JPH11311139A - 多気筒内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多気筒機関の始動時に一部の気筒への燃料供
給を休止して触媒の早期活性化を実現する。 【解決手段】 複数の気筒を有する機関１の排気通路３
に配置された排気浄化触媒５と、機関１の冷間始動時
に、複数の気筒の内、一部の気筒をリッチ運転するとと
もに、他の気筒をリーン運転するよう空燃比を制御する
始動時空燃比制御手段２０と、排気浄化触媒５の温度を
検出する触媒温度検出手段としての排気温センサ１１
と、機関１の冷間始動時に、排気温センサ１１により検
出された排気浄化触媒５の温度が所定温度に到達するま
では始動時空燃比制御手段２０により全気筒をリッチ運
転させ、排気浄化触媒５の温度がその所定温度を超えて
からは始動時空燃比制御手段２０により一部の気筒のリ
ーン運転を開始させるリーン開始制御手段２０と、を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多気筒内燃機関の空
燃比制御装置に関し、特に、機関始動時に一部の気筒へ
の燃料供給を休止し、かつ触媒の早期活性化を実現する
多気筒内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、多気筒内燃機関の冷間始動時
に、一部の気筒への燃料噴射を休止（Ｆuel Ｃut）し、
該気筒から排出される排気ガスを酸素濃度の高い燃料分
を含まない２次空気として触媒コンバータへ供給し、触
媒によるＨＣ、ＣＯの酸化反応を促進させ、触媒の早期
活性化を図った制御が行われている。

【０００３】例えば、特開平７−８３１４８号公報に
は、多気筒内燃機関において、機関の冷間始動時に、多
気筒の内、一部の気筒を空燃比がリッチとなるリッチ運
転し、他の気筒を空燃比がリーンとなるように燃料噴射
量を減量またはフューエルカットを実行してリーン運転
するとともに、リッチ運転する気筒に対しては点火時期
を遅角補正し、リーン運転する気筒に対しては点火時期
を進角補正する制御を各気筒交互に行うことにより、良
好なアイドル安定性を確保しつつ触媒の早期活性化を促
進する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−８３１４８号公報に開示された多気筒内燃機関
の制御装置は、機関の冷間始動時に、一部の気筒でリー
ン運転するので、排気系が冷却されてしまい、触媒の活
性開始温度、換言すれば触媒の反応促進温度に到達する
までの時間が遅くなるという問題がある。

【０００５】それゆえ、本発明は上記問題を解決し、機
関始動時に一部の気筒への燃料供給を休止し、かつ触媒
の早期活性化を実現する多気筒内燃機関の空燃比制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決する本発
明による多気筒内燃機関の空燃比制御装置は、複数の気
筒を有する内燃機関の排気通路に配置された排気浄化触
媒と、前記内燃機関の冷間始動時に、前記複数の気筒の
内、一部の気筒をリッチ運転するとともに、他の気筒を
リーン運転するよう空燃比を制御する始動時空燃比制御
手段と、を備える多気筒内燃機関の空燃比制御装置にお
いて、前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出
手段を備え、前記始動時空燃比制御手段は、前記内燃機
関の冷間始動時に、前記触媒温度検出手段により検出さ
れた前記排気浄化触媒の温度が所定温度に到達するまで
は、該所定温度に到達した以降に設定する空燃比よりリ
ッチに空燃比を設定する、ことを特徴とする。上記構成
により、排気浄化触媒の活性開始温度に到達するまでは
活性開始温度に到達した以降より空燃比がリッチとなる
ように各気筒での燃料噴射を実行するので、機関始動時
の空気量が減少し排気浄化触媒の空冷が回避される。本
発明による多気筒内燃機関の空燃比制御装置において、
前記内燃機関の冷間始動時に、前記触媒温度検出手段に
より検出された前記排気浄化触媒の温度が所定温度に到
達するまでは前記始動時空燃比制御手段により全気筒を
リッチ運転させ、該排気浄化触媒の温度が該所定温度を
超えてからは該始動時空燃比制御手段により一部の気筒
のリーン運転を開始させるリーン開始制御手段を備え
る。

【０００７】上記構成により、排気浄化触媒の活性開始
温度に到達するまでは暖機を行うため全気筒で燃料増量
噴射し活性開始温度に到達してからは一部気筒をリッチ
運転するとともに他の気筒をリーン運転することを開始
するので、機関始動開始から排気浄化触媒を暖機完了さ
せるまでの時間を短縮する。本発明による多気筒内燃機
関の空燃比制御装置において、前記始動時空燃比制御手
段は、前記内燃機関の運転状態に応じてリーン運転する
気筒の数を徐々に増加する。

【０００８】上記始動時空燃比制御手段により、活性開
始温度に到達してから複数の気筒のリーン運転を同時に
開始せずに、リーン運転する気筒の数を徐々に増加する
ので、排気浄化触媒への急激な２次空気の流入による排
気浄化触媒の温度低下を防止し、機関始動開始から排気
浄化触媒を暖機完了させるまでの時間を短縮する。本発
明による多気筒内燃機関の空燃比制御装置において、前
記始動時空燃比制御手段は、前記触媒温度検出手段によ
り検出された前記排気浄化触媒の温度が目標温度に到達
したとき、リーン運転する気筒の数を減らす。

【０００９】上記始動時空燃比制御手段により、排気浄
化触媒の温度が目標温度に到達したとき、リーン運転す
る気筒の数を減らすので、排気浄化触媒の過昇温による
劣化を防止する。本発明による多気筒内燃機関の空燃比
制御装置は、前記内燃機関から排出され前記排気浄化触
媒へ流入する排気ガスの空燃比が該排気浄化触媒の暖機
効率を略最高とするように、リーン運転する気筒から排
出される空気量（酸素量）に応じてリッチ運転する気筒
へ供給する燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を
備える。

【００１０】上記燃料噴射量補正手段により、排気浄化
触媒の暖機効率を略最高とする空燃比の排気ガスを排気
浄化触媒へ流入させるので、機関始動開始から排気浄化
触媒を暖機完了させるまでの時間を短縮する。なお、上
記リーン運転は内燃機関の燃料噴射量を減少する方法ま
たは燃料噴射を中止する方法で運転されることである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明による多
気筒内燃機関の空燃比制御装置の第１実施形態の概略構
成図である。図中、参照番号１は機関、２は吸気マニホ
ールド、３は排気マニホールド、４は燃料噴射弁、５は
排気マニホールド３内に配設され、機関１の始動時に早
期に活性化される排気浄化用の触媒コンバータ、６は排
気マニホルド３に接続された排気管、７は排気管６の途
中に設けられＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの３成分を同時に浄化
する三元触媒を内蔵した主触媒としての触媒コンバー
タ、８は排気マニホールド３内の触媒コンバータ５上流
に配設され、機関１から排出された排気ガス中の酸素濃
度から空燃比を検出する第１空燃比センサ、９は排気管
６内の触媒コンバータ７下流に配設され、機関１から排
出され触媒コンバータ７を通過した排気ガス中の酸素濃
度から空燃比を検出する第２空燃比センサ、１１は触媒
コンバータ５通過後の排気ガスの温度Ｔｅｘを検出する
排気温センサ、２０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）であ
る。

【００１２】電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０は、例え
ばデジタルコンピュータからなり、機関１の冷間始動時
に機関１の複数の気筒の内、一部の気筒をリッチ運転す
るとともに他の気筒をリーン運転するよう空燃比を制御
する始動時空燃比制御手段を機能させるものである。Ｅ
ＣＵ２０は、図示しない双方向性バスによって相互に接
続されたＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｂ．（バッテリバックアッ
プ）ＲＡＭ、ＣＰＵ、入力ポートおよび出力ポートを具
備する。

【００１３】吸気マニホールド２は図示しない吸気管に
接続されており、吸気管の先端にはエアフローメータ
（図示せず）が配設されている。エアフローメータは吸
入空気量に比例したアナログの出力電圧を発生し、この
出力電圧はＥＣＵ２０内のＡ／Ｄ変換器（図示せず）を
介して入力ポートに入力される。機関１のウォータジャ
ケット（図示せず）に配設される水温センサ１３は機関
１の冷却水温ＴＨＷを検出し、その水温ＴＨＷに比例し
たアナログ電圧をＡ／Ｄ変換器を介して入力ポートに入
力する。

【００１４】機関１のディストリビュータ（図示せず）
には２つのクランク角センサ１４Ａ、１４Ｂが設けら
れ、クランク角センサ１４Ａはクランク角に換算して７
２０°ＣＡ毎の基準位置を検出して出力パルス信号を発
生し、クランク角センサ１４Ｂはクランク角に換算して
３０°ＣＡ毎の位置を検出して出力パルス信号を発生す
る。これらの出力パルス信号は入力ポートに入力され、
クランク角センサ１４Ｂの出力パルス信号はＣＰＵの割
込端子にも入力される。クランク角センサ１４Ａ、１４
Ｂの出力パルス信号から、例えば機関１の回転数ＮＥが
演算される。一方、出力ポートはＥＣＵ２０内の駆動回
路（図示せず）を介して燃料噴射弁４に接続されてい
る。燃料噴射弁４から吸気マニホルド２内へ噴射される
燃料噴射量は、空燃比が目標空燃比、本実施形態では理
論空燃比になるように燃料噴射弁４を駆動回路により開
弁する時間を可変することにより制御される。

【００１５】なお、ＣＰＵの割込は、Ａ／Ｄ変換器によ
るＡ／Ｄ変換終了時やクランク角センサ１４Ｂの出力パ
ルス信号の受信時に発生する。Ａ／Ｄ変換器を介して入
力ポートへ入力されたデジタルデータはＡ／Ｄ変換毎に
読取られＲＡＭに格納される。機関１の回転数ＮＥもク
ランク角センサ１４Ｂの出力パルス信号がＣＰＵの割込
端子に入力される毎に演算されＲＡＭに格納される。つ
まり、ＲＡＭに格納される機関１のデータは絶えず更新
される。

【００１６】次に、ＥＣＵ２０により達成される本発明
による部分気筒停止制御のフローチャートを以下詳細に
説明する。図２は第１の部分気筒停止制御のフローチャ
ートである。本制御は図１に示す第１実施形態に適用さ
れる。また、本制御ルーチンは所定の周期、例えば１０
０ｍｓ毎に実行される。先ず、ステップ２０１では、機
関１の水温ＴＨＷが所定の温度範囲内（α＜ＴＨＷ＜
β）か否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはス
テップ２０２へ進み、その判別結果がＮＯのときはステ
ップ２０５へ進む。ここで、αは０°Ｃにβは８０°Ｃ
に設定され、水温ＴＨＷが０°Ｃ以下の極低温下では機
関を搭載した車両のドライバビリティを重視するため部
分気筒停止制御を行わない。また、水温ＴＨＷが８０°
Ｃ以上の機関の暖機完了後では触媒コンバータ５も暖機
完了しているので部分気筒停止制御を行わない。

【００１７】以下、図２以降の説明において、単に触媒
と記すものは触媒コンバータ５に内臓された触媒を示
す。ステップ２０２では、触媒コンバータ５から排出さ
れる触媒出ガスの排気温Ｔｅｘが第１の所定温度γ（γ
は例えば１８０°Ｃ）を以上となったか否かを判別し、
その判別結果がＹＥＳのときはステップ２０３へ進み、
その判別結果がＮＯのときはステップ２０５へ進む。こ
こで、γを１８０°Ｃとするのは、触媒の温度が略２０
０°Ｃのときの触媒出ガスの排気温度が約１８０°Ｃと
推定されるからであり、触媒は約２００°Ｃに到達する
と、触媒の各部分でＨＣを酸化させる排気浄化の反応を
開始するからである。ステップ２０３では、排気温Ｔｅ
ｘが第２の所定温度η（ηは例えば７００°Ｃ）を超え
たか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステ
ップ２０５へ進み、その判別結果がＮＯのときはステッ
プ２０４へ進む。ここで、η＝７００°Ｃは触媒が十分
活性化されたとみなされるときの排気温度である。

【００１８】ステップ２０１〜２０３の実行により、機
関の冷却水温ＴＨＷがα＜ＴＨＷ＜βかつ排気温Ｔｅｘ
がγ≦Ｔｅｘ≦ηと判定されたとき、すなわち機関の暖
機が完了しておらず、かつ触媒が排気浄化の反応を開始
してから十分活性化されるまでの間と判定されたとき
に、ステップ２０４へ進み、部分気筒停止制御を実行す
る。一方、ステップ２０１〜２０３の実行により、機関
の冷却水温ＴＨＷがＴＨＷ≦αまたはβ≦ＴＨＷか、あ
るいは排気温ＴｅｘがＴｅｘ＜γまたはη＜Ｔｅｘと判
定されたとき、すなわち機関が極低温のときかまたは暖
機完了したとき、あるいは触媒が排気浄化の反応を開始
する前かまたは触媒が十分活性化されたと判定されたと
き、ステップ２０５へ進み、部分気筒停止制御を禁止す
る。

【００１９】図３は機関始動時の部分気筒停止と触媒温
度変化との関係を示す図である。横軸は機関の始動開始
からの経過時間を示し、縦軸は触媒コンバータ５内に設
けられた触媒の温度を示す。図３は機関がＦＩ（First
Idling）放置、すなわち機関の始動開始後アイドル回転
数のまま放置されたときの触媒温度の変化の実験結果を
示す。曲線３１は部分気筒停止制御を全く実行しない場
合の、曲線３２は機関の始動開始から部分気筒停止制御
を実行し続けた場合の、曲線３３は機関の始動開始から
時刻ｔ１まで部分気筒停止制御を実行せずに時刻ｔ１か
ら部分気筒停止制御を実行した場合の、それぞれの触媒
の温度変化を示す。この時刻ｔ１は触媒が約２００°Ｃ
の温度になり触媒の各部分でＨＣを酸化させる排気浄化
の反応を開始する時刻である。

【００２０】曲線３１と３２を比較すると、部分気筒停
止制御を実行しない曲線３１の方が部分気筒停止制御を
実行する曲線３２より早くに２００°Ｃの触媒温度に到
達することが判る。一方、触媒の温度が２００°Ｃに到
達すると部分気筒停止制御を実行して２次空気を触媒へ
供給する方が所謂「後燃え」現象により触媒の温度が２
００°Ｃから急上昇し、触媒の５０％浄化温度、すなわ
ち触媒の浄化反応が触媒の５０％の部分で反応している
ときの触媒温度としての３５０°Ｃには曲線３２の方が
曲線３１より早くに到達することが判る。以下、触媒の
温度が後燃え現象により急上昇を開始する温度２００°
Ｃを触媒の反応促進温度と呼ぶ。

【００２１】次に、曲線３１、３２および３３を比較す
ると、２００°Ｃの触媒温度に到達する時刻は曲線３１
と３３ともに同時であるが、曲線３３は触媒温度２００
°Ｃから急上昇し、触媒の５０％浄化温度３５０°Ｃへ
曲線３１、３２より早くに到達することが判る。図４は
第２の部分気筒停止制御のフローチャートである。本制
御は図１に示す第１実施形態において排気温センサ１１
が設けられてない実施形態に適用されるものである。本
制御では、機関から排出される排気ガスの温度を検出す
る排気温センサの代わりに、触媒温度を機関の始動開始
から機関へ吸入される空気量の積算値（以下、積算空気
量と記す）sumga から予測する。

【００２２】本制御ルーチンは所定の周期、例えば１０
０ｍｓ毎に実行される。先ず、ステップ４０１では、図
２のステップ２０１と同様に機関１の水温ＴＨＷが所定
の温度範囲内（α＜ＴＨＷ＜β）か否かを判別し、その
判別結果がＹＥＳのときはステップ４０２へ進み、その
判別結果がＮＯのときはステップ４０７へ進む。ここ
で、積算空気量と触媒温度との関係を示すマップについ
て説明する。

【００２３】図５は機関の積算空気量と触媒温度との関
係を示すマップである。図５において横軸は機関の始動
開始から機関へ吸入される積算空気量sumga を示し、縦
軸はsumga の変化に応じて変化する触媒温度の測定結果
による実験値を示す。sumga＝εは触媒が部分的に排気
浄化の反応を開始する温度２００°Ｃに到達した時の積
算空気量であり、sumga ＝κは触媒が十分活性化される
温度７００°Ｃに到達した時の積算空気量である。この
ように実験値から求められた機関の積算空気量と触媒温
度との関係を示すマップはＲＯＭに格納される。

【００２４】再び図４のフローチャートに戻る。ステッ
プ４０２では、積算空気量 sumgaが触媒温度７００°Ｃ
に相当する所定量κを超えたか否かを判別し、その判別
結果がＹＥＳのときは触媒が十分活性化される温度に到
達したとみなしてステップ４０８へ進み、その判別結果
がＮＯのときはステップ４０３へ進む。ステップ４０３
では、積算空気量 sumgaが触媒温度２００°Ｃに相当す
る所定量ε以上となったか否かを判別し、その判別結果
がＹＥＳのときは触媒が部分的に排気浄化の反応を開始
する温度に到達したとみなしてステップ４０４へ進み、
その判別結果がＮＯのときはステップ４０７へ進む。

【００２５】ステップ４０４では、部分気筒停止制御が
所定時間δ、例えば５０秒だけ実行されたか否かを CFC
AT＞δ（＝５００）から判別し、その判別結果がＹＥＳ
のときはステップ４０７へ進み、その判別結果がＮＯの
ときはステップ４０５へ進む。ステップ４０５では、部
分気筒停止制御時間計測用のカウンタ CFCATに１を加算
してステップ４０６へ進む。

【００２６】ステップ４０１でＮＯと判別されたときや
ステップ４０３でＮＯと判別されたとき、ステップ４０
７へ進みカウンタ CFCATを０にリセットする。このカウ
ンタCFCATを用いる理由は、図５で示した機関の積算空
気量 sumgaと触媒温度との関係は部分気筒停止制御を実
行していないときの全気筒運転時の実験結果を用いてい
るので、ε≦sumga ≦κの部分気筒停止制御の実行中は
sumgaから触媒温度を予測できないからである。

【００２７】ステップ４０１〜４０４の実行により、機
関の冷却水温ＴＨＷがα＜ＴＨＷ＜βかつ積算空気量su
mga がε≦sumga ≦κと判定されたとき、すなわち機関
の暖機が完了しておらず、触媒が排気浄化の反応を開始
してから十分活性化されるまでの間であって、かつ部分
気筒停止制御時間 CFCATが CFCAT≦δと判定されたと
き、ステップ４０６へ進み、部分気筒停止制御を実行す
る。一方、ステップ４０１〜４０４の実行により、機関
の冷却水温ＴＨＷがＴＨＷ≦αまたはβ≦ＴＨＷか、あ
るいは積算空気量sumga がsumga ＜εまたはκ＜sumga
のとき、すなわち機関が極低温のときか暖機完了したと
判定されたときか、あるいは触媒が排気浄化の反応を開
始する前かまたは触媒が十分活性化されたと判定された
とき、ステップ４０８へ進み、部分気筒停止制御を禁止
する。

【００２８】次に、部分気筒停止制御を実行する気筒の
数を機関の運転状態、例えば触媒の温度変化を考慮して
変更する実施形態について以下に説明する。図６は機関
始動時の段階的部分気筒停止制御と触媒温度変化との関
係を示す図である。図６は多気筒機関、例えば６気筒の
機関の始動時を示し、図中、曲線６１は部分気筒停止を
実行しないときの触媒の温度変化を示し、曲線６２は２
気筒を同時に停止したときの触媒の温度変化を示し、曲
線６３は１気筒だけ停止したときの触媒の温度変化を示
し、曲線６４は１気筒停止し所定時間経過後に２気筒を
停止したときの触媒の温度変化を示す。

【００２９】曲線６２、６３および６４を比較すると、
時刻ｔ１に触媒の温度が反応促進温度２００°Ｃに到達
した後、曲線６２の２気筒同時停止制御の場合は、時刻
ｔ１から触媒へ過剰の２次空気が供給されるので、触媒
の温度は一定期間低下した後再び上昇し、やがて触媒の
５０％浄化温度３５０°Ｃに到達する。曲線６３の１気
筒停止制御の場合は、時刻ｔ１からの触媒への２次空気
の供給により触媒の温度は短時間低下するものの即座に
再上昇する。しかしながら、曲線６２の２気筒同時停止
制御と比して機関の始動を開始してから触媒の温度が５
０％浄化温度３５０°Ｃに到達するまでの時間は長くな
ることが判る。しかるに、曲線６４の時刻ｔ１に１気筒
を停止した後時刻ｔ２に２気筒を停止するような段階的
気筒停止制御の場合は、時刻ｔ１からの触媒への２次空
気の供給により触媒の温度は短時間低下するものの即座
に再上昇する。次いで触媒の温度が反応促進温度２００
°Ｃを少し超えた、例えば２２０°Ｃに到達する時刻ｔ
２から停止する気筒の数を増やして触媒へ供給する２次
空気の量を増量することにより触媒の温度が５０％浄化
温度３５０°Ｃに到達するまでの時間は曲線６２や６３
の場合と比して短くなることが判る。

【００３０】次に、上述の段階的部分気筒停止制御をフ
ローチャートを用いて説明する。図７は第３の部分気筒
停止制御のフローチャートである。本制御は図１に示す
第１実施形態に適用される。また、本制御ルーチンは所
定の周期、例えば１００ｍｓ毎に実行される。先ず、ス
テップ７０１では、図２のステップ２０１と同様に機関
１の水温ＴＨＷが所定の温度範囲内（α＜ＴＨＷ＜β）
か否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステッ
プ７０２へ進み、その判別結果がＮＯのときはステップ
７０８へ進む。

【００３１】ステップ７０２では、触媒出ガスの排気温
Ｔｅｘが第２の所定温度η（ηは例えば７００°Ｃ）を
超えたか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときは
ステップ７０８へ進み、その判別結果がＮＯのときはス
テップ７０３へ進む。ここで、η＝７００°Ｃは触媒が
十分活性化されたとみなされるときの触媒出ガスの排気
温度である。ステップ７０３では、１気筒停止制御実行
中か否かをフラグにより判定し、ＹＥＳと判定されたと
きはステップ７０４へ進み、ＮＯと判定されたときはス
テップ７０６へ進む。

【００３２】ステップ７０４では、触媒出ガスの排気温
Ｔｅｘが第１の所定温度γ（γは例えば１８０°Ｃ）以
上となったか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのと
きはステップ７０５へ進み、その判別結果がＮＯのとき
はステップ７０８へ進む。ここで、γを１８０°Ｃとす
るのは、触媒の温度が略２００°Ｃのときの触媒出ガス
の排気温度が約１８０°Ｃと推定されるからであり、触
媒は約２００°Ｃに到達すると、触媒の各部分でＨＣを
酸化させる排気浄化の反応を開始するからである。

【００３３】ステップ７０６では、排気温Ｔｅｘが第３
の所定温度δ（＝２２０°Ｃ）を超えたか否かを判別
し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ７０７へ進
み、その判別結果がＮＯのときは本ルーチンを終了す
る。ここで、第３の所定温度δ＝２２０°Ｃは、時刻ｔ
１から１気筒停止制御による２次空気供給により触媒の
浄化反応が開始された後触媒の温度が反応促進温度２０
０°Ｃを少し超えたことを確認できる温度として設定し
たものである。

【００３４】ステップ７０１〜７０４および７０６の実
行により、機関の冷却水温ＴＨＷがα＜ＴＨＷ＜βかつ
排気温Ｔｅｘがγ≦Ｔｅｘ≦δと判定されたとき、すな
わち機関の暖機が完了しておらず、かつ触媒が排気浄化
の反応を開始した後であって触媒の温度が反応促進温度
２００°Ｃを少し超えるまでの間であると判定されたと
き、ステップ７０５へ進み、１気筒停止制御を実行し、
機関の冷却水温ＴＨＷがα＜ＴＨＷ＜βかつ排気温Ｔｅ
ｘがδ≦Ｔｅｘ≦ηと判定されたとき、すなわち機関の
暖機が完了しておらず、かつ触媒の温度が反応促進温度
２００°Ｃ以上であって触媒が十分活性化されるまでの
間と判定されたとき、ステップ７０７へ進み、２気筒停
止制御を実行する。一方、ステップ７０１〜７０４およ
び７０６の実行により、機関の冷却水温ＴＨＷがＴＨＷ
≦αまたはβ≦ＴＨＷか、あるいは排気温ＴｅｘがＴｅ
ｘ＜γまたはη＜Ｔｅｘと判定されたとき、すなわち機
関が極低温のときかまたは暖機完了したとき、あるいは
触媒が排気浄化の反応を開始する前かまたは触媒が十分
活性化されたと判定されたとき、ステップ７０８へ進
み、部分気筒停止制御を禁止する。

【００３５】上述の第３の部分気筒停止制御において、
停止する気筒の数を１気筒から２気筒へ増加する際に、
機関の運転状態として触媒の温度が反応促進温度を超え
て上昇したことを確認することを条件としたが、これに
代えて機関の運転状態として負荷を条件とし、機関の負
荷状態に応じて停止する気筒の数を変更してもよい。こ
の場合、機関の負荷が高負荷な程高トルクを必要とする
ので停止する気筒の数を少なく設定する。

【００３６】また、図７を用いて上述した第３の部分気
筒停止制御は、排気温センサにより検出された触媒の推
定温度に基づき部分気筒停止制御を実行するものである
が、この第３の部分気筒停止制御は排気温センサに変え
て積算空気量から推定した触媒の温度に基づいて部分気
筒停止制御を実行してもよい。また、上述の第３の部分
気筒停止制御は６気筒機関において２気筒まで停止する
例で説明したが、例えば８気筒機関において３気筒まで
停止したり、１２気筒機関において４気筒まで停止した
りするなど、停止する気筒の数は使用する機関に応じて
適宜選択できる。

【００３７】図８は本発明による多気筒内燃機関の空燃
比制御装置の第２実施形態の概略構成図である。図８に
示す第２実施形態の概略構成図は、排気温センサ１２が
排気管６内の触媒コンバータ７の下流に配設された点を
除き図１に示す第１実施形態の概略構成図と同一であ
る。図９は第４の部分気筒停止制御のフローチャートで
ある。本制御は図８に示す第２実施形態に適用される。
第４の部分気筒停止制御は、第１触媒（Ｓ／Ｃ）が暖機
されてから第２触媒（Ｍ／Ｃ）が暖機されるまでの間、
部分気筒停止制御を実行する気筒の数が多過ぎると第１
触媒としてのスタート・キャタリスト（Ｓ／Ｃ）の温度
がＯＴ（Over Temperature）を超え、その結果オーバー
ヒートして劣化する恐れがあるので、これを防止すべく
部分気筒停止制御を実行する気筒の数を最適制御しつつ
第２触媒としてのメイン・キャタリスト（Ｍ／Ｃ）が暖
機されるまで部分気筒停止制御を行うものでる。

【００３８】本制御ルーチンは所定の周期、例えば１０
０ｍｓ毎に実行される。先ず、ステップ９０１では、図
２のステップ２０１と同様に機関１の水温ＴＨＷが所定
の温度範囲内（α＜ＴＨＷ＜β）か否かを判別し、その
判別結果がＹＥＳのときはステップ９０２へ進み、その
判別結果がＮＯのときはステップ９１１へ進む。ステッ
プ９０２では、部分気筒停止制御を実行中か否かをフラ
グにより判定し、ＹＥＳと判定されたときはステップ９
０６へ進み、ＮＯと判定されたときはステップ９０３へ
進む。ステップ９０３では、第１触媒（Ｓ／Ｃ）出ガス
の第１排気温Ｔｅｘ１が第１の所定温度γ（＝１８０°
Ｃ）以上となったか否かを判別し、その判別結果がＹＥ
Ｓのときはステップ９０４へ進み、その判別結果がＮＯ
のときはステップ９１１へ進む。ここで、γを１８０°
Ｃとするのは、第１触媒（Ｓ／Ｃ）の温度が略２００°
Ｃのときの第１触媒出ガスの排気温度が約１８０°Ｃと
推定されるからであり、第１触媒は約２００°Ｃに到達
すると、第１触媒の各部分でＨＣを酸化させる排気浄化
の反応を開始するからである。

【００３９】ステップ９０４では、第２触媒（Ｍ／Ｃ）
の出ガスの第２排気温Ｔｅｘ２が第５の所定温度θ（＝
６００°Ｃ）を超えたか否かを判別し、その判別結果が
ＹＥＳのときはステップ９１１へ進み、その判別結果が
ＮＯのときはステップ９０５へ進む。ここで、θ＝６０
０°Ｃは第２触媒が十分活性化されたとみなされるとき
の第２触媒出ガスの排気温度である。

【００４０】ステップ９０６では、第１排気温Ｔｅｘ１
が第３の所定温度δ（＝２２０°Ｃ）を超えたか否かを
判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ９０７
へ進み、その判別結果がＮＯのときはステップ９０４へ
進む。ここで、第３の所定温度δは時刻ｔ１から１気筒
停止制御による２次空気供給により第１触媒の浄化反応
が開始されてから第１触媒の温度が上昇し始めたことを
確認できる温度として、例えば２２０°Ｃを設定する。

【００４１】ステップ９０７では、第１触媒の出ガスの
第１排気温Ｔｅｘ１が第４の所定温度λ（＝７００°
Ｃ）を超えたか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳの
ときはステップ９０４へ進み、その判別結果がＮＯのと
きはステップ９１０へ進む。ここで、η＝７００°Ｃは
第１触媒が十分活性化されたとみなされかつ第１触媒を
ＯＴから保護できる温度のときの第１触媒出ガスの排気
温度である。

【００４２】ステップ９０５では１気筒停止制御を実行
し、ステップ９１０では２気筒停止制御を実行し、ステ
ップ９１１では部分気筒停止制御を禁止する。図９を用
いて説明した第４の部分気筒停止制御は、第１および第
２排気温センサにより検出された第１および第２触媒の
各推定温度に基づき部分気筒停止制御を実行するもので
あるが、この第４の部分気筒停止制御はこれら排気温セ
ンサに代えて機関の積算空気量から推定した各触媒の温
度に基づいて第４の部分気筒停止制御と同様な制御を実
行してもよい。

【００４３】また、上述の第４の部分気筒停止制御は６
気筒機関において２気筒まで停止する例で説明したが、
例えば８気筒機関において３気筒まで停止したり、１２
気筒機関において４気筒まで停止したりするなど、停止
する気筒の数は使用する機関に応じて適宜選択できる。
図１０は多気筒機関の始動時における各触媒の温度変化
を示す図であり、（Ａ）はＳ／Ｃの温度変化を示す図で
あり、（Ｂ）はＭ／Ｃの温度変化を示す図である。図１
０において横軸は時間を示し、縦軸は各触媒の温度を示
す。

【００４４】図１０の（Ａ）において、曲線１０１は前
述の第３の部分気筒停止制御を実行したときのＳ／Ｃの
温度変化を示し、曲線１０２はＳ／Ｃが過昇温（ＯＴ）
しないように前述の第４の部分気筒停止制御を実行した
ときのＳ／Ｃの温度変化を示し、曲線１０３は前述の第
３の部分気筒停止制御を実行しＳ／Ｃの暖機完了を確認
した後に部分気筒停止制御を禁止したときのＳ／Ｃの温
度変化を示し、曲線１０４は１気筒停止制御のみを実行
したときのＳ／Ｃの温度変化を示し、曲線１０５は、部
分気筒停止制御を全く行わないときのＳ／Ｃの温度変化
を示し、曲線１０６はＳ／Ｃが触媒の反応促進温度（２
００°Ｃ）に到達した後２気筒停止制御を実行したとき
のＳ／Ｃの温度変化を示す。

【００４５】一方、図１０の（Ｂ）において、曲線１１
２はＳ／ＣがＯＴしないように第４の部分気筒停止制御
を実行したときのＭ／Ｃの温度変化を示し、曲線１１３
は第３の部分気筒停止制御を実行しＳ／Ｃの暖機完了を
確認した後に部分気筒停止制御を禁止したときのＭ／Ｃ
の温度変化を示し、曲線１１５は部分気筒停止制御を全
く行わないときのＭ／Ｃの温度変化を示す。

【００４６】図１１は触媒入ガスの空燃比と触媒温度と
の関係を示すマップである。図１１において横軸は機関
から排出された排気ガスが第１触媒へ流入する直前の第
１触媒入ガスの空燃比を示し、縦軸は第１触媒の温度を
示す。図１１から、第１触媒入ガスの空燃比が理論空燃
比（１４．６）のとき、第１触媒の反応が最も活性化さ
れるので第１触媒の温度も最も高いことが判る。

【００４７】したがって、部分気筒停止制御実行中の機
関へ供給する燃料噴射量は、第１触媒入ガスの空燃比が
理論空燃比になるように休止中の気筒の数、言い換える
なら休止気筒から排出される空気量（酸素量）に応じて
決定されることが第１触媒の早期活性化に必要である。
このため、部分気筒停止制御実行中に、休止せずに噴射
を実行する稼働気筒から機関へ供給する燃料噴射量を算
出するためには、稼働気筒の空燃比を休止中の気筒の数
に応じて次式のように算出することが必要である。８気
筒機関を例にとって下記のように算出された空燃比に応
じて燃料噴射量を算出し、燃料噴射を実行すれば、第１
触媒入ガスの空燃比は理論空燃比となり、第１触媒の早
期暖機が達成される。

【００４８】休止気筒が１つのとき稼働気筒の空燃比は
１４．６×（７／８）＝１２．８に、休止気筒が２つの
とき稼働気筒の空燃比は１４．６×（６／８）＝１１．
０に、休止気筒が３つのとき稼働気筒の空燃比は１４．
６×（５／８）＝９．１に、休止気筒が４つのとき稼働
気筒の空燃比は１４．６×（４／８）＝７．３に、それ
ぞれ設定する。

【００４９】図１２は第５の部分気筒停止制御のフロー
チャートである。本制御は図１に示す第１実施形態に適
用される。本制御は、部分気筒停止制御により第１触媒
が暖機されても排気系、例えば排気マニホルドが十分に
暖機されていない場合や排気マニホルドが暖機されてい
てもアイドル等により機関から排出される排気ガスの温
度が低い場合に、部分気筒停止制御を禁止してしまうと
第１触媒の熱が排気系に奪われ、第１触媒の温度低下を
招く恐れがある。これを防止するため、この第５の部分
気筒停止制御では、第１触媒の再冷却防止のため、第１
触媒出ガス温度が低下したとき、再び部分気筒停止制御
を実行するものである。本制御ルーチンは所定の周期、
例えば１００ｍｓ毎に実行される。先ず、ステップ１２
０１では、図２のステップ２０１と同様に機関１の水温
ＴＨＷが所定の温度範囲内（α＜ＴＨＷ＜β）か否かを
判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ１２０
２へ進み、その判別結果がＮＯのときはステップ１２０
４へ進む。

【００５０】次いで、ステップ１２０２では、部分気筒
停止制御を実行中か否かをフラグにより判定し、部分気
筒停止制御を実行中と判定されたときはステップ１２０
５へ進み、部分気筒停止制御を禁止中と判定されたとき
はステップ１２０３へ進む。ステップ１２０３では、第
１触媒出ガスの排気温Ｔｅｘがκ１（κ１＝５００°
Ｃ）より大か否かを判別し、Ｔｅｘ＞κ１のときはステ
ップ１２０４へ進み、Ｔｅｘ≦κ１のときはステップ１
２０８へ進む。ステップ１２０３で排気温Ｔｅｘがκ１
以下に低下したと判別されたときはステップ１２０８で
１気筒停止制御を実行して第１触媒の再冷却を防止す
る。

【００５１】ステップ１２０５では、１気筒停止制御を
実行中か否かをフラグにより判定し、１気筒停止制御を
実行中と判定されたときはステップ１２０６へ進み、１
気筒停止制御を実行中でなく２気筒停止制御を実行中と
判定されたときはステップ１２０９へ進む。ステップ１
２０６では、第１触媒出ガスの排気温Ｔｅｘがκ２（κ
２＝７００°Ｃ）より大か否かを判別し、Ｔｅｘ＞κ２
のときはステップ１２０４へ進み、Ｔｅｘ≦κ２のとき
はステップ１２０７へ進む。ここで、κ２は１気筒停止
制御実行時に第１触媒（Ｓ／Ｃ）が過昇温（ＯＴ）とな
らないように設定される第１触媒出ガスの排気温度であ
る。

【００５２】ステップ１２０７では、第１触媒出ガスの
排気温Ｔｅｘがκ３（κ３＝６００°Ｃ）より大か否か
を判別し、Ｔｅｘ＞κ３のときはステップ１２０８へ進
み、Ｔｅｘ≦κ３のときはステップ１２０９へ進む。ス
テップ１２０７で排気温Ｔｅｘがκ３以下に低下したと
判別されたときはステップ１２１０で２気筒停止制御を
実行して第１触媒の再冷却を防止する。

【００５３】ステップ１２０９では、第１触媒出ガスの
排気温Ｔｅｘがκ４（κ４＝８００°Ｃ）より大か否か
を判別し、Ｔｅｘ＞κ４のときはステップ１２０８へ進
み、Ｔｅｘ≦κ４のときはステップ１２１０へ進む。こ
こで、κ４は２気筒停止制御実行時に第１触媒（Ｓ／
Ｃ）が過昇温（ＯＴ）とならないように設定される第１
触媒出ガスの排気温度である。

【００５４】ステップ１２０４では、部分気筒停止制御
を禁止し、ステップ１２０８では１気筒停止制御を実行
し、ステップ１２１０では２気筒停止制御を実行する。
上述した実施形態において、触媒コンバータ５、７は、
電気加熱式触媒（ＥＨＣ）を設けた触媒コンバータであ
ってもよい。また、上述した実施形態では、一部気筒の
燃料の噴射を中止する部分気筒停止制御により、リーン
運転を実行する例を示したが、本発明はこれに限定され
るものではない。本発明は燃料噴射量を減少して気筒か
ら排出される酸素量を多くすることでリーン運転を実行
してもよい。また、本発明は希薄燃焼内燃機関や筒内噴
射式内燃機関に適用してもよい。本発明はまた、上述し
た実施形態の他に、排気浄化触媒の温度が所定温度に到
達するまでは、複数気筒の内、一部の気筒を弱リーンと
するとともに、他の気筒をリッチとし、所定温度に到達
した以降には、前記一部の気筒を強リーンとすることを
許可する実施形態としてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多気筒内
燃機関の空燃比制御装置によれば、排気浄化触媒の活性
開始温度に到達するまでは暖機増量により全気筒から燃
料噴射し活性開始温度に到達してからは一部気筒による
リーン運転を開始するので、機関始動開始から排気浄化
触媒を暖機完了させるまでの時間を短縮でき、機関から
排出される排気エミッションの触媒による浄化を早期に
開始できる。

【００５６】また、本発明の多気筒内燃機関の空燃比制
御装置における始動時空燃比制御手段は、活性開始温度
に到達してから複数の気筒のリーン運転を同時に開始せ
ずに、リーン運転する気筒の数を徐々に増加するので、
排気浄化触媒への急激な２次空気の流入による排気浄化
触媒の温度低下を防止し、機関始動開始から排気浄化触
媒を暖機完了させるまでの時間を短縮できる。

【００５７】また、本発明の多気筒内燃機関の空燃比制
御装置における始動時空燃比制御手段は、排気浄化触媒
の温度が目標温度に到達したとき、リーン運転する気筒
の数を減らすので、排気浄化触媒の過昇温による劣化を
防止できる。また、本発明の多気筒内燃機関の空燃比制
御装置における燃料噴射量補正手段は、排気浄化触媒の
暖機効率を略最高とする空燃比の排気ガスを排気浄化触
媒へ流入させるので、機関始動開始から排気浄化触媒を
暖機完了させるまでの時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多気筒内燃機関の空燃比制御装置
の第１実施形態の概略構成図である。

【図２】第１の部分気筒停止制御のフローチャートであ
る。

【図３】機関始動時の部分気筒停止と触媒温度変化との
関係を示す図である。

【図４】第２の部分気筒停止制御のフローチャートであ
る。

【図５】機関の積算空気量と触媒温度との関係を示すマ
ップである。

【図６】機関始動時の段階的部分気筒停止制御と触媒温
度変化との関係を示す図である。

【図７】第３の部分気筒停止制御のフローチャートであ
る。

【図８】本発明による多気筒内燃機関の空燃比制御装置
の第２実施形態の概略構成図である。

【図９】第４の部分気筒停止制御のフローチャートであ
る。

【図１０】多気筒機関の始動時における各触媒の温度変
化を示す図であり、（Ａ）はＳ／Ｃの温度変化を示す図
であり、（Ｂ）はＭ／Ｃの温度変化を示す図である。

【図１１】触媒入ガスの空燃比と触媒温度との関係を示
すマップである。

【図１２】第５の部分気筒停止制御のフローチャートで
ある。

【符号の説明】 １…多気筒機関 ２…吸気マニホルド ３…排気マニホルド ４…燃料噴射弁 ５…第１触媒（Ｓ／Ｃ）コンバータ ６…排気管 ７…第２触媒（Ｍ／Ｃ）コンバータ ８、９…空燃比センサ １１、１２…排気温センサ ２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｒ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒を有する内燃機関の排気通路
   に配置された排気浄化触媒と、前記内燃機関の冷間始動
   時に、前記複数の気筒の内、一部の気筒をリッチ運転す
   るとともに、他の気筒をリーン運転するよう空燃比を制
   御する始動時空燃比制御手段と、を備える多気筒内燃機
   関の空燃比制御装置において、 前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を
   備え、 前記始動時空燃比制御手段は、前記内燃機関の冷間始動
   時に、前記触媒温度検出手段により検出された前記排気
   浄化触媒の温度が所定温度に到達するまでは、該所定温
   度に到達した以降に設定する空燃比よりリッチに空燃比
   を設定する、ことを特徴とする多気筒内燃機関の空燃比
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記内燃機関の冷間始動時に、前記触媒
   温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度
   が所定温度に到達するまでは前記始動時空燃比制御手段
   により全気筒をリッチ運転させ、該排気浄化触媒の温度
   が該所定温度を超えてからは該始動時空燃比制御手段に
   より一部の気筒のリーン運転を開始させるリーン開始制
   御手段を備えた請求項１に記載の多気筒内燃機関の空燃
   比制御装置。
3. 【請求項３】 前記始動時空燃比制御手段は、前記内燃
   機関の運転状態に応じてリーン運転する気筒の数を徐々
   に増加する請求項２に記載の多気筒内燃機関の空燃比制
   御装置。
4. 【請求項４】 前記始動時空燃比制御手段は、前記触媒
   温度検出手段により検出された前記排気浄化触媒の温度
   が目標温度に到達したとき、リーン運転する気筒の数を
   減らす請求項３に記載の多気筒内燃機関の空燃比制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記内燃機関から排出され前記排気浄化
   触媒へ流入する排気ガスの空燃比が該排気浄化触媒の暖
   機効率を略最高とするように、リーン運転する気筒から
   排出される空気量に応じてリッチ運転する気筒へ供給す
   る燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備えた請
   求項２乃至４の何れか１項に記載の多気筒内燃機関の空
   燃比制御装置。