JP2017155662A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水素燃料噴射弁とガソリン噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置において、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化触媒を昇温させることを目的とする。【解決手段】本発明では、排気浄化触媒と水素噴射弁とガソリン噴射弁とを有する内燃機関の制御装置において、水素運転又はガソリン運転を選択的に実行する運転制御手段を備え、運転制御手段によって水素運転が実行される場合であり且つ触媒温度が活性化温度よりも低い場合において、内燃機関の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われていない場合には、水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比が理論空燃比より高い所定のリーン空燃比に制御される通常水素運転が行われる。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

一次燃料として水素、二次燃料としてガソリンを用いて、これら燃料を燃焼させるバイフューエル内燃機関が知られている。そして、特許文献１には、このようなバイフューエル内燃機関において、内燃機関の燃焼室で燃焼させる燃料を機関負荷に応じて変更する技術が開示されている。当該技術では、機関負荷が低負荷の場合に、水素と内燃機関の吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より高いリーン空燃比にして、燃焼室において該混合気を燃焼させる。一方で、機関負荷が中負荷よりも高い場合に、燃焼室において水素とガソリンと内燃機関の吸入空気との混合気を燃焼させる。

また、特許文献２には、水素を燃料とした水素内燃機関において、該内燃機関の機関始動時に排気浄化触媒を昇温させる技術が開示されている。当該技術では、水素と内燃機関の吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より低いリッチ空燃比にして、燃焼室で該混合気を燃焼させる。その結果、排気温度が上昇し、排気浄化触媒が昇温する。

特表２０１３−５２８２６０号公報 特開２００７−０５６７００号公報 特開２００６−２４２０７６号公報

従来技術によれば、水素とガソリンとを燃料として用いる内燃機関において、機関負荷が低負荷の場合には、水素と内燃機関の吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より高いリーン空燃比にして、燃焼室で該混合気を燃焼させ、該内燃機関から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになるようにしている。そして、前記内燃機関において機関負荷が高負荷の場合には、燃焼室で水素とともにガソリンも燃焼させるが、このときにはガソリンの燃焼によって生成される燃焼生成物を排気浄化触媒で浄化する必要がある。また、内燃機関の機関始動時のエミッション低減のために、燃料と内燃機関の吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より低いリッチ空燃比にして燃焼室で該混合気を燃焼させ、排気浄化触媒を昇温させることが行われているが、この場合には一般的に燃費が悪化してしまう。そして、水素とガソリンとを燃料として用いる内燃機関において、排気浄化触媒の昇温と燃費の悪化抑制とを制御する手法については、未だ改良の余地を残すものである。

本発明は、水素燃料噴射弁とガソリン噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置において、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化触媒を昇温させることを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、水素燃料を噴射可能な第一噴射弁と、ガソリンを噴射可能な第二噴射弁と、を有する前記内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第一噴射弁によって噴射される前記水素燃料と前記内燃機関が吸入する吸入空気との混合気を燃焼させる第一運転、又は前記第二噴射弁によって噴射される前記ガソリンと前記内燃機関が吸入する吸入空気との混合気を燃焼させる第二運転を選択的に実行す
る運転制御手段と、前記第一運転において、前記水素燃料と前記吸入空気との混合気の空燃比が理論空燃比より高い所定のリーン空燃比に制御される通常水素運転を行う通常水素運転手段と、前記第一運転において、前記水素燃料と前記吸入空気との混合気の空燃比が前記所定のリーン空燃比よりもリッチ空燃比に制御される触媒昇温水素運転を行う触媒昇温水素運転手段と、を備え、前記運転制御手段によって前記第一運転が実行される場合であり、且つ前記排気浄化触媒の温度が該排気浄化触媒の活性化温度よりも低い場合において、前記内燃機関の機関始動時から現在までに前記運転制御手段によって前記第二運転が行われた場合には、前記触媒昇温水素運転手段によって前記触媒昇温水素運転が行われ、前記内燃機関の機関始動時から現在までに前記運転制御手段によって前記第二運転が行われていない場合には、前記通常水素運転手段によって前記通常水素運転が行われる。

本発明によれば、水素燃料噴射弁とガソリン噴射弁とを備えた内燃機関の制御装置において、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化触媒を昇温させることができる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る内燃機関の運転制御マップを示す図である。 本発明の実施例に係る水素運転における空気過剰率に対する排気温度、ＮＯｘ排出量、および熱効率の相関を示す図である。 通常水素運転と触媒昇温水素運転との比較を説明するための、水素運転における空気過剰率に対する排気温度、ＮＯｘ排出量、および熱効率の相関を示す図である。 本発明の実施例に係る触媒昇温制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する火花点火式の内燃機関である。

内燃機関１は、各吸気ポートへ水素燃料を噴射する水素燃料噴射弁３を備えている。また、各気筒２には該気筒２内にガソリンを直接噴射するガソリン噴射弁４が設けられている。そして、各気筒２には、筒内の混合気に着火するための点火プラグ５が取り付けられている。なお、本実施例においては、水素燃料噴射弁３が本発明における第一噴射弁に相当し、ガソリン噴射弁４が本発明における第二噴射弁に相当する。

また、内燃機関１は吸気通路６と接続されている。吸気通路６にはターボチャージャ９のコンプレッサ９ａが設置されている。また、内燃機関１は排気通路７と接続されている。排気通路７にはターボチャージャ９のタービン９ｂが設置されている。

吸気通路６におけるコンプレッサ９ａよりも上流側にはエアフローメータ２４が設けられている。エアフローメータ２４は、吸気通路６内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。吸気通路６におけるコンプレッサ９ａよりも下流側にはスロットル弁１０が設けられている。スロットル弁１０は、吸気通路６内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。また、タービン９ｂより下流側の排気通路７には、排気浄化触媒７０が設けられている。排気通路７における排気浄化触媒７０の下流側には温度センサ７１が設けられている。

そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上記のエアフローメータ２４、クランクポジションセンサ２１、アクセルポジションセンサ２２、水温センサ２３、および温度センサ７１等の各種センサが電気的に接続されている。クランクポジションセンサ２１は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。水温センサ２３は、内燃機関１を冷却する冷却水の温度（以下、単に「冷却水温」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。温度センサ７１は排気の温度に応じた電気信号を出力する。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ２１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ２０は、アクセルポジションセンサ２２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。また、ＥＣＵ２０は、水温センサ２３で冷却水温を検出し、温度センサ７１の出力値に基づいて排気浄化触媒７０の温度（以下、単に「触媒温度」と称する場合もある。）を推定する。

また、ＥＣＵ２０には、水素燃料噴射弁３、ガソリン噴射弁４、およびスロットル弁１０等の各種装置が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によって、これら各種装置が制御される。

上記の通り構成される内燃機関１は、水素燃料噴射弁３によって吸気ポートへ噴射される水素燃料と内燃機関１が吸入する吸入空気（以下、単に「吸入空気」と称する場合もある。）との混合気を、内燃機関１の燃焼室内で燃焼させる運転（以下、「水素運転」と称する場合もある。）を行う。なお、本実施例に係る水素運転では、後述するように内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになるように、前記水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比が制御される。なお、本実施例においては、水素運転が本発明における第一運転に相当する。

また、内燃機関１は、ガソリン噴射弁４によって気筒２内へ噴射されるガソリンと吸入空気との混合気を、内燃機関１の燃焼室内で燃焼させる運転（以下、「ガソリン運転」と称する場合もある。）を行うこともできる。なお、本実施例においては、ガソリン運転が本発明における第二運転に相当する。

（運転制御）
本実施例に係る内燃機関１の制御装置では、ＥＣＵ２０が、内燃機関１の運転状態に応じて、水素運転またはガソリン運転を選択的に実行する。より詳しくは、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の機関回転速度および機関負荷に基づいて、水素運転を行うかガソリン運転を行うかを判別し、内燃機関１の運転を制御する。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、内燃機関１の運転を制御することで、本発明に係る運転制御手段として機能する。

本実施例における内燃機関１の運転制御マップを図２に示す。図２に示すように、内燃機関１では、その運転状態が低負荷領域に属する場合には、水素運転が行われる。そして、本実施例に係る内燃機関１の制御装置は、当該水素運転の一つである、後述する「通常水素運転」において、水素燃料噴射弁３によって吸気ポートへ噴射される水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より高い所定のリーン空燃比に制御する。更に、制御装置は、当該水素運転の一つである、後述する「触媒昇温水素運転」において、前記空燃比を前記所定のリーン空燃比よりもリッチ空燃比に制御する。そして、「通常水素運転」および「触媒昇温水素運転」では、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになっている。すなわち、図２に示す水素運転が行われる運転領域は、内燃機関１から排出され
るＮＯｘ量が略ゼロになる領域として設定される。また、図２に示すように、内燃機関１の運転状態が高負荷領域に属する場合には、ガソリン運転が行われる。

ここで、内燃機関１が水素運転を行っているときの、空気過剰率に対する排気温度、ＮＯｘ排出量、および熱効率の相関について図３に示す。図３に示すように、空気過剰率が大きくなるのに応じて排気温度が低くなる。また、空気過剰率が所定値よりも小さいときには空気過剰率が大きくなるのに応じてＮＯｘ排出量が少なくなり、空気過剰率が所定値以上のときにはＮＯｘ排出量は略ゼロになる。また、空気過剰率が大きくなるのに応じて熱効率が高くなり、空気過剰率の単位増加量当たりの熱効率の増加量を変化率としたとき、該変化率は空気過剰率が大きくなるのに応じて小さくなる。そして、内燃機関１が行う通常の水素運転（以下、単に「通常水素運転」と称する場合もある。）においては、図３に示すように、熱効率が可及的に高くなる空気過剰率で内燃機関１の運転が行われる。このときの空気過剰率に対応する空燃比が、通常水素運転における上記所定のリーン空燃比である。そして、このときのＮＯｘ排出量は略ゼロになっている。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、前記水素燃料と前記吸入空気との混合気の空燃比が上記所定のリーン空燃比に制御される通常水素運転を行うことで、本発明に係る通常水素運転手段として機能する。

（触媒昇温制御）
上述したように、本実施例に係る内燃機関１の制御装置では、ＥＣＵ２０が、内燃機関１の運転状態に応じて、水素運転またはガソリン運転を選択的に実行する。そして、内燃機関１が水素運転を行っているときは、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになっている。また、本実施例における水素運転では、ＨＣやＣＯが内燃機関１から排出されることはない。したがって、水素運転時には、排気浄化触媒７０によって排気を浄化する必要はない。一方、内燃機関１がガソリン運転を行っているときは、従来のガソリン機関と同様にＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘが内燃機関１から排出されるため、これらを排気浄化触媒７０によって浄化する必要がある。そして、内燃機関１の機関始動時や通常水素運転時には、排気浄化触媒７０の温度が該排気浄化触媒７０の活性化温度よりも低くなっている場合がある。したがって、排気浄化触媒７０の温度が該排気浄化触媒７０の活性化温度よりも低い場合には、ガソリン運転によって排出されるＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘを浄化するために、排気浄化触媒７０を昇温させる制御（以下、「触媒昇温制御」と称する場合もある。）を行う必要がある。

従来技術では、内燃機関の機関始動時のエミッション低減のために、燃料と内燃機関の吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より低いリッチ空燃比にして燃焼室で該混合気を燃焼させ、排気浄化触媒を昇温させることが行われているが、この場合には一般的に燃費が悪化してしまう。

また、本実施例に係る通常水素運転では、上述したように排気温度が低くなる。そして、通常水素運転時のＮＯｘ排出量が略ゼロになることからもわかるように、通常水素運転時の排気温度はガソリン運転時の排気温度よりも低くなる。従って、本実施例に係る通常水素運転時には、排気浄化触媒７０の温度が該排気浄化触媒７０の活性化温度よりも低くなっている場合があり得る。

ここで、本実施例に係る内燃機関１においても、ガソリン運転によるＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの排出に備えて、水素運転が行われているときに、例えば、水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比を理論空燃比より低いリッチ空燃比にして燃焼室で該混合気を燃焼させることにより排気浄化触媒７０を昇温させることは可能である。しかしながら、排気浄化触媒７０によって排気を浄化する必要がない水素運転時において、ガソリン運転によるＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの排出に備えて排気浄化触媒７０を昇温させておくことは、内
燃機関１の燃費の悪化をもたらす。そこで、本発明の発明者は、内燃機関１の機関始動時から現在までの運転履歴に基づいて水素運転時の触媒昇温制御を行うことによって、触媒昇温制御に起因する内燃機関１の燃費の悪化を抑制できることを見出した。

本実施例に係る内燃機関１の制御装置では、内燃機関１の機関始動が水素運転によって行われる。そして、内燃機関１が水素運転を行っているときに、ＥＣＵ２０によって機関始動時から現在までにガソリン運転が行われているか否かが判別され、すでにガソリン運転が行われていると判別される場合には、現在から先の期間においても再びガソリン運転が行われるとみなして、排気浄化触媒７０の温度が該排気浄化触媒７０の活性化温度よりも低いときに、排気浄化触媒７０を昇温させる。

詳しくは、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われていない場合には、水素運転時において、触媒温度にかかわらず排気浄化触媒７０を昇温させない。一方で、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われている場合には、その後の水素運転時においては所定の条件（例えば、触媒温度が所定温度よりも低くなっている場合）に該当するときに、排気浄化触媒７０を昇温させる。これは、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われている場合には、現在の内燃機関１の運転が水素運転であったとしても、現在から先の期間においては再びガソリン運転が行われるとみなして、水素運転時にガソリン運転によるＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘの排出に備えるものである。

なお、内燃機関１の機関始動時から現在までの運転履歴に基づいて排気浄化触媒７０を昇温させない場合であっても、上述したように、水素運転時にはＨＣ、ＣＯ、およびＮＯｘが内燃機関１から排出されることはないため、排気浄化触媒７０が活性化していなくても問題はない。

また、本実施例では、上述したように、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われている場合には、水素運転時に所定の条件に該当するときに、排気浄化触媒７０を昇温させるための水素運転（以下、「触媒昇温水素運転」と称する場合もある。）が行われる。ここで、前記所定の条件とは、排気浄化触媒７０の温度が該排気浄化触媒７０の活性化温度よりも低くなっている場合である。排気浄化触媒７０の温度が該排気浄化触媒７０の活性化温度よりも低くなっているか否かは、温度センサ７１の出力値に基づいて推定される上述の触媒温度が所定温度よりも低くなっているか否かによって判別することができる。または、内燃機関１を冷却する冷却水の温度（以下、単に「冷却水温」と称する場合もある。）が所定水温よりも低くなっているか否かによって判別することができる。すなわち、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われている場合であって、且つ排気浄化触媒７０が所定の排気浄化能力を発揮できる程度に排気浄化触媒７０が昇温されていないと推定される場合に、触媒昇温水素運転が行われる。なお、ＥＣＵ２０は、水温センサ２３で冷却水温を検出する。

そして、触媒昇温水素運転では、水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比を通常水素運転時の所定のリーン空燃比よりもリッチ空燃比にして該混合気を燃焼させる。さらに、触媒昇温水素運転では、点火時期の遅角化が行われる。その結果、排気温度が上昇し、排気浄化触媒７０を昇温させることができる。なお、本実施例においては、ＥＣＵ２０が、前記混合気の空燃比が上記所定のリーン空燃比よりもリッチ空燃比に制御される触媒昇温水素運転を行うことで、本発明に係る触媒昇温水素運転手段として機能する。

ここで、通常水素運転と触媒昇温水素運転との比較を行う。図４は、通常水素運転と触媒昇温水素運転との比較を説明するための、空気過剰率に対する排気温度、ＮＯｘ排出量、および熱効率の相関について示す図である。図４に示すように、触媒昇温水素運転時に
は、通常水素運転時よりも空気過剰率が小さくなっている。そして、触媒昇温水素運転時の排気温度は、通常水素運転時の排気温度よりも高くなる。これは、上述した空気過剰率の減少および点火時期の遅角化の影響によるものである。このことにより、排気浄化触媒７０の昇温が可能となる。また、触媒昇温水素運転時の熱効率は、通常水素運転時の熱効率よりも低くなる。これは、触媒昇温水素運転によって燃費が悪化することを意味している。そして、触媒昇温水素運転時には、通常水素運転時と同様にＮＯｘ排出量が略ゼロになっている。このように、触媒昇温水素運転では、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになるとともに排気温度が可及的に高くなる空気過剰率で内燃機関１の運転が行われる。

以上に述べたように、本実施例に係る内燃機関１の制御装置では、内燃機関１の運転要求が水素運転領域にある場合に、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われていないと判別されるときには、通常水素運転時よりも熱効率が低下する触媒昇温水素運転が行われることはなく、触媒温度にかかわらず通常水素運転が行われる。そして、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われていると判別されるときには、現在から先の期間においては再びガソリン運転が行われるとみなして、所定の条件で触媒昇温水素運転が行われる。そして、このように触媒昇温制御が実行されることによって、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化触媒７０を昇温させることができる。

（触媒昇温制御フロー）
本実施例に係る内燃機関１の制御装置における、触媒昇温制御フローについて図５に基づいて説明する。図５は、本実施例に係る内燃機関１の制御装置における、触媒昇温制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ２０によって、本フローが内燃機関１の機関始動時から機関停止時までの期間に所定の演算周期で繰り返し実行される。なお、上述したように、内燃機関１の機関始動は水素運転によって行われる。また、内燃機関１の機関始動時において、後述する運転履歴判定フラグＮｆｌｇｍおよび触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈが０に初期化される。

本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、ＥＣＵ２０がアクセルポジションセンサ２２の出力信号等に基づいて内燃機関１の運転要求を導出し、該運転要求が水素運転領域にあるか否かが判別される。ＥＣＵ２０のＲＯＭには、上述した図２に示すような運転制御マップが予め記憶されている。なお、上述したように、水素運転領域は、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになる領域として設定されている。Ｓ１０１では、このマップまたは該マップに基づく関数を用いて前記運転要求が水素運転領域にあるか否かが判別される。Ｓ１０１において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２の処理へ進み、Ｓ１０１において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０８の処理へ進む。

Ｓ１０１において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０２において、触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈが０であるか否かが判別される。触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈは、後述するように運転履歴判定フラグＮｆｌｇｍが１であると判別されるときに１に設定される。本フローでは、水素運転が要求される場合であって、触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈが１で且つ後述する所定の条件に該当する場合に、触媒昇温水素運転が実行される。Ｓ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３の処理へ進み、Ｓ１０２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５の処理へ進む。

Ｓ１０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０３において、運転履歴判定フラグＮｆｌｇｍが１であるか否かが判別される。運転履歴判定フラグＮｆｌｇｍは、後述するように内燃機関１の運転要求がガソリン運転領域にあると判別されると１に設定される。ここで、運転履歴判定フラグＮｆｌｇｍが０である場合、すなわち、内燃機関１の機関始動時から現在までにガソリン運転が行われていないと判別される場合には、ＥＣＵ２０は
水素運転時に排気浄化触媒７０を昇温させる制御を実行しない。Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４の処理へ進み、Ｓ１０３において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７の処理へ進む。

Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈが１に設定される。ここで、Ｓ１０４の処理が行われる場合は、内燃機関１の機関始動後に行われた一回目のガソリン運転の後に水素運転が要求される場合であり、換言すれば、水素運転が要求されたときに、機関始動後に既にガソリン運転が行われた場合である。そして、Ｓ１０４において触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈが１に設定されると、内燃機関１の機関停止まで該フラグの値が維持される。触媒昇温水素運転判定フラグＮｆｌｇｍｈが一度１に設定されると、後述する所定の条件に該当する場合に、触媒昇温水素運転が実行される。

次に、Ｓ１０５において、触媒温度Ｔｂが判定閾値Ｔｂｔｈよりも小さいか否かが判別される。この判定閾値Ｔｂｔｈは、排気浄化触媒７０が所定の排気浄化能力を発揮できる触媒温度として、ＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶されている。また、Ｓ１０５では、上述したように、冷却水温が所定水温よりも低くなっている否かを判別してもよい。Ｓ１０５において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６の処理へ進み、Ｓ１０５において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７の処理へ進む。

Ｓ１０５において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０６において、触媒昇温水素運転が実行される。一方、Ｓ１０５において否定判定された場合またはＳ１０３において否定判定された場合、次に、Ｓ１０７において、通常水素運転が実行される。Ｓ１０６では、ＥＣＵ２０が、水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比を、上述した図４に示すような空気過剰率に対応する空燃比に制御する。すなわち、前記空燃比を、通常水素運転時の所定のリーン空燃比よりもリッチ空燃比であって内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになるとともに排気温度が可及的に高くなる空燃比に制御する。そして、このときには、点火時期の遅角化が行われている。また、Ｓ１０７では、ＥＣＵ２０が、水素燃料と吸入空気との混合気の空燃比を、上述した図３に示すような空気過剰率に対応する空燃比に制御する。すなわち、前記空燃比を、前記所定のリーン空燃比であって内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が略ゼロになるとともに熱効率が可及的に高くなる空燃比に制御する。そして、Ｓ１０６の処理の後、またはＳ１０７の処理の後、本フローの実行が終了される。

また、Ｓ１０１において否定判定された場合、すなわち、内燃機関１の運転要求がガソリン運転領域にあると判別される場合には、次に、Ｓ１０８において、運転履歴判定フラグＮｆｌｇｍが１に設定される。そして、Ｓ１０９において、触媒温度Ｔｂが判定閾値Ｔｂｔｈよりも小さいか否かが判別される。このＳ１０９の処理は、上述したＳ１０５の処理と実質的に同一である。Ｓ１０９において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１０の処理へ進み、Ｓ１０９において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１１の処理へ進む。

Ｓ１０９において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１０において、触媒昇温ガソリン運転が実行される。ここで、触媒昇温ガソリン運転とは、排気浄化触媒７０を昇温させるためのガソリン運転のことであり、通常のガソリン運転時よりも空燃比がリッチ側の空燃比に設定され、且つ点火時期の遅角化が行われる。一方、Ｓ１０９において否定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、通常ガソリン運転が実行される。ここで、通常ガソリン運転とは、内燃機関１が行う通常のガソリン運転のことをいう。そして、Ｓ１１０の処理の後、またはＳ１１１の処理の後、本フローの実行が終了される。

本実施例によれば、触媒昇温制御が上述したフローに基づいて実行されることによって
、燃費の悪化を抑制しつつ排気浄化触媒７０を昇温させることができる。

１・・・内燃機関
３・・・水素燃料噴射弁
４・・・ガソリン噴射弁
５・・・点火プラグ
６・・・吸気通路
７・・・排気通路
１０・・スロットル弁
２０・・ＥＣＵ
２３・・水温センサ
２４・・エアフローメータ
７０・・排気浄化触媒
７１・・温度センサ

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、水素燃料を噴射可能な第一噴射弁と、ガソリンを噴射可能な第二噴射弁と、を有する前記内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に応じて、前記第一噴射弁によって噴射される前記水素燃料と前記内燃機関が吸入する吸入空気との混合気を燃焼させる第一運転、又は前記第二噴射弁によって噴射される前記ガソリンと前記内燃機関が吸入する吸入空気との混合気を燃焼させる第二運転を選択的に実行する運転制御手段と、
   前記第一運転において、前記水素燃料と前記吸入空気との混合気の空燃比が理論空燃比より高い所定のリーン空燃比に制御される通常水素運転を行う通常水素運転手段と、
   前記第一運転において、前記水素燃料と前記吸入空気との混合気の空燃比が前記所定のリーン空燃比よりもリッチ空燃比に制御される触媒昇温水素運転を行う触媒昇温水素運転手段と、を備え、
   前記運転制御手段によって前記第一運転が実行される場合であり、且つ前記排気浄化触媒の温度が該排気浄化触媒の活性化温度よりも低い場合において、前記内燃機関の機関始動時から現在までに前記運転制御手段によって前記第二運転が行われた場合には、前記触媒昇温水素運転手段によって前記触媒昇温水素運転が行われ、前記内燃機関の機関始動時から現在までに前記運転制御手段によって前記第二運転が行われていない場合には、前記通常水素運転手段によって前記通常水素運転が行われる内燃機関の制御装置。

Images