(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気工程、圧縮工程、膨張行程及び排気工程を繰り返す複数の気筒を備えた内燃機関と、前記内燃機関の排気通路内に設けられＮＯｘ還元機能を有する触媒とを備える動力系における前記内燃機関の制御装置において、
前記気筒のうち、前記圧縮工程、前記膨張行程及び前記排気工程の少なくともいずれか１つの工程において停止する状態にある気筒の中に燃料を供給すると共に前記停止後の前記内燃機関の再始動時に前記供給された燃料が燃焼しないように前記内燃機関を制御する制御手段を備え、
前記停止する状態は、
前記内燃機関のピストン又はロータの運動が完全に停止した状態、又は、
前記ピストン又は前記ロータが次工程に移る前に停止しようとする状態である、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の前記気筒のうち、前記排気工程において停止する状態にあるものの中に燃料を供給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。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の前記気筒のうち、前記膨張工程において停止する状態にあるものの中に燃料を供給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。
【請求項４】
前記動力系は、前記内燃機関の動力の停止時において駆動するモータを備え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。
【請求項５】
前記内燃機関は所定の停止条件が成立した場合に停止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。
【請求項６】
前記触媒は三元触媒であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車両は、車両動力系として内燃機関と電動機を有するものである。ハイブリッド車両では内燃機関が停止される場合がある。内燃機関停止時には燃料が供給されず、排気通路に酸素を含む空気が充満する。
【０００３】
機関停止時には三元触媒に多量の酸素が流入し、三元触媒には多量の酸素が蓄積される可能性がある。ここで、機関停止以前に減速時等の燃料カット運転を行っていると、更に、三元触媒には多量の酸素が蓄積されることになる。三元触媒は酸素の蓄積が多い場合にはＮＯｘの還元効率が低くなるため、従って、次に内燃機関を始動させた場合にはＮＯｘの排出量が増加する場合がある。
【０００４】
かかる車両動力系を備えたハイブリッド車両は、例えば特開２０００−１０４５８８号公報に記載されている。この動力系制御装置においては、内燃機関始動後において、空燃比をリッチとすることにより、酸素蓄積の影響を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関の制御装置においては、内燃機関始動後の空燃比を制御しているが、このような制御では内燃機関再始動時における触媒のＮＯｘ還元開始時期が十分に早くはなく、再始動時の初期段階においてＮＯｘ還元効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関再始動時におけるＮＯｘ還元効率を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気工程、圧縮工程、膨張行程及び排気工程を繰り返す複数の気筒を備えた内燃機関と、前記内燃機関の排気通路内に設けられＮＯｘ還元機能を有する触媒とを備える動力系における前記内燃機関の制御装置において、前記気筒のうち、前記圧縮工程、前記膨張行程及び前記排気工程の少なくともいずれか１つの工程において停止する状態にある気筒の中に燃料を供給すると共に前記停止後の前記内燃機関の再始動時に前記供給された燃料が燃焼しないように前記内燃機関を制御する制御手段を備え、前記停止する状態は、内燃機関のピストン又はロータの運動が完全に停止した状態、又は、ピストン又はロータが次工程に移る前に停止しようとする状態であることを特徴とする。
【０００８】
この制御装置によれば、内燃機関の停止時に気筒内に供給された燃料は、再始動時においては触媒に到達するので、触媒における相対的酸素濃度を低減させることができ、内燃機関の始動時に機関に供給される空燃比を調整するよりも早く触媒のＮＯｘ還元機能を有効に機能させることができる。
【０００９】
また、前記制御手段は、前記複数の前記気筒のうち、前記排気工程において停止する状態にあるものの中に燃料を供給することを特徴とする。この場合、供給された燃料が再始動時において予め触媒内に到達しているので、最も早く触媒のＮＯｘ還元機能を有効に機能させることができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記複数の前記気筒のうち、前記膨張工程において停止する状態にあるものの中に燃料を供給することを特徴とする。この場合、供給された燃料を気筒内に閉じ込めることができるので、再始動時までの間において燃料が排気通路から抜けてしまうことがなく、また、比較的早く触媒のＮＯｘ還元機能を有効に機能させることができる。
【００１１】
また、前記動力系が前記内燃機関の動力の停止時において駆動するモータを備えている場合には、かかる動力系はハイブリッド車両に適用することができる。
【００１２】
また、前記内燃機関は所定の停止条件が成立した場合に停止する。所定の停止条件とは、乗り物に動力系が搭載される場合には、その速度や制動装置の起動信号であり、この場合には、いち早く燃料供給を停止して燃料消費量を低減すると共にＮＯｘ還元効率を向上させることができる。
【００１３】
また、前記触媒が三元触媒である場合には酸素蓄積量を速やかに低減することができるので、触媒からのＮＯｘ排出量を速やかに低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る内燃機関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。
【００１５】
図１は車両に搭載される動力系のブロック図である。この動力系はハイブリッド自動車に適用されるものであり、内燃機関Ｅ及び内燃機関Ｅの動力が伝達されるエネルギー変換機Ｍ／Ｇを備えている。この動力系では、内燃機関Ｅの動力の停止時においてエネルギー変換機Ｍ／Ｇをモータとして駆動する。
【００１６】
エネルギー変換機Ｍ／Ｇは内燃機関Ｅの出力の一部を電気エネルギーに変換するジェネレータとしての機能を奏するものであり、本例の場合にはモータとしても機能する。すなわち、エネルギー変換機Ｍ／Ｇは、内燃機関Ｅの出力作用対象を駆動するモータとしても機能する。なお、ジェネレータの出力電力はバッテリＢに蓄積され、その電圧は電圧計Ｖによって計測されると共に、電子制御ユニット（制御手段）ＥＣＵに入力される。
【００１７】
なお、ハイブリッド自動車において、エネルギー変換機Ｍ／Ｇは、モータとは別体とすることもできる。
【００１８】
内燃機関Ｅの出力又はモータとしてのエネルギー変換機Ｍ／Ｇの出力は、動力として出力作用対象としてのクランク軸や車輪に伝達される。エネルギー変換機Ｍ／Ｇをモータとしても機能させると、これは出力作用対象、車両においてはクランク軸や車輪を駆動することができる。
【００１９】
内燃機関Ｅは複数の気筒を備えており、各気筒にはスロットルバルブＳを介して空気が供給される。内燃機関Ｅが直接燃料噴射式のガソリンエンジンである場合には、スロットルバルブＳを介して吸入された空気は燃焼室内に噴射された燃料と混合して混合気が形成され、混合気は各気筒における燃焼室内で燃焼し、特にガソリンエンジンにおいては、燃焼室内の混合気は点火プラグｐによる点火によって燃焼する。
【００２０】
内燃機関Ｅは、吸入工程、圧縮工程、膨張行程、排気工程というサイクルを繰り返して回転力を得る装置である。ガソリンエンジンの場合、点火プラグｐの点火は膨張行程において行われる。
【００２１】
内燃機関Ｅから排出される排気ガスは、排気経路ｅを通って触媒（三元触媒）ＣＴに到達し、自動車外部に排出される。排気経路ｅ内に設けられた排気マニホールド等の二次空気混合部Ｍには、二次空気供給装置から新鮮な二次空気が供給され、排気ガスの再燃焼が行われる。二次空気はポンプＰを介して外部から二次空気混合部Ｍに送られる。
【００２２】
電子制御ユニットＥＣＵは、吸気量制御信号ＡをスロットルバルブＳに出力することによって吸入空気量を、点火時期制御信号Ｉを点火プラグｐに出力することによって点火時期を、二次空気供給量制御信号ＣをポンプＰに出力することによって二次空気供給量を制御する。
【００２３】
上述のように、この動力系は内燃機関Ｅの排気通路ｅ内に設けられＮＯｘ還元機能を有する触媒（三元触媒）ＣＴとを備えている。
【００２４】
電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅの複数の気筒のうち、圧縮工程、膨張行程及び排気工程の少なくともいずれか１つの工程において停止する状態にあるものの少なくともいずれか１つの中に燃料を供給する。燃料は各気筒に設けられたインジェクタによって直接気筒内に供給される。
【００２５】
ここで、「停止する状態」とは、気筒内のピストンの運動が完全に停止した状態であってもよいし、また、気筒内のピストンが次工程に移る前に停止しようとする状態であってもよい。なお、ロータリーエンジンの場合には、ロータと当該ロータが収容されたハウジングとの間に形成される空間を気筒とし、ピストンの状態をロータに読み替える。
【００２６】
電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅの停止後の前記内燃機関の再始動時に前記供給された燃料に点火を行わない(燃料が燃焼しない)ように内燃機関Ｅを制御する。点火を行わないためには、プラグｐに供給される点火時期制御信号ＩをＯＦＦ状態とすればよい。
【００２７】
電子制御ユニットＥＣＵを用いて制御を行うと、内燃機関Ｅの停止時に気筒内に供給された燃料は、再始動時においては触媒に到達するので、触媒における酸素濃度を低減させることができ、内燃機関の停止後に空燃比を調整するよりも早く触媒のＮＯｘ還元機能を有効に機能させることができる。
【００２８】
また、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅの複数の気筒のうち、排気工程において停止する状態にあるものの中に燃料を供給することが好ましい。この場合、供給された燃料が内燃機関Ｅの再始動時において予め触媒ＣＴ内に到達しているので、最も早く触媒のＮＯｘ還元機能を有効に機能させることができる。
【００２９】
停止時における吸気工程の気筒内に燃料を供給した場合には、最も遅く燃料が触媒ＣＴする。
【００３０】
すなわち、電子制御ユニットＥＣＵが、内燃機関Ｅの複数の気筒のうち、圧縮工程や膨張行程（非点火又は非燃焼）において停止する状態にあるものの中に燃料を供給した場合には、供給された燃料が内燃機関Ｅの再始動時において、吸気工程時の供給よりも相対的に早く触媒ＣＴ内に到達するので、触媒のＮＯｘ還元機能をいち早く有効に機能させることができる。いずれの場合も、触媒ＣＴから排出されるＮＯｘ量を低減することができる。
【００３１】
また、電子制御ユニットＥＣＵが、内燃機関Ｅの複数の気筒のうち、膨張工程において停止する状態にあるものの中に燃料を供給する場合、供給された燃料を気筒内に閉じ込めることができるので、再始動時までの間において燃料が排気通路から抜けてしまうことがなく、また、比較的早く触媒のＮＯｘ還元機能を有効に機能させることができる。
【００３２】
電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅの動力の停止時においてエネルギー変換機Ｍ／Ｇをモータとして駆動制御する。この場合、内燃機関Ｅは間欠運転できるので燃料消費量を低減することができ、また、上述の燃料供給を行うため、内燃機関Ｅ再始動時の排気ガス浄化機能を向上させることができる。
【００３３】
なお、電子制御ユニットＥＣＵは、内燃機関Ｅが停止する状態の前段階では燃料供給が遮断されるようにインジェクタを制御する。この燃料供給が遮断された状態においてもモータは回転することができる。電子制御ユニットＥＣＵは、車速が所定値以下の場合には燃料供給を遮断する。車速を所定値以下にするには、ブレーキの制動力を利用する。燃料供給が遮断された場合においても、内燃機関Ｅは車速が零となるまでの間或いは零となってからの微小期間において回転することもできる。車速が零となるまでの間は、トルクは徐々に減少する。
【００３４】
上述の触媒供給用の燃料噴射は、上記燃料遮断時から、車速が零となるまでの間の排気工程や、内燃機関Ｅの完全停止後の排気工程に行うことができる。また、双方の工程に供給してもよい。
【００３５】
図２は電子制御ユニットＥＣＵにおける具体的な制御を示すフローチャートである。動力系が間欠中（内燃機関Ｅが停止する状態）である場合（Ｓ１）、該当する工程（圧縮工程、膨張行程又は排気工程）にある気筒を識別し、識別が完了した場合には（Ｓ２）、触媒供給用の燃料噴射が既に行われたかどうかを判定し（Ｓ３）、行われていない場合には識別された気筒内に燃料噴射を行う（Ｓ４）。なお、該当する工程が膨張行程の場合には、点火を行わないこととする。また、内燃機関Ｅが回転していても、ステップＳ３において燃料噴射を行っている場合は、燃料噴射を行わなくてもよい。必要に応じて行うこともできる。
【００３６】
図３は電子制御ユニットＥＣＵにおける別の具体的な制御を示すフローチャートである。燃料供給が遮断（カット）され（Ｓ１）、車速が閾値（所定値）よりも小さい場合には（Ｓ２）、触媒供給用の燃料噴射が既に行われたかどうかを判定し（Ｓ３）、行われていない場合には所望の気筒内に燃料噴射を行う（Ｓ４）。所望の気筒は判別しておくことができる。また、ステップＳ１において運転モーとが間欠運転（内燃機関とモータの切り替え運転）を行う状態かどうかを判定してもよい。
【００３７】
上述のように、電子制御ユニットＥＣＵは、所定の停止条件が成立した場合に内燃機関Ｅが停止するように制御する。この所定の停止条件とは、乗り物としての車両においては、その速度（車速や内燃機関回転数）や制動装置（ブレーキ）の起動信号等であり、この場合には、いち早く燃料供給を停止して燃料消費量を低減すると共にＮＯｘ還元効率を向上させることができる。
【００３８】
また、上述の触媒ＣＴは三元触媒であるので、ＮＯｘ還元効率が高く、酸素蓄積量（相対的酸素濃度）を速やかに低減することができるので、触媒ＣＴからのＮＯｘ排出量を速やかに低減することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関再始動時におけるＮＯｘ還元効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に搭載される動力系のブロック図である。
【図２】電子制御ユニットＥＣＵにおける具体的な制御を示すフローチャートである。
【図３】電子制御ユニットＥＣＵにおける別の具体的な制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
ＣＴ…触媒、Ｅ…内燃機関、ｅ…排気経路、ＥＣＵ…電子制御ユニット、Ｍ…二次空気混合部、Ｍ／Ｇ…エネルギー変換機、ｐ…プラグ、Ｐ…ポンプ、Ｓ…スロットルバルブ、Ｖ…電圧計。
【図１】
0003952847.tif 000002
【図２】
0003952847.tif 000003
【図３】
0003952847.tif 000004