エンジンの制御装置
【課題】排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにした場合にも粒子状物質の発生を抑制する。
【解決手段】エンジン１０は、燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁１９を備えるとともに、排気管２４において酸素吸蔵能を有する触媒３１を備えている。ＥＣＵ４０は、燃圧制御として、基本的には、都度のエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を制御する。また、ＥＣＵ４０は、燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立したのに伴い燃料カットを解除する場合に、空燃比を一時的にリッチ側で制御するリッチ化制御（触媒中立化制御）を実施する。その際、噴射弁燃圧を、燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づき制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する。
【解決手段】エンジン１０は、燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁１９を備えるとともに、排気管２４において酸素吸蔵能を有する触媒３１を備えている。ＥＣＵ４０は、燃圧制御として、基本的には、都度のエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を制御する。また、ＥＣＵ４０は、燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立したのに伴い燃料カットを解除する場合に、空燃比を一時的にリッチ側で制御するリッチ化制御（触媒中立化制御）を実施する。その際、噴射弁燃圧を、燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づき制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁を備えるエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンとしては、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式のものが知られている。この筒内噴射式のエンジンでは、局所的にリッチ雰囲気になりやすいため、エンジンの燃焼に伴い粒子状物質（ＰＭ）が発生しやすい。これに鑑み、筒内噴射式のエンジンを対象に、ＰＭ排出を抑制するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また従来、エンジンの排気中に含まれるＨＣやＣＯ、ＮＯｘなどを浄化するための触媒として三元触媒が知られており、ポート噴射式や筒内噴射式のガソリンエンジンにおいて、三元触媒の酸素ストレージ能を利用して排気の浄化が行われている。
【０００４】
ここで、エンジン運転中では、所定の燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に停止してエンジンを燃焼停止状態にすることがある。この場合、燃料を含まない空気が触媒に供給されることにより、触媒が酸素吸蔵過多の状態になり、その結果、燃料カットからの復帰直後において触媒のＮＯｘ浄化能が低下することがある。そこで従来、燃料カットからの復帰直後において、燃料噴射量を一時的に増量補正することにより（空燃比をリッチ側に変更することにより）触媒の酸素吸蔵量を低減させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０６７８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１７２１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、触媒の酸素吸蔵量を低減させるべく空燃比をリッチ側にした場合、リッチ分の燃料の燃焼に伴いＰＭが発生しやすくなることが懸念される。特に、筒内噴射式のエンジンでは、局所的なリッチ化がより生じやすく、燃料と空気とが不均一な状態で燃焼が行われることによりＰＭ発生が生じやすい。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにした場合にも、粒子状物質の発生を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００９】
本発明は、燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁を備えるとともに、酸素吸蔵能を有する排気浄化装置が排気通路に配置されたエンジンに適用される。また、請求項１に記載の発明は、所定の燃料カット条件の成立に伴い一時的に燃料噴射を停止して燃料カットを実行する燃料カット手段と、前記燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立したのに伴い前記燃料カットを解除する場合に、空燃比を一時的にリッチ側で制御するリッチ化制御手段と、都度のエンジン運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を制御する第１燃圧制御手段と、前記リッチ化制御手段により空燃比を一時的にリッチ側で制御する場合に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する第２燃圧制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
要するに、燃料カットを解除した直後では、エンジンの回転速度や負荷が比較的小さく、このようなエンジン運転状態において設定される噴射弁燃圧は比較的低い。これに対し、上記構成では、燃料カット解除後に空燃比を一時的にリッチ側にする場合に、噴射弁燃圧を、燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて設定される噴射弁燃圧よりも高燃圧にする。この高燃圧化によって燃料の微粒化が促進され、その結果、排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにしている状況下でも、ＰＭの発生を抑制することができる。
【００１１】
リッチ化制御では、燃料カット中の排気浄化装置の酸素吸蔵量が多いほど空燃比のリッチ度合いを大きくすることにより、過剰なリッチ化を抑制しつつ排気浄化装置の浄化能力を速やかに回復させることができる。一方、ＰＭの発生のしやすさは空燃比のリッチ度合いに応じて相違し、目標空燃比のリッチ度合いが大きいほど、エンジンの燃焼室内が局所的にリッチ雰囲気になりやすく、その結果、ＰＭが発生しやすくなると考えられる。
【００１２】
その点に鑑み、請求項２に記載の発明では、前記リッチ化制御手段により空燃比をリッチ側で制御する場合の目標空燃比を前記排気浄化装置の酸素吸蔵量に応じて可変に設定する目標設定手段を備え、前記リッチ化制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比で実空燃比を制御することにより空燃比を一時的にリッチ側で制御し、前記第２燃圧制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比に応じて、前記噴射弁燃圧を可変に制御する。この構成によれば、ＰＭの発生しやすさに応じて噴射弁燃圧を可変にすることができ、空燃比の過剰なリッチ化を抑制しつつＰＭの発生を好適に抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、前記燃料カットの継続時間を計測する燃料カット時間計測手段を備え、前記目標設定手段は、前記燃料カット時間計測手段により計測された継続時間に応じて前記目標空燃比を可変に設定する。
【００１４】
燃料カット中の排気浄化装置の酸素吸蔵量は燃料カットの継続時間に応じて相違し、燃料カットの継続時間が長いほど、排気浄化装置と空気との接触時間が長くなり、その結果、酸素吸蔵量が多くなる。したがって、上記構成のように、燃料カットの継続時間に応じて空燃比リッチ化時の目標空燃比を設定するのがよい。このとき、燃料カットの継続時間が長いほど、リッチ化制御時の目標空燃比のリッチ度合いを大きくするとよい。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、前記燃料カットの実行中にエンジンが所定の運転状態になったこと、及びエンジンが前記所定の運転状態になる前にアクセル操作があったことを前記所定の解除条件として含み、前記目標設定手段は、エンジンが前記所定の運転状態になったのに伴い前記燃料カットが解除された場合と前記アクセル操作があったのに伴い前記燃料カットが解除された場合とで前記目標空燃比を可変に設定する。
【００１６】
エンジンが所定の運転状態（例えばアイドル運転状態）になったことを燃料カットの解除条件とする場合には、排気浄化装置の浄化能力回復のための時間を十分に確保することができる。一方、アクセル操作に伴い燃料カットを解除する場合には、ドライバの走行要求に応じたエンジン出力制御に速やかに移行するべく、排気浄化性能を速やかに回復させるのが望ましい。また、排気浄化性能を速やかに回復させるには、空燃比リッチ化時の目標空燃比のリッチ度合いを大きくすることが考えられる。その一方で、目標空燃比のリッチ度合いを大きくするほどＰＭが発生しやすくなる。その点に鑑み、上記構成では、アクセル操作に基づく燃料カット解除であるかそうでないかに応じて、空燃比リッチ化時の目標空燃比を可変にする。具体的には、アクセル操作による燃料カット解除の場合に、アクセル操作によらない場合に比べて、リッチ化制御の目標空燃比をリッチ側に設定するとよい。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を備え、前記目標設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて前記目標空燃比を可変に設定する。
【００１８】
燃料カット中における排気浄化装置の酸素吸蔵量は排気浄化装置の温度に応じても相違し、一般に、温度が高いほど酸素吸蔵量が多くなる。したがって、上記構成のように、排気浄化装置の温度に応じて空燃比リッチ化時の目標空燃比を設定するのがよい。このとき、排気浄化装置の温度が高いほど、空燃比リッチ化時の目標空燃比をリッチ側に設定するとよい。なお、温度検出手段としては、エンジン運転状態に基づいて排気浄化装置の温度を算出（推定）することにより排気浄化装置の温度を検出する構成や、排気浄化装置の温度を検出する温度センサを設け、同センサにより直接検出する構成等が挙げられる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、前記第２燃圧制御手段は、前記燃料カットの実行中に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧にする。本構成では、噴射弁燃圧の燃圧上昇の所要時間を考慮して、燃料カット解除に伴う空燃比のリッチ化を実施するよりも前に噴射弁燃圧を所定燃圧まで昇圧させておく。これにより、排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比をリッチ化する場合に、そのリッチ化の開始当初から噴射弁燃圧を高圧状態にすることができ、ＰＭ発生を好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エンジン制御システムの全体概略構成図。
【図２】燃料カット制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】触媒中立化制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】中立化制御時の目標空燃比と目標燃圧との関係を示す図。
【図６】燃圧制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図７】他の実施形態の燃圧制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図８】他の実施形態の燃圧制御を示すフローチャート。
【図９】他の実施形態の燃圧制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、内燃機関である筒内噴射式の車載多気筒４サイクルガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。
【００２２】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。また、エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。
【００２３】
スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、サージタンク１６において、吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ１７が設けられている。サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。また、吸気マニホールド１８は、更に各気筒の吸気ポートに接続されている。
【００２４】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。この吸気バルブ２１の開動作によりサージタンク１６内の空気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。
【００２５】
エンジン１０の各気筒の上部には、燃焼室２３内に燃料を直接供給する燃料噴射弁１９が取り付けられている。燃料噴射弁１９には、燃料配管２５を介して燃料タンク３８が接続されており、燃料配管２５において、その最上流部に電磁駆動式のフィードポンプ３９が配置され、フィードポンプ３９の下流側に機械駆動式の高圧ポンプ２６が配置されている。燃料タンク３８内の燃料は、フィードポンプ３９により汲み上げられて所定のフィード圧（例えば０．３ＭＰａ）まで加圧された後、高圧ポンプ２６に圧送される。高圧ポンプ２６では、フィードポンプ３９から圧送されるフィード圧の燃料を更に高圧にして（例えば４〜２０ＭＰａにして）デリバリパイプ２７に圧送され、デリバリパイプ２７から各気筒の燃料噴射弁１９に供給される。その後、燃料噴射弁１９により燃焼室２３内に噴射される。
【００２６】
エンジン１０のシリンダヘッドには点火プラグ２９が取り付けられている。点火プラグ２９には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２９の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内の混合気が着火され燃焼に供される。
【００２７】
排気管２４には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための触媒として三元触媒３１が設けられている。三元触媒３１は、リーン雰囲気で酸素を吸蔵し、リッチ雰囲気で酸素を放出する酸素ストレージ能を有している。本システムでは、この三元触媒３１の酸素ストレージ能を利用して排気浄化が行われる。
【００２８】
排気管２４には、排気を検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するセンサが設けられている。詳しくは、排気管２４において、触媒３１の上流側には、排気中の酸素濃度に比例した広域の空燃比信号を出力する広域検出タイプの空燃比センサ３２が設けられ、触媒３１の下流側には、大気中と排気中の酸素濃度の差により二値の起電力を発生する起電力出力タイプのＯ2センサ３３が設けられている。Ｏ2センサ３３は、空燃比がリッチかリーンかで異なる起電力を発生し、具体的には、燃料リッチ時には約０．９Ｖの出力を示し、燃料リーン時には約０Ｖの出力を示す。なお、本システムには、Ｏ2センサ３３の下流側において更に触媒（三元触媒等）３４が設けられている。
【００２９】
その他、エンジン１０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３５や、エンジン１０の所定クランク角毎に（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ３６、デリバリパイプ２７内の燃料圧力を検出する燃圧センサ３７などが取り付けられている。
【００３０】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて、燃料噴射量や点火時期等を演算して燃料噴射弁１９や点火装置の駆動等を制御する。
【００３１】
エンジン制御について具体的には、マイコン４１は、空燃比センサ３２の出力値に基づいて空燃比制御を実施する。具体的には、都度のエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度やエンジン負荷）に基づいて目標空燃比を算出し、その算出した目標空燃比と、空燃比センサ３２により検出される実空燃比との偏差を解消するべく空燃比フィードバック制御を実施する。また、マイコン４１は、燃圧センサ３７の出力値に基づいてデリバリパイプ２７内の燃圧制御を実施しており、具体的には、都度のエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度やエンジン負荷）に基づいて、デリバリパイプ２７内の燃圧の目標値である目標燃圧を算出し、その算出した目標燃圧と、燃圧センサ３７により検出される実燃圧との偏差を解消するべく燃圧フィードバック制御を実施する。なお、デリバリパイプ２７内の燃圧を制御することにより、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧が制御される。また、都度のエンジン運転状態に基づく上記の燃圧制御が、第１燃圧制御手段により実施される燃圧制御に相当する。
【００３２】
また、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、車両減速中に所定の燃料カット条件が成立した場合に、燃料噴射弁１９による燃料噴射を一時的に停止する（燃料カットを実施する）とともに、燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立した場合に、燃料カットを解除してエンジン１０を燃焼停止状態から燃焼状態に復帰させる制御を実施している。ここで、燃料カット条件としては、例えば、アクセル操作量が０であり、かつエンジン回転速度が所定の燃料カット回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）以上であることを含む。また、解除条件としては、例えば、燃料カット中にエンジン回転速度が所定の復帰回転速度（例えば、アイドル回転速度又はその近傍）以下になったこと、及びエンジン回転速度が所定の復帰回転速度まで低下する前にアクセル操作が行われたことを含む。
【００３３】
ところで、燃料カットによってエンジン１０の燃焼が停止された状態では、排気管２４内が大気雰囲気となるため、触媒３１が酸素吸蔵過多の状態になり、その酸素吸蔵過多に起因して触媒３１のＮＯｘ浄化能が低下することがある。かかる場合、燃料カットからの復帰直後において排気中に含まれるＮＯｘを触媒３１で浄化しきれず、ＮＯｘ排出量が増加するおそれがある。
【００３４】
これに鑑み、本システムでは、燃料カットを解除してエンジン１０を燃料停止状態から燃焼状態に復帰させる場合に、空燃比を一時的にリッチ側に制御する触媒中立化制御を実施することとしている。つまり、燃料カットを解除した直後では、触媒３１の酸素吸蔵量が過多になることに鑑み、一時的にリッチ燃焼を行わせることで、その燃焼に際し排出される排気中のＨＣやＣＯなどの還元成分によって触媒３１の酸素吸蔵量を低減させるようにしている。
【００３５】
その一方で、触媒中立化制御により空燃比を一時的にリッチ側に制御した場合、燃焼の際に粒子状物質（ＰＭ）が発生しやすくなると考えられる。特に直噴式のエンジンでは、燃焼室２３内において局所的にリッチ雰囲気が形成されやすく、ＰＭ発生が生じやすい。
【００３６】
そこで、本実施形態では、触媒中立化制御により空燃比を一時的にリッチ側で制御する期間では、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を、燃料カットの解除後のエンジン運転状態に基づき設定される噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御することとしている。なお、この燃圧制御が、第２燃圧制御手段により実施される燃圧制御に相当する。つまり、触媒中立化制御による空燃比リッチ時には、噴射弁燃圧を高めることによって燃料の微粒化を促進させ、これにより、触媒能回復のための空燃比リッチの状況下でもＰＭ排出が抑制されるようにしている。
【００３７】
次に、本システムにおける燃料カット制御、触媒中立化制御及び燃圧制御について、図２〜図４のフローチャートを用いて説明する。ここで、図２は燃料カット制御の処理手順を示し、図３は触媒中立化制御の処理手順を示し、図４は燃圧制御の処理手順を示す。これらの処理は、ＥＣＵ４０のマイコン４１によりそれぞれ所定周期毎に実行される。
【００３８】
まず、本システムの前提となる燃料カット制御について図２を用いて説明する。図２において、ステップＳ１０１では、エンジン運転中か否かを判定し、エンジン運転中の場合、ステップＳ１０２へ進み、所定の燃料カット条件が成立したか否かを判定する。燃料カット条件が成立した場合、ステップＳ１０３へ進み、燃料カットフラグＦｆｃをオンにするとともに、燃料噴射弁１９による燃料供給を停止する。
【００３９】
エンジン１０が燃焼停止状態の場合にはステップＳ１０１で否定判定され、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、燃料カットの実行中か否かを判定する。燃料カット実行中であればステップＳ１０５へ進み、燃料カットを解除する所定の解除条件が成立したか否かを判定する。このとき、解除条件が成立していなければ、一旦そのまま本処理を終了し、燃料カットをそのまま継続する。一方、解除条件が成立した場合にはステップＳ１０６へ進み、燃料カットフラグＦｆｃをオフにするとともに、燃料噴射弁１９による燃料供給を再開する。
【００４０】
次に、触媒中立化制御について図３を用いて説明する。図３において、ステップＳ２０１では、燃料カットフラグＦｆｃのオンからオフへの切替タイミングか否かを判定する。ステップＳ２０１で肯定判定された場合、ステップＳ２０２へ進み、中立化実行フラグＦｒｉをオンする。また、触媒中立化実行中の目標空燃比として中立化空燃比λｔｇａを取得する。なお、中立化空燃比λｔｇａは、理論空燃比よりもリッチ側の値であり、本実施形態では、図４の燃圧制御によって触媒中立化の実行前に算出される。したがって、ここでは、燃圧制御で算出された値を取得する。続くステップＳ２０３では、空燃比センサ３２により検出される実空燃比λａｔを取得し、ステップＳ２０４で、その取得した実空燃比λａｔを目標空燃比（中立化空燃比λｔｇａ）に一致させるべく空燃比フィードバック制御を実行する。
【００４１】
燃料カット解除のタイミングでなければステップＳ２０１で否定判定され、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５では、中立化実行フラグＦｒｉがオンか否かを判定する。Ｆｒｉ＝オンの場合（触媒中立化の実行中の場合）、ステップＳ２０６へ進み、Ｏ2センサ３３の出力値を取得する。また、ステップＳ２０７において、その出力値がリッチ出力（約０．９Ｖ）か否かを判定する。このとき、リーン出力（約０Ｖ）の場合にはステップＳ２０３及びＳ２０４の処理を実行することにより、中立化空燃比λｔｇａに基づくリッチ化制御を継続する。一方、リッチ出力の場合にはステップＳ２０８へ進み、中立化実行フラグＦｒｉをオフに切り替える。これにより、触媒３１の一時的なリッチ化が終了され、通常時の空燃比制御に移行する。
【００４２】
次に、本実施形態の燃圧制御について図４を用いて説明する。図４において、ステップＳ３０１では、燃料カットフラグＦｆｃに基づいて燃料カットの実行中か否かを判定する。燃料カットの実行中でなければ、ステップＳ３０２へ進み、中立化実行フラグＦｒｉに基づいて触媒中立化の実行中か否かを判定する。このとき、触媒中立化の実行中でなければステップＳ３０３へ進み、都度のエンジン運転状態に基づいて、デリバリパイプ２７内の目標燃圧Ｐｔｇを算出する。ここでは、エンジン回転速度とエンジン負荷（例えば吸入空気量）とに基づいて目標燃圧Ｐｔｇを算出する。
【００４３】
一方、燃料カット実行中の場合にはステップＳ３０４へ進み、燃料カット解除後に実施される触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比λｔｇａを算出する。本実施形態では、燃料カット開始時の触媒３１の温度（触媒温度）を検出し、その検出した触媒温度に基づいて中立化空燃比λｔｇａを可変に設定している。具体的には、燃料カット中では触媒温度が高いほど触媒３１の酸素吸蔵量が多くなることを考慮し、触媒温度が高いほど中立化空燃比λｔｇａとしてリッチ側の値を設定している。ここで、触媒温度は、エンジン運転状態に基づいて算出（推定）してもよいし、あるいは、触媒３１の温度を検出する温度センサを配置し、同センサにより触媒温度を直接検出してもよい。なお、燃料カットの実行中では、触媒中立化時の目標空燃比が算出されるが、空燃比制御は実施されないため、燃料カット時用の目標空燃比については算出されない。
【００４４】
続くステップＳ３０５では、デリバリパイプ２７内の目標燃圧Ｐｔｇを算出する。燃料カット実行中では、中立化空燃比λｔｇａに基づいて目標燃圧Ｐｔｇを可変に設定しており、具体的には図５に示すように、中立化空燃比λｔｇａのリッチ度合いが大きいほど、目標燃圧Ｐｔｇが高燃圧に設定されるようになっている。また、ここで設定される目標燃圧Ｐｔｇは、燃料カット解除直後における所定期間（例えば数秒）のエンジン運転状態に基づき設定され得る目標燃圧よりも高圧側の値であり、本実施形態では、燃圧の制御範囲の最大値よりも若干低い値を最小目標燃圧とし、その最小目標燃圧Ｐｔｇ１よりも高圧側の値が設定される。具体的には、燃圧の制御範囲が４〜２０ＭＰａであれば、例えば１５〜２０ＭＰａが目標燃圧Ｐｔｇとして設定される。この場合、燃料カットからの復帰直後では、エンジン運転状態は低負荷・低回転の状態であると想定される。特に、エンジン回転速度が復帰回転速度になることで燃料カットが解除される場合は当然そうなる。そのような運転状態では、通常、燃圧が上限値近くに設定されることはないが、本実施形態では、燃料カット解除直後のエンジン運転状態が低負荷・低回転であると想定されていても、比較的高い燃圧（上限値近くの燃圧）が目標燃圧Ｐｔｇとして設定される。
【００４５】
ステップＳ３０６では、燃圧センサ３７により検出される実燃圧Ｐａｔを取得し、ステップＳ３０７で、その取得した実燃圧Ｐａｔが目標燃圧Ｐｔｇに一致するよう高圧ポンプ２６の駆動を制御する。
【００４６】
さて、燃料カットの実行中において所定の解除条件が成立し、燃料カットが解除されると、触媒３１の中立化（空燃比リッチ化）が開始される。この場合、ステップＳ３０１で否定判定、ステップＳ３０２で肯定判定され、ステップＳ３０６及びＳ３０７の処理を実行する。つまり、触媒中立化の実行中では、燃料カット時の目標燃圧（中立化空燃比Ｐｔｇａに基づき算出した目標燃圧）を用い、その目標燃圧Ｐｔｇと実燃圧Ｐａｔとが一致するよう高圧ポンプ２６の駆動を制御する。また、本実施形態では、触媒中立化の開始前に、より具体的には燃料カットの実行中に、デリバリパイプ２７内の燃圧を予め高圧状態にしておくため、触媒中立化の開始当初から高燃圧の燃料が燃料噴射弁１９から噴射される。
【００４７】
次に、本実施形態の燃圧制御の具体的態様について、図６のタイムチャートを用いて説明する。図中、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み／踏み込み解除の推移、（ｂ）は車速の推移、（ｃ）はエンジン回転速度の推移、（ｄ）は燃料カットフラグＦｆｃの推移、（ｅ）は中立化実行フラグＦｒｉの推移、（ｆ）は目標空燃比の推移、（ｇ）はデリバリパイプ２７内の燃圧の推移を示す。なお、（ｇ）中、実線は実燃圧Ｐａｔを示し、一点鎖線は目標燃圧Ｐｔｇを示す。
【００４８】
図６において、車両走行中（ｔ１１よりも前）では、エンジン回転速度とエンジン負荷（例えば吸入空気量）とに基づいてデリバリパイプ２７の目標燃圧Ｐｔｇが算出される。また、その算出した目標燃圧Ｐｔｇに基づいて高圧ポンプ２６の駆動が制御される。そして、車両走行中のタイミングｔ１１で、アクセルペダルが踏み込まれた状態から踏み込み解除の状態になると、エンジン回転速度が所定の燃料カット回転速度以上であることを条件に燃料カットフラグＦｆｃがオンされ、燃料噴射弁１９による燃料噴射が停止される。この燃料カットに伴い、エンジン１０に吸入された空気がそのまま排気通路に供給され、これにより、触媒３１の酸素吸蔵量が増加する。また、タイミングｔ１１では、燃料カットの実行開始に伴い、触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比Ｐｔｇａが算出され、その中立化空燃比Ｐｔｇａに基づいてデリバリパイプ２７内の目標燃圧Ｐｔｇが算出される。
【００４９】
燃料カット実行中のタイミングｔ１２で、エンジン回転速度が所定の復帰回転速度Ｎｒ以下になると、燃料カットフラグＦｆｃがオンからオフに切り替えられ、燃料噴射弁１９による燃料噴射が再開される。また、タイミングｔ１２では、中立化実行フラグＦｒｉがオンされるとともに、中立化空燃比λｔｇａに基づく空燃比制御が開始される。この空燃比リッチの期間（ｔ１２〜ｔ１３）では、中立化空燃比λｔｇａに基づき算出した目標燃圧Ｐｔｇでの燃圧制御が継続される。
【００５０】
ここで、燃料カット解除後のエンジン運転状態は低回転及び低負荷であり、これらのエンジン運転状態パラメータに基づき算出した目標燃圧（例えばアイドル運転時の目標燃圧Ｐ１、「解除後燃圧」に相当）での燃圧制御（第１燃圧制御）を実施すると、噴射弁燃圧が低いため、リッチ分の燃料の燃焼に伴いＰＭ排出量が多くなることが懸念される。これに対し、本実施形態では、空燃比リッチの期間（ｔ１２〜ｔ１３）では、エンジン運転状態に基づき設定される目標燃圧で実燃圧を制御するのではなく、これよりも高燃圧側での燃圧制御（第２燃圧制御）を実施することにより、燃料の微粒化を促進させる。
【００５１】
そして、Ｏ2センサ３３においてリッチ出力が検出されると、そのタイミングｔ１３で中立化実行フラグＦｒｉがオンからオフに切り替えられる。また、タイミングｔ１３では、燃料カット解除後の都度のエンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて目標燃圧Ｐｔｇを再設定する。なお、図６では、燃料カット後においてエンジン１０がアイドル運転状態になった場合を想定しており、タイミングｔ１３では、アイドル運転時の目標燃圧Ｐ１（例えば４ＭＰａ）に設定されている。この目標燃圧の変更により、デリバリパイプ２７内の燃圧が、現在のエンジン運転状態に対応する燃圧まで低下する。
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５３】
燃料カット解除後に空燃比を一時的にリッチ側にする触媒中立化制御を実施する場合に、噴射弁燃圧を、燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて設定される噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する構成とした。これにより、触媒中立化制御の実施中において燃料の微粒化を促進させることができ、その結果、触媒３１の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにしている状況下でも、ＰＭの発生を抑制することができる。
【００５４】
触媒中立化制御により空燃比をリッチ側で制御する場合の目標空燃比である中立化空燃比λｔｇａを触媒３１の酸素吸蔵量に応じて可変に設定し、より具体的には、燃料カット開始時の触媒３１の温度（触媒温度）を検出し、その検出した触媒温度に基づいて中立化空燃比λｔｇａを可変に設定する構成とした。酸素吸蔵量にかかわらず触媒中立化時の目標空燃比を一定にした場合には、触媒３１の酸素吸蔵量が多いほど触媒中立化に要する時間が長くなることが考えられるが、上記構成によれば、燃料カット中の酸素吸蔵量に応じて目標空燃比が設定されるため、触媒中立化制御による触媒３１の浄化能力回復を速やかに実施することができる。また、その設定した中立化空燃比λｔｇａに応じて噴射弁燃圧を可変に制御する構成としたため、ＰＭの発生しやすさに応じて噴射弁燃圧を可変にすることができ、ＰＭの発生を好適に抑制することができる。
【００５５】
燃料カットの実行中に噴射弁燃圧を高圧状態にしておく構成としたため、より具体的には、燃料カットの開始タイミングで、エンジン運転状態に基づき目標燃圧を算出する第１燃圧制御から、触媒中立化制御での目標空燃比に基づき目標燃圧を算出する第２燃圧制御に切り替える構成としたため、燃料カット解除に伴い空燃比のリッチ化を実施するよりも前に噴射弁燃圧を所定燃圧まで昇圧させておくことができる。これにより、触媒３１の浄化能力回復のための空燃比リッチ化の開始当初から高圧の燃料を噴射することができる。
【００５６】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００５７】
・燃料カットの継続時間を計測し、その計測した継続時間に応じて触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比λｔｇａを可変に設定する。触媒３１の酸素吸蔵量は燃料カットの継続時間に応じて相違し、燃料カットの継続時間が長いほど空気との接触時間が長くなり、その結果、触媒３１の酸素吸蔵量が多くなる。したがって、燃料カットの継続時間が長いほど、触媒中立化時の目標空燃比をリッチ側に設定するとよい。
【００５８】
図７は、本構成の具体的態様を示すタイムチャートである。図中、（ａ）はエンジン回転速度の推移、（ｂ）は燃料カットフラグＦｆｃの推移、（ｃ）は燃料カット時間カウンタの推移、（ｄ）は中立化実行フラグＦｒｉの推移、（ｅ）は目標空燃比の推移、（ｆ）はデリバリパイプ２７内の燃圧の推移を示す。なお、（ｆ）中、実線は実燃圧Ｐａｔを示し、一点鎖線は目標燃圧Ｐｔｇを示す。
【００５９】
図７において、タイミングｔ２１で所定の燃料カット条件が成立し、燃料カットフラグＦｆｃがオンされると、燃料カット時間カウンタのカウントアップが開始される。また、燃料カット開始時の触媒温度に基づいて中立化空燃比λｔｇａが算出されるとともに、その中立化空燃比λｔｇａをパラメータとして目標燃圧Ｐｔｇが算出される。ここでは、中立化空燃比λｔｇａとしてλ１が設定されている。そして、燃料カットの実行中のタイミングｔ２２で、燃料カット時間カウンタが判定値ＴＨを超えると、中立化空燃比λｔｇａが、λ１よりもリッチ度合いの大きいλ２に変更されるとともに、その変更後の空燃比λ２に基づいて目標燃圧Ｐｔｇが高燃圧側に再設定される。ここでは、目標燃圧Ｐｔｇが、現在の設定値に対してΔＰだけ高燃圧の値に変更される。また、タイミングｔ２３で燃料カットが解除されると、中立化空燃比λｔｇａをλ２として空燃比制御が実施され、これにより触媒３１の中立化が実行される。
【００６０】
・燃料カットを解除する場合としては、燃料カットの実行中にアクセル操作があり、アクセル操作量に基づく通常のエンジン制御に移行する場合や、燃料カット中にアクセル操作はないがエンジンストール回避のために燃焼復帰する場合がある。ここで、アクセル操作に伴い燃料カット解除を行う場合には、ドライバの走行要求に応じたエンジン出力制御に速やかに移行するべく、排気浄化性能を速やかに回復させるのが望ましい。また、排気浄化性能を速やかに回復させるには、空燃比リッチ化時の目標空燃比のリッチ度合いを大きくすることが考えられる。その一方で、目標空燃比のリッチ度合いを大きくするほどＰＭが発生しやすくなる。これに鑑み、本構成では、燃料カット実行中においてアクセル操作に伴い燃料カットを解除する場合と、アクセル操作を伴わずにエンジンが所定の運転状態（例えばエンジン回転速度が所定の復帰回転速度以下）になったのに伴い燃料カットを解除する場合とで、触媒中立化時の目標空燃比（中立化空燃比）を異なる空燃比に設定する。具体的には、アクセル操作による燃料カット解除の場合に、アクセル操作がない場合に比べて、触媒中立化時の目標空燃比をリッチ側に設定する。
【００６１】
図８は、本実施形態の燃圧制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理はＥＣＵ４０のマイコン４１により所定周期毎に実行される。なお、図８中、図４と同じ処理については図４と同じステップ番号を付してその説明を省略する。図８において、ステップＳ４０１では燃料カットの実行中か否かを判定する。燃料カット中であれば、ステップＳ４０４〜Ｓ４０７において、図４のステップＳ３０４〜Ｓ３０７と同様の処理を実行する。一方、燃料カット解除後ではステップＳ４０１で否定判定され、ステップＳ４０８へ進む。ステップＳ４０８では、燃料カットフラグＦｆｃのオンからオフへの切替タイミング、つまり燃料カット解除のタイミングか否かを判定する。ステップＳ４０８で肯定判定された場合、ステップＳ４０９へ進み、その燃料カット解除がアクセル操作に伴い実行されたか否かを判定する。このとき、アクセル操作によらない場合には、ステップＳ４０４で算出した中立化時の目標空燃比（中立化空燃比λｔｇａ）、及びステップＳ４０５で算出した目標燃圧Ｐｔｇをそのまま維持する。一方、アクセル操作による場合には、ステップＳ４１０へ進み、中立化空燃比λｔｇａをリッチ度合いが大きい側に変更するとともに、その変更後の中立化空燃比に基づいて目標燃圧Ｐｔｇを再設定する。
【００６２】
図９に、上記構成の具体的態様を表すタイムチャートを示す。図中、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み／踏み込み解除の推移、（ｂ）は燃料カットフラグＦｆｃの推移、（ｃ）は中立化実行フラグＦｒｉの推移、（ｄ）は目標空燃比の推移、（ｅ）はデリバリパイプ２７内の燃圧の推移を示す。なお、（ｅ）中、実線は実燃圧Ｐａｔを示し、一点鎖線は目標燃圧Ｐｔｇを示す。
【００６３】
図９において、タイミングｔ３１で燃料カットが実行されると、そのときの触媒温度に基づき設定した中立化空燃比λｔｇａ（ここではλ１）をパラメータとして目標燃圧Ｐｔｇが算出される。そして、燃料カットの実行中のタイミングｔ３２で、アクセル操作が行われたのに伴い燃料カットが解除されると、中立化空燃比が、λ１よりもリッチ度合いが大きいλ３に変更されるとともに、その変更後の空燃比λ３に基づいて、目標燃圧Ｐｔｇが高燃圧側に再設定される。また、タイミングｔ３２で燃料カットが解除された場合には、中立化空燃比λｔｇａをλ３として空燃比制御が実施され、これにより触媒３１の中立化が実行される。
【００６４】
・上記実施形態では、燃料カット開始時の触媒温度に応じて、触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比を可変にしたが、中立化空燃比については、予め定めた固定値としてもよい。この場合、触媒中立化時の目標燃圧についても固定値が設定される。
【００６５】
・燃料カットの開始タイミングの触媒温度に応じて中立化空燃比を算出する構成に代えて、燃料カットの実行中において都度検出（エンジン運転状態に基づいて算出又はセンサで直接検出）される触媒温度に基づいて中立化空燃比を算出する構成としてもよい。燃料カットの実行中では、エンジン１０に吸入された空気がそのまま触媒３１に供給されるため、触媒温度が都度変化するとともに、その温度変化に伴い酸素吸蔵量が変化することが考えられる。したがって、上記構成とすることにより、触媒中立化時において酸素吸蔵量に応じた目標空燃比を設定することができ、その結果、触媒３１の浄化能力回復を速やかに実施することができる。また、その際、空燃比のリッチ度合いに応じて噴射弁燃圧が可変制御されるため、ＰＭ排出を好適に抑制することができる。
【００６６】
・上記実施形態では、燃料カットの開始タイミングｔ１１で、エンジン運転状態に基づき目標燃圧を算出する制御（第１燃圧制御）から、中立化空燃比λｔｇａに基づき目標燃圧を算出する制御（第２燃圧制御）に切り替えることにより、燃料カットの実行中に、噴射弁燃圧を、燃料カットの解除後のエンジン運転状態に対応する噴射弁燃圧よりも高燃圧にしておく構成とした。これに対し、本構成では、触媒中立化の開始タイミングｔ１２で、第１燃圧制御から第２燃圧制御に切り替える構成とする。この場合、触媒中立化の開始と同じタイミングで、デリバリパイプ２７内の燃圧の高圧側への変更が開始されるが、本構成においても、触媒中立化の実行時において噴射弁燃圧（デリバリパイプ２７内の燃圧）を高圧状態にすることができ、触媒中立化に伴うＰＭ排出量を抑制するといった効果を得ることができる。あるいは、燃料カットの実行途中のタイミングで、第１燃圧制御から第２燃圧制御に切り替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０…エンジン、１９…燃料噴射弁、２６…高圧ポンプ、２７…デリバリパイプ、３１…三元触媒（排気浄化装置）、３２…空燃比センサ、３３…Ｏ2センサ、３７…燃圧センサ、３８…燃料タンク、３９…フィードポンプ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン（燃料カット手段、リッチ化制御手段、第１燃圧制御手段、第２燃圧制御手段、目標設定手段、燃料カット時間計測手段、温度検出手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁を備えるエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンとしては、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式のものが知られている。この筒内噴射式のエンジンでは、局所的にリッチ雰囲気になりやすいため、エンジンの燃焼に伴い粒子状物質（ＰＭ）が発生しやすい。これに鑑み、筒内噴射式のエンジンを対象に、ＰＭ排出を抑制するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また従来、エンジンの排気中に含まれるＨＣやＣＯ、ＮＯｘなどを浄化するための触媒として三元触媒が知られており、ポート噴射式や筒内噴射式のガソリンエンジンにおいて、三元触媒の酸素ストレージ能を利用して排気の浄化が行われている。
【０００４】
ここで、エンジン運転中では、所定の燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射弁による燃料噴射を一時的に停止してエンジンを燃焼停止状態にすることがある。この場合、燃料を含まない空気が触媒に供給されることにより、触媒が酸素吸蔵過多の状態になり、その結果、燃料カットからの復帰直後において触媒のＮＯｘ浄化能が低下することがある。そこで従来、燃料カットからの復帰直後において、燃料噴射量を一時的に増量補正することにより（空燃比をリッチ側に変更することにより）触媒の酸素吸蔵量を低減させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０６７８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１７２１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、触媒の酸素吸蔵量を低減させるべく空燃比をリッチ側にした場合、リッチ分の燃料の燃焼に伴いＰＭが発生しやすくなることが懸念される。特に、筒内噴射式のエンジンでは、局所的なリッチ化がより生じやすく、燃料と空気とが不均一な状態で燃焼が行われることによりＰＭ発生が生じやすい。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにした場合にも、粒子状物質の発生を抑制することができるエンジンの制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００９】
本発明は、燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁を備えるとともに、酸素吸蔵能を有する排気浄化装置が排気通路に配置されたエンジンに適用される。また、請求項１に記載の発明は、所定の燃料カット条件の成立に伴い一時的に燃料噴射を停止して燃料カットを実行する燃料カット手段と、前記燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立したのに伴い前記燃料カットを解除する場合に、空燃比を一時的にリッチ側で制御するリッチ化制御手段と、都度のエンジン運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を制御する第１燃圧制御手段と、前記リッチ化制御手段により空燃比を一時的にリッチ側で制御する場合に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する第２燃圧制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
要するに、燃料カットを解除した直後では、エンジンの回転速度や負荷が比較的小さく、このようなエンジン運転状態において設定される噴射弁燃圧は比較的低い。これに対し、上記構成では、燃料カット解除後に空燃比を一時的にリッチ側にする場合に、噴射弁燃圧を、燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて設定される噴射弁燃圧よりも高燃圧にする。この高燃圧化によって燃料の微粒化が促進され、その結果、排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにしている状況下でも、ＰＭの発生を抑制することができる。
【００１１】
リッチ化制御では、燃料カット中の排気浄化装置の酸素吸蔵量が多いほど空燃比のリッチ度合いを大きくすることにより、過剰なリッチ化を抑制しつつ排気浄化装置の浄化能力を速やかに回復させることができる。一方、ＰＭの発生のしやすさは空燃比のリッチ度合いに応じて相違し、目標空燃比のリッチ度合いが大きいほど、エンジンの燃焼室内が局所的にリッチ雰囲気になりやすく、その結果、ＰＭが発生しやすくなると考えられる。
【００１２】
その点に鑑み、請求項２に記載の発明では、前記リッチ化制御手段により空燃比をリッチ側で制御する場合の目標空燃比を前記排気浄化装置の酸素吸蔵量に応じて可変に設定する目標設定手段を備え、前記リッチ化制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比で実空燃比を制御することにより空燃比を一時的にリッチ側で制御し、前記第２燃圧制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比に応じて、前記噴射弁燃圧を可変に制御する。この構成によれば、ＰＭの発生しやすさに応じて噴射弁燃圧を可変にすることができ、空燃比の過剰なリッチ化を抑制しつつＰＭの発生を好適に抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、前記燃料カットの継続時間を計測する燃料カット時間計測手段を備え、前記目標設定手段は、前記燃料カット時間計測手段により計測された継続時間に応じて前記目標空燃比を可変に設定する。
【００１４】
燃料カット中の排気浄化装置の酸素吸蔵量は燃料カットの継続時間に応じて相違し、燃料カットの継続時間が長いほど、排気浄化装置と空気との接触時間が長くなり、その結果、酸素吸蔵量が多くなる。したがって、上記構成のように、燃料カットの継続時間に応じて空燃比リッチ化時の目標空燃比を設定するのがよい。このとき、燃料カットの継続時間が長いほど、リッチ化制御時の目標空燃比のリッチ度合いを大きくするとよい。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、前記燃料カットの実行中にエンジンが所定の運転状態になったこと、及びエンジンが前記所定の運転状態になる前にアクセル操作があったことを前記所定の解除条件として含み、前記目標設定手段は、エンジンが前記所定の運転状態になったのに伴い前記燃料カットが解除された場合と前記アクセル操作があったのに伴い前記燃料カットが解除された場合とで前記目標空燃比を可変に設定する。
【００１６】
エンジンが所定の運転状態（例えばアイドル運転状態）になったことを燃料カットの解除条件とする場合には、排気浄化装置の浄化能力回復のための時間を十分に確保することができる。一方、アクセル操作に伴い燃料カットを解除する場合には、ドライバの走行要求に応じたエンジン出力制御に速やかに移行するべく、排気浄化性能を速やかに回復させるのが望ましい。また、排気浄化性能を速やかに回復させるには、空燃比リッチ化時の目標空燃比のリッチ度合いを大きくすることが考えられる。その一方で、目標空燃比のリッチ度合いを大きくするほどＰＭが発生しやすくなる。その点に鑑み、上記構成では、アクセル操作に基づく燃料カット解除であるかそうでないかに応じて、空燃比リッチ化時の目標空燃比を可変にする。具体的には、アクセル操作による燃料カット解除の場合に、アクセル操作によらない場合に比べて、リッチ化制御の目標空燃比をリッチ側に設定するとよい。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を備え、前記目標設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて前記目標空燃比を可変に設定する。
【００１８】
燃料カット中における排気浄化装置の酸素吸蔵量は排気浄化装置の温度に応じても相違し、一般に、温度が高いほど酸素吸蔵量が多くなる。したがって、上記構成のように、排気浄化装置の温度に応じて空燃比リッチ化時の目標空燃比を設定するのがよい。このとき、排気浄化装置の温度が高いほど、空燃比リッチ化時の目標空燃比をリッチ側に設定するとよい。なお、温度検出手段としては、エンジン運転状態に基づいて排気浄化装置の温度を算出（推定）することにより排気浄化装置の温度を検出する構成や、排気浄化装置の温度を検出する温度センサを設け、同センサにより直接検出する構成等が挙げられる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、前記第２燃圧制御手段は、前記燃料カットの実行中に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧にする。本構成では、噴射弁燃圧の燃圧上昇の所要時間を考慮して、燃料カット解除に伴う空燃比のリッチ化を実施するよりも前に噴射弁燃圧を所定燃圧まで昇圧させておく。これにより、排気浄化装置の浄化能力回復のために空燃比をリッチ化する場合に、そのリッチ化の開始当初から噴射弁燃圧を高圧状態にすることができ、ＰＭ発生を好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エンジン制御システムの全体概略構成図。
【図２】燃料カット制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】触媒中立化制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】燃圧制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】中立化制御時の目標空燃比と目標燃圧との関係を示す図。
【図６】燃圧制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図７】他の実施形態の燃圧制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図８】他の実施形態の燃圧制御を示すフローチャート。
【図９】他の実施形態の燃圧制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、内燃機関である筒内噴射式の車載多気筒４サイクルガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。
【００２２】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、エアクリーナ１２の下流側には吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。また、エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。
【００２３】
スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、サージタンク１６において、吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ１７が設けられている。サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されている。また、吸気マニホールド１８は、更に各気筒の吸気ポートに接続されている。
【００２４】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。この吸気バルブ２１の開動作によりサージタンク１６内の空気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４に排出される。
【００２５】
エンジン１０の各気筒の上部には、燃焼室２３内に燃料を直接供給する燃料噴射弁１９が取り付けられている。燃料噴射弁１９には、燃料配管２５を介して燃料タンク３８が接続されており、燃料配管２５において、その最上流部に電磁駆動式のフィードポンプ３９が配置され、フィードポンプ３９の下流側に機械駆動式の高圧ポンプ２６が配置されている。燃料タンク３８内の燃料は、フィードポンプ３９により汲み上げられて所定のフィード圧（例えば０．３ＭＰａ）まで加圧された後、高圧ポンプ２６に圧送される。高圧ポンプ２６では、フィードポンプ３９から圧送されるフィード圧の燃料を更に高圧にして（例えば４〜２０ＭＰａにして）デリバリパイプ２７に圧送され、デリバリパイプ２７から各気筒の燃料噴射弁１９に供給される。その後、燃料噴射弁１９により燃焼室２３内に噴射される。
【００２６】
エンジン１０のシリンダヘッドには点火プラグ２９が取り付けられている。点火プラグ２９には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２９の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内の混合気が着火され燃焼に供される。
【００２７】
排気管２４には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための触媒として三元触媒３１が設けられている。三元触媒３１は、リーン雰囲気で酸素を吸蔵し、リッチ雰囲気で酸素を放出する酸素ストレージ能を有している。本システムでは、この三元触媒３１の酸素ストレージ能を利用して排気浄化が行われる。
【００２８】
排気管２４には、排気を検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するセンサが設けられている。詳しくは、排気管２４において、触媒３１の上流側には、排気中の酸素濃度に比例した広域の空燃比信号を出力する広域検出タイプの空燃比センサ３２が設けられ、触媒３１の下流側には、大気中と排気中の酸素濃度の差により二値の起電力を発生する起電力出力タイプのＯ2センサ３３が設けられている。Ｏ2センサ３３は、空燃比がリッチかリーンかで異なる起電力を発生し、具体的には、燃料リッチ時には約０．９Ｖの出力を示し、燃料リーン時には約０Ｖの出力を示す。なお、本システムには、Ｏ2センサ３３の下流側において更に触媒（三元触媒等）３４が設けられている。
【００２９】
その他、エンジン１０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３５や、エンジン１０の所定クランク角毎に（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ３６、デリバリパイプ２７内の燃料圧力を検出する燃圧センサ３７などが取り付けられている。
【００３０】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて、燃料噴射量や点火時期等を演算して燃料噴射弁１９や点火装置の駆動等を制御する。
【００３１】
エンジン制御について具体的には、マイコン４１は、空燃比センサ３２の出力値に基づいて空燃比制御を実施する。具体的には、都度のエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度やエンジン負荷）に基づいて目標空燃比を算出し、その算出した目標空燃比と、空燃比センサ３２により検出される実空燃比との偏差を解消するべく空燃比フィードバック制御を実施する。また、マイコン４１は、燃圧センサ３７の出力値に基づいてデリバリパイプ２７内の燃圧制御を実施しており、具体的には、都度のエンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度やエンジン負荷）に基づいて、デリバリパイプ２７内の燃圧の目標値である目標燃圧を算出し、その算出した目標燃圧と、燃圧センサ３７により検出される実燃圧との偏差を解消するべく燃圧フィードバック制御を実施する。なお、デリバリパイプ２７内の燃圧を制御することにより、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧が制御される。また、都度のエンジン運転状態に基づく上記の燃圧制御が、第１燃圧制御手段により実施される燃圧制御に相当する。
【００３２】
また、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、車両減速中に所定の燃料カット条件が成立した場合に、燃料噴射弁１９による燃料噴射を一時的に停止する（燃料カットを実施する）とともに、燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立した場合に、燃料カットを解除してエンジン１０を燃焼停止状態から燃焼状態に復帰させる制御を実施している。ここで、燃料カット条件としては、例えば、アクセル操作量が０であり、かつエンジン回転速度が所定の燃料カット回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）以上であることを含む。また、解除条件としては、例えば、燃料カット中にエンジン回転速度が所定の復帰回転速度（例えば、アイドル回転速度又はその近傍）以下になったこと、及びエンジン回転速度が所定の復帰回転速度まで低下する前にアクセル操作が行われたことを含む。
【００３３】
ところで、燃料カットによってエンジン１０の燃焼が停止された状態では、排気管２４内が大気雰囲気となるため、触媒３１が酸素吸蔵過多の状態になり、その酸素吸蔵過多に起因して触媒３１のＮＯｘ浄化能が低下することがある。かかる場合、燃料カットからの復帰直後において排気中に含まれるＮＯｘを触媒３１で浄化しきれず、ＮＯｘ排出量が増加するおそれがある。
【００３４】
これに鑑み、本システムでは、燃料カットを解除してエンジン１０を燃料停止状態から燃焼状態に復帰させる場合に、空燃比を一時的にリッチ側に制御する触媒中立化制御を実施することとしている。つまり、燃料カットを解除した直後では、触媒３１の酸素吸蔵量が過多になることに鑑み、一時的にリッチ燃焼を行わせることで、その燃焼に際し排出される排気中のＨＣやＣＯなどの還元成分によって触媒３１の酸素吸蔵量を低減させるようにしている。
【００３５】
その一方で、触媒中立化制御により空燃比を一時的にリッチ側に制御した場合、燃焼の際に粒子状物質（ＰＭ）が発生しやすくなると考えられる。特に直噴式のエンジンでは、燃焼室２３内において局所的にリッチ雰囲気が形成されやすく、ＰＭ発生が生じやすい。
【００３６】
そこで、本実施形態では、触媒中立化制御により空燃比を一時的にリッチ側で制御する期間では、燃料噴射弁１９に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を、燃料カットの解除後のエンジン運転状態に基づき設定される噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御することとしている。なお、この燃圧制御が、第２燃圧制御手段により実施される燃圧制御に相当する。つまり、触媒中立化制御による空燃比リッチ時には、噴射弁燃圧を高めることによって燃料の微粒化を促進させ、これにより、触媒能回復のための空燃比リッチの状況下でもＰＭ排出が抑制されるようにしている。
【００３７】
次に、本システムにおける燃料カット制御、触媒中立化制御及び燃圧制御について、図２〜図４のフローチャートを用いて説明する。ここで、図２は燃料カット制御の処理手順を示し、図３は触媒中立化制御の処理手順を示し、図４は燃圧制御の処理手順を示す。これらの処理は、ＥＣＵ４０のマイコン４１によりそれぞれ所定周期毎に実行される。
【００３８】
まず、本システムの前提となる燃料カット制御について図２を用いて説明する。図２において、ステップＳ１０１では、エンジン運転中か否かを判定し、エンジン運転中の場合、ステップＳ１０２へ進み、所定の燃料カット条件が成立したか否かを判定する。燃料カット条件が成立した場合、ステップＳ１０３へ進み、燃料カットフラグＦｆｃをオンにするとともに、燃料噴射弁１９による燃料供給を停止する。
【００３９】
エンジン１０が燃焼停止状態の場合にはステップＳ１０１で否定判定され、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、燃料カットの実行中か否かを判定する。燃料カット実行中であればステップＳ１０５へ進み、燃料カットを解除する所定の解除条件が成立したか否かを判定する。このとき、解除条件が成立していなければ、一旦そのまま本処理を終了し、燃料カットをそのまま継続する。一方、解除条件が成立した場合にはステップＳ１０６へ進み、燃料カットフラグＦｆｃをオフにするとともに、燃料噴射弁１９による燃料供給を再開する。
【００４０】
次に、触媒中立化制御について図３を用いて説明する。図３において、ステップＳ２０１では、燃料カットフラグＦｆｃのオンからオフへの切替タイミングか否かを判定する。ステップＳ２０１で肯定判定された場合、ステップＳ２０２へ進み、中立化実行フラグＦｒｉをオンする。また、触媒中立化実行中の目標空燃比として中立化空燃比λｔｇａを取得する。なお、中立化空燃比λｔｇａは、理論空燃比よりもリッチ側の値であり、本実施形態では、図４の燃圧制御によって触媒中立化の実行前に算出される。したがって、ここでは、燃圧制御で算出された値を取得する。続くステップＳ２０３では、空燃比センサ３２により検出される実空燃比λａｔを取得し、ステップＳ２０４で、その取得した実空燃比λａｔを目標空燃比（中立化空燃比λｔｇａ）に一致させるべく空燃比フィードバック制御を実行する。
【００４１】
燃料カット解除のタイミングでなければステップＳ２０１で否定判定され、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５では、中立化実行フラグＦｒｉがオンか否かを判定する。Ｆｒｉ＝オンの場合（触媒中立化の実行中の場合）、ステップＳ２０６へ進み、Ｏ2センサ３３の出力値を取得する。また、ステップＳ２０７において、その出力値がリッチ出力（約０．９Ｖ）か否かを判定する。このとき、リーン出力（約０Ｖ）の場合にはステップＳ２０３及びＳ２０４の処理を実行することにより、中立化空燃比λｔｇａに基づくリッチ化制御を継続する。一方、リッチ出力の場合にはステップＳ２０８へ進み、中立化実行フラグＦｒｉをオフに切り替える。これにより、触媒３１の一時的なリッチ化が終了され、通常時の空燃比制御に移行する。
【００４２】
次に、本実施形態の燃圧制御について図４を用いて説明する。図４において、ステップＳ３０１では、燃料カットフラグＦｆｃに基づいて燃料カットの実行中か否かを判定する。燃料カットの実行中でなければ、ステップＳ３０２へ進み、中立化実行フラグＦｒｉに基づいて触媒中立化の実行中か否かを判定する。このとき、触媒中立化の実行中でなければステップＳ３０３へ進み、都度のエンジン運転状態に基づいて、デリバリパイプ２７内の目標燃圧Ｐｔｇを算出する。ここでは、エンジン回転速度とエンジン負荷（例えば吸入空気量）とに基づいて目標燃圧Ｐｔｇを算出する。
【００４３】
一方、燃料カット実行中の場合にはステップＳ３０４へ進み、燃料カット解除後に実施される触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比λｔｇａを算出する。本実施形態では、燃料カット開始時の触媒３１の温度（触媒温度）を検出し、その検出した触媒温度に基づいて中立化空燃比λｔｇａを可変に設定している。具体的には、燃料カット中では触媒温度が高いほど触媒３１の酸素吸蔵量が多くなることを考慮し、触媒温度が高いほど中立化空燃比λｔｇａとしてリッチ側の値を設定している。ここで、触媒温度は、エンジン運転状態に基づいて算出（推定）してもよいし、あるいは、触媒３１の温度を検出する温度センサを配置し、同センサにより触媒温度を直接検出してもよい。なお、燃料カットの実行中では、触媒中立化時の目標空燃比が算出されるが、空燃比制御は実施されないため、燃料カット時用の目標空燃比については算出されない。
【００４４】
続くステップＳ３０５では、デリバリパイプ２７内の目標燃圧Ｐｔｇを算出する。燃料カット実行中では、中立化空燃比λｔｇａに基づいて目標燃圧Ｐｔｇを可変に設定しており、具体的には図５に示すように、中立化空燃比λｔｇａのリッチ度合いが大きいほど、目標燃圧Ｐｔｇが高燃圧に設定されるようになっている。また、ここで設定される目標燃圧Ｐｔｇは、燃料カット解除直後における所定期間（例えば数秒）のエンジン運転状態に基づき設定され得る目標燃圧よりも高圧側の値であり、本実施形態では、燃圧の制御範囲の最大値よりも若干低い値を最小目標燃圧とし、その最小目標燃圧Ｐｔｇ１よりも高圧側の値が設定される。具体的には、燃圧の制御範囲が４〜２０ＭＰａであれば、例えば１５〜２０ＭＰａが目標燃圧Ｐｔｇとして設定される。この場合、燃料カットからの復帰直後では、エンジン運転状態は低負荷・低回転の状態であると想定される。特に、エンジン回転速度が復帰回転速度になることで燃料カットが解除される場合は当然そうなる。そのような運転状態では、通常、燃圧が上限値近くに設定されることはないが、本実施形態では、燃料カット解除直後のエンジン運転状態が低負荷・低回転であると想定されていても、比較的高い燃圧（上限値近くの燃圧）が目標燃圧Ｐｔｇとして設定される。
【００４５】
ステップＳ３０６では、燃圧センサ３７により検出される実燃圧Ｐａｔを取得し、ステップＳ３０７で、その取得した実燃圧Ｐａｔが目標燃圧Ｐｔｇに一致するよう高圧ポンプ２６の駆動を制御する。
【００４６】
さて、燃料カットの実行中において所定の解除条件が成立し、燃料カットが解除されると、触媒３１の中立化（空燃比リッチ化）が開始される。この場合、ステップＳ３０１で否定判定、ステップＳ３０２で肯定判定され、ステップＳ３０６及びＳ３０７の処理を実行する。つまり、触媒中立化の実行中では、燃料カット時の目標燃圧（中立化空燃比Ｐｔｇａに基づき算出した目標燃圧）を用い、その目標燃圧Ｐｔｇと実燃圧Ｐａｔとが一致するよう高圧ポンプ２６の駆動を制御する。また、本実施形態では、触媒中立化の開始前に、より具体的には燃料カットの実行中に、デリバリパイプ２７内の燃圧を予め高圧状態にしておくため、触媒中立化の開始当初から高燃圧の燃料が燃料噴射弁１９から噴射される。
【００４７】
次に、本実施形態の燃圧制御の具体的態様について、図６のタイムチャートを用いて説明する。図中、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み／踏み込み解除の推移、（ｂ）は車速の推移、（ｃ）はエンジン回転速度の推移、（ｄ）は燃料カットフラグＦｆｃの推移、（ｅ）は中立化実行フラグＦｒｉの推移、（ｆ）は目標空燃比の推移、（ｇ）はデリバリパイプ２７内の燃圧の推移を示す。なお、（ｇ）中、実線は実燃圧Ｐａｔを示し、一点鎖線は目標燃圧Ｐｔｇを示す。
【００４８】
図６において、車両走行中（ｔ１１よりも前）では、エンジン回転速度とエンジン負荷（例えば吸入空気量）とに基づいてデリバリパイプ２７の目標燃圧Ｐｔｇが算出される。また、その算出した目標燃圧Ｐｔｇに基づいて高圧ポンプ２６の駆動が制御される。そして、車両走行中のタイミングｔ１１で、アクセルペダルが踏み込まれた状態から踏み込み解除の状態になると、エンジン回転速度が所定の燃料カット回転速度以上であることを条件に燃料カットフラグＦｆｃがオンされ、燃料噴射弁１９による燃料噴射が停止される。この燃料カットに伴い、エンジン１０に吸入された空気がそのまま排気通路に供給され、これにより、触媒３１の酸素吸蔵量が増加する。また、タイミングｔ１１では、燃料カットの実行開始に伴い、触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比Ｐｔｇａが算出され、その中立化空燃比Ｐｔｇａに基づいてデリバリパイプ２７内の目標燃圧Ｐｔｇが算出される。
【００４９】
燃料カット実行中のタイミングｔ１２で、エンジン回転速度が所定の復帰回転速度Ｎｒ以下になると、燃料カットフラグＦｆｃがオンからオフに切り替えられ、燃料噴射弁１９による燃料噴射が再開される。また、タイミングｔ１２では、中立化実行フラグＦｒｉがオンされるとともに、中立化空燃比λｔｇａに基づく空燃比制御が開始される。この空燃比リッチの期間（ｔ１２〜ｔ１３）では、中立化空燃比λｔｇａに基づき算出した目標燃圧Ｐｔｇでの燃圧制御が継続される。
【００５０】
ここで、燃料カット解除後のエンジン運転状態は低回転及び低負荷であり、これらのエンジン運転状態パラメータに基づき算出した目標燃圧（例えばアイドル運転時の目標燃圧Ｐ１、「解除後燃圧」に相当）での燃圧制御（第１燃圧制御）を実施すると、噴射弁燃圧が低いため、リッチ分の燃料の燃焼に伴いＰＭ排出量が多くなることが懸念される。これに対し、本実施形態では、空燃比リッチの期間（ｔ１２〜ｔ１３）では、エンジン運転状態に基づき設定される目標燃圧で実燃圧を制御するのではなく、これよりも高燃圧側での燃圧制御（第２燃圧制御）を実施することにより、燃料の微粒化を促進させる。
【００５１】
そして、Ｏ2センサ３３においてリッチ出力が検出されると、そのタイミングｔ１３で中立化実行フラグＦｒｉがオンからオフに切り替えられる。また、タイミングｔ１３では、燃料カット解除後の都度のエンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて目標燃圧Ｐｔｇを再設定する。なお、図６では、燃料カット後においてエンジン１０がアイドル運転状態になった場合を想定しており、タイミングｔ１３では、アイドル運転時の目標燃圧Ｐ１（例えば４ＭＰａ）に設定されている。この目標燃圧の変更により、デリバリパイプ２７内の燃圧が、現在のエンジン運転状態に対応する燃圧まで低下する。
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５３】
燃料カット解除後に空燃比を一時的にリッチ側にする触媒中立化制御を実施する場合に、噴射弁燃圧を、燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて設定される噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する構成とした。これにより、触媒中立化制御の実施中において燃料の微粒化を促進させることができ、その結果、触媒３１の浄化能力回復のために空燃比を一時的にリッチにしている状況下でも、ＰＭの発生を抑制することができる。
【００５４】
触媒中立化制御により空燃比をリッチ側で制御する場合の目標空燃比である中立化空燃比λｔｇａを触媒３１の酸素吸蔵量に応じて可変に設定し、より具体的には、燃料カット開始時の触媒３１の温度（触媒温度）を検出し、その検出した触媒温度に基づいて中立化空燃比λｔｇａを可変に設定する構成とした。酸素吸蔵量にかかわらず触媒中立化時の目標空燃比を一定にした場合には、触媒３１の酸素吸蔵量が多いほど触媒中立化に要する時間が長くなることが考えられるが、上記構成によれば、燃料カット中の酸素吸蔵量に応じて目標空燃比が設定されるため、触媒中立化制御による触媒３１の浄化能力回復を速やかに実施することができる。また、その設定した中立化空燃比λｔｇａに応じて噴射弁燃圧を可変に制御する構成としたため、ＰＭの発生しやすさに応じて噴射弁燃圧を可変にすることができ、ＰＭの発生を好適に抑制することができる。
【００５５】
燃料カットの実行中に噴射弁燃圧を高圧状態にしておく構成としたため、より具体的には、燃料カットの開始タイミングで、エンジン運転状態に基づき目標燃圧を算出する第１燃圧制御から、触媒中立化制御での目標空燃比に基づき目標燃圧を算出する第２燃圧制御に切り替える構成としたため、燃料カット解除に伴い空燃比のリッチ化を実施するよりも前に噴射弁燃圧を所定燃圧まで昇圧させておくことができる。これにより、触媒３１の浄化能力回復のための空燃比リッチ化の開始当初から高圧の燃料を噴射することができる。
【００５６】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００５７】
・燃料カットの継続時間を計測し、その計測した継続時間に応じて触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比λｔｇａを可変に設定する。触媒３１の酸素吸蔵量は燃料カットの継続時間に応じて相違し、燃料カットの継続時間が長いほど空気との接触時間が長くなり、その結果、触媒３１の酸素吸蔵量が多くなる。したがって、燃料カットの継続時間が長いほど、触媒中立化時の目標空燃比をリッチ側に設定するとよい。
【００５８】
図７は、本構成の具体的態様を示すタイムチャートである。図中、（ａ）はエンジン回転速度の推移、（ｂ）は燃料カットフラグＦｆｃの推移、（ｃ）は燃料カット時間カウンタの推移、（ｄ）は中立化実行フラグＦｒｉの推移、（ｅ）は目標空燃比の推移、（ｆ）はデリバリパイプ２７内の燃圧の推移を示す。なお、（ｆ）中、実線は実燃圧Ｐａｔを示し、一点鎖線は目標燃圧Ｐｔｇを示す。
【００５９】
図７において、タイミングｔ２１で所定の燃料カット条件が成立し、燃料カットフラグＦｆｃがオンされると、燃料カット時間カウンタのカウントアップが開始される。また、燃料カット開始時の触媒温度に基づいて中立化空燃比λｔｇａが算出されるとともに、その中立化空燃比λｔｇａをパラメータとして目標燃圧Ｐｔｇが算出される。ここでは、中立化空燃比λｔｇａとしてλ１が設定されている。そして、燃料カットの実行中のタイミングｔ２２で、燃料カット時間カウンタが判定値ＴＨを超えると、中立化空燃比λｔｇａが、λ１よりもリッチ度合いの大きいλ２に変更されるとともに、その変更後の空燃比λ２に基づいて目標燃圧Ｐｔｇが高燃圧側に再設定される。ここでは、目標燃圧Ｐｔｇが、現在の設定値に対してΔＰだけ高燃圧の値に変更される。また、タイミングｔ２３で燃料カットが解除されると、中立化空燃比λｔｇａをλ２として空燃比制御が実施され、これにより触媒３１の中立化が実行される。
【００６０】
・燃料カットを解除する場合としては、燃料カットの実行中にアクセル操作があり、アクセル操作量に基づく通常のエンジン制御に移行する場合や、燃料カット中にアクセル操作はないがエンジンストール回避のために燃焼復帰する場合がある。ここで、アクセル操作に伴い燃料カット解除を行う場合には、ドライバの走行要求に応じたエンジン出力制御に速やかに移行するべく、排気浄化性能を速やかに回復させるのが望ましい。また、排気浄化性能を速やかに回復させるには、空燃比リッチ化時の目標空燃比のリッチ度合いを大きくすることが考えられる。その一方で、目標空燃比のリッチ度合いを大きくするほどＰＭが発生しやすくなる。これに鑑み、本構成では、燃料カット実行中においてアクセル操作に伴い燃料カットを解除する場合と、アクセル操作を伴わずにエンジンが所定の運転状態（例えばエンジン回転速度が所定の復帰回転速度以下）になったのに伴い燃料カットを解除する場合とで、触媒中立化時の目標空燃比（中立化空燃比）を異なる空燃比に設定する。具体的には、アクセル操作による燃料カット解除の場合に、アクセル操作がない場合に比べて、触媒中立化時の目標空燃比をリッチ側に設定する。
【００６１】
図８は、本実施形態の燃圧制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理はＥＣＵ４０のマイコン４１により所定周期毎に実行される。なお、図８中、図４と同じ処理については図４と同じステップ番号を付してその説明を省略する。図８において、ステップＳ４０１では燃料カットの実行中か否かを判定する。燃料カット中であれば、ステップＳ４０４〜Ｓ４０７において、図４のステップＳ３０４〜Ｓ３０７と同様の処理を実行する。一方、燃料カット解除後ではステップＳ４０１で否定判定され、ステップＳ４０８へ進む。ステップＳ４０８では、燃料カットフラグＦｆｃのオンからオフへの切替タイミング、つまり燃料カット解除のタイミングか否かを判定する。ステップＳ４０８で肯定判定された場合、ステップＳ４０９へ進み、その燃料カット解除がアクセル操作に伴い実行されたか否かを判定する。このとき、アクセル操作によらない場合には、ステップＳ４０４で算出した中立化時の目標空燃比（中立化空燃比λｔｇａ）、及びステップＳ４０５で算出した目標燃圧Ｐｔｇをそのまま維持する。一方、アクセル操作による場合には、ステップＳ４１０へ進み、中立化空燃比λｔｇａをリッチ度合いが大きい側に変更するとともに、その変更後の中立化空燃比に基づいて目標燃圧Ｐｔｇを再設定する。
【００６２】
図９に、上記構成の具体的態様を表すタイムチャートを示す。図中、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み／踏み込み解除の推移、（ｂ）は燃料カットフラグＦｆｃの推移、（ｃ）は中立化実行フラグＦｒｉの推移、（ｄ）は目標空燃比の推移、（ｅ）はデリバリパイプ２７内の燃圧の推移を示す。なお、（ｅ）中、実線は実燃圧Ｐａｔを示し、一点鎖線は目標燃圧Ｐｔｇを示す。
【００６３】
図９において、タイミングｔ３１で燃料カットが実行されると、そのときの触媒温度に基づき設定した中立化空燃比λｔｇａ（ここではλ１）をパラメータとして目標燃圧Ｐｔｇが算出される。そして、燃料カットの実行中のタイミングｔ３２で、アクセル操作が行われたのに伴い燃料カットが解除されると、中立化空燃比が、λ１よりもリッチ度合いが大きいλ３に変更されるとともに、その変更後の空燃比λ３に基づいて、目標燃圧Ｐｔｇが高燃圧側に再設定される。また、タイミングｔ３２で燃料カットが解除された場合には、中立化空燃比λｔｇａをλ３として空燃比制御が実施され、これにより触媒３１の中立化が実行される。
【００６４】
・上記実施形態では、燃料カット開始時の触媒温度に応じて、触媒中立化時の目標空燃比である中立化空燃比を可変にしたが、中立化空燃比については、予め定めた固定値としてもよい。この場合、触媒中立化時の目標燃圧についても固定値が設定される。
【００６５】
・燃料カットの開始タイミングの触媒温度に応じて中立化空燃比を算出する構成に代えて、燃料カットの実行中において都度検出（エンジン運転状態に基づいて算出又はセンサで直接検出）される触媒温度に基づいて中立化空燃比を算出する構成としてもよい。燃料カットの実行中では、エンジン１０に吸入された空気がそのまま触媒３１に供給されるため、触媒温度が都度変化するとともに、その温度変化に伴い酸素吸蔵量が変化することが考えられる。したがって、上記構成とすることにより、触媒中立化時において酸素吸蔵量に応じた目標空燃比を設定することができ、その結果、触媒３１の浄化能力回復を速やかに実施することができる。また、その際、空燃比のリッチ度合いに応じて噴射弁燃圧が可変制御されるため、ＰＭ排出を好適に抑制することができる。
【００６６】
・上記実施形態では、燃料カットの開始タイミングｔ１１で、エンジン運転状態に基づき目標燃圧を算出する制御（第１燃圧制御）から、中立化空燃比λｔｇａに基づき目標燃圧を算出する制御（第２燃圧制御）に切り替えることにより、燃料カットの実行中に、噴射弁燃圧を、燃料カットの解除後のエンジン運転状態に対応する噴射弁燃圧よりも高燃圧にしておく構成とした。これに対し、本構成では、触媒中立化の開始タイミングｔ１２で、第１燃圧制御から第２燃圧制御に切り替える構成とする。この場合、触媒中立化の開始と同じタイミングで、デリバリパイプ２７内の燃圧の高圧側への変更が開始されるが、本構成においても、触媒中立化の実行時において噴射弁燃圧（デリバリパイプ２７内の燃圧）を高圧状態にすることができ、触媒中立化に伴うＰＭ排出量を抑制するといった効果を得ることができる。あるいは、燃料カットの実行途中のタイミングで、第１燃圧制御から第２燃圧制御に切り替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０…エンジン、１９…燃料噴射弁、２６…高圧ポンプ、２７…デリバリパイプ、３１…三元触媒（排気浄化装置）、３２…空燃比センサ、３３…Ｏ2センサ、３７…燃圧センサ、３８…燃料タンク、３９…フィードポンプ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン（燃料カット手段、リッチ化制御手段、第１燃圧制御手段、第２燃圧制御手段、目標設定手段、燃料カット時間計測手段、温度検出手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁を備えるとともに、酸素吸蔵能を有する排気浄化装置が排気通路に配置されたエンジンに適用され、
所定の燃料カット条件の成立に伴い一時的に燃料噴射を停止して燃料カットを実行する燃料カット手段と、
前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立したのに伴い前記燃料カットを解除する場合に、空燃比を一時的にリッチ側で制御するリッチ化制御手段と、
都度のエンジン運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を制御する第１燃圧制御手段と、
前記リッチ化制御手段により空燃比を一時的にリッチ側で制御する場合に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する第２燃圧制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記リッチ化制御手段により空燃比をリッチ側で制御する場合の目標空燃比を前記排気浄化装置の酸素吸蔵量に応じて可変に設定する目標設定手段を備え、
前記リッチ化制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比で実空燃比を制御することにより空燃比を一時的にリッチ側で制御し、
前記第２燃圧制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比に応じて、前記噴射弁燃圧を可変に制御する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記燃料カットの継続時間を計測する燃料カット時間計測手段を備え、
前記目標設定手段は、前記燃料カット時間計測手段により計測された継続時間に応じて前記目標空燃比を可変に設定する請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記燃料カットの実行中にエンジンが所定の運転状態になったこと、及びエンジンが前記所定の運転状態になる前にアクセル操作があったことを前記所定の解除条件として含み、
前記目標設定手段は、エンジンが前記所定の運転状態になったのに伴い前記燃料カットが解除された場合と前記アクセル操作があったのに伴い前記燃料カットが解除された場合とで前記目標空燃比を可変に設定する請求項２又は３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記目標設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて前記目標空燃比を可変に設定する請求項２乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記第２燃圧制御手段は、前記燃料カットの実行中に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧にする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１】
燃料を直接気筒内に噴射する燃料噴射弁を備えるとともに、酸素吸蔵能を有する排気浄化装置が排気通路に配置されたエンジンに適用され、
所定の燃料カット条件の成立に伴い一時的に燃料噴射を停止して燃料カットを実行する燃料カット手段と、
前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に所定の解除条件が成立したのに伴い前記燃料カットを解除する場合に、空燃比を一時的にリッチ側で制御するリッチ化制御手段と、
都度のエンジン運転状態に基づいて、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力である噴射弁燃圧を制御する第１燃圧制御手段と、
前記リッチ化制御手段により空燃比を一時的にリッチ側で制御する場合に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧で制御する第２燃圧制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記リッチ化制御手段により空燃比をリッチ側で制御する場合の目標空燃比を前記排気浄化装置の酸素吸蔵量に応じて可変に設定する目標設定手段を備え、
前記リッチ化制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比で実空燃比を制御することにより空燃比を一時的にリッチ側で制御し、
前記第２燃圧制御手段は、前記目標設定手段により設定された目標空燃比に応じて、前記噴射弁燃圧を可変に制御する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記燃料カットの継続時間を計測する燃料カット時間計測手段を備え、
前記目標設定手段は、前記燃料カット時間計測手段により計測された継続時間に応じて前記目標空燃比を可変に設定する請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記燃料カットの実行中にエンジンが所定の運転状態になったこと、及びエンジンが前記所定の運転状態になる前にアクセル操作があったことを前記所定の解除条件として含み、
前記目標設定手段は、エンジンが前記所定の運転状態になったのに伴い前記燃料カットが解除された場合と前記アクセル操作があったのに伴い前記燃料カットが解除された場合とで前記目標空燃比を可変に設定する請求項２又は３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記排気浄化装置の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記目標設定手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて前記目標空燃比を可変に設定する請求項２乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記第２燃圧制御手段は、前記燃料カットの実行中に、前記噴射弁燃圧を、前記第１燃圧制御手段により燃料カット解除後のエンジン運転状態に基づいて制御する場合の噴射弁燃圧よりも高燃圧にする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１５０６５（Ｐ２０１３−１５０６５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８０６６（Ｐ２０１１−１４８０６６）
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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