(57)【要約】【課題】  フューエルカット時において、機関排気系に配置された三元触媒装置における貴金属触媒のシンタリングを抑制すると共に、気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりも十分に抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  本内燃機関の制御装置は、フューエルカット時において当初はスロットル弁全閉に対して小さく吸気増量し（ステップ１０８）、機関排気系に配置された三元触媒装置が酸素飽和状態となった時には大きく吸気増量する(ステップ１０７）。【選択図】      図２
2006046162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フューエルカット時において当初はスロットル弁全閉に対して小さく吸気増量し、機関排気系に配置された三元触媒装置が酸素飽和状態となった時には大きく吸気増量することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
機関排気系の前記三元触媒装置の下流側には酸素センサが配置され、前記酸素センサの出力に基づき前記三元触媒装置が酸素飽和状態となったことを判断することを特徴とする請求項１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】
機関減速時等において、燃料を節約するためにフューエルカットが実施される。このフューエルカット時において、スロットル弁を全閉（アイドル時等の最小開度）にすると、スロットル弁下流側の吸気通路及び気筒内には大きな負圧が発生し、それにより、気筒内ではオイル上がり及びオイル下がりが発生し易くなる。そのために、フューエルカット時において、スロットル弁を開弁させる等してスロットル弁全閉に対して吸気を増量し、スロットル弁下流側の吸気通路及び気筒内には大きな負圧が発生しないようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この技術において、フューエルカット時の吸気増量はスロットル弁下流側の吸気通路内が所定負圧範囲内になるように比較的小さく設定されている。それにより、フューエルカット中において、それほど多量の酸素が機関排気系に配置された三元触媒装置へ流入することはない。これは、三元触媒装置に担持された白金Ｐｔ等の貴金属触媒のシンタリング抑制にとって有利である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２０３７６号公報
【特許文献２】特開２００３−７４３８５号公報
【特許文献３】特開平１０−１１５２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようにフューエルカット中に比較的小さく吸気増量しただけでは、特に、高回転時からのフューエルカットにおいては、スロットル弁下流側の吸気通路及び気筒内には比較的大きな負圧が発生し、気筒内のオイル上がり及びオイル下がりを十分に抑制することはできない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、フューエルカット時において、機関排気系に配置された三元触媒装置における貴金属触媒のシンタリングを抑制すると共に、気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりも十分に抑制することが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】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、フューエルカット時において当初はスロットル弁全閉に対して小さく吸気増量し、機関排気系に配置された三元触媒装置が酸素飽和状態となった時には大きく吸気増量することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、機関排気系の前記三元触媒装置の下流側には酸素センサが配置され、前記酸素センサの出力に基づき前記三元触媒装置が酸素飽和状態となったことを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置によれば、フューエルカットの当初は、スロットル弁全閉に対して小さく吸気増量されるために、三元触媒装置へは多量の酸素が流入することはなく、三元触媒装置がＯ2ストレージ能力によって酸素を吸収している間は貴金属触媒のシンタリングを抑制することができる。同時に、少なくても吸気増量が実施されるために、気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりをある程度は抑制することができる。一方、三元触媒装置におけるＯ2ストレージ能力の限界値まで酸素が吸収されて酸素飽和状態となれば、それ以降は酸素を吸収してシンタリングを抑制することはできない。それにより、酸素飽和状態となった時には大きく吸気増量してスロットル弁下流側に発生する負圧を小さくし、気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりを十分に抑制する。
【００１０】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、機関排気系の三元触媒装置の下流側には酸素センサが配置されており、フューエルカットの当初は、三元触媒装置のＯ2ストレージ能力によって三元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍となるが、酸素飽和状態となれば、三元触媒装置から流出する排気ガスの空燃比はリーンとなるために、酸素センサの出力に基づき三元触媒装置の酸素飽和状態を正確に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は機関排気系の一部を示す概略図である。同図において、１は機関本体であり、２は機関本体１に接続されたエキゾーストマニホルドである。エキゾーストマニホルド１の下流側には第一触媒装置３が配置され、第一触媒装置３の下流側には第二触媒装置４が配置されている。第一触媒装置３及び第二触媒装置４は三元触媒装置である。機関本体１の比較的近くに位置する第一触媒装置３は、小型であり、大型の第二触媒装置４に比較して小さな熱容量を有するために、機関始動時においては早期に昇温され、機関始動直後から排気ガスを浄化することができる。
【００１２】
三元触媒装置は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である時に、排気ガス中のＮＯX、ＣＯ、及びＨＣを良好に浄化する。しかしながら、排気ガスの空燃比を常に理論空燃比近傍に維持することは困難であるために、三元触媒装置には一般的にセリア等を担持させてＯ2ストレージ能力を持たせ、排気ガスの空燃比がリーンとなる時には余剰酸素を吸収し、排気ガスの空燃比がリッチとなる時には吸収した酸素を放出することにより、排気ガスの空燃比に係らずに三元触媒装置内の雰囲気を理論空燃比近傍にすることを可能としている。
【００１３】
エキゾーストマニホルド２の排気合流部には、第一触媒装置３へ流入する排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ５が配置されており、この空燃比センサ５の出力に基づき燃料噴射量を補正して空燃比制御が実施される。この空燃比センサ５は、排気ガスの空燃比に対応する電圧を出力するリニア出力型とすることが好ましい。一方、第一触媒装置３の下流側には第一触媒装置３から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する第一酸素センサ６が配置され、第二触媒装置４の下流側には第二触媒装置４から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する第二酸素センサ７が配置される。これら第一及び第二酸素センサ６，７は、空燃比センサ５と同様にリニア出力型としても良いが、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である時に出力電圧が急激に変化する安価なステップ出力型とされる。
【００１４】
ところで、機関減速時において、燃料を節約するためにフューエルカットを実施することが一般的である。この時に、スロットル弁を全閉すると、スロットル弁下流側の吸気通路及び気筒内には大きな負圧が発生し、気筒内ではオイル上がり及びオイル下がりが発生し易くなる。この問題を解決するために、スロットル弁を大きく開弁して、スロットル弁全閉に対して大きな吸気増量を実施すると、多量の酸素が第一触媒装置３及び第二触媒装置４へ流入し、これら触媒装置が高温であると、触媒装置に担持された白金Ｐｔ等の貴金属触媒がシンタリングを起こして機能低下する。
【００１５】
本発明による制御装置は、図２に示すフローチャートによってフューエルカット時の吸気増量を制御するようになっている。先ず、ステップ１０１において、フューエルカット信号（例えば、アクセルペダルのオフ信号又はブレーキペダルのオン信号）によりフューエルカットが実施されているか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、フューエルカット実施中においては、ステップ１０１の判断は肯定されてステップ１０２へ進む。
【００１６】
ステップ１０２において、現在の機関回転数Ｎが設定回転数Ｎ’以上であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、フューエルカット時に吸気増量を実施しなくても、すなわち、スロットル弁全閉時の吸気量としてもスロットル弁下流側の吸気通路及び気筒内には大きな負圧が発生することはなく、気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりは殆ど発生しない。それにより、ステップ１０２における判断が否定される時には、ステップ１０９において吸気増量は実施しない。
【００１７】
一方、ステップ１０２における判断が肯定される時には、ステップ１０３において、推定又は実測された第一触媒装置３の現在の温度Ｔ１が設定温度Ｔ’以上であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、第一触媒装置３の温度は比較的低く、多量の酸素が供給されても貴金属触媒のシンタリングは殆ど発生しないために、ステップ１０６において吸気増量マップ１が選択されて大幅な吸気増量が実施される。
【００１８】
一方、ステップ１０３における判断が肯定される時には、ステップ１０４において、第一酸素センサ６の出力電圧Ｖ１が０Ｖ近傍の設定電圧Ｖ’以下であるか否かが判断される。一般的に、フューエルカット開始当初は、Ｏ2ストレージ能力によって第一触媒装置３へ酸素が吸収されるために、第一触媒装置３から排出される排気ガスの空燃比は、理論空燃比近傍となり、ステップ１０４の判断が否定される。この時には、ステップ１０８において吸気増量マップ３が選択されて小さな吸気増量が実施される。
【００１９】
Ｏ2ストレージ能力により第一触媒装置３へ吸収された酸素量が多くなるほど、第一触媒装置３へ新たに吸収される酸素量は少なくなり、第一触媒装置３から排出される排気ガスの空燃比は徐々にリーン化され、それにより、第一酸素センサ６の出力電圧Ｖ１は徐々に０Ｖへ近づく。第一触媒装置３のＯ2ストレージ能力の限界値まで酸素が吸収されると、すなわち、第一触媒装置３が酸素飽和状態となると、第一触媒装置３から排出される排気ガスの空燃比は、明らかなリーン空燃比となり、第一酸素センサ６の出力電圧Ｖ１は０Ｖ近傍の設定電圧Ｖ’以下となる。こうしてステップ１０４の判断が肯定されるようになると、ステップ１０５へ進む。もちろん、フューエルカット開始当初から第一触媒装置３が酸素飽和状態となっていれば、ステップ１０４の判断は当初から肯定され、吸気増量マップ３が選択されることなくステップ１０５へ進む。
【００２０】
ステップ１０５において、第二酸素センサ７の出力電圧Ｖ２が０Ｖ近傍の設定電圧Ｖ’以下であるか否かが判断される。現在において、ステップ１０４の判断が肯定されているために、第一触媒装置３から排出されて第二触媒装置４へ流入する排気ガスの空燃比は明らかなリーン空燃比であるが、一般的には、第二触媒装置４のＯ2ストレージ能力によって酸素が吸収されるために、第二触媒装置４から排出される排気ガスの空燃比は、理論空燃比近傍となって、ステップ１０５の判断が否定される。この時には、ステップ１０７において、吸気増量マップ２が選択されて比較的大きな吸気増量が実施される。
【００２１】
第一触媒装置３と同様に第二触媒装置４から排出される排気ガスの空燃比は徐々にリーン化され、それにより、第二酸素センサ７の出力電圧Ｖ２は徐々に０Ｖへ近づく。第二触媒装置４のＯ2ストレージ能力の限界値まで酸素が吸収されると、すなわち、第二触媒装置４が酸素飽和状態となると、第二触媒装置４から排出される排気ガスの空燃比は、明らかなリーン空燃比となり、第二酸素センサ７の出力電圧Ｖ２は０Ｖ近傍の設定電圧Ｖ’以下となる。こうしてステップ１０５の判断が肯定されるようになると、ステップ１０６へ進み、吸気増量マップ１が選択されて大幅な吸気増量が実施される。もちろん、最初のステップ１０５における判断時において、第二触媒装置４が酸素飽和状態となっていれば、吸気増量マップ２が選択されることなく吸気増量マップ１が選択される。
【００２２】
図３は、前述した各吸気増量マップを示しており、いずれのマップにおいても、機関回転数が設定回転数Ｎ’以下である時には吸気増量はゼロであり、機関回転数が高いほど吸気増量は大きくされる。しかしながら、各マップにおいて、機関回転数に対する吸気増量の傾きには差があり、マップ１の傾きは小さく、マップ２の傾きは比較的大きく、マップ３の傾きは最も大きくされている。
【００２３】
図４は前述のフローチャートによる吸気増量の制御を示すタイムチャートである。時刻ｔ１において、フューエルカット信号がＯＦＦからＯＮへ切り換わってフューエルカットが開始されると、この時の機関回転数Ｎは設定回転数Ｎ’より高く、また、第一触媒装置３の温度Ｔも設定温度Ｔ’より高い場合であるために、当初は、図３に示す吸気増量マップ３が選択されて小さな吸気増量が実施される。吸気増量マップ３に示すように、フューエルカットにより機関回転数が低下すると、それに伴って吸気増量も徐々に少なくされる。
【００２４】
時刻ｔ２において、第一酸素センサ６の出力電圧Ｖ１が設定電圧Ｖ’となって第一触媒装置３が酸素飽和状態となると、図３に示す吸気増量マップ２が選択されて比較的大きな吸気増量が実施される。フューエルカットが開始された時刻ｔ１から第一触媒装置３が酸素飽和状態となる時刻ｔ２までは、吸気増量マップ３により小さな吸気増量が実施され、それにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間を長くすることができ、この間においては、第一触媒装置３がＯ2ストレージ能力によって酸素を吸収するために、第一触媒装置３における貴金属触媒のシンタリングを十分に抑制することができる。また、この間において、少なくても吸気増量は実施されるために、気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりをある程度は抑制することができる。
【００２５】
しかしながら、第一触媒装置３が酸素飽和状態となれば、酸素を吸収することはできず、シンタリングを抑制することはできないために、このまま小さな吸気増量を実施しても意味はない。それにより、この時刻ｔ２において、吸気増量マップ２により比較的大きな吸気増量を実施し、スロットル弁下流側の圧力を大気圧に近づけて気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりを十分に抑制する。これまでのフューエルカットによって時刻ｔ２において第一触媒装置３の温度Ｔは確実に低下しており、その分は、比較的大きな吸気増量を実施しても第一触媒装置３においてシンタリングは発生し難くなっている。
【００２６】
この比較的大きな吸気増量が実施されても、第二触媒装置４はＯ2ストレージ能力により酸素を吸収するために、第二触媒装置４でのシンタリングが抑制される。第二触媒装置４は、第一触媒装置３より大きな容量を有し、Ｏ2ストレージ能力も大きい。それにより、吸気増量マップ２における機関回転数の低下に伴う吸気増量の減少も合わせて、第二酸素センサ７の出力電圧Ｖ２は、緩やかに低下し、時刻ｔ３において設定電圧Ｖ’に達する。こうして、第二触媒装置４が酸素飽和状態となれば、第二触媒装置４においてシンタリングを抑制することはできず、この時刻ｔ３において、吸気増量マップ１によりさらに大きな吸気増量を実施し、スロットル弁下流側の圧力をさらに大気圧に近づけて気筒内でのオイル上がり及びオイル下がりをさらに十分に抑制する。
【００２７】
第二触媒装置４は、第一触媒装置３より排気下流側に位置しており、フューエルカット開始時の第二触媒装置４の温度は、第一触媒装置３の温度Ｔよりかなり低く、また、フューエルカット開始から時刻ｔ３までの比較的長い時間で第二触媒装置４の温度は十分に低下するために、通常のフューエルカットにおいては、時刻ｔ３において吸気増量マップ１により大幅な吸気増量を実施しても、第二触媒装置４では殆どシンタリングは発生しない。
【００２８】
時刻ｔ３において開始される吸気増量マップ１による吸気増量も機関回転数の低下に伴って少なくなり、時刻ｔ４において、機関回転数Ｎが設定回転数Ｎ’まで低下すれば吸気増量は中止される。その後、フューエルカット信号がＯＦＦとなってフューエルカットが中止されれば、燃料噴射が開始されて空燃比制御が実施されるために、第一酸素センサ６及び第二酸素センサ７の出力電圧は徐々に高まる。
【００２９】
フューエルカット時の各マップによる吸気増量は、スロットル弁がアクセルペダルに連動せずにステップモータ等の駆動装置により自由に開度設定可能である場合には、このスロットル弁を開弁することにより実施可能である。この場合において、吸気増量マップにより吸気増量される時には、フューエルカット開始時のスロットル弁の開度は、フューエルカット開始直前の開度から全閉されることなく、吸気増量マップの吸気増量に対応する開度へと減少されることとなる。また、スロットル弁をバイパスするバイパス通路が設けられている場合には、このバイパス通路を介して吸気増量を実施しても良い。この場合において、フューエルカット開始と同時にスロットル弁は全閉され、吸気増量マップにより吸気増量される時には、バイパス通路に配置された制御弁を吸気増量マップの吸気増量に対応する開度へ開弁させることとなる。本実施形態においては、二つの三元触媒装置が機関排気系に直列に配置されている場合を説明したが、もちろん、一つの三元触媒装置しか配置されていない場合にも、フューエルカット時において、この三元触媒装置が酸素飽和状態となるまでスロットル弁閉弁に対して小さく吸気増量を実施し、その後は大きく吸気増量すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】機関排気系の一部を示す概略図である。
【図２】本発明の制御装置によって実施されるフューエルカット時の吸気増量のためのフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートにおいて使用される吸気増量マップである。
【図４】図２のフローチャートによる吸気増量を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１    機関本体
３    第一触媒装置
４    第二触媒装置
６    第一酸素センサ
７    第二酸素センサ
【図１】
2006046162.tif 000003
【図２】
2006046162.tif 000004
【図３】
2006046162.tif 000005
【図４】
2006046162.tif 000006