JP5050941B2 - エンジンの空燃比制御 - Google Patents

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Description

本発明は、車両加速時にエンジンの空燃比を制御する空燃比制御装置に関する。
従来から、酸素ストレージ機能を有する三元触媒を備え、空燃比変動に起因する排気浄化性能の悪化を抑制するエンジンが広く知られている。
ところで、このようなエンジンがハイブリット車両のエンジンである場合には、車両走行時の運転状態に応じてエンジンの作動が停止されることがある。エンジン停止中は、車両減速時に燃料カットをする場合と同様に、三元触媒が酸素雰囲気に置かれるので、酸素ストレージ量が飽和状態（飽和状態に近い状態も含む）となる。酸素ストレージ量が飽和状態にあるときにエンジンが再始動されると、三元触媒に蓄えられた酸素によって炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）は酸化されるが、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元効率が低下して排気エミッションが悪化してしまう。
特許文献１に記載のハイブリット車両のエンジンでは、エンジン停止後の再始動時に燃料噴射量を通常よりも濃い空燃比となるように制御して、排気中のＨＣ及びＣＯの濃度を高める。これによりＮＯｘの還元効率を向上させて、排気エミッションの悪化を抑制する。
特開２０００−１０４５８８号公報
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリット車両のエンジンは、ＮＯｘ還元効率を改善するためにのみ燃料噴射量を増量補正するので、ＮＯｘの還元効率を改善することと燃費性能を向上させることを両立できないという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ミラーサイクル運転をするエンジンにおいて、ＮＯｘ還元効率改善と燃費性能向上とを両立させることができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
本発明は、酸素ストレージ機能を有する触媒を備え、ミラーサイクル運転するエンジンの空燃比制御装置において、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置と、吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更装置と、触媒の触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態にあった後に、アクセルペダル踏込量に基づいて車両が加速するか否かを判定する加速判定手段と、車両加速時に、触媒の酸素ストレージ量に基づいてストイキよりもリッチ側に設定された目標空燃比となるように燃料噴射装置の燃料噴射量を調整して、リッチスパイク制御する空燃比制御手段と、車両加速時に、バルブタイミング変更装置によって、有効圧縮比がミラーサイクル運転時よりも高くなるように吸気バルブを加速時バルブタイミングに制御するバルブタイミング制御手段と、リッチスパイク制御終了後に、アクセルペダル踏込量が所定値よりも大きいか否かを判定する踏込量判定手段と、を備える。リッチスパイク制御終了後のアクセルペダル踏込量が所定値よりも大きい場合、バルブタイミング制御手段は吸気バルブタイミングを加速時バルブタイミングのまま維持し、空燃比制御手段はアクセルペダル踏込量に応じてストイキよりもリッチ側に設定された目標空燃比となるように燃料噴射装置の燃料噴射量を調整する。一方、アクセルペダル踏込量が所定値よりも小さい場合、バルブタイミング制御手段は吸気バルブタイミングを加速時バルブタイミングからミラーサイクル運転時バルブタイミングに変更し、空燃比制御手段はストイキとなるように燃料噴射装置の燃料噴射量を調整する。
本発明によれば、触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態であった後に車両が加速しても、ＮＯｘ還元効率の低下を抑制することができ、さらに加速直後のトルク低下を抑制することができる。特に、加速時の加速要求が大きい場合に、加速時バルブタイミングで加速するとノッキングが発生しやすくなるが、加速直後はリッチスパイク制御によって燃料噴射量を増量補正するので、燃焼室内温度上昇が抑えられることができ、ノッキングの発生を抑制すること可能となる。
このようにリッチスパイク制御によって燃料噴射量を増量補正しても、ＮＯｘ還元効率を改善するだけでなく、加速時のノッキングも抑制することができるので、燃費性能を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、エンジン１００の概略構成図である。
エンジン１００は、ミラーサイクル運転をするポート噴射式の直列４気筒エンジンである。このエンジン１００は、シリンダヘッド１に吸気ポート２と排気ポート３とを形成する。吸気ポート２と排気ポート３は、シリンダヘッド１とシリンダ４とピストン５とによって隔てられる燃焼室６に連通する。
吸気ポート２には、吸気マニホールド２１が接続する。そして、この吸気マニホールド２１には吸気通路２２が接続する。吸気通路２２を流れる吸気は、吸気マニホールド２１を介してエンジン１００の各気筒に分配される。
吸気通路２２には、エアフローメータ２３とスロットルバルブ２４とが上流側から順次配置される。
エアフローメータ２３は、熱線式のエアフローメータであって、エンジン１００に吸入される吸気の吸気量を検出する。
スロットルバルブ２４は、エアフローメータ２３よりも下流側の吸気通路２２に設置される。スロットルバルブ２４は、吸気通路２２の吸気流通面積を変化させることで、燃焼室６に導入される吸気の吸気量を調整する。
吸気通路２２に接続する吸気マニホールド２１には、燃料噴射弁２５が設置される。燃料噴射弁２５は、エンジン１００の気筒毎に設けられる。燃料噴射弁２５は、エンジン運転状態に応じた燃料を吸気ポート２に向かって噴射し、混合気を形成する。
また、排気ポート３には、排気マニホールド３１を介して排気通路３２が接続する。排気マニホールド３１は、各気筒から排出された排気を集合して排気通路３２に流す。そして、排気通路３２には、排気を浄化する触媒３３が設置される。
触媒３３は、三元触媒であって、触媒雰囲気が理論空燃比（以下「ストイキ」という）のときに排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯの浄化効率が高くなる。この触媒３３は、触媒担体がセリアなどの酸素ストレージ材によって被覆される。これにより触媒３３は、触媒内を通過する排気の空燃比に応じて酸素を取り込んだり、放出したりする酸素ストレージ機能を有する。つまり、ストイキよりもリーンな排気が触媒３３を通過する場合には、触媒３３は排気中の酸素を取り込むので、酸素ストレージ量が飽和するまでは触媒雰囲気をストイキに維持する。また、ストイキよりもリッチな排気が触媒３３を通過する場合には、触媒３３が保持している酸素が放出するので、ストレージされた酸素が全て放出されるまでは触媒雰囲気をストイキに維持する。このように触媒３３は、空燃比が変動しても触媒雰囲気を実質的にストイキに維持するので、空燃比変動により排気浄化性能が悪化するのを抑制できる。
そして、触媒３３よりも上流側の排気通路３２には、上流側空燃比センサ３４が設置される。また、触媒３３よりも下流側の排気通路３２には、下流側空燃比センサ３５が設定される。上流側空燃比センサ３４及び下流側空燃比センサ３５は、排気通路内を流れる排気の空燃比を検出する。
一方、エンジン１００は、吸気ポート２を開閉する吸気バルブ７と、排気ポート３を開閉する排気バルブ８とをシリンダヘッド１に備える。
吸気バルブ７は、吸気カムシャフト７１に形成された吸気カム７２によって駆動される。この吸気バルブ７のバルブタイミング（開閉時期）は、可変動弁装置（Ｖａｒｉａｂｌｅ ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下「ＶＴＣ」という）７３によって調整される。このＶＴＣ７３は、油圧制御によってクランクシャフトに対する吸気カムシャフト７１の相対位相角を変更する装置である。
また、排気バルブ８は、排気カムシャフト８１に形成された排気カム８２によって駆動される。
そして、吸気バルブ７が吸気ポート２を開くと、吸気ポート内に形成された混合気が燃焼室６に導入される。導入された混合気は、燃焼室上部に設置された点火プラグ９によって点火されて爆発燃焼する。その後、排気行程で排気バルブ８が排気ポート３を開くと、燃焼により生じた排気が燃焼室６から排気ポート３に排出される。この排気は、排気マニホールド３１で集合されて排気通路３２に流れ込み、触媒３３によって浄化されて外部に放出される。
エンジン１００は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２５やＶＴＣ７３を制御するために、コントローラ４０を備える。コントローラ４０は、中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
コントローラ４０には、エアフローメータ２３や上流側空燃比センサ３４、下流側空燃比センサ３５のほか、アクセルペダル踏込量を検出するアクセルペダルセンサ４１やクランクシャフトの基準回転位置で基準クランク位置信号を出力するクランク角度センサ４２などのエンジン運転状態を検出するセンサからの出力信号が入力する。そして、コントローラ４０は、上記した各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射量や吸気バルブ７のバルブタイミングを調整する。
ところで、上記のように構成されるエンジン１００において、車両減速時に燃料カットをして燃費性能を改善する場合には、触媒３３を通過する排気の空燃比がリーンとなるので、酸素ストレージ量が飽和状態に近い状態となる。そのため、燃料カット後に車両が加速するときの加速直後は、触媒３３が活性状態にあってもＮＯｘの還元効率が低下するという問題がある。また、エンジン１００では、有効圧縮比が有効膨張比よりも小さくなるように吸気バルブ７及び排気バルブ８のバルブタイミングを調整してミラーサイクル運転をしているが、燃料カット後の加速時にミラーサイクル運転のまま加速する場合には、吸気充填効率が低いために、加速時のトルクが低下して運転性能が悪化するという問題がある。
そこで、エンジン１００では、減速時燃料カット後に加速する場合に、ＮＯｘ還元効率の低下を抑制するように燃料噴射量を制御するとともに、加速時のトルク低下を抑制するように吸気バルブ７のバルブタイミングを制御する。エンジン１００のコントローラ４０が実行する上記制御について、図２を参照して説明する。
図２は、コントローラ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、エンジン運転開始ともに実施され、一定周期（例えば１０ミリ秒周期）でエンジン運転終了まで実施される。
ステップＳ１０１では、コントローラ４０は、エンジン１００が減速時の燃料カット中であるか否かを判定する。減速時の燃料カット中か否かは、アクセルペダルセンサ４１の検出値から算出されるアクセルペダル踏込量ΔＡＰＯとクランク角度センサ４２の検出値から算出されるエンジン回転速度とに基づいて判定することができる。そして、コントローラ４０は、エンジン１００が減速時の燃料カット中であると判定した場合には処理をステップＳ１０２に移し、それ以外の場合には処理を終了する。
ステップＳ１０２では、コントローラ４０は、アクセルペダル踏込量ΔＡＰＯに基づいて、アクセルペダルが踏込まれたか否かを判定する。つまり、アクセルペダル踏込量ΔＡＰＯがゼロよりも大きい場合に、運転者によってアクセルペダルが踏込まれたと判定する。
コントローラ４０は、アクセルペダルが踏込まれたと判定した場合には減速時の燃料カット後に加速するとして処理をステップＳ１０３に移し、それ以外の場合には燃料カットが継続しているとして処理を終了する。
ステップＳ１０３では、コントローラ４０は、空燃比がストイキよりもリッチとなる燃料噴射量と、リッチスパイク期間ｔrとを設定して、リッチスパイク制御を実行する。このリッチスパイク制御によって、触媒３３の酸素ストレージ量を低減するので、ＮＯｘ還元効率の低下が抑制される。
なお、リッチスパイク制御時の燃料噴射量及びリッチスパイク期間ｔrは、燃料カット開始後からアクセルペダルが踏込まれるまでの間に触媒３３に蓄えられた酸素ストレージ量に基づいて決定される。この酸素ストレージ量は、燃料カット開始後からアクセルペダルが踏込まれるまでの期間の上流側空燃比センサ３４の検出値を積算することで算出することができる。
ステップＳ１０４では、コントローラ４０は、吸気バルブ７のバルブタイミングをＶＴＣ７３によって進角制御し、処理をステップＳ１０５に移す。このように吸気バルブ７のバルブタイミングを制御することで、加速時のトルク低下を抑制する。
吸気バルブ７のバルブタイミングの進角制御について、図３を参照して説明する。図３は、吸気バルブ７及び排気バルブ８のバルブタイミングを示す図である。実線Ａは、ミラーサイクル運転時における吸気バルブ７のバルブタイミングを示す。また、破線Ｂは、燃料カット後の加速時における吸気バルブ７のバルブタイミングを示す。
図３の実線Ａに示すように、ミラーサイクル運転時には、吸気バルブ７の開弁時期は上死点に近いＩＶＯ1に設定され、閉弁時期は下死点後９０°に近いＩＶＣ1に設定される（ミラーサイクル時バルブタイミング）。また、排気バルブ８は、下死点前のＥＶＯで開弁し、上死点後のＥＶＣで閉弁するように設定される。
これに対して、燃料カット後の加速時には、排気バルブ８のバルブタイミングは変更せずに、吸気バルブ７のバルブタイミングをＶＴＣ７３によって進角制御する。つまり、図３の破線Ｂに示すように、吸気バルブ７の開弁時期をＩＶＯ1からＩＶＯ2に進角させ、閉弁時期をＩＶＣ1からＩＶＣ2に進角させる（加速時バルブタイミング）。このように進角制御すると、吸気バルブ７と排気バルブ８の両方が開弁するバルブオーバラップ期間が増加するとともに、吸気バルブ７の閉弁時期が下死点後９０°に近い位置から下死点近くに変更されるため、ミラーサイクル運転のまま加速する場合と比較して吸気の充填効率が増加する。これにより、燃料カット後の加速時のトルク低下が抑制される。
上記のように吸気バルブ７のバルブタイミングを加速時バルブタイミングに制御した後、図２のステップＳ１０５において、コントローラ４０は、リッチスパイク制御を開始してからリッチスパイク期間ｔrが経過したか否かを判定する。コントローラ４０は、リッチスパイク期間ｔrが経過していないと判定した場合には処理を終了し、リッチスパイク期間ｔrが経過したと判定した場合には処理をステップＳ１０６に移す。
ステップＳ１０６では、コントローラ４０は、アクセルペダル踏込量ΔＡＰＯが所定値ΔＡＰＯ1よりも大きいか否かを判定する。アクセルペダル踏込量ΔＡＰＯが所定値ΔＡＰＯ1よりも大きい場合には、リッチスパイク制御後も運転者の加速要求は大きいと判断して、処理をステップＳ１０７に移す。これに対して、アクセルペダル踏込量ΔＡＰＯが所定値ΔＡＰＯ1よりも小さい場合には、リッチスパイク制御後の運転者の加速要求は小さいと判断して、処理をステップＳ１０８に移す。
ステップＳ１０７では、コントローラ４０は、過渡時燃料噴射制御を実行して処理を終了する。
リッチスパイク制御後の加速要求が大きい場合に、吸気バルブ７のバルブタイミングを進角制御した状態（有効圧縮比がミラーサイクル運転時よりも高い状態）で加速すると、ノッキングが発生する可能性がある。そこで、過渡時燃料噴射制御では、アクセルペダル踏込量ΔＡＰＯに応じて空燃比がストイキよりもリッチとなるように燃料噴射量を設定し、燃料噴射弁２５を制御する。このように燃料供給量を増量補正すると、燃料気化による燃焼室内温度の低減効果が向上するので、加速時バルブタイミングのまま加速要求に応じて加速しても、ノッキングの発生を抑制することができる。
一方、リッチスパイク制御後の運転者の加速要求が小さい場合には、ステップＳ１０８において、コントローラ４０はミラーサイクル運転制御を実行して処理を終了する。このミラーサイクル運転制御では、吸気バルブ７のバルブタイミングをＶＴＣ７３によってミラーサイクル時バルブタイミングに変更し、空燃比がストイキとなるように燃料噴射量を制御する。
次に、燃料カット後に加速するときのエンジン１００の制御について、図４及び図５のタイムチャートを参照して説明する。
図４は、運転者の加速要求が小さい場合におけるエンジン１００の制御のタイミングチャートを示す。
時刻ｔ0から時刻ｔ1までは、減速時の燃料カット状態である（図４（Ｂ））。時刻ｔ1で、運転者がアクセルペダルを踏み込むと（図４（Ａ））、アクセルペダル踏込量に応じてスロットルバルブ２４が開弁される（図４（Ｄ））。このアクセルペダルの踏込みが検出されると、アクセルペダル踏込量の大きさにかかわらず、リッチスパイク制御を開始するとともに（図４（Ｂ））、吸気バルブ７のバルブタイミングがミラーサイクル時バルブタイミングから加速時バルブタイミングに変更される（図４（Ｃ））。このように燃料カット後の加速直後は、リッチスパイク制御によってＮＯｘ還元効率が改善され、加速時バルブタイミングとすることでトルク低下が抑制される。
そして、リッチスパイク期間ｔrが経過した時刻ｔ2では、アクセルペダル踏込量が所定値ΔＡＰＯ1よりも小さいので、空燃比がストイキとなるように燃料噴射量が設定され（図４（Ｂ））、吸気バルブ７のバルブタイミングがミラーサイクル時バルブタイミングに変更される（図４（Ｃ））。加速要求が小さい場合、加速直後のトルク低下が抑制できれば、リッチスパイク制御後の加速時のトルク低下はそれほど問題とならないので、空燃比をストイキに変更してミラーサイクル運転して燃費性能を優先する。
なお、リッチスパイク制御後（時刻ｔ2）に空燃比をストイキに変更してミラーサイクル運転すると、トルク低下によるトルクショックが生じるが、リッチスパイク制御時よりもスロットルバルブ２４を開き（図４（Ｄ））、点火時期を進角させることで（図４（Ｅ））、そのトルクショックを緩和できる。
図５は、運転者の加速要求が大きい場合におけるエンジン１００の制御のタイミングチャートを示す。
時刻ｔ3から時刻ｔ4までは、減速時の燃料カット状態である（図５（Ｂ））。時刻ｔ4で、運転者がアクセルペダルを踏み込むと（図５（Ａ））、アクセルペダル踏込量に応じてスロットルバルブ２４が開弁される（図５（Ｄ））。このアクセルペダルの踏込みが検出されると、アクセルペダル踏込量の大きさにかかわらず、リッチスパイク制御を開始するとともに（図５（Ｂ））、吸気バルブ７のバルブタイミングがミラーサイクル時バルブタイミングから加速時バルブタイミングに変更される（図５（Ｃ））。このように燃料カット後の加速直後は、リッチスパイク制御によってＮＯｘ還元効率が改善され、加速時バルブタイミングとすることでトルク低下が抑制される。運転者の加速要求が大きい場合に加速時バルブタイミングで加速するとノッキングが発生しやすくなるが、加速直後はリッチスパイク制御によって燃料噴射量を増量補正するので、この燃料によって燃焼室内温度上昇が抑えられ、ノッキングの発生が抑制される。
そして、リッチスパイク期間ｔrが経過した時刻ｔ5では、アクセルペダル踏込量が所定値ΔＡＰＯ1よりも大きいので、吸気バルブ７のバルブタイミングは加速時バルブタイミングのまま維持され（図５（Ｃ））、過渡時燃料噴射制御が実施される（図５（Ｂ））。リッチスパイク制御終了後に加速時バルブタイミングで加速すると、加速時のトルク低下は抑制されるものの、ノッキングは発生しやすくなる。しかしながら、過渡時燃料噴射制御によってストイキよりもリッチとなるように燃料噴射量を増量補正するので、燃焼室内温度上昇が抑えられ、ノッキングの発生が抑制される。
なお、リッチスパイク制御から過渡時燃料制御に変更されると、燃料噴射量の低下に起因するトルクショックが生じるが、点火時期を進角させることで（図５（Ｅ））、そのトルクショックは緩和される。
以上により、本実施例のエンジン１００では、下記の効果を得ることができる。
ミラーサイクル運転をするエンジン１００において、減速中の燃料カット後（触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態であった後）に、アクセルペダルが踏込まれた場合に、リッチスパイク制御するとともに、吸気バルブ７のバルブタイミングを加速時バルブタイミングに進角制御する。これにより、ＮＯｘ還元効率の低下を抑制することができ、さらに加速直後のトルク低下を抑制することができる。特に、燃料カット後の加速要求が大きい場合には、加速時バルブタイミングで加速するとノッキングが発生しやすくなるが、加速直後はリッチスパイク制御によって燃料噴射量を増量補正するので、燃焼室内温度上昇が抑えられることができ、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。このようにリッチスパイク制御によって燃料噴射量を増量補正しても、ＮＯｘ還元効率を改善するだけでなく、加速時のノッキングも抑制することができるので、燃費性能を向上させることができる。
また、エンジン１００では、リッチスパイク制御後に加速要求が小さい場合、空燃比がストイキとなるように燃料噴射量が制御され、吸気バルブ７のバルブタイミングがミラーサイクル時バルブタイミングに制御される。リッチスパイク制御後に加速要求が小さい場合には加速時のトルク低下はそれほど問題とならないので、空燃比をストイキに変更してミラーサイクル運転することで燃費性能を向上させることができる。
さらに、エンジン１００では、リッチスパイク制御後に加速要求が大きい場合、吸気バルブ７のバルブタイミングは加速時バルブタイミングのまま維持され、過渡時燃料噴射制御が実施される。これによりリッチスパイク終了後であっても、加速時のトルク低下を抑えることができ、さらにノッキングの発生を抑制することが可能となる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
本実施形態では、触媒３３の酸素ストレージ量が飽和状態になる例として減速中の燃料カットについて説明したが、これに限られるものではなく、触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態となる運転状態であればよい。このような運転状態としては、アイドルストップを実施する場合や減速中にリーンバーンを実施する場合がある。
また、本実施形態では、吸気バルブ７のバルブタイミングがいわゆる遅閉じミラーサイクル運転する場合のバルブタイミングを例示したが、吸気バルブ７を下死点以前の早期に閉じて吸気量を制限するいわゆる早閉じミラーサイクル運転をするようにしてもよい。この場合には、燃料カット後の加速時に、吸気バルブ７のバルブタイミングを遅角制御してミラーサイクル運転時よりも有効圧縮比が高くなるようにする。
さらに、本実施形態では、吸気バルブ７の開弁時期と閉弁時期とを同時に制御するように可変動弁装置７３を構成したが、吸気バルブ７を電磁駆動して開弁時期と閉弁時期とをそれぞれ独立して制御するように構成してもよい。
エンジンの概略構成図である。 コントローラが実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。 吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングを示す図である。 運転者の加速要求が小さい場合におけるエンジン制御のタイミングチャートである。 運転者の加速要求が大きい場合におけるエンジン制御のタイミングチャートである。
符号の説明
１００ エンジン
２ 吸気ポート
３ 排気ポート
５ ピストン
６ 燃焼室
７ 吸気バルブ
９ 点火プラグ
２２ 吸気通路
２３ エアフローメータ
２４ スロットルバルブ
２５ 燃料噴射弁
３２ 排気通路
３３ 触媒
３４ 上流側空燃比センサ
３５ 下流側空燃比センサ
４０ コントローラ
４１ アクセルペダルセンサ
４２ クランク角度センサ
７１ 吸気カムシャフト
７２ 吸気カム
７３ 可変動弁装置（バルブタイミング変更装置）
Ｓ１０２ 加速判定手段
Ｓ１０３ 空燃比制御手段
Ｓ１０４ バルブタイミング制御手段
Ｓ１０６ 踏込量判定手段

Claims (5)

  1. 酸素ストレージ機能を有する触媒を備え、ミラーサイクル運転するエンジンの空燃比制御装置において、
    エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置と、
    吸気バルブのバルブタイミングを変更するバルブタイミング変更装置と、
    前記触媒の触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態にあった後に、アクセルペダル踏込量に基づいて車両が加速するか否かを判定する加速判定手段と、
    車両加速時に、前記触媒の酸素ストレージ量に基づいてストイキよりもリッチ側に設定された目標空燃比となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を調整して、リッチスパイク制御する空燃比制御手段と、
    車両加速時に、前記バルブタイミング変更装置によって、有効圧縮比がミラーサイクル運転時よりも高くなるように前記吸気バルブを加速時バルブタイミングに制御するバルブタイミング制御手段と、
    前記リッチスパイク制御終了後に、アクセルペダル踏込量が所定値よりも大きいか否かを判定する踏込量判定手段と、を備え、
    前記リッチスパイク制御終了後のアクセルペダル踏込量が所定値よりも大きい場合、前記バルブタイミング制御手段は吸気バルブタイミングを加速時バルブタイミングのまま維持し、前記空燃比制御手段はアクセルペダル踏込量に応じてストイキよりもリッチ側に設定された目標空燃比となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を調整する一方、
    アクセルペダル踏込量が所定値よりも小さい場合、前記バルブタイミング制御手段は吸気バルブタイミングを加速時バルブタイミングからミラーサイクル運転時バルブタイミングに変更し、前記空燃比制御手段はストイキとなるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を調整することを特徴とする空燃比制御装置。
  2. 前記空燃比制御手段は、触媒雰囲気がストイキよりもリーンな状態にある間に前記触媒に取り込まれた酸素の酸素ストレージ量に基づいて、リッチスパイク制御時の目標空燃比とリッチスパイク制御期間とを設定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の空燃比制御装置。
  3. 前記触媒の触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態にあるとは、車両減速中の燃料カット時である、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空燃比制御装置。
  4. 前記触媒の触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態にあるとは、車両減速中のリーン燃焼時である、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空燃比制御装置。
  5. 前記触媒の触媒雰囲気が継続してストイキよりもリーンな状態にあるとは、アイドルストップ時である、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空燃比制御装置。
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