JP3948254B2

JP3948254B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3948254B2
Application number: JP2001346206A
Authority: JP
Inventors: 池本　　宣昭
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2021-11-12
Also published as: JP2003148200A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒の状態を考慮し空燃比制御することで排出ガス浄化率を向上可能な内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気浄化装置に関連する先行技術文献としては、特開平９−１８９２１５号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、排出ガス成分の流入流量と流出流量との差から触媒内の排出ガス成分の吸着量をリアルタイムで検出し触媒の状態をリアルタイムで精度良く検出する技術が示されている。ここで、車両の市街地走行の信号待ち等における長い停車時に内燃機関を自動的に停止させ、この後、キー操作等の始動操作なしで内燃機関を再始動させる自動始動停止制御（エコラン制御ともいう）のための所謂、アイドルストップ機構を搭載した車両が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関のアイドルストップ機構を搭載した車両や内燃機関と電動モータとを搭載したハイブリッド車両では、内燃機関を搭載した車両がそれまで無駄にしていた車両停止中の燃料消費を低減するため内燃機関の自動停止及び再始動を頻繁に繰返すこととなる。この際、前述の特開平９−１８９２１５号公報では、再始動時や再始動直後に内燃機関の排出ガスを浄化する触媒の状態が分からないため、触媒の最適な浄化率が得られる空燃比で燃焼が行なえず、結果として、再始動時や再始動直後のエミッションが悪化するという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関のアイドルストップ機構を搭載した車両や内燃機関と電動モータとを搭載するハイブリッド車両において、内燃機関の自動停止後の再始動時に触媒の状態を考慮した空燃比制御により良好なエミッションを確保可能な内燃機関の排気浄化装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、触媒状態制御手段で自動始動停止制御手段による内燃機関の自動停止直前または自動停止中に触媒の酸素ストレージ量を飽和、即ち、中立状態から空燃比リーン相当側となるよう意図的に遷移させ、自動停止後の再始動時の空燃比制御では触媒の十分な酸素を消費させるため、酸素濃度センサで検出される空燃比がリッチ側となるよう燃料噴射制御手段によって燃料噴射される。これにより、内燃機関の自動停止後の再始動時における触媒の酸素ストレージ量が素早く中立状態に復帰されるため良好なエミッションが確保される。
また、触媒温度推定手段で検出または推定された触媒の温度が、内燃機関の自動停止後の再始動時に所定値以下であると触媒が活性状態になく空燃比のリッチ制御に対応できないため、触媒を活性状態とするための昇温制御が優先的に実施される。これにより、触媒が速やかに活性状態に復帰され、エミッション悪化が抑制される。
【０００６】
請求項２の内燃機関の排気浄化装置における触媒状態制御手段では、内燃機関の自動停止直前または自動停止中に触媒に空気、即ち、酸素が導入されることで触媒の酸素ストレージ量が飽和、即ち、中立状態から空燃比リーン相当側に確実に遷移される。
【０００７】
請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関に導入される外気温、内燃機関の自動停止時からの経過時間としての停止時間、排出ガスの温度のうち１つ以上を用いて触媒の温度が推定されることで、触媒の温度状況が的確に推定される。
【０００８】
請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、酸素濃度センサが内燃機関の自動停止中も活性状態に保持されることで、自動停止後の再始動時に直ちに的確な空燃比制御が実施でき触媒の酸素ストレージ量が素早く中立状態に復帰されるため良好なエミッションが確保される。
【０００９】
請求項５の内燃機関の排気浄化装置における燃料噴射制御手段では、内燃機関の自動停止後の再始動時に空燃比のリッチ制御が禁止されるような条件となると、酸素濃度センサの活性状態を保持することが禁止されるため、省電力化が図られる。
【００１０】
請求項６の内燃機関の排気浄化装置によれば、触媒状態制御手段で自動始動停止制御手段による内燃機関の自動停止直前または自動停止中に触媒の酸素ストレージ量を飽和、即ち、中立状態から空燃比リーン相当側となるよう意図的に遷移させ、自動停止後の再始動時の空燃比制御では触媒の十分な酸素を消費させるため、酸素濃度センサで検出される空燃比がリッチ側となるよう燃料噴射制御手段によって燃料噴射される。これにより、内燃機関の自動停止後の再始動時における触媒の酸素ストレージ量が素早く中立状態に復帰されるため良好なエミッションが確保される。
また、内燃機関の自動停止後の再始動時に空燃比のリッチ制御が禁止されるような条件となると、酸素濃度センサの活性状態を保持することが禁止されるため、省電力化が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１３】
図１において、内燃機関１は直列４気筒４サイクルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４、サージタンク５及びインテークマニホルド６を通過し、インテークマニホルド６内でインジェクタ（燃料噴射弁）７から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給される高電圧がディストリビュータ１０にて分配供給され、各気筒の混合気が所定タイミングにて点火される。そして、燃焼後の排出ガスはエキゾーストマニホルド１１及び排気通路１２を通過し、排気通路１２に設けられ、白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物を担持した三元触媒１３にて有害成分であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx （窒素酸化物）等が浄化され大気中に排出される。
【００１４】
内燃機関１の図示しない出力軸（クランク軸）には、トルクコンバータを用いたオートマチックトランスミッション（以下、単に、『ＡＴ』と記す）１４が連結されており、このＡＴ１４より延びる出力軸（ドライブシャフト）１５の回転により車両が走行される。この出力軸１５には車速センサ１６が設けられ、車両の速度としての車速Ｖが検出される。
【００１５】
また、エアクリーナ２の下流側の吸気通路３にはエアフローメータ２１が設けられ、このエアフローメータ２１にてエアクリーナ２を通過する単位時間当たりの吸入空気量ＱＡが検出される。また、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２２が設けられ、このスロットル開度センサ２２にてスロットル開度ＴＡに応じたアナログ信号が検出されると共に、スロットルバルブ４がほぼ全閉であることが図示しないアイドルスイッチからの「ＯＮ（オン）」／「ＯＦＦ（オフ）」信号によって検出される。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２３が設けられ、この水温センサ２３にて内燃機関１の冷却水温ＴＨＷが検出される。
【００１６】
そして、ディストリビュータ１０には回転角センサ２４が設けられ、この回転角センサ２４にて内燃機関１の機関回転数ＮＥが検出される。回転角センサ２４からは内燃機関１のクランクシャフトの２回転、即ち、７２０〔°ＣＡ（Crank Angle:クランク角）〕毎に２４個のパルス信号が出力される。更に、排気通路１２の三元触媒１３の上流側には、内燃機関１の排出ガスの空燃比λに応じたリニアな電圧信号ＶＯＸ１を出力する酸素濃度センサ２５が設けられている。この空燃比λの逆数が後述の実際の当量比φである。また、酸素濃度センサ２５には、この酸素濃度センサ２５を活性状態に保持するためのヒータ２６が付設されている。
【００１７】
内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムや制御マップを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４等を中心に論理演算回路として構成され、各種センサからの検出信号を入力する入力ポート３５及び各種アクチュエータ等に制御信号を出力する出力ポート３６等に対しバス３７を介して接続されている。
【００１８】
このＥＣＵ３０には、入力ポート３５を介して車速センサ１６からの車速Ｖ、エアフローメータ２１からの吸入空気量ＱＡ、スロットル開度センサ２２からのスロットル開度ＴＡ、水温センサ２３からの冷却水温ＴＨＷ、回転角センサ２４からの機関回転数ＮＥ等の各種センサ信号が入力され、それらに基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉｇ等が算出され、出力ポート３６を介してインジェクタ７及び点火回路９等にそれぞれ制御信号が出力される。
【００１９】
また、ＥＣＵ３０に入力される酸素濃度センサ２５からの電圧信号ＶＯＸ１によって、排出ガスに基づく混合気の空燃比判定が行われる。そして、ＥＣＵ３０はリッチからリーンに反転したとき及びリーンからリッチに反転したときには燃料噴射量を増減すべく、後述の空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）補正係数としてのＦＡＦ値を階段状に大きく変化（スキップ）させると共に、リーンまたはリッチが連続するときには空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦ値を徐々に増減させるようになっている。なお、この空燃比Ｆ／Ｂ制御は内燃機関１の冷却水温ＴＨＷが低いときや機関高負荷・高回転走行時には実施されない。また、後述のように、ＥＣＵ３０は機関回転数ＮＥと吸入空気量ＱＡとにより基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を求め、この基本燃料噴射量に対し空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦ等による補正を行って最終の燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵを算出し、インジェクタ７に所定の噴射タイミングでの燃料噴射を行わせる。
【００２０】
なお、ＥＣＵ３０にて、酸素濃度センサ２５からの電圧信号ＶＯＸ１による空燃比λの逆数である実際の当量比φと後述の目標当量比φref 演算ルーチンで算出される目標当量比φref との偏差を小さくするよう燃料噴射量ＴＡＵがＦ／Ｂ補正され、後述の三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳが中立状態に維持される。
【００２１】
上述の各種センサの他、ＥＣＵ３０には、以下のスイッチ類からのＳＷ（スイッチ）信号が入力される。車室内の例えば、操作パネルには、エコランを実施するという意向を基に運転者により操作されるエコランＳＷ４１が設けられている。また、ＡＴ１４にはニュートラル位置を検出するニュートラルＳＷ４２が設けられている。そして、図示しないブレーキペダルには、踏込んだときに「ＯＮ」となるブレーキＳＷ４３が設けられている。また、ＥＣＵ３０は、エコランＳＷ４１の指示や車両状態に応じて自動的に内燃機関１を停止またはスタータ４４を駆動し再始動させる。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における空燃比制御について、図２乃至図１２を参照して説明する。ここで、図１２は本実施例の空燃比制御に対応する各種制御量の遷移状態を示すタイムチャートであり、本実施例を実線にて示し、比較のために従来例を破線にて示す。
【００２３】
《空燃比制御のメインルーチン：図２参照》
空燃比制御ルーチンを図２に基づいて説明する。なお、この空燃比制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００２４】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、後述の内燃機関停止判定処理が実行される。次にステップＳ１０２に移行して、後述の触媒温度推定処理が実行される。次にステップＳ１０３に移行して、後述のモータリング制御処理が実行される。次にステップＳ１０４に移行して、後述の酸素濃度センサヒータ制御処理が実行される。次にステップＳ１０５に移行して、後述の目標当量比φref 演算処理が実行される。次にステップＳ１０６に移行して、後述の空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦ演算処理が実行される。次にステップＳ１０７に移行して、後述の燃料噴射量ＴＡＵ演算処理が実行され、本ルーチンを終了する。
【００２５】
〈内燃機関停止判定のサブルーチン：図３参照〉
内燃機関停止判定ルーチンを図３に基づいて説明する。
【００２６】
図３において、まず、ステップＳ２０１で、内燃機関１が停止中であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１が運転中であるときにはステップＳ２０２に移行し、エコランＳＷ４１が「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ２０２の判定条件が成立、即ち、エコランＳＷ４１が「ＯＮ」であるときにはステップＳ２０３に移行し、ニュートラルＳＷ４２が「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ２０３の判定条件が成立、即ち、ニュートラルＳＷ４２が「ＯＮ」でＡＴ１４のギヤ位置が「Ｎ」となっているときにはステップＳ２０４に移行し、その他の各種エコラン条件が成立するかが判定される。
【００２７】
このエコラン条件としては、具体的に、内燃機関１の冷却水温ＴＨＷが所定温度以上、車速Ｖが「０〔ｋｍ／ｈ〕」、車速Ｖが「０〔ｋｍ／ｈ〕」になってから所定時間経過、ブレーキＳＷ４３が「ＯＮ」、右折側のターンシグナルランプ（図示略）が「ＯＦＦ」、内燃機関１がアイドル状態等が挙げられる。
【００２８】
ステップＳ２０４の判定条件が成立、即ち、上記エコラン条件が全て成立するときにはステップＳ２０５に移行し、内燃機関１の自動停止前の空燃比リーン化実施時間を設定する停止前リーン化カウンタが所定値以上であるかが判定される。ステップＳ２０５の判定条件が成立せず、即ち、停止前リーン化カウンタが所定値未満と小さいときにはステップＳ２０６に移行し、リーン化フラグが「ＯＮ」とされる。次にステップＳ２０７に移行して、停止前リーン化カウンタが「＋１」インクリメントされたのち、本ルーチンを終了する。
【００２９】
一方、ステップＳ２０５の判定条件が成立、即ち、停止前リーン化カウンタが所定値以上と大きくなるとステップＳ２０８に移行し、内燃機関１を自動停止させるため燃料噴射量及び火花点火の停止処理が実施される。次にステップＳ２０９に移行して、停止前リーン化カウンタが「０（零）」にクリアされたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、エコランＳＷ４１が「ＯＦＦ」であるとき、またはステップＳ２０３の判定条件が成立せず、即ち、ニュートラルＳＷ４２が「ＯＦＦ」でＡＴ１４のギヤ位置が「Ｎ」以外であるとき、またはステップＳ２０４の判定条件が成立せず、即ち、エコラン条件のうち何れか１つでも不成立のときには内燃機関１の運転中が継続され、本ルーチンを終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１が停止中であるときにはステップＳ２１０に移行し、ブレーキＳＷ４３が「ＯＦＦ」であるかが判定される。ステップＳ２１０の判定条件が成立、即ち、ブレーキＳＷ４３が「ＯＦＦ」で運転者によるブレーキペダルの踏込みが緩められ車両走行開始の意志があるときにはステップＳ２１１に移行し、内燃機関１を再始動させるため燃料噴射量及び火花点火の実行処理が実施されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２１０の判定条件が成立せず、即ち、ブレーキＳＷ４３が「ＯＮ」で運転者によってブレーキペダルが一杯まで踏込まれているときには、内燃機関１の自動停止中が継続され、本ルーチンを終了する。
【００３１】
〈触媒温度推定のサブルーチン：図４及び図５参照〉
触媒温度推定ルーチンを図４に基づき、図５を参照して説明する。ここで、図５は、単位時間当たりの吸入空気量ＱＡ〔g /sec〕に対する触媒温度の初期値Ｔini 〔℃〕を算出するマップである。
【００３２】
図４において、まず、ステップＳ３０１で、内燃機関１が停止中であるかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１が停止中（図１２に示す時刻ｔ01〜時刻ｔ03）であるときにはステップＳ３０２に移行し、三元触媒１３の触媒温度ＴＭＰcat が次式（１）にて算出される。ここで、ｋは温度減衰係数、Ｔstopは内燃機関１の自動停止時からの停止時間である。なお、図５に示すように、触媒温度初期値Ｔini は吸入空気量ＱＡが多いほど大きな値に設定される。
【００３３】
【数１】
ＴＭＰcat ＝Ｔini −ｋ・Ｔstop ・・・（１）
【００３４】
次にステップＳ３０３に移行して、触媒温度ＴＭＰcat に対するガード処理が実行される。次にステップＳ３０４に移行して、触媒温度ＴＭＰcat が所定値以上であるかが判定される。ステップＳ３０４の判定条件が成立、即ち、触媒温度ＴＭＰcat が所定値以上と高いときには、本ルーチンを終了する。
【００３５】
一方、ステップＳ３０４の判定条件が成立せず、即ち、触媒温度ＴＭＰcat が所定値未満と低いときにはステップＳ３０５に移行し、再始動時ストレージ制御が禁止され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１が運転中であるときにはステップＳ３０６に移行し、触媒温度初期値Ｔini の更新として、触媒温度初期値Ｔini が触媒温度ＴＭＰcat とされたのち、本ルーチンを終了する。
【００３６】
〈モータリング制御のサブルーチン：図６及び図７参照〉
モータリング制御ルーチンを図６に基づき、図７を参照して説明する。ここで、図７は、触媒温度ＴＭＰcat 〔℃〕に対する所定値kcstopを算出するマップである。
【００３７】
図６において、まず、ステップＳ４０１で、内燃機関１に対する停止要求が有るかが判定される。ステップＳ４０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１に対する停止要求が有るときにはステップＳ４０２に移行し、内燃機関１の停止時間カウンタcstop が所定値kcstop未満であるかが判定される。なお、図７に示すように、所定値kcstopは触媒温度ＴＭＰcat が高いほど大きな値に設定される。ステップＳ４０２の判定条件が成立、即ち、停止時間カウンタcstop が所定値kcstop未満と小さいときにはステップＳ４０３に移行し、ニュートラルＳＷ４２が「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ４０３の判定条件が成立、即ち、ＡＴ１４のニュートラルＳＷ４２が「ＯＮ」であり、そのギヤ位置が「Ｎ（ニュートラル）」であるときにはステップＳ４０４に移行し、内燃機関１に対してモータリングが実施される。
【００３８】
このモータリングに際しては、内燃機関１のインジェクタ７からの燃料噴射が停止、かつ点火プラグ８による火花点火が停止された内燃機関１の運転停止直後で、スタータ４４にて内燃機関１が回転駆動されることによって、エアクリーナ２側からの吸入空気が内燃機関１を素通りして排気通路１２内に導入される。
【００３９】
ステップＳ４０４の処理ののち、またはステップＳ４０２の判定条件が成立せず、即ち、停止時間カウンタcstop が所定値kcstop以上と大きいとき、またはステップＳ４０３の判定条件が成立せず、即ち、ＡＴ１４のニュートラルＳＷ４２が「ＯＦＦ」でそのギヤ位置が「Ｎ」以外であるときにはステップＳ４０５に移行し、停止時間カウンタcstop が「＋１」インクリメントされたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ４０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１が運転中であるときにはステップＳ４０６に移行し、停止時間カウンタcstop が「０（零）」にクリアされたのち、本ルーチンを終了する。
【００４０】
〈酸素濃度センサヒータ制御のサブルーチン：図８参照〉
酸素濃度センサヒータ制御ルーチンを図８に基づいて説明する。
【００４１】
図８において、まず、ステップＳ５０１で、内燃機関１が停止中であるかが判定される。ステップＳ５０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１が停止中であるときにはステップＳ５０２に移行し、次回始動時に酸素ストレージ制御を実施するかが判定される。ステップＳ５０２の判定条件が成立、即ち、次回始動時に酸素ストレージ制御を実施するとき、またはステップＳ５０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１が運転中であるときにはステップＳ５０３に移行し、通常のヒータ制御が実施されたのち、本ルーチンを終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ５０２の判定条件が成立せず、即ち、次回始動時に酸素ストレージ制御を実施しないときにはステップＳ５０４に移行し、省電力のためヒータ制御が停止されたのち、本ルーチンを終了する。
【００４３】
〈目標当量比φref 演算のサブルーチン：図９参照〉
目標当量比φref 演算ルーチンを図９に基づいて説明する。
【００４４】
図９において、まず、ステップＳ６０１で、内燃機関１が停止中であるかが判定される。ステップＳ６０１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１が運転中であるときにはステップＳ６０２に移行し、リーン化フラグが「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ６０２の判定条件が成立せず、即ち、リーン化フラグが「ＯＦＦ」であるときにはステップＳ６０３に移行し、内燃機関１の運転中における目標当量比φref が算出され、本ルーチンを終了する。
【００４５】
一方、ステップＳ６０２の判定条件が成立、即ち、リーン化フラグが「ＯＮ」であるときにはステップＳ６０４に移行し、内燃機関１の自動停止直後（図１２に示す時刻ｔ01〜時刻ｔ02）のリーン化目標値となる目標当量比φref が算出され、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ６０１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１が停止中（図１２に示す時刻ｔ01〜時刻ｔ03）であるときにはステップＳ６０５に移行し、触媒温度ＴＭＰcat が所定値以下であるかが判定される。ステップＳ６０５の判定条件が成立せず、即ち、触媒温度ＴＭＰcat が所定値を越え高く三元触媒１３が活性状態を保持できるときにはステップＳ６０６に移行し、内燃機関１の再始動時（図１２に示す時刻ｔ03）のリッチ始動目標値となる目標当量比φref が算出され、本ルーチンを終了する。
【００４６】
一方、ステップＳ６０５の判定条件が成立、即ち、触媒温度ＴＭＰcat が所定値以下と低く三元触媒１３が活性状態を保持できないときにはステップＳ６０７に移行し、触媒暖機目標値となる目標当量比φref が算出され、本ルーチンを終了する。
【００４７】
〈空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦ演算のサブルーチン：図１０参照〉
空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦ演算ルーチンを図１０に基づいて説明する。
【００４８】
図１０において、まず、ステップＳ７０１で、空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立するかが判定される。この空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が成立するのは、内燃機関１の冷却水温ＴＨＷが所定温度以上、機関回転数ＮＥ及び負荷が高くないこと等である。ステップＳ７０１の判定条件が成立、即ち、空燃比Ｆ／Ｂ制御条件が全て成立するときにはステップＳ７０２に移行し、上述の目標当量比φref 演算ルーチンで求められた目標当量比φref が読込まれる。
【００４９】
次にステップＳ７０３に移行して、酸素濃度センサ２５の検出値が空燃比制御を維持し得る所定の範囲内であるかが判定される。ステップＳ７０３の判定条件が成立、即ち、酸素濃度センサ２５の検出値が所定の範囲内であるときにはステップＳ７０４に移行し、ＲＯＭ３２内に予め記憶されている状態Ｆ／Ｂ系の最適Ｆ／ＢゲインＩＫn （ｎ＝１，２，３，４，Ａ）が選択的に読込まれる。
【００５０】
一方、ステップＳ７０３の判定条件が成立せず、即ち、酸素濃度センサ２５の検出値が所定の範囲外であるときにはステップＳ７０５に移行し、ＲＯＭ３２内に予め記憶されている状態Ｆ／Ｂ系のＦ／Ｂゲインのうち、より低いＦ／ＢゲインＩＫn ′（ｎ＝１，２，３，４，Ａ）が選択的に読込まれる。次にステップＳ７０６に移行して、ステップＳ７０４またはステップＳ７０５で選択的に読込まれたＦ／ＢゲインＩＫn （ｎ＝１，２，３，４）またはＩＫn ′（ｎ＝１，２，３，４）が次式（２）に代入され積分項ＺＩ(K) が算出される。ここで、Ｋa は積分定数、φ(K) は実際の当量比である。
【００５１】
【数２】
ＺＩ(K) ←ＺＩ(K-1) ＋Ｋa ・（φref −φ(K) ）・・・（２）
【００５２】
次にステップＳ７０７に移行して、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦが次式（３）にて算出され、本ルーチンを終了する。ここで、ＦＡＦ(K-1) は１回前の空燃比Ｆ／Ｂ補正係数、ＦＡＦ(K-2) は２回前の空燃比Ｆ／Ｂ補正係数、ＦＡＦ(K-3) は３回前の空燃比Ｆ／Ｂ補正係数、Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 はＦ／Ｂ定数である。
【００５３】
【数３】

【００５４】
一方、ステップＳ７０１の判定条件が成立せず、即ち、空燃比Ｆ／Ｂ制御条件のうち１つでも成立しないときにはステップＳ７０８に移行し、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦが「１．０」にセットされ、本ルーチンを終了する。
【００５５】
〈燃料噴射量ＴＡＵ演算のサブルーチン：図１１参照〉
燃料噴射量ＴＡＵ演算ルーチンを図１１に基づいて説明する。
【００５６】
図１１において、まず、ステップＳ８０１で、機関回転数ＮＥと吸入空気量ＱＡとに基づき基本燃料噴射量Ｔｐが算出される。次にステップＳ８０２に移行して、上述の空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦ演算ルーチンで算出された空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦが読込まれる。次にステップＳ８０３に移行して、最終の燃料噴射量ＴＡＵが次式（４）にて算出され、本ルーチンを終了する。ここで、ＦＡＬＬは空燃比制御以外の要素で燃料噴射量を補正するための補正係数である。
【００５７】
【数４】
ＴＡＵ←ＦＡＦ・Ｔｐ・ＦＡＬＬ・・・（４）
【００５８】
したがって、三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳが、従来例の空燃比制御（１２に示す破線）では、内燃機関１の自動停止後の再始動時（図１２に示す時刻03）の空燃比リッチ相当の状態からなかなか中立状態に復帰されないが、上述の実施例の空燃比制御（図１２に示す実線）によれば、内燃機関１の自動停止後の再始動時（図１２に示す時刻03）の空燃比リーン相当の状態から素早く中立状態に復帰されることが分かる。
【００５９】
このように、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関１の排気通路１２途中に配設され、内燃機関１の排出ガスを浄化する三元触媒１３と、内燃機関１の排出ガスの空燃比を検出する酸素濃度センサ２５と、内燃機関１の所定の運転条件下における自動停止及びこの後の自動始動を制御するＥＣＵ３０にて達成される自動始動停止制御手段と、前記自動始動停止制御手段による内燃機関１の自動停止直前に三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳを飽和させるＥＣＵ３０にて達成される触媒状態制御手段と、内燃機関１に対し所定の空燃比となるよう燃料噴射すると共に、内燃機関１の自動停止後の再始動時には空燃比がリッチとなるよう燃料噴射するＥＣＵ３０にて達成される燃料噴射制御手段とを具備するものである。
【００６０】
つまり、内燃機関１の自動停止直前の空燃比制御では三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳを飽和、即ち、中立状態から空燃比リーン相当側となるよう意図的に遷移させ、自動停止後の再始動時の空燃比制御では三元触媒１３の十分な酸素を消費させるため、空燃比の逆数である当量比φがリッチ側となるよう燃料噴射される。これにより、内燃機関１の自動停止後の再始動時における三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳを素早く中立状態に復帰させ良好なエミッションを確保することができる。
【００６１】
また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ３０にて達成される触媒状態制御手段は、内燃機関１の自動停止直前に三元触媒１３に空気を導入するためのモータリング制御を実施するものである。つまり、内燃機関１の自動停止直前のモータリング制御によって三元触媒１３に空気、即ち、酸素が導入されることで三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳが飽和、即ち、中立状態から空燃比リーン相当側に確実に遷移される。これにより、内燃機関１の再始動時に空燃比の逆数である当量比φがリッチ側となるよう空燃比制御されることで、三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳを素早く中立状態に復帰させ良好なエミッションを確保することができる。
【００６２】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、三元触媒１３の温度を推定するＥＣＵ３０にて達成される触媒温度推定手段を具備し、ＥＣＵ３０にて達成される燃料噴射制御手段が内燃機関１の自動停止後の再始動時に三元触媒１３の温度が所定値以下であるときには、空燃比のリッチ制御を禁止し、三元触媒１３の昇温制御を優先するものである。つまり、内燃機関１の自動停止後の再始動時に三元触媒１３の温度が所定値以下であると三元触媒１３が活性状態になく空燃比のリッチ制御に対応できないため、三元触媒１３を活性状態とするための昇温制御が優先的に実施される。これにより、三元触媒１３が速やかに活性状態に復帰され、エミッション悪化を抑制することができる。
【００６３】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、三元触媒１３の温度を内燃機関１の停止時間Ｔstopを用いて推定するものである。つまり、三元触媒１３の温度は内燃機関１の自動停止時からの経過時間に応じて推移されるため、停止時間Ｔstopを用いることで三元触媒１３の温度を的確に推定することができる。
【００６４】
更にまた、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、酸素濃度センサ２５を内燃機関１の自動停止中も活性状態に保持するものである。つまり、酸素濃度センサ２５が内燃機関１の自動停止中も活性状態に保持されておれば、自動停止後の再始動時に直ちに的確な空燃比制御が実施できるため、三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳを素早く中立状態に復帰させ良好なエミッションを確保することができる。
【００６５】
加えて、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ３０にて達成される燃料噴射制御手段は、内燃機関１の自動停止後の再始動時に空燃比のリッチ制御を禁止するときには、酸素濃度センサ２５の活性状態の保持を禁止するものである。つまり、内燃機関１の自動停止後の再始動時に空燃比のリッチ制御が禁止されるような条件となると、酸素濃度センサ２５の活性状態を保持するためのヒータ２６への通電が停止されることで、省電力化を図ることができる。
【００６６】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における空燃比制御の変形例について、図１３乃至図１５を参照すると共に、上述の実施例における図３乃至図１１を適宜、参照して説明する。ここで、図１５は本変形例の空燃比制御に対応する各種制御量の遷移状態を示すタイムチャートであり、本変形例を実線にて示し、比較のために従来例を破線にて示す。
【００６７】
《空燃比制御のメインルーチンの変形例：図１３参照》
空燃比制御ルーチンを図１３に基づいて説明する。なお、この空燃比制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００６８】
図１３において、まず、ステップＳ９０１で、上述の内燃機関停止判定処理が実行される。次にステップＳ９０２では、上述の触媒温度推定処理が実行される。次にステップＳ９０３に移行して、後述のエア供給制御処理が実行される。次にステップＳ９０４に移行して、上述の酸素濃度センサヒータ制御処理が実行される。次にステップＳ９０５に移行して、上述の目標当量比φref 演算処理が実行される。次にステップＳ９０６に移行して、上述の空燃比Ｆ／Ｂ補正係数演算処理が実行される。次にステップＳ９０７に移行して、上述の燃料噴射量演算処理が実行され、本ルーチンを終了する。
【００６９】
この空燃比制御ルーチンの変形例におけるステップＳ９０３のエア供給制御処理以外は、上述の実施例の空燃比制御ルーチンにおける各処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００７０】
〈エア供給制御のサブルーチン：図１４参照〉
エア供給制御ルーチンを図１４に基づき、図７を参照して説明する。
【００７１】
図１４において、まず、ステップＳ１００１で、内燃機関１に対する停止要求が有るかが判定される。ステップＳ１００１の判定条件が成立、即ち、内燃機関１に対する停止要求が有るときにはステップＳ１００２に移行し、内燃機関１の停止時間カウンタcstop が所定値kcstop未満であるかが判定される。なお、図７に示すように、所定値kcstopは触媒温度ＴＭＰcat が高いほど大きな値に設定される。ステップＳ１００２の判定条件が成立、即ち、停止時間カウンタcstop が所定値kcstop未満と小さいときにはステップＳ１００３に移行し、ニュートラルＳＷ４２が「ＯＮ」であるかが判定される。ステップＳ１００３の判定条件が成立、即ち、ＡＴ１４のニュートラルＳＷ４２が「ＯＮ」であり、そのギヤ位置が「Ｎ（ニュートラル）」であるときにはステップＳ１００４に移行し、内燃機関１に対してエア供給が実施される。
【００７２】
このエア供給に際しては、吸気通路３と排気通路１２とを接続する図示しない２次空気導入路途中に配設された図示しない電磁式バルブが「ＯＮ」とされることによって、エアクリーナ２側からの吸入空気が電磁式バルブを通って排気通路１２内に直接、導入される。
【００７３】
ステップＳ１００４の処理ののち、またはステップＳ１００２の判定条件が成立せず、即ち、停止時間カウンタcstop が所定値kcstop以上と大きいとき、またはステップＳ１００３の判定条件が成立せず、即ち、ＡＴ１４のニュートラルＳＷ４２が「ＯＦＦ」でそのギヤ位置が「Ｎ」以外であるときにはステップＳ１００５に移行し、停止時間カウンタcstop が「＋１」インクリメントされたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１００１の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１が運転中であるときにはステップＳ１００６に移行し、停止時間カウンタcstop が「０（零）」にクリアされたのち、本ルーチンを終了する。
したがって、三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳが、従来例の空燃比制御（図１５に示す破線）では、内燃機関１の自動停止後の再始動時（図１５に示す時刻13）の空燃比リッチ相当の状態からなかなか中立状態に復帰されないが、上述の変形例の空燃比制御（図１５に示す実線）によれば、内燃機関１の自動停止後の再始動時（図１５に示す時刻13）の空燃比リーン相当の状態から素早く中立状態に復帰されることが分かる。
【００７４】
このように、本変形例の内燃機関の排気浄化装置のＥＣＵ３０にて達成される触媒状態制御手段は、内燃機関１の自動停止直前または自動停止中に三元触媒１３に空気を導入するためのエア供給制御を実施するものである。つまり、内燃機関１の自動停止直前または自動停止中のエア供給制御によって三元触媒１３に空気、即ち、酸素が導入されることで三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳが飽和、即ち、中立状態から空燃比リーン相当側に確実に遷移される。これにより、内燃機関１の再始動時に空燃比の逆数である当量比φがリッチ側となるよう空燃比制御されることで、三元触媒１３の酸素ストレージ量ＯＳを素早く中立状態に復帰させ良好なエミッションを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける空燃比制御の処理手順を示すメインルーチンである。
【図３】図３は図２における内燃機関停止判定の処理手順を示すサブルーチンである。
【図４】図４は図２における触媒温度推定の処理手順を示すサブルーチンである。
【図５】図５は図４における吸入空気量をパラメータとして触媒温度初期値を算出するマップである。
【図６】図６は図２におけるモータリング制御の処理手順を示すサブルーチンである。
【図７】図７は図６における触媒温度をパラメータとして所定値を算出するマップである。
【図８】図８は図２における酸素濃度センサヒータ制御の処理手順を示すサブルーチンである。
【図９】図９は図２における目標当量比演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１０】図１０は図２における空燃比Ｆ／Ｂ補正係数演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１１】図１１は図２における燃料噴射量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置の空燃比制御に対応する各種制御量の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図１３】図１３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける空燃比制御の処理手順の変形例を示すメインルーチンである。
【図１４】図１４は図１３におけるエア供給制御の処理手順を示すサブルーチンである。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置の空燃比制御の変形例に対応する各種制御量の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１内燃機関
７インジェクタ（燃料噴射弁）
１２排気通路
１３三元触媒
２５酸素濃度センサ
３０ＥＣＵ（電子制御ユニット）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can improve an exhaust gas purification rate by controlling an air-fuel ratio in consideration of the state of a catalyst.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a prior art document related to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-189215 is known. This technique shows a technique for detecting the amount of exhaust gas component adsorbed in the catalyst in real time from the difference between the inflow flow rate and the outflow flow rate of the exhaust gas component, and accurately detecting the state of the catalyst in real time. Here, an automatic start / stop control (also referred to as eco-run control) that automatically stops the internal combustion engine when the vehicle stops for a long time, such as waiting for a signal for traveling in a city, and then restarts the internal combustion engine without starting operation such as key operation. For example, a vehicle equipped with a so-called idle stop mechanism is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a vehicle equipped with an idling stop mechanism of an internal combustion engine or a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine is used to reduce fuel consumption during vehicle stoppage, which was previously wasted by the vehicle equipped with the internal combustion engine. The automatic stop and restart of the engine will be repeated frequently. At this time, in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 9-189215, since the state of the catalyst that purifies the exhaust gas of the internal combustion engine is not known at the time of restart or immediately after the restart, the air-fuel ratio at which the optimum purification rate of the catalyst can be obtained. There was a problem that combustion could not be performed, and as a result, emission at the time of restart or immediately after restart deteriorated.
[0004]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and in a vehicle equipped with an idle stop mechanism of an internal combustion engine or a hybrid vehicle equipped with an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine is restarted after automatic stop. An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can ensure good emission by air-fuel ratio control that sometimes takes into account the state of the catalyst.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of claim 1, the catalyst state control means saturates the oxygen storage amount of the catalyst immediately before or during the automatic stop of the internal combustion engine by the automatic start / stop control means, that is, from the neutral state to the empty state. Since the air-fuel ratio control at the time of restart after the automatic stop is intentionally shifted so as to be on the fuel-equivalent side, sufficient oxygen of the catalyst is consumed, so that the air-fuel ratio detected by the oxygen concentration sensor is on the rich side. The fuel is injected by the fuel injection control means. Thereby, since the oxygen storage amount of the catalyst at the time of restart after the internal combustion engine is automatically stopped is quickly returned to the neutral state, good emission is ensured.
Further, if the temperature of the catalyst detected or estimated by the catalyst temperature estimating means is equal to or lower than a predetermined value when the internal combustion engine is restarted after automatic stop, the catalyst is not in an active state and cannot cope with rich control of the air-fuel ratio. The temperature increase control for bringing the active state into the active state is preferentially performed. As a result, the catalyst is quickly returned to the active state, and emission deterioration is suppressed.
[0006]
In the catalyst state control means in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, the oxygen storage amount of the catalyst is saturated by introducing air, that is, oxygen, into the catalyst immediately before or during the automatic stop of the internal combustion engine. Thus, the neutral state is surely shifted to the air-fuel ratio lean side.
[0007]
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, the catalyst is used by using one or more of the outside air temperature introduced into the internal combustion engine, the stop time as the elapsed time from the automatic stop of the internal combustion engine, and the exhaust gas temperature. By estimating the temperature, the temperature state of the catalyst is accurately estimated.
[0008]
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, since the oxygen concentration sensor is maintained in an active state even during the automatic stop of the internal combustion engine, an accurate air-fuel ratio control can be performed immediately upon restart after the automatic stop. Since the oxygen storage amount is quickly returned to the neutral state, good emission is ensured.
[0009]
The fuel injection control means in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 maintains the active state of the oxygen concentration sensor under a condition that the rich control of the air-fuel ratio is prohibited when the internal combustion engine is restarted after the automatic stop. Since this is prohibited, power saving can be achieved.
[0010]
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of claim 6, the catalyst state control means saturates the oxygen storage amount of the catalyst immediately before or during the automatic stop of the internal combustion engine by the automatic start / stop control means, that is, empty from the neutral state. Since the air-fuel ratio control at the time of restart after the automatic stop is intentionally shifted so as to be on the fuel-equivalent side, sufficient oxygen of the catalyst is consumed, so that the air-fuel ratio detected by the oxygen concentration sensor is on the rich side. The fuel is injected by the fuel injection control means. Thereby, since the oxygen storage amount of the catalyst at the time of restart after the internal combustion engine is automatically stopped is quickly returned to the neutral state, good emission is ensured.
In addition, if the condition is such that the rich control of the air-fuel ratio is prohibited when the internal combustion engine is restarted after being automatically stopped, it is prohibited to maintain the active state of the oxygen concentration sensor, so that power saving is achieved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention is applied and its peripheral devices.
[0013]
In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is configured as an in-line four-cylinder four-cycle spark ignition type, and its intake air passes from an upstream side through an air cleaner 2, an intake passage 3, a throttle valve 4, a surge tank 5, and an intake manifold 6. It is mixed with fuel injected from an injector (fuel injection valve) 7 in the intake manifold 6 and distributed and supplied to each cylinder as an air-fuel mixture having a predetermined air-fuel ratio. Further, the high voltage supplied from the ignition circuit 9 is distributed and supplied by the distributor 10 to the spark plug 8 provided in each cylinder of the internal combustion engine 1, and the air-fuel mixture in each cylinder is ignited at a predetermined timing. The exhaust gas after combustion passes through the exhaust manifold 11 and the exhaust passage 12, and is provided in the exhaust passage 12, in a three-way catalyst 13 carrying a catalyst component such as platinum or rhodium and an additive such as cerium or lanthanum. Harmful components such as CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), and NOx (nitrogen oxide) are purified and discharged into the atmosphere.
[0014]
An automatic transmission (hereinafter simply referred to as “AT”) 14 using a torque converter is connected to an output shaft (crankshaft) (not shown) of the internal combustion engine 1, and an output shaft (drive shaft) extending from the AT 14. The vehicle is driven by the rotation of 15. A vehicle speed sensor 16 is provided on the output shaft 15 to detect a vehicle speed V as a vehicle speed.
[0015]
An air flow meter 21 is provided in the intake passage 3 on the downstream side of the air cleaner 2, and the air flow meter 21 detects the intake air amount QA per unit time passing through the air cleaner 2. The throttle valve 4 is provided with a throttle opening sensor 22, which detects an analog signal corresponding to the throttle opening TA and that the throttle valve 4 is almost fully closed. It is detected by an “ON” / “OFF” signal from an idle switch (not shown). Further, a water temperature sensor 23 is provided in the cylinder block of the internal combustion engine 1, and the coolant temperature THW of the internal combustion engine 1 is detected by the water temperature sensor 23.
[0016]
The distributor 10 is provided with a rotation angle sensor 24, and the rotation angle sensor 24 detects the engine speed NE of the internal combustion engine 1. The rotation angle sensor 24 outputs 24 pulse signals every two rotations of the crankshaft of the internal combustion engine 1, that is, every 720 [° CA (Crank Angle)]. Further, an oxygen concentration sensor 25 that outputs a linear voltage signal VOX 1 corresponding to the air-fuel ratio λ of the exhaust gas of the internal combustion engine 1 is provided on the upstream side of the three-way catalyst 13 in the exhaust passage 12. The reciprocal of the air-fuel ratio λ is an actual equivalent ratio φ described later. Further, the oxygen concentration sensor 25 is provided with a heater 26 for maintaining the oxygen concentration sensor 25 in an active state.
[0017]
An ECU (Electronic Control Unit) 30 that controls the operating state of the internal combustion engine 1 includes a CPU 31 as a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a ROM 32 that stores a control program and a control map, and various data. It is configured as a logical operation circuit centered on the RAM 33 to store, B / U (backup) RAM 34, etc., and to an input port 35 for inputting detection signals from various sensors, an output port 36 for outputting control signals to various actuators, etc. They are connected via a bus 37.
[0018]
The ECU 30 is connected to the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 16 via the input port 35, the intake air amount QA from the air flow meter 21, the throttle opening TA from the throttle opening sensor 22, the cooling water temperature THW from the water temperature sensor 23, Various sensor signals such as the engine speed NE from the rotation angle sensor 24 are input, and based on them, the fuel injection amount TAU, the ignition timing Ig, and the like are calculated, and are output to the injector 7 and the ignition circuit 9 through the output port 36. A control signal is output for each.
[0019]
Further, the air-fuel ratio determination of the air-fuel mixture based on the exhaust gas is performed based on the voltage signal VOX1 from the oxygen concentration sensor 25 input to the ECU 30. The ECU 30 greatly changes the FAF value as an air-fuel ratio F / B (feedback) correction coefficient, which will be described later, in a stepwise manner in order to increase or decrease the fuel injection amount when reversing from rich to lean and when reversing from lean to rich ( The air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF value is gradually increased or decreased when lean or rich continues. Note that this air-fuel ratio F / B control is not performed when the coolant temperature THW of the internal combustion engine 1 is low or when the engine is running at a high load and high speed. Further, as will be described later, the ECU 30 obtains a basic fuel injection amount (basic fuel injection time) from the engine speed NE and the intake air amount QA, and the basic fuel injection amount is determined by an air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF or the like. Correction is performed to calculate the final fuel injection amount (fuel injection time) TAU, and the injector 7 is made to perform fuel injection at a predetermined injection timing.
[0020]
The ECU 30 reduces the deviation between the actual equivalent ratio φ, which is the reciprocal of the air-fuel ratio λ, by the voltage signal VOX1 from the oxygen concentration sensor 25 and the target equivalent ratio φref calculated by the calculation routine described later. Thus, the fuel injection amount TAU is F / B corrected, and an oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 described later is maintained in a neutral state.
[0021]
In addition to the various sensors described above, the ECU 30 receives SW (switch) signals from the following switches. For example, an operation panel in the passenger compartment is provided with an eco-run SW 41 that is operated by the driver based on the intention of performing the eco-run. The AT 14 is provided with a neutral SW 42 that detects the neutral position. A brake pedal (not shown) is provided with a brake SW 43 that is “ON” when depressed. In addition, the ECU 30 automatically stops the internal combustion engine 1 or drives the starter 44 to restart it according to the instruction of the eco-run SW 41 or the vehicle state.
[0022]
Next, air-fuel ratio control in the CPU 31 in the ECU 30 used in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 12 is a time chart showing transition states of various control amounts corresponding to the air-fuel ratio control of this embodiment. This embodiment is shown by a solid line, and a conventional example is shown by a broken line for comparison.
[0023]
<< Main routine of air-fuel ratio control: See Fig. 2 >>
The air-fuel ratio control routine will be described with reference to FIG. This air-fuel ratio control routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time.
[0024]
In FIG. 2, first, in step S101, an internal combustion engine stop determination process described later is executed. Next, the process proceeds to step S102, and a catalyst temperature estimation process described later is executed. Next, the process proceeds to step S103, and a motoring control process described later is executed. Next, the process proceeds to step S104, and an oxygen concentration sensor heater control process described later is executed. Next, the process proceeds to step S105, and a target equivalent ratio φref calculation process described later is executed. Next, the process proceeds to step S106, and an air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF calculation process described later is executed. Next, the process proceeds to step S107, where a fuel injection amount TAU calculation process, which will be described later, is executed, and this routine ends.
[0025]
<Internal combustion engine stop determination subroutine: see FIG. 3>
An internal combustion engine stop determination routine will be described with reference to FIG.
[0026]
In FIG. 3, first, in step S201, it is determined whether the internal combustion engine 1 is stopped. When the determination condition of step S201 is not satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is in operation, the routine proceeds to step S202, where it is determined whether the eco-run SW 41 is “ON”. When the determination condition of step S202 is satisfied, that is, when the eco-run SW 41 is “ON”, the process proceeds to step S203, and it is determined whether the neutral SW 42 is “ON”. When the determination condition of step S203 is satisfied, that is, when the neutral SW 42 is “ON” and the gear position of the AT 14 is “N”, the process proceeds to step S204 to determine whether various other eco-run conditions are satisfied.
[0027]
Specifically, the eco-run condition is predetermined after the coolant temperature THW of the internal combustion engine 1 is equal to or higher than a predetermined temperature, the vehicle speed V is “0 [km / h]”, and the vehicle speed V is “0 [km / h]”. For example, the time has elapsed, the brake SW 43 is “ON”, the right turn signal lamp (not shown) is “OFF”, and the internal combustion engine 1 is in an idle state.
[0028]
When the determination condition of step S204 is satisfied, that is, when all the eco-run conditions are satisfied, the process proceeds to step S205, and the pre-stop leaning counter for setting the air-fuel ratio leaning execution time before the automatic stop of the internal combustion engine 1 is equal to or greater than a predetermined value. Is determined. If the determination condition in step S205 is not satisfied, that is, if the pre-stop leaning counter is less than a predetermined value, the process proceeds to step S206, and the leaning flag is set to “ON”. Next, the process proceeds to step S207, and after the leaning counter before stop is incremented by “+1”, this routine is finished.
[0029]
On the other hand, when the determination condition of step S205 is satisfied, that is, when the pre-stop leaning counter becomes larger than a predetermined value, the process proceeds to step S208, and the fuel injection amount and spark ignition stop processing is performed to automatically stop the internal combustion engine 1. The Next, the process proceeds to step S209, and after the pre-stop leaning counter is cleared to “0 (zero)”, this routine is finished. On the other hand, when the determination condition of step S202 is not satisfied, that is, when the eco-run SW 41 is "OFF" or when the determination condition of step S203 is not satisfied, that is, the neutral SW 42 is "OFF" and the gear position of the AT 14 is " When it is other than “N” or when the determination condition of step S204 is not satisfied, that is, when any one of the eco-run conditions is not satisfied, the operation of the internal combustion engine 1 is continued and this routine is ended.
[0030]
On the other hand, when the determination condition of step S201 is satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is stopped, the process proceeds to step S210, and it is determined whether the brake SW 43 is “OFF”. When the determination condition of step S210 is satisfied, that is, when the brake SW 43 is "OFF" and the driver depresses the brake pedal and is willing to start running the vehicle, the routine proceeds to step S211 and the fuel for restarting the internal combustion engine 1 is restarted. After executing the injection amount and spark ignition execution processing, this routine is terminated. On the other hand, when the determination condition of step S210 is not satisfied, that is, when the brake SW 43 is "ON" and the brake pedal is fully depressed by the driver, the internal combustion engine 1 is continuously stopped and this routine is finished. To do.
[0031]
<Catalyst temperature estimation subroutine: see FIGS. 4 and 5>
The catalyst temperature estimation routine will be described with reference to FIG. 5 based on FIG. Here, FIG. 5 is a map for calculating the initial value Tini [° C.] of the catalyst temperature with respect to the intake air amount QA [g / sec] per unit time.
[0032]
In FIG. 4, first, in step S301, it is determined whether the internal combustion engine 1 is stopped. When the determination condition of step S301 is satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is stopped (time t01 to time t03 shown in FIG. 12), the process proceeds to step S302, and the catalyst temperature TMPcat of the three-way catalyst 13 is expressed by the following equation (1). It is calculated by. Here, k is a temperature attenuation coefficient, and Tstop is a stop time from when the internal combustion engine 1 is automatically stopped. As shown in FIG. 5, the catalyst temperature initial value Tini is set to a larger value as the intake air amount QA is larger.
[0033]
[Expression 1]
TMPcat = Tini−k · Tstop (1)
[0034]
Next, the process proceeds to step S303, and a guard process for the catalyst temperature TMPcat is executed. Next, the process proceeds to step S304, where it is determined whether the catalyst temperature TMPcat is equal to or higher than a predetermined value. When the determination condition in step S304 is satisfied, that is, when the catalyst temperature TMPcat is higher than a predetermined value, this routine is ended.
[0035]
On the other hand, when the determination condition of step S304 is not satisfied, that is, when the catalyst temperature TMPcat is lower than the predetermined value, the process proceeds to step S305, the restart storage control is prohibited, and this routine is terminated. On the other hand, when the determination condition of step S301 is not satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is in operation, the process proceeds to step S306, and the catalyst temperature initial value Tini is set to the catalyst temperature TMPcat as the update of the catalyst temperature initial value Tini. After that, this routine is finished.
[0036]
<Motoring control subroutine: see FIGS. 6 and 7>
The motoring control routine will be described with reference to FIG. 7 based on FIG. Here, FIG. 7 is a map for calculating a predetermined value kcstop with respect to the catalyst temperature TMPcat [° C.].
[0037]
In FIG. 6, first, in step S401, it is determined whether there is a stop request for the internal combustion engine 1. When the determination condition of step S401 is satisfied, that is, when there is a stop request for the internal combustion engine 1, the routine proceeds to step S402, where it is determined whether the stop time counter cstop of the internal combustion engine 1 is less than a predetermined value kcstop. As shown in FIG. 7, the predetermined value kcstop is set to a larger value as the catalyst temperature TMPcat is higher. When the determination condition of step S402 is satisfied, that is, when the stop time counter cstop is smaller than the predetermined value kcstop, the process proceeds to step S403, and it is determined whether the neutral SW 42 is “ON”. When the determination condition in step S403 is satisfied, that is, when the neutral switch 42 of the AT 14 is “ON” and the gear position is “N (neutral)”, the process proceeds to step S404, and motoring is performed on the internal combustion engine 1. Is done.
[0038]
In this motoring, the internal combustion engine 1 is rotationally driven by the starter 44 immediately after the stop of the operation of the internal combustion engine 1 in which the fuel injection from the injector 7 of the internal combustion engine 1 is stopped and the spark ignition by the spark plug 8 is stopped. As a result, the intake air from the air cleaner 2 side passes through the internal combustion engine 1 and is introduced into the exhaust passage 12.
[0039]
After the processing of step S404 or when the determination condition of step S402 is not satisfied, that is, when the stop time counter cstop is larger than the predetermined value kcstop or when the determination condition of step S403 is not satisfied, that is, the neutral SW 42 of the AT 14 Is "OFF" and the gear position is other than "N", the process proceeds to step S405, and the routine is terminated after the stop time counter cstop is incremented by "+1". On the other hand, when the determination condition of step S401 is not satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is in operation, the routine proceeds to step S406, where the stop time counter cstop is cleared to “0 (zero)”, and then this routine ends. To do.
[0040]
<Oxygen concentration sensor heater control subroutine: see FIG. 8>
The oxygen concentration sensor heater control routine will be described with reference to FIG.
[0041]
In FIG. 8, first, in step S501, it is determined whether the internal combustion engine 1 is stopped. When the determination condition in step S501 is satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is stopped, the process proceeds to step S502, and it is determined whether to perform oxygen storage control at the next start. When the determination condition of step S502 is satisfied, that is, when the oxygen storage control is performed at the next start-up, or when the determination condition of step S501 is not satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is in operation, the routine proceeds to step S503. After the heater control is executed, this routine is terminated.
[0042]
On the other hand, when the determination condition of step S502 is not satisfied, that is, when oxygen storage control is not performed at the next start, the routine proceeds to step S504, where the heater control is stopped for power saving, and then this routine is terminated.
[0043]
<Target equivalence ratio φref calculation subroutine: See FIG. 9>
The target equivalent ratio φref calculation routine will be described with reference to FIG.
[0044]
In FIG. 9, first, in step S601, it is determined whether the internal combustion engine 1 is stopped. When the determination condition of step S601 is not satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is in operation, the routine proceeds to step S602, where it is determined whether the lean flag is “ON”. When the determination condition of step S602 is not satisfied, that is, when the leaning flag is “OFF”, the process proceeds to step S603, the target equivalent ratio φref during operation of the internal combustion engine 1 is calculated, and this routine ends.
[0045]
On the other hand, when the determination condition of step S602 is satisfied, that is, when the leaning flag is “ON”, the process proceeds to step S604, and the leaning target immediately after the automatic stop of the internal combustion engine 1 (time t01 to time t02 shown in FIG. 12). A target equivalent ratio φref which is a value is calculated, and this routine is terminated. On the other hand, when the determination condition in step S601 is satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is stopped (time t01 to time t03 shown in FIG. 12), the process proceeds to step S605 to determine whether the catalyst temperature TMPcat is equal to or lower than a predetermined value. Is done. When the determination condition in step S605 is not satisfied, that is, when the catalyst temperature TMPcat exceeds the predetermined value and the three-way catalyst 13 can maintain the active state, the process proceeds to step S606, and the internal combustion engine 1 is restarted (shown in FIG. 12). A target equivalent ratio φref which is a rich start target value at time t03) is calculated, and this routine is finished.
[0046]
On the other hand, when the determination condition of step S605 is satisfied, that is, when the catalyst temperature TMPcat is low below a predetermined value and the three-way catalyst 13 cannot maintain the active state, the routine proceeds to step S607 and the target equivalent ratio φref that becomes the catalyst warm-up target value is set. This routine is completed after the calculation.
[0047]
<Subroutine for Air-Fuel Ratio F / B Correction Coefficient FAF Calculation: See FIG. 10>
The air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF calculation routine will be described with reference to FIG.
[0048]
In FIG. 10, first, in step S701, it is determined whether the air-fuel ratio F / B control condition is satisfied. The air-fuel ratio F / B control condition is satisfied when the coolant temperature THW of the internal combustion engine 1 is equal to or higher than a predetermined temperature, the engine speed NE and the load are not high, and the like. When the determination condition of step S701 is satisfied, that is, when all the air-fuel ratio F / B control conditions are satisfied, the process proceeds to step S702, and the target equivalent ratio φref obtained by the above-described target equivalent ratio φref calculation routine is read.
[0049]
Next, the process proceeds to step S703, where it is determined whether the detected value of the oxygen concentration sensor 25 is within a predetermined range in which air-fuel ratio control can be maintained. When the determination condition of step S703 is satisfied, that is, when the detection value of the oxygen concentration sensor 25 is within a predetermined range, the process proceeds to step S704, and the state is stored in advance in the ROM 32. The optimum F / B gain of the state F / B system IKn (n = 1, 2, 3, 4, A) is selectively read.
[0050]
On the other hand, when the determination condition of step S703 is not satisfied, that is, when the detection value of the oxygen concentration sensor 25 is outside the predetermined range, the process proceeds to step S705, and the state F / B system F stored in the ROM 32 in advance is stored. Of the / B gain, the lower F / B gain IKn '(n = 1, 2, 3, 4, A) is selectively read. In step S706, the F / B gain IKn (n = 1, 2, 3, 4) or IKn '(n = 1, 2, 3, 4) selectively read in step S704 or step S705. ) Is substituted into the following equation (2) to calculate the integral term ZI (K). Here, Ka is an integral constant, and φ (K) is an actual equivalence ratio.
[0051]
[Expression 2]
ZI (K) ← ZI (K-1) + Ka ・ (φref −φ (K)) (2)
[0052]
Next, the routine proceeds to step S707, where the air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF is calculated by the following equation (3), and this routine is finished. Here, FAF (K-1) is the previous air-fuel ratio F / B correction coefficient, FAF (K-2) is the previous air-fuel ratio F / B correction coefficient, and FAF (K-3) is three times. The previous air-fuel ratio F / B correction coefficients, K1, K2, K3, and K4 are F / B constants.
[0053]
[Equation 3]

[0054]
On the other hand, when the determination condition of step S701 is not satisfied, that is, when one of the air-fuel ratio F / B control conditions is not satisfied, the process proceeds to step S708, and the air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF is set to “1.0”. When set, this routine ends.
[0055]
<Fuel injection amount TAU calculation subroutine: see FIG. 11>
The fuel injection amount TAU calculation routine will be described with reference to FIG.
[0056]
In FIG. 11, first, in step S801, the basic fuel injection amount Tp is calculated based on the engine speed NE and the intake air amount QA. Next, proceeding to step S802, the air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF calculated by the above-described air-fuel ratio F / B correction coefficient FAF calculation routine is read. Next, the routine proceeds to step S803, where the final fuel injection amount TAU is calculated by the following equation (4), and this routine ends. Here, FALL is a correction coefficient for correcting the fuel injection amount by an element other than the air-fuel ratio control.
[0057]
[Expression 4]
TAU ← FAF / Tp / FALL (4)
[0058]
Therefore, the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 is the air-fuel ratio rich at the time of restart after the automatic stop of the internal combustion engine 1 (time 03 shown in FIG. 12) in the conventional air-fuel ratio control (broken line shown in 12). Although it is difficult to return to a neutral state from a considerable state, according to the air-fuel ratio control (solid line shown in FIG. 12) of the above-described embodiment, when the internal combustion engine 1 is restarted after automatic stop (time 03 shown in FIG. 12). It can be seen that the air-fuel ratio lean state is quickly returned to the neutral state.
[0059]
As described above, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment is disposed in the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1 and purifies the exhaust gas of the internal combustion engine 1, and the exhaust gas of the internal combustion engine 1. An oxygen concentration sensor 25 that detects the air-fuel ratio of the engine, an automatic start / stop control means that is achieved by an ECU 30 that controls automatic stop and subsequent automatic start of the internal combustion engine 1 under predetermined operating conditions, and the automatic start / stop Immediately before the automatic stop of the internal combustion engine 1 by the control means, the catalyst state control means achieved by the ECU 30 that saturates the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 and the fuel injection to the internal combustion engine 1 to a predetermined air-fuel ratio In addition, the fuel injection control means is achieved by the ECU 30 that injects the fuel so that the air-fuel ratio becomes rich when the internal combustion engine 1 is restarted after the automatic stop.
[0060]
In other words, in the air-fuel ratio control immediately before the internal combustion engine 1 is automatically stopped, the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 is intentionally shifted from saturation to a side corresponding to the air-fuel ratio lean from the neutral state, In the air-fuel ratio control at the time of starting, in order to consume sufficient oxygen of the three-way catalyst 13, fuel injection is performed so that the equivalent ratio φ which is the reciprocal of the air-fuel ratio becomes rich. Thereby, the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 at the time of restart after the internal combustion engine 1 is automatically stopped can be quickly returned to the neutral state, and good emission can be ensured.
[0061]
Further, the catalyst state control means achieved by the ECU 30 of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine of the present embodiment performs motoring control for introducing air to the three-way catalyst 13 immediately before the internal combustion engine 1 is automatically stopped. Is. That is, the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 is saturated when the air, that is, oxygen is introduced into the three-way catalyst 13 by the motoring control immediately before the internal combustion engine 1 is automatically stopped, that is, the air-fuel ratio leans from the neutral state. Transition to the corresponding side is ensured. As a result, when the internal combustion engine 1 is restarted, the air-fuel ratio control is performed so that the equivalent ratio φ, which is the reciprocal of the air-fuel ratio, becomes rich, so that the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 can be quickly returned to the neutral state. Can be ensured.
[0062]
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a catalyst temperature estimation means that is achieved by the ECU 30 that estimates the temperature of the three-way catalyst 13, and the fuel injection control means that is achieved by the ECU 30 is the internal combustion engine. When the temperature of the three-way catalyst 13 is equal to or lower than a predetermined value at the restart after the automatic stop of 1, the air-fuel ratio rich control is prohibited and the temperature increase control of the three-way catalyst 13 is prioritized. That is, if the temperature of the three-way catalyst 13 is below a predetermined value when the internal combustion engine 1 is restarted after the automatic stop, the three-way catalyst 13 is not in an active state and cannot cope with the rich control of the air-fuel ratio. The temperature rise control for making the active state preferentially performed. As a result, the three-way catalyst 13 is quickly returned to the active state, and emission deterioration can be suppressed.
[0063]
Furthermore, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment estimates the temperature of the three-way catalyst 13 using the stop time Tstop of the internal combustion engine 1. That is, since the temperature of the three-way catalyst 13 changes according to the elapsed time from the automatic stop of the internal combustion engine 1, the temperature of the three-way catalyst 13 can be accurately estimated by using the stop time Tstop.
[0064]
Furthermore, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment holds the oxygen concentration sensor 25 in an active state even during the automatic stop of the internal combustion engine 1. In other words, if the oxygen concentration sensor 25 is kept active even during the automatic stop of the internal combustion engine 1, accurate air-fuel ratio control can be performed immediately upon restart after the automatic stop. The OS can be quickly returned to the neutral state to ensure good emission.
[0065]
In addition, the fuel injection control means achieved by the ECU 30 of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment includes an oxygen concentration sensor when prohibiting rich control of the air-fuel ratio when the internal combustion engine 1 is restarted after automatic stop. The holding of 25 active states is prohibited. That is, energization to the heater 26 for maintaining the active state of the oxygen concentration sensor 25 is stopped when the condition that the rich control of the air-fuel ratio is prohibited at the restart after the internal combustion engine 1 is automatically stopped. Thus, power saving can be achieved.
[0066]
Next, a modification of the air-fuel ratio control in the CPU 31 in the ECU 30 used in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 11 as appropriate. Here, FIG. 15 is a time chart showing transition states of various control amounts corresponding to the air-fuel ratio control of the present modified example. The modified example is shown by a solid line, and a conventional example is shown by a broken line for comparison.
[0067]
<< Modification of main routine of air-fuel ratio control: See FIG. 13 >>
The air-fuel ratio control routine will be described with reference to FIG. This air-fuel ratio control routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time.
[0068]
In FIG. 13, first, in step S901, the above-described internal combustion engine stop determination process is executed. Next, in step S902, the above-described catalyst temperature estimation process is executed. Next, the process proceeds to step S903, and an air supply control process described later is executed. Next, the process proceeds to step S904, where the oxygen concentration sensor heater control process described above is executed. Next, the process proceeds to step S905, where the above-described target equivalent ratio φref calculation process is executed. Next, the process proceeds to step S906, and the above-described air-fuel ratio F / B correction coefficient calculation process is executed. Next, the process proceeds to step S907, where the above-described fuel injection amount calculation process is executed, and this routine ends.
[0069]
Except for the air supply control process of step S903 in this modified example of the air-fuel ratio control routine, the process is the same as each process in the air-fuel ratio control routine of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.
[0070]
<Air Supply Control Subroutine: See FIG. 14>
The air supply control routine will be described with reference to FIG. 7 based on FIG.
[0071]
In FIG. 14, first, in step S1001, it is determined whether there is a stop request for the internal combustion engine 1. When the determination condition in step S1001 is satisfied, that is, when there is a stop request for the internal combustion engine 1, the process proceeds to step S1002, and it is determined whether the stop time counter cstop of the internal combustion engine 1 is less than a predetermined value kcstop. As shown in FIG. 7, the predetermined value kcstop is set to a larger value as the catalyst temperature TMPcat is higher. When the determination condition in step S1002 is satisfied, that is, when the stop time counter cstop is smaller than the predetermined value kcstop, the process proceeds to step S1003, and it is determined whether the neutral SW 42 is “ON”. When the determination condition in step S1003 is satisfied, that is, when the neutral switch 42 of the AT 14 is “ON” and the gear position is “N (neutral)”, the process proceeds to step S1004 and air supply to the internal combustion engine 1 is performed. Is done.
[0072]
When this air is supplied, an electromagnetic valve (not shown) disposed in the middle of the secondary air introduction path (not shown) connecting the intake passage 3 and the exhaust passage 12 is turned “ON”, so that the air cleaner 2 side Intake air is introduced directly into the exhaust passage 12 through an electromagnetic valve.
[0073]
After the processing of step S1004, or when the determination condition of step S1002 is not satisfied, that is, when the stop time counter cstop is larger than the predetermined value kcstop or when the determination condition of step S1003 is not satisfied, that is, the neutral SW 42 of AT14 Is "OFF" and the gear position is other than "N", the process proceeds to step S1005, and after the stop time counter cstop is incremented by "+1", this routine is terminated. On the other hand, when the determination condition of step S1001 is not satisfied, that is, when the internal combustion engine 1 is in operation, the routine proceeds to step S1006, and after the stop time counter cstop is cleared to “0 (zero)”, this routine is terminated. To do.
Therefore, the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 is the air-fuel ratio at the time of restart after the automatic stop of the internal combustion engine 1 (time 13 shown in FIG. 15) in the conventional air-fuel ratio control (broken line shown in FIG. 15). Although it is difficult to return from the state corresponding to the rich state to the neutral state, according to the air-fuel ratio control (solid line shown in FIG. 15) of the above-described modification, the internal combustion engine 1 is restarted after the automatic stop (time 13 shown in FIG. 15). It can be seen that the air-fuel ratio lean state is quickly returned to the neutral state.
[0074]
As described above, the catalyst state control means achieved by the ECU 30 of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine of the present modification is for introducing air into the three-way catalyst 13 immediately before or during the automatic stop of the internal combustion engine 1. Air supply control is performed. That is, the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 is saturated by the introduction of air, that is, oxygen into the three-way catalyst 13 by the air supply control immediately before or during the automatic stop of the internal combustion engine 1, that is, the neutral state. To the air-fuel ratio lean side. As a result, when the internal combustion engine 1 is restarted, the air-fuel ratio control is performed so that the equivalent ratio φ, which is the reciprocal of the air-fuel ratio, becomes rich, so that the oxygen storage amount OS of the three-way catalyst 13 can be quickly returned to the neutral state. Can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention is applied and its peripheral devices.
FIG. 2 is a main routine showing a processing procedure of air-fuel ratio control in a CPU in an ECU used in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a subroutine showing a processing procedure of internal combustion engine stop determination in FIG. 2;
FIG. 4 is a subroutine showing a processing procedure of catalyst temperature estimation in FIG.
FIG. 5 is a map for calculating an initial value of the catalyst temperature using the intake air amount in FIG. 4 as a parameter.
FIG. 6 is a subroutine showing a processing procedure of motoring control in FIG.
FIG. 7 is a map for calculating a predetermined value using the catalyst temperature in FIG. 6 as a parameter.
FIG. 8 is a subroutine showing a processing procedure of oxygen concentration sensor heater control in FIG. 2;
FIG. 9 is a subroutine showing a processing procedure of target equivalence ratio calculation in FIG. 2;
FIG. 10 is a subroutine showing a processing procedure of air-fuel ratio F / B correction coefficient calculation in FIG.
FIG. 11 is a subroutine showing a processing procedure of fuel injection amount calculation in FIG. 2;
FIG. 12 is a time chart showing transition states of various control amounts corresponding to the air-fuel ratio control of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a main routine showing a modification of the processing procedure of air-fuel ratio control in the CPU in the ECU used in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. .
FIG. 14 is a subroutine showing a processing procedure of air supply control in FIG. 13;
FIG. 15 is a time chart showing transition states of various control amounts corresponding to a modification of the air-fuel ratio control of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
7 Injector (fuel injection valve)
12 Exhaust passage
13 Three-way catalyst
25 Oxygen concentration sensor
30 ECU (Electronic Control Unit)

Claims

A catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust gas of the internal combustion engine;
An oxygen concentration sensor for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine;
Automatic start / stop control means for controlling automatic stop under the predetermined operating conditions of the internal combustion engine and subsequent automatic start;
Catalyst state control means for saturating the oxygen storage (storage: adsorption and storage) amount of the catalyst immediately before or during automatic stop of the internal combustion engine by the automatic start / stop control means;
Fuel injection control means for injecting fuel to the internal combustion engine so as to have a predetermined air-fuel ratio, and for injecting fuel so that the air-fuel ratio becomes rich when the internal combustion engine is restarted after automatic stop ;
Catalyst temperature estimation means for detecting or estimating the temperature of the catalyst,
The fuel injection control means prohibits the rich control of the air-fuel ratio and gives priority to the temperature increase control of the catalyst when the temperature of the catalyst is equal to or lower than a predetermined value at the restart after the internal combustion engine is automatically stopped. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine characterized by the above .

The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalyst state control means introduces air into the catalyst immediately before or during the automatic stop of the internal combustion engine.

Temperature before Symbol catalyst, outside air temperature, the internal combustion engine according to claim 1 or claim 2 wherein the stop time of the internal combustion engine, and estimates using one or more of the temperature of the exhaust gas exhaust Purification equipment.

The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oxygen concentration sensor is maintained in an active state even during an automatic stop of the internal combustion engine.

Said fuel injection control means, wherein when prohibiting the rich control of the air-fuel ratio at the time of restart after the automatic stop of the internal combustion engine, according to claim 4, characterized in that prohibiting holding the active state of said oxygen concentration sensor Exhaust gas purification device for internal combustion engine.

A catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust gas of the internal combustion engine;
An oxygen concentration sensor for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas of the internal combustion engine;
Automatic start / stop control means for controlling automatic stop under the predetermined operating conditions of the internal combustion engine and subsequent automatic start;
Catalyst state control means for saturating the oxygen storage (storage : adsorption and storage) amount of the catalyst immediately before or during automatic stop of the internal combustion engine by the automatic start / stop control means ;
Fuel injection control means for injecting fuel to the internal combustion engine so as to have a predetermined air-fuel ratio, and for injecting fuel so that the air-fuel ratio becomes rich when the internal combustion engine is restarted after automatic stop,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the oxygen concentration sensor is maintained in an active state even during an automatic stop of the internal combustion engine.