JP3678282B2 - 内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機付きの車両に搭載されている排ガス浄化用触媒の温度を排ガス浄化率を良好に維持するように制御する内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の排ガスを浄化する手段として、触媒が広く用いられているが、この触媒での排ガス浄化には以下の問題がある。
【０００３】
▲１▼触媒が活性しない低温時には有害物質を浄化できない。
▲２▼高温で触媒を使用すると触媒が劣化して浄化率が低下する。
▲３▼シリンダ内の空気と燃料との比率（空燃比）が理論当量よりリーンで運転される内燃機関（例えば、ガソリンリーンバーンエンジン、ガソリン直噴エンジン、ディーゼルエンジン）では、通常のガソリンエンジンよりも排ガス中の酸素濃度が高いため、酸素過剰下でＮＯｘを浄化できるＮＯｘ触媒が使用される。しかし、このＮＯｘ触媒は、図２に示すように所定の活性温度範囲でのみＮＯｘを浄化でき、触媒温度が活性温度範囲よりも高温になるとＮＯｘを浄化できない。
▲４▼ディーゼルエンジンでは、高温になると燃料中のイオウが触媒で酸化され、このイオウ酸化物（サルフェート）が触媒を劣化させたりパティキュレート（微粒子）の排出量を増加させる原因となる。
【０００４】
以上、▲１▼〜▲４▼の事情から、排ガス浄化率を良好に維持するためには、触媒温度を活性温度範囲内に保つ必要がある。そこで、特開平７−２５９５４４号公報に示すように、触媒温度が所定温度より高温となった場合に、燃料噴射量を増減補正して、空燃比を過度にリッチまたはリーンに変化させることで、排ガス温度を低下させて触媒温度を低下させる技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排ガス温度を低下させるために空燃比を過度に変化させると、エンジン出力も変化してしまい、運転者のアクセル操作とは異なった加速、減速が行われてしまうおそれがあり、運転フィーリングを損なってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、運転フィーリングを悪化させることなく、排ガス温度を調整して触媒温度を所定の活性温度範囲内に保つことができ、排ガス浄化性能を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、触媒温度が活性温度範囲から外れている場合に、内燃機関（以下「エンジン」という）への燃料供給量の増減補正と自動変速機の変速比の変更とを組み合わせて行うことで、エンジン出力（＝回転数×トルク）を一定に保ちながら、エンジン回転数とエンジントルクを変化させ、それによって排ガス温度を変化させて、触媒温度を活性温度範囲内まで上昇または下降させる。この触媒温度制御では、エンジン出力が一定に保持されるため、車両の駆動力が一定に維持されて、運転者のアクセル操作とは異なった加速、減速が発生せず、運転フィーリングを損なうことがない。
【００１０】
この場合、自動変速機の変速比の変更は、ロックアップクラッチ機構の無い自動変速機では、変速ギア機構のギア比の変更によって行えば良く、ロックアップクラッチ機構付きの自動変速機であれば、変速ギア機構のギア比の変更の他、ロックアップクラッチ機構のロックアップスリップ制御を用いても良い。この場合、変速ギア機構のギア比の変更とロックアップスリップ制御とは併用しても良いし、いずれか一方を単独で用いても良い。また、自動変速機としてベルト駆動方式の無段変速機を用いる場合には、ベルトが掛け渡される有効プーリ径を制御するようにすれば良い。これらいずれの場合でも、自動変速機の一般的な制御を利用できるので、特別な機構を追加する必要がない。
【００１１】
ところで、減速時には、燃料供給量が少なくなるか燃料カットされるため、排ガス温度が低くなる。従って、減速時の排ガスは、高温の触媒を冷やすのには便利であるが、触媒が低温の時には、触媒の温度上昇が妨げられる原因となる。
【００１２】
そこで、請求項１では、車両が減速状態にある場合に、触媒温度が活性温度範囲より低温の時には、ロックアップクラッチ機構のロックアップ制御を解除する。これにより、エンジン回転数は速やかにアイドル回転数まで低下し、触媒を通過する低温の排ガス量（エンジン回転数に比例）が速やかに減少して触媒の温度低下が抑えられる。
【００１３】
一方、車両が減速状態にある場合に、触媒が活性温度範囲より高温である時には、ロックアップ制御を作動させる。これにより、エンジン回転数はゆっくりと低下し、触媒を通過する低温の排ガス量（エンジン回転数に比例）がゆっくりと減少し、その間に触媒温度が活性温度範囲内へ低下する。
【００１４】
また、請求項２では、車両が減速状態にある場合に、触媒温度が活性温度範囲より低温と判定した時に、ロックアップ制御を解除すると共に自動変速機の変速比を減少側に補正する。これにより、エンジン回転数は速やかにアイドル回転数まで低下し、触媒を通過する低温の排ガス量が速やかに減少する。これに加え、燃料供給量をゼロとする燃料カット領域を縮小することで、燃料カットされた低温の排ガス排出時間を短くする。この結果、触媒の温度低下が抑えられる。
【００１５】
一方、車両が減速状態にある場合に、触媒温度が活性温度範囲より高温と判定した時に、ロックアップ制御を作動させると共に前記自動変速機の変速比を増大側に補正する。これにより、エンジン回転数はゆっくりと低下し、触媒を通過する低温の排ガス量がゆっくりと減少する。これに加え、燃料カット領域を拡大することで、燃料カットされた低温の排ガス排出時間が長くなる。この結果、触媒温度が確実に活性温度範囲内まで低下する。
【００１６】
また、請求項３では、触媒として酸素過剰下でＮＯｘを還元浄化できるＮＯｘ触媒を用いている。この触媒はＮＯｘを還元浄化できる活性温度範囲が狭く（例えばＰｔ系触媒では２００℃〜３００℃）、本発明によって触媒温度を活性温度範囲に保つことで、排ガス浄化性能向上の効果が大きい。
【００１７】
また、請求項４では、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを浄化する。ディーゼルエンジンの燃料である軽油にはイオウが含まれており、高温になるとイオウが触媒で酸化され、このイオウ酸化物（サルフェート）が触媒を劣化させたりパティキュレート（微粒子）の排出量を増加させる原因となるため、触媒温度を活性温度範囲に保つ効果が大きい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明をディーゼルエンジンのＮＯｘ触媒システムに適用した第１の実施形態を図１乃至図８に基づいて説明する。内燃機関であるディーゼルエンジン１１の吸気側には、各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１２が接続され、排気側に、排気マニホールド１４を介して排気管１３が接続されている。この排気管１３の途中には、酸素過剰下でＮＯｘを還元浄化できるＮＯｘ触媒１５が設けられている。このＮＯｘ触媒１５の下流側には、ＮＯｘ触媒１５の下流側近傍で排ガス温度を検出する排ガス温度センサ１６が設置され、この排ガス温度センサ１６で検出した排ガス温度からＮＯｘ触媒１５の温度（以下単に「触媒温度」という）が判定される。従って、排ガス温度センサ１６は、特許請求の範囲でいう触媒温度判定手段として用いられる。
【００１９】
また、ＮＯｘ触媒１５の上流側には、ＮＯｘ触媒１５を還元浄化するための還元剤である軽油（燃料）を排ガスに添加する軽油添加装置１７が設けられている。この軽油添加装置１７には、燃料噴射ポンプ１８から燃料が供給される。この燃料噴射ポンプ１８は、ディーゼルエンジン１１の動力を駆動源とし、クランクプーリ１９と燃料噴射ポンプ１７のプーリ２０との間にエンジン動力を伝達するベルト２１が掛け渡されている。燃料噴射ポンプ１７から高圧で吐出される燃料は、高圧燃料配管２２を通してディーゼルエンジン１１の各気筒の燃料噴射ノズル２３（燃料供給手段）に供給される。
【００２０】
ディーゼルエンジン１１の動力は、自動変速機２４で変速されて車輪駆動系に伝達される。自動変速機２４は、ロックアップクラッチ機構２５を内蔵したトルクコンバータ２６と、変速クラッチ・ブレーキ機構２７と、遊星ギア機構から成る変速ギア機構２８と、各部の動作を制御する油圧制御装置２９とから構成されている。トルクコンバータ２６は、ディーゼルエンジン１１の出力軸であるクランク軸３０の回転力を変速ギア機構２８に伝達する流体継手として作用し、トルクコンバータ入力軸３１がクランク軸３０に連結され、両者が一体的に回転するようになっている。
【００２１】
このトルクコンバータ入力軸３１には、ポンプインペラ３２が設けられ、このポンプインペラ３２の油圧動力によってタービンランナ３３が回転駆動され、両者の中間には、タービンランナ３３から出たオイルをポンプインペラ３２に戻すためのステータ３４が設けられている。このステータ３４は、一方向クラッチ３５を介してステータシャフト（図示せず）に支持されている。トルクコンバータ入力軸３１とタービンランナ３３との間には、ロックアップクラッチ機構２５が設けられ、トルクコンバータ入力軸３１とタービンランナ３３に連結されたトルクコンバータ出力軸３７との回転速度差（スリップ量）がロックアップクラッチ機構２５によって制御される。
【００２２】
トルクコンバータ出力軸３７は、変速クラッチ・ブレーキ機構２７の入力軸となり、この変速クラッチ・ブレーキ機構２７内に設けられた油圧回路（図示せず）の各部の油圧を油圧制御装置２９によって制御することで、変速ギア機構２８のギア比（変速比）が切り換えられる。変速ギア機構２８の出力軸３８は車輪駆動系に連結されている。
【００２３】
一方、制御回路３９は、排ガス温度センサ１６や、図示しないアクセルセンサ、エンジン回転数センサ、水温センサ等から出力される各種のエンジン運転状態信号に基づいて燃料噴射ノズル２３の噴射量を制御する燃料噴射量制御回路４０（燃料供給量制御手段）と、ＮＯｘ触媒１５を活性状態に制御する触媒温度制御回路４１と、自動変速機２４の変速比の切り換えを制御する変速制御回路４２（変速制御手段）とから構成されている。
【００２４】
ここで、ＮＯｘ触媒１５の浄化特性を図２を用いて説明する。図２は、触媒温度に対する窒素酸化物ＮＯｘの浄化率ａと、還元剤である軽油（ＨＣ）の浄化率ｂと、サルフェート（イオウ酸化物）の生成率ｃを示したグラフである。触媒温度がＴ1 未満では、窒素酸化物もＨＣも浄化せず、触媒温度がＴ1 以上で窒素酸化物とＨＣの浄化が始まり、触媒温度がＴ2 付近で窒素酸化物の浄化率は最大となり、ＨＣの浄化の浄化率がほぼ１００％になる。触媒温度がＴ2 以上では、触媒温度が上昇するほど窒素酸化物の浄化率は低下していき、触媒温度がＴ3 以上では窒素酸化物の浄化率は大きく低下し、ほぼゼロとなる。従って、触媒温度が活性温度範囲であるＴ1 〜Ｔ3 の範囲にある状態でしか窒素酸化物を浄化できない。
【００２５】
更に高温であるＴ4 以上では、規制物質のパティキュレートマターであるサルフェートが生成し始める。従って、サルフェートの生成を抑制するためには触媒温度をＴ4 以下にする必要がある。一般に、ゼオライトにＰｔを担持したＮＯｘ触媒では図２のＴ1 は約２００℃、Ｔ2 は約２５０℃、Ｔ3 は約３００℃、Ｔ4 は約４００℃である。このような浄化特性のＮＯｘ触媒１５では、窒素酸化物の浄化率を向上させ、且つサルフェートの生成を抑制するためには、触媒温度を活性温度範囲であるＴ1 （２００℃）〜Ｔ3 （３００℃）に保つ必要がある。
【００２６】
制御回路３９は、図３に示す触媒温度制御ルーチンを実行することで、触媒温度を活性温度範囲内に保つ。本ルーチンは、所定時間毎または所定クランク角毎に割込処理にて繰り返し起動される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、排ガス温度センサ１６、アクセルセンサ、エンジン回転数センサから出力される信号を読み込む。次のステップ１０２で、排ガス温度センサ１６により検出した触媒温度（＝排ガス温度）を活性温度範囲と比較し、活性温度範囲内であれば、ステップ１０７に進み、基準燃料供給量マップと基準変速比マップにより燃料供給量、変速比を制御する（通常の制御）。
【００２７】
この場合、基準変速比マップは、図４に示すように、車速とアクセル開度に応じて変速ギア機構２８の作動を制御して変速比を１速→２速、２速→３速、３速→４速にシフトアップし、逆に１速←２速、２速←３速、３速←４速にシフトダウンする。ここで、変速比とは、トルクコンバータ入力軸３１と変速ギア機構２８の出力軸３８の回転速度の比であり、該出力軸３８の回転速度、トルク一定のもとでは、変速比が小さい時に、ディーゼルエンジン１１は低回転、高トルクで運転され、変速比が大きい時に、ディーゼルエンジン１１は高回転、低トルクで運転される。従って、エンジン出力（＝回転速度×トルク）が一定、すなわち車両の駆動力一定のもとでも、変速比を選定してエンジン回転数を決め、ディーゼルエンジン１１への燃料供給量を制御してトルクを増減させることで、様々なエンジン運転条件を作り出すことができる。
【００２８】
ディーゼルエンジン１１が低回転、高トルクで運転される場合は、高回転、低トルクで運転される場合より排ガス温度が高くなる。この理由は次の通りである。エンジン出力が一定ならば、単位時間当たりの燃料消費量はほぼ一定であるが、ディーゼルエンジン１１が低回転で運転される場合には、エンジンピストンの１ストローク当たりの燃料供給量は多くなり、高トルクになる。しかし、ディーゼルエンジン１１の場合は、エンジン回転数に関係なくエンジンピストンの１ストローク当たりの吸入空気量は一定である。燃料の燃焼熱は吸入空気の温度上昇に使われて、排ガス温度が決まる。このような事情から、ディーゼルエンジン１１が低回転、高トルクで運転される場合は、高回転、低トルクで運転される場合に比較して、燃料供給量が多く、大きな燃焼熱が一定の吸入空気量の温度上昇に使われるため、排ガス温度が高くなるのである。
【００２９】
本ルーチンでは、この関係を利用し、エンジン出力を一定（車両の駆動力一定）のもとで、変速比を選定してエンジン回転数を決め、ディーゼルエンジン１１への燃料供給量を制御してトルクを増減させることで、排ガス温度を調整し、触媒温度を活性温度範囲内に保つ。
【００３０】
具体的には、上記ステップ１０２で、触媒温度が活性温度範囲よりも低温と判定された場合には、ステップ１０３に進み、以下に説明する触媒昇温制御により自動変速機２４の変速比を減少側に補正制御し、燃料供給量増量補正制御によりディーゼルエンジン１１を低回転、高トルクで運転した場合に、エンジントルクが許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、急加速時のように、エンジントルクが既に高い場合は、触媒昇温制御を行うと、エンジントルクが許容限界値を超えるため、触媒昇温制御は行わず、ステップ１０７に進み、基準燃料供給量マップと基準変速比マップにより燃料供給量、変速比を制御する。この変速比の切り換えは、変速ギア機構２８のギア比を切り換えることで行う（以下、同様）。また、変速比を切り換える時は、通常の変速制御と同様に燃料噴射量、噴射時期を制御して変速ショックを低減する（以下、同様）。
【００３１】
一方、エンジントルクが許容限界値内である場合には、ステップ１０５に進み、触媒昇温制御を実行し、昇温燃料供給量マップにより燃料供給量を増量側に補正制御すると共に、昇温変速比マップにより変速比を減少側に補正制御して、ディーゼルエンジン１１を低回転、高トルクで運転し、排ガス温度を上昇させて触媒温度を活性温度範囲まで上昇させる。ここで、昇温変速比マップは、図５に示すように、ディーゼルエンジン１１を低回転、高トルクで運転するため、図４の基準変速比マップと比較して、同一アクセル開度であれば、低い車速でシフトアップし、低い車速までシフトダウンしないようになっている。
【００３２】
この特性を図７のタイムチャートを用いて説明する。車両が一旦加速して、図４のＡ点で走行しているとする。触媒温度が活性温度範囲（Ｔ1 〜Ｔ3 ）内の時は、図４の基準変速比マップに従い２速である。その後、触媒温度が低下して、Ｔ1 以下になると、ステップ１０５のロジックにより図５に示す昇温変速比マップに従い２速から３速にシフトアップ（変速比減少）し、エンジン回転数が低下すると共に、昇温燃料供給量マップに従い燃料噴射量が増大される。この結果、ディーゼルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、低回転、高トルクで運転され、排ガス温度が上昇し、触媒温度も上昇していく。このようにして、触媒温度が活性温度範囲内へ上昇すると、ステップ１０７のロジックにより図４の基準変速比マップに従い２速に制御される。これにより、触媒温度が活性温度範囲内に保たれる。
【００３３】
前述した図３のステップ１０２で、触媒温度が活性温度範囲より高温と判定された場合は、ステップ１０４に進み、以下に説明する触媒降温制御により自動変速機２４の変速比を増大側に補正制御すると共に、燃料供給量減量補正制御によりディーゼルエンジン１１を高回転、低トルクで運転した場合に、エンジン回転数が許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、高速走行時のように、エンジン回転数が既に高い場合は、触媒降温制御を行うと、エンジン回転数が許容限界値を超えるため、触媒降温制御は行わず、ステップ１０７に進み、基準燃料供給量マップと基準変速比マップにより燃料供給量、変速比を制御する。
【００３４】
これに対し、エンジン回転数が許容限界値内である場合には、ステップ１０６に進み、降温燃料供給量マップにより燃料供給量を減量側に補正制御すると共に、降温変速比マップにより変速比を増大側に補正制御して、ディーゼルエンジン１１を高回転、低トルクで運転し、排ガス温度を低下させて触媒温度を活性温度範囲まで低下させる。ここで、降温変速比マップは、図６に示すように、ディーゼルエンジン１１を高回転、低トルクで運転するため、図４の基準変速比マップに比較して同一アクセル開度であれば高い車速までシフトアップせず、高い車速でもシフトダウンするようになっている。
【００３５】
この特性を図８のタイムチャートを用いて説明する。車両が一旦加速して、図４のＢ点で走行しているとする。触媒温度が活性温度範囲内の時は、図４の基準変速比マップに従い３速である。その後、触媒温度が上昇してきてＴ3 以上になると、ステップ１０６のロジックにより図６に示す降温変速比マップに従い３速から２速にシフトダウン（変速比増加）し、エンジン回転数が上昇すると共に、降温燃料供給量マップに従い燃料噴射量が減量される。この結果、ディーゼルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、高回転、低トルクで運転され、排ガス温度が低下して、触媒温度も低下していく。これにより、触媒温度が活性温度範囲内まで低下すると、ステップ１０７により図５の基準変速比マップに従い３速に制御される。
【００３６】
以上の触媒温度制御により、エンジン出力（＝回転数×トルク）を一定に保ちながら、エンジン回転数とエンジントルクを変化させることで、排ガス温度を変化させるようにしたので、運転フィーリングを悪化させることなく、触媒温度をＮＯｘ浄化が可能な活性温度範囲内に保つことができて、高いＮＯｘ浄化率を得ることができる。しかも、サルフェートの生成も抑制することができ、パティキュレート（微粒子）の排出量を低減することができると共に、サルフェートによる触媒劣化を防止でき、長期間にわたって安定した排ガス浄化性能を維持することができる。
【００３７】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を図９及び図１０を用いて説明する。前述した第１の実施形態においては、変速比制御を変速ギア機構２８のギア比を切り換えることで行ったが、第２の実施形態では、ロックアップクラッチ機構２５のロックアップスリップ制御によって行う。第１の実施形態のように変速ギア機構２８で変速比を切り換える場合は、段階的な変速比の切り換えになり、且つ、その切り換えの前後で変速比の差が大きく、変速ショックも大きいが、第２の実施形態のように、ロックアップクラッチ機構２５のロックアップスリップ制御で変速比を制御する場合は、連続的な変速比制御となり、且つ、細かな変速比制御が可能であると共に、変速ショックも小さい利点がある。
【００３８】
このロックアップクラッチ機構２５は、トルクコンバータ入力軸３１と出力軸３７との回転速度差（ロックアップスリップ量）を制御するものであり、ロックアップクラッチ機構２５が作動して入出力軸３１，３７が完全に連結されると、ロックアップスリップ量（＝入力軸回転速度一出力軸回転速度）はゼロとなり、変速比が減少した状態となる。一方、ロックアップクラッチ機構２５の作動が解除されると、ロックアップスリップ量が大きくなり、変速比が増大した状態となる。
【００３９】
この特性を利用し、第２の実施形態では、図３のステップ１０５において、変速比を減少側に補正制御する場合には、ロックアップクラッチ機構２５を作動させてロックアップスリップ量をゼロとする。また、図３のステップ１０６において、変速比を増大側に補正制御する場合には、ロックアップクラッチ機構２５の作動を解除してロックアップスリップ量を大きくする。これ以外の処理は、第１の実施形態の図３の各ステップの処理と同じである。
【００４０】
第２の実施形態において、図３のステップ１０５で、変速比を減少させてディーゼルエンジン１１を低回転、高トルクで運転し、触媒温度を活性温度範囲まで昇温する場合の作動を図９のタイムチャートで説明する。触媒温度が活性温度範囲内の時は、ロックアップスリップ量は、ディーゼルエンジン１１の回転速度変動や車輪回転速度変動を吸収できる５０ｒｐｍから１００ｒｐｍの範囲で制御される。その後、触媒温度が低下して、Ｔ1 以下になると、ロックアップクラッチ機構２５が作動して入出力軸３１，３７が完全に連結され、ロックアップスリップ量がゼロに制御される。これにより、エンジン回転数が低下すると共に、昇温燃料供給量マップに従い燃料噴射量が増大される。この結果、ディーゼルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、低回転、高トルクで運転され、排ガス温度が上昇し、触媒温度が活性温度範囲内へ上昇していく。
【００４１】
次に、第２の実施形態において、図３のステップ１０６で、変速比を増大させてディーゼルエンジン１１を高回転、低トルクで運転し、触媒温度を活性温度範囲まで低下させる場合の作動を図１０のタイムチャートで説明する。触媒温度が活性温度範囲内の時は、ロックアップスリップ量は通常の５０ｒｐｍから１００ｒｐｍに保持されている。その後、触媒温度が上昇して、Ｔ3 以上になると、ロックアップクラッチ機構２５の作動が解除されて、ロックアップスリップ量が通常よりも大きくなり、エンジン回転数が増加するとともに、降温燃料供給量マップに従い燃料噴射量は減量される。この結果、ディーゼルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、高回転、低トルクで運転され、排ガス温度は低下し、触媒温度が活性温度範囲内へ低下していく。
【００４２】
尚、第２の実施形態では、変速比の補正制御をロックアップクラッチ機構２５のみによって行うようにしたが、ロックアップクラッチ機構２５と変速ギア機構２８のギア比の切り換えとを組み合わせて変速比の補正制御を行うようにしても良い。
【００４３】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態を図１１乃至図１３を用いて説明する。この第３の実施形態は、アクセル開度が全閉（ゼロ）で車両の減速時に本発明の触媒温度制御を適用したものである。図１１は減速時触媒温度制御ルーチンのフローチャート、図１２は減速時の触媒昇温（保温）制御の挙動を示すタイムチャートであり、図１３は減速時の触媒降温制御の挙動を示すタイムチャートである。
【００４４】
図１１の減速時触媒温度制御ルーチンは、所定時間毎または所定クランク角毎に割込処理にて繰り返し起動される。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、排ガス温度センサ１６、車速センサ、アクセルセンサ、エンジン回転数センサから出力される信号を読み込む。次のステップ２０２で、アクセルオフ（アクセル全閉）且つ車両が減速状態にあるか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合には、触媒温度制御実行条件が成立せず、ステップ２０７に進んで、通常のロックアップクラッチ制御と、基準変速比マップによる変速比制御と、通常の燃料カット制御（車両減速時はエンジン回転数１５００ｒｐｍまで燃料カット領域）を行う。
【００４５】
一方、アクセルオフ（アクセル全閉）且つ車両が減速状態にある場合には、触媒温度制御実行条件が成立し、ステップ２０３に進んで、触媒温度を活性温度範囲と比較し、触媒温度が活性温度範囲内の場合には、ステップ２０７に進み、通常のロックアップクラッチ制御と、基準変速比マップによる変速比制御と、通常の燃料カット制御を行う（通常の制御）。
【００４６】
また、触媒温度が活性温度範囲より低温の場合は、ステップ２０４に進み、以下に説明する触媒昇温（保温）制御を行った場合に、エンジンブレーキトルクが許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、エンジンブレーキトルクが極めて高くなる場合は許容限界値を超えるため、触媒昇温制御を行わずに、ステップ２０７に進み、通常の制御を行う。
【００４７】
エンジンブレーキトルクが許容限界値内である場合には、ステップ２０６に進み、ロックアップクラッチ機構２５の作動を解除すると共に、昇温変速比マップにより変速比を減少側に補正制御し、且つ燃料供給量をゼロとする燃料カット領域を縮小する。
【００４８】
この時の作動を図１２のタイムチャートを用いて説明する。減速時にロックアップクラッチ機構２５の作動を解除すると、その直後に、ロックアップスリップ量がプラスからマイナス方向に大きく変化する。この状態は、トルクコンバータ入力軸３１の回転速度より出力軸３７の回転速度の方が大きく、トルクコンバータ入力軸３１が出力軸３７により回転駆動される状態である。更に、このロックアップクラッチ機構２５の解除と同時に、昇温変速比マップにより変速比を減少側に補正制御して、ディーゼルエンジン１１を低回転で運転させる。これにより、エンジン回転数が速やかに低下して、ＮＯｘ触媒１５を通過する低温の排ガス量（エンジン回転数に比例）が減少し、ＮＯｘ触媒１５が低温の排ガス量で冷やされるのを少なくする。更に、燃料カット領域を通常より縮小して、例えば１８００ｒｐｍから燃料供給を再開する。これにより、燃料カットされた低温の排ガスがＮＯｘ触媒１５を通過する時間（燃料カット期間）が短くなり、上述した低温の排ガス量の減少と相俟って、触媒温度の低下が抑えられる。
【００４９】
一方、前述した図１１のステップ２０３で、触媒温度が活性温度範囲より高温と判定された場合は、ステップ２０５に進み、以下に説明する触媒降温制御を行った場合に、エンジン回転数が許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、高速走行時のように、エンジン回転数が既に高い場合は、触媒降温制御するとエンジン回転数が許容限界値を超えるため、触媒降温補正は行わず、ステップ２０７に進み、通常の制御を行う。
【００５０】
エンジン回転数が許容限界値内である場合には、ステップ２０８に進み、ロックアップクラッチ機構２５を作動させて、トルクコンバータ２６の入出力軸３１，３７を連結すると共に、降温変速比マップにより変速比を増大側に補正制御し、且つ燃料カット領域を拡大する。
【００５１】
この時の作動を図１３のタイムチャートを用いて説明する。ロックアップクラッチ機構２５を作動させると、トルクコンバータ２６の入出力軸３１，３７が連結されて、ロックアップスリップ量がゼロになる。更に、降温変速比マップにより変速比を増大側に補正制御して、ディーゼルエンジン１１を高回転で運転する。これにより、エンジン回転数は徐々にしか低下せず、ＮＯｘ触媒１５を通過する低温の排ガス量（エンジン回転数に比例）が比較的大きな量に維持され、低温の排ガスによるＮＯｘ触媒１５の冷却が促進される。更に、燃料カット領域を通常より拡大して、例えば１２００ｒｐｍから燃料供給を再開する。これにより、燃料カットされた低温の排ガスがＮＯｘ触媒１５を通過する時間（燃料カット期間）が長くなり、低温の排ガスによるＮＯｘ触媒１５の冷却が持続されて、ＮＯｘ触媒１５が確実に活性温度範囲内に冷却される。
【００５２】
尚、上記第３の実施形態において、減速時以外の運転時に、第１又は第２の実施形態の触媒温度制御を実行するようにしても良い。
【００５３】
上述した第１乃至第３の各実施形態では、本発明をディーゼルエンジンに適用したが、ガソリンリーンバーンエンジンや、筒内燃料噴射（直噴）エンジンに適用しても良く、また、ＮＯｘ触媒に限定されず、酸化触媒等の他の触媒を用いシステムに本発明を適用すれば、触媒の熱劣化防止やサルフェート生成抑制を行うことができる。また、上記各実施形態で用いた自動変速機２４は、流体継手でエンジン動力を伝達するトルクコンバータ２６を用いているが、ベルトとプーリを用いてエンジン動力を伝達し、該プーリの有効半径を可変することで変速比を制御する無段変速機に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すシステム全体の概略構成図
【図２】触媒温度とＮＯｘ浄化率、ＨＣ浄化率、サルフェート生成率との関係を示す特性図
【図３】第１の実施形態における触媒温度制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】基準変速比マップの特性を示す図
【図５】昇温変速比マップの特性を示す図
【図６】降温変速比マップの特性を示す図
【図７】第１の実施形態における触媒昇温制御の挙動を示すタイムチャート
【図８】第１の実施形態における触媒降温制御の挙動を示すタイムチャート
【図９】第２の実施形態における触媒昇温制御の挙動を示すタイムチャート
【図１０】第２の実施形態における触媒降温制御の挙動を示すタイムチャート
【図１１】第３の実施形態における減速時触媒温度制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図１２】第３の実施形態における減速時の触媒昇温（保温）制御の挙動を示すタイムチャート
【図１３】第３の実施形態における減速時の触媒降温制御の挙動を示すタイムチャート
【符号の説明】
１１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１３…排気管、１５…ＮＯｘ触媒、１６…排ガス温度センサ（触媒温度判定手段）、１７…軽油添加装置、１８…燃料噴射ポンプ、２３…燃料噴射ノズル（燃料供給手段）、２４…自動変速機、２５…ロックアップクラッチ機構、２６…トルクコンバータ、２７…変速クラッチ・ブレーキ機構、２８…変速ギア機構、２９…油圧制御装置、３０…クランク軸、３１…トルクコンバータ入力軸、３２…ポンプインペラ、３３…タービンランナ、３４…ステータ、３５…一方向クラッチ、３７…トルクコンバータ出力軸、３９…制御回路、４０…燃料噴射量制御回路（燃料噴射量制御手段）、４１…触媒温度制御回路、４２…変速制御回路（変速制御手段）。

Claims (4)

1. 内燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料供給手段と、この燃料供給手段の燃料供給量を前記内燃機関の運転状況に応じて増減制御する燃料供給量制御手段と、前記内燃機関の動力伝達系に設けられたロックアップクラッチ機構付きの自動変速機と、この自動変速機の変速比の切り換えを制御する変速制御手段と、排気系に設けられた排ガス浄化用の触媒とを搭載した車両に装備される内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置であって、
   前記触媒の温度を判定する触媒温度判定手段を備え、
   車両が減速状態にある場合に、前記触媒温度判定手段により判定した触媒温度が該触媒の活性温度範囲より低温の時に、前記変速制御手段は前記ロックアップクラッチ機構のロックアップ制御を解除し、前記触媒温度が活性温度範囲より高温の時に、前記変速制御手段は前記ロックアップクラッチ機構のロックアップ制御を作動させることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。
2. 車両が減速状態にある場合に、前記触媒温度が活性温度範囲より低温と判定した時に、前記変速制御手段は、ロックアップ制御を解除すると共に前記自動変速機の変速比を減少側に補正し、且つ前記燃料供給量制御手段は燃料供給量をゼロとする燃料カット領域を縮小し、
   車両が減速状態にある場合に、前記触媒温度が活性温度範囲より高温と判定した時に、前記変速制御手段は、ロックアップ制御を作動させると共に前記自動変速機の変速比を増大側に補正し、且つ前記燃料供給量制御手段は燃料カット領域を拡大することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。
3. 前記触媒は、酸素過剰下でＮＯｘを還元浄化できるＮＯｘ触媒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。
4. 前記内燃機関は、ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。

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