JP2017115620A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の燃料カットからの復帰後のエミッション性能をより向上させる。【解決手段】エンジンＥＣＵは、燃料カットからの復帰後に、下流側空燃比センサにより検出された下流側空燃比ＡＦｒに基づいて、上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化するための目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐを所定時間おきに設定し（ステップＳ１０４〜Ｓ１１４）、燃料カットからの復帰後に上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されている際に（Ｓ１１６における“ＹＥＳ”）、ステップＳ１１４にて設定された仮値ＡＦｔｍｐと、前回設定した目標空燃比ＡＦｔａｇとのうちのリッチ側の値を当該目標空燃比ＡＦｔａｇに設定する（ステップＳ１１８）。【選択図】図２

Description

本開示は、排ガス浄化装置の上流側で燃焼室からの排ガスの空燃比を検出する上流側空燃比センサと、排ガス浄化装置の下流側で当該排ガス浄化装置からの排ガスの空燃比を検出する下流側空燃比センサとを有する内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の制御装置として、燃料カット制御を実施した後に、排気浄化触媒から流出する排ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチになるまで、当該排気浄化触媒に流入する排ガスの空燃比がリッチ空燃比（略１３．５）になるように、空燃比補正量を予め定められた値に設定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、燃料カットに伴ってリーン化した触媒雰囲気（酸化雰囲気）を還元雰囲気（リッチ雰囲気）に変化させて排気浄化触媒の酸素吸蔵量を低下させ、燃料カットからの復帰後（燃料噴射の再開後）に排気浄化触媒のＮＯｘ浄化性能が低下してしまうのを抑制することができる。

特開２０１５−０７１９８５号公報

しかしながら、上記従来の制御装置のように、空燃比補正量を予め定められた値に設定した場合、直前に実行された燃料カットの期間等によっては、触媒雰囲気を早期にリッチ化し得なくなったり、逆に目標空燃比が過剰にリッチ側に変更されてしまったりするおそれもある。従って、上記従来の制御装置により制御される内燃機関は、燃料カットからの復帰後のエミッション性能に関して、なお改善の余地を有している。

そこで、本開示の発明は、内燃機関の燃料カットからの復帰後のエミッション性能をより向上させることを主目的とする。

本開示の内燃機関の制御装置は、燃焼室から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む排ガス浄化装置と、前記排ガス浄化装置の上流側で前記燃焼室からの排ガスの空燃比を上流側空燃比として検出する上流側空燃比センサと、前記排ガス浄化装置の下流側で該排ガス浄化装置からの排ガスの空燃比を下流側空燃比として検出する下流側空燃比センサとを有する内燃機関の制御装置であって、前記上流側空燃比センサにより検出される前記上流側空燃比が目標空燃比になるように前記内燃機関を制御する制御装置において、燃料カットからの復帰後に、前記下流側空燃比センサにより検出された前記下流側空燃比に基づいて、前記上流側空燃比をリッチ化するための前記目標空燃比の仮値を所定時間おきに設定する仮値設定手段と、前記所定時間おきに前記目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段であって、前記燃料カットからの復帰後に前記上流側空燃比のリッチ化が要求されている際に、前記仮値設定手段により設定された前記仮値と、前回設定した前記目標空燃比とのうちのリッチ側の値を該目標空燃比に設定する目標空燃比設定手段とを備えるものである。

この制御装置は、燃料カットからの復帰後に、下流側空燃比センサにより検出された下流側空燃比に基づいて、上流側空燃比をリッチ化するための目標空燃比の仮値を所定時間おきに設定する仮値設定手段と、所定時間おきに目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段とを含む。そして、目標空燃比設定手段は、燃料カットからの復帰後に上流側空燃比のリッチ化が要求されている際に、仮値設定手段により設定された仮値と、前回設定した目標空燃比とのうちのリッチ側の値を当該目標空燃比に設定する。このように、燃料カットからの復帰後に上流側空燃比のリッチ化が要求されている際に、目標空燃比として設定される可能性がある上記仮値を下流側空燃比センサにより検出された下流側空燃比に基づいて設定することで、目標空燃比が過剰にリッチ側に変更されないようにしてＨＣ（炭化水素）の排出を抑制することが可能となる。更に、上流側空燃比をリッチ化するための目標空燃比の仮値と前回設定値とのうちのリッチ側の値を当該目標空燃比に設定することで、燃料カットに伴ってリーン化した触媒雰囲気を速やかに還元雰囲気にしてＮＯｘの浄化性能を良好に維持することができる。この結果、この制御装置によれば、内燃機関の燃料カットからの復帰後のエミッション性能をより向上させることが可能となる。

また、仮値設定手段は、直前に実行された燃料カットの特性（実行条件の相違等）や空燃比の制御状態（例えば、フィードバック制御の有無）に対応するように目標空燃比の仮値を設定するものであってもよい。また、上記制御装置は、燃料カットからの復帰後に、下流側空燃比センサにより検出された下流側空燃比と、内燃機関の積算吸入空気量と、触媒の酸素吸蔵量との少なくとも何れか１つに基づいて、上流側空燃比のリッチ化が要求されているか否かを判定する判定手段を備えてもよい。

本開示の制御装置により制御される内燃機関を例示する概略構成図である。 本開示の制御装置により実行される燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 本開示の制御装置により実行される燃料噴射制御ルーチンの他の例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の制御装置により制御される内燃機関としてのエンジン１を例示する概略構成図である。同図に示すエンジン１は、エンジン電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）１０により制御され、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気を複数（本実施形態では、４つ）の燃焼室２内で爆発燃焼させ、混合気の爆発燃焼に伴う図示しないピストンの往復運動をクランクシャフト（図示省略）の回転運動へと変換することにより動力を出力するものである。本実施形態のエンジン１は、当該エンジン１に加えて、モータジェネレータ（同期発電電動機）ＭＧを走行用動力の発生源として含むハイブリッド車両に搭載される。

エンジン１が搭載されるハイブリッド車両は、図１に示すように、車両全体を統括的に制御するハイブリッド電子制御装置（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）２０や、モータジェネレータＭＧを駆動するインバータ３０、当該インバータ３０を介してモータジェネレータＭＧと電力をやり取り可能なバッテリ４０、ＨＶＥＣＵ２０と各種信号をやり取りしてインバータ３０を制御するモータ電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」という）５０を含む。かかるハイブリッド車両は、運転者の出力要求やバッテリ４０の状態に基づいてエンジン１を間欠的に停止または始動（再始動）させることができるように構成されている。

ＨＶＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータであり、ハイブリッド車両の走行に際して、アクセル開度と車速とに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定する。更に、ＨＶＥＣＵ２０は、当該要求トルクＴｒ＊等に基づいて、エンジン１の目標トルクＴｅ＊や目標パワーＰｅ＊、モータジェネレータＭＧへのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、目標トルクＴｅ＊や目標パワーＰｅ＊をエンジンＥＣＵ１０に送信すると共に、トルク指令Ｔｍ＊をＭＧＥＣＵ５０に送信する。また、ＨＶＥＣＵ２０は、要求トルクＴｒ＊や目標パワーＰｅ＊（運転者の出力要求）、バッテリ４０の状態等に基づいてエンジンＥＣＵ１０に対するエンジン停止指令やエンジン始動指令を設定する。ＭＧＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータであり、ＨＶＥＣＵ２０からのトルク指令に基づいてインバータ３０をスイッチング制御する。

図１に示すように、エンジン１は、各燃焼室２の吸入ポートに接続された吸気管（吸気マニホールド）３や、吸入空気を清浄するエアクリーナ４、電子制御式のスロットルバルブ５、各燃焼室２に燃料を供給するための複数の燃料噴射弁６、燃焼室２ごとに設置された複数の点火プラグ７、各燃焼室２の排気ポートに接続された排気管（排気マニホールド）８、排気管８に接続された上流側排ガス浄化装置９ａ、上流側排ガス浄化装置９ａに接続された下流側排ガス浄化装置９ｂ等を含む。燃料噴射弁６は、図示するように、対応する燃焼室２内（筒内）に燃料を直接噴射するものであるが、対応する燃焼室２の吸気ポートに燃焼を噴射するものであってもよい。上流側排ガス浄化装置９ａおよび下流側排ガス浄化装置９ｂは、図示しない排気バルブや排気管８を介して各燃焼室２側から流入する排ガス、あるいは上流側排ガス浄化装置９ａから流入する排ガス中のＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ、ＮＯｘといった有害成分を浄化するＮＯｘ吸蔵型の三元触媒９０をそれぞれ有している。

エンジン１では、エアクリーナ４にて清浄された空気がスロットルバルブ５や吸気管３、図示しない吸気バルブを介して各燃焼室２内に吸入され、吸入空気に対しては、各燃焼室２内で燃料噴射弁６から燃料が噴射される。空気と燃料との混合気は、各燃焼室２で点火プラグ７からの電気火花によって爆発燃焼させられる。エンジン１からの排ガスは、図示しない排気バルブや排気管８を介して上流側排ガス浄化装置９ａへと送出され、当該上流側排ガス浄化装置９ａ、更には下流側排ガス浄化装置９ｂにて浄化された後、外部へと排出される。

エンジンＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵや、各種制御プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポート（何れも図示省略）等を含むマイクロコンピュータである。エンジンＥＣＵ１０は、図示しない入力ポートを介して、エンジン１の状態等を検出する各種センサからの信号を入力する。例えば、エンジンＥＣＵ１０は、図示しないクランクポジションセンサにより検出されるクランクシャフトの回転位置（クランクポジション）や、図示しないスロットルバルブポジションセンサにより検出されるスロットルバルブ５の弁体位置（スロットルポジション）、エアフローメータ１１により検出されるエンジン１の吸入空気量Ｇａ、吸気圧センサ１２により検出される吸気管３内の圧力（吸気管圧）、上流側空燃比センサ１５により検出される上流側空燃比ＡＦｆ、下流側空燃比センサ１６により検出される下流側空燃比ＡＦｒ、水温センサ１９により検出されるエンジン１の冷却水温度Ｔｗ等を入力する。

上流側空燃比センサ１５は、例えば固体電解質層と一対の電極とを有するものであり、上流側排ガス浄化装置９ａの上流側すなわち各燃焼室２と上流側排ガス浄化装置９ａとの間で、各燃焼室２から排出される排ガスの空燃比を上流側空燃比ＡＦｆとして検出する。下流側空燃比センサ１６も、例えば固体電解質層と一対の電極とを有するものであり、上流側排ガス浄化装置９ａの下流側すなわち上流側排ガス浄化装置９ａと下流側排ガス浄化装置９ｂとの間で、当該上流側排ガス浄化装置９ａから流出する排ガスの空燃比を下流側空燃比ＡＦｒとして検出する。

また、エンジンＥＣＵ１０は、ＨＶＥＣＵ２０に接続されており、当該ＨＶＥＣＵ２０と各種信号をやり取りする。更に、エンジンＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてエンジン１（クランクシャフト）の回転数Ｎｅを算出すると共に、エアフローメータ１１からの吸入空気量Ｇａに基づいて、エンジン１が始動されてからの積算吸入空気量Ｑｉや、最大吸入空気量に対する吸入空気量ＧＡの割合である負荷率ＫＬを算出する。加えて、エンジンＥＣＵ１０は、上流側空燃比センサ１５により検出された上流側空燃比ＡＦｆと燃料噴射量と理論空燃比とに基づいて上流側排ガス浄化装置９ａの三元触媒９０の推定酸素吸蔵量Ｏｒｅｓｔを算出（積算）する。

ハイブリッド車両の走行に際して、エンジンＥＣＵ１０は、ＨＶＥＣＵ２０からの目標トルクＴｅ＊に基づいて目標吸入吸気量Ｇａ＊を設定する共に、当該目標吸入吸気量Ｇａ＊に基づいてスロットルバルブ５を制御する。更に、エンジンＥＣＵ１０は、目標吸入空気量Ｇａ＊と、上流側空燃比センサ１５により検出された上流側空燃比ＡＦｆと、別途設定した目標空燃比ＡＦｔａｇとに基づいて、当該上流側空燃比ＡＦｆが目標空燃比ＡＦｔａｇになるように目標燃料噴射量を設定し、当該目標燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁６を制御すると共に点火プラグ７を制御する。すなわち、エンジンＥＣＵ１０は、目標空燃比ＡＦｔａｇと上流側空燃比センサ１５により検出される空燃比ＡＦｆとの偏差に基づいて各燃料噴射弁６をフィードバック制御する。ただし、各燃料噴射弁６からの燃料噴射量が増量補正されるエンジン１の始動時（再始動時）や燃料カットからの復帰直後、高負荷状態のエンジン１を冷却したり、三元触媒９０の過熱を抑制したりするために各燃料噴射弁６からの燃料噴射量を増量させる際、更に過渡時等には、目標空燃比ＡＦｔａｇに基づく当該フィードバック制御の代わりに、目標空燃比ＡＦｔａｇや燃料の増量分等に基づくフィードフォワード制御が実行される。また、エンジンＥＣＵ１０は、ＨＶＥＣＵ２０からのエンジン停止指令やエンジン始動指令に応じてエンジン１を停止または始動させる。

次に、エンジン１における燃料噴射制御について説明する。図２は、エンジン１が運転される際にエンジンＥＣＵ１０により所定時間おきに実行される燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図２の燃料噴射制御ルーチンの開始に際して、エンジンＥＣＵ１０の図示しないＣＰＵは、上流側空燃比センサ１５からの上流側空燃比ＡＦｆ、下流側空燃比センサ１６からの下流側空燃比ＡＦｒ、水温センサ１９からの冷却水温度Ｔｗ、別途算出した目標吸入吸気量Ｇａ＊、フラグＦを含むエンジン１の運転状態や制御状態を示す各種フラグの値といった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００のデータ入力処理を実行した後、エンジンＥＣＵ１０は、フラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。フラグＦは、エンジン１における燃料カット（以下、適宜「ＦＣ」という）すなわち各燃焼室２に対する燃料供給の停止が解除された時点で値１に設定されるものである。

ステップＳ１０２にてフラグＦが値１であると判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、本ルーチンの開始直前に実行されていた燃料カットがエンジン１の間欠停止（運転者の出力要求やバッテリ４０の状態に応じたエンジン１の停止）に伴う燃料カット（以下、「間欠停止ＦＣ」という）であるか、エンジン１の運転中のアクセルオフ等に伴う燃料カット（以下、「通常ＦＣ」という）であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０４の判定処理は、ステップＳ１００にて入力されたエンジン１の運転状態や制御状態を示すフラグの値に基づいて行われる。

ステップＳ１０４にて直前の燃料カットが通常ＦＣであると判断した場合（ステップＳ１０４の“ＹＥＳ”）、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１の制御状態を示すフラグの値に基づいて、上述の目標空燃比ＡＦｔａｇに基づくフィードバック制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６にて当該フィードバック制御が実行されていると判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、燃料カットに伴ってリーン化した触媒雰囲気が還元雰囲気（リッチ雰囲気）に変化するように上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化するための目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐの設定に用いられる仮値設定マップとして、図示しないＲＯＭから第１仮値設定マップを読み出す（ステップＳ１０８）。これに対して、ステップＳ１０６にて上記フィードバック制御の代わりに上記フィードフォワード制御が実行されていると判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、仮値設定マップとして、図示しないＲＯＭから第２仮値設定マップを読み出す（ステップＳ１０９）。

第１仮値設定マップは、冷却水温度Ｔｗと、下流側空燃比ＡＦｒと、通常ＦＣからの復帰後に上述の目標空燃比ＡＦｔａｇに基づくフィードバック制御によって上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化して触媒雰囲気を還元雰囲気（リッチ雰囲気）に変化させる際の目標空燃比の値（理論空燃比よりも小さい値）との関係を規定するように適合されたものである。第１仮値設定マップは、通常ＦＣ中の触媒雰囲気の変化や上記フィードバック制御の応答性等を考慮して下流側空燃比ＡＦｒがリーンなほど目標空燃比の値を小さく（リッチに）するように予め作成され、エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに格納される。第２仮値設定マップは、冷却水温度Ｔｗと、下流側空燃比ＡＦｒと、通常ＦＣからの復帰後に上述の目標空燃比ＡＦｔａｇ等に基づくフィードフォワード制御によって上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化して触媒雰囲気を還元雰囲気に変化させる際の目標空燃比の値（理論空燃比よりも小さい値）との関係を規定するように適合されたものである。第２仮値設定マップは、通常ＦＣ中の触媒雰囲気の変化や上記フィードフォワード制御の応答性等を考慮して下流側空燃比ＡＦｒがリーンなほど目標空燃比の値を小さく（リッチに）するように予め作成され、エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに格納される。

また、ステップＳ１０４にて直前の燃料カットが間欠停止ＦＣであると判断した場合（ステップＳ１０４の“ＮＯ”）、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン１の制御状態を示すフラグの値に基づいて、上述の目標空燃比ＡＦｔａｇに基づくフィードバック制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０にて上記フィードバック制御が実行されていると判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐの設定に用いられる仮値設定マップとして図示しないＲＯＭから第３仮値設定マップを読み出す（ステップＳ１１２）。これに対して、ステップＳ１１０にてフィードバック制御の代わりにフィードフォワード制御が実行されていると判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、仮値設定マップとして、図示しないＲＯＭから第４仮値設定マップを読み出す（ステップＳ１１３）。

第３仮値設定マップは、冷却水温度Ｔｗと、下流側空燃比ＡＦｒと、間欠停止ＦＣからの復帰後に上述の目標空燃比ＡＦｔａｇに基づくフィードバック制御によって上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化して触媒雰囲気を還元雰囲気に変化させる際の目標空燃比の値（理論空燃比よりも小さい値）との関係を規定するように適合されたものである。第３仮値設定マップは、間欠停止ＦＣ中の触媒雰囲気の変化や上記フィードバック制御の応答性等を考慮して下流側空燃比ＡＦｒがリーンなほど目標空燃比の値を小さく（リッチに）するように予め作成され、エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに格納される。第４仮値設定マップは、冷却水温度Ｔｗと、下流側空燃比ＡＦｒと、通常ＦＣからの復帰後に上述の目標空燃比ＡＦｔａｇ等に基づくフィードフォワード制御によって上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化して触媒雰囲気を還元雰囲気に変化させる際の目標空燃比の値（理論空燃比よりも小さい値）との関係を規定するように適合されたものである。第４仮値設定マップは、間欠停止ＦＣ中の触媒雰囲気の変化や上記フィードフォワード制御の応答性等を考慮して下流側空燃比ＡＦｒがリーンなほど目標空燃比の値を小さく（リッチに）するように予め作成され、エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭに格納される。

ステップＳ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１２またはＳ１１３の処理の後、エンジンＥＣＵ１０は、読み出した第１、第２、第３または第４仮値設定マップからステップＳ１００にて入力した下流側空燃比ＡＦｒおよび冷却水温度Ｔｗに対応した目標空燃比の値を仮値ＡＦｔｍｐに設定する（ステップＳ１１４）。次いで、エンジンＥＣＵ１０は、上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が実際に要求されているか否かを判定する（ステップＳ１１６）。本実施形態において、エンジンＥＣＵ１０は、通常ＦＣあるいは間欠停止ＦＣが解除された時点から次に通常ＦＣあるいは間欠停止ＦＣが実行されるまでの間、下流側空燃比センサ１６により検出された下流側空燃比ＡＦｒと、積算吸入空気量Ｑｉと、上流側排ガス浄化装置９ａにおける推定酸素吸蔵量Ｏｒｅｓｔとに基づいて、所定時間おきに上流側排ガス浄化装置９ａの三元触媒９０のＮＯｘ浄化性能を良好に維持するために上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されているか否かを判定している。更に、エンジンＥＣＵ１０は、上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されていると判断した場合、図示しないリッチ化要求フラグを値１に設定し、上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が必要なくなったと判断した場合、当該リッチ化要求フラグを値０に設定する。ステップＳ１１６において、エンジンＥＣＵ１０は、別途設定したリッチ化要求フラグの値に基づいて上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が実際に要求されているか否かを判定する。

ステップＳ１１６にて上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化処理の実行が要求されていると判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１１４にて設定した目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐと、本ルーチンの前回実行時に設定した目標空燃比ＡＦｔａｇすなわち前回設定値との小さい方（リッチ側の値）を目標空燃比ＡＦｔａｇに設定する（ステップＳ１１８）。そして、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１１８にて設定した目標空燃比ＡＦｔａｇと、ステップＳ１００にて入力した上流側空燃比ＡＦｆおよび目標吸入空気量Ｇａ＊とに基づいて、当該上流側空燃比ＡＦｆが目標空燃比ＡＦｔａｇになるように目標燃料噴射量を設定し、当該目標燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁６を制御する（ステップＳ１２０）。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１２０の処理を実行してから所定時間が経過した後に、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。上記フラグＦが値１に設定されている間、ステップＳ１０２にて肯定判断がなされ、上述のステップＳ１０４〜Ｓ１１８およびＳ１２０の処理が繰り返し実行されることになる。

これに対して、ステップＳ１１６にて上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化処理の実行が要求されていないと判断した場合、エンジンＥＣＵ１０は、上記フラグＦを値０に設定すると共にＳ１１４にて設定した仮値ＡＦｔｍｐを目標空燃比ＡＦｔａｇに設定する（ステップＳ１２２）。更に、エンジンＥＣＵ１０はステップＳ１２２にて設定した目標空燃比ＡＦｔａｇと、ステップＳ１００にて入力した上流側空燃比ＡＦｆおよび目標吸入空気量Ｇａ＊とに基づいて、当該上流側空燃比ＡＦｆが目標空燃比ＡＦｔａｇになるように目標燃料噴射量を設定し、当該目標燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁６を制御する（ステップＳ１２０）。エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１２０の処理を実行してから所定時間が経過した後に、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

ステップＳ１２２にてフラグＦが値０に設定された後にステップＳ１００以降の処理が実行される場合、ステップＳ１０２にて否定判断がなされることになる。この場合、エンジンＥＣＵ１０は、ベース値としての理論空燃比（ストイキオメトリ＝１４．６）と、各種補正量との和を目標空燃比ＡＦｔａｇに設定する（ステップＳ１２４）。そして、エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ１２４にて設定した目標空燃比ＡＦｔａｇと、ステップＳ１００にて入力した上流側空燃比ＡＦｆおよび目標吸入空気量Ｇａ＊とに基づいて、当該上流側空燃比ＡＦｆが目標空燃比ＡＦｔａｇになるように目標燃料噴射量を設定し、当該目標燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁６を制御する（ステップＳ１２０）。

上述のような燃料噴射制御ルーチンが実行される結果、エンジン１では、通常ＦＣや間欠停止ＦＣといった燃料カットからの復帰後に上流側排ガス浄化装置９ａの三元触媒９０のＮＯｘ浄化性能を良好に維持するために上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されている際に（ステップＳ１１６における“ＹＥＳ”）、上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化するための目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐと、目標空燃比ＡＦｔａｇの前回設定値との小さい方（リッチ側の値）が目標空燃比ＡＦｔａｇに設定される（ステップＳ１１４〜Ｓ１１８）。

このように、燃料カットからの復帰後に上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されている際に、目標空燃比ＡＦｔａｇとして設定される可能性がある仮値ＡＦｔｍｐを下流側空燃比センサ１６により検出された下流側空燃比ＡＦｒに基づいて設定することで、目標空燃比ＡＦｔａｇが過剰にリッチ側に変更されないようにしてＨＣ（炭化水素）の排出を抑制することができる。また、ステップＳ１１８において目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔａｇと前回設定値との小さい方を目標空燃比ＡＦｔａｇに設定することで、例えば上流側空燃比ＡＦｆがリッチ化されるのに伴って徐々にリッチ化する下流側空燃比ＡＦｒに応じて目標空燃比ＡＦｔａｇをリーンにしていく場合に比べて、燃料カットに伴ってリーン化した触媒雰囲気を速やかに還元雰囲気にしてＮＯｘの浄化性能を良好に維持することが可能となる。この結果、エンジン１の燃料カットからの復帰後のエミッション性能をより向上させることが可能となる。更に、燃料カットからの復帰後に上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が長期化するのに起因したエンジン１の燃費の悪化をも抑制することができる。

また、上記エンジン１では、直前に実行された燃料カットの特性（実行条件の相違）やエンジン１（空燃比）の制御状態ごとに第１から第４仮値設定マップが用意されており、通常ＦＣ、間欠停止ＦＣといった燃料カットの種類やフィードバック制御の有無に応じて目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐが変更されることになる（ステップＳ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１２，Ｓ１１３，Ｓ１１４）。これにより、第１から第４仮値設定マップのそれぞれを容易かつより適正に適合すると共に、仮値ＡＦｔｍｐひいては目標空燃比ＡＦｔａｇを燃料カットの特性や空燃比の制御状態に合致するように設定することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態のエンジンＥＣＵ１０は、燃料カットからの復帰後に、下流側空燃比センサ１６により検出された下流側空燃比ＡＦｒに基づいて、上流側空燃比ＡＦｆをリッチ化するための目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐを所定時間おきに設定する仮値設定手段（ステップＳ１０４〜Ｓ１１４）と、所定時間おきに目標空燃比ＡＦｔａｇを設定する目標空燃比設定手段（ステップＳ１１６，Ｓ１１８）として機能する。そして、エンジンＥＣＵ１０は、燃料カットからの復帰後に上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されている際に（Ｓ１１６における“ＹＥＳ”）、ステップＳ１１４にて設定された仮値ＡＦｔｍｐと、前回設定した目標空燃比ＡＦｔａｇとのうちのリッチ側の値を当該目標空燃比ＡＦｔａｇに設定する（ステップＳ１１８）。これにより、エンジン１の燃料カットからの復帰後のエミッション性能をより向上させることが可能となる。

なお、図２の燃料噴射制御ルーチンでは、目標空燃比ＡＦｔａｇの仮値ＡＦｔｍｐの設定後に上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化の要否が判定されるが（図２のステップＳ１１４，Ｓ１１６）、これに限られるものではない。すなわち、図３に示す燃料噴射制御ルーチンのように、上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化の要否判定は、フィードバック制御の有無の判定（図３におけるステップＳ１０６，Ｓ１１０）や仮値ＡＦｔｍｐの設定（図３におけるステップＳ１１４）の前（かつステップＳ１０４の後）に実行されてもよい（図３におけるステップＳ１０５，Ｓ１０７）。この場合、ステップＳ１０５またはＳ１０７にて上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化処理の実行が要求されていないと判断された場合、図３に示すように、フラグＦを値０に設定した上で（ステップＳ１２３）、ステップＳ１２４における目標空燃比ＡＦｔａｇの設定処理（ストイキ制御）を実行するとよい。また、上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化の要否判定は、図３におけるステップＳ１０２とステップＳ１０４との間で実行されてもよい。

更に、図２のステップＳ１１６にて否定判断がなされた場合、ステップＳ１２２の処理の代わりに、ステップＳ１２４の処理が実行されてもよい。また、図２のステップＳ１１６や図３のステップＳ１０５，Ｓ１０７における上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化の要否判定に用いられるリッチ化要求フラグは、下流側空燃比ＡＦｒと、積算吸入空気量Ｑｉと、上流側排ガス浄化装置９ａにおける推定酸素吸蔵量Ｏｒｅｓｔとの何れか１つまたは２つに基づいて設定されてもよい。更に、図２のステップＳ１１６や図３のステップＳ１０５，Ｓ１０７では、燃料カットが解除されてから上流側空燃比が理論空燃比またはリッチになるまでの間、上流側空燃比ＡＦｆのリッチ化が要求されていると判断されてもよい。

更に、エンジンＥＣＵ１０により制御されるエンジン１が搭載されるハイブリッド車両は、複数のモータジェネレータＭＧを有してもよく、動力分配用の遊星歯車を有する２モータ式のハイブリッド車両であってもよく、シリーズ式のハイブリッド車両であってもよく、プラグイン式のハイブリッド車両であってもよい。また、上記エンジンＥＣＵ１０は、走行用の動力発生源としてエンジン１のみを有する車両（例えば、いわゆるアイドルストップを実行可能な車両）に適用されてもよい。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、内燃機関や車両の製造産業等において利用可能である。

１ エンジン（内燃機関）、２ 燃焼室、３ 吸気管、４ エアクリーナ、５ スロットルバルブ、６ 燃料噴射弁、７ 点火プラグ、８ 排気管、９ａ 上流側排ガス浄化装置、９ｂ 下流側排ガス浄化装置、１０ エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、１１ エアフローメータ、１２ 吸気圧センサ、１５ 上流側空燃比センサ、１６ 下流側空燃比センサ、１９ 水温センサ、２０ ハイブリッド電子制御装置（ＨＶＥＣＵ）、３０ インバータ、４０ バッテリ、５０ モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、９０ 三元触媒、ＭＧ モータジェネレータ。

Claims (1)

1. 燃焼室から排出される排ガスを浄化するための触媒を含む排ガス浄化装置と、前記排ガス浄化装置の上流側で前記燃焼室からの排ガスの空燃比を上流側空燃比として検出する上流側空燃比センサと、前記排ガス浄化装置の下流側で該排ガス浄化装置からの排ガスの空燃比を下流側空燃比として検出する下流側空燃比センサとを有する内燃機関の制御装置であって、前記上流側空燃比センサにより検出される前記上流側空燃比が目標空燃比になるように前記内燃機関を制御する制御装置において、
   燃料カットからの復帰後に、前記下流側空燃比センサにより検出された前記下流側空燃比に基づいて、前記上流側空燃比をリッチ化するための前記目標空燃比の仮値を所定時間おきに設定する仮値設定手段と、
   前記所定時間おきに前記目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段であって、前記燃料カットからの復帰後に前記上流側空燃比のリッチ化が要求されている際に、前記仮値設定手段により設定された前記仮値と、前回設定した前記目標空燃比とのうちのリッチ側の値を該目標空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
   を備える内燃機関の制御装置。

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