(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒に吸蔵された酸素をパージするための余分の燃料量を抑制する。【解決手段】還流通路５６は、排気通路３６に接続された吸気口５６ａと吸気通路３２に接続された排気口５６ｂとを有して浄化ガスを還流させる。ＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂは、還流通路５６による浄化ガスの還流を調整するべく、吸気口５６ａの近傍および排気口５６ｂの近傍にそれぞれ設けられる。ＥＣＵ６４は、燃料カット期間の開始時にＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂを閉じ、燃料カット期間の終了時にＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂを開くとともにリッチ噴射を実行する。【選択図】図１
2016180342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カット期間に排気浄化触媒に吸蔵された酸素をパージするべく前記燃料カット期間の経過後に燃料成分を前記排気浄化触媒に供給する内燃機関の制御装置であって、
排気通路に接続された吸気口と吸気通路に接続された排気口とを有して排気を還流させる環流通路、
前記吸気口および前記排気口の各々の近傍に設けられ、前記還流通路による前記排気の還流を調整するバルブ、および
前記燃料カット期間に前記バルブを閉じかつ前記燃料カット期間の経過後に前記バルブを開くバルブ制御手段を備える、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料カット期間に排気浄化触媒（以下、単に「触媒」と言う。）に吸蔵された酸素を消費するべく、燃料カット期間の経過後に燃料成分を排気浄化触媒に供給する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置の一例が、特許文献１に開示されている。この文献によれば、アイドルストップ条件が成立すると、燃料がカットされるとともに、ＥＧＲ制御弁が全開される。還流排気ガスによって酸素濃度が低下した吸気は、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される。これによって、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ことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３０８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料カット状態でのエンジンの惰性回転が続くと、ＥＧＲパイプ内の還流排気ガスに含まれる酸素の割合が徐々に増大する。この結果、エンジンが再始動される時点では、触媒に吸蔵された酸素が飽和状態に達している場合がある。このような状態で酸素をパージするには燃料を触媒に供給する必要があり、パージのための燃料が余分に必要となる。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、触媒に吸蔵された酸素をパージするための燃料を抑制することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料カット期間に排気浄化触媒に吸蔵された酸素をパージするべく燃料カット期間の経過後に燃料成分を排気浄化触媒に供給する内燃機関の制御装置であって、排気通路に接続された吸気口と吸気通路に接続された排気口とを有して排気を還流させる環流通路、吸気口および排気口の各々の近傍に設けられ、還流通路による排気の還流を調整するバルブ、および燃料カット期間にバルブを閉じかつ燃料カット期間の経過後にバルブを開くバルブ制御手段を備える。
【発明の効果】
【０００７】
排気通路を流れる排気は、還流通路を経て吸気通路に還流される。ただし、燃料カット期間にはバルブが閉じられ、排気は還流通路に閉じ込められる。還流通路内の排気は、燃料カット期間が経過した後に、吸気通路，内燃機関および排気通路を経て触媒に供給される。燃料カット期間に触媒に吸蔵された酸素は、こうして供給された排気に含まれる一酸化炭素および炭化水素によってパージされる。これによって、触媒に吸蔵された酸素をパージするための燃料を抑制することができる。
【０００８】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。
【図２】この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は燃料カットが終了した後の空燃比の変化の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は燃料カットが終了した後の触媒内酸素濃度の変化の一例を示すグラフである。
【図４】図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１および図２を参照して、この実施例の車両１０は、４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。気筒１４に設けられた燃焼室１６には、吸気弁１８を介して吸気通路３２が接続され、排気弁２０を介して排気通路３６が接続される。なお、図１では単一の気筒１４しか示していないが、エンジン１２は複数の気筒１４，１４，…を有する。吸気通路３２は、吸気弁１８の上流の位置で各気筒１４に分岐する。
【００１１】
吸気通路３２には、大気から粉塵を分離するエアクリーナ３４と、バルブモータ４２によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３８と、吸気通路３２に燃料を噴射するべく各気筒１４に割り当てられた燃料噴射装置４０とが設けられる。スロットルバルブ３８よりも下流でかつ燃料噴射装置４０よりも上流の位置（吸気通路３２の分岐位置）には、空気流量を平準化するためのサージタンク４４が設けられる。
【００１２】
イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われると、ＥＣＵ（制御装置）６４は、エンジン１２を始動するべく図２に示すリレー７４をオンする。バッテリ７８の電力はオン状態のリレー７４を介してスタータ７６に供給され、スタータ７６はバッテリ７８の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン１２が始動する。
【００１３】
アイドル状態では、スロットルバルブ３８は、アイドル状態を維持できる開度を示すように、バルブモータ４２によって調整される。エアクリーナ３４を経た吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量は、スロットルバルブ３８の開度によって規定される。空気と燃料とを混合した混合気は、後述するリッチ噴射時を除いて、理論空燃比を示す。この状態からアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれると、ＥＣＵ６４は、アクセルポジションセンサ６２の検知結果を参照してバルブモータ４２を駆動する。スロットルバルブ３８はバルブモータ４２によって開かれ、これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量が増大する。
【００１４】
吸入空気と噴射燃料とを混合した混合気は、吸気弁１８が開かれたときに燃焼室１６に供給される。供給された混合気は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合されたピストン２２が上死点に達する直前に、点火プラグ３０によって点火される。ピストン２２は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト２６が回転する。クランクシャフト２６にはフライホイール２８が装着され、クランクシャフト２６の回転数つまりエンジン１２の回転数のぶれはフライホイール２８によって抑制される。
【００１５】
クランクシャフト２６の回転力は、図２に示すトルクコンバータ６６および無段変速機６８を介して、ドライブシャフト（図示せず）に伝達される。これによって、車両１０が前進または後進する。クランクシャフト２６の回転力はまた、ベルト７０を介してオルタネータ７２の回転軸７２ｓに伝達される。回転軸７２ｓの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ７８に蓄えられる。
【００１６】
図１に戻って、混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁２０が開かれたときに燃焼室１６から排出され、排気通路３６を介してマフラー４６に供給される。マフラー４６に設けられた触媒４８は、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を酸化・還元し、水，二酸化炭素および窒素を生成する。車両１０からは、こうして浄化されたガスが排出される。ただし、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を完全に酸化・還元できる訳ではなく、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物の各々の一部は浄化ガスに混在する。
【００１７】
排気通路３６のうち触媒４８の上流側の位置には酸素濃度センサ５０が設けられ、排気通路３６のうち触媒４８の下流側の位置には酸素濃度センサ５２が設けられる。ＥＣＵ６４は、酸素濃度センサ５０および５２の検知結果に基づいて、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量に調整する。
【００１８】
ＥＧＲ装置５４をなす還流通路５６は、排気通路３６に接続された吸気口５６ａと吸気通路３２に接続された排気口５６ｂとを有して、排気通路３６および吸気通路３２を互いに結合する。より詳しくは、吸気口５６ａは触媒４８の下流側の位置で排気通路３６に接続され、排気口５６ｂはサージタンク４４の位置で吸気通路３２と接続される。
【００１９】
還流通路５６には、２つのＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂと単一のＥＧＲクーラ６０とが設けられる。ＥＧＲバルブ５８ａは吸気口５６ａの近傍に配され、ＥＧＲバルブ５８ｂは排気口５６ｂの近傍に配され、ＥＧＲクーラ６０はＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂによって挟まれる位置に配される。
【００２０】
触媒４８によって生成された浄化ガスの一部は、ＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂが開かれているときに、還流通路５６を経てサージタンク４４に還流される。還流される浄化ガスの温度はＥＧＲクーラ６０によって抑えられ、これによって浄化ガスの密度が高められる。エンジン１２のポンピングロスは、高密度の浄化ガスを吸入空気と混合することで低減される。
【００２１】
車両１０が坂を下り始めたときや交差点で減速するときにアクセルペダルから足が離されると、ＥＣＵ６４は、燃料カット条件が満足されたとみなし、燃料カットを実行する。これによって、燃料噴射装置４０からの燃料の噴射が停止される。車両１０が停止する前にアクセルペダルが再度踏み込まれると、ＥＣＵ６４は、燃料噴射条件が満足されたとみなし、燃料噴射を再開する。燃料噴射装置４０は燃料を噴射し、これによって車両１０が加速する。
【００２２】
また、ブレーキペダルの踏み込みによって車両１０が停止すると、ＥＣＵ６４は、アイドルストップ条件が満足されたとみなし、アイドリングを停止する。この状態でブレーキペダルから足が離されると、ＥＣＵ６４は、アイドルスタート条件が満足されたとみなし、リレー７４をオンする。この結果、クランキングが実行され、アイドリングが再開される。
【００２３】
このように、車両１０は、燃料カット条件が満足されたときにエンジン１２への燃料の噴射を中断する燃料カット機能を有し、さらにアイドルストップ条件が満足されたときにアイドリングを停止するアイドルストップ機能を有する。
【００２４】
ただし、燃料カットが実行されると、燃料成分を含まない空気が触媒４８に供給され、酸素が触媒４８に吸蔵される。触媒４８による窒素酸化物の還元能力つまり浄化能力は、触媒４８に酸素が吸蔵されることで低下する。ここで、触媒４８の浄化能力は、燃料噴射の再開時にリッチ噴射を実行することで回復する。
【００２５】
つまり、燃料噴射の再開時に、図３（Ａ）にハッチングで示す分の燃料を余分に噴射すると、余分の燃料が不燃ガスとして触媒４８に供給され、触媒４８に吸蔵された酸素がパージされる。この結果、触媒４８内の酸素濃度は、図４（Ｂ）に実線で示す要領で低下する。なお、図４（Ｂ）に示す破線は、パージのための燃料を噴射しなかった場合の酸素濃度の変化を示す。
【００２６】
しかし、リッチ噴射のために上乗せすべき燃料量（＝触媒４８に吸蔵された酸素をパージするための燃料の量）の増大は燃費の低下を引き起こす。そこで、この実施例では、浄化ガスの一部を燃料カット期間に還流通路５６に閉じ込め、燃料カット期間が経過した後に還流通路５６内の浄化ガスをエンジン１２を介して触媒４８に供給するようにしている。
【００２７】
浄化ガスに混在する一酸化炭素および炭化水素は、触媒４８に吸蔵された酸素によって酸化され、二酸化炭素および水に変換される。つまり、触媒４８に吸蔵された酸素の一部は、還流された浄化ガスによってパージされる。これによって、パージのために上乗せすべき燃料の量を抑制することができる。
【００２８】
具体的には、図４に示すフロー図に従う処理がＥＣＵ６４に実行される。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、ＥＣＵ６４に設けられた不揮発性のメモリ６４ｍに記憶される。
【００２９】
図４を参照して、ステップＳ１では燃料カット条件が満足されたか否かを繰り返し判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ３でＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂを閉じるとともに、ステップＳ５で燃料カットを実行する。ステップＳ３では、厳密には、まずＥＧＲバルブ５８ｂを閉じ、その後にＥＧＲバルブ５８ａを閉じる。これによって、触媒４８による浄化ガスの一部が還流通路５６に閉じ込められ、燃料噴射装置４０からの燃料の噴射が停止される。
【００３０】
ステップＳ７では燃料噴射条件が満足されたか否かを判別し、ステップＳ９ではアイドルストップ条件が満足されたか否かを判別する。ステップＳ９の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１１でアイドルストップを実行し、ステップＳ１３でアイドルスタート条件が満足されたか否かを繰り返し判別する。ステップＳ１３の判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ１５でアイドリングを再開する。
【００３１】
ステップＳ１５の処理が完了するか、或いはステップＳ７の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１７でＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂを開き、ステップＳ１９でリッチ噴射を実行する。
【００３２】
還流通路５６に閉じ込められた浄化ガスは、ステップＳ１７の処理によってサージタンク４４に流れ込み、燃焼室１６を介して触媒４８に供給される。また、燃料噴射装置４０からは、触媒４８に吸蔵された酸素をパージするための燃料が余分に噴射される。噴射された余分の燃料は、燃焼室１６で燃焼されることなく、不燃ガスとして触媒４８に供給される。触媒４８に吸蔵された酸素は、浄化ガスに混在する一酸化炭素および炭化水素によってパージされるとともに、不燃ガスによってパージされる。
【００３３】
リッチ噴射が完了すると、ステップＳ２１で通常噴射を実行する。燃料噴射装置４０からは、理論空燃比が得られる量の燃料が噴射される。これによって、エンジン１２が通常状態で稼働する。ステップＳ２１の処理が完了すると、ステップＳ１に戻る。
【００３４】
以上の説明から分かるように、還流通路５６は、排気通路３６に接続された吸気口５６ａと吸気通路３２に接続された排気口５６ｂとを有して浄化ガスを還流させる。ＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂは、還流通路５６による浄化ガスの還流を調整するべく、吸気口５６ａの近傍および排気口５６ｂの近傍にそれぞれ設けられる。ＥＣＵ６４は、燃料カット期間の開始時にＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂを閉じ(S3)、燃料カット期間の終了時にＥＧＲバルブ５８ａおよび５８ｂを開くとともにリッチ噴射を実行する(S17, S19)。
【００３５】
燃料カット期間に触媒４８に吸蔵された酸素は、リッチ噴射による不燃ガスによってパージされるとともに、還流通路５６に閉じ込められた浄化ガスによってパージされる。これによって、触媒４８に吸蔵された酸素をパージするための余分の燃料量を抑制することができる。
【００３６】
なお、この実施例では、還流通路５６の吸気口５６ａを触媒４８の下流側の位置で排気通路３６と接続するようにしている。しかし、還流通路５６の吸気口５６ａは、触媒４８の上流側の位置で排気通路３６と接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０  …車両
１２  …エンジン
１６  …燃焼室
３２  …吸気通路
３６  …排気通路
４８  …触媒
５０，５２  …酸素濃度センサ
６４  …ＥＣＵ
【図１】
2016180342.tif 000003
【図２】
2016180342.tif 000004
【図３】
2016180342.tif 000005
【図４】
2016180342.tif 000006