(57)【要約】【課題】  Ｆ／Ｃ制御が行われた際に、浄化性能の低下を抑制できる、内燃機関の排気系制御装置を提供する。【解決手段】  排気通路２と、上流触媒３と、下流触媒４と、バイパス通路５と、通路選択部６とを備えた、内燃機関の排気系制御装置１であって、エンジン９への燃料の供給が停止された場合に、通路選択部６にガス経路をバイパス通路５へ選択させ、燃料の供給が開始された際に、燃料の供給停止中における排ガスの流通量が第一流通量ａ未満の場合には、通路選択部６にガス経路を排気通路２へ選択させ、流通量が、第一流通量ａ以上の場合には、通路選択部６にガス経路をバイパス通路５へ選択させてエンジン９へ燃料を増量したリッチ燃料を供給させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が排出する排ガスの排気通路と、前記排気通路上に配された上流触媒と、前記上流触媒より下流の前記排気通路上に配された下流触媒と、前記上流触媒をバイパスするバイパス通路と、前記排ガスを流すガス経路を前記排気通路及びバイパス通路のいずれかへ選択して切換える通路選択手段とを備えた、内燃機関の排気系制御装置であって、
前記内燃機関への燃料の供給が停止された場合に、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記バイパス通路へ選択させ、
前記燃料の供給が開始された際に、前記燃料の供給停止中における前記排ガスの流通量が、第一流通量未満の場合には、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記排気通路へ選択させ、
前記流通量が、前記第一流通量以上の場合には、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記バイパス通路へ選択させて前記内燃機関へ前記燃料を増量したリッチ燃料を供給させること、
を特徴とする内燃機関の排気系制御装置。
【請求項２】
前記燃料の供給が開始された際に、前記流通量が、前記第一流通量よりも大きく設定される第二流通量以上の場合には、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記バイパス通路へ選択させて前記内燃機関へ前記リッチ燃料を供給させ、
前記リッチ燃料の供給量が、第一供給量以上となった場合には、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記排気通路へ選択させ、
前記供給量が、第一供給量よりも大きく設定される第二供給量以上となった場合には、前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行うこと、
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気系制御装置。
【請求項３】
前記燃料の供給が開始された際に、前記流通量が、前記第一流通量以上で、かつ、前記第二流通量未満の場合には、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記バイパス通路へ選択させて前記内燃機関へ前記リッチ燃料を供給させ、
前記リッチ燃料の供給量が、第一供給量以上となった場合には、前記通路選択手段に前記ガス経路を前記排気通路へ選択させ、前記内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行うこと、
を特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気系制御装置。
【請求項４】
前記下流触媒の酸素貯蔵能は、前記上流触媒の酸素貯蔵能よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気系制御装置。
【請求項５】
前記バイパス通路がバイパスする前記排気通路より上流で、前記排気通路上に配された上流酸素量検出手段と、
前記バイパス通路がバイパスする前記排気通路上で、前記上流触媒より下流に配された下流酸素量検出手段とを備えること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気系制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気系制御装置に関し、特に浄化性能を維持する排気系制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気系制御装置として、排ガスの排気通路の上流及び下流に配された触媒と、上流の触媒をバイパスするバイパス通路と、排気通路及びバイパス通路を切換える弁やバルブとを備えた装置が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、Ｆ／Ｃ（フューエルカット）制御が行われた際など排ガスが多量の酸素を含有している状況において、上流の触媒の劣化を防ぐために排気通路からバイパス通路への切換えを上記のバルブを用いて行っている。
【特許文献１】特開平５−３１２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の装置では、バイパス通路への切換えを行うバルブからの排ガスが全く漏れないようにすることは困難であり、バイパス通路への切換えを行っている間でも少量の排ガスが上流の触媒と接触してしまう。このため、Ｆ／Ｃ制御が行われた際、上流の触媒は酸化状態になってストイキ状態を維持できないので、Ｆ／Ｃ制御終了後の浄化性能が低い状態が長時間続いてしまう。
【０００５】
そこで本発明は、Ｆ／Ｃ制御が行われた際に、浄化性能の低下を抑制できる、内燃機関の排気系制御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】
【０００６】
すなわち、本発明に係る内燃機関の排気系制御装置は、内燃機関が排出する排ガスの排気通路と、排気通路上に配された上流触媒と、上流触媒より下流の排気通路上に配された下流触媒と、上流触媒をバイパスするバイパス通路と、排ガスを流すガス経路を排気通路及びバイパス通路のいずれかへ選択して切換える通路選択手段とを備えた、内燃機関の排気系制御装置であって、内燃機関への燃料の供給が停止された場合に、通路選択手段にガス経路をバイパス通路へ選択させ、燃料の供給が開始された際に、燃料の供給停止中における排ガスの流通量が、第一流通量未満の場合には、通路選択手段にガス経路を排気通路へ選択させ、流通量が、第一流通量以上の場合には、通路選択手段にガス経路をバイパス通路へ選択させて内燃機関へ燃料を増量したリッチ燃料を供給させること、を特徴とする。
【０００７】
本発明では、排ガスの流通量が第一流通量未満の場合には、下流触媒の浄化性能の低下度合は小さく、上流触媒の浄化性能はほとんど低下していないので、排気通路へ選択させることで、下流触媒の浄化性能を回復させることができる。また、排ガスの流通量が第一流通量以上の場合には、バイパス通路へ選択させて内燃機関へリッチ燃料を供給させることで、まず下流触媒の浄化性能を回復させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【０００８】
また、燃料の供給が開始された際に、流通量が、第一流通量よりも大きく設定される第二流通量以上の場合には、通路選択手段にガス経路をバイパス通路へ選択させて内燃機関へリッチ燃料を供給させ、リッチ燃料の供給量が、第一供給量以上となった場合には、通路選択手段にガス経路を排気通路へ選択させ、供給量が、第一供給量よりも大きく設定される第二供給量以上となった場合には、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行うのが好ましい。
【０００９】
これにより、排ガスの流通量が、第二流通量以上の場合には、上流及び下流触媒の浄化性能の低下度合が大きいので、まずバイパス通路へ選択させて内燃機関へリッチ燃料を供給させ、リッチ燃料の供給量が第一供給量以上となった場合には、下流触媒の浄化性能の回復を完了させることができる。次に、排気通路へ選択させ、リッチ燃料の供給量が第二供給量以上となった場合には、上流触媒の浄化性能の回復を完了させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、燃料の供給が開始された際に、流通量が、第一流通量以上で、かつ、第二流通量未満の場合には、通路選択手段にガス経路をバイパス通路へ選択させて内燃機関へリッチ燃料を供給させ、リッチ燃料の供給量が、第一供給量以上となった場合には、通路選択手段にガス経路を排気通路へ選択させ、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行うのも好ましい。
【００１１】
これにより、排ガスの流通量が、第一流通量以上で第二流通量未満の場合には、下流触媒の浄化性能の低下度合が大きいので、まずバイパス通路へ選択させて内燃機関へリッチ燃料を供給させ、リッチ燃料の供給量が第一供給量以上となった場合には、下流触媒の浄化性能の回復を完了させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【００１２】
また、下流触媒の酸素貯蔵能は、上流触媒の酸素貯蔵能よりも小さいのが好ましい。このため、下流触媒の酸素貯蔵能を上流触媒の酸素貯蔵能と同等以上にする場合よりも、下流触媒の浄化性能をより短時間で向上させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【００１３】
また、バイパス通路がバイパスする排気通路より上流で、排気通路上に配された上流酸素量検出手段と、バイパス通路がバイパスする排気通路上で、上流触媒より下流に配された下流酸素量検出手段とを備えるのが好ましい。これにより、排ガス内の酸素量を検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｆ／Ｃ制御が行われた際に、浄化性能の低下を抑制できる、内燃機関の排気系制御装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１に、本実施形態に係る排気系制御装置の構成概略図を示す。
【００１７】
本実施形態に係る排気系制御装置１は、図１に示すように、車両に搭載される内燃機関であるエンジン９が排出する排ガスの浄化を行う装置である。排気通路２上には、上流触媒３が配置されている。また、上流触媒３の上流側の排気通路２と下流側の排気通路２とを接続することによってバイパスするバイパス通路５が設けられている。このバイパス通路５は、バイパス通路５の流入部５ａで排気通路２と分岐しており、バイパス通路５の流出部５ｂで排気通路２と合流している。流出部５ｂの下流側の排気通路２上には、下流触媒４が配置されている。
【００１８】
下流触媒４の酸素貯蔵能は、上流触媒３の酸素貯蔵能よりも小さい。これにより、下流触媒４は、上流触媒３よりも、酸化により浄化性能が低下しやすいが、還元により浄化性能が向上しやすいので素早く浄化性能を回復することができる。本実施形態では、上流触媒３よりも下流触媒４の方の還元をまず先に行うことにより、下流触媒４の浄化性能をまず先に素早く回復させている。
【００１９】
また、流入部５ａの下流側であるとともに上流触媒３の上流側には第一弁６ａが配置され、バイパス通路上には第二弁６ｂが配置されている。第一弁６ａ及び第二弁６ｂは、通路選択部（通路選択手段）６を構成し、連動して動作することにより、排ガスが流されるガス経路を、排気通路２及びバイパス通路５のいずれかへ選択して切換える。
【００２０】
また、流入部５ａの上流側には上流酸素検出部（上流酸素量検出手段）７ａが配置され、上流触媒３の下流側であるとともに流出部５ｂの上流側には下流酸素検出部（下流酸素量検出手段）７ｂが配置されている。上流酸素検出部７ａ及び下流酸素検出部７ｂは、それぞれの近傍を流通する排ガスの流通量と、排ガス内の酸素量とを検出する。
【００２１】
また、排気系制御装置１は、装置全体の制御を行うＥＣＵ（電子制御装置）８を備える。ＥＣＵ８は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ８は、通路選択部６の切換えや、エンジン９への燃料供給等の制御を行う。より詳しくは、燃料が増量されたリッチ燃料のエンジン９への供給の開始及び停止等の制御を行う。また、上流酸素検出部７ａ及び下流酸素検出部７ｂにより検出された酸素量に基づいて、エンジン９の空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制御（以下、必要に応じて「Ｆ／Ｂ制御」という）を行う。また、リッチ燃料の供給量の積算と、上流酸素検出部７ａや下流酸素検出部７ｂにより検出された、排ガスの流通量や排ガス内の酸素量の積算とを行う。
【００２２】
次に、本実施形態に係る排気系制御装置１の動作について説明する。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る排気系制御装置１の動作を示すフローチャートである。この図２における制御処理は、ＥＣＵ８により所定時間ごとに繰り返し実行される。
【００２４】
まず図２のＳ１に示すように、エンジン９への燃料の供給が停止されていないかどうか、すなわち、Ｆｕｅｌ／Ｃｕｔ中（以下、燃料供給の停止中は、必要に応じて「Ｆ／Ｃ中」という）でないかどうかが判断される。この判断は、内燃機関への燃料供給を制御するＥＣＵ８の出力に基づいて行われる。このＳ１にてＦ／Ｃ中であると判断された場合は、第一弁６ａが閉められ（Ｓ５）、第二弁６ｂが開けられる（Ｓ６）。これにより、排ガスが流されるガス経路として、バイパス通路５が選択されたことになる。この結果、排ガスはバイパス通路５を流通することになり、上流触媒３の酸化による浄化性能の低下が防止される。ただし、第一弁６ａからは、排ガスが多少漏れてしまうので、上流触媒３も多少酸化されてしまう。
【００２５】
一方、Ｓ１にてＦ／Ｃ中でないと判断された場合、すなわち、エンジン９への燃料供給が開始された場合に、制御モードが０ではないかどうかが判断される（Ｓ２）。なお、制御モードとは、第一及び第二弁の開閉によるガス経路の選択や、燃料が増量されたリッチ燃料のエンジン９への供給の開始及び停止等の制御方法の種類を示し、制御モードには０、１、及び２の３種類がある。
【００２６】
ここで、制御モードが０を示す場合は、上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態の際に行われる制御方法を示す。より具体的には、エンジン９の空燃比が理論空燃比となるように、ＥＣＵ８によるＦ／Ｂ制御を行うことを示す。また、制御モードが１を示す場合は、下流触媒４の浄化性能は低下しているものの上流触媒３はストイキ状態の際に行われる制御方法を示す。より具体的には、ガス経路としてバイパス通路５を選択し、リッチ燃料のエンジン９への供給の開始を行うことにより、下流触媒４の還元を行う。また、制御モードが２を示す場合は、上流触媒３及び下流触媒４の浄化性能が低下している状態の際に行われる制御方法を示す。より具体的には、まず、ガス経路としてバイパス通路５を選択し、リッチ燃料のエンジン９への供給の開始を行うことにより、下流触媒４の還元を行う。次に、ガス経路として排気通路２を選択し、リッチ燃料のエンジン９への供給の開始を行うことにより、上流触媒３の還元を行う。
【００２７】
Ｓ２にて制御モードが０であると判断された場合、すなわち、上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態の場合に、Ｆ／Ｂ制御を行う（Ｓ１１）。より具体的には、Ｆ／Ｃ中における排ガスの流通量（すなわち、排ガス内の酸素量）が第一流通量（以下、この値をａとする）未満である場合、制御モードは０となる。この場合、Ｆ／Ｃ中における第一弁６ａからの排ガス漏れによる上流触媒３の酸化度合が小さく、上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態である。よって、第一弁６ａが開けられ（Ｓ１２）、第二弁６ｂが閉められる（Ｓ１３）ことにより、ガス経路として排気通路２が選択され、Ｆ／Ｂ制御が行われる。
【００２８】
一方、Ｓ２にて制御モードが０でないと判断された場合、すなわち、制御モードが１または２である場合に、制御モードが１であるかどうかが判断される（Ｓ３）。Ｓ３にて制御モードが１であると判断された場合、すなわち、下流触媒４の浄化性能は低下しているものの上流触媒３はストイキ状態の場合に、燃料が増量されたリッチ燃料のエンジン９への供給を行う（Ｓ４）。より具体的には、Ｆ／Ｃ中における排ガスの流通量が、第一流通量ａ以上であるとともに、第一流通量ａよりも大きく設定される第二流通量（以下、この値をｂとする）未満の場合、制御モードは１となる。この場合、Ｆ／Ｃ中における第一弁６ａからの排ガス漏れによる上流触媒３の酸化度合は小さいものの、下流触媒４の酸化度合が大きい。よって、第一弁６ａが閉められ（Ｓ５）、第二弁６ｂが開けられる（Ｓ６）ことにより、ガス経路としてバイパス通路５が選択され、上記のリッチ燃料のエンジン９への供給の開始を行う。これにより、下流触媒４が還元される。
【００２９】
また、Ｓ３にて制御モードが１ではないと判断された場合、すなわち、制御モードが２であり、上流触媒３及び下流触媒４の浄化性能が低下している状態の場合に、燃料が増量されたリッチ燃料のエンジン９への供給を行う（Ｓ７）。より具体的には、Ｆ／Ｃ中における排ガスの流通量が、第二流通量ｂ以上の場合、制御モードは２となる。この場合、Ｆ／Ｃ中における第一弁６ａからの排ガス漏れによる上流触媒３の酸化度合が大きく、また、下流触媒４の酸化度合も大きい。よって、ガス経路としてバイパス通路５が選択されたまま、上記のリッチ燃料の供給の開始を行い、ＥＣＵ８により積算されたリッチ燃料の積算供給量Ｇａｓｕｍが、第一供給量（以下、この値をαとする）未満であるかどうかが判断される（Ｓ８）。
【００３０】
Ｓ８にて、積算供給量Ｇａｓｕｍがまだ第一供給量α未満であると判断された場合、すなわち、まだ下流触媒４の還元が完了していない場合には、第一弁６ａが閉められ（Ｓ９）、第二弁６ｂが開けられる（Ｓ１０）。これにより、ガス経路としてバイパス通路５が選択されたまま、上記のリッチ燃料の供給を継続する。この結果、下流触媒４の還元が行われる。
【００３１】
また、Ｓ８にて、積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上であると判断された場合、すなわち、下流触媒４の還元が完了した場合には、第一弁６ａが開けられ（Ｓ１２）、第二弁６ｂが閉められる（Ｓ１３）。これにより、ガス経路として排気通路２が選択され、上記のリッチ燃料の供給が継続される。この結果、次に上流触媒３の還元が行われる。なお、上流触媒３の還元が完了すると、後述のように、制御モードが０として設定される。このため、上述のように、Ｆ／Ｂ制御が行われるようになる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る排気系制御装置１の制御モードの変更設定について説明する。
【００３３】
図３は、本実施形態に係る排気系制御装置１の制御モードの変更を示すフローチャートである。この図３における制御処理は、ＥＣＵ８により所定時間ごとに繰り返し実行される。また、制御モードは、０として初期設定されている。
【００３４】
まず図３のＳ２１に示すように、Ｆ／Ｃ中であるかどうかが判断される（Ｓ２１）。この判断は、エンジン９への燃料供給を制御するＥＣＵ８の出力に基づいて行われる。このＳ２１にてＦ／Ｃ中であると判断された場合に、Ｆ／Ｃ中における排ガスの流通量の積算を開始する（Ｓ２２）とともに、燃料供給が開始された場合の積算供給量Ｇａｓｕｍの値をクリアして初期化状態にする（Ｓ２３）。なお、すでに排ガスの流通量の積算が開始された状態において、再度Ｓ２２に到達した場合は、積算を継続する。次に、上記の排ガスの流通量の積算である積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第一流通量ａ以上であるかどうかが判断される（Ｓ２４）。積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第一流通量ａ未満である場合は、Ｆ／Ｃ中における第一弁６ａからの排ガス漏れによる上流触媒３の酸化度合が小さく、上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態である。このため、制御モードは０のままである。
【００３５】
Ｓ２４にて積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第一流通量ａ以上であると判断された場合、少なくとも下流触媒４の浄化性能は低下しているため、制御モードはまず１に設定され（Ｓ２５）、次に、積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第二流通量ｂ以上であるかどうかが判断される（Ｓ２６）。積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第二流通量ｂ未満である場合は、上流触媒３の酸化度合は小さいために、制御モードは１に決定して設定される。一方、積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第二流通量ｂ以上である場合は、下流触媒４に加えて上流触媒３の酸化度合も大きいために、制御モードは２に決定して設定される（Ｓ２７）。
【００３６】
Ｓ２１にてＦ／Ｃ中でないと判断された場合、すなわち、エンジン９への燃料供給が開始された場合に、燃料供給が開始された場合の積算供給量Ｇａｓｕｍの積算を開始する（Ｓ２８）とともに、Ｆ／Ｃ中における積算流通量ＦＣｇａｓｕｍの値をクリアして初期化状態にする（Ｓ２９）。なお、すでにリッチ燃料の供給量の積算が開始された状態において、再度Ｓ２８に到達した場合は、積算を継続する。次に、上記のように設定された制御モードが０ではないかどうかが判断される（Ｓ３０）。制御モードが０である場合は、上流触媒３及び下流触媒４の酸化度合が小さいために、特に処理は行われず、制御モードは０のままである。
【００３７】
Ｓ３０にて制御モードが０ではないと判断された場合、制御モードが１であるかどうかが判断される（Ｓ３１）。制御モードが１である場合は、下流触媒４の浄化性能は低下しているものの上流触媒３はストイキ状態である。次に、積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上であるかどうかが判断される（Ｓ３２）。これにより、浄化性能が低下していた下流触媒４の還元が完了したかどうかが判断される。積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α未満である場合は、下流触媒４の還元は完了していないため、制御モードは１のままであり、引き続き下流触媒４の還元が行われる。一方、積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上である場合は、下流触媒４の還元は完了しているため、制御モードは０に設定される（Ｓ３３）。
【００３８】
Ｓ３１にて制御モードが１ではないと判断された場合、すなわち、制御モードが２であると判断された場合は、上流触媒３及び下流触媒４の浄化性能が低下している状態である。この場合、積算供給量Ｇａｓｕｍが、第一供給量αよりも大きく設定される第二供給量（以下、この値をβとする）以上であるかどうかが判断される（Ｓ３４）。これにより、浄化性能が低下していた上流触媒３及び下流触媒４の還元が完了したかどうかが判断される。積算供給量Ｇａｓｕｍが第二供給量β未満である場合は、上流触媒３及び下流触媒４の還元は完了していないため、制御モードは２のままであり、引き続き上流触媒３及び下流触媒４の還元が行われる。一方、積算供給量Ｇａｓｕｍが第二供給量β以上である場合は、上流触媒３及び下流触媒４の還元は完了しているため、制御モードは０に設定される（Ｓ３５）。
【００３９】
次に、Ｆ／Ｃ中における本装置の浄化性能について説明する。
【００４０】
図４は、第一弁及び第二弁の開閉制御を行った場合の、本装置全体としての浄化性能の時間変化と、上流及び下流触媒の酸素吸蔵量の時間変化と、排ガスの積算流通量ＦＣｇａｓｕｍの時間変化と、を示すグラフである。
【００４１】
図４に示すように、Ｆ／Ｂ制御中は、第一弁６ａが開けられ、第二弁６ｂが閉められている。すなわち、ガス経路として排気通路２が選択されている。また、Ｆ／Ｃ中に切換えられた際、第一弁６ａが閉められ、第二弁６ｂが開けられている。すなわち、ガス経路としてバイパス通路５が選択されている。
【００４２】
Ｆ／Ｂ制御中の状態からＦ／Ｃ中の状態に切換えた場合、図４（ＩＶ）に示すように、排ガスの流通量の積算である積算流通量ＦＣｇａｓｕｍは、単位時間あたり略一定の流通量で増加する。
【００４３】
ここで、Ｆ／Ｂ制御中の状態からＦ／Ｃ中の状態に切換えると同時にバイパス通路５をガス経路として選択した場合、図４（ＩＩＩ）に示すように、下流触媒４が酸化され始める。下流触媒４は、上流触媒３よりも酸素貯蔵能が小さいため浄化性能が低下しやすく、短時間で酸素吸蔵量が最大値（Ｍａｘ）に達してしまう。ここで、下流触媒４の酸素吸蔵量が最大値に達する場合の積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが、第一流通量ａとなる。
【００４４】
次に、上流触媒３が酸化された後で、図４（ＩＩ）に示すように、上流触媒３が酸化され始める。上流触媒３は、下流触媒４よりも酸素貯蔵能が大きいため浄化性能が低下しにくく、酸素吸蔵量が最大値に達するまでには長時間かかる。すなわち、還元するのに必要な時間は長いものの、高い浄化性能を長時間維持することができる。ここで、上流触媒３の酸素吸蔵量が最大値に達する場合の積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが、第二流通量ｂとなる。
【００４５】
次に、本装置の浄化性能は、図４（Ｉ）に示すように、上流触媒３及び下流触媒４の酸素吸蔵量が最大値に達してしまった際に、本装置の浄化性能は無くなってしまう。
【００４６】
次に、制御モードが０の場合における本装置の浄化性能について説明する。すなわち、上流及び下流触媒がストイキ状態を保つ場合について説明する。
【００４７】
図５は、制御モードが０の場合において第一及び第二弁の開閉制御を行った場合の、上流及び下流触媒の酸素吸蔵量の時間変化及びリッチ燃料の供給を示すグラフである。
【００４８】
図５に示すように、Ｆ／Ｂ制御中は、第一弁６ａが開けられ、第二弁６ｂが閉められている。すなわち、ガス経路として排気通路２が選択されている。また、Ｆ／Ｃ中の状態に切換えられた際、第一弁６ａが閉められ、第二弁６ｂが開けられている。すなわち、ガス経路としてバイパス通路５が選択されている。
【００４９】
Ｆ／Ｂ制御中の状態からＦ／Ｃ中の状態に切換えてすぐに再度Ｆ／Ｂ制御中の状態に切換えた場合、図５（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に示すように、上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態なので、リッチ燃料の供給は行われない（ＯＦＦ）。上流触媒３はほとんど酸化されておらず、また、Ｆ／Ｃ中に酸化された下流触媒４の酸化度合は小さいため、Ｆ／Ｂ制御中に下流触媒４の酸素吸蔵量を漸次的に減少させた後に、Ｆ／Ｃ中の状態に切換わる直前の酸素吸蔵量に戻すことができる。
【００５０】
次に、制御モードが１の場合における本装置の浄化性能について説明する。すなわち、下流触媒４は酸化されているものの、上流触媒はストイキ状態を保つ場合について説明する。
【００５１】
図６は、制御モードが１の場合において第一及び第二弁の開閉制御を行った場合の、上流及び下流触媒の酸素吸蔵量の時間変化及びリッチ燃料の供給を示すグラフである。
【００５２】
図６に示すように、Ｆ／Ｂ制御中及びリッチ燃料の供給中は、第一弁６ａが開けられ、第二弁６ｂが閉められている。すなわち、ガス経路として排気通路２が選択されている。また、Ｆ／Ｃ中の状態に切換えられた際、第一弁６ａが閉められ、第二弁６ｂが開けられている。すなわち、ガス経路としてバイパス通路５が選択されている。
【００５３】
Ｆ／Ｂ制御中の状態からＦ／Ｃ中の状態に切換えた場合、図６（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に示すように、下流触媒４が先に酸化され始めて酸素吸蔵量が最大値に達してしまう。次に、上流触媒３が酸化され始めるがストイキ状態を保っている間に、リッチ燃料の供給を開始し（ＯＮ）、下流触媒４の還元を行う。積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上となったところで、上流触媒３に加えて下流触媒４もストイキ状態になる。この際に、Ｆ／Ｂ制御中の状態に切換えて、ガス経路として排気通路２を選択する。上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態なので、Ｆ／Ｂ制御中に上流触媒３及び下流触媒４の酸素吸蔵量を漸次的に減少させた後に、Ｆ／Ｃ中の状態に切換わる直前の酸素吸蔵量に戻すことができる。
【００５４】
次に、制御モードが２の場合における本装置の浄化性能について説明する。すなわち、上流及び下流触媒が酸化されている場合について説明する。
【００５５】
図７は、制御モードが２の場合において第一及び第二弁の開閉制御を行った場合の、上流及び下流触媒の酸素吸蔵量の時間変化及びリッチ燃料の供給を示すグラフである。
【００５６】
図７に示すように、Ｆ／Ｃ中及び積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α未満である間は、第一弁６ａが閉められ、第二弁６ｂが開けられている。すなわち、ガス経路としてバイパス通路５が選択されている。また、Ｆ／Ｂ制御中及び積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上で第二供給量β未満である間は、第一弁６ａが開けられ、第二弁６ｂが閉められている。すなわち、ガス経路として排気通路２が選択されている。
【００５７】
Ｆ／Ｂ制御中の状態からＦ／Ｃ中の状態に切換わって継続した場合、図７（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に示すように、上流触媒３及び下流触媒４ともに酸化されて酸素吸蔵量が最大値（Ｍａｘ）に達している。この際に、リッチ燃料の供給を開始し（ＯＮ）、下流触媒４の還元を行う。積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上となったところで、下流触媒４はストイキ状態になる。次に、ガス経路として排気通路２を選択して引き続きリッチ燃料の供給を行う（ＯＮ）ことにより、上流触媒３の還元を行う。積算供給量Ｇａｓｕｍが、第一供給量αより大きく設定された第二供給量β以上となったところで、下流触媒４に加えて上流触媒３もストイキ状態になる。この際に、Ｆ／Ｂ制御中に切換える。上流触媒３及び下流触媒４がストイキ状態なので、Ｆ／Ｂ制御中に上流触媒３及び下流触媒４の酸素吸蔵量を漸次的に減少させた後に、Ｆ／Ｃ中の状態に切換わる直前の酸素吸蔵量に戻すことができる。
【００５８】
次に、各所定値、すなわち、第一及び第二流通量と第一及び第二供給量との算出方法を説明する。
【００５９】
図８は、触媒の劣化度に応じて変化する、第一及び第二流通量と第一及び第二供給量とを示すグラフである。縦軸が各所定値の大きさを表す。また、横軸が触媒の劣化度の大きさを表し、左側ほど触媒は新品の状態に近く、右側ほど触媒の劣化度が大きい。
【００６０】
第一流通量ａ、第二流通量ｂ、第一供給量α、及び第二供給量βの各所定値は、触媒の劣化度が小さい領域では、各値は比較的大きい。また、触媒の劣化度が大きくなるほど、各値は比較的小さくなる。触媒の劣化度が大きい領域では、各値は、劣化度の変化に対しての変化度合は殆ど無くなる。また、どの触媒の劣化度においても、第二流通量ｂ、第二供給量β、第一供給量α、第一流通量ａ、の順に大きい大小関係が存在している。このように、各値は、触媒の劣化度に応じて変化するので、劣化度に応じて設定しなおす必要がある。
【００６１】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、単位時間当たり一定の量のリッチ燃料がエンジン９に供給される場合は、積算供給量Ｇａｓｕｍの代わりに、供給される時間の長さである供給時間を用いてもよい。また、積算流通量ＦＣｇａｓｕｍについても同様に、流通時間を用いてもよい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係る排気系制御装置１によれば、排ガスの積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第一流通量ａ未満の場合には、通路選択部６にガス経路を排気通路２へ選択させるため、浄化性能を維持することができる。また、積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが第一流通量ａ以上の場合には、バイパス通路５へ選択させてエンジン９へリッチ燃料を供給させるため、まず下流触媒４の浄化性能を回復させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが、第二流通量ｂ以上の場合には、通路選択部６にガス経路をバイパス通路５へ選択させてエンジン９へリッチ燃料を供給させる。このため、まず下流触媒４の浄化性能を回復させることができる。また、リッチ燃料の積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上となった場合には、通路選択部６にガス経路を排気通路２へ選択させるため、下流触媒４の浄化性能の回復後、上流触媒３の浄化性能の回復を開始させることができる。また、積算供給量Ｇａｓｕｍが、第二供給量β以上となった場合には、内燃機関の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を行う。このため、上流触媒３の浄化性能の回復を完了させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【００６４】
また、積算流通量ＦＣｇａｓｕｍが、第一流通量ａ以上かつ第二流通量ｂ未満の場合には、通路選択部６にガス経路をバイパス通路５へ選択させてエンジン９へリッチ燃料を供給させる。このため、まず下流触媒４の浄化性能の回復を開始させることができる。また、積算供給量Ｇａｓｕｍが第一供給量α以上となった場合には、通路選択部６にガス経路を排気通路２へ選択させるため、下流触媒４の浄化性能の回復を完了させることができる。この結果、Ｆ／Ｃ制御が行われた際の浄化性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態の排気系制御装置の構成概略図である。
【図２】排気系制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】排気系制御装置の制御モードの変更を示すフローチャートである。
【図４】浄化性能、酸素吸蔵量、及び排ガスの積算流通量の時間変化を示すグラフである。
【図５】制御モードが０の場合における、酸素吸蔵量の時間変化及びリッチ燃料の供給を示すグラフである。
【図６】制御モードが１の場合における、酸素吸蔵量の時間変化及びリッチ燃料の供給を示すグラフである。
【図７】制御モードが２の場合における、酸素吸蔵量の時間変化及びリッチ燃料の供給を示すグラフである。
【図８】触媒の劣化度に応じて変化する、第一及び第二流通量と第一及び第二供給量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１…排気系制御装置、２…排気通路、３…上流触媒、４…下流触媒、５…バイパス通路、５ａ…流入部、５ｂ…流出部、６…通路選択部、６ａ…第一弁、６ｂ…第二弁、７ａ…上流酸素検出部、７ｂ…下流酸素検出部、８…ＥＣＵ、９…エンジン。
【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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