって、触媒６３ａの状態が正常か否かを判定する触媒劣化診断制御を実施する。

図１０のフローチャートを用いて、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部１１５の制御内容を説明する。

まず、ステップＳ３１において、燃料カットが終了したか否かすなわち燃料カット状態から通常運転すなわち燃料が気筒２ａ内に供給される運転に移行したか否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、そのまま処理を終了する。一方、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、気筒２ａの空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ運転を実施する。具体的には、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量よりも多くする。

次に、ステップＳ３３にて、過剰燃料積算値を算出する。過剰燃料積算値は、ステップＳ３２のリッチ運転が実施されることで触媒６３ａに供給された燃料量すなわち気筒２ａに噴射された燃料量のうち理論空燃比に対応する量を差し引いた量を積算した値であり、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実行部１１５は、ステップＳ３２の実施毎に、この量を積算していく。

ステップＳ３３の次はステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、ラムダセンサＳＷ４の出力値が判定出力値Ｖ０以上になったか否かを判定する。判定出力値Ｖ０は、排ガスの空燃比がリーンであって排ガス中に酸素が多く含まれているときの出力値である第２電圧Ｖ２よりもわずかに大きい値に設定されている。

このステップＳ３４では、ラムダセンサＳＷ４の出力値に基づいて、ステップＳ３２の実施に伴って触媒６３ａの酸素吸蔵量が０付近まで低減したか否かを判定している。

具体的には、上記のように燃料カットによって触媒６３ａの酸素吸蔵量は増大して飽和酸素量あるいはこれに近い量になるが、ステップＳ３３において気筒２ａの空燃比をリッチにすると触媒６３ａに燃料が供給されて、触媒６３ａにて燃料と触媒６３ａが吸蔵している酸素とが反応し、これに伴い触媒６３ａで吸蔵されている酸素量は低減していく。そのため、ステップＳ３２を繰り返すと触媒６３ａの吸蔵酸素量は低減して０となる。そして、このように触媒６３ａの酸素吸蔵量が０付近になると、触媒６３ａの下流側であってラムダセンサＳＷ４の設置部分に触媒６３ａで反応できなかった燃料が流下する結果、ラムダセンサＳＷ４の出力は、第２電圧Ｖ２から判定出力値Ｖ０を超えて第１電圧Ｖ１に向かって上昇する。従って、ラムダセンサＳＷ４の出力が判定出力値Ｖ０以上になれば、触媒６３ａの酸素吸蔵量が０付近まで低減したと判定することができる。

ステップＳ３４の判定がＮＯであって、ラムダセンサＳＷ４の出力値が判定出力値Ｖ０以上になっていない場合は、ステップＳ３２に戻りステップＳ３２、Ｓ３３繰り返す。すなわち、本実施形態では、ステップＳ３４の判定がＹＥＳとなって触媒６３ａの酸素吸蔵量が０となるまで気筒２ａの空燃比をリッチにするとともに噴射された燃料のうち理論空燃比に対応する量を差し引いた量を積算して過剰燃料積算値を算出する。

一方、ステップＳ３４の判定がＹＥＳであって、ラムダセンサＳＷ４の出力値が判定出力値Ｖ０以上であって触媒６３ａの酸素吸蔵量が０付近になったと判定されると、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、通常運転を実施する。すなわち、リッチ運転を終了して、通常運転時の制御に移行する。

次に、ステップＳ３６において、ステップＳ３４の判定がＹＥＳとなったときの最終的な過剰燃料積算値が、予め設定された基準積算値より小さいか否かを判定する。そして、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ３７に進み、触媒６３ａが異常（劣化している）であると判定する。一方、この判定がＮＯの場合は、ステップＳ３８に進み、触媒６３ａが正常である（劣化していない）と判定する。

すなわち、上記の最終的な過剰燃料積算値は、ステップＳ３１での判定がＹＥＳとなって（燃料カットが終了して）ステップＳ３４での判定がＹＥＳとなる（ラムダセンサＳＷ４の出力値が判定出力値Ｖ０以上となる）までの間、すなわち、触媒６３ａの酸素吸蔵量が飽和酸素量になってから０付近になるまでの間に、触媒６３ａに供給されて触媒６３ａで反応した燃料量の総量であって、触媒６３ａの飽和酸素量に対応する値である。そして、基準積算値は、正常な触媒６３ａの飽和酸素量に対応する燃料量である。そのため、最終的な過剰燃料積算値がこの基準積算値よりも小さければ、触媒６３ａが劣化して、吸蔵可能な最大酸素量が正常なときの量よりも低減したと判定することができる。一方、最終的な過剰燃料積算値がこの基準積算値以上であれば、吸蔵可能な最大酸素量が正常なときの量以上であり、触媒が正常であると判定することができる。

このように、本実施形態では、燃料カットの終了後、気筒２ａ内の空燃比をリッチにして触媒６３ａに吸蔵されている酸素を放出させるとともに、このときに触媒６３ａが正常か否かを判定する。

（３）パータベーション制御の許可判定
次に、パータベーション制御の許可判定の手順、すなわち、パータベーション実行フラグＦｐの設定手順について、図１１のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ４１にて、運転状態を読み込む。例えば、推定触媒温度Ｔｃａｔ、車速、各気筒２ａの充填量等を読み込む。

次に、ステップＳ４２にて、推定触媒温度Ｔｃａｔが予め設定されたパータベーション実施温度Ｔｃａｔ＿ｐ１１未満か否かを判定する。パータベーション実施温度Ｔｃａｔ＿ｐ１は、触媒６３ａがある程度活性化している状態（浄化率が０より大きい所定値になっている状態）の触媒６３ａの温度である。例えば、このパータベーション実施温度Ｔｃａｔ＿ｐ１は、ＡＷＳ実施温度Ｔｃａｔ＿ＡＷＳとほぼ同じ値に設定されている。この判定がＹＥＳであって推定触媒温度Ｔｃａｔがパータベーション実施温度Ｔｃａｔ＿ｐ１未満の場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。

このように、本実施形態では、推定触媒温度Ｔｃａｔがパータベーション実施温度Ｔｃａｔ＿ｐ１未満であって触媒６３ａ活性が十分でない場合は、パータベーション制御の実施を禁止する。すなわち、触媒６３ａの活性が低い場合には触媒６３ａは十分に酸素を吸蔵／放出することができずパータベーション制御を実施しても触媒６３ａの活性化効果は小さい。そのため、この場合にはパータベーション制御の実施を禁止する。一方、ステップＳ４２の判定がＮＯの場合はステップＳ４３に進む。

次に、ステップＳ４３にて車両が停止中か否かを判定する。具体的には、車速が０以下か否かを判定する。この判定がＹＥＳであって車両が停止中の場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。このように、本実施形態では、車両が停止している場合は、パータベーション制御の実施を禁止する。一方、ステップＳ４３の判定がＮＯの場合はステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４では、ＡＷＳ制御が実施中か否かを判定する。なお、この判定は、例えば、ＡＷＳ制御が実施中か否かに応じて値が変化するフラグを設定しておき、このフラグの値に応じて行うことができる。この判定がＹＥＳであってＡＷＳ制御が実施されている場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。このように、本実施形態では、ＡＷＳ制御が実施されている場合は、パータベーション制御の実施を禁止する。一方、ステップＳ４４の判定がＮＯの場合はステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御が実施中か否かを判定する。なお、この判定は、例えば、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御が実施中か否かに応じて値が変化するフラグを設定しておき、このフラグの値に応じて行うことができる。この判定がＹＥＳであってＦ／Ｃ後リッチ化制御が実施されている場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。このように、本実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御が実施されている場合は、パータベーション制御の実施を禁止する。一方、ステップＳ４５の判定がＮＯの場合はステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６では、ＬＡＦＳ診断制御が実施中か否かを判定する。なお、この判定は、例えば、ＬＡＦＳ診断制御が実施中か否かに応じて値が変化するフラグを設定しておき、このフラグの値に応じて行うことができる。この判定がＹＥＳであってＬＡＦＳ診断制御が実施されている場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。このように、本実施形態では、ＬＡＦＳ診断制御が実施されている場合は、パータベーション制御の実施を禁止する。一方、ステップＳ４６の判定がＮＯの場合はステップＳ４７に進む。

ステップＳ４７では、各気筒２ａの充填量が下限充填量未満か否かを判定する。そして、この判定がＹＥＳであって、充填量が下限充填量未満の場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。すなわち、本実施形態では、図１２に示すように気筒２ａの充填量が下限充填量Ｌ１未満の第１領域Ａ１であって充填量が小さくエンジン負荷の低い第１領域Ａ１では、パータベーション制御の実施を禁止する。

図１２に示すように、下限充填量Ｌ１は、エンジン回転数が高いほど小さい値に設定されている。図１２に示した例では、下限充填量Ｌ１は、エンジン回転数が高くなるに従って小さくなるように、特に、エンジン回転数に比例して小さくなるように設定されている。

ステップＳ４７の判定がＮＯの場合はステップＳ４８に進む。

ステップＳ４８では、各気筒２ａの充填量が上限充填量以上か否かを判定する。そして、この判定がＹＥＳであって、充填量が上限充填量以上の場合は、ステップＳ５０に進み、パータベーション制御を禁止すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを０にする。すなわち、本実施形態では、図１２に示すように気筒２ａの充填量が上限充填量Ｌ２以上の領域Ａ３であって充填量が大きくエンジン負荷の高い第３領域Ａ３では、パータベーション制御の実施を禁止する。

図１２に示すように、上限充填量Ｌ２は、エンジン回転数が高いほど大きい値に設定されている。図１２に示した例では、上限充填量Ｌ２は、エンジン回転数が高くなるに従って大きくなるように、特に、エンジン回転数に比例して大きくなるように設定されている。

このように、本実施形態では、充填量が下限充填量から上限充填量の間の第２領域Ａ２でのみ、パータベーション制御を実施するようになっている。

ここで、上記のように、下限充填量Ｌ１はエンジン回転数が高くなるほど小さい値に設定され、上限充填量Ｌ２はエンジン回転数が高くなるほど大きい値に設定されており、第２領域Ａ２は、エンジン回転数が高いほど充填量の範囲が広くなっている。

なお、図１１に示したＡ２＿１、Ａ２＿２、Ａ２＿３は、それぞれ、上記で説明した低回転領域Ａ２＿１、中回転領域Ａ２＿２、高回転領域Ａ２＿３を示しており、上記のように、本実施形態では、第２領域Ａ２においてパータベーション制御を実施する場合において、エンジン回転数に応じて増減率Ｃをそれぞれ個別に設定する。

ステップＳ４８の判定がＮＯの場合はステップＳ４９に進む。

ステップＳ４９では、パータベーション制御を許可するすなわちパータベーション制御を実行すると判定してパータベーション実行フラグＦｐを１にする。

（４）作用
以上のように、本実施形態では、車両が停止中、ＡＷＳ制御の実施中、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御の実施中、ＬＡＦＳ診断制御（リニアＯ_２センサＳＷ３の診断制御）の実施中の場合、また、気筒２ａの充填量が下限充填量Ｌ１未満、気筒２ａの充填量が上限充填量Ｌ２以上の場合には、パータベーション制御の実施を禁止する。そのため、パータベーション制御を適正に実施して触媒６３ａを活性化させ、これにより浄化性能を高めつつ、パータベーション制御を実施することに伴う乗り心地の悪化および排ガス性能の悪化を抑制することができる。

以下、具体的に説明する。

パータベーション制御では、気筒２ａの空燃比をベース空燃比に対してリッチおよびリーンに変動させる。そのため、パータベーション制御を実施すると、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。一方、車両の停止中は乗員がエンジン振動や騒音を感じやすい。そのため、車両停止中にパータベーション制御を実施すると、乗員がエンジン振動および騒音が大きくなったと感じやすい。これに対して、本実施形態では、車両停止中はパータベーション制御の実施が禁止される。従って、車両停止時に乗員が感知するエンジン振動および騒音の増大を回避することができ、乗り心地を良好にすることができる。

また、ＡＷＳ制御は触媒６３ａを活性化させるための制御であって、ＡＷＳ制御は触媒６３ａの温度が低く十分に活性していないときに行われる。そして、このように触媒６３ａの温度が低く十分に活性していない状態では、触媒６３ａは十分に酸素を吸蔵／放出することができない。そのため、ＡＷＳ制御実施時にパータベーション制御を実施しても、パータベーション制御の実施による触媒６３ａの活性化効果は小さい。また、触媒６３ａが活性していない状態でパータベーション制御を実施して空燃比をリッチにすると未燃のＨＣ等が触媒６３ａで浄化されずに排出されて排ガス性能が悪化する。これに対して、本実施形態では、ＡＷＳ制御の実施中はパータベーション制御の実施が禁止される。従って、パータベーション制御の実施によって排ガス性能が悪化するのを回避することができる。

また、ＬＡＦＳ診断制御では、上記のように、気筒２ａ内の空燃比を基本空燃比からリーンに変化させている。そのため、このときに気筒２ａの空燃比を変動させると燃焼安定性が著しく悪化する。すなわち、ＬＡＦＳ診断制御の実施によって気筒２ａ内の空燃比がリーンになった状態で、これを基準としてさらにパータベーション制御によって空燃比をリーンにすると、著しいエンジントルクの低下や失火等が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、ＬＡＦＳ診断制御の実施中はパータベーション制御の実施が禁止される。従って、パータベーション制御の実施によって、エンジントルクの低下や失火が生じることを回避して燃焼安定性を確保することができる。

また、上記のように、ＬＡＦＳ診断制御では、１燃焼サイクル間は空燃比を同じ値に維持し、１燃焼サイクル終了毎に空燃比を変化させて、この変化に伴うリニアＯ_２センサＳＷ３の時定数に基づいてリニアＯ_２センサＳＷ３の出力特性が正常か否かを判定している。そのため、ＬＡＦＳ診断制御実施時にパータベーション制御を実施して、１燃焼サイクルの間で空燃比が変動した場合には、リニアＯ_２センサＳＷ３の出力が安定せずリニアＯ_２センサＳＷ３の出力特性の時定数の検出精度が悪化するおそれがある。これに対して、本実施形態では、ＬＡＦＳ診断制御の実施中パータベーション制御の実施が禁止されるため、リニアＯ_２センサＳＷ３の時定数をより精度よく検出して、このセンサＳＷ３の異常判定をより適切に行うことができる。

また、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実施時は、上記のように、気筒２ａの空燃比をリッチにする。そのため、このときにパータベーション制御を実施して気筒２ａの空燃比をさらにリッチにすると失火等が生じたりエンジントルクの変動が著しく増大したりして、エンジン振動および騒音が悪化して乗り心地が悪くなるおそれがある。

また、パータベーション制御を実施して気筒２ａの空燃比ひいては触媒６３ａに流入するガスの空燃比をリーンにすると、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実施時における触媒６３ａが正常か否かの判定を精度よく行うことができなくなる。すなわち、上記のように、本実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御の実施時に（燃料カット終了後からラムダセンサＳＷ４の出力が基準出力値以上となるまでの間）触媒６３ａにリッチなガスを供給し続けて、このガスに含まれる未燃燃料の量の積算値と触媒６３ａの飽和酸素量とを対応させることで、触媒６３ａの判定を行っている。そのため、このときにパータベーション制御を実施して、空燃比を振動させると、触媒６３ａに供給される未燃燃料の量を適切に算出することができず、触媒６３ａが正常か否かの判定精度が悪化するおそれがある。

上記に対して、本実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御実施時中はパータベーション制御の実施が禁止される。従って、パータベーション制御の実施によって、失火等やエンジントルク変動の増大およびこれに伴う乗り心地の悪化を抑制することができるとともに、触媒６３ａが正常か否かの判定を精度よく行うことができる。

また、気筒２ａの充填量が小さくエンジン負荷が低い運転領域は、燃焼安定性が高くない。そのため、このような運転領域でパータベーション制御を実施して気筒２ａの空燃比をリーンにすると燃焼安定性が悪化して失火するおそれがある。また、気筒２ａの充填量が小さく燃料噴射量が小さい運転領域では、パータベーション制御を実施しても、触媒６３ａに供給される酸素および燃料の変動量は小さく抑えられるため、パータベーション制御の実施により得られる触媒活性化の効果は大きくない。

これに対して、本実施形態では、気筒２ａの充填量が下限充填量Ｌ１未満の第１領域Ａ１ではパータベーション制御の実施が禁止される。従って、パータベーション制御の実施によって、燃焼安定性が悪化することひいてはエンジントルクの変動が大きくなって振動や騒音が大きくなり走行性能および乗り心地が悪化するのを回避することができる。

また、触媒活性化の効果を大きく損なうことなく、パータベーション制御の実施に伴う燃費性能の悪化を効果的に抑制することができる。すなわち、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が少ない場合には、触媒活性化の効果は小さくなる一方燃費性能の悪化を抑制することができる。

特に、エンジン回転数が低い場合は、気筒２ａ内のガス流動が小さいために火炎伝播性能が低く燃焼安定性が低くなりやすい。これに対して、本実施形態では、下限充填量Ｌ１をエンジン回転数が低いほど高くしている。そのため、燃焼安定性をより確実に確保することができる。

また、気筒２ａの充填量が大きくエンジン負荷が高い運転領域は、気筒２ａに供給される燃料量が多い。そのため、このような運転領域でパータベーション制御を実施して気筒２ａの空燃比を変動させると、気筒２ａに供給される燃料量の変動量が多くなりエンジントルクの変動が大きくなる。これに対して、本実施形態では、気筒２ａの充填量が上限充填量Ｌ２以上の第３領域Ａ３ではパータベーション制御の実施が禁止される。従って、パータベーション制御の実施によって、エンジントルクの変動が大きくなって振動や騒音が大きくなるのを回避することができる。

特に、エンジン回転数が低い場合は、乗員がエンジントルクの変動を感知しやすい。これに対して、本実施形態では、上限充填量Ｌ２をエンジン回転数が低いほど低くしている。そのため、乗員が感じる振動や騒音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、本実施形態では、パータベーション制御の実施が許可される第２運転領域Ａ２のうちエンジン回転数が低い低回転領域Ａ２＿１において、エンジン回転数が高いほど増減率Ｃが大きくされている。すなわち、エンジン回転数が低くエンジントルクの変動を感じやすい場合ほど、増減率Ｃが小さく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なるように構成されている。そのため、パータベーション制御を実施して触媒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。

また、本実施形態では、パータベーション制御の実施が許可される第２運転領域Ａ２のうちエンジン回転数が高い高回転領域Ａ２＿３において、エンジン回転数が高いほど増減率Ｃが小さくされている。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。

（５）変形例
上記実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御を実施して燃料カット終了後に気筒２ａ内の空燃比をリッチにする場合について説明したが、このＦ／Ｃ後リッチ化制御は省略可能である。すなわち、燃料カット終了後において通常の運転が実施されることによっても触媒６３ａの酸素吸蔵量は低減していく。そのため、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御を省略してもよいが、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御を実施すれば、触媒６３ａの酸素吸蔵量をより早期に低減して触媒６３ａの還元能力をより早期に回復させることができるため、排ガス性能を高めることができる。

また、上記のようにＦ／Ｃ後リッチ化制御を省略した場合であっても、燃料カット終了後は触媒６３ａの酸素吸蔵量はほぼ飽和酸素量となっているため、燃料カット終了直後からパータベーション制御を通常どおりに実施して気筒２ａの空燃比をリーンにすると触媒６３ａでＮＯｘを十分に還元することができず排ガス性能が悪化するおそれがある。

従って、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御を実施しない場合であっても、燃料カット終了後から触媒６３ａが酸素を吸蔵可能となるまでの特定期間はパータベーション制御を禁止する。あるいは、増減率Ｃを通常制御の実施時の増減率Ｃすなわち同じ運転状態であってこの特定期間以外の期間に設定される増減率Ｃよりも小さくしてパータベーション制御を制限する。例えば、増減率Ｃを最小増減率Ｃ＿ｍｉｎよりも小さくする。

ここで、パータベーション制御を禁止すれば、より確実ＮＯｘの排出量を抑制することができる。一方、パータベーション制御を実施しつつ増減率Ｃを低減した場合には、パータベーション制御の機会を多くして触媒６３ａをより確実に活性化させることができる。

なお、触媒６３ａが酸素を吸蔵可能となったか否かは、燃料カット終了後からの経過時間や、各種センサの値等に基づいて推定した触媒６３ａの酸素吸蔵量等に基づいて判定すればよい。例えば、燃料カット終了後から所定時間が経過するまでの間パータベーション制御を制限するように構成すればよい。

また、上記実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御の実施時に、触媒６３ａの状態が正常か否かを判定する触媒劣化診断制御を実施した場合について説明したが、この触媒劣化診断制御は省略可能である。すなわち、図１０のフローチャートにおけるステップＳ３３，Ｓ３６〜Ｓ３８は省略可能である。

ただし、上記のようにＦ／Ｃ後リッチ化制御を実施してこのときに触媒６３ａに流入する未燃燃料の量に基づいて触媒６３ａの劣化状態を判定すれば、触媒６３ａの還元能力を回復させつつ触媒６３ａの劣化状態を精度よく判定することができる。

特に、上記実施形態では、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御の実施中であって触媒劣化診断制御における過剰燃料積算値の算出中（図１０におけるステップＳ３３の実施中）のパータベーション制御の実施が禁止されている。そのため、触媒６３ａの劣化状態をより精度よく判定することができる。すなわち、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御を実施して気筒２ａ内の空燃比をリッチにした状態でパータベーション制御を実施して空燃比を振動させた場合には、触媒６３ａに流入する未燃燃料の量が変動して触媒６３ａに流入した未燃燃料の量および過剰燃料積算値の推定精度が悪化するおそれがある。これに対して、上記実施形態では、触媒劣化診断制御の実施中のパータベーション制御の実施が禁止されるため、触媒６３ａに流入した未燃燃料の量および過剰燃料積算値をより精度よく推定して触媒の劣化状態を精度よく判定することができる。

また、上記実施形態では、ラムダセンサＳＷ４の出力値が判定出力値Ｖ０以上になると（図１０のフローチャートのステップＳ４の判定がＹＥＳとなると）、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御を停止する場合について説明したが、Ｆ／Ｃ後リッチ化制御の停止タイミングはこれに限らない。例えば、燃料カット終了後からの経過時間等に基づいてＦ／Ｃ後リッチ化制御を停止させてもよい。ただし、上記のように、ラムダセンサＳＷ４の出力値が判定出力値Ｖ０を超えたときであって触媒６３ａの酸素吸蔵量が０付近になったときにＦ／Ｃ後リッチ化制御を停止させれば、触媒６３ａの酸素吸蔵量を０付近まで低減させて触媒６３ａの還元能力を適切に回復させることができる。また、触媒６３ａの酸素吸蔵量が０付近である状態で気筒２ａの空燃比がリッチとされて未燃燃料が触媒６３ａで浄化されずに車外に排出される時間を短く抑えることができ、排ガス性能を高くすることができる。

また、上記実施形態では、ＡＷＳ制御、ＬＡＦＳ診断制御を実施する場合について説明したが、これらの制御は省略してもよい。

また、車両が走行中の場合にのみパータベーション制御が実施される場合について説明したが、車両が停止中の場合にパータベーション制御を実施してもよい。

また、推定触媒温度Ｔｃａｔがパータベーション実施温度Ｔｃａｔ＿ｐ１以上の場合にのみベーション制御が実施される場合について説明したが、推定触媒温度Ｔｃａｔに関わらずパータベーション制御を実施してもよい。

また、気筒２ａの充填量が下限充填量Ｌ１未満の第１領域Ａ１、気筒２ａの充填量が上限充填量Ｌ２以上の第３領域Ａ３、エンジン回転数の低い運転領域Ａ０、エンジン回転数の高い運転領域Ａ４において、それぞれパータベーション制御を実施してもよい。

また、下限充填量Ｌ１および上限充填量Ｌ２は、エンジン回転数によらず一定の値であってもよい。

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、
上記触媒の温度が予め設定された所定の温度以上のときに、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、
上記気筒内への燃料の供給が停止される燃料カットの終了後、上記気筒内の空燃比をリッチにするリッチ化制御を実施可能であり、
上記燃料カットの終了後、かつ、上記触媒が酸素吸蔵可能な状態となるまでの特定期間、上記リッチ化制御が実施されているか否かによらず、上記パータベーション制御を禁止することを特徴とするエンジンの制御装置。
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
上記制御手段は、上記リッチ化制御の実施によって上記触媒に流入した未燃燃料の量に基づいて当該触媒の劣化状態を診断する触媒劣化診断制御を実施することを特徴とするエンジンの制御装置。