JP2005248747A - エンジン電子制御装置及びそれを搭載した車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクティブ制御を実行している途中でエンジンが停止したあとエンジンを再始動するときの排ガスを安定して浄化することができる。
【解決手段】 エンジンを再始動する前のエンジン停止時にアクティブ制御ルーチンが中断された場合には（Ｓ２０６でＹｅｓ、Ｓ２０８、Ｓ２１０でＹｅｓ）、アクティブ制御の中断時における排気浄化触媒のＯＳＣと所定の中立範囲とを比較し（Ｓ２１６）、その比較結果に基づいて再始動時噴射量ＴＡＵを決定し燃料噴射制御を実行する（Ｓ２１６〜Ｓ２２６）。ここで、排気浄化触媒に吸蔵されるＯＳＣは、エンジン停止中に排気浄化触媒に流通する空気の影響よりもアクティブ制御の中断時の状況によって左右されやすいこと等からアクティブ制御の中断時におけるＯＳＣとみなしても精度上問題は生じにくい。
【選択図】 図５

Description

本発明は、エンジン電子制御装置及びそれを搭載した車両に関し、詳しくはエンジンの自動停止や自動再始動を行うエンジン電子制御装置及びそれを搭載した車両に関する。

従来より、エンジンとモータを備えたハイブリッド車両やアイドルストップシステムを備えた車両などのように、エンジンの自動停止や自動再始動を繰り返し行う車両が知られている。ここで、エンジンが停止する場合、燃料噴射を停止してからエンジンの回転が完全に停止するまでの間にエンジンが空転してシリンダに空気が流入しその空気が排気浄化触媒に排出されることから、排気浄化触媒は酸素を吸蔵しやすい。このため、特許文献１では、エンジンが自動停止するときにはエンジンの自動停止期間中に排気浄化触媒に吸蔵される酸素吸蔵量を排気浄化触媒の下流に配置したリア排気センサの出力値から算出し、エンジンを再始動するときにその酸素吸蔵量に基づいて目標空燃比をリッチ空燃比に設定して空燃比制御を行っている。
特開２００３−８３１２１号公報

上述したようにエンジンが自動停止するときには、エンジンの空転等によって排気浄化触媒は酸素を吸蔵しやすくなるが、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御を実行している途中でエンジンが自動停止したときには、強制的に空燃比をリーンにしたりリッチにしたりしているため、エンジンの空転等による場合に比べてアクティブ制御の中断時の状況の方が酸素吸蔵量に与える影響が大きい。一方で、エンジンの空転等によって排気浄化触媒がどの程度酸素を吸蔵するかを精度よく求めることは難しいという問題もある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、アクティブ制御を実行している途中でエンジンが停止したあとエンジンを再始動するときの排ガスを安定して浄化することができるエンジン電子制御装置を提供することを目的の一つとする。また、そのようなエンジン電子制御装置を搭載した車両を提供することを目的の一つとする。

本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明のエンジン電子制御装置は、
空気と燃料との混合気を燃焼させて得た燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジンと、
酸素の吸蔵・放出が可能で前記エンジンからの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記エンジンに燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記混合気が目標空燃比となるように前記燃料噴射手段の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段が噴射するように制御する燃料噴射制御手段と、
所定のエンジン停止条件が成立したときに前記エンジンを停止させその後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動する停止再始動制御手段と、
を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記停止再始動制御手段により前記エンジンが再始動されるとき、該再始動前のエンジン停止時にリーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御が中断された場合には該アクティブ制御の中断時における前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値に基づいて前記エンジンを再始動するときの再始動時噴射量を決定するものである。

このエンジン電子制御装置では、強制的に空燃比をリーンにしたりリッチにしたりするアクティブ制御を実行している途中でエンジンが自動停止することがある。その場合、排気浄化触媒に吸蔵される酸素吸蔵量は、エンジン停止中に排気浄化触媒に流通する空気の影響よりもアクティブ制御の中断時の状況によって左右されやすいし、エンジン停止中に排気浄化触媒を流通する空気の影響を精度よく求めるのは難しいため該空気の影響を考慮すると却って誤差が生じるおそれもある。このことから、アクティブ制御を実行している途中でエンジンが停止したあとエンジンを再始動するときの排気浄化触媒の酸素吸蔵量は、アクティブ制御の中断時における排気浄化触媒の酸素吸蔵量とみなしても精度上問題は生じにくい。したがって、エンジンを再始動する前のエンジン停止時にアクティブ制御が中断された場合には該アクティブ制御の中断時における排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値に基づいてエンジンを再始動するときの再始動時噴射量を決定し燃料噴射制御を実行することにより、エンジンの再始動時の排気を安定して浄化することができる。

ここで、「酸素吸蔵量に相関を持つ値」とは、酸素吸蔵量そのものであってもよいし酸素吸蔵量の変化に応じて変化する値であってもよい。

本発明のエンジン電子制御装置は、前記排気浄化触媒の下流に設置され排気中の酸素濃度に応じて出力値が変化するリア排気センサを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記アクティブ制御の実行中に前記リア排気センサの出力値に基づいて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値を求めてもよい。一般にリア排気センサの出力値は排気浄化触媒の酸素吸蔵量に応じて変化するため、アクティブ制御の実行中にリア排気センサ出力値に基づいて酸素吸蔵量に相関を持つ値を比較的精度よく求めることができる。

本発明のエンジン電子制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記停止再始動制御手段により前記エンジンが再始動されるとき、該再始動前のエンジン停止時に前記アクティブ制御が中断された場合には該アクティブ制御の中断時における前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値と所定の中立範囲とを比較し該比較結果に基づいて前記再始動時噴射量を決定してもよい。一般に排気浄化触媒はその酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵していたり酸素を放出しきって全く酸素を吸蔵していなかったりする場合には浄化機能が低下する。このため、浄化機能が低下しないような酸素吸蔵量に相関を持つ値の中立範囲を予め定めておき、排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値とその中立範囲とを比較して再始動時噴射量を決定することが好ましい。このとき、前記燃料噴射制御手段は、前記酸素吸蔵量に相関を持つ値が前記中立範囲を上回れば前記再始動時噴射量を増量補正し前記中立範囲を下回れば前記再始動時噴射量を減量補正してもよい。具体的には、酸素吸蔵量に相関を持つ値が中立範囲を上回ったときにはその上回った分の酸素を消費するように再始動時噴射量を増量補正し、酸素吸蔵量に相関を持つ値が中立範囲を下回ったときにはその下回った分の酸素を補充するように再始動時噴射量を減量補正してもよい。

本発明のエンジン電子制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、１トリップ中に前記アクティブ制御を前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力の測定が終了するまで繰り返し実行するものであってもよい。この場合、アクティブ制御を開始したあとエンジンの自動停止によりアクティブ制御が中断されその後エンジンが再始動されるというケースが１トリップ中に繰り返されることがあることから、エンジン再始動時の排気を安定して浄化したいという要望が高いため、本発明を適用する意義が高い。ここで、「酸素吸蔵能力」とは、最大酸素吸蔵量とも称されることがあり、排気浄化触媒が酸素を放出しきった状態から酸素を限界まで吸蔵した状態になるまでの酸素量又は排気浄化触媒が酸素を限界まで吸蔵した状態から酸素を放出しきった状態になるまでの酸素量をいう。また、「１トリップ」とは、本明細書ではイグニッションオンからイグニッションオフまでをいう。

本発明の車両は、上述したエンジン電子制御装置を搭載しているため、エンジンを再始動する前のエンジン停止時にアクティブ制御が中断された場合には該アクティブ制御の中断時における排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値に基づいてエンジンを再始動するときの再始動時噴射量を決定し燃料噴射制御を実行することにより、エンジンの再始動時の排気を安定して浄化することができる。

図１は本発明の一実施形態であるハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施形態のハイブリッド自動車１０が搭載するエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。この実施形態のハイブリッド自動車１０は、図１に示すように、燃料を燃焼した燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）５０と、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７に接続された３軸式の動力分配統合機構１２と、動力分配統合機構１２に接続された発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の発電及び駆動を制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行うバッテリ１６と、動力分配統合機構１２に接続された軸にチェーンベルト１５を介して接続された駆動軸１７と、ハイブリッドシステム全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）７０とを備える。なお、駆動軸１７はデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９に接続されている。また、ハイブリッド自動車１０は、図２に示すように、更にエンジン２０の下流側に、排気を浄化する触媒コンバータ３０、混合気の空燃比に応じて出力値が変化するフロント排気センサ３５、空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するリア排気センサ３６などを備える。

エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、エアクリーナ２１により清浄された空気をスロットルバルブ２２を介して吸入すると共にインジェクタ２３（燃料噴射手段）からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。このクランクシャフト２７には１０°ＣＡごとにパルスを出力するクランク角センサ３７が取り付けられている。エンジン２０からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒コンバータ３０を介して車外へ排出される。

触媒コンバータ３０は、排気管３４に接続され排気浄化触媒３１が充填されたものである。排気浄化触媒３１として用いられる三元触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ₂）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ₂）や酸素（Ｏ₂）などに浄化される。この三元触媒では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるＮＯｘの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるＨＣ，ＣＯの酸化反応とがバランスよく進み、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのすべてに対して高い浄化率を示す。ここで、ＣｅＯ₂は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気がリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気から酸素を吸蔵し、排気がリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気へ酸素を放出する。これにより、酸化触媒や還元触媒の近傍の雰囲気が大きく変動することがないので、結果的にウインドウ領域が拡がる。なお、ＮＯｘの浄化率はウインドウ領域よりもリーン側になるほど低下し、ＨＣやＣＯの浄化率はウインドウ領域よりもリッチ側になるほど低下する。

フロント排気センサ３５は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するセンサであり、本実施形態では所定の電圧（例えば０．３Ｖ）を印加した状態で酸素濃度に応じた限界電流を出力する限界電流式酸素センサを採用している。このフロント排気センサ３５は、空燃比に対する出力電流値がリニアな関係であるため、出力電流値から直接空燃比を求めることができる。なお、フロント排気センサ３５は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。

リア排気センサ３６は、排気管３４のうち触媒コンバータ３０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化するセンサであり、本実施形態では電解質であるジルコニアを大気に接触する基準電極と排気に接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。このリア排気センサ３６は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５〜１４．７）を境に出力電圧がリッチ側で約１Ｖ、リーン側で約０Ｖとなるため、適切なスライスレベル（例えば０．４５Ｖ）を設定して出力電圧とスライスレベルとの大小を比較することにより触媒コンバータ３０の下流に排出される排気がリッチなのかリーンなのかを判別することができる。なお、このリア排気センサ３６は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。

エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０には、エンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、フロント排気センサ３５からの信号、リア排気センサ３６からの信号、クランク角センサ３７からのパルス信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ５０からは、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０からは、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５の着火を行うイグナイタと一体化されたイグニッションコイル２９への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ５０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と電気的に接続され、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２０の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。このエンジンＥＣＵ５０が本発明の燃料噴射制御手段及び停止再始動制御手段に相当する。

動力分配統合機構１２は、モータＭＧ１に接続されたサンギヤ１２ａ、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ１２ｂ、サンギヤ１２ａ及びリングギヤ１２ｂと噛合する複数のピニオンギヤ１２ｃ及びエンジン２０のクランクシャフト２７に接続されピニオンギヤ１２ｃを自転且つ公転自在に保持するキャリア１２ｄを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分配統合機構１２は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはエンジン２０からの動力をモータＭＧ１側と駆動軸側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ２が電動機として機能するときにはエンジン２０からの動力とモータＭＧ２からの動力を統合して駆動軸に出力する。

モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、バッテリ１６と電力のやりとりを行う。モータＥＣＵ１４は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、入出力ポート（図示せず）を備える。このモータＥＣＵ１４は、図示しないインバータによりモータＭＧ１及びモータＭＧ２の発電及び駆動を制御し、ハイブリッドＥＣＵ７０と電気的に接続されている。なお、動力分配統合機構１２の出力軸の詳細な構成やモータＭＧ１，ＭＧ２の詳細な制御については本発明に特に関係せず、例えば特開平９−３０８０１２などに詳細に記載されているためここではその説明を省略する。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、入出力ポート（図示せず）を備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。なお、図示しない電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいてバッテリ１６の残容量（ＳＯＣ）も演算している。

本実施形態のハイブリッド自動車１０は、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどの各種情報を入力し、この各種情報に基づいて駆動軸１７に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が効率よく出力されるように、エンジン２０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。

次に、こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車１０のエンジンＥＣＵ５０の動作、特に排気浄化触媒３１の酸素吸蔵能力（最大酸素吸蔵量）を測定するアクティブ制御ルーチンとエンジン２０の自動停止や再始動を行う自動停止再始動ルーチンについて説明する。

まず、アクティブ制御ルーチンについて図３に基づいて説明する。このルーチンは、ＲＯＭ５４に記憶され、エンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５２により所定タイミングごと（例えば所定クランク角ごと）に繰り返し実行される。図３のアクティブ制御ルーチンが開始されると、ＣＰＵ５２は、まず、１トリップ中にアクティブ制御が実行されて最大ＯＳＣ（ＯＳＣはoxygen storage capacityの略）が既に保存されているか否かを判定する（ステップＳ１００）。この判定は例えばＲＡＭ５６の所定領域に最大ＯＳＣが保存されているか否かによって行われる。なお、最大ＯＳＣは１トリップ開始時にリセットされる。ステップＳ１００で最大ＯＳＣが保存済みのときにはそのままこのルーチンを終了し、最大ＯＳＣが保存済みでないときには、アクティブフラグＦａｃｔが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。このアクティブフラグＦａｃｔは、アクティブ制御実行条件が成立したときに１にセットされ最大ＯＳＣを保存した後にゼロにリセットされるフラグであり、初期値は０に設定されている。

ステップＳ１０２でアクティブフラグＦａｃｔが１でないと判定されたときには、ＣＰＵ５２は、アクティブ制御実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。アクティブ制御実行条件は、例えばエンジン２０が定常状態で運転されているときに成立する条件である。ステップＳ１０２でアクティブ制御実行条件が成立していないときにはそのままこのルーチンを終了し、アクティブ制御実行条件が成立したときにはアクティブフラグＦａｃｔを１にセットし（ステップＳ１０６）、続いてリア排気センサ３６の出力値がリーン雰囲気を表す値かリッチ雰囲気を表す値かを判定する（ステップＳ１０８）。ここで、リア排気センサ３６は排気浄化触媒３１を通過してきた排気の酸素濃度が所定濃度より高いときつまりリッチ雰囲気のときにはスライスレベルを超える電圧を出力し、その排気の酸素濃度が所定濃度より低いときつまりリーン雰囲気のときにはスライスレベルを以下の電圧を出力する。そして、ステップＳ１０８で排気浄化触媒３１を通過してきた排気がリーン雰囲気のときには目標空燃比をリッチ空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１４．１）に設定し（ステップＳ１１０）、リッチ制御中フラグＦＲに１をセットすると共にリーン制御中フラグＦＬをリセットし（ステップＳ１１２）、このルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０８で排気浄化触媒３１を通過してきた排気がリッチ雰囲気の時には目標空燃比をリーン空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１５．１）に設定し（ステップＳ１１４）、リッチ制御中フラグＦＲをリセットすると共にリーン制御中フラグＦＬに１をセットし（ステップＳ１１６）、このルーチンを終了する。

ここで、空燃比制御とは、フロント排気センサ３５の出力値から得られる混合気の空燃比と目標空燃比との差分がゼロとなるように、エアフローメータ２８からの吸入空気量に対する燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量がインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタ２３の開弁時間を制御するものである。通常は目標空燃比は理論空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１４．６）に設定されている。

さて、ステップＳ１００でアクティブフラグＦａｃｔが１のときつまりアクティブ制御実行中のときには、リーン制御中フラグＦＬかリッチ制御中フラグＦＲのいずれが１にセットされているかを判定し（ステップＳ１１８）、リーン制御中フラグＦＬが１のときにはリア排気センサ３６の出力値がリーン雰囲気を表す値に切り替わったか否かを判定し（ステップＳ１２０）、切り替わっていないときには吸入空気量の酸素のうち燃焼に利用されない過剰分を前回のＯＳＣに加算してＲＡＭ５６に一時記憶し（ステップＳ１２２）、このルーチンを終了する。また、ステップＳ１２０でリア排気センサ３６の出力値がリーン雰囲気を表す値に切り替わったときには、目標空燃比をリッチ空燃比に設定し（ステップＳ１２４）、リッチ制御中フラグＦＲに１をセットし、リーン制御中フラグＦＬをリセットし、ＲＡＭ５６に一時記憶されたＯＳＣを今回の暫定最大ＯＳＣとして保存すると共にＯＳＣをリセットする（ステップＳ１２６）。一方、ステップＳ１１８でリッチ制御中フラグＦＲが１のときにはリア排気センサ３６の出力値がリッチ雰囲気を表す値に切り替わったか否かを判定し（ステップＳ１２８）、切り替わっていないときには燃料噴射量のうち燃焼に利用されない過剰分に基づいて排気浄化触媒３１に吸蔵された酸素の消費量を算出し、この消費量を前回のＯＳＣに加算してＲＡＭ５６に一時記憶し（ステップＳ１３０）、このルーチンを終了する。また、ステップＳ１２８でリア排気センサ３６の出力値がリッチ雰囲気を表す値に切り替わったときには、目標空燃比をリーン空燃比に設定し（ステップＳ１３２）、リッチ制御中フラグＦＲをリセットし、リーン制御中フラグＦＬに１をセットし、ＲＡＭ５６に一時記憶されたＯＳＣを今回の暫定最大ＯＳＣとして保存すると共にＯＳＣをリセットする（ステップＳ１３４）。

そして、ステップＳ１２６又はステップＳ１３４のあと、リッチ・リーンの切替を予め定められた所定回数だけ実行したか否かを判定し（ステップＳ１３６）、リッチ・リーンの切替を所定回数実行していないときにはそのままこのルーチンを終了し、リッチ・リーンの切替を所定回数実行したときにはＲＡＭ５６に記憶された暫定最大ＯＳＣの平均値を最大ＯＳＣとして所定領域に保存し（ステップＳ１３８）、各フラグＦａｃｔ、ＦＲ、ＦＬをリセットし（ステップＳ１４０）、このルーチンを終了する。

ところで、アクティブ制御を開始する際のリア排気センサ３６の出力値がリッチ雰囲気を表す値のときには目標空燃比をリーン空燃比に設定し、逆にリア排気センサ３６の出力値がリーン雰囲気を表す値のときに目標空燃比をリッチ空燃比に設定するが、これは最大ＯＳＣを算出するのに必要となる起算点を求めるためである。例えば、後者についていえば、図４に示すように、アクティブ制御開始時（時刻ｔ０）のリア排気センサ３６の出力値がリーン雰囲気を表す値であるから、目標空燃比をリッチ空燃比に設定する。リア排気センサ３６の出力値は、目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えたあと暫くの間は排気浄化触媒３１に吸蔵された酸素が排気中に放出されるためリーン雰囲気を表す値のままであるが、吸蔵していた酸素を排気浄化触媒３１がすべて放出するとリッチ雰囲気を表す値に切り替わる（時刻ｔ１）。この時点が暫定最大ＯＳＣの起算点となる。さて、時刻ｔ１で今度は目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると、リア排気センサ３６の出力値は、暫くの間は排気浄化触媒３１に排気中の過剰な酸素が吸蔵されるためリッチ雰囲気を表す値のままであるが、排気浄化触媒３１が能力の限界まで酸素を吸蔵するとリーン雰囲気を表す値に切り替わる（時刻ｔ２）。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの酸素過剰分の積算値が、暫定最大ＯＳＣとなる。そして、時刻ｔ２で今度は目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えると、リア排気センサ３６の出力値は暫くの間はリーン雰囲気を表す値のままであるが、吸蔵していた酸素をすべて放出するとリッチ雰囲気を表す値に切り替わる（時刻ｔ３）。ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの酸素消費量の積算値が、暫定最大ＯＳＣになる。このようにして暫定最大ＯＳＣを所定回数にわたって算出しその平均値を最大ＯＳＣとしてＲＡＭ５６の所定領域に保存する。なお、本実施形態では、起算点（時刻ｔ１）に達するまではステップＳ１２２やステップＳ１３０においてＯＳＣをＲＡＭ５６に記憶する処理を行わないものとする。これは、アクティブ制御開始時のＯＳＣが不明なため起算点に達するまでは正確なＯＳＣを求めることができないからである。

このようにして求めた最大ＯＳＣ（各暫定最大ＯＳＣの平均値）は、例えば触媒劣化の判定に用いられる。即ち、最大ＯＳＣは触媒劣化が進むにつれて小さくなるため、予め経験的に求めた所定のＯＳＣを下回ったか否かを判定し、下回ったときには排気を十分に浄化できないおそれがあることを車両のインジケータを点灯させる等により報知してもよい。なお、ステップＳ１３８で最大ＯＳＣが保存されると、次回このアクティブ制御ルーチンが開始されたとしてもステップＳ１００で肯定判定されるためリーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とする制御は実行されない。しかし、例えばアクティブ制御ルーチンを開始したものの最大ＯＳＣを保存する前に後述のエンジン停止条件が成立して中断されたときには、最大ＯＳＣが保存されていないため、次回このアクティブ制御ルーチンが開始されたときにステップＳ１００で否定判定され、リーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とする制御が再び実行される。

次に、自動停止再始動ルーチンについて図５に基づいて説明する。このルーチンは、ＲＯＭ５４に記憶され、エンジンＥＣＵ５０のＣＰＵ５２により所定タイミングごと（例えば数ｍｓｅｃごと）に繰り返し実行される。図５の自動停止再始動ルーチンが開始されると、ＣＰＵ５２は、まず、自動停止フラグＦｓｔｏｐが１にセットされているか否かを判定する（ステップＳ２００）。この自動停止フラグＦｓｔｏｐは、エンジン停止条件が成立してからエンジン再始動条件が成立するまで１にセットされ、それ以外のときにゼロにリセットされるフラグであり、初期値は０に設定されている。ステップＳ２００で自動停止フラグＦｓｔｏｐが１でないときには、ＣＰＵ５２はエンジン停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、エンジン停止条件とは、例えばエンジン効率の悪い低負荷領域（車速Vが低速のときなど）で且つバッテリ１６の残容量が良好なときに成立する条件である。ステップＳ２０２でエンジン停止条件が成立していないときにはそのままこのルーチンを終了し、エンジン停止条件が成立したときには自動停止フラグＦｓｔｏｐに１をセットすると共にエンジン停止処理を実行し（ステップＳ２０４）、このルーチンを終了する。ここで、エンジン停止処理とは、インジェクタ２３からの燃料噴射を停止すると共に点火プラグ２５の着火を停止する処理である。なお、このエンジン停止処理が行われたとしても、エンジン２０は直ちに停止するのではなく、燃料噴射を停止してからクランクシャフト２７の回転が完全に停止するまでのあいだ空転する。また、エンジン停止条件が成立したときにＣＰＵ５２がアクティブ制御を実行している途中だったときにはそのアクティブ制御は中断されるがアクティブフラグＦａｃｔは１のまま保持される。

さて、ステップＳ２００で自動停止フラグＦｓｔｏｐが１のときつまりエンジン２０が停止中のときには、エンジン再始動条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ２０６）、エンジン再始動条件が成立していないときにはそのままこのルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０６でエンジン再始動条件が成立したときには自動停止フラグＦｓｔｏｐをリセットし（ステップＳ２０８）、続いてアクティブフラグＦａｃｔが１か否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、エンジン再始動条件とは、例えばエンジン２０とモータＭＧ２とで車輪を駆動する必要が生じたとき（加速時など）や、バッテリ１６のＳＯＣが不足してモータＭＧ１を発電させてバッテリ１６を充電する必要があるときなどに成立する条件である。ステップＳ２１０でアクティブフラグＦａｃｔがゼロのときには、エンジン２０の再始動時の燃料噴射量つまり再始動時噴射量ＴＡＵに、エアフローメータ２８からの吸入空気量と通常の目標空燃比である理論空燃比とに基づいて算出されるベース噴射量ＴＡＵｂａｓｅを設定し（ステップＳ２１２）、所定の再始動制御を実行し（ステップＳ２２６）、このルーチンを終了する。なお、再始動制御では、モータＭＧ１でエンジン２０をクランキングすると共に、再始動時噴射量ＴＡＵがインジェクタ２３から噴射されるようにインジェクタの開弁時間を制御しつつ点火プラグ２５の着火を行う。これにより、排気浄化触媒３１には通常の目標空燃比の混合気が燃焼して生じる排気が通過することになる。

一方、ステップＳ２１０でアクティブフラグＦａｃｔが１だったときつまりエンジン再始動前のエンジン停止時にアクティブ制御ルーチンを中断した場合には、アクティブ制御ルーチンの実行中にＲＡＭ５６に記憶したＯＳＣを読み出し（ステップＳ２１４）、読み出したＯＳＣと予め定められたＯＳＣの中立範囲（図４参照）とを比較する（ステップＳ２１６）。一般に排気浄化触媒３１はその酸素吸蔵能力の限界まで酸素を吸蔵していたり酸素を放出しきって全く酸素を吸蔵していなかったりする場合には浄化機能が低下することから、浄化機能が低下しないようなＯＳＣの範囲が中立範囲として設定されている。そして、ステップＳ２１６でＯＳＣが中立範囲に入っているときには、再始動時噴射量ＴＡＵにエアフローメータ２８からの吸入空気量と通常の目標空燃比である理論空燃比とに基づいて算出されるベース噴射量ＴＡＵｂａｓｅを設定し（ステップＳ２１２）、所定の再始動制御を実行し（ステップＳ２２６）、このルーチンを終了する。また、ステップＳ２１６でＲＡＭ５６から読み出したＯＳＣが中立範囲を下回っていたときには、そのＯＳＣに対応する減量値（＜０）をＲＯＭ５４に記憶されたＯＳＣと減量値との関係を表すマップから読み出し、該減量値をＯＳＣ補正量ＴＡＵｏｓｃにセットする（ステップＳ２１８）。また、ステップＳ２１６でＲＡＭ５６から読み出したＯＳＣが中立範囲を上回っていたときには、そのＯＳＣに対応する増量値（＞０）をＲＯＭ５４に記憶されたＯＳＣと増量値との関係を表すマップから読み出し、該増量値をＯＳＣ補正量ＴＡＵｏｓｃにセットする（ステップＳ２２０）。そして、ステップＳ２１８又はステップＳ２２０のあと、再始動時噴射量ＴＡＵにベース噴射量ＴＡＵｂａｓｅとＯＳＣ補正量ＴＡＵｏｓｃとの和をセットし（ステップＳ２２２）、アクティブフラグＦａｃｔをリセットすると共にＲＡＭ５６に記憶されたＯＳＣの値や暫定最大ＯＳＣの値もリセットし（ステップＳ２２４）、その後再始動制御を実行し（ステップＳ２２６）、このルーチンを終了する。なお、ステップＳ２１０でアクティブフラグＦａｃｔが１だったとしても上述の起算点に達していないときには、ＲＡＭ５６にＯＳＣが記憶されていないためステップＳ２１２に進むものとする。

ここで、図４に基づいて自動停止再始動ルーチンを説明する。アクティブ制御ルーチンを実行している途中の時刻ｔａでエンジン停止条件が成立したときには、アクティブ制御ルーチンは中断されるが、アクティブフラグＦａｃｔは１にセットされたままであり、またＲＡＭ５６にはその時刻ｔａにおけるＯＳＣが記憶されている。その後、エンジン再始動条件が成立すると、アクティブ制御実行中にＲＡＭ５６に記憶した時刻ｔａにおけるＯＳＣを読み出す。このＯＳＣは図４に示すように中立範囲を下回っているので、このＯＳＣに対応する減量値（＜０）をＲＯＭ５４に記憶されたマップから読み出し、その減量値をＯＳＣ補正量ＴＡＵｏｓｃにセットし、アクティブフラグＦａｃｔやＲＡＭ５６に記憶されたＯＳＣをリセットしたあと再始動制御ルーチンを実行する。これにより、混合気の空燃比はリーンに設定され、排気浄化触媒３１に導入される排気の酸素濃度は高くなり、排気浄化触媒３１に酸素が早期に吸蔵されるため、排気浄化触媒３１のＯＳＣはエンジン再始動後早期に中立範囲に戻る。一方、アクティブ制御ルーチンを実行している途中の時刻ｔｂでエンジン停止条件が成立したときには、アクティブ制御ルーチンは中断されるが、アクティブフラグＦａｃｔは１にセットされたままであり、またＲＡＭ５６にはその時刻ｔｂにおけるＯＳＣが記憶されている。その後、エンジン再始動条件が成立すると、アクティブ制御実行中にＲＡＭ５６に記憶した時刻ｔｂにおけるＯＳＣを読み出す。このＯＳＣは図４に示すように中立範囲を上回っているので、このＯＳＣに対応する増量値（＞０）をＲＯＭ５４に記憶されたマップから読み出し、その増量値をＯＳＣ補正量ＴＡＵｏｓｃにセットし、アクティブフラグＦａｃｔやＲＡＭ５６に記憶されたＯＳＣをリセットしたあと再始動制御ルーチンを実行する。これにより、混合気の空燃比はリッチに設定され、排気浄化触媒３１に導入される排気の酸素濃度は低くなり、排気浄化触媒３１に過剰に吸蔵されていた酸素が早期に消費されるため、排気浄化触媒３１のＯＳＣはエンジン再始動後早期に中立範囲に戻る。

以上詳述した本実施形態のエンジンＥＣＵ５０によれば、エンジン２０を再始動する前のエンジン停止時にアクティブ制御ルーチンが中断された場合には、該アクティブ制御の中断時における排気浄化触媒３１のＯＳＣに基づいてエンジン２０を再始動するときの再始動時噴射量ＴＡＵを決定し燃料噴射制御を実行するため、エンジン２０の再始動時の排気を安定して浄化することができる。ここで、強制的に空燃比をリーンにしたりリッチにしたりするアクティブ制御を実行している途中でエンジン２０を自動停止した場合、排気浄化触媒３１に吸蔵されるＯＳＣは、エンジン停止中に排気浄化触媒３１に流通する空気の影響よりもアクティブ制御の中断時の状況によって左右されやすいし、エンジン停止中に排気浄化触媒３１を流通する空気の影響を精度よく求めるのは難しいため該空気の影響を考慮すると却って誤差が生じるおそれもある。このことから、アクティブ制御を実行している途中でエンジン２０が停止したあとエンジン２０を再始動するときの排気浄化触媒３１のＯＳＣを、アクティブ制御の中断時における排気浄化触媒３１のＯＳＣとみなしても、精度上問題は生じにくい。また、アクティブ制御では特に起算点以降はＯＳＣを精度よく算出するため、アクティブ制御中断時のＯＳＣを用いて再始動時噴射量ＴＡＵを決定する方がエンジン停止期間中に吸蔵される酸素量を推定してＯＳＣに補正を加えるよりも精度上好ましい。

また、リア排気センサ３６の出力値は排気浄化触媒３１のＯＳＣに応じて変化するため、アクティブ制御ルーチンの実行中にリア排気センサ出力値に基づいて最大ＯＳＣを比較的精度よく求めることができる。更に、エンジン再始動前のエンジン停止時にアクティブ制御ルーチンが中断された場合には該アクティブ制御の中断時におけるＯＳＣと所定の中立範囲とを比較し該比較結果に基づいて再始動時噴射量ＴＡＵを決定するため、排気浄化触媒３１のＯＳＣをエンジン再始動後早期に中立範囲に戻すことができる。更に、アクティブ制御を開始したあとエンジン２０の自動停止によりアクティブ制御が中断されその後エンジンが再始動されるというケースが１トリップ中に繰り返されることがあることから、エンジン再始動時の排気を安定して浄化したいという要望が高いため、本発明を適用する意義が高い。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、ハイブリッド自動車について説明したが、アクティブ制御ルーチンと自動停止再始動ルーチンを実行する自動車であればハイブリッド自動車に限らず、アイドルストップシステム搭載自動車などにも本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、起算点（図４の時刻ｔ１）に達するまではステップＳ１２２やステップＳ１３０においてＯＳＣをＲＡＭ５６に記憶しないようにしたが、アクティブ制御開始時のＯＳＣを所定のイニシャル値（例えば中立範囲内の値）に設定し、起算点に達するまではこのイニシャル値に酸素過剰分を加算したり酸素消費量を減算したりして便宜的なＯＳＣを算出しこれをＲＡＭ５６に一時記憶してもよい。この場合、起算点に達した時点でＯＳＣをリセットする。

更に、上述した実施形態では、アクティブ制御ルーチンのステップＳ１３６でリッチ・リーンの切替を予め定められた所定回数だけ実行したか否かを判定したが、このときの所定回数は１回であってもよいし複数回であってもよい。

更にまた、上述した実施形態では、最大ＯＳＣとして、吸入空気量の酸素のうち燃焼に利用されない過剰分を累算した値を用いたり、燃料噴射量のうち燃焼に利用されない過剰分に基づいて排気浄化触媒に吸蔵された酸素の消費量を算出しこの消費量を累算した値を用いたりしたが、直接的に最大ＯＳＣを求めてもよい。

ハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２０の構成の概略を示す構成図である。 アクティブ制御ルーチンのフローチャートである。 目標空燃比、リア排気センサ出力値、ＯＳＣの推移を表すグラフである。 自動停止再始動ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０…ハイブリッド自動車、１２…動力分配統合機構、１２ａ…サンギヤ、１２ｂ…リングギヤ、１２ｂ…リングギヤ、１２ｃ…ピニオンギヤ、１２ｄ…キャリア、１５…チェーンベルト、１６…バッテリ、１７…駆動軸、１８…デファレンシャルギヤ、１９…駆動輪、２０…エンジン、２１…エアクリーナ、２２…スロットルバルブ、２３…インジェクタ、２４…吸気バルブ、２５…点火プラグ、２６…ピストン、２７…クランクシャフト、２８…エアフローメータ、２９…イグニッションコイル、３０…触媒コンバータ、３１…排気浄化触媒、３４…排気管、３５…フロント排気センサ、３６…リア排気センサ、３７…クランク角センサ、８１…シフトレバー、８２…シフトポジションセンサ、８３…アクセルペダル、８４…アクセルペダルポジションセンサ、８５…ブレーキペダル、８６…ブレーキペダルポジションセンサ、８８…車速センサ、５０…エンジンＥＣＵ、５２…ＣＰＵ、５４…ＲＯＭ、５６…ＲＡＭ、７０…ハイブリッドＥＣＵ、１４…モータＥＣＵ、ＦＬ…リーン制御中フラグ、ＦＲ…リッチ制御中フラグ、Ｆａｃｔ…アクティブフラグ、Ｆｓｔｏｐ…自動停止フラグ、ＭＧ１…モータ、ＭＧ２…モータ。

Claims (6)

1. 空気と燃料との混合気を燃焼させて得た燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジンと、
   酸素の吸蔵・放出が可能で前記エンジンからの排気を浄化する排気浄化触媒と、
   前記エンジンに燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   前記混合気が目標空燃比となるように前記燃料噴射手段の燃料噴射量を決定し該燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射手段が噴射するように制御する燃料噴射制御手段と、
   所定のエンジン停止条件が成立したときに前記エンジンを停止させその後所定のエンジン再始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動する停止再始動制御手段と、
   を備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記停止再始動制御手段により前記エンジンが再始動されるとき、該再始動前のエンジン停止時にリーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に目標空燃比とするアクティブ制御が中断された場合には該アクティブ制御の中断時における前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関をもつ値に基づいて前記エンジンを再始動するときの再始動時噴射量を決定する、
   エンジン電子制御装置。
2. 前記排気浄化触媒の下流に設置され排気中の酸素濃度に応じて出力値が変化するリア排気センサを備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記アクティブ制御の実行中に前記リア排気センサの出力値に基づいて前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値を求める、
   請求項１記載のエンジン電子制御装置。
3. 前記燃料噴射制御手段は、前記停止再始動制御手段により前記エンジンが再始動されるとき、該再始動前のエンジン停止時に前記アクティブ制御が中断された場合には該アクティブ制御の中断時における前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量に相関を持つ値と所定の中立範囲とを比較し該比較結果に基づいて前記再始動時噴射量を決定する、請求項１又は２記載のエンジン電子制御装置。
4. 前記燃料噴射制御手段は、前記酸素吸蔵量に相関を持つ値が前記中立範囲を上回れば前記再始動時噴射量を増量補正し前記中立範囲を下回れば前記再始動時噴射量を減量補正する、請求項３記載のエンジン電子制御装置。
5. 前記燃料噴射制御手段は、１トリップ中に前記アクティブ制御を前記排気浄化触媒の酸素吸蔵能力の測定が終了するまで繰り返し実行する、請求項１〜４のいずれか記載のエンジン電子制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか記載のエンジン電子制御装置を搭載した車両。

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