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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-09
(45)【発行日】2024-02-20
(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20240213BHJP
F02D 41/14 20060101ALI20240213BHJP
【ＦＩ】
F02D45/00 368F
F02D41/14
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020037503
(22)【出願日】2020-03-05
(65)【公開番号】P2021139330
(43)【公開日】2021-09-16
【審査請求日】2023-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085338
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 一博
(74)【代理人】
【識別番号】100148910
【弁理士】
【氏名又は名称】宮澤 岳志
(72)【発明者】
【氏名】安田 和也
(72)【発明者】
【氏名】内藤 敦之
(72)【発明者】
【氏名】大久保 智裕
【審査官】戸田 耕太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－０７７７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４４６５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３６０７０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０１９１７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ ４５／００
Ｆ０２Ｄ ４１／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に搭載した内燃機関を制御する制御装置であって、内燃機関を運転しているとき、内燃機関の排気通路に装着されている排気浄化用の触媒の現在温度を計測若しくは推定し、触媒の現在温度が上限閾値を上回っていることを条件として内燃機関の運転の停止を許可し、
また、内燃機関の運転を停止しているとき、前記触媒の現在温度を計測若しくは推定し、触媒の現在温度が下限閾値を下回ったことを条件として内燃機関を始動するものであり、
停止していた内燃機関を始動した直後、前記触媒に流入するガスの空燃比が増減している状態で、排気通路における触媒の下流に設置した空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小するまでの期間の長さを計測し、または同空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小したときの触媒の温度を計測若しくは推定して、前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小するまでの期間が長いほど触媒の劣化の度合いが大きいと推測し、または前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小したときの触媒の温度が高いほど触媒の劣化の度合いが大きいと推測し、
さらに、停止していた内燃機関を始動した直後の前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以上に大きくなっているならば、以後、前記上限閾値をこれまでよりも高く引き上げるか、または前記下限閾値をこれまでよりも高く引き上げる内燃機関の制御装置。
【請求項2】
停止していた内燃機関を始動した直後の前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以上に大きくなっているならば、以後、前記上限閾値をこれまでよりも高く引き上げ、かつ前記下限閾値をこれまでよりも高く引き上げる請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項3】
触媒の劣化が進行していると判定した場合にその旨を出力する請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載した内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。
【0003】
発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。
【0004】
ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。
【0005】
蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し、内燃機関が出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。
【0006】
シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング（または、クランキング）する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。
【0007】
内燃機関をファイアリングしていない間は、排気通路に装着された排気浄化用の三元触媒が冷却されてその温度が徐々に低下してゆく。触媒は、顕著に低温となると失活（不活化）し、燃焼ガスに含まれる有害物質の浄化能率が悪化する。
【0008】
そこで、内燃機関の停止中、触媒の現在温度を推定または実測し、現在温度が閾値を下回ったことを条件として内燃機関を再始動、ファイアリングを再開して触媒を保温する制御を実施することがある。
【0009】
従前の制御では、触媒の現在温度と比較するべき閾値を、車齢や走行距離等によらず一律に設定していた。だが、触媒の性能は経年劣化により減退してゆき、必要な浄化能力を発揮するために要求される触媒温度も変動（上昇）してゆく。新品の、または経年劣化していない触媒を念頭に置いて閾値を比較的低位に定めると、触媒の経年劣化が進んだ場合に、内燃機関の再始動が間に合わない、即ち触媒による有害物質の浄化能率が明らかに悪化した後に内燃機関を始動することになり、有害物質の排出量が増加する懸念が生じる。
【0010】
逆に、経年劣化した触媒を念頭において閾値を比較的高位に定めると、触媒の経年劣化が進んでいない場合に、内燃機関の再始動が早すぎる、即ち触媒の浄化能率が未だ十分維持されているのに不必要に内燃機関を始動することとなって、無駄な燃料消費を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】特開２０１９－１３１０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、燃料消費量の増加を抑制しながら、長期に亘りエミッション性能を高く保つことを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明では、車両に搭載した内燃機関を制御する制御装置であって、内燃機関を運転しているとき、内燃機関の排気通路に装着されている排気浄化用の触媒の現在温度を計測若しくは推定し、触媒の現在温度が上限閾値を上回っていることを条件として内燃機関の運転の停止を許可し、また、内燃機関の運転を停止しているとき、前記触媒の現在温度を計測若しくは推定し、触媒の現在温度が下限閾値を下回ったことを条件として内燃機関を始動するものであり、停止していた内燃機関を始動した直後、前記触媒に流入するガスの空燃比が増減している状態で、排気通路における触媒の下流に設置した空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小するまでの期間の長さを計測し、または同空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小したときの触媒の温度を計測若しくは推定して、前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小するまでの期間が長いほど触媒の劣化の度合いが大きいと推測し、または前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小したときの触媒の温度が高いほど触媒の劣化の度合いが大きいと推測し、さらに、停止していた内燃機関を始動した直後の前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定以上に大きくなっているならば、以後、前記上限閾値をこれまでよりも高く引き上げるか、または前記下限閾値をこれまでよりも高く引き上げる内燃機関の制御装置を構成した。
【0016】
触媒の劣化が進行していると判定した場合に、その旨を出力することも考えられる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、車両に搭載した内燃機関の燃料消費量の増加をできる限り抑制しながらも、長期に亘りエミッション性能を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。
【図2】同実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関の概要を示す図。
【図3】同実施形態の内燃機関の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。
【図4】同実施形態の内燃機関の始動直後の時期における触媒の上流及び下流の空燃比の推移を例示するタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する走行用モータジェネレータ４とを備えている。
【0020】
本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転トルクの伝達がなされない。つまり、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。
【0021】
内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転トルクを発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転トルクを発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのモータリング（クランキング）を実行する。
【0022】
走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。
【0023】
尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として稼働させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒１１への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。
【0024】
発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。
【0025】
駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部をなす。
【0026】
蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。
【0027】
図２に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関１の概要を示している。内燃機関１は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示）を包有している。各気筒１１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１１を設けている。また、各気筒１１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１１２を取り付けてある。点火プラグ１１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
【0028】
吸気を供給するための吸気通路１３は、外部から空気を取り入れて各気筒１１の吸気ポートへと導く。吸気通路１３上には、エアクリーナ１３１、電子スロットルバルブ１３２、サージタンク１３３、吸気マニホルド１３４を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ１３１は、吸気通路１３における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。
【0029】
排気を排出するための排気通路１４は、気筒１１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路１４上には、排気マニホルド１４２及び排気浄化用の三元触媒１４１を配置している。排気通路４における触媒４１の上流及び下流には、排気通路４を流通するガスの空燃比を検出するための空燃比センサ１４３、１４４を設置する。空燃比センサ１４３、１４４はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するＯ2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアＡ／Ｆセンサであってもよい。排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力するＯ2センサの出力特性は、理論空燃比近傍の一定範囲（ウィンドウ）では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるＺ特性曲線を描く。
【0030】
外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置１２は、排気通路１４と吸気通路１３とを連通する外部ＥＧＲ通路１２１と、ＥＧＲ通路１２１上に設けたＥＧＲクーラ１２２と、ＥＧＲ通路１２１を開閉し当該ＥＧＲ通路１２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ１２３とを要素とする。ＥＧＲ通路１２１の入口は、排気通路１４における触媒１４１の下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路１２１の出口は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流の所定箇所、特にサージタンク１３３に接続している。
【0031】
内燃機関１には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ１５が付帯している。ブレーキブースタ１５は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流側の部位（または、サージタンク１３３）から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ１５は、負圧を蓄える定圧室（負圧室）と、大気圧が加わる変圧室（大気圧室）とを有し、定圧室が負圧管路１５１を介して吸気通路１３に接続している。負圧管路１５１は、スロットルバルブ１３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路１５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ１５２を設けてある。
【0032】
運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ１５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ１６において液圧力に変換される。マスタシリンダ１６が出力するマスタシリンダ圧、即ちマスタシリンダ１６が吐出するブレーキ液の圧力は、液圧回路を介してブレーキキャリパやホイールシリンダ等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。
【0033】
内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１及び走行用モータジェネレータ４の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、発電用モータジェネレータ２及び発電機インバータ２１を制御する発電機ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３、走行用モータジェネレータ４及び駆動機インバータ４１を制御する駆動機ＥＣＵ０４等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。
【0034】
ＥＣＵ０に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、運転者が車両に対して要求している駆動力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路１３（特に、サージタンク１３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、蓄電装置３に蓄えている電荷量（または、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ））を検出するセンサ、特にバッテリ３の端子電流及び／または端子電圧を検出するセンサから出力される信号ｆ、外気温を検出する外気温センサから出力される外気温信号ｇ、発電用モータジェネレータ２への印加電流及び／または印加電圧を検出するセンサから出力される信号ｈ、触媒１４１の上流における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１４３から出力される信号ｍ、触媒１４１の下流における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１４４から出力される信号ｎ等が入力される。
【0035】
ＥＣＵ０は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセル開度や、シフトポジション即ちシフトレバー（セレクタレバー）の位置、運転者が操作するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置３が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ１５が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転トルク、内燃機関１が出力する回転トルク、発電用モータジェネレータ２が発電する電力または発電用モータジェネレータ２が出力する回転トルクを増減制御する。
【0036】
原則として、蓄電装置３が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。翻って、蓄電装置３が蓄えている電荷の量が減少し、または走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関１を始動し気筒１１に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関１の出力する回転トルクを以て発電機モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して蓄電装置３を充電、または走行用モータジェネレータ４に供給する電力を増強する。
【0037】
内燃機関１の気筒１１に燃料を供給して内燃機関１を運転しておらず、走行用モータジェネレータ４により駆動輪６２を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関１を始動して発電用モータジェネレータ２による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させ、内燃機関１の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関１のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関１の各気筒１１の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した後、内燃機関１の各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ２に付帯するレゾルバを介して（発電機ＥＣＵ０２において）検出することができ、内燃機関１に付帯するクランク角センサを介して（ＥＦＩ ＥＣＵ０１において）検出することもできる。
【0038】
モータリング及びファイアリングにより内燃機関１の回転が加速し、その回転数が始動判定値を超えたならば、内燃機関１が始動して自立的に回転する状態となった（発電用モータジェネレータ２の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになった）と判定し、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ２の出力を０まで低減させてモータリングを終了する。
【0039】
内燃機関１の始動判定後は、内燃機関１により発電用モータジェネレータ２を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させ、その発電電力を０から増大させる。
【0040】
なお、ＥＣＵ０の一部をなすＥＦＩ ＥＣＵ０１は、内燃機関１の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｍ、ｎを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１１に吸入される空気量（いわば、エンジン負荷率）を推算する。そして、吸入空気量に見合った（目標空燃比を実現するために必要な）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった内燃機関１の運転パラメータを決定する。このＥＦＩ ＥＣＵ０１は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを、出力インタフェースを介して点火プラグ１１２のイグナイタ、インジェクタ１１１、スロットルバルブ１３２、ＥＧＲバルブ１２３等に対して出力する。
【0041】
内燃機関１の運転を停止しているとき、換言すれば内燃機関１をファイアリングしていないときには、触媒１４１の温度が徐々に低下してゆく。触媒１４１は、顕著に低温となると失活し、燃焼ガスに含まれる有害物質の浄化能率が悪化する。図３に示すように、本実施形態の内燃機関１を制御するＥＣＵ０（または、ＥＦＩ ＥＣＵ０１）は、内燃機関１の運転の停止中（ステップＳ１）の触媒１４１の現在温度を随時実測または推定し（ステップＳ２）、触媒１４１の現在温度が下限閾値を下回ったことを条件として（ステップＳ３）、運転者によるアクセルペダルの踏込量や蓄電装置３が蓄えている電荷量、ブレーキブースタ１５が蓄えている負圧等如何によらず、内燃機関１を再始動しファイアリングを再開する（ステップＳ４）。これにより、触媒１４１に燃料を燃焼させた燃焼ガスを流入させて、触媒１４１の温度の上昇を図り、触媒１４１が必要最低限の浄化能率を発揮できる状態に保温する。
【0042】
その後、触媒１４１の現在温度が上限閾値を上回ったならば（ステップＳ５）、運転者によるアクセルペダルの踏込量が大きかったり、蓄電装置３に蓄えている電荷量が減少していたり、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が減少していたり等といった、内燃機関１のファイアリングを維持するべき状況にない限り（ステップＳ６）、内燃機関１のファイアリングを停止する（ステップＳ７）。当然ながら、ステップＳ５にいう上限閾値は、ステップＳ３にいう下限閾値よりも高い。
【0043】
触媒１４１の温度に関して補足すると、触媒１４１の温度を検出するセンサを設置しているシステムでは、ＥＣＵ０が当該温度センサの出力信号を参照して触媒１４１の現在温度を直接計測することが可能である。そのような温度センサを設置していないシステムでは、ＥＣＵ０が既知の手法に則って触媒１４１の現在温度を推定することになる。内燃機関１をファイアリングして運転しているときの触媒１４１の温度は、内燃機関１の運転領域［エンジン回転数，スロットルバルブ開度］、空燃比及び点火タイミング等に応じた触媒１４１に流入する排気の温度、並びに外気温及び車速（車速が高くなるほどエンジンルームに吹き込む走行風の流量が増加して排気通路１４が空冷される）等を基に推定できる。また、内燃機関１の運転を停止しているときの触媒１４１の温度は、内燃機関１の運転を停止する直前の触媒１４１の温度、内燃機関１の運転を停止している期間の長さ、外気温及び車速等を基に推定できる。
【0044】
ところで、触媒１４１の酸素吸蔵能力を含む性能は、経年劣化により減退してゆく。それに伴い、必要最小限の浄化能率を発揮するために要求される触媒１４１の温度値も高まってゆく。新品のまたは経年劣化していない触媒１４１と、経年劣化が進んだ触媒１４１とでは、要求される温度値が異なる。ひいては、触媒１４１の温度及び能力を維持するべく内燃機関１を再始動するべき条件が異なる。
【0045】
そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、触媒１４１の経年劣化の度合いを推測し、それに応じて、運転を停止している内燃機関１を再始動する条件となる、ステップＳ３にいう下限閾値の温度、及び／または、ステップＳ５にいう上限閾値の温度を変更する。
【0046】
詳述すると、図４に示すように、運転を停止していた内燃機関１を再始動してファイアリングを再開した時点ｔ0以降、触媒１４１に流入する燃焼ガスの空燃比、即ち触媒１４１の上流側の空燃比センサ１４３の出力信号ｍは、理論空燃比またはその近傍の目標空燃比を跨いで上下に振動する。ここで、時点ｔ0は、運転者の手によりイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに操作されて内燃機関１を冷間始動したときや、内燃機関１の運転を一定以上の長期間停止した後に内燃機関１を始動したとき等であり、触媒１４１の温度が外気温またはその近くまで低下している状態にあり、触媒１４１は活性化しておらず、触媒１４１の酸素吸蔵能力も低い。このため、触媒１４１から下流に流出するガスの空燃比、即ち触媒１４１の下流側の空燃比センサ１４４の出力信号ｎも、上流側の空燃比センサ４３の出力信号ｍに同期するように上下に振動し、その振幅が大きい。
【0047】
内燃機関１のファイアリングを再開してからある程度以上の期間が経過すると、触媒１４１に流入する燃焼ガスにより触媒１４１が加熱されてその温度が上昇し、触媒１４１が活性化するとともに、触媒１４１の酸素吸蔵能力が高まる。つまり、触媒１４１に流入するガスの空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときに余剰の酸素を吸蔵し、触媒１４１に流入するガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときに吸蔵していた酸素を放出する。その結果、触媒１４１から下流に流出するガスの空燃比振幅が明らかに小さくなる。
【0048】
これに鑑み、ＥＣＵ０は、内燃機関１の運転を再開した時点ｔ0から、触媒１４１の下流の空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小する時点ｔ1、ｔ2までの経過期間を計測することで、触媒１４１の経年劣化の度合いを推測する。図４中に実線で表しているように、経年劣化していない触媒１４１では、内燃機関１の運転再開時点ｔ0から空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小する時点ｔ1までの経過期間が短い。対して、図４中に破線で表しているように、経年劣化した触媒１４１では、内燃機関１の運転再開時点ｔ0から空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小する時点ｔ2までの経過期間が長くなる。
【0049】
従って、ＥＣＵ０は、計測した経過期間が長いほど、触媒１４１の経年劣化が進んでいるものと判断して、ステップＳ３にいう下限閾値の温度をより高い値に設定し、及び／または、ステップＳ５にいう上限閾値の温度をより高い値に設定する。
【0050】
内燃機関１の運転を再開した時点ｔ0から空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小する時点ｔ1、ｔ2までの経過期間の長さは、タイマにより直接計測することができる。但し、タイマによらず、空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小した時点ｔ1、ｔ2における触媒４１の実測温度若しくは推定温度に基づいて、上記の経過期間の長さを間接的に計測することも可能である。即ち、時点ｔ1、ｔ2における触媒４１の実測温度若しくは推定温度が高いほど、上記の経過期間が長いものと推測できる。
【0051】
因みに、内燃機関１の運転再開後、触媒１４１に流入するガスの空燃比をうまく上下動させると、触媒１４１内で発生する反応熱により、触媒１４１をより速やかに昇温させることが可能である。このことは、有害物質の排出量のより一層の低減に資する。
【0052】
本実施形態では、車両に搭載した内燃機関１を制御するものであって、停止していた内燃機関１を始動した後、その排気通路１４に装着されている排気浄化用の触媒１４１に流入するガスの空燃比が増減している状態で、排気通路１４における触媒１４１の下流に設置した空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小するまでの経過期間を計測し、または同空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以下に縮小したときの触媒１４１の温度を計測若しくは推定し、それを基に触媒１４１の劣化の度合いを推測する内燃機関１の制御装置０を構成した。
【0053】
その上で、本実施形態の制御装置０は、前記期間の長さに応じて、内燃機関１の運転を停止しているときに触媒４１の温度を維持するべく内燃機関１を再始動する条件を変更する。
【0054】
本実施形態によれば、触媒１４１の経年劣化が進んでいない場合、上に述べた下限閾値や上限閾値がより低位の値となり、触媒１４１の温度及び浄化能率が未だ維持されている段階で不必要に早く内燃機関１を再始動することを回避でき、また再始動した内燃機関１の運転を早期に停止させることができる。これにより、無駄な燃料消費を削減することができる。
【0055】
触媒１４１の経年劣化が進んでいる場合には、下限閾値や上限閾値がより高位の値となり、触媒１４１の温度及び浄化能率が著しく低下する前に速やかに内燃機関１を再始動することができ、また再始動した内燃機関１の運転を早期に停止せずに維持することができる。これにより、触媒１４１において確実に有害物質を酸化／還元して無害化でき、長期に亘り有害物質の排出を抑制することが可能となる。加えて、内燃機関１のエミッションの良化の目的のために、触媒１４１に使用する高価な貴金属の量を徒に増加させる必要がない。
【0056】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、触媒１４１の現在温度が下限閾値を下回った（ステップＳ３）ときに、既に触媒１４１の下流の空燃比センサ１４４の出力信号ｎの振幅が所定以上に大きくなっているならば、内燃機関１の再始動、運転再開が間に合っていないということであるので、以後、ステップＳ３にいう下限閾値、及び／または、ステップＳ５にいう上限閾値を、より高く引き上げて、内燃機関１の再始動を早め、また内燃機関１の運転期間を延長することが好ましい。
【0057】
本発明を、ハイブリッド車両でない車両に搭載された内燃機関の制御、特にアイドルストップの実行条件の変更に適用することもできる。具体的には、内燃機関をアイドルストップしている最中、排気浄化用の触媒の現在の実測温度若しくは推定温度が下限閾値を下回ったことを必要条件として内燃機関を再始動するという制御を行うに際し、当該下限閾値を、停止していた内燃機関を始動した後触媒の下流に設置した空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小するまでの経過期間が長いほど（または、当該空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小したときの触媒の実測温度若しくは推定温度が高いほど）、つまりは触媒の劣化が進んでいるほど、高く引き上げる。あるいは、触媒の現在の実測温度若しくは推定温度が上限閾値を上回っていることを必要条件として内燃機関のアイドルストップを許可するという制御を行うに際して、当該上限閾値を、触媒の劣化が進んでいるほど高く引き上げる。
【0058】
また、停止していた内燃機関を始動した後触媒の下流に設置した空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小するまでの経過期間が所定以上に長い場合（または、当該空燃比センサの出力信号の振幅が所定以下に縮小したときの触媒の実測温度若しくは推定温度が所定以上に高い場合）、即ち触媒の劣化が進行していると判定した場合に、制御装置がその旨を出力することもできる。具体的には、触媒の劣化が進行している旨を示すダイアグノーシスコードをメモリに書き込んだり、その旨を車両の運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様で出力（例えば、コックピットのエンジンチェックランプを点灯させる、ディスプレイに表示する、警告音を出力する等）したりすることが考えられる。
【0059】
触媒の劣化の度合いを推測した結果は、内燃機関の暖機完了／未完了の判定や、ハイブリッド車両における始動直後の電動機（のみ）による駆動走行の許可／不許可の判定、その他種々の制御における判定に援用することができる。
【0060】
その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【0061】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…内燃機関
１１…気筒
１１１…インジェクタ
１１２…点火プラグ
１４…排気通路
１４１…触媒
１４３…触媒の上流側の空燃比センサ
１４４…触媒の下流側の空燃比センサ
ｍ…触媒の上流側の空燃比信号
ｎ…触媒の下流側の空燃比信号
１…内燃機関
１１…気筒
１１１…インジェクタ
１１２…点火プラグ
１４…排気通路
１４１…触媒
１４３…触媒の上流側の空燃比センサ
１４４…触媒の下流側の空燃比センサ
ｍ…触媒の上流側の空燃比信号
ｎ…触媒の下流側の空燃比信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】