JP4747809B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特にエンジンの自動停止後の再始動時における排気エミッションの悪化を防止する技術に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine, and more particularly to a technique for preventing deterioration of exhaust emission when restarting after an automatic engine stop.

従来のエンジンの排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。この装置は、エンジンのアイドルストップ機構を搭載した車両やハイブリッド車両において、エンジンの自動停止直前に空燃比を意図的にリッチ側へと遷移させるとともに、自動停止後の再始動時には空燃比がリーン側となるよう燃料噴射を行うことで、再始動時における触媒の酸素ストレージ量を早期に中立状態（高い浄化率が得られる理論空燃比相当）に復帰させて排気エミッションの悪化を防止するようにしている。
特開２００３−１４８２０１号公報 As a conventional engine exhaust gas purification device, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. This device intentionally shifts the air-fuel ratio to the rich side immediately before the engine is automatically stopped in a vehicle or hybrid vehicle equipped with an engine idle stop mechanism, and the air-fuel ratio is on the lean side when restarting after the automatic stop. By injecting the fuel so that the amount of oxygen is reduced, the oxygen storage amount of the catalyst at the time of restarting is quickly returned to the neutral state (equivalent to the theoretical air-fuel ratio at which a high purification rate is obtained) to prevent the exhaust emission from deteriorating. Yes.
JP 2003-148201 A

しかし、上記従来の技術は、例えばエンジンを空転させて（空回しさせて）吸気負圧を発達させて良好な始動性を確保しようとする場合には、もはや適用することができない。
すなわち、再始動時のエンジンの空転(空回し)によって触媒に空気が流れて、触媒の酸素ストレージ量が増加(空燃比リッチ相当状態から空燃比リーン相当の状態へと変化）してしまうため、単に再始動時の空燃比をリーンとするだけでは、触媒内が酸素過剰の状態となって酸素ストレージ量を中立状態に復帰させることができず、再始動時に排気エミッションが悪化してしまうからである。 However, the above conventional technique can no longer be applied when, for example, the intake negative pressure is developed by causing the engine to idle (i.e., idling) to ensure good startability.
That is, because the engine idling (revolution) at the time of restart causes air to flow through the catalyst, and the oxygen storage amount of the catalyst increases (changes from the air-fuel ratio rich state to the air-fuel ratio lean state). If the air-fuel ratio at the time of restart is simply made lean, the inside of the catalyst will be in an excessive oxygen state, and the oxygen storage amount cannot be returned to the neutral state, and exhaust emissions will deteriorate at the time of restart. is there.

本発明は、このような従来の問題に着目してなされたもので、エンジンの自動停止後の再始動にエンジンが空転（空回り）するような場合であっても、再始動時における排気エミッションの悪化を効果的に防止することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and even when the engine is idling (i.e., idling) during restart after the engine is automatically stopped, the exhaust emission at the time of restart is reduced. The purpose is to effectively prevent deterioration.

このため、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され、酸素ストレージ機能を有する排気浄化触媒と、前記エンジンの運転条件を検出するエンジン運転条件検出手段と、所定の空燃比となるように燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、所定のエンジン運転条件において前記エンジンの自動停止及びその後の再始動を行う自動停止・再始動手段と、を含んで構成され、前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの自動停止直前においては、空燃比がリッチとなるように燃料噴射量を設定する一方、前記エンジンの自動停止後の再始動時においては、エンジン停止から燃料噴射前までのエンジン空回し回数に応じて、前記再始動時の燃料噴射量を設定することを特徴とする。ここで、自動停止時に排気浄化触媒内が理論空燃比相当の中立状態となるように、自動停止直前の燃料噴射量を設定するのが望ましく、再始動時の燃料噴射量は、エンジン空回し回数が多いほど、多く設定するのが望ましい。 For this reason, an engine exhaust gas purification apparatus according to the present invention is provided in an exhaust passage of an engine and has an oxygen purification function, an engine operation condition detection means for detecting the engine operation condition, A fuel injection control means for injecting fuel to achieve an air-fuel ratio; and an automatic stop / restart means for automatically stopping and restarting the engine under predetermined engine operating conditions. injection control means, in the automatic stop immediately before the engine, while the air-fuel ratio to set the fuel injection amount so as to be rich at the time of restart after the automatic stop of the engine until the fuel injection from the engine stop The fuel injection amount at the time of restart is set according to the number of idling of the engine. Here, it is desirable to set the fuel injection amount immediately before the automatic stop so that the exhaust purification catalyst is in a neutral state equivalent to the stoichiometric air-fuel ratio at the time of automatic stop, and the fuel injection amount at the time of restart is the number of engine idling times It is desirable to set more as there are more.

本発明によると、エンジンの自動停止直前においては、空燃比がリッチとなるように燃料噴射量を設定することにより、エンジン停止時の燃料カット、エンジンの空回し（空転）によってエンジン停止時の排気浄化触媒内がリーンになる（酸素ストレージ量が中立状態よりも多くなる）ことを防止することができる。
また、自動停止後の再始動時においては、燃料噴射前のエンジンの空回し回数に応じて燃料噴射量を設定するので、かかる空回しによって排気浄化触媒内がリーンになる分を、燃料噴射量の増量により相殺して、再始動時に排気浄化触媒内がリーンになることを防止することができる。これにより、自動停止を行うエンジンにおいて、自動停止後の再始動時に排気浄化触媒（の酸素ストレージ量）を速やかに中立状態とすることができ、再始動時の排気エミッションの悪化を効果的に防止することができる。 According to the present invention, immediately before the engine is automatically stopped, the fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio becomes rich, so that the fuel is cut when the engine is stopped, and the exhaust when the engine is stopped due to idling (idling) of the engine. It is possible to prevent the inside of the purification catalyst from becoming lean (the amount of oxygen storage becomes larger than that in the neutral state).
Further, at the time of restart after the automatic stop, the fuel injection amount is set according to the number of idling of the engine before fuel injection. It is possible to prevent the inside of the exhaust purification catalyst from becoming lean at the time of restart. As a result, in an engine that automatically stops, the exhaust purification catalyst (the amount of oxygen storage) can be quickly neutralized when restarting after the automatic stop, effectively preventing deterioration of exhaust emissions during restart. can do.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン１の概略構成を示している。エンジン１に吸入される空気は、エアクリーナ２を通過後、エアフローメータ３で流量を計測されて電制スロットル弁４に導かれる。この電制スロットル弁４で吸入空気量の制御が行われる。吸入空気は、その後、吸気コレクタ５、吸気マニホールド６を通り、吸気弁７を介して燃焼室８内に導入される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine 1 according to an embodiment of the present invention. The air taken into the engine 1 passes through the air cleaner 2, is measured for flow rate by the air flow meter 3, and is guided to the electric throttle valve 4. The electric throttle valve 4 controls the intake air amount. Thereafter, the intake air passes through the intake collector 5 and the intake manifold 6 and is introduced into the combustion chamber 8 via the intake valve 7.

燃焼噴射弁９は、燃焼室８内の吸入空気に対して燃料を噴射して混合気を形成し、点火プラグ１０は、この混合気を着火燃焼させる。そして、燃焼排気は、排気弁１１を介して排気通路１２へと排出される。
排気通路１２には、排気浄化触媒１３が設けられている。この排気浄化触媒１３は、例えば、白金（Ｐｔ）−ロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）−ロジウム系の貴金属（触媒成分）と、セリア（ＣｅＯ２）やランタン（Ｌａ）などの添加物（助触媒）とが担持された三元触媒であり、理論空燃比（酸素ストレージ量が理論空燃比相当の中立状態）において、排気中の有害成分であるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを高い効率で浄化する。 The combustion injection valve 9 injects fuel to the intake air in the combustion chamber 8 to form an air-fuel mixture, and the spark plug 10 ignites and burns this air-fuel mixture. Then, the combustion exhaust is discharged to the exhaust passage 12 through the exhaust valve 11.
An exhaust purification catalyst 13 is provided in the exhaust passage 12. The exhaust purification catalyst 13 includes, for example, platinum (Pt) -rhodium (Rh), palladium (Pd) -rhodium-based noble metal (catalyst component), and additives (assistant) such as ceria (CeO 2 ) and lanthanum (La). The catalyst is a three-way catalyst, and at a theoretical air-fuel ratio (the oxygen storage amount is in a neutral state equivalent to the theoretical air-fuel ratio), harmful components in exhaust gas such as CO, HC, and NOx are purified with high efficiency.

排気浄化触媒１３の上流側には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１４が設けられており、エンジン１を理論空燃比で運転するときには、燃料噴射制御に際し、この酸素濃度センサ１４の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御が実行される。
ここで、電制スロットル４、燃料噴射弁９及び点火プラグ１０は、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０によって駆動される。 An oxygen concentration sensor 14 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided on the upstream side of the exhaust purification catalyst 13. When the engine 1 is operated at the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration sensor 14 is used for fuel injection control. Air-fuel ratio feedback control based on the output signal is executed.
Here, the electric control throttle 4, the fuel injection valve 9 and the spark plug 10 are driven by an engine control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20.

ＥＣＵ２０には、エアフローメータ３により検出される吸入空気量Ｑａ、酸素濃度センサ１４の出力信号のほか、アクセルペダルセンサ２１により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ２２により検出されるエンジン回転速度Ｎｅ、水温センサ２３により検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗ、吸気圧センサ２４により検出される吸気圧力Ｐａ，車速センサ２５により検出される車速Ｖ、ブレーキセンサ２６により検出されるブレーキ（図示省略）の作動（ＯＮ／ＯＦＦ）、シフトレバー位置センサ２７により検出される自動変速機（図示省略）のシフトレバー位置などが入力される。   In addition to the intake air amount Qa detected by the air flow meter 3 and the output signal of the oxygen concentration sensor 14, the ECU 20 includes an accelerator opening APO detected by the accelerator pedal sensor 21 and an engine rotation speed detected by the crank angle sensor 22. Ne, the engine coolant temperature Tw detected by the water temperature sensor 23, the intake pressure Pa detected by the intake pressure sensor 24, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 25, and the brake (not shown) detected by the brake sensor 26. Operation (ON / OFF), a shift lever position of an automatic transmission (not shown) detected by the shift lever position sensor 27, and the like are input.

そして、ＥＣＵ２０は、通常運転時においては、主にアクセル開度ＡＰＯに基づいてエンジン１の要求トルクを算出ｔＴｅし、この要求トルクｔＴｅ、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン冷却水温度Ｔｗ等に基づいて目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。この目標当量比ＴＦＢＹＡは空気過剰率λの逆数であり、理論空燃比では１．０、リーン空燃比では１より小さな値、リッチ空燃比では１より大きな値をとる。そして、かかる目標当量比ＴＦＢＹＡを実現するために必要な空気量を得るように電制スロットル弁４を駆動する。   Then, during normal operation, the ECU 20 calculates the required torque of the engine 1 mainly based on the accelerator opening APO, and based on the required torque tTe, the engine rotational speed Ne, the engine coolant temperature Tw, and the like. The equivalent ratio TFBYA is calculated. This target equivalent ratio TFBYA is the reciprocal of the excess air ratio λ, and is 1.0 for the theoretical air-fuel ratio, a value smaller than 1 for the lean air-fuel ratio, and a value larger than 1 for the rich air-fuel ratio. Then, the electric throttle valve 4 is driven so as to obtain an air amount necessary for realizing the target equivalent ratio TFBYA.

また、吸入空気量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅとから、基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋ；定数）を算出し、これに目標当量比ＴＦＢＹＡを乗算することで最終的な燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×ＣＯＥＦ（ＣＯＥＦ；各種補正係数）を演算する。そして、この最終的な燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の燃料噴射パルス信号を出力して燃料噴射弁９を駆動する。なお、点火プラグ１０による点火時期は、エンジン回転速度Ｎｅ及び要求トルクｔＴｅ等に基づいて制御される。   Further, the basic fuel injection amount Tp = K × Qa / Ne (K; constant) is calculated from the intake air amount Qa and the engine rotational speed Ne, and this is multiplied by the target equivalent ratio TFBYA to obtain the final fuel injection. The amount Ti = Tp × TFBYA × COEF (COEF; various correction coefficients) is calculated. The fuel injection valve 9 is driven by outputting a fuel injection pulse signal having a pulse width corresponding to the final fuel injection amount Ti. The ignition timing by the spark plug 10 is controlled based on the engine speed Ne, the required torque tTe, and the like.

さらに、ＥＣＵ２０は、所定のアイドルストップ条件が成立した場合には、エンジン１を自動停止させるアイドルストップを実行するとともに、アイドルストップ実行中に所定のアイドルストップ解除条件が成立した場合には、アイドルストップを解除して自動的にスタータ１５を駆動してエンジン１を再始動させる、いわゆるアイドルストップ（自動停止・再始動）制御を行う。   Further, the ECU 20 executes an idle stop for automatically stopping the engine 1 when a predetermined idle stop condition is satisfied, and when the predetermined idle stop release condition is satisfied during the idle stop execution. Is released and the starter 15 is automatically driven to restart the engine 1, so-called idle stop (automatic stop / restart) control is performed.

以下、本実施形態におけるアイドルストップ（自動停止・再始動）制御について説明する。
まず、図２は、アイドルストップ（自動停止）時の制御内容を示すフローチャートである。図２において、Ｓ１１では、所定のアイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する。アイドルストップ条件が成立していればＳ１２に進み、成立していなければ本フローを終了する。なお、本実施形態においては、（１）シフトレバー位置がＤレンジであること、（２）車速がゼロ（ほぼゼロ）であること、及び（３）ブレーキが作動していること（ＯＮであること）をアイドルストップ条件の成立としているが、これに限定されるものではない。 Hereinafter, idle stop (automatic stop / restart) control in the present embodiment will be described.
First, FIG. 2 is a flowchart showing the contents of control during idle stop (automatic stop). In FIG. 2, in S11, it is determined whether or not a predetermined idle stop condition is satisfied. If the idle stop condition is satisfied, the process proceeds to S12, and if not satisfied, this flow ends. In this embodiment, (1) the shift lever position is in the D range, (2) the vehicle speed is zero (almost zero), and (3) the brake is operating (ON). The idle stop condition is satisfied, but the present invention is not limited to this.

Ｓ１２では、アイドルストップフラグｆｉＳＴＯＰを設定し（ｆｉＳＴＯＰ＝１とし）、エンジン１を停止（自動停止）させるための所定の処理を開始する。
Ｓ１３では、空燃比制御の目標当量比ＴＦＢＹＡをあらかじめ設定されたリッチ側の所定値φＲＩＣＨ（＞１．０）とする。これにより、エンジン停止直前の所定時間、空燃比（混合比）がリッチとなるように燃料噴射量が設定されることとなり、排気浄化触媒１３の酸素ストレージ量を消費した（理論空燃比相当の中立状態から空燃比リッチ相当側へと変化した）後に、エンジン１が停止することになる。なお、リッチ側の所定値φＲＩＣＨは、エンジン停止直前に燃料カットが行われ、その後にエンジン１が空転（空回り）して排気浄化触媒１３に空気が流れても、エンジン停止時における排気浄化触媒１３の酸素ストレージ量が中立状態となるような値として設定される。そのため、リッチ側の所定値φＲＩＣＨは、車両ごとの実験やシミュレーションによってあらかじめ求めておくようにする。 In S12, an idle stop flag f iSTOP is set (f iSTOP = 1), and a predetermined process for stopping (automatically stopping) the engine 1 is started.
In S13, the target equivalence ratio TFBYA of the air-fuel ratio control is set to a preset rich-side predetermined value φ RICH (> 1.0). As a result, the fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio (mixing ratio) becomes rich for a predetermined time immediately before the engine is stopped, and the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst 13 is consumed (neutral equivalent to the theoretical air-fuel ratio). After changing from the state to the air-fuel ratio rich side), the engine 1 is stopped. The predetermined value φ RICH on the rich side is the exhaust purification catalyst when the engine is stopped even if the fuel cut is performed immediately before the engine is stopped, and then the engine 1 idles (is idle) and air flows to the exhaust purification catalyst 13. The value is set so that the oxygen storage amount of 13 is neutral. Therefore, the rich-side predetermined value φRICH is obtained in advance by experiments and simulations for each vehicle.

そして、Ｓ１４では、燃料カットが行われ、その後にエンジン１は停止する。
次の図３は、アイドルストップ解除（再始動）時の制御内容を示すフローチャートである。図３において、Ｓ２１では、アイドルストップフラグｆｉＳＴＯＰが設定されているか否かを判定する。フラグが設定されていれば（ｆｉＳＴＯＰ＝１であれば）Ｓ２２に進み、設定されていなければ（ｆｉＳＴＯＰ＝０であれば）本フローを終了する。 And in S14, a fuel cut is performed and the engine 1 stops after that.
Next, FIG. 3 is a flowchart showing the control contents at the time of idle stop release (restart). In FIG. 3, in S21, it is determined whether or not the idle stop flag f iSTOP is set. If the flag is set (if f iSTOP = 1), the process proceeds to S22. If the flag is not set (if f iSTOP = 0), this flow ends.

Ｓ２２では、所定のアイドルストップ解除条件が成立しているか否かを判定する。アイドルストップ解除条件が成立していればＳ２３に進み、成立していなければ本フローを終了する（アイドルストップを継続する）。なお、本実施形態においては、（１）ブレーキがＯＦＦされたこと、又は（２）ドライバーによる発進操作（アクセル操作等）があったことをアイドルストップ解除条件の成立としているが、これに限定されるものではない。   In S22, it is determined whether or not a predetermined idle stop cancellation condition is satisfied. If the idle stop cancellation condition is satisfied, the process proceeds to S23, and if not satisfied, this flow is ended (the idle stop is continued). In this embodiment, (1) the brake is turned off, or (2) the start operation (accelerator operation, etc.) by the driver is defined as the establishment of the idle stop cancellation condition, but the present invention is not limited to this. It is not something.

Ｓ２３では、アイドルストップフラグｆｉＳＴＯＰを解除し（ｆｉＳＴＯＰ＝０とし）、エンジン１を始動（再始動）させるための所定の処理を開始する。なお、本実施形態においては、かかるエンジン再始動時の処理として、まずは、燃料噴射を開始するまでにスタータ１５によってエンジン１を空転（空回し）させて吸気負圧（Ｂｏｏｓｔ）を発達させるようにしている。 In S23, the idle stop flag f iSTOP is canceled (f iSTOP = 0), and a predetermined process for starting (restarting) the engine 1 is started. In the present embodiment, as a process at the time of restarting the engine, first, the engine 1 is idled (turned idle) by the starter 15 until the fuel injection is started to develop the intake negative pressure (Boost). ing.

Ｓ２４では、吸気負圧が所定値となったか否かを判定する。所定値となっていればＳ２５に進み、所定値となっていなければエンジン１の空転（空回し）を継続する。かかる所定値は、良好なエンジン始動を行うための値としてあらかじめ実験等により求めたものである。
Ｓ２５では、再始動時の燃料噴射量を設定する。本実施形態では、吸気負圧が所定値となるまでのエンジン空転回数（空回し回数）に応じて燃料噴射量を設定する。具体的には、エンジン空転回数に基づいて、図４に示すようなテーブルを検索して燃料増量率Ｋｆを算出し、目標当量比ＴＦＢＹＡ＝１．０（理論空燃比相当値）×（１＋Ｋｆ）とする。かかる燃料増量率Ｋｆは、排気浄化触媒１３の酸素ストレージ量を中立状態に復帰させるために必要な増量率であり、図４に示すように、エンジン１の空転回数が多いほど、高く設定される。これは、エンジン空転回数が多いほど排気浄化触媒１３内に流れる空気量も多くなり（破線参照）、排気浄化触媒１３の酸素ストレージ量が増加する（空燃比リーン相当側へと変化する）ためである。これにより、エンジン空転により排気浄化触媒１３内の状態がリーン側となる分を燃料噴射量の増量によって理論空燃比相当にできる（酸素ストレージ量が多すぎる状態から中立状態へと復帰させることができる）。 In S24, it is determined whether or not the intake negative pressure has reached a predetermined value. If it is the predetermined value, the process proceeds to S25, and if it is not the predetermined value, the idling (idling) of the engine 1 is continued. Such a predetermined value is obtained in advance by an experiment or the like as a value for good engine starting.
In S25, the fuel injection amount at the time of restart is set. In the present embodiment, the fuel injection amount is set according to the number of idling of the engine (the number of idling) until the intake negative pressure reaches a predetermined value. Specifically, based on the number of idling of the engine, a table as shown in FIG. 4 is searched to calculate the fuel increase rate Kf, and the target equivalent ratio TFBYA = 1.0 (theoretical air-fuel ratio equivalent value) × (1 + Kf) And The fuel increase rate Kf is an increase rate necessary for returning the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst 13 to the neutral state, and is set higher as the number of idling of the engine 1 increases as shown in FIG. . This is because the amount of air flowing into the exhaust purification catalyst 13 increases as the number of idling of the engine increases (see the broken line), and the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst 13 increases (changes to the air-fuel ratio lean equivalent side). is there. As a result, the amount of the state in the exhaust purification catalyst 13 that becomes lean due to idling of the engine can be made equivalent to the theoretical air-fuel ratio by increasing the fuel injection amount (can be returned from the state where the oxygen storage amount is excessive to the neutral state). ).

そして、かかる再始動時の燃料噴射を実行した後、Ｓ２６では、通常運転時の燃料噴射制御（空燃比制御）に移行する。
図５は、アイドルストップ制御実行時の状態を示したタイミングチャートである。
アイドルストップ条件が成立してエンジン停止処理（アイドルストップ処理）が開始されると、空燃比制御における目標当量比ＴＦＢＹＡが理論空燃比相当値（１．０）よりもリッチ側のφＲＩＣＨ（＞１．０）に設定される（時刻ｔ１）。これにより、アイドルストップ直前において、空燃比がリッチとなるような燃料噴射制御が行われ（燃料噴射量が設定され）、その結果、排気浄化触媒１３の酸素ストレージ量が消費される（減少して中立状態から空燃比リッチ相当側となる）（時刻ｔ２）。 Then, after executing the fuel injection at the time of restart, in S26, the routine proceeds to fuel injection control (air-fuel ratio control) at the time of normal operation.
FIG. 5 is a timing chart showing a state when the idle stop control is executed.
When the engine stop process (idle stop process) is started when the idle stop condition is satisfied, the target equivalent ratio TFBYA in the air-fuel ratio control is richer than the theoretical air-fuel ratio equivalent value (1.0) φ RICH (> 1) .0) (time t1). As a result, fuel injection control is performed so that the air-fuel ratio becomes rich immediately before idling stop (the fuel injection amount is set), and as a result, the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst 13 is consumed (decrease). (From the neutral state, the air-fuel ratio rich side is reached) (time t2).

そして、燃料カット後（燃料噴射停止後）のエンジン１の空転（空回し）によって排気浄化触媒１３内に空気が流れることで、排気浄化触媒１３の酸素ストレージ量が増加してエンジン停止時には中立状態となる（時刻ｔ３）。
その後、アイドルストップ解除条件が成立してエンジン再始動処理が開始されると（時刻ｔ４）、燃料噴射開始までの間、始動性を向上させるべく、エンジン１を空転（空回し）させて吸気負圧（Ｂｏｏｓｔ）を発達させる。 Then, air flows into the exhaust purification catalyst 13 due to idling (idling) of the engine 1 after fuel cut (after fuel injection is stopped), so that the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst 13 is increased, and the neutral state is established when the engine is stopped. (Time t3).
Thereafter, when the idle stop cancellation condition is satisfied and the engine restart process is started (time t4), the engine 1 is idled (turned idle) to improve the startability until the start of fuel injection, and the intake negative Develop pressure.

吸気負圧が目標値（所定値）となるまでエンジン１の空転（空回し）が行われるが、この空転（空回し）によって排気浄化触媒１３内に空気が流れるため、（アイドルストップ時に）中立状態となっていた酸素ストレージ量が増加して空燃比リーン相当側に変化してしまう。ここで、エンジン１の空転回数（空回し回数）によって排気浄化触媒１３内に流れる空気量（酸素ストレージ量の増加量）は異なるから、本実施形態では、この空転回数に応じて燃料増加率を設定し（図４参照）、これを目標当量比ＴＦＢＹＡに反映させている（時刻ｔ５、ｔ６、ｔ７）。これにより、エンジン１の自動停止後の再始動時に、燃料噴射開始前のエンジン空転回数（空回し回数）に応じて燃料噴射量が設定され、排気浄化触媒１３内がリーンとなった分（酸素ストレージ量が増加した分）を燃料の増量によって相殺して中立状態（理論空燃比相当）に復帰させることができる。この結果、エンジン再始動時に、速やかに排気浄化触媒１３を高い浄化率の状態にすることができ、排気エミッションの悪化を効果的に防止できる。なお、その後は、基本的には、目標当量比ＴＦＢＹＡ＝１．０とする通常の制御に移行する。   The engine 1 is idling (idling) until the intake negative pressure reaches the target value (predetermined value). Since the idling (idling) causes air to flow into the exhaust purification catalyst 13, it is neutral (during idle stop). The oxygen storage amount in the state increases and changes to the air-fuel ratio lean side. Here, since the amount of air flowing in the exhaust purification catalyst 13 (the amount of increase in the oxygen storage amount) varies depending on the number of idling of the engine 1 (the number of idling), in this embodiment, the fuel increase rate is set according to the number of idling. This is set (see FIG. 4), and this is reflected in the target equivalent ratio TFBYA (time t5, t6, t7). As a result, when the engine 1 is restarted after being automatically stopped, the fuel injection amount is set according to the number of idling of the engine (the number of idling) before the start of fuel injection, and the amount in which the exhaust purification catalyst 13 becomes lean (oxygen) The amount of storage increased) can be offset by the increase in fuel, and the neutral state (corresponding to the theoretical air-fuel ratio) can be restored. As a result, when the engine is restarted, the exhaust purification catalyst 13 can be quickly brought into a high purification rate state, and exhaust emission deterioration can be effectively prevented. After that, basically, the routine shifts to normal control with the target equivalent ratio TFBYA = 1.0.

本実施形態によると、次のような効果を有する。
すなわち、エンジンの自動停止直前においては、空燃比がリッチとなるように燃料噴射量を設定することによって、自動停止直前の排気浄化触媒内を空燃比リッチ相当にしておく（酸素ストレージ量を消費しておく）ので、エンジン停止時の燃料カット（燃料噴射の停止）やエンジンの空転（空回り）によって排気浄化触媒内が空燃比リーン相当（酸素ストレージ量が過剰）となるのを防止できる。 The present embodiment has the following effects.
That is, immediately before the engine is automatically stopped, by setting the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes rich, the exhaust purification catalyst immediately before the automatic stop is made equivalent to the air-fuel ratio rich (consumption of oxygen storage amount). Therefore, it is possible to prevent the exhaust purification catalyst from becoming equivalent to an air-fuel ratio lean (excessive oxygen storage amount) due to fuel cut (stop of fuel injection) or idling (idle) of the engine when the engine is stopped.

特に、エンジン自動停止直前の目標当量比ＴＦＢＹＡを、あらかじめ実験等によって求めたリッチ側の所定値φＲＩＣＨとすることにより、エンジン停止時の排気浄化触媒（の酸素ストレージ量）を中立状態とすること（つまり、エンジン停止時の排気浄化触媒を常に高い浄化率の状態（理想的な状態）とすること）ができる。
そして、自動停止後の再始動時においては、エンジンを空転（空回し）させて吸気負圧を発達させる一方、このエンジンの空転回数（空回し回数）に応じて燃料噴射量を設定するので、再始動時の燃料噴射前のエンジン空転（空回し）によって生じる排気浄化触媒内のリーン化を、燃料の増量分で相殺して、速やかに中立状態に復帰させることができる。これにより、エンジン再始動時における排気エミッションの悪化を効果的に防止することができる。なお、エンジン再始動時の燃料噴射量は、エンジン空転回数（空回し回数）が多いほど、多くなるように設定される（燃料増量率が高く設定される）。これは、エンジン空転回数（空回し回数）によって排気浄化触媒内がリーン化するレベルが異なるからであり、これに対応させたものである。 In particular, the target equivalent ratio TFBYA automatic engine immediately before stopping, by a predetermined value phi RICH richer determined in advance by experiment or the like, the engine is stopped when the exhaust purification catalyst (oxygen storage amount) to be the neutral state (That is, the exhaust purification catalyst when the engine is stopped can always be in a high purification rate state (ideal state)).
And at the time of restart after automatic stop, while the engine is idling (idling) to develop the intake negative pressure, the fuel injection amount is set according to the idling number of times (idling number) of the engine, Leaning in the exhaust purification catalyst caused by idling of the engine before fuel injection at the time of restart (cancellation) can be offset by the increased amount of fuel and quickly returned to the neutral state. Thereby, it is possible to effectively prevent the exhaust emission from deteriorating when the engine is restarted. It should be noted that the fuel injection amount at the time of engine restart is set to increase as the number of engine idling (number of idling) increases (the fuel increase rate is set higher). This is because the level at which the exhaust purification catalyst becomes lean differs depending on the number of idling of the engine (the number of idling), and this corresponds to this.

なお、以上説明した実施形態は、アイドルストップ（自動停止・再始動）機構を搭載したエンジンのみならず、電動モータとともにハイブリッド車両の動力源を構成するエンジンについても適用できることはもちろんである。   The embodiment described above can be applied not only to an engine equipped with an idle stop (automatic stop / restart) mechanism, but also to an engine that constitutes a power source of a hybrid vehicle together with an electric motor.

本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the engine concerning one embodiment of the present invention. アイドルストップ（自動停止)時の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content at the time of idle stop (automatic stop). 再始動時の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content at the time of restart. 再始動時のエンジン空転回数（空回し回数）、触媒内流入空気量（酸素吸着量）及び燃料増量率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of engine idling at the time of a restart (number of idling), the inflow air amount (oxygen adsorption amount) in a catalyst, and a fuel increase rate. アイドルストップ（自動停止・再始動）制御実行時の状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the state at the time of idle stop (automatic stop and restart) control execution.

符号の説明Explanation of symbols

１…エンジン、３…エアフローメータ、４…電制スロットル弁、９…燃料噴射弁、１０…点火プラグ、１２…排気通路、１３…排気浄化触媒、１４…酸素濃度センサ、１５…スタータ、２０…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、２１…アクセルペダルセンサ、２２…クランク角センサ、２３…水温センサ、２４…吸気圧センサ、２５…車速センサ、２６…ブレーキセンサ、２７…シフトレバー位置センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 3 ... Air flow meter, 4 ... Electric throttle valve, 9 ... Fuel injection valve, 10 ... Spark plug, 12 ... Exhaust passage, 13 ... Exhaust gas purification catalyst, 14 ... Oxygen concentration sensor, 15 ... Starter, 20 ... Engine control unit (ECU), 21 ... accelerator pedal sensor, 22 ... crank angle sensor, 23 ... water temperature sensor, 24 ... intake pressure sensor, 25 ... vehicle speed sensor, 26 ... brake sensor, 27 ... shift lever position sensor

Claims (5)

エンジンの排気通路に配設され、酸素ストレージ機能を有する排気浄化触媒と、
前記エンジンの運転条件を検出するエンジン運転条件検出手段と、
所定の空燃比となるように燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、
所定のエンジン運転条件において前記エンジンの自動停止及びその後の再始動を行う自動停止・再始動手段と、を含んで構成され、
前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの自動停止直前においては空燃比がリッチとなるように燃料噴射量を設定する一方、
前記エンジンの自動停止後の再始動時においては、エンジン停止から燃料噴射前までのエンジン空回し回数に応じて、前記再始動時の燃料噴射量を設定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage of the engine and having an oxygen storage function;
Engine operating condition detecting means for detecting the operating condition of the engine;
Fuel injection control means for injecting fuel so as to achieve a predetermined air-fuel ratio;
Automatic stop / restart means for performing automatic stop and subsequent restart of the engine under predetermined engine operating conditions,
The fuel injection control means sets the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes rich immediately before the automatic stop of the engine,
During a restart after the automatic stop of the engine in response to engine idle times from the engine stop before the fuel injection, exhaust gas purification apparatus for an engine, which comprises setting the fuel injection amount at the restart . 前記燃料噴射制御手段は、前記エンジンの自動停止時に前記排気浄化触媒内が理論空燃比相当の中立状態となるように、前記エンジンの自動停止直前の燃料噴射量を設定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。   The fuel injection control means sets the fuel injection amount immediately before the engine is automatically stopped so that the exhaust purification catalyst is in a neutral state equivalent to the stoichiometric air-fuel ratio when the engine is automatically stopped. Item 1. An exhaust emission control device for an engine according to Item 1. 前記燃料噴射制御手段は、前記再始動時において、前記燃料噴射前のエンジン空回し回数が多いほど、前記再始動時の燃料噴射量を多く設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンジンの排気浄化装置。   3. The fuel injection control means sets the fuel injection amount at the time of restart as the number of engine idling before the fuel injection increases at the time of restart. The engine exhaust gas purification apparatus as described. 前記燃料噴射制御手段は、前記排気浄化触媒内が理論空燃比相当の中立状態となるように、前記再始動時の燃料噴射量を設定することを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust purification according to claim 3, wherein the fuel injection control means sets the fuel injection amount at the time of restart so that the inside of the exhaust purification catalyst becomes a neutral state equivalent to a theoretical air-fuel ratio. apparatus. 前記エンジンは、電動モータとともにハイブリッド車両の動力源を構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the engine constitutes a power source of a hybrid vehicle together with an electric motor.
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