JP4525938B2 - 車両用内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、内燃機関の冷態時において排出されるＨＣ（炭化水素）の浄化性能の向上を図る技術に関する。

一般に、エンジン（内燃機関）の排気系には、排気中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx等）を例えば三元触媒を用いて浄化する排気浄化装置を備えている。しかしながら、当該三元触媒は活性温度に達するまでは浄化性能を十分に発揮できず、例え三元触媒をエンジン本体に近接配置して早期活性化を図るようにしても、エンジンの冷態始動時には特に多くのＨＣが排出されるところ、当該ＨＣを十分に浄化できないという問題がある。

この問題を解決するため、ＨＣの吸着に有効なＨＣ吸着材層上に排ガス浄化触媒層を設け、ＨＣ吸着材層にＨＣを吸着するとともに一定温度に達して脱離するＨＣを排ガス浄化触媒層に捕捉された酸素を用いて酸化除去するＨＣ吸着触媒が提案されている。

しかしながら、ＨＣ吸着材からＨＣの脱離が開始される温度は約１００℃〜１５０℃と低いのに対し排ガス浄化触媒の活性温度は一般に約２５０℃〜３５０℃と高く、排ガス浄化触媒が活性するまでは脱離したＨＣが浄化されずに排出されるという問題がある。

このようなことから、上記ＨＣ吸着触媒において、排ガス浄化触媒の温度が低く、例えば、排ガス浄化触媒層に捕捉された酸素が少なく、排ガス浄化触媒での酸素保持状態が所定の充足度に達していない場合に、エンジンの空燃比をリーン空燃比にしたり或いはエンジンへの燃料供給を停止（燃料カット）したりして排気中の酸素量を増大させる構成の装置が開発されている（例えば、日本国特開２００２−３８９２７号公報参照）。

一方、近年、エンジンの出力軸に自動変速機（Ａ／Ｔ）の連結された車両が多くなっており、当該Ａ／Ｔにおいてはロックアップクラッチ（直結クラッチ）により直結状態と非直結状態とに切り換え可能な流体継手を有しているのが一般的である。そして、このようなロックアップクラッチを有したＡ／Ｔの場合、冷態時には、変速機のオイル（ＡＴＦ等）の摩擦特性が安定しないために直結状態とすると変速制御が安定せず、これに起因して車体が振動する等のフィーリング悪化を引き起こすため、通常はロックアップクラッチの直結状態への切り換えを不可としている。

しかしながら、Ａ／Ｔの冷態時はエンジンの冷態始動時にほぼ重なることから、エンジンの冷態始動時に上記燃料カットを行うと、Ａ／Ｔのロックアップクラッチは非直結状態であるために、流体継手だけでは車輪の動力をエンジンに伝達できず、燃料供給の停止と同時にエンジン回転速度が急落して瞬時に燃料復帰回転速度に到達し、燃料噴射が再開されてしまうという問題がある。即ち、流体継手を有したＡ／Ｔを搭載した車両では、冷態始動時において実質的に燃料カットによる排気系への酸素供給を実施できず、ＨＣ吸着材から脱離されるＨＣを十分に酸化することができないという問題がある。

そして、このように燃料カットによるエンジン回転速度の急落から即座に燃料復帰に至ると、エンジン出力、エンジン回転速度のハンチングが生じ、車両のドライバビリティが悪化するという問題もある。

さらに、車両の減速時に限らず燃料カットを行うと、一定期間に亘り燃料供給が停止されるため、その間は当然にエンジン出力を確保できず、やはり車両のドライバビリティが悪化することになり好ましいことではない。

また、エンジンの空燃比をリーン空燃比に設定した場合には、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣについては比較的良好に酸化除去されるものの、希薄燃焼により却ってＮＯxが大量に排出され易いというトレードオフの問題がある。

本発明の目的は、特に内燃機関の冷態時において車両のドライバビリティの悪化を防止しつつＨＣの浄化性能の向上を図ることの可能な車両用内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記した目的を達成するため、本発明では、車両用内燃機関の排気浄化装置であって、前記内燃機関は多気筒からなり、排気系に設けられ、所定の低温域にあるときに排気中のＨＣを吸着する一方、前記所定の低温域を越えると前記吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、排気系に前記ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に位置して設けられ、少なくともＨＣを酸化除去可能な触媒と、前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることを検知する脱離状態検知要素と、前記内燃機関が所定の減速状態にあることを検出する減速状態検出要素と、前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給要素と、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知されるとともに前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記内燃機関の一部気筒への燃料供給を停止して空気のみを排気系に排出するとともに残気筒へ燃料を供給するよう前記燃料供給要素を作動制御する制御要素とを備えたことを特徴とする。

これより、ＨＣ吸着材にＨＣが吸着されると、当該ＨＣは排気熱によるＨＣ吸着材の温度上昇に伴ってＨＣ吸着材から脱離され始めるが、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態にあり、内燃機関ひいては車両が減速状態にあるときには、多気筒からなる内燃機関の一部気筒への燃料供給が停止して空気のみを排気系に排出され、残気筒への燃料供給は継続される（これをパーシャル燃料カットという）。

従って、ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に設けられた触媒が酸素を十分に捕捉していない場合であっても、内燃機関の一部気筒から空気のみを排気系に排出させ、当該空気中の酸素、即ち余剰酸素によって上記脱離されたＨＣを触媒上で良好に酸化させることができる。一方、内燃機関の残気筒については燃料供給を継続するので、エンジンの出力を安定させ、車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。

この場合、前記脱離状態検知要素は、前記ＨＣ吸着材の温度を検出するＨＣ吸着材温度検出要素を含み、該ＨＣ吸着材温度検出要素により前記ＨＣ吸着材の温度が所定の範囲内にあることを検出することによって前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることを検知するのがよい。

これにより、ＨＣ吸着材の温度が所定の範囲内にあるか否かを判別することで、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態にあることを容易に検知することができる。

或いは、前記脱離状態検知要素は、前記内燃機関の始動後経過時間を計測する計時要素を含み、該計時要素により前記始動後経過時間が所定の範囲内にあることを検出することによって前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることを検知するのがよい。

これにより、内燃機関の始動後経過時間が所定の範囲内にあるか否かを判別することで、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態にあることを容易に検知することができる。

好ましくは、前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出要素をさらに備え、前記制御要素は、前記機関温度検出要素により前記内燃機関が所定の冷機状態にあることが検出され、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知されるとともに前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記内燃機関の一部気筒への燃料供給を停止するとともに残気筒へ燃料を供給するよう前記燃料供給要素を作動制御するのがよい。

これより、内燃機関の冷態時には、ＨＣの排出量が多く排出され、当該ＨＣがＨＣ吸着材に吸着されることになるが、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態にあり、内燃機関ひいては車両が減速状態にあるときには、多気筒からなる内燃機関の一部気筒への燃料供給が停止され、残気筒への燃料供給は継続される（パーシャル燃料カット）。

従って、ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に設けられた触媒が酸素を十分に捕捉していない場合であっても、内燃機関の一部気筒から空気のみを排気系に排出させ、当該空気中の酸素、即ち余剰酸素によって上記脱離された多量のＨＣを触媒上で良好に酸化させることができ、併せて車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。

また、前記燃料制御要素は、残気筒における空燃比が理論空燃比となるよう燃料を供給するのがよい。

これにより、さらにエンジンの出力を安定させて車両のドライバビリティの悪化を防止できるとともに、ＨＣ吸着材から脱離されたＨＣを触媒上で良好に酸化させながらＮＯxの発生をも良好に抑制することができる。

また、前記内燃機関のスロットル開度を調節するスロットル開度調節要素をさらに備え、前記制御要素は、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知されるとともに前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記スロットル開度を増大させるよう前記スロットル開度調節要素を作動制御するのがよい。

これにより、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態にあり、内燃機関ひいては車両が減速状態にあるときには、多気筒からなる内燃機関の一部気筒への燃料供給が停止され、残気筒への燃料供給は継続されるが（パーシャル燃料カット）、この際、スロットル開度が増大させられることになり、余剰酸素の量を増加させて上記脱離されたＨＣを触媒上で良好に酸化させることができる。

さらに、スロットル開度の増大に併せて燃料供給量をも増加させるようにすることにより、併せて車両のドライバビリティの悪化を好適に防止することができる。

また、前記制御要素は、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが一旦検知された後、該状態が検知されなくなったときには、前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記内燃機関の全気筒への燃料供給を停止するよう前記燃料供給要素を作動制御するのがよい。

これにより、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態でなくなったときには、不要な燃料供給を抑制でき、燃費の悪化を防止できる。

また、前記制御要素は、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知される前には、前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されても、前記内燃機関の全気筒への燃料供給を継続するよう前記燃料供給要素を作動制御するのがよい。

これにより、ＨＣ吸着材が吸着したＨＣを脱離する状態になる前にＨＣ吸着材の温度が低下したり、ドライバビリティが悪化することを防止することができる。

さらに、好ましくは、前記内燃機関の出力軸には直結クラッチにより直結状態と非直結状態とに切り換え可能な流体継手を介して前記内燃機関の駆動力を変速し車輪に伝達する自動変速機が連結されており、少なくとも前記自動変速機が所定の低温であるときに前記直結クラッチを非直結状態に切り換えるクラッチ制御要素と、該直結クラッチの非直結状態を検出するクラッチ状態検出要素とをさらに備え、前記制御要素は、前記クラッチ状態検出要素により前記直結クラッチの非直結状態が検出されたとき、前記内燃機関の一部気筒への燃料供給を停止するとともに残気筒へ燃料を供給するよう前記燃料供給要素を作動制御するのがよい。

これより、内燃機関の出力軸に直結クラッチにより直結状態と非直結状態とに切り換え可能な流体継手を介して内燃機関の駆動力を変速し車輪に伝達する自動変速機が連結されているような場合、自動変速機が所定の低温であるときには、直結クラッチを直結状態とすると変速制御が安定せず、これに起因して車体が振動する等のフィーリング悪化を引き起こすため、通常は直結クラッチは非直結状態に切り換えられるが、このように直結クラッチが非直結状態であるときにパーシャル燃料カットが実施される。

従って、排気系に余剰酸素を十分に供給してＨＣ吸着材から脱離されたＨＣを触媒上で良好に酸化させることができるとともに、直結クラッチが非直結状態であることによる内燃機関の機関回転速度の急落を防止できる。故に、直結クラッチを非直結状態として全気筒について燃料カットを実施したときのような瞬時の燃料復帰に伴う機関出力、機関回転速度のハンチングの発生を抑制でき、より一層車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。

一方、直結クラッチが直結状態であるときには車輪からの動力によって内燃機関は回転するため、パーシャル燃料カットに代えて全気筒について燃料カットを実施でき、燃費の悪化を防止することができる。

車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図； 本発明の第１実施例に係る燃料カット判定の判定ルーチンを示すフローチャート； 本発明の第１実施例に係る燃料カット制御の制御ルーチンを示すフローチャート； 本発明の第２実施例に係る燃料カット判定の判定ルーチンを示すフローチャート； 本発明の第２実施例に係る燃料カット制御の制御ルーチンを示すフローチャート；及び 燃料カット制御の制御結果の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。

図１を参照すると、車両に搭載された本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき当該排気浄化装置の構成を説明する。

エンジン（内燃機関）１の駆動軸２には流体継手４を介して自動変速機（Ａ／Ｔ）１０が接続されており、Ａ／Ｔ１０には、図示しないがデファレンシャルギヤユニット、車軸を介して一対の車輪が接続されている。なお、Ａ／Ｔ１０に代えて無段変速機（ＣＶＴ）を用いるようにしてもよい。

エンジン１としては、例えば吸気管噴射型４気筒ガソリンエンジンが採用され、エンジン１のシリンダヘッド２０には、各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）の吸気ポートと分岐通路とをそれぞれ連通するようにして吸気マニホールド２２が接続されており、吸気マニホールド２２には吸気管２４が接続されている。吸気管２４には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ２６が設けられている。

吸気マニホールド２２の各分岐通路には、それぞれ電磁式の燃料噴射弁（燃料供給要素）２８が設けられており、燃料噴射弁２８には、燃料パイプ２９を介して燃料供給ユニット（図示せず）が接続されており、当該燃料パイプ２９を介して燃料が供給される。

また、シリンダヘッド２０には、各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）の排気ポートと分岐通路とをそれぞれ連通するようにして排気マニホールド３０が接続されており、排気マニホールド３０には排気管３２が接続されている。

さらに、シリンダヘッド２０には、各気筒毎に燃焼室に臨んで点火プラグ３９がそれぞれ配設されており、各点火プラグ３９は点火コイル３８を介してバッテリ（図示せず）に接続されている。

なお、シリンダヘッド２０には、吸気ポート、排気ポートと燃焼室との連通と遮断を行う吸気弁及び排気弁の他、種々の動弁機構が設けられているが、ここでは説明を省略する。

排気管３２には、早期活性化を図るべくエンジン１に近接して三元触媒３４が介装されており、当該三元触媒３４よりも排気下流側にＨＣトラップ触媒３６が介装されている。

三元触媒３４は、貴金属として白金（Ｐｔ）等を含んでおり、触媒温度が所定温度（約２５０℃〜３５０℃）以上の活性状態では、排気空燃比がストイキオ（理論空燃比）近傍であるときに貴金属周りに酸素を十分に捕捉してＨＣ、ＣＯを酸化除去すると共にＮＯxを良好に還元除去可能である。

ＨＣトラップ触媒３６は、例えばゼオライト（β型ゼオライト等）を主成分とするＨＣ吸着材を含み、所定の低温域（例えば、１００℃未満の領域）で排気中のＨＣを吸着するとともに、触媒温度が上昇して所定温度（例えば、１００℃〜１５０℃）以上になると吸着したＨＣを放出する特性を有している。つまり、ＨＣトラップ触媒３６は、エンジン１が冷態にあってＨＣの排出量が多く且つ三元触媒３４が未だ活性状態にないような場合において、排気中のＨＣを吸着してＨＣの大気中への排出量を低減する役割を有している。

また、ＨＣトラップ触媒３６は、上記三元触媒３４と同様に貴金属として白金（Ｐｔ）等を含み、ＨＣ吸着機能とともに三元触媒機能（酸化触媒機能、還元触媒機能）をも併せ有しており、所定温度（約２５０℃〜３５０℃）以上の活性状態では、貴金属周りに酸素を十分に捕捉してＨＣ、ＣＯとともにＮＯxを良好に浄化可能である。なお、当該ＨＣトラップ触媒３６は、活性状態に達しておらず貴金属周りに酸素を十分に捕捉していない場合であっても、酸素過剰雰囲気のもとで酸化触媒機能を発揮可能であり、ＨＣ、ＣＯを比較的良好に酸化除去可能である。

流体継手４は、トルクコンバータとして公知のものであり、ポンプ４ａとタービン４ｂ及び図示しないステータとから構成されている。また、流体継手４は、ポンプ４ａとタービン４ｂとの断接を行うロックアップクラッチ（直結クラッチ）６とロックアップクラッチ６の断接制御を行う油圧ユニット８を有しており、これにより車両或いはエンジン１の運転状況に応じて直結（ロックアップ）と非直結（スリップ状態、切り離し状態）との切換えが可能である。

また、エンジン１には、クランクシャフトの回転を監視することでクランク角を検出するクランク角センサ４０が設けられており、当該クランク角センサ４０によりエンジン回転速度Ｎeが検出される。

また、エンジン１には、エンジン１のアイドル運転を検出するアイドルスイッチ（アイドルＳＷ）（減速状態検出要素）４２、冷却水温度、即ちエンジン水温を検出することでエンジン１の暖機状態を検出する水温センサ（機関温度検出要素）４４が設けられている。

また、ＨＣトラップ触媒３６には、ＨＣトラップ触媒３６の温度、即ちＨＣトラップ温度を検出する温度センサ（ＨＣ吸着材温度検出要素）４６が設けられている。

電子コントロールユニット（ＥＣＵ）５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマ（計時要素）等からなるエンジン１の制御を含む車両の各種制御を司る主制御装置であり、その入力側には、上述のクランク角センサ４０、アイドルＳＷ４２、水温センサ４４、温度センサ４６の他、各種センサ類が接続されている。

一方、ＥＣＵ５０の出力側には、上述の油圧ユニット８、スロットルバルブ２６、燃料噴射弁２８、点火コイル３８の他、各種デバイス類が接続されており、上記各種センサ類からの入力情報に基づきこれら各種デバイス類が作動制御される。なお、油圧ユニット８への制御指令に基づいてロックアップクラッチ６の断接状態を容易に検出可能である（クラッチ状態検出要素）。

そして、当該エンジン１は、ＥＣＵ５０からの情報に基づき、燃料噴射弁２８からの燃料供給を一時的に停止（休筒）する所謂燃料カット制御を実施可能に構成されている。特に、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置では、エンジン１は、全気筒について休筒する燃料カット（全気筒燃料カット）と、ＨＣトラップ触媒３６に吸着されたＨＣがＨＣトラップ触媒３６の温度上昇に伴い脱離される際に当該脱離したＨＣを酸化除去すべく一部気筒についてのみ休筒し残気筒には燃料を供給する一部燃料カット（以下、パーシャル燃料カット）とを実施可能に構成されている（制御要素）。

以下、上記のように構成された本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置における燃料カット制御について説明する。

［第１実施例］
先ず、第１実施例について説明する。
図２を参照すると、ＥＣＵ４０が実行する第１実施例に係る燃料カット判定の判定ルーチンがフローチャートで示されており、図３を参照すると、第１実施例に係る燃料カット制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下これらフローチャートに沿い説明する。

ここでは、先ず、図２の燃料カット判定の判定ルーチンに基づき、全気筒燃料カットを実施するかＨＣ浄化のためのパーシャル燃料カットを実施するかの判定を行う。

ステップＳ１０では、燃料カット判定を行うべく各種センサ類から各種データを読込む。

ステップＳ１２では、水温センサ４４からの冷却水温度情報に基づき、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、エンジン水温が所定温度Ｔw1以上であってエンジン１が暖機状態にあると判定された場合には、ステップＳ２４に進み、パーシャル燃料カットフラグをＯＦＦに設定する。即ち、エンジン１が暖機状態にあるような場合には、冷態時に比べてＨＣの排出量が少なく、また排気熱によって三元触媒３４やＨＣトラップ触媒３６は活性状態にあると判断でき、パーシャル燃料カットフラグをＯＦＦ設定としてパーシャル燃料カットについては行わないようにする。

一方、ステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であってエンジン１が冷態（所定の冷機状態）にあると判定された場合には、ＨＣの排出量が多く、ＨＣトラップ触媒３６には多くのＨＣが吸着され、当該吸着されたＨＣがＨＣトラップ触媒３６の温度上昇に伴い脱離される可能性が高いと判断でき、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、アイドルＳＷ４２がＯＮでエンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。詳しくは、ここでは、車両が停止してエンジン１がアイドル運転状態にある場合のみならず、車両が減速中であってエンジン１がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはステップＳ２４に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドルＳＷ４２がＯＮ、即ち車両が減速中であってエンジン出力を特に必要とせず、パーシャル燃料カットを実施しても問題ないような状況と判定された場合には、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、温度センサ４６からの情報に基づき、ＨＣトラップ触媒３６の温度がＨＣトラップ触媒３６からＨＣが脱離を開始する所定の低温Ｔl（例えば、１００℃）より大であるか否かを判別する（脱離状態検知要素）。判別結果が偽（Ｎｏ）でＨＣトラップ触媒３６の温度が未だ所定の低温Ｔl以下であると判定された場合には、ＨＣトラップ触媒３６にはＨＣが良好に吸着される一方、ＨＣトラップ触媒３６からＨＣは脱離しないため、パーシャル燃料カットは必要なく、ステップＳ２４に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の低温Ｔlより大と判定された場合には、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、上記同様にして、ＨＣトラップ触媒３６の温度がＨＣトラップ触媒３６からＨＣが脱離しなくなる所定の高温Ｔh（例えば、Ｔl＋２００℃）より小であるか否かを判別する（脱離状態検知要素）。判別結果が偽（Ｎｏ）でＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の高温Ｔh以上であると判定された場合には、不要なパーシャル燃料カットの実施を防止すべく、ステップＳ２４に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の高温Ｔhより小と判定された場合には、ステップＳ２０に進む。

このようにステップＳ１６及びステップＳ１８の判別を行うことにより、ＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の低温Ｔlと所定の高温Ｔhの間（所定の範囲内）にある時期、即ちＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離している時期に合わせてパーシャル燃料カットを容易にして効率よく実施することが可能である。

ステップＳ２０では、ロックアップクラッチ６がＯＦＦ、即ち非直結状態であるか否かを判別する。

エンジン１の冷態時には、通常はＡ／Ｔ１０も同様に冷えており、故にミッションオイル（ＡＴＦ）の温度が低く、このような状況でロックアップクラッチ６を直結状態とすると変速制御が安定せず、これに起因して車体が振動する等のフィーリング悪化を引き起こす傾向にある。これより、通常ミッションオイルの温度が所定の低温（例えば、２５℃未満）であるようなときにはロックアップクラッチ６を非直結状態に切り換えるようにしており、当該ステップＳ２０では、Ａ／Ｔ１０が冷態にあってロックアップクラッチ６を非直結状態としているか否かを判別する。

ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）でロックアップクラッチ６が直結状態にある場合には、車輪からの動力がエンジン１を回転させるため、エンジン１を全気筒燃料カットしてもエンジン回転速度Ｎeが急激に低下するおそれはない。つまり、ロックアップクラッチ６が直結状態にあればパーシャル燃料カットを実施して残気筒への燃料噴射によりエンジン回転を確保する必要はない。従って、この場合には、やはり不要なパーシャル燃料カットの実施を防止すべく、ステップＳ２４に進む。一方、ステップＳ２０の判別結果が真（Ｙｅｓ）でロックアップクラッチ６が非直結状態と判定された場合には、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、パーシャル燃料カットフラグをＯＮ設定とする。つまり、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であって、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり、ＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の低温Ｔlと所定の高温Ｔhの間にあって、ロックアップクラッチ６が非直結状態にあるような場合には、パーシャル燃料カットフラグをＯＮ設定としてパーシャル燃料カットの実施を許容する。

このように燃料カット判定が実施されたら、次に図３の燃料カット制御ルーチンを実行する。

ステップＳ３０では、上記燃料カット判定において設定されたパーシャル燃料カットフラグがＯＮであるか否かを判定する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、パーシャル燃料カットフラグがＯＮである場合には、ステップＳ３２に進み、パーシャル燃料カット制御を実施する。

ここでは、例えば４気筒のうちの２気筒（例えば、＃１、＃４気筒）について燃料供給を停止し、残りの２気筒（例えば、＃２、＃３気筒）については通常通り燃料供給を実施する。このとき、燃料供給を行う残りの２気筒については、空燃比がストイキオ（理論空燃比）となるように燃料噴射を行うようにする。エンジン１がＶ型エンジンであって、各バンク毎に排気通路を有し、各排気通路に空燃比センサをそれぞれ有している場合には、一方の片バンク側について燃料噴射を停止して他方の片バンク側について燃料供給を実施することにより、ストイキオフィードバック制御を実施することも可能である。なお、パーシャル燃料カット制御では、空燃比はオープンループ制御とされる。

このようにしてパーシャル燃料カット制御を実施すると、例えばロックアップクラッチ６が非直結状態であるときに全気筒燃料カットを実施した場合には、エンジン回転速度Ｎeが急激に低下し、瞬時に燃料復帰回転速度に到達して燃料噴射が再開されてしまい、実質的に燃料カットによる排気系への酸素供給を実施できず、ＨＣ吸着材から脱離されるＨＣを十分に酸化することができないという問題があるが、エンジン回転速度Ｎeの低下が防止されて排気系には一部気筒から良好に空気が排出され、当該空気中の酸素を余剰酸素としてＨＣ吸着材から脱離されるＨＣをＨＣトラップ触媒３６の酸化触媒機能により十分に酸化することができる。

また、燃料カットによるエンジン回転速度Ｎeの急落から即座に燃料復帰に至ると、エンジン出力やエンジン回転速度Ｎeのハンチングが生じ、車両のドライバビリティが悪化するという問題があるのであるが、このようなエンジン出力やエンジン回転速度Ｎeのハンチングが生じることがないため、車両のドライバビリティの悪化も防止される。

また、燃料供給を行う残りの２気筒において、空燃比がストイキオとなるように燃料噴射を行うことにより、燃焼を安定させ、さらに車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。

また、空燃比がストイキオとなるように燃料噴射を行うと、燃焼によるＮＯxの発生が抑制される。即ち、本発明に係るパーシャル燃料カット制御においては、ＨＣ吸着材から脱離されたＨＣを良好に酸化させながら、ＮＯxの発生をも良好に抑制することができる。

なお、パーシャル燃料カット制御時には全気筒に燃料供給を行う通常運転時よりもエンジントルクが低下することになるが、エンジントルクの増大が要求される場合には、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）を増大側に調節し、それに伴い燃料供給量を調整することで、エンジン回転速度Ｎeの低下や車両のドライバビリティの悪化なく、ストイキオを維持したままにエンジントルクの増大が可能である。

また、このようにスロットルバルブ２６の開度を増大すると、一部気筒から排出される空気の量ひいては余剰酸素量を増加させるようにでき、ＨＣ吸着材から脱離されるＨＣをより一層十分に酸化することも可能である。

ステップＳ３４では、エンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満になったか否かを判別する。ここに、燃料復帰回転速度は、エンジン水温に応じ、エンジン水温が低いほど高めに設定されている。パーシャル燃料カット制御を実施している場合には、残りの２気筒において安定した燃焼が実施されるため、通常はエンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満になることはなく、判別結果は偽（Ｎｏ）となり、パーシャル燃料カット制御が継続実施される。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満になったような場合には、ステップＳ３６に進み、全気筒について燃料噴射を行い、通常運転を実施する。

一方、ステップＳ３０の判別結果が偽（Ｎｏ）で、パーシャル燃料カットフラグがＯＦＦである場合には、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、全気筒燃料カットの実施条件が成立したか否かを判別する。全気筒燃料カットの実施条件としては、例えばアイドルＳＷがＯＮであって車両が減速状態にあるか否かが適用される。従って、ここでは、例えばアイドルＳＷがＯＦＦの場合には、判別結果は偽（Ｎｏ）であり、ステップＳ３６に進み、全気筒について燃料噴射を行い、通常運転を実施する。一方、パーシャル燃料カットフラグがＯＦＦでありながら、例えばアイドルＳＷについてはＯＮであるような場合には、判別結果は真（Ｙｅｓ）であり、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、パーシャル燃料カットフラグがＯＦＦでありながら、上記ステップＳ１６の判別結果については真（Ｙｅｓ）であるか否か、即ちＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の低温Ｔlより大きいか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、全気筒燃料カットの実施条件が成立したことを受けて、ステップＳ４４に進み、全気筒燃料カットを実施し、ステップＳ３４の判別によりエンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満にならない限り全気筒燃料カットを継続する。

例えば、上記燃料カット判定の判定ルーチンにおいて、ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）であり、ロックアップクラッチ６が直結状態であるためにパーシャル燃料カットフラグがＯＦＦであるような場合には、アイドルＳＷがＯＮの条件は満たし、且つステップＳ４０の判別条件は満たしているため、全気筒燃料カットが実施されることとなる。この場合には、上述したように、車輪からの動力がエンジン１を回転させるため、エンジン１を全気筒燃料カットしてもエンジン回転速度Ｎeが急激に低下するおそれはなく、不要な燃料供給を抑制でき、燃費の悪化を防止できる。

一方、判別結果が偽（Ｎｏ）の場合、即ちＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の低温Ｔl以下と判定された場合には、ＨＣトラップ触媒３６は未だ脱離温度に達していないため、全気筒燃料カットの実施条件が成立したとしても、ステップＳ３６に進み、全気筒について燃料噴射を行う。これにより、ＨＣトラップ触媒３６の温度低下を防止できる。

図６を参照すると、上記燃料カット制御の制御結果の一例がタイムチャートで示されているが、同図に示すように、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であって、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり、ＨＣトラップ触媒３６の温度が所定の低温Ｔlと所定の高温Ｔhの間にあって、ロックアップクラッチ６が非直結状態にあるような場合には、パーシャル燃料カットが行われ、排気系には余剰酸素が十分に確保される。これにより、車両のドライバビリティの悪化が防止されながら、ＨＣ吸着材から脱離されるＨＣがＨＣトラップ触媒３６の酸化触媒機能により十分に酸化除去される。

［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。
図４を参照すると、ＥＣＵ４０が実行する第２実施例に係る燃料カット判定の判定ルーチンがフローチャートで示されており、図５を参照すると、第２実施例に係る燃料カット制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下これらフローチャートに沿い説明する。なお、第２実施例は、ＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離している時期をＨＣトラップ触媒３６の温度に基づいて判定するのではなくエンジン１の始動後経過時間に基づいて判定する点において上記第１実施例と相違しており、以下第１実施例との共通部分については同一ステップ符号を付して簡単に説明し、第１実施例と異なる部分を中心に説明する。

図４のステップＳ１０を経てステップＳ１２の判別結果が真（Ｙｅｓ）、即ちエンジン水温が所定温度Ｔw1未満であってエンジン１が冷態（所定の冷機状態）にあると判定された場合には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、エンジン水温に応じてＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離している時期に対応するエンジン１の所定の始動後経過時間ｔ1及びｔ2（ｔ1＜ｔ2）を設定する。なお、エンジン水温と所定の始動後経過時間ｔ1及びｔ2との関係は予め実験等に基づきマップとして設定されており、実際には、所定の始動後経過時間ｔ1及びｔ2はエンジン水温に応じて当該マップから読み出される。

ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）でアイドルＳＷ４２がＯＮの場合には、ステップＳ１６’に進む。

ステップＳ１６’では、ＥＣＵ５０のタイマにより計時されるエンジン１の始動後経過時間が上記所定の始動後経過時間ｔ1より大であるか否かを判別する（脱離状態検知要素）。判別結果が偽（Ｎｏ）で始動後経過時間が未だ所定の始動後経過時間ｔ1以下と判定された場合には、ＨＣトラップ触媒３６にはＨＣが良好に吸着される一方、ＨＣトラップ触媒３６からＨＣは脱離しないと判断でき、パーシャル燃料カットは必要なく、ステップＳ２４に進み、パーシャル燃料カットフラグをＯＦＦに設定する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ1より大と判定された場合には、ステップＳ１８’に進む。

ステップＳ１８’では、上記同様にして、エンジン１の始動後経過時間が上記所定の始動後経過時間ｔ2より小であるか否かを判別する（脱離状態検知要素）。判別結果が偽（Ｎｏ）で始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ2以上と判定された場合には、不要なパーシャル燃料カットの実施を防止すべく、ステップＳ２４に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ2より小と判定された場合には、ステップＳ２０に進む。

このようにステップＳ１６’及びステップＳ１８’の判別を行うことにより、エンジン１の始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ1と所定の始動後経過時間ｔ2の間（所定の範囲内）にある時期、即ちＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離している時期に合わせてパーシャル燃料カットを容易にして効率よく実施することが可能である。

ステップＳ２０では、ロックアップクラッチ６がＯＦＦ、即ち非直結状態であるか否かを判別し、判別結果が偽（Ｎｏ）でロックアップクラッチ６が直結状態にある場合には、不要なパーシャル燃料カットの実施を防止すべく、ステップＳ２４に進む。一方、ステップＳ２０の判別結果が真（Ｙｅｓ）でロックアップクラッチ６が非直結状態と判定された場合には、パーシャル燃料カットを実施すべく、ステップＳ２２に進み、パーシャル燃料カットフラグをＯＮ設定とする。

図５のステップＳ３０では、上記燃料カット判定において設定されたパーシャル燃料カットフラグがＯＮであるか否かを判定し、判別結果が真（Ｙｅｓ）でパーシャル燃料カットフラグがＯＮである場合には、ステップＳ３２に進み、パーシャル燃料カット制御を実施する。

これより、上記同様、エンジン回転速度Ｎeの低下が防止されて排気系には一部気筒から良好に空気が排出され、当該空気中の酸素を余剰酸素としてＨＣ吸着材から脱離されるＨＣをＨＣトラップ触媒３６の酸化触媒機能により十分に酸化することができるとともに、エンジン出力やエンジン回転速度Ｎeのハンチングを回避して車両のドライバビリティの悪化を防止することができる。

また、燃料供給を行う気筒において空燃比がストイキオとなるように燃料噴射を行うことにより、燃焼を安定させ、さらに車両のドライバビリティの悪化を防止することができ、燃焼によるＮＯxの発生を抑制することができる。

また、パーシャル燃料カット制御時にスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）を増大側に調節することで、一部気筒から排出される空気の量ひいては余剰酸素量を増加させることができ、これに伴い燃料供給量を調整することで、ドライバビリティの悪化なくストイキオを維持したままにエンジントルクを増大可能である。

ステップＳ３４では、エンジン回転速度Ｎeが燃料復帰回転速度未満になったか否かを判別し、判別結果が偽（Ｎｏ）の場合にはパーシャル燃料カット制御を継続実施し、判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、ステップＳ３６に進み、全気筒について燃料噴射を行い、通常運転を実施する。

一方、ステップＳ３０の判別結果が偽（Ｎｏ）で、パーシャル燃料カットフラグがＯＦＦである場合には、ステップＳ３８に進み、全気筒燃料カットの実施条件が成立したか否かを判別する。例えばアイドルＳＷがＯＦＦの場合には、ステップＳ３８の判別結果は偽（Ｎｏ）であり、ステップＳ３６に進み、全気筒について燃料噴射を行い、通常運転を実施する。一方、パーシャル燃料カットフラグがＯＦＦでありながら、例えばアイドルＳＷについてはＯＮであるような場合には、判別結果は真（Ｙｅｓ）であり、ステップＳ４０’に進む。

ステップＳ４０’では、パーシャル燃料カットフラグがＯＦＦでありながら、上記ステップＳ１６’の判別結果については真（Ｙｅｓ）であるか否か、即ちエンジン１の始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ1より大きいか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）の場合には、全気筒燃料カットの実施条件が成立したことを受けて、ステップＳ４４に進み、全気筒燃料カットを実施する。これにより、不要な燃料供給を抑制でき、燃費の悪化を防止できる。

一方、判別結果が偽（Ｎｏ）の場合、即ち始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ1以下と判定された場合には、ＨＣトラップ触媒３６は未だ脱離温度に達していないと推定されるため、全気筒燃料カットの実施条件が成立したとしても、ステップＳ３６に進み、全気筒について燃料噴射を行う。これにより、ＨＣトラップ触媒３６の温度低下を防止できる。

つまり、上記図６を参照すると、所定の始動後経過時間ｔ1と所定の始動後経過時間ｔ2とが併せて示してあるが、同図に示すように、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であって、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり、エンジン１の始動後経過時間が所定の始動後経過時間ｔ1と所定の始動後経過時間ｔ2の間にあって、ロックアップクラッチ６が非直結状態にあるような場合には、パーシャル燃料カットが行われ、排気系には余剰酸素が十分に確保される。これにより、上記第１実施例の場合と同様、車両のドライバビリティの悪化が防止されながら、ＨＣ吸着材から脱離されるＨＣがＨＣトラップ触媒３６の酸化触媒機能により十分に酸化除去される。

以上で本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の実施形態の説明を終えるが、実施形態は上記に限られるものではない。

例えば、上記実施形態では、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であって（ステップＳ１２）、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり（ステップＳ１４）、ＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離する状態にあり（ステップＳ１６及びステップＳ１８またはステップＳ１６’及びステップＳ１８’）、ロックアップクラッチ６が非直結状態にある（ステップＳ２０）ことを条件にパーシャル燃料カットを行うようにしたが、これに限られず、エンジン１が冷態であるか否かに拘わらず、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり（ステップＳ１４）、ＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離する状態にあり（ステップＳ１６及びステップＳ１８またはステップＳ１６’及びステップＳ１８’）、ロックアップクラッチ６が非直結状態にある（ステップＳ２０）ことを条件にパーシャル燃料カットを行うようにしてもよい。

また、ロックアップクラッチ６が非直結状態にあるか否かに拘わらず、エンジン水温が所定温度Ｔw1未満であって（ステップＳ１２）、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり（ステップＳ１４）、ＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離する状態にある（ステップＳ１６及びステップＳ１８またはステップＳ１６’及びステップＳ１８’）ことを条件にパーシャル燃料カットを行うようにしてもよい。

さらに、エンジン１が冷態であるか否か、ロックアップクラッチ６が非直結状態にあるか否かに拘わらず、アイドルＳＷがＯＮで車両が減速状態にあり（ステップＳ１４）、ＨＣがＨＣトラップ触媒３６から脱離する状態にある（ステップＳ１６及びステップＳ１８またはステップＳ１６’及びステップＳ１８’）ことのみを条件にパーシャル燃料カットを行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、エンジン１として吸気管噴射型４気筒ガソリンエンジンを採用したが、エンジン１は多気筒からなり一部気筒のみ燃料カットを行うことができれば如何なるエンジンであってもよい。

また、上記実施形態では、４気筒のうちの半分の２気筒について燃料カットを行い、残り半分の２気筒について燃料供給を行うようにしたが、燃料カット気筒数と燃料供給気筒数との振り分けについては、車両のドライバビリティを悪化させることがなく、余剰酸素を十分に確保できる範囲で適宜設定すればよい。

また、上記実施形態では、エンジン１に近接して三元触媒３４を設けているが、当該三元触媒３４がなくても本発明を適用可能である。

また、上記実施形態では、ＨＣトラップ触媒３６に酸化触媒機能を付加し、当該酸化触媒機能によってＨＣトラップ触媒３６から脱離するＨＣを酸化除去するようにしたが、ＨＣトラップ触媒３６の下流側に三元触媒或いは酸化触媒を別途設けるようにしてもよい。

Claims (9)

1. 車両用内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記内燃機関は多気筒からなり、
   排気系に設けられ、所定の低温域にあるときに排気中のＨＣを吸着する一方、前記所定の低温域を越えると前記吸着したＨＣを脱離するＨＣ吸着材と、
   排気系に前記ＨＣ吸着材の同位置或いは排気下流側に位置して設けられ、少なくともＨＣを酸化除去可能な触媒と、
   前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることを検知する脱離状態検知要素と、
   前記内燃機関が所定の減速状態にあることを検出する減速状態検出要素と、
   前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給要素と、
   前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知されるとともに前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記内燃機関の一部気筒への燃料供給を停止して空気のみを排気系に排出するとともに残気筒へ燃料を供給するよう前記燃料供給要素を作動制御する制御要素と、
   を備えたことを特徴とする車両用内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記脱離状態検知要素は、前記ＨＣ吸着材の温度を検出するＨＣ吸着材温度検出要素を含み、該ＨＣ吸着材温度検出要素により前記ＨＣ吸着材の温度が所定の範囲内にあることを検出することによって前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることを検知することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記脱離状態検知要素は、前記内燃機関の始動後経過時間を計測する計時要素を含み、該計時要素により前記始動後経過時間が所定の範囲内にあることを検出することによって前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることを検知することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出要素をさらに備え、
   前記制御要素は、前記機関温度検出要素により前記内燃機関が所定の冷機状態にあることが検出され、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知されるとともに前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記内燃機関の一部気筒への燃料供給を停止するとともに残気筒へ燃料を供給するよう前記燃料供給要素を作動制御することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記燃料制御要素は、残気筒における空燃比が理論空燃比となるよう燃料を供給することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記内燃機関のスロットル開度を調節するスロットル開度調節要素をさらに備え、
   前記制御要素は、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知されるとともに前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記スロットル開度を増大させるよう前記スロットル開度調節要素を作動制御することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記制御要素は、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが一旦検知された後、該状態が検知されなくなったときには、前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されると、前記内燃機関の全気筒への燃料供給を停止するよう前記燃料供給要素を作動制御することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記制御要素は、前記脱離状態検知要素により前記ＨＣ吸着材が前記吸着したＨＣを脱離する状態にあることが検知される前には、前記減速状態検出要素により前記内燃機関が所定の減速状態にあることが検出されても、前記内燃機関の全気筒への燃料供給を継続するよう前記燃料供給要素を作動制御することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記内燃機関の出力軸には直結クラッチにより直結状態と非直結状態とに切り換え可能な流体継手を介して前記内燃機関の駆動力を変速し車輪に伝達する自動変速機が連結されており、
   少なくとも前記自動変速機が所定の低温であるときに前記直結クラッチを非直結状態に切り換えるクラッチ制御要素と、該直結クラッチの非直結状態を検出するクラッチ状態検出要素とをさらに備え、
   前記制御要素は、前記クラッチ状態検出要素により前記直結クラッチの非直結状態が検出されたとき、前記内燃機関の一部気筒への燃料供給を停止するとともに残気筒へ燃料を供給するよう前記燃料供給要素を作動制御することを特徴とする請求項１の車両用内燃機関の排気浄化装置。