(57)【要約】【課題】ＮＯｘ排出量を低減した排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】燃料カット中は、シャッターバルブ４を閉じることで、エンジン９から排出される全排ガスをマイクロ触媒５に導入した後に、床下触媒３に排ガスを導入する。燃料カットが終了し、燃料カットリカバリーを行う場合に、シャッターバルブ４を開いてリッチスパイクを行う。これによって、空燃比がリッチな状態でエンジン９によって発生した排ガスを床下触媒３に直接導入し、床下触媒３の酸素を消費する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガスを浄化する車両の排気ガス浄化装置において、
前記内燃機関から排出された前記排ガスが流れる第１排気通路と、
前記第１排気通路に設けた第１触媒と、
前記第１触媒よりも上流側の前記第１排気通路に設けられ、前記第１排気通路を遮断可能な遮断手段と、
前記遮断手段よりも上流側で第１排気通路から分岐し、前記遮断手段よりも下流側で第１排気通路に合流する第２排気通路と、
前記第２排気通路に設けた第２触媒と、
前記車両の運転状態に基づいて燃料カット開始条件の成立及び燃料カット終了条件の成立を判定する燃料カット判定手段と、
前記燃料カット開始条件が成立して燃料カットを開始する場合に前記遮断手段によって前記第１排気通路を遮断し、前記燃料カット終了条件が成立して燃料カットリカバリーを開始する場合に前記遮断手段によって前記第１排気通路を開く切替手段と、
前記燃料カット終了条件が成立して前記燃料カットリカバリーを開始する場合に前記排ガスの空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイクを行う燃料制御手段と、を備えることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記第１触媒は、ＮＯｘを還元する触媒であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記第２触媒は、酸素を吸蔵する触媒であることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気中の酸素を取り込み、あるいは放出する酸素ストレージ能力を有する触媒を備えた排気ガス浄化装置が特許文献１に開示されている。特許文献１では、燃料カット制御後に空燃比をリッチ（以下、リッチスパイクとする）とすることで、燃料カット制御において触媒にストレージされた酸素を消費し、ＮＯｘの発生を抑制するために触媒の酸素ストレージ量を中間程度にまで減少されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６４７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記発明では、排気ガスが第１触媒と第２触媒とを常に流れるように直列に配置されているので、第１触媒および第２触媒の酸素ストレージ量が最大となった場合に、リッチスパイクを行うことで第１触媒および第２触媒における酸素ストレージ量を中間程度まで減少させる必要がある。リッチスパイクを行っている間は、燃料が比較的多く消費されるために燃費は悪くなり、特に第１触媒および第２触媒の酸素ストレージ量が多い場合にはリッチスパイクを長く行う必要があり、燃費を向上することができない、といった問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、ＮＯｘの発生を抑制し、かつ燃料カット後のリッチスパイクを短くし、燃費を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する車両の排気ガス浄化装置において、内燃機関から排出された排ガスが流れる第１排気通路と、第１排気通路に設けた第１触媒と、第１触媒よりも上流側の第１排気通路に設けられ、第１排気通路を遮断可能な遮断手段と、遮断手段よりも上流側で第１排気通路から分岐し、遮断手段よりも下流側で第１排気通路に合流する第２排気通路と、第２排気通路に設けた第２触媒と、車両の運転状態に基づいて燃料カット開始条件の成立及び燃料カット終了条件の成立を判定する燃料カット判定手段と、燃料カット開始条件が成立して燃料カットを開始する場合に遮断手段によって第１排気通路を遮断し、燃料カット終了条件が成立して燃料カットリカバリーを開始する場合に遮断手段によって第１排気通路を開く切替手段と、燃料カット終了条件が成立して燃料カットリカバリーを開始する場合に排ガスの空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイクを行う燃料制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、燃料カット中に遮断手段によって第１排気通路を遮断することで、内燃機関から排出される全排ガスを第２触媒へ導入した後に第１触媒に導入する。これにより、燃料カット中の排ガスに含まれる酸素を第２触媒にストレージさせ、第１触媒における酸素ストレージ量を少なくする。また、燃料カットリカバリーを行う際には遮断手段によって第１排気通路を開くことで、空燃比をリッチとして発生した排ガスを第２触媒に直接導入する。これにより、第２触媒にストレージされた酸素を素早く消費することができ、リッチスパイクを短くすることができ、ＮＯｘの発生を抑制して燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における排気システムの概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における酸素消費制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の排気システムの概略ブロック図である。
【００１０】
本実施形態の排気システムは、第１排気通路１と、第２排気通路２と、床下触媒（第１触媒）３と、シャッターバルブ（遮断手段）４と、マイクロ触媒（第２触媒）５と、ＥＧＲ配管６と、ＥＧＲバルブ７と、コントローラ８とを備える。
【００１１】
第１排気通路１は、エンジン（内燃機関）９から排出される排ガスを外部へ導く。第１排気通路１は、排ガスの流れ方向の上流側から順にシャッターバルブ４と床下触媒３とを備える。第１排気通路１は、シャッターバルブ４よりも上流の分岐点で第２排気通路２に分岐し、シャッターバルブ４よりも下流の合流点で第２排気通路２と合流する。以下において、分岐点と合流点との間に位置する第１排気通路１をバイパス通路１０と称する。つまり、シャッターバルブ４はバイパス通路１０に設けられる。また、第１排気通路１は、床下触媒３の直上流と直下流に空燃比センサ２０、２１を備える。また、第１排気通路１は、床下触媒３の直上流に排温センサ２２を備える。
【００１２】
シャッターバルブ４は、アクチュエータ（図示せず）によって動作し開閉する。この動作によりバイパス通路１０は開閉する。つまりシャッターバルブ４はバイパス通路１０を遮断可能であり、シャッターバルブ４が開いている場合には排ガスは主にバイパス通路１０を流れ、シャッターバルブ４が閉じている場合には全排ガスは第２排気通路２を流れる。
【００１３】
第２排気通路２は、第１排気通路１から分岐し、エンジン９の近傍を通る通路である。第２排気通路２はマイクロ触媒５を備える。第２排気通路２にはシャッターバルブ４の開閉状態にかかわらず排ガスが流れる。特に、シャッターバルブ４が閉じて、バイパス通路１０が遮断されている場合には、排ガスの全流量が第２排気通路２を流れる。第２排気通路２は、マイクロ触媒５の上流と下流に空燃比センサ２３、２４を備える。また、第２排気通路２は、マイクロ触媒５の上流に排圧センサ２５を備える。
【００１４】
床下触媒３は、エンジン９から比較的遠い第１排気通路１に設けられ、例えば床下に設けられる。床下触媒３は、三元触媒である。三元触媒は、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と酸化窒素（ＮＯｘ）の還元を同時に行って、排ガスを浄化する触媒である。なお、床下触媒３は、三元触媒に限られることはなく、三元触媒と吸蔵型ＮＯｘ触媒とを組み合わせた複数の触媒で構成しても良い。
【００１５】
マイクロ触媒５は、第２排気通路２に設けられ、エンジン９に比較的近い箇所に設けられる。マイクロ触媒５は、三元触媒であり、床下触媒３と同様である。なお、マイクロ触媒５は、酸素をストレージ可能な触媒であれば良い。
【００１６】
ＥＧＲ配管６は、マイクロ触媒５よりも下流側の第２排気通路２とエンジン９の上流側とを連結する。ＥＧＲ配管６はＥＧＲバルブ７を備える。ＥＧＲ配管６は、排ガスの一部をエンジン９の上流側へ供給する。ＥＧＲバルブ７の開度を調整することで、エンジン９の上流側に供給される排ガス量が調整される。
【００１７】
コントローラ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭなどから構成される。ＣＰＵはＲＯＭなどに記憶されたプログラムに基づいて各演算処理を実行する。コントローラ８は、空燃比センサ２０、２１、２３、２４によって検出した信号に基づいて、インジェクタ１１による燃料噴射量、燃料噴射タイミングを制御する。また、コントローラ８はアクチュエータ（図示せず）に指示を与えてシャッターバルブ４を開閉し、床下触媒３の酸素消費制御を行う。
【００１８】
次に本実施形態の床下触媒３の酸素消費制御について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００１９】
ステップＳ１では、運転状態が燃料カット開始条件を満たし、燃料カット制御が開始されたかどうか判定する。燃料カット開始条件は、例えば、走行中にアクセルオフとなり、かつエンジン回転数が所定回転数以上である条件である。燃料カット制御が開始されるとステップＳ２へ進む。また燃料カット制御を行わない場合には本制御を終了する（ステップＳ１が燃料カット判定手段を構成する）。
【００２０】
ステップＳ２では、シャッターバルブ４を閉じる。これにより、バイパス通路１０においては、排ガスの流れが遮断され、全ての排ガスは第２排気通路２へ流れる。第２排気通路２へ流入した排ガスは、マイクロ触媒５を通り、床下触媒３に導入される。これにより、排ガス中の酸素はまずマイクロ触媒５にストレージされる。そして、マイクロ触媒５の酸素が飽和状態となると、排ガス中の酸素は床下触媒３にストレージされる。そのため、床下触媒３の酸素ストレージ量が多くなることを抑制することができる（ステップＳ２が切替手段を構成する）。
【００２１】
ステップＳ３では、運転状態が燃料カット終了条件を満たし、燃料カット制御が終了したかどうかどうか判定する。燃料カット終了条件は、燃料カット中に例えばエンジン回転数が所定値回転数以下になった場合である。燃料カット制御が終了するとステップＳ４へ進む（ステップＳ３が燃料カット判定手段を構成する）。
【００２２】
ステップＳ４では、インジェクタ１１から燃料噴射を再開し、燃料カットリカバリーを行う。ここでは、空燃比を一時的にリッチとするリッチスパイク制御を行う。リッチスパイク制御を行うことで、排ガス中のＨＣ、ＣＯを増加させる（ステップＳ４が燃料制御手段を構成する）。
【００２３】
ステップＳ５では、シャッターバルブ４を開く。これにより、空燃比がリッチとなった状態でエンジン９により発生した排ガスはバイパス通路１０を通り、床下触媒３に直接導入される。リッチスパイク制御により排ガス中に増加したＨＣとＣＯと、床下触媒３の酸素とが反応し、床下触媒３の酸素が消費される（ステップＳ５が切替手段を構成する）。
【００２４】
以上により、床下触媒３の酸素消費制御を終了する。
【００２５】
本発明の実施形態の効果について説明する。
【００２６】
第１排気通路１と、第１排気通路１に設けた床下触媒３と、床下触媒３の上流側の第１排気通路１にシャッターバルブ４と、シャッターバルブ４の上流側で第１排気通路１から分岐し、シャッターバルブ４の下流側で第１排気通路１に合流する第２排気通路２と、第２排気通路２にマイクロ触媒５とを備える。燃料カット制御を行う場合には、シャッターバルブ４を閉じて、全排ガスをマイクロ触媒５へ導入し、排ガス中の酸素をマイクロ触媒５にストレージさせた後に床下触媒３へ導入する。そして、燃料カット制御が終了し、燃料カットリカバリーを行う場合に、シャッターバルブ４を開き、リッチスパイク制御を行う。これにより床下触媒３の酸素ストレージ量の増加を抑制することができ、リッチスパイク制御において素早く床下触媒３の酸素を消費することでき、ＮＯｘの発生を抑制し燃費を向上することができる。また、床下触媒３の触媒容量や床下触媒３で使用する貴金属量を少なくすることができる。
【００２７】
また、リッチスパイク制御によって生じた排ガスを床下触媒３に直接導入することで、リッチスパイク制御において空燃比を過度にリッチとすることなく、床下触媒３の酸素を素早く消費することができ、ＮＯｘの発生を抑制し燃費を向上することができる。また、床下触媒３の触媒容量や床下触媒３で使用する貴金属量を少なくすることができる。
【００２８】
燃料カット制御中に排ガス中に含まれる酸素をマイクロ触媒５によってストレージすることで、リッチスパイク制御において空燃比を過度にリッチとすることなく、床下触媒３の酸素を素早く消費することができ、ＮＯｘの発生を抑制し燃費を向上することができる。また、床下触媒３の触媒容量や床下触媒３で使用する貴金属量を少なくすることができる。
【００２９】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１      第１排気通路
２      第２排気通路
３      床下触媒（第１触媒）
４      シャッターバルブ（遮断手段）
５      マイクロ触媒（第２触媒）
８      コントローラ
９      エンジン（内燃機関）
１０    バイパス通路
１１    インジェクタ
【図１】
2010168943.tif 000003
【図２】
2010168943.tif 000004