JP2010031737A - 空燃比制御装置及びハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】脱離ＨＣの浄化時に、ＮＯｘの浄化効率の低下を抑制することができる空燃比制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１０に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置において、酸素ストレージ機能を有し、エンジン１０から排出される排気を浄化する三元触媒５１と、酸素ストレージ機能を有する三元触媒層と、ＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ層とから構成され、三元触媒５１よりも排気流れ方向の下流側に配置されるＨＣトラップ触媒６１と、捕捉されたＨＣがＨＣトラップ触媒６１のＨＣトラップ層から脱離する脱離条件が成立し、フュエルカット運転条件が成立した時に、エンジン１０の全気筒においてフュエルカットし、フュエルカット終了後に、三元触媒５１の酸素ストレージ量のみを低減するように空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御する空燃比制御手段７０と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置及びハイブリッド車両に関する。

従来から、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する三元触媒を有する上流側触媒コンバータと、三元触媒層とＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ層とから構成されるＨＣトラップ触媒を有する下流側触媒コンバータとを排気通路に順次設けたエンジンが知られている。

このようなエンジンでは、エンジン冷機始動時等、上流側触媒コンバータの三元触媒が活性温度に達していない場合に、下流側触媒コンバータのＨＣトラップ触媒のＨＣトラップ層によって、エンジンから多量に排出されるＨＣを捕捉する。その後、ＨＣトラップ触媒の三元触媒層が活性温度に達した時に、ＨＣトラップ層から脱離したＨＣを三元触媒層において浄化する。

しかしながら、ＨＣトラップ触媒のＨＣトラップ層がＨＣの脱離を開始する脱離開始温度は、ＨＣトラップ触媒の三元触媒層が活性化する活性温度よりも低い。そのためＨＣトラップ触媒の触媒温度が脱離開始温度より高く、活性温度よりも低い場合には、ＨＣトラップ層から脱離したＨＣを三元触媒層で十分に浄化できないという問題がある。

特許文献１には、ＨＣトラップ触媒の触媒温度が脱離開始温度より高く、活性温度よりも低い場合に、複数の気筒のうち一部の気筒においてフュエルカットすることによって、下流側触媒コンバータに空気を供給して、この空気中の酸素によってＨＣトラップ触媒のＨＣトラップ層から脱離したＨＣを酸化させるエンジンの空燃比制御装置が開示されている。
特開２００５−２３３００１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空燃比制御装置では、複数の気筒のうちの一部の気筒でフュエルカットして空燃比をリーンにするので、三元触媒やＨＣトラップ触媒の三元触媒層においてフュエルカットしていない気筒から排出されるＮＯｘを浄化する効率が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、脱離ＨＣの浄化時に、ＮＯｘの浄化効率の低下を抑制することができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジン（１０）に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置において、酸素ストレージ機能を有し、エンジン（１０）から排出される排気を浄化する三元触媒（５１）と、酸素ストレージ機能を有する三元触媒層と、ＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ層とから構成され、三元触媒（５１）よりも排気流れ方向の下流側に配置されるＨＣトラップ触媒（６１）と、捕捉されたＨＣがＨＣトラップ触媒（６１）のＨＣトラップ層から脱離する脱離条件が成立し、フュエルカット運転条件が成立した時に、エンジン（１０）の全気筒においてフュエルカットし、フュエルカット終了後に、三元触媒（５１）の酸素ストレージ量のみを低減するように空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御する空燃比制御手段（７０）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、全気筒においてフュエルカットするので、短時間のうちに多量の空気をＨＣトラップ触媒に供給することができ、この空気中の酸素によって脱離ＨＣを浄化することができる。このように全気筒においてフュエルカットすれば、フュエルカット中にエンジンからＮＯｘが排出されることがない。また、フュエルカット終了後のリッチスパイク制御によって、三元触媒の酸素ストレージ量のみを低下させるので、三元触媒のＮＯｘ還元効率を改善することができる。

したがって、ＨＣトラップ触媒で脱離ＨＣを浄化するとともに、三元触媒でエンジンから排出されるＮＯｘを浄化することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、エンジンとモータジェネレータとの駆動力を用いて走行可能なハイブリッド車両の概略構成図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１０とモータジェネレータ２０とトランスミッション３２とを直列に設ける。エンジン１０の出力軸とモータジェネレータ２０の出力軸との間には、クラッチ３１が設けられる。

クラッチ３１を遮断した状態では、モータジェネレータ２０がインバータ２１を介してバッテリ２２からの電力供給を受けて力行する。これにより、モータジェネレータ２０の駆動力がトランスミッション３２に伝達される。

これに対して、クラッチ３１が締結した状態では、エンジン１０からの駆動力がトランスミッション３２に伝達される。このときエンジン１０の駆動力を利用してモータジェネレータ２０を回転させることで、モータジェネレータ２０を発電機として機能させることができ、バッテリ２２を回生できる。なお、クラッチ３１が締結した状態において、エンジン１０とモータジェネレータ２０の両方の駆動力を利用するようにしてもよい。

トランスミッション３２に伝達された駆動力は、ディファレンシャルギア３３とドライブシャフト３４とを介して、左右の駆動輪３５に伝達される。

一方、エンジン１０は、直列４気筒エンジンであって、エンジン１０に燃料を供給する燃料噴射弁１１と、各気筒から排出される排気を外部に流す排気通路４０とを備える。

燃料噴射弁１１は、エンジン１０の気筒毎に設けられる。燃料噴射弁１１は、燃焼室内に燃料を噴射して混合気を形成する。混合気はエンジン１０の燃焼室で燃焼し、燃焼時に生じる排気は排気通路４０を通って外部に放出される。

排気通路４０には、上流側触媒コンバータ５０と、下流側触媒コンバータ６０とが排気流れ方向上流側から順次設けられる。

上流側触媒コンバータ５０は、排気中の有害成分であるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを浄化する三元触媒５１を備える。三元触媒５１は、酸素を一時的に蓄える酸素ストレージ機能を有する。

上流側触媒コンバータ５０よりも上流の排気通路４０には、エンジン１０から排出された排気の空燃比を検出する上流側空燃比センサ４１が設けられる。また、上流側触媒コンバータ５０と下流側触媒コンバータ６０との間の排気通路４０には、上流側触媒コンバータ５０を通過した排気の空燃比を検出する下流側空燃比センサ４２が設けられる。

下流側触媒コンバータ６０は、ＨＣトラップ触媒６１を備える。ＨＣトラップ触媒６１は、ＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ層と、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化する三元触媒層とから構成される。ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層は、酸素を一時的に蓄える酸素ストレージ機能を有する。下流側触媒コンバータ６０には、ＨＣトラップ触媒６１の触媒温度を検出する温度センサ６２が設けられる。

下流側触媒コンバータ６０のＨＣトラップ触媒６１は、エンジン冷機始動時のように上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１が活性温度に達していない場合に、エンジン１０から多量に排出されるＨＣをＨＣトラップ層によって捕捉する。ＨＣトラップ触媒６１は、三元触媒層が活性温度に達した後に、ＨＣトラップ層から脱離したＨＣを三元触媒層において浄化する。

燃料噴射弁１１やインバータ２１、クラッチ３１は、コントローラ７０によって車両運転状態に応じて制御される。コントローラ７０は、中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ７０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。

コントローラ７０には、上流側空燃比センサ４１や下流側空燃比センサ４２、温度センサ６２のほか、ハイブリッド車両１００が備えるアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ７１、エンジン１０の所定クランク角ごとにクランク角信号を生成するクランク角度センサ７２、エンジン１０に供給される吸気の吸気流量を検出するエアフローメータ７３からの検出データがそれぞれ信号として入力する。コントローラ７０は、これら検出信号に基づき、燃料噴射弁１１の燃料噴射量やインバータ２１からの交流電流値、クラッチ３１の締結状態を制御する。

ところで、上記のような下流側触媒コンバータでは、ＨＣトラップ触媒のＨＣトラップ層がＨＣの脱離を開始する脱離開始温度が、ＨＣトラップ触媒の三元触媒層が活性化する活性温度よりも低い。そのため、ＨＣトラップ触媒の触媒温度が脱離開始温度より高く、活性温度よりも低い場合には、ＨＣトラップ層から脱離したＨＣを三元触媒層で十分に浄化できない。

特許文献１に記載の従来手法では、ＨＣトラップ触媒の触媒温度が脱離開始温度より高く、活性温度よりも低い場合に、複数の気筒のうちの一部の気筒においてフュエルカットし、下流側触媒コンバータに空気を供給して、この空気中の酸素によってＨＣトラップ層から脱離したＨＣを浄化する。

従来手法における脱離ＨＣの浄化作用について、図４のタイミングチャートを参照して説明する。

エンジン冷機始動時には、エンジンから多量のＨＣが排出される。エンジン始動直後は上流側触媒コンバータの三元触媒が活性化していないので、三元触媒におけるＨＣの浄化効率は低い。そのため、時刻ｔ₀でエンジンが始動されると、エンジンから排出されたＨＣは、ＨＣトラップ触媒のＨＣトラップ層に捕捉される。

時刻ｔ₁において、ＨＣトラップ触媒の触媒温度が図４（Ａ）に示すように脱離開始温度Ｔ_Lを超えると、図４（Ｃ）に示すようにＨＣトラップ層に捕捉されていたＨＣが脱離し始める。このときエンジンの複数の気筒のうち一部の気筒においてフュエルカットを実行し、図４（Ｂ）に示すように空燃比をリーンにして、空気をＨＣトラップ触媒に供給する。脱離したＨＣは、排気中の酸素や、図４（Ｅ）に示す三元触媒層にストレージされている酸素によって酸化されるので、図４（Ｄ）に示すようにＨＣトラップ触媒からはほとんどＨＣが排出されない。

しかしながら、従来手法では、複数気筒のうちの一部の気筒においてフュエルカットして空燃比をリーンにするので、三元触媒やＨＣトラップ触媒の三元触媒層において、フュエルカットしていない気筒から排出されるＮＯｘを浄化する効率が低下する。したがって、脱離ＨＣを浄化する場合に、図４（Ｆ）に示すように、ＮＯｘが外部に排出されるおそれがある。

そこで、本実施形態のエンジン１０の空燃比制御装置では、下流側触媒コンバータ６０のＨＣトラップ触媒６１の状態に応じて空燃比を制御することで、脱離ＨＣ浄化時におけるＮＯｘの排出を抑制する。

図２を参照して、エンジン１０の空燃比制御について説明する。図２は、コントローラ７０が実行する空燃比制御ルーチンを示すフローチャートである。この空燃比制御ルーチンは、エンジン運転開始ともに実施され、一定間隔例えば１０ミリ秒周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、コントローラ７０は、ＨＣトラップ触媒６１のＨＣトラップ触媒温度Ｔが、ＨＣトラップ層からＨＣが脱離する脱離開始温度Ｔ_Lよりも高く、三元触媒層が活性化する活性温度Ｔ_Hよりも低いか否かを判定する。ＨＣトラップ触媒温度Ｔは、温度センサ６２の検出信号から算出することができる。

ＨＣトラップ触媒温度Ｔが脱離開始温度Ｔ_Lと活性温度Ｔ_Hとの間にある場合には、ＨＣトラップ触媒６１からＨＣが排出される可能性があると判定し、コントローラ７０はステップＳ１０２の処理を実行する。それ以外の場合には、コントローラ７０は、ステップＳ１１２の処理を実行する。

ステップＳ１０２では、コントローラ７０は、ＨＣトラップ層に捕捉されているＨＣのＨＣトラップ量ＴＲが所定量ＴＲ₁よりも大きいか否かを判定する。ＨＣトラップ量ＴＲは、温度センサ６２の検出信号から得られるＨＣトラップ触媒温度、エアフローメータ７３の検出信号から得られる吸気流量、及び上流側空燃比センサ４１の検出信号から得られる排気の空燃比に基づいて算出される。

ＨＣトラップ量ＴＲが所定量ＴＲ₁よりも大きい場合には、コントローラ７０は、ＨＣトラップ層から多量のＨＣが脱離すると判定し、ステップＳ１０３の処理を実行する。これに対して、ＨＣトラップ量ＴＲが所定量ＴＲ₁よりも小さい場合には、コントローラ７０は、ＨＣトラップ層からほとんどＨＣが脱離しないと判定し、ステップＳ１１２の処理を実行する。

ステップＳ１０３では、コントローラ７０は、エンジン１０の運転状態がフュエルカット運転領域にあるか否かを判定する。

コントローラ７０は、アクセルペダルセンサ７１の検出信号から得られるエンジン負荷と、クランク角度センサ７２の検出信号から得られるエンジン回転速度とに基づいてエンジン運転状態を判定し、このエンジン運転状態が所定の低エンジン回転速度及び低エンジン負荷の運転領域にある場合にフュエルカット運転領域にあると判断する。

エンジン運転状態がフュエルカット運転領域にある場合には、コントローラ７０は、ステップＳ１０４の処理を実行する。それ以外の場合には、コントローラ７０は、ステップＳ１１２の処理を実行する。

ステップＳ１０４では、コントローラ７０は、ＨＣトラップ層からＨＣの脱離が開始してから最初のフュエルカットか否かを判定する。

ＨＣ脱離開始後において最初のフュエルカットでない場合には、コントローラ７０は、ステップＳ１０５の処理を実行する。これに対して、ＨＣ脱離開始後において最初のフュエルカットである場合には、コントローラ７０は、ステップＳ１０６の処理を実行する。

ステップＳ１０５では、コントローラ７０は、ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層に蓄えられている酸素の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aが所定量ＯＳＣ_A1よりも小さいか否かを判定する。ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aは、温度センサ６２の検出信号から得られるＨＣトラップ触媒温度、エアフローメータ７３の検出信号から得られる吸気流量、及び上流側空燃比センサ４１の検出信号から得られる排気の空燃比に基づいて算出される。

酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aが所定量ＯＳＣ_A1よりも小さい場合には、コントローラ７０は、脱離ＨＣを酸化するための酸素が不足すると判定し、ステップＳ１０６の処理を実行する。これに対して、酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aが所定量ＯＳＣ_A1よりも大きい場合には、コントローラ７０は、脱離ＨＣを酸化するための酸素が十分に蓄えられていると判定し、ステップＳ１１２の処理を実行する。

ステップＳ１０６では、コントローラ７０は、エンジン１０の全気筒において燃料噴射弁１１からの燃料噴射を停止し、フュエルカットを実行する。このフュエルカットにより、多量の空気を下流側触媒コンバータ６０のＨＣトラップ触媒６１に供給する。フュエルカットは、ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aが所定量ＯＳＣ_A2よりも大きくなるまで実施される。

ステップＳ１０７では、コントローラ７０は、フュエルカットが終了したか否かを判定する。この判定は、ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aに基づいて行われる。

酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aが所定量ＯＳＣ_A2よりも小さい場合には、コントローラ７０は、フュエルカットが終了していないと判定し、ステップＳ１０８の処理を実行する。酸素ストレージ量ＯＳＣ_Aが所定量ＯＳＣ_A2よりも大きい場合には、コントローラ７０は、フュエルカットが終了したと判定し、ステップＳ１０９の処理を実行する。

ステップＳ１０８では、コントローラ７０は、クラッチ３１を締結した状態でモータジェネレータ２０を駆動する。フュエルカット中はエンジン１０からの出力が低下するので、モータジェネレータ２０を駆動することによって、ハイブリッド車両１００の走行に必要な出力を発生させる。

ステップＳ１０９では、コントローラ７０は、モータジェネレータ２０の駆動を停止し、ステップＳ１１０の処理を実行する。

ステップＳ１１０では、コントローラ７０は、エンジン１０に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるようにリッチスパイク制御を実行する。

フュエルカット後における上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Bはこれ以上酸素をストレージできない限界量まで達しており、このような状態では三元触媒５１のＮＯｘ還元効率は低い。ステップＳ１１０では、三元触媒５１の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Bのみを低減するように、より具体的には酸素ストレージ量ＯＳＣ_Bが所定値ＯＳＣ_B1よりも小さくなるように、燃料噴射量の増加補正量やリッチスパイク期間が決定される。

ステップＳ１１１では、コントローラ７０は、リッチスパイク制御が終了したか否かを判定する。この判定は、ステップＳ１１０で決定されたリッチスパイク期間に基づいて行
われる。

リッチスパイク制御を開始してからリッチスパイク期間を経過していない場合には、コントローラ７０は、リッチスパイク制御が終了していないと判定し、一旦処理を終了する。これに対して、リッチスパイク期間が経過した場合には、コントローラ７０は、リッチスパイク制御が終了したと判定し、ステップＳ１１２の処理を実行する。

ステップＳ１１２では、コントローラ７０は、エンジン運転状態に応じて空燃比を制御するエンジン通常運転を実行する。エンジン通常運転では、例えば空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制御される。

図３は、上記したエンジン１０の空燃比制御を実施した時のタイミングチャートを示す図である。

時刻ｔ₂においてエンジン１０が冷機始動すると、エンジン１０から排出されたＨＣは、下流側触媒コンバータ６０のＨＣトラップ触媒６１のＨＣトラップ層で捕捉される。時刻ｔ₃において、ＨＣトラップ触媒６１のＨＣトラップ触媒温度が図３（Ａ）に示すように脱離開始温度Ｔ_Lを超えると、図３（Ｃ）に示すようにＨＣトラップ触媒６１のＨＣトラップ層に捕捉されていたＨＣが脱離し始める。時刻ｔ₃においてエンジン１０の運転状態がフュエルカット運転領域にある場合には、エンジン１０の全ての気筒において燃料の供給を停止し、図３（Ｂ）に示すように最初のフュエルカットが実行される。フュエルカット中は、図３（Ｇ）に示すようにモータジェネレータ２０を駆動して、ハイブリッド車両１００の走行に必要な出力を発生させる。

エンジン１０のフュエルカットでは、全ての気筒において燃料の供給を停止するので、下流側触媒コンバータ６０のＨＣトラップ触媒６１に多量の空気を短時間のうちに供給することができる。そのため、時刻ｔ₄において、ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層の酸素ストレージ量が所定量ＯＳＣ_A2まで増加する。そして、時刻ｔ₃から時刻ｔ₆においては、ＨＣトラップ触媒６１から脱離したＨＣは、排気中の酸素や、三元触媒層にストレージされている酸素によって酸化されるので、図３（Ｄ）に示すようにＨＣトラップ触媒６１からはほとんどＨＣが排出されない。なお、フュエルカット中は全気筒で燃料の供給を停止するため、エンジン１０からＮＯｘが排出されることがない。

時刻ｔ₄でフュエルカットが終了すると、上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１の酸素ストレージ量を低減するために、図３（Ｂ）に示すように空燃比をリッチ化する。このように空燃比をリッチ化し、三元触媒５１の酸素ストレージ量を低減して、三元触媒５１のＮＯｘ還元効率の悪化を抑制するので、時刻ｔ₅以降において空燃比をストイキでフィードバック制御した場合であっても、図３（Ｆ）に示すようにＮＯｘの排出が抑制される。

ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層に蓄えられた酸素は脱離ＨＣの浄化に使用されるので、図３（Ｅ）に示すように時刻ｔ₄から徐々に減少する。そして、時刻ｔ₆において、三元触媒層の酸素ストレージ量が所定量ＯＳＣ_A1よりも小さくなって、脱離ＨＣを酸化するための三元触媒層の酸素が不足気味になると、図３（Ｂ）に示すように２回目のフュエルカットを実行する。これにより、ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層の酸素ストレージ量を再び所定量ＯＳＣ_A2まで増加させるので、時刻ｔ₆以降においても脱離ＨＣがＨＣトラップ触媒６１から排出されることがない。このフュエルカット終了後の時刻ｔ₇から時刻ｔ₈においては、最初のフュエルカットの場合と同様に、空燃比をリッチ化することで、上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１の酸素ストレージ量を低減して、三元触媒５１のＮＯｘ還元効率の悪化を抑制する。なお、２回目のフュエルカット中においても、図３（Ｇ）に示すようにモータジェネレータ２０が駆動される。

以上により、本実施形態のエンジン１０の空燃比制御装置では、下記の効果を得ることができる。

エンジン１０の空燃比制御装置は、ＨＣトラップ触媒６１のＨＣトラップ層からＨＣが脱離する時に、全気筒においてフュエルカットし、フュエルカット終了後に空燃比を一定期間リッチ化する。全気筒においてフュエルカットするので、短時間のうちに多量の空気をＨＣトラップ触媒６１に供給することができ、この空気中の酸素によって脱離ＨＣを浄化することができる。このように全気筒においてフュエルカットすれば、フュエルカット中にエンジン１０からＮＯｘが排出されることがない。そして、フュエルカット終了後のリッチスパイク制御によって、上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１の酸素ストレージ量のみを低下させるので、三元触媒５１のＮＯｘ還元効率を改善することができる。したがって、下流側触媒コンバータ６０のＨＣトラップ触媒６１で脱離ＨＣを浄化するとともに、上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１でエンジン１０から排出されるＮＯｘを浄化することが可能となる。

また、脱離ＨＣ浄化時に、ＨＣトラップ触媒６１の三元触媒層の酸素ストレージ量が所定量より小さくなった場合にも、全気筒においてフュエルカットし、フュエルカット終了後に空燃比を一定期間リッチ化するので、ＨＣトラップ触媒６１での脱離ＨＣの浄化効率を高めつつ、上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１でＮＯｘを浄化することができる。

さらに、フュエルカット中はエンジン１０からの出力が低下するが、モータジェネレータ２０を駆動するので、ハイブリッド車両１００の走行に必要な出力を発生させることが可能となる。

本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、エンジン１０は車両減速時にフュエルカットを実施するように構成してもよい。車両減速時にフュエルカットする場合、エンジン１０からの出力低下は問題とならないので、フュエルカット中のモータジェネレータ２０の駆動を省略することができる。

また、上流側触媒コンバータ５０の三元触媒５１が劣化すると、三元触媒５１の酸素ストレージ能力は低下する。そのため、脱離ＨＣ浄化時のフュエルカット後のリッチスパイク制御における燃料噴射量の増加補正量は、三元触媒５１の劣化状態を考慮して決定するようにしてもよい。

つまり、エンジン通常運転時において、三元触媒５１の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Bが限界量に近い場合に、三元触媒５１の酸素ストレージ量ＯＳＣ_Bが所定量ＯＳＣ_B1よりも小さくなるように空燃比をリッチ化する。そして、リッチスパイク制御を開始してから下流側空燃比センサ４２によって検出される排気の空燃比がリッチとなるまでの間に必要とされた燃料噴射増加補正量を積算する。通常運転時の燃料噴射増加補正量の積算値に基づき、脱離ＨＣ浄化時のリッチスパイク制御における燃料噴射補正量を決定する。このように三元触媒５１の劣化状態に応じて、脱離ＨＣ浄化時のリッチスパイク制御における燃料噴射量の増加補正量を決定するので、三元触媒５１が劣化してもＮＯｘの排出排気エミッションを悪化させることがない。

本実施形態のエンジンの空燃比制御装置を備えるハイブリッド車両の概略構成図である。 コントローラが実行する空燃比制御ルーチンを示すフローチャートである。 空燃比制御実施時の脱離ＨＣの浄化を説明するタイミングチャートである。 従来手法における脱離ＨＣの浄化を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１００ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
２０ モータジェネレータ
３１ クラッチ
４０ 排気通路
４１ 上流側空燃比センサ
４２ 下流側空燃比センサ
５０ 上流側触媒コンバータ
５１ 三元触媒
６０ 下流側触媒コンバータ
６１ ＨＣトラップ触媒
６２ 温度センサ
７０ コントローラ（空燃比制御手段）
７１ アクセルペダルセンサ
７２ クランク角度センサ
７３ エアフローメータ

Claims (6)

1. エンジンに供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御装置において、
   酸素ストレージ機能を有し、前記エンジンから排出される排気を浄化する三元触媒と、
   酸素ストレージ機能を有する三元触媒層と、ＨＣを一時的に捕捉するＨＣトラップ層とから構成され、前記三元触媒よりも排気流れ方向の下流側に配置されるＨＣトラップ触媒と、
   捕捉されたＨＣが前記ＨＣトラップ触媒のＨＣトラップ層から脱離する脱離条件が成立し、フュエルカット運転条件が成立した時に、前記エンジンの全気筒においてフュエルカットし、フュエルカット終了後に、前記三元触媒の酸素ストレージ量のみを低減するように空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御する空燃比制御手段と、
   を備えることを特徴とする空燃比制御装置。
2. 請求項１に記載の空燃比制御装置において、
   前記空燃比制御手段は、前記ＨＣトラップ触媒の触媒温度が、ＨＣトラップ層に捕捉されたＨＣが脱離する脱離開始温度よりも高く、三元触媒層が活性化する活性温度よりも低い場合に、脱離条件が成立したと判定する、
   ことを特徴とする空燃比制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の空燃比制御装置において、
   前記空燃比制御手段は、前記ＨＣトラップ触媒の三元触媒層の酸素ストレージ量が所定量よりも少なくなった場合に、前記エンジンの全気筒においてフュエルカットし、フュエルカット終了後に、前記三元触媒の酸素ストレージ量のみを低減するように空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御するよう、さらに構成される、
   ことを特徴とする空燃比制御装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の空燃比制御装置において、
   前記空燃比制御手段は、前記三元触媒の劣化状態に応じてリッチ制御時における燃料噴射量の増加補正量を決定する、
   ことを特徴とする空燃比制御装置。
5. 請求項４に記載の空燃比制御装置において、
   前記空燃比制御手段は、エンジン運転状態に応じて空燃比を制御する通常運転時に、前記三元触媒の酸素ストレージ量を低減するように空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御した場合に、リッチ制御を開始してから前記三元触媒の下流側の排気の空燃比がリッチとなるまでの間に必要とされた燃料噴射量の増加補正量を積算して、この積算値に基づいて脱離ＨＣ浄化時のリッチ制御における燃料噴射量の増加補正量を決定する、
   ことを特徴とする空燃比制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の空燃比制御装置を備え、エンジンとモータジェネレータの駆動力によって走行可能なハイブリッド車両において、
   前記モータジェネレータは、フュエルカット中の出力低下を補償するように駆動される、
   ことを特徴とするハイブリッド車両。

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