(57)【要約】【課題】酸素吸蔵量が過多となった三元触媒の中立化を行いながらも、粒子状物質の発生を抑制することが可能な制御装置を提供する。【解決手段】中立化モード実行時は通常モード実行時と比べて混合気の燃料のリッチ度合を大きくするリッチ度合調整部４０５、を備え、リッチ度合調整部４０５は、中立化モードの実行時に加速要求があった場合は、加速要求が無い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくするリッチ度合低減制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒（１０１）内に燃料を直接噴射するインジェクタ（１８０）を有し、前記気筒内から排出された排出ガスが三元触媒（１１）によって浄化される車両の内燃機関（１００）の制御装置（４００）であって、
前記車両への加速要求の有無を判定する加速要求判定部（４０１）と、
前記インジェクタに燃料を噴射させるとともに前記気筒内に空気を供給し、燃料と空気とからなる混合気を燃焼させる通常モードを実行する通常モード実行部（４０２）と、
前記インジェクタによる燃料の噴射を停止させた状態で前記気筒内に空気を供給する燃料カットモードを実行する燃料カットモード実行部（４０３）と、
前記燃料カットモードの実行後に、前記インジェクタによる燃料の噴射を再開させるとともに前記気筒内に空気を供給し、混合気を燃焼させる中立化モードを実行する中立化モード実行部（４０４）と、
混合気の燃料のリッチ度合を調整するリッチ度合調整部（４０５）であって、前記中立化モード実行時は前記通常モード実行時と比べて混合気の燃料のリッチ度合を大きくする前記リッチ度合調整部と、を備え、
前記リッチ度合調整部は、前記中立化モードの実行時に前記加速要求があった場合は、前記加速要求が無い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくするリッチ度合低減制御を実行することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記リッチ度合調整部は、前記リッチ度合低減制御において、前記気筒内の温度が低い場合は、該温度が高い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記リッチ度合調整部は、前記リッチ度合低減制御において、前記加速要求の直前の前記燃料カットモードの実行時間が長い場合は、該実行時間が短い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記リッチ度合調整部は、前記リッチ度合低減制御において、前記加速要求の直前の燃料カットモードの実行終了時から前記加速要求があった時までの経過時間が短い場合は、該経過時間が長い場合と比べて混合気の燃料リッチ度合を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記リッチ度合調整部は、前記リッチ度合低減制御において、前記気筒内に供給される空気の流量が大きい場合は、該流量が小さい場合と比べて混合気の燃料リッチ度合を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記リッチ度合調整部は、前記リッチ度合低減制御において、前記三元触媒の酸素吸蔵量が大きい場合は、該酸素吸蔵量が小さい場合と比べて混合気の燃料リッチ度合を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に燃料を直接噴射するインジェクタを有し、気筒内から排出された排出ガスが三元触媒によって浄化される車両の内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃費向上や、排出ガス中の有害物質の低減等を目的として、気筒内における燃料の燃焼を最適なものに制御しようとする検討が進められている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、インジェクタによる燃料の噴射時期を一時的に変化させる内燃機関の制御装置が記載されている。詳細には、当該制御装置は、燃料噴射量を増加又は減少させる過渡運転時に、燃料の噴射時期を一時的に変化させ、噴射した燃料が液状のままシリンダやピストンに付着することを抑制するものである。
【０００４】
気筒内に液状のまま付着する燃料は、内燃機関の燃焼行程で粒子状物質(Particulate Matter)を発生させる要因となることが知られている。特に、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関では、この傾向が顕著となる。下記特許文献１の制御装置は、筒内噴射式の内燃機関において燃料が液状のまま気筒内に付着することを抑制し、粒子状物質の低減を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、排出ガスが三元触媒によって浄化される内燃機関においては、上記特許文献１に記載された手法のみによる対策では、粒子状物質を十分に低減させることができないという課題があった。以下、この課題について詳述する。
【０００７】
車両に搭載される内燃機関では、車両の走行中に所定の条件が成立した場合に、気筒内への燃料の噴射を一時的に停止して燃費向上を図る「燃料カット」と称される技術が普及している。燃料カットの実行中は、車両の外部から取り込まれた空気が気筒内を通過する。このため、内燃機関の下流側に配置された三元触媒には、燃料噴射時よりも多量の酸素が供給される。
【０００８】
多量の酸素が供給された結果、三元触媒の酸素吸蔵量が過多となると、気筒内への燃料噴射を再開した際に、三元触媒が浄化機能を適切に発揮できなくなってしまう。したがって、燃料カットの実行後は、気筒内に噴射する燃料を一時的に増量して混合気を燃料リッチな状態とし、未燃の燃料を含む排出ガスを供給して三元触媒の酸素吸蔵量を低減させる「中立化」と称される処理を行うことが一般的となっている。
【０００９】
しかしながら、このような中立化を行っている際に、ユーザから車両への加速要求があった場合、混合気が燃料リッチな状態となっているにもかかわらず、燃料の噴射量を増加させる必要がある。このため、噴射した燃料を気化させることができず、燃料が液状のまま気筒内に付着してしまい、粒子状物質発生の要因になるという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸素吸蔵量が過多となった三元触媒の中立化を行いながらも、粒子状物質の発生を抑制することが可能な制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、気筒（１０１）内に燃料を直接噴射するインジェクタ（１８０）を有し、前記気筒内から排出された排出ガスが三元触媒（１１）によって浄化される車両の内燃機関（１００）の制御装置（４００）であって、前記車両への加速要求の有無を判定する加速要求判定部（４０１）と、前記インジェクタに燃料を噴射させるとともに前記気筒内に空気を供給し、燃料と空気とからなる混合気を燃焼させる通常モードを実行する通常モード実行部（４０２）と、前記インジェクタによる燃料の噴射を停止させた状態で前記気筒内に空気を供給する燃料カットモードを実行する燃料カットモード実行部（４０３）と、前記燃料カットモードの実行後に、前記インジェクタによる燃料の噴射を再開させるとともに前記気筒内に空気を供給し、混合気を燃焼させる中立化モードを実行する中立化モード実行部（４０４）と、混合気の燃料のリッチ度合を調整するリッチ度合調整部（４０５）であって、前記中立化モード実行時は前記通常モード実行時と比べて混合気の燃料のリッチ度合を大きくする前記リッチ度合調整部と、を備え、前記リッチ度合調整部は、前記触媒中立化モードの実行時に前記加速要求があった場合は、前記加速要求が無い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくするリッチ度合低減制御を実行する。
【００１２】
本発明では、中立化モードの実行時に加速要求があった場合は、加速要求が無い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくするリッチ度合低減制御を実行する。これにより、車両の加速のためにインジェクタから噴射する燃料の量を増加させても、その燃料が液状のまま気筒内に付着することを抑制することができる。この結果、燃料の燃焼に伴う粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸素吸蔵量が過多となった三元触媒の中立化を行いながらも、粒子状物質の発生を抑制することが可能な制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置が搭載された車両を示す模式図である。
【図２】図１の制御装置によって実行される制御の例を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る制御装置による制御の例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態に係る制御装置による制御の例を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第４実施形態に係る制御装置による制御の例を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第５実施形態に係る制御装置による制御の例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１６】
本発明の第１実施形態について、図１を参照しながら説明する。制御装置４００は、車両ＧＣに搭載されるガソリンエンジン１００（以下、「エンジン１００」と称する）を制御する装置である。先ず、車両ＧＣの構成について図１を参照しながら説明する。
【００１７】
尚、図１では、車両ＧＣのうちエンジン１００及びその周辺の構成のみが模式的に示されており、その他の構成については図示が省略されている。図１に示されるように、車両ＧＣは、エンジン１００と、吸気配管２００と、排気配管３００と、を備えている。
【００１８】
エンジン１００は、４つの気筒１０１を備えたガソリンエンジンである。本実施形態においては、エンジン１００は、燃料であるガソリンが気筒１０１内の燃焼室１０２に直接噴射される直噴式の内燃機関である。各気筒１０１の構成及び実行される制御は互いに同一であるから、以下の説明においては単一の気筒１０１についてのみ図示及び説明を行う。
【００１９】
各気筒１０１には、吸気バルブ１５１と、排気バルブ１５２と、開閉調整機構１９０と、点火プラグ１６０と、ピストン１７０と、インジェクタ１８０と、が設けられている。また、気筒１０１の内部には、燃料と空気との混合気が燃焼する空間として燃焼室１０２が形成されている。
【００２０】
吸気バルブ１５１は、吸気配管２００と気筒１０１との接続部分に配置されたバルブである。吸気バルブ１５１が開状態となることにより、気筒１０１内への空気の供給が開始される。また、吸気バルブ１５１が閉状態となることにより、気筒１０１内への空気の供給が停止される。
【００２１】
排気バルブ１５２は、排気配管３００と気筒１０１との接続部分に配置されたバルブである。排気バルブ１５２が開状態となることにより、気筒１０１内から排気配管３００への排出ガスの排出が開始される。また、吸気バルブ１５１が閉状態となることにより、気筒１０１内から排気配管３００への排出ガスの排出が停止される。
【００２２】
開閉調整機構１９０は、吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２をそれぞれ開閉させるための機構である。開閉調整機構１９０により、吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２がそれぞれ適切なタイミングで開閉することで、各気筒１０１において所謂吸気行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程がそれぞれ実行されることとなる。
【００２３】
開閉調整機構１９０は、ＶＶＴプーリ（不図示）等を備えた可変バルブタイミング機構として構成されている。前述した４つの行程が実行される際の吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２の開閉タイミングは、常に固定されているのではなく、開閉調整機構１９０によって変更可能となっている。
【００２４】
具体的には、排気バルブ１５２が閉状態となって排気行程が終了されるタイミングと、吸気バルブ１５１が開状態となって吸気行程が開始されるタイミングとのずれ（オーバーラップ）が、開閉調整機構１９０により調整可能となっている。吸気バルブ１５１及び排気バルブ１５２の開閉タイミングは、制御装置４００によって制御される。
【００２５】
点火プラグ１６０は、火花点火を行い、気筒１０１内に存在する燃料と空気とからなる混合気に点火するための機器である。点火プラグ１６０によって火花点火が行われるタイミング（点火時期）、すなわち燃焼行程が開始されるタイミングは、制御装置４００によって制御される。
【００２６】
ピストン１７０は、気筒１０１内において上下方向に往復移動する部材である。前述した燃焼室１０２は、気筒１０１内のうち、ピストン１７０の上方に形成されている。
【００２７】
エンジン１００の圧縮行程においては、ピストン１７０が上方に移動することによって、燃焼室１０２の容積が減少する。エンジン１００の燃焼行程においては、燃焼室１０２内における燃料の燃焼（爆発）によってピストン１７０が下方に押し下げられる。ピストン１７０の下方には、コンロッド１７１やクランクシャフト１７２が配置されている。ピストン１７０の往復移動は、このクランクシャフト１７２等によって回転運動に変換される。これにより、燃焼室１０２内で生じた爆発力が車両ＧＣの駆動力に変換される。
【００２８】
インジェクタ１８０は、気筒１０１内の燃焼室１０２に燃料を直接噴射するための開閉弁である。インジェクタ１８０によって燃料が噴射されるタイミングや、燃料の量は、制御装置４００により制御される。
【００２９】
また、気筒１０１の外部には、水温センサ１１１が設けられている。気筒１０１の外部にはエンジン１００を冷却するための冷却水が流されており、水温センサ１１１はこの冷却水の温度を検出する。また、水温センサ１１１は、制御装置４００と電気的に接続されており、検出した温度に対応する信号を制御装置４００に送信する。尚、本願において「電気的に接続」とは、有線によって接続された状態に限定される意味ではなく、無線により互いに通信可能とされた状態をも含みうるものとする。
【００３０】
吸気配管２００は、気筒１０１に空気を供給するための配管である。吸気配管２００にはスロットルバルブ（不図示）が配置されている。ユーザがアクセル２０を操作すると、当該操作に応じてスロットルバルブが開閉することで、吸気配管２００を介して気筒１０１に供給される空気の流量（吸気流量）が調整される。また、吸気配管２００には、フローセンサ２１１が設けられている。
【００３１】
フローセンサ２１１は、制御装置４００と電気的に接続されている。フローセンサ２１１は、吸気配管２００を介して気筒１０１に供給される空気の流量を検出し、検出した流量に対応する信号を制御装置４００に送信する。
【００３２】
排気配管３００は、エンジン１００の各気筒１０１から排出される排出ガスを取り入れて内部に流し、合流させて車両ＧＣの外部へと導くマニホールド状の配管である。排気配管３００には、浄化機能部１０と、空燃比センサ３１１と、Ｏ２センサ３１２と、が設けられている。
【００３３】
浄化機能部１０は、三元触媒１１と、フィルタ１２とからなる。三元触媒１１は、例えばハニカム状を呈し、排気配管３００を流れる排出ガスを通過させることができるように構成されている。三元触媒１１は、金属触媒であるプラチナ、パラジウム、ロジウムを担持した触媒担体（不図示）を内部に有している。三元触媒１１は、これら金属触媒の触媒作用によって、排出ガス中の有害物質（炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物）を酸化又は還元することで浄化する。
【００３４】
フィルタ１２は、三元触媒１１よりも下流側の排気配管３００に設けられている。フィルタ１２は、例えばハニカム状を呈し、三元触媒１１側から流れてくる排出ガスを通過させることができるように構成されている。フィルタ１２は、ＧＰＦ（Gasoline Particle Filter）とも称され、通過する排出ガス中の粒子状物質を捕集することで除去し、排出ガスを浄化する。
【００３５】
空燃比センサ３１１は、排気配管３００のうち浄化機能部１０よりも上流側に設けられている。空燃比センサ３１１は、エンジン１００から排出され排気配管３００を流れる排出ガスの空燃比を検出する。また、空燃比センサ３１１は、制御装置４００と電気的に接続され、検出した空燃比に対応する信号を制御装置４００に送信する。
【００３６】
Ｏ２センサ３１２は、排気配管３００のうち浄化機能部１０よりも下流側に設けられている。Ｏ２センサ３１２は、浄化機能部１０を通過した排出ガスの酸素濃度を検出する。また、Ｏ２センサ３１２は、制御装置４００と電気的に接続されており、検出した酸素濃度に対応する信号を制御装置４００に送信する。
【００３７】
次に、制御装置４００について説明する。制御装置４００は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、デジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、制御装置４００には機能的な制御ブロックが構成される。
【００３８】
図１は、制御装置４００を、機能的な制御ブロック図として示している。尚、制御装置４００を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図１に示す制御ブロックに分割されている必要はなく、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。後述する処理を実行できるように構成されていれば、制御装置４００の内部の実際の構成は当業者が適宜変更できるものである。
【００３９】
制御装置４００は、フローセンサ２１１等の各種センサや、開閉調整機構１９０等の各種アクチュエータと電気的に接続されており、エンジン１００の運転を制御する電子機器である。制御装置４００は、加速要求判定部４０１と、通常モード実行部４０２と、燃料カットモード実行部４０３と、中立化モード実行部４０４と、リッチ度合調整部４０５と、気筒内温度推定部４０６と、酸素吸蔵量推定部４０７と、を有している。
【００４０】
加速要求判定部４０１は、ユーザのアクセル２０の操作に基づいて、ユーザから車両ＧＣへの加速要求の有無を判定する部分である。具体的には、加速要求判定部４０１は、ユーザがアクセル２０の踏み込み量を大きくしたことに基づいて、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求していると判定する。
【００４１】
通常モード実行部４０２は、気筒１０１内において燃料を燃焼させ、エンジン１００によって駆動力を発生させて車両ＧＣを走行させるための「通常モード」を実行する部分である。具体的には、通常モード実行部４０２は、インジェクタ１８０に燃料を噴射させるとともに気筒１０１内に空気を供給し、燃料と空気とからなる混合気を燃焼させる。通常モードにおけるインジェクタ１８０の燃料噴射量や、空気の供給量は、加速要求判定部４０１による判定結果に基づいて決定される。
【００４２】
燃料カットモード実行部４０３は、気筒１０１内において燃料を燃焼させることなく、エンジン１００による駆動力を発生させずに車両ＧＣを走行させるための「燃料カットモード」を実行する部分である。具体的には、燃料カットモード実行部４０３は、車両ＧＣが減速している際や、慣性で走行している際などに、インジェクタ１８０による燃料の噴射を停止させた状態で、気筒１０１内に空気を供給する。この燃料カットモードの実行によって、エンジン１００における燃料の消費を抑制し、燃費を向上させることが可能となる。
【００４３】
中立化モード実行部４０４は、燃料カットモードの実行後に、三元触媒１１の機能回復を行うための「中立化モード」を実行する部分である。三元触媒１１は、燃料カットモードの実行時に多量の酸素が供給されて酸素吸蔵量が過多となると、その浄化機能を適切に発揮できなくなってしまう。そこで、この中立化モードでは、三元触媒１１の酸素吸蔵量を低減させる「中立化」と称される処理を行う。具体的には、中立化モード実行部４０４は、燃料カットモードの実行後に、インジェクタ１８０による燃料の噴射を再開させるとともに気筒１０１内に空気を供給し、混合気を燃焼させる。中立化モード実行時の混合気の燃料のリッチ度合は、通常モード実行時と比べて大きくなるように設定される。したがって、中立化モードの実行によって、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、この結果、三元触媒１１の中立化を行うことが可能となる。
【００４４】
リッチ度合調整部４０５は、気筒１０１内の混合気の燃料のリッチ度合を調整する部分である。具体的には、リッチ度合調整部４０５は、インジェクタ１８０が噴射する燃料の量、噴射時期、噴射回数、圧力や、点火プラグ１６０の点火エネルギー、点火時期、点火回数等を適宜調整することで、混合気の燃料のリッチ度合を調整する。
【００４５】
気筒内温度推定部４０６は、気筒１０１内の温度を推定する部分である。気筒１０１内の温度は、冷却水の温度と比例的な相関がある。したがって、気筒内温度推定部４０６は、水温センサ１１１から受信する信号に基づいて所定の演算を行うことで、気筒１０１内の温度の推定値を算出する。
【００４６】
酸素吸蔵量推定部４０７は、三元触媒１１の酸素吸蔵量を推定する部分である。三元触媒１１の酸素吸蔵量が飽和に近づくと、三元触媒１１の下流側に設けられたＯ２センサ３１２によって検出される酸素濃度が増加する傾向を示す。したがって、酸素吸蔵量推定部４０７は、Ｏ２センサ３１２から受信する信号に基づいて所定の演算を行うことで、三元触媒１１の酸素吸蔵量の推定値を算出する。
【００４７】
続いて、図２を参照しながら、制御装置４００による制御の例について説明する。尚、以下では簡便のため、詳細には制御装置４００の通常モード実行部４０２等の各部分によって行われる処理も、総括して制御装置４００が行うとして説明する。
【００４８】
図２に示されるように、時刻ｔ１１までは、制御装置４００は、燃料カットモードを実行することなく、通常モードを実行して車両ＧＣを走行させている。すなわち、気筒１０１内において燃料を燃焼させ、エンジン１００によって駆動力を発生させて車両ＧＣを走行させている。時刻ｔ１１における気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ１４であり、理論空燃比である１４．７程度である。
【００４９】
時刻ｔ１１で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を開始する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた通常モードから燃料カットモードへの切り替えを行う。燃料カットモードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が停止され、気筒１０１内に空気のみが供給される。これにより、気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ１５に上昇する。一方、気筒１０１内の温度は、気筒１０１内における燃料の燃焼が停止して空気のみが供給されることによって低下する。尚、燃料カットモード実行時は、気筒１０１内は空気のみによって満たされるため、ＡＦ１５はＡＦ１４と比べて極めて大きな値となるが、図２では簡略して図示している。
【００５０】
時刻ｔ１２で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を終了する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた燃料カットモードから中立化モードへの切り替えを行う。中立化モードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が再開され、気筒１０１内において燃料が燃焼する。制御装置４００は、中立化モードにおいて、気筒１０１内の混合気の空燃比がＡＦ１１となるように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。これにより、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、三元触媒１１の中立化を行う。
【００５１】
中立化モードを実行している時刻ｔ１３で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気のリッチ度合を小さくする「リッチ度合低減制御」を実行する。すなわち、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気の空燃比を、加速要求が無い場合と比べて大きくする。図２では、加速要求が無い場合の空燃比が破線で図示されている。
【００５２】
この後、制御装置４００は再び通常モードを実行し、車両ＧＣを走行させているものとする。
【００５３】
時刻ｔ１４で、制御装置４００は、時刻ｔ１１同様に燃料カットモードの実行を開始する。また、時刻ｔ１５で、制御装置４００は、時刻ｔ１２同様に燃料カットモードの実行を終了し、中立化モードの実行を開始する。
【００５４】
中立化モードを実行している時刻ｔ１６で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、リッチ度合低減制御を実行する。この時刻ｔ１６における気筒１０１内の温度Ｔ１は、時刻ｔ１５における気筒１０１内の温度Ｔ２よりも低い値である。
【００５５】
また、時刻ｔ１６後のリッチ度合低減制御における気筒１０１内の温度は、時刻ｔ１３後のリッチ度合低減制御における気筒１０１内の温度よりも低い値で推移する。この場合、制御装置４００は、時刻ｔ１６後の混合気の燃料のリッチ度合を、時刻ｔ１３後のものよりも小さくするように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。
【００５６】
以上のように、本発明の第１実施形態では、中立化モードの実行時に加速要求があった場合は、加速要求が無い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくするリッチ度合低減制御を実行する。これにより、車両ＧＣの加速のためにインジェクタ１８０から噴射する燃料の量を増加させても、その燃料が液状のまま気筒１０１内に付着することを抑制することができる。この結果、燃料の燃焼に伴う粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、制御装置４００では、リッチ度合低減制御において、気筒１０１内の温度が低い場合は、該温度が高い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくする。したがって、気筒１０１内の温度が低く、そのためインジェクタ１８０から噴射する燃料が気化し難い場合でも、混合気の燃料のリッチ度合を小さくすることで、燃料が液状のまま気筒１０１内に付着することを抑制することができる。
【００５８】
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照しながら説明する。本第２実施形態は、制御装置４００による制御が前述した第１実施形態と異なる。第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用いて、重複する説明は適宜省略する。
【００５９】
図３に示されるように、時刻ｔ２１までは、制御装置４００は、燃料カットモードを実行することなく、通常モードを実行して車両ＧＣを走行させている。すなわち、気筒１０１内において燃料を燃焼させ、エンジン１００によって駆動力を発生させて車両ＧＣを走行させている。時刻ｔ２１における気筒１０１内の混合気の空燃比は、ＡＦ２４であり、理論空燃比である１４．７程度である。
【００６０】
時刻ｔ２１で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を開始する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた通常モードから燃料カットモードへの切り替えを行う。燃料カットモードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が停止され、気筒１０１内に空気のみが供給される。これにより、気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ２５に上昇する。尚、燃料カットモード実行時は、気筒１０１内は空気のみによって満たされるため、ＡＦ２５はＡＦ２４と比べて極めて大きな値となるが、図３では簡略して図示している。
【００６１】
時刻ｔ２２で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を終了する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた燃料カットモードから中立化モードへの切り替えを行う。中立化モードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が再開され、気筒１０１内において燃料が燃焼する。制御装置４００は、中立化モードにおいて、気筒１０１内の混合気の空燃比がＡＦ２１となるように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。これにより、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、三元触媒１１の中立化を行う。
【００６２】
中立化モードを実行している時刻ｔ２３で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気のリッチ度合を小さくする「リッチ度合低減制御」を実行する。すなわち、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気の空燃比を、加速要求が無い場合と比べて大きくする。図３では、加速要求が無い場合の空燃比が破線で図示されている。
【００６３】
この後、制御装置４００は再び通常モードを実行し、車両ＧＣを走行させているものとする。
【００６４】
時刻ｔ２４で、制御装置４００は、時刻ｔ２１同様に燃料カットモードの実行を開始する。また、時刻ｔ２５で、制御装置４００は、時刻ｔ２２同様に燃料カットモードの実行を終了し、中立化モードの実行を開始する。制御装置４００が時刻ｔ２４から時刻ｔ２５にかけて実行した燃料カットモードの時間ｔａ２は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２にかけて実行した燃料カットモードの時間ｔａ１よりも長い。
【００６５】
中立化モードを実行している時刻ｔ２６で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、リッチ度合低減制御を実行する。この場合、制御装置４００は、時刻ｔ２６後の混合気の燃料のリッチ度合を、時刻ｔ２３後のものよりも小さくするように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。
【００６６】
以上のように、本発明の第２実施形態では、リッチ度合低減制御において、加速要求の直前の燃料カットモードの実行時間が長い場合は、該実行時間が短い場合と比べて混合気の燃料のリッチ度合を小さくする。燃料カットモードの実行時間が長時間となると、供給される空気によって気筒１０１内の温度が大きく低下する傾向がある。
【００６７】
したがって、本第２実施形態では、燃料カットモードの実行時間が長い場合は混合気の燃料のリッチ度合を小さくすることで、車両ＧＣの加速のためにインジェクタ１８０から噴射する燃料の量を増加させても、その燃料が液状のまま気筒１０１内に付着することを抑制することができる。この結果、燃料の燃焼に伴う粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００６８】
尚、本願において「加速要求の直前の燃料カットモード」とは、ユーザからの加速要求の前に制御装置４００が実行した燃料カットモードのうち、当該加速要求に最も近い時期に実行した燃料カットモードを意味する。
【００６９】
次に、本発明の第３実施形態について、図４を参照しながら説明する。本第３実施形態は、制御装置４００による制御が前述した実施形態と異なる。前述した実施形態と同一の構成については同一の符号を用いて、重複する説明は適宜省略する。
【００７０】
図４に示されるように、時刻ｔ３１までは、制御装置４００は、燃料カットモードを実行することなく、通常モードを実行して車両ＧＣを走行させている。すなわち、気筒１０１内において燃料を燃焼させ、エンジン１００によって駆動力を発生させて車両ＧＣを走行させている。時刻ｔ３１における気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ３４であり、理論空燃比である１４．７程度である。
【００７１】
時刻ｔ３１で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を開始する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた通常モードから燃料カットモードへの切り替えを行う。燃料カットモードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が停止され、気筒１０１内に空気のみが供給される。これにより、気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ３５に上昇する。尚、燃料カットモードでは気筒１０１内は空気のみによって満たされるため、ＡＦ３５はＡＦ３４と比べて極めて大きな値となるが、図３では簡略して図示している。
【００７２】
時刻ｔ３２で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を終了する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた燃料カットモードから中立化モードへの切り替えを行う。中立化モードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が再開され、気筒１０１内において燃料が燃焼する。制御装置４００は、中立化モードにおいて、気筒１０１内の混合気の空燃比がＡＦ３１となるように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。これにより、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、三元触媒１１の中立化を行う。
【００７３】
中立化モードを実行している時刻ｔ３３で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気のリッチ度合を小さくする「リッチ度合低減制御」を実行する。すなわち、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気の空燃比を、加速要求が無い場合と比べて大きくする。図４では、加速要求が無い場合の空燃比が破線で図示されている。
【００７４】
この後、制御装置４００は再び通常モードを実行し、車両ＧＣを走行させているものとする。
【００７５】
時刻ｔ３４で、制御装置４００は、時刻ｔ３１同様に燃料カットモードの実行を開始する。また、時刻ｔ３５で、制御装置４００は、時刻２２同様に燃料カットモードの実行を終了し、中立化モードの実行を開始する。
【００７６】
中立化モードを実行している時刻ｔ３６で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、リッチ度合低減制御を実行する。この場合、制御装置４００は、時刻ｔ３６後の混合気の燃料のリッチ度合を、時刻ｔ３３後のものよりも小さくするように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。時刻ｔ３５から時刻ｔ３６までの経過時間ｔｂ２は、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの経過時間ｔｂ１よりも短い。
【００７７】
以上のように、本発明の第３実施形態では、リッチ度合低減制御において、加速要求の直前の燃料カットモードの実行終了時から加速要求があった時までの経過時間が短い場合は、該経過時間が長い場合と比べて混合気の燃料リッチ度合を小さくする。燃料カットモードの実行終了時から加速要求までの間は、中立化モードにおける燃料の燃焼によって気筒１０１内が加熱される。しかしながら、加速要求の直前の燃料カットモードの実行終了時から加速要求があった時までの経過時間が短い場合は、それに伴い気筒１０１内の加熱時間も短くなるため、気筒１０１内の温度が低くなる傾向がある。
【００７８】
したがって、本第３実施形態では、加速要求の直前の燃料カットモードの実行終了時から加速要求があった時までの経過時間が短い場合は、混合気の燃料のリッチ度合を小さくすることで、車両ＧＣの加速のためにインジェクタ１８０から噴射する燃料の量を増加させても、その燃料が液状のまま気筒１０１内に付着することを抑制することができる。この結果、燃料の燃焼に伴う粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００７９】
次に、本発明の第４実施形態について、図５を参照しながら説明する。本第４実施形態は、制御装置４００による制御が前述した実施形態と異なる。前述した実施形態と同一の構成については同一の符号を用いて、重複する説明は適宜省略する。
【００８０】
図５に示されるように、時刻ｔ４１までは、制御装置４００は、燃料カットモードを実行することなく、通常モードを実行して車両ＧＣを走行させている。すなわち、気筒１０１内において燃料を燃焼させ、エンジン１００によって駆動力を発生させて車両ＧＣを走行させている。時刻ｔ４１における気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ４４であり、理論空燃比である１４．７程度である。
【００８１】
時刻ｔ４１で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を開始する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた通常モードから燃料カットモードへの切り替えを行う。燃料カットモードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が停止され、気筒１０１内に空気のみが供給される。これにより、気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ４５に上昇する。尚、燃料カットモードでは気筒１０１内は空気のみによって満たされるため、ＡＦ４５はＡＦ４４と比べて極めて大きな値となるが、図５では簡略して図示している。
【００８２】
時刻ｔ４２で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を終了する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた燃料カットモードから中立化モードへの切り替えを行う。中立化モードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が再開され、気筒１０１内において燃料が燃焼する。制御装置４００は、中立化モードにおいて、気筒１０１内の混合気の空燃比がＡＦ４１となるように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。これにより、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、三元触媒１１の中立化を行う。
【００８３】
中立化モードを実行している時刻ｔ４３で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気のリッチ度合を小さくする「リッチ度合低減制御」を実行する。すなわち、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気の空燃比を、加速要求が無い場合と比べて大きくする。図５では、加速要求が無い場合の空燃比が破線で図示されている。
【００８４】
この後、制御装置４００は再び通常モードを実行し、車両ＧＣを走行させているものとする。
【００８５】
時刻ｔ４４で、制御装置４００は、時刻ｔ４１同様に燃料カットモードの実行を開始する。また、時刻ｔ４５で、制御装置４００は、時刻ｔ４２同様に燃料カットモードの実行を終了し、中立化モードの実行を開始する。
【００８６】
中立化モードを実行している時刻ｔ４６で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、リッチ度合低減制御を実行する。時刻ｔ４６以降に気筒１０１内に供給される空気の流量はａ１以上となり、時刻ｔ４３以降に気筒１０１内に供給される空気の流量よりも大きい値で推移する。この場合、制御装置４００は、時刻ｔ４６後の混合気の燃料のリッチ度合を、時刻ｔ４３後のものよりも小さくするように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。
【００８７】
以上のように、本発明の第４実施形態では、リッチ度合低減制御において、気筒１０１内に供給される空気の流量が大きい場合は、該流量が小さい場合と比べて混合気の燃料リッチ度合を小さくする。気筒１０１内に供給される空気の流量が大きい場合、それに伴って燃料の噴射量も大きくする必要があり、この結果、液状のまま気筒１０１内に付着する燃料の量が増加する傾向がある。
【００８８】
したがって、本第４実施形態では、気筒１０１内に供給される空気の流量が大きい場合は、混合気の燃料のリッチ度合を小さくすることで、車両ＧＣの加速のためにインジェクタ１８０から噴射する燃料の量を増加させても、その燃料が液状のまま気筒１０１内に付着することを抑制することができる。この結果、燃料の燃焼に伴う粒子状物質の発生を抑制することが可能となる。
【００８９】
次に、本発明の第５実施形態について、図６を参照しながら説明する。本第５実施形態は、制御装置４００による制御が前述した実施形態と異なる。前述した実施形態と同一の構成については同一の符号を用いて、重複する説明は適宜省略する。
【００９０】
図６に示されるように、時刻ｔ５１までは、制御装置４００は、燃料カットモードを実行することなく、通常モードを実行して車両ＧＣを走行させている。すなわち、気筒１０１内において燃料を燃焼させ、エンジン１００によって駆動力を発生させて車両ＧＣを走行させている。時刻ｔ５１における気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ５４であり、理論空燃比である１４．７程度である。
【００９１】
時刻ｔ５１で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を開始する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた通常モードから燃料カットモードへの切り替えを行う。燃料カットモードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が停止され、気筒１０１内に空気のみが供給される。これにより、気筒１０１内の混合気の空燃比はＡＦ５５に上昇する。また、時刻ｔ５１でＳ１であった三元触媒１１の酸素吸蔵量は、気筒１０１内に空気のみが供給され、三元触媒１１に多量の酸素が供給されることに伴って上昇する。尚、燃料カットモードでは気筒１０１内は空気のみによって満たされるため、ＡＦ５５はＡＦ５４と比べて極めて大きな値となるが、図５では簡略して図示している。
【００９２】
時刻ｔ５２で、制御装置４００は、燃料カットモードの実行を終了する。すなわち、制御装置４００は、それまで実行していた燃料カットモードから中立化モードへの切り替えを行う。中立化モードの実行開始により、インジェクタ１８０による燃料の噴射が再開され、気筒１０１内において燃料が燃焼する。制御装置４００は、中立化モードにおいて、気筒１０１内の混合気の空燃比がＡＦ５１となるように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。これにより、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、酸素吸蔵量がＳ３まで増加している三元触媒１１の中立化を行う。
【００９３】
中立化モードを実行している時刻ｔ５３で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気のリッチ度合を小さくする「リッチ度合低減制御」を実行する。すなわち、制御装置４００は、気筒１０１内の混合気の空燃比を、加速要求が無い場合と比べて大きくする。図５では、加速要求が無い場合の空燃比が破線で示されている。
【００９４】
この後、制御装置４００は再び通常モードを実行し、車両ＧＣを走行させているものとする。
【００９５】
時刻ｔ５４で、制御装置４００は、時刻ｔ５１同様に燃料カットモードの実行を開始する。また、時刻ｔ５５で、制御装置４００は、時刻ｔ５２同様に燃料カットモードの実行を終了し、中立化モードの実行を開始する。これにより、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、酸素吸蔵量がＳ４まで増加している三元触媒１１の中立化を行う。
【００９６】
中立化モードを実行している時刻ｔ５６で、ユーザが車両ＧＣに対して加速を要求すると、制御装置４００は、リッチ度合低減制御を実行する。時刻ｔ５６における三元触媒１１の酸素吸蔵量Ｓ２は、時刻ｔ５３における三元触媒１１の酸素吸蔵量Ｓ１よりも大きい。この場合、制御装置４００は、時刻ｔ５６後の混合気の燃料のリッチ度合を、時刻ｔ５３後のものよりも大きくするように、インジェクタ１８０や、点火プラグ１６０等を制御する。
【００９７】
以上のように、本発明の第５実施形態では、リッチ度合低減制御において、三元触媒１１の酸素吸蔵量が大きい場合は、該酸素吸蔵量が小さい場合と比べて混合気の燃料リッチ度合を大きくする。三元触媒１１の酸素吸蔵量が大きい場合、三元触媒が浄化機能を適切に発揮できなくなっており、排出ガスとともに有害物質が車両ＧＣの外部に排出されているおそれがある。
【００９８】
したがって、本第５実施形態では、三元触媒１１の酸素吸蔵量が大きい場合は、混合気の燃料リッチ度合を大きくすることで、未燃の燃料を含む排出ガスを三元触媒１１に供給し、三元触媒１１の酸素吸蔵量を低減させる中立化を優先的に行う。この結果、三元触媒１１の浄化機能の低下による有害物質の発生を抑制することが可能となる。
【００９９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【０１００】
例えば、前述した各実施形態では、制御装置４００は気筒１０１内の推定温度等の指標に基づいて混合気の燃料のリッチ度合を調整している。しかしながら、本発明は、混合気の燃料のリッチ度合を、一つの指標に基づいて調整するものに限定されるものではない。すなわち、混合気の燃料のリッチ度合を大きくするか又は小さくするかの判断を指標毎に行うとともに、各判断の結果に重みづけをするなどして総合的に判断し、その総合的な判断に基づいて燃料のリッチ度合を調整することも可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１：三元触媒
１００：エンジン（内燃機関）
１０１：気筒
１８０：インジェクタ
４００：制御装置
４０１：加速要求判定部
４０２：通常モード実行部
４０３：燃料カットモード実行部
４０４：中立化モード実行部
４０５：リッチ度合調整部
ＧＣ：車両
【図１】
2016200125.tif 000003
【図２】
2016200125.tif 000004
【図３】
2016200125.tif 000005
【図４】
2016200125.tif 000006
【図５】
2016200125.tif 000007
【図６】
2016200125.tif 000008