JP2024022262A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッションの悪化をより効果的に防止できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０は、触媒２８通過後の排気の状態を検知するリアＡ／Ｆセンサ３２を有しており、制御装置５０は、前記内燃機関１０を間欠停止させるために、前記内燃機関１０の自動停止および自動再始動を行い、前記制御装置５０は、前記自動停止後、前記リアＡ／Ｆセンサ３２の検出値ＡＦＤに基づいて、前記自動再始動後の燃料噴射量を補正する。【選択図】図１

Description

本明細書は、車両に搭載された内燃機関を制御する制御装置を開示する。

従来から、車両に搭載された内燃機関を間欠的に停止させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、アイドリングストップのために内燃機関を間欠的に停止させる技術が開示されている。また、ハイブリッド自動車の場合、モータの動力のみで走行する電動走行を行うことがある。この電動走行の実行に伴って、内燃機関を間欠的に停止させる技術も一部で提案されている。

ここで、内燃機関の排気路には、排気を浄化するための触媒が設けられており、この触媒により、排気路を流れる有害物質（例えば、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ）が浄化される。通常、触媒の酸素吸蔵量が高いと、ＨＣおよびＣＯの浄化効率が上昇する一方で、ＮＯｘの浄化効率が低下する。また、触媒の酸素吸蔵量が低いと、ＮＯｘの浄化効率が増加する一方で、ＨＣおよびＣＯの浄化効率が低下する。そこで、従来から、触媒の酸素吸蔵量を適切に調整するべく、内燃機関への燃料噴射量が調整されている。

ところで、内燃機関を、自動停止させた場合、当該自動停止の期間中に流入した空気に起因して触媒の酸素吸蔵量が増加する。この状態のまま、内燃機関を自動再始動させた場合、ＮＯｘの浄化効率が低下する。

特許文献１では、こうした問題を解決するために、内燃機関を自動停止させたときの触媒の酸素吸蔵量に基づいて、内燃機関を自動再始動させる際の、内燃機関への燃料噴射量を補正する技術が開示されている。具体的には、自動停止時の酸素吸蔵量が高い場合には、自動再始動時における燃料噴射量を増加する。かかる技術によれば、内燃機関を自動再始動した際に、酸素吸蔵量が、過剰に高くなることを防止でき、ＮＯｘの浄化効率の低下をある程度、抑制できる。

特開２０１６－０７５１８６号公報

しかし、特許文献１では、自動停止時の酸素吸蔵量を正確に推定することは難しく、ひいては、自動再始動時の燃料噴射量を適切に制御することが難しかった。すなわち、特許文献１では、微小時間毎の酸素吸蔵量の増減量ΔＯＳＡを累積することで、自動停止時の酸素吸蔵量を算出している。そして、増減量ΔＯＳＡは、空燃比センサでの検出値、燃料噴射量、および、吸入空気量といった変動値に基づいて算出している。しかし、こうした変動値には、誤差が含まれている。したがって、これらから求まる増減量ΔＯＳＡを累積して算出された酸素吸蔵量は、実際の酸素吸蔵量と大きく乖離することがあった。

また、特許文献１において、空燃比センサは、排気路のうち、触媒より上流側に設けられている。換言すれば、特許文献１において、空燃比センサは、触媒に流入する前の排気の酸素濃度を検出している。ここで、触媒の酸素吸蔵能力は、当該触媒の劣化状態により変化する。そのため、同じ濃度の排気が通過する場合でも、触媒の劣化状態によって、酸素吸蔵量の増減量は、異なる。特許文献１では、触媒通過前の排気における酸素濃度しか検出していない。そのため、特許文献１において、空燃比センサの検出値は、触媒の劣化状態を反映していない。そして、こうした空燃比センサの検出値から算出される酸素吸蔵量は、実際の酸素吸蔵量と乖離しやすかった。結果として、特許文献１では、内燃機関を自動再始動させた際の燃料噴射量を適切に設定できず、エミッションの悪化を招くおそれがあった。

そこで、本明細書では、エミッションの悪化をより効果的に防止できる内燃機関の制御装置を開示する。

本明細書で開示する内燃機関の制御装置は、車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関は、触媒通過後の排気の状態を検知するリア排気センサを有しており、前記制御装置は、前記内燃機関を間欠停止させるために、前記内燃機関の自動停止および自動再始動を行い、前記制御装置は、前記自動再始動後、前記リア排気センサの検出値に基づいて、前記自動再始動後の燃料噴射量を補正する、ことを特徴とする。

リア排気センサの検出値、すなわち、触媒通過後の排気の状態に応じて、自動再始動後の燃料噴射量を補正するため、触媒の酸素吸蔵量を、適切な状態に迅速に移行させることができる。そして、これにより、エミッションの悪化を効果的に防止できる。

この場合、前記リア排気センサは、前記触媒より下流側に設けられたリア空燃比センサであって、その検出値が、前記排気の酸素濃度に対して略線形に変化するリア空燃比センサでもよい。

リア空燃比センサの検出値は、触媒の酸素吸蔵量に略比例する。そのため、リア空燃比センサを、リア排気センサとして使用することで、燃料噴射量をより適切に補正でき、エミッションの悪化をより効果的に防止できる。

また、予め規定されたＡ／Ｆ目標値に対する前記リア空燃比センサの検出値のズレ量がリーン側に大きいほど、前記自動再始動後の燃料噴射量を基準値よりも増加させ、前記ズレ量がリッチ側に大きいほど、前記自動再始動後の燃料噴射量を前記基準値より低下させてもよい。

かかる構成とすることで、燃料噴射量をより適切に補正でき、エミッションの悪化をより効果的に防止できる。

また、前記リア排気センサは、前記触媒より下流側に設けられたサブ酸素センサであって、前記排気の酸素濃度が所定のターゲット値を越えた場合に検出値が急峻に低下するサブ酸素センサでもよい。

サブ酸素センサの検出値は、触媒の酸素吸蔵量を反映している。そのため、リア酸素センサを、リア排気センサとして使用することで、従来技術に比べて、燃料噴射量を適切に補正でき、エミッションの悪化を防止できる。

この場合、予め規定された目標値に対して、前記サブ酸素センサの検出値が、リーン側に偏っている場合には、前記自動再始動後の燃料噴射量を基準値よりも増加させ、リッチ側に偏っている場合には、前記自動再始動後の燃料噴射量を前記基準値より低下させてもよい。

かかる構成とすることで、燃料噴射量をより適切に補正でき、エミッションの悪化をより効果的に防止できる。

本明細書で開示する内燃機関の制御装置によれば、エミッションの悪化をより効果的に防止できる。

内燃機関の構成を示すブロック図である。 酸素吸蔵量と、触媒の浄化効率と、ＡＦ検出値と、の関係を示す図である。 制御装置による内燃機関の制御の一例を示す図である。 自動停止後における燃料噴射量の補正量の算出の流れを示すフローチャートである。 酸素吸蔵量と、触媒の浄化効率と、ＡＦ検出値と、の関係を示す図である。 制御装置による内燃機関の制御の他の一例を示す図である。

以下、図面を参照して内燃機関１０の制御装置５０について説明する。図１は、制御装置５０の制御対象である内燃機関１０の構成を示すブロック図である。内燃機関１０は、例えば、車両に搭載され、車両を走行させるための動力を出力する。この内燃機関１０は、燃焼室１２と、燃焼室１２に繋がる吸気通路１８と、燃焼室１２に繋がる排気通路２４と、を有する。吸気通路１８には、スロットルバルブ２０が設けられている。このスロットルバルブ２０および吸気通路１８を介して、燃焼室１２に空気が供給される。また、吸気通路１８には、燃料噴射弁２２が設けられており、この燃料噴射弁２２および吸気通路１８を介して、燃焼室１２に燃料が供給される。

燃焼室１２には、点火プラグ１６が設けられている。点火プラグ１６による点火が行われると、燃焼室１２に供給された混合気が燃焼する。そして、燃焼室１２内で混合気が燃焼することにより、ピストン１４が往復移動する。

ピストン１４には、内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト３８が接続されている。さらに、クランクシャフト３８には、内燃機関１０を始動させる際に、当該クランクシャフト３８を強制的に回転させるスタータ４０が接続されている。

混合気の燃焼後に生じる排気は、排気通路２４に送り出される。排気通路２４には、触媒コンバータ２６が設けられている。触媒コンバータ２６は、三元触媒（以下「触媒」と呼ぶ）２８を有しており、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘといった有害成分を浄化する。以下では、この触媒２８通過前の排気と、触媒２８通過後の排気と、を区別する場合には、前者を「処理前排気」と呼び、後者を「処理後排気」と呼ぶ。

触媒コンバータ２６より上流側には、フロント空燃比センサ３０が設けられている。なお、以下では、「空燃比センサ」を「Ａ／Ｆセンサ」と表記する。触媒コンバータ２６より下流側には、リアＡ／Ｆセンサ３２が設けられている。

フロントＡ／Ｆセンサ３０及びリアＡ／Ｆセンサ３２は、いずれも、排気の状態を検知する排気センサの一種であり、排気の酸素濃度に略比例した検出値を出力する。具体的には、Ａ／Ｆセンサ３０，３２の検出値は、排気の酸素濃度が薄くなるほど小さくなる。また、Ａ／Ｆセンサ３０，３２は、理論空燃比の気体が入力された際に、所定のＡＦストイキ値ＡＦｓｔの検出値を出力するように、調整されている。

ここで、フロントＡ／Ｆセンサ３０及びリアＡ／Ｆセンサ３２は、同様の構成を有しているが、その設置位置が異なっている。上述した通り、フロントＡ／Ｆセンサ３０は、触媒２８より上流側に設置されており、処理前排気の酸素濃度を検出している。そのため、触媒２８の浄化能力は、フロントＡ／Ｆセンサ３０の検出値に反映されない。一方、リアＡ／Ｆセンサ３２は、触媒２８より下流側に設けられており、処理後排気の酸素濃度を検出している。そのため、リアＡ／Ｆセンサ３２の検出値は、触媒２８の浄化能力の影響を受けている。本例では、こうしたリアＡ／Ｆセンサ３２の検出値に基づいて、後述する燃料噴射量の補正量ＩＦＡを決定しているが、これについては後述する。以下では、リアＡ／Ｆセンサ３２の検出値を、「ＡＦ検出値ＡＦＤ」と呼ぶ。

制御装置５０は、内燃機関１０の駆動を制御する。かかる制御装置５０は、物理的にはプロセッサ５２とメモリ５４とを有するコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、制御装置５０は、単一のコンピュータで構成されてもよいし、物理的に離れて位置する複数のコンピュータを組み合わせて構成されてもよい。

制御装置５０は、ブレーキペダル３４およびアクセルペダル３６の踏み込み量に応じて、内燃機関１０の駆動を制御する。また、制御装置５０は、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡを推測し、その酸素吸蔵量ＯＳＡに応じて、リーン制御からリッチ制御に、または、リッチ制御からリーン制御に切り替える。リーン制御とは、内燃機関１０の目標空燃比を、理論空燃比（例えば、１４．６）より高い値（例えば、１４．６５）に設定する制御である。また、リッチ制御とは、目標空燃比を、理論空燃比より低い値（例えば、１４．５５）に設定する。そして、リーン制御およびリッチ制御のいずれの場合であっても、制御装置５０は、設定した目標空燃比の混合気が得られるように、スロットルバルブ２０および燃料噴射弁２２の開度を制御する。

触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡは、リーン制御中は、増加していき、リッチ制御中は、減少していく。制御装置５０は、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡが、所定の範囲内で増減を繰り返すように、燃料噴射量Ｑａを調整する。なお、酸素吸蔵量ＯＳＡを所定の範囲内で増減させるのは、排気に含まれる三つの有害物質（すなわちＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を効率的に浄化するためである。すなわち、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡが低いと、ＮＯｘの浄化効率が増加する一方で、ＨＣおよびＣＯの浄化効率が低下する。また、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡが高いと、ＨＣおよびＣＯの浄化効率が増加する一方で、ＮＯｘの浄化効率が低下する。

図２は、こうした酸素吸蔵量ＯＳＡと、触媒２８の浄化効率と、ＡＦ検出値ＡＦＤと、の関係を示す図である。図２の一段目は、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡを示している。図２では、酸素吸蔵量ＯＳＡが、リッチ側からリーン側へと、ほぼ線形に増加する場合を例示している。図２の二段目は、処理後排気のＮＯｘ含有量を示している。さらに、図２の三段目は、処理後排気のＣＯ含有量を、四段目は、処理後排気のＨＣ含有量を、それぞれ説明している。さらに、図２の五段目は、リアＡ／Ｆセンサ３２の検出値、すなわちＡＦ検出値ＡＦＤを示している。

図２に示すとおり、酸素吸蔵量ＯＳＡが、所定の有効上限値ＯＳＡｍａｘを越えると、ＮＯｘ含有量は、急激に増加する。一方、ＯＳＡ＜ＯＳＡｍａｘの範囲において、ＮＯｘ含有量は、低い値を保ったままである。また、酸素吸蔵量ＯＳＡが所定の有効下限値ＯＳＡｍｉｎを越えると、ＣＯ含有量およびＨＣ含有量は、殆んど変化しない、あるいは、僅かに低下していく。一方、ＯＳＡ＜ＯＳＡｍｉｎの範囲では、酸素吸蔵量ＯＳＡが低くなるにつれ、ＣＯ含有量およびＨＣ含有量が増加する。したがって、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの全てを効率的に浄化するためには、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡは、有効下限値ＯＳＡｍｉｎから有効上限値ＯＳＡｍａｘまでの範囲に収めることが求められる。以下では、ＯＳＡｍｉｎ≦ＯＳＡ≦ＯＳＡｍａｘの範囲を、有効吸蔵量範囲と呼ぶ。また、有孔吸蔵量範囲のほぼ中央値を、吸蔵量目標値ＯＳＡ＊と呼ぶ。

また、図２の五段目から明らかな通り、ＡＦ検出値ＡＦＤは、酸素吸蔵量ＯＳＡにほぼ比例している。ただし、有効吸蔵量範囲において、ＡＦ検出値ＡＦＤは、殆んど変化せず、ＡＦストイキ値ＡＦｓｔとほぼ同じ値となる。

次に、本例の制御装置５０が行う間欠停止制御について説明する。制御装置５０は、所定の自動停止条件が成立した場合、内燃機関１０を自動的に一時的に停止させる。ここで、自動停止条件は、車両がアイドリング状態であること、および、モータの出力動力のみで車両を走行させる電動走行が開始されたこと、の少なくとも一つを含む。自動停止条件が成立した場合、内燃機関１０は、燃料噴射弁２２からの燃料の噴射を停止する。燃料の噴射の停止後、内燃機関１０は、惰性によってある程度空転した後に回転停止する。

また、制御装置５０は、内燃機関１０の自動停止後、当該内燃機関１０の再始動が必要と判断した場合、当該内燃機関１０を自動的に再始動させる。具体的には、制御装置５０は、スタータ４０の駆動を通じて内燃機関１０をクランキングさせるとともに、そのクランキング中に燃料噴射弁２２から燃料を噴射させる。これにより、燃焼室１２に混合気が導入される。そして、燃焼室１２で混合気が燃焼することで、内燃機関１０の運転が開始される。

ここで、上述したように、内燃機関１０を自動停止させた場合、内燃機関１０は惰性により、ある程度空転する。この内燃機関１０の空転に伴い、触媒２８には空気が送り込まれる。そのため、自動停止後、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡは、一時的に、上昇する。この状態で、内燃機関１０を自動再始動させた場合、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡが高くなりすぎ、ＮＯｘの浄化効率が低下するおそれがあった。

そこで、従来から、自動再始動の際、内燃機関１０に噴射する燃料量を増加方向に補正することが提案されている。また、従来、この燃料の補正量ＩＦＡは、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡに応じて変更していた。例えば、特許文献１では、酸素吸蔵量ＯＳＡの単位時間当たりの増減量ΔＯＳＡを求め、この増減量ΔＯＳＡの積算値を、酸素吸蔵量ＯＳＡとして算出している。そして、特許文献１では、算出された酸素吸蔵量ＯＳＡに基づいて、自動再始動の際の燃料の補正量ＩＦＡを決定していた。

ここで、従来、増減量ΔＯＳＡは、燃料噴射量Ｑａ、吸入空気量Ａａ、および、フロントＡ／Ｆセンサ３０の検出値といった変動値から算出している。しかし、こうした変動値には、誤差が含まれており、これらから算出される増減量ΔＯＳＡを累積した値は、実際の酸素吸蔵量ＯＳＡから乖離しやすい。

また、触媒２８の酸素吸蔵能力は、当該触媒２８の劣化状態により変化する。そのため、同じ酸素濃度の排気が通過する場合でも、触媒２８の劣化状態によって、増減量ΔＯＳＡは、異なる。そして、従来は、フロントＡ／Ｆセンサ３０の検出値、すなわち、処理前排気の酸素濃度に基づいて、増減量ΔＯＳＡを算出していた。そのため、従来技術で算出されるΔＯＳＡ、ひいては、酸素吸蔵量ＯＳＡは、触媒２８の劣化状態を反映していない。

つまり、従来、算出されていた酸素吸蔵量ＯＳＡは、誤差が累積されており、また、触媒２８の劣化状態を反映していなかった。そして、従来、こうした酸素吸蔵量ＯＳＡに基づいて、燃料の補正量ＩＦＡを決定していたため、補正量ＩＦＡを適切に設定できなかった。

一方、本例では、リアＡ／Ｆセンサ３２の検出値、すなわち、ＡＦ検出値ＡＦＤに基づいて、自動再始動時の燃料の補正量ＩＦＡを決定している。具体的に説明すると、制御装置５０は、ＡＦ検出値ＡＦＤの目標値を、ＡＦ目標値ＡＦ＊として予め記憶している。このＡＦ目標値ＡＦ＊は、実験等により予め求められる値であり、例えば、ＡＦストイキ値ＡＦｓｔより僅かに低い値である。

また、制御装置５０は、内燃機関１０を自動停止させた後、ＡＦ検出値ＡＦＤをモニタリングし、得られたＡＦ検出値ＡＦＤに基づいて補正量ＩＦＡを随時設定する。そして、制御装置５０は、内燃機関１０を自動再始動させた場合、燃料噴射量の基準値を、設定された補正量ＩＦＡで補正した量の燃料を噴射させる。なお、「燃料噴射量の基準値」とは、要求される出力動力から求まる燃料噴射量である。

ここで、制御装置５０は、ＡＦ検出値ＡＦＤに応じて、補正量ＩＦＡを変化させる。例えば、ＡＦ目標値ＡＦ＊に対するＡＦ検出値ＡＦＤのズレ量がリーン側に大きい場合、補正量ＩＦＡは、自動再始動後の燃料噴射量を基準値よりも増加させる値となる。また、ＡＦ目標値ＡＦ＊に対するＡＦ検出値ＡＦＤのズレ量が、リッチ側に大きい場合、補正量ＩＦＡは、自動再始動後の燃料噴射量を基準値よりも低下させる値となる。そして、こうした補正量ＩＦＡで、自動再始動後の燃料噴射量を補正することで、自動再始動後における触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡを適正な範囲内に保つことができ、エミッションの悪化を防止できる。

図３は、制御装置５０による内燃機関１０の制御の一例を示す図である。図３では、フューエルカット制御を行った後に、間欠停止制御を行っている。ここで、フューエルカット制御とは、内燃機関１０の回転数Ｎｅが一定以上、かつ、アクセル操作量がゼロの場合に、内燃機関１０への燃料供給を停止する制御である。フューエルカット制御を行うことで、車両に、内燃機関１０の抵抗に応じた制動力が発生する。

図３において、一段目は、車速Ｖｖを、二段目は、内燃機関１０の回転数Ｎｅを示している。また、二段目は、フューエルカット制御の状態を、四段目は、自動停止制御の状態を、それぞれ示している。さらに、五段目は、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡを示しており、六段目は、燃料の補正量ＩＦＡを示しており、七段目は、ＡＦ検出値ＡＦＤを示している。また、図３では、フューエルカット制御を時刻ｔ１からｔ３まで継続した場合の各種パラメータを実線で示し、フューエルカット制御を時刻ｔ１からｔ２まで継続した場合の各種パラメータを破線で示している。

図３の例では、時刻ｔ１において、フューエルカットが開始され、時刻ｔ４において、自動停止が開始される。フューエルカットされた場合も、内燃機関１０に空気は供給される。そのため、時刻ｔ１以降、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡは、急激に増加する。また、リアＡ／Ｆセンサ３２から出力されるＡＦ検出値ＡＦＤも、時刻ｔ１以降、急激に増加する。この場合、制御装置５０は、酸素吸蔵量ＯＳＡを吸蔵量目標値ＯＳＡ＊に近づけるため、燃料の補正量ＩＦＡを増加させる。ただし、補正量ＩＦＡを増加させたとしても、フューエルカットの実行期間中は、内燃機関１０に燃料が供給されないため、酸素吸蔵量ＯＳＡおよびＡＦ検出値ＡＦＤは高い値を維持する。

その後、フューエルカットが停止されると、増量補正された燃料の供給が再開するため、酸素吸蔵量ＯＳＡａが急激に低下し、ＡＦ検出値ＡＦＤａも急激に低下する。ここで、時刻ｔ３においてフューエルカットが停止した場合、時刻ｔ４の時点で、酸素吸蔵量ＯＳＡａは、吸蔵量目標値ＯＡＳ＊となっている。ＡＦ検出値ＡＦＤａも、ＡＦ目標値ＡＦ＊に近い値となる。そして、時刻ｔ４で、内燃機関１０を自動停止させると、内燃機関１０の空転に伴い、酸素吸蔵量ＯＳＡａひいてはＡＦ検出値ＡＦＤａは、若干、リーン側に変化する。

自動停止後、制御装置５０は、ＡＦ検出値ＡＦＤａに基づいて補正量ＩＦＡａを設定する。図３の例の場合、自動停止後のＡＦ検出値ＡＦＤａは、ＡＦ目標値ＡＦ＊よりリーン側に偏っているため、補正量ＩＦＡａは、燃料噴射量を基準値より増加させる値、すなわち、正の値となる。

時刻ｔ５において、内燃機関１０が再始動された場合、制御装置５０は、設定された補正量ＩＦＡａで補正された量の燃料を噴射させる。この場合、増量された燃料が供給されるため、酸素吸蔵量ＯＳＡａは、急激に低下していき、酸素吸蔵量ＯＳＡａが、迅速に有効吸蔵量範囲内に収まる。そして、結果として、エミッションの悪化を効果的に防止できる。

次に、フューエルカットが、時刻ｔ３より早い時刻ｔ２で停止した場合について説明する。時刻ｔ２でフューエルカットが停止されることで、増量補正された燃料の供給が開始される。そして、これにより、酸素吸蔵量ＯＳＡｂおよびＡＦ検出値ＡＦＤｂは、急速に、目標値に近づく。酸素吸蔵量ＯＳＡｂおよびＡＦ検出値ＡＦＤｂが目標値に到達した場合、燃料の増量補正も停止されるはずであるが、図３では、何らかの原因で、燃料の増量補正が時刻ｔ４まで継続したとする。この場合、時刻ｔ４の時点で、酸素吸蔵量ＯＳＡｂおよびＡＦ検出値ＡＦＤｂは、リッチ側に大きく偏っている。そして、時刻ｔ４において、内燃機関１０が自動停止されると、当該内燃機関１０の空転に伴い、酸素吸蔵量ＯＳＡｂおよびＡＦ検出値ＡＦＤｂがリーン側に変動する。ただし、この変動量は小さいため、内燃機関１０の空転が停止した時点で、ＡＦ検出値ＡＦＤｂは、ＡＦ目標値ＡＦ＊よりもリッチ側に偏っている。

この場合、制御装置５０は、補正量ＩＦＡｂを、燃料噴射量を基準値より低下させる値、すなわち負の値に設定する。そして、時刻ｔ５において、内燃機関１０が再始動された場合、制御装置５０は、設定された補正量ＩＦＡｂで補正された量の燃料を噴射させる。この場合、減量された燃料が供給されるため、酸素吸蔵量ＯＳＡｂは、急激に増加していき、酸素吸蔵量ＯＳＡｂが、迅速に有効吸蔵量範囲内に収まる。そして、結果として、エミッションの悪化を効果的に防止できる。

ここで、これまでの説明で明らかな通り、自動再始動時点（時刻ｔ６）における酸素吸蔵量ＯＳＡは、それ以前（時刻ｔ６以前）での内燃機関１０の動作履歴によって、大きく異なる。また、内燃機関１０の動作履歴が同じであったとしても、自動再始動時点（時刻ｔ６）における酸素吸蔵量ＯＳＡは、触媒２８の劣化状態によっても異なる。本例では、処理後排気の酸素濃度に対して略比例するＡＦ検出値ＡＦＤに応じて、燃料噴射量の補正量ＩＦＡを決定している。そのため、内燃機関１０の動作履歴および触媒２８の劣化状態がどのようなものであったとしても、本例によれば、自動再始動後の補正量ＩＦＡを適切に設定することができ、エミッションの悪化を効果的に防止できる。

図４は、自動停止後における燃料噴射量の補正量ＩＦＡの算出の流れを示すフローチャートである。なお、自動停止前の補正量ＩＦＡは、図４とは別のルーチンで算出されるが、これについては、説明を省略する。

図４に示す通り、制御装置５０は、所定の停止条件が成立すれば、内燃機関１０を自動停止させる（Ｓ１０，Ｓ１２）。続いて、制御装置５０は、ＡＦ検出値ＡＦＤに応じて、補正量ＩＦＡを算出し、設定する（Ｓ１４）。具体的には、ＡＦ検出値ＡＦＤの所定のＡＦ目標値ＡＦ＊に対するズレ量が、リーン側に大きいほど、補正量ＩＦＡは大きくなり、ズレ量がリッチ側に大きいほど、補正量ＩＦＡは小さく（すなわち負の値に）なる。制御装置５０は、この補正量ＩＦＡの算出と設定を、所定の制御周期で繰り返す。

また、制御装置５０は、補正量ＩＦＡの設定と並行して、再始動条件の成立の有無も監視する（Ｓ１６）。再始動条件が成立した場合、制御装置５０は、内燃機関１０を再始動させ、内燃機関１０に燃料を噴射する（Ｓ１８）。このとき、燃料の噴射量は、基準値を補正量ＩＦＡで補正した量である。

内燃機関１０が再始動された後も、制御装置５０は、補正量ＩＦＡの算出と設定を継続する（Ｓ２０）。そして、ＡＦ検出値ＡＦＤが、規定のＡＦ目標値ＡＦ＊に到達すれば（Ｓ２２でＹｅｓ）、制御装置５０は、補正量ＩＦＡを０に設定したうえで（Ｓ２４）、処理を終了する。

以上の説明で明らかな通り、本例では、内燃機関１０を自動停止させた後は、ＡＦ検出値ＡＦＤに基づいて、燃料噴射量を補正している。ここで、ＡＦ検出値ＡＦＤは、検出時点での触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡを、ある程度正確に反映している。そのため、かかるＡＦ検出値ＡＦＤに基づいて燃料噴射量を補正することで、再始動後、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡを迅速に適切な範囲に移行させることができ、エミッションの悪化を効果的に防止できる。

なお、これまでの説明では、リア排気センサとして、リアＡ／Ｆセンサ３２を用いている。しかし、リア排気センサは、触媒２８通過後の排気の状態を検知できるのであれば、他の形態のセンサでもよい。例えば、リア排気センサは、排気の酸素濃度が、所定のターゲット値を超えた場合に検出値が急峻に変化するサブ酸素センサ６０でもよい。サブ酸素センサ６０は、例えば、図１に示す通り、リアＡ／Ｆセンサ３２と隣接して、または、リアＡ／Ｆセンサ３２に替えて、触媒２８の下流側に配置される。以下では、このサブ酸素センサ６０の検出値を「酸素検出値Ｏ２Ｄ」と呼ぶ。

図５は、触媒２８の酸素吸蔵量ＯＳＡと、三つの有害物質の含有量と、酸素検出値Ｏ２Ｄと、の関係を示す図である。図５に示す通り、酸素検出値Ｏ２Ｄは、酸素吸蔵量ＯＳＡが有効上限値ＯＳＡｍａｘを超えた場合に急激に低下するように調整されている。換言すれば、酸素検出値Ｏ２Ｄのターゲット値とは、酸素吸蔵量ＯＳＡが有効上限値ＯＳＡｍａｘとなるときの処理後排気の酸素濃度のことである。また、酸素検出値Ｏ２Ｄは、酸素吸蔵量ＯＳＡが有効範囲内にある場合、所定の酸素目標値Ｏ２＊に近い値をとる。

制御装置５０は、この酸素検出値Ｏ２Ｄに応じて、自動再始動後の補正量ＩＦＡを決定してもよい。具体的には、制御装置５０は、自動停止後に得られる酸素検出値Ｏ２Ｄが酸素目標値Ｏ２＊より大きい場合、補正量ＩＦＡを正の値とし、酸素検出値Ｏ２Ｄが酸素目標値Ｏ２＊より小さい場合、補正量ＩＦＡを負の値とする。また、酸素検出値Ｏ２Ｄと酸素目標値Ｏ２＊との乖離量が大きいほど、補正量ＩＦＡの絶対値も大きくする。

ここで、酸素検出値Ｏ２Ｄは、ＡＦ検出値ＡＦＤに比べて、酸素吸蔵量ＯＳＡに対する線形性が低いものの、処理後排気の状態を反映する値である。一方、従来は、フロントＡ／Ｆセンサ３０の検出値、すなわち、処理前排気の状態を示す値に基づいて酸素吸蔵量ＯＳＡおよび補正量ＩＦＡを推定している。そのため、本例によれば、従来技術と異なり、触媒２８の実際の酸素吸蔵量ＯＳＡに応じた補正量ＩＦＡを設定することができ、従来技術に比べてエミッションの悪化を抑制できる。

図６は、制御装置５０による内燃機関１０の制御の他の一例を示す図である。図６では、補正量ＩＦＡは、サブ酸素センサ６０の検出値、すなわち、酸素検出値Ｏ２Ｄに基づいて算出されている。図６に示すように、フューエルカットの停止タイミングの違いによって、自動停止を開始する際の酸素吸蔵量ＯＳＡａ，ＯＳＡｂが異なる。そして、これにより、自動停止を開始する際の酸素検出値Ｏ２Ｄａ，Ｏ２Ｄｂも異なる。制御装置５０は、自動停止後の酸素検出値Ｏ２Ｄに応じて、補正量ＩＦＡを調整している。図６から明らかな通り、酸素検出値Ｏ２Ｄを利用した場合でも、自動再始動後の補正量ＩＦＡを適切に設定できるため、エミッションの悪化を抑制できる。

また、これまでの説明では、リアＡ／Ｆセンサ３２の検出値ＡＦＤと目標値ＡＦ＊との乖離量、または、サブ酸素センサ６０の検出値Ｏ２Ｄと目標値Ｏ２＊との乖離量に比例して、補正量ＩＦＡを増減させている。しかし、補正量ＩＦＡは、ＡＦ検出値ＡＦＤまたは酸素検出値Ｏ２Ｄに応じて変化するのであれば、必ずしも、ＡＦＤ，Ｏ２Ｄに比例していなくてもよい。例えば、補正量ＩＦＡは、ＡＦＤまたはＯ２Ｄが、予め規定された複数の閾値を越える度に、段階的に増減するのでもよい。

１０ 内燃機関、１２ 燃焼室、１４ ピストン、１６ 点火プラグ、１８ 吸気通路、２０ スロットルバルブ、２２ 燃料噴射弁、２４ 排気通路、２６ 触媒コンバータ、２８ 触媒、３０ フロントＡ／Ｆセンサ、３２ リアＡ／Ｆセンサ、３４ ブレーキペダル、３６ アクセルペダル、３８ クランクシャフト、４０ スタータ、５０ 制御装置、５２ プロセッサ、５４ メモリ、６０ サブ酸素センサ、ＩＦＡ 補正量、ＡＦＤ ＡＦ検出値、ＡＦ＊ ＡＦ目標値、ＡＦｓｔ ＡＦストイキ値、Ｏ２＊ 酸素目標値、Ｏ２Ｄ 酸素検出値、ＯＳＡ 酸素吸蔵量。

Claims (5)

1. 車両に搭載された内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、触媒通過後の排気の状態を検知するリア排気センサを有しており、
   前記制御装置は、前記内燃機関を間欠停止させるために、前記内燃機関の自動停止および自動再始動を行い、
   前記制御装置は、前記自動再始動後、前記リア排気センサの検出値に基づいて、前記自動再始動後の燃料噴射量を補正する、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記リア排気センサは、前記触媒より下流側に設けられたリア空燃比センサであって、その検出値が、前記排気の酸素濃度に対して略線形に変化するリア空燃比センサである、ことを特徴とする制御装置。
3. 請求項２に記載の制御装置であって、
   予め規定されたＡ／Ｆ目標値に対する前記リア空燃比センサの検出値のズレ量がリーン側に大きいほど、前記自動再始動後の燃料噴射量を基準値よりも増加させ、前記ズレ量がリッチ側に大きいほど、前記自動再始動後の燃料噴射量を前記基準値より低下させる、ことを特徴とする制御装置。
4. 請求項１に記載の制御装置であって、
   前記リア排気センサは、前記触媒より下流側に設けられたサブ酸素センサであって、前記排気の酸素濃度が所定のターゲット値を越えた場合に検出値が急峻に低下するサブ酸素センサである、ことを特徴とする制御装置。
5. 請求項４に記載の制御装置であって、
   予め規定された目標値に対して、前記サブ酸素センサの検出値が、リーン側に偏っている場合には、前記自動再始動後の燃料噴射量を基準値よりも増加させ、リッチ側に偏っている場合には、前記自動再始動後の燃料噴射量を前記基準値より低下させる、ことを特徴とする制御装置。