JP3760053B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによって駆動力が補助される内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に排気系に窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を実行すると、ＮＯｘの排出量が増加する傾向があるため、機関の排気系にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を設け、排気ガスの浄化を行う技術が従来より知られている。このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気ガスリーン状態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、逆に空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い状態（以下「排気ガスリッチ状態」という）においては、吸収したＮＯｘを放出する特性を有する。このＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置は、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【０００３】
上記ＮＯｘ吸収剤が、吸収できるＮＯｘ量には当然限界があるため、リーン運転のみを長時間継続することはできない。そのため、吸収されたＮＯｘを放出させるために空燃比を一時的にリッチ化し、ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるとともに放出されたＮＯｘを還元するようにした空燃比制御手法が従来より知られている（例えば特許第２６９２５３０号公報）。以下、この一時的なリッチ化を、「還元リッチ化」という。
【０００４】
この公報に示された手法では、スロットル弁が開弁された状態から全閉状態へ移行するときは、空燃比は理論空燃比よりリーン側の値から理論空燃比へ変更されるが、機関がアイドル状態に移行した直後に、短時間理論空燃比よりリッチ側の値に設定する還元リッチ化が行われる。これは、リーン運転中にＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘを短時間で還元するためである。また、同じ目的で、機関減速時において燃料供給遮断を実行するときは、該燃料供給遮断終了直後の燃料供給再開時において、還元リッチ化を実行し、その後理論空燃比へ移行させる制御が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関と、内燃機関の駆動力を補助するモータとを備えたいわゆるハイブリッド車両においては、モータの駆動力で車両を駆動することができるので、内燃機関のスロットル弁が全閉となったときは、機関を停止させる制御が行われる場合がある。そのため、上述した従来技術のように機関がアイドル状態に移行した直後に還元リッチ化を実行することができない場合があり、ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力が低下して排気ガス特性が悪化することがあった。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、モータによって駆動力が補助され、ＮＯｘ浄化装置を備えた内燃機関の空燃比制御における還元リッチ化を適切に実行し、ＮＯｘ浄化装置のＮＯｘ吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、モータにより駆動力が補助される内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記機関に供給する混合気の空燃比を制御し、前記窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物を還元する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、少なくとも前記機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として、前記機関を停止させる機関停止手段と、前記機関の停止直前において前記混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、前記機関の停止直前または該停止後の再始動直後に、前記還元手段を作動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、少なくとも機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として機関が停止され、該停止直前において機関に供給する混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、機関停止直前または該停止後の再始動直後に、還元手段による空燃比のリッチ方向への変更が行われる。その結果、リーン運転中に窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物が還元され、窒素酸化物浄化手段の窒素酸化物吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の実施の一形態にかかる排気ガス浄化装置を含むハイブリッド車両の駆動系およびその制御装置の構成を模式的に示す（センサ、アクチュエータ等の構成要素は省略してある）図であり、内燃機関（以下「エンジン」という）１によって駆動される駆動軸２は、変速機構４を介して駆動輪５を駆動できるように構成されている。モータ３は、駆動軸２を直接回転駆動できるように配設されており、また駆動軸２の回転による運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する。モータ３は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）１３を介してスーパーキャパシタ（静電容量の大きな電気二重層コンデンサ）１４と接続されており、ＰＤＵ１３を介して駆動、回生の制御が行われる。
【００１０】
エンジン１を制御するエンジン電子コントロールユニット（以下「ＥＮＧＥＣＵ」という）１１、モータ３を制御するモータ電子コントロールユニット（以下「ＭＯＴＥＣＵ」という）１２、スーパーキャパシタ１４の状態の判別に基づくエネルギマネジメントを行うマネジメント電子コントロールユニット（以下「ＭＧＥＣＵ」という）１５および変速機構４を制御する変速機構電子コントロールユニット（「Ｔ／ＭＥＣＵ」という）１６が設けられており、これらのＥＣＵはデータバス２１を介して相互に接続されている。各ＥＣＵは、データバス２１を介して、検出データやフラグの情報等を相互に伝送する。ＥＮＧＥＣＵ１１は、エンジン運転状態に応じてエンジン１の制御、すなわち燃料供給制御、点火時期制御を行う。ＭＯＴＥＣＵ１２は、車両の運転状態に応じてモータ３の動作モードを制御し、モータ３によるエンジン１の駆動力の補助、あるいは車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する回生を行う。ＭＧＥＣＵ１５は、主にスーパーキャパシタ１４の残容量を監視し、ＭＯＴＥＣＵ１２に通知する処理を行う。Ｔ／ＭＥＣＵ１６は、車両の運転状態やモータ３の動作モードに応じて変速機構４の制御を行う。
【００１１】
図２は、エンジン１、ＥＮＧＥＣＵ１１およびその周辺装置の構成を示す図である。例えば４気筒のエンジン１の吸気管１０２の途中にはスロットル弁１０３が配されている。スロットル弁１０３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ１０４が連結されており、当該スロットル弁１０３の開度に応じた電気信号を出力してＥＮＧＥＣＵ１１に供給する。
【００１２】
燃料噴射弁１０６は各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射するように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＮＧＥＣＵ１１に電気的に接続されてＥＮＧＥＣＵ１１からの信号により燃料噴射弁１０６の開弁時期及び開弁時間が制御される。またエンジン１の各気筒の点火プラグ１１１は、ＥＮＧＥＣＵ１１に接続されており、ＥＮＧＥＣＵ１１により点火時期が制御される。
【００１３】
一方、スロットル弁１０３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１０７が設けられており、この絶対圧センサ１０７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ１０８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＮＧＥＣＵ１１に供給する。
【００１４】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＮＧＥＣＵ１１に供給する。
【００１５】
ＥＮＧＥＣＵ１１には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。クランク角度位置センサ１１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣ信号パルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬ信号パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数ＮＥの検出に使用される。
【００１６】
排気管１１２には窒素酸化物浄化手段としてのＮＯｘ浄化装置１１６が設けられている。
ＮＯｘ浄化装置１１６は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ吸収剤としては、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘを吸蔵する一方、逆にエンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態においては、吸蔵したＮＯｘを放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気ガスリーン状態においてはＮＯｘを吸着し、排気ガスリッチ状態において還元する吸着式のものを使用する。ＮＯｘ浄化装置１１６は、排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。吸蔵式のＮＯｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸蔵式及び吸着式のいずれにおいても、例えば白金（Ｐｔ）が使用される。このＮＯｘ吸収剤は、一般にその温度が高くなるほど、吸収したＮＯｘを放出しやすくなる特性を有する。
【００１７】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力の限界、すなわち最大ＮＯｘ吸収量まで、ＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなるので、適時ＮＯｘを放出させて還元するために空燃比のリッチ化、すなわち還元リッチ化を実行する。
【００１８】
ＮＯｘ浄化装置１１６の上流位置には、比例型空燃比センサ１１４（以下「ＬＡＦセンサ１１４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１１４は排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。
ＥＮＧＥＣＵ１１には、さらに当該車両の走行速度ＶＣＡＲを検出する車速センサ１２０が接続されており、その検出信号がＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。
【００１９】
ＥＮＧＥＣＵ１１は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。なお、図１に示す他のＥＣＵ１２，１５，１６もＥＮＧＥＣＵ１１と同様の構成を有する。
【００２０】
ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）
【００２１】
ここに、ＴＩは燃料噴射弁１０６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００２２】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、スロットル弁開度θＴＨ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。より具体的には、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨに応じて、図３に示すようなストイキ制御領域、第１リーン制御領域及び第２リーン制御領域を判別し、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨがストイキ制御領域にあるエンジン運転状態では、目標空燃比係数ＫＣＭＤはおおむね「１．０」に設定され、スロットル弁が全開とされるような高負荷運転状態等の限られた運転状態において１．０より大きな値に設定される。また、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨが第１リーン制御領域にあるエンジン運転状態では、目標空燃比係数ＫＣＭＤは、例えば０．６７〜０．８（空燃比１８から２２相当の値）程度に設定され、第２リーン制御領域にあるエンジン運転状態では、例えば０．３〜０．５（空燃比３０から５０相当の値）程度の設定される。
【００２３】
また目標空燃比係数ＫＣＭＤは、還元リッチ化を実行するときは、一時的に例えば１．０５（空燃比１４相当の値）程度に設定される。
ＫＬＡＦは、フィードバック制御の実行条件が成立するときは、ＬＡＦセンサ１４の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。
【００２４】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００２５】
ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵは、さらにエンジン運転状態に応じて燃料噴射弁６の開弁時期（燃料噴射時期）を決定する。具体的には、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨに応じて図３のストイキ制御領域及び第１リーン制御領域では、各気筒の吸気行程で噴射し、第２リーン制御領域では、各気筒の圧縮行程で噴射するように決定される。また、ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡ等に応じて点火プラグ１１１の点火時期θＩＧを決定する。
【００２６】
ＥＮＧＥＣＵ１１は上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴ及び燃料噴射時期並びに点火時期θＩＧに基づいて，燃料噴射弁６及び点火プラグ１１１を駆動する信号を、それぞれ燃料噴射弁６及び点火プラグ１１１に供給する。
【００２７】
図４は、ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵで実行されるエンジン制御処理のフローチャートであり、本処理は一定時間毎に実行される。
【００２８】
ステップＳ１１では、エンジン１を停止すべき運転状態か否か、すなわちエンジン１の停止条件が成立するか否かを判定するエンジン停止判定処理を実行し、エンジン１を停止すべき運転状態と判定したときは、停止判定フラグＦＥＳＴＰを「１」に設定する。エンジン１を停止すべき運転状態は、本実施形態では、スロットル弁１０３がほぼ全閉状態にあり、かつエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＡ（例えば１０００ｒｐｍ）以下であるとき、すなわちエンジン１のアイドル状態とする。
【００２９】
続くステップＳ１２では、停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」であるか否かを判別し、ＦＥＳＴＰ＝０であってエンジン１の停止条件が成立していないときは、エンジン１が実際に停止していることを「１」で示す停止フラグＦＥＳＴＰＡが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。その結果ＦＥＳＴＰＡ＝０であってエンジン１が作動中であるときは、ステップＳ１７に進んで通常のエンジン制御、すなわちエンジン１への燃料供給制御及び点火時期制御を実行する。一方ＦＥＳＴＰＡ＝１であるときは、停止しているエンジン１を始動し（ステップＳ２０）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「０」に設定して（ステップＳ２１）、本処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ１２でＦＥＳＴＰ＝１であってエンジン１の停止条件が成立しているときは、目標当量比の記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否か、すなわちリーン運転中であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。記憶値ＫＣＭＤＢは、後述する図５に示すように最新の目標当量比ＫＣＭＤの記憶値であるが、還元リッチ化実行中は、その還元リッチ化を開始する直前の目標当量比ＫＣＭＤの記憶値である。すなわち、記憶値ＫＣＭＤＢを参照することにより、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転中か、あるいは理論空燃比若しくは理論空燃比よりリッチ側に設定するストイキ／リッチ運転中か否かを判別することができる。
【００３１】
ステップＳ１３でＫＣＭＤＢ≧１．０であってストイキ／リッチ運転中であるときは、直ちにエンジン１を停止させ（ステップＳ１８）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「１」に設定して（ステップＳ１９）、本処理を終了する。エンジン１の停止は、具体的にはエンジン１への燃料供給及び点火プラグ１１１への駆動信号の供給を停止することにより行う。
【００３２】
ステップＳ１３でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」に設定された時点からリッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過した否かを判別する。最初は、この答は否定（ＮＯ）となるので、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ１５）、前記ステップＳ１７に進む。その後リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過すると、前記ステップＳ１８に進み、エンジン１を停止させる。ここでリッチ化時間ＴＲＩＣＨは、ＮＯｘ浄化装置１６のＮＯｘ吸収剤がその限界までＮＯｘを吸収した状態で、吸収したＮＯｘの全量を還元可能な時間（例えば１，２秒程度）に設定される。
【００３３】
以上のように本実施形態では、リーン運転中にエンジン１を停止させるときは、リッチ化時間ＴＲＩＣＨに亘って還元リッチ化を実行してからエンジン１を停止させるようにしたので、ＮＯｘ浄化装置１６の十分なＮＯｘ吸収能力が維持され、エンジン１を再始動した直後においても、ＮＯｘが放出されることを確実に防止することができる。
【００３４】
図５は、図４のステップＳ１７で実行され、エンジン１の燃料供給制御を行う処理のフローチャートである。本処理も一定時間毎にＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵで実行される。
【００３５】
ステップＳ３１では、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別し、ＦＲＩＣＨ＝０であるときは、リーン運転中か否か、すなわち還元リッチ化を実行しない通常制御時に後述するステップＳ３７で記憶された、目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否かを判別する（ステップＳ３２）。その結果、ＫＣＭＤＢ≧１．０であってリーン運転中でないときは、直ちにステップＳ３６に進み、エンジン運転状態に応じた目標空燃比係数ＫＣＭＤ等の設定を行い、上記式（１）を用いた通常の燃料供給制御を行う。次いで、目標空燃比係数ＫＣＭＤを記憶値ＫＣＭＤＢとして記憶し（ステップＳ３７）、本処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ３２でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、次のステップＳ３４で使用する増分値ＡＤＤＮＯｘを決定する（ステップＳ３３）。増分値ＡＤＤＮＯｘは、リーン運転中に単位時間当たりに排出されるＮＯｘ量に対応するパラメータであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、増加するように設定されている。
【００３７】
ステップＳ３４では、下記式にステップＳ３３で決定した増分値ＡＤＤＮＯｘを適用し、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘをインクリメントする。これによりＮＯｘ排出量に相当するカウント値が得られる。
ＣＮＯｘ＝ＣＮＯｘ＋ＡＤＤＮＯｘ
【００３８】
続くステップＳ３５では、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が、許容値ＣＮＯｘＲＥＦを越えたか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ３６に進み、通常の燃料供給制御を行う。許容値ＣＮＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の最大ＮＯｘ吸収量より若干小さいＮＯｘ量に対応する値に設定される。
【００３９】
ステップＳ３５で、ＣＮＯｘ＞ＣＮＯｘＲＥＦとなると、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ３８）、目標空燃比係数ＫＣＭＤを空燃比１４．０相当程度の値に設定する還元リッチ化を実行する（ステップＳ３９）。この還元リッチ化は、リッチ化時間ＴＲＩＣＨ（例えば１，２秒間程度）に亘って実行する。
【００４０】
ステップＳ４０では、還元リッチ化が終了したか否かを判別し、還元リッチ化が終了していないときは直ちに本処理を終了し、還元リッチ化が終了するとＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘのカウント値を「０」にリセットするとともに、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「０」にリセットする（ステップＳ４１）。リッチ化フラグＦＲＩＣＨが上記ステップＳ３８または前述した図４の処理で「１」に設定されると、還元リッチ化が終了する（リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過する）までは、ステップＳ３１、Ｓ３９、Ｓ４０の処理が繰り返し実行され、終了するとステップＳ３５からＳ３６に進む。
【００４１】
図５の処理によれば、リーン運転中は、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が許容値ＣＮＯｘＲＥＦに達するごとに、あるいは図４の処理で停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」され、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが「１」に設定されたときに、還元リッチ化が実行され、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘの還元が行われる。
【００４２】
以上のように本実施形態では、リーン運転中にエンジン１の停止条件が満たされたときは、リッチ化時間ＴＲＩＣＨに亘って還元リッチ化を実行した後にエンジン１を停止させるようにしたので、リーン運転中にＮＯｘ浄化装置１６に吸収されたＮＯｘが還元され、ＮＯｘ浄化装置１６のＮＯｘ吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる。
【００４３】
本実施形態では、図５のステップＳ３９が還元手段に相当し、図４のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１８が機関停止手段に相当し、図４のステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５及び図５のステップＳ３１が制御手段に相当する。
【００４４】
（第２の実施形態）
本実施形態では、図４の処理に代えて図６に示すエンジン制御処理を実行し、エンジン停止条件が成立したときには、直ちにエンジン１を停止し、再始動直後に還元リッチ化を実行するようにしたものである。
【００４５】
図６は、図４の処理と同一の処理には同一のステップ番号を付して示している。すなわちステップＳ１１では、エンジン停止判定処理を実行し、ステップＳ１２では、停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」であるか否かを判別する。そしてＦＥＳＴＰ＝１であるときは、エンジン１を停止させ（ステップＳ１８）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「１」に設定し（ステップＳ１９）、このときの目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢを、停止直前値ＫＣＭＤＢＳとして記憶する（ステップＳ５１）。
【００４６】
ステップＳ１２でＦＥＳＴＰ＝０であるときは、停止フラグＦＥＳＴＰＡが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ１６）、ＦＥＳＴＰＡ＝１であるときは、エンジン１を再始動し（ステップＳ２０）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「０」にリセットして（ステップＳ２１）、本処理を終了する。ステップＳ１６で、ＦＥＳＴＰＡ＝０であるときは、停止直前値ＫＣＭＤＢＳが「１．０」より小さいか否か、すなわちリーン運転中にエンジン１が停止されたか否かを判別し（ステップＳ５２）、ＫＣＭＤＢＳ≧１．０であってストイキ／リッチ運転中にエンジン１が停止されたときは、直ちにステップＳ１７に進む。また、ＫＣＭＤＢＳ＜１．０であってリーン運転中にエンジン１が停止されたときは、再始動後リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過したか否かを判別する（ステップＳ５３）。最初は、この答は否定（ＮＯ）となるので、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定して（ステップＳ５４）、ステップＳ１７に進む。再始動後リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過した後は、ステップＳ５３からステップＳ１７に進む。
以上の点以外は第１の実施形態と同様である。
【００４７】
本実施形態では、リーン運転中にエンジン１を停止させたときは、再始動直後に還元リッチ化を実行するようにしたので、ＮＯｘ浄化装置１６の十分なＮＯｘ吸収能力が維持され、エンジン１を再始動した直後においても、ＮＯｘが放出されることを確実に防止することができる。
【００４８】
本実施形態では、図５のステップＳ３９が還元手段に相当し、図６のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１８が機関停止手段に相当し、図６のステップＳ５２，Ｓ５３，Ｓ５４及び図５のステップＳ３１が制御手段に相当する。
【００４９】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、エンジン停止直前または再始動直後の還元リッチ化の実行時間ＴＲＩＣＨは一定時間としたが、これに限らず、例えばエンジン停止時点のＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値に応じて、ＣＮＯｘ値が大きいほど長くなるように設定してもよい。
また、燃料噴射弁１０６は、吸気管１０２内に燃料を噴射するように設けるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、少なくとも機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として機関が停止され、該停止直前において機関に供給する混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、機関停止直前または該停止後の再始動直後に、還元手段による空燃比のリッチ方向への変更が行われる。その結果、リーン運転中に窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物が還元され、窒素酸化物浄化手段の窒素酸化物吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気ガス浄化装置を含むハイブリッド車両の駆動系およびその制御装置の構成を示す図である。
【図２】エンジンを制御する電子コントロールユニット及びその周辺装置の構成を示す図である。
【図３】エンジン回転数及びスロットル弁開度に応じて判別されるエンジンの運転領域を示す図である。
【図４】エンジン制御を実行する処理のフローチャートである。
【図５】エンジンへの燃料供給制御を実行する処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかるエンジン制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
３ モータ
１１ エンジン制御電子コントロールユニット（還元手段、機関停止手段、制御手段）
１０６ 燃料噴射弁
１１２ 排気管
１１６ ＮＯｘ浄化装置（窒素酸化物浄化手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによって駆動力が補助される内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に排気系に窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を実行すると、ＮＯｘの排出量が増加する傾向があるため、機関の排気系にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を設け、排気ガスの浄化を行う技術が従来より知られている。このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気ガスリーン状態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、逆に空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い状態（以下「排気ガスリッチ状態」という）においては、吸収したＮＯｘを放出する特性を有する。このＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置は、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【０００３】
上記ＮＯｘ吸収剤が、吸収できるＮＯｘ量には当然限界があるため、リーン運転のみを長時間継続することはできない。そのため、吸収されたＮＯｘを放出させるために空燃比を一時的にリッチ化し、ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるとともに放出されたＮＯｘを還元するようにした空燃比制御手法が従来より知られている（例えば特許第２６９２５３０号公報）。以下、この一時的なリッチ化を、「還元リッチ化」という。
【０００４】
この公報に示された手法では、スロットル弁が開弁された状態から全閉状態へ移行するときは、空燃比は理論空燃比よりリーン側の値から理論空燃比へ変更されるが、機関がアイドル状態に移行した直後に、短時間理論空燃比よりリッチ側の値に設定する還元リッチ化が行われる。これは、リーン運転中にＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘを短時間で還元するためである。また、同じ目的で、機関減速時において燃料供給遮断を実行するときは、該燃料供給遮断終了直後の燃料供給再開時において、還元リッチ化を実行し、その後理論空燃比へ移行させる制御が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関と、内燃機関の駆動力を補助するモータとを備えたいわゆるハイブリッド車両においては、モータの駆動力で車両を駆動することができるので、内燃機関のスロットル弁が全閉となったときは、機関を停止させる制御が行われる場合がある。そのため、上述した従来技術のように機関がアイドル状態に移行した直後に還元リッチ化を実行することができない場合があり、ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力が低下して排気ガス特性が悪化することがあった。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、モータによって駆動力が補助され、ＮＯｘ浄化装置を備えた内燃機関の空燃比制御における還元リッチ化を適切に実行し、ＮＯｘ浄化装置のＮＯｘ吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、モータにより駆動力が補助される内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記機関に供給する混合気の空燃比を制御し、前記窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物を還元する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、少なくとも前記機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として、前記機関を停止させる機関停止手段と、前記機関の停止直前において前記混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、前記機関の停止直前または該停止後の再始動直後に、前記還元手段を作動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、少なくとも機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として機関が停止され、該停止直前において機関に供給する混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、機関停止直前または該停止後の再始動直後に、還元手段による空燃比のリッチ方向への変更が行われる。その結果、リーン運転中に窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物が還元され、窒素酸化物浄化手段の窒素酸化物吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の実施の一形態にかかる排気ガス浄化装置を含むハイブリッド車両の駆動系およびその制御装置の構成を模式的に示す（センサ、アクチュエータ等の構成要素は省略してある）図であり、内燃機関（以下「エンジン」という）１によって駆動される駆動軸２は、変速機構４を介して駆動輪５を駆動できるように構成されている。モータ３は、駆動軸２を直接回転駆動できるように配設されており、また駆動軸２の回転による運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する。モータ３は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）１３を介してスーパーキャパシタ（静電容量の大きな電気二重層コンデンサ）１４と接続されており、ＰＤＵ１３を介して駆動、回生の制御が行われる。
【００１０】
エンジン１を制御するエンジン電子コントロールユニット（以下「ＥＮＧＥＣＵ」という）１１、モータ３を制御するモータ電子コントロールユニット（以下「ＭＯＴＥＣＵ」という）１２、スーパーキャパシタ１４の状態の判別に基づくエネルギマネジメントを行うマネジメント電子コントロールユニット（以下「ＭＧＥＣＵ」という）１５および変速機構４を制御する変速機構電子コントロールユニット（「Ｔ／ＭＥＣＵ」という）１６が設けられており、これらのＥＣＵはデータバス２１を介して相互に接続されている。各ＥＣＵは、データバス２１を介して、検出データやフラグの情報等を相互に伝送する。ＥＮＧＥＣＵ１１は、エンジン運転状態に応じてエンジン１の制御、すなわち燃料供給制御、点火時期制御を行う。ＭＯＴＥＣＵ１２は、車両の運転状態に応じてモータ３の動作モードを制御し、モータ３によるエンジン１の駆動力の補助、あるいは車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する回生を行う。ＭＧＥＣＵ１５は、主にスーパーキャパシタ１４の残容量を監視し、ＭＯＴＥＣＵ１２に通知する処理を行う。Ｔ／ＭＥＣＵ１６は、車両の運転状態やモータ３の動作モードに応じて変速機構４の制御を行う。
【００１１】
図２は、エンジン１、ＥＮＧＥＣＵ１１およびその周辺装置の構成を示す図である。例えば４気筒のエンジン１の吸気管１０２の途中にはスロットル弁１０３が配されている。スロットル弁１０３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ１０４が連結されており、当該スロットル弁１０３の開度に応じた電気信号を出力してＥＮＧＥＣＵ１１に供給する。
【００１２】
燃料噴射弁１０６は各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射するように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＮＧＥＣＵ１１に電気的に接続されてＥＮＧＥＣＵ１１からの信号により燃料噴射弁１０６の開弁時期及び開弁時間が制御される。またエンジン１の各気筒の点火プラグ１１１は、ＥＮＧＥＣＵ１１に接続されており、ＥＮＧＥＣＵ１１により点火時期が制御される。
【００１３】
一方、スロットル弁１０３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１０７が設けられており、この絶対圧センサ１０７により電気信号に変換された絶対圧信号はＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ)センサ１０８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＮＧＥＣＵ１１に供給する。
【００１４】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＮＧＥＣＵ１１に供給する。
【００１５】
ＥＮＧＥＣＵ１１には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。クランク角度位置センサ１１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣ信号パルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬ信号パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数ＮＥの検出に使用される。
【００１６】
排気管１１２には窒素酸化物浄化手段としてのＮＯｘ浄化装置１１６が設けられている。
ＮＯｘ浄化装置１１６は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ吸収剤としては、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘを吸蔵する一方、逆にエンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態においては、吸蔵したＮＯｘを放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気ガスリーン状態においてはＮＯｘを吸着し、排気ガスリッチ状態において還元する吸着式のものを使用する。ＮＯｘ浄化装置１１６は、排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。吸蔵式のＮＯｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸蔵式及び吸着式のいずれにおいても、例えば白金（Ｐｔ）が使用される。このＮＯｘ吸収剤は、一般にその温度が高くなるほど、吸収したＮＯｘを放出しやすくなる特性を有する。
【００１７】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力の限界、すなわち最大ＮＯｘ吸収量まで、ＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなるので、適時ＮＯｘを放出させて還元するために空燃比のリッチ化、すなわち還元リッチ化を実行する。
【００１８】
ＮＯｘ浄化装置１１６の上流位置には、比例型空燃比センサ１１４（以下「ＬＡＦセンサ１１４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１１４は排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。
ＥＮＧＥＣＵ１１には、さらに当該車両の走行速度ＶＣＡＲを検出する車速センサ１２０が接続されており、その検出信号がＥＮＧＥＣＵ１１に供給される。
【００１９】
ＥＮＧＥＣＵ１１は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。なお、図１に示す他のＥＣＵ１２，１５，１６もＥＮＧＥＣＵ１１と同様の構成を有する。
【００２０】
ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）
【００２１】
ここに、ＴＩは燃料噴射弁１０６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００２２】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、スロットル弁開度θＴＨ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。より具体的には、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨに応じて、図３に示すようなストイキ制御領域、第１リーン制御領域及び第２リーン制御領域を判別し、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨがストイキ制御領域にあるエンジン運転状態では、目標空燃比係数ＫＣＭＤはおおむね「１．０」に設定され、スロットル弁が全開とされるような高負荷運転状態等の限られた運転状態において１．０より大きな値に設定される。また、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨが第１リーン制御領域にあるエンジン運転状態では、目標空燃比係数ＫＣＭＤは、例えば０．６７〜０．８（空燃比１８から２２相当の値）程度に設定され、第２リーン制御領域にあるエンジン運転状態では、例えば０．３〜０．５（空燃比３０から５０相当の値）程度の設定される。
【００２３】
また目標空燃比係数ＫＣＭＤは、還元リッチ化を実行するときは、一時的に例えば１．０５（空燃比１４相当の値）程度に設定される。
ＫＬＡＦは、フィードバック制御の実行条件が成立するときは、ＬＡＦセンサ１４の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。
【００２４】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００２５】
ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵは、さらにエンジン運転状態に応じて燃料噴射弁６の開弁時期（燃料噴射時期）を決定する。具体的には、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル弁開度θＴＨに応じて図３のストイキ制御領域及び第１リーン制御領域では、各気筒の吸気行程で噴射し、第２リーン制御領域では、各気筒の圧縮行程で噴射するように決定される。また、ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡ等に応じて点火プラグ１１１の点火時期θＩＧを決定する。
【００２６】
ＥＮＧＥＣＵ１１は上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴ及び燃料噴射時期並びに点火時期θＩＧに基づいて，燃料噴射弁６及び点火プラグ１１１を駆動する信号を、それぞれ燃料噴射弁６及び点火プラグ１１１に供給する。
【００２７】
図４は、ＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵで実行されるエンジン制御処理のフローチャートであり、本処理は一定時間毎に実行される。
【００２８】
ステップＳ１１では、エンジン１を停止すべき運転状態か否か、すなわちエンジン１の停止条件が成立するか否かを判定するエンジン停止判定処理を実行し、エンジン１を停止すべき運転状態と判定したときは、停止判定フラグＦＥＳＴＰを「１」に設定する。エンジン１を停止すべき運転状態は、本実施形態では、スロットル弁１０３がほぼ全閉状態にあり、かつエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＡ（例えば１０００ｒｐｍ）以下であるとき、すなわちエンジン１のアイドル状態とする。
【００２９】
続くステップＳ１２では、停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」であるか否かを判別し、ＦＥＳＴＰ＝０であってエンジン１の停止条件が成立していないときは、エンジン１が実際に停止していることを「１」で示す停止フラグＦＥＳＴＰＡが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。その結果ＦＥＳＴＰＡ＝０であってエンジン１が作動中であるときは、ステップＳ１７に進んで通常のエンジン制御、すなわちエンジン１への燃料供給制御及び点火時期制御を実行する。一方ＦＥＳＴＰＡ＝１であるときは、停止しているエンジン１を始動し（ステップＳ２０）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「０」に設定して（ステップＳ２１）、本処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ１２でＦＥＳＴＰ＝１であってエンジン１の停止条件が成立しているときは、目標当量比の記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否か、すなわちリーン運転中であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。記憶値ＫＣＭＤＢは、後述する図５に示すように最新の目標当量比ＫＣＭＤの記憶値であるが、還元リッチ化実行中は、その還元リッチ化を開始する直前の目標当量比ＫＣＭＤの記憶値である。すなわち、記憶値ＫＣＭＤＢを参照することにより、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転中か、あるいは理論空燃比若しくは理論空燃比よりリッチ側に設定するストイキ／リッチ運転中か否かを判別することができる。
【００３１】
ステップＳ１３でＫＣＭＤＢ≧１．０であってストイキ／リッチ運転中であるときは、直ちにエンジン１を停止させ（ステップＳ１８）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「１」に設定して（ステップＳ１９）、本処理を終了する。エンジン１の停止は、具体的にはエンジン１への燃料供給及び点火プラグ１１１への駆動信号の供給を停止することにより行う。
【００３２】
ステップＳ１３でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」に設定された時点からリッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過した否かを判別する。最初は、この答は否定（ＮＯ）となるので、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ１５）、前記ステップＳ１７に進む。その後リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過すると、前記ステップＳ１８に進み、エンジン１を停止させる。ここでリッチ化時間ＴＲＩＣＨは、ＮＯｘ浄化装置１６のＮＯｘ吸収剤がその限界までＮＯｘを吸収した状態で、吸収したＮＯｘの全量を還元可能な時間（例えば１，２秒程度）に設定される。
【００３３】
以上のように本実施形態では、リーン運転中にエンジン１を停止させるときは、リッチ化時間ＴＲＩＣＨに亘って還元リッチ化を実行してからエンジン１を停止させるようにしたので、ＮＯｘ浄化装置１６の十分なＮＯｘ吸収能力が維持され、エンジン１を再始動した直後においても、ＮＯｘが放出されることを確実に防止することができる。
【００３４】
図５は、図４のステップＳ１７で実行され、エンジン１の燃料供給制御を行う処理のフローチャートである。本処理も一定時間毎にＥＮＧＥＣＵ１１のＣＰＵで実行される。
【００３５】
ステップＳ３１では、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別し、ＦＲＩＣＨ＝０であるときは、リーン運転中か否か、すなわち還元リッチ化を実行しない通常制御時に後述するステップＳ３７で記憶された、目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否かを判別する（ステップＳ３２）。その結果、ＫＣＭＤＢ≧１．０であってリーン運転中でないときは、直ちにステップＳ３６に進み、エンジン運転状態に応じた目標空燃比係数ＫＣＭＤ等の設定を行い、上記式（１）を用いた通常の燃料供給制御を行う。次いで、目標空燃比係数ＫＣＭＤを記憶値ＫＣＭＤＢとして記憶し（ステップＳ３７）、本処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ３２でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、次のステップＳ３４で使用する増分値ＡＤＤＮＯｘを決定する（ステップＳ３３）。増分値ＡＤＤＮＯｘは、リーン運転中に単位時間当たりに排出されるＮＯｘ量に対応するパラメータであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、増加するように設定されている。
【００３７】
ステップＳ３４では、下記式にステップＳ３３で決定した増分値ＡＤＤＮＯｘを適用し、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘをインクリメントする。これによりＮＯｘ排出量に相当するカウント値が得られる。
ＣＮＯｘ＝ＣＮＯｘ＋ＡＤＤＮＯｘ
【００３８】
続くステップＳ３５では、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が、許容値ＣＮＯｘＲＥＦを越えたか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ３６に進み、通常の燃料供給制御を行う。許容値ＣＮＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の最大ＮＯｘ吸収量より若干小さいＮＯｘ量に対応する値に設定される。
【００３９】
ステップＳ３５で、ＣＮＯｘ＞ＣＮＯｘＲＥＦとなると、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ３８）、目標空燃比係数ＫＣＭＤを空燃比１４．０相当程度の値に設定する還元リッチ化を実行する（ステップＳ３９）。この還元リッチ化は、リッチ化時間ＴＲＩＣＨ（例えば１，２秒間程度）に亘って実行する。
【００４０】
ステップＳ４０では、還元リッチ化が終了したか否かを判別し、還元リッチ化が終了していないときは直ちに本処理を終了し、還元リッチ化が終了するとＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘのカウント値を「０」にリセットするとともに、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「０」にリセットする（ステップＳ４１）。リッチ化フラグＦＲＩＣＨが上記ステップＳ３８または前述した図４の処理で「１」に設定されると、還元リッチ化が終了する（リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過する）までは、ステップＳ３１、Ｓ３９、Ｓ４０の処理が繰り返し実行され、終了するとステップＳ３５からＳ３６に進む。
【００４１】
図５の処理によれば、リーン運転中は、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が許容値ＣＮＯｘＲＥＦに達するごとに、あるいは図４の処理で停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」され、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが「１」に設定されたときに、還元リッチ化が実行され、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘの還元が行われる。
【００４２】
以上のように本実施形態では、リーン運転中にエンジン１の停止条件が満たされたときは、リッチ化時間ＴＲＩＣＨに亘って還元リッチ化を実行した後にエンジン１を停止させるようにしたので、リーン運転中にＮＯｘ浄化装置１６に吸収されたＮＯｘが還元され、ＮＯｘ浄化装置１６のＮＯｘ吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる。
【００４３】
本実施形態では、図５のステップＳ３９が還元手段に相当し、図４のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１８が機関停止手段に相当し、図４のステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５及び図５のステップＳ３１が制御手段に相当する。
【００４４】
（第２の実施形態）
本実施形態では、図４の処理に代えて図６に示すエンジン制御処理を実行し、エンジン停止条件が成立したときには、直ちにエンジン１を停止し、再始動直後に還元リッチ化を実行するようにしたものである。
【００４５】
図６は、図４の処理と同一の処理には同一のステップ番号を付して示している。すなわちステップＳ１１では、エンジン停止判定処理を実行し、ステップＳ１２では、停止判定フラグＦＥＳＴＰが「１」であるか否かを判別する。そしてＦＥＳＴＰ＝１であるときは、エンジン１を停止させ（ステップＳ１８）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「１」に設定し（ステップＳ１９）、このときの目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢを、停止直前値ＫＣＭＤＢＳとして記憶する（ステップＳ５１）。
【００４６】
ステップＳ１２でＦＥＳＴＰ＝０であるときは、停止フラグＦＥＳＴＰＡが「１」であるか否かを判別し（ステップＳ１６）、ＦＥＳＴＰＡ＝１であるときは、エンジン１を再始動し（ステップＳ２０）、停止フラグＦＥＳＴＰＡを「０」にリセットして（ステップＳ２１）、本処理を終了する。ステップＳ１６で、ＦＥＳＴＰＡ＝０であるときは、停止直前値ＫＣＭＤＢＳが「１．０」より小さいか否か、すなわちリーン運転中にエンジン１が停止されたか否かを判別し（ステップＳ５２）、ＫＣＭＤＢＳ≧１．０であってストイキ／リッチ運転中にエンジン１が停止されたときは、直ちにステップＳ１７に進む。また、ＫＣＭＤＢＳ＜１．０であってリーン運転中にエンジン１が停止されたときは、再始動後リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過したか否かを判別する（ステップＳ５３）。最初は、この答は否定（ＮＯ）となるので、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定して（ステップＳ５４）、ステップＳ１７に進む。再始動後リッチ化時間ＴＲＩＣＨが経過した後は、ステップＳ５３からステップＳ１７に進む。
以上の点以外は第１の実施形態と同様である。
【００４７】
本実施形態では、リーン運転中にエンジン１を停止させたときは、再始動直後に還元リッチ化を実行するようにしたので、ＮＯｘ浄化装置１６の十分なＮＯｘ吸収能力が維持され、エンジン１を再始動した直後においても、ＮＯｘが放出されることを確実に防止することができる。
【００４８】
本実施形態では、図５のステップＳ３９が還元手段に相当し、図６のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１８が機関停止手段に相当し、図６のステップＳ５２，Ｓ５３，Ｓ５４及び図５のステップＳ３１が制御手段に相当する。
【００４９】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、エンジン停止直前または再始動直後の還元リッチ化の実行時間ＴＲＩＣＨは一定時間としたが、これに限らず、例えばエンジン停止時点のＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値に応じて、ＣＮＯｘ値が大きいほど長くなるように設定してもよい。
また、燃料噴射弁１０６は、吸気管１０２内に燃料を噴射するように設けるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、少なくとも機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として機関が停止され、該停止直前において機関に供給する混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、機関停止直前または該停止後の再始動直後に、還元手段による空燃比のリッチ方向への変更が行われる。その結果、リーン運転中に窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物が還元され、窒素酸化物浄化手段の窒素酸化物吸収能力を維持して良好な排気ガス特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気ガス浄化装置を含むハイブリッド車両の駆動系およびその制御装置の構成を示す図である。
【図２】エンジンを制御する電子コントロールユニット及びその周辺装置の構成を示す図である。
【図３】エンジン回転数及びスロットル弁開度に応じて判別されるエンジンの運転領域を示す図である。
【図４】エンジン制御を実行する処理のフローチャートである。
【図５】エンジンへの燃料供給制御を実行する処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかるエンジン制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 内燃機関
３ モータ
１１ エンジン制御電子コントロールユニット（還元手段、機関停止手段、制御手段）
１０６ 燃料噴射弁
１１２ 排気管
１１６ ＮＯｘ浄化装置（窒素酸化物浄化手段）
Claims (1)
- モータにより駆動力が補助される内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記機関に供給する混合気の空燃比を制御し、前記窒素酸化物浄化手段に吸収された窒素酸化物を還元する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、
少なくとも前記機関のスロットル弁がほぼ全閉状態であり、かつ前記機関の回転数が所定回転数以下であることを条件として、前記機関を停止させる機関停止手段と、
前記機関の停止直前において前記混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されている場合には、前記機関の停止直前または該停止後の再始動直後に、前記還元手段を作動させる制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
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