WO2013098973A1 - 内燃機関の排気制御装置 - Google Patents

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exhaust
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藤原　孝彦
中川　徳久
木村　光壱
岡崎　俊太郎
圭介 永坂
一郎 北村
諭 神谷
森田　晃司
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technical field of an exhaust control device for an internal combustion engine that controls an exhaust operation of an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile.
  • a three-way catalyst capable of simultaneously purifying three components of HC, CO and NO in the exhaust is disposed. It is said that a three-way catalyst generally cannot exhibit an appropriate purification ability unless the activation temperature is exceeded. For this reason, at the time of engine cold start or the like, a so-called catalyst warm-up operation is performed in which the temperature of the exhaust gas that passes through the catalyst is raised so that the catalyst temperature quickly reaches the activation temperature. During the catalyst warm-up operation, the temperature of the catalyst is monitored, and the warm-up operation is stopped when the catalyst reaches the activation temperature (see, for example, Patent Document 1).
  • Some fuels used in internal combustion engines contain sulfur as a component.
  • Sulfur in the fuel is adsorbed on the catalyst coat material of the three-way catalyst, for example, as SOx.
  • SOx sulfur released from the catalyst coat material
  • the catalyst warm-up operation is performed in this state, sulfur released from the catalyst coat material is adsorbed on the noble metal on the catalyst, and the catalyst There is a risk that the activity may decrease.
  • sulfur adsorbed on the noble metal does not leave even at a relatively high temperature, and therefore continues to decrease the catalytic activity even after warm-up.
  • the technology for performing the warming-up operation on the catalyst has a technical problem that, when sulfur is contained in the fuel, the purification capability after the warming-up is reduced due to the adsorption.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust control device for an internal combustion engine that can suitably remove sulfur adsorbed on a catalyst.
  • an exhaust control device for an internal combustion engine of the present invention is an exhaust control device for an internal combustion engine having an exhaust purification catalyst in an exhaust path, the warming-up means for warming up the exhaust purification catalyst, Oxygen supply means for supplying oxygen to the exhaust purification catalyst after the warm-up is completed.
  • the exhaust control device for an internal combustion engine according to the present invention controls the exhaust operation of the internal combustion engine having an exhaust purification catalyst in the exhaust path.
  • the internal combustion engine according to the present invention is configured, for example, as a power element capable of supplying power to a drive shaft of a vehicle.
  • the exhaust purification catalyst according to the present invention is a catalyst capable of purifying at least sulfur (S) contained in the exhaust.
  • the exhaust purification catalyst includes, for example, a noble metal such as platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd) on a carrier.
  • the exhaust purification catalyst is first warmed up by the warm-up means.
  • the warm-up means raises the temperature of the exhaust gas that passes through the exhaust purification catalyst, for example, by delaying the ignition timing in the internal combustion engine, for example, so that the exhaust purification catalyst reaches the activation temperature at an early stage.
  • the warming-up of the exhaust purification catalyst may be accompanied by, for example, a deterioration in drivability and fuel consumption due to a decrease in the output of the internal combustion engine, so that the exhaust purification catalyst is quickly terminated when the exhaust purification catalyst reaches the activation temperature.
  • sulfur contained as a component of the fuel is released as SOx (sulfur oxide) into the exhaust path after the combustion of the fuel and is adsorbed by the exhaust purification catalyst.
  • SOx sulfur oxide
  • Sulfur adsorbed on the exhaust purification catalyst desorbs at about 450 ° C., for example. For this reason, the sulfur adsorbed before the exhaust purification catalyst is warmed up is separated by being warmed up.
  • sulfur released by warm-up is adsorbed by the noble metal of the exhaust purification catalyst in a rich atmosphere.
  • the sulfur adsorbed by the noble metal of the exhaust purification catalyst in this way does not leave until it reaches a very high temperature (for example, 700 ° C. or higher) in a rich atmosphere. Therefore, if no measures are taken, sulfur remains adsorbed on the exhaust purification catalyst even after the warm-up is completed, which causes a reduction in the purification ability of the exhaust purification catalyst.
  • oxygen is supplied to the exhaust purification catalyst by the oxygen supply means after the warm-up of the exhaust purification catalyst is completed.
  • oxygen is supplied to the exhaust purification catalyst after the warm-up, sulfur adsorbed on the noble metal can be oxidized and separated as SO 2 even if the temperature is not higher than 700 ° C. as described above. Therefore, it is possible to prevent the purification ability of the exhaust purification catalyst after the warm-up is lowered due to the adsorbed sulfur.
  • sulfur adsorbed on the exhaust purification catalyst can be suitably separated.
  • the oxygen supply means includes a fuel supply stop means for temporarily stopping the supply of fuel to the internal combustion engine, and a motor for rotating the internal combustion engine with power from an electric motor. It includes at least one of a ring means and a secondary air supply means for supplying air by a different path from the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine.
  • the oxygen supply means includes the fuel supply stop means
  • the fuel supply to the internal combustion engine is temporarily stopped (so-called fuel cut is performed), so that the fuel is supplied to the exhaust purification catalyst.
  • Air that is not contained that is, oxygen concentration is high) is supplied to the exhaust purification catalyst.
  • the oxygen supply means includes motoring means
  • the stopped internal combustion engine is rotated by power from the electric motor (so-called motoring is performed), so that the air that does not contain fuel in the exhaust purification catalyst Supplied to the exhaust purification catalyst.
  • the oxygen supply means includes secondary air supply means, for example, air is supplied to the exhaust purification catalyst from a secondary air supply means configured as an air pump through a path different from the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine.
  • the exhaust gas control device includes catalyst bed temperature detection means for detecting the bed temperature of the exhaust purification catalyst, and the oxygen supply means is SOx to which the bed temperature of the exhaust purification catalyst is adsorbed.
  • the temperature is in a predetermined range that is equal to or higher than the temperature at which the gas is released, oxygen is supplied to the exhaust purification catalyst.
  • the bed temperature of the exhaust purification catalyst is detected by the catalyst bed temperature detection unit.
  • oxygen is supplied to the exhaust purification means by the oxygen supply means.
  • the “predetermined region” is a value for determining whether or not oxygen is supplied to the exhaust purification catalyst, can effectively separate SOx, and reduce deterioration of the exhaust purification catalyst. It is set as a temperature range that can.
  • the oxygen supply means supplies oxygen to the exhaust purification catalyst when the internal combustion engine is intermittently stopped.
  • the internal combustion engine when oxygen is supplied to the exhaust purification catalyst by the oxygen supply means, the internal combustion engine is intermittently stopped (that is, the engine is temporarily stopped in a hybrid vehicle or the like). Have been). For this reason, the exhaust gas generated by the combustion of the fuel in the internal combustion engine does not occur, and it is possible to easily supply a relatively high concentration of oxygen to the exhaust gas purification catalyst.
  • an air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is provided, and the oxygen supply means has an atmosphere in which the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is rich. In this case, oxygen is supplied to the exhaust purification catalyst.
  • the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is detected by the air-fuel ratio detection means before oxygen is supplied to the exhaust purification means by the oxygen supply means.
  • oxygen is supplied to the exhaust purification unit by the oxygen supply unit.
  • the “rich atmosphere” means a state where the fuel ratio is higher than the ideal air-fuel ratio (that is, the stoichiometric state).
  • the rich atmosphere forming means for making the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst a rich atmosphere is provided before the oxygen supply means supplies oxygen to the exhaust purification catalyst.
  • the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst before oxygen supply is not a rich atmosphere
  • the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is forcibly made rich by the rich atmosphere means. Therefore, sulfur adsorbed on the exhaust purification catalyst can be effectively separated.
  • an air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst and an oxygen concentration detection means for detecting an oxygen concentration in the exhaust purification catalyst are provided.
  • the oxygen supply means stops the supply of oxygen to the exhaust purification catalyst when the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is a lean atmosphere and the oxygen concentration in the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined concentration.
  • the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is detected by the air-fuel ratio detection means when oxygen is supplied to the exhaust purification means by the oxygen supply means. Further, the oxygen concentration in the exhaust purification catalyst is detected by the oxygen concentration detection means.
  • the detected air-fuel ratio is a lean atmosphere and the oxygen concentration in the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined concentration
  • the supply of oxygen to the exhaust purification unit by the oxygen supply unit is stopped.
  • the “predetermined concentration” is a threshold for determining whether or not to stop the supply of oxygen by the oxygen supply means, and the oxygen concentration is such that sulfur adsorbed on the exhaust purification catalyst can be sufficiently removed. It is set as a value.
  • the second exhaust purification catalyst provided at a later stage of the exhaust path than the exhaust purification catalyst, and the second during the supply of oxygen by the oxygen supply means.
  • Inflow air amount detecting means for detecting the amount of inflow air to the exhaust purification catalyst, and the oxygen supply means supplies oxygen to the exhaust purification catalyst when the inflow air amount reaches a predetermined amount. Stop.
  • the second exhaust purification catalyst is provided downstream of the exhaust purification catalyst (that is, on the side opposite to the internal combustion engine when viewed from the exhaust purification catalyst).
  • the second exhaust purification catalyst is configured as, for example, an underfloor catalyst, and purifies substances that cannot be purified by the exhaust purification catalyst or that could not be purified.
  • the inflow air amount to the second exhaust purification catalyst is detected by the inflow air amount detection unit. Then, when the detected amount of inflow air becomes equal to or greater than a predetermined amount, the supply of oxygen to the exhaust purification unit by the oxygen supply unit is stopped.
  • the “predetermined amount” is a threshold value for determining whether or not to stop the supply of oxygen by the oxygen supply means, and the amount of inflow air that allows sufficient adsorption of sulfur adsorbed on the exhaust purification catalyst. It is set to correspond to.
  • a second rich atmosphere in which the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is made rich after the supply of oxygen to the exhaust purification catalyst by the oxygen supply means is completed.
  • the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is made rich by the second rich atmosphere making means. In this way, it is possible to prevent NOx (nitrogen oxide) emissions from increasing during the operation of the internal combustion engine after the supply of oxygen has ended.
  • the second rich atmosphere means increases the fuel injection amount when the internal combustion engine is restarted after intermittent stop, whereby the exhaust purification catalyst.
  • the air / fuel ratio inside may be made rich.
  • the fuel injection amount is increased more than usual. That is, when the internal combustion engine is restarted after the supply of oxygen, more fuel is injected than during a normal restart (that is, when oxygen is not supplied by the oxygen supply means). . In this way, the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst can be reliably made rich. Therefore, it is possible to prevent the NOx emission amount from increasing in the operation of the internal combustion engine after the supply of oxygen is completed.
  • the second rich atmosphere is provided by oxygen amount detection means for detecting the oxygen amount supplied to the exhaust purification catalyst by the oxygen supply means.
  • the means may correct the increase in the fuel injection amount based on the detected oxygen amount.
  • the amount of oxygen supplied to the exhaust purification catalyst by the oxygen supply means is detected by the oxygen amount detection means.
  • the increase in fuel injected when the internal combustion engine is restarted after intermittent stop is corrected based on the detected oxygen amount.
  • the amount of fuel injected when the internal combustion engine is restarted can be corrected to an appropriate value (that is, a value that can ensure that the air-fuel ratio in the exhaust purification catalyst is rich). Therefore, it is possible to suitably prevent the NOx emission amount from increasing in the operation of the internal combustion engine after the supply of oxygen is completed.
  • the exhaust purification catalyst is a three-way catalyst.
  • the exhaust purification catalyst is configured as a three-way catalyst capable of purifying HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide), and NOx in the exhaust.
  • HC hydrocarbon
  • CO carbon monoxide
  • NOx NOx
  • this three-way catalyst as described above, a situation may occur in which sulfur remains adsorbed on the noble metal even after warm-up. Therefore, by supplying oxygen after warming up, it is possible to reliably release sulfur and prevent a reduction in purification capacity.
  • the exhaust control device for an internal combustion engine of the present invention, includes a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine, and a load detection means for detecting a load of the internal combustion engine, wherein the oxygen supply means The supply of oxygen to the exhaust purification catalyst is started based on the rotational speed of the internal combustion engine and the load on the internal combustion engine.
  • the rotation speed of the internal combustion engine is detected by the rotation speed detection means before oxygen is supplied to the exhaust gas purification means by the oxygen supply means. Further, the load of the internal combustion engine is detected by the load detection means. Then, the oxygen supply means determines whether or not to start supplying oxygen to the exhaust purification catalyst based on the detected rotational speed and load of the internal combustion engine.
  • the oxygen supply means when the values of the rotational speed and the load of the internal combustion engine are low enough to not hinder the operation of the internal combustion engine due to the supply of oxygen to the exhaust purification catalyst, The supply of oxygen to the exhaust purification catalyst is started. In this way, it is possible to remove sulfur adsorbed on the exhaust purification catalyst while preventing the occurrence of problems in the vehicle on which the internal combustion engine is mounted and the decrease in drivability.
  • 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing a configuration of a hybrid vehicle.
  • 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing a configuration of a hybrid drive device.
  • It is a schematic block diagram which shows the structure of an engine.
  • 3 is a flowchart showing an operation until an oxygen supply control start in an exhaust control device of an internal combustion engine.
  • It is a conceptual diagram which shows the state of the three-way catalyst before warming up and after warming up.
  • 3 is a flowchart showing an operation at the time of execution of oxygen supply control in an exhaust control device of an internal combustion engine.
  • It is a conceptual diagram which shows the state of the three way catalyst before oxygen supply at the time of oxygen supply.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the hybrid vehicle.
  • a hybrid vehicle 1 includes a hybrid drive device 10, a PCU (Power Control Unit) 11, a battery 12, an accelerator opening sensor 13, a vehicle speed sensor 14, and an ECU (Electronic Control Unit) 100. It is configured.
  • PCU Power Control Unit
  • ECU Electronic Control Unit
  • the ECU 100 is an electronic control unit that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and is capable of controlling the operation of each part of the hybrid vehicle 1.
  • the ECU 100 is configured to execute various controls in the hybrid vehicle 1 according to a control program stored in, for example, a ROM.
  • the ECU 100 constitutes a part of the “exhaust control device for an internal combustion engine” of the present invention.
  • the PCU 11 converts the DC power extracted from the battery 12 into AC power and supplies it to a motor generator MG1 and a motor generator MG2 described later. Further, an inverter (not shown) that can convert AC power generated by motor generator MG1 and motor generator MG2 into DC power and supply it to battery 12 is included. That is, the PCU 11 inputs / outputs power between the battery 12 and each motor generator, or inputs / outputs power between the motor generators (that is, in this case, the power between the motor generators without passing through the battery 12).
  • the power control unit is configured to be controllable.
  • the PCU 11 is electrically connected to the ECU 100, and its operation is controlled by the ECU 100.
  • the battery 12 is a rechargeable power storage unit that functions as a power supply source related to power for powering the motor generator MG1 and the motor generator MG2.
  • the amount of power stored in the battery 12 can be detected by the ECU 100 or the like.
  • the accelerator opening sensor 13 is a sensor configured to be able to detect an accelerator opening Ta that is an operation amount of an accelerator pedal (not shown) of the hybrid vehicle 1.
  • the accelerator opening sensor 13 is electrically connected to the ECU 100, and the detected accelerator opening Ta is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.
  • the vehicle speed sensor 14 is a sensor configured to be able to detect the vehicle speed V of the hybrid vehicle 1.
  • the vehicle speed sensor 14 is electrically connected to the ECU 100, and the detected vehicle speed V is referred to by the ECU 100 at a constant or indefinite period.
  • the hybrid drive device 10 is a power unit that functions as a power train of the hybrid vehicle 1.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the hybrid drive apparatus.
  • the hybrid drive apparatus 10 mainly includes an engine 200, a power split mechanism 300, a motor generator MG1 (hereinafter appropriately referred to as “MG1”), a motor generator MG2 (hereinafter appropriately referred to as “MG2”), An input shaft 400, a drive shaft 500, and a speed reduction mechanism 600 are provided.
  • MG1 motor generator MG1
  • MG2 motor generator MG2
  • An input shaft 400, a drive shaft 500, and a speed reduction mechanism 600 are provided.
  • the engine 200 is a gasoline engine that is an example of the “internal combustion engine” according to the present invention, and is configured to function as a main power source of the hybrid vehicle 1.
  • FIG. 3 is a schematic view illustrating one cross-sectional configuration of the engine.
  • the “internal combustion engine” in the present invention has at least one cylinder, and a force generated when an air-fuel mixture containing various fuels such as gasoline, light oil or alcohol burns in a combustion chamber inside the cylinder.
  • the configuration of the internal combustion engine according to the present invention is not limited to that of the engine 200 and may have various aspects.
  • the engine 200 is an engine in which a plurality of cylinders 201 are arranged in series in a direction perpendicular to the paper surface. However, since the configurations of the individual cylinders 201 are equal to each other, only one cylinder 201 is shown in FIG. I will explain.
  • the engine 200 burns the air-fuel mixture through an ignition operation by an ignition device 202 in which a part of a spark plug (not shown) is exposed in a combustion chamber in a cylinder 201, and the explosive force due to such combustion.
  • the reciprocating motion of the piston 203 that occurs in response to the above is converted into the rotational motion of the crankshaft 205 via the connecting rod 204.
  • crank position sensor 206 that detects the rotational position (ie, crank angle) of the crankshaft 205 is installed.
  • the crank position sensor 206 is electrically connected to the ECU 100 (not shown), and the ECU 100 calculates the engine speed NE of the engine 200 based on the crank angle signal output from the crank position sensor 206. It is the composition which becomes.
  • the air sucked from the outside passes through the intake pipe 207 and is guided into the cylinder 201 through the intake port 210 when the intake valve 211 is opened.
  • the fuel injection valve of the injector 212 is exposed at the intake port 210, so that fuel can be injected into the intake port 210.
  • the fuel injected from the injector 212 is mixed with the intake air before and after the opening timing of the intake valve 211 to become the above-described mixture.
  • Fuel is stored in a fuel tank (not shown), and is supplied to the injector 212 via a delivery pipe (not shown) by the action of a feed pump (not shown).
  • the air-fuel mixture combusted inside the cylinder 201 becomes exhaust, and is led to the exhaust pipe 215 via the exhaust port 214 when the exhaust valve 213 that opens and closes in conjunction with the opening and closing of the intake valve 211 is opened.
  • a throttle valve 208 capable of adjusting the intake air amount related to the intake air guided through a cleaner (not shown) is disposed.
  • the throttle valve 208 is configured such that its drive state is controlled by a throttle valve motor 209 electrically connected to the ECU 100.
  • the ECU 100 basically controls the throttle valve motor 209 so as to obtain a throttle opening corresponding to the opening of an accelerator pedal (not shown) (that is, the accelerator opening Ta described above). It is also possible to adjust the throttle opening without intervention of the driver's intention through the operation control of 209. That is, the throttle valve 208 is configured as a kind of electronically controlled throttle valve.
  • the exhaust pipe 215 is provided with a three-way catalyst 216 which is an example of the “exhaust purification catalyst” of the present invention.
  • the three-way catalyst 216 is configured to reduce NOx (nitrogen oxides) in the exhaust discharged from the engine 200 and at the same time to oxidize CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon) in the exhaust. It is. Further, the three-way catalyst 216 according to this embodiment can adsorb S (sulfur).
  • the form which a catalyst apparatus can take is not limited to such a three-way catalyst, For example, instead of or in addition to the three-way catalyst, various catalysts such as an NSR catalyst (NOx storage reduction catalyst) or an oxidation catalyst are installed. May be.
  • An air-fuel ratio sensor 217 is provided upstream of the three-way catalyst 216 in the exhaust pipe 215.
  • the air-fuel ratio sensor 217 is an example of the “air-fuel ratio detection means” in the present invention, and is configured to detect the air-fuel ratio of the exhaust.
  • an O 2 sensor 218 is provided on the exhaust pipe 215 on the downstream side of the three-way catalyst 216.
  • the O2 sensor 218 is an example of the “oxygen concentration detecting means” in the present invention, and is configured to be able to detect the oxygen concentration of exhaust gas.
  • the air-fuel ratio sensor 217 and the O2 sensor 218 are electrically connected to the ECU 100, respectively, and the detected air-fuel ratio and cooling water temperature are grasped by the ECU 100 at a constant or indefinite detection cycle. .
  • An underfloor catalyst 219 is provided downstream of the O2 sensor in the exhaust pipe 215.
  • the underfloor catalyst 219 is an example of the “second exhaust purification catalyst” in the present invention, and purifies substances that could not be purified by the three-way catalyst 216 or could not be purified.
  • a secondary air supply pipe 220 is connected around the exhaust port 214 in the exhaust pipe 215.
  • the secondary air supply pipe 220 is provided with an air pump 221 so that secondary air can be supplied to the exhaust pipe 215.
  • the secondary air supply pipe 220 and the air pump 221 here function as an example of the “oxygen supply means” in the present invention.
  • the motor generator MG1 is a motor generator having a power running function that converts electrical energy into kinetic energy and a regenerative function that converts kinetic energy into electrical energy.
  • motor generator MG2 is a motor generator having a power running function that converts electrical energy into kinetic energy and a regeneration function that converts kinetic energy into electrical energy.
  • Motor generators MG1 and MG2 are configured as, for example, synchronous motor generators, and include, for example, a rotor having a plurality of permanent magnets on an outer peripheral surface, and a stator wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. However, it may have other configurations.
  • Power split device 300 is arranged between sun gear S1 provided in the center, ring gear R1 provided concentrically on the outer periphery of sun gear S1, and between sun gear S1 and ring gear R1, and rotates on the outer periphery of sun gear S1.
  • a plurality of pinion gears P1 that revolve while revolving, and a carrier C1 that supports the rotation shaft of each pinion gear are provided.
  • the sun gear S1 is connected to the rotor RT1 of the MG1 via the sun gear shaft 310, and the rotation speed thereof is equivalent to the rotation speed Nmg1 of the MG1 (hereinafter referred to as “MG1 rotation speed Nmg1” as appropriate).
  • the ring gear R1 is coupled to the rotor RT2 of the MG2 via the clutch 710, the drive shaft 500, and the speed reduction mechanism 600, and the rotational speed thereof is referred to as MG2 rotational speed Nmg2 (hereinafter referred to as “MG2 rotational speed Nmg2” as appropriate).
  • the carrier C1 is connected to the input shaft 400 connected to the crankshaft 205 described above of the engine 200, and the rotational speed thereof is equivalent to the engine rotational speed NE of the engine 200.
  • the MG1 rotation speed Nmg1 and the MG2 rotation speed Nmg2 are detected by a rotation sensor such as a resolver at a constant cycle, and are sent to the ECU 100 at a constant or indefinite cycle.
  • the drive shaft 500 passes through drive shafts SFR and SFL for driving the right front wheel FR and the left front wheel FL, which are drive wheels of the hybrid vehicle 1, respectively, and a reduction mechanism 600 as a reduction device including various reduction gears and differential gears.
  • a reduction mechanism 600 as a reduction device including various reduction gears and differential gears.
  • the motor torque Tmg2 supplied from the motor generator MG2 to the drive shaft 500 is transmitted to each drive shaft via the speed reduction mechanism 600, and the drive force transmitted from each drive wheel via each drive shaft is Similarly, it is input to motor generator MG2 via reduction mechanism 600 and drive shaft 500. Therefore, the MG2 rotational speed Nmg2 is uniquely related to the vehicle speed V of the hybrid vehicle 1.
  • the power split mechanism 300 supplies the engine torque Te supplied from the engine 200 to the input shaft 400 via the crankshaft 205 to the sun gear S1 and the ring gear R1 by a predetermined ratio (by the carrier C1 and the pinion gear P1).
  • the power of the engine 200 can be divided into two systems.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation up to the start of oxygen supply control in the exhaust control device of the internal combustion engine.
  • step S101 when the ignition is turned on (step S101: YES), the temperature of the three-way catalyst 216 is detected, and the detected temperature Tc is the threshold value. It is determined whether it is less than Tc1 (step S102).
  • the threshold value Tc1 is a threshold value for determining low temperature start of the engine 200.
  • a value of the activation temperature (for example, 400 ° C.) of the three-way catalyst 216 is set.
  • the temperature of the three-way catalyst 216 is detected by, for example, a temperature sensor provided in the three-way catalyst 216.
  • the temperature of the three-way catalyst 216 may be calculated (estimated) from the temperature of the air flowing into the three-way catalyst 216 or the like.
  • step S103 when the temperature Tc of the three-way catalyst 216 is lower than the threshold value Tc1 (step S102: YES), warm-up control for quickly improving the purification capability of the three-way catalyst 216 is started (step S103).
  • the warm-up control for example, the ECU 100 retards the ignition timing in the engine 200, whereby the temperature of the exhaust gas passing through the three-way catalyst 216 is raised. As a result, the exhaust gas can be effectively purified even when the engine 200 is cold started.
  • the temperature of the three-way catalyst 216 is detected again, and it is determined whether or not the detected temperature Tc exceeds the threshold value Tc2 (step S104).
  • the threshold value Tc2 is a threshold value for determining whether or not to end the warm-up control.
  • the threshold value Tc2 is high enough to desorb sulfur adsorbed on the three-way catalyst 216 by oxygen supply control described later (for example, 450 ° C.).
  • the warm-up control is ended (step S105).
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing the state of the three-way catalyst before warming up and after warming up.
  • illustration about substances other than a sulfur component is abbreviate
  • the three-way catalyst 216 includes a carrier (catalyst coating material) 810 and a noble metal portion 820. Sulfur contained as a fuel component of the engine 200 is released as SOx into the exhaust path after combustion of the fuel and is adsorbed by the three-way catalyst 216.
  • the SOx adsorbed on the three-way catalyst 216 is detached at about 450 ° C., for example. For this reason, the SOx adsorbed before the warm-up control is detached by the warm-up control.
  • sulfur separated by the warm-up control is adsorbed on the noble metal portion 820 of the three-way catalyst 216 in a rich atmosphere.
  • the sulfur adsorbed on the noble metal portion 820 of the three-way catalyst 216 in this way does not leave until it reaches a very high temperature (for example, 700 ° C. or higher) in a rich atmosphere. Therefore, if no countermeasures are taken, sulfur remains adsorbed on the three-way catalyst 216 even after the warm-up control is completed, causing a reduction in the purification capacity of the three-way catalyst 216.
  • the exhaust control device for an internal combustion engine causes the three-way catalyst 216 to exit after the warm-up control is completed in order to release sulfur that remains adsorbed by the three-way catalyst 216 even after the warm-up control is completed.
  • Supply oxygen The oxygen supply control will be described in detail later.
  • the threshold value Tc3 is a threshold value for determining whether or not the oxygen supply control can be performed.
  • the threshold value Tc3 is a temperature at which the deterioration of the three-way catalyst 216 due to the oxygen supply control can be suppressed (for example, 800 ° C.). Is set. Thereby, it can suppress that the three-way catalyst 216 deteriorates due to the oxygen supply control being performed at an extremely high temperature.
  • Step S107 When the temperature Tc of the three-way catalyst 216 is less than the threshold value Tc3 (step S106: YES), it is determined whether or not the output value Oxs of the O2 sensor 218 provided in the exhaust pipe 215 exceeds the threshold value Oxs1 (Step S107).
  • the threshold value Oxs1 is a threshold value for determining whether or not the atmosphere of the three-way catalyst 216 is in an appropriate state for performing oxygen supply control, and is a rich atmosphere in which sulfur can be efficiently separated. A value corresponding to is set.
  • rich correction for example, fuel increase
  • step S107 When the output value Oxs of the O2 sensor 218 exceeds the threshold value Oxs1 (step S107: YES), it is determined whether or not the rotational speed Ne of the engine 200 is less than the threshold value Ne1 (step S109). Further, when the rotational speed Ne of the engine 200 is less than the threshold value Ne1 (step S109: YES), it is determined whether or not the load Ed of the engine 200 is less than the threshold value Ed1 (step S110).
  • step S109: NO when the rotation speed Ne of the engine 200 is not less than the threshold value Ne1 (step S109: NO), or when the load Ed of the engine 200 is not less than the threshold value Ed1 (step S110: NO), the oxygen supply control is not started. In this way, it is possible to prevent the emission and drivability from being deteriorated by executing the oxygen supply control while the engine speed Ne and the load Ed are relatively high.
  • step S110 when load Ed of engine 200 is less than threshold value Ed1 (step S110: YES), operation of engine 200 is stopped and hybrid vehicle 1 travels with the power of motor generators MG1 and MG2 (so-called so-called EV mode) (step S111).
  • step S112 oxygen supply control for desorbing sulfur adsorbed on the three-way catalyst 216 is started.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation at the time of executing the oxygen supply control in the exhaust control device of the internal combustion engine.
  • step S201 inflow of air into the three-way catalyst 216 (that is, air containing more oxygen than exhaust exhausted after combustion) is started (step S201). Inflow of air into the three-way catalyst 216 is performed from the air pump 221 through the air supply pipe 220.
  • air may be flowed in by a method other than the air pump 221, for example, it may be realized by motoring the stopped engine 200 with power from the motor generator MG1, or the engine 200 is completely stopped. If it is before, it can also be realized by fuel cut.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the state of the three-way catalyst before oxygen supply and during oxygen supply.
  • illustration of substances other than the sulfur component is omitted as in FIG.
  • the noble metal portion 820 is covered with sulfur by the warm-up control. If air having a relatively high oxygen concentration is supplied to such a three-way catalyst 216, it is adsorbed by the noble metal portion 820 even at a high temperature (eg, 700 ° C. or higher) at which sulfur is released in a rich atmosphere. and the sulfur is oxidized, can be removed as SO 2. Therefore, it can prevent that the purification
  • a high temperature eg, 700 ° C. or higher
  • step S202 when the inflow of air is started, integration of the inflow air amount is started (step S202).
  • step S203: YES When the integrated value Gusum of the inflow air amount exceeds the threshold Gusum1 (step S203: YES), the inflow of air is ended (step S204).
  • the threshold Gusum1 is a threshold for determining whether or not a sufficient amount of oxygen has been supplied to the three-way catalyst 216, and is set in advance based on, for example, a sulfur desorption effect obtained by supplying oxygen. .
  • the inflow air amount may be directly detected by the three-way catalyst 216, or may be indirectly derived from the air amount or the like flowing into the underfloor catalyst 219.
  • the inflow of air is stopped according to the integrated value Gusum of the inflow air amount, but the inflow of air may be stopped according to the oxygen concentration of the O2 sensor 218, for example. Specifically, the inflow of air may be stopped when the output value Oxs of the O2 sensor 218 exceeds a predetermined threshold value.
  • step S205 When the inflow of air is stopped, the engine 200 is restarted (step S205). As a result, the atmosphere of the three-way catalyst 216 changes from a lean state by the oxygen supply to a richer direction.
  • the target value Evoxsref of the oxygen concentration is set in the atmosphere of the three-way catalyst 216.
  • the target value Evoxsref for the oxygen concentration is set to Evoxsref0 as an initial value.
  • the target value Evoxsref is changed to the correction value Evoxsref1 when the engine 200 is restarted.
  • the correction value Evoxsref1 is higher than the initial value Evoxsref0.
  • step S207 When the target value Evoxsref of the oxygen concentration is changed, the amount of fuel injected from the injector 212 is increased in order to realize the correction value Evoxsref1 (step S207).
  • step S208: YES When the output value Oxs of the O2 sensor exceeds the correction value Evoxsref1 (step S208: YES), the oxygen concentration target value Evoxsref is returned to the initial value Evoxsref0 (step S209), and a series of processing ends.
  • FIG. 8 is a chart showing changes in various parameters during operation of the exhaust control device for the internal combustion engine according to the comparative example.
  • FIG. 9 is a chart showing changes in various parameters during operation of the exhaust control device for the internal combustion engine according to the embodiment.
  • the warm-up control of the three-way catalyst 216 is started at the time t1 when the engine 200 is started, and the bed temperature of the three-way catalyst 216 is changed to the activation temperature ( It is rapidly raised to a value exceeding 450 ° C.).
  • the air-fuel ratio of the gas flowing into the three-way catalyst 216 is controlled so as to be in the stoichiometric state, and the output value of the O2 sensor 218 changes from the lean state to the rich state, and then the rich state is maintained.
  • oxygen supply control here, fuel cut
  • time t2 when the warm-up control ends.
  • oxygen supply control here, fuel cut
  • the air-fuel ratio of the gas flowing into the three-way catalyst 216 and the output value of the O2 sensor 218 are largely changed to the lean side.
  • time t3 when the engine 200 is restarted, the air-fuel ratio of the gas flowing into the three-way catalyst 216 is controlled to be in a stoichiometric state, and the output value of the O2 sensor 218 is changed to a rich state.
  • the three-way catalyst 216 after the warm-up control is temporarily made into a lean atmosphere. It is possible to favorably remove sulfur adsorbed on the surface. Therefore, it can suppress that the purification
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification.
  • the exhaust control device is also included in the technical scope of the present invention.

Abstract

　内燃機関の排気制御装置は、排気経路（２１５）に排気浄化触媒（２１６）を備える内燃機関（２００）の排気動作を制御する。内燃機関の排気制御装置は、排気浄化触媒の暖機を行う暖機手段と、暖機終了後に、排気浄化触媒に酸素を供給する酸素供給手段（２２０，２２１）とを備える。これにより、暖機の際に排気浄化触媒に吸着した硫黄を好適に離脱させることが可能である。従って、硫黄被覆によって排気浄化触媒の浄化能力が低下してしまうことを抑制できる。

Description

内燃機関の排気制御装置
　本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関の排気動作を制御する内燃機関の排気制御装置の技術分野に関する。
　この種の内燃機関の排気通路には、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯの３つの成分を同時に浄化可能な三元触媒が配置される。三元触媒は、一般的に活性化温度以上にならないと適切な浄化能力を発揮できないとされている。このため、機関冷間始動時等には、触媒を通過する排気の温度を上昇させて触媒温度を早期に活性化温度に到達させる、いわゆる触媒の暖機操作が行われる。このような触媒の暖機操作中は触媒の温度が監視され、触媒が活性化温度に到達した時点で暖機操作が停止される（例えば、特許文献１参照）。
　また三元触媒は、浄化を長時間行うことにより劣化していくことが知られている。このため、ハイブリッド車両では、モータによって強制的に内燃機関を回転させることで、三元触媒に還元剤を供給するという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
　他方で、例えば燃費を向上させるために、内燃機関への燃料の供給を一時的に停止するフューエルカットという技術が用いられる（例えば、特許文献３参照）。フューエルカットを行う場合には、燃料停止期間が所定の期間を超えた際に空燃比をリッチとすることで、触媒の浄化能力の低下を抑制することができるとされている（例えば、特許文献４参照）。また、触媒の温度が高温である場合には、一時的にフューエルカットを行わないようにすることで、触媒の劣化を抑制できるとされている（例えば、特許文献５参照）。
特開Ｈ０７－２２９４１９号公報 特開２００６－２６６１１５号公報 特開２００５－２９１２０６号公報 特開２００５－２３３１１５号公報 特開２００５－３３７１７１号公報
　内燃機関に用いられる燃料には硫黄を成分として含むものがある。燃料中の硫黄は、例えばＳＯｘとして三元触媒の触媒コート材に吸着されるが、この状態で触媒暖機操作を行うと、触媒コート材から離脱した硫黄が触媒上の貴金属に吸着し、触媒活性が低下してしまうおそれがある。特に、貴金属に吸着した硫黄は比較的高温でも離脱しないため、暖機後においても触媒活性を低下させ続ける。このように、触媒に暖機操作を行う技術には、燃料中に硫黄が含まれる場合に、その吸着によって暖機後の浄化能力が低下してしまうという技術的問題点がある。
　本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、触媒に吸着した硫黄を好適に離脱させることが可能な内燃機関の排気制御装置を提供することを課題とする。
　本発明の内燃機関の排気制御装置は上記課題を解決するために、排気経路に排気浄化触媒を備える内燃機関の排気制御装置であって、前記排気浄化触媒の暖機を行う暖機手段と、前記暖機終了後に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する酸素供給手段とを備える。
　本発明に係る内燃機関の排気制御装置は、排気経路に排気浄化触媒を備える内燃機関の排気動作を制御する。なお、本発明に係る内燃機関は、例えば車両の駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として構成され、例えば燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る。また、本発明に係る排気浄化触媒は、少なくとも排気中に含まれる硫黄（Ｓ）を浄化可能な触媒である。排気浄化触媒は、例えば担体上に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を備えて構成される。
　本発明に係る内燃機関の排気制御装置の動作時には、先ず暖機手段によって、排気浄化触媒の暖機が行われる。暖機手段は、例えば内燃機関における点火時期を遅角させる等の方法により、排気浄化触媒を通過する排気の温度を上昇させて、排気浄化触媒を早期に活性化温度へと到達させる。これにより、内燃機関の冷間始動時等においても、効果的に排気を浄化することが可能となる。排気浄化触媒の暖機は、例えば内燃機関の出力低下による運転性及び燃費の悪化等を伴う場合があるため、排気浄化触媒が活性化温度に到達すると速やかに終了させられる。
　ここで、燃料の成分として含まれる硫黄は、燃料の燃焼後にＳＯｘ（硫黄酸化物）として排気経路に放出され、排気浄化触媒に吸着される。排気浄化触媒に吸着された硫黄は、例えば４５０℃程度で離脱する。このため、上述した排気浄化触媒の暖機前に吸着された硫黄は、暖機されることにより離脱することになる。
　しかしながら、本発明者の研究するところによれば、暖機によって離脱した硫黄は、リッチ雰囲気下で排気浄化触媒の貴金属に吸着される。そして、このように排気浄化触媒の貴金属に吸着された硫黄は、リッチ雰囲気下では、極めて高温（例えば、７００℃以上）に達するまで離脱しない。よって、仮に何らの対策も施さなければ、暖機終了後においても硫黄は排気浄化触媒に吸着されたままとなり、排気浄化触媒の浄化能力を低下させる原因となってしまう。
　ここで本発明では特に、排気浄化触媒の暖機終了後には、酸素供給手段によって、排気浄化触媒に酸素が供給される。このように、暖機終了後の排気浄化触媒に酸素を供給すれば、上述した７００℃以上の高温でなくとも、貴金属に吸着された硫黄を酸化しＳＯ２として離脱させることができる。よって、暖機終了後の排気浄化触媒の浄化能力が吸着した硫黄によって低下してしまうのを防止できる。
　なお、排気浄化触媒に供給される酸素は、極めて高濃度なものでなくとも（例えば大気程度のものであっても）、上述した効果を相応に得ることができる。
　以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気制御装置によれば、排気浄化触媒に吸着した硫黄を好適に離脱させることが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の一態様では、前記酸素供給手段は、内燃機関への燃料の供給を一時的に停止する燃料供給停止手段、前記内燃機関を電動機からの動力で回転させるモータリング手段、及び内燃機関に供給される混合気とは異なる経路で空気を供給する二次空気供給手段の少なくとも１つを含む。
　この態様によれば、酸素供給手段が燃料供給停止手段を含む場合、内燃機関への燃料の供給が一時的に停止される（所謂、フューエルカットが行われる）ことで、排気浄化触媒に燃料が含まれない（即ち、酸素濃度の高い）空気が排気浄化触媒に供給される。
　また、酸素供給手段がモータリング手段を含む場合、停止された内燃機関が電動機からの動力で回転させられる（所謂、モータリングが行われる）ことで、排気浄化触媒に燃料が含まれない空気が排気浄化触媒に供給される。
　また、酸素供給手段が二次空気供給手段を含む場合、例えばエアポンプとして構成される二次空気供給手段から、内燃機関に供給される混合気とは異なる経路で、排気浄化触媒に空気が供給される。
　以上のように、本態様によれば、暖機後の排気浄化触媒に対して確実に酸素を供給することが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気浄化触媒の床温を検出する触媒床温検出手段を備え、前記酸素供給手段は、前記排気浄化触媒の床温が吸着したＳＯｘが離脱する温度以上である所定域である場合に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する。
　この態様によれば、酸素供給手段によって排気浄化手段に酸素が供給される前に、触媒床温検出手段によって排気浄化触媒の床温が検出される。そして、検出された温度が排気浄化触媒に吸着したＳＯｘが離脱する温度以上である所定域である場合には、酸素供給手段によって排気浄化手段に酸素が供給される。なお、ここでの「所定域」は、排気浄化触媒へ酸素を供給するか否かを判定するための値であり、ＳＯｘを効果的に離脱させることができ、且つ排気浄化触媒の劣化を低減できるような温度域として設定されている。
　排気浄化触媒に吸着した硫黄は、上述したように酸素を供給することで、例えば７００℃以上の高温でなくとも離脱する。しかしながら、排気浄化触媒の床音が極めて低い場合（例えば、４００℃以下）、酸素を供給したとしても効果的に離脱させることが困難となってしまう。また逆に、排気浄化触媒の床音が極めて高い場合（例えば、８００℃以上）、酸素を供給することで排気浄化触媒の劣化が促進されてしまうおそれがある。
　しかるに本態様では、排気浄化触媒の床温が所定域である場合に酸素が供給されるため、上述した不都合を回避することができる。従って、より好適に排気浄化触媒に吸着した硫黄を離脱させることが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記酸素供給手段は、前記内燃機関の間欠停止時に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する。
　この態様によれば、酸素供給手段によって排気浄化触媒に酸素が供給される際には、内燃機関が間欠停止している（即ち、ハイブリッド車両等において一時的にエンジンの運転が停止された状態とされている）。このため、内燃機関において燃料が燃焼されることによって生じる排気は発生せず、比較的高濃度の酸素を、容易に排気浄化触媒へと供給することが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気浄化触媒内の空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、前記酸素供給手段は、前記排気浄化触媒内の空燃比がリッチ雰囲気である場合に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する。
　この態様によれば、酸素供給手段によって排気浄化手段に酸素が供給される前に、空燃比検出手段によって排気浄化触媒内の空燃比が検出される。そして、検出された空燃比がリッチ雰囲気である場合には、酸素供給手段によって排気浄化手段に酸素が供給される。なお、ここでの「リッチ雰囲気」とは、理想空燃比（即ち、ストイキ状態）より燃料の比率が高い状態を意味している。
　ここで、酸素供給前の排気浄化触媒内の空燃比がリッチ雰囲気でない場合（即ち、リーン雰囲気である場合）、酸素を供給することによる硫黄離脱効果が低下してしまうおそれがある。本態様によれば、このような状況を防止することができるため、排気浄化触媒に吸着した硫黄を効果的に離脱させることが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記酸素供給手段によって前記排気浄化触媒に酸素を供給する前に、前記排気浄化触媒内の空燃比をリッチ雰囲気とするリッチ雰囲気化手段を備える。
　この態様によれば、酸素供給前の排気浄化触媒内の空燃比がリッチ雰囲気でない場合、リッチ雰囲気化手段によって、強制的に排気浄化触媒内の空燃比がリッチ雰囲気とされる。よって、排気浄化触媒に吸着した硫黄を効果的に離脱させることが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気浄化触媒内の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記排気浄化触媒内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段とを備え、前記酸素供給手段は、前記排気浄化触媒内の空燃比がリーン雰囲気であり、且つ前記排気浄化触媒内の酸素濃度が所定濃度以上である場合に、前記排気浄化触媒への酸素の供給を停止する。
　この態様によれば、酸素供給手段によって排気浄化手段に酸素が供給されている際に、空燃比検出手段によって排気浄化触媒内の空燃比が検出される。また、酸素濃度検出手段によって、排気浄化触媒内の酸素濃度が検出される。そして、検出された空燃比がリーン雰囲気であり、且つ排気浄化触媒内の酸素濃度が所定濃度以上である場合には、酸素供給手段による排気浄化手段への酸素の供給が停止される。なお、ここでの「所定濃度」とは、酸素供給手段による酸素の供給を停止する否かを判定するための閾値であり、排気浄化触媒に吸着した硫黄を十分に離脱できるような酸素濃度の値として設定されている。
　上述した構成によれば、排気浄化触媒に吸着した硫黄が十分に離脱されたにもかかわらず、酸素の供給が行われ続けることを防止することができる。従って、より好適に排気浄化触媒に吸着した硫黄を離脱させることが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気浄化触媒よりも前記排気経路の後段に設けられる第２の排気浄化触媒と、前記酸素供給手段による酸素の供給中における前記第２の排気浄化触媒への流入空気量を検出する流入空気量検出手段とを備え、前記酸素供給手段は、前記流入空気量が所定量に達した場合に、前記排気浄化触媒への酸素の供給を停止する。
　この態様によれば、排気浄化触媒よりも排気経路の下流側（即ち、排気浄化触媒から見て、内燃機関とは反対側）に、第２の排気浄化触媒が設けられている。第２の排気浄化触媒は、例えば床下触媒として構成され、排気浄化触媒によって浄化することができない、或いは浄化しきれなかった物質を浄化する。
　本態様では、酸素供給手段によって排気浄化手段への酸素の供給が開始されると、流入空気量検出手段によって、第２の排気浄化触媒への流入空気量が検出される。そして、検出された流入空気量が所定量以上となった場合に、酸素供給手段による排気浄化手段への酸素の供給が停止される。なお、ここでの「所定量」とは、酸素供給手段による酸素の供給を停止する否かを判定するための閾値であり、排気浄化触媒に吸着した硫黄が十分に離脱できるような流入空気量に対応するよう設定されている。
　上述した構成によれば、排気浄化触媒に吸着した硫黄が十分に離脱されたにもかかわらず、酸素の供給が行われ続けることを防止することができる。従って、より好適に排気浄化触媒に吸着した硫黄を離脱させることが可能である。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記酸素供給手段による前記排気浄化触媒への酸素の供給終了後に、前記排気浄化触媒内の空燃比をリッチ雰囲気とする第２のリッチ雰囲気化手段を備える。
　この態様によれば、酸素供給手段による排気浄化触媒への酸素の供給が終了すると、第２のリッチ雰囲気化手段によって、排気浄化触媒内の空燃比がリッチ雰囲気とされる。このようにすれば、酸素の供給が終了した後の内燃機関の運転において、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が増加してしまうことを防止することができる。
　上述した第２のリッチ雰囲気化手段を備える態様では、前記第２のリッチ雰囲気化手段は、前記内燃機関が間欠停止後再始動する際に燃料の噴射量を増加させることで、前記排気浄化触媒内の空燃比をリッチ雰囲気とするようにしてもよい。
　この場合、酸素供給手段による排気浄化触媒への酸素の供給後、内燃機関が間欠停止後再始動する際には、燃料の噴射量が通常よりも増加される。即ち、酸素の供給が行われた後の内燃機関の再始動時には、通常の（即ち、酸素供給手段による酸素の供給が行われない場合の）再始動時と比べて多くの燃料が噴射される。このようにすれば、排気浄化触媒内の空燃比を確実にリッチ雰囲気とすることができる。従って、酸素の供給が終了した後の内燃機関の運転において、ＮＯｘの排出量が増加してしまうことを防止することができる。
　上述した内燃機関の再始動時に燃料の噴射量を増加させる態様では、前記酸素供給手段によって前記排気浄化触媒に供給された酸素量を検出する酸素量検出手段を備え、前記第２のリッチ雰囲気化手段は、前記検出された酸素量に基づいて、前記燃料の噴射量の増加分を補正するようにしてもよい。
　この場合、酸素供給手段によって排気浄化触媒に供給された酸素量が、酸素量検出手段によって検出される。そして、内燃機関が間欠停止後再始動する際に噴射される燃料の増加分は、検出された酸素量に基づいて補正される。このようにすれば、内燃機関の再始動時に噴射される燃料の量を適切な値（即ち、排気浄化触媒内の空燃比を確実にリッチ雰囲気とできるような値）に補正することができる。従って、酸素の供給が終了した後の内燃機関の運転において、ＮＯｘの排出量が増加してしまうことを好適に防止することができる。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記排気浄化触媒は、三元触媒である。
　この態様によれば、排気浄化触媒は、排気中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘを浄化可能な三元触媒として構成される。この三元触媒においては、上述したように、暖機後においても硫黄が貴金属に吸着されたままとなる事態が生じ得る。よって、暖機後に酸素を供給することで、確実に硫黄を離脱させ、浄化能力の低下を防止することができる。
　本発明の内燃機関の排気制御装置の他の態様では、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とを備え、前記酸素供給手段は、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関の負荷に基づいて、前記排気浄化触媒への酸素の供給を開始する。
　この態様によれば、酸素供給手段によって排気浄化手段に酸素が供給される前に、回転数検出手段によって内燃機関の回転数が検出される。また、負荷検出手段によって、内燃機関の負荷が検出される。そして、酸素供給手段では、検出された内燃機関の回転数及び負荷に基づいて、排気浄化触媒への酸素の供給を開始するか否かが判定される。
　具体的には、酸素供給手段は、排気浄化触媒への酸素の供給に起因して内燃機関の運転に支障が出ない程度に、内燃機関の回転数及び負荷の各々の値が低い場合に、排気浄化触媒への酸素の供給を開始する。このようにすれば、内燃機関が搭載される車両における不具合の発生やドライバビリティの低下を防止しつつ、排気浄化触媒に吸着した硫黄を離脱させることができる。
　本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 エンジンの構成を示す概略構成図である。 内燃機関の排気制御装置における酸素供給制御開始までの動作を示すフローチャートである。 暖機前及び暖機後における三元触媒の状態を示す概念図である。 内燃機関の排気制御装置における酸素供給制御実行時の動作を示すフローチャートである。 酸素供給前及び酸素供給時における三元触媒の状態を示す概念図である。 比較例に係る内燃機関の排気制御装置の動作時における各種パラメータの変化を示すチャート図である。 実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の動作時における各種パラメータの変化を示すチャート図である。
　以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
　＜装置構成＞
　先ず、本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置が搭載されるハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
　図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えて構成されている。
　ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。ＥＣＵ１００は、本発明の「内燃機関の排気制御装置」の一部を構成している。
　ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
　バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。バッテリ１２の蓄電量は、ＥＣＵ１００等において検出可能とされている。
　アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
　車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
　ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
　図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００を備えて構成されている。
　エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
　尚、本発明における「内燃機関」とは、少なくとも１つの気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に複数の気筒２０１が直列に配されてなるエンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
　図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
　クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。
　エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
　燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
　一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
　排気管２１５には、本発明の「排気浄化触媒」の一例である三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。また、本実施形態に係る三元触媒２１６は、Ｓ（硫黄）を吸着可能である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
　排気管２１５における三元触媒２１６より上流側には、空燃比センサ２１７が設けられている。空燃比センサ２１７は、本発明の「空燃比検出手段」の一例であり、排気の空燃比を検出可能に構成されている。また、排気管２１５における三元触媒２１６より下流側には、Ｏ２センサ２１８が設けられている。Ｏ２センサ２１８は、本発明の「酸素濃度検出手段」の一例であり、排気の酸素濃度を検出可能に構成されている。これら空燃比センサ２１７及びＯ２センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
　排気管２１５におけるＯ２センサより下流側には、床下触媒２１９が設けられている。床下触媒２１９は、本発明の「第２の排気浄化触媒」の一例であり、三元触媒２１６によって浄化することができない、或いは浄化しきれなかった物質を浄化する。
　排気管２１５における排気ポート２１４の周辺には、二次空気供給管２２０が接続されている。二次空気供給管２２０にはエアポンプ２２１が設けられており、排気管２１５に対して二次空気を供給可能な構成となっている。なお、ここでの二次空気供給管２２０及びエアポンプ２２１は、本発明の「酸素供給手段」の一例として機能する。
　図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。
　動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えている。
　ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。
　一方、駆動軸５００は、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。
　動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
　＜動作説明＞
　次に、本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の動作及びそれによって得られる効果について、図４から図９を参照して説明する。以下では先ず、本実施形態に特有の酸素供給制御が開始されるまでの処理について、図４を参照して説明する。ここに図４は、内燃機関の排気制御装置における酸素供給制御開始までの動作を示すフローチャートである。
　図４において、本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の動作時には、先ずイグニッションがオンとされた際に（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、三元触媒２１６の温度が検出され、検出温度Ｔｃが閾値Ｔｃ１未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。なお、閾値Ｔｃ１は、エンジン２００の低温始動を判定するための閾値であり、例えば三元触媒２１６の活性温度（例えば、４００℃）の値が設定されている。三元触媒２１６の温度は、例えば三元触媒２１６に設けられた温度センサ等によって検出される。或いは、三元触媒２１６に流入した空気の温度等から三元触媒２１６の温度を算出（推定）するようにしてもよい。
　ここで、三元触媒２１６の温度Ｔｃが閾値Ｔｃ１未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、三元触媒２１６の浄化能力を速やかに向上させるための暖機制御が開始される（ステップＳ１０３）。暖機制御では、例えばＥＣＵ１００がエンジン２００における点火時期を遅角させることにより、三元触媒２１６を通過する排気の温度が上昇させられる。これにより、エンジン２００の冷間始動時等においても、効果的に排気を浄化することが可能となる。
　暖機制御が開始されると、再び三元触媒２１６の温度が検出され、検出温度Ｔｃが閾値Ｔｃ２を超えているか否かが判定される（ステップＳ１０４）。なお、閾値Ｔｃ２は、暖機制御を終了するか否かを判定するための閾値であり、後述する酸素供給制御によって、三元触媒２１６に吸着された硫黄を脱離できる程度に高い温度（例えば４５０℃）として設定されている。検出温度Ｔｃが閾値Ｔｃ２を超えている場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、暖機制御が終了される（ステップＳ１０５）。
　ここで、暖機制御前及び暖機制御後における三元触媒２１６の状態について、図５を参照して説明する。ここに図５は、暖機前及び暖機後における三元触媒の状態を示す概念図である。なお、図５では、説明の便宜上、硫黄成分以外の物質についての図示を省略している。
　図５において、三元触媒２１６は、担体（触媒コート材）８１０と、貴金属部８２０とを有している。エンジン２００の燃料の成分として含まれる硫黄は、燃料の燃焼後にＳＯｘとして排気経路に放出され、三元触媒２１６に吸着される。
　三元触媒２１６に吸着されたＳＯｘは、例えば４５０℃程度で離脱する。このため、暖機制御前に吸着されたＳＯｘは、暖機制御によって離脱することになる。しかしながら、本発明者の研究するところによれば、暖機制御によって離脱した硫黄は、リッチ雰囲気下で三元触媒２１６の貴金属部８２０に吸着される。そして、このように三元触媒２１６の貴金属部８２０に吸着された硫黄は、リッチ雰囲気下では、極めて高温（例えば、７００℃以上）に達するまで離脱しない。よって、仮に何らの対策も施さなければ、暖機制御終了後においても硫黄は三元触媒２１６に吸着されたままとなり、三元触媒２１６の浄化能力を低下させる原因となってしまう。
　本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置は、上述した暖機制御終了後においても三元触媒２１６に吸着されたままとなる硫黄を離脱させるために、暖機制御終了後に三元触媒２１６に酸素を供給する。酸素供給制御については、後に詳述する。
　図４に戻り、暖機制御が終了されると、再び三元触媒２１６の温度が検出され、検出温度Ｔｃが閾値Ｔｃ３未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０６）。なお、閾値Ｔｃ３は、酸素供給制御を実行可能な状態にあるか否かを判定するための閾値であり、例えば酸素供給制御による三元触媒２１６の劣化を抑制できる温度（例えば、８００℃）として設定されている。これにより、極めて高い温度の下で酸素供給制御が行われることに起因して、三元触媒２１６が劣化してしまうことを抑制できる。
　三元触媒２１６の温度Ｔｃが閾値Ｔｃ３未満である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、排気管２１５に設けられたＯ２センサ２１８の出力値Ｏｘｓが、閾値Ｏｘｓ１を超えているか否かが判定される（ステップＳ１０７）。なお、閾値Ｏｘｓ１は、三元触媒２１６の雰囲気が酸素供給制御を行うのに適切な状態であるか否かを判定するための閾値であり、硫黄を効率的に離脱させることが可能なリッチ雰囲気に対応する値が設定されている。Ｏ２センサ２１８の出力値Ｏｘｓが閾値Ｏｘｓ１を超えていない場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、三元触媒２１６の雰囲気がリッチ雰囲気となるように、リッチ補正（例えば、燃料の増量）が実行される（ステップＳ１０８）。
　Ｏ２センサ２１８の出力値Ｏｘｓが閾値Ｏｘｓ１を超えている場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、エンジン２００の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０９）。また、エンジン２００の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１未満である場合には（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、エンジン２００の負荷Ｅｄが閾値Ｅｄ１未満であるか否かが判定される（ステップＳ１１０）。
　ここで、エンジン２００の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１未満でない場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、或いはエンジン２００の負荷Ｅｄが閾値Ｅｄ１未満でない場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、酸素供給制御は開始されない。このようにすれば、エンジン２００の回転数Ｎｅ及び負荷Ｅｄが比較的高い状態で酸素供給制御が実行されることにより、エミッションやドライバビリティが悪化してしまうことを防止できる。
　他方、エンジン２００の負荷Ｅｄが閾値Ｅｄ１未満である場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、エンジン２００の運転が停止され、ハイブリッド車両１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の動力によって走行する状態（所謂、ＥＶモード）となる（ステップＳ１１１）。
　エンジン２００が間欠停止状態となると、三元触媒２１６に吸着された硫黄を脱離させるための酸素供給制御が開始される（ステップＳ１１２）。
　続いて、本実施形態に特有の酸素供給制御が開始されてからの処理について、図６を参照して説明する。ここに図６は、内燃機関の排気制御装置における酸素供給制御実行時の動作を示すフローチャートである。
　図６において、酸素供給制御時には、先ず三元触媒２１６に対する空気（即ち、燃焼後に排出される排気と比較して酸素を多く含む大気等）の流入が開始される（ステップＳ２０１）。三元触媒２１６への空気の流入は、エアポンプ２２１から空気供給管２２０を介して行われる。ただし、エアポンプ２２１以外の方法で空気を流入させてもよく、例えば停止されているエンジン２００がモータジェネレータＭＧ１からの動力でモータリングされることで実現されてもよいし、エンジン２００が完全に停止する前であればフューエルカットによって実現することもできる。
　ここで、酸素供給制御前及び酸素供給制御時における三元触媒２１６の状態について、図７を参照して説明する。ここに図７は、酸素供給前及び酸素供給時における三元触媒の状態を示す概念図である。なお、図７では、説明の便宜上、図５と同様に硫黄成分以外の物質についての図示を省略している。
　図７において、酸素供給制御前の三元触媒２１６では、暖機制御によって貴金属部８２０が硫黄によって被覆された状態となっている。このような三元触媒２１６に対して比較的酸素濃度の高い空気を供給すれば、リッチ雰囲気下において硫黄が離脱するような高温（例えば、７００℃以上）でなくとも、貴金属部８２０に吸着された硫黄を酸化し、ＳＯ２として離脱させることができる。よって、暖機終了後の三元触媒２１６の浄化能力が、吸着した硫黄によって低下してしまうことを防止できる。
　図６に戻り、空気の流入が開始されると、流入空気量の積算が開始される（ステップＳ２０２）。そして、流入空気量の積算値Ｇｕｓｕｍが閾値Ｇｕｓｕｍ１を超えると（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、空気の流入が終了される（ステップＳ２０４）。なお、閾値Ｇｕｓｕｍ１は、三元触媒２１６に十分な量の酸素が供給されたか否かを判定するための閾値であり、例えば酸素供給によって得られる硫黄脱離効果等に基づいて予め設定されている。流入空気量は、三元触媒２１６において直接的に検出されてもよいし、床下触媒２１９に流入した空気量等から間接的に導出されてもよい。
　なお、ここでは流入空気量の積算値Ｇｕｓｕｍに応じて、空気の流入を停止するようにしているが、例えばＯ２センサ２１８の酸素濃度等に応じて空気の流入を停止するようにしてもよい。具体的には、Ｏ２センサ２１８の出力値Ｏｘｓが所定の閾値を超えた場合に、空気の流入を停止するようにすればよい。
　空気の流入が停止されると、エンジン２００が再始動される（ステップＳ２０５）。これにより、三元触媒２１６の雰囲気は、酸素供給によってリーン化された状態からリッチ化する方向へ変化する。
　ここで、三元触媒２１６の雰囲気には、酸素濃度の目標値Ｅｖｏｘｓｒｅｆが設定されている。酸素濃度の目標値Ｅｖｏｘｓｒｅｆは、初期値としてＥｖｏｘｓｒｅｆ０が設定されている。本実施形態では特に、この目標値Ｅｖｏｘｓｒｅｆを、エンジン２００の再始動時に補正値Ｅｖｏｘｓｒｅｆ１へと変更する。なお、補正値Ｅｖｏｘｓｒｅｆ１は、初期値Ｅｖｏｘｓｒｅｆ０より高い値である。
　酸素濃度の目標値Ｅｖｏｘｓｒｅｆが変更されると、補正値Ｅｖｏｘｓｒｅｆ１を実現するために、インジェクタ２１２から噴射される燃料の量が増量される（ステップＳ２０７）。そして、Ｏ２センサの出力値Ｏｘｓが補正値Ｅｖｏｘｓｒｅｆ１を超えると（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、酸素濃度の目標値Ｅｖｏｘｓｒｅｆが初期値Ｅｖｏｘｓｒｅｆ０に戻され（ステップＳ２０９）、一連の処理が終了する。
　このように、エンジン２００の再始動時に三元触媒２１６の雰囲気をリッチ化するようにすれば、エンジン２００から排出されるＮＯｘの量が増加してしまうことを防止することができる。
　次に、上述した酸素供給制御時のエンジン２００の状態変化について、図８及び図９を参照して、より具体的に説明する。ここに図８は、比較例に係る内燃機関の排気制御装置の動作時における各種パラメータの変化を示すチャート図である。また図９は、実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の動作時における各種パラメータの変化を示すチャート図である。
　図８に示すように、酸素供給制御を行わない比較例においては、エンジン２００が始動する時刻ｔ１になると三元触媒２１６の暖機制御が開始され、三元触媒２１６の床温が活性温度（４５０℃）を超える値にまで速やかに上昇される。一方、三元触媒２１６に流入するガスの空燃比は、ストイキ状態となるように制御され、Ｏ２センサ２１８の出力値は、リーン状態からリッチ状態へと変化し、その後リッチ状態が保持される。
　図９に示すように、酸素供給制御を行う本実施形態においては、暖機制御が終了する時刻ｔ２において、酸素供給制御（ここでは、フューエルカット）が行われる。酸素が供給されることにより、三元触媒２１６に流入するガスの空燃比及びＯ２センサ２１８の出力値は、それぞれ大きくリーン側へと変化する。そして、エンジン２００が再始動される時刻ｔ３になると、三元触媒２１６に流入するガスの空燃比はストイキ状態となるように制御され、Ｏ２センサ２１８の出力値はリッチ状態へと変化する。
　以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の排気制御装置によれば、暖機制御後の三元触媒２１６が一時的にリーン雰囲気とされるため、暖機の際に三元触媒２１６に吸着した硫黄を好適に離脱させることが可能である。従って、硫黄被覆によって三元触媒２１６の浄化能力が低下してしまうことを抑制できる。
　本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の排気制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
　１　ハイブリッド車両
　１０　ハイブリッド駆動装置
　１１　ＰＣＵ
　１２　バッテリ
　１３　アクセル開度センサ
　１４　車速センサ
　１００　ＥＣＵ
　２００　エンジン
　２０１　気筒
　２０３　ピストン
　２０５　クランクシャフト
　２１５　吸気管
　２０８　スロットルバルブ
　２１０　吸気ポート
　２１２　インジェクタ
　２１４　排気ポート
　２１５　排気管
　２１６　三原触媒
　２１７　空燃比センサ
　２１８　Ｏ２センサ
　２１９　床下触媒
　２２０　二次空気供給管
　２２１　エアポンプ
　３００　動力分割機構
　５００　駆動軸
　６００　減速機構
　８１０　担体
　８２０　貴金属部
　ＭＧ１，ＭＧ２　モータジェネレータ

Claims (13)

  1. 　排気経路に排気浄化触媒を備える内燃機関の排気制御装置であって、
    　前記排気浄化触媒の暖機を行う暖機手段と、
    　前記暖機終了後に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する酸素供給手段と
    　を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
  2. 　前記酸素供給手段は、内燃機関への燃料の供給を一時的に停止する燃料供給停止手段、前記内燃機関を電動機からの動力で回転させるモータリング手段、及び内燃機関に供給される混合気とは異なる経路で空気を供給する二次空気供給手段の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  3. 　前記排気浄化触媒の床温を検出する触媒床温検出手段を備え、
    　前記酸素供給手段は、前記排気浄化触媒の床温が吸着したＳＯｘが離脱する温度以上である所定域である場合に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  4. 　前記酸素供給手段は、前記内燃機関の間欠停止時に、前記排気浄化触媒に酸素を供給することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  5. 　前記排気浄化触媒内の空燃比を検出する空燃比検出手段を備え、
    　前記酸素供給手段は、前記排気浄化触媒内の空燃比がリッチ雰囲気である場合に、前記排気浄化触媒に酸素を供給する
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  6. 　前記酸素供給手段によって前記排気浄化触媒に酸素を供給する前に、前記排気浄化触媒内の空燃比をリッチ雰囲気とするリッチ雰囲気化手段を備えることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  7. 　前記排気浄化触媒内の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
    　前記排気浄化触媒内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と
    　を備え、
    　前記酸素供給手段は、前記排気浄化触媒内の空燃比がリーン雰囲気であり、且つ前記排気浄化触媒内の酸素濃度が所定値以上である場合に、前記排気浄化触媒への酸素の供給を停止する
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  8. 　前記排気浄化触媒よりも前記排気経路の後段に設けられる第２の排気浄化触媒と、
    　前記酸素供給手段による酸素の供給中における前記第２の排気浄化触媒への流入空気量を検出する流入空気量検出手段と
    　を備え、
    　前記酸素供給手段は、前記流入空気量が所定量に達した場合に、前記排気浄化触媒への酸素の供給を停止する
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  9. 　前記酸素供給手段による前記排気浄化触媒への酸素の供給終了後に、前記排気浄化触媒内の空燃比をリッチ雰囲気とする第２のリッチ雰囲気化手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  10. 　前記第２のリッチ雰囲気化手段は、前記内燃機関が間欠停止後再始動する際に燃料の噴射量を増加させることで、前記排気浄化触媒内の空燃比をリッチ雰囲気とすることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  11. 　前記酸素供給手段によって前記排気浄化触媒に供給された酸素量を検出する酸素量検出手段を備え、
    　前記第２のリッチ雰囲気化手段は、前記検出された酸素量に基づいて、前記燃料の噴射量の増加分を補正する
    　ことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の内燃機関の排気制御装置。
  12. 　前記排気浄化触媒は、三元触媒であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の排気浄化装置。
  13. 　前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
    　前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と
    　を備え、
    　前記酸素供給手段は、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関の負荷に基づいて、前記排気浄化触媒への酸素の供給を開始する
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の排気制御装置。
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