(57)【要約】【課題】排気シャッターバルブを備える排気通路において、排気シャッターバルブ開弁時における凝縮水の飛散によるセンサ類及び触媒担体のクラック、脆化を防止する。【解決手段】メイン排気通路８中に介装される第１触媒２と、第１触媒２より上流側でメイン排気通路８を開閉する開閉手段１０と、開閉手段１０の開閉動作を制御する制御手段６と、開閉手段１０の上下流をバイパスするバイパス排気通路９と、第１触媒２より小容量でバイパス排気通路９中に介装される第２触媒１と、第１触媒２に流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段１５と、を備える内燃機関の排気装置において、制御手段６は、開閉手段１０を冷機始動時には全閉にし、第１触媒２が所定温度まで昇温したら微小開度に保持し、微小開度に保持してから所定期間経過後に全開にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のメイン排気通路中に介装される第１触媒と、
前記第１触媒より上流側で前記メイン排気通路を開閉する開閉手段と、
前記開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
前記開閉手段の上流側でメイン排気通路から分岐して、前記開閉手段の下流側かつ前記第１触媒の上流側で前記メイン排気通路に合流するバイパス排気通路と、
前記第１触媒より小容量で前記バイパス排気通路中に介装される第２触媒と、
前記第１触媒に流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
を備える内燃機関の排気装置において、
前記制御手段は、前記開閉手段を冷機始動時には全閉にし、前記第１触媒が所定温度まで昇温したら微小開度に保持し、微小開度に保持してから所定期間経過後に全開にすることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記微小開度は、前記開閉手段の上流側で発生した凝縮水が前記開閉手段を通過する際に微粒化される開度であり、前記制御手段が前記メイン排気通路を通過する排気流量に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記所定期間は、前記凝縮水がなくなるまでの期間であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記微小開度に保持してからの経過時間が閾値を超えた場合に前記所定期間が経過したと判断し、冷却水温が低いほど前記閾値として大きな値を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記微小開度に保持してからの累積吸入空気量が閾値を超えた場合に前記所定期間が経過したと判断し、前記メイン触媒の入口温度が低いほど前記閾値として大きな値を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記微小開度に保持してからの累積排ガス流量が閾値を超えた場合に前記所定期間が経過したと判断し、冷却水温が低いほど前記閾値として大きな値を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記所定期間経過前であっても、冷却水温が所定温度まで上昇したら前記開閉手段を全開にすることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項８】
前記開閉手段は前記メイン排気通路と前記バイパス排気通路の合流部近傍に配置され、前記バイパス排気通路は前記メイン排気通路に流入する排気が前記開閉手段に当たるように構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項９】
前記開閉手段は前記メイン排気通路と前記バイパス排気通路の分岐部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項１０】
前記開閉手段を加熱する加熱手段を備え、冷機始動時には前記加熱手段により前記開閉手段を加熱することを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【請求項１１】
前記開閉手段は、排気流上流側部分に吸水材を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、冷機始動時に排気がバイパス通路に設けた排気浄化触媒を通過するよう構成された排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には、排気エミッション対策のために排気浄化触媒が設けられている。しかし、排気浄化触媒が触媒作用を発揮するためには活性化温度に達している必要があるため、冷機始動時から活性化温度に昇温されるまでの間は、十分な排気浄化作用が望めなかった。
【０００３】
そこで、冷機始動時から十分な排気浄化を行うための構成として、通常運転時用のメイン触媒の上流側に、内燃機関から直接メイン触媒へとつながるメイン排気通路を開閉するシャッターバルブと、メイン触媒より小型のバイパス触媒を備えシャッターバルブを迂回するバイパス通路と、を設ける構成が知られている。このような構成では、冷機始動時にはメイン排気通路を閉鎖して排気がバイパス触媒を経由してメイン触媒に流入するように、そしてメイン触媒が活性化温度まで昇温したらメイン排気通路を開放するように、シャッターバルブを制御する。バイパス触媒はメイン触媒よりも小型なため、早期に活性化温度まで昇温される。このため、上記のような制御によって、冷機始動時から排気エミッションの低減を図ることができる。
【０００４】
このような構成において、メイン触媒が活性化温度まで昇温したときに、背圧の急激な変化を抑制するようにシャッターバルブの開弁速度を制御することによって、流路切換に伴うトルク変動を抑制する技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１５４８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような構成では、冷機始動時にシャッターバルブを全閉にすると、メイン排気通路の排気流量はゼロになるため、シャッターバルブを含む周辺部品及びメイン排気通路は排気によって昇温されない。そのため、バイパス通路との分岐点からシャッターバルブまでの排気通路には、排気中の水蒸気が冷却されて生成された凝縮水が溜まることとなる。そしてシャッターバルブを開くと、溜まっている凝縮水は排気によって飛散する。
【０００６】
この飛散した凝縮水が、その時点で既に昇温しているメイン触媒や、メイン触媒入口に配置されているセンサ（排気温度センサまたは空燃比センサ等）にかかると、被水部にはヒートショックにより熱応力が発生し、センサの素子割れまたは触媒担体にクラックが発生するおそれがある。また、クラックが発生しないまでも、脆化することで排気によって風蝕される、いわゆるエロージョンを引き起こすおそれがある。
【０００７】
特許文献１に開示された構成では、シャッターバルブの開弁速度を運転状態に応じて設定しているが、設定された開弁速度は全閉状態から全開状態まで一定である。したがって、所定の開度を超えたときに、溜まっていた凝縮水が飛散して、上記のようなセンサの素子割れ、触媒割れを起こすおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明では、シャッターバルブを開いたときに被水による素子割れ、触媒割れが発生しない排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内燃機関の排気装置は、内燃機関のメイン排気通路中に介装される第１触媒と、第１触媒より上流側でメイン排気通路を開閉する開閉手段と、開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、開閉手段の上流側でメイン排気通路から分岐して、開閉手段の下流側かつ第１触媒の上流側でメイン排気通路に合流するバイパス排気通路と、第１触媒より小容量でバイパス排気通路中に介装される第２触媒と、第１触媒に流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、を備える。そして、制御手段は、開閉手段を冷機始動時には全閉にし、第１触媒が所定温度まで昇温したら微小開度に保持し、微小開度に保持してから所定期間経過後に全開にする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凝縮水は微小開度に保持された開閉手段を通過する際に、霧吹き現象によって微粒化されて下流側に流れる。また、微小開度に保持することでメイン排気通路に排気が流れて開閉手段付近が昇温され、凝縮水の蒸発が促進される。
【００１１】
これにより、凝縮水の飛散によるセンサの素子割れや、触媒担体のクラック発生、脆化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図1は、第1実施形態のシステム構成図である。
【００１４】
１は第２触媒としての始動時用マニホールド触媒、２は第１触媒としてのメイン触媒、３はメインＡ／Ｆセンサ、４は水温センサ、５はエアフローメータ、６は制御手段としてのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、７は吸気通路、８はメイン排気通路、９はバイパス排気通路、１０は開閉手段としての排気シャッターバルブ、１１はバルブ駆動用モータ、１２はエンジン本体、１３はスロットルバルブ、１４はサブＡ／Ｆセンサ、１５は排気温度検出手段としての排気温センサである。
【００１５】
吸気通路７には吸気流上流側から順に、吸気量を計測するエアフローメータ、エンジン本体１２に流入する吸気量を調節するスロットルバルブ１３が備えられる。また、エンジン本体１２には冷却水温を検出する水温センサ４が備えられる。
【００１６】
メイン排気通路８には流路を開閉可能な排気シャッターバルブ１０が備えられ、この排気シャッターバルブ１０はバルブ駆動用モータ１１により開閉駆動される。そして排気シャッターバルブ１０の下流側には、排気浄化用のメイン触媒２が備えられる。メイン触媒２の入口付近には、メイン触媒２に流入する排気の空燃比を検出するメインＡ／Ｆセンサ３及び排気温センサ１５が配置される。
【００１７】
また、排気シャッターバルブ１０を迂回して排気シャッターバルブ１０の上流側と下流側とを連通するバイパス排気通路９が設けられ、このバイパス排気通路９にはメイン触媒２より小容量の始動時用マニホールド触媒１、及び始動時用マニホールド触媒１に流入する排気の空燃比を検出するサブＡ／Ｆセンサ１４が備えられる。始動時用マニホールド触媒１は、できるだけエンジン本体１２に近い位置、つまり高温の排気が流入するような位置に設けることが望ましい。なお、図1では、２つの始動時用マニホールド触媒１を排気流に対して直列に配置しているが、１つであってもよい。
【００１８】
ＥＣＵ６は、エアフローメータ５、水温センサ４、メインＡ／Ｆセンサ３、サブＡ／Ｆセンサ１４、その他に例えば図示しないアクセル開度センサやクランク角センサ等の検出信号に基づいて、一般的なエンジンと同様のスロットルバルブ１３の開度制御や空燃比フィードバック制御及び点火時期の制御の他に、後述する排気シャッターバルブ１０の開閉制御を行う。
【００１９】
なお、空燃比フィードバック制御は、排気シャッターバルブ１０が全閉及び供述する微小開度の場合にはサブＡ／Ｆセンサ１４の検出値、全開となってからはメインＡ／Ｆセンサ３の検出値に基づいて行う。
【００２０】
次に、排気シャッターバルブ１０の開閉制御について説明する。
【００２１】
始動時用マニホールド触媒１は、メイン触媒２よりも小型であり、かつ、上流側にあることでより高温の排気が流入するので、メイン触媒２よりも早期に活性化温度まで昇温される。一方、より高温の排気に晒されることで、メイン触媒２よりも熱劣化が進みやすい。
【００２２】
そこで、冷機始動時には、メイン触媒２が活性化するまで排気シャッターバルブ１０を閉じておき、より早期に活性化する始動時用マニホールド触媒１によって排気性能を確保する。そして、メイン触媒２が活性化したら排気シャッターバルブ１０を開き、始動時用マニホールド触媒１を介さずにメイン触媒２に排気を流入させることで、始動時用マニホールド触媒１の熱劣化を抑制する。
【００２３】
具体的な制御について、図２のフローチャートを参照して説明する。図２は、機関始動直後にＥＣＵ６が開始する排気シャッターバルブ１０の開閉制御のフローチャートである。
【００２４】
なお、機関始動時には、排気シャッターバルブ１０は全閉状態となっている。
【００２５】
ステップＳ１００では、水温センサ４によって検出した冷却水温を読み込む。
【００２６】
ステップＳ１０１では、冷却水温が５０℃以下か否かを判定し、５０℃以下の場合はステップＳ１０２に進み、５０℃より高温の場合はステップＳ１０８に進む。なお、ここでの判定は冷機始動であるか否かの判定であり、判定の基準値である５０℃は、あくまでも一例である。
【００２７】
ステップＳ１０２では、前回の走行期間（機関始動から停止までの１トリップ）中の最高水温が５０℃以下であったか否かを判定する。５０℃以下の場合はステップＳ１０３に進み、５０℃以上の場合はステップＳ１０４に進む。
【００２８】
ステップＳ１０３では、低温履歴に基づく付加時間ｔｃ１を算出する。前トリップが、冷機始動してから暖機状態になる前、つまり冷機状態のまま終了した場合には、今回の機関始動の時点ですでに排気通路中に凝縮水が溜まっていることが予想される。この場合、機関始動の時点では凝縮水が溜まっていないことを前提にしたシャッター開弁時間ｔ１では、排気通路中に溜まっている凝縮水のすべてを微粒化することができない。また、前トリップが冷機状態のまま終了した場合であって、前々トリップも冷機状態のまま終了していた場合には、前トリップ開始時にすでに溜まっていたことが予想される。
【００２９】
そこで、機関始動の時点ですでに溜まっている凝縮水を微粒化するための付加時間ｔｃ１を、前トリップまでの運転履歴に基づいて設定する。
【００３０】
図３は付加時間ｔｃ１設定用のマップであり、縦軸が付加時間ｔｃ１、横軸が低温走行回数である。低温走行回数が多くなるほど、付加時間ｔｃ１はステップ的に増大する。なお、低温走行回数は、トリップ終了時に冷却水温を読み込んで冷機状態であるか否かを判定し、冷機状態であった回数である。冷機状態のまま終了したトリップが連続すれば、低温走行回数は増加する。一方、暖機状態で終了したトリップがあれば、そのトリップ中に本フローチャートの制御によって凝縮水はなくなるので、低温走行回数はリセットされる。
【００３１】
ステップＳ１０４では、後述する低温時開弁制御を開始してステップＳ１０５に進む。この低温時開弁制御は本フローチャートと並行して行われる。
【００３２】
ステップＳ１０５では、再び冷却水温を読み込み、ステップＳ１０６で冷却水温が８０℃以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０６の判定は、メイン触媒２が活性化温度まで昇温されたか否かを判定するものであり、冷却水温が８０℃、つまりエンジン本体１２が暖機状態になれば、メイン触媒２は活性化しているとみなすものである。判定の基準値である８０℃は、あくまでも一例である。
【００３３】
冷却水温が８０℃以上の場合には、ステップＳ１０７で排気シャッターバルブ１０を全開にして処理を終了し、８０℃より低温の場合は８０℃以上になるまでステップＳ１０５、Ｓ１０６を繰り返す。すなわち、低温時開弁制御又は常温時開弁制御を実行中に冷却水温が８０℃以上となった場合には、例えば排気シャッターバルブ１０が微小開度Ｔ１に保持されている最中であっても、全開にして処理を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ１０１で冷却水温が５０℃より高かった場合は、ステップＳ１０８でステップＳ１０２と同様に前トリップ中の最高水温が５０℃以下であったか否かを判定する。５０℃以下であった場合はステップＳ１０９に進み、５０℃より高かった場合はステップＳ１１０に進む。
【００３５】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０３と同様の手法で低温履歴に基づく付加時間ｔｃ１を算出する。
【００３６】
ステップＳ１１０では、後述する常温時開弁制御を実行する。
【００３７】
ステップＳ１１１、Ｓ１１２では、ステップＳ１０５、Ｓ１０６と同様の処理を行い、ステップＳ１０７に進む。
【００３８】
次に、図２のステップＳ１０４で実行する低温時開弁制御について説明する。図４はＥＣＵ６が実行する低温時開弁制御のフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ１００１では、排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１に保持する保持時間ｔｋ１を算出する。具体的には、予め作成しておいた図５に示す開弁時間マップを用いて算出する。図５は、縦軸が開弁時間、横軸が冷却水温であり、冷却水温が低いほど開弁時間は長く、冷却水温が高いほど開弁時間は短くなっている。これは、冷却水温が高い場合にはメイン排気通路８の壁温も高く、凝縮水の蒸発が促進されるためである。
【００４０】
そして、開弁時間ｔ１にステップＳ１０３で算出した付加時間ｔｃを加算し、これを保持時間ｔｋ１とする。つまり、前トリップが暖機状態で終了していれば開弁時間ｔ１がそのまま保持時間ｔｋ１となり、前トリップが冷機状態のまま終了していれば、開弁時間ｔ１と付加時間ｔｃの和が保持時間ｔｋ１となる。
【００４１】
ステップＳ１００２では、メイン触媒２が活性化しているか否かを、排気温センサ１５の検出値に基づいて判定し、活性化している場合はステップＳ１００３に進み、活性化していなければ活性化するまでステップＳ１００２を繰り返す。ここでは、例えば排気温度が３５０℃以上であれば活性化していると判定する。
【００４２】
ステップＳ１００３では、排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１まで開弁する。微小開度Ｔ１は、排気シャッターバルブ１０の上流側に溜まっている凝縮水が、排気シャッターバルブ１０を通過する際に微粒化されるような角度である。凝縮水が微粒化される条件は、排気シャッターバルブ１０の上下流の排ガス圧力差と、その開口部の流速で決まるため、微小開度Ｔ１は、エンジン本体１２やメイン排気通路８の仕様に基づいて、予め実験等によって設定する。
【００４３】
なお、排ガス流量はスロットルバルブ１３の開度に基づいて算出することもできるが、ここではエアフローメータ５によって検出した吸入空気量を、排ガス流量とみなす。
【００４４】
このようにして設定する微小開度Ｔ１は、排気シャッターバルブ１０が全閉の状態を基準として、０．１〜１０度程度となる。なお、排ガス流量が極低流量の場合には、逆流防止のために全閉とする。
【００４５】
ステップＳ１００４では、開弁開始から保持時間ｔｋ１が経過したか否かを判定し、経過したらステップＳ１００５で排気シャッターバルブ１０を全開にして、低温時開弁制御を終了する。なお、低温時開弁制御が終了した場合には、図２に示した制御も終了する。
【００４６】
図２のステップＳ１１０で実行する常温時開弁制御は、開弁時間ｔ１及び付加時間ｔｃ１が低温時開弁制御よりも短くなる点を除き、図４の低温時開弁制御と同様である。低温時開弁制御よりも開弁時間ｔ１及び付加時間ｔｃが短くなるのは、メイン排気通路８の壁温が高いために凝縮水の蒸発が促進されるからである。
【００４７】
図６は、冷機始動時に上記制御を実行した場合の、排気シャッターバルブ開度のタイムチャートである。実線は前トリップが暖機状態で終了していた場合、破線は前トリップが暖機状態になる前に終了していた場合を示しており、メイン触媒２が活性化した時をゼロとする。
【００４８】
前トリップが暖機状態で終了していた場合は、保持時間ｔｋ１はシャッター開弁時間ｔ１となるので、排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１まで開弁したら、この開度を時間ｔ１だけ保持する。微小開度Ｔ１であれば、排気シャッターバルブ１０の上流側に溜まっている凝縮水は、微粒化して排気シャッターバルブ１０を通過する。また、メイン排気通路８が排気によって昇温されることにより、メイン排気通路８の壁温が上昇して凝縮水の蒸発が促進される。これら微粒化または水蒸気化した水分であれば、メインＡ／Ｆセンサ３やメイン触媒２に付着しても、素子割れ、触媒担体のクラック発生または脆化のおそれはない。
【００４９】
そして、保持時間ｔｋ１は、溜まっている凝縮水のすべてが微粒化または水蒸気化して排気シャッターバルブ１０を通過するのに十分な時間を設定しているので、ｔ１経過後に排気シャッターバルブ１０を全開にしても、凝縮水が飛散することはない。
【００５０】
一方、前トリップが暖機状態になる前に終了していた場合は、さらに付加時間ｔｃ１だけ長く微小開度Ｔ１を保持するので、前トリップ中に溜まった凝縮水も微粒化または水蒸気化させることができる。
【００５１】
以上により、本実施形態では次のような効果を得ることができる。
【００５２】
（１）排気シャッターバルブ１０を冷機始動時には全閉にし、メイン触媒２が活性化したら、微小開度Ｔ１を所定期間保持してから全開にするので、凝縮水は微小開度に保持された開閉手段を通過する際に、霧吹き現象によって微粒化されて下流側に流れる。また、微小開度に保持することでメイン排気通路に排気が流れて開閉手段付近が昇温され、凝縮水の蒸発が促進される。これにより、凝縮水の飛散によるセンサの素子割れや、触媒担体のクラック発生、脆化を防止することができる。
【００５３】
（２）微小開度Ｔ１は、凝縮水が排気シャッターバルブ１０を通過する際に微粒化される開度とし、これを、メイン排気通路８を通過する排気流量に応じて設定する。凝縮水が微粒化される条件は排気シャッターバルブ１０前後の排ガス圧力差とその開口部の流速で決まるので、排ガス流量に応じて微小開度Ｔ１を設定することで、適切な開度を設定することができる。
【００５４】
（３）微小開度Ｔ１を保持する所定期間は、凝縮水がなくなるまでの期間とするので、排気シャッターバルブ１０を全開にしたときの凝縮水の飛散を防止することができる。
【００５５】
（４）微小開度Ｔ１に保持してから所定時間が経過したら全開にし、所定時間は冷却水温が低いほど長くするので、凝縮水量に応じた保持時間とすることができる。
【００５６】
第２実施形態について説明する。
【００５７】
本実施形態は、システム構成は図１と同様であり、排気シャッターバルブ１０の開閉制御が異なる。本実施形態では、エンジン本体１２の吸入空気量の累積値が所定値を超えるまで、排気シャッターバルブ１０を微小開度に保持する。そして、この所定値は、メイン触媒２の入口の排気温度に基づいて設定する。以下、フローチャートを参照して説明する。
【００５８】
図７は、機関始動直後にＥＣＵ６が開始する、排気シャッターバルブ１０の開閉制御のフローチャートである。ステップＳ２００〜Ｓ２０２、Ｓ２０５〜Ｓ２０８、及びＳ２１１〜Ｓ２１２は、それぞれ図２のステップＳ１００〜Ｓ１０２、Ｓ１０５〜Ｓ１０８、及びＳ１１１〜Ｓ１１２と同様なので説明を省略し、ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０９、Ｓ２１０について説明する。
【００５９】
ステップＳ２０３では、低温履歴に基づく付加吸入空気量ｑｉｎｃ１を算出する。図９は、負荷吸入空気量ｑｉｎｃ１を算出するためのマップである。縦軸が付加吸入空気量ｑｉｎｃ１、横軸が低温走行回数であり、低温走行回数が多くなるほど、付加吸入空気量ｑｉｎｃ１はステップ的に多くなる。
【００６０】
ステップＳ２０４では、後述する低温時開弁制御を開始する。
【００６１】
ステップＳ２０９では、ステップＳ１０３と同様の手法で低温履歴に基づく付加吸入空気量ｑｉｎｃ１を算出する。
【００６２】
ステップＳ２１０では、後述する常温時開弁制御を実行する。
【００６３】
図８はＥＣＵ６が実行する低温時開弁制御のフローチャートである。
【００６４】
ステップＳ２００１では、排気シャッターバルブ１０を微小開度から全開にするまでの累積吸入空気量ｑｉｎｋ１を算出する。累積吸入空気量ｑｉｎｋ１は、排気シャッターバルブ１０を微小開度に保持した状態で、排気シャッターバルブ１０の上流側に溜まっている凝縮水をすべて微粒化または水蒸気化するのに十分な値を設定する。具体的には、排気温センサ１５で検出したメイン触媒２の入口温度に基づいて図１０のマップから開弁吸入空気量ｑｉｎを算出し、これに低温履歴に基づく付加吸入空気量ｑｉｎｃ１を加算して、累積吸入空気量ｑｉｎｋ１とする。
【００６５】
ステップＳ２００２、Ｓ２００３は、図４のステップＳ１００２、Ｓ１００３と同様なので説明を省略する。
【００６６】
ステップＳ２００４では、エアフローメータ５で検出する吸入空気量の累積値が、累積吸入空気量ｑｉｎｋ１に達したか否かを判定し、達したらステップＳ２００５に進んで排気シャッターバルブ１０を全開にする。
【００６７】
常温時開弁制御は、基本的には低温時開弁制御と同様の制御であるが、累積吸入空気量ｑｉｎｋ１が低温時開弁制御の場合よりも小さくなる。
【００６８】
図１１は、冷機始動時に上記制御を実行した場合の、排気シャッターバルブ開度のタイムチャートである。実線は前トリップが暖機状態で終了していた場合、破線は前トリップが暖機状態になる前に終了していた場合を示しており、メイン触媒２が活性化した時をゼロとする。
【００６９】
前トリップが暖機状態で終了していた場合は、累積吸入空気量ｑｉｎｋ１は開弁吸入空気量ｑｉｎとなるので、排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１まで開弁したら、この開度を、開弁後の吸入空気量の累積値が開弁吸入空気量ｑｉｎになるまで保持する。
【００７０】
一方、前トリップが暖機状態になる前に終了していた場合は、開弁後の吸入空気量の累積値が、付加吸入空気量ｑｉｎｃだけ大きくまるまで微小開度Ｔ１を保持する。
【００７１】
これにより、凝縮水の付着によるメインＡ／Ｆセンサ３の素子割れ、メイン触媒２の触媒担体のクラック発生、脆化を防止できる。
【００７２】
以上により本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、さらに次のような効果を得ることができる。
【００７３】
（１）微小開度Ｔに保持してからの累積吸入空気量が所定量を超えたら全開にし、メイン触媒２の入口温度が低いほど所定量を大きな値に設定するので、凝縮水量に応じた保持時間とすることができる。
【００７４】
第３実施形態について説明する。
【００７５】
本実施形態は、システム構成は図１と同様であり、排気シャッターバルブ１０の開閉制御が異なる。本実施形態では、エンジン本体１２の排ガス量の累積値が所定値を超えるまで、排気シャッターバルブ１０を微小開度に保持する。そして、この所定値は、冷却水温に基づいて設定する。以下、フローチャートを参照して説明する。
【００７６】
図１２は、機関始動直後にＥＣＵ６が開始する、排気シャッターバルブ１０の開閉制御のフローチャートである。ステップＳ３００〜Ｓ３０２、Ｓ３０５〜Ｓ３０８、及びＳ３１１〜Ｓ３１２は、それぞれ図２のステップＳ１００〜Ｓ１０２、Ｓ１０５〜Ｓ１０８、及びＳ１１１〜Ｓ１１２と同様なので説明を省略し、ステップＳ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０９、Ｓ３１０について説明する。
【００７７】
ステップＳ３０３では、低温履歴に基づく付加排ガス量ｑｅｘｃ１を算出する。図１４は、負荷排ガス量ｑｅｘｃ１を算出するためのマップである。縦軸が付加排ガス量ｑｅｘｃ１、横軸が低温走行回数であり、低温走行回数が多くなるほど、付加排ガス量ｑｉｎｃ１はステップ的に多くなる。
【００７８】
ステップＳ３０４では、後述する低温時開弁制御を開始する。
【００７９】
ステップＳ３０９では、ステップＳ１０３と同様の手法で低温履歴に基づく付加排ガス量ｑｅｘｃ１を算出する。
【００８０】
ステップＳ３１０では、後述する常温時開弁制御を実行する。
【００８１】
図１３はＥＣＵ６が実行する低温時開弁制御のフローチャートである。
【００８２】
ステップＳ３００１では、排気シャッターバルブ１０を微小開度から全開にするまでの累積排ガス量ｑｅｘｋ１を算出する。累積排ガス量ｑｅｘｋ１は、排気シャッターバルブ１０を微小開度に保持した状態で、排気シャッターバルブ１０の上流側に溜まっている凝縮水をすべて微粒化または水蒸気化するのに十分な値を設定する。具体的には、冷却水温に基づいて図１５のマップから開弁排ガス量ｑｅｘを算出し、これに低温履歴に基づく付加排ガス量ｑｅｘｃ１を加算して、累積排ガス量ｑｅｘｋ１とする。
【００８３】
ステップＳ３００２、Ｓ３００３は、図４のステップＳ１００２、Ｓ１００３と同様なので説明を省略する。
【００８４】
ステップＳ３００４では、エアフローメータ５で検出する吸入空気量の累積値が、累積吸入空気量ｑｅｘｋ１に達したか否かを判定し、達したらステップＳ３００５に進んで排気シャッターバルブ１０を全開にする。
【００８５】
常温時開弁制御は、基本的には低温時開弁制御と同様の制御であるが、累積排ガス量ｑｅｘｋ１が低温時開弁制御の場合よりも小さくなる。
【００８６】
図１６は、冷機始動時に上記制御を実行した場合の、排気シャッターバルブ開度のタイムチャートである。実線は前トリップが暖機状態で終了していた場合、破線は前トリップが暖機状態になる前に終了していた場合を示しており、メイン触媒２が活性化した時をゼロとする。
【００８７】
前トリップが暖機状態で終了していた場合は、累積排ガス量ｑｅｘｋ１は開弁排ガス量ｑｅｘとなるので、排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１まで開弁したら、この開度を、開弁後の排ガス量の累積値が開弁排ガス量ｑｅｘになるまで保持する。
【００８８】
一方、前トリップが暖機状態になる前に終了していた場合は、開弁後の排ガス量の累積値が、付加排ガス量ｑｅｘｃだけ大きくまるまで微小開度Ｔ１を保持する。
【００８９】
これにより、凝縮水の付着によるメインＡ／Ｆセンサ３の素子割れ、メイン触媒２の触媒担体のクラック発生、脆化を防止できる。
【００９０】
以上により本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、さらに次のような効果を得ることができる。
【００９１】
（１）微小開度Ｔ１に保持してからの累積排ガス流量が所定量を超えた場合に全開にし、冷却水温が低いほど所定量を大きな値に設定するので、凝縮水量に応じた保持時間とすることができる。
【００９２】
第４実施形態について説明する。
【００９３】
図１７は、本実施形態のシステム構成図である。基本的には図１と同様の構成であるが、メイン排気通路８とバイパス排気通路９との合流部２０の構成が異なる。なお、排気シャッターバルブ１０の開閉制御は、第１実施形態ないし第３実施形態のいずれかと同様の制御を行う。
【００９４】
メイン排気通路８とバイパス排気通路９との合流部２０の近くには、排気シャッターバルブ１０が配置されている。そして、バイパス排気通路９は、排気が排気シャッターバルブ１０に直接当たるような向きでメイン排気通路８に合流する。
【００９５】
このような構成にすることで、排気シャッターバルブ１０は、全閉の状態でバイパス排気通路９からメイン排気通路８に流れ込む排気によって加熱される。そして、排気シャッターバルブ１０より上流側で発生した凝縮水は、加熱された排気シャッターバルブ１０に接することで蒸発する。
【００９６】
これにより、排気シャッターバルブ１０を閉じている間に溜まる凝縮水の量を低減することができるので、開弁制御時に排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１に保持する期間を短くすることができる。
【００９７】
以上により本実施形態では、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の効果に加えて、さらに、次のような効果も得ることができる。
【００９８】
（１）排気シャッターバルブ１０はメイン排気通路８とバイパス排気通路９の合流部２０近傍に配置され、バイパス排気通路９はメイン排気通路８に流入する排気が排気シャッターバルブ１０に当たるように構成されているので、排気シャッターバルブ１０は排気の熱で直接加熱される。これにより、凝縮水の蒸発が促進される。
【００９９】
第５実施形態について説明する。
【０１００】
図１８は、本実施形態のシステム構成図である。基本的には図１と同様の構成であるが、排気シャッターバルブ１０の配置が異なる。なお、排気シャッターバルブ１０の開閉制御は、第１実施形態ないし第３実施形態のいずれかと同様の制御を行う。
【０１０１】
排気シャッターバルブ１０は、メイン排気通路８とバイパス排気通路９との分岐部２１の近傍、かつ下流側に配置されている。このような構成にすることで、排気シャッターバルブ１０を全閉にしたときの、分岐部２１から排気シャッターバルブ１０までの容積、つまり凝縮水が生成され得る部分の容積が、図１の構成に比べて小さくなる。したがって、凝縮水の生成量を低減することができ、排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１に保持する期間を短くすることができる。
【０１０２】
以上により本実施形態では、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の効果に加えて、さらに、次のような効果も得ることができる。
【０１０３】
（１）排気シャッターバルブ１０はメイン排気通路８とバイパス排気通路９の分岐部２１近傍に配置されているので、排気シャッターバルブ１０の上流側に凝縮水が溜まりにくくなる。
【０１０４】
第６実施形態について説明する。
【０１０５】
図１９は、本実施形態のシステム構成図である。基本的には図１と同様の構成であるが、排気シャッターバルブ１０が加熱手段としての加熱用ヒータ１６を備える点が異なる。
【０１０６】
上記のようなシステムにおいて、冷機始動時に加熱用ヒータ１６を作動させて、排気シャッターバルブ１０を加熱し、凝縮水を蒸発させる。
【０１０７】
これにより、排気シャッターバルブ１０を閉じている間に溜まる凝縮水の量を低減することができるので、開弁制御時に排気シャッターバルブ１０を微小開度Ｔ１に保持する期間を短くすることができる。
【０１０８】
以上により本実施形態では、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の効果に加えて、さらに、次のような効果も得ることができる。
【０１０９】
（１）排気シャッターバルブ１０を加熱する加熱用ヒータ１６を備え、冷機始動時には加熱用ヒータ１６により排気シャッターバルブ１０を加熱するので、凝縮水の蒸発を促進させることができる。
【０１１０】
第７実施形態について説明する。
【０１１１】
図２０は、本実施形態のシステム構成図である。基本的には図１と同様の構成であるが、本実施形態では、排気シャッターバルブ１０の上流側の面及び周辺の壁面に吸水材１７がコーティングされている。
【０１１２】
吸水材１７としては、アルミナ、ゼオライト、シリカ等のように吸水性に富み、かつ高温でも構造変化を起こしにくい、耐熱性に優れた材料を使用する。
【０１１３】
冷機始動時の排気シャッターバルブ１０が全閉となっている状態では、吸水材１７が凝縮水を吸収する。このため、排気シャッターバルブ１０を開いたときに凝縮水が飛散しにくくなる。そして、排気シャッターバルブ１０を開くと、メイン排気通路８を流れる排気によって吸水材１７が加熱され、吸収されている水分が水蒸気となって下流側へ流れる。
【０１１４】
このように吸水材が凝縮水を吸収するので、排気シャッターバルブ１０を開いても凝縮水が飛散しにくい。したがって、微小開度Ｔ１に保持する期間を短くすることができる。
【０１１５】
以上により本実施形態では、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の効果に加えて、さらに、次のような効果も得ることができる。
【０１１６】
（１）排気シャッターバルブ１０は、排気流上流側部分に吸水材１７を備えるので、凝縮水は吸水材１７に吸収されて飛散しにくくなる。
【０１１７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１実施形態のシステム構成図である。
【図２】機関始動時の排気シャッターバルブの制御ルーチンを示すフローチャートである（第１実施形態）。
【図３】付加時間設定用マップである。
【図４】低温時開弁制御の制御ルーチンを示すフローチャートである（第１実施形態）。
【図５】開弁時間設定用マップである。
【図６】排気シャッターバルブ開度のタイムチャートである（第１実施形態）。
【図７】機関始動時の排気シャッターバルブの制御ルーチンを示すフローチャートである（第２実施形態）。
【図８】低温時開弁制御の制御ルーチンを示すフローチャートである（第２実施形態）。
【図９】付加吸入空気量設定用マップである。
【図１０】開弁吸入空気量設定用マップである。
【図１１】排気シャッターバルブ開度のタイムチャートである（第２実施形態）。
【図１２】機関始動時の排気シャッターバルブの制御ルーチンを示すフローチャートである（第３実施形態）。
【図１３】低温時開弁制御の制御ルーチンを示すフローチャートである（第３実施形態）。
【図１４】付加排ガス量設定用マップである。
【図１５】開弁排ガス量設定用マップである。
【図１６】排気シャッターバルブ開度のタイムチャートである（第３実施形態）。
【図１７】第４実施形態のシステム構成図である。
【図１８】第５実施形態のシステム構成図である。
【図１９】第６実施形態のシステム構成図である。
【図２０】第７実施形態のシステム構成図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１    始動時用マニホールド触媒
２    メイン触媒
３    メインＡ／Ｆセンサ
４    水温センサ
５    エアフローメータ
６    エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
７    吸気通路
８    メイン排気通路
９    バイパス排気通路
１０  排気シャッターバルブ
１１  バルブ駆動用モータ
１２  エンジン本体
１３  スロットルバルブ
１４  サブＡ／Ｆセンサ
１５  排気温度センサ
１６  加熱用ヒータ
１７  吸水材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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