(57)【要約】【課題】  ＮＯｘの排出を抑制すると共に燃費の向上を図ることができる。【解決手段】  ハイブリッド自動車１０は、エンジン２０から排出される排気を浄化し酸素を蓄積可能である触媒３１が充填された触媒コンバータ３０を備える。エンジンＥＣＵ５０は、所定の燃料カット条件が成立したときエンジン２０への燃料噴射を停止させ、燃料カット時間ｔが閾値ｔｊ以上であり、所定のエンジン休止条件が成立したとき、燃料カットしたあとエンジン２０を休止させる前に混合気の空燃比がリッチとなる燃料量の燃料をエンジン２０に噴射して触媒３１に蓄積された酸素を減少させる。この閾値ｔｊは、触媒３１に蓄積された全酸素量が触媒３１の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲で定められている。なお、触媒コンバータ３０の下流に備えた副触媒コンバータの温度Ｔに基づいて閾値ｔｊを設定してもよい。【選択図】        図２
2005233115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料とを所定の空燃比となるようにした混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気を排気管に排出する内燃機関と、
前記排気管に接続され前記内燃機関の排気を浄化し酸素を蓄積可能である触媒が充填された触媒コンバータと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記所定の空燃比になるように前記燃料噴射手段の燃料噴射量を制御し、所定の燃料噴射停止条件が成立したときに前記燃料噴射手段の燃料噴射を停止させる燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射制御手段によって前記燃料噴射が停止された時間が所定時間を超えたか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記判定手段によって前記所定時間を超えたと判定されたときには前記燃料噴射を停止させたあと前記混合気の空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射手段を制御する、
内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射制御手段は、所定の内燃機関休止条件が成立したときに前記内燃機関を休止させ、該内燃機関休止条件が解除されたときに該内燃機関への燃料噴射を再開して前記内燃機関を始動させるように前記燃料噴射手段を制御し、前記燃料噴射停止条件が成立して前記内燃機関への燃料噴射を停止させたあと前記所定の内燃機関休止条件が成立したときに前記内燃機関を休止させる前に前記混合気の空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射手段を制御する、
請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置であって、
前記触媒に蓄積された全酸素量が前記触媒の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲で前記所定時間を設定する所定時間設定手段、を備えた内燃機関制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置であって、
前記触媒の劣化状況に基づいて前記所定時間を設定する所定時間設定手段、を備えた内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記所定時間設定手段は、前記触媒の劣化が大きいほど前記所定時間を短く設定する、請求項４に記載の内燃機関制御装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置であって、
前記排気管のうち前記触媒コンバータの下流に接続された副触媒コンバータと、
前記副触媒コンバータの温度状況に基づいて前記所定時間を設定する所定時間設定手段と、
を備えた内燃機関制御装置。
【請求項７】
前記所定時間設定手段は、前記副触媒コンバータの温度が低いほど前記所定時間を短く設定する、請求項６に記載の内燃機関制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関制御装置であって、
前記燃料噴射を停止させたあと前記混合気の空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射手段を制御するにあたり一定のリッチ空燃比となるよう継続して前記燃料噴射手段を制御するリッチ化時間を前記触媒の劣化状況に基づいて設定するリッチ化時間設定手段、を備えた内燃機関制御装置。
【請求項９】
前記リッチ化時間設定手段は、前記触媒の劣化が大きいほど前記リッチ化時間を短く設定する、請求項８に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関制御装置を搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関制御装置及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関制御装置としては、酸素を蓄積し内燃機関から排出される排気を浄化する触媒を備え、減速時などに燃料噴射を停止する燃料カットを行ったあと混合気の空燃比がリッチとなるように内燃機関に燃料を噴射するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された装置は、燃料カット後に混合気の空燃比がリッチとなるように燃料を内燃機関に噴射させ、燃料カット時の空気に晒されて触媒に蓄積された酸素を減少させて、次に燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘの排出を抑制する。
【特許文献１】特開２００２−３４９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この特許文献１に記載された内燃機関制御装置では、燃料カットを行ったときには常に触媒に蓄積された酸素を減少させるように混合気の空燃比がリッチとなる燃料を内燃機関に噴射させるため、触媒の下流にＮＯｘを排出させるおそれがない場合には必ずしも必要とされない燃料を消費していた。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ＮＯｘの排出を抑制すると共に燃費の向上を図ることができる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関制御装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の内燃機関制御装置は、
空気と燃料とを所定の空燃比となるようにした混合気を燃焼させ燃焼エネルギを運動エネルギに変換し燃焼後の排気を排気管に排出する内燃機関と、
前記排気管に接続され前記内燃機関の排気を浄化し酸素を蓄積可能である触媒が充填された触媒コンバータと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記所定の空燃比になるように前記燃料噴射手段の燃料噴射量を制御し、所定の燃料噴射停止条件が成立したときに前記燃料噴射手段の燃料噴射を停止させる燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射制御手段によって前記燃料噴射が停止された時間が所定時間を超えたか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記判定手段によって前記所定時間を超えたと判定されたときには前記燃料噴射を停止させたあと前記混合気の空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射手段を制御するものである。
【０００７】
この内燃機関制御装置では、所定の燃料噴射停止条件が成立したとき内燃機関への燃料噴射を停止させ、燃料噴射が停止された時間が所定時間を超えたときには、燃料噴射を停止したあと混合気の空燃比がリッチとなる燃料量の燃料を内燃機関に噴射して触媒に蓄積された酸素を減少させる。ここで、内燃機関から排出される排気を浄化する触媒は、燃料噴射が停止されると酸素を多く含む空気に晒されるため蓄積する酸素量が増えることになる。触媒は、蓄積された酸素量が多くなりすぎると、燃料の燃焼時に発生したＮＯｘを還元しにくくなりＮＯｘを浄化しにくくなるが、触媒に蓄積された酸素量が多くなりすぎなければＮＯｘを浄化可能である。したがって、この内燃機関制御装置では、燃料噴射が停止された時間が所定時間を超えているとき、つまり触媒に蓄積された酸素が多くなりすぎているときには空燃比をリッチ化する制御（ファイアリング制御ともいう）を行い触媒に蓄積された酸素量を減少させるため、次に燃料が噴射される際のＮＯｘの排出を抑制することができる。また、燃料噴射が停止された時間が所定時間を超えていないときにはファイアリング制御を行わないため、燃料噴射を停止したときに常に混合気の空燃比がリッチとなる燃料量の燃料を内燃機関に噴射するものに比べ燃費の向上を図ることができる。
【０００８】
本発明の内燃機関制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、所定の内燃機関休止条件が成立したときに前記内燃機関を休止させ、該内燃機関休止条件が解除されたときに該内燃機関への燃料噴射を再開して前記内燃機関を始動させるように前記燃料噴射手段を制御し、前記燃料噴射停止条件が成立して前記内燃機関への燃料噴射を停止させたあと前記所定の内燃機関休止条件が成立したときに前記内燃機関を休止させる前に前記混合気の空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射手段を制御してもよい。このような間欠始動停止を行う内燃機関（例えば、エコラン車やハイブリッド車に搭載されるものなど）は、内燃機関の休止・再始動を繰り返すため、燃料噴射を停止させる機会が多く、通常の内燃機関に比べて触媒に酸素が蓄積されることが多い。この触媒に蓄積された酸素を減少させるために、間欠始動時にファイアリング制御を行うことが考えられるが、間欠始動時に内燃機関の負荷が大きくなったときなどにはＮＯｘを十分低減させることは難しい。したがって、燃料カットしたあと内燃機関を休止させる前にファイアリング制御を行うことにより再始動後のＮＯｘを十分低減できるようにしている。
【０００９】
本発明の内燃機関制御装置において、前記触媒に蓄積された全酸素量が前記触媒の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲で前記所定時間を設定する所定時間設定手段、を備えていてもよい。こうすれば、触媒に蓄積された酸素量が多くなりすぎているか否かを適切に判定することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関制御装置は、前記触媒の劣化状況に基づいて前記所定時間を設定する所定時間設定手段、を備えていてもよい。このとき、前記所定時間設定手段は、前記触媒の劣化が大きいほど前記所定時間を短く設定してもよい。触媒が劣化すると触媒に蓄積可能な最大酸素量は小さくなり、燃料噴射を停止させた際に触媒に蓄積した酸素量が多くなりすぎることが増える。したがって、触媒の劣化が大きいほど所定時間を短く設定しファイアリング制御を実行しやすくすることにより触媒のＮＯｘ浄化機能を維持することができる。なお、前記触媒の劣化状況に基づいて前記所定時間を設定するにあたり前記触媒に蓄積された全酸素量が前記触媒の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲で前記所定時間を設定することが好ましい。
【００１１】
本発明の内燃機関制御装置は、前記排気管のうち前記触媒コンバータの下流に接続された副触媒コンバータと、前記副触媒コンバータの温度状況に基づいて前記所定時間を設定する所定時間設定手段と、を備えていてもよい。このとき、前記所定時間設定手段は、前記副触媒コンバータの温度が低いほど前記所定時間を短く設定してもよい。内燃機関の排気管に接続された触媒コンバータにより浄化しきれなかった排気をその下流に接続された副触媒コンバータによって浄化することがあるが、副触媒コンバータは温度が低いとＮＯｘを浄化できないことがある。したがって、副触媒コンバータの温度が低いほど所定時間を短く設定しファイアリング制御を実行しやすくすることにより触媒のＮＯｘ浄化機能を維持することができる。なお、前記副触媒コンバータの温度状況に基づいて前記所定時間を設定するにあたり前記触媒に蓄積された全酸素量が前記触媒の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲及び／又は前記触媒の劣化状況に基づいて前記所定時間を設定することが好ましい。
【００１２】
本発明の内燃機関制御装置は、前記燃料噴射を停止させたあと前記混合気の空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射手段を制御するにあたり一定のリッチ空燃比となるよう継続して前記燃料噴射手段を制御するリッチ化時間を前記触媒の劣化状況に基づいて設定するリッチ化時間設定手段、を備えていてもよい。このとき、前記リッチ化時間設定手段は、前記触媒の劣化が大きいほど前記リッチ化時間を短く設定してもよい。触媒の劣化が大きいほど触媒に蓄積可能な酸素量は少なくなり、これに伴い、触媒に蓄積した酸素が多くなりすぎたときに減少させる酸素量も少なくなる。ここでは、触媒の劣化状況に応じて必要とされるリッチ化時間分だけ内燃機関に燃料を噴射させる、つまり、必要以上にリッチ化することがないため、燃費の向上を図ることができる。
【００１３】
本発明の車両は、上述した種々の態様のいずれかの内燃機関制御装置を搭載したものである。本発明の内燃機関制御装置はＮＯｘの排出を抑えると共に、燃費の向上を図ることができるから、これを搭載した車両も同様の効果を奏するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は本発明の一実施例であるハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施例のハイブリッド自動車１０が搭載するエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。この実施例のハイブリッド自動車１０は、図１に示すように、燃料を燃焼した燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）５０と、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７に接続された３軸式の動力分配統合機構１２と、動力分配統合機構１２に接続された発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の発電及び駆動を制御するモータ電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行うバッテリ１６と、動力分配統合機構１２に接続された軸にチェーンベルト１５を介して接続された駆動軸１７と、ハイブリッドシステム全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。なお、駆動軸１７はデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９に接続されている。また、ハイブリッド自動車１０は、図２に示すように、更にエンジン２０の下流側に、排気を浄化する触媒コンバータ３０、混合気の空燃比に応じて出力値が変化する第１酸素センサ３５、空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化する第２酸素センサ３６などを備える。
【００１６】
エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナ２１により清浄された空気をスロットルバルブ２２を介して吸入すると共にインジェクタ２３からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。エンジン２０からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒コンバータ３０を介して車外へ排出される。
【００１７】
触媒コンバータ３０は、排気管３４に接続され触媒３１が充填されたものである。触媒３１は、白金及びロジウムなどの貴金属や酸素を吸蔵する助触媒として酸化セリウム（セリア）が担持されたものであり、エンジン２０の排気を浄化し酸素を蓄積可能なものである。触媒３１は、いわゆる三元触媒であり、空燃比がある範囲（ウインドウとよばれる）であるときにＮＯｘをＮ2に還元すると共にＣＯ及びＨＣをＣＯ2及びＨ2Ｏに酸化して排気を浄化する。
【００１８】
第１酸素センサ３５は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するセンサであり、本実施例では所定の電圧（例えば０．３Ｖ）を印加した状態で酸素濃度に応じた限界電流を出力する限界電流式酸素センサを採用している。この第１酸素センサ３５は、空燃比に対する出力電流値がリニアな関係であるため、出力電流値から直接空燃比を求めることができる。なお、この第１酸素センサ３５は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００１９】
第２酸素センサ３６は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するセンサであり、本実施例では電解質であるジルコニアを基準電極（大気）と測定電極（排気）とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。この第２酸素センサ３６は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５〜１４．７）を境に出力電圧がリッチ側で約１Ｖ、リーン側で約０Ｖとなるため、適切なスライスレベル（例えば０．４５Ｖ）を設定して出力電圧とスライスレベルとの大小を比較することにより触媒コンバータ３０の下流に排出される排気がリッチなのかリーンなのかを判別することができる。なお、この第２酸素センサ３６は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００２０】
エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ５０には、エンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、第１酸素センサ３５からの信号及び第２酸素センサ３６からの信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ５０からは、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ５０からは、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５の着火を行うイグナイタと一体化されたイグニッションコイル２９への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ５０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と電気的に接続され、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２０の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２１】
動力分配統合機構１２は、モータＭＧ１に接続されたサンギヤ１２ａ、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ１２ｂ、サンギア１２ａ及びリングギア１２ｂと噛合する複数のピニオンギヤ１２ｃ及びエンジン２０のクランクシャフト２７に接続されピニオンギヤ１２ｃを自転且つ公転自在に保持するキャリア１２ｄを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分配統合機構１２は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはエンジン２０からの動力をモータＭＧ１側と駆動軸側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはエンジン２０からの動力とＭＧ１からの動力を統合して駆動軸に出力する。
【００２２】
モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、バッテリ１６と電力のやりとりを行う。モータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）１４は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、入出力ポート（図示せず）を備える。このモータＥＣＵ１４は、図示しないインバータによりモータＭＧ１及びモータＭＧ２の発電及び駆動を制御し、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と電気的に接続されている。なお、動力分配統合機構１２の出力軸の詳細な構成やモータＭＧ１，ＭＧ２の詳細な制御については本発明に特に関係せず、例えば特開平９−３０８０１２などに詳細に記載されているためここではその説明を省略する。
【００２３】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、入出力ポート（図示せず）を備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。なお、図示しない電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいてバッテリ１６の残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２４】
本実施例のハイブリッド自動車１０は、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどの各種情報を入力し、この各種情報に基づいて駆動軸１７に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が効率よく出力されるように、エンジン２０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。
【００２５】
次に、こうして構成された本実施例のハイブリッド自動車１０の動作、特にエンジン２０の運転時に燃料カットからエンジン休止に移行する際の触媒３１に蓄積された酸素を減少させる動作について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５２により実行されるエンジン制御ルーチンのフローチャートであり、図４は、エンジン制御ルーチンの燃料カットからエンジン２０の休止までの動作を具体的に示すタイミングチャートである。このルーチンは、ＲＯＭ５４に記憶され、ＣＰＵ５２により所定タイミングごと（例えば数ｍｓｅｃごと）に繰り返し実行される。なお、説明の便宜のためエンジン２０の動きについて主に説明する。
【００２６】
図３のエンジン制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ５２は、まず、ファイアリング実行フラグＦ２が１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１００）。このファイアリング実行フラグＦ２は、後述のファイアリング制御が行われているときに１にセットされるフラグであり、初期値は０に設定されている。ファイアリング実行フラグＦ２が１にセットされていないと判定されたときには、ＣＰＵ５２は、燃料カット実行フラグＦ１が１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この燃料カット実行フラグＦ１は、燃料カット条件が成立しているときに１にセットされるフラグであり、初期値は０に設定されている。燃料カット実行フラグＦ１が１にセットされていないと判定されたときには、ＣＰＵ５２は、燃料カット条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、燃料カット条件は、アクセル開度Ａｃがゼロであり、且つエンジン２０の回転数が所定の回転数Ｎ０（例えば１０００ｒｐｍ）を超えているときなどに成立する。
【００２７】
ステップＳ１２０で燃料カット条件が成立していないと判定されたときには、ＣＰＵ５２は、エンジン休止条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１３０）。ここで、エンジン休止条件は、例えば、アイドリングストップの場合では、車速Ｖがゼロであり、アクセル全閉であり、ブレーキペダル８５が踏み込まれ、バッテリ１６のＳＯＣ量が充分あるときなどに成立する。エンジン休止条件が成立していないときには、ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に記憶された燃料噴射制御ルーチンを実行する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１４０の燃焼噴射制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ５２は、目標空燃比を設定し、第１酸素センサ３５のセンサ出力から混合気の空燃比を測定し、目標空燃比と測定空燃比との差分がゼロになるようにエアフローメータ２８から入力された吸入空気量に対する燃料量を算出し、その燃料量をエンジン２０へインジェクタ２３が噴射するように制御してこのルーチンを終了する。なお、目標空燃比は、通常は理論空燃比に設定されるが、理論空燃比よりも高い値（リーン）に設定されたり低い値（リッチ）に設定されたりすることもある。一方、ステップＳ１３０でエンジン休止条件が成立しているときには、ＣＰＵ５２は、エンジン休止処理を行ってこのルーチンを終了する（ステップＳ２５０）。ここで、エンジン休止処理は、インジェクタ２３が燃料噴射しているときには燃料噴射を停止すると共に点火プラグ２５の点火を停止し、エンジン２０の回転数をモータＭＧ１，ＭＧ２によって強制的に低下させる処理などを行う。
【００２８】
ステップＳ１２０で燃料カット条件が成立していると判定されたときには、ＣＰＵ５２は、燃料カットを開始すると共に点火プラグ２５の点火を停止し、燃料カット時間ｔを計測するタイマをスタートさせ、燃料カット実行フラグＦ１を１にセットし（ステップＳ１５０）、このルーチンを終了する。
【００２９】
また、ステップＳ１１０で燃料カット実行フラグＦ１が１にセットされていると判定されたときには、ＣＰＵ５２は、燃料カット条件が解除されたか否かを判定する（ステップＳ１６０）。燃料カット条件が解除されていないときは、そのままこのルーチンを終了し、燃料カット条件が解除されたと判定されたときには、タイマをストップし、計測した燃料カット時間ｔをＲＡＭ５６に記憶させ、燃料カット実行フラグＦ１を０にセットする（ステップＳ１７０）。そして、ＣＰＵ５２は、エンジン休止条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１８０）、エンジン休止条件が成立していないときにはそのままこのルーチンを終了し、エンジン休止条件が成立しているときには触媒３１の劣化状況に基づいて燃料カット時間ｔの閾値ｔｊを設定する（ステップＳ１９０）。
【００３０】
ここで、触媒の劣化状況について説明する。本実施例では、触媒３１の劣化状況は、初期の触媒３１に蓄積可能な最大酸素量を１としたときに対する触媒３１が劣化して低下した酸素量の割合である劣化度として規定されている。つまり、触媒３１が劣化して初期のものに対して８割の蓄積可能な最大酸素量となったときの劣化度は０．２となる。触媒３１の劣化度は、触媒コンバータ３０の下流に設置された第２酸素センサ３６の出力値を用いて求められる。この触媒３１の劣化度の測定は、所定の頻度（例えば１トリップに１回など）でエンジン２０の運転が定常状態（高負荷でないときなど）であり第２酸素センサ３６が活性化しているときなどの触媒劣化状況測定条件が成立したときに行う。測定が開始されると、ＣＰＵ５２は、予め定められたリーン空燃比（例えば１５．１など）となるように空燃比を制御して触媒３１に酸素を蓄積させる。このときは触媒コンバータ３０の下流には酸素のない排気が流れるため、第２酸素センサ３６の出力値はリーンを示してはいない。そして、蓄積可能な最大酸素量の酸素が触媒３１に蓄積されると、触媒コンバータ３０の下流に酸素が排出され第２酸素センサ３６の出力値はリーンとなる。リーン出力を検知すると、ＣＰＵ５２は、目標空燃比を予め定められたリッチ空燃比（例えば１４．１など）とし、第１酸素センサ３５の出力を用いてこの目標空燃比になるように制御して触媒３１に蓄積された酸素を消費させる。このとき、触媒３１に蓄積された酸素によりＨＣやＣＯが消費されるため、第２酸素センサ３６の出力値は、リッチを示さず、触媒３１に蓄積された酸素がすべて消費されたときに出力値がリッチを示す。そして、出力値がリーンに切り替わってからリッチに切り替わるまでの期間中の積算吸入空気量及び燃料噴射量から触媒３１が蓄積可能な最大酸素量を求めて触媒３１が劣化して低下した酸素量の割合から触媒３１の劣化度を求める。求めた劣化度は、不揮発性のメモリに記憶される。なお、実験などにより経験的に触媒３１の劣化度と走行距離との関係を求めてマップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、このマップから現在の走行距離に対応する触媒３１の劣化度を求めてもよい。こうすれば簡便に触媒３１の劣化状況を把握することができる。
【００３１】
次に、燃料カット時間ｔの閾値ｔｊを設定する方法を説明する。この閾値ｔｊは、燃料カットが行われたあとに触媒３１に蓄積された酸素を減少させるか否かを判定するために用いられる時間であり、触媒３１に蓄積された全酸素量が触媒３１の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲で定められるものである。本実施例では、触媒３１の劣化度と触媒３１に蓄積された全酸素量が触媒３１の蓄積可能な最大酸素量を超えないような閾値ｔｊとの関係を経験的に求めたマップを作成してＲＯＭ５４に記憶しておき、このマップを用いて現在の触媒３１の劣化度に対応する閾値ｔｊを設定する。このマップの一例を図５に示す。触媒３１が劣化すると蓄積可能な最大酸素量が小さくなり短い燃料カットの時間であっても触媒３１に蓄積した酸素量が多くなりすぎることが増えるため、このマップは、触媒３１の劣化が大きいほど閾値ｔｊが短くなるように設定されている。
【００３２】
さて、ステップＳ１９０で閾値ｔｊが設定されると、ＣＰＵ５２は、燃料カット時間ｔが閾値ｔｊ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。燃料カット時間ｔが閾値ｔｊ以上でないときには、触媒３１は酸素を蓄積可能でありＮＯｘの浄化が可能な状態であるため、ファイアリング制御は行わず、つまり、蓄積された酸素を減少させずにエンジン休止処理を行う（ステップＳ２５０）。一方、燃料カット時間ｔが閾値ｔｊ以上であるときには、ＣＰＵ５２は、触媒３１の劣化状況に基づいて一定のリッチ空燃比となるよう継続してインジェクタ２３を制御するファイアリング制御の時間（ファイアリング時間）ｔｒを設定する（ステップＳ２１０）。そして、ＣＰＵ５２は、一定のリッチ空燃比（例えば１４．１など）となるように目標空燃比を設定し、この空燃比になるようにファイアリング制御を開始し、ファイアリング時間ｔｒを計測するカウントダウン式のタイマをスタートさせ、ファイアリング実行フラグＦ２を１にセットし（ステップＳ２２０）、このルーチンを終了する。
【００３３】
ここで、ファイアリング時間ｔｒの設定方法について説明する。本実施例では、触媒３１の劣化度と触媒３１に蓄積された酸素を所定量まで減少させるのに必要なファイアリング時間ｔｒとを経験的に求め、この触媒３１の劣化度とファイアリング時間ｔｒとの関係をマップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、このマップを用いてファイアリング時間ｔｒを設定する。なお、酸素の所定量は、次の燃料が噴射された際に触媒３１の下流にＮＯｘを排出しないような量（例えば触媒３１の蓄積可能な最大酸素量の５０％など）として規定されている。このマップの一例を図６に示す。触媒３１が劣化すると触媒に蓄積可能な酸素量は少なくなり蓄積した酸素量が多くなりすぎたときに減少させなければならない酸素量も少なくなるため、このマップは、触媒３１の劣化が大きいほどファイアリング時間ｔｒが短くなるように設定されている。
【００３４】
さて、ＣＰＵ５２は、ステップＳ１００でファイアリング実行フラグＦ２が１にセットされたと判定されたときにはファイアリング時間ｔｒが終了したか否かをタイマのカウント値が０になったか否かにより判定し（ステップＳ２３０）、ファイアリング時間ｔｒが終了していないときにはそのままルーチンを終了する。一方、ファイアリング時間ｔｒが終了したときには、タイマをストップしファイアリング実行フラグＦ２を０にセットし（ステップＳ２４０）、エンジン休止処理を行い（ステップＳ２５０）、このルーチンを終了する。なお、減速中などにファイアリング制御を行うと、ファイアリング制御によって噴射された燃料の燃焼により運動エネルギ（トルク）が発生しドライバビリティが悪化することがあるが、本実施例のハイブリッド自動車１０は、この発生したトルクをモータＭＧ１によって電気エネルギに変換して減少させドライバビリティの悪化を抑制する。
【００３５】
次に、図４に示したタイミングチャートを用いて一連の処理を説明する。減速中などエンジンの回転数がＮ０（例えば１０００ｒｐｍ）以上でありアクセル開度Ａｃが０であるなど燃料噴射停止条件が成立すると、ＣＰＵ５２は、インジェクタ２３からエンジン２０への燃料噴射を停止させる（ｔ１）。エンジン２０はまだ回転しているため、酸素を多く含む空気が触媒コンバータ３０に流入する。そして、触媒３１に蓄積される酸素量が増えて最大酸素量に達し、触媒３１の下流に酸素が排出されて第２酸素センサ３６からの出力値がリーンを示すようになる（ｔ３）。そして、エンジン休止条件が成立すると、触媒３１の劣化状況に応じた閾値ｔｊ（ｔ１−ｔ２間）が設定され、燃料カット時間ｔがこの閾値ｔｊ以上であるためエンジン２０を休止させる前に触媒３１に蓄積された酸素を減少させるファイアリング制御を開始する（ｔ４）。ファイアリング制御は、触媒３１の劣化度に基づいて定められたファイアリング時間ｔｒの間継続して行われる。そして、触媒３１に蓄積された酸素を低減させたあとエンジン２０を休止させる（ｔ５）。なお、説明の便宜のために第２酸素センサ３５の出力の遅れや燃料カット及び燃料噴射などの各処理を行う際に用いられる遅延処理などは省略したが、これらを適宜行ってもよい。
【００３６】
ここで、本実施例の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施例のインジェクタ２３が本発明の燃料噴射手段に相当し、エンジンＥＣＵ５０が燃料噴射制御手段、判定手段、所定時間設定手段及びリッチ化時間設定手段に相当し、閾値ｔｊが所定時間に相当し、ファイアリング時間ｔｒがリッチ化時間に相当する。
【００３７】
以上詳述した本実施例のハイブリッド自動車１０によれば、所定の燃料噴射停止条件が成立したときエンジン２０への燃料噴射を停止させ、この燃料カット時間ｔが閾値ｔｊを超えたときには、燃料噴射を停止したあと混合気の空燃比がリッチとなる燃料量の燃料をエンジン２０に噴射して触媒３１に蓄積された酸素を減少させる。ここで、エンジン２０から排出される排気を浄化する触媒３１は、燃料噴射が停止されると酸素を多く含む空気に晒されるため蓄積する酸素量が増えることになる。触媒３１は、蓄積された酸素量が多くなりすぎると燃料の燃焼時に発生したＮＯｘを還元しにくくなりＮＯｘを浄化しにくくなるが、蓄積された酸素量が多くなりすぎなければＮＯｘを浄化可能である。したがって、このハイブリッド自動車１０では、燃料カット時間ｔが閾値ｔｊを超えているとき、つまり触媒３１に蓄積された酸素が多くなりすぎているときにはファイアリング制御を行い触媒３１に蓄積された酸素量を減少させるため、次に燃料が噴射される際のＮＯｘの排出を抑制させることができる。また、燃料カット時間ｔが閾値ｔｊを超えていないときにはファイアリング制御を行わないため、燃料カットしたときに常に混合気の空燃比がリッチとなる燃料量の燃料をエンジン２０に噴射するものに比べ燃費の向上を図ることができる。
【００３８】
また、燃料カットさせたあとエンジン２０を休止させる前に混合気の空燃比がリッチとなるようにインジェクタ２３を制御する。このような間欠始動停止を行うハイブリッド自動車１０はエンジン２０の休止・再始動を繰り返すため、燃料カットさせる機会が多く、通常のものに比べて触媒３１に酸素が蓄積されることが多い。この触媒３１に蓄積された酸素を減少させるために、燃料カットを行ったあと間欠始動時に混合気の空燃比をリッチとなるようにすることが考えられるが、間欠始動時にエンジン２０の負荷が大きくなったときなどにはＮＯｘを十分低減させることは難しい。したがって、燃料カットしたあと内燃機関を休止させる前にファイアリング制御を行うことによりＮＯｘを十分低減できるようにしている。
【００３９】
更に、触媒３１に蓄積された全酸素量が触媒３１の蓄積可能な最大酸素量を超えない範囲で閾値ｔｊを設定しこの閾値ｔｊに基づいて触媒３１に蓄積された酸素を減少させるか否かを判定するため、触媒に蓄積された酸素量が多くなりすぎているか否かを適切に判定することができる。
【００４０】
更にまた、触媒の劣化が大きいほど閾値ｔｊを短く設定する。触媒３１の劣化が大きいほど閾値ｔｊを短く設定しファイアリング制御を実行しやすくすることにより触媒のＮＯｘ浄化機能を維持させることができる。
【００４１】
そして更に、触媒３１の劣化が大きいほどファイアリング時間ｔｒを短く設定する。触媒３１の劣化が大きいほど触媒３１に蓄積可能な酸素量は少なくなり、これに伴い、触媒３１に蓄積した酸素が多くなりすぎたときに減少させる酸素量も少なくなる。ここでは、触媒３１の劣化状況に応じて必要とされるファイアリング時間ｔｒの間エンジン２０に燃料を噴射させる、つまり、必要以上にリッチ化することがないため、燃費の向上を図ることができる。
【００４２】
そして更にまた、ファイアリング制御によって発生するトルクをモータＭＧ１により低減するとしたが、これを行わなかった場合であっても、触媒３１に蓄積された酸素が多くなりすぎていないときにはファイアリング制御を行わず、また、触媒に蓄積された酸素が多くなりすぎたとしても、触媒３１の劣化が大きいほど短いファイアリング時間ｔｒだけ燃料噴射を行うため、燃料の燃焼によるトルクの発生する頻度や時間が減少し、ドライバビリティを向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、上述した実施例では、触媒コンバータ３０のみで排気を浄化する構成としたが、図７に示すように触媒コンバータ３０の下流に副触媒コンバータ３２を備えた構成とし副触媒コンバータ３２の温度が活性化温度Ｔｃより低いときに活性化温度Ｔｃ以上であるときに比べて閾値ｔｊを短く設定するとしてもよい。ここで、活性化温度Ｔｃは、副触媒コンバータ３２に充填された触媒３３によって排ガスを浄化可能となる温度として規定される。具体的には、副触媒コンバータ３２は、触媒コンバータ３０と同様の触媒３３が充填され、副触媒コンバータ３２の温度Ｔを測定する温度センサ３８が設置されている。この温度センサ３８は、サーミスタを用いた周知のセンサであり、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。そして、図３に示したエンジン制御ルーチンのステップＳ１９０で、ＣＰＵ５２は、副触媒コンバータ３２の温度Ｔを読み出し、触媒３１の劣化度及び副触媒コンバータ３２の温度Ｔに基づいて閾値ｔｊを設定する。副触媒コンバータ３２の温度Ｔが温度Ｔｃよりも低いときには副触媒コンバータ３２によって排気を浄化することができないため、触媒コンバータ３０の下流にＮＯｘが排出されないように温度Ｔが活性化温度Ｔｃ以上であるときに比べてファイアリング制御を実行しやすくするマップを用いて閾値ｔｊを設定する。図８にこのマップの一例を示す。このマップは、触媒３１の劣化度が大きく副触媒コンバータ３２の温度Ｔが活性化温度Ｔｃよりも低いときには閾値ｔｊを短く設定するようになっている（図８の一点鎖線参照）。したがって、副触媒コンバータ３２が排気を浄化可能であるかによって閾値ｔｊを短く設定しファイアリング制御を実行しやすくすることにより触媒３１のＮＯｘ浄化機能を維持させることができる。なお、副触媒コンバータ３２の温度Ｔが低いほど閾値ｔｊが短くなり触媒３１の劣化が大きくなるほど閾値ｔｊが短かくなるような温度Ｔと触媒の劣化度と閾値ｔｊとを軸とする３次元マップを用いて閾値ｔｊを設定するとしてもよい。こうすれば、より適正にファイアリング制御を実行しやすくすることができる。また、温度センサ３８を用いて温度Ｔを直接測定するとしたが、混合気の燃焼により加熱した排気によって副触媒コンバータ３２の温度Ｔが上昇することになり、積算吸入空気量（積算排気量）と副触媒コンバータ３２の温度Ｔは相関関係にあるため、積算吸入空気量と副触媒コンバータ３２の温度Ｔの関係を経験的に求めたマップをＲＯＭ５４に記憶しておき、このマップから温度Ｔを求めてもよい。こうすれば、温度センサ３８を設置することなく副触媒コンバータ３２の温度Ｔを求めることができる。
【００４５】
また、上述した実施例では、ステップＳ１８０でエンジン休止条件が成立しているか否かを判定しエンジン休止条件が成立していないときにそのままルーチンを終了するとしたが、ステップＳ１８０でエンジン休止条件が成立していないときに、一定のリッチ空燃比（例えば１４．１など）で一定の時間継続させてファイアリング制御を行ってからルーチンを終了するとしてもよいし、ステップＳ１９０〜Ｓ２４０と同様のファイアリング制御を行ってからルーチンを終了するとしてもよい。こうすれば、前者はＮＯｘの排出を抑制することができるし、後者は、ＮＯｘの排出を抑制すると共に燃費の向上を図ることができる。
【００４６】
更に、上述した実施例では、エンジン２０、ＭＧ１及びＭＧ２のモータを備えたハイブリッド自動車１０としたが、特にこれに限定されず、アイドリング時に間欠始動停止を行うエコラン車であってもよいし、エンジン２０の間欠始動停止を行わないが燃料カットのみ行う通常の自動車であってもよい。こうしても、ＮＯｘの排出を抑制すると共に燃費の向上を図ることができる。
【００４７】
更にまた、上述して実施例では、触媒３１の劣化が大きいほど閾値ｔｊが短くなるように設定されたマップを用いて閾値ｔｊを設定するとしたが、図９に示すように、閾値ｔｊを触媒３１の劣化度に基づいてステップ的に定めたマップを用いて閾値ｔｊを設定してもよい。こうしても、ファイアリング制御を実行しやすくすることにより触媒のＮＯｘ浄化機能を維持させることができる。
【００４８】
そして、上述して実施例では、触媒３１の劣化が大きいほどファイアリング時間ｔｒが短くなるように設定されたマップを用いてファイアリング時間ｔｒを設定するとしたが、図１０に示すように、ファイアリング時間ｔｒを触媒３１の劣化度に基づいてステップ的に定めたマップを用いてファイアリング時間ｔｒを設定してもよい。こうしても、燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施例のハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】本実施例のエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】本実施例のエンジン制御ルーチンである。
【図４】燃料カット処理の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本実施例の閾値ｔｊのマップである。
【図６】本実施例のファイアリング時間ｔｒのマップである。
【図７】触媒コンバータ３０及び副触媒コンバータ３２の構成の概略を示す構成図である。
【図８】本実施例の閾値ｔｊのマップである。
【図９】本実施例の閾値ｔｊのマップである。
【図１０】本実施例のファイアリング時間ｔｒのマップである。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ハイブリッド自動車、１２  動力分配統合機構、１２ａ  サンギヤ、１２ｂ  リングギヤ１２ｂ、１２ｃ  ピニオンギヤ、１２ｄ  キャリア、１４  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、１５  チェーンベルト、１６  バッテリ、１７  駆動軸、１８  デファレンシャルギヤ、１９  駆動輪、２０  エンジン、２１  エアクリーナ、２２  スロットルバルブ、２３  インジェクタ、２４  吸気バルブ、２５  点火プラグ、２６  ピストン、２７  クランクシャフト、２８  エアフローメータ、２９  イグニッションコイル、３０  触媒コンバータ、３１  触媒、３２  副触媒コンバータ、３３  触媒、３４  排気管、３５  第１酸素センサ、３６  第２酸素センサ、３８  温度センサ、５０  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2005233115.tif 000003
【図２】
2005233115.tif 000004
【図３】
2005233115.tif 000005
【図４】
2005233115.tif 000006
【図５】
2005233115.tif 000007
【図６】
2005233115.tif 000008
【図７】
2005233115.tif 000009
【図８】
2005233115.tif 000010
【図９】
2005233115.tif 000011
【図１０】
2005233115.tif 000012