JP2005248781A - 内燃機関の燃料カット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気臭の発生を抑制しつつ、排気浄化触媒の劣化を防止して適切に燃料カットを行うことを可能とする内燃機関の燃料カット制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の燃料カット装置は、内燃機関が減速運転状態にあるときに、燃費の向上や排気ガスの浄化を図るために燃料カットを行う。内燃機関の燃料カット制御装置は、最大酸素貯蔵量が所定量以上である場合には、燃料カットを実行して排気中の酸素を過剰状態にする。これにより、排気浄化触媒内に十分に酸素を貯蔵できる。また、排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量が所定量以下であっても、排気浄化触媒の温度が所定温度以下であれば、燃料カットを実行する。この場合、燃料カットを実行して触媒内を酸化雰囲気にしても触媒の劣化に対して与える影響は少ないため、燃料カットを行う。排気浄化触媒の温度が所定温度以上であれば、燃料カットを実行しない。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の燃料カット制御装置に関する。

車両の排気通路に配設された三元触媒などの排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも呼ぶ）においては、空燃比がリーンのときに触媒中のセリア（ＣｅＯ_２）に硫黄（Ｓ）が吸着し、リッチ時にその硫黄が脱離する。この脱離した硫化酸化物（ＳＯ_２）が還元されて、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）が生成されることが知られている。このＨ_２Ｓは、運転者に不快感を与える臭い（以下、「排気臭」と呼ぶ）を有している。

Ｈ_２Ｓの抑制に関する制御技術として、例えば特許文献１には、車両がアイドル運転時で触媒の温度が所定温度以下のときは、空燃比をリーン寄りに制御する（即ち、酸素過剰である酸化雰囲気にする）ことで、上記のＨ_２Ｓの発生を抑制する技術が記載されている。その他にも、Ｈ_２Ｓの抑制に関する制御技術が特許文献２に、触媒の酸素貯蔵量の制御に関する技術が特許文献３に記載されている。

ところで、内燃機関の燃料噴射量制御においては、従来より燃料噴射を一時的に停止する燃料カットが行われている。例えば、スロットル弁が全閉でエンジン回転速度が所定回転数以上のときに（即ち、内燃機関が減速運転状態にあるとき）、燃料供給の不必要な減速運転状態にあると判断し、燃料噴射を停止して、燃費の向上、排出ガスの浄化、及び排気浄化触媒の加熱防止を図るために燃料カットが行われる。

このような燃料カットの実行は、排気系に設けられた排気浄化触媒を劣化させる原因となる場合がある。即ち、燃料カットは、排気系において酸化雰囲気を誘発するものであるが、触媒の温度が高い状態において燃料カットを実行すると、排気浄化触媒周辺が高温の酸化雰囲気となり触媒が早期に劣化してしまうことがわかっている。そのため、例えば特許文献４には、内燃機関が減速運転状態であっても排気浄化触媒の温度が高温である場合には、燃料カットの実行を停止するという燃料カット制御に関する技術が記載されている。

しかしながら、上記のような燃料カットの実行停止制御においては、排気浄化触媒の酸素貯蔵量が少ないときに燃料カットの実行を停止すると、触媒に十分な酸素を供給することができなくなるため、その後触媒内が還元雰囲気になりＨ_２Ｓによる排気臭が発生する場合があるという問題があった。

特開２００３−６５１２７号公報 特開２０００−２０４９３７号公報 特開２０００−３２７６４１号公報 特開平８−１４４８１４号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気臭の発生を抑制しつつ、排気浄化触媒の劣化を防止して適切に燃料カットを行うことを可能とする内燃機関の燃料カット制御装置を提供することにある。

本発明の１つの観点では、内燃機関の燃料カット制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、前記排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量を取得する最大酸素貯蔵量取得手段と、前記運転状態が減速運転状態であるときに、前記内燃機関に供給する燃料をカットする燃料カット手段と、を備え、前記燃料カット手段は、前記最大酸素貯蔵量が所定量以上であるときに燃料カットを行うことを特徴とする。

上記の内燃機関の燃料カット制御装置は、車両などに設けられる。燃料カットは、内燃機関が減速運転状態にあるときに、不必要な燃料供給を停止して、燃費の向上や内燃機関から排出される排気の浄化などを図るために行われる。内燃機関の燃料カット制御装置に、内燃機関の排気通路には排気を浄化する排気浄化触媒が設けられている。排気浄化触媒は、還元雰囲気中ではＳＯ_２の還元によりＨ_２Ｓを排出する。よって、内燃機関の燃料カット制御装置は、排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量を取得する最大酸素貯蔵量取得手段を備えており、最大酸素貯蔵量が所定量以上である場合には、燃料カットを実行して排気中の酸素を過剰状態にする。これにより、排気浄化触媒内に十分な酸素を貯蔵できるため、触媒内が酸化雰囲気となりＨ_２Ｓが排出されない。

上記の内燃機関の燃料カット制御装置の一態様では、前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を有し、前記燃料カット手段は、前記最大酸素貯蔵量が前記所定量未満であり、且つ前記排気浄化触媒の温度が所定温度未満であるときに燃料カットを行い、前記最大酸素貯蔵量が前記所定量未満であり、且つ前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上であるときには燃料カットを行わない。

この態様では、内燃機関の燃料カット制御装置は、排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量が所定量未満であっても排気浄化触媒の温度が所定温度未満であれば、燃料カットを実行する。排気浄化触媒は、最大酸素貯蔵量が所定値未満であるので、劣化度合いが比較的大きい状態にあることがわかるが、触媒の温度は高温でないため劣化が急速に促進されることはない。したがって、燃料カットを実行して触媒内を酸化雰囲気にしても触媒の劣化に対して与える影響は少ないため、燃料カットを行う。これにより、触媒内が酸化雰囲気となり、排気臭の排出が抑制される。一方、排気浄化触媒の温度が所定温度以上であれば、燃料カットを実行しない。触媒が高温状態にあるときに酸化雰囲気にすると、触媒の劣化が促進されてしまうので、燃料カットを行わずに排気浄化触媒の劣化の防止を優先する。以上により、内燃機関の燃料カット制御装置は、排気臭の発生の抑制と触媒の劣化の防止とを両立させた燃料カットを実行することができる。

上記の内燃機関の燃料カット制御装置の他の一態様では、前記燃料カット手段は、前記排気浄化触媒の酸素貯蔵量が前記最大酸素貯蔵量を超えないように燃料カットを行う。燃料カットにより排気浄化触媒が十分に酸素を貯蔵するに至っているのにも拘らず、燃料カットを継続している場合がある。この場合、燃料カットは排気浄化触媒を酸化雰囲気にしているため、触媒の劣化を招いてしまう可能性がある。したがって、内燃機関の燃料カット制御装置は、第１の排気浄化触媒の酸素貯蔵量が最大酸素貯蔵量を超えないように燃料カットを行う。これにより、排気浄化触媒が酸化雰囲気となる時間を短くすることができ、排気浄化触媒の劣化の促進を防止することができる。

上記の燃料カット制御装置の好適な実施例では、前記燃料カット手段は、前記排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量に基づいて前記燃料カットを行うべき目標時間を算出する目標時間算出手段を備え、燃料カットを継続した時間が前記目標時間を超えた場合、前記燃料カットを停止する。こうして算出された目標時間を用いて、目標時間を超えないように燃料カットを行うことにより、排気臭の発生の抑制と触媒の劣化の防止とを両立させた燃料カット制御を実行できるとともに、燃料カットにより無駄に触媒の劣化を促進させない。

好ましくは、内燃機関の燃料カット装置において、前記排気浄化触媒は、前記排気通路の上流側に設けられる第１の排気浄化触媒と、前記排気通路の下流側に設けられる第２の排気浄化触媒と、を備え、前記最大酸素貯蔵量取得手段は、前記第１の排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量を取得し、前記温度取得手段は、前記第１の排気浄化触媒の温度を取得する。第１の排気浄化触媒及び第２の排気浄化触媒は、排気中のＮＯｘなどを浄化することが可能な触媒である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

[燃料カット制御装置の構成]
図１は、本発明の１つの実施形態に係る内燃機関の燃料カット制御装置を適用した内燃機関の制御系３０を示す構成概略図である。

図１において制御系３０は、エンジン１と、スロットルバルブ５と、吸気通路６と、排気通路７と、排気浄化触媒３、排気浄化触媒４、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２０と、空燃比センサ１０と、排気温センサ１１と、酸素濃度センサ１２、スロットル開度センサ１３と、を備える。制御系３０は、これらの構成部を用いてエンジン１に供給する燃料をカットすべきかどうかを判定して燃料カットに関する制御を行う。

エンジン１には、吸気通路６より吸気１０１が供給される。吸気１０１は、吸気通路６に配設されたスロットルバルブ５にてその流量が調節されてエンジン１に導入される。吸気１０１の流量の調節は、ＥＣＵ２０が制御信号Ｓ６によりスロットルバルブ５を開閉することにより行われる。エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関とすることができる。

エンジン１から排出される排気１０２は、排気通路７を流通して外部に放出される。排気通路７には、上流側に排気浄化触媒３が設けられ、下流側に排気浄化触媒４が設けられている。排気浄化触媒３は第１の排気浄化触媒として機能し、排気浄化触媒４は第２の排気浄化触媒として機能する。これら排気浄化触媒３、４には、三元触媒などを用いることができる。

また、上記の排気浄化触媒３、４は、排気ガス１０２中の酸素を貯蔵することができる。排気１０２中に一酸化酸素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）がある場合、貯蔵している酸素を用いてＣＯやＨＣを酸化することで浄化する。更に、排気浄化触媒３、４は、触媒中のセリア（ＣｅＯ_２）に硫黄（Ｓ）が吸着し、リッチ時にその硫黄が脱離する。

排気通路７中には、空燃比センサ１０と、排気温センサ１１と、酸素濃度センサ１２とが配設されている。空燃比センサ１０は、エンジン１から排出された排気１０２の空燃比（Ａ／Ｆ）に対応した信号Ｓ３をＥＣＵ２０に出力する。排気温センサ１１は、排気１０２の温度に対応した信号Ｓ４をＥＣＵ２０に出力する。酸素濃度センサ１２は、排気１０２中の酸素濃度に対応した信号Ｓ５をＥＣＵ２０に出力する。

ＥＣＵ２０は、主に、エンジン１の運転状態や上記した各種センサの出力に基づいて、エンジン１の動作などを統括して制御する。ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。

ＥＣＵ２０は、エンジン１の回転数に対応する信号Ｓ２や、スロットル開度センサ１３からのスロットルバルブ５の開度に対応する信号Ｓ７などに基づいて、エンジン１の運転状態を判定する運転状態判定手段として機能する。また、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１０からの出力信号Ｓ３や酸素濃度センサか１２からの出力信号Ｓ５に基づいて、排気浄化触媒３が貯蔵することができる最大酸素貯蔵量（Ｃｍａｘ）を取得する最大酸素貯蔵量取得手段として機能する。さらに、ＥＣＵ２０は、排気温センサ１１からの出力信号Ｓ４に基づいて排気浄化触媒３の温度を取得する触媒温度取得手段として機能する。なお、図１に示した例では、排気１０２の温度を用いて排気浄化触媒３の温度を取得しているが、排気浄化触媒３に直接温度センサを設けて触媒温度を取得しても良い。また、エンジンの運転状態１から触媒濃度を取得してもよい。

本実施形態では、ＥＣＵ２０は、上記のエンジン１の運転状態、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量（Ｃｍａｘ）、排気浄化触媒３の温度などに基づいて、エンジン１に供給する燃料をカットすべきかどうかを判定して燃料カットを制御する燃料カット手段として機能する。

なお、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘは、例えば以下に示す方法で取得することができる。エンジン１が部分負荷域で略定常に運転されている場合等に、エンジン１の空燃比をリッチにするリッチ制御を行い、排気浄化触媒３から酸素を放出させて酸素濃度センサ１２の出力がリッチ側になることで、排気通路７内の雰囲気がリッチになったと判断できる。次に、エンジン１の空燃比をリーンにするリーン制御を行い、排気浄化触媒３に最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘまで酸素を貯蔵させる。この場合は酸素濃度センサ１２の出力がリーン側になることで、排気浄化触媒３の酸素貯蔵量が最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘになったと判断できる。最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘは、エンジン１にリーン制御を行ってから酸素濃度センサ１１の出力がリーンになるまでの間にエンジン１へ吸入された空気量と、リーン制御中に空燃比センサ１０が検出した空燃比とストイキの空燃比との差（酸素過剰分）とを掛け合わせ、この掛け合わせた値を積算していくことにより取得することができる。

[燃料カット処理]
以下では、前述した制御系３０が行う本実施形態に係る燃料カット処理について説明する。

（第１実施形態）
まず、図４のフローチャートを参照して本発明の第１実施形態に係る燃料カット処理について説明する。第１実施形態に係る燃料カット処理は、排気臭を生じるＨ_２Ｓの発生を抑制し、且つ排気浄化触媒の劣化を防止して燃料カットを行うものである。なお、燃料カット処理は、ＥＣＵ２０がエンジン１内の図示しない燃料噴射弁を制御し、燃料噴射量を０とすることにより実行される。また、以下に説明する燃料カット処理は、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。

ＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１にて、現在のエンジン回転数ｎｅが所定回転数ｎｅ０以上であるか判定する。ＥＣＵ２０は、エンジン１より出力される信号Ｓ２よりエンジン回転数ｎｅを取得する。なお、所定回転数ｎｅは、ＥＣＵ２０内の図示しないメモリ等に記憶されている。この所定回転数ｎｅは、例えば１０００ｒｐｍ程度とすることができる。エンジン回転数ｎｅが所定回転数ｎｅ０以上であれば（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ２０は、スロットルバルブ５の開度ｔａが０であるか否かを判定する。ＥＣＵ２０は、スロット開度センサ１３から出力される信号Ｓ７よりスロットルバルブ５の開度ｔａを取得する。即ち、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理を行うことにより、エンジン１が減速運転状態であるか否か（燃料カット条件が具備されたか否か）を判定する。エンジン１が減速運転状態にあるときの燃料カットの実行は、燃費の向上や排出ガスの浄化などに繋がる。従って、エンジン回転数ｎｅが所定回転数ｎｅ０以上であり（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、且つスロットルバルブ５の開度が０である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）は、ＥＣＵ２０は、燃料カットを行うべきか否かを更に判定するステップＳ１３以降の処理を行っていく。

一方、エンジン回転数ｎｅが所定回転数ｎｅ０未満である場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、又はスロットルバルブ５の開度ｔａが０でない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）は、エンジン１が減速運転を行っていない（燃料カット条件が具備されていない）ので燃料カットは行わず、当該フローを抜ける。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘを取得し、Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１３にて行う処理を詳しく説明するために、図２及び図３を参照しながら説明を進めていく。

図２は、排気浄化触媒３の劣化度合いと排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘとの関係について示した図である。図２は、縦軸に排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘを示し、横軸に排気浄化触媒３の劣化度合いを示す。横軸においては、右に進むほど排気浄化触媒３が劣化している度合い（以下、単に「劣化度合い」と呼ぶ）が大きいことを示している。このとき、排気浄化触媒３は、概ね特性曲線Ａ１で示すような特徴を有している。図２より、排気浄化触媒３の劣化度合いが大きいほど最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが小さくなることがわかる。即ち、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが大きければ、排気浄化触媒３の劣化度合いは小さいということがわかる。なお、図２において、符号Ｃ０で示した量を、以下で最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘの「所定量」として用いる。そして、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上であれば燃料カットを行い、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以下であれば燃料カットは行わない。詳しくは、後述する。

次に、排気浄化触媒３の劣化度合いと排気浄化触媒３が発生するＨ_２Ｓの量の関係について、図３を用いて説明する。図３において、縦軸に発生するＨ_２Ｓの量を示し、横軸に排気浄化触媒３の劣化度合いを示す。このとき、排気浄化触媒３は、概ね特性曲線Ａ２で示すような特徴を有している。これより、排気浄化触媒３の劣化度合いが小さいほど発生するＨ_２Ｓの量が大きくなり、劣化度合いが大きいほど発生するＨ_２Ｓの量が小さくなることがわかる。これは、排気浄化触媒３が劣化していなければ、硫黄の吸蔵能力が高いためである。

図４に戻って、ステップＳ１３について説明する。排気通路７を流れる酸素は、上流側の排気浄化触媒３が最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘ付近に至るまで貯蔵された後に、下流側の排気浄化触媒４にまで到達する。通常の空燃比制御によっても空燃比をリーン傾向に制御することにより、排気浄化触媒３及び４に酸素を貯蔵していくことは可能である。しかし、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが大きければ、酸素はまず上流側の排気浄化触媒３に優先的に貯蔵されていくので、排気浄化触媒４が酸素を十分に貯蔵するまでに多くの時間を要してしまう。よって、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上であれば（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、排気中の酸素を通常の空燃比制御時よりも増やすために、ＥＣＵ２０はステップＳ１５にて燃料カットを実行する。これにより、排気中の酸素が過剰状態になるため、下流に位置する排気浄化触媒４内が十分な酸素雰囲気となり、Ｈ_２Ｓは排出されない。

なお、燃料カットを行うことによって触媒内が酸化雰囲気になる為に触媒の劣化が促進してしまう恐れがあるが、図２より最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが大きい場合には触媒はほとんど劣化していないため、燃料カットが触媒の劣化に対して与える影響は少ない。

一方、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０よりも小さければ（ステップＳ１３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１４に進む。排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０よりも小さい場合は、排気通路７に流入した酸素は下流側の排気浄化触媒４に貯蔵されやすくなる。よって、通常の空燃比制御により空燃比をリーン側に制御することにより、下流側の排気浄化触媒４内を酸化雰囲気にすることができる。即ち、燃料カットを実行しなくても、排気臭を容易に抑制することができる。また、図３に示したように、触媒が劣化している場合にはＨ_２Ｓの発生量は少ないので、排気臭の問題も比較的小さい。よって、燃料カットを行うことなく、処理はステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の温度Ｔが、触媒の劣化を促進させる所定温度Ｔ０（例えば、８００℃）未満であるか否かを判定する。排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが小さいため、図２より触媒の劣化度合いは比較的大きい状態にある。したがって、排気浄化触媒３の温度Ｔが所定温度Ｔ０以上であれば（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の劣化を更に促進してしまう燃料カットは行わず、当該フローを抜ける。即ち、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の劣化防止を優先させる。

反対に、排気浄化触媒３の温度Ｔが所定温度Ｔ０未満であれば（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進み、ＥＣＵ２０は燃料カットを実行する。排気浄化触媒３は、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘから劣化度合いが比較的大きい状態にあることがわかるが、触媒の温度は高温でないため、劣化が急速に促進されることはない。したがって、燃料カットを実行して触媒内を酸化雰囲気にしても触媒の劣化に対して与える影響は少ないため、ステップＳ１５にて燃料カットを行う。この場合、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘは比較的小さいため、排気浄化触媒４は短時間で十分な酸素を貯蔵することができる。また、図３に示したように、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以下であるため、Ｈ_２Ｓの発生量は比較的少ない。

ステップＳ１５では、ＥＣＵ２０は、燃料カットを実行する。燃料カットは、ＥＣＵ２０がエンジン１内に設けられる図示しない燃料噴射弁を制御し、燃料噴射を停止することにより行う。そして、燃料カットの実行が終了すると、処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数ｎｅが所定回転数ｎｅ０未満であるか否か、及びスロットルバルブ５の開度ｔａが０より大きいか否か、を判定する。即ち、ＥＣＵ２０は、エンジン１が減速運転状態ではなくなったかどうか判定する。これは、燃料カットの実行中にも運転状態が変わる場合があるからである。

エンジン１が減速運転状態であれば（ステップＳ１６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１５に戻り、燃料カットを継続する。

一方、エンジン１が減速運転状態でなければ（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、ＥＣＵ２０は、エンジン１が減速運転状態でないため燃料カットを停止する。そして、当該フローを抜ける。

以上のように、本発明の第１実施形態に係る燃料カット処理は、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘと排気浄化触媒３の温度Ｔを考慮に入れて燃料カットが実行される。これにより、排気臭の発生の抑制と触媒の劣化の防止とを両立させた燃料カットを実行することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る燃料カット処理も、第１実施形態に係る燃料カット処理と同様に、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘと排気浄化触媒３の温度Ｔを考慮に入れて燃料カットを行う。ただし、第２実施形態に係る燃料カット処理では、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上の場合には、排気臭の発生を防止するために必要な範囲内でのみ燃料カットを行うことにより、触媒の劣化を防止する。以下、図５に示したフローチャートを用いて第２実施形態に係る燃料カット処理を説明する。なお、燃料カット処理は、ＥＣＵ２０が主体となって行うものとする。

ステップＳ２０及びステップＳ２１の処理は、図４に示したステップＳ１１及びステップＳ１２での処理と同様のものである。即ち、ＥＣＵ２０は、エンジン１が減速運転状態にあるか否かを判定する。減速運転状態にあれば（ステップＳ２０；Ｙｅｓ、且つステップＳ２１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２２に進む。減速運転状態でなければ（ステップＳ２０；Ｎｏ、又はステップＳ２１；Ｎｏ）、燃料カットは行わず当該フローを抜ける。

ステップＳ２２では、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘを取得し、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上であるか否かを判定する。排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上であれば、通常の空燃比制御ではＨ_２Ｓ排出を抑制するのに十分な酸素雰囲気を作るのに時間がかかってしまうため、燃料カットを行うことによって排気を酸化雰囲気にする。よって、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上である場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は燃料カットを実行することとし、ステップＳ２３以降の処理に進む。

一方、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０よりも小さければ（ステップＳ２２；Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３及び排気浄化触媒４内を、通常の空燃比制御によりＨ_２Ｓ排出を抑制するのに十分な酸化雰囲気にすることができると判断し、処理はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の温度Ｔが、触媒の劣化を促進させる所定温度Ｔ０未満であるか否かを判定する。排気浄化触媒３の温度Ｔが所定温度Ｔ０以上である場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の劣化を更に促進してしまう燃料カットは行わず、当該フローを抜ける。

一方、排気浄化触媒３の温度Ｔが所定温度Ｔ０未満であれば（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、燃料カットを実行しても触媒の劣化に対して与える影響は少ないため、ステップＳ２８に進み、ＥＣＵ２０は燃料カットを実行する。ステップＳ２８、ステップＳ２９、ステップＳ２６での処理は、図４に示したステップＳ１５からステップＳ１７までの処理と同様である。即ち、ＥＣＵ２０は、再度エンジン１が減速運転状態であるか否かを判定し（ステップＳ２９）、減速運転状態であれば（ステップＳ２９；Ｎｏ）燃料カットを継続し、減速運転状態でなければ（ステップＳ２９；Ｙｅｓ）ステップＳ２６に進み、燃料カットを停止する。

次に、ステップＳ２３での処理について説明する。ステップＳ２３では、ＥＣＵ２０は、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘに基づいて、燃料カットを継続すべき時間（以下、「目標時間」と呼ぶ）ｔｆｃ０を算出する。ステップＳ２３の処理を行う理由について説明する。ステップＳ２２において排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上であると判断され、燃料カットを実行した場合、車両の減速状態が継続している（即ち、燃料カット条件が具備されている）間は単純に燃料カットを継続することとすると、燃料カットにより下流側の排気浄化触媒４が十分に酸素を貯蔵するに至っているのにも拘らず燃料カットを継続する場合がある。この場合、燃料カットは触媒を酸化雰囲気にしているため、触媒の劣化を招いてしまう可能性がある（特に、燃料カット時に触媒の温度Ｔが所定温度Ｔ０以上となる場合）。よって、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘに基づいて、排気臭の発生を防止する目的で燃料カットを継続すべき適切な時間（即ち、目標時間）を算出して、この目標時間内のみ燃料カットを行うようにする。これにより、排気臭の発生を防止できる範囲内で、排気浄化触媒３が酸化雰囲気となる時間を可能な限り短くして排気浄化触媒の劣化を防止することができる。

なお、上記の目標時間ｔｆｃ０は、例えば、その時間ｔｆｃ０だけ燃料カットを継続した結果、取得した最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘに対して８０％以上の酸素が排気浄化触媒３に貯蔵されるように算出されることが好適である。この場合、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１０等の各種センサからの出力に基づいて排気浄化処理触媒３の酸素貯蔵量を取得し、この酸素貯蔵量と最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘに基づいて目標時間ｔｆｃ０を算出する目標時間算出手段として機能する。なお、８０％程度が好適であるとしたのは、残りの２０％程度は、燃料カットを行うことなく、通常の空燃比制御によっても上流側の排気浄化触媒３に酸素を貯蔵することができ、その後は通常の空燃比制御によってさらに下流側の排気浄化触媒４にも酸素を貯蔵していくことができるからである。

ステップＳ２３にて目標時間ｔｆｃ０が算出されると、処理はステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０は燃料カットを実行する。このとき、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２４にて燃料カットを継続した時間をカウントし、メモリなどに記憶しておく。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、ＥＣＵ２０は、実際に燃料カットを継続した時間（以下、「燃料カット継続時間」）ｔｆｃが目標時間ｔｆｃ０以上であるか否か、並びに、エンジン回転数ｎｅが所定回転数ｎ０未満であるか否か及びスロットルバルブ５の開度が０より大きいか否か（即ち、エンジン１が減速運転状態であるか否か）、の三つの条件に対して判定を行う。エンジン１が減速運転状態でない場合、又は燃料カットを継続した時間が目標時間ｔｆｃ０を超えた場合には、燃料カットを実行すべきでないため、燃料カット実行中にもステップＳ２５にて定期的に判定を行っている。よって、ステップＳ２５に示した条件を一つでも満たしていれば（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２６に進み、ＥＣＵ２０は燃料カットを停止する。一方、ステップＳ２５に示した条件を全て満たしていない場合は（ステップＳ２５；Ｎｏ）、ステップＳ２４に戻り、ＥＣＵ２０は燃料カットを継続する。

以上のように、第２実施形態に係る燃料カット処理では、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘと排気浄化触媒３の温度Ｔを考慮に入れ、燃料カットを実行するので、排気臭の発生の抑制と触媒の劣化の防止とを両立させた適切な燃料カットを実行できる。さらに、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘに基づいて、排気臭を抑制するために必要な燃料カットの目標時間を算出し、その範囲内で燃料カットを実行する。よって、排気臭の抑制のために要求される以上に燃料カットを継続することがなくなり、触媒の劣化が効果的に防止される。

なお、上記の例では、ＥＣＵ２０が排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘに基づいて、燃料カットを継続すべき目標時間を算出する例について示したが、これに限定されることはない。例えば、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘなどに基づいて、供給すべき目標空気量を算出し、燃料カット時に供給した空気量が目標空気量を越えた時に燃料カットを停止してもよい。

（変形例）
上記した第２実施形態の燃料カット処理に関する変形例について説明する。変形例に係る燃料カット処理のフローチャートを図６に示す。

第２実施形態に係る燃料カット処理を示す図５と変形例に係る燃料カット処理を示す図６では、排気浄化触媒３の温度Ｔが所定温度Ｔ０未満である場合（ステップＳ２７；Ｙｅｓ及びステップＳ３７；Ｙｅｓ）の処理のみが異なる。第２実施形態では、排気浄化触媒３の最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０以上である場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）のみ、燃料カットを継続する目標時間ｔｆｃ０を算出したが、変形例では、排気浄化触媒３の温度Ｔ１が所定温度Ｔ０未満である場合にも（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３３において目標時間ｔｆｃ０を算出する。

これにより、最大酸素貯蔵量Ｃｍａｘが所定量Ｃ０より小さい触媒、即ち劣化度合いが比較的大きい触媒に対しても、排気臭の抑制のために最低限要求される目標時間ｔｆｃ０を超えないように燃料カットを行うことにより、触媒の劣化を効果的に防止することができる。

本発明の実施形態に係る燃料カット制御装置の概略構成を示すブロック図である。 触媒の劣化度合いと最大酸素貯蔵量の関係の一例を示す図である。 触媒の劣化度合いとＨ_２Ｓの発生量の関係の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る燃料カット処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る燃料カット処理を示すフローチャートである。 第２実施形態の変形例に係る燃料カット処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
３、４ 排気浄化触媒
５ スロットルバルブ
６ 排気通路
１０ 空燃比センサ
１１ 排気温センサ
１２ 酸素濃度センサ
２０ ＥＣＵ
３０ 制御系

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
   前記内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、
   前記排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量を取得する最大酸素貯蔵量取得手段と、
   前記運転状態が減速運転状態であるときに、前記内燃機関に供給する燃料をカットする燃料カット手段と、を備え、
   前記燃料カット手段は、前記最大酸素貯蔵量が所定量以上であるときに燃料カットを行うことを特徴とする内燃機関の燃料カット制御装置。
2. 前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を有し、
   前記燃料カット手段は、前記最大酸素貯蔵量が前記所定量未満であり、且つ前記排気浄化触媒の温度が所定温度未満であるときに燃料カットを行い、
   前記最大酸素貯蔵量が前記所定量未満であり、且つ前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上であるときには燃料カットを行わないことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
3. 前記燃料カット手段は、前記排気浄化触媒の酸素貯蔵量が前記最大酸素貯蔵量を超えないように燃料カットを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
4. 前記燃料カット手段は、前記排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量に基づいて前記燃料カットを行うべき目標時間を算出する目標時間算出手段を備え、燃料カットを継続した時間が前記目標時間を超えた場合、前記燃料カットを停止することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
5. 前記排気浄化触媒は、前記排気通路の上流側に設けられる第１の排気浄化触媒と、前記排気通路の下流側に設けられる第２の排気浄化触媒と、を備え、
   前記最大酸素貯蔵量取得手段は、前記第１の排気浄化触媒の最大酸素貯蔵量を取得し、
   前記温度取得手段は、前記第１の排気浄化触媒の温度を取得することを特徴とする請求項２及至４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料カット制御装置。
   

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