JP2005201112A

JP2005201112A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2005201112A
Application number: JP2004007113A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Atsumi; 善明渥美
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: JP4363193B2

Abstract

【課題】フューエルカットの直前にリッチ制御が実行された場合に、フューエルカット後の触媒酸素吸蔵量を適正に制御することで、触媒の浄化性能の低下並びに触媒臭の発生を抑止する。
【解決手段】所定の運転状態でフューエルカットを実施するフューエルカット実施手段と、フューエルカット後に一時的に燃料リッチ制御を実施する燃料リッチ制御実施手段と、フューエルカットの実施中にスタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量を取得する酸素吸蔵量取得手段と、フューエルカット直前の運転状態が燃料リッチであるか否かを判定する判定手段と、判定手段において運転状態が燃料リッチであることが判定され、かつフューエルカットの実施中に酸素吸蔵量が所定の判定値に達しない場合は、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止する燃料リッチ制御禁止手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、フューエルカットを行う燃料噴射装置に適用して好適である。

従来、例えば特開平８−１９３５３７号公報に記載されているように、フューエルカット時における触媒の酸素吸蔵量を算出し、算出された酸素吸蔵量が設定値を超えた場合に、フューエルカット後の目標空燃比をリッチに制御する方法が知られている。

特開平８−１９３５３７号公報特開２００３−１３７７７号公報特開平５−１８００３５号公報

しかしながら、フューエルカットの直前にパワー増量、ＯＴ増量等のリッチ制御が実行されていると、フューエルカット開始時に触媒内が酸素不足状態となる。この状態でフューエルカット後にリッチ制御を行うと、触媒内が過リッチ状態となり、排気中の未燃成分の酸化反応が不足して触媒の浄化性能が低下したり、触媒臭が発生するという問題が生じる場合がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、フューエルカットの直前にリッチ制御が実行された場合に、フューエルカット後の触媒酸素吸蔵量を適正に制御することで、触媒の浄化性能の低下並びに触媒臭の発生を抑止することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、所定の運転状態でフューエルカットを実施するフューエルカット実施手段と、フューエルカット後に一時的に燃料リッチ制御を実施する燃料リッチ制御実施手段と、フューエルカットの実施中に排気浄化触媒の酸素吸蔵量を取得する酸素吸蔵量取得手段と、フューエルカット直前の運転状態が燃料リッチであるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段において前記運転状態が燃料リッチであることが判定され、かつフューエルカットの実施中に前記酸素吸蔵量が所定の判定値に達しない場合は、フューエルカット後の前記燃料リッチ制御を禁止する燃料リッチ制御禁止手段と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記フューエルカット直前の運転状態とは、フューエルカットの開始前の所定時間内における運転状態であることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、前記判定手段は、フューエルカット開始時の排気浄化触媒の酸素吸蔵量が所定値以下である場合は、フューエルカット直前の前記運転状態が燃料リッチであるものと判定することを特徴とする。

第４の発明は、上記の目的を達成するため、所定の運転状態でフューエルカットを実施するフューエルカット実施手段と、フューエルカット後に一時的に燃料リッチ制御を実施する燃料リッチ制御実施手段と、所定の運転状態で燃料増量を行う燃料増量実施手段と、
排気浄化触媒の下流に設けられた酸素センサと、前記燃料増量が行われた後、前記酸素センサの出力が燃料リッチを検出している間は、フューエルカット後の前記燃料リッチ制御を禁止する燃料リッチ制御禁止手段と、を備えたことを特徴とする。

第１の発明によれば、フューエルカット直前の運転状態が燃料リッチであり、かつフューエルカットの実施中に前記酸素吸蔵量が所定の判定値に達しない場合は、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止するようにしたため、フューエルカット後に排気浄化触媒の酸素吸蔵量が不足してしまうことを抑止することができる。従って、排気ガス中の未燃成分を確実に酸化することができ、未燃成分の酸化不足による触媒の浄化性能の低下並びに触媒臭の発生を確実に抑止することが可能となる。

第２の発明によれば、フューエルカットの開始前の所定時間内における運転状態をフューエルカット直前の運転状態とし、この時間内の運転状態が燃料リッチであるか否かを判定することで、燃料リッチの運転状態とフューエルカットの間に他のストイキ制御等が行われた場合であっても、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止することが可能となる。

第３の発明によれば、フューエルカット開始時の排気浄化触媒の酸素吸蔵量が所定値以下である場合は、フューエルカット直前の運転状態が燃料リッチであると判定することで、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止することができる。従って、フューエルカット開始時の排気浄化触媒の酸素吸蔵量が所定値以下に低減している場合に、フューエルカット後の排気浄化触媒の酸素吸蔵量が不足してしまうことを抑止することができる。

第４の発明によれば、燃料増量が行われた後、酸素センサの出力が燃料リッチを検出している間は、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止するようにしたため、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が不足している状態でフューエルカット後の燃料リッチ制御が行われることを回避できる。従って、フューエルカット後に排気ガス中の未燃成分を確実に酸化することができ、未燃成分の酸化不足による触媒の浄化性能の低下並びに触媒臭の発生を確実に抑止することが可能となる。

以下、図面に基づいてこの発明のいくつかの実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。内燃機関１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組みつけられている。

エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる空気流入量Ｇａを検出するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。

スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンク２８の更に下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が配置されている。

排気通路１４には、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４とが直列に配置されている。スタートキャタリスト３２は比較的小容量の触媒とされ、内燃機関１０に近い位置に配置されていることから、機関冷間始動時等に短時間で活性化温度まで昇温し、主として始動直後の排気浄化を行う。

スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４とは、いずれも三元触媒から構成され、排気の空燃比が理論空燃比にあるときに、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_Ｘを酸化・還元反応により浄化する。

排気通路１４には、スタートキャタリスト３２の上流に空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）３５が配置されている。空燃比センサ３５は排気ガス中の酸素濃度を検出するセンサであって、スタートキャタリスト３２に流入する排気ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関１０で燃焼に付された混合気の空燃比を検出するものである。

また、排気浄化触媒３４の上流にはサブＯ_２センサ３６が、下流にはサブＯ_２センサ３８がそれぞれ配置されている。サブＯ_２センサ３６，３８は、排気ガス中の酸素濃度が所定値より大きいか小さいかを検出するためのセンサであって、センサ位置の排気空燃比がストイキよりも燃料リッチになると０．４５Ｖ以上の出力を発生し、排気空燃比がストイキよりも燃料リーンになると０．４５Ｖ以下の出力を発生する。酸素濃度が所定値よりも大きいか小さいかの判定は、サブＯ_２センサ３６，３８の出力と所定の判定電圧を比較して行う。通常、判定電圧は０．４５Ｖに設定されており、サブＯ_２センサ３６，３８の出力が０．４５Ｖ以上のときは酸素濃度が所定値より大きいものとして判定出力“１”が出力される。出力が０．４５Ｖより小さいときは酸素濃度が所定値より小さいものとして判定出力“０”が出力される。

サブＯ_２センサ３６，３８によれば、排気浄化触媒３４の上流または下流に、燃料リッチな排気ガス（ＨＣ，ＣＯを含む排気ガス）、或いは燃料リーンな排気ガス（ＮＯ_Ｘを含む排気ガス）が流出してきたかを判断することができる。従って、空燃比センサ３５、サブＯ_２センサ３６，３８の検出値に基づいて目標空燃比をフィードバック制御することができる。

図１に示すように、本実施形態の燃料制御装置はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述した各種センサおよび燃料噴射弁３０に加えて、内燃機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４２や、車速ＳＰＤを検出する車速センサ４４などが接続されている。

本実施の形態の燃料噴射制御装置は、減速時、降坂時などトルクが不要な所定の運転状態において、燃料噴射弁３０による燃料噴射を停止する制御（フューエルカット）を実施する。図２及び図３は、本実施形態の燃料噴射制御装置において、フューエルカットの前後に実施される空燃比制御と、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量を示すタイミングチャートである。なお、以下の説明において、酸素吸蔵量とはスタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量をいうものとする。図２は、フューエルカット前の目標空燃比がストイキ制御された場合を示している。ここで、図２（Ａ）の波形は、フューエルカット実施フラグの状態を示しており、フューエルカット実施フラグがｏｎの期間でフューエルカットが実施される。また、図２（Ｂ）は、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量を、図２（Ｃ）はフューエルカット後の目標空燃比を、図２（Ｄ）はフューエルカット後の燃料増量値をそれぞれ示している。図２（Ｃ）の目標空燃比がストイキの場合は、図２（Ｄ）の燃料増量値が０に設定され、目標空燃比がリッチの場合は燃料増量値がプラス（＋）に設定される。

図２（Ａ）に示すように、時刻ｔ２からｔ５までの時間Ｔ１の間にフューエルカットが実施される。図２では、フューエルカットの実施前、すなわち時刻ｔ２以前は目標空燃比がストイキに制御されており、酸素吸蔵量は最適に保たれている。従って、図２（Ｂ）に示すように、フューエルカット前の酸素吸蔵量はスタートキャタリスト３２および排気浄化触媒３４の触媒酸素吸蔵能力の５０％である標準量に維持されている。

時刻ｔ２からフューエルカットが実施されると、燃料噴射弁３０からの燃料噴射が停止し、空気のみが排気通路１４を流れる。このため、排気通路１４を通過する空気中の酸素がスタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４に吸蔵される。従って、図２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２以降の酸素吸蔵量は、時間の経過とともに増加し、時刻ｔ４において、酸素吸蔵量は最大値（max.量）に到達する。酸素吸蔵量が最大値に到達すると、スタートキャタリスト３２および排気浄化触媒３４の酸素吸蔵能力が飽和するため、時刻ｔ４以降では酸素吸蔵量は増加しない。時刻ｔ５の時点でフューエルカットが終了すると、燃料噴射弁３０による燃料噴射が再開され、通常の空燃比制御に戻る。

図２のようにフューエルカットが比較的長時間行われ、スタートキャタリスト３２および排気浄化触媒３４の酸素吸蔵能力が飽和してしまうと、排気ガス中のＮＯ_Ｘの浄化能力が低下する。従って、本実施形態の燃料噴射装置では、フューエルカット中にスタートキャタリスト３２および排気浄化触媒３４に多くの酸素が吸蔵された場合は、フューエルカット終了後に燃料リッチ制御（Ａ／Ｆ＝１３．５程度）を行って、スタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４が吸蔵している酸素を放出させる。

具体的には、図２（Ｂ）に示すように、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量を判定する所定のしきい値（リッチ制御実行判定値）を予め設定しておき、フューエルカット実施中に酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値を超えた場合は、フューエルカット後の目標空燃比を燃料リッチに設定する。

すなわち、フューエルカットの開始時（時刻ｔ２）から酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値を超える時刻ｔ３までの時間Ｔ２が、フューエルカットの実施時間Ｔ１よりも短い場合は、フューエルカット後の目標空燃比を燃料リッチに設定する。

一方、フューエルカット実施中に酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値に到達しなかった場合は、フューエルカット後に通常のストイキ制御を行う。

図２の場合は、時刻ｔ３以降もフューエルカットが実施されているため、時刻ｔ５の時点でフューエルカットが終了すると、図２（Ｃ）に示すようにフューエルカット後の目標空燃比を燃料リッチに設定し、また図２（Ｄ）に示すように燃料増量値をプラス（＋）に設定する。これにより、未燃成分を多く含む燃料リッチな排気ガスが排気通路１４を流れ、スタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４内に吸蔵されていた酸素により排気ガス中の未燃成分が酸化されて、吸蔵されていた酸素が放出される。従って、図２（Ｂ）に示すように、時刻ｔ５以降の酸素吸蔵量は時間の経過とともに減少する。そして、酸素吸蔵量が標準量に復帰した時刻ｔ６の時点でリッチ制御を終了する。

スタートキャタリスト３２および排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量（＝ＯＳＡ）は、以下の（１）式より微小時間（Δｔ）毎の酸素吸蔵量（＝ΔＯＳＡ）算出し、ΔＯＳＡを逐次積算することで求めることができる。
ΔＯＳＡ＝０．２３×Ｆ×（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）・・・（１）
（１）式において、Ｆは微小時間（Δｔ）の間に燃料噴射弁３０から噴射された燃料量である。また、（実Ａ／Ｆ）は空燃比センサ３５で実測された空燃比である。微小時間（Δｔ）の間にシリンダ内に供給された空気量はＦ×（実Ａ／Ｆ）で表され、燃焼に必要な空気量はＦ×（理論空燃比）で表される。

従って、機関シリンダ内では、（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）が正の値の場合は、（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）だけ空気量が過剰となり、過剰な空気のうちで酸素の占める割合を０．２３とすると、過剰な酸素量は、０．２３×Ｆ×（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）となる。従って、この過剰な酸素量が微小時間（Δｔ）の間にスタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４に吸蔵される。

一方、（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）が負の値の場合は、−（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）だけ空気量が不足し、不足した空気のうちで酸素の占める割合を０．２３とすると、不足する酸素量は、−０．２３×Ｆ×（（実Ａ／Ｆ）−理論空燃比）となる。従って、この不足する酸素量が微小時間（Δｔ）の間にスタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４から放出される。

フューエルカットの実施中は、燃料噴射弁３０から燃料が噴射されないため、シリンダへの吸入された空気中の酸素がスタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４に吸蔵される。従って、以下の（２）式からΔＯＳＡを算出する。
ΔＯＳＡ＝０．２３×（微小時間Δｔにおける吸入空気量）・・・（２）
ここで、微小時間Δｔにおける吸入空気量は、エアフロメータ２０により検出することができる。

従って、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量は、初期値（例えば触媒吸蔵能力の５０％である標準量）に（１）式または（２）で求めたΔＯＳＡを積算していくことで求めることができる。

一方、フューエルカットの直前にパワー増量、ＯＴ(Over Temperature)増量等の燃料増量制御が実施される場合がある。ここで、パワー制御はトルクを増大させる際に行われる制御であり、またＯＴ制御は燃焼温度を低下させる際に行われる制御であり、いずれも燃料を増量して空燃比を大きくリッチ側（Ａ／Ｆ＝１２．５程度）にする制御である。この場合、フューエルカット直前に燃料リッチ制御が実施されており、既に酸素吸蔵量が標準量より不足しているため、フューエルカット後にリッチ制御を行うと酸素吸蔵量がより不足してしまう。

図３は、フューエルカットの直前に燃料増量制御が行われた場合に実施される空燃比制御と、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量を示すタイミングチャートである。ここで、図３（Ａ）は、燃料増量制御実施フラグを示しており、このフラグがｏｎの状態でパワー増量等の燃料増量制御が実施される。図３（Ｂ）〜（Ｅ）は図２（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ対応しており、フューエルカット実施フラグ、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量、目標空燃比、リッチ側の燃料増量値をそれぞれ示している。

燃料増量制御が実施される時刻ｔ０以前では、目標空燃比がストイキに制御されているため、スタートキャタリスト３２と排気浄化触媒３４のトータルの酸素吸蔵量は標準量に維持されている。図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ０で燃料増量実施フラグがｏｎに設定され、パワー増量、ＯＴ増量等の燃料増量制御が実施されると、排気ガス中の未燃成分がスタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４に吸蔵されていた酸素によって酸化される。従って、酸素吸蔵量は時間の経過とともに減少していく。そして、時刻ｔ１において、酸素吸蔵量は最小値（min.量）に達する。時刻ｔ２で燃料増量制御が終了し、フューエルカットが開始されると、排気通路１４を流れる空気中の酸素がスタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４に吸蔵され、図３（Ｃ）に示すように、酸素吸蔵量は時間の経過とともに増加し、時刻ｔ４において、酸素吸蔵量は最大値（max.量）に到達する。

図２と同様に、酸素吸蔵量を判定するためのリッチ制御実行判定値が予め設定されている。そして、フューエルカットの実施中に酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値を超えた場合は、フューエルカット後の目標空燃比を燃料リッチに設定する。

図３（Ｃ）の場合は、時刻ｔ３以降もフューエルカットが実施されているため、フューエルカット後にリッチ制御を実施する。すなわち、時刻ｔ５の時点でフューエルカットが終了すると、図３（Ｄ）に示すように目標空燃比を燃料リッチに設定し、また図３（Ｅ）に示すように燃料増量値をプラス（＋）に設定する。

これにより、未燃成分を多く含む燃料リッチな排気ガスが排気通路１４を流れ、スタートキャタリスト３２または排気浄化触媒３４内に吸蔵されていた酸素により排気ガス中の未燃成分が酸化されて、吸蔵されていた酸素が放出される。従って、図３（Ｃ）に示すように、時刻ｔ５以降の酸素吸蔵量は時間の経過とともに減少する。そして、酸素吸蔵量が標準量に復帰した時刻ｔ６の時点でリッチ制御を終了する。

なお、図３の場合においても、パワー増量等の燃料増量制御、フューエルカット、フューエルカット後の燃料リッチ制御における酸素吸蔵量は、上述した（１）式、（２）式から算出することができる。

このように、パワー増量等の燃料増量制御が行われた場合についても、フューエルカット中に酸素吸蔵量を算出し、酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値に到達した場合のみフューエルカット後のリッチ制御を実行することで、酸素吸蔵量が過度に不足してしまうことを抑止できる。

従って、本実施形態の燃料噴射制御装置では、フューエルカット前にパワー増量等の燃料増量制御が行われたことが検出されると、フューエルカット中の酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値に到達した場合のみフューエルカット後のリッチ制御を実行する。これにより、排気ガス中の未燃成分が十分に酸化されなくなる事態を回避でき、触媒の浄化性能の低下並びに触媒臭の発生を抑えることが可能となる。

フューエルカット直前に燃料増量制御が行われたか否かの判定は、例えばフューエルカット前の所定時間内に燃料増量制御の指令が出されたか否かにより判定できる。これにより燃料増量制御の終了後、ある時間を経過してからフューエルカットが行われる場合についても、フューエルカット直前に燃料増量制御が行われたものと判定することができる。また、フューエルカット開始時の時刻ｔ２の時点での酸素吸蔵量が標準量よりも低下している場合に、低下の度合いに応じてフューエルカット直前の燃料増量制御が行われたものと判定しても良い。

なお、図２及び図３では、リッチ制御実行判定値をほぼ等しい値としたが、フューエルカット前に燃料増量制御が行われた場合は、フューエルカット前の制御がストイキ制御である場合に対してリッチ側制御実行判定値を可変するようにしても良い。

次に、図４のフローチャートに基づいて、本実施形態の燃料噴射制御装置における具体的な処理について説明する。図４の処理は、予め定められた所定時間毎に実施されるものである。先ず、ステップＳ１では、排気浄化触媒３４の暖機が完了しているか否かを判定する。暖機が完了している場合はステップＳ２へ進む。暖機が完了していない場合は、スタートキャタリスト３２、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵能力が低く、フューエルカット後のリッチ制御は不要であるため、処理を終了する。

次に、ステップＳ２、ステップＳ９、ステップＳ１５において、現在の制御が通常制御、フューエルカット、パワー増量等の燃料増量制御、のいずれの状態にあるか判定する。そして、通常制御の場合はステップＳ３以降の処理を、フューエルカットの場合はステップＳ１０以降の処理を、燃料増量制御の場合はステップＳ１６の処理をそれぞれ行う。ここで、通常制御とは、フューエルカット及びパワー増量等の燃料増量制御以外の制御をいう。従って、図２及び図３で説明したフューエルカット後の燃料リッチ制御は通常制御に含まれる。

ステップＳ２で通常制御と判定された場合は、次のステップＳ３でフューエルカット後にリッチ制御を行う旨の要求が出されているか否かを判定する。後述するように、リッチ制御を行う旨の要求は、ステップＳ７、またはステップＳ１２において出される。

リッチ制御の要求が出されている場合は、ステップＳ４へ進み、フューエルカット後のリッチ制御を実行する。次のステップＳ５では、リッチ制御の実行中に酸素吸蔵量を算出する。上述したように、酸素吸蔵量は（１）式から算出することができる。

次のステップＳ６では、ステップＳ５で算出した酸素吸蔵量と標準量を比較し、（酸素吸蔵量）＞（標準量）であるか否かを判定する。ステップＳ６で（酸素吸蔵量）＞（標準量）の場合は酸素吸蔵量が過剰であるため、ステップＳ７へ進み、リッチ制御を継続する。一方、（酸素吸蔵量）≦（標準量）の場合は、更にリッチ制御を継続すると酸素吸蔵量が不足するため、ステップＳ８へ進み、リッチ制御を終了する。

ステップＳ２で通常制御ではないと判定された場合は、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、現在の制御がフューエルカットの実行中であるか否かを判定する。フューエルカット実行中の場合はステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０では、フューエルカット実行中に現在の酸素吸蔵量を算出する。上述したように、フューエルカット中の酸素吸蔵量は（２）式から算出することができる。次のステップＳ１１では、メモリ等に記憶されているリッチ制御実行判定値を取得する。次のステップＳ１２では、ステップＳ１０で算出した酸素吸蔵量とステップＳ１１で取得したリッチ制御実行判定値を比較し、（酸素吸蔵量）＞（リッチ制御実行判定値）であるか否かを判定する。

ステップＳ１２で（酸素吸蔵量）＞（リッチ制御実行判定値）の場合は、ステップＳ１３へ進む。この場合、フューエルカットの実行中に酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値を超えているため、フューエルカット後に燃料リッチ制御を行う必要がある。従って、ステップＳ１３では、リッチ制御要求フラグをＯＮに設定する。

一方、ステップＳ１２で（酸素吸蔵量）≦（リッチ制御実行判定値）の場合は、ステップＳ１４へ進む。この場合、酸素吸蔵量がリッチ制御実行判定値以下であるため、現段階では、フューエルカット後に燃料リッチ制御を行う必要はない。従って、ステップＳ１４では、リッチ制御要求フラグをＯＦＦに設定する。

ステップＳ９でフューエルカット実行中ではないと判定された場合は、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、パワー増量、ＯＴ増量等の燃料増量制御が実行されているか否かを判定する。燃料増量制御が実行されている場合はステップＳ１６へ進み、燃料増量制御の実行中に酸素吸蔵量を算出し、その後、処理を終了する。一方、燃料増量制御が実行されていない場合は、処理を終了する(END)。ステップＳ１６では、上述した（１）式により酸素吸蔵量を算出し、ここで算出した酸素吸蔵量は、以降の処理における酸素吸蔵量算出の際に用いられる。

このように、フューエルカット後のリッチ制御が実行されている場合は、ステップＳ７、ステップＳ８でリッチ制御の継続、または終了が指示される。また、フューエルカット実行中の場合は、ステップＳ１３、ステップＳ１４でリッチ制御要求フラグの状態がＯＮまたはＯＦＦに設定される。そして、以降のルーチンでステップＳ３に到達した際に、リッチ制御の継続が指示されているか、またはリッチ制御要求フラグの状態がＯＮに設定されている場合は、リッチ制御要求が出されているものと判断し、ステップＳ４でリッチ制御を行う。これにより、リッチ制御の実行中は酸素吸蔵量に応じてその後にリッチ制御を継続するか否かを判定することができ、また、フューエルカットの実行中は、フューエルカットが終了した際にリッチ制御を行うか否かを判定することができる。

一方、ステップＳ２で通常制御と判定された場合において、リッチ制御の要求が出されていない場合がある。これは、ステップＳ８でリッチ制御を終了する指示が出された場合、またはステップＳ１４でリッチ制御要求フラグがＯＦＦに設定されている場合に該当する。この場合は、ステップＳ３からステップＳ１７へ進み、以降のステップで通常のストイキ制御を行い、酸素吸蔵量を標準量に維持する制御を行う。

すなわち、ステップＳ１７では、酸素吸蔵量が標準量であるか否かを判定し、標準量の場合は処理を終了する(END)。一方、標準量ではない場合は、ステップＳ１８で酸素吸蔵量が不足しているか否かを判定する。

ステップＳ１８で酸素吸蔵量が不足している場合は、ステップＳ１９へ進み、吸着すべき酸素量を算出する。一方、ステップＳ１８で酸素吸蔵量が不足していない場合は、酸素吸蔵量が標準量に比べて多いため、ステップＳ２０で放出すべき酸素量を算出する。ステップＳ１９、ステップＳ２０で吸着すべき酸素量、放出すべき酸素量を求めた後は、これらの酸素量に応じて空燃比を制御する。

以上説明したように実施の形態１によれば、フューエルカットの直前に燃料増量制御が行われた場合に、フューエルカット中の酸素吸蔵量を求め、フューエルカット中に酸素吸蔵量が所定の判定値を超えてもなおフューエルカットが継続された場合のみ燃料リッチ制御を実施し、判定値を超えない場合はフューエルカット後の燃料リッチ制御を行わないようにしたため、酸素吸蔵量が不足状態になることを抑止することができる。従って、排気ガス中の未燃成分を確実に酸化することができ、未燃成分の酸化不足による触媒の浄化性能の低下並びに触媒臭の発生を確実に抑止することが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の燃料噴射制御装置の構成は図１と同様である。実施の形態２では、排気浄化触媒３４の下流に配設されたサブＯ_２センサ３８の出力を用いて、フューエルカット後に燃料リッチ制御を実行するか否かを判定する。

排気浄化触媒３４の酸素吸蔵状態は、サブＯ_２センサ３８の出力から推定することができる。上述したように、サブＯ_２センサ３８は、センサ位置の排気空燃比がストイキよりも燃料リッチになると判定電圧（０．４５Ｖ）以上の出力を発生し、排気空燃比がストイキよりも燃料リーンになると判定電圧以下の出力を発生する。

サブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧以上の場合は、空燃比が燃料リッチであるため、排気ガス中に未燃成分が多く含まれている。この場合、サブＯ_２センサ３８は排気浄化触媒３４の下流にあるため、排気浄化触媒３４による排気ガス中の未燃成分の酸化が不足していることが推定でき、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が不足していることが推定できる。

実施の形態１で説明したように、パワー増量等の燃料増量制御が行われた場合、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量は低下し、この状態でフューエルカット後の燃料リッチ制御を実施すると、未燃成分が排出されて触媒臭発生の要因となる。

実施の形態２では、パワー増量等の燃料増量制御を実施した場合にサブＯ_２センサ３８の出力を検出し、サブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧以上の場合は、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が不足状態にあると推定し、その後にフューエルカットが実施された場合であってもフューエルカット後の燃料リッチ制御を行わないようにする。

図５及び図６は、実施の形態２で行われる制御を示すタイミングチャートである。ここで、図５（Ａ）及び図６（Ａ）の波形は、燃料増量制御実施フラグを示しており、このフラグがｏｎの状態でパワー増量等の燃料増量制御が実施される。図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）はサブＯ_２センサ３８の出力波形を示している。また、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）は、フューエルカット後の燃料リッチ制御の許可フラグを示している。

図５は、パワー増量等の燃料増量制御が開始された後に、サブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧を超えた場合を示している。すなわち、図５（Ａ）に示すように時刻ｔ１１でパワー増量等の燃料増量制御を開始すると、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が低下していくため、図５（Ｂ）に示すように、時刻１２の時点でサブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧を超える。そして、図５（Ｃ）に示すように、サブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧を超えた時刻１２の時点で、許可フラグを“禁止”の状態に設定する。

燃料リッチ制御の許可フラグが“禁止”に設定された状態では、フューエルカット後のリッチ制御が禁止される。すなわち、フューエルカットが行われた場合は、フューエルカットが終了した時点で許可フラグの設定が確認され、許可フラグが“禁止”に設定されている場合は、フューエルカット後のリッチ制御は行われない。これにより、フューエルカット後に排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が不足している状態で燃料リッチ制御が行われてしまうことを回避でき、排気ガス中の未燃成分の酸化不足により触媒臭が発生してしまうことを抑止できる。

時刻ｔ１３で燃料増量制御が終了すると、その後のストイキ制御、またはフューエルカット等の制御により排気浄化触媒３４に酸素が吸蔵されていき、サブＯ_２センサ３８の出力は次第に低下していく。そして、時刻ｔ１４の時点でサブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧以下になる。サブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧以下となった場合は、排気浄化触媒３４に十分な量の酸素が吸蔵されたものと判断できるため、この状態でフューエルカット後の燃料リッチ制御を行っても、排気ガス中の未燃成分の酸化が不足してしまうことはない。従って、時刻ｔ１４の時点で許可フラグを“許可”に設定してフューエルカット後の燃料リッチ制御を許可する。

図６は、パワー増量等の燃料増量制御を開始する以前からサブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧を超えている場合を示している。この場合は、燃料増量制御を開始した時刻ｔ２１の時点で許可フラグを“禁止”に設定する。時刻ｔ２２の時点で燃料増量制御を終了すると、その後のストイキ制御等によりサブＯ_２センサ３８の出力が低下していく。そして、サブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧以下となった時刻ｔ２３の時点で許可フラグを“許可”の状態に設定する。

このように、燃料増量制御が実施され、かつサブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧を超える、という２つ条件が成立した場合に、許可フラグが“禁止”の状態に設定される。通常のストイキ制御においても排気空燃比はストイキを中心としてリッチ側とリーン側へ変動するため、この２つの条件に基づいて許可フラグを“禁止”に設定することで、ストイキ制御の最中の一時的な燃料リッチ状態によってフューエルカット後の燃料リッチ制御が禁止されてしまうことを回避できる。

次に、図７のフローチャートに基づいて、実施の形態２の燃料噴射制御装置で行われる処理について説明する。先ず、ステップＳ２１では、排気浄化触媒３４が暖機状態にあるか否かを判定する。暖機状態にある場合はステップＳ２２へ進み、暖機が完了していない場合は処理を終了する(END)。

ステップＳ２２では、パワー増量等の燃料増量制御が行われているか否かを判定する。燃料増量制御が行われている場合はステップＳ２３へ進む。一方、燃料増量制御が行われていない場合は、ステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、（サブＯ_２センサ出力）＞（判定電圧）であるか否かを判定し、（サブＯ_２センサ出力）＞（判定電圧）の場合は処理を終了する。一方、（サブＯ_２センサ出力）≦（判定電圧）の場合はステップＳ２６へ進み、許可フラグを“許可”に設定して、フューエルカット後の燃料リッチ制御を許可する。

ステップＳ２３では、（サブＯ_２センサ出力）＞（判定電圧）であるか否かを判定する。（サブＯ_２センサ出力）＞（判定電圧）の場合は、ステップＳ２５へ進む。この場合、排気浄化触媒３４の下流の排気空燃比が燃料リッチであるため、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が不足しているものと推定できる。従って、ステップＳ２５では、許可フラグを“禁止”に設定して、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止する

一方、ステップＳ２３で（サブＯ_２センサ出力）≦（判定電圧）の場合は、ステップＳ２６へ進む。この場合、排気浄化触媒３４の下流の排気空燃比が燃料リッチではないため、排気浄化触媒３４に十分な量の酸素が吸蔵されていることが推定できる。従って、ステップＳ２６において、許可フラグを“許可”に設定して、フューエルカット後の燃料リッチ制御を許可する。

以上説明したように実施の形態２によれば、燃料増量制御が行われ、かつサブＯ_２センサ３８の出力が判定電圧を超えている場合は、排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が不足していると推定し、フューエルカット後の燃料リッチ制御を禁止するようにしたため、フューエルカット後の燃料リッチ制御によって排気浄化触媒３４の酸素吸蔵量が不足してしまうことを回避できる。従って、排気ガス中の未燃成分の酸化不足に起因して触媒臭が発生してしまうことを抑止できる。

本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置及びその周辺の構造を説明するための図である。実施の形態１の燃料噴射制御装置で行われる制御を示すタイミングチャートである。実施の形態１の燃料噴射制御装置で行われる制御を示すタイミングチャートである。実施の形態１の燃料噴射制御装置における処理の手順を示すフローチャートである。実施の形態２の燃料噴射制御装置で行われる制御を示すタイミングチャートである。実施の形態２の燃料噴射制御装置で行われる制御を示すタイミングチャートである。実施の形態２の燃料噴射制御装置における処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

３４排気浄化触媒
３５Ａ／Ｆセンサ
３８サブＯ_２センサ
４０ＥＣＵ

Claims

所定の運転状態でフューエルカットを実施するフューエルカット実施手段と、
フューエルカット後に一時的に燃料リッチ制御を実施する燃料リッチ制御実施手段と、
フューエルカットの実施中に排気浄化触媒の酸素吸蔵量を取得する酸素吸蔵量取得手段と、
フューエルカット直前の運転状態が燃料リッチであるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において前記運転状態が燃料リッチであることが判定され、かつフューエルカットの実施中に前記酸素吸蔵量が所定の判定値に達しない場合は、フューエルカット後の前記燃料リッチ制御を禁止する燃料リッチ制御禁止手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記フューエルカット直前の運転状態とは、フューエルカットの開始前の所定時間内における運転状態であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記判定手段は、フューエルカット開始時の排気浄化触媒の酸素吸蔵量が所定値以下である場合は、フューエルカット直前の前記運転状態が燃料リッチであるものと判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
所定の運転状態でフューエルカットを実施するフューエルカット実施手段と、
フューエルカット後に一時的に燃料リッチ制御を実施する燃料リッチ制御実施手段と、
所定の運転状態で燃料増量を行う燃料増量実施手段と、
排気浄化触媒の下流に設けられた酸素センサと、
前記燃料増量が行われた後、前記酸素センサの出力が燃料リッチを検出している間は、フューエルカット後の前記燃料リッチ制御を禁止する燃料リッチ制御禁止手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。