JP4876090B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、排気浄化触媒に含まれる白金の再生制御を行う内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、高温の排気ガスに長時間晒されて粒成長した白金粒子を、比較的低い温度領域であっても短時間で微細な白金粒子に再分散させて触媒活性を復活させることが可能な排ガス浄化用触媒の再生方法が開示されている。

特開２００７−２９７６８号公報 特開平４−２３２３５５号公報 特開２００４−１３２１８５号公報

上記従来技術が記載された公報では、触媒活性を復活可能な上記排ガス浄化用触媒を内燃機関の排気系に適用した際に、如何にして効率的な白金の再生制御を行うかという点についてまでは十分に考慮されていない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、触媒活性を復活可能な排気浄化触媒を備える内燃機関において、排気浄化触媒に含まれる白金の再生制御の効率化を良好に図ることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
アルカリ土類金属元素および希土類元素からなる群から選択される少なくとも１つの元素と、ジルコニアおよび／またはアルミナとの複合酸化物を含む担体を有し、当該担体に担時された白金を含む排気浄化触媒と、
前記白金の粒成長の進行度合いを推定する触媒劣化推定手段と、
前記白金の粒成長の前記進行度合いが所定の進行度合いに達したか否かを判別する劣化進行度合判別手段と、
粒成長の進んだ前記白金を再分散させて再生する再生制御を実行する再生制御実行手段とを備え、
前記再生制御実行手段は、前記進行度合いが前記所定の進行度合いに達する時点までの間に、前記排気浄化触媒に対して酸素供給を開始する酸素供給手段を含み、
前記所定の進行度合いは、前記再生制御における前記白金の再生効率が低下し始める状態にまで前記白金の粒成長が進行した状態であることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記酸素供給手段は、前記進行度合いが前記所定の進行度合いに達した時点で、前記排気浄化触媒に対して酸素供給を開始することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記再生制御実行手段は、前記白金の再生に必要な酸素量を前記排気浄化触媒に供給した時点で、前記排気浄化触媒への酸素の供給を停止する酸素供給停止手段を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記酸素供給手段による酸素供給に先立って、前記排気浄化触媒に付着している硫黄を脱離させる硫黄脱離制御を実行する硫黄脱離制御実行手段を更に備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関を回転駆動可能なモータを更に備え、
前記酸素供給手段は、前記モータによって前記内燃機関を空転させることにより、前記排気浄化触媒に対して酸素を供給する手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、当該モータの駆動によって前記排気浄化触媒に対して酸素の供給を行っている間、前記内燃機関の再始動を禁止する再始動禁止手段を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、再生制御における白金の再生効率が低下し始める状態にまで白金の粒成長が進行した状態になるまでの間に、再生制御のための酸素供給が排気浄化触媒に対して実行される。上記再生効率は、白金の粒成長の進行度合いが比較的小さい間は高く維持されるという特性を有している。このため、本発明によれば、白金の粒成長の進行に伴う再生効率の変化を考慮して、当該再生制御の効率化を良好に図ることができる。

第２の発明によれば、再生制御における白金の再生効率が低下し始める状態にまで白金の粒成長が進行した時点で、排気浄化触媒に対して酸素供給が開始される。上記再生効率は、白金の粒成長が一定レベルよりも進行した時点で急激に低下するという特性を有している。また、上記再生制御は、対象となる排気浄化触媒の雰囲気を酸素供給によって大きくリーン化する処理であり、内燃機関における通常時の制御から外れた制御になる。従って、再生制御の実行時間は、できるだけ減らしたい。本発明によれば、再生効率が低下し始める状態になるまで白金の粒成長が進行するのを待ってから再生制御が行われるようになるので、再生制御の実行頻度を良好に減らしつつ、効率良く再生制御が行えるようになる。

第３の発明によれば、白金の再生に必要な酸素量だけを供給しないようにすることで、他の触媒構成材料の劣化を少なくしつつ、白金を再生させることができるようになる。

排気浄化触媒への硫黄の付着は、白金の再生効率を低下させる要因となる。第４の発明によれば、再生制御の実施に先立ち、当該再生制御の対象となる排気浄化触媒から硫黄を脱離させて取り除くことができるので、より効率的に再生制御を行うことができるようになる。

上記再生制御の実行には、分オーダーという比較的長い時間を要するので、実効のある再生制御を行うには、短期間で間欠的に行う手法は好ましくないといえる。第５の発明によれば、モータの駆動によって排気浄化触媒に対して酸素の供給を行っている間は内燃機関の再始動が禁止されるので、再生制御の実行を優先的に継続して行えるようになる。このため、実効のある再生制御を行える時間を確保できるようになる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関システムを説明するための概略図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。より具体的には、この内燃機関１０は、理論空燃比（ストイキ）となるように行う制御を空燃比の基本制御として燃焼を行うストイキバーンエンジンであり、ここでは、内燃機関１０は、そのようなストイキバーン運転を行う内燃機関の一例として、ガソリンエンジンであるものとする。

また、図１に示すシステムは、内燃機関１０とともに或いは内燃機関１０に代えて用いる車両の動力源として、モータ１２を備えている。すなわち、図１に示すシステムは、内燃機関１０とモータ１２とを動力源とする車両用のハイブリッドシステムである。ここでは、モータ１２は、運転停止中の内燃機関１０を回転駆動（空転駆動）できるように構成されているものとする。

内燃機関１０には、排気通路１４が備えられている。排気通路１４には、筒内から排出される排気ガスの空燃比を検出するためのメインリニアＡ／Ｆセンサ（以下、単に「Ａ／Ｆセンサ」と略する）１６が配置されている。Ａ／Ｆセンサ１６は、排気ガスの空燃比に対してほぼリニアな出力を発するセンサである。

Ａ／Ｆセンサ１６よりも下流側の排気通路１４には、排気ガス中に含まれる三元成分（（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ）を浄化可能な上流側三元触媒１８が配置されている。この上流側三元触媒１８は、貴金属として白金（Ｐｔ）を含む触媒（より具体的には、Ｐｔが担時されたコート層（担体）を少なくとも１つ含む触媒）である。この三元触媒１８は、後述する所定の再生制御が実行されることによって、粒成長（シンタリング）の進んだ白金粒子を再分散させて触媒活性を復活可能に構成されている。この上流側三元触媒１８の詳細な構成および上記再生制御の詳細については、後述するものとする。以下、本明細書中においては、この上流側三元触媒１８のことを、「貴金属再生触媒１８」或いは略して単に「再生触媒１８」と称するものとする。

上流側三元触媒１８よりも下流側の排気通路１４には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発するサブＯ２センサ２０が配置されている。更に、サブＯ２センサ２０よりも下流側の排気通路１４には、排気ガス中に含まれる上記三元成分を浄化可能な下流側三元触媒２２が配置されている。尚、上流側三元触媒１８の上流側に配置される空燃比センサは、上記のメインリニアＡ／Ｆセンサ１６でなくても、サブＯ２センサ２０と同様の構成の酸素センサであってもよい。

図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)２４を備えている。ＥＣＵ２４には、上述したＡ／Ｆセンサ１６やサブＯ２センサ２０とともに内燃機関１０を制御するための各種情報（エンジン冷却水温度、吸入空気量、エンジン回転数、スロットル開度、アクセル開度など）を計測するための各種センサ（図示省略）が接続されている。また、ＥＣＵ２４には、モータ１２、スロットルバルブ２６や、燃料噴射弁、点火プラグ等の各種アクチュエータ（図示省略）が接続されている。

［貴金属再生触媒の具体的な構成の説明］
図１に示す貴金属再生触媒１８は、酸化雰囲気の下で、貴金属（白金）が担体表面に酸化物層を形成する触媒である。より具体的には、再生触媒１８は、アルカリ土類金属元素および希土類元素からなる群から選択される少なくとも１つの元素と、ジルコニアおよび／またはアルミナとの複合酸化物を含む担体を備えるとともに、貴金属として当該担体に担時されたＰｔを備えるものである。

付け加えると、貴金属再生触媒１８は、次のように構成されていることがより好ましい。尚、特開２００７−２９７６８号公報には、貴金属再生触媒１８と同様の構成を有する排気浄化触媒に関して更に詳しく記載されているため、ここでは、概要についてのみ記載する。
（１）アルカリ土類金属元素としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａが挙げられ、中でも、金属白金及び白金酸化物との相互作用が強く親和性が大きい傾向にあるという観点からＭｇ、Ｃａ、Ｂａが好ましい。また、希土類元素（及び３Ａ族元素）としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂ、Ｌｕ等が挙げられ、中でも、金属白金及び白金酸化物との相互作用が強く親和性が大きい傾向にあるという観点からＬａ、Ｃｅが好ましい。
（２）また、上記複合酸化物中のジルコニアおよび／またはアルミナの比率は、１０〜９０重量％であることが好ましく、３０〜９０重量％であることがより好ましい。
（３）また、上記複合酸化物は、酸素１ｓ軌道の結合エネルギーの値が５３１ｅＶ以下の値を示すものであることが好ましく、５３１〜５２９ｅＶの値を示すものであることが特に好ましい。
このような条件を満たす複合酸化物としては、例えば以下のもの：
ＣｅＯ２−ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３：５３０．０４ｅＶ
ＺｒＯ２−Ｌａ２Ｏ３：５３０．６４ｅＶ
ＣｅＯ２−ＺｒＯ２：５３０ｅＶ
ＣｅＯ２−ＺｒＯ２−Ｌａ２Ｏ３−Ｐｒ２Ｏ３：５２９．７９ｅＶ
が挙げられる。
（４）また、再生触媒１８が備える上記担体は、上記のような複合酸化物を含むものであればよく、他の成分としてアルミナ、ゼオライト、ジルコニア等が更に含まれていてもよい。その場合、上記担体における上記複合酸化物の比率が５０％以上であることが好ましい。
（５）また、上記担体に担持されたＰｔの担持量としては、担体にＰｔが担持されてなる排気浄化触媒においてＰｔの比率が０．０１〜１０重量％の範囲とすることが好ましく、０．１〜５重量％の範囲とすることがより好ましい。また、上記担体に、Ｐｔに加えてＰｄ、Ｒｈ等の貴金属や、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の卑金属が更に担持されていてもよく、或いはアルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素から選ばれるＮＯｘ吸蔵元素が更に担持されていてもよい。

［貴金属（Ｐｔ）の再生制御についての説明］
図２は、本発明の実施の形態１の再生制御による白金（Ｐｔ）の再生のメカニズムを説明するための図である。
本実施形態では、上記のように構成された貴金属再生触媒１８に対して、次のような再生制御を行うことによって、粒成長の進んだＰｔを再分散させて再生するようにしている。具体的には、本実施形態の再生制御では、内燃機関１０の運転が行われた結果として所定レベル以上の高温状態（好ましくは７００℃〜９００℃）にある再生触媒１８を酸化雰囲気下に置くために、酸素を供給する処理が実行される。尚、この場合の酸素の濃度は、１体積％以上であることが好ましく、１〜２０体積％であることがより好ましい。

図２（Ａ）に示す状態は、再生触媒１８が酸化雰囲気（リーン雰囲気）下に置かれた状態を示している。このような酸化雰囲気下では、再生触媒１８の担体（コート層）の表面には十分な量の酸素が存在する状態となる。ここで、再生触媒１８の上記担体に含まれる上記複合酸化物（金属酸化物）は、Ｐｔとの相互作用が強い。このため、粒成長して粗大化した状態で担持されているＰｔ粒子の表面が酸化され易くなる。そして、酸素を含む酸化雰囲気中にて再生触媒１８を７００〜９００℃で加熱することで、粗大化したＰｔ粒子の表面には、容易にＰｔ酸化物（図２（Ａ）参照）が形成されると考えられる。

そして、Ｐｔ酸化物と担体との親和性も大きいので、Ｐｔ酸化物は粗大化したＰｔ粒子表面から担体表面に移動し、粗大化したＰｔ粒子表面には金属Ｐｔが表出することになる。表出した金属Ｐｔは、酸化雰囲気中に存在する酸素により酸化されてＰｔ酸化物となり、それが担体表面に移動する。このような現象が繰り返されることで、担持されている粗大化したＰｔ粒子は、次第に粒径が小さくなり、担体表面に濡れ拡がった状態となって分散される結果、Ｐｔ酸化物が担体に高分散で担持された状態となると考えられる。

一方、図２（Ｂ）に示す状態は、再生触媒１８が還元性雰囲気（リッチ雰囲気）下に置かれた状態を示している。上記のように再生触媒１８を酸化雰囲気下に置くことによって高分散で担持された状態にあるＰｔ酸化物に対して還元処理を施すこととすれば、Ｐｔ酸化物は容易に還元されて金属Ｐｔ（図２（Ｂ）参照）となる。これにより、担体上には微細な金属Ｐｔ粒子が高分散された状態となり、触媒活性が復活する。

以上のような再生制御によれば、上述したＰｔの状態変化を利用することによって、粒成長により粗大化したＰｔ粒子を微細な金属Ｐｔ粒子へと再分散させ、触媒活性を復活させることが可能となる。

［貴金属（Ｐｔ）の再生制御の再生効率について］
図３は、本発明の実施の形態１の白金（Ｐｔ）の再生制御における再生効率、およびＰｔの粒子径を、貴金属再生触媒１８の劣化の進行度合いとの関係で表した図である。再生触媒１８に熱が加えられる入熱履歴が長くなっていくと、つまり、再生触媒１８が高温の排気ガスに晒される期間が長くなっていくと、Ｐｔの粒成長の進行により、図３に示すように、Ｐｔの粒子径が大きくなっていく。上述した再生制御によるＰｔ粒子の再生は、Ｐｔの粒子径との関係において限界があり、Ｐｔの粒子径がある大きさ以上になってしまうと、上記のような再生制御を行ったとしても、もはやＰｔを再分散させて再生することができなくなってしまう。

このため、Ｐｔの再生が不可能になってしまう前に、上記再生制御を実行することによって（つまり、再生触媒１８に対して酸化処理および還元処理を繰返し行うことによって）、Ｐｔの粒子径を小さく維持することが必要になる。ここで、再生制御における酸化処理は、再生触媒１８の雰囲気をより大きくリーン化する方が効果的である。しかしながら、そのように再生触媒１８の雰囲気を大きくリーン化する処理は、内燃機関１０における通常時の制御から外れた制御になる。従って、再生制御の実行機会は、できるだけ減らしたい。また、実効のある再生制御を行うには、分オーダーという比較的長い時間を要するとともに、再生制御の開始初期は、再生効率が悪い状態となる。このため、再生制御の行い方としては、短期間で間欠的に行う手法は好ましくないといえる。尚、再生制御の初期に再生効率が一時的に悪くなる理由としては、再生制御を開始する際に再生触媒１８に付着している硫黄やＨＣとの反応のために、再生制御の開始初期に再生触媒１８に導入された酸素が消費されてしまうことが考えられる。

以上より、内燃機関１０の排気系に再生触媒１８を備えるシステムにおいては、再生制御の実行頻度を良好に減らしつつ、再生効率の高い状態で再生制御を行えるようになっていることが望ましいといえる。
ところで、図３に示すように、Ｐｔの再生効率は、熱が再生触媒１８に加えられた履歴が比較的短い間（すなわち、再生触媒１８の劣化（粒成長）の進行度合いの比較的小さい間）は、高く維持されるという特性を有している。そして、当該再生効率は、図３に示すように、再生触媒１８の劣化（粒成長）が一定レベルよりも進行した時点で、急激に低下するという特性を有している。

［実施の形態１の特徴部分］
そこで、本実施形態では、上記特性を考慮して、再生効率の高い状態で再生制御を行えるようにすべく、Ｐｔの粒成長の進行度合いが再生効率の低下し始める状態にまで達するまでの間に、再生制御（具体的には、再生触媒１８への酸素の供給）を行うようにした。更には、再生制御の実行頻度を良好に減らしつつ、再生効率の高い状態で再生制御を行えるようにすべく、Ｐｔの再生効率が低下し始めた状態にまでＰｔの粒成長が進行した時点で、再生触媒１８への酸素の供給を行うようにした。

また、ハイブリッドシステムである本実施形態のシステムでは、上記再生制御のための再生触媒１８への酸素の供給を、運転停止中の内燃機関１０をモータ１２によって空転させることによって行うようにしている。

また、本実施形態では、Ｐｔの再生に必要な酸素量が再生触媒１８に供給された時点で、酸素の供給を停止するようにした。更に、上記再生制御のための酸素供給に先立って、再生触媒１８に付着している硫黄を脱離させる硫黄脱離制御を実行するようにした。更にまた、モータ１２による内燃機関１０の空転駆動によって再生触媒１８に酸素を供給している間は、電力確保要求などの内燃機関１０の再始動への強い要求があるような例外的な場合を除き、基本的に内燃機関１０の再始動を禁止するようにした。

図４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ２４が実行するルーチンのフローチャートである。
図４に示すルーチンでは、先ず、再生触媒１８の劣化指標カウンタccatstrが算出される（ステップ１００）。この触媒劣化指標カウンタccatstrは、前回の再生制御の完了時点を基準として再生触媒１８がどれだけ劣化したか（粒成長したか）を判断するための指標であり、再生触媒１８に加えられた熱の履歴に基づいて算出される。より具体的には、再生触媒１８の温度tempcat、吸入空気量、および空燃比のそれぞれの履歴に基づいて算出される。尚、触媒温度tempcatは、センサを用いて実測しても良いし、吸入空気量やエンジン回転数などから推定して求めても良い。

次に、上記ステップ１００において算出された現在の触媒劣化指標カウンタccatstrが所定の閾値ccatstr0よりも大きいか否かが判別される（ステップ１０２）。この閾値ccatstr0は、再生制御における再生効率が低下し始める状態にまでＰｔの粒成長が進行しているか否かを判別するための閾値として、予め実験等により定められた値である。

上記ステップ１０２において、触媒劣化指標カウンタccatstr＞閾値ccatstr0が成立すると判定された場合、つまり、上記再生効率が低下し始める状態にまでＰｔの粒成長が進行していると判断された場合には、次いで、再生触媒１８の温度tempcatが所定の閾値tempSよりも高いか否かが判別される（ステップ１０４）。この温度閾値tempSは、触媒温度tempcatが再生触媒１８に付着した硫黄を除去可能な温度にまで達しているか否かを判断するための閾値である。

上記ステップ１０４において、触媒温度tempcat＞閾値tempSが成立すると判定された場合には、再生触媒１８に付着している硫黄を脱離させる硫黄脱離制御の実行が開始される（ステップ１０６）。具体的には、サブＯ２センサ２０の出力に応じて、ストイキ±０．３以上の値で（すなわち、通常の空燃比のフィードバック制御実行時よりも大きく）、排気ガスの空燃比をリッチ側とリーン側とで交互に反転させる制御が実行される（ステップ１０８）。

より具体的には、本実施形態の再生制御は、図２に示すように、貴金属（Ｐｔ）と担体との間での化学反応を生じさせるものであるので、ここでは、貴金属（Ｐｔ）および担体の双方から硫黄を除去しておくことが要求される。硫黄が再生触媒１８に付着する形態には、次の２つがあり、第１に担体に対しては、硫黄はリーン雰囲気下で付着し易く、一方、第２にＰｔなどの貴金属に対しては、硫黄はリッチ雰囲気下で付着し易くなる。このため、例えば、再生触媒１８の雰囲気をリッチにすれば、担体からは硫黄を除去することができるが、担体から脱離した硫黄が貴金属（Ｐｔ）に付着してしまうことになる。これに対し、本ステップ１０８の処理のように、排気ガスの空燃比を上記のようにストイキに対しリッチ側とリーン側とで交互に反転させることとすれば、貴金属（Ｐｔ）および担体の双方から硫黄を脱離させて除去することが可能となる。

次に、硫黄脱離制御による再生触媒１８からの硫黄の除去が完了したか否かが判別される（ステップ１１０）。具体的には、リッチ側およびリーン側のそれぞれへの排気ガスの空燃比の切替回数が所定の回数に達したか否かを判断することによって、硫黄除去が完了したか否かを判断するようにしている。

上記ステップ１１０において、硫黄除去が完了したと判定された場合には、上記硫黄脱離制御の実行が終了される（ステップ１１２）。これにより、再生制御の実施に先立って、再生触媒１８から硫黄を除去することが可能となる。次いで、運転中である内燃機関１０を停止させる要求があるか否かが判別される（ステップ１１４）。当該停止要求は、例えば、車両が一時停止した状況下などに発せられる。

上記ステップ１１４において、内燃機関１０の停止要求があると判定された場合には、高温側閾値tempRh＞触媒温度tempcat＞低温側閾値tempRlが成立するか否かが判別される（ステップ１１６）。Ｐｔの再生制御を良好に行えるようにするための触媒温度tempcatには、好ましい温度領域がある。より具体的には、Ｐｔが再分散する速度を十分に確保するためには、触媒温度tempcatが８００℃以上（少なくとも７００℃以上）になっていることが望ましい。一方、触媒温度tempcatが９００℃を超えると、Ｐｔ以外の触媒材料（より具体的には、他の貴金属（ロジウムＲｈ）や担体）の劣化が進行してしまい、望ましくない。このため、本実施形態では、再生触媒１８の温度tempcatが上記のような好ましい温度領域内にあるか否かを判断するための閾値として、高温側閾値tempRhや低温側閾値tempRlを用いるようにしている。

上記ステップ１１６において、上記ステップ１１６の判定が成立する場合、つまり、触媒温度tempcatが再生制御を行ううえで好ましい温度領域内にあると判断できる場合には、貴金属再生触媒１８の再生制御の実行が開始される（ステップ１１８）。具体的には、内燃機関１０への燃料供給が停止されるとともに内燃機関１０がモータ１２によって空転駆動され（ステップ１２０）、また、内燃機関１０が吸気通路に備えるスロットルバルブ２６が開かれる（ステップ１２２）。これにより、内燃機関１０を再生触媒１８に空気（酸素）を供給するポンプとして機能させることができる。

次に、サブＯ２センサ２０の出力に基づいて、再生触媒１８が酸化雰囲気下にあるか否かが判別される（ステップ１２４）。ところで、高温状態にある排気浄化触媒に対して酸素が供給されると、Ｐｔ以外の他の触媒構成材料（例えば、ロジウム（Ｒｈ））は劣化する傾向にある。つまり、再生制御のための酸素供給は、Ｐｔの再生を促すものの、Ｒｈなどの上記他の触媒構成材料に対しては劣化を進行させる危惧がある。従って、ロジウムＲｈなどの他の触媒構成材料の劣化を少なくしつつ、Ｐｔを再生できるようにするためには、Ｐｔの再生に必要な酸素量が供給されたと判断された時点で、酸素の供給を停止させることが望ましい。そこで、本ステップ１２４では、当該再生触媒１８の下流側のサブＯ２センサ２０の出力がリーンに反転した時点で、Ｐｔの再生に必要な酸素量が再生触媒１８に供給されたものと判断するようにしている。

上記ステップ１２４において、再生触媒１８が酸化雰囲気下にないと判定された場合には、基本的には、再生触媒１８への酸素供給が継続されることになるが、この場合には、運転停止中にある内燃機関１０を再始動させるべき強い要求があるか否かが判別される（ステップ１２６）。当該強い要求とは、既述したように、例えば、内燃機関１０の運転による発電によって電力を確保すべき要求や大きな動力を確保すべき要求が該当する。

上記ステップ１２６において、内燃機関１０を再始動させるべき強い要求がないと判定された場合には、内燃機関１０の再始動が禁止された状態で（ステップ１２８）、再生触媒１８への酸素供給が継続される。一方、上記ステップ１２６において、内燃機関１０を再始動させるべき強い要求があると判定された場合には、ハイブリッドシステムを備える車両において通常の間欠運転を行っている際の再始動時に比して、よりリッチ側の空燃比とした状態で再始動が実行される（ステップ１３０）。次いで、再生触媒１８の再生制御の実行が終了される（ステップ１３２）。尚、このように、上記ステップ１２４から上記ステップ１２６に進んだ後に本ステップ１３２に進んだ場合には、内燃機関１０を再始動させるべき強い要求によって再生制御が中断される形になる。

一方、上記ステップ１２４において、再生触媒１８が酸化雰囲気になったと判定された場合には、スロットルバルブ２６が閉じられるとともに、モータ１２による内燃機関１０の空転駆動が停止される（ステップ１３４）。次いで、再生触媒１８が酸化雰囲気に到達した後に所定時間が経過したか否かが判別される（ステップ１３６）。上述した処理によって高温の再生触媒１８を酸化雰囲気下に置くことによって、Ｐｔの再分散が進行するようになる。当該所定時間は、Ｐｔの再分散に必要な時間として、酸素供給時の触媒温度tempcatなどとの関係において予め設定されている。

上記ステップ１３６において、上記所定時間が未だ経過していないと判定された場合には、上記ステップ１２６において内燃機関１０を再始動させるべき強い要求があると判定されない限り、内燃機関１０の再始動が禁止された状態で（ステップ１２８）、Ｐｔの再分散を進行させるための時間が確保される。一方、上記所定時間が経過したと判定された場合には、再生制御（酸化処理）が完了したと判断され、触媒劣化指標カウンタccatstrがゼロにリセットされる（ステップ１３８）。

次に、内燃機関１０の再始動要求があるか否かが判別される（ステップ１４０）。その結果、再始動要求がある場合には、通常の間欠運転を行っている際の再始動時に比して、よりリッチ側の空燃比とした状態で再始動が実行される（上記ステップ１３０）。その結果、高分散で担時された状態にあるＰｔ酸化物に対して還元処理が施されることになるので、Ｐｔ酸化物が容易に還元されて金属Ｐｔとなる。これにより、再生触媒１８の再生制御の実行が終了される（上記ステップ１３２）。

以上説明した図４に示すルーチンによれば、触媒劣化指標カウンタccatstr＞閾値ccatstr0が成立すると判定された場合、つまり、上記再生効率が低下し始めたと判断された場合に、触媒温度tempcatが所定の温度範囲内（上記ステップ１１６）にあることを条件として、再生触媒１８の再生制御（酸素供給）が開始されることになる。これにより、再生効率の高い状態で再生制御を行えるようになり、また、再生効率が低下し始める状態になるまでＰｔの粒成長が進行するのを待ってから再生制御が行われるようになるので、再生制御の実行頻度を良好に減らしつつ、効率良く再生制御が行えるようになる。

また、上記ルーチンによれば、Ｐｔの再生に必要な酸素量が供給されたと判断された時点で酸素の供給が停止されるようになる。これにより、Ｒｈなどの他の触媒構成材料の劣化を少なくしつつ、Ｐｔを再生させることができるようになる。

また、上記ルーチンによれば、再生制御のための酸素供給に先立って、再生触媒１８から硫黄を脱離させる硫黄脱離制御が実行されるようになる。再生触媒１８への硫黄の付着は、再生効率を低下させる要因となるが、上記ルーチンの処理によれば、再生制御の実施に先立ち、再生触媒１８から硫黄を脱離させて取り除くことができるので、より効率的にＰｔの再生制御を行うことができるようになる。

また、上記ルーチンによれば、内燃機関１０を再始動させるべき強い要求がある場合を除き、再生制御が完了するまでの間は内燃機関１０の空転駆動が継続され、内燃機関１０の再始動が禁止されるようになる。再生制御の実行には、既述したように、分オーダーという比較的長い時間を要するので、実効のある再生制御を行うには、短期間で間欠的に行う手法は好ましくないといえ、上記の強い再始動要求がある場合を除き、再生制御の実行を優先的に継続して行えるようにすることで、実効のある再生制御を行える時間を確保できるようになる。

また、上記ルーチンによれば、再生制御のための酸素供給が完了した後の再始動時には、ハイブリッド車両における通常の間欠運転での再始動時に比して、よりリッチ側の空燃比とした状態で再始動が実行されるようになる。これにより、再生制御のための酸素供給により酸化した再生触媒１８の還元を促し、ＮＯｘの排出を抑制することができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、Ｐｔの再生効率が低下し始める状態にまでＰｔの粒成長が進行した時点で、再生触媒１８に対して酸素供給を開始するようにしている。しかしながら、本発明において、再生効率の良い状態で再生制御を行えるようにするタイミングは、これに限定されるものではない。すなわち、本発明における再生制御（酸素供給）の開始時期は、Ｐｔの再生効率が低下し始める状態にまでＰｔの粒成長が進行するまでの期間であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、再生制御のための酸素供給をモータ１２による内燃機関１０の空転駆動によって行うようにしている。しかしながら、本発明における再生制御時の酸素供給手法は、これに限定されるものではなく、例えば、貴金属再生触媒１８に対して外部から酸素を供給するものであってもよい。或いは、排気ガスの空燃比をストイキに対して十分にリーン化させることによって酸素を供給する手法であってもよい。

尚、上述した実施の形態１においては、貴金属再生触媒１８が前記第１の発明における「排気浄化触媒」に相当しているとともに、ＥＣＵ２４が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「触媒劣化推定手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「劣化進行度合判別手段」が、上記ステップ１１８〜１２４、および１３４〜１３８の処理を実行することにより前記第１の発明における「再生制御実行手段」が、上記ステップ１２０および１２２の処理を実行することにより前記第１の発明における「酸素供給手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ２４が上記ステップ１３４の処理を実行することにより前記第３の発明における「酸素供給停止手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ２４が上記ステップ１０４〜１１２の処理を実行することにより前記第４の発明における「硫黄脱離制御実行手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ２４が上記ステップ１２６および１２８の処理を実行することにより前記第５の発明における「再始動禁止手段」が実現されている。

本発明の実施の形態１における内燃機関システムを説明するための概略図である。 本発明の実施の形態１の再生制御による白金（Ｐｔ）の再生のメカニズムを説明するための図である。 本発明の実施の形態１の白金（Ｐｔ）の再生制御における再生効率、およびＰｔの粒子径を、貴金属再生触媒の劣化の進行度合いとの関係で表した図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ モータ
１４ 排気通路
１６ メインリニアＡ／Ｆセンサ
１８ 上流側三元触媒（貴金属再生触媒）
２０ サブＯ２センサ
２２ 下流側三元触媒
２４ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
２６ スロットルバルブ

Claims (5)

1. アルカリ土類金属元素および希土類元素からなる群から選択される少なくとも１つの元素と、ジルコニアおよび／またはアルミナとの複合酸化物を含む担体を有し、当該担体に担時された白金を含む排気浄化触媒と、
   前記白金の粒成長の進行度合いを推定する触媒劣化推定手段と、
   前記白金の粒成長の前記進行度合いが所定の進行度合いに達したか否かを判別する劣化進行度合判別手段と、
   粒成長の進んだ前記白金を再分散させて再生する再生制御を実行する再生制御実行手段とを備え、
   前記再生制御実行手段は、前記進行度合いが前記所定の進行度合いに達する時点までの間に、前記排気浄化触媒に対して酸素供給を開始する酸素供給手段を含み、
   前記所定の進行度合いは、前記再生制御における前記白金の再生効率が低下し始める状態にまで前記白金の粒成長が進行した状態であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記酸素供給手段は、前記進行度合いが前記所定の進行度合いに達した時点で、前記排気浄化触媒に対して酸素供給を開始することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
   
3. 前記再生制御実行手段は、前記白金の再生に必要な酸素量を前記排気浄化触媒に供給した時点で、前記排気浄化触媒への酸素の供給を停止する酸素供給停止手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記酸素供給手段による酸素供給に先立って、前記排気浄化触媒に付着している硫黄を脱離させる硫黄脱離制御を実行する硫黄脱離制御実行手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記内燃機関を回転駆動可能なモータを更に備え、
   前記酸素供給手段は、前記モータによって前記内燃機関を空転させることにより、前記排気浄化触媒に対して酸素を供給する手段を含み、
   前記内燃機関の制御装置は、当該モータの駆動によって前記排気浄化触媒に対して酸素の供給を行っている間、前記内燃機関の再始動を禁止する再始動禁止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。

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