(57)【要約】【課題】排気浄化装置の触媒の保護を図ること。【解決手段】バッテリ１０１と、このバッテリ１０１の電力を使用して内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁５４と、内燃機関から排出された排気ガス中の有害成分を除去する排気浄化装置８２と、バッテリ１０１の電力を使用して第１車速以上で作動する電力消費量の大きい電動装置（空力制御装置９７）と、を備えた車両における排気浄化触媒保護装置（電子制御装置１）において、車速が前記第１車速以上で且つバッテリ１０１のバッテリ電圧が車両の基準電圧よりも低いときに、車速が前記第１車速よりも低くなるように内燃機関の機関出力を低下させる触媒保護制御実行手段を設けること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、該バッテリの電力を使用して内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、前記内燃機関から排出された排気ガス中の有害成分を除去する排気浄化装置と、前記バッテリの電力を使用して第１車速以上で作動する電力消費量の大きい電動装置と、を備えた車両における排気浄化触媒保護装置であって、
車速が前記第１車速以上で且つ前記バッテリのバッテリ電圧が車両の基準電圧よりも低いときに、車速が前記第１車速よりも低くなるように前記内燃機関の機関出力を低下させる触媒保護制御実行手段を設けたことを特徴とする排気浄化触媒保護装置。
【請求項２】
バッテリと、該バッテリの電力を使用して内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、前記内燃機関から排出された排気ガス中の有害成分を除去する排気浄化装置と、前記バッテリの電力を使用して第１車速以上で作動する電力消費量の大きい電動装置と、を備えた車両における排気浄化触媒保護装置であって、
車速が前記第１車速以上で且つ前記バッテリのバッテリ電圧が車両の基準電圧よりも低く、更に前記内燃機関の機関負荷が所定負荷よりも高負荷のとき又は変速機が所定の変速段よりも低速段側にあるとき若しくは所定の変速比よりも大きいときに、車速が前記第１車速よりも低くなるように前記内燃機関の機関出力を低下させる触媒保護制御実行手段を設けたことを特徴とする排気浄化触媒保護装置。
【請求項３】
前記触媒保護制御実行手段は、前記機関出力の低下と共に前記電動装置の作動を禁止させるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化触媒保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中の有害成分の浄化に用いる排気浄化触媒の耐久性を向上させる排気浄化触媒保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、内燃機関等の原動機の燃焼動作に伴い排出された排気ガス中の有害成分を取り除くべく排気浄化装置が搭載されている。その排気浄化装置は、触媒温度が過度に高温になると、溶融等による耐久性の低下を招く虞がある。これが為、従来、その排気浄化装置の触媒を保護して耐久性の向上を図る排気浄化触媒保護装置が知られている。例えば、下記の特許文献１には、燃料タンク内の燃料量が少なく且つスロットル開度が所定値を超えたときに、車両走行の制限を行って排気浄化装置の保護を行う技術、燃料タンク内の燃料量が少ないときに排気ガスが排気浄化装置を通らないように、別経路を設けて排気浄化装置の保護を行う技術が記載されている。
【０００３】
尚、下記の特許文献２には、高速での円滑な定速走行の実現を目的として、可変バルブタイミング機構を用いて吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを制御することで機関出力の調整を行うという技術が開示されている。また、下記の特許文献３には、エンジンとモータを動力源とするハイブリッド車両において触媒を常に最適に機能させることを目的とし、バッテリ状態と触媒状態を考慮して発電量や機関負荷の制御を行うという技術が開示されている。また、下記の特許文献４には、燃料カットから復帰する際の吸入空気量の応答遅れの低減を目的として、バッテリ電圧が低ければ、減速時の燃料カットの条件が成立したとしても、スロットルバルブの開度制御による触媒排気臭抑制制御を禁止させるという技術が開示されている。また、下記の特許文献５には、バッテリ充電量の低下時に減速運転時のエンジン回転速度を通常よりも高くして、そのエンジン回転速度が早期に燃料カット復帰回転速度以下にまで低下することを防ぎ、これにより減速時燃料カットの期間を長くして燃費の向上を図るという技術が開示されている。また、下記の特許文献６には、走行フィーリングと排気性能の向上を目的として、エンジン回転速度又は車両速度が規定値に達したときに、スロットルバルブの開度をアクセル操作に応じた標準開度に対して減少させるという技術が開示されている。また、下記の特許文献７には、停車中のエンジンの過回転の防止を目的として、燃料カットによるエンジンの出力制御を行うという技術が開示されている。また、下記の特許文献８には、エンジンブレーキの効き過ぎを解消すべく、変速レンジに応じて燃料カットを行う気筒数を調整し、これによりエンジンの出力制御を行うという技術が開示されている。また、下記の特許文献９には、フェールセーフ処置を必要に応じて適度に実施させる技術、センサ等の異常検出時に警告ランプの点灯や弱めのフェールセーフ処置を行う技術について開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１４７７３号公報
【特許文献２】特開平５−１０４９７８号公報
【特許文献３】特開２００４−１７６７２５号公報
【特許文献４】特開２００７−１６２６２５号公報
【特許文献５】特開２００６−１２５５８９号公報
【特許文献６】特開２００６−１０４９５３号公報
【特許文献７】特開平５−２４０１００号公報
【特許文献８】特開平６−１９３４９１号公報
【特許文献９】特開２００５−２９１１７３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、車両には、バッテリの電力を使用して作動する様々な装置や部品が搭載されている。例えば、そのバッテリの電力は、車両の基本動作（内燃機関の運転、車両の制動動作や車両の旋回動作等）に欠かせない燃料噴射弁や点火プラグ等を作動させる為に使用される一方、その基本動作とは異なる音響機器等の電動装置にも使われている。一般に、バッテリの容量は、これらが同時に作動しても各々が適切に動作し得るように設定されている。
【０００６】
しかしながら、例えばバッテリにおいて充電量よりも放電量の方が多いときや経年によってバッテリが弱くなっているときなどには、それらが一斉に作動することによってバッテリ電圧が低下して、車両の基本動作に係る燃料噴射弁等に対する電力不足が発生してしまう可能性がある。また、その際に電力消費量の大きい電動装置が作動したときには、バッテリ電圧が大幅に低下し、燃料噴射弁等に対しての電力不足の発生する可能性が高くなってしまう。そして、そのような場合には、燃料噴射量が目標値に対して少なくなり、実際の空燃比が目標空燃比に対して希薄になるので、要求された燃焼制御が行えなくなる。例えば、実際の空燃比が目標値としての過濃空燃比に対して希薄空燃比となったならば、内燃機関においては、バッテリ電圧の低下により排気浄化装置に空気が流れ込むので、その空気と排気浄化装置に残っているバッテリ電圧正常時の燃料が反応し、その燃焼反応によって触媒温度を過度に上昇させてしまう虞がある。また、この内燃機関においては、空燃比の希薄化によって失火が起こり、燃焼室から排出された未燃燃料が高温の排気浄化装置で反応を起こして、触媒温度を過度に上昇させてしまう虞がある。そして、排気浄化装置においては、そのような触媒温度の過大な上昇によって耐久性の悪化が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、排気浄化装置の触媒を保護し得る排気浄化触媒保護装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、バッテリと、このバッテリの電力を使用して内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、内燃機関から排出された排気ガス中の有害成分を除去する排気浄化装置と、バッテリの電力を使用して第１車速以上で作動する電力消費量の大きい電動装置と、を備えた車両における排気浄化触媒保護装置において、車速が前記第１車速以上で且つバッテリのバッテリ電圧が車両の基準電圧よりも低いときに、車速が前記第１車速よりも低くなるように内燃機関の機関出力を低下させる触媒保護制御実行手段を設けている。
【０００９】
また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、バッテリと、このバッテリの電力を使用して内燃機関に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、内燃機関から排出された排気ガス中の有害成分を除去する排気浄化装置と、バッテリの電力を使用して第１車速以上で作動する電力消費量の大きい電動装置と、を備えた車両における排気浄化触媒保護装置において、車速が前記第１車速以上で且つバッテリのバッテリ電圧が車両の基準電圧よりも低く、更に内燃機関の機関負荷が所定負荷よりも高負荷のとき又は変速機が所定の変速段よりも低速段側にあるとき若しくは所定の変速比よりも大きいときに、車速が前記第１車速よりも低くなるように内燃機関の機関出力を低下させる触媒保護制御実行手段を設けている。
【００１０】
これら請求項１又は２に記載の排気浄化触媒保護装置は、そのようなときに機関出力を低下させ、これにより車速を電力消費量の大きい電動装置の作動車速たる第１車速よりも下げさせている。つまり、この排気浄化触媒保護装置は、車速が第１車速になって電動装置が作動しようとしている又は作動し始めているが、車速を第１車速よりも低下させることによって、その電動装置を作動させない又は作動し始めの状態から元の状態に戻させることになる。これにより、この排気浄化触媒保護装置は、その電動装置の作動に伴うバッテリ電圧の低下を抑えてバッテリ電圧を増やし、燃料噴射弁等への十分な電力供給を可能にする。これが為、内燃機関においては、目標空燃比に対する実際の空燃比の希薄化が抑制されて、要求された燃焼制御が行われるようになる。従って、この排気浄化触媒保護装置は、バッテリの電力不足による排気浄化装置の触媒温度の過度の上昇を抑制することができ、その排気浄化装置の耐久性を保つことができる。
【００１１】
ここで、触媒保護制御実行手段は、請求項３記載の発明のように、前記機関出力の低下と共に電動装置の作動を禁止させるように構成してもよい。これにより、この請求項３記載の排気浄化触媒保護装置は、車速が第１車速よりも低くなるまでの間においても電動装置の作動に伴うバッテリ電圧の大幅な低下を抑制することができ、その間においても燃料噴射弁等への十分な電力供給が可能になる。従って、この排気浄化触媒保護装置は、バッテリの電力不足による排気浄化装置の触媒温度の過度の上昇をより効果的に抑制することができ、その排気浄化装置の更なる耐久性の維持を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る排気浄化触媒保護装置は、車速等の状態が触媒保護制御実行条件の成立時に該当していれば、機関出力の低下によって機関回転数を下げさせて、電力消費量の大きい電動装置の作動車速よりも車速を低下させる。これにより、その電動装置が作動できなくなるので、バッテリにおいては、その電動装置の作動に伴うバッテリ電圧の低下を抑えることができるので、燃料噴射弁等への十分な電力供給が可能になる。これが為、内燃機関においては、要求通りの適切な燃焼制御を実行することができるので、バッテリの電力不足による目標空燃比の希薄化を防ぐことができる。従って、排気浄化装置においては、その触媒温度の過度の上昇が抑えられて保護されるので、耐久性を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る排気浄化触媒保護装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
本発明に係る排気浄化触媒保護装置の実施例を図１から図４に基づいて説明する。以下においては、適用対象たる内燃機関の一例を説明しつつその排気浄化触媒保護装置について詳述する。
【００１５】
ここで例示する内燃機関とは、ガソリン燃料等の炭化水素系燃料、この炭化水素系燃料にアルコール燃料（エタノール、メタノール、ブタノール等）を混ぜ合わせたアルコール混合燃料などを燃料として用いて運転されるものである。
【００１６】
また、この内燃機関とは、図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）１によって燃焼制御等の各種制御動作が実行されるものである。そして、本実施例においては、その電子制御装置１に排気浄化触媒保護装置としての機能を持たせるものとする。つまり、この電子制御装置１には、排気浄化触媒の保護制御を実行する排気浄化触媒保護手段が用意されている。この電子制御装置１は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００１７】
最初に、ここで例示する内燃機関の構成について図１に基づき説明を行う。尚、その図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の内燃機関にも適用可能である。本実施例においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。
【００１８】
この内燃機関には、燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２は図１に示すヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室ＣＣは、そのシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって構成される。
【００１９】
この内燃機関は、機関回転数や機関負荷等の運転条件に従って空気と燃料を燃焼室ＣＣに送り込み、その運転条件に応じた燃焼制御を実行する。その空気については、図１に示す吸気通路２１とシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図１に示す燃料供給装置５０を用いて供給される。
【００２０】
先ず、空気の供給経路について説明する。
【００２１】
この内燃機関の吸気通路２１上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段２３と、が設けられている。その吸入空気量検出手段２３としては、吸入空気量を直接検出するエアフロメータ等の空気量検出センサ、吸気通路２１内の圧力（即ち、吸気圧）を検出する吸気管圧センサなどが考えられる。後者の吸気管圧センサを利用する場合、吸入空気量は、その吸気圧と機関回転数から間接的に求める。この内燃機関においては、その吸入空気量検出手段２３の検出信号が電子制御装置１へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置１が吸入空気量や機関負荷等を算出する。尚、機関回転数については、クランクシャフト１５の回転角度の検出を行うクランク角センサ１６の検出信号から把握させることができる。
【００２２】
また、その吸気通路２１上における吸入空気量検出手段２３よりも下流側には、燃焼室ＣＣ内へ流入させる空気の流量調節が可能なスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５と、が設けられている。本実施例の電子制御装置１には、そのスロットルバルブアクチュエータ２５を運転条件に従って駆動制御し、その運転条件に応じた弁開度（スロットル開度）となるようにスロットルバルブ２４の開弁角度を調節させるスロットルバルブ制御手段が用意されている。ここでは、そのスロットルバルブアクチュエータ２５とスロットルバルブ制御手段とでスロットルバルブ開度制御手段を構成する。更に、この内燃機関においては、そのスロットルバルブ２４の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置１に送信するスロットル開度センサ２６が設けられている。
【００２３】
一方、吸気ポート１１ｂはその一端が燃焼室ＣＣに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ３１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ３１が配備される。従って、この内燃機関においては、その吸気バルブ３１を開弁させることによって吸気ポート１１ｂから燃焼室ＣＣ内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ３１を閉弁させることによって燃焼室ＣＣ内への空気の流入が遮断される。
【００２４】
ここで、その吸気バルブ３１としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ３１においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト１５の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト１５の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。ここで例示する内燃機関においては、このようなクランクシャフト１５の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ３１を適用することができる。
【００２５】
但し、この内燃機関は、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を運転条件に応じた好適なものへと変えることができるようになる。更にまた、この内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ３１を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。
【００２６】
続いて、燃料供給装置５０について説明する。
【００２７】
この燃料供給装置５０としては、１つの燃料タンク内の燃料を吸気ポート１１ｂ内又は／及び燃焼室ＣＣ内に噴射するもの，複数の燃料タンク内に貯留された燃料性状の異なる燃料を燃料混合装置等で混ぜ合わせて吸気ポート１１ｂ又は／及び燃焼室ＣＣ内に噴射するもの等が考えられる。本実施例においては、１つの燃料タンク４１に貯留されている燃料Ｆを吸気ポート１１ｂに噴射し、吸入空気と共に燃焼室ＣＣへと導くポート噴射式のものを代表して例示する。
【００２８】
具体的に、この燃料供給装置５０は、その燃料Ｆを燃料タンク４１から吸い上げて燃料通路５１に送出する燃料ポンプとしてのフィードポンプ５２と、その燃料通路５１の燃料Ｆを夫々の気筒に分配する燃料デリバリパイプ５３と、この燃料デリバリパイプ５３から供給された燃料Ｆを夫々の吸気ポート１１ｂに噴射する各気筒の燃料噴射弁（燃料噴射手段）５４と、を備える。
【００２９】
この燃料供給装置５０は、そのフィードポンプ５２及び燃料噴射弁５４を運転条件に従って電子制御装置１の燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより、その運転条件に対応させた目標燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で燃料Ｆが噴射されるように構成する。例えば、その燃料噴射制御手段には、その燃料Ｆをフィードポンプ５２で燃料タンク４１から吸い上げさせ、運転条件に応じた燃料噴射条件で燃料噴射弁５４に噴射を実行させる。
【００３０】
このようにして吸気ポート１１ｂに供給された燃料Ｆは、その吸気ポート１１ｂ内で上述した空気と混ざり合いながら、吸気バルブ３１の開弁と共に燃焼室ＣＣ内へと供給される。ここで、その燃焼室ＣＣ内に送り込む燃料Ｆの目標燃料噴射量と空気の吸入空気量は、運転条件に応じた目標空燃比に従って電子制御装置１の空燃比制御手段が決める。この空燃比制御された燃焼室ＣＣ内の混合気は、運転条件に応じた点火時期となった際に点火プラグ６１の着火動作によって燃焼させられる。そして、その燃焼された後の筒内ガス（燃焼ガス）は、燃焼室ＣＣから図１に示す排気ポート１１ｃへと排出され、排気通路８１を介して大気へと放出される。
【００３１】
その排気ポート１１ｃには、燃焼室ＣＣとの間の開口を開閉させる排気バルブ７１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ７１が配備される。従って、この内燃機関においては、その排気バルブ７１を開弁させることによって燃焼室ＣＣ内から排気ポート１１ｃに燃焼ガスが排出され、その排気バルブ７１を閉弁させることによって燃焼ガスの排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。
【００３２】
ここで、その排気バルブ７１としては、上述した吸気バルブ３１と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。
【００３３】
更に、排気通路８１上には排気浄化装置８２が配設されており、排気ガス中の有害成分の浄化が行われる。その排気浄化装置８２としては、理論空燃比運転や過濃空燃比運転で発生した排気ガス中の炭化水素（ＨＣ），一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）に対して有効な浄化作用を発揮する三元触媒を有するものと、希薄空燃比運転で大量に発生した排気ガス中の窒素酸化物に対して有効な浄化作用を発揮するリーンＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）を有するものと、が知られている。
【００３４】
ところで、近年の車両には、多種多様な電動装置（バッテリ１０１の電力を利用して作動する装置）９０が搭載されている。例えば、その電動装置９０としては、図１に示すように、運転者の操舵操作力を補助する電動パワーステアリング９１，ＡＢＳ制御やＢＡ（ブレーキアシスト）制御等を行う制動装置９２，前照灯９３，空気調和機（エアーコンディショナー）９４，カーナビゲーションシステム９５，音響機器９６及び車両の空力特性を変化させる空力制御装置９７などが挙げられる。
【００３５】
ここで、電動パワーステアリング９１においては、操舵操作力の補助力を発生させる図示しない電動機の駆動の為にバッテリ１０１の電力が使用される。また、制動装置９２においては、ブレーキ液圧を調整する図示しないアクチュエータの電磁弁や電動機等を駆動させる為にバッテリ１０１の電力が使用される。
【００３６】
空力制御装置９７とは、車速Ｖが所定車速（一般的に高速域）Ｖ１以上になった際に空力調整部材（格納式リヤウイングスポイラーや可動式スポイラー等）を作動させ、車両の空力特性を変化させる装置のことである。この空力制御装置９７の動作は、電子制御装置１の空力制御手段に制御させる。例えば、この空力制御装置９７の具体例としては、車速Ｖが所定車速（第１車速）Ｖ１以上になったときに車体に収納されている空力調整部材を車外にせり出させ、車体にダウンフォースを発生させて旋回性能を向上させるものや、車体を流れる空気を整流して直進安定性を向上させるものが知られている。その空力調整部材は、車速Ｖが所定車速Ｖ２（＜Ｖ１）以下になったときに車体に収納される。この空力制御装置９７においては、その空力調整部材を作動させる図示しない電動機の駆動の為にバッテリ１０１の電力が使用される。
【００３７】
そのバッテリ１０１の電力は、前述したフィードポンプ５２や燃料噴射弁５４を駆動させる為、また、点火プラグ６１の着火動作の為にも使用される。つまり、バッテリ１０１の電力は、内燃機関の燃焼制御実行の為にも使われる。これが為、様々な電動装置９０が同時に作動した場合には、バッテリ１０１の消費電力が多くなるので、バッテリ電圧Ｅが所定電圧（要求された燃焼制御を行う為に必要な最低限の電圧）Ｅ０よりも低下してしまう虞がある。特に、電力消費によってバッテリ電圧Ｅが低くなっている状態や経年によってバッテリ１０１が弱くなっている状態においては、同時に作動する電動装置９０の中に電力消費量の大きいものが含まれていれば、バッテリ電圧Ｅが所定電圧Ｅ０よりも低くなる可能性が高くなる。その電力消費量の大きい電動装置９０とは、電動パワーステアリング９１や制動装置９２、空力制御装置９７等である。
【００３８】
そして、内燃機関においては、バッテリ電圧Ｅが所定電圧Ｅ０よりも低下することによって、要求された燃焼制御が実行できなくなってしまう可能性がある。具体的に、バッテリ電圧Ｅが所定電圧Ｅ０よりも低下したときには、フィードポンプ５２や燃料噴射弁５４を要求通りに作動させる為の電力が足りなくなって目標燃料噴射量の燃料を燃料噴射弁５４から噴射させることができずに、実際の空燃比が目標空燃比に対して希薄になってしまう可能性がある。例えば、実際の空燃比が目標値としての過濃空燃比に対して希薄空燃比となったならば、この内燃機関においては、バッテリ電圧Ｅの低下により排気浄化装置８２に空気が流れ込むので、その空気と排気浄化装置８２に残っているバッテリ電圧正常時の燃料が反応し、その燃焼反応によって触媒温度を過度に上昇させてしまう虞がある。また、この内燃機関においては、空燃比の希薄化によって失火が起こり、燃焼室から排出された未燃燃料が高温の排気浄化装置８２で反応を起こして、触媒温度を過度に上昇させてしまう虞がある。排気浄化装置８２においては、そのような触媒温度の過大な上昇によって耐久性の悪化が懸念される。
【００３９】
そこで、本実施例の排気浄化触媒保護装置は、所定の触媒保護制御実行条件が成立したときに、電力消費量の大きい電動装置９０を作動させないことによってそれ以上大きなバッテリ電圧Ｅの低下を防ぎ、要求された燃焼制御が行われるようにして排気浄化装置８２の耐久性の維持を図るように構成する。ここでは、かかる触媒保護制御を実行する触媒保護制御実行手段を電子制御装置１に設ける。
【００４０】
ここで、電動パワーステアリング９１や制動装置９２等の車両の基本性能に関わるものは、電力消費量が大きくともその作動を止めるべきではない。これが為、ここでは、所定の触媒保護制御実行条件成立時に作動させない電動装置９０として、所定条件下では作動を止めても問題の無い空力制御装置９７を対象にする。つまり、空力制御装置９７は、車速センサ１１１で検出した車速Ｖが所定車速Ｖ１以上にならなければ自動的に作動することがないので、その車速Ｖが所定車速Ｖ１よりも低速ならば、作動させないように制御されても問題無い。また、この空力制御装置９７は、車速Ｖが所定車速Ｖ１以上になっても、その車速Ｖを所定車速Ｖ１よりも下げることができるのならば、作動させないように制御されても空力の面で問題無い。従って、本実施例においては、空力制御装置９７を対象にする。
【００４１】
触媒保護制御実行条件が成立したときとは、少なくとも車速Ｖが基準車速Ｖｂａｓｅ以上で且つバッテリ電圧Ｅが車両の基準電圧Ｅｂａｓｅよりも低くなっているときのことである。
【００４２】
先ず、車速Ｖを触媒保護制御実行要否の判断材料にした理由は、車速Ｖが所定車速Ｖ１以上になったならば、空力制御装置９７の空力調整部材が作動して大幅なバッテリ電圧Ｅの低下を招く虞があるからである。これが為、その基準車速Ｖｂａｓｅについては、空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）に設定しておく。つまり、触媒保護制御実行手段には、触媒保護制御実行条件について判断する際に、車速Ｖが空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）以上になっているのか否か判定させる。
【００４３】
また、車両の基準電圧Ｅｂａｓｅとは、車両を動かす為の最小限の電圧のことである。従って、この車両の基準電圧Ｅｂａｓｅについては、少なくとも内燃機関の燃焼制御に必要な最低限の電圧（所定電圧Ｅ０）に設定すればよい。ここでは、その燃焼制御に係る燃料噴射弁５４等以外にも車両の基本性能に関わる電動装置９０（電動パワーステアリング９１や制動装置９２）が存在しているので、これらを同時に作動させ得る所定電圧Ｅ１（＝Ｅ０＋Ｅｃａｒ）に車両の基準電圧Ｅｂａｓｅを設定しておくことが望ましい。その「Ｅｃａｒ」とは、車両の基本性能に関わる電動装置９０の電力消費量に係る電圧のことであり、車両の走行安全性を確保する上で作動を要する電動装置９０（前照灯９３等）の電力消費量に係る電圧を含めてもよい。
【００４４】
触媒保護制御実行手段は、触媒保護制御実行条件が成立した際に、電力消費量の大きい空力制御装置９７の作動を制限すべく空力制御手段に作動禁止指令を送ると共に車速Ｖを低下させるように構成する。この触媒保護制御実行手段には、車速Ｖの低下を図る為に内燃機関の機関出力を現状よりも低下させる。ここでは、機関出力を制限することによって車速Ｖを目標車速Ｖｔｇｔ（＜Ｖ１（＝Ｖｂａｓｅ））まで低下させる。その目標車速Ｖｔｇｔは、空力制御装置９７の作動が空力制御手段によって自動的に行われない車速であって、運転者が車速Ｖの低下によって違和感を覚えない程度の大きさに設定する。つまり、ここでは、空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）よりも低速で且つ大幅な車速Ｖの低下が起こらない速度に目標車速Ｖｔｇｔを設定する。この目標車速Ｖｔｇｔは、空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）と実験やシミュレーションの結果に基づいて、予め運転者にとって違和感のない速度に設定しておく。
【００４５】
以下に、本実施例の排気浄化触媒保護装置の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
電子制御装置１の触媒保護制御実行手段は、上述した触媒保護制御実行条件が成立しているのか否かの判定を行う（ステップＳＴ５）。ここでは、車速Ｖが基準車速Ｖｂａｓｅ（＝Ｖ１）以上なのか否かを判断すると共に、バッテリ電圧Ｅが車両の基準電圧Ｅｂａｓｅ（＝Ｅ１）よりも低くなっているのか否かを判断する。そして、触媒保護制御実行手段には、車速Ｖが基準車速Ｖｂａｓｅ以上で且つバッテリ電圧Ｅが車両の基準電圧Ｅｂａｓｅよりも低いときに触媒保護制御実行条件成立と判定させ、それ以外のときには触媒保護制御実行条件不成立と判定させる。
【００４７】
触媒保護制御実行手段は、触媒保護制御実行条件不成立と判定した場合、機関出力制限制御による触媒保護制御を行わずとも排気浄化装置８２の触媒の耐久性は保たれると判断して、本動作を終わらせる。
【００４８】
一方、触媒保護制御実行条件成立と判定された場合、この触媒保護制御実行手段は、車速Ｖを上述した目標車速Ｖｔｇｔまで低下させるように機関出力制限制御を実行する（ステップＳＴ１０）。
【００４９】
その機関出力制限制御とは、内燃機関の機関出力を低下させるものであれば、この技術分野において周知の如何様な制御形態を採ってもよい。例えば、この機関出力制限制御としては、スロットル開度の調整により行うものや機関回転数の調整により行うもの、複数気筒の内の少なくとも１気筒の運転を停止させることにより行うものなどがある。
【００５０】
スロットル開度の調整によって機関出力の制限を行うものとしては、そのスロットル開度の上限値を低くし、吸入空気量を減らして機関出力を低下させるものが考えられる。この場合、触媒保護制御実行手段には、全開（ＷＯＴ）時のスロットル開度上限値よりも低い目標スロットル開度上限値を設定させる。ここで、同じスロットル開度でも図示しない変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさによって車速Ｖが異なるので、その目標スロットル開度上限値は、変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさ，現在の車速Ｖ及びその現在の車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとの差に応じて設定する。これらの対応関係については、予め実験やシミュレーションを行ってマップデータなどで用意しておく。例えば、変速段が高速段側のときには、低速段のときよりも目標スロットル開度上限値を低く設定し、これにより、高速段側においては吸入空気量を大きく減少させて機関出力の低下を図る一方、低速段側においては機関出力を低下させつつ吸入空気量の大幅な減少による過度の所謂エンジンブレーキの増加を防ぐ。触媒保護制御実行手段は、現在のスロットル開度（スロットルバルブアクチュエータ２５への制御指令やスロットル開度センサ２６の検出値等から判断）が目標スロットル開度上限値よりも大きければ、スロットルバルブアクチュエータ２５を駆動制御して、スロットルバルブ２４の開弁角度を目標スロットル開度上限値まで小さくしていく。これにより、内燃機関においては、燃焼室ＣＣへの吸入空気量の減少に合わせて燃料噴射量が減らされるので、機関出力が低下していく。従って、車速Ｖは、目標車速Ｖｔｇｔに向けて低下していくようになる。
【００５１】
ここで、現在のスロットル開度が目標スロットル開度上限値以上の大きさになっている場合も考えられる。これが為、このような場合を考慮して、触媒保護制御実行手段は、目標スロットル開度上限値を変えるのではなく、スロットルバルブアクチュエータ２５を駆動制御して、スロットルバルブ２４の開弁角度を現状よりも小さくさせるように構成してもよい。その際、触媒保護制御実行手段には、変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさ，現在の車速Ｖ及びその現在の車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとの差に応じて目標スロットル開度を設定させる。これらの対応関係については、予め実験やシミュレーションを行ってマップデータなどで用意しておく。例えば、変速段が高速段側のときには、低速段のときよりも目標スロットル開度を小さく設定し、これにより、高速段側においては吸入空気量を大きく減少させて機関出力の低下を図る一方、低速段側においては機関出力を低下させつつ吸入空気量の大幅な減少による過度の所謂エンジンブレーキの増加を防ぐ。触媒保護制御実行手段は、スロットルバルブアクチュエータ２５の駆動制御によってスロットル開度を目標スロットル開度まで小さくしていく。このように構成した場合には、現在のスロットル開度が如何様な状態にあっても燃焼室ＣＣの吸入空気量を減少させることができ、これにより機関出力を低下させることによって車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔに向けて低下していくようになる。
【００５２】
機関回転数の調整によって機関出力の制限を行うものとしては、その機関回転数を下げて機関出力を低下させるものが考えられる。この場合、触媒保護制御実行手段には、通常時（機関出力制限制御を行わないとき）よりも低い目標リミッタ回転数を設定させる。ここで、同じ機関回転数でも変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさによって車速Ｖが異なるので、その目標リミッタ回転数は、変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさ，現在の車速Ｖ及びその現在の車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとの差に応じて設定する。これらの対応関係については、予め実験やシミュレーションを行ってマップデータなどで用意しておく。例えば、変速段が高速段側のときには低速段のときよりも目標リミッタ回転数を低く設定し、これにより、高速段側においては機関回転数を大きく下げて機関出力の低下を図る一方、低速段側においては機関出力を低下させつつ機関回転数の大幅な低下による過度の所謂エンジンブレーキの増加を防ぐ。内燃機関においては、現在の目標リミッタ回転数が再設定された目標リミッタ回転数よりも大きければ、その再設定された目標リミッタ回転数へと機関回転数が低下するまで各気筒に対して燃料カットが実行される。燃料カットを行った際、排気浄化装置８２は、空気のみが供給されるようになり、前述したように触媒温度の過度の上昇を引き起こす可能性がある。これが為、この場合には、少なくとも燃料カット中に排気バルブ７１を閉弁状態のまま保持させることが可能な手段を設ければよい。かかる手段としては、例えばバルブ開閉時期の調整を行うことが可能な所謂可変バルブタイミング調整手段を利用することができる。これにより、車速Ｖは、燃料カットに伴う内燃機関の機関出力低下によって目標車速Ｖｔｇｔに向けて低下していく。
【００５３】
ここで、現在の機関回転数が再設定された目標リミッタ回転数よりも低回転になっている場合も考えられる。これが為、このような場合を考慮して、触媒保護制御実行手段は、目標リミッタ回転数を変えるのではなく、機関回転数を現在よりも低下させるように構成してもよい。その際、触媒保護制御実行手段には、変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさ，現在の車速Ｖ及びその現在の車速Ｖと目標車速Ｖｔｇｔとの差に応じて目標機関回転数を設定させる。これらの対応関係については、予め実験やシミュレーションを行ってマップデータなどで用意しておく。例えば、変速段が高速段側のときには、低速段のときよりも目標機関回転数を低く設定し、これにより、高速段側においては機関回転数を大きく下げて機関出力の低下を図る一方、低速段側においては機関出力を低下させつつ機関回転数の大幅な低下による過度の所謂エンジンブレーキの増加を防ぐ。触媒保護制御実行手段は、例えば、スロットル開度を小さくさせたり、燃料噴射量を減少させたりするなどして機関回転数の低下を図る。このように構成した場合には、現在の機関回転数が如何様な状態にあっても、機関回転数を下げていくことができる。従って、内燃機関においては機関出力が低下していくので、車速Ｖは、目標車速Ｖｔｇｔに向けて低下していくようになる。
【００５４】
気筒停止によって機関出力を制限する場合、触媒保護制御実行手段は、Ｖ型エンジンの片バンク等のように停止対象の気筒を設定し、その停止対象の気筒における燃料噴射弁５４や点火プラグ６１の作動を停止させる。ここで、その停止対象の気筒からは、上述した燃料カットのときと同様に空気のみが排気浄化装置８２に供給されるようになる。これが為、この場合には、少なくとも気筒停止中に停止気筒の排気バルブ７１を閉弁状態のまま保持させることが可能な手段（可変バルブタイミング調整手段）を設け、空気の供給に伴う触媒温度の過度の上昇を防ぐようにすることが望ましい。これにより、車速Ｖは、気筒停止に伴う内燃機関の機関出力低下によって目標車速Ｖｔｇｔに向けて低下していく。
【００５５】
触媒保護制御実行手段は、そのような各種機関出力制限制御を個別に実行して車速Ｖの低下を図ってもよく、各種機関出力制限制御の内の少なくとも１つを実行して車速Ｖの低下を図ってもよい。
【００５６】
触媒保護制御実行手段は、その機関出力制限制御の実行後、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下したのか否かの判定を行う（ステップＳＴ１５）。
【００５７】
ここで、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下していなければ、この触媒保護制御実行手段は、上記ステップＳＴ１０に戻って機関出力制限制御を継続させる。その際には、実行中のものに加えて又は実行中のものに替えて他の機関出力制限制御を実行させてもよい。
【００５８】
一方、この触媒保護制御実行手段は、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下したとの判定を行った場合、機関出力制限制御を終了させる（ステップＳＴ２０）。
【００５９】
このように、本実施例の排気浄化触媒保護装置は、触媒保護制御実行条件の成立時に、機関出力制限制御を行って車速Ｖを目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下させる。これが為、空力制御手段は、車速Ｖが作動車速（所定車速Ｖ１）になって電力消費量の大きい空力制御装置９７を作動させようとする又は作動させ始めるが、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下に低下することによって作動車速に達しなくなり、空力制御装置９７を作動させない又は作動し始めの状態から元の状態に戻させる。これにより、この排気浄化触媒保護装置は、その空力制御装置９７の作動に伴うバッテリ電圧Ｅの低下を抑えてバッテリ電圧Ｅを増やし、燃料噴射弁５４等への十分な電力供給を可能にするので、目標空燃比に対する実際の空燃比の希薄化を抑制して、要求された燃焼制御が行われるようにする。従って、この排気浄化触媒保護装置は、バッテリ１０１の電力不足による排気浄化装置８２の触媒温度の過度の上昇を抑制して保護することができ、その排気浄化装置８２の耐久性を保つことができる。
【００６０】
ところで、上述した例示においては、触媒保護制御実行要否の判断材料の１つである基準車速Ｖｂａｓｅを空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）に設定しているので、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下になるまで空力制御装置９７が作動し始めてしまう可能性があり、一時的にでも空力制御装置９７の作動に伴うバッテリ電圧Ｅの大幅な低下を引き起こす虞がある。
【００６１】
そこで、この排気浄化触媒保護装置は、その基準車速Ｖｂａｓｅを空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）よりも少しだけ（例えば４〜５ｋｍ／ｈ程度）低く設定し、空力制御装置９７を作動させないようにすることが望ましい。つまり、触媒保護制御実行手段には、触媒保護制御実行条件について判断する際に、車速Ｖが所定車速Ｖ２（＜Ｖ１）以上になっているのか否か判定させてもよい。
【００６２】
また、この排気浄化触媒保護装置は、触媒保護制御実行条件の成立時に空力制御手段によって空力制御装置９７を作動させないように構成してもよい。例えば、図３のフローチャートに示す如く、触媒保護制御実行手段は、ステップＳＴ５で触媒保護制御実行条件成立と判定した場合、空力制御手段に対して空力制御装置９７を作動させないように作動禁止指令を送ると共に（ステップＳＴ７）、車速Ｖを目標車速Ｖｔｇｔまで低下させるように機関出力制限制御を実行する（ステップＳＴ１０）。これにより、車両においては、車速Ｖが空力制御装置９７の作動車速（所定車速Ｖ１）以上になっていても空力制御装置９７が作動しないので、バッテリ電圧Ｅの大幅な低下が回避されるようになり、且つ、上記の例示と同様の機関出力制限制御による車速Ｖの低下を図ることができる。この場合の触媒保護制御実行手段は、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下していなければ、上記ステップＳＴ７，ＳＴ１０に戻って空力制御装置９７の作動禁止指令と機関出力制限制御を継続させる一方、車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下したならば、空力制御装置９７の作動禁止指令を解除すると共に機関出力制限制御を終了させる（ステップＳＴ２１）。このように構成した排気浄化触媒保護装置は、機関出力制限制御による触媒保護制御の実行中（つまり車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ（＜Ｖ１）以下になるまでの間）においても空力制御装置９７の作動に伴うバッテリ電圧Ｅの大幅な低下を抑制することができるので、かかる制御の実行中から燃料噴射弁５４等への十分な電力供給が可能になり、目標空燃比に対する実際の空燃比の希薄化を防ぐことができるので、バッテリ１０１の電力不足による排気浄化装置８２の触媒温度の過度の上昇がより効果的に抑制されて、その排気浄化装置８２の更なる耐久性の維持を図ることができる。
【００６３】
ここで、バッテリ電圧Ｅの低下の要因としては、複数の電動装置９０の作動に伴う電力消費量の増大を原因とする一時的なものもあれば、バッテリ１０１の放電によるものもある。バッテリ１０１の放電を原因とする場合、そのバッテリ１０１は、内燃機関の運転に連動する図示しない発電機の駆動によって充電される。これが為、バッテリ１０１が所定電圧Ｅ２（例えば満充電又はそれ相当の電圧）に充電されるまで電力消費量の大きい空力制御装置９７の作動を止めさせることによって、そのバッテリ１０１が適正な充電状態に早く復帰でき、その後においては、設計段階における所期の燃焼制御の状態や電動装置９０の使用状態を再び実現することができる。
【００６４】
例えば、図４のフローチャートに示す如く、触媒保護制御実行手段は、ステップＳＴ５で触媒保護制御実行条件成立と判定して上記と同様の機関出力制限制御を実行し（ステップＳＴ１０）、その結果、ステップＳＴ１５で車速Ｖが目標車速Ｖｔｇｔ以下にまで低下したと判定された場合、バッテリ電圧Ｅが所定電圧Ｅ２にまで充電されたのか否かを判定する（ステップＳＴ１７）。触媒保護制御実行手段は、そのバッテリ電圧Ｅが未だ所定電圧Ｅ２よりも低ければ、上記ステップＳＴ１０に戻って機関出力制限制御を継続させる一方、バッテリ電圧Ｅが所定電圧Ｅ２以上にまで充電されていれば、機関出力制限制御を終了させる（ステップＳＴ２０）。このように構成した排気浄化触媒保護装置は、バッテリ１０１の電力不足による排気浄化装置８２の触媒温度の過度の上昇を抑制して、その排気浄化装置８２の耐久性の維持を図ると共に、バッテリ１０１を適正な充電状態に早く復帰させて電力消費量の大きい空力制御装置９７を作動させることができようになる。そのステップＳＴ１７の工程は上述した図３のフローチャートの例示に適用してもよく、そのように構成することによって、夫々の例示の効果を得ることができる。
【００６５】
また、上述した各例示においては、車速Ｖが基準車速Ｖｂａｓｅ以上で且つバッテリ電圧Ｅが車両の基準電圧Ｅｂａｓｅよりも低くなっているときに触媒保護制御実行条件が成立しているとした。ここで、燃焼制御に必要な電力消費量は、同じ車速Ｖであっても変速機の変速段の位置若しくは変速比又は機関負荷の大きさによって異なる。例えば、変速段が低速段側のときや機関負荷が高負荷のときには、高速段側や低負荷のときよりも燃料噴射量が多いので、燃料噴射弁５４の作動に要する電力消費量が多くなる。これが為、車速Ｖが基準車速Ｖｂａｓｅ以上で且つバッテリ電圧Ｅが車両の基準電圧Ｅｂａｓｅよりも低くなっているときという条件に加えて、機関負荷が所定負荷よりも高負荷のとき又は変速機が所定の変速段よりも低速段側にあるとき若しくは所定の変速比よりも大きいときに触媒保護制御実行条件が成立したと判定させてもよい。その所定負荷や所定の変速段（又は所定の変速比）については、電力消費量の大きい電動装置９０（空力制御装置９７）の作動によって車両の基本動作に必要なバッテリ１０１の電圧（つまり車両を動かす為の最小限の電圧）が不足するのか否かという観点で実験やシミュレーションを行い、その結果に基づいて設定しておく。
【００６６】
更に、上述した各例示においては作動停止対象の電力消費量の大きい電動装置９０として空力制御装置９７を示したが、そのような電動装置９０としては、車両の基本動作への影響が少なく、電力消費量の大きいものであれば、必ずしも空力制御装置９７のみに限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る排気浄化触媒保護装置は、電力消費量の大きい電動装置の作動によって生じるバッテリの電圧低下を起因とする燃焼不良を回避し、これにより排気浄化装置の触媒の保護を図る技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る排気浄化触媒保護装置の適用される内燃機関の一例について示す図である。
【図２】本発明に係る排気浄化触媒保護装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図３】本発明に係る排気浄化触媒保護装置の動作の他の例を説明するフローチャートである。
【図４】本発明に係る排気浄化触媒保護装置の動作の他の例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１  電子制御装置（ＥＣＵ）
２４  スロットルバルブ
２５  スロットルバルブアクチュエータ
２６  スロットル開度センサ
５４  燃料噴射弁
６１  点火プラグ
７１  排気バルブ
８１  排気通路
８２  排気浄化装置
９０  電動装置
９１  電動パワーステアリング
９２  制動装置
９３  前照灯
９５  カーナビゲーションシステム
９６  音響機器
９７  空力制御装置
１０１  バッテリ
１１１  車速センサ
【図１】
2010024863.tif 000003
【図２】
2010024863.tif 000004
【図３】
2010024863.tif 000005
【図４】
2010024863.tif 000006