(57)【要約】【課題】排気エミッションの悪化を抑制する。【解決手段】内燃機関１００は、機関本体１０と、機関本体１０の排気通路３２に設けられ、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層と、ＨＣを浄化する触媒層と、を含み、ＨＣ吸着層からのＨＣの脱離温度が、排気の空燃比が理論空燃比近傍領域にある場合に触媒層においてＨＣの浄化率が所定率以上となる温度であるＨＣ浄化温度よりも低いＨＣ吸着浄化触媒４２と、ＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給するための空気供給装置２０と、を備える。内燃機関１００の制御装置２００は、所定の条件が成立しているときに、空気供給装置２０を制御してＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給する空気供給制御部を備える。所定の条件は、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度が脱離温度以上かつＨＣ浄化温度未満であることとされる。【選択図】図１
2020084832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体と、
前記機関本体の排気通路に設けられ、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層と、前記ＨＣを浄化する触媒層と、を含み、前記ＨＣ吸着層からの前記ＨＣの脱離温度が、排気の空燃比が理論空燃比近傍領域にある場合に前記触媒層において前記ＨＣの浄化率が所定率以上となる温度であるＨＣ浄化温度よりも低いＨＣ吸着浄化触媒と、
前記ＨＣ吸着浄化触媒に空気を供給するための空気供給装置と、
を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
所定の条件が成立しているときに、前記空気供給装置を制御して前記ＨＣ吸着浄化触媒に空気を供給する空気供給制御部を備え、
前記所定の条件は、前記ＨＣ吸着浄化触媒の温度が前記脱離温度以上かつ前記ＨＣ浄化温度未満であることである、
内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記空気供給装置は、
前記機関本体のクランクシャフトを回転させることが可能なモータであり、
前記空気供給制御部は、
前記機関本体において燃料を燃焼させずに前記モータによって前記クランクシャフトを回転させることで、前記機関本体に吸入された空気を前記機関本体から前記排気通路に排出して前記ＨＣ吸着浄化触媒に供給する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記所定の条件として、前記モータに電力を供給するバッテリの充電量が所定量以上であることをさらに含む、
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記空気供給装置は、
前記ＨＣ吸着浄化触媒よりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に接続される２次空気供給通路と、
前記２次空気供給通路に設けられた２次空気供給ポンプと、
を備える２次空気供給装置であり、
前記空気供給制御部は、
前記２次空気供給ポンプを駆動することで、前記２次空気供給ポンプから吐出された空気を、前記２次空気供給通路を介して前記ＨＣ吸着浄化触媒に供給する、
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記所定の条件として、前記ＨＣ吸着層に吸着された前記ＨＣの吸着量が所定量よりも多いことをさらに含む、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記脱離温度は、１５０℃である、
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の始動性を向上させるために、内燃機関を始動してから内燃機関を安定して運転させることができるようになるまでは、理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気を燃焼させることが開示されている。また特許文献１には、理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気を燃焼させている期間においては排気通路に設けられた三元触媒に未燃燃料が吸着されることになるため、内燃機関を安定して運転させることができるようになった後に、燃料カットした状態で内燃機関をモータリングさせて三元触媒に空気を供給することで、三元触媒に吸着された未燃燃料を燃焼させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＨＣ（炭化水素）を吸着する機能と浄化する機能とを備えたＨＣ吸着浄化触媒は、ＨＣ吸着浄化触媒に吸着させたＨＣがＨＣ吸着浄化触媒から脱離する脱離温度が、ＨＣ吸着浄化触媒においてＨＣの浄化率が所定浄化率となるＨＣ浄化温度よりも低いという特性を有する。そのため、ＨＣ吸着浄化触媒の温度が、脱離温度からＨＣ浄化温度までの温度域にあるときに、ＨＣ吸着浄化触媒からのＨＣ排出量が増加して一時的に排気エミッションが悪化するという課題がある。
【０００５】
これに対して前述した特許文献１のものは、内燃機関の始動後、内燃機関を安定して運転できる状態になったときに、理論空燃比よりもリッチにした分の燃料（増量分の燃料）を燃焼させることが可能な量の空気を三元触媒に送るためにモータリングを行うものであり、ＨＣ吸着浄化触媒の温度が、脱離温度からＨＣ浄化温度までの温度域にあるときに、ＨＣ吸着浄化触媒からのＨＣ排出量が増加して一時的に排気エミッションが悪化するという課題を解決できるものでなかった。
【０００６】
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、ＨＣ吸着浄化触媒の温度が脱離温度からＨＣ浄化温度までの温度域にあるときの排気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、内燃機関は、機関本体と、機関本体の排気通路に設けられ、排気中の炭化水素を吸着するＨＣ吸着材と炭化水素を浄化する触媒とを含み、ＨＣ吸着材からの炭化水素の脱離温度が排気の空燃比が理論空燃比近傍領域にある場合に触媒において炭化水素の浄化率が所定率以上となる温度であるＨＣ浄化温度よりも低いＨＣ吸着浄化触媒と、ＨＣ吸着浄化触媒に空気を供給するための空気供給装置と、を備える。そしてこの内燃機関の制御装置は、所定の条件が成立しているときに、空気供給装置を制御してＨＣ吸着浄化触媒に空気を供給するように構成された空気供給制御部を備えており、所定の条件は、ＨＣ吸着浄化触媒の温度が脱離温度以上かつＨＣ浄化温度未満であることとされている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のこの態様によれば、ＨＣ吸着浄化触媒の温度が脱離温度からＨＣ浄化温度までの温度域にあるときの排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御するための電子制御ユニットの概略構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施形態によるＨＣ吸着浄化触媒の部分断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の変形例によるＨＣ吸着浄化触媒の部分断面図である。
【図３】図３は、三元触媒の浄化特性を示す図である。
【図４】図４は、流入ガス中の酸素含有率と、ＨＣ浄化温度と、の関係を示した図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態によるＨＣ浄化制御について説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態によるＨＣ浄化制御の実施判定処理の詳細について説明するフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態による内燃機関、及び内燃機関を制御するための電子制御ユニットの概略構成図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態によるＨＣ浄化制御について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００の概略構成図である。
【００１２】
本実施形態による内燃機関１００は、複数の気筒１１を備える機関本体１０と、モータジェネレータ２０と、排気装置３０と、を備える。
【００１３】
機関本体１０は、ガソリンエンジンであって、燃料噴射弁１２から噴射された燃料を各気筒１１の内部で燃焼させることによって、クランクシャフト１３に連結された出力軸１４を回転させるための動力を発生させる。なお図１においては、図面の煩雑を防止するために、吸気装置や点火プラグ等の記載は省略している。また図１においては、いわゆる直噴式の内燃機関１００を例示しているが、ポート噴射式の内燃機関であってもよい。
【００１４】
モータジェネレータ２０は、出力軸１４に設けられると共に、インバータ及びコンバータを含むパワーコントロールユニット２１を介してバッテリ２２に電気的に接続される。バッテリ２２には、バッテリ充電量ＳＯＣを検出するためのＳＯＣセンサ２０１が設けられる。
【００１５】
本実施形態では、電子制御ユニット２００によってパワーコントロールユニット２１を制御してモータジェネレータ２０を電動機として機能させることで、モータジェネレータ２０の動力によって出力軸１４、ひいてはクランクシャフト１３を回転させるモータリングを行うことができるようになっている。また、電子制御ユニット２００によってパワーコントロールユニット２１を制御してモータジェネレータ２０を発電機として機能させることで、機関本体１０の動力を電力に変換してバッテリ２２に充電できるようになっている。
【００１６】
排気装置３０は、排気マニホールド３１と、排気管３２と、排気後処理装置４０と、を備える。
【００１７】
機関本体１０の各気筒１１で生じた排気は、排気マニホールド３１によって纏められて排気管３２に排出される。排気中には、未燃ガス（一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ））や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質が含まれている。そのために排気管３２には、これらの排気中の有害物質を取り除くための排気後処理装置４０が設けられている。この排気後処理装置４０よりも排気流れ方向上流側の排気管３２には、排気の空燃比を検出するための空燃比センサ２０２が取り付けられている。
【００１８】
本実施形態による排気後処理装置４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内に保持されたＨＣ吸着浄化触媒４２と、ケーシング４１に取り付けられてＨＣ吸着浄化触媒４２の温度（以下「触媒温度」という。）を検出する触媒温度センサ２０３と、を備える。ＨＣ吸着浄化触媒４２の詳細については後述する。
【００１９】
電子制御ユニット２００は、双方向性バスによって相互に接続された中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入力ポート、及び出力ポートを備えたマイクロコンピュータである。
【００２０】
電子制御ユニット２００には、前述したＳＯＣセンサ２０１や空燃比センサ２０２、触媒温度センサ２０３の他にも、機関本体１０の負荷（機関負荷）に相当するアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２１１や、機関回転速度などを算出するための信号として機関本体１０のクランクシャフト１３が例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１２などの各種センサからの出力信号が入力される。
【００２１】
そして電子制御ユニット２００は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射弁１２やパワーコントロールユニット２１などを制御して、内燃機関１００を制御する。例えば電子制御ユニット２００は、空燃比センサ２０２によって検出された排気の空燃比が目標空燃比（基本的には後述する理論空燃比近傍領域内の空燃比）となるように、燃料噴射弁１２の噴射量を制御する。
【００２２】
以下、ＨＣ吸着浄化触媒４２の詳細について説明する。
【００２３】
ＨＣ吸着浄化触媒４２は、例えばコーディライト（セラミック）から成るハニカム型の担体にＨＣ吸着材及び三元触媒を担持させたものである。本実施形態によるＨＣ吸着浄化触媒４２は、図２Ａに示すＨＣ吸着浄化触媒４２の部分断面図のように、ハニカム型の担体４２ａの表面にＨＣ吸着材（例えばゼオライト）を塗布したＨＣ吸着層４２ｂを形成し、ＨＣ吸着層４２ｂの表面（上層）に、触媒作用を有する貴金属（例えば白金（Ｐｔ））及び酸素吸蔵能力を有する助触媒（例えばセリア（ＣｅＯ２））を含む三元触媒を塗布した触媒層４２ｃを形成した構造となっている。しかしながら、ＨＣ吸着浄化触媒４２の構造は、このような構造に限られるものではなく、例えば図２Ｂに示す本実施形態の変形例によるＨＣ吸着浄化触媒４２の部分断面図のように、ハニカム型の担体４２ａの排気流れ方向上流側の表面にＨＣ吸着層４２ｂを形成し、排気流れ方向下流側の表面に触媒層４２ｃを形成した構造としてもよい。
【００２４】
ＨＣ吸着材（ＨＣ吸着層４２ｂ）は、触媒温度が所定の脱離温度未満の温度域にあるときには、ケーシング４１内に流入した排気中のＨＣを吸着する。そしてＨＣ吸着材は、触媒温度が脱離温度以上の温度域にあるときには、吸着したＨＣを脱離させる。なおＨＣ吸着材においては、基本的にＨＣの吸着と脱離とが同時に進行しており、脱離温度は、ＨＣの脱離速度（ＨＣ吸着材から脱離する単位時間及び単位面積当たりのＨＣの量）が、ＨＣの吸着速度（ＨＣ吸着材に吸着される単位時間及び単位面積当たりのＨＣの量）よりも速くなる温度のことである。本実施形態によるＨＣ吸着浄化触媒４２のＨＣ吸着層４２ｂにおける脱離温度は、概ね１５０［℃］である。
【００２５】
三元触媒（触媒層４２ｃ）は、未燃ガス（ＣＯ及びＨＣ）及びＮＯｘを同時に浄化する。図３は、三元触媒の浄化特性を示す図である。図３に示すように、三元触媒による未燃ガス（ＣＯ及びＨＣ）及びＮＯｘの浄化率は、ケーシング４１に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍領域（図３における浄化ウィンドウＡ）にあるときに高くなる。
【００２６】
しかしながら、三元触媒が未燃ガス（ＣＯ及びＨＣ）及びＮＯｘを同時に浄化する触媒作用を発揮するには、触媒温度が或る一定温度以上になっている必要がある。ここで、三元触媒においてＨＣを所定浄化率（本実施形態では５０％）で浄化させることが可能な触媒温度のことを「ＨＣ浄化温度」ということにすると、理論空燃比近傍領域にある排気がケーシング４１に流入しているときのＨＣ浄化温度は、脱離温度よりも高くなる。
【００２７】
すなわちＨＣ吸着浄化触媒４２は、ＨＣ吸着層４２ｂからのＨＣの脱離温度が、触媒層４２ｃでのＨＣ浄化温度よりも低いという特性を有する。そのため、触媒温度が、脱離温度からＨＣ浄化温度までの温度域（以下「ＨＣ未浄化温度域」という。）にあるときは、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣを触媒層４２ｃで浄化させることができず、結果としたＨＣが外気に排出されてしまい、一時的に排気エミッションが悪化するという課題がある。
【００２８】
そこで発明者らが鋭意研究を行ったところ、ケーシング４１に流入するガス（以下「流入ガス」という。）中の酸素含有率を高めていくことで、ＨＣ浄化温度を低下させることができることがわかった。そして流入ガス中の酸素含有率を概ね空気と同等の２０％にすることで、ＨＣ浄化温度を脱離温度と同等の温度まで低下させることができることがわかった。これは、流入ガス中の酸素含有率を高めていくことで、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣが、流入ガス中の酸素（Ｏ２）と反応して浄化されるためと考えられる。
【００２９】
図４は、流入ガス中の酸素含有率と、ＨＣ浄化温度と、の関係を示した図である。図４に示すように、流入ガス中の酸素含有率を高めていくことで、ＨＣ浄化温度を低下させることができ、流入ガス中の酸素含有率を概ね空気と同等の２０％にすることで、ＨＣ浄化温度を脱離温度と同等の温度まで低下させることができていることが分かる。
【００３０】
そこで本実施形態では、触媒温度がＨＣ未浄化温度域にあるときに、ケーシング４１に空気を導入することとした。具体的には本実施形態では、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止した状態でモータジェネレータ２０によって機関本体１０をモータリングさせることによって、ケーシング４１に空気を導入することとした。
【００３１】
これにより、ＨＣ浄化温度を脱離温度と同等の温度まで低下させることができるので、触媒温度が脱離温度まで上昇してＨＣ吸着層４２ｂからＨＣの脱離が始まったときに、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣを、酸素と反応させて浄化することができる。そのため、触媒温度がＨＣ未浄化温度域にあるときに、ＨＣがＨＣ吸着浄化触媒で浄化されずに外気に排出されてしまうのを抑制することができる。
【００３２】
なお以下の説明では、便宜上、必要に応じて、理論空燃比近傍領域にある排気がケーシング４１に流入しているときのＨＣ浄化温度のことを「通常時ＨＣ浄化温度」という。一方で、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止した状態で機関本体１０をモータリングさせることによって、ケーシング４１に空気を導入しているときのＨＣ浄化温度のことを「空気供給時ＨＣ浄化温度」という。通常時ＨＣ浄化温度は、空気供給時ＨＣ浄化温度よりも高い温度であり、本実施形態によるＨＣ吸着浄化触媒４２の通常時ＨＣ浄化温度は概ね３００［℃］である。
【００３３】
以下、この本実施形態によるＨＣ浄化のための空気供給制御について説明する。
【００３４】
図５は、電子制御ユニット２００によって実施される本実施形態による空気供給制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期で繰り返し実行する。
【００３５】
ステップＳ１において、電子制御ユニット２００は、ＨＣ浄化のための空気供給制御を実施するか否かの実施判定処理を行う。空気供給制御の実施判定処理の詳細については、図５を参照して後述する。
【００３６】
ステップＳ２において、電子制御ユニット２００は、空気供給制御の実施許可フラグＦが１に設定されているか否かを判定する。実施許可フラグＦは、空気供給制御の実施判定処理において空気供給制御の実施が許可されたときに１に設定されるフラグであって、初期値は０に設定されている。電子制御ユニット２００は、実施許可フラグＦが１に設定されていれば、ステップＳ３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、実施許可フラグＦが０に設定されていれば、ステップＳ４の処理に進む。
【００３７】
ステップＳ３において、電子制御ユニット２００は、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止すると共に、パワーコントロールユニット２１を制御してモータジェネレータ２０を電動機として機能させることで、機関本体１０をモータリングさせる。この際、電子制御ユニット２００は、機関負荷に応じた要求トルクとなるように、モータジェネレータ２０の出力トルクを制御する。
【００３８】
ステップＳ４において、電子制御ユニット２００は、モータリングの実施中であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、モータリングの実施中であれば、ステップＳ５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、モータリングの実施中でなければ、今回の処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ５において、電子制御ユニット２００は、モータリングを停止すると共に、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を再開して機関本体１０の運転を行う。
【００４０】
図６は、空気供給制御の実施判定処理の詳細について説明するフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ１１において、電子制御ユニット２００は、バッテリ充電量ＳＯＣが所定の許可充電量ＳＯＣｔｈ以上であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、バッテリ充電量ＳＯＣが許可充電量ＳＯＣｔｈ以上であれば、ステップＳ１２の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、バッテリ充電量ＳＯＣが許可充電量ＳＯＣｔｈ未満であれば、ステップＳ１６の処理に進む。
【００４２】
本実施形態では、モータジェネレータ２０によって機関本体１０をモータリングさせることによって、ケーシング４１に空気を導入しているため、モータリング中はバッテリ充電量が低下していくことになる。そのため、許可充電量ＳＯＣｔｈは、例えばモータリング中にバッテリ充電量ＳＯＣが予め設定された下限充電量を下回ることがないような充電量に設定される。下限充電量は、例えばバッテリ充電量が下限充電量を下回ると、バッテリ２２の電力が供給されるその他の電力機器に対する電力供給に支障が生じるおそれのある充電量である。
【００４３】
このように、空気供給制御の実施条件として、バッテリ充電量ＳＯＣが許可充電量ＳＯＣｔｈ以上であるか否かを判定することで、その他の電力機器に影響を及ぼすことなく、モータリングを継続して行うことができる。
【００４４】
ステップＳ１２において、電子制御ユニット２００は、本ルーチンとは別途に機関運転中に随時算出しているＨＣ吸着浄化触媒４２のＨＣ吸着層４２ｂに吸着されたＨＣの量（以下「ＨＣ吸着量」という。）を読み込み、ＨＣ吸着量が所定量（本実施形態では０）よりも大きいか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、ＨＣ吸着量が所定量よりも大きければステップＳ１３の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、ＨＣ吸着量が所定量以下であれば、ステップＳ１６の処理に進む。
【００４５】
このように、空気供給制御の実施条件として、ＨＣ吸着量が所定量よりも多いか否かを判定することで、不要にモータリングを実施して電力を消費してしまうのを抑制することができる。
【００４６】
なおＨＣ吸着量の算出方法は、特に限られるものではないが、例えば以下のように算出することができる。すなわち、ケーシング４１に流入する単位時間当たりのＨＣ量は、例えば機関運転状態（機関負荷及び機関回転速度）と排気の空燃比とに基づいて、予め実験的に求められたマップを参照して算出することができる。またＨＣ吸着層４２ｂから脱離する単位時間当たりのＨＣ量は、例えば触媒温度に基づいて、予め実験的に求められたマップを参照して算出することができる。したがって、このようにして求められたケーシング４１に流入する単位時間当たりのＨＣ量と、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離する単位時間当たりのＨＣ量と、を積算していくことで、ＨＣ吸着量を算出することができる。
【００４７】
ステップＳ１３において、電子制御ユニット２００は、触媒温度が脱離温度以上であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、触媒温度が脱離温度以上であれば、ステップＳ１４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、触媒温度が脱離温度未満であれば、ＨＣ吸着浄化触媒４２のＨＣ吸着層４２ｂにＨＣを吸着させることができるため、ステップＳ１６の処理に進む。
【００４８】
ステップＳ１４において、電子制御ユニット２００は、触媒温度が通常時ＨＣ浄化温度未満であるか否かを判定する。電子制御ユニット２００は、触媒温度が通常時ＨＣ浄化温度未満であれば、ステップＳ１５の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、触媒温度が通常時ＨＣ浄化温度以上であれば、空気を供給しなくてもＨＣ吸着浄化触媒４２の触媒層４２ｃにおいてＨＣを浄化することができるので、ステップＳ１６の処理に進む。
【００４９】
ステップＳ１５において、電子制御ユニット２００は、実施許可フラグＦを１に設定する。
【００５０】
ステップＳ１６において、電子制御ユニット２００は、実施許可フラグＦを０に設定する。
【００５１】
以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、機関本体１０と、機関本体１０の排気管３２（排気通路）に設けられ、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層４２ｂと、ＨＣを浄化する触媒層４２ｃと、を含み、ＨＣ吸着層４２ｂからのＨＣの脱離温度が、排気の空燃比が理論空燃比近傍領域にある場合に触媒層４２ｃにおいてＨＣの浄化率が所定率以上となる温度である通常時ＨＣ浄化温度（ＨＣ浄化温度）よりも低いＨＣ吸着浄化触媒４２と、ＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給するための空気供給装置と、を備える。そして、この内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）が、所定の条件が成立しているときに、空気供給装置を制御してＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給するように構成された空気供給制御部を備えており、所定の条件は、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度が脱離温度以上かつ通常時ＨＣ浄化温度未満であることである。
【００５２】
このように、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度が、脱離温度から通常時ＨＣ浄化温度までのＨＣ未浄化温度域にあるときに、ＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給することで、ＨＣの浄化率が所定率以上となる温度を脱離温度と同等の温度まで低下させることができる。
【００５３】
すなわち、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度が脱離温度まで上昇してＨＣ吸着層４２ｂからＨＣの脱離が始まったときに、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣを、空気中の酸素と反応させて浄化することができる。そのため、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度がＨＣ未浄化温度域にあるときに、ＨＣがＨＣ吸着浄化触媒４２で浄化されずに外気に排出されてしまうのを抑制することができる。したがって、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度が、脱離温度から通常時ＨＣ浄化温度までのＨＣ未浄化温度域にあるときの排気エミッションの悪化を抑制することができる。また、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣと空気中の酸素とが反応したときの反応熱によって、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度を早期に通常時ＨＣ浄化温度まで上昇させることができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、空気供給装置は機関本体１０のクランクシャフト１３を回転させることが可能なモータジェネレータ２０（モータ）である。そして空気供給制御部は、より詳細には機関本体１０において燃料を燃焼させずにモータジェネレータ２０によってクランクシャフト１３を回転させることで、機関本体１０に吸入された空気を機関本体１０から排気管３２に排出してＨＣ吸着浄化触媒４２に供給するように構成されている。
【００５５】
この場合、所定の条件に、モータジェネレータ２０（モータ）に電力を供給するバッテリ２２の充電量ＳＯＣが許可充電量ＳＯＣｔｈ（所定量）以上であることをさらに加えることが好ましい。これにより、バッテリ２２の電力が供給されるその他の電力機器に影響を及ぼすことなく、モータリングを継続して行うことができる。
【００５６】
また本実施形態では、所定の条件に、ＨＣ吸着層４２ｂに吸着されたＨＣの吸着量が所定量よりも多いことをさらに加えている。これにより、ＨＣ吸着量が少ないときにまで、不要に空気供給装置を制御してＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給してしまうのを抑止することができる。特に本実施形態のように、バッテリ２２の電力を使用したモータリングによってＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給するようにしている場合には、不要にモータリングを実施して電力を消費してしまうのを抑制することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、ケーシング４１に空気を導入するための空気供給装置として２次空気供給装置５０を備える点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。
【００５８】
図７は、本実施形態による内燃機関１００、及び内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００の概略構成図である。
【００５９】
図７に示すように、本実施形態による内燃機関１００は、ケーシング４１に空気を導入するための空気供給装置として２次空気供給装置５０を備える。
【００６０】
２次空気供給装置５０は、排気後処理装置４０よりも排気流れ方向上流側の排気管３２に２次空気を供給し、当該２次空気をケーシング４１に導入するための装置であって、２次空気供給管５１と、２次空気供給ポンプ５２と、２次空気供給弁５３と、２次空気供給弁５３を開閉駆動するためのアクチュエータ５４と、を備える。
【００６１】
２次空気供給管５１は、排気後処理装置４０よりも排気流れ方向上流側の排気管３２に接続される。
【００６２】
２次空気供給ポンプ５２は、２次空気供給管５１に設けられる。２次空気供給ポンプ５２は、電子制御ユニット２００によって制御されて、２次空気供給管５１を介して排気後処理装置４０よりも排気流れ方向上流側の排気管３２に２次空気を圧送する。
【００６３】
２次空気供給弁５３は、常閉弁であって、２次空気供給ポンプ５２よりも２次空気流れ方向下流側の２次空気供給管５１に設けられる。２次空気供給弁５３は、２次空気をケーシング４１に導入すべきときに開かれる。
【００６４】
アクチュエータ５４は、電子制御ユニット２００によって制御されて、２次空気をケーシング４１に導入すべきときに２次空気供給弁５３を開き側に駆動する。
【００６５】
図８は、電子制御ユニット２００によって実施される本実施形態による空気供給制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット２００は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期で繰り返し実行する。なお図８において、ステップＳ２では第１実施形態と同様の処理を実施しているので、ここでは説明を省略する。
【００６６】
ステップＳ２１において、電子制御ユニット２００は、空気供給制御の実施判定処理を行う。本実施形態による空気供給制御の実施判定処理の内容は、基本的に図５を参照して前述した第１実施形態による空気供給制御の実施判定処理と同様の内容とすることができる。しかしながら、モータリングに必要な電力量に比べて、２次空気供給ポンプ５２を駆動するために必要な電力は少ないため、例えば図５のステップＳ１１の処理については、省略するようにしてもよい。
【００６７】
ステップＳ２２において、電子制御ユニット２００は、２次空気供給ポンプ５２を駆動すると共に２次空気供給弁５３を開いて排気管３２に２次空気を供給し、当該２次空気を排気と共にケーシング４１内に供給する。この際、電子制御ユニット２００は、機関負荷が高いとき（すなわち吸入空気流量、ひいては排気流量が多いとき）ほど、２次空気供給ポンプ５２から吐出される２次空気の流量が多くなるように、２次空気供給ポンプ５２を制御する。
【００６８】
このようにしても、第１実施形態と同様に、ケーシング４１に流入する流入ガス中の酸素含有率を高めることができるので、ＨＣ浄化温度を低下させて、触媒温度が脱離温度まで上昇してＨＣ吸着層４２ｂからＨＣの脱離が始まったときに、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣを、酸素を反応させて浄化することができる。そのため、触媒温度がＨＣ未浄化温度域にあるときに、ＨＣがＨＣ吸着浄化触媒で浄化されずに外気に排出されてしまうのを抑制することができる。
【００６９】
ステップＳ２３において、電子制御ユニット２００は、２次空気の供給中か否かを判定する。電子制御ユニット２００は、２次空気の供給中であればステップＳ２４の処理に進む。一方で電子制御ユニット２００は、２次空気の供給中でなければ今回の処理を終了する。
【００７０】
ステップＳ２４において、電子制御ユニット２００は、２次空気の供給を停止する。具体的には電子制御ユニット２００は、２次空気供給ポンプ５２の駆動を停止すると共に２次空気供給弁５３を閉じる。
【００７１】
以上説明した本実施形態においても、第１実施形態と同様に、内燃機関１００は、機関本体１０と、機関本体１０の排気管３２（排気通路）に設けられ、排気中のＨＣを吸着するＨＣ吸着層４２ｂと、ＨＣを浄化する触媒層４２ｃと、を含み、ＨＣ吸着層４２ｂからのＨＣの脱離温度が、排気の空燃比が理論空燃比近傍領域にある場合に触媒層４２ｃにおいてＨＣの浄化率が所定率以上となる温度である通常時ＨＣ浄化温度（ＨＣ浄化温度）よりも低いＨＣ吸着浄化触媒４２と、ＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給するための空気供給装置と、を備える。そして、この内燃機関１００を制御する電子制御ユニット２００（制御装置）が、所定の条件が成立しているときに、空気供給装置を制御してＨＣ吸着浄化触媒４２に空気を供給するように構成された空気供給制御部を備えており、所定の条件は、ＨＣ吸着浄化触媒４２の温度が脱離温度以上かつ通常時ＨＣ浄化温度未満であることである。
【００７２】
そして本実施形態においては、空気供給装置が、ＨＣ吸着浄化触媒４２よりも排気流れ方向上流側の排気管３２に接続される２次空気供給通路５１と、２次空気供給通路５１に設けられた２次空気供給ポンプ５２と、を備える２次空気供給装置５０であり、空気供給制御部は、２次空気供給ポンプ５２を駆動することで、２次空気供給ポンプ５２から吐出された空気を、２次空気供給通路５１を介してＨＣ吸着浄化触媒４２に供給するように構成されている。
【００７３】
このようにしても、第１実施形態と同様に、ケーシング４１に流入する流入ガス中の酸素含有率を高めることができるので、ＨＣ浄化温度を低下させて、触媒温度が脱離温度まで上昇してＨＣ吸着層４２ｂからＨＣの脱離が始まったときに、ＨＣ吸着層４２ｂから脱離したＨＣを、酸素を反応させて浄化することができる。そのため、触媒温度がＨＣ未浄化温度域にあるときに、ＨＣがＨＣ吸着浄化触媒で浄化されずに外気に排出されてしまうのを抑制することができる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００７５】
例えば上記の各実施形態では、触媒温度をケーシング４１に取り付けられた触媒温度センサ２０３によって直接的に検出していたが、触媒温度の検出方法はこれに限られるものではない。例えばケーシング４１の前後にガス温度センサを取り付け、この２つのガス温度センサによって検出されたガス温度の平均値を触媒温度としてもよい。また、ケーシング４１の前後のいずれか一方にガス温度センサを取り付け、ガス温度センサの検出値に基づいて触媒温度を推定してもよい。さらには、触媒温度センサやガス温度センサを取り付けることなく、機関運転状態に基づいて触媒温度を推定してもよい。
【００７６】
また上記の各実施形態では、触媒温度が通常時ＨＣ浄化温度以上になったときには、吸気供給を停止するようにしていたが、通常時ＨＣ浄化温度よりもある程度高い温度となるまで、空気供給を継続するようにしてもよい。
【００７７】
また上記の各実施形態において、排気後処理装置４０よりも排気流れ方向上流側の排気管３２に、例えばケーシングの内部に三元触媒を保持した別途の排気後処理装置を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０    機関本体
１３    クランクシャフト
２０    モータジェネレータ（空気供給装置）（モータ）
２２    バッテリ
４２    ＨＣ吸着浄化触媒
１００    内燃機関
２００    電子制御ユニット（制御装置）
【図１】
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【図２Ａ】
2020084832.tif 000004
【図２Ｂ】
2020084832.tif 000005
【図３】
2020084832.tif 000006
【図４】
2020084832.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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