(57)【要約】【課題】触媒による排気ガス浄化機能を向上可能な動力システムの制御装置を提供する。【解決手段】電子制御ユニットＥＣＵは、センサＳからの入力情報に基づいて内燃機関Ｅを停止させるかどうかを判断する。例えば、車両走行中にバッテリー電圧が閾値を超えた場合に、内燃機関Ｅを停止させ、代わりに電動機Ｍ／Ｇを駆動させるものと判断する。内燃機関Ｅを停止させるには、インジェクタＩからの燃料噴射を停止させればよい。電子制御ユニットＥＣＵは、センサＳからの入力情報に基づいて、内燃機関Ｅへの燃料供給を停止する条件が成立したか否かを判定し、内燃機関Ｅへの燃料供給を停止する条件が成立したと判定された場合には、触媒ＣＴ１，ＣＴ２に保持されたＮＯの量を低減するように低減手段（キャニスタＣＡ，バルブＶ）を制御する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力発生期間においては燃料の燃焼によって生じた排気ガスを排気通路を介して外部に放出する内燃機関と、前記内燃機関に前記燃料を供給するインジェクタと、前記排気通路内に設けられ前記排気ガスに含まれるＮＯを保持する触媒と、前記触媒に保持されたＮＯの量を低減する低減手段とを備えた動力システムの制御装置において、
前記内燃機関への燃料供給を停止する条件が成立したか否かを判定し、前記内燃機関への燃料供給を停止する条件が成立したと判定された場合に、前記触媒に保持されたＮＯの量を低減するように前記低減手段を制御し、しかる後、前記内燃機関への燃料供給を停止するように前記インジェクタを制御することを特徴とする動力システムの制御装置。
【請求項２】
前記触媒は三元触媒であることを特徴とする請求項１に記載の動力システムの制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関への燃料供給を停止すると判定された場合に、前記低減手段が前記内燃機関内の空燃比を所定期間リッチとすることで、前記触媒内に保持されたＮＯの量を低減するように低減手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の動力システムの制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の燃焼室内に吸気される気体へ燃料が混入されるように前記低減手段を制御することによって、前記内燃機関内の空燃比を増加させ、前記内燃機関内の空燃比を前記所定期間リッチとすることを特徴とする請求項３に記載の動力システムの制御装置。
【請求項５】
前記低減手段はキャニスタであることを特徴とする請求項４に記載の動力システムの制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の燃焼室内に直接供給される燃料が増加するように前記インジェクタを制御することによって、前記内燃機関内の空燃比を増加させ、前記内燃機関内の空燃比を前記所定期間リッチとすることを特徴とする請求項１に記載の動力システムの制御装置。
【請求項７】
前記条件は、前記インジェクタによる燃料供給を遮断する指令であることを特徴する請求項１に記載の動力システムの制御装置。
【請求項８】
前記条件は、イグニッションスイッチがＯＦＦされたという情報を示す指令であることを特徴とする請求項１に記載の動力システムの制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は車両に搭載されるものであり、
前記制御装置は、前記内燃機関が、内燃機関停止条件が成立した場合には自動的に停止し、内燃機関始動条件が成立した場合には自動的に始動するように、前記内燃機関を制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の動力システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力システムの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動力システムの制御装置は、特開２０００−１０４５８８号公報に記載されている。この動力システムの制御装置はハイブリッド車両に搭載されており、内燃機関の停止時において増加した触媒内の酸素の影響を低減するため、内燃機関の起動時においては空燃比がリッチとなるように内燃機関を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の動力システムの制御装置においては、内燃機関の停止時においては、触媒内雰囲気がリーンとなることによって、ＮＯが触媒から離脱し、或いは、排気ガス浄化機能が低下するため、排気ガスが触媒によっては浄化されずに排出される。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止時において、触媒による排気ガス浄化機能を向上可能な動力システムの制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る動力システムの制御装置は、動力発生期間においては燃料の燃焼によって生じた排気ガスを排気通路を介して外部に放出する内燃機関と、内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、排気通路内に設けられ排気ガスに含まれるＮＯを保持する触媒と、触媒に保持されたＮＯの量を低減する低減手段とを備えた動力システムの制御装置において、内燃機関への燃料供給を停止する条件が成立したか否かを判定し、内燃機関への燃料供給を停止する条件が成立したと判定された場合に、前記触媒に保持されたＮＯの量を低減するように前記低減手段を制御し、しかる後、前記内燃機関への燃料供給を停止するように前記インジェクタを制御することを特徴とする。
【０００５】
この場合、ＮＯの量を低減することで、内燃機関の停止前の空転時や再始動時において、触媒内の空燃比がリーンとなっても、脱離していくＮＯ量が少なくなる。
【０００６】
また、前記触媒は三元触媒であることを特徴とする。三元触媒は、ＮＯの還元機能ばかりでなく、ＣＯやＨＣの酸化機能も有するので、触媒による排気ガス浄化機能を向上させることができる。
【０００７】
また、上記制御装置は、内燃機関への燃料供給を停止すると判定された場合に、低減手段が内燃機関内の空燃比を所定期間リッチとすることで、前記触媒内に保持されたＮＯの量を低減するように低減手段を制御することを特徴とする。この場合、内燃機関の停止前の空転時や再始動時において、触媒内の空燃比がリーンとなっても、予め空燃比がリッチ側になるように触媒内雰囲気を設定してあるため、ＮＯの還元機能が保持され、また、ＮＯの脱離が抑制され，触媒による排気ガス浄化機能を更に向上させることができる。
【０００８】
また、上記制御装置は、内燃機関の燃焼室内に吸気される気体へ燃料が混入されるように低減手段を制御することによって、内燃機関内の空燃比を増加させ、内燃機関内の空燃比を所定期間リッチとすることを特徴とする。すなわち、低減手段が燃料混入を行うことにより、内燃機関内の空燃比を増加させることができる。
【０００９】
また、低減手段はキャニスタであることを特徴とする。この場合、吸気される気体への燃料の混入量、すなわち燃料のパージ量を増加させることができ、余分な燃料を有効に処理することができる。
【００１０】
また、内燃機関の燃焼室内に直接供給される燃料が増加するようにインジェクタを制御することによって、内燃機関内の空燃比を増加させ、内燃機関内の空燃比を所定期間リッチとすることを特徴とする。すなわち、空燃比を増加させる手法としては、インジェクタからの燃料噴射量を増加させてもよい。
【００１１】
前記条件は、インジェクタによる燃料供給を遮断する指令であることを特徴する。燃料供給が遮断される場合には、空燃比がリーンとなることが予想されるので、このような条件の場合に、上述のＮＯ量低減制御を行えば、上述の理由によって触媒からのＮＯ排出量を低減することができる。
【００１２】
前記条件は、イグニッションスイッチがＯＦＦされたという情報を示す指令であることを特徴とする。イグニッションスイッチがＯＦＦされた場合には、空燃比がリーンとなることが予想されるので、このような条件の場合に、上述のＮＯ量低減制御を行えば、上述の理由によって触媒からのＮＯ排出量を低減することができる。
【００１３】
内燃機関は車両に搭載されるものであり、制御装置は、内燃機関が、内燃機関停止条件が成立した場合には自動的に停止し、内燃機関始動条件が成立した場合には自動的に始動するように、内燃機関を制御することを特徴とする。
【００１４】
この場合、この動力システムを停止時に電動機を駆動させることができるハイブリッド車両や、エコラン車等の超高燃費車両に適用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る動力システムの制御装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は動力システムのブロック図である。
【００１７】
この動力システムは、燃料タンクＦ及び内燃機関Ｅを備えている。燃料タンクＦに蓄積された燃料は、インジェクタＩによって内燃機関Ｅの燃焼室内に供給される。内燃機関ＥはインジェクタＩから供給された燃料を燃焼させ、動力を発生させる。この動力によって内燃機関Ｅのクランク軸が回転する。クランク軸の回転力は電動機（発電機）Ｍ／Ｇに伝達される。電動機（発電機）Ｍ／Ｇは必要に応じてクランク軸を回転させ、必要に応じてクランク軸の回転力を電気エネルギーに変換する。
【００１８】
内燃機関Ｅの燃焼室から排出される排気ガスは、排気通路ｅを介して外部に放出される。排気通路ｅ内を流れる排気ガスは前段触媒ＣＴ１及び後段触媒ＣＴ２を通って外部に排出される。前段及び後段触媒ＣＴ１，ＣＴはＮＯを吸着して保持する機能を有し、三元触媒からなる。三元触媒は、排気ガス中に含まれるＮＯを還元し、Ｏ２及びＨＣを酸化させる。
【００１９】
燃料タンクＦは、キャニスタＣＡ及びバルブＶを介して吸気通路ｉに接続されている。キャニスタＣＡと内燃機関Ｅとの間のバルブＶが開放すると、キャニスタＣＡからベーパ（燃料）が内燃機関に流れ込み、この燃料は内燃機関Ｅ及び排気通路ｅを介して、前段及び後段触媒ＣＴ１，ＣＴ２に至る。この触媒ＣＴ１，ＣＴ２は、理論空燃比近傍の雰囲気の場合にＮＯ吸蔵量が最大となるよに設定されており、空燃比がリッチとなり過ぎても、リーンとなり過ぎてもＮＯ吸蔵量が低下する。換言すれば、キャニスタＣＡがベーパを放出すると、空燃比がリッチとなるため、触媒内のＮＯ吸蔵量が低下する。
【００２０】
すなわち、この動力システムは、動力発生期間においては燃料の燃焼によって生じた排気ガスを排気通路ｅを介して外部に放出する内燃機関Ｅと、内燃機関Ｅに燃料を供給するインジェクタＩと、排気通路ｅ内に設けられ排気ガスに含まれるＮＯを保持する触媒ＣＴ１，ＣＴ２と、触媒ＣＴ１に保持されたＮＯの量を低減する低減手段（キャニスタＣＡ，バルブＶ）とを備えている。
【００２１】
電子制御ユニット（制御装置）ＥＣＵには、複数のセンサＳからの情報が入力される。センサＳは、車両状態を検出するものであり、アクセル開度センサ、制動力検出センサ、車輪速検出センサ、ヨーレートセンサ、排気通路ｅ内に設けられるＯ２センサ、バッテリー電圧検出センサ、エンジン回転数検出センサ、クランク角検出センサ等である。内燃機関Ｅの燃焼室にはインジェクタＩから燃料が供給されるが、電子制御ユニットＥＣＵはインジェクタＩへの制御信号により、内燃機関Ｅの燃焼室に供給される燃料の量を制御することができる。
【００２２】
図２は、空燃比と触媒のＮＯ吸蔵量の関係を示すグラフである。理論空燃比からリッチ側の空燃比の場合、触媒のＮＯ吸蔵量は低下し、ＮＯは触媒から離脱していく。また、空燃比が極度にリーン側に振れると、触媒のＮＯ吸蔵量は低下し、ＮＯは触媒から離脱していく。また、三元触媒は理論空燃比近傍で最もＮＯの還元効率が高くなるように特性が設定されている。
【００２３】
電子制御ユニットＥＣＵは、センサＳからの入力情報に基づいて内燃機関Ｅを停止させるかどうかを判断する。例えば、車両走行中にバッテリー電圧が閾値を超えた場合に、内燃機関Ｅを停止させ、代わりに電動機Ｍ／Ｇを駆動させるものと判断する。内燃機関Ｅを停止させるには、インジェクタＩからの燃料噴射を停止させればよい。
【００２４】
このように、電子制御ユニットＥＣＵは、センサＳからの入力情報に基づいて、内燃機関Ｅへの燃料供給を停止する条件が成立したか否かを判定し、内燃機関Ｅへの燃料供給を停止する条件が成立したと判定された場合には、触媒ＣＴ１，ＣＴ２に保持されたＮＯの量を低減するように低減手段（キャニスタＣＡ，バルブＶ）を制御する。すなわち、キャニスタＣＡに接続されたバルブＶを開放し、空燃比をリッチとし、触媒ＣＴ１，ＣＴ２に吸着したＮＯを離脱させる。
【００２５】
しかる後、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅへの燃料供給を停止するようにインジェクタＩを制御する。インジェクタＩからの燃料供給が停止すると、内燃機関Ｅは空転することとなり、排気通路ｅ内を空気が流れることとなる。したがって、前段触媒ＣＴ１内の空燃比はリーン側へ移行することとなるが、停止直前において、空燃比をリッチ側へ振っているので、触媒ＣＴ１内は極端なリーン状態とはならず、また、ＮＯの触媒ＣＴ１内からの離脱が抑制される。
【００２６】
したがって、リーンな状態が形成される傾向がある内燃機関Ｅの空転時や、内燃機関Ｅ停止後の再起動時においても、極端なリーン状態とはならず、触媒ＣＴ１内において十分なＮＯの還元が施され、リーン化に伴うＮＯの離脱現象も抑制されるので、上述の制御によれば、排気ガスの浄化機能を向上させることができる。なお、後段触媒ＣＴ２内の空燃比は適当に設定される。
【００２７】
また、上述の制御においては、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅへの燃料供給を停止すると判定された場合に、低減手段（キャニスタＣＡ，バルブＶ）が内燃機関Ｅ内の空燃比を所定期間リッチとするように低減手段（キャニスタＣＡ，バルブＶ）を制御している。ここで、所定期間とは空燃比がリッチとなり過ぎない程度の期間であり、この期間が長過ぎると、触媒内部の空燃比のリッチ化によって、ＮＯの離脱及び還元効果の低下による排気ガス浄化機能の低下が行われる。
【００２８】
図３は電子制御ユニットＥＣＵによる制御を説明するためのフローチャートである。初期状態では内燃機関Ｅは動力を発生しているものとする。まず、内燃機関Ｅの停止指令（或いは燃料カット指令）が有るかどうかを判定し（Ｓ１）、停止指令がある場合には、上述のＮＯ脱離制御を行う（Ｓ２）。しかる後、内燃機関Ｅの停止（或いは燃料カット）を行う（Ｓ３）。なお、ステップＳ１において、停止指令がない場合には、内燃機関Ｅの停止を行わず、制御を終了する。
【００２９】
図４は電子制御ユニットＥＣＵによる別の制御を説明するためのフローチャートである。初期状態では内燃機関Ｅは動力を発生しているものとする。まず、内燃機関Ｅの停止指令（或いは燃料カット指令）が有るかどうかを判定し（Ｓ１１）、停止指令がある場合には、前段触媒ＣＴ１内のＮＯ吸蔵量推定値が所定値よりも大きいかどうか（理論空燃比の状態の積算時間が所定値よりも大きいかどうか）について判定する（Ｓ１２）。
【００３０】
前段触媒ＣＴ１内のＮＯ吸蔵量推定値が所定値以上の場合には、上述のＮＯ脱離制御を行う（Ｓ１３）。しかる後、内燃機関Ｅの停止（或いは燃料カット）を行う（Ｓ１４）。なお、ステップＳ１１において、停止指令がない場合には、内燃機関Ｅの停止を行わず、制御を終了する。
【００３１】
また、ステップＳ１２においてＮＯ吸蔵量推定値が所定値以下の場合には、内燃機関Ｅの停止を行わず、制御を終了する。なお、停止を行う制御としてもよい。
【００３２】
図５は内燃機関Ｅからの排気ガス（図１におけるＢ点で採取）、前段触媒ＣＴ１からの出力ガス（図１におけるＣ点で採取）、後段触媒ＣＴ２からの出力ガスに（図１におけるＤ点で採取）含まれるＮＯとＴＨＣ（トータルハイドロカーボン）の濃度のタイミングチャートである。なお、図１における内燃機関Ｅのエキジットマニホールド（図１におけるＡ点）から空気を導入した。
【００３３】
この空気の導入は、内燃機関Ｅの空転と等価である。空気を吹き込むと、ＮＯの濃度が６〜８秒あたりで増加することが分かる。すなわち、空燃比がリーンとなることによって、ＮＯが触媒において浄化されずに排出されたことになる。上述の制御では、このようなＮＯを排出を抑制するので、排気ガス浄化機能を向上させることができる。
【００３４】
以上、説明したように、低減手段（キャニスタＣＡ、バルブＶ）によって、ＮＯの量を低減することで、内燃機関の停止前の空転時や再始動時において、触媒ＣＴ１内の空燃比がリーンとなっても、脱離していくＮＯ量が少なくなる。
【００３５】
また、触媒ＣＴ１，ＣＴ２は三元触媒であるため、ＮＯの還元機能ばかりでなく、ＣＯやＨＣの酸化機能も有するので、触媒による排気ガス浄化機能を向上させることができる。
【００３６】
また、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関への燃料供給を停止すると判定された場合に、低減手段（キャニスタＣＡ、バルブＶ）が内燃機関Ｅ内の空燃比を所定期間リッチとすることで、触媒内に保持されたＮＯの量を低減するように低減手段（キャニスタＣＡ、バルブＶ）を制御している。内燃機関Ｅの停止前の空転時や再始動時において、触媒ＣＴ１（ＣＴ２）内の空燃比がリーンとなっても、予め空燃比がリッチ側になるように触媒内雰囲気を設定してあるため、ＮＯの還元機能が保持され、また、ＮＯの脱離が抑制され，触媒ＣＴ１，ＣＴ２による排気ガス浄化機能を更に向上させることができる。
【００３７】
また、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅの燃焼室内に吸気される気体へ燃料が混入されるように低減手段（キャニスタＣＡ、バルブＶ）を制御している。これより、内燃機関Ｅ内の空燃比を増加させ、内燃機関Ｅ内の空燃比を所定期間リッチとすることができる。低減手段（キャニスタＣＡ、バルブＶ）が燃料混入を行うと、上述のように、内燃機関Ｅ内の空燃比が増加する
この低減手段はキャニスタＣＡであるが、この場合、吸気される気体への燃料の混入量、すなわち燃料のパージ量を増加させることができ、余分な燃料を有効に処理することができる。
【００３８】
空燃比を増加させる手法としては、インジェクタからの燃料噴射量を増加させてもよい。すなわち、燃料の混入機能を有する低減手段としてはインジェクタＩがある。すなわち、電子制御ユニットＥＣＵが、内燃機関Ｅの燃焼室内に直接供給される燃料が増加するようにインジェクタＩを制御することによって、内燃機関Ｅ内の空燃比を増加させ、内燃機関Ｅ内の空燃比を所定期間リッチとすることができる。
【００３９】
燃料供給停止条件は、インジェクタＩによる燃料供給を遮断する指令（燃料カット指令）とすることができる。燃料供給が遮断される場合には、空燃比がリーンとなることが予想されるので、このような条件の場合に、上述のＮＯ量低減制御を行えば、上述の理由によって触媒からのＮＯ排出量を低減することができる。
【００４０】
また、燃料供給停止条件は、内燃機関Ｅの始動を行うセルモータを起動するイグニッションスイッチがＯＦＦされたという情報を示す指令であることとしてもよい。イグニッションスイッチがＯＦＦされた場合には、空燃比がリーンとなることが予想されるので、このような条件の場合に、上述のＮＯ量低減制御を行えば、上述の理由によって触媒からのＮＯ排出量を低減することができる。
【００４１】
上述の内燃機関Ｅは車両に搭載されるものであり、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅが、内燃機関Ｅの停止条件が成立した場合には自動的に停止し、内燃機関始動条件が成立した場合には自動的に始動するように、内燃機関Ｅを制御している。
【００４２】
この場合、この動力システムを停止時に電動機Ｍ／Ｇを駆動させることができるハイブリッド車両や、エコラン車等の超高燃費車両に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る動力システムの制御装置によれば、触媒による排気ガス浄化機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動力システムのブロック図である。
【図２】空燃比と触媒のＮＯ吸蔵量の関係を示すグラフである。
【図３】電子制御ユニットＥＣＵによる制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】電子制御ユニットＥＣＵによる別の制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】内燃機関Ｅからの排気ガス（図１におけるＢ点で採取）、前段触媒ＣＴ１からの出力ガス（図１におけるＣ点で採取）、後段触媒ＣＴ２からの出力ガスに（図１におけるＤ点で採取）含まれるＮＯとＴＨＣ（トータルハイドロカーボン）の濃度のタイミングチャートである。
【符号の説明】
ＣＡ…キャニスタ、ＣＴ１…前段触媒、ＣＴ２…後段触媒、Ｅ…内燃機関、ｅ…排気通路、ＥＣＵ…電子制御ユニット、Ｆ…燃料タンク、Ｉ…インジェクタ、ｉ…吸気通路、Ｍ／Ｇ…電動機、Ｓ…センサ、Ｖ…バルブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004011533.tif 000006
【図５】
2004011533.tif 000007