JP4710473B2 - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関する。

排ガス浄化触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に処理可能な三元触媒が一般的に用いられている。排ガス浄化触媒は、一酸化炭素と炭化水素を酸化して二酸化炭素（ＣＯ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）にすることによって無害化する。また、排ガス浄化触媒は窒素酸化物を還元して、窒素（Ｎ₂）にすることによって無害化する。

三元触媒は、内部に酸素を貯蔵する性質を有する。窒素酸化物は、還元反応をする際に酸素を放出する。しかし、三元触媒が酸素を過剰に貯蔵していると、還元反応による酸素の放出が抑制され、窒素酸化物の処理能力は著しく悪化する。このとき、窒素酸化物は無害化されずに外部に放出され、大気汚染の原因となってしまう。

近年の車両には、燃費の向上などを目的として減速時やアイドルストップ時などに燃料供給を抑制する燃料カット制御が採用されている。燃料カット中は新気が排気通路に流入するため、排ガス浄化触媒は過剰に供給された酸素までもその内部に貯蔵する。このことが三元触媒に過剰な酸素が貯蔵される一因となっている。

そこで、排気通路に流入する新気の量を抑制することによって、排ガス浄化触媒が貯蔵する酸素量を低減させる燃料噴射制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−１９５１９号公報

しかし、前述の燃料噴射制御装置は、完全に新気の流入を阻止することはできず、過剰な酸素貯蔵量を削減するには限度があった。また、燃料カット終了後の最初の燃料噴射量を増量することによって、炭化水素の酸化処理に貯蔵酸素を消費させることができる。しかし、酸素貯蔵量は触媒の温度や劣化の程度にも依存するため、燃料噴射量の増量分を正確に算出することは困難であった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、燃料カット終了後の燃料噴射量の増量分を排ガス浄化触媒が貯蔵する酸素量から算出することによって、触媒の酸素貯蔵量を適正にする燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジン（１０）と、前記エンジン（１０）の排気通路（２０）に設けられ、排ガスを浄化する排ガス浄化触媒（２２）と、前記排ガス浄化触媒（２２）の下流に設けられ、排ガス浄化触媒（２２）から流出する排ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段（２３）と、燃料カットの開始の予告を検出する燃料カット開始予告検出手段（３１；ステップＳ１）と、燃料カットの開始の予告を検出したら、前記排ガス浄化触媒が貯蔵している酸素をすべて消費させるために、前記空燃比検出手段の出力がリッチとなるように目標空燃比をリッチにする燃料カット開始前目標空燃比リッチ手段（３１；ステップＳ３）と、前記空燃比検出手段（２３）の出力がリッチとなってから燃料噴射を再開する前までの間に前記排ガス浄化触媒（２２）に貯蔵される酸素貯蔵量を０を起点に算出する酸素貯蔵量算出手段（３１；ステップＳ６，Ｓ１０，Ｓ１３）と、前記排ガス浄化触媒（２２）の酸素貯蔵量が所定量となるように燃料を増量する燃料増量手段（３１；ステップＳ１４，Ｓ１５）と、燃料噴射の再開時に、この増量した燃料を噴射する燃料噴射手段（１５）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、排ガス浄化触媒の酸素貯蔵量を正確に計測することによって、燃料カット状態から復帰した後に必要な燃料噴射量の増量分を的確に算出することができる。したがって、燃料カット状態から復帰した後であっても排ガス浄化触媒の酸素貯蔵量を適正にすることができるため、窒素酸化物の排出を抑制することができる。

さらに、燃料噴射量の増量分は、燃料カット状態から復帰するたびに計測される酸素貯蔵量に基づいて算出されるため、排ガス浄化触媒の温度や劣化の程度などに依存しない。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による燃料噴射制御装置の第１実施形態を採用したハイブリッドエンジンシステム１を示す図である。図１において、太い実線は駆動力伝達経路、破線は電力線、細い実線は制御線を示す。

ハイブリッドエンジンシステム１は、動力源として、エンジン１０と、第１モータ５０と、第２モータ５１とを備える。第１モータ５０及び第２モータ５１は、三相同期電動機又は三相誘導電動機などの交流機である。

エンジン１０は、クランクシャフトと連結する。さらに、エンジン１０はクランクシャフトを通じて動力分割機構４０と連結する。動力分割機構４０は、エンジン１０のクランクシャフトを第１モータ５０の回転軸及び第２モータ５１の回転軸とを相互に連結させる。動力分割機構４０は、周知の遊星歯車を利用してエンジン１０の駆動力を第１モータ５０の回転軸と第２モータ５１の回転軸とに分割して伝達する。第１モータ５０の回転軸は、減速装置８０を介して駆動輪９０の回転軸と連結する。

第１モータ５０及び第２モータ５１の回転軸とクランクシャフトとは、適宜、連結・切り離しが可能である。そこで、発進時や低速走行時などのエンジン効率の低い状態では、車両はモーターの出力によって走行する。第１モータ５０及び第２モータ５１を作動させる電力は、バッテリ７０に蓄えられている。バッテリ７０は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が用いられる。バッテリ７０は、直流電流を出力する。出力された直流電流は、インバータ６０，６１によって交流電流に変換され、第１モータ５０及び第２モータ５１に供給される。

第１モータ５０は、主に低速走行時などでクランクシャフトに駆動力を伝達して車両を走行させる。また、第２モータ５１はエンジン始動時にクランクシャフトを回転させてクランキングする。

通常走行時には、車両は主にエンジン１０の出力によって走行する。また、減速時には第１モータ５０及び第２モータ５１は、クランクシャフトと連結して発電機として作用して回生電力を発電する。第１モータ５０及び第２モータ５１が生じさせる電流は交流電流である。発生した交流電流は、インバータ６０，６１によって直流電流に変換され、バッテリ７０に蓄えられる。

エンジン１０、第１モータ５０及び第２モータ５１の制御は、統合コントローラとしての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０によって行われる。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路及びインバータ回路を含んで構成される。ＥＣＵ３０は、図示しない各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいて運転状態を最適化するための各種制御を実施する。

ＥＣＵ３０は、エンジンコントローラ３１とハイブリッドコントローラ３２とを含んで構成される。エンジンコントローラ３１は、エンジン１０の点火時期、燃料噴射量及び吸入空気量などを制御する。ハイブリッドコントローラ３２は、第１モータ５０及び第２モータ５１への電力供給量を調節することによって回転速度や出力トルクなどを制御する。また、ハイブリッドコントローラ３２は、第１モータ５０及び第２モータ５１を発電機として機能させてバッテリ７０を充電するための制御を行う。

図２は、本発明による燃料噴射制御装置を採用したエンジン１０の吸排気システム２を示す図である。

エンジン１０は、内部に燃焼室１１を有する。エンジン１０は、外気を燃焼室１１に導く吸気ポート１３を備える。エンジン１０は、排ガスを排出する排気ポート１７を備える。エンジン１０は、内部を摺動するピストン１２を備える。ピストン１２は、混合気の燃焼によって発生したエネルギーをクランクシャフトを通じて外部に伝達する。

エンジン１０は、燃焼室１１と吸気ポート１３との間に吸気弁１４を備える。吸気ポート１３は、吸気通路１６と連結する。吸気弁１４は、吸気ポート１３と燃焼室１１との間を開閉して燃焼室１１への吸気を調節する。吸気ポート１３は、燃料噴射弁１５を備える。燃料噴射弁１５は、図示しない燃料タンクと連結して燃焼室１１に燃料を供給する。燃料噴射弁１５は、燃料を霧状に噴射して吸気通路１６から導かれる吸気と混ぜ合わせて混合気を生成する。燃焼室１１は図示しない点火プラグを備えており、吸入された混合気に点火する。

エンジン１０は、燃焼室１１と排気ポート１７との間に排気弁１８を備える。排気ポート１７は、排気通路２０と連結する。排気弁１８は、排気ポート１７と燃焼室１１との間を開閉して排ガスを排気通路２０に排出する。

排気通路２０は、排ガス浄化触媒２２を備える。排ガスは、排気通路２０を通流して排ガス浄化触媒２２に送られる。排ガス浄化触媒２２は、エンジン１０から排出される排ガスを浄化する。排ガスは、排ガス浄化触媒２２によって浄化された後に外部に排出される。

排ガス浄化触媒２２は、空燃比が理論空燃比近傍のときに、排ガスに含まれる炭化水素及び一酸化炭素を酸化すると同時に窒素酸化物を還元する三元触媒である。三元触媒は、炭化水素及び一酸化炭素を酸化するために酸素を必要とする。酸化に必要な酸素は、排ガスに含まれる少量の余剰酸素と窒素酸化物の還元によって発生する酸素により供給されるため、空気の二次供給を特に必要しない。また、過剰な酸素供給は窒素酸化物の還元作用を不活発にしてしまうため、かえって排ガスの浄化性能を悪化させる。したがって、排ガスに含まれる酸素量は、排ガスに直接空気を供給して調整するのではなく、空燃比を制御することによって調整する必要がある。

排気通路２０は、排ガス浄化触媒２２の上流に空燃比センサ２１を備える。空燃比センサ２１は、排ガスの空燃比を検出する。空燃比センサ２１は、先端にジルコニア管を備える。空燃比センサ２１は、ジルコニア管が排ガスと接触するように設けられる。ジルコニア管は、管の内側と外側の酸素濃度の比が非常に大きい場合に起電力を生じさせる。空燃比センサ２１は、ジルコニア管内部の大気と外部で接触する排ガスとの酸素濃度比により生ずる起電力によって、排ガスが含む酸素量を検出することができる。例えば、混合気に燃料が多く含まれる場合には混合気の燃焼時に酸素が消費されるため、排ガスには酸素をほとんど含まない。したがって、ジルコニア管内外の酸素濃度比が大きくなり起電力が生じるため、空燃比センサ２１は排ガスに含まれる酸素量が少ないことを検知することができる。

排気通路２０は、排ガス浄化触媒２２の下流にリアＯ₂センサ２３を備える。リアＯ₂センサ２３は、ジルコニアＯ₂センサである。リアＯ₂センサ２３は、排ガス浄化触媒２２を通過して浄化された排ガスに含まれる酸素を検知する。

続いて、本実施形態における燃料噴射制御装置の制御を図３のフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、エンジンコントローラ３１によって所定時間毎（例えば１０ミリ秒）に周期的に実行される。

車速が低下して停車しそうになるなど、エンジン１０への燃料供給を停止する燃料カット制御（以下「停止時燃料カット」という）の開始条件を満たしたら、エンジンコントローラ３１は、燃料カット予告フラグをＯＮに設定する。これを受けて本ルーチンは実行される。

ステップＳ１において、エンジンコントローラ３１は、燃料カット予告フラグがＯＮであるか否かを判定し、燃料カット予告フラグがＯＮであればステップＳ２へ進み、燃料カット予告フラグがＯＦＦであればステップＳ５へ進む。

ステップＳ２において、エンジンコントローラ３１は、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンであるか否かを判定し、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンであればステップＳ３へ進み、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチであればステップＳ４へ進む。

ステップＳ３において、エンジンコントローラ３１は、目標空燃比をリッチに設定する。空燃比をリッチにする手段としては、例えば、燃料噴射量を増量することが挙げられる。目標空燃比がリッチに設定されると、排ガス浄化触媒２２には燃料すなわち炭化水素を多く含む排ガスが通過する。したがって、排ガス浄化触媒２２は貯蔵した酸素を放出・消費してこれらの炭化水素を酸化処理する。排ガス浄化触媒２２は、貯蔵した酸素をすべて放出すると、排ガスに含まれている酸素だけではすべての炭化水素を酸化処理することができなくなる。エンジンコントローラ３１は、このようにして排ガス浄化触媒２２が貯蔵した酸素をすべて消費させる。

ステップＳ４において、エンジンコントローラ３１は、目標空燃比を理論空燃比に設定する。目標空燃比がリッチのままでは、エンジンで燃焼しなかった炭化水素がそのまま大気中に放出されるおそれがあるので、目標空燃比をリッチから理論空燃比に変更する。

ステップＳ５において、エンジンコントローラ３１は、停止時燃料カットフラグがＯＦＦ（停止状態）からＯＮ（実行状態）に遷移したか否かを判定する。停止時燃料カットフラグがＯＮに遷移したのであれば、ステップＳ６へ進む。停止時燃料カットフラグがＯＦＦのままであるか又は既にＯＮになっていたのであれば、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ６において、エンジンコントローラ３１は、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量を０に設定する。このとき、排ガス浄化触媒２２は燃料カット予告フラグがＯＮに設定されてから実際に停止時燃料カットが実行されるまでの間に行なわれた前述の処理（ステップＳ２，Ｓ３）によって、酸素を貯蔵していない状態となっている。

ステップＳ７において、エンジンコントローラ３１は、停止時燃料カットフラグがＯＮであるか否かを判定し、停止時燃料カットフラグがＯＮであればステップＳ８へ進む。

ステップＳ８において、エンジンコントローラ３１は、サイクル遅れ回転が完了したか否かを判定し、サイクル遅れ回転が完了していればステップＳ９へ進む。サイクル遅れ回転とは、停止時燃料カットの開始直前に供給され、停止時燃料カットを実行しても燃焼室内に残留している燃料を排出するときの回転をいう。エンジンコントローラ３１は、残留した燃料が排出された後から排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量を測定することによって、測定精度を向上させることができる。

ステップＳ９において、エンジンコントローラ３１は、燃料カット状態から復帰した後の燃料噴射量の算出が完了したか否かを判定し、燃料噴射量の算出が完了していなければステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０において、エンジンコントローラ３１は、酸素貯蔵量に流入した酸素量を加算する。なお、この流入酸素量は新気に含まれる酸素の比率から算出することができる。

ステップＳ１１において、エンジンコントローラ３１は、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンであるか否かを判定し、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチであればステップＳ１２へ進み、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンであればステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１２において、エンジンコントローラ３１は、燃料カット状態からの復帰条件を満たしているか否かを判定する。条件を満たしていればステップＳ１３へ進み、条件を満たしていなければ本ルーチンを抜ける。リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチの状態で燃料カット状態から復帰するということは、エンジンコントローラ３１は、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量の最大値に到達する前に燃料噴射を開始することになる。

ステップＳ１３において、エンジンコントローラ３１は、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量の推定値を算出する。排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量は、正確にはこの時点までに積算された酸素貯蔵量に燃料噴射が実際に再開されるまでに排ガス浄化触媒２２への酸素流入量を加えたものとなる。しかし、エンジンコントローラ３１は、酸素流入量を正確に計測又は算出することはできない。そこで、酸素流入量は排気する気筒数とシリンダの有効体積との積から推定値を算出する。シリンダの有効体積は、吸気バルブが閉じるクランク角度におけるシリンダ容積から、燃焼室内に残ったガス量を差し引いたものとすることができる。シリンダの有効体積や気筒数は固定値であるため、酸素流入量の推定値は固定値とすることができる。

ステップＳ１４において、エンジンコントローラ３１は、酸素貯蔵量又は酸素貯蔵量の推定値を用いて、燃焼に必要な通常の噴射量に対する増量量を算出し、その増量量を通常噴射量に加算して燃料噴射量を算出する。エンジン始動時に三元触媒の望ましい状態は、排ガス中に炭化水素及び一酸化炭素が多いときに、それらを酸化するための酸素が貯蔵されているとともに、排ガス中に窒素酸化物が多いときに、それを還元したときに生じた酸素を貯蔵できる状態である。この状態は、厳密には燃料を構成する炭化水素の炭素と水素との組成比などにも依存するが、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵限界量の半分の量の酸素をあらかじめ貯蔵した状態としておけばよい。したがって、燃料噴射再開時の燃料噴射増量量は、排ガス浄化触媒２２が貯蔵している酸素を半減させるのに必要な量となる。なお排ガス浄化触媒２２の貯蔵酸素量に対して、それを半減させるための燃料量はあらかじめ適合されている。また所定時間が経過してもリアＯ₂センサの出力がリッチ→リーンにならないとき、すなわち排ガス浄化触媒２２の劣化度合が小さいときには、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量が、あらかじめ定められている最大酸素貯蔵量の半分になるように燃料を増量量を設定する。そしてこの増量量を、燃焼に必要な通常の噴射量に加えて、燃料噴射再開時の燃料噴射量とする。

ステップＳ１５において、エンジンコントローラ３１は、燃料噴射量の上限処理を行なう。算出された燃料噴射量をそのまま使用するといわゆるリッチ失火を起こすおそれがあるため、エンジンコントローラ３１は、リッチ失火限界空燃比を超えてしまう場合には上限を設けて燃料噴射量を補正する。

図４は、本実施形態の燃料噴射制御装置によるエンジン停止から始動するまでの間にリアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンとなった場合の制御を示すタイムチャートである。図４（ａ）はエンジンの回転速度、図４（ｂ）は燃料カット予告フラグ、図４（ｃ）は燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦ状態、図４（ｄ）は停止時燃料カットフラグ、図４（ｅ）は設定された目標空燃比、図４（ｆ）はリアＯ₂センサ２３の出力、図４（ｇ）は酸素貯蔵量、図４（ｈ）は燃料噴射量を示す。また、図３のフローチャートとの対応がわかりやすくなるように、図３のステップ番号をＳ付けで併記した。

エンジンコントローラ３１は、停止時燃料カットの開始条件を満たすと、実際に停止時燃料カットを実行する前に燃料カット予告フラグをＯＮに設定する（図４（ｂ）の時刻ｔ１）。燃料カット予告フラグがＯＮとなっている場合には（Ｓ１）、エンジンコントローラ３１はリアＯ₂センサ２３の出力を取得する（Ｓ２；図４（ｆ））。リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンの場合には、エンジンコントローラ３１は目標空燃比をリッチに設定する（Ｓ３；図４（ｅ）の時刻ｔ１）。このため、エンジンコントローラ３１は燃料噴射量を一時的に増量する（図４（ｈ）の時刻ｔ１〜ｔ２）。リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチになった場合には、エンジンコントローラ３１は、目標空燃比を理論空燃比に設定し（Ｓ４；図４（ｅ）の時刻ｔ２）、燃料噴射量を再設定する（図４（ｈ））。

燃料噴射は燃料カット予告フラグがＯＮとなった後も一定期間継続し（図４（ｃ）の時刻ｔ１〜ｔ３）、エンジン１０の回転速度は維持される（図４（ａ））。エンジンコントローラ３１は、停止時燃料カットフラグがＯＦＦからＯＮになると（Ｓ５；図４（ｄ）の時刻ｔ３）、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量を０に設定する（Ｓ６；図４（ｇ））。エンジン１０は、前述のように停止時燃料カットを開始した後も回転を継続している（図４（ａ））。また、エンジンコントローラ３１は、燃焼室に残存した燃料を排出するサイクル遅れ回転が完了してから（Ｓ８；時刻ｔ３→ｔ４）、酸素貯蔵量の積算を開始する（Ｓ１０）。

エンジンコントローラ３１は、アクセルペダルが踏み込まれ燃料カット予告フラグがＯＮ→ＯＦＦとなったら（時刻ｔ５）、クランキングを開始する。これによってエンジンの回転速度が上昇する（図４（ａ））。ただし燃料噴射は開始していない（図４（ｃ）の時刻ｔ５〜ｔ７）。ハイブリッド車の場合には、モータ駆動による発進のほうが効率がよいからである。クランキング中は空気が排ガス浄化触媒２２に流入する。そのため排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量が増大し、やがて飽和量に達し（図４（ｆ）の時刻ｔ５〜ｔ６）、リアＯ₂センサの出力がスライスレベルよりもリーンになる（図４（ｅ）の時刻ｔ６）。

そしてエンジンコントローラ３１は、燃料噴射再開時の燃料噴射量を算出する（Ｓ１４，Ｓ１５）。そしてリアＯ₂センサの出力がスライスレベルよりもリーンになってから所定時間経過して、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量が間違いなく飽和量に達した後に燃料噴射を再開する（時刻ｔ７）。増量した燃料が噴射された後、エンジンコントローラ３１は目標空燃比を再設定してエンジン１０を通常運転させる（時刻ｔ８）。

図５は、本実施形態の燃料噴射制御装置によるエンジン停止から始動するまでの間に、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンとならなかった場合の制御を示すタイムチャートである。図４と同様に、図５（ａ）はエンジンの回転速度、図５（ｂ）は燃料カット予告フラグ、図５（ｃ）は燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦ、図５（ｄ）は停止時燃料カットフラグ、図５（ｅ）は設定された目標空燃比、図５（ｆ）はリアＯ₂センサ２３の出力、図５（ｇ）は酸素貯蔵量、図５（ｈ）は燃料噴射量を示す。なお、図４と重複する部分については説明を省略する。

図５に示すタイムチャートは、エンジン１０が再始動するまでは（時刻ｔ５）、図４と同様である。リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチの状態で燃料噴射が開始されるということは、排ガス浄化触媒２２がさらに酸素を貯蔵できる状態であることを示している。例えば、排ガス浄化触媒２２が新品であるために酸素の貯蔵可能量が大きい場合などが考えられる。

前述のようにリアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチの状態で燃料噴射を再開する場合には（Ｓ１１：ＮＯ→Ｓ１２：ＹＥＳ；時刻ｔ５）、エンジンコントローラ３１は排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量を正確には取得できない。エンジンコントローラ３１は、酸素貯蔵量の推定値を算出することによって（Ｓ１３）、必要な燃料噴射量を導き出し（Ｓ１４；図５（ｈ））、目標空燃比を設定する（図５（ｅ）の時刻ｔ７）。

本実施形態によれば、燃料カット後の運転再開時に排ガス浄化触媒２２が貯蔵する酸素を還元することによって、一酸化炭素及び炭化水素の酸化に必要な酸素を確保しながら、窒素酸化物の還元の際に生ずる酸素を貯蔵することができる。したがって、燃料カット状態から復帰した直後であっても、排ガス浄化触媒２２は安定した排ガス浄化能力を発揮することができる。特に、窒素酸化物が還元されずに大気中に排出されることを防止することができる。

排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量は、触媒の温度や劣化状態に依存する。本実施形態によれば、燃料カットを実施する毎に酸素貯蔵量を計測して適切な燃料噴射量を算出するため、触媒の温度や劣化状態に依存せずに排ガス処理能力を発揮することできる。

さらに、本実施形態によれば、燃料噴射量に上限を加えることによって、リッチ失火の発生を防止することができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明による燃料噴射制御装置の第２実施形態の制御を示すフローチャートである。本実施形態では、本発明の燃料噴射制御装置を車両の減速時に燃料供給を停止する減速時燃料カットに対して適用する。本実施形態はハイブリッド車両に限定されない。

なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。

アクセルペダルを戻してから所定時間経過してエンジンの回転速度が一定速度以上である場合など、減速時燃料カットの開始条件を満たしたら、エンジンコントローラ３１は、燃料カット予告フラグをＯＮに設定する。また、減速時燃料カットの開始条件はギヤ位置やエアコンによる負荷なども加味する。

ステップＳ１０１において、エンジンコントローラ３１は、燃料カット予告フラグがＯＮであるか否かを判定し、燃料カット予告フラグがＯＮであればステップＳ２へ進み、燃料カット予告フラグがＯＦＦであればステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５において、エンジンコントローラ３１は、減速時燃料カットフラグがＯＦＦ（停止状態）からＯＮ（実行状態）に遷移したか否かを判定する。減速時燃料カットフラグがＯＮに遷移したのであれば、ステップＳ６へ進む。減速時燃料カットフラグがＯＦＦのままであるか又は既にＯＮになっていたのであれば、ステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０７において、エンジンコントローラ３１は、減速時燃料カットフラグがＯＮであるか否かを判定し、減速時燃料カットフラグが実行中であればステップＳ８へ進む。

ステップＳ１１２において、エンジンコントローラ３１は、燃料カット状態からの復帰条件を満たしているか否かを判定する。条件を満たしていればステップＳ１３へ進み、条件を満たしていなければ本ルーチンを抜ける。燃料カット状態からの復帰する条件は、例えば、アクセルペダルが踏み込まれた場合やエンジン１０の回転速度が一定速度以下となった場合などである。

図７は、本実施形態の燃料噴射制御装置による減速時燃料カット開始から燃料噴射を再開するまでにリアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンとなった場合の制御を示すタイムチャートである。図７（ａ）はエンジンの回転速度、図７（ｂ）は燃料カット予告フラグ、図７（ｃ）は燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦ、図７（ｄ）は減速時燃料カットフラグ、図７（ｅ）は設定された目標空燃比、図７（ｆ）はリアＯ₂センサ２３の出力、図７（ｇ）は酸素貯蔵量、図７（ｈ）は燃料噴射量を示す。

エンジンコントローラ３１は、減速時燃料カットの開始条件を満たすと燃料カット予告フラグをＯＮに設定する（図７（ｂ）の時刻ｔ１１）。燃料カット予告フラグがＯＮに設定されている場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、エンジンコントローラ３１はリアＯ₂センサ２３の出力に応じて目標空燃比を設定する（Ｓ３，Ｓ４；図７（ｅ）の時刻ｔ１１〜ｔ１２）。エンジンコントローラ３１は、燃料カット予告フラグをＯＮに設定した後も燃料噴射を一定期間継続する（図７（ｃ）の時刻ｔ１１〜ｔ１３）。

エンジンコントローラ３１は、減速時燃料カットフラグがＯＦＦ（停止状態）からＯＮ（実行状態）に遷移すると、排ガス浄化触媒２２の酸素貯蔵量を０に設定する（Ｓ６；図７（ｇ）の時刻ｔ１３）。エンジンコントローラ３１は、サイクル遅れ回転が完了するのを待って（Ｓ８；時刻ｔ１３→ｔ１４）、酸素貯蔵量の積算を開始する（Ｓ１０）。

エンジンコントローラ３１は、第１実施形態と同様にリアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンとなった場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ；図７（ｆ）の時刻ｔ１５）、酸素貯蔵量から燃料噴射再開時の燃料噴射量を算出する（Ｓ１４，Ｓ１５）。エンジンコントローラ３１は、こうして算出された燃料噴射量が噴射されるように目標空燃比を設定する（図７（ｅ）の時刻ｔ１６）。増量した燃料が噴射された後、エンジンコントローラ３１は目標空燃比を再設定してエンジン１０を通常運転させる（時刻ｔ１７）。

図８は、本実施形態の燃料噴射制御装置による減速時燃料カット開始から燃料噴射を再開するまでにリアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリーンとならなかった場合の制御を示すタイムチャートである。図８（ａ）はエンジンの回転速度、図８（ｂ）は燃料カット予告フラグ、図８（ｃ）は燃料噴射のＯＮ／ＯＦＦ、図８（ｄ）は減速時燃料カットフラグ、図８（ｅ）は設定された目標空燃比、図８（ｆ）はリアＯ₂センサ２３の出力、図８（ｇ）は酸素貯蔵量、図８（ｈ）は燃料噴射量を示す。

図８に示すタイムチャートは、エンジン１０が再始動するまでは（時刻ｔ１６）、図７と同様である。減速時燃料カットの実行状態から復帰して燃料噴射を再開するとき、リアＯ₂センサ２３の出力がスライスレベルよりもリッチである場合には（Ｓ１１：ＮＯ→Ｓ１１２：ＹＥＳ）、酸素貯蔵量の推定値を算出し（Ｓ１３；図８（ｇ）の時刻ｔ１６）、燃料噴射量を算出する（Ｓ１４，Ｓ１５）。

本実施形態によれば、減速時燃料カットに対しても同様に本発明に係る燃料噴射制御装置を適用することができる。したがって、減速時燃料カットによる燃費の向上を実現しながら、燃料カット状態から復帰した後についても排ガス浄化触媒の温度や劣化等に依存せずに安定した排ガス浄化性能を発揮することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、排気通路に複数の排ガス浄化触媒を直列に設けた排気システムに適用し、各排ガス浄化触媒の下流に設けられたそれぞれのＯ₂センサの出力に応じて、燃料噴射量を算出してもよい。

本発明による燃料噴射制御装置を備えるハイブリッドエンジンシステムを示す図である。 本発明による燃料噴射制御装置を備えるエンジンの吸排気システムを示す図である。 本発明による第１実施形態の燃料噴射制御装置の制御を示すフローチャートである。 本発明による第１実施形態の燃料噴射制御装置の制御を示すタイムチャートである（停止〜始動中にリアＯ₂センサの出力がスライスレベルよりもリーンになった場合）。 本発明による第１実施形態の燃料噴射制御装置の制御を示すタイムチャートである（停止〜始動中にリアＯ₂センサの出力がスライスレベルよりもリーンにならなかった場合）。 本発明による第２実施形態の燃料噴射制御装置の制御を示すフローチャートである。 本発明による第２実施形態の燃料噴射制御装置の制御を示すタイムチャートである（停止〜始動中にリアＯ₂センサの出力がスライスレベルよりもリーンになった場合）。 本発明による第２実施形態の燃料噴射制御装置の制御を示すタイムチャートである（停止〜始動中にリアＯ₂センサの出力がスライスレベルよりもリーンにならなかった場合）。

符号の説明

１０ エンジン
２０ 排気通路
２１ 空燃比センサ
２２ 排ガス浄化触媒
２３ リアＯ₂センサ（空燃比検出手段）
３０ ＥＣＵ
３１ エンジンコントローラ
５０ 第１モーター（駆動用電動機）
ステップＳ１ 燃料カット開始予告検出手段
ステップＳ３ 燃料カット開始前目標空燃比リッチ手段
ステップＳ６，Ｓ１０，Ｓ１３ 酸素貯蔵量算出手段
ステップＳ１４，Ｓ１５ 燃料増量手段

Claims (9)

1. エンジンと、
   前記エンジンの排気通路に設けられ、排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、
   前記排ガス浄化触媒の下流に設けられ、排ガス浄化触媒から流出する排ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   燃料カットの開始の予告を検出する燃料カット開始予告検出手段と、
   燃料カットの開始の予告を検出したら、前記排ガス浄化触媒が貯蔵している酸素をすべて消費させるために、前記空燃比検出手段の出力がリッチとなるように目標空燃比をリッチにする燃料カット開始前目標空燃比リッチ手段と、
   前記空燃比検出手段の出力がリッチとなってから燃料噴射を再開する前までの間に前記排ガス浄化触媒に貯蔵される酸素貯蔵量を０を起点に算出する酸素貯蔵量算出手段と、
   前記排ガス浄化触媒の酸素貯蔵量が所定量となるように燃料を増量する燃料増量手段と、
   燃料噴射の再開時に、この増量した燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   を備えるエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 前記空燃比検出手段は、前記排ガス浄化触媒から流出する排ガス濃度のリッチ／リーンを検出するＯ₂センサである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記酸素貯蔵量算出手段は、前記空燃比検出手段の出力がリッチとなったら、前記排ガス浄化触媒の酸素貯蔵積算量をリセットし、燃料カット実行中に前記排ガス浄化触媒に貯蔵される酸素の積算量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
4. 前記燃料増量手段は、燃料噴射を再開する前に前記空燃比検出手段の出力がリッチからリーンになったときには、そのときの酸素積算量を排ガス浄化触媒の最大酸素貯蔵量とし、その最大酸素貯蔵量の半分になるように燃料を増量する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料増量手段は、燃料噴射を再開する前に前記空燃比検出手段の出力がリッチからリーンにならないときには、排ガス浄化触媒の酸素貯蔵量が、あらかじめ定められている最大酸素貯蔵量の半分になるように燃料を増量する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
6. 前記酸素貯蔵量算出手段は、前記空燃比検出手段の出力がリーンとなる前に燃料カット状態から復帰する場合には、前記排気通路を通流した新気の量に燃料カット状態から復帰してから実際に燃料噴射が開始されるまでに排出される新気の量を加えて酸素貯蔵量とする、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
7. 前記燃料増量手段は、リッチ失火空燃比を超えないように燃料を増量する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
8. 前記エンジンは駆動用電動機とともに用いられるハイブリッド車両用のエンジンであり、
   前記燃料カット開始予告は、車両が停車する前になされる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
9. 前記燃料カット開始予告は、車両が減速しているときになされる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。

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