JP4193590B2 - 車両用エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両用エンジンの排気浄化装置、特にＨＣ吸着触媒を備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気通路に三元触媒を備える車両用エンジンにおいて、車両走行中に燃料カットが行われ、燃料カットからのリカバー直後に空燃比フィードバック制御を行わせたとしても、燃料カットが長引いて三元触媒が、酸素が過剰に存在する状態となっていれば、この状態は燃料カットからのリカバー直後にも引き継がれて、ＮＯｘの転化効率が低下してしまうので、燃料カットからのリカバー時に点火を遮断しつつ空燃比のリッチ化処理を行って未燃のＨＣを三元触媒へと供給し、三元触媒内の過酸素状態を解消するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００２−１３８８８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備え、三元触媒が活性化する前の冷間始動時などエンジン低温時に多く発生する未燃ＨＣをこのＨＣ吸着触媒により吸着する一方、ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離開始温度以上になると吸着していたＨＣをＨＣ吸着触媒が脱離すると共に、このタイミングでは活性化している三元触媒により、脱離してくるＨＣをＣＯやＮＯｘの存在のもとで無害な物質へと浄化するようにしたものがあり、このものにおいても、均質ストイキ燃焼域になると、前記三元触媒により排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘが同時に浄化される。
【０００５】
こうした三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を備える車両用エンジンの場合にも、上記従来装置を適用して、燃料カットからのリカバー時に空燃比のリッチ化処理を行って未燃ＨＣを三元触媒へと供給することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、冷間始動後にＨＣ吸着触媒の温度が上昇してＨＣ脱離開始温度に達しＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離している状態で、タイミング悪く燃料カットからのリカバー時となり空燃比のリッチ化処理が行われると、三元触媒へのＨＣが供給過多となり、これにより三元触媒が酸素欠乏状態になり却って未燃ＨＣが多く排出されてしまうことがわかった。
【０００７】
これについてさらに図２を参照して説明すると、図２は冷間始動直後に高車速で運転していた車両を急減速したときの様子をモデルで示したものである。エンジン回転速度Ｎｅが低下して燃料カット回転速度Ｎｃｕｔと一致するｔ１のタイミングで燃料カットに入り、さらにエンジン回転速度Ｎｅが低下してリカバー回転速度Ｎｒｃｖに達するｔ２のタイミングで上記従来装置を適用してリッチ化処理を行わせる。すなわち、燃料カット中は１００％を保っていた空燃比フィードバック補正係数αをｔ２で１００％を超える初期値へとステップ的に大きくし、以降は一定の速度で１００％となるまで減少させる（図２第２段目の実線参照）。このとき点火は遮断する。そして、空燃比フィードバック補正係数αが１００％に達するｔ３のタイミングで点火の遮断と空燃比のリッチ化処理を終了し、続いてＯ2センサ出力に基づく空燃比のフィードバック制御を行わせる。
【０００８】
こうした空燃比のリッチ化処理により、リカバー時のαの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に相当する未燃ＨＣが三元着触媒へと供給され、三元触媒における燃料カット直後の過酸素状態が解消される。言い換えると、排気通路に設けた三元触媒における燃料カット直後の過酸素状態が解消されるようにｔ２でステップ的に与える空燃比リッチ化分Ｒ１とその後の空燃比の減少速度とを予め設定しておくのである。
【０００９】
一方、冷間始動直後より排気中のＨＣがＨＣ吸着触媒に吸着され、ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離開始温度に達するタイミングよりＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離されるのであるが、図２にはこのＨＣ吸着触媒がＨＣを脱離し始めるタイミングが、空燃比リッチ化処理を開始するタイミング（ｔ２）とちょうど一致する場合を示しており、従って空燃比のリッチ化処理により三元触媒への未燃ＨＣの供給が開始されるｔ２より、ＨＣ吸着触媒から脱離するＨＣが加わって三元触媒へと供給される。すなわち、ＨＣ吸着触媒が、従来装置と同じ容量の三元触媒を有しているとした場合に、この三元触媒に対しても従来装置と同じリッチ化分Ｒ１を与えたのでは、ＨＣ吸着触媒に吸着しているＨＣ吸着量の分だけＨＣの供給過剰となるのであり、これにより三元触媒が酸素欠乏状態となり、却って三元触媒におけるＨＣ、ＣＯの転化効率が悪くなり、燃料カットからのリカバー直後にＨＣ排出量が増えてしまうのである（図２最下段の実線参照）。
【００１０】
そこで本発明は、冷間始動直後にＨＣ吸着触媒よりＨＣが脱離している状態と、燃料カットからのリカバー時とが重なる場合に、三元触媒へのＨＣの供給過多を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備える車両用エンジンの排気浄化装置において、第１の所定条件でエンジンへの燃料供給を遮断し、その後に第２の所定条件となったとき燃料供給を再開する一方、前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているか否かを判定し、この判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを前記三元触媒に供給し、また前記判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記空燃比リッチ化処理を禁止するように構成した。
【００１２】
本発明はまた、三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備える車両用エンジンの排気浄化装置において、第１の所定条件でエンジンへの燃料供給を遮断し、その後に第２の所定条件となったとき燃料供給を再開する一方、前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているか否かを判定し、この判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを前記三元触媒に供給し、また前記判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行うように構成した。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、空燃比リッチ化処理を禁止するので、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっている場合においても、三元触媒へのＨＣの供給過多を防いでＨＣ排出量を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを三元触媒に供給し、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行うことで、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっている場合においても、三元触媒の酸素過剰状態を解消しつつ、三元触媒へのＨＣの供給過多を防いでＨＣ排出量を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は図示しない車両に搭載されている筒内直接噴射式火花点火エンジンの概略構成図である。
【００１６】
図１において、空気は吸気通路２を介して各気筒の燃焼室３に導入される。燃料は各気筒の燃焼室３に直接臨んで配置された燃焼噴射弁１１より最適な時期に噴射供給される。噴射された燃料は気化しつつ混合気を形成し、この混合気に点火プラグ１２により着火されると燃焼し、燃焼後のガス（排気）は吸気通路４へと排出される。
【００１７】
吸気マニホールド２上流の吸気通路２には吸気絞り弁５ａがスロットルモータ６により駆動される、いわゆる電子制御スロットル５を備える。運転者が要求するトルクはアクセルペダルの踏み込み量に現れるので、エンジンコントローラ２１ではアクセルセンサ２２からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量と目標燃料量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ６を介して吸気絞り弁５ａの開度を制御する。
【００１８】
エンジンコントローラ２１にはまた、エアフローメータ２３からの吸入空気量Ｑ、クランク角センサ２４からのクランク角、水温センサ２５からの冷却水温Ｔｗの各信号が入力し、これら信号に基づいて目標燃料量が得られるように燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を制御する。
【００１９】
排気通路４には上流側（排気マニホールド出口）に第１の触媒７を、またその下流（車両の床下部）に第２の触媒８を備える。第１の触媒７は三元触媒である。三元触媒では排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲（ウインドウ）にあるとき、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に効率よく除去するので、均質ストイキ燃焼域になりかつ空燃比フィードバック制御条件が成立したとき、第１の触媒７上流に設けたＯ2センサ２６出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出し、この空燃比フィードバック補正係数αで基本噴射パルス幅Ｔｐを補正する。なお、Ｏ2センサ２６はヒーター付きであり、第１の触媒（三元触媒）７の活性化の前に活性化する。
【００２０】
第２の触媒８は、ＨＣ吸着触媒９と、三元触媒１０とが上流側よりこの順に配置されたものである。このうち、ＨＣ吸着触媒９は、冷間始動時などエンジンの低温時に多く発生するＨＣをＨＣ吸着触媒により吸着する一方、ＨＣ吸着触媒が高温になってくるとＨＣ吸着触媒に吸着しているＨＣを脱離すると共に、この脱離してくるＨＣを三元触媒が排気中のＣＯやＮＯｘの存在のもとで無害な物質へと転化する。言い換えると、活性化前で三元触媒が働かないときに、ＨＣ吸着触媒によりＨＣを吸着させておき、ＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を開始する温度までに三元触媒を活性化させ（三元触媒が活性化する温度は３００℃前後）、ＨＣ吸着触媒が脱離してくるＨＣを、この活性化した三元触媒により酸化して浄化するのである。
【００２１】
具体的には、ＨＣ吸着触媒は、ハニカム状に形成されている担体にまず三元触媒を担持し、その上に層状にＨＣ吸着触媒を塗布することにより製造している。この場合に、担体にはいわば二度塗りすることになるので、三元触媒だけを担持する場合より担体のセル密度は小さくなる。このため、ＨＣ吸着触媒の有する三元触媒の機能は三元触媒のみを担持する場合より弱くならざるを得ない。下流に設けた三元触媒１０は、このＨＣ吸着触媒９の有する三元触媒の機能低下を補わせるためのものである。ここで、ＨＣ吸着触媒の有する三元触媒を、第１の触媒７である三元触媒や下流側の三元触媒１０と区別するため、以下「付属三元触媒」という。
【００２２】
さて、エンジンの暖機完了後には運転条件により目標当量比Ｔｆｂｙａ１．０より小さな値とする成層リーン燃焼と、目標当量比Ｔｆｂｙａを１．０（理論空燃比）とする成層ストイキ燃焼とに切換制御するのであるが、エンジンがもともと安定しない冷間始動直後にはリーン運転条件が成立しないので、目標当量比Ｔｆｂｙａを１．０として成層ストイキ燃焼が行われる。
【００２３】
この冷間始動直後で成層ストイキ燃焼が行われる場合においても、燃料カット条件（第１の所定条件）が成立すればエンジンへの燃料供給を遮断する燃料カットが行われ、その後にリカバー条件（第２の所定条件）が成立したとき燃料供給を再開する。この場合に、燃料カットが長引いたときには第１の触媒（三元触媒）７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０が過酸素状態となるので、燃料カットからのリカバー時に点火を遮断しつつ空燃比のリッチ化処理を行う。
【００２４】
この空燃比リッチ化処理では、例えば上記の空燃比フィードバック補正係数αを１００％を超える初期値へとステップ的に大きくし、以降は一定の速度で１００％となるまで減少させる。そして、空燃比フィードバック補正係数αが１００％に達するタイミングで点火遮断と空燃比のリッチ化処理を終了し、続いてＯ2センサ出力に基づく空燃比のフィードバック制御を行わせる。このとき、αの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に相当する未燃ＨＣが第１の触媒（三元触媒）７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０へと供給され、三元触媒の過酸素状態が解消される。言い換えると、排気通路に設けた三元触媒（第１の触媒７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０）における燃料カット直後の過酸素状態が解消されるように空燃比リッチ化分（後述するＲ１）とその後の空燃比の減少速度とを予め設定しておくのである。
【００２５】
こうした付属三元触媒を有するＨＣ吸着触媒９を備えるエンジンに対して、燃料カットからのリカバー時に第１の空燃比リッチ化処理を行うものを前提として、本発明では、燃料カットからのリカバー時（燃料供給を再開するとき）と、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態とが重なっているか否かを判定し、燃料カットからのリカバー時と、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態とが重なっているときに限り、点火を遮断しつつ前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行う。
【００２６】
なお、燃料カットからのリカバー時と、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態とが重なっていないときには、点火を遮断しつつ第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを排気通路に設けた三元触媒に供給する。
【００２７】
エンジンコントローラ２１で実行されるこの制御の内容を以下のフローチャートにより詳述する。
【００２８】
図３はリッチ化フラグ１、２を設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００２９】
ステップ１では燃料カットフラグをみる。ここで、燃料カットフラグは、図示しないが車両走行中にアクセルペダルを離したときの回転速度が燃料カット回転速度Ｎｃｕｔ以上ありかつそのときの車速が所定の範囲にあるとき（燃料カット条件が成立したとき）に燃料カットフラグ＝１となり、その後に車速が所定値以下になったり、アクセルペダルが踏み込まれたり、エンジン回転速度がリカーバー回転速度Ｎｒｃｖまで低下したときなど（燃料カットリカバー条件が成立したとき）に、燃料カットフラグ＝０となるフラグである。燃料カットフラグ＝０であるときにはリッチ化処理を行う必要がないので、そのまま今回の処理を終了する。
【００３０】
燃料カットフラグ＝１であるときにはステップ２、３に進んで燃料カットリカバー条件が成立したか否か、また前回は燃料カットリカバー条件が成立したか否かをみる。リカバー条件が成立していないときにはそのまま今回の処理を終了する。今回にリカバー条件が成立しかつ前回にリカバー条件が成立していなかった、つまり今回初めてリカバー条件が成立したときにはステップ４に進んでリカバーフラグ（ゼロに初期設定）＝１とすると共に、燃料カットフラグ＝０とする。
【００３１】
ステップ６では始動後時間（始動からの経過時間）と所定値ｔｓｌを比較する。冷間始動直後よりＨＣ吸着触媒９が排気中のＨＣを吸着し、その後にＨＣ吸着触媒９が昇温して、吸着していたＨＣの脱離を開始し、やがてＨＣの脱離を完了するが、ＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を完了するまでの時間はだいたい決まっている。この時間が所定値ｔｓｌである。従って、始動後時間が所定値ｔｓｌを超えているときにはＨＣが脱離してくることはあり得ないと判断し、ステップ７に進みリッチ化フラグ１（ゼロに初期設定）＝１とする。リッチ化フラグ１＝１は従来と同じリッチ化処理（第１の空燃比リッチ化処理）を指示するものである。
【００３２】
なお、ＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を完了しているか否かを判定するパラメータは始動後時間に限られない。例えば、水温や排気温度に基づいてＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を完了しているか否かを判定することができる。
【００３３】
一方、始動後時間が所定値ｔｓｌ以下であるときには、ＨＣが脱離してくることが考え得るので、ステップ６よりステップ８に進み水温センサ２５により検出される冷却水温Ｔｗと所定値ＴＷＮを比較する。所定値ＴＷＮはＨＣ脱離開始温度相当の水温である。冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＮ未満であるときにはＨＣ吸着触媒はＨＣを吸着している状態にあるので、ステップ７に進んでリッチ化フラグ１＝１とする。なお、冷却水温は触媒温度の代用として用いているので直接にＨＣ吸着触媒温度をセンサにより検出し、その実ＨＣ吸着触媒温度とＨＣ脱離開始温度を比較させてもかまわない。
【００３４】
冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＮ以上であるときには、吸着しているＨＣをＨＣ吸着触媒９が脱離していると判断し、ステップ８よりステップ９に進んでリッチ化フラグ２（ゼロに初期設定）＝１とする。リッチ化フラグ２は本発明により新たに導入したものであり、リッチ化フラグ２＝１は従来と相違する内容のリッチ化処理を指示するものである。
【００３５】
図４は空燃比フィードバック補正係数αを演算するためのもので、Ｒｅｆ信号（クランク角の基準位置信号）の入力毎に実行する。
【００３６】
ステップ１１〜１８は第１の空燃比リッチ化処理を行う部分である。すなわち、ステップ１１、１２ではリッチ化フラグ１＝１であるか否か、前回はリッチ化フラグ１＝０あったか否かをみる。今回にリッチ化フラグ１＝１でありかつ前回はリッチ化フラグ１＝０であった、つまり今回初めてリッチ化フラグ１＝１となったときにはステップ１３に進み、次式により空燃比フィードバック補正係数α［％］を計算する。
【００３７】
α＝１００＋Ｒ１…（１）
ただし、Ｒ１：正の所定値、
ここで、（１）式は第１の空燃比リッチ化処理における初期値を与えている。αは１００％を中心とする値であり、αが１００％を超えるとき排気の空燃比はリッチ側に補正され、この逆にαが１００％を下回るとき排気の空燃比はリーン側に補正される。このため、（１）式によりαに１００％を超える値を初期値として与えることで、排気の空燃比をリッチ化する。
【００３８】
次回より、今回にリッチ化フラグ１＝１でありかつ前回もリッチ化フラグ１＝１であった、つまり続けてリッチ化フラグ１＝１となるので、ステップ１１、１２よりステップ１４に進み、空燃比フィードバック補正係数αを正の値である所定値Δαだけ減量する。
【００３９】
ステップ１５では減量後の空燃比フィードバック補正係数係数αと１００％を比較する。減量の開始当初はαが１００％を超えているのでそのまま終了し、ステップ１４でのαの減量を繰り返す。すなわち、Ｒｅｆ信号の入力毎にΔαずつ減量するのであり、Δαはαの減少速度を定めている。
【００４０】
やがてαが１００％未満になればステップ１５よりステップ１６に進んでαを１００％に制限する。これで第１の空燃比リッチ化処理を終えるので、ステップ１７、１８では次回に備えてリッチ化フラグ１＝０、リカバーフラグ＝０とする。
【００４１】
次に、ステップ１９〜２６は第２の空燃比リッチ化処理を行う部分である。ただし、操作そのものはステップ１１〜１８と同様である。繰り返しになるが、述べると、ステップ１９、２０ではリッチ化フラグ２＝１であるか否か、前回はリッチ化フラグ２＝０あったか否かをみる。今回にリッチ化フラグ２＝１でありかつ前回はリッチ化フラグ２＝０であった、つまり今回初めてリッチ化フラグ２＝１となったときにはステップ２１に進み、次式により空燃比フィードバック補正係数α［％］を計算する。
【００４２】
α＝１００＋Ｒ２…（２）
ただし、Ｒ２：正の所定値、
ここで、（２）式は第２の空燃比リッチ化処理における初期値を与えている。αは１００％を中心とする値であり、このため、（２）式によりαに１００％を超える値を初期値として与えることで、排気の空燃比をリッチ化する。
【００４３】
次回より、今回にリッチ化フラグ２＝１でありかつ前回もリッチ化フラグ２＝１であった、つまり続けてリッチ化フラグ２＝１となるので、ステップ１９、２０よりステップ２３に進み、αを正の値である所定値Δαだけ減量する。
【００４４】
ステップ２３では減量後のαと１００％を比較する。減量の開始当初はαが１００％を超えているのでそのまま終了し、ステップ２２でのαの減量を繰り返す。すなわち、Ｒｅｆ信号の入力毎にΔαずつ減量するのであり、Δαはαの減少速度を定めている。
【００４５】
やがてαが１００％未満になればステップ２３よりステップ２４に進んでαを１００％に制限する。これで第２の空燃比リッチ化処理を終えるので、ステップ２５、２６では次回に備えてリッチ化フラグ２＝０、リカバーフラグ＝０とする。
【００４６】
このようにして第２の空燃比リッチ化処理においても、第１の空燃比リッチ化処理と同様の処理を行うのであるが、次の点で第１の空燃比リッチ化処理とは異ならせている。すなわち、空燃比リッチ化処理期間におけるαの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に相当するＨＣが供給されるので、第１の空燃比リッチ化処理においては、排気通路４に設けた三元触媒（第１の触媒７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０）における燃料カット直後の過酸素状態が解消されるようにリッチ化の程度を定める上記の所定値Ｒ１と、その後の空燃比の減少速度を定める所定値Δαとを予め設定しておくことになる。
【００４７】
ところが、第２の空燃比リッチ化処理時にはＨＣ吸着触媒９からＨＣが脱離され、この脱離してくるＨＣの分だけ、付属三元触媒や下流の三元触媒１０へのＨＣ供給量が多くなる。従って、第２の空燃比リッチ化処理時には、この脱離ＨＣ量の分だけ空燃比リッチ化によるＨＣ供給量を減らしてやればよい。すなわち第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくする減少量は、ＨＣ吸着触媒９が吸着しているＨＣ吸着量であることが望ましい。そこで、（２）式の所定値Ｒ２は（１）式の所定値Ｒ１よりも小さくする。
【００４８】
なお、ＨＣ供給量を減少させる方法はこれに限られない。実施形態ではリッチ化の程度をＲ１よりＲ２へと小さくするだけでαの減少速度は変えていないが、リッチ化の程度はＲ１のままαの減少速度を第１の空燃比リッチ化処理時より大きくするようにしてもかまわない。また、第１の空燃比リッチ化処理時よりリッチ化の程度を小さくかつαの減少速度を大きくしてもかまわない。
【００４９】
一方、リッチ化フラグ１＝０かつリッチ化フラグ２＝０のときにはステップ１１、１９よりステップ２７に進んで燃料カットフラグをみる。燃料カットフラグ＝１であるときにはステップ２８でα＝１００とする。なお、燃料カット直前のαの値を保持させてもかまわない。
【００５０】
燃料カットフラグ＝０であるときにはステップ２７よりステップ２９に進み、Ｏ2センサ２６出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
【００５１】
図５は目標当量比Ｔｆｙｂａを算出するためのもので、一定時間毎に実行する。
【００５２】
ステップ３１、３２では燃料カットフラグ、リカバーフラグをみる。燃料カットフラグ＝１であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
【００５３】
燃料カットフラグ＝０でありかつリカバーフラグ＝１であるときにはステップ３３に進んで目標当量比Ｔｆｙｂａ＝１．０とする。
【００５４】
燃料カットフラグ＝０かつリカバーフラグ＝０であるときにはステップ３４に進み、エンジン回転速度とエンジン負荷から所定のマップを検索することにより運転条件に応じた目標当量比Ｔｆｙｂａを設定する。
【００５５】
図示しない燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算フローでは、このようにして算出された空燃比フィードバック補正係数α、目標当量比Ｔｆｂｙａを用いて次式により燃料噴射パルス幅Ｔｉが算出され、気筒別にこのＴｉだけ燃料噴射弁１１が所定の時期に開かれる。
【００５６】
Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｔｆｙｂａ×α×２＋Ｔｓ…（３）
ただし、Ｔｐ：基本噴射パルス幅、
Ｔｆｂｙａ：目標当量比、
Ｔｓ：無効パルス幅、
ここで、（３）式は燃料カット時には用いられない。燃料カット時にはＴｉ＝Ｔｓとなり燃料供給が遮断される。一方、リカバーフラグ＝１である間は、目標当量比Ｔｆｂｙａ＝１．０であることより成層ストイキ燃焼が指示され、さらに空燃比フィードバック補正係数αにより空燃比リッチ化処理が行われる。
【００５７】
ここで、本実施形態の作用を再び図２を参照して説明する。
【００５８】
本実施形態によれば、燃料カットからのリカバー時に、始動後時間が所定値以下でありかつ冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＮ以上であることより、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態にあると判断し（図３のステップ６、８、９）、このときには第２の空燃比リッチ化処理を行う（図４のステップ１９〜２６）。第１の空燃比リッチ化処理は、図２第２段目に示したように空燃比フィードバック補正係数α（空燃比）をステップ的に所定値Ｒ１だけリッチ側へと変化させ、この所定値Ｒ１を初期値としてその後は一定の減少速度で１００％（理論空燃比）へと戻す処理であったが（図２第２段目の実線参照）、第２の空燃比リッチ化処理では、図２第２段目に重ねて示すように、初期値をＲ２として前記所定値Ｒ１より小さくしている（図２第２段目の破線参照）。
【００５９】
ただし、ステップ変化後のαの減少速度は第１の空燃比リッチ化処理と同じであるため、第２の空燃比リッチ化処理によれば、αが１００％に達するタイミングがｔ３よりｔ３’へと早まる。
【００６０】
排気通路４に設けた三元触媒へのＨＣの供給量は、αの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に比例するので、第２の空燃比リッチ化処理によれば、排気通路４に設けた三元触媒へのＨＣの供給量が少なくなり、これにより当該三元触媒へのＨＣの供給過多が防がれＨＣ排出量が抑えられている（図２最下段の破線参照）。
【００６１】
このように本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを、排気通路４に設けた三元触媒に供給し、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行うようにしたので、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっている場合においても、排気通路４に設けた三元触媒の酸素過剰状態を解消しつつ、当該三元触媒へのＨＣの供給過多を防いでＨＣ排出量を抑えることができる。
【００６２】
第１の触媒７と第２の触媒８の配置は図１のものに限られるものでなく、例えば図６に示したように他の実施形態が考え得る。ここで、図１は（ｂ）の場合である。要は、付属三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を少なくとも備えていればよい。
【００６３】
実施形態では、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっているときに、第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行う場合で説明したが、これにかぎられるものでない。例えば、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっているときに、空燃比リッチ化処理を禁止することでも、余分な未燃ＨＣの排出を抑制できる（請求項１に記載の発明）。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の筒内直接噴射式火花点火エンジンの概略構成図。
【図２】実施形態の作用を説明するための波形図。
【図３】リッチ化フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図４】空燃比フィードバック補正係数の算出を説明するためのフローチャート。
【図５】目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。
【図６】他の実施形態による第１の触媒と第２の触媒の配置説明図。
【符号の説明】
４ 排気通路
７ 第１の触媒（三元触媒）
８ 第２の触媒
９ ＨＣ吸着触媒
１０ 三元触媒
１１ 燃料噴射弁
１２ 点火プラグ
２１ コントロールユニット
２６ Ｏ2センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は車両用エンジンの排気浄化装置、特にＨＣ吸着触媒を備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気通路に三元触媒を備える車両用エンジンにおいて、車両走行中に燃料カットが行われ、燃料カットからのリカバー直後に空燃比フィードバック制御を行わせたとしても、燃料カットが長引いて三元触媒が、酸素が過剰に存在する状態となっていれば、この状態は燃料カットからのリカバー直後にも引き継がれて、ＮＯｘの転化効率が低下してしまうので、燃料カットからのリカバー時に点火を遮断しつつ空燃比のリッチ化処理を行って未燃のＨＣを三元触媒へと供給し、三元触媒内の過酸素状態を解消するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００２−１３８８８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備え、三元触媒が活性化する前の冷間始動時などエンジン低温時に多く発生する未燃ＨＣをこのＨＣ吸着触媒により吸着する一方、ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離開始温度以上になると吸着していたＨＣをＨＣ吸着触媒が脱離すると共に、このタイミングでは活性化している三元触媒により、脱離してくるＨＣをＣＯやＮＯｘの存在のもとで無害な物質へと浄化するようにしたものがあり、このものにおいても、均質ストイキ燃焼域になると、前記三元触媒により排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘが同時に浄化される。
【０００５】
こうした三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を備える車両用エンジンの場合にも、上記従来装置を適用して、燃料カットからのリカバー時に空燃比のリッチ化処理を行って未燃ＨＣを三元触媒へと供給することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、冷間始動後にＨＣ吸着触媒の温度が上昇してＨＣ脱離開始温度に達しＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離している状態で、タイミング悪く燃料カットからのリカバー時となり空燃比のリッチ化処理が行われると、三元触媒へのＨＣが供給過多となり、これにより三元触媒が酸素欠乏状態になり却って未燃ＨＣが多く排出されてしまうことがわかった。
【０００７】
これについてさらに図２を参照して説明すると、図２は冷間始動直後に高車速で運転していた車両を急減速したときの様子をモデルで示したものである。エンジン回転速度Ｎｅが低下して燃料カット回転速度Ｎｃｕｔと一致するｔ１のタイミングで燃料カットに入り、さらにエンジン回転速度Ｎｅが低下してリカバー回転速度Ｎｒｃｖに達するｔ２のタイミングで上記従来装置を適用してリッチ化処理を行わせる。すなわち、燃料カット中は１００％を保っていた空燃比フィードバック補正係数αをｔ２で１００％を超える初期値へとステップ的に大きくし、以降は一定の速度で１００％となるまで減少させる（図２第２段目の実線参照）。このとき点火は遮断する。そして、空燃比フィードバック補正係数αが１００％に達するｔ３のタイミングで点火の遮断と空燃比のリッチ化処理を終了し、続いてＯ2センサ出力に基づく空燃比のフィードバック制御を行わせる。
【０００８】
こうした空燃比のリッチ化処理により、リカバー時のαの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に相当する未燃ＨＣが三元着触媒へと供給され、三元触媒における燃料カット直後の過酸素状態が解消される。言い換えると、排気通路に設けた三元触媒における燃料カット直後の過酸素状態が解消されるようにｔ２でステップ的に与える空燃比リッチ化分Ｒ１とその後の空燃比の減少速度とを予め設定しておくのである。
【０００９】
一方、冷間始動直後より排気中のＨＣがＨＣ吸着触媒に吸着され、ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離開始温度に達するタイミングよりＨＣ吸着触媒からＨＣが脱離されるのであるが、図２にはこのＨＣ吸着触媒がＨＣを脱離し始めるタイミングが、空燃比リッチ化処理を開始するタイミング（ｔ２）とちょうど一致する場合を示しており、従って空燃比のリッチ化処理により三元触媒への未燃ＨＣの供給が開始されるｔ２より、ＨＣ吸着触媒から脱離するＨＣが加わって三元触媒へと供給される。すなわち、ＨＣ吸着触媒が、従来装置と同じ容量の三元触媒を有しているとした場合に、この三元触媒に対しても従来装置と同じリッチ化分Ｒ１を与えたのでは、ＨＣ吸着触媒に吸着しているＨＣ吸着量の分だけＨＣの供給過剰となるのであり、これにより三元触媒が酸素欠乏状態となり、却って三元触媒におけるＨＣ、ＣＯの転化効率が悪くなり、燃料カットからのリカバー直後にＨＣ排出量が増えてしまうのである（図２最下段の実線参照）。
【００１０】
そこで本発明は、冷間始動直後にＨＣ吸着触媒よりＨＣが脱離している状態と、燃料カットからのリカバー時とが重なる場合に、三元触媒へのＨＣの供給過多を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備える車両用エンジンの排気浄化装置において、第１の所定条件でエンジンへの燃料供給を遮断し、その後に第２の所定条件となったとき燃料供給を再開する一方、前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているか否かを判定し、この判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを前記三元触媒に供給し、また前記判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記空燃比リッチ化処理を禁止するように構成した。
【００１２】
本発明はまた、三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備える車両用エンジンの排気浄化装置において、第１の所定条件でエンジンへの燃料供給を遮断し、その後に第２の所定条件となったとき燃料供給を再開する一方、前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているか否かを判定し、この判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを前記三元触媒に供給し、また前記判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行うように構成した。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、空燃比リッチ化処理を禁止するので、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっている場合においても、三元触媒へのＨＣの供給過多を防いでＨＣ排出量を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを三元触媒に供給し、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行うことで、燃料供給を再開するときと、吸着していたＨＣを吸着触媒が脱離している状態とが重なっている場合においても、三元触媒の酸素過剰状態を解消しつつ、三元触媒へのＨＣの供給過多を防いでＨＣ排出量を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は図示しない車両に搭載されている筒内直接噴射式火花点火エンジンの概略構成図である。
【００１６】
図１において、空気は吸気通路２を介して各気筒の燃焼室３に導入される。燃料は各気筒の燃焼室３に直接臨んで配置された燃焼噴射弁１１より最適な時期に噴射供給される。噴射された燃料は気化しつつ混合気を形成し、この混合気に点火プラグ１２により着火されると燃焼し、燃焼後のガス（排気）は吸気通路４へと排出される。
【００１７】
吸気マニホールド２上流の吸気通路２には吸気絞り弁５ａがスロットルモータ６により駆動される、いわゆる電子制御スロットル５を備える。運転者が要求するトルクはアクセルペダルの踏み込み量に現れるので、エンジンコントローラ２１ではアクセルセンサ２２からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量と目標燃料量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ６を介して吸気絞り弁５ａの開度を制御する。
【００１８】
エンジンコントローラ２１にはまた、エアフローメータ２３からの吸入空気量Ｑ、クランク角センサ２４からのクランク角、水温センサ２５からの冷却水温Ｔｗの各信号が入力し、これら信号に基づいて目標燃料量が得られるように燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を制御する。
【００１９】
排気通路４には上流側（排気マニホールド出口）に第１の触媒７を、またその下流（車両の床下部）に第２の触媒８を備える。第１の触媒７は三元触媒である。三元触媒では排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲（ウインドウ）にあるとき、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に効率よく除去するので、均質ストイキ燃焼域になりかつ空燃比フィードバック制御条件が成立したとき、第１の触媒７上流に設けたＯ2センサ２６出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出し、この空燃比フィードバック補正係数αで基本噴射パルス幅Ｔｐを補正する。なお、Ｏ2センサ２６はヒーター付きであり、第１の触媒（三元触媒）７の活性化の前に活性化する。
【００２０】
第２の触媒８は、ＨＣ吸着触媒９と、三元触媒１０とが上流側よりこの順に配置されたものである。このうち、ＨＣ吸着触媒９は、冷間始動時などエンジンの低温時に多く発生するＨＣをＨＣ吸着触媒により吸着する一方、ＨＣ吸着触媒が高温になってくるとＨＣ吸着触媒に吸着しているＨＣを脱離すると共に、この脱離してくるＨＣを三元触媒が排気中のＣＯやＮＯｘの存在のもとで無害な物質へと転化する。言い換えると、活性化前で三元触媒が働かないときに、ＨＣ吸着触媒によりＨＣを吸着させておき、ＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を開始する温度までに三元触媒を活性化させ（三元触媒が活性化する温度は３００℃前後）、ＨＣ吸着触媒が脱離してくるＨＣを、この活性化した三元触媒により酸化して浄化するのである。
【００２１】
具体的には、ＨＣ吸着触媒は、ハニカム状に形成されている担体にまず三元触媒を担持し、その上に層状にＨＣ吸着触媒を塗布することにより製造している。この場合に、担体にはいわば二度塗りすることになるので、三元触媒だけを担持する場合より担体のセル密度は小さくなる。このため、ＨＣ吸着触媒の有する三元触媒の機能は三元触媒のみを担持する場合より弱くならざるを得ない。下流に設けた三元触媒１０は、このＨＣ吸着触媒９の有する三元触媒の機能低下を補わせるためのものである。ここで、ＨＣ吸着触媒の有する三元触媒を、第１の触媒７である三元触媒や下流側の三元触媒１０と区別するため、以下「付属三元触媒」という。
【００２２】
さて、エンジンの暖機完了後には運転条件により目標当量比Ｔｆｂｙａ１．０より小さな値とする成層リーン燃焼と、目標当量比Ｔｆｂｙａを１．０（理論空燃比）とする成層ストイキ燃焼とに切換制御するのであるが、エンジンがもともと安定しない冷間始動直後にはリーン運転条件が成立しないので、目標当量比Ｔｆｂｙａを１．０として成層ストイキ燃焼が行われる。
【００２３】
この冷間始動直後で成層ストイキ燃焼が行われる場合においても、燃料カット条件（第１の所定条件）が成立すればエンジンへの燃料供給を遮断する燃料カットが行われ、その後にリカバー条件（第２の所定条件）が成立したとき燃料供給を再開する。この場合に、燃料カットが長引いたときには第１の触媒（三元触媒）７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０が過酸素状態となるので、燃料カットからのリカバー時に点火を遮断しつつ空燃比のリッチ化処理を行う。
【００２４】
この空燃比リッチ化処理では、例えば上記の空燃比フィードバック補正係数αを１００％を超える初期値へとステップ的に大きくし、以降は一定の速度で１００％となるまで減少させる。そして、空燃比フィードバック補正係数αが１００％に達するタイミングで点火遮断と空燃比のリッチ化処理を終了し、続いてＯ2センサ出力に基づく空燃比のフィードバック制御を行わせる。このとき、αの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に相当する未燃ＨＣが第１の触媒（三元触媒）７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０へと供給され、三元触媒の過酸素状態が解消される。言い換えると、排気通路に設けた三元触媒（第１の触媒７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０）における燃料カット直後の過酸素状態が解消されるように空燃比リッチ化分（後述するＲ１）とその後の空燃比の減少速度とを予め設定しておくのである。
【００２５】
こうした付属三元触媒を有するＨＣ吸着触媒９を備えるエンジンに対して、燃料カットからのリカバー時に第１の空燃比リッチ化処理を行うものを前提として、本発明では、燃料カットからのリカバー時（燃料供給を再開するとき）と、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態とが重なっているか否かを判定し、燃料カットからのリカバー時と、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態とが重なっているときに限り、点火を遮断しつつ前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行う。
【００２６】
なお、燃料カットからのリカバー時と、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態とが重なっていないときには、点火を遮断しつつ第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを排気通路に設けた三元触媒に供給する。
【００２７】
エンジンコントローラ２１で実行されるこの制御の内容を以下のフローチャートにより詳述する。
【００２８】
図３はリッチ化フラグ１、２を設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００２９】
ステップ１では燃料カットフラグをみる。ここで、燃料カットフラグは、図示しないが車両走行中にアクセルペダルを離したときの回転速度が燃料カット回転速度Ｎｃｕｔ以上ありかつそのときの車速が所定の範囲にあるとき（燃料カット条件が成立したとき）に燃料カットフラグ＝１となり、その後に車速が所定値以下になったり、アクセルペダルが踏み込まれたり、エンジン回転速度がリカーバー回転速度Ｎｒｃｖまで低下したときなど（燃料カットリカバー条件が成立したとき）に、燃料カットフラグ＝０となるフラグである。燃料カットフラグ＝０であるときにはリッチ化処理を行う必要がないので、そのまま今回の処理を終了する。
【００３０】
燃料カットフラグ＝１であるときにはステップ２、３に進んで燃料カットリカバー条件が成立したか否か、また前回は燃料カットリカバー条件が成立したか否かをみる。リカバー条件が成立していないときにはそのまま今回の処理を終了する。今回にリカバー条件が成立しかつ前回にリカバー条件が成立していなかった、つまり今回初めてリカバー条件が成立したときにはステップ４に進んでリカバーフラグ（ゼロに初期設定）＝１とすると共に、燃料カットフラグ＝０とする。
【００３１】
ステップ６では始動後時間（始動からの経過時間）と所定値ｔｓｌを比較する。冷間始動直後よりＨＣ吸着触媒９が排気中のＨＣを吸着し、その後にＨＣ吸着触媒９が昇温して、吸着していたＨＣの脱離を開始し、やがてＨＣの脱離を完了するが、ＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を完了するまでの時間はだいたい決まっている。この時間が所定値ｔｓｌである。従って、始動後時間が所定値ｔｓｌを超えているときにはＨＣが脱離してくることはあり得ないと判断し、ステップ７に進みリッチ化フラグ１（ゼロに初期設定）＝１とする。リッチ化フラグ１＝１は従来と同じリッチ化処理（第１の空燃比リッチ化処理）を指示するものである。
【００３２】
なお、ＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を完了しているか否かを判定するパラメータは始動後時間に限られない。例えば、水温や排気温度に基づいてＨＣ吸着触媒がＨＣの脱離を完了しているか否かを判定することができる。
【００３３】
一方、始動後時間が所定値ｔｓｌ以下であるときには、ＨＣが脱離してくることが考え得るので、ステップ６よりステップ８に進み水温センサ２５により検出される冷却水温Ｔｗと所定値ＴＷＮを比較する。所定値ＴＷＮはＨＣ脱離開始温度相当の水温である。冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＮ未満であるときにはＨＣ吸着触媒はＨＣを吸着している状態にあるので、ステップ７に進んでリッチ化フラグ１＝１とする。なお、冷却水温は触媒温度の代用として用いているので直接にＨＣ吸着触媒温度をセンサにより検出し、その実ＨＣ吸着触媒温度とＨＣ脱離開始温度を比較させてもかまわない。
【００３４】
冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＮ以上であるときには、吸着しているＨＣをＨＣ吸着触媒９が脱離していると判断し、ステップ８よりステップ９に進んでリッチ化フラグ２（ゼロに初期設定）＝１とする。リッチ化フラグ２は本発明により新たに導入したものであり、リッチ化フラグ２＝１は従来と相違する内容のリッチ化処理を指示するものである。
【００３５】
図４は空燃比フィードバック補正係数αを演算するためのもので、Ｒｅｆ信号（クランク角の基準位置信号）の入力毎に実行する。
【００３６】
ステップ１１〜１８は第１の空燃比リッチ化処理を行う部分である。すなわち、ステップ１１、１２ではリッチ化フラグ１＝１であるか否か、前回はリッチ化フラグ１＝０あったか否かをみる。今回にリッチ化フラグ１＝１でありかつ前回はリッチ化フラグ１＝０であった、つまり今回初めてリッチ化フラグ１＝１となったときにはステップ１３に進み、次式により空燃比フィードバック補正係数α［％］を計算する。
【００３７】
α＝１００＋Ｒ１…（１）
ただし、Ｒ１：正の所定値、
ここで、（１）式は第１の空燃比リッチ化処理における初期値を与えている。αは１００％を中心とする値であり、αが１００％を超えるとき排気の空燃比はリッチ側に補正され、この逆にαが１００％を下回るとき排気の空燃比はリーン側に補正される。このため、（１）式によりαに１００％を超える値を初期値として与えることで、排気の空燃比をリッチ化する。
【００３８】
次回より、今回にリッチ化フラグ１＝１でありかつ前回もリッチ化フラグ１＝１であった、つまり続けてリッチ化フラグ１＝１となるので、ステップ１１、１２よりステップ１４に進み、空燃比フィードバック補正係数αを正の値である所定値Δαだけ減量する。
【００３９】
ステップ１５では減量後の空燃比フィードバック補正係数係数αと１００％を比較する。減量の開始当初はαが１００％を超えているのでそのまま終了し、ステップ１４でのαの減量を繰り返す。すなわち、Ｒｅｆ信号の入力毎にΔαずつ減量するのであり、Δαはαの減少速度を定めている。
【００４０】
やがてαが１００％未満になればステップ１５よりステップ１６に進んでαを１００％に制限する。これで第１の空燃比リッチ化処理を終えるので、ステップ１７、１８では次回に備えてリッチ化フラグ１＝０、リカバーフラグ＝０とする。
【００４１】
次に、ステップ１９〜２６は第２の空燃比リッチ化処理を行う部分である。ただし、操作そのものはステップ１１〜１８と同様である。繰り返しになるが、述べると、ステップ１９、２０ではリッチ化フラグ２＝１であるか否か、前回はリッチ化フラグ２＝０あったか否かをみる。今回にリッチ化フラグ２＝１でありかつ前回はリッチ化フラグ２＝０であった、つまり今回初めてリッチ化フラグ２＝１となったときにはステップ２１に進み、次式により空燃比フィードバック補正係数α［％］を計算する。
【００４２】
α＝１００＋Ｒ２…（２）
ただし、Ｒ２：正の所定値、
ここで、（２）式は第２の空燃比リッチ化処理における初期値を与えている。αは１００％を中心とする値であり、このため、（２）式によりαに１００％を超える値を初期値として与えることで、排気の空燃比をリッチ化する。
【００４３】
次回より、今回にリッチ化フラグ２＝１でありかつ前回もリッチ化フラグ２＝１であった、つまり続けてリッチ化フラグ２＝１となるので、ステップ１９、２０よりステップ２３に進み、αを正の値である所定値Δαだけ減量する。
【００４４】
ステップ２３では減量後のαと１００％を比較する。減量の開始当初はαが１００％を超えているのでそのまま終了し、ステップ２２でのαの減量を繰り返す。すなわち、Ｒｅｆ信号の入力毎にΔαずつ減量するのであり、Δαはαの減少速度を定めている。
【００４５】
やがてαが１００％未満になればステップ２３よりステップ２４に進んでαを１００％に制限する。これで第２の空燃比リッチ化処理を終えるので、ステップ２５、２６では次回に備えてリッチ化フラグ２＝０、リカバーフラグ＝０とする。
【００４６】
このようにして第２の空燃比リッチ化処理においても、第１の空燃比リッチ化処理と同様の処理を行うのであるが、次の点で第１の空燃比リッチ化処理とは異ならせている。すなわち、空燃比リッチ化処理期間におけるαの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に相当するＨＣが供給されるので、第１の空燃比リッチ化処理においては、排気通路４に設けた三元触媒（第１の触媒７、付属三元触媒及び下流の三元触媒１０）における燃料カット直後の過酸素状態が解消されるようにリッチ化の程度を定める上記の所定値Ｒ１と、その後の空燃比の減少速度を定める所定値Δαとを予め設定しておくことになる。
【００４７】
ところが、第２の空燃比リッチ化処理時にはＨＣ吸着触媒９からＨＣが脱離され、この脱離してくるＨＣの分だけ、付属三元触媒や下流の三元触媒１０へのＨＣ供給量が多くなる。従って、第２の空燃比リッチ化処理時には、この脱離ＨＣ量の分だけ空燃比リッチ化によるＨＣ供給量を減らしてやればよい。すなわち第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくする減少量は、ＨＣ吸着触媒９が吸着しているＨＣ吸着量であることが望ましい。そこで、（２）式の所定値Ｒ２は（１）式の所定値Ｒ１よりも小さくする。
【００４８】
なお、ＨＣ供給量を減少させる方法はこれに限られない。実施形態ではリッチ化の程度をＲ１よりＲ２へと小さくするだけでαの減少速度は変えていないが、リッチ化の程度はＲ１のままαの減少速度を第１の空燃比リッチ化処理時より大きくするようにしてもかまわない。また、第１の空燃比リッチ化処理時よりリッチ化の程度を小さくかつαの減少速度を大きくしてもかまわない。
【００４９】
一方、リッチ化フラグ１＝０かつリッチ化フラグ２＝０のときにはステップ１１、１９よりステップ２７に進んで燃料カットフラグをみる。燃料カットフラグ＝１であるときにはステップ２８でα＝１００とする。なお、燃料カット直前のαの値を保持させてもかまわない。
【００５０】
燃料カットフラグ＝０であるときにはステップ２７よりステップ２９に進み、Ｏ2センサ２６出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
【００５１】
図５は目標当量比Ｔｆｙｂａを算出するためのもので、一定時間毎に実行する。
【００５２】
ステップ３１、３２では燃料カットフラグ、リカバーフラグをみる。燃料カットフラグ＝１であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
【００５３】
燃料カットフラグ＝０でありかつリカバーフラグ＝１であるときにはステップ３３に進んで目標当量比Ｔｆｙｂａ＝１．０とする。
【００５４】
燃料カットフラグ＝０かつリカバーフラグ＝０であるときにはステップ３４に進み、エンジン回転速度とエンジン負荷から所定のマップを検索することにより運転条件に応じた目標当量比Ｔｆｙｂａを設定する。
【００５５】
図示しない燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算フローでは、このようにして算出された空燃比フィードバック補正係数α、目標当量比Ｔｆｂｙａを用いて次式により燃料噴射パルス幅Ｔｉが算出され、気筒別にこのＴｉだけ燃料噴射弁１１が所定の時期に開かれる。
【００５６】
Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｔｆｙｂａ×α×２＋Ｔｓ…（３）
ただし、Ｔｐ：基本噴射パルス幅、
Ｔｆｂｙａ：目標当量比、
Ｔｓ：無効パルス幅、
ここで、（３）式は燃料カット時には用いられない。燃料カット時にはＴｉ＝Ｔｓとなり燃料供給が遮断される。一方、リカバーフラグ＝１である間は、目標当量比Ｔｆｂｙａ＝１．０であることより成層ストイキ燃焼が指示され、さらに空燃比フィードバック補正係数αにより空燃比リッチ化処理が行われる。
【００５７】
ここで、本実施形態の作用を再び図２を参照して説明する。
【００５８】
本実施形態によれば、燃料カットからのリカバー時に、始動後時間が所定値以下でありかつ冷却水温Ｔｗが所定値ＴＷＮ以上であることより、吸着していたＨＣを吸着触媒９が脱離している状態にあると判断し（図３のステップ６、８、９）、このときには第２の空燃比リッチ化処理を行う（図４のステップ１９〜２６）。第１の空燃比リッチ化処理は、図２第２段目に示したように空燃比フィードバック補正係数α（空燃比）をステップ的に所定値Ｒ１だけリッチ側へと変化させ、この所定値Ｒ１を初期値としてその後は一定の減少速度で１００％（理論空燃比）へと戻す処理であったが（図２第２段目の実線参照）、第２の空燃比リッチ化処理では、図２第２段目に重ねて示すように、初期値をＲ２として前記所定値Ｒ１より小さくしている（図２第２段目の破線参照）。
【００５９】
ただし、ステップ変化後のαの減少速度は第１の空燃比リッチ化処理と同じであるため、第２の空燃比リッチ化処理によれば、αが１００％に達するタイミングがｔ３よりｔ３’へと早まる。
【００６０】
排気通路４に設けた三元触媒へのＨＣの供給量は、αの波形とα＝１００％のラインとで囲まれる面積に比例するので、第２の空燃比リッチ化処理によれば、排気通路４に設けた三元触媒へのＨＣの供給量が少なくなり、これにより当該三元触媒へのＨＣの供給過多が防がれＨＣ排出量が抑えられている（図２最下段の破線参照）。
【００６１】
このように本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを、排気通路４に設けた三元触媒に供給し、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行うようにしたので、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっている場合においても、排気通路４に設けた三元触媒の酸素過剰状態を解消しつつ、当該三元触媒へのＨＣの供給過多を防いでＨＣ排出量を抑えることができる。
【００６２】
第１の触媒７と第２の触媒８の配置は図１のものに限られるものでなく、例えば図６に示したように他の実施形態が考え得る。ここで、図１は（ｂ）の場合である。要は、付属三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を少なくとも備えていればよい。
【００６３】
実施形態では、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっているときに、第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行う場合で説明したが、これにかぎられるものでない。例えば、燃料カットからのリカバー時とＨＣ吸着触媒９によるＨＣ脱離時とが重なっているときに、空燃比リッチ化処理を禁止することでも、余分な未燃ＨＣの排出を抑制できる（請求項１に記載の発明）。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の筒内直接噴射式火花点火エンジンの概略構成図。
【図２】実施形態の作用を説明するための波形図。
【図３】リッチ化フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図４】空燃比フィードバック補正係数の算出を説明するためのフローチャート。
【図５】目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。
【図６】他の実施形態による第１の触媒と第２の触媒の配置説明図。
【符号の説明】
４ 排気通路
７ 第１の触媒（三元触媒）
８ 第２の触媒
９ ＨＣ吸着触媒
１０ 三元触媒
１１ 燃料噴射弁
１２ 点火プラグ
２１ コントロールユニット
２６ Ｏ2センサ
Claims (5)
- 三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備え、エンジン低温時に多く発生する未燃ＨＣをこのＨＣ吸着触媒により吸着する一方、ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離開始温度以上になったとき吸着していたＨＣをＨＣ吸着触媒が脱離すると共に、このタイミングでは活性化している三元触媒により、脱離してくるＨＣを無害な物質へと浄化するようにした車両用エンジンの排気浄化装置において、
第１の所定条件でエンジンへの燃料供給を遮断する燃料供給遮断手段と、
その後に第２の所定条件となったとき燃料供給を再開する燃料供給再開手段と、
前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているか否かを判定する判定手段と、
この判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを前記三元触媒に供給する空燃比リッチ化処理手段と、
前記判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記空燃比リッチ化処理を禁止する空燃比リッチ化処理禁止手段と
を備えることを特徴とする車両用エンジンの排気浄化装置。 - 三元触媒を有するＨＣ吸着触媒を排気通路に備え、エンジン低温時に多く発生する未燃ＨＣをこのＨＣ吸着触媒により吸着する一方、ＨＣ吸着触媒の温度がＨＣ脱離開始温度以上になったとき吸着していたＨＣをＨＣ吸着触媒が脱離すると共に、このタイミングでは活性化している三元触媒により、脱離してくるＨＣを無害な物質へと浄化するようにした車両用エンジンの排気浄化装置において、
第１の所定条件でエンジンへの燃料供給を遮断する燃料供給遮断手段と、
その後に第２の所定条件となったとき燃料供給を再開する燃料供給再開手段と、
前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているか否かを判定する判定手段と、
この判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっていないときには、第１の空燃比リッチ化処理を行って未燃ＨＣを前記三元触媒に供給する第１空燃比リッチ化処理手段と、
前記判定結果より前記燃料供給を再開するときと、前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態とが重なっているときには、前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくなるように第２の空燃比リッチ化処理を行う第２空燃比リッチ化処理手段と
を備えることを特徴とする車両用エンジンの排気浄化装置。 - 前記第１の空燃比リッチ化処理が、空燃比をステップ的に所定値だけリッチ側へと変化させ、この所定値を初期値してその後は一定の減少速度で理論空燃比へと戻す処理である場合に、前記第２の空燃比リッチ化処理は前記所定値を小さくするか、前記減少速度を大きくするか、または前記所定値を小さくすると共に前記減少速度を大きくすることであることを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの排気浄化装置。
- 前記第１の空燃比リッチ化処理による未燃ＨＣの供給量より少なくする減少量は、前記吸着触媒が吸着しているＨＣ吸着量であることを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの排気浄化装置。
- 前記吸着していたＨＣを前記吸着触媒が脱離している状態は、始動後時間が所定値以下でありかつ冷却水温がＨＣ脱離開始温度相当の水温以上である場合であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用エンジンの排気浄化装置。
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