JP2003027933A

JP2003027933A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003027933A
Application number: JP2001218616A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Katayama; 章弘片山; Toshinari Nagai; 俊成永井; Naoto Kato; 直人加藤; Kentaro Matsumoto; 健太朗松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】排気浄化触媒の酸素吸蔵量をより正確に検出
することによって、排気浄化性能をより一層向上するこ
とのできる内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内
燃機関１の排気通路７上に配設された排気浄化触媒１９
の酸素吸蔵作用を利用するもので、内燃機関１の停止時
に排気浄化触媒１９の上流側の排気通路７を遮断する上
流側遮断手段２０を有していることを特徴としている。
このため、内燃機関１が停止されるときに、惰性で回転
している間に排気通路７に排出される排気ガスによって
排気浄化触媒１９の酸素吸蔵状態が変化してしまうのを
防止することができ、より正確に酸素吸蔵量の検出を行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素吸蔵能力を有
する排気浄化触媒を用いた内燃機関の排気浄化装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気ガス内の窒素酸化物NO
x、一酸化炭素CO、炭化水素HCなどの有害物質は、排気
通路上に配設された三元触媒によって浄化されている
（ディーゼルエンジンでは、上述した有害物質に加えて
粒子状物質も浄化する四元触媒も用いられる）。排気浄
化率をより一層向上させるために、排気浄化触媒の酸素
吸蔵作用を効果的に利用した空燃比制御が従来から検討
されている。酸素吸蔵作用を有効に活用しようとする
と、排気浄化触媒のその時点での酸素吸蔵量や酸素吸蔵
能力を正確に検出することが必要となってくる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関の停止時に
は、内燃機関の回転が完全に停止するまでに燃焼を伴わ
ない惰性の回転が僅かに生じる。このとき、外部から吸
入された空気はそのまま排気通路に排出され、排気浄化
触媒に酸素が吸蔵されてしまう。このとき吸蔵される酸
素は吸蔵分として検出されないため、この分の誤差が生
じることが懸念される。さらに、内燃機関が使用されず
に長時間放置され、排気通路の末端部に風が吹き込むよ
うな状況下では、排気通路の末端部側から空気が逆流し
て排気浄化触媒に酸素が吸蔵されてしまうことも懸念さ
れる。このような場合は、前回停止時に記憶された酸素
吸蔵量等と実際の酸素吸蔵量等との間に誤差が生じてし
まう。

【０００４】従って、本発明の目的は、排気浄化触媒の
酸素吸蔵量をより正確に検出することによって、排気浄
化性能をより一層向上することのできる内燃機関の排気
浄化装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路上に配設され
た排気浄化触媒の酸素吸蔵作用を利用するもので、内燃
機関の停止時に排気浄化触媒の上流側の排気通路を遮断
する上流側遮断手段を有していることを特徴としてい
る。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、内燃機関の停止時に排気浄化触媒の下
流側の排気通路を遮断する下流側遮断手段を有している
ことを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、内燃機関を制御する制御手段をさらに
有しており、上流側遮断手段による排気通路の遮断が、
制御手段による内燃機関の停止処理開始と共に開始さ
れ、内燃機関の回転が完全に停止する以前に完了するよ
うに行われることを特徴としている。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１又は３
に記載の発明において、内燃機関が、内部で混合気を燃
焼させるシリンダ及びシリンダと排気通路との間に配さ
れた排気バルブを有しており、上流側遮断手段が排気バ
ルブであり、排気バルブの開弁をさせないことで排気通
路の遮断が行われることを特徴としている。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項１又は３
に記載の発明において、内燃機関が、内部で混合気を燃
焼させるシリンダを有しており、上流側遮断手段がシリ
ンダと排気浄化触媒との間の排気通路上に配設された遮
断弁であり、遮断弁によって排気通路の遮断が行われる
ことを特徴としている。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、内燃機関の停止時に排気浄化触媒の下
流側の排気通路を遮断する下流側遮断手段と内燃機関を
制御する制御手段とをさらに有し、上流側遮断手段がシ
リンダと排気浄化触媒との間の排気通路上に配設された
遮断弁であると共に下流側遮断手段も排気浄化触媒の下
流側の排気通路上に配設された遮断弁であり、上流側遮
断手段及び下流側遮断手段による排気通路の遮断が、制
御手段による内燃機関の停止処理開始と共に開始され、
内燃機関の回転が完全に停止する以前に完了するように
行われ、かつ、上流側遮断手段による排気通路の遮断よ
りも下流側遮断手段による排気通路の遮断が先行して完
了するように行われることを特徴としている。

【００１１】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、内燃機関を制御する制御手段をさらに
有しており、上流側遮断手段による排気通路の遮断が完
了する直前に、制御手段による内燃機関のリッチ運転が
行われることを特徴としている。

【００１２】請求項８に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、排気通路上の排気ガスを吸気通路側に
還流させる還流手段をさらに有し、上流側遮断手段によ
る排気通路の遮断動作に伴って、還流手段による排気通
路側から吸気通路上への還流が行われることを特徴とし
ている。

【００１３】請求項９に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、内燃機関を制御する制御手段をさらに
有しており、上流側遮断手段による排気通路の遮断が完
全に終了するまでは、制御手段による燃料噴射が継続さ
れることを特徴としている。

【００１４】請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装
置は、内燃機関の排気通路上に配設された排気浄化触媒
の酸素吸蔵作用を利用するもので、内燃機関を制御する
制御手段を有しており、制御手段による内燃機関の停止
処理が開始された後に、制御手段による内燃機関のリー
ン運転が所定期間行われることを特徴としている。

【００１５】請求項１１に記載の内燃機関の排気浄化装
置は、内燃機関の排気通路上に配設された排気浄化触媒
の酸素吸蔵作用を利用するもので、内燃機関を制御する
制御手段と内燃機関の非燃焼時に内燃機関を回転させる
回転手段とを有しており、制御手段による内燃機関の停
止処理が開始された後に、回転手段による内燃機関の非
燃焼回転が所定期間行われることを特徴としている。

【００１６】請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装
置は、内燃機関の排気通路上に配設された排気浄化触媒
の酸素吸蔵作用を利用するもので、内燃機関を制御する
制御手段を有しており、制御手段による内燃機関の停止
処理が開始された後に、制御手段による内燃機関のリッ
チ運転が所定時間行われることを特徴としている。

【００１７】請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜
１２の何れか一項に記載の発明において、排気浄化触媒
の下流側に排気触媒から流出する排気ガスの排気空燃比
を検出する下流側空燃比検出手段を有しており、制御手
段が、下流側空燃比検出手段の検出結果に基づいて所定
時間を決定することを特徴としている。

【００１８】請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜
１２の何れか一項に記載の発明において、制御手段が、
内燃機関の停止処理を開始した時点での排気浄化触媒の
状態に基づいて所定時間を決定することを特徴としてい
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の排気浄化装置の第一実施
形態を備えた内燃機関（エンジン）の構成について説明
する。

【００２０】図１に示されるように、本実施形態の排気
浄化装置は、内燃機関であるエンジン１の排気ガスの浄
化を行うものである。エンジン１は、多気筒エンジンで
あるが、ここではそのうちの一気筒のみを断面図として
示す。エンジン１は、図１に示されるように、点火プラ
グ２によって各シリンダ３内の混合気を燃焼させて駆動
力を発生する。エンジン１での燃焼に際して、外部から
吸入した空気は吸気通路４を通り、インジェクタ５から
噴射された燃料と混合され、混合気としてシリンダ３内
に吸気される。シリンダ３の内部と吸気通路４との間
は、吸気バルブ６によって開閉される。シリンダ３の内
部で燃焼された混合気は、排気ガスとして排気通路７に
排気される。シリンダ３の内部と排気通路７との間は、
排気バルブ８によって開閉される。

【００２１】吸気通路４上には、シリンダ３内に吸入さ
れる吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設さ
れている。このスロットルバルブ９には、その開度を検
出するスロットルポジションセンサ１０が接続されてい
る。また、スロットルバルブ９は、スロットルモータ１
１と連結されており、スロットルモータ１１の駆動力に
よって開閉される。スロットルバルブ９の近傍には、ア
クセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアク
セルポジションセンサ１２も配設されている。即ち、こ
こでは、スロットルバルブ９の開度を電子制御する電子
制御スロットル方式が採用されている。さらに、吸気通
路４上には、吸入空気量を検出するためのエアフロメー
タ１３も取り付けられている。

【００２２】エンジン１のクランクシャフト近傍には、
クランクシャフトの位置を検出するクランクポジション
センサ１４が取り付けられている。クランクポジション
センサ１４の出力からは、シリンダ３内のピストン１５
の位置や、エンジン回転数NEを求めることもできる。ま
た、クランクシャフトにはフライホイール２９も結合さ
れている。このフライホイール２９の外周にはギアが形
成されており、このギアとかみ合うスタータモータ３０
も配設されている。スタータモータ３０を駆動すること
によって、エンジン１の始動時のクランキングを行う。
さらに、エンジン１には、エンジン１のノッキングを検
出するノックセンサ１６や冷却水温度を検出する水温セ
ンサ１７も取り付けられている。

【００２３】排気通路７上には、排気浄化触媒１９が配
設されている。排気浄化触媒は、排気通路上に複数設け
られる場合もあり、この場合、直列的に複数設けられる
場合や、分岐部分に並列的に複数設けられる場合などが
ある。例えば、四気筒のエンジンに対して、そのうちの
二気筒の排気管が一つにまとめられた箇所に排気浄化触
媒が一つ設置され、残りの二気筒の排気管が一つにまと
められた箇所にもう一つの排気浄化触媒が設置される場
合がある。本実施形態においては、各シリンダ３毎の排
気管が一つにまとめられらた箇所よりも下流側に一つの
排気浄化触媒１９が配設されている。

【００２４】そして、排気浄化触媒１９の上流側には、
排気通路７を遮断する上流側遮断弁２０が配設されてい
る。上流側遮断弁２０は、これに付随して配設された駆
動モータ２０ａによって開閉される。一方、排気浄化触
媒１９の下流側には、排気通路７を遮断する下流側遮断
弁２２が配設されている。下側遮断弁２２は、これに付
随して配設された駆動モータ２２ａによって開閉され
る。

【００２５】これらの点火プラグ２、インジェクタ５、
スロットルポジションセンサ１０、スロットルモータ１
１、アクセルポジションセンサ１２、エアフロメータ１
３、クランクポジションセンサ１４、ノックセンサ１
６、水温センサ１７、駆動モータ２０ａ，２２ａ、スタ
ータモータ３０やその他のセンサ類は、エンジン１を総
合的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８と接続
されており、ＥＣＵ１８からの信号に基づいて制御さ
れ、あるいは、検出結果をＥＣＵ１８に対して送出して
いる。排気通路７上に配設された排気浄化触媒１９の温
度を測定する触媒温度センサ２１、チャコールキャニス
タ２３によって捕集された燃料タンク内での蒸発燃料を
吸気通路４上にパージさせるパージコントロールバルブ
２４もＥＣＵ１８に接続されている。

【００２６】また、ＥＣＵ１８には、排気浄化触媒１９
の上流側に取り付けられた上流側空燃比センサ２５及び
排気浄化触媒１９の下流側に取り付けられた下流側空燃
比センサ２６も接続されている。上流側空燃比センサ２
５は、その取付位置における排気ガス中の酸素濃度から
排気空燃比を検出する。下流側空燃比センサ２６は、そ
の取付位置における排気ガス中の酸素濃度から排気空燃
比を検出する。空燃比センサ２５，２６としては、排気
空燃比をリニアに検出するリニア空燃比センサが用いら
れたり、排気空燃比をオン−オフ的に検出する酸素セン
サが用いられる。また、空燃比センサ２５，２６は、所
定の温度（活性化温度）以上とならなければ正確な検出
を行えないため、早期に活性化温度に昇温されるよう
に、ＥＣＵ１８を介して供給される電力によって昇温さ
れる。

【００２７】ＥＣＵ１８は、内部に演算を行うＣＰＵや
演算結果などの各種情報量を記憶するＲＡＭ、バッテリ
によってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡ
Ｍ、各制御プログラムを格納したＲＯＭ等を有してい
る。ＥＣＵ１８は、空燃比に基づいてエンジン１を制御
したり、排気浄化触媒１９に吸蔵されている酸素吸蔵量
を演算する。また、ＥＣＵ１８は、インジェクタ５によ
って噴射する燃料噴射量を演算したり、点火プラグ２の
点火時期を制御したり、後述するモデル補正やセンサの
診断なども行う。ＥＣＵ１８は、検出した排気空燃比や
算出した酸素吸蔵量などに基づいてエンジン１を制御す
る。

【００２８】次に、酸素吸蔵量及び酸素吸蔵能力の検出
（推定）について説明する。

【００２９】排気浄化触媒として用いられる三元触媒
は、セリア(CeO₂)等の成分を有しており、排気ガス中の
浄化すべき成分を酸化・還元する性質に加えて、排気ガ
ス中の酸素を吸蔵・放出する性質を有している。本実施
形態における排気浄化触媒１９もこの酸素を吸蔵・放出
する性質を有している。

【００３０】この酸素吸蔵作用を利用することによっ
て、排気浄化触媒１９に流入する排気ガスの排気空燃比
がリーンの時は、排気ガス中の酸素を排気浄化触媒１９
で吸蔵して還元雰囲気寄りの状態を形成させ、余剰の窒
素酸化物NOxの還元（排気ガス浄化）を促進することが
できる。一方、排気浄化触媒１９に流入する排気ガスの
排気空燃比がリッチの時は、吸蔵しておいた酸素を放出
して、余剰の一酸化炭素COや炭化水素HCを酸化して排気
ガス浄化を促進させることができる。このように、酸素
を吸蔵・放出する性質を利用して、排気ガスの浄化率を
向上させることができる。

【００３１】このとき、上述したように、排気浄化触媒
１９がその酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵していれ
ば、流入する排気ガスの排気空燃比がリーンとなったと
きに酸素を吸蔵することができなくなり、排気ガス中の
窒素酸化物NOxを充分に浄化できなくなる。一方、排気
浄化触媒１９が酸素を放出しきって酸素を全く吸蔵して
いなければ、流入する排気ガスの排気空燃比がリッチと
なったときに酸素を放出することができないので、排気
ガス中の一酸化炭素COや炭化水素HCを充分に浄化できな
くなる。このため、流入する排気ガスの排気空燃比がリ
ーンとなってもリッチとなっても対応できるように酸素
吸蔵量の目標値を設定し、酸素吸蔵量がこの目標値とな
るように制御している。この制御では、排気浄化触媒１
９が吸蔵している酸素吸蔵量を推定すると共に、この推
定された酸素吸蔵量の履歴を用いて酸素吸蔵能力（酸素
吸蔵可能量や最大酸素吸蔵量等とも言われる）も推定し
ている。

【００３２】排気浄化触媒１９の酸素吸蔵量の推定に関
する、各制御量の時間的変化の例を図２に示す。酸素吸
蔵量O2SUMは、排気浄化触媒１９の上流側に配置された
上流側空燃比センサ２５によって検出される上流側の排
気空燃比AFと理論空燃比AFstとの差ΔAF=(AF-AFst)か
ら、排気浄化触媒１９に吸蔵される、あるいは、排気浄
化触媒１９から放出される酸素の吸蔵・放出量O2ADを推
定し、これを積算することによって得られる。ここで
は、吸蔵・放出量O2ADが正の値の時は酸素が排気浄化触
媒１９に吸蔵され、負の値の時は酸素が放出されるもの
とする。酸素吸蔵量O2SUMの算出について、図３に示さ
れるフローチャートに基づいて説明する。

【００３３】なお、本実施形態においては、酸素吸蔵量
O2SUMは、ある時点（例えばイグニションオン時）を基
準（O2SUM=0）として算出される。即ち、酸素吸蔵量O2S
UMは、排気浄化触媒１９に酸素が吸蔵される場合は加算
され、放出される場合は減算される。上述したある時点
で排気浄化触媒１９が既に酸素を吸蔵している場合もあ
るので、酸素吸蔵量O2SUMは正の値だけでなく、負の値
も取り得る。

【００３４】まず、上流側空燃比センサ２５によって排
気浄化触媒１９への入ガスの排気空燃比AFを検出し、こ
の排気空燃比AFと理論空燃比AFstとの差ΔAF=(AF-AFst)
をＥＣＵ１８において求める。一方、エアフロメータ１
３によって吸入空気量Gaを検出し、この吸入空気量Gaと
空燃比差ΔAFとから、排気浄化触媒１９に吸蔵・放出さ
れる酸素の吸蔵・放出量O2ADを算出する（ステップ１０
０）。この吸蔵・放出量O2ADの算出は、ＥＣＵ１８内の
マップから求めても良いし、ＥＣＵ１８に記憶させた計
算式を用いて算出しても良い。

【００３５】ステップ１００の後、排気浄化触媒１９の
からの出ガス排気空燃比に関してリーンフラグXleanが
オンで、かつ、算出した吸蔵・放出量O2ADが正の値であ
るか否かを判定する（ステップ１１０）。リーンフラグ
Xlean及びリッチフラグXrichに関して簡単に説明する
と、排気浄化触媒１９の下流側に配設された下流側空燃
比センサ２６によって検出された排気空燃比がリーンの
時はリーンフラグXleanがオンとされ、リッチの時はリ
ッチフラグXrichがオンとされる。なお、リーンフラグX
lean及びリッチフラグXrichについては追って詳述す
る。

【００３６】ステップ１１０において、リーンフラグXl
eanがオンということは、排気浄化触媒１９からの出ガ
スの排気空燃比がリーンで酸素量が余剰であるというこ
とである。また、吸蔵・放出量O2ADが正の値であるとい
うことは、排気浄化触媒１９への入ガスには、吸蔵し得
る酸素が含まれている状態であると言える。従って、ス
テップ１１０が肯定される場合は、排気浄化触媒１９へ
の入ガスには吸蔵し得る酸素が含まれているにもかかわ
らず排気浄化触媒１９は既に限界まで酸素を吸蔵してお
り、それ以上酸素を吸蔵できない状態である。

【００３７】このため、ステップ１１０が肯定される場
合は、そのままこのルーチンを終了し、排気浄化触媒１
９の酸素吸蔵量O2SUMを更新しない。ステップ１１０が
肯定されているときに酸素吸蔵量O2SUMを更新してしま
うと、実際には吸蔵できない酸素を吸蔵したことになる
ので、このように酸素吸蔵量O2SUMの更新を禁止する。
ステップ１１０が否定される場合は、今度は、リッチフ
ラグXrichがオンで、かつ、算出した吸蔵・放出量O2AD
が負の値であるか否かを判定する（ステップ１２０）。

【００３８】リッチフラグXrichがオンということは、
排気浄化触媒１９からの出ガスの排気空燃比がリッチで
酸素量が不足している状態ということである。また、吸
蔵・放出量O2ADが負の値であるということは、排気浄化
触媒１９への入ガスの排気空燃比がリッチであり排気浄
化触媒１９が吸蔵している酸素を放出させて排気ガスを
浄化すべき状態であると言える。従って、ステップ１２
０が肯定される場合は、排気浄化触媒１９への入ガスは
排気浄化触媒１９から放出される酸素によって浄化され
る状態であるにもかかわらず排気浄化触媒１９は既に酸
素を放出しきっており、それ以上酸素を放出することが
できない状態である。

【００３９】このため、ステップ１２０が肯定される場
合は、それ以上、排気浄化触媒１９の酸素吸蔵量O2SUM
を更新しない。ステップ１２０が肯定されているときに
酸素吸蔵量O2SUMを更新してしまうと、実際には放出で
きない酸素を放出したことになるので、このように酸素
吸蔵量O2SUMの更新を禁止する。ステップ１２０も否定
された場合は、上述したように、入ガス中に吸蔵できる
酸素があるのに酸素を吸蔵しきっている状態や酸素を放
出すべきであるのに酸素を放出しきっている状態ではな
いので、算出された吸蔵・放出量O2ADを用いて酸素吸蔵
量O2SUMを更新する（ステップ１３０）。

【００４０】このように、酸素吸蔵量O2SUMを吸蔵・放
出量O2ADを用いて更新する（ステップ１１０又はステッ
プ１２０が肯定される場合は更新は禁止されるが）こと
によって、排気浄化触媒１９に吸蔵されている酸素量を
常に正確に推定することができる。このようにして生成
された酸素吸蔵量O2SUMの履歴が、図２のタイミングチ
ャートの上段に示されている。逐次更新される酸素吸蔵
量O2SUMは、ＥＣＵ１８内に逐次記憶される。

【００４１】さらに、酸素吸蔵量O2SUMの上限値O2SUMma
x・下限値O2SUMmin及び酸素吸蔵能力の算出について、
図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００４２】まず、下流側空燃比センサ２６の出力電圧
VO2が、予め定められたリーン側閥値Vlean（ここでは、
具体的には0.3V）未満であるか否かを判定する（ステッ
プ２００）。これについては、図２のタイミングチャー
ト中の下段に示されている。出力電圧VO2がリーン側閥
値Vlean未満であるということは、排気浄化触媒１９が
その酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵しているので、
それ以上吸蔵することができない状態であると考えられ
る。このため、ステップ２００が肯定される場合は、酸
素吸蔵量O2SUMが上限に達しているとして、その時点の
酸素吸蔵量O2SUMを上限値O2SUMmaxとしてＥＣＵ１８内
に記憶する。また、排気浄化触媒１９の下流側排気空燃
比の状態を示すフラグについては、リーンフラグXlean
をオンにセットし、リッチフラグXrichをオフにセット
する（ステップ２１０）。

【００４３】ステップ２００が否定される場合は、下流
側空燃比センサ２６の出力電圧VO2が、予め定められた
リッチ側閥値Vrich（ここでは、具体的には0.7V）を超
えているか否かを判定する（ステップ２２０）。出力電
圧VO2がリッチ側閥値Vrichを超えているということは、
排気浄化触媒１９が酸素を吸蔵しておらず、それ以上酸
素を放出できない状態であると考えられる。このため、
ステップ２２０が肯定される場合は、酸素吸蔵量O2SUM
が下限に達しているとして、その時点の酸素吸蔵量O2SU
Mを下限値O2SUMminとしてＥＣＵ１８内に記憶する。ま
た、排気浄化触媒１９の下流側排気空燃比の状態を示す
フラグについては、リーンフラグXleanをオフにセット
し、リッチフラグXrichをオンにセットする（ステップ
２３０）。

【００４４】ステップ２２０が否定される場合は、下流
側空燃比センサ２６の出力電圧VO2が、リーン側閥値Vle
anとリッチ側閥値Vrichとの間にある（Vlean≦VO2≦Vri
ch）ので、排気浄化触媒１９からの出ガスの排気空燃比
はリーンでもリッチでもなく、理論空燃比近傍にあると
みなせる。この場合は、リーンフラグXlean・リッチフ
ラグXrich共オフにする（ステップ２４０）。

【００４５】上述したように、酸素吸蔵量O2SUMの履歴
が逐次更新され、この履歴と下流側空燃比センサ２６の
出力とから上限値O2SUMmax及び下限値O2SUMminが更新さ
れていく。このため、上限値O2SUMmaxと下限値O2SUMmin
との差(O2SUMmax-O2SUMmin)をとれば、排気浄化触媒１
９の吸蔵し得る最大限の酸素量（酸素吸蔵能力）を得る
ことができる。そして、排気浄化触媒１９の酸素吸蔵能
力(O2SUMmax-O2SUMmin)は、排気浄化触媒１９の状態
（温度や劣化状態など）に依存して変動するが、上限値
O2SUMmax及び下限値O2SUMminが常に更新されることによ
って更新される。

【００４６】なお、ここでは、上述した上限値O2SUMmax
及び下限値O2SUMminから酸素吸蔵量O2SUMの目標値O2SUM
ref=(O2SUMmax+O2SUMmin)/2を設定し、この目標値O2SUM
refから燃料噴射量の補正係数KAFをＥＣＵ８内に保存さ
れたマップに基づいて決定し、空燃比制御に適用する。
具体的には、実際にインジェクタ５によって噴射される
燃料噴射量（あるいは、燃料噴射のためのインジェクタ
５の開弁時間）TAUに対して次式のように補正をするこ
とになる。TAU=TAUP×KAF×α+β

【００４７】ここで、TAUPは、吸入空気量Gaとエンジン
回転数NEとから求められる基本燃料噴射量である。この
基本燃料噴射量TAUPを上述した補正係数KAFやその他の
各種補正係数α，βで補正することによって、最終的な
燃料噴射量TAUが決定される。上述した補正係数α，β
の一例としては、空燃比フィードバック係数FAFがよく
知られている。この燃料噴射量TAUを制御することによ
ってエンジン１の吸入空燃比が制御される。なお、上述
した補正係数KAF以外の各種補正係数α，βについての
詳しい説明は省略する。このように補正係数KAFを用い
て燃料噴射量を補正することによって、排気浄化触媒１
９の酸素吸蔵量O2SUMが目標値O2SUMrefとなるようにフ
ィードバック制御が行われる。

【００４８】このように、酸素吸蔵量O2SUM（及び酸素
吸蔵能力）を検出し、これに基づいて排気浄化触媒１９
の酸素吸蔵作用を最大限に活用することによって、より
効果的な排気浄化を行うことができる。ここで、既に述
べたように、エンジン１の回転が完全に停止するまでの
惰性回転による排気浄化触媒への酸素吸蔵や、エンジン
１の長時間非使用時等における排気通路７末端部からの
逆流による酸素吸蔵による酸素吸蔵量の検出誤差を防止
の発生が問題となる。

【００４９】この第一実施形態では、エンジン１を停止
に併せて排気浄化触媒１９の上流・下流側の排気通路７
を遮断し、排気浄化触媒１９がエンジン１が完全に停止
する過程で酸素を吸蔵することによって発生し得る酸素
吸蔵量の検出誤差を抑制する。特に、本実施形態では、
排気浄化触媒１９の上流・下流側の排気通路７を遮断す
るのに上述した遮断弁２０，２２を用いる。このように
遮断弁２０，２２を設けることによって、遮断のタイミ
ングなどを各遮断弁毎に制御でき、排気浄化を最も都合
よく行えるような制御を行うことができる。

【００５０】さらに、本実施形態においては、下流側遮
断弁２２が上流側遮断弁２０に先行して遮断されるよう
にして、二つの遮断弁２０，２２の閉鎖タイミングにタ
イムラグを生じさせている。このようにすることによっ
て、排気浄化触媒１９に流入した排気ガスは触媒反応後
の状態で排気浄化触媒１９の内部に封入されるようにな
る。この結果、エンジン１の完全停止後に排気浄化触媒
１９内で酸素吸脱反応が進んで酸素吸蔵状態が変化する
ことを抑止することができる。

【００５１】さらに、本実施形態では、上流側遮断弁２
０の遮断が完了するまで燃料噴射が継続される。これ
は、エンジン１への電力がカットされ、燃焼が生じ得な
い状況であっても、燃料噴射が継続されるということで
ある。このとき、上述した燃料噴射は理論空燃比近傍の
空燃比となるような燃料噴射とすることが好ましい。こ
のようにすることで、噴射された燃料はシリンダ３内で
燃焼することなく排気浄化触媒１９に流入し、排気浄化
触媒１９の内部でその一部又は全部が燃焼し、排気浄化
触媒１９の周囲（又は内部）の雰囲気が理想空燃比に近
い状態となる。この結果、排気浄化触媒１９の周囲（又
は内部）の雰囲気を理想空燃比に近い状態とし、排気浄
化触媒１９の酸素吸蔵状態を変化させにくくすることが
できる。

【００５２】以下、本実施形態における制御を図５に示
されるフローチャートに基づいて説明する。図５に示さ
れるフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行され
ている。まず、エンジン１の始動時であるか否かを判定
する（ステップ３００）。エンジン１の始動時である場
合は、エンジン１の前回停止時に保存された排気浄化触
媒１９の酸素吸蔵状態（酸素吸蔵量O2SUMなど）をバッ
クアップＲＡＭ内などから読み出す（ステップ３１
０）。次いで、エンジン停止時には閉鎖状態にある上下
流側遮断弁２０，２２が開放される（ステップ３２
０）。

【００５３】これに対して、エンジン１が既に始動され
ており、始動時の処理（ステップ３１０やステップ３２
０）が既に終了しているような場合、即ち、ステップ３
００が否定される場合は、次にエンジン１の停止指令が
生成されているか否かが判断される（ステップ３３
０）。なお、本実施形態におけるエンジン１は、図１に
示されるようなエンジン１であるため、エンジン１に対
して停止指令が出されるのはイグニッションキーがオフ
の位置にされたような場合である。しかし、エンジン１
に付随してモータが併設されるハイブリッド車などの場
合は、エンジン１の停止指令はモータでの単独運転への
切り替え時などに出される可能性があり、必ずしも内燃
機関であるエンジン１が搭載された車両の運行終了を意
味するものとならない場合もある。

【００５４】エンジン１の停止指令が生成されていない
場合、即ち、ステップ３３０が否定される場合は、図５
に示されるフローチャートの制御は終了する。エンジン
１の停止指令が生成されるまでは、図５に示されるフロ
ーチャートの制御が繰り返し実行されても、このステッ
プ３３０によって、その都度この制御は終了する。一
方、エンジン１の停止指令が生成された場合、即ち、ス
テップ３３０が肯定された場合は、まず、下流側遮断弁
２２が閉鎖されているか判定し（ステップ３４０）、遮
断されていない場合は下流側遮断弁２２を閉鎖する（ス
テップ３５０）。ステップ３５０の後、図５に示される
フローチャートの制御を一旦終える。

【００５５】ステップ３４０において下流側遮断弁２２
が既に閉鎖されているとされた場合は、上流側遮断弁２
０が閉鎖されているか判定し（ステップ３６０）、遮断
されていない場合は上流側遮断弁２０を閉鎖する（ステ
ップ３７０）。ステップ３７０の後、図５に示されるフ
ローチャートの制御を一旦終える。このようにすること
で、下流側遮断弁２２が上流側遮断弁２０に先行して閉
鎖されるようにしている。ステップ３６０が肯定される
場合、即ち、二つの遮断弁２０，２２の閉鎖が完了して
いると判定されたときに燃料噴射が停止される（ステッ
プ３８０）。上述したように、エンジン１の停止指令に
従ってエンジン１への電力がカットされて燃焼が生じて
いない状況であっても、このステップ３８０が実行され
るまでは燃料噴射が継続されている。

【００５６】その後、その時点での排気浄化触媒１９の
酸素吸蔵状態がＥＣＵ１８内のバックアップＲＡＭ内な
どに保存され、次回のエンジン１の運転時に利用され
る。そして、上述したように、遮断弁を用いて（本実施
形態では、上流側遮断弁２０に加えて下流側遮断弁２２
も用いて）排気浄化触媒１９に連通する排気通路７を遮
断し、保存された酸素吸蔵状態が変化するのを抑止す
る。上述した遮断弁２０，２２のによる排気通路７の遮
断はエンジン１の回転が完全に停止する以前に行われ、
エンジン１の停止指令後に惰性で回転している状況（ハ
イブリッド車などの場合はモーター単独運転への移行時
などの状況）下での排気浄化触媒１９への酸素吸蔵によ
る検出誤差の発生を抑止している。

【００５７】なお、上述した実施形態においては、上流
側遮断弁２０が上流側遮断手段として機能し、下流側遮
断弁２２が下流側遮断手段として機能し、ＥＣＵ１８な
どが制御手段として機能している。

【００５８】また、上述した実施形態においては、(1)
排気浄化触媒１９の上流側の排気通路を遮断すること、
(2)上流側に加えて排気浄化触媒１９の下流側の排気通
路も遮断すること、(3)(1)を上流側遮断弁２０によって
行うこと、(4)排気浄化触媒１９の上・下流側排気通路
７の遮断を遮断弁２０，２２で行い、下流側の遮断を上
流側よりも先行して行うこと、(5)上流側の遮断が完全
に終了するまでは燃料噴射を継続すること、の全てが併
用されている。しかし、上述した(1)〜(5)は、それぞれ
一つずつ単独で採用されても良く、その場合はそれぞれ
の上述した利点が実現される。また、上述した(1)〜(5)
は、任意の組み合わせで採用されても良く、その場合
も、採用されたものに対応する上述した利点が実現され
る。

【００５９】さらに、上述した実施形態では、排気浄化
触媒１９の排気通路７を遮断するのに、上流側遮断弁２
０を配設した。しかし、排気バルブ８を任意のタイミン
グで開閉できるような構造として、排気バルブ８によっ
て排気浄化触媒１９の排気通路７を遮断してもよい。こ
の場合は、排気バルブ８が上流側遮断手段として機能す
る。排気バルブ８を任意のタイミングで開閉できるよう
な構造としては、排気バルブ８を電磁式の開閉バルブと
する方法がある。このような電磁バルブの手法として
は、特開平2000-304154号公報に記載のものなどがあ
る。

【００６０】このようにすれば、新たに排気通路７上に
遮断弁を配設する必要がなくなる。遮断弁などは排気抵
抗となる可能性もあるので、排気バルブ８によって排気
浄化触媒１９の上流側の排気通路７を遮断することがで
きれば、エンジン１の性能の低下を招くおそれがなくな
る。

【００６１】さらに、上述した実施形態においては、エ
ンジン１の停止処理が開始された後、上流側遮断弁２０
が完全に閉じるまでは理論空燃比相当の燃料噴射が行わ
れた。しかし、エンジン１の停止処理が開始された後、
上流側遮断弁２０が完全に閉じるまでは（燃焼・非燃焼
にかかわらず）リッチ運転が行われてもよい。このよう
なリッチ運転を行う場合は、図５に示されるフローチャ
ートにおけるステップ３３０とステップ３４０との間
に、「燃料噴射リッチ制御」のステップを設ければよ
い。このステップが実行された以降は、ステップ３８０
で燃料噴射が停止されるまではリッチな燃料噴射が実行
される。

【００６２】この場合は、リッチ相当の生ガス、あるい
は、燃焼後のリッチな排気空燃比を有する排気ガスが排
気浄化触媒１９に流入する。生ガスの場合は、排気浄化
触媒１９の内部でその一部又は全部が燃焼する。しか
し、何れの場合も、排気浄化触媒１９の周囲（又は内
部）の雰囲気はリッチ寄りの状態となり、エンジン１の
停止後に排気浄化触媒１９が酸素を吸蔵して酸素吸蔵状
態が変化してしまうのを効果的に防止することができ
る。

【００６３】次に、第二実施形態について説明する。第
二実施形態の排気浄化装置は、排気ガスを吸気通路４側
に還流させるものである。第二実施形態の排気浄化装置
を有する内燃機関（エンジン１）の構成図を図６に示
す。本実施形態におけるエンジン１は、上述した図１に
示すものとほぼ同様の構成を有している。このため、同
一の構成には、同一の符号を付してその詳しい説明を省
略する。本実施形態のエンジン１が図１に示されるもの
と異なるのは、排気通路７から吸気通路４に対して還流
通路２７を有していることである。

【００６４】還流通路２７は、上流側遮断弁２０の上流
側近傍と吸気通路４上のサージタンクとの間に配設され
ている。還流通路２７の上流側端部近傍には、排気通路
７から吸気通路４側へのガスの還流を開放・遮断するＥ
ＧＲバルブ２８が配設されている。ＥＧＲバルブ２８
は、ガスの還流量を調節する役目もある。ＥＧＲバルブ
２８は、駆動モータ２８ａによって駆動される。駆動モ
ータ２８ａはＥＣＵ１８に接続されており、ＥＣＵ１８
によってその開閉動作が制御される。これらの還流通路
２７やＥＧＲバルブ２８、駆動モータ２８ａ、ＥＣＵ１
８などは還流手段として機能する。

【００６５】本実施形態では、上述した第一実施形態の
制御に加えて、上流側遮断弁２０によって排気通路７を
遮断するのに伴って、ＥＧＲバルブ２８を開放して還流
通路２７を通して排気ガス（燃焼を伴わない場合は生ガ
ス）を吸気通路４側に還流させる。排気ガスの還流は、
吸気通路４内の負圧によって行われる。このようにする
ことによって、エンジン１の停止指令後に排気浄化触媒
１９に流入するガスを減らして排気浄化触媒１９の酸素
吸蔵状態を変化させにくくすることができる。

【００６６】上述した第一実施形態及び第二実施形態
は、エンジン１の停止時に排気浄化触媒１９の酸素吸蔵
状態をより正確に保存し、かつ、エンジン１が再度始動
されるまでこれを維持しようとするものであった。以下
に説明する第三実施形態及び第四実施形態は、エンジン
１の停止時に排気浄化触媒１９の酸素吸蔵状態をあらか
じめ想定した状態となるようにエンジン１を運転してか
ら、エンジン１を（完全に）停止しようとするものであ
る。

【００６７】まず、第三実施形態について説明する。本
実施形態は、エンジン１を停止する際に所定時間リーン
運転を行い、排気浄化触媒１９にその吸蔵能力のほぼ上
限まで酸素を吸蔵させてからエンジン１を完全に停止す
るものである。このようにしておけば、エンジン１が停
止して再度始動される際には、排気浄化触媒１９にはほ
ぼ上限まで酸素が吸蔵されているとして排気浄化制御を
始めることができる。さらに、本実施形態では、上述し
たリーン運転を行う所定期間を、エンジン１を停止させ
る時点での排気浄化触媒１９の状態に応じて設定する。

【００６８】第三実施形態の排気浄化装置を有する内燃
機関（エンジン１）の構成図を図７に示す。図７に示す
エンジン１は、第一実施形態や第二実施形態における遮
断弁２０，２２を備えていない通常のエンジン１であ
る。なお、図７にはエンジン１の出力軸に接続されるフ
ライホイール２９と、このフライホイール２９の外周に
形成されたギアを利用してエンジン１の始動時のクラン
キングを行うスタータモータ３０も図示されている。

【００６９】以下、本実施形態における制御を図８に示
されるフローチャートに基づいて説明する。まず、エン
ジン１の停止指令が生成されているか否かが判断される
（ステップ４００）。なお、エンジン１に付随してモー
タが併設されるハイブリッド車などの場合は、エンジン
１の停止指令はモータでの単独運転への切り替え時など
に出される可能性があり、必ずしも内燃機関であるエン
ジン１が搭載された車両の運行終了を意味するものとな
らない場合もある。

【００７０】停止指令が生成されていなければ、そのま
ま図８のフローチャートの制御を一旦終了する。停止指
令が生成されている場合は、その時点での酸素吸蔵量O2
SUMと酸素吸蔵能力とに基づいて、リーン運転を行う所
定期間（運転持続時間）を算出する（ステップ４１
０）。ここでは、排気浄化触媒１９に対して、その吸蔵
能力のほぼ上限まで酸素を吸蔵させようとしており、酸
素吸蔵能力の上限値O2SUMmaxとその時点での酸素吸蔵量
O2SUMとの差を求め、この差に基づいて運転持続時間が
決定される。この差と運転持続時間と関係をマップ化し
てＥＣＵ１８のＲＯＭ内に格納しておくなどする。

【００７１】ステップ４１０の後、決定された運転持続
時間が経過したか否かを判定し（ステップ４２０）、経
過していない間はリーン運転を継続する（ステップ４３
０）。このリーン運転によって、排気浄化触媒１９に酸
素が吸蔵される。運転持続時間が経過してステップ４２
０が肯定される場合は、排気浄化触媒１９がその能力の
ほぼ上限まで酸素を吸蔵したとして、燃料噴射を停止す
る（ステップ４４０）。これによって、エンジン１は完
全に停止する。

【００７２】なお、本実施形態では、第一実施形態や第
二実施形態に見られるような遮断弁２０，２２を用いて
いないが、このような遮断手段を排気浄化触媒１９の状
態保存のための手段として併用してもよい。また、第三
実施形態では、所定期間リーン運転を行うことによっ
て、エンジン１が完全に停止した時点で排気浄化触媒１
９がその能力のほぼ上限まで酸素を吸蔵した状態とし、
再始動時の排気浄化触媒１９の酸素吸蔵状態を予測しや
すいものとなるようにした。ここで、燃焼を伴わずにエ
ンジン１を回転させる非燃焼回転を所定期間実行して
も、同様の効果が得られる。非燃焼回転の一例として
は、スタータモータ３０を用いるものがある。

【００７３】エンジン１への燃料を停止した直後に、上
述したスタータモータ３０とフライホイール２９とを用
いてエンジンを回転させることで、排気通路７に対して
吸気された空気が排出される。この空気中の酸素は排気
浄化触媒１９に吸蔵され、排気浄化触媒１９はその能力
のほぼ上限まで酸素を吸蔵した状態とされてから、エン
ジン１が完全に停止される。運転持続時間の決定は、上
述した場合と同様に行えばよい。

【００７４】この場合は、図８に示されるフローチャー
トにおけるステップ４００又は４１０の直後に燃料噴射
停止のステップを設け、ステップ４３０をスタータモー
タ３０に寄る非燃焼回転処理を行うステップとする。そ
して、ステップ４４０に代えて、スタータモータ３０へ
の駆動電力の送出停止処理のステップを設ければよい。
なお、ここでは、スタータモータを用いた非燃焼回転に
ついて説明したが、ハイブリッド車などの場合は、モー
タリング運転によって非燃焼回転を行ってもよい。

【００７５】ハイブリッド車はエンジン１に加えて動力
源となるモータ（発電機としても機能し得る場合もあ
る）も併設され、エンジン１の停止時にこのモータを用
いてエンジン１を回転させるのがモータリング運転であ
る。このようにしても、排気浄化触媒１９にその吸蔵能
力のほぼ上限まで酸素を吸蔵させてからエンジン１を停
止することができる。なお、本実施形態においては、上
述したスタータモータ３０やハイブリッド機構が回転手
段として機能している。

【００７６】次に、第四実施形態について説明する。本
実施形態は、上述した第三実施形態とは反対に、エンジ
ン１を停止する際に所定時間リッチ運転を行い、排気浄
化触媒１９に酸素をほぼ全て放出させてからエンジン１
を完全に停止するものである。このようにしておけば、
エンジン１が停止して再度始動される際には、排気浄化
触媒１９には酸素が吸蔵されていないものとして排気浄
化制御を始めることができる。さらに、本実施形態で
は、上述したリッチ運転を行う所定期間を、排気浄化触
媒１９の下流側に設置された空燃比センサ２６のエンジ
ン１を停止させようとしている時点での出力に応じて設
定する。

【００７７】第四実施形態の排気浄化装置を有する内燃
機関（エンジン１）の構成も図７に示されるエンジン１
と同一であるため、エンジン１の構成に関する詳しい説
明は省略する。以下、本実施形態における制御を図９に
示されるフローチャートに基づいて説明する。まず、エ
ンジン１の停止指令が生成されているか否かが判断され
る（ステップ５００）。なお、エンジン１に付随してモ
ータが併設されるハイブリッド車などの場合は、エンジ
ン１の停止指令はモータでの単独運転への切り替え時な
どに出される可能性があり、必ずしも内燃機関であるエ
ンジン１が搭載された車両の運行終了を意味するものと
ならない場合もある。

【００７８】停止指令が生成されていなければ、そのま
ま図９のフローチャートの制御を一旦終了する。停止指
令が生成されている場合は、下流側空燃比センサ２６の
出力が所定のリッチ閾値よりもリッチ側の出力を示して
いるか否かを判定する（ステップ５１０）。下流側空燃
比センサ２６の出力が所定のリッチ閾値よりもリッチ側
であるということは、排気浄化触媒１９が酸素を放出し
きっている状態と判断できる。排気浄化触媒１９がまだ
酸素を吸蔵している場合は、この吸蔵している酸素を放
出して排気ガス中の未燃燃料成分を浄化するので、下流
側空燃比センサ２６によって検出される排気空燃比は、
上述した所定のリッチ閾値よりもリーン側となるからで
ある。

【００７９】ステップ５１０が否定される場合は、排気
浄化触媒１９がまだ酸素を吸蔵していると思われるので
リッチ運転が行われ（ステップ５２０）、ステップ５１
０が肯定されるまで継続される。このときのリッチ運転
は、予め決定された所定のリッチ度合い（例えば弱リッ
チ）で行われる。ステップ５１０が肯定される場合は、
排気浄化触媒１９がほぼ完全に酸素を放出したと判断で
きるので燃料噴射を停止する（ステップ５３０）。これ
によって、エンジン１は完全に停止する。即ち、ここで
リッチ運転が行われる所定時間は、下流側空燃比センサ
２６の出力に応じて決定されることとなる。

【００８０】なお、燃料噴射停止から惰性で回転する分
は排気浄化触媒１９に対して未燃焼の吸入空気分が流入
することも考えられる。しかし、それ以前に排気浄化触
媒１９が吸蔵している酸素をほぼ完全に放出させている
ので、未燃焼の吸入空気によって排気浄化触媒１９が新
たに吸蔵する酸素は少なく、これがエンジン１の再始動
後に排気浄化制御に対して影響を与えることはほとんど
ない。なお、本実施形態でも、第一実施形態や第二実施
形態に見られるような遮断弁２０，２２を用いていない
が、このような遮断手段を排気浄化触媒１９の状態保存
のための手段として併用してもよい。

【００８１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、内燃機
関が完全に停止するまで、あるいは、停止後に、排気浄
化触媒に対して上流側から流入する排気ガスや空気によ
って酸素吸蔵状態が変化してしまうのを防止することが
でき、酸素吸蔵量の検出をより正確に行い、排気浄化性
能を向上させることができる。

【００８２】請求項２に記載の発明によれば、さらに排
気浄化触媒の下流側の排気通路も遮断するので、排気通
路の下流側から流入する空気によって酸素吸蔵状態が変
化してしまうのを防止することができ、酸素吸蔵量の検
出をより一層正確に行うことができる。

【００８３】請求項３に記載の発明によれば、上流側遮
断手段による排気通路の遮断が、内燃機関の回転が完全
に停止する以前に完了されるので、内燃機関が完全に停
止するまでに排気浄化触媒に流入する排気ガスや吸入空
気によって酸素吸蔵状態が変化してしまうのを防止する
ことができ、より正確に酸素吸蔵量の検出を行うことが
できる。

【００８４】請求項４に記載の発明によれば、上流側遮
断手段が排気バルブであるので、排気抵抗を増加させる
心配がなく、内燃機関の性能低下を招くおそれがなくな
る。

【００８５】請求項５に記載の発明によれば、上流側遮
断手段が遮断弁であるので、遮断のタイミングを自由に
制御でき、排気浄化を最も都合よく行えるような制御を
行うことができる。

【００８６】請求項６に記載の発明によれば、排気浄化
触媒の下流側が上流側に先行して遮断され、その後、上
流側が遮断される。このため、排気浄化触媒に流入した
排気ガスは触媒反応後の状態で排気浄化触媒の内部に封
入されるようになり、内燃機関の完全停止後に排気浄化
触媒内で反応が進んで酸素吸蔵状態が変化することを抑
止することができる。

【００８７】請求項７に記載の発明によれば、上流側遮
断手段によって排気浄化触媒の上流側の排気通路を遮断
する直前にリッチ運転を行うので、燃焼後のリッチな排
気空燃比を有する排気ガス（燃焼を伴わない場合はリッ
チ相当の生ガス）が排気浄化触媒に流入する。このた
め、排気浄化触媒の周囲（又は内部）の雰囲気はリッチ
寄りの状態となり、内燃機関の停止後に排気浄化触媒が
酸素を吸蔵して酸素吸蔵状態が変化してしまうのを効果
的に防止することができる。

【００８８】請求項８に記載の発明によれば、上流側遮
断手段によって排気浄化触媒の上流側の排気通路を遮断
する際に、還流手段によって排気ガス（燃焼を伴わない
場合は生ガスか吸入空気）を吸気通路側に還流させる。
このため、内燃機関の停止時に排気浄化触媒に流入する
排気ガス（生ガス・吸入空気）を減らして排気浄化触媒
の酸素吸蔵状態を変化させにくくすることができる。

【００８９】請求項９に記載の発明によれば、排気通路
の遮断が完全に終了するまでは燃料噴射を継続するの
で、排気浄化触媒に流入する酸素成分をより一層減少さ
せ、排気浄化触媒の酸素吸蔵状態を変化させにくくする
ことができる。

【００９０】請求項１０に記載の発明によれば、内燃機
関の停止処理の開始後に所定期間リーン運転を行うこと
によって、内燃機関が完全に停止したときの排気浄化触
媒の状態がいつも酸素を十分に吸蔵させた状態となるよ
うにしている。このため、内燃機関が停止しているとき
（即ち、始動直後）の排気浄化触媒の酸素吸蔵状態をい
つも同じ状態とすることによって、正確な排気浄化制御
を行うことができる。

【００９１】請求項１１に記載の発明によれば、内燃機
関の停止処理の開始後に、回転手段によって所定期間非
燃焼回転を行うことによって、内燃機関が完全に停止し
たときの排気浄化触媒の状態がいつも酸素を十分に吸蔵
させた状態となるようにしている。このため、内燃機関
が停止しているとき（即ち、始動直後）の排気浄化触媒
の酸素吸蔵状態をいつも同じ状態とすることによって、
正確な排気浄化制御を行うことができる。

【００９２】請求項１２に記載の発明によれば、内燃機
関の停止処理の開始後に所定期間リッチ運転を行うこと
によって、内燃機関が完全に停止したときの排気浄化触
媒の状態がほとんど酸素を吸蔵していない状態となるよ
うにしている。このため、内燃機関が停止しているとき
（即ち、始動直後）の排気浄化触媒の酸素吸蔵状態をい
つも同じ状態とすることによって、正確な排気浄化制御
を行うことができる。

【００９３】請求項１３に記載の発明によれば、請求項
１０〜１２に記載の発明における所定期間を下流側空燃
比検出手段の検出結果に基づいて決定するので、排気浄
化触媒の状態を下流側空燃比検出手段の検出結果に基づ
いて判断しながら制御を行うので、排気浄化触媒の酸素
吸蔵状態をより一層いつも同じ状態とすることができ
る。

【００９４】請求項１４に記載の発明によれば、請求項
１０〜１２に記載の発明における所定期間を排気浄化触
媒の状態に応じて決定するので、排気浄化触媒の酸素吸
蔵状態をより一層いつも同じ状態とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空燃比制御装置の第一実施形態を有す
る内燃機関を示す断面図である。

【図２】排気浄化触媒の酸素吸蔵量O2SUMと、その目標
値O2SUMref、及び、触媒下流側の空燃比センサ出力の様
子を示すタイミングチャートである。

【図３】酸素吸蔵量O2SUMの更新制御のフローチャート
である。

【図４】酸素吸蔵量O2SUMの上限値O2SUMmax及び下限値O
2SUMminの更新制御を示すフローチャートである。

【図５】第一実施形態の制御を示すフローチャートであ
る。

【図６】本発明の空燃比制御装置の第二実施形態を有す
る内燃機関を示す断面図である。

【図７】本発明の空燃比制御装置の第三（第四）実施形
態を有する内燃機関を示す断面図である。

【図８】第三実施形態の制御を示すフローチャートであ
る。

【図９】第四実施形態の制御を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、２…点火プラグ、３…シリ
ンダ、４…吸気通路、５…インジェクタ、６…吸気バル
ブ、７…排気通路、８…排気バルブ、９…スロットルバ
ルブ、１０…スロットルポジションセンサ、１１…スロ
ットルモータ、１２…アクセルポジションセンサ、１３
…エアフロメータ、１４…クランクポジションセンサ、
１５…ピストン、１６…ノックセンサ、１７…水温セン
サ、１８…ＥＣＵ（制御手段）、１９…排気浄化触媒、
２０…上流側遮断弁（上流側遮断手段）、２０ａ…駆動
モータ、２１…触媒温度センサ、２２…下流側遮断弁
（下流側遮断手段）、２２ａ…駆動モータ、２３…チャ
コールキャニスタ、２４…パージコントロールバルブ、
２５…上流側空燃比センサ、２６…下流側空燃比センサ
（下流側空燃比検出手段）、２７…還流通路（還流手
段）、２８…ＥＧＲバルブ（還流手段）、２８ａ…駆動
モータ、２９…フライホイール（回転手段）、３０…ス
タータモータ（回転手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ６０Ｋ 13/04 Ａ３Ｇ３０１Ｂ６０Ｋ 13/04 Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ＺＦ０２Ｄ 21/08 ３０１ 41/04 ３０１Ｈ 41/04 ３０１ 41/14 ３１０Ｐ 41/14 ３１０ 43/00 ３０１Ｂ 43/00 ３０１３０１Ｈ３０１Ｎ３０１Ｔ３０１Ｚ 45/00 ３１０Ｇ 45/00 ３１０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ＧＦ０２Ｍ 25/07 ５５０５５０ＲＢ０１Ｄ 53/36 １０１Ｂ１０１Ａ (72)発明者加藤直人愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者松本健太朗愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3D038 BA09 BB01 BC15 3G062 AA03 BA04 BA05 BA06 BA08 BA09 CA01 CA10 DA01 DA02 EA10 EB15 FA04 GA01 GA06 GA07 GA08 GA16 GA17 GA18 3G084 AA03 BA05 BA09 BA13 BA15 BA17 BA18 BA19 BA20 BA23 BA24 CA01 CA07 DA04 DA10 EA11 EB01 EB11 EC04 FA07 FA10 FA25 FA28 FA33 FA36 3G091 AA02 AA11 AA14 AA17 AA23 AA28 AB03 AB08 BA03 BA14 BA15 BA19 BA27 BA38 CA05 CB02 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB06 DB07 DB10 DB13 DC01 EA01 EA05 EA07 EA12 EA16 EA26 EA30 EA31 EA34 EA36 FA01 FA05 FA06 FB10 FB11 FB12 GB04W GB04Y GB10W GB10Y HA08 HA11 HA36 HA37 HA42 HB02 HB05 HB08 3G092 AA01 AA05 AA11 AA13 AA17 AB02 BA01 BA04 BA05 BA06 BA09 BA10 BB01 BB06 BB10 CA01 CB02 CB04 CB05 DA02 DA07 DA11 DC03 DC09 DC12 DC14 DC15 DE01S DF02 DF06 DG07 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 EA14 EA17 EA28 FA17 FA18 FA20 FA26 FA28 FA29 FA30 FA44 FA45 FB06 GA01 GA10 HA01Z HA06Z HC05Z HD04Z HD06Z HE01Z HE08Z HF08Z HF10Z HF20Z 3G301 HA01 HA06 HA13 JA08 JA20 JA25 JA26 JB09 KA01 KA28 LA03 LB02 MA01 MA11 MA18 MA24 NA07 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01Z PA11Z PD01Z PD09Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路上に配設された排気
浄化触媒の酸素吸蔵作用を利用する内燃機関の排気浄化
装置において、前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触媒の上流側の前
記排気通路を遮断する上流側遮断手段を有していること
を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触
媒の下流側の前記排気通路を遮断する下流側遮断手段を
有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置。
【請求項３】前記内燃機関を制御する制御手段をさら
に有しており、前記上流側遮断手段による前記排気通路
の遮断が、前記制御手段による前記内燃機関の停止処理
開始と共に開始され、前記内燃機関の回転が完全に停止
する以前に完了するように行われることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記内燃機関が、内部で混合気を燃焼さ
せるシリンダ及び前記シリンダと前記排気通路との間に
配された排気バルブを有しており、前記上流側遮断手段
が前記排気バルブであり、前記排気バルブの開弁をさせ
ないことで前記排気通路の遮断が行われることを特徴と
する請求項１又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記内燃機関が、内部で混合気を燃焼さ
せるシリンダを有しており、前記上流側遮断手段が前記
シリンダと前記排気浄化触媒との間の前記排気通路上に
配設された遮断弁であり、前記遮断弁によって前記排気
通路の遮断が行われることを特徴とする請求項１又は３
に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触
媒の下流側の前記排気通路を遮断する下流側遮断手段と
前記内燃機関を制御する制御手段とをさらに有し、前記
上流側遮断手段が前記シリンダと前記排気浄化触媒との
間の前記排気通路上に配設された遮断弁であると共に前
記下流側遮断手段も前記排気浄化触媒の下流側の前記排
気通路上に配設された遮断弁であり、前記上流側遮断手
段及び前記下流側遮断手段による前記排気通路の遮断
が、前記制御手段による前記内燃機関の停止処理開始と
共に開始され、前記内燃機関の回転が完全に停止する以
前に完了するように行われ、かつ、前記上流側遮断手段
による前記排気通路の遮断よりも前記下流側遮断手段に
よる前記排気通路の遮断が先行して完了するように行わ
れることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気
浄化装置。
【請求項７】前記内燃機関を制御する制御手段をさら
に有しており、前記上流側遮断手段による前記排気通路
の遮断が完了する直前に、前記制御手段による前記内燃
機関のリッチ運転が行われることを特徴とする請求項１
に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】排気通路上の排気ガスを吸気通路側に還
流させる還流手段をさらに有し、前記上流側遮断手段に
よる前記排気通路の遮断動作に伴って、前記還流手段に
よる前記排気通路から吸気通路側への還流が行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項９】前記内燃機関を制御する制御手段をさら
に有しており、前記上流側遮断手段による前記排気通路
の遮断が完全に終了するまでは、前記制御手段による燃
料噴射が継続されることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】内燃機関の排気通路上に配設された排
気浄化触媒の酸素吸蔵作用を利用する内燃機関の排気浄
化装置において、前記内燃機関を制御する制御手段を有しており、前記制
御手段による前記内燃機関の停止処理が開始された後
に、前記制御手段による前記内燃機関のリーン運転が所
定期間行われることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項１１】内燃機関の排気通路上に配設された排
気浄化触媒の酸素吸蔵作用を利用する内燃機関の排気浄
化装置において、前記内燃機関を制御する制御手段と前記内燃機関の非燃
焼時に前記内燃機関を回転させる回転手段とを有してお
り、前記制御手段による前記内燃機関の停止処理が開始
された後に、前記回転手段による前記内燃機関の非燃焼
回転が所定期間行われることを特徴とする内燃機関の排
気浄化装置。
【請求項１２】内燃機関の排気通路上に配設された排
気浄化触媒の酸素吸蔵作用を利用する内燃機関の排気浄
化装置において、前記内燃機関を制御する制御手段を有しており、前記制
御手段による前記内燃機関の停止処理が開始された後
に、前記制御手段による前記内燃機関のリッチ運転が所
定時間行われることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項１３】前記排気浄化触媒の下流側に前記排気
触媒から流出する排気ガスの排気空燃比を検出する下流
側空燃比検出手段を有しており、前記制御手段が、前記
下流側空燃比検出手段の検出結果に基づいて前記所定時
間を決定することを特徴とする請求項１０〜１２の何れ
か一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】前記制御手段が、前記内燃機関の停止
処理を開始した時点での前記排気浄化触媒の状態に基づ
いて前記所定時間を決定することを特徴とする請求項１
０〜１２の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装
置。