CN110878717B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机的排气净化装置，抑制贵金属局部发热而抑制贵金属的劣化。内燃机(1)的排气净化装置具备担载贵金属并且能够吸藏氧的排气净化催化剂(20)和控制向燃烧室(10)的燃料供给量的控制装置(31)。在预定的燃料切断执行条件成立时，控制装置在执行以使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式向燃烧室暂时供给燃料的燃料供给控制后，开始在内燃机工作的状态下停止向燃烧室的燃料的供给的燃料切断控制。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及内燃机的排气净化装置。
背景技术
以往，已知有在搭载有内燃机的车辆的减速时等能够执行在内燃机工作的状态下停止燃料向燃烧室的供给的燃料切断控制的内燃机。除此之外，也已知有在内燃机的排气通路内设置有担载有钯等贵金属的排气净化催化剂的内燃机的排气净化催化剂。在这样的排气净化催化剂中，已知，若在排气净化催化剂的温度高的状态下执行燃料切断控制，则担载于排气净化催化剂的贵金属可能会劣化(例如，专利文献1)。
于是，在专利文献1所记载的排气净化装置中，在内燃机的排气通路内设置有排气截止阀，并且设置有使在排气通路内流动的排气的一部分向进气通路返回的EGR机构。并且，在排气净化催化剂的温度高时，将节气门闭阀并且将截止阀闭阀且通过EGR机构而排气的一部分向进气通路内流入。由此，即使在燃料切断中，也向内燃机主体仅流入EGR气体，因此能够将排气中的氧浓度抑制得低，由此能够抑制搭载于排气净化催化剂的贵金属的劣化。除此之外，通过将截止阀闭阀而泵损失变大，由此驾驶员能够得到减速感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-009535号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的排气净化装置中，在燃料切断中高浓度的EGR气体向燃烧室内供给。因而，在燃料切断结束后恢复为通常运转时，燃烧室内也被EGR气体充满，即使向燃烧室内供给燃料也无法立即使燃烧开始。因此，在专利文献1所记载的排气净化装置中，在燃料切断后恢复为通常运转要花费时间。除此之外，在专利文献1所记载的排气净化装置中，需要在排气通路内设置排气截止阀，制造成本增大。因此，专利文献1所记载的排气净化催化剂还有改善的余地。
另一方面，通过本申请发明人的研究而弄清楚了，贵金属的劣化的一个原因在于，吸附于贵金属上的HC与在燃料切断控制中向排气净化催化剂流入的氧在贵金属上反应，贵金属局部发热。
鉴于上述课题，本公开的目的在于提供一种能够抑制贵金属局部发热而抑制贵金属的劣化的排气净化催化剂。
用于解决课题的方案
本公开的主旨如下。
(1)一种内燃机的排气净化装置，具备担载贵金属并且能够吸藏氧的排气净化催化剂和控制向燃烧室的燃料供给量的控制装置，其中，
在预定的燃料切断执行条件成立时，所述控制装置在执行以使向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式向所述燃烧室暂时供给燃料的燃料供给控制后，开始在内燃机工作的状态下停止向所述燃烧室的燃料的供给的燃料切断控制。
(2)根据上述(1)所述的内燃机的排气净化装置，在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的氧吸藏量相对多的情况下，与相对少的情况相比，所述控制装置以使所述燃料供给控制中的总燃料供给量变多的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
(3)根据上述(2)所述的内燃机的排气净化装置，在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的氧吸藏量相对多的情况下，与相对少的情况相比，所述控制装置以使在所述燃料供给控制中向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比的浓程度变大的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
(4)根据上述(1)～(3)中任一个所述的内燃机的排气净化装置，在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的氧吸藏量少于比所述排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少且比零多的预定的基准氧吸藏量的情况下，即使所述燃料切断执行条件成立，所述控制装置也不执行所述燃料供给控制而执行所述燃料切断控制。
(5)根据上述(1)～(4)中任一个所述的内燃机的排气净化装置，在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的劣化程度相对大时，与相对小时相比，所述控制装置以使所述燃料供给控制中的总燃料供给量变少的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
(6)根据上述(1)～(5)中任一个所述的内燃机的排气净化装置，在所述燃料切断执行条件成立时的烃向所述排气净化催化剂的吸附量为预先确定的基准吸附量以上的情况下，所述控制装置不执行所述燃料供给控制而执行所述燃料切断控制。
(7)根据上述(6)所述的内燃机的排气净化装置，在所述燃料切断执行条件成立时的向烃所述排气净化催化剂的吸附量小于所述基准吸附量的情况下，所述控制装置以烃向所述排气净化催化剂的吸附量越多则在所述燃料供给控制中向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比的浓程度越小的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
发明效果
根据本公开，提供一种能够抑制贵金属局部发热而抑制贵金属的劣化的排气净化催化剂。
附图说明
图1是概略地示出使用一个实施方式的排气净化装置的内燃机的图。
图2是示意性地示出排气净化催化剂的载体的表面的概略的剖视图。
图3是示意性地示出排气净化催化剂的载体的表面的与图2同样的概略的剖视图。
图4是进行燃料切断控制时的FC标志、内燃机的输出、排气的空燃比及排气净化催化剂的氧吸藏量的时间图。
图5是示出设定FC标志的标志设定处理的控制例程的流程图。
图6是示出用于执行燃料切断控制的燃料切断处理的控制例程的流程图。
图7是示出排气净化催化剂的氧吸藏量与排气的空燃比的浓程度的关系的图。
图8是示出排气净化催化剂的氧吸藏量与燃料供给控制的执行时间的关系的图。
图9是示出用于执行燃料切断控制的燃料切断处理的控制例程的流程图。
图10是示出排气净化催化剂的劣化程度与排气的空燃比的浓程度的关系的图。
图11是示出未燃HC向排气净化催化剂的吸附量与排气的空燃比的浓程度的关系的图。
图12是示出燃料切断处理的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注同一附图标记。
<第一实施方式>
《内燃机整体的说明》
图1是概略地示出使用第一实施方式的排气净化装置的内燃机的图。如图1所示，内燃机1具备内燃机主体2、汽缸体3、在汽缸体3内往复运动的活塞4、固定于汽缸体3上的汽缸盖5、进气门6、进气口7、排气门8、排气口9。在活塞4与汽缸盖5之间形成有燃烧室10。进气门6开闭进气口7，排气门8开闭排气口9。另外，在内燃机主体2设置有控制进气门6的气门正时的可变气门正时机构28。此外，在内燃机主体2也可以设置有控制排气门8的气门正时的可变气门正时机构。
如图1所示，在汽缸盖5的内壁面的中央部配置有火花塞11，在汽缸盖5的内壁面周边部配置有燃料喷射阀12。火花塞11构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀12根据喷射信号而将预定量的燃料向燃烧室10内喷射。此外，燃料喷射阀12若能够向燃烧室10内供给燃料，则也可以配置成向进气口7内喷射燃料。
各汽缸的进气口7分别经由对应的进气支管13而连结于平衡罐14，平衡罐14经由进气管15而连结于空气滤清器16。进气口7、进气支管13、平衡罐14、进气管15形成进气通路。另外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。
另一方面，各汽缸的排气口9连结于排气歧管19，排气歧管19连结于内置有排气净化催化剂20的壳体21。壳体21连结于排气管22。排气口9、排气歧管19、壳体21及排气管22形成排气通路。
另外，内燃机1具备电子控制单元(ECU)31。ECU31由数字计算机构成，具备经由双向性总线32而相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36及输出端口37。
在进气管15设置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量计39，在节气门18设置有检测节气门18的开度的节气门开度传感器40。除此之外，在排气净化催化剂20的排气流动方向上游侧的排气歧管19设置有检测在排气歧管19内流动的排气(即，向排气净化催化剂20流入的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器41。另外，在排气净化催化剂20的排气流动方向下游侧的排气管22设置有检测在排气管22内流动的排气(即，从排气净化催化剂20流出后的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器42。这些空气流量计39、节气门开度传感器40、上游侧空燃比传感器41及下游侧空燃比传感器42的输出经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。
另外，在加速器踏板43连接有产生与加速器踏板43的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器44，负荷传感器44的输出电压经由对应的AD变换器38而向输入端口36输入。曲轴角传感器45例如每当曲轴旋转15度时产生输出脉冲，该输出脉冲向输入端口36输入。在CPU35中，根据该曲轴角传感器45的输出脉冲来计算内燃机转速。
另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路46而连接于火花塞11、燃料喷射阀12、节气门驱动致动器17及可变气门正时机构28。因此，ECU31作为控制火花塞11的点火正时、来自燃料喷射阀12的燃料喷射正时和燃料喷射量、节气门18的开度、进气门6的气门正时等的控制装置而发挥功能。
在本实施方式中，控制装置通过调整来自燃料喷射阀12的燃料喷射量来控制从内燃机主体2排出的排气的空燃比即向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比。在使从内燃机主体2排出的排气的空燃比向浓侧变化时，增大来自燃料喷射阀12的燃料喷射量，在使从内燃机主体2排出的排气的空燃比向稀侧变化时，减少来自燃料喷射阀12的燃料喷射量。
《排气净化催化剂的说明》
排气净化催化剂20是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体而言，排气净化催化剂20是在由陶瓷构成的载体担载具有催化剂作用的贵金属(例如，钯(Pd))及具有氧吸藏能力的物质(例如，氧化铈(CeO2))而成的三元催化剂。三元催化剂具有当向三元催化剂流入的排气的空燃比维持为理论空燃比时将未燃HC、CO及NOx同时净化的功能。除此之外，在排气净化催化剂20中吸藏有某种程度的氧的情况下，即使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或稀侧稍微偏离，未燃HC、CO及NOx也同时被净化。
即，若排气净化催化剂20具有氧吸藏能力，即，若排气净化催化剂20的氧吸藏量比最大可吸藏氧量少，则在向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变得比理论空燃比稍稀时，排气中包含的过剩的氧向排气净化催化剂20内吸藏。因而，排气净化催化剂20的表面上维持为理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂20的表面上未燃HC、CO及NOx同时被净化，此时从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比成为理论空燃比。
另一方面，若排气净化催化剂20处于能够放出氧的状态，即，若排气净化催化剂20的氧吸藏量比0多，则在向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变得比理论空燃比稍浓时，从排气净化催化剂20放出不足以使排气中包含的未燃HC、CO还原的氧。因而，在该情况下，排气净化催化剂20的表面上也维持为理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂20的表面上未燃HC、CO及NOx同时被净化，此时从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比成为理论空燃比。
这样，在排气净化催化剂20中吸藏有某种程度的氧的情况下，即使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或稀侧稍微偏离，未燃HC、CO及NOx也同时被净化，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比成为理论空燃比。
《燃料切断控制中的催化剂劣化》
在本实施方式的内燃机1中，在搭载有内燃机1的车辆正在减速时，进行在内燃机1工作的状态下停止来自燃料喷射阀12的燃料喷射的燃料切断控制。当进行这样的燃料切断控制时，流入到燃烧室10的空气直接从燃烧室10流出，因此会向排气净化催化剂20流入空气。
当这样向排气净化催化剂20流入空气时，排气净化催化剂20劣化。由于阐明了产生这样的排气净化催化剂20的劣化的要因之一，所以以下参照图2对劣化要因进行说明。
图2是示意性地示出排气净化催化剂20的载体的表面的概略的剖视图。在图2所示的例子中，在包含氧化铝(Al2O3)的载体担载有贵金属的钯(Pd)和作为氧吸藏剂发挥功能的氧化铈(CeO2)。
如上所述，在从内燃机主体2排出并向排气净化催化剂20流入的排气中包含未燃HC、CO及NOx。其中，未燃HC在排气净化催化剂20的温度低时向贵金属上吸附。
当在像这样在贵金属上吸附有未燃HC的状态下执行燃料切断控制而向排气净化催化剂20流入大量的氧时，流入的氧的一部分会与吸附于贵金属上的未燃HC反应，通过该反应而生成二氧化碳和水。这样的反应是发热反应，因此贵金属被局部地加热。
此时的反应热几乎用于贵金属的加热，因此贵金属的温度会变得非常高，其结果，在贵金属产生烧结(sintering)。当在贵金属产生烧结时，贵金属的总表面积变小，其结果，贵金属的催化剂作用下降，即，排气净化催化剂20劣化。
《催化剂劣化的抑制》
若考虑这样的排气净化催化剂20的劣化机制，则为了抑制燃料切断控制中的排气净化催化剂20的劣化，可考虑在燃料切断控制中抑制吸附于贵金属的未燃HC与氧急速反应。以下，参照图3，对用于抑制燃料切断中的排气净化催化剂20的劣化的机制进行说明。
图3是示意性地示出排气净化催化剂20的载体的表面的与图2同样的概略的剖视图。图3(A)表示正向排气净化催化剂20流入比理论空燃比浓的空燃比(以下，也称作“浓空燃比”)的排气时的载体表面的状况，图3(B)表示通过燃料切断控制而正向排气净化催化剂20流入空气时的载体表面的状况。
如图3(A)所示，当使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比时，排气中的氧分压低，因此吸藏于排气净化催化剂20的氧吸藏剂的氧向排气中放出。放出到排气中的氧与排气中的未燃HC、CO反应，排气中的氧分压仍低。其结果，氧吸藏剂的氧吸藏量减少，氧吸藏剂能够吸藏的氧量增大。
当在像这样使氧吸藏剂能够吸藏的氧量增大的状态下开始燃料切断控制时，如图3(B)所示，流入到排气净化催化剂20的氧的一部分向氧吸藏剂吸藏。其结果，与吸附于贵金属的未燃HC反应的氧的量变少，由此贵金属不会被过度升温。因而，贵金属的烧结被抑制，排气净化催化剂20的劣化被抑制。
《燃料切断时的控制》
于是，在本实施方式中，控制装置在预定的燃料切断执行条件成立时，执行以使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比的方式向燃烧室10暂时供给燃料的燃料供给控制后，开始燃料切断控制。另外，在本实施方式中，控制装置在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的氧吸藏量少于比最大可吸藏氧量(排气净化催化剂20能够吸藏的氧的最大值)少且比零多的预定的基准氧吸藏量的情况下，即使燃料切断执行条件成立，也不执行燃料供给控制而执行燃料切断控制。以下，对这样的控制进行具体说明。
图4是进行燃料切断控制时的FC标志、内燃机1的输出、向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比及排气净化催化剂20的氧吸藏量的时间图。FC标志是当燃料切断控制的开始条件成立时被设定为ON，当燃料切断控制的结束条件成立时被设定为OFF的标志。在图示的例子中，排气的理论空燃比是14.6。
在图4所示的例子中，在时刻t2前，进行着通常的空燃比控制。在本实施方式的空燃比控制中，以使排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA维持在比最大可吸藏氧量少且比零多的预定的氧吸藏量附近的方式，控制向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比。在本实施方式中，向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比被控制成在比理论空燃比稍浓的空燃比(时刻t0～t1)与比理论空燃比稍稀的空燃比(时刻t1～t2)之间交替变化。
此外，图4所示的通常的空燃比控制是一例，也可以进行其他方式的空燃比控制来作为通常的空燃比控制。具体而言，例如，在通常的空燃比控制中，控制装置也可以以使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比始终成为理论空燃比的方式进行控制。或者，在通常的空燃比控制中，控制装置也可以以使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比在排气净化催化剂20的氧吸藏量成为了大致零时从浓空燃比切换为稀空燃比且在排气净化催化剂20的氧吸藏量成为了大致最大可吸藏量时从稀空燃比切换为浓空燃比的方式进行控制。
在图示的例子中，在时刻t2，燃料切断控制的执行条件成立。此时，在图示的例子中，排气净化催化剂20的氧吸藏量比基准氧吸藏量OSAuc少。因此，即使在该状态下开始燃料切断控制，流入到排气净化催化剂20的氧的一部分也会向排气净化催化剂20的氧吸藏剂吸藏。其结果，吸附于排气净化催化剂20的贵金属上的未燃HC与氧的反应速度慢，由此贵金属被过度升温的可能性低。
因而，当在时刻t2燃料切断控制的执行条件成立时，不执行燃料供给控制而立即开始燃料切断控制。其结果，向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比极度变高，排气净化催化剂20的氧吸藏量急速增大，立即到达最大可吸藏氧量Cmax。当排气净化催化剂20的氧吸藏量到达最大可吸藏氧量Cmax时，排气净化催化剂20不再能够进一步吸藏氧。
之后，当在时刻t3燃料切断控制的结束条件成立时，结束燃料切断控制。因此，在时刻t3以后，再次开始从燃料喷射阀12的燃料喷射，内燃机输出从零增大。
当执行燃料切断控制时，排气净化催化剂20的氧吸藏量会到达最大可吸藏氧量，因此在燃料切断控制结束后以使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比的方式进行控制。其结果，在图示的例子中，在时刻t3以后，排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐减少。
在图示的例子中，在时刻t4，燃料切断控制的执行条件再次成立。此时，排气净化催化剂20的氧吸藏量为基准氧吸藏量OSAuc以上。因此，当在该状态下开始燃料切断控制时，流入到排气净化催化剂20的氧大多与吸附于排气净化催化剂20的贵金属上的未燃HC反应。因此，未燃HC与氧的反应速度快，由此贵金属被过度升温而招致贵金属的烧结的可能性高。
因而，当在时刻t4燃料切断控制的执行条件成立时，在开始燃料切断控制前，执行以使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比的方式向燃烧室10暂时供给燃料的燃料供给控制。尤其是，在本实施方式中，在燃料供给控制的执行中向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比被设为比在进行着通常的空燃比控制时可取的浓空燃比浓的预先确定的一定的空燃比。因而，向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比以在开始了燃料供给控制的时刻t4以后与在进行通常的空燃比控制的时刻t4以前相比浓程度(从理论空燃比起的浓方向的偏差)变大的方式被进行控制。
当在时刻t4开始燃料供给控制后，排气净化催化剂20的氧吸藏量减少。在本实施方式中，在从燃料供给控制的开始起经过了预定时间(或者，内燃机被驱动了预定循环)的时刻t5，结束燃料供给控制。燃料供给控制的执行时间(或执行曲轴角)与燃料供给控制开始时的氧吸藏量无关，被设为氧吸藏量至少会变得小于基准氧吸藏量OSAuc那样的预先确定的一定的时间(或曲轴角)。
在时刻t5结束燃料供给控制的同时，开始燃料切断控制。其结果，排气净化催化剂20的氧吸藏量急速增大，立即到达最大可吸藏氧量Cmax。之后，当在时刻t6燃料切断控制的结束条件成立时，结束燃料切断控制。因此，在时刻t6以后再次开始从燃料喷射阀12的燃料喷射，内燃机输出从零增大。
在本实施方式中，在排气净化催化剂20的氧吸藏量多时，执行燃料供给控制而使氧吸藏量暂且减少后开始燃料切断控制。因而，即使开始燃料切断控制，流入到排气净化催化剂20的氧的一部分也向氧吸藏剂吸藏。其结果，能够将与吸附于贵金属的未燃HC反应的氧的量维持得少，由此能够抑制排气净化催化剂20的劣化。
另一方面，在排气净化催化剂20的氧吸藏量少时，不执行燃料供给控制而开始燃料切断控制。此时，即使不执行燃料供给控制，当燃料切断控制开始后，流入到排气净化催化剂20的氧的一部分也会向氧吸藏剂吸藏，因此能够抑制排气净化催化剂20的劣化。除此之外，通过不执行燃料供给控制，能够当燃料切断执行条件成立时立即开始燃料切断控制，因此能够使车辆操作的响应性高。
《具体的控制》
图5是示出设定FC标志的标志设定处理的控制例程的流程图。图示的控制例程在控制装置中每一定的时间间隔执行。
首先，在步骤S11中，判定FC标志是否为ON。在步骤S11中判定为FC标志不为ON时，进入步骤S12。
在步骤S12中，判定燃料切断控制的执行条件是否成立。燃料切断控制的执行条件的成立与否例如基于内燃机负荷、内燃机转速来判断。具体而言，例如在加速器踏板43的踩踏量为零而由负荷传感器44检测的内燃机负荷为零，基于曲轴角传感器45的输出而算出的内燃机转速为预定的第1转速以上且搭载有内燃机1的车辆的速度为预定的速度以上的情况下，执行条件成立。
在步骤S12中判定为燃料切断控制的执行条件不成立的情况下，进入步骤S14。在步骤S14中，FC标志被设定为OFF，控制例程结束。另一方面，在步骤S12中判定为燃料切断控制的执行条件成立的情况下，进入步骤S13。在步骤S13中，FC标志被设定为ON，控制例程结束。
当FC标志被设定为ON后，在下一控制例程中从步骤S11进入步骤S15。在步骤S15中，判定燃料切断控制的结束条件是否成立。燃料切断控制的结束条件的成立与否也例如基于内燃机负荷、内燃机转速来判断。具体而言，在由负荷传感器44检测的内燃机负荷成为了比零大的值的情况及基于曲轴角传感器45的输出而算出的内燃机转速为预定的第2转速(比第1转速低的速度)以下的情况等下，结束条件成立。
在步骤S15中判定为燃料切断控制的结束条件不成立的情况下，进入步骤S16。在步骤S16中，FC标志维持为被设定为ON的状态，控制例程结束。另一方面，在步骤S15中判定为燃料切断控制的结束条件成立的情况下，进入步骤S14，FC标志被设定为OFF。
图6是示出用于执行燃料切断控制的燃料切断处理的控制例程的流程图。图示的控制例程在控制装置中每一定的时间间隔执行。
首先，在步骤S21中，判定是否为燃料切断控制的执行中。在不为燃料切断控制的执行中时，进入步骤S22。在步骤S22中，判定通过图5所示的标志设定处理而设定的FC标志是否为ON。在步骤S22中判定为FC标志不为ON的情况下，控制例程结束。另一方面，在步骤S22中判定为FC标志为ON的情况下，进入步骤S23。在步骤S23中，判定当前是否为燃料供给控制的执行中。在判定为不为燃料供给控制的执行中的情况下，进入步骤S24。
在步骤S24中，判定当前的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA是否比基准氧吸藏量OSAuc少。当前的氧吸藏量OSA例如基于根据空气流量计39的输出而算出的向排气净化催化剂20流入的排气的流量和由上游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比(以下，也称作“输出空燃比”)而算出。在步骤S24中判定为氧吸藏量OSA比基准氧吸藏量OSAuc少的情况下，进入步骤S26，开始燃料切断控制。另一方面，在步骤S24中判定为氧吸藏量OSA为基准氧吸藏量OSAuc以上的情况下，进入步骤S25，执行燃料供给控制。
当开始燃料供给控制后，在下一控制例程中，从步骤S23进入步骤S27。在步骤S27中，判定从开始燃料供给控制起的执行时间ti是否为预先确定的基准时间tref以上。在步骤S27中判定为执行时间ti小于基准时间tref的情况下，进入步骤S25，继续燃料供给控制。另一方面，在步骤S27中判定为执行时间ti为基准时间tref以上的情况下，进入步骤S28，开始燃料切断控制。
当在步骤S26或步骤S28中开始燃料切断控制后，在下一控制例程中，从步骤S21进入步骤S29。在步骤S29中，判定FC标志是否为ON。在步骤S29中判定为FC标志为ON的情况下，接着继续燃料切断控制。另一方面，在步骤S29中判定为FC标志不为ON的情况下，进入步骤S31，结束燃料切断控制。
《变形例》
在上述实施方式中，燃料供给控制通过将向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为预先确定的一定的浓空燃比的状态持续预先确定的一定的时间(一定的曲轴角)来进行。然而，燃料供给控制中的排气的空燃比的浓程度、燃料供给控制的执行时间并非必须一定。
参照图7对上述实施方式的第一变形例进行说明。在第一变形例中，在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA相对多的情况下，与相对少的情况相比，以使在燃料供给控制中向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比的浓程度变大的方式控制向燃烧室10的燃料供给量。
图7是示出排气净化催化剂20的氧吸藏量与在燃料供给控制中向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比的浓程度的关系的图。具体而言，在本变形例中，如图7所示，当氧吸藏量OSA超过基准氧吸藏量OSAuc而增大时，以氧吸藏量OSA越多则燃料供给控制中的浓程度越大的方式控制燃料喷射量。在本变形例中，燃料供给控制的执行时间被设为预先确定的一定的时间，因此可以说，氧吸藏量OSA越多，则在燃料供给控制中直到开始燃料切断控制为止的总燃料供给量越多。换言之，在本变形例中，可以说，氧吸藏量OSA越多，则在燃料供给控制中对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的空燃比的浓程度而得到的值在燃料供给控制的执行时间内进行累计而得到的值越大。
参照图8对上述实施方式的第二变形例进行说明。在第二变形例中，在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA相对多的情况下，与相对少的情况相比，延长燃料供给控制的执行时间。
图8是示出排气净化催化剂20的氧吸藏量与燃料供给控制的执行时间的关系的图。具体而言，在本变形例中，如图8所示，当氧吸藏量OSA超过基准氧吸藏量OSAuc而增大时，氧吸藏量OSA越多则使燃料供给控制的执行时间(执行曲轴角)越长。在本变形例中，燃料供给控制中的排气的空燃比的浓程度被设为预先确定的一定的值，因此可以说，氧吸藏量OSA越多，则在燃料供给控制中直到开始燃料切断控制为止的总燃料供给量越多。换言之，在本变形例中，可以说，氧吸藏量OSA越多，则在燃料供给控制中对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的空燃比的浓程度而得到的值在燃料供给控制的执行时间内进行累计而得到的值越大。
若对上述的第一变形例及第二变形例进行总结，则在这些变形例中，在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA相对多的情况下，与相对少的情况相比，以在燃料供给控制中直到开始燃料切断控制为止的总燃料供给量变多的方式控制燃料供给量。换言之，在这些变形例中，在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA相对多的情况下，与相对少的情况相比，以使在燃料供给控制中对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的空燃比的浓程度而得到的值在燃料供给控制的执行时间内进行累计而得到的值变大的方式控制燃料供给量。
参照图9对上述实施方式的第三变形例进行说明。在第三变形例中，在燃料供给控制中也推定排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA，并且直到推定出的氧吸藏量OSA到达预先确定的下限氧吸藏量OSAlc(参照图4)为止执行燃料供给控制。在此，下限氧吸藏量OSAlc被设为零以上且比基准氧吸藏量OSAuc少的值。
图9是示出第三变形例的燃料切断处理的控制例程的流程图。图示的控制例程在控制装置中每一定时间间隔执行。此外，图9的步骤S41～S46及S48～S51分别与图6的步骤S21～S26及S28～S31同样，因此省略说明。
在步骤S43中判定为当前为燃料供给控制的执行中的情况下，进入步骤S47。在步骤S47中，判定当前的氧吸藏量OSA是否为下限氧吸藏量OSAlc以下。当前的氧吸藏量OSA与图6的步骤S24同样，例如基于向排气净化催化剂20流入的排气的流量和排气的空燃比而算出。在判定为当前的氧吸藏量OSA比下限氧吸藏量OSAlc多的情况下，进入步骤S45，继续燃料供给控制。另一方面，在步骤S47中判定为当前的氧吸藏量OSA为下限氧吸藏量OSAlc以下的情况下，进入步骤S48，开始燃料切断控制。
<第二实施方式>
接着，参照图10对第二实施方式的排气净化装置进行说明。第二实施方式的排气净化装置的构成及控制基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成及控制是同样的。以下，以与第一实施方式不同的部分为中心来对第二实施方式的排气净化装置进行说明。
当如上述那样排气净化催化剂20的劣化进展时，通过贵金属的烧结而贵金属的总表面积变小。当贵金属的总表面积像这样变小时，向贵金属的表面吸附的未燃HC的量也随之减少。因此，在排气净化催化剂20的劣化进展时，即使与排气净化催化剂20未劣化时相比减少燃料供给控制中的总燃料供给量，也能够充分抑制排气净化催化剂20的进一步劣化。
另外，当排气净化催化剂20的劣化进展时，氧吸藏剂的氧吸藏能力下降。因此，当排气净化催化剂20的劣化进展时，排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量下降。因而，若在排气净化催化剂20的劣化进展时也与排气净化催化剂20未劣化时同样地进行燃料供给控制，则总燃料供给量过多而排气净化催化剂20的氧吸藏量到达零，通过燃料供给控制而供给到排气净化催化剂20的未燃HC的一部分有可能从排气净化催化剂20流出。
于是，在本实施方式中，在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的劣化程度相对高时，与相对低时相比，减少燃料供给控制中的总燃料供给量。换言之，在本实施方式中，在燃料切断执行条件成立时的排气净化催化剂20的劣化程度相对高时，与相对低时相比，减小对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的空燃比的浓程度而得到的值在燃料供给控制的执行时间内进行累计而得到的值。
图10是示出排气净化催化剂20的劣化程度与在燃料供给控制中向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比的浓程度的关系的图。从图10可知，在本实施方式中，以排气净化催化剂20的劣化程度越大则燃料供给控制中的浓程度越小的方式控制燃料喷射量。在本实施方式中，燃料供给控制的执行时间被设为预先确定的一定的时间，因此，排气净化催化剂20的劣化程度越大，则在燃料供给控制中直到开始燃料切断控制为止的总燃料供给量越少。换言之，在本实施方式中，排气净化催化剂20的劣化程度越大，则在燃料供给控制中对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的空燃比的浓程度而得到的值在燃料供给控制的执行时间内进行累计而得到的值越小。
另外，排气净化催化剂20的劣化程度通过公知方法来检测。具体而言，例如通过以下这样的方法来检测。首先，在下游侧空燃比传感器42的输出空燃比为浓空燃比的状态下将向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变更为稀空燃比，就这样维持至下游侧空燃比传感器42的输出空燃比成为稀空燃比为止。然后，基于在从向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比被变更为稀空燃比起到下游侧空燃比传感器42的输出空燃比成为稀空燃比为止的期间流入到排气净化催化剂20的过剩的氧的总量(或者对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的稀程度而得到的值进行累计而得到的值)来推定排气净化催化剂20的劣化程度。此时的过剩的氧的总量越少，则推定为排气净化催化剂的20的劣化程度越高。
或者，在下游侧空燃比传感器42的输出空燃比为稀空燃比的状态下将向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变更为浓空燃比，就这样维持至下游侧空燃比传感器42的输出空燃比成为浓空燃比为止。然后，基于在从向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比被变更为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器42的输出空燃比成为浓空燃比为止的期间流入到排气净化催化剂20的过剩的未燃HC、CO的总量(或者对每单位时间的排气向排气净化催化剂20的流入量乘以此时的排气的空燃比的浓程度而得到的值进行累计而得到的值)来推定排气净化催化剂20的劣化程度。此时的过剩的氧的总量越少，则推定为排气净化催化剂的20的劣化程度越高。
根据本实施方式，在排气净化催化剂20的劣化进展时，与排气净化催化剂20未劣化时相比，减少燃料供给控制中的总燃料供给量，因此能够在抑制排气净化催化剂20的劣化的同时减少燃料供给量。因而，能够抑制燃料经济性的恶化。除此之外，能够抑制未燃HC从排气净化催化剂20流出。
此外，在本实施方式中，仅基于排气净化催化剂20的劣化程度来控制燃料供给控制的总燃料供给量。然而，也可以考虑上述第一实施方式的变形例，基于排气净化催化剂20的氧吸藏量等来变更。在该情况下，例如，以排气净化催化剂20的劣化程度越大且排气净化催化剂20的氧吸藏量越少则燃料供给控制中的总燃料供给量越少的方式控制燃料供给量。
<第三实施方式>
接着，参照图11及图12对第三实施方式的排气净化装置进行说明。第三实施方式的排气净化装置的构成及控制基本上与第一实施方式的排气净化装置的构成及控制是同样的。以下，以与第一实施方式不同的部分为中心对第三实施方式的排气净化装置进行说明。
排气净化催化剂20的贵金属的每单位表面积的未燃HC的吸附量越多，则贵金属的催化剂作用越下降。在这样的状态下，当通过燃料供给控制而向排气净化催化剂20流入很多未燃HC时，流入的未燃HC的一部分有可能在排气净化催化剂20中不被净化而直接从排气净化催化剂20流出。
于是，在本实施方式中，在燃料切断执行条件成立时的烃向排气净化催化剂20的吸附量为预先确定的基准吸附量以上的情况下，不执行燃料供给控制而执行燃料切断控制。除此之外，在本实施方式中，在燃料切断执行条件成立时的烃向排气净化催化剂20的吸附量小于基准吸附量的情况下，以烃向排气净化催化剂20的吸附量越多则在燃料供给控制中每单位时间的燃料供给量越少的方式控制向燃烧室10的燃料供给量。
图11是示出未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量与在燃料供给控制中向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比的浓程度的关系的图。从图11可知，在本实施方式中，在未燃HC的吸附量为基准吸附量Qhcref以上的情况下，不执行燃料供给控制，由此浓程度也被设为零。
另一方面，在未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量比基准吸附量Qhcref少的情况下，如图11所示，以未燃HC的吸附量越多则燃料供给控制中的浓程度越小的方式控制向燃烧室10的燃料喷射量。
根据本实施方式，在未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量多时，即贵金属的每单位表面积的未燃HC的吸附量多时，不执行燃料供给控制。因而，能够抑制未燃HC从排气净化催化剂20流出。另外，未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量越多则贵金属的催化剂作用越小，在本实施方式中，未燃HC的吸附量越多则使浓程度越小，因此即使催化剂作用小也能够充分净化未燃HC。由此也能够抑制未燃HC从排气净化催化剂20流出。
此外，在本实施方式中，基于未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量来控制燃料供给控制中的浓程度。然而，也可以除了这样的控制之外，还考虑第一实施方式及第二实施方式，基于排气净化催化剂20的氧吸藏量等来控制燃料供给控制中的向排气净化催化剂20的总燃料供给量。
《具体的控制》
图12是示出第三实施方式的燃料切断处理的控制例程的流程图。图示的控制例程在控制装置中每一定时间间隔执行。此外，图12的步骤S61～S64及S66～S72分别与图6的步骤S21～S24及S25～S31同样，因此省略说明。
在步骤S64中判定为氧吸藏量OSA为基准氧吸藏量OSAuc以上的情况下，进入步骤S65。在步骤S65中，判定未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量是否为基准吸附量Qhcref以上。
未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量例如基于向排气净化催化剂20流入的未燃HC的流量和排气净化催化剂20的温度来推定。向排气净化催化剂20流入的未燃HC的流量例如基于向排气净化催化剂20流入的排气的流量(例如，基于空气流量计39的输出来推定)和下游侧空燃比传感器42的输出空燃比来算出。排气净化催化剂20的温度例如由检测排气净化催化剂20的温度的温度传感器(未图示)检测。
具体而言，认为向排气净化催化剂20流入的未燃HC的流量越多则未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量越多来算出吸附量。另外，认为排气净化催化剂20的温度越低则未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量越多来算出吸附量。
在步骤S65中判定为未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量为基准吸附量Qhcref以上的情况下，进入步骤S67，开始燃料切断控制。另一方面，在步骤S65中判定为未燃HC向排气净化催化剂20的吸附量比基准吸附量Qhcref少的情况下，进入步骤S66，执行燃料供给控制。此时向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比的浓程度基于未燃HC的吸附量并使用如图11所示的映射来设定。
标号说明
1 内燃机
2 内燃机主体
10 燃烧室
12 燃料喷射阀
20 排气净化催化剂
31 电子控制单元(ECU)
41 上游侧空燃比传感器
42 下游侧空燃比传感器

Claims (6)

1.一种内燃机的排气净化装置，具备担载贵金属并且能够吸藏氧的排气净化催化剂和控制向燃烧室的燃料供给量的控制装置，其中，
在预定的燃料切断执行条件成立时，所述控制装置在执行以使向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比的方式向所述燃烧室暂时供给燃料的燃料供给控制后，开始在内燃机工作的状态下停止燃料向所述燃烧室的供给的燃料切断控制，
在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的氧吸藏量少于比所述排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少且比零多的预定的基准氧吸藏量的情况下，即使所述燃料切断执行条件成立，所述控制装置也不执行所述燃料供给控制而执行所述燃料切断控制，以使流入所述排气净化催化剂的氧被吸藏，抑制吸附于所述排气净化催化剂的所述贵金属的未燃HC与氧反应，抑制所述排气净化催化剂的所述贵金属的烧结劣化。
2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，
在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的氧吸藏量相对多的情况下，与相对少的情况相比，所述控制装置以使所述燃料供给控制中的总燃料供给量变多的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，
在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的氧吸藏量相对多的情况下，与相对少的情况相比，所述控制装置以使在所述燃料供给控制中向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比的浓程度变大的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
在所述燃料切断执行条件成立时的所述排气净化催化剂的劣化程度相对大时，与相对小时相比，所述控制装置以使所述燃料供给控制中的总燃料供给量变少的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，
在所述燃料切断执行条件成立时的烃向所述排气净化催化剂的吸附量为预先确定的基准吸附量以上的情况下，所述控制装置不执行所述燃料供给控制而执行所述燃料切断控制。
6.根据权利要求5所述的内燃机的排气净化装置，
在所述燃料切断执行条件成立时的烃向所述排气净化催化剂的吸附量小于所述基准吸附量的情况下，所述控制装置以烃向所述排气净化催化剂的吸附量越多则在所述燃料供给控制中向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比的浓程度越小的方式控制向所述燃烧室的燃料供给量。
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