(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の惰性走行中に所定のコーストストップ条件が成立したら内燃機関への燃料噴射を停止することで内燃機関の燃焼を停止し、前記コーストストップ条件を満たしている限り前記車両が停車するまで前記内燃機関の燃焼の停止を継続する内燃機関の制御装置において、
前記コーストストップ条件を検出する条件検出手段と、
前記内燃機関の排気浄化触媒の酸素吸着量を検出する酸素吸着量検出手段と、
前記コーストストップ条件が成立した場合に前記内燃機関の燃焼を停止するコーストストップ制御手段と、
燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記コーストストップ条件が成立することで前記内燃機関の燃焼が停止し、前記内燃機関が惰性回転中であり、前記酸素吸着量が所定値以上である場合に、
前記内燃機関が直噴型内燃機関である場合は、排気行程において、また、
前記内燃機関がポート噴射型内燃機関である場合は、吸気バルブと排気バルブが開いた状態の吸気行程において、
前記内燃機関の惰性回転が停止する直前に燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関が搭載された車両のトルクコンバータのロックアップ状態を検出するロックアップ検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記コーストストップ条件が成立して前記トルクコンバータのロックアップが解除された後に前記燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記酸素吸着量に基づいて当該酸素を還元できる前記燃料の噴射量を演算するとともに、前記内燃機関を停止する直前に前記噴射量の燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記内燃機関が再始動した際のクランキング状態の間にも燃料を噴射するように前記燃料噴射手段を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、再始動時の燃焼に必要とされる燃料圧力が保持できるように、前記燃料の噴射量を設定する請求項４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ものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射が遮断されている状態から復帰する際に、車両の運転状態に応じて設定した燃料噴射量をエンジンへ供給するとともに点火を設定時間遮断することで、未燃ガスに含まれている未燃ＨＣを触媒へ供給し、当該触媒内の過酸素状態を解消してＮＯｘ排出量を低減するものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の内燃機関の制御装置をコーストストップ車に適用した場合に、コーストストップ条件が成立してエンジンが停止したまま車両が停止すると還元剤たる燃料を噴射できないので、次にエンジンが再始動する際のＮＯｘエミッション性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、コーストストップ車において燃料カットによる触媒の過酸素状態を適切に解消できる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コーストストップ条件が成立することで前記内燃機関の燃焼が停止し、内燃機関が惰性回転中であり、排気浄化触媒の酸素吸着量が所定値以上である場合に、前記内燃機関が直噴型内燃機関である場合は、排気行程において、前記内燃機関がポート噴射型内燃機関である場合は、吸気バルブと排気バルブが開いた状態の吸気行程において、内燃機関の惰性回転が停止する直前において燃料を噴射することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コーストストップ条件が成立してから内燃機関の回転が停止する直前において燃料を噴射しても当該燃料は燃焼しないので、それまでの燃料カットにより過酸素状態となった触媒から酸素を適切にパージすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態が適用されるエンジンを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る制御装置（図１のＥＧ−ＣＴＲに相当する）を示すブロック図（その１）である。
【図３】図２の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態に係る制御装置（図１のＥＧ−ＣＴＲに相当する）を示すブロック図（その２）である。
【図５】図４の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】図３及び図５のタイミングチャートである。
【図７】図５のステップＳ５４にて用いられる制御マップの一例を示す図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る制御装置（図１のＥＧ−ＣＴＲに相当する）を示すブロック図である。
【図９】図８の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９のタイミングチャートである。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態に係る制御装置（図１のＥＧ−ＣＴＲに相当する）を示すブロック図（その１）である。
【図１２】図１１の制御手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る制御装置（図１のＥＧ−ＣＴＲに相当する）を示すブロック図（その２）である。
【図１４】図１３の制御手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１２及び図１４のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を適用した直噴型多気筒エンジンＥＧを示すブロック図であり、エンジンＥＧの吸気通路１１１には、エアーフィルタ１１２、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１１３、吸入空気流量を制御するスロットルバルブ１１４およびコレクタ１１５が設けられている。
【００１０】
スロットルバルブ１１４には、当該スロットルバルブ１１４の開度を調整するＤＣモータ等のアクチュエータ１１６が設けられている。このスロットルバルブアクチュエータ１１６は、運転者のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トルクを達成するように、エンジンコントロールユニット１１からの駆動信号に基づき、スロットルバルブ１１４の開度を電子制御する。また、スロットルバルブ１１４の開度を検出するスロットルセンサ１１６ａが設けられて、その検出信号をエンジンコントロールユニット１へ出力する。なお、スロットルセンサ１１６ａはアイドルスイッチとしても機能させることができる。
【００１１】
燃料噴射バルブ１１８は、燃焼室１２３に臨ませて設けられている。燃料噴射バルブ１１８は、エンジンコントロールユニット１１において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図外の燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を筒内に直接噴射する。なお、本発明の制御装置は直噴型エンジン以外にもポート噴射型エンジンにも適用することができるが、これについては後述する実施の形態にて説明する。
【００１２】
シリンダ１１９と、当該シリンダ内を往復移動するピストン１２０の冠面と、吸気バルブ１２１及び排気バルブ１２２が設けられたシリンダヘッドとで囲まれる空間が燃焼室１２３を構成する。点火プラグ１２４は、各気筒の燃焼室１２３に臨んで装着され、エンジンコントロールユニット１１からの点火信号に基づいて吸入混合気に対して点火を行う。
【００１３】
一方、排気通路１２５には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出することにより排気、ひいては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１２６が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。この空燃比センサ１２６は、リッチ・リーン出力する酸素センサであってもよいし、空燃比をリニアに広域に亘って検出する広域空燃比センサであってもよい。
【００１４】
また、排気通路１２５には、排気を浄化するための排気浄化触媒１２７が設けられている。この排気浄化触媒１２７としては、ストイキ（理論空燃比，λ＝１、空気重量／燃料重量＝１４．７）近傍において排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣを酸化するとともに、窒素酸化物ＮＯｘの還元を行って排気を浄化することができる三元触媒を用いることができる。
【００１５】
排気通路１２５の排気浄化触媒１２７の下流側には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出し、リッチ・リーン出力する酸素センサ１２８が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。なお、図１において１２９はマフラである。
【００１６】
エンジンＥＧのクランク軸１３０にはクランク角センサ１３１が設けられ、エンジンコントロールユニット１１は、クランク角センサ１３１から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントすることで、又は、クランク基準角信号の周期を計測することで、機関回転速度Ｎｅを検出することができる。
【００１７】
エンジンＥＧの冷却ジャケット１３２には、水温センサ１３３が当該冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット１３１内の冷却水温度Ｔｗを検出し、これをエンジンコントロールユニット１１へ出力する。
【００１８】
上述したように、各種センサ類１１３，１１６ａ，１２６，１２８，１３１，１３３からの検出信号は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなるエンジンコントロールユニット１１に入力され、当該エンジンコントロールユニット１１は、センサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じて、スロットルバルブ１１４の開度を制御するとともに、燃料噴射バルブ１１８を駆動して燃料噴射量と燃料噴射時期を制御する。燃料噴射量は、例えば、検出した吸気量と、運転状態に応じて予め設定された所定の空燃比とから基本燃料噴射量を算出し、これに各種補正を施して最終燃料噴射量とする。後述のように燃料噴射量を増量補正する場合、例えば、基本燃料噴射量に対して所定の係数（ゲイン）をかけ合わせることによって実現することができる。
【００１９】
本例のエンジンＥＧが搭載された車両では、いわゆるコーストストップ制御が実行される。コーストストップ制御とは、惰性走行中に所定の条件（たとえば、燃料噴射量がゼロ、エンジンの回転速度がゼロより大きく所定値以下、車速がゼロより大きく所定速度以下、シフトポジションがＤレンジ、ブレーキペダルの踏込量が所定値以上）が成立したら燃費を向上させるためにエンジンの燃焼を停止し（燃料カットから再始動リカバーさせないようにして）、条件を満たしている限り車両が停車するまで燃焼停止をそのまま継続する制御をいう。アイドルストップ制御も燃費向上のためにエンジンを停止させる制御であるが、アイドルストップ制御は車両が停止（車速がゼロ）していることを条件としているのに対し、コーストストップ制御は車速がゼロより大きく所定速度以下である惰性走行を条件にしている点で相違する。このようなコーストストップ条件が成立したら、例えば、車両が停止する直前にトルクコンバータのロックアップ（接続）を解除することでエンジンの回転を停止させる。
【００２０】
ところで、アクセル開度が全閉になり、エンジン回転速度が所定値以上の運転条件などでは、燃料噴射バルブ１１８から燃料の噴射が停止される。こうした燃料カットが行われている間は、吸気通路１１１から吸入した空気は燃料と混合されることなくそのまま燃焼室１２３を介して排気通路１２５へ流れ、排気浄化触媒１２７を通過する。これにより、空気中の酸素が排気浄化触媒１２７に吸着し、ＮＯｘの還元能力が一時的に低下する。上述したコーストストップ制御を実行する車両においても、アクセル開度が全閉になり、エンジン回転速度が所定値以上の運転条件になると、コーストストップ条件が成立してトルクコンバータのロックアップが解除されてエンジンＥＧが停止するまでの間は、排気浄化触媒１２７に酸素がトラップされ、過酸素状態に近づくことになる。
【００２１】
このため、本例のエンジンコントロールユニット１１は、燃料カット制御が行われた場合に、コーストストップ条件が成立してエンジンＥＧが停止する直前において所定量の燃料を噴射する。これにより、排気浄化触媒１２７に吸着された酸素量を減少させ、ＮＯｘの還元能力を回復させる。コーストストップ条件が成立していても、運転者が途中で再加速を求めた場合には条件が解除され、加速の要求度合いが大きい場合には高負荷燃料増量域に入らざるを得ないことがある。このような場合、まだ酸素吸着量は比較的少なく（ＮＯｘ還元能力の低下は軽度で）、高負荷増量によって自ずと還元能力の回復が期待できるので、酸素量を減少させるための燃料噴射が却って無駄になってしまうことがある。本例では、燃料噴射をエンジンが停止する直前に行なっているので、再加速によって燃料噴射が無駄になる機会をできるだけ少なくすることができる。図２はこの制御内容の一例を示すブロック図、図３は制御手順を示すフローチャート、図６は制御タイミングチャートであり、図６の時間ｔ０〜ｔ１が燃料カット制御を実行している期間、時間ｔ１〜ｔ２が燃料噴射制御を実行している期間である。なお、時間ｔ３〜ｔ４も燃料噴射制御を実行しているがこれについては後述する。
【００２２】
まず、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための本例の燃料噴射の前提として、燃料カットが行われて排気浄化触媒１２７が過酸素状態にあるかどうか、及びコーストストップによるエンジン停止直前の状態であるか否かを判定する。そのため、図２及び図３のＳＴ１〜ＳＴ３に示す減速判定、燃料カット判定及びロックアップ判定が実行される。ステップＳＴ１の減速判定は車速センサによる時間的速度変化量から検出し、ステップＳＴ２の燃料カット判定は燃料噴射バルブ１１８からの燃料噴射量から検出し、ステップＳＴ３のロックアップ判定はトルクコンバータのロックアップ状態から検出する。なお、ステップＳＴ３においてトルクコンバータのロックアップが行われている場合、すなわちトルクコンバータが接続されている場合は処理を終了し、トルクコンバータが非接続状態である場合はステップＳＴ４へ進む。
【００２３】
ここまでの状態が図６の時間ｔ０〜ｔ１に相当する。すなわち、車両が時間ｔ０からアクセル開度がゼロになって減速し始め、エンジン回転速度が所定値以上である場合に燃料カットが実行される。そして、時間ｔ１において所定のコーストストップ条件が成立するとトルクコンバータのロックアップが解除され、時間ｔ２までの間、エンジンＥＧは惰性回転する。
【００２４】
次に、図２及び図３のステップＳＴ４〜ＳＴ６において、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための燃料噴射の実行に移行する。ステップＳＴ４では、排気浄化触媒１２７の酸素パージが未了であるか否かを判定し、ステップＳＴ５ではエンジンＥＧが回転中であるか否かを判定し、酸素パージが未了で且つエンジンＥＧが回転中である場合はステップＳＴ６にて排気行程における燃料噴射実行フラグをセットする。なお、ステップＳＴ４にて酸素パージが終了し、又はステップＳＴ５にてエンジンＥＧが停止している場合は処理を終了する。
【００２５】
ステップＳＴ４の酸素パージが未了か否かの判定は、図２に示すように当該判定直前における排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から現在の酸素吸着量を求めることで行われる。また、ステップＳＴ５のエンジンＥＧが回転中か否かはクランク角センサ１３１からの検出信号で判定される。
【００２６】
次に、ステップＳＴ７〜ＳＴ８において、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための燃料噴射量を演算する。この燃料噴射量は、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するために要求される要求還元剤量Ｑｆと、可能噴射量Ｔｉｏｋとの関係から設定される。要求還元剤量Ｑｆは、ステップＳＴ４にて求められた現在の排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から求められ、可能噴射量Ｔｉｏｋは、排気バルブの開時間、燃料圧力及び燃料噴射バルブ特性から求められる。そして、ステップＳＴ７では、要求還元剤量Ｑｆと可能噴射量Ｔｉｏｋのいずれか小さい方を燃料噴射量に設定する。すなわち、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより大きい場合は可能噴射量Ｔｉｏｋに設定し、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより小さい場合は要求還元剤量Ｑｆに設定する。
【００２７】
ステップＳＴ８では、排気バルブの開閉タイミングに基づいて排気行程にて燃料を噴射するためのパルス信号をセットし、ステップＳＴ９にて燃料噴射バルブ１１８を制御し、排気行程において燃料を噴射する。直噴型エンジンＥＧの排気行程にて燃料を噴射すると、エンジンＥＧは惰性回転しているので当該未燃ＨＣガスはそのまま排気浄化触媒１２７に流下し、吸着された酸素を還元することで過酸素状態を解消することができる。この状態が図６の時間ｔ１〜ｔ２に相当する。時間ｔ１〜ｔ２のエンジンＥＧが惰性回転している間の排気行程において、燃料を噴射することで排気浄化触媒１２７に吸着された酸素がパージすることが示されている。尚、排気行程以外の行程で燃料を噴射しても良いが、排気行程で噴射すると、燃焼室内に燃料が留まる時間が短くなって燃焼室内壁への燃料付着を抑制できる。
【００２８】
さて、上述したエンジン停止直前における燃料噴射により目的とする酸素パージが実行される場合は当該エンジン停止直前のみにおいて燃料噴射を実行すればよいが、酸素パージ量が不足する場合には、コーストストップが解除されてエンジンＥＧが再始動する際に重ねて燃料を噴射してもよい。このエンジン再始動時の燃料噴射制御を図４及び図５に示す。図６でいえば時間ｔ３〜ｔ４に相当する。
【００２９】
まずステップＳＴ１１にてエンジンＥＧの再始動を判定する。この判定は、コーストストップ条件が解除される条件、たとえばアクセルの踏込みやクランク角センサ１３１などにより検出される。エンジンＥＧの再始動が検出されない場合は処理を終了するが、エンジンＥＧの再始動が検出されたらステップＳＴ１２へ進んで排気浄化触媒１２７の酸素パージが未了であるか否かを判定する。酸素パージが未了か否かは、図４に示すように当該判定時の酸素吸着量から求めることができる。酸素パージが終了している場合は処理を終了するが、未了である場合はステップＳＴ１３へ進み、排気行程噴射実行フラグをセットする。
【００３０】
次に、ステップＳＴ１４において、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための燃料噴射量を演算する。この燃料噴射量は、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するために要求される要求還元剤量Ｑｆと、可能噴射量Ｔｉｏｋとの関係から設定される。要求還元剤量Ｑｆは、ステップＳＴ１２にて求められた現在の排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から求められ、可能噴射量Ｔｉｏｋは、排気バルブの開時間、燃料圧力、燃料噴射バルブ特性及び再始動燃焼用保持燃圧要求噴射量から求められる。
【００３１】
ここで、再始動する際の燃焼用保持燃圧の要求噴射量は、図７に示すように縦軸の始動時排気行程噴射前燃圧と、横軸の可能噴射量との関係を示す制御マップから求めることができる。たとえば、燃焼のために保持が必要とされる所定の燃圧がある一方で、所定値以上の噴射量は燃焼に必要とされる燃圧を保持できない。したがって、同図の左上の領域の可能噴射量に設定される。そして、ステップＳＴ１４では、要求還元剤量Ｑｆと可能噴射量Ｔｉｏｋのいずれか小さい方を燃料噴射量に設定する。すなわち、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより大きい場合は可能噴射量Ｔｉｏｋに設定し、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより小さい場合は要求還元剤量Ｑｆに設定する。
【００３２】
ステップＳＴ１５では、排気バルブの開閉タイミングに基づいて排気行程にて燃料を噴射するためのパルス信号をセットし、ステップＳＴ１６にて燃料噴射バルブ１１８を制御し、排気行程において燃料を噴射する。直噴型エンジンＥＧの排気行程にて燃料を噴射すると、エンジンＥＧはクランキングしているので当該未燃ＨＣガスはそのまま排気浄化触媒１２７に流下し、吸着された酸素を還元することでパージすることができる。この状態が図６の時間ｔ３〜ｔ４に相当する。時間ｔ３〜ｔ４のエンジンＥＧがクランキングしている間の排気行程において、燃料を噴射することで排気浄化触媒１２７に吸着された酸素がパージすることが示されている。
【００３３】
上述した実施の形態では、時間ｔ１においてコーストストップ条件に成立にともなってトルクコンバータのロックアップの解除が検出されてから、排気行程における燃料の噴射を開始したが、排気浄化触媒１２７の吸着酸素量が多く、時間ｔ１〜ｔ２の間に要求される還元剤量を噴ききれない場合などにおいては、トルクコンバータのロックアップの解除に拘らず燃料の噴射を開始してもよい。図８〜図１０は他の実施の形態に係るエンジンコントロールユニット１１の制御内容を示すフローチャート及びタイミングチャートである。図１０の時間ｔ０〜ｔ１が燃料カット制御を実行している期間、時間ｔ１〜ｔ３が燃料噴射制御を実行している期間である。
【００３４】
まず、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための本例の燃料噴射の前提として、燃料カットが行われて排気浄化触媒１２７が過酸素状態にあるかどうかを判定する。そのため、図８及び図９のＳＴ２１〜ＳＴ２３に示す減速判定、燃料カット判定及びロックアップ解除前排気行程噴射実行判定が実行される。ステップＳＴ２１の減速判定は車速センサによる時間的速度変化量から検出し、ステップＳＴ２２の燃料カット判定は燃料噴射バルブ１１８からの燃料噴射量から検出し、ステップＳＴ２３のロックアップ解除前排気行程噴射実行判定は、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から現在の酸素吸着量を求め、これを適量まで還元するための燃料噴射量を求めることで検出される。
【００３５】
排気浄化触媒１２７に多量の酸素がトラップされている場合は燃料噴射量も多くなり、それだけ時間を要することになるが、この燃料噴射量を噴射する時間が、トルクコンバータのロックアップが解除されてからエンジンＥＧが停止するまでの時間より長い場合には、ロックアップが解除されたのちに燃料を噴射しても目的とする酸素パージは達成されないので、ステップＳＴ２５へ進み、燃料噴射の実行に移行する。すなわち、ステップＳＴ２５では、排気浄化触媒１２７の酸素パージが未了であるか否かを判定し、ステップＳＴ２６ではエンジンＥＧが回転中であるか否かを判定し、酸素パージが未了で且つエンジンＥＧが回転中である場合はステップＳＴ２７にて排気行程における燃料噴射実行フラグをセットする。なお、ステップＳＴ２５にて酸素パージが終了し、又はステップＳＴ２６にてエンジンＥＧが停止している場合は処理を終了する。
【００３６】
ここまでの状態が図１０の時間ｔ０〜ｔ１に相当する。すなわち、車両が時間ｔ０からアクセル開度がゼロになって減速し始め、エンジン回転速度が所定値以上である場合に燃料カットが実行される。そして、時間ｔ２の所定のコーストストップ条件が成立してトルクコンバータのロックアップが解除される前の時間ｔ１において、燃料噴射が開始される。
【００３７】
なお、ステップＳＴ２３において、求められた燃料噴射量を噴射する時間が、トルクコンバータのロックアップが解除されてからエンジンＥＧが停止するまでの時間より短い場合には、ロックアップが解除されたのちに燃料を噴射すれば目的とする酸素パージは達成されるので、ステップＳＴ２４へ進み、ロックアップが解除されたか否かを判断する。ステップＳＴ２４のロックアップ判定はトルクコンバータのロックアップ状態から検出する。なお、ステップＳＴ２４においてトルクコンバータのロックアップが行われている場合、すなわちトルクコンバータが接続されている場合は処理を終了し、トルクコンバータが非接続状態である場合はステップＳＴ２５へ進む。これ以降の処理は、図３のステップＳＴ４〜ＳＴ９と同じである。
【００３８】
上述した実施の形態では、直噴型エンジンＥＧに対して、当該エンジンがコーストストップして停止する直前の排気行程において燃料を噴射したが、いわゆるポート噴射型エンジンに対しては、吸気工程であって吸気バルブと排気バルブとがオーバーラップして開いている間に燃料を噴射すればよい。図１１はこの制御内容の一例を示すブロック図、図１２は制御手順を示すフローチャート、図１５は制御タイミングチャートであり、図１５の時間ｔ０〜ｔ１が燃料カット制御を実行している期間、時間ｔ１〜ｔ２が、吸気工程であって吸気バルブと排気バルブとがオーバーラップして開いている間に燃料噴射制御を実行している期間である。なお、時間ｔ３〜ｔ４はコーストストップが解除されてエンジンが再始動する際の燃料噴射制御を示し、図１３はこの制御内容の一例を示すブロック図、図１４は制御手順を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための本例の燃料噴射の前提として、燃料カットが行われて排気浄化触媒１２７が過酸素状態にあるかどうか、及びコーストストップによるエンジン停止直前の状態であるか否かを判定する。そのため、図１１及び図１２のＳＴ４１〜ＳＴ４３に示す減速判定、燃料カット判定及びロックアップ判定が実行される。ステップＳＴ４１の減速判定は車速センサによる時間的速度変化量から検出し、ステップＳＴ４２の燃料カット判定は燃料噴射バルブ１１８からの燃料噴射量から検出し、ステップＳＴ４３のロックアップ判定はトルクコンバータのロックアップ状態から検出する。なお、ステップＳＴ４３においてトルクコンバータのロックアップが行われている場合、すなわちトルクコンバータが接続されている場合は処理を終了し、トルクコンバータが非接続状態である場合はステップＳＴ４４へ進む。
【００４０】
ここまでの状態が図１５の時間ｔ０〜ｔ１に相当する。すなわち、車両が時間ｔ０からアクセル開度がゼロになって減速し始め、エンジン回転速度が所定値以上である場合に燃料カットが実行される。そして、時間ｔ１において所定のコーストストップ条件が成立するとトルクコンバータのロックアップが解除され、時間ｔ２までの間、エンジンＥＧは惰性回転する。
【００４１】
次に、図１１及び図１２のステップＳＴ４４〜ＳＴ４６において、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための燃料噴射の実行に移行する。ステップＳＴ４４では、排気浄化触媒１２７の酸素パージが未了であるか否かを判定し、ステップＳＴ４５ではエンジンＥＧが回転中であるか否かを判定し、酸素パージが未了で且つエンジンＥＧが回転中である場合はステップＳＴ４６にて吸気行程における燃料噴射実行フラグをセットする。なお、ステップＳＴ４４にて酸素パージが終了し、又はステップＳＴ４５にてエンジンＥＧが停止している場合は処理を終了する。
【００４２】
ステップＳＴ４４の酸素パージが未了か否かの判定は、図１１に示すように当該判定直前における排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から現在の酸素吸着量を求めることで行われる。また、ステップＳＴ４５のエンジンＥＧが回転中か否かはクランク角センサ１３１からの検出信号で判定される。
【００４３】
次に、ステップＳＴ４７〜ＳＴ４８において、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための燃料噴射量を演算する。この燃料噴射量は、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するために要求される要求還元剤量Ｑｆと、可能噴射量Ｔｉｏｋとの関係から設定される。要求還元剤量Ｑｆは、ステップＳＴ４４にて求められた現在の排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から求められ、可能噴射量Ｔｉｏｋは、吸気バルブ及び排気バルブのオーバーラップ開時間、燃料圧力及び燃料噴射バルブ特性から求められる。そして、ステップＳＴ４７では、要求還元剤量Ｑｆと可能噴射量Ｔｉｏｋのいずれか小さい方を燃料噴射量に設定する。すなわち、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより大きい場合は可能噴射量Ｔｉｏｋに設定し、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより小さい場合は要求還元剤量Ｑｆに設定する。
【００４４】
ステップＳＴ４８では、吸気バルブ及び排気バルブのオーバーラップタイミングに基づいて吸気行程のオーバーラップ中にて燃料を噴射するためのパルス信号をセットし、ステップＳＴ４９にて燃料噴射バルブ１１８を制御し、吸気行程において燃料を噴射する。ポート噴射型エンジンＥＧの吸気行程のバルブオーバーラップ中に、燃料噴射ポートに燃料を噴射すると、エンジンＥＧは惰性回転しているので当該未燃ＨＣガスは吸気空気とともに排気浄化触媒１２７に流下し、吸着された酸素を還元することで過酸素状態を解消することができる。この状態が図１５の時間ｔ１〜ｔ２に相当する。時間ｔ１〜ｔ２のエンジンＥＧが惰性回転している間の吸気行程において、燃料を噴射することで排気浄化触媒１２７に吸着された酸素がパージすることが示されている。
【００４５】
さて、上述したエンジン停止直前における燃料噴射により目的とする酸素パージが実行される場合は当該エンジン停止直前のみにおいて燃料噴射を実行すればよいが、酸素パージ量が不足する場合には、コーストストップが解除されてエンジンＥＧが再始動する際に重ねて燃料を噴射してもよい。このエンジン再始動時の燃料噴射制御を図１３及び図１４に示す。図１５でいえば時間ｔ３〜ｔ４に相当する。
【００４６】
まずステップＳＴ５１にてエンジンＥＧの再始動を判定する。この判定は、コーストストップ条件が解除される条件、たとえばアクセルの踏込みやクランク角センサ１３１などにより検出される。エンジンＥＧの再始動が検出されない場合は処理を終了するが、エンジンＥＧの再始動が検出されたらステップＳＴ５２へ進んで排気浄化触媒１２７の酸素パージが未了であるか否かを判定する。酸素パージが未了か否かは、図１３に示すように当該判定時の酸素吸着量から求めることができる。酸素パージが終了している場合は処理を終了するが、未了である場合はステップＳＴ５３へ進み、排気行程噴射実行フラグをセットする。
【００４７】
次に、ステップＳＴ５４において、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するための燃料噴射量を演算する。この燃料噴射量は、排気浄化触媒１２７の過酸素状態を解消するために要求される要求還元剤量Ｑｆと、可能噴射量Ｔｉｏｋとの関係から設定される。要求還元剤量Ｑｆは、ステップＳＴ５２にて求められた現在の排気浄化触媒１２７の酸素吸着量から求められ、可能噴射量Ｔｉｏｋは、吸気バルブ及び排気バルブのオーバーラップ開時間、燃料圧力、燃料噴射バルブ特性及び再始動燃焼用保持燃圧要求噴射量から求められる。
【００４８】
ここで、再始動する際の燃焼用保持燃圧の要求噴射量は、図７に示すように縦軸の始動時排気行程噴射前燃圧と、横軸の可能噴射量との関係を示す制御マップから求めることができる。たとえば、燃焼のために保持が必要とされる所定の燃圧がある一方で、所定値以上の噴射量は燃焼に必要とされる燃圧を保持できない。したがって、同図の左上の領域の可能噴射量に設定される。そして、ステップＳＴ５４では、要求還元剤量Ｑｆと可能噴射量Ｔｉｏｋのいずれか小さい方を燃料噴射量に設定する。すなわち、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより大きい場合は可能噴射量Ｔｉｏｋに設定し、要求還元剤量Ｑｆが可能噴射量Ｔｉｏｋより小さい場合は要求還元剤量Ｑｆに設定する。
【００４９】
ステップＳＴ５５では、吸気バルブ及び排気バルブのオーバーラップタイミングに基づいて吸気行程にて燃料を噴射するためのパルス信号をセットし、ステップＳＴ５６にて燃料噴射バルブ１１８を制御し、吸気行程において燃料を噴射する。ポート噴射型エンジンＥＧの吸気行程のバルブオーバーラップ中に燃料を噴射すると、エンジンＥＧはクランキングしているので当該未燃ＨＣガスは吸気空気とともに排気浄化触媒１２７に流下し、吸着された酸素を還元することでパージすることができる。この状態が図１５の時間ｔ３〜ｔ４に相当する。時間ｔ３〜ｔ４のエンジンＥＧがクランキングしている間の吸気行程において、燃料を噴射することで排気浄化触媒１２７に吸着された酸素がパージすることが示されている。
【００５０】
以上のとおり、本例のエンジンの制御装置によれば、以下の効果を奏する。
（１）本例では、燃料カットが検出され、コーストストップ条件が成立した場合に、エンジンＥＧが停止する直前に燃料を噴射するので、その後にコーストストップによりエンジンが停止しても、排気浄化触媒１２７のＮＯｘ除去性能を回復させることができる。これにより、再始動する際のＮＯｘエミッション性が向上する。また、本例では、燃料噴射をエンジンが停止する直前に行なっているので、上述の通り、再加速によって燃料噴射が無駄になる機会をできるだけ少なくすることができる。
【００５１】
（２）本例では、コーストストップ条件が成立したのちトルクコンバータのロックアップが解除された後、すなわちエンジンの空転状態で燃料を噴射するので、エンジンが確実に停止し、運転者の意志によっては再始動しない。したがって、運転者が再始動しようとするまでに浪費される燃料を低減することができる。
【００５２】
（３）本例では、トルクコンバータのロックアップの解除に拘らず、エンジンＥＧが停止する直前に、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量に基づいて当該酸素を還元できる噴射量の燃料を噴射するので、確実に排気浄化触媒１２７のＮＯｘ除去性能を回復させることができる。これにより、再始動する際のＮＯｘエミッション性が向上する。
【００５３】
（４）本例では、エンジンＥＧが再始動した際のクランキング状態の間に燃料を噴射するので、コーストストップ時間を短縮することなく燃料の噴射が可能となる。
【００５４】
（５）本例では、再始動時の燃焼に必要とされる燃料圧力に基づいて燃料の噴射量を設定するので、再始動が確実に行われるとともに排気浄化触媒１２７のＮＯｘ除去性能をも回復させることができる。
【００５５】
（６）本例では、直噴型エンジンに対しては排気行程において燃料を噴射し、ポート噴射型エンジンに対しては吸気工程であってバルブオーバーラップ時に燃料を噴射するので、未燃燃料を還元剤として排気浄化触媒１２７に供給することができる。
【００５６】
上記エンジンコントロールユニット１１は本発明に係る制御手段に相当し、上記燃料噴射バルブは本発明に係る燃料噴射手段に相当する。
【符号の説明】
【００５７】
ＥＧ…エンジン（内燃機関）
１１…エンジンコントロールユニット
１１１…吸気通路
１１２…エアーフィルタ
１１３…エアフローメータ
１１４…スロットルバルブ
１１５…コレクタ
１１６…スロットルバルブアクチュエータ
１１６ａ…スロットルセンサ
１１８…燃料噴射バルブ
１１９…シリンダ
１２０…ピストン
１２１…吸気バルブ
１２２…排気バルブ
１２３…燃焼室
１２４…点火プラグ
１２５…排気通路
１２６…空燃比センサ
１２７…排気浄化触媒
１２８…酸素センサ
１２９…マフラ
１３０…クランク軸
１３１…クランク角センサ
１３２…冷却ジャケット
１３３…水温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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