(57)【要約】【課題】アイドルストップ後の再始動時に三元触媒によるＮＯｘ浄化率が低下することを防止する。【解決手段】アイドルストップ条件が成立したときに、燃料をカットするとともに、ＥＧＲ制御弁を全開にすることにより、還流排気ガスによって吸気の酸素濃度を低下させ、この酸素濃度が低下した吸気を、燃料カット後にエンジンが暫時惰性回転することを利用して三元触媒に供給し、該触媒が酸素過剰になることを防止する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中のＮＯｘを浄化する機能を有する触媒を内蔵する触媒コンバータと、
エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁と、
所定のアイドル運転状態が検出されると上記燃料噴射弁による燃料の供給を遮断してエンジンを停止させるエンジン停止手段とを備えているエンジンのアイドル停止制御装置において、
上記所定のアイドル運転状態が検出されたときに上記燃焼室に吸入される吸気の酸素濃度を低下させる酸素濃度制御手段を備えていることを特徴とするエンジンのアイドル停止制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記エンジンの運転状態に応じて該エンジンの吸気系に還流させる排気ガス量を制御する排気還流制御手段を備えていて、
上記排気還流制御手段が上記酸素濃度制御手段として働くことを特徴とするエンジンのアイドル停止制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記排気還流制御手段は、上記所定のアイドル運転状態以外のアイドル運転状態のときに上記排気ガスの還流を抑制し、上記所定のアイドル運転状態のときに当該抑制を解除して上記吸気の酸素濃度を低下させることを特徴とするエンジンのアイドル停止制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記所定のアイドル運転状態は、エンジンのアクセル開度がゼロとなり、且つ変速レンジが非走行レンジであるという条件及び車速がゼロであるという条件の２つが少なくとも成立した状態であることを特徴とするエンジンのアイドル停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンのアイドル停止制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのアイドル停止制御装置は、排気ガスによる大気汚染の防止や燃費の向上を目的として、信号待ちや渋滞などの車両の一時停止時にエンジンを自動的に停止させ、運転者が発進操作を行うと自動的にエンジンを再始動させるシステムである（特許文献１参照）。また、エンジンの排気通路には排気ガス中のＮＯｘを浄化する機能を有する三元触媒を内蔵した触媒コンバータが設けられており、この三元触媒はＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）材を含有するのが通常である。
【特許文献１】特公平３−４７４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エンジンは、燃料の供給をカットしても惰性で暫時回転を続ける。これは、上記アイドル停止制御装置を備えた車両において、所定のアイドル運転状態になったときにエンジンを一時的に停止させるべく燃料カットを行なった場合も同じである。このため、燃料カット後の吸気がエンジン燃焼室で燃焼に使用されることなく、該燃焼室を素通りして排気通路の触媒コンバータに流入し、三元触媒のＯＳＣ材は酸素吸蔵量が飽和した状態又は飽和に近い状態になる。
【０００４】
従って、このような状態でエンジンが再始動されて排気ガスが触媒コンバータに流入すると、上述の如く三元触媒が酸素を過剰に有し酸化性の強い雰囲気を形成することから、ＮＯｘの還元に不利になる。すなわち、排気ガス中のＨＣやＣＯは三元触媒で急激に酸化され、ＮＯｘの還元に必要な還元剤（部分酸化したＨＣやＣＯ）が不足気味になり、ＮＯｘの浄化効率が一時的に低下する。そうして、アイドル停止制御装置を備えた車両にあっては、エンジンの停止と再始動とを頻繁に繰り返すことになるから、一時的なＮＯｘ浄化率の低下であっても、これに対策することが望まれる。
【０００５】
その対策として、再始動時に一時的に空燃比をリッチにして未燃焼燃料を触媒コンバータに供給することが考えられるが、アイドル停止制御装置の目的の一つである燃費改善には逆行する。
【０００６】
そこで、本発明は、上記アイドル停止制御装置を備えた車両において、燃費の悪化を招くことなく、上記再始動時のＮＯｘ浄化率の一時的低下の問題を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題に対して、エンジンを停止させる所定のアイドル運転状態になったときに、エンジン燃焼室に流れる吸気の酸素濃度を低下させるようにした。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明は、排気ガス中のＮＯｘを浄化する機能を有する触媒を内蔵する触媒コンバータと、
エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁と、
所定のアイドル運転状態が検出されると上記燃料噴射弁による燃料の供給を遮断してエンジンを停止させるエンジン停止手段とを備えているエンジンのアイドル停止制御装置において、
上記所定のアイドル運転状態が検出されたときに上記燃焼室に吸入される吸気の酸素濃度を低下させる酸素濃度制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
従って、上記所定のアイドル運転状態が検出されたときには吸気の酸素濃度が低下することにより、燃料供給遮断後にエンジンが暫時回転を続けても、触媒コンバータに酸素濃度の高い吸気が流入することが防止される。つまり、触媒が酸化性の強い雰囲気を形成することが防止される。よって、エンジンを再始動したときにＮＯｘ浄化率が一時的に低下することが抑制され、しかも、燃料を追加供給するのではないから、燃費の悪化が避けられる。
【００１０】
好ましいのは、エンジンの運転状態に応じて該エンジンの吸気系に還流させる排気ガス量を制御する排気還流制御手段を備えているケースにおいて、
上記排気還流制御手段を上記酸素濃度制御手段として働かせることである。
【００１１】
従って、排気還流制御手段を上記所定のアイドル運転状態が検出されたときの吸気の酸素濃度低減に利用するから、専用の酸素濃度制御手段を別に設ける必要がなく、コスト低減に有利になる。
【００１２】
好ましいのは、上記排気還流制御手段が、上記所定のアイドル運転状態以外のアイドル運転状態のときに上記排気ガスの還流を抑制し、上記所定のアイドル運転状態のときに当該抑制を解除して上記吸気の酸素濃度を低下させることである。
【００１３】
従って、上記所定のアイドル運転状態のときは排気ガス還流の抑制が解除されることにより、吸気系への排気ガスの還流量が多くなり、吸気の酸素濃度を確実に低減させることができる。
【００１４】
好ましいのは、上記所定のアイドル運転状態は、エンジンのアクセル開度がゼロとなり、且つ変速レンジが非走行レンジであるという条件及び車速がゼロであるという条件の２つが少なくとも成立した状態である。
【００１５】
これにより、エンジンのアイドル停止にドライバの車両を一時停止させるという意思が確実に反映される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、所定のアイドル運転状態が検出されると燃料の供給を遮断してエンジンを停止させるようにしたエンジンのアイドル停止制御装置において、上記所定のアイドル運転状態が検出されたときに上記燃焼室に吸入される吸気の酸素濃度を低下させる酸素濃度制御手段を備えているから、燃費の悪化を招くことなく、アイドル停止時に触媒コンバータに酸素濃度の高い吸気が流入することを防止することができ、触媒のＮＯｘ浄化が悪化することを抑えて大気汚染を軽減する上で有利になる。
【００１７】
また、エンジンの運転状態に応じて排気ガス還流量を制御する排気還流制御手段を上記酸素濃度制御手段として働かせるようにしたものによれば、専用の酸素濃度制御手段を別に設ける必要がなく、コスト低減に有利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すエンジンのアイドル停止制御装置において、１は車両の多気筒のガソリンエンジン本体であり（図１には１気筒のみを示している。）、その気筒２にはピストン３が装填されてその上方に燃焼室が形成されている。燃焼室には吸気ポート５と排気ポート６が形成され、各々吸気弁７、排気弁８により開閉される。
【００２０】
シリンダヘッドには、先端スパーク部が燃焼室に臨むように点火プラグ１１が配設されている。また、１２はエンジン本体に燃料を供給する燃料噴射弁であり、この例では燃料をマニホールドないし吸気ポートに噴射して燃焼室に供給するようになっている。
【００２１】
吸気ポート５には、吸気通路１３が接続され、該吸気通路１３には、その上流側から下流側に向かって順に、エアクリーナー１４、エアフローセンサ１５、吸気温度センサ１６、スロットル弁１７及びスロットル開度センサ１８、並びにサージタンク１９が設けられ、さらにスロットル弁１７をバイパスするアイドルアジャスト通路１３ａが設けられている。
【００２２】
排気ポート６には、排気通路２０が接続され、その途中にＯＳＣ材を含有する三元触媒２１を内蔵した触媒コンバータ２２が設けられている。吸気通路１３と排気通路２０とは、排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ（排気ガス還流）通路２３によってつながり、このＥＧＲ通路２３はＥＧＲ制御弁２４により開度調節可能になっている。ＥＧＲ通路２３には還流排気ガスを冷却するクーラー２５が設けられている。
【００２３】
また、エンジン本体１にはエンジン水温センサ２６及びエンジン回転センサ２７が設けられ、排気通路２０の触媒コンバータ２２よりも上流側の部位にはエンジンの空燃比をフィードバック制御するための排気ガスの酸素濃度を検出するＯ2センサ２８が設けられている。
【００２４】
上記エアフローセンサ１５、吸気温度センサ１６、スロットル開度センサ１８、エンジン水温センサ２６、エンジン回転センサ（クランク角センサ）２７及びＯ2センサ２８、並びに、パーキングブレーキの作動を検出するスイッチ（ＰブレーキＳＷ）２９、変速機の変速レンジを検出するシフトポジションセンサ３０、アクセル開度センサ３１及び車速センサ３２はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３５に接続され、該ＥＣＵ３５によって燃料噴射弁１２及びＥＧＲ制御弁２４を制御するための信号を与える。
【００２５】
次に上記ＥＣＵ３５による燃料噴射制御及び排気還流制御について説明する。
【００２６】
まず、ＥＣＵ３５は、燃料噴射制御手段と排気還流制御手段とを備えている。燃料噴射弁１２による燃料噴射制御は、エンジン回転数とエンジン負荷（アクセル開度）とに基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して噴射量及び噴射時期を設定することにより行なわれ、さらにエンジン水温や吸気温度等に基づいて補正される。さらに、後述する所定のアイドル運転状態が検出されたときには燃料の噴射が停止される。
【００２７】
また、ＥＧＲ制御弁２４による排気還流制御は、エンジン回転数とエンジン負荷（アクセル開度）とに基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して、ＥＧＲ制御弁開度を設定することにより行なわれる。具体的には、図２に示すように、エンジン回転数が高くなるほど、また、エンジン負荷が高くなるほど、ＥＧＲ制御弁開度は大きくなるように制御され、アイドル運転状態では、基本的には排気ガスの還流量がゼロとなるように排気ガスの還流が抑制され（ＥＧＲ制御弁全閉）、後述する所定のアイドル運転状態においては吸気の酸素濃度を低下させるべく当該抑制が解除される。
【００２８】
すなわち、排気還流制御手段は、所定のアイドル運転状態になったときに吸気の酸素濃度を低下させる酸素濃度制御手段として働くように構成されている。また、ＥＧＲ通路２３及びＥＧＲ制御弁２４は吸気の濃度を調節する吸気濃度調節手段を構成している。
【００２９】
以下、上記ＥＣＵ３５によるエンジン停止制御について説明する。
【００３０】
まず、所定のアイドル運転状態とは、アイドルストップ実行条件が成立した状態であり、具体的にはアクセル開度がゼロという条件、変速レンジが非走行レンジ（パーキングレンジ又はニュートラルレンジ）であるという条件、車速がゼロであるという条件、並びにパーキングブレーキが作動している（オン状態）という条件の全てが成立した状態をいう。従って、パーキングブレーキスイッチ２９、シフトポジションセンサ３０、アクセル開度センサ３１及び車速センサ３２は、所定のアイドル運転状態を検出する検出手段を構成している。なお、アクセル開度ゼロ、非走行レンジにシフト及び車速ゼロの３条件が成立したことをもって、或いはアクセル開度ゼロという条件と、非走行レンジにシフト、車速ゼロ及びパーキングブレーキオンのいずれか一つの条件とが成立したことをもって、所定のアイドル運転状態になったと判定するようにしてもよい。
【００３１】
上記排気還流制御手段は、通常のアイドル運転状態ではＥＧＲ制御弁２４の開度をゼロとして排気ガスの還流を抑制するが、上記所定のアイドル運転状態が検出されたときには当該抑制を解除してＥＧＲ制御弁２４の開度を全開とし、エンジンのクランクシャフトの回転が停止したときにＥＧＲ制御弁２４を全閉とする。この場合、エンジン回転センサ２７はエンジンの停止を検出する手段を構成している。一方、上記燃料噴射制御手段は、上記所定のアイドル運転状態が検出されたとき、燃料噴射弁１２による燃料噴射を停止させる。
【００３２】
図３はアイドル停止の制御フローを示し、スタート後のステップＳ１でエンジン回転数等の検出信号を読み込み、続くステップＳ２でそれら検出信号に基いてアイドルストップ実行条件が成立しているか否かを判定する。当該実行条件が成立していないときはリターンし、当該実行条件が成立しているときはステップＳ３に進み、ＥＧＲ制御弁２４を全開とし、続くステップＳ４で燃料噴射弁１２よる燃料噴射を停止する。
【００３３】
続くステップＳ５でエンジン回転センサの信号によりエンジンが停止したか否かが判定され、エンジン停止が判定されないときはＥＧＲ制御弁２４の全開及び燃料噴射停止の制御を続ける。エンジンの停止が判定されたときはステップＳ６に進んでＥＧＲ制御弁２４を全閉としてリターンする。
【００３４】
図４はアイドル停止制御のタイムチャートを示し、車両が走行状態から一時停止するとき、エンジンがアイドル運転状態になると、アイドル運転に必要な燃料噴射が行なわれる一方（燃料ＯＮ状態）、ＥＧＲ制御弁２４は全閉となる。その状態でアイドルストップ実行条件が成立すると、燃料噴射が停止されるとともに（燃料ＯＦＦ）、ＥＧＲ制御弁２４が全開となる。そして、燃料噴射停止後もエンジンの惰性回転中はＥＧＲ制御弁２４は全開状態に保持され、エンジンの回転が完全に停止した後にＥＧＲ制御弁は全閉とされる。
【００３５】
従って、上記燃料噴射停止後のエンジンの惰性回転中は、排気ガスがＥＧＲ通路２３を通して吸気系に還流されることにより、吸気の酸素濃度が低下する。そして、この酸素濃度が低下した吸気がエンジンの燃焼室を素通りして触媒コンバータ２２の三元触媒２１に流入することになり、三元触媒２１のＯＳＣ材の酸素吸蔵が過剰になること、すなわち、触媒コンバータ２２内が過度の酸化性雰囲気になることが防止される。
【００３６】
よって、エンジンを再始動したとき、触媒コンバータ２２に流入する排気ガス中のＨＣ及びＣＯは急激に酸化することなく、該排気ガス中のＮＯｘの還元剤として有効に働き、ＮＯｘ浄化率が一時的に低下することが抑制される。しかも、上記エンジン停止制御は、エンジンストップ実行条件が成立したときに、排気ガスを吸気系に戻すだけであって、燃料を追加するものではないから、燃費の悪化を招くことがなく、かえって、排気ガスの還流によりエンジン本体１が冷えることが抑制され、外気温が低いときのエンジンの再始動に有利になる。
【００３７】
上記エンジン停止制御では、図４のタイムチャートに示すように、ＥＧＲ制御弁２４の全開指令と燃料カット（燃料噴射停止）とを同時に実行するようにしたが、還流排気ガスによって不整燃焼を生じない範囲で、燃料カット時期をＥＧＲ制御弁２４の全開指令に対して遅延させるようにしてもよい。それにより、排気ガスが還流されて酸素濃度が低下した吸気を三元触媒に充分に供給することができ、触媒コンバータ２２内が過度の酸化性雰囲気になることを防止する上で有利になる。。
【００３８】
なお、上記実施形態では、燃料噴射弁の燃料噴射方式として、マニホールド内噴射又はポート噴射を採用したが、筒内直接噴射を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るエンジンの停止制御装置の全体構成図である。
【図２】エンジン回転数・エンジン負荷とＥＧＲ制御弁の開度との関係を概略的に示すグラフ図である。
【図３】本発明に係るエンジン停止制御のフロー図である。
【図４】同制御のタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    エンジン本体
４    燃焼室
１２    燃料噴射弁
１３    吸気通路
１９    排気通路
２１    三元触媒
２２    触媒コンバータ
２３    ＥＧＲ通路
２４    ＥＧＲ制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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