(57)【要約】【課題】  機関再始動時の排気性状の悪化を防止するとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXを効率的に還元浄化する。【解決手段】  ハイブリッド車両１００の機関１の排気管１５にＮＯX吸蔵還元触媒１７を配置し、機関１のリーン空燃比運転時に排気中のＮＯXを吸蔵する。機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０は、車両の停止時やバッテリ９の充電量が多い場合には機関１を停止し、車両走行開始時や充電量減少時には機関を再始動する自動発停操作を行うとともに、再始動時の機関への燃料噴射量増量値をＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が多いほど増大する。これにより、ＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵したＮＯXの全量を過不足なく機関再始動時に還元することが可能となる。【選択図】      図１
2006132506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＮＯXを吸収、吸着もしくはその両方により吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＮＯXを排気中の還元成分を用いて還元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒を排気通路に備えた車両用内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
車両の走行状態に応じて、前記内燃機関の停止と再始動とを行う自動発停手段と、
前記ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX量を推定するＮＯX吸蔵量推定手段とを備え、
前記推定されたＮＯX吸蔵量に応じて、前記自動発停手段による機関の再始動時に機関への始動時燃料増量操作を修正する車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記機関の再始動時に、前記推定されたＮＯX吸蔵量に応じて始動時燃料噴射量の増量値を補正することにより始動時燃料増量操作を修正する、請求項１に記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記機関の再始動時に、前記推定されたＮＯX吸蔵量に応じて始動時燃料噴射噴射量の増量期間を補正することにより始動時燃料増量操作を補正する、請求項１に記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳細には車両の走行状態に応じて機関の停止と再始動とを行う内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転中に車両の走行状態に応じて自動的に機関の停止と再始動（発停）とを行う車両用内燃機関が知られている。
例えば、内燃機関駆動の発電機によるバッテリ充電と電動モータによる走行とを行う、いわゆるハイブリッド車両では走行中にバッテリの充電量が所定値を越えた場合には内燃機関を停止してバッテリからモータに電力を供給して走行するＥＶモード走行が行われ、ＥＶ走行中にバッテリの充電量が所定の下限値以下になると、内燃機関が始動され発電機による発電とバッテリの充電とが行われる。
【０００３】
また、ハイブリッド車両以外でも、いわゆるアイドルストップ機構を備えた車両では走行停止時に機関の運転を停止することにより燃費の低減と排気エミッションの低減を図っている。すなわち、アイドルストップ機構を備えた車両では、運転中であっても車両の停止とともに機関は停止され、車両発進の際に運転者のアクセル操作が行われると機関が再始動される。
【０００４】
このように、運転中に比較的頻繁に停止と再始動とを行う内燃機関では機関再始動時の排気性状の悪化が問題になる場合がある。
例えば、理論空燃比近傍の空燃比で運転される機関では三元触媒を用いた排気浄化装置が使用されるが、三元触媒は触媒雰囲気が理論空燃比付近の狭い範囲（空燃比の浄化ウィンドー）内にある場合にのみ、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯXの三成分を同時に浄化することができる。
【０００５】
このため、三元触媒では流入する排気の空燃比がリーン空燃比の場合には排気中の酸素を吸収し、流入する排気空燃比がリッチになったときに吸収した酸素を放出するＯ2ストレージ機能を持たせることにより、流入する排気空燃比が理論空燃比から多少外れた場合であっても三元触媒雰囲気を理論空燃比近傍に維持し、上記三成分を効率的に浄化できるようにしている。
【０００６】
ところが、車両走行状態に応じて自動発停を行う機関では、例えば車両の減速運転（エンジンブレーキ）で機関のフュエルカットが続いた後に機関が停止されるような場合が生じる。このような場合には、三元触媒に流入する排気空燃比がリーン空燃比の状態が続いてから機関が停止されるため、三元触媒はＯ2ストレージ機能の限界まで酸素を吸収している。
フュエルカット後も機関の運転が継続されていれば三元触媒のＯ2ストレージ量を低減するためにフュエルカット後は機関の運転空燃比はリッチ側に補正され、三元触媒のＯ2ストレージ量は正常な値（例えば最大Ｏ2ストレージ量の５０パーセント程度）に復帰する。
【０００７】
しかし、機関が一旦停止したあと通常の再始動が行われるような場合には前回の運転状態の履歴は記憶されないためＯ2ストレージ量を正常値に復帰させるための操作は実行されない。このため、自動発停を行う機関では再始動後Ｏ2ストレージ量が正常値に復帰するまでに長時間を要し、三元触媒の雰囲気空燃比が前述の浄化ウィンドーから外れた状態で長時間運転される場合が生じ排気性状が悪化する場合があった。
【０００８】
特許文献１では、この問題を解決するために、自動発停を行う機関に使用する三元触媒のＯ2ストレージ量に相当するＯ2カウンタ値を算出し、エンジン停止後の再始動時には前回運転停止時のＯ2カウンタ値が大きいほど（すなわち機関再始動時のＯ2ストレージ量が大きいほど）始動時の目標空燃比をリッチ側に補正するようにしている。
【０００９】
これにより、特許文献１の機関では、自動発停を行う内燃機関においてフュエルカット後停止の状態からの機関再始動の場合にも三元触媒のＯ2ストレージ量を正常値に短時間で復帰させることが可能となっている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−５４８２６号公報
【特許文献２】特開２００３−５６３７９号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０００８号公報
【特許文献４】特開２０００−１６１１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の自動発停機関は理論空燃比近傍の空燃比で運転されるため、三元触媒を用いてＨＣ、ＣＯ、ＮＯXの三成分を浄化しており、これにより運転中の再始動時の三元触媒のＯ2ストレージ量の問題が生じている。しかし、大部分の運転領域でリーン空燃比運転を行う、いわゆるリーンバーンエンジンで自動発停を行う場合にはＯ2ストレージ量とは別の問題が生じる。
【００１２】
リーンバーンエンジンはリーン空燃比で運転されるため、三元触媒に加えてＮＯXの浄化にＮＯX吸蔵還元触媒を使用する。ＮＯX吸蔵還元触媒は流入する空燃比がリーンのときにＮＯXを吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＮＯX成分を排気中のＨＣ、ＣＯ成分を用いて還元浄化する。
【００１３】
ＮＯX吸蔵還元触媒では、リーン空燃比運転が続くとＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX量が増大しＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵能力が低下してしまうため、リーン空燃比運転中にはＮＯX吸蔵量がある程度増大する毎に機関を短時間理論空燃比またはリッチ空燃比で運転するリッチスパイク操作を行いＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵したＮＯXを還元浄化している。
【００１４】
一方、リーンバーンエンジンにおいても機関の再始動時には機関への燃料噴射量を増量する始動時増量が行われ、機関の排気空燃比はリッチ空燃比になる。このため、機関の再始動時にはリーンバーンエンジンであっても排気中のＨＣ、ＣＯ成分が増大する。
【００１５】
この場合、機関再始動時に機関から排出されたＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX吸蔵還元触媒にＮＯXが吸蔵されていればＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯXを還元するために使用され、外部に放出されることはない。
【００１６】
ところが、機関停止直前にリッチスパイク操作が行われたような場合には機関再始動時にはＮＯX吸蔵還元触媒にはほとんどＮＯXが吸蔵されていないため機関の再始動時に排出されたＨＣ、ＣＯ成分はＮＯXの浄化に使用されることなくＮＯX吸蔵還元触媒を通過してそのまま大気に放出されてしまう場合がある。
【００１７】
また、逆にリッチスパイク操作が実行される直前付近までＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が増大した状態で機関が停止された場合には、機関再始動時の始動時燃料増量により機関から排出されるＨＣ、ＣＯ成分のみでは吸蔵されたＮＯXの全量を還元浄化することはできず、再始動後比較的短い期間で再度リッチスパイク操作が実行されることになる。
【００１８】
ここで、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯXを還元するために必要な燃料増量量は、機関の空燃比を理論空燃比まで低下させるのに必要な燃料量に更に吸蔵されたＮＯXの全量を還元するのに必要な量を加えた量となる。このため、機関再始動時にせっかく機関空燃比をリッチ空燃比にしたにもかかわらず吸蔵されたＮＯXの全量を還元することができないために再度リッチスパイク操作を行うと、ＮＯXの還元に必要な燃料量に加えて機関の空燃比を理論空燃比まで低下させるための燃料量が再度必要となり、効率的なＮＯXの還元浄化を行うことができない問題が生じる。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑み、ＮＯX吸蔵還元触媒を用いて排気浄化を行う自動発停内燃機関の機関自動停止後の再始動時の始動時燃料増量を最適化することにより、再始動時の排気性状の悪化を防止するとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXを効率的に還元浄化することが可能な車両用内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、機関排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーン空燃比のときに排気中のＮＯXを吸収、吸着もしくはその両方により吸蔵し、流入する排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比のときに吸蔵したＮＯXを排気中の還元成分を用いて還元浄化するＮＯX吸蔵還元触媒を排気通路に備えた車両用内燃機関の燃料噴射制御装置であって、車両の走行状態に応じて、前記内燃機関の停止と再始動とを行う自動発停手段と、前記ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX量を推定するＮＯX吸蔵量推定手段とを備え、前記推定されたＮＯX吸蔵量に応じて、前記自動発停手段による機関の再始動時に機関への始動時燃料増量操作を修正する車両用内燃機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、前記機関の再始動時に、前記推定されたＮＯX吸蔵量に応じて始動時燃料噴射量の増量値を補正することにより始動時燃料増量操作を修正する、請求項１に記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、前記推定されたＮＯX吸蔵量に応じて前記機関の再始動時に、始動時燃料噴射噴射量の増量期間を補正することにより始動時燃料増量操作を補正する、請求項１に記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置が提供される。
【００２３】
すなわち、各請求項の発明では、自動発停手段による機関停止後の再始動時には機関の始動時燃料増量操作がＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯX量に応じて調整される。
【００２４】
例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が多い状態での機関再始動時には始動時燃料増量により機関に供給される燃料の総量がＮＯX吸蔵量が多いほど増大するように始動時時燃料増量操作が修正される。この場合、機関に供給される燃料の総量は、始動時の燃料増量操作時の燃料噴射量増大量をＮＯX吸蔵量が多いほど大きくすることにより増大しても良いし、或いは始動時に燃料噴射量を増大する機関をＮＯX吸蔵量が多いほど長くすることにより増大しても良い。
【００２５】
また、例えばリッチスパイク操作実施直後に機関が停止された後の再始動時のように、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量がゼロに近い状態での再始動時には始動時燃料増量操作により機関に供給される燃料の総量は機関再始動に必要な最小限の量に削減される。
【００２６】
このため、機関再始動時にはＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵したＮＯXを過不足なく還元可能な適切な量の燃料が機関に供給されるようになる。すなわち、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が多い場合には機関の始動時燃料増量を有効に利用してＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵したＮＯXを還元浄化することが可能となるとともに、ＮＯX吸蔵量が少ない場合には、ＮＯXの還元に使用されないＨＣ、ＣＯ成分が大気に放出されることが防止される。
【発明の効果】
【００２７】
各請求項に記載の発明によれば、機関自動発停による再始動の際の排気性状の悪化を防止するとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXを効率的に還元浄化することを可能とする共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明をハイブリッド車用内燃機関に適用した場合の構成概略を示す図である。
【００２９】
図１において、１００はハイブリッド車両全体、１０１は車両１００の車体、１０３は車輪、１０は車両１００の車体１０１に搭載された動力ユニットを示す。
【００３０】
動力ユニット１０は、機関１の出力軸に動力切り替え機構３を介して連結されたモータージェネレータ（モーター兼発電機）５、モータージェネレータ５がジェネレータとして作動しているときにその出力電力（交流電力）を直流電力に変換してバッテリー９を充電するとともに、モータージェネレータ５がモーターとして作動するときにバッテリー９からの直流電流を任意の電圧と周波数とを有する交流電力に変換してモータージェネレータ５に供給するコンバータ付きインバータ７とを備えている。
【００３１】
本実施形態では、内燃機関１は４気筒４サイクル過給ガソリン機関とされ、リッチ空燃比からリーン空燃比まで広い空燃比範囲で運転可能な、過給リーンバーンエンジンとされている。
機関１の出力軸とモータージェネレータ５の入出力軸とは、動力切換機構３を介して、車両１００の車輪１０３を駆動するトランスミッション２に連結されている。
【００３２】
動力切換機構３はトランスミッション２と機関１出力軸、モータージェネレータ５の入出力軸との相互の連結と遮断とを行う。すなわち、動力切換機構３は、内燃機関１出力軸のみ、或いはモータージェネレータ５入出力軸のみ、若しくは両方を同時にトランスミッション２に接続し車輪１０３を駆動すること、或いは、内燃機関１の出力軸とモータージェネレータ５の入出力軸とを、トランスミッション２から遮断した状態で接続し、モータージェネレータ５による発電や機関１の始動時クランクランキングなどを行うことを可能とするものである。
【００３３】
本実施形態では、内燃機関１の排気管１５にはＮＯX吸蔵還元触媒１７が配置されている。ＮＯX吸蔵還元触媒１７は、機関１の排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX成分を吸収または吸着、若しくはその両方により触媒内に吸蔵し、機関１の排気空燃比がリッチになったときに排気中のＨＣ成分やＣＯ等の還元成分を用いて吸蔵したＮＯXを還元浄化する触媒である。
【００３４】
図１に３０で示すのは、機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態ではＥＣＵ３０は公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、機関１の各気筒に設けられた燃料噴射弁（図示せず）からの燃料噴射制御、点火時期制御等の機関１の基本制御を行う。
【００３５】
また、ＥＣＵ３０は上記基本制御の他、車両の走行状態に応じて機関１の停止、再始動を行う自動発停操作、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量を推定するＮＯXカウンタの演算操作、及び機関１のリーン空燃比運転中にＮＯX吸蔵量が所定の上限値に到達する毎に機関１を短時間リッチ空燃比で運転するリッチスパイク制御などの後述する各制御を行う。
【００３６】
これらの制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポートには車両運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）とブレーキ踏み込み量、車速、バッテリの充電量（ＳＯＣ：ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＣＨＡＲＧＥ）等の車両の走行状態に関連する信号や機関回転数、排気温度などの機関運転状態に関連する信号が、それぞれ対応するセンサ（図示せず）から入力されている。
【００３７】
また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、機関１の各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）に接続され、機関への燃料噴射量と噴射タイミングとを制御している他、点火回路を介して各気筒のスパークプラグに接続され機関の点火時期を制御している。
【００３８】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は、通常運転時には機関１をリーン空燃比で運転し、車輪の駆動やモータージェネレータ５の発電駆動を行う。
このため、機関の通常運転時にはＮＯX吸蔵還元触媒１７にはリーン空燃比の排気が流入し、排気中のＮＯX成分がＮＯX吸蔵還元触媒１７に吸蔵される。
【００３９】
ところが、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯX量が増大するとＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵能力は徐々に低下し、流入する排気中のＮＯX成分のうち吸蔵されずにＮＯX吸蔵還元触媒を通過してしまうＮＯXの量が増大する。
【００４０】
また、ＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵可能な最大量までＮＯXを吸蔵すると（ＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵ＮＯXで飽和すると）、ＮＯX吸蔵還元触媒はもはや排気中のＮＯXを全く吸蔵することができなくなり機関から排出されたＮＯXはそのまま大気に放出されるようになる。
【００４１】
このため、ＥＣＵ３０は後述するＮＯXカウンタの演算を行うことにより、ＮＯX吸蔵還元触媒１７に吸蔵されているＮＯX量を推定し、推定したＮＯX吸蔵量が所定のレベルまで増大すると、機関１を短時間リッチ空燃比で運転するリッチスパイク操作を行う。
【００４２】
これにより、ＮＯX吸蔵還元触媒１７に吸蔵されたＮＯXがリッチ空燃比排気中のＨＣ、ＣＯ成分等により還元浄化されるため、ＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量の増大によるＮＯX吸蔵能力の低下が防止される。
【００４３】
ところが、前述したように本実施形態ではＥＣＵ３０は機関１を車両の走行状態に応じて停止・再始動する自動発停操作を行う。
例えば、ＥＣＵ３０は機関１を運転し、その出力で車両を駆動しながら同時に発電機を駆動して発電を行い、発電により得られた電力をバッテリ９に貯蔵する充電走行を行うが、バッテリー９の充電量（ＳＯＣ）がフル（完全充電状態）である場合には、機関１を停止して蓄電池に貯蔵した電力によりモーターで車両を駆動するＥＶ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＶＥＨＩＣＬ）走行を行い、これによりバッテリのＳＯＣが所定の下限値以下になると機関１を再始動して発電機を駆動して充電を再開する。
【００４４】
また、ＥＣＵ３０は、ＳＯＣが上記下限値より大きい場合には、ＥＣＵ３０は信号待ちなどで車両が走行を停止すると（車両走行速度が予め定めた値以下になると）機関１を停止し、車両が発進すると機関１を再始動する。
このように、本実施形態では車両の走行状態に応じて機関１の自動発停操作が行われるのである。
【００４５】
ところで、機関の始動（再始動）時には機関の始動を容易にするため機関への燃料噴射量は増量され、機関の運転空燃比はリッチ空燃比にされる。このため、自動発停操作による機関停止後の再始動時には機関から比較的多量のＨＣ、ＣＯ成分が排出される。機関再始動時にＮＯX吸蔵還元触媒が適量のＮＯXを吸蔵している状態であれば始動時に機関から排出されたＨＣ、ＣＯ成分はＮＯX吸蔵還元触媒１７で吸蔵ＮＯXの還元に使用されるため、大気に放出されることはない。
【００４６】
ところが、機関の自動発停とＮＯX吸蔵還元触媒のリッチスパイク操作とは互いに無関係に実行されるため、両者の実行タイミングによっては問題が生じる場合がある。
例えば、自動発停操作による機関停止の直前にリッチスパイク操作が行われたような場合には、機関再始動時にはＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量がゼロになっている。
この状態では、機関から排出されたＨＣ、ＣＯはＮＯX吸蔵還元触媒でＮＯXの還元に使用されることなく、そのままＮＯX吸蔵還元触媒を通過して大気に放出されてしまう可能性がある。
【００４７】
また、逆にＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量がリッチスパイク操作が開始される寸前まで増大した状態で機関の停止と再始動が行われたような場合には、機関再始動時に機関の運転空燃比はリッチ空燃比になるためＮＯX吸蔵還元触媒１７に吸蔵されたＮＯXの一部は還元浄化される。しかし、この場合にはＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量が多いため、再始動時の通常の始動時燃料増量のみでは吸蔵したＮＯXの全量を還元することはできず、ＮＯX吸蔵量の大部分が残ったままで機関の運転が開始される。このため、機関再始動後短時間で再度リッチスパイク操作が行われるようになる。
【００４８】
前述したように、通常のリーン空燃比運転時のリッチスパイク操作では、機関運転空燃比をリーン空燃比から所定のリッチ空燃比にするだけの量の燃料が増量されるが、この燃料増量のうち実際にＮＯXを還元浄化するために使用される燃料の量は、空燃比を理論空燃比を越えて更に所定のリッチ空燃比にする燃料量のみであり、空燃比をリーン空燃比から理論空燃比まで低下させるために使われる燃料量はＮＯXの還元浄化には使用されない。
【００４９】
従って、ＮＯX吸蔵還元触媒１７に吸蔵したＮＯXの全量を１回で還元せずに、複数回に分けて還元を行うと、空燃比をリーン空燃比から理論空燃比まで低下させるために必要とされる、ＮＯXの還元浄化に使用される以外の燃料量が不必要に増大し、ＮＯXの還元浄化を効率的に行うことが出来ない場合が生じる。
【００５０】
本実施形態では、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量に応じて機関再始動時の燃料増量を補正することより上記問題を解決している。
すなわち、本実施形態ではＥＣＵ３０はＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯXの量を常時監視しており、機関のリーン空燃比運転中にＮＯX吸蔵量が所定量まで増大したときにリッチスパイク操作を行う他、自動発停操作による機関の再始動時にＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量に応じて機関の始動時燃料増量を補正する。
【００５１】
例えば、機関再始動時にＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が少ない場合には始動時の燃料噴射量増量を低減し、ＮＯXの還元に使用されない余剰のＨＣ、ＣＯ成分が発生することを防止するとともに、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が多い場合には始動時の燃料噴射量増量を増大して、機関再始動時にＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯXの全量を還元浄化するようにしている。
【００５２】
以下、具体的に本実施形態の機関再始動操作を説明する前に、本実施形態におけるＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量の推定について説明する。
【００５３】
本実施形態では、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量を表すＮＯXカウンタの値を機関運転状態に応じて増減することによりＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量を推定している。
すなわち、単位時間当たりの機関１からのＮＯX排出量は燃料噴射量、機関回転数、吸入空気量などの機関運転状態に応じて定まる。また、ＮＯX吸蔵還元触媒に単位時間当たりに吸蔵されるＮＯXの量は、流入する排気中のＮＯX量、排気流量、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量などにより定まる。
【００５４】
本実施形態では、予め実際の機関を用いた実験により、機関１を燃料噴射量、機関回転数、吸入空気量の種々の組み合わせで運転した時の単位時間当たりのＮＯX発生量を実測により求めてあり、燃料噴射量、機関回転数、吸入空気量をパラメータとした数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。
【００５５】
また、同様に本実施形態ではＮＯX吸蔵還元触媒１７に単位時間当たり吸蔵されるＮＯX量を実際のＮＯX吸蔵還元触媒１７を用いて排気中のＮＯX量、排気流量（または吸入空気量）、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量の種々の組み合わせで計測し、排気中のＮＯX量、吸入空気量、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量（ＮＯXカウンタ値）をパラメータとして数値マップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。
【００５６】
ＥＣＵ３０は一定時間毎（上記単位時間毎）に機関の燃料噴射量と回転数、吸入空気量とを用いてＲＯＭに格納した数値マップから単位時間当たりの機関からのＮＯX排出量を算出する。そして、上記により求めた単位時間当たりのＮＯX排出量（排気中のＮＯX量）と機関吸入空気量、ＮＯXカウンタ値とを用いて単位時間当たりにＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されるＮＯX量を算出し、このＮＯX量だけＮＯXカウンタ値を増大させる。
これにより、リーン空燃比運転中にはＮＯXカウンタの値は吸蔵したＮＯX量に応じて増大する。
【００５７】
更に、ＥＣＵ３０は機関がリッチ空燃比で運転（リッチスパイク操作を含む）されているときに、機関の運転空燃比と排気流量（すなわちＮＯX吸蔵還元触媒１７に流入するＨＣ、ＣＯ等の成分の量）に応じて単位時間当たりに還元されるＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵ＮＯX量を算出し、その量だけＮＯXカウンタの値を低減する。これにより、リッチスパイク操作時や他のリッチ空燃比運転時にもＮＯXカウンタの値はＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量に正確に対応するようになる。
【００５８】
なお、本実施形態ではリッチ空燃比運転時のＮＯX吸蔵量の単位時間当たりの減少量も実際のＮＯX吸蔵還元触媒を用いた実験により予め求めてあり、機関運転空燃比、排気流量をパラメータとして用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。
【００５９】
図２は、上記ＮＯXカウンタを用いた本実施形態の機関再始動時の燃料増量操作を具体的に説明するフローチャートである。
図２の操作はＥＣＵ３０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
【００６０】
図２の操作において、ステップ２０１ではまず機関が現在停止中であるか否かが判定される。なお、本操作が実行されるのは車両のメインスイッチがオンになっている場合であるため、ステップ２０１で機関が停止中と判断された場合には、車両のＥＶ走行中やアイドルストップなどのような自動発停操作により機関が停止している場合である。
【００６１】
この場合には、ステップ２０３でフラグＸＳの値が０に設定され、機関の始動操作が行われていないため今回の操作は終了する。なお、ＸＳは後述するステップ２０７と２０９とを機関の再始動時に１回のみ実行するためのフラグであり、ステップ２０７と２０９とを実行後ステップ２１１で１にセットされる。
【００６２】
ステップ２０１で現在機関が停止中でない場合、すなわち機関が運転されている場合にはステップ２０５でフラグＸＳの値が０にセットされているか否かが判定される。ステップ２０５でＸＳ＝０であった場合には、すなわち前回の本操作実行時には機関が停止しており、今回機関が運転されているにもかかわらずＸＳの値が１にセットされていないのであるから、今回が機関再始動後最初の本操作実行である。
【００６３】
そこで、この場合にはステップ２０７に進み、別途ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行される操作により算出されるＮＯXカウンタＮＯＣの値を読み込む。前述したように、ＮＯXカウンタＮＯＣの値は、現在ＮＯX吸蔵還元触媒１７が吸蔵しているＮＯXの量に正確に対応している。
【００６４】
次いで、ステップ２０９ではステップ２０７で読み込んだＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量（ＮＯXカウンタＮＯＣの値）に基づいて機関の始動時燃料増量操作を修正する。この始動時燃料増量操作の修正操作については後述する。
【００６５】
そして、ステップ２１１ではフラグＸＳの値を１にセットする。これにより、本操作が次回に実行されるとステップ２０５の操作の後に直接ステップ２１３が行われるようになり、ステップ２０７から２１１は実行されない。
すなわち、ステップ２０９の始動時燃料増量操作の修正は機関の再始動操作開始時点のＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量により決定されるようになる。
【００６６】
上記の操作終了後ステップ２１３ではステップ２０９での修正操作に基づいて機関の始動時燃料増量操作が実行される。
【００６７】
図３は機関始動時燃料増量を説明するタイミング図である。
機関始動時（クランキング開始時）には、機関の燃料噴射量は冷却水温度、機関回転数吸気温度、大気圧等とから定まる基本始動時噴射量に設定される。そして、クランキング開始後、機関回転数がクランキング回転数より高い所定の回転数（例えば４００ｒｐｍ程度）を越えたあと、（すなわち、各気筒で燃焼が開始され機関が完爆状態になったと判断された後）は燃料噴射量は機関吸入空気量と機関回転数とに応じた基本燃料噴射量に所定の始動時燃料増量値を加えた値に設定される。
【００６８】
基本燃料噴射量は機関燃焼空燃比を理論空燃比に維持するために必要とされる燃料噴射量であり、始動時燃料増量値は機関始動時の気筒壁面温度低下などによる燃焼の悪化を補償するためのものである。
【００６９】
図３縦軸はこの完爆後の始動時燃料増量値を、横軸は時間をそれぞれ示している。
図３に示すように、始動時燃料増量値は機関完爆後予め定めた初期値Ｒに設定され、その後時間の経過とともに減少し、始動時の機関冷却水温度などにより定まる時間ｔが経過したときに０になるように低減される。
【００７０】
本実施形態では、例えば、図３に点線で示すように初期値ＲをＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量に応じて増減する。
例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒１７のＮＯX吸蔵量が多い状態での機関再始動時には燃料増量の初期値は図３、ＲＩのように増大され、ＮＯX吸蔵量が少ない状態での再始動時には燃料増量の初期値は図３、ＲＤのように低減される。
【００７１】
このように、機関始動時の増量値をＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量に応じて修正することにより、ＮＯX吸蔵量が少ないときには機関からのＨＣ、ＣＯ成分の発生量が少なくなり（図３、ＲＤ）、未浄化のＨＣ、ＣＯ成分が大気に放出されることが防止される。
【００７２】
また、ＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量が多い場合には吸蔵量に応じて燃料が増量され（図３、ＲＩ）、ＮＯX吸蔵還元触媒が吸蔵したＮＯXの全量を還元するのに十分なＨＣ、ＣＯ成分が機関から排出されるため、機関再始動後短時間でリッチスパイク操作が繰り返されることが防止され、効率的なＮＯXの浄化を行うことができる。
【００７３】
なお、上述したように機関始動時には、図４に示すように基本燃料噴射量（図４、ＲＳＴ）と始動時増量との合計の燃料が機関に供給される。
ここで、基本燃料噴射量ＲＳＴは機関（排気）空燃比を理論空燃比にするために必要な燃料量であり、始動時燃料増量により機関空燃比は理論空燃比から更にリッチな空燃比になる。
【００７４】
ここで、実際にＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXを還元するために使用することができる燃料量は、この増量部分（空燃比を理論空燃比にするのに必要な燃料量に対して過剰に供給された燃料量）のみであり、詳細には図４の斜線で示した面積に相当する燃料量がＮＯXの還元に使用されることになる。
【００７５】
仮に機関始動時にＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXの還元が十分に行われなかった場合には、始動後のリーン空燃比運転開始直後に再度リッチスパイクを行う必要が生じる。ところが、このリッチスパイク操作では、実際にＮＯXの還元に使用される燃料量（図４の斜線部分の面積に相当）に加えて空燃比をリーンから理論空燃比にするための燃料が必要となる。
【００７６】
一方、機関始動時には機関のベース空燃比は理論空燃比に設定されるため、機関始動時にＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵したＮＯXの還元を行うためには、実際に還元に使用される燃料量だけを増量すれば良く、空燃比をリーン空燃比から理論空燃比に低下させるための燃料が余分に必要とされない。従って、機関始動時にＮＯX吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量に応じて燃料を増量し、吸蔵したＮＯXの全量を還元することにより効率的にＮＯXの浄化を行うことができるのである。
【００７７】
なお、上述したように吸蔵したＮＯXの還元に使用される燃料量は図４の斜線に示した面積に相当する量である。このため、図３のように増量期間（ｔ）を一定として増量初期値ＲをＮＯX吸蔵量に応じて変化（ＲＤ〜ＲＩ）させることにより、機関始動時に上記の量の燃料を機関に供給してもよいが、例えば図５に示すように、増量初期値Ｒは一定として増量期間を変化（図５ｔｄ〜ｔｉ）させることにより図４の斜線面積に相当する量の燃料を機関に供給することも可能である。
また、増量期間ｔと増量初期値Ｒとの両方をＮＯＸ吸蔵還元触媒のＮＯX吸蔵量に応じて変化させ、機関に供給するＮＯX還元用の燃料量（図４、斜線部分）をＮＯX吸蔵量に応じて増減するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明をハイブリッド車両用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明の機関再始動時燃料増量操作の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図３】燃料増量初期値の変更による始動時燃料増量操作の修正を説明する図である。
【図４】燃料増量値とＮＯX吸蔵還元触媒の吸蔵ＮＯXの還元に使用される燃料量との関係を説明する図である。
【図５】燃料増量期間の変更による始動時燃料増量操作の修正を説明する図である。
【符号の説明】
【００７９】
１    内燃機関
３    動力切換機構
５    モータージェネレータ
９    バッテリー
１７    ＮＯX吸蔵還元触媒
３０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１００    車体
１０３    車輪
【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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