(57)【要約】【課題】この発明は触媒バイパスシステムを採用する内燃機関の排気浄化装置に関し、燃料カット回復時に開閉弁の遅延により、排気ガスが未浄化のまま大気中に放出されることがないよう制御する事を目的とする。【解決手段】高速高負荷の運転状態ではなく、減速燃料カット中であって、触媒バイパスシステムの下流触媒が活性化していない状態である場合には、触媒バイパスシステムの上流触媒に一部排気ガスが通過するように開閉弁の開度をエンジン回転数に応じて制御する。【選択図】図７
2008280901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が排出する排気ガスの排気通路上に配置された上流触媒と下流触媒と、
前記上流触媒を有する排気通路である上流触媒側通路と、
前記上流触媒を迂回するバイパス路と、
前記上流触媒に流入する前記排気ガスの流量を調整する開閉弁とを備え、
減速燃料カット後、燃料の供給が再開された場合に、
前記開閉弁を制御して前記排気ガスが前記上流触媒側通路を通るように変更する燃料供給再開時切替制御をする
内燃機関の排気浄化装置において、
減速燃料カット開始から前記燃料供給再開時切替制御が行われる期間に
エンジン回転数に応じて
前記上流触媒に流入する前記排気ガスの流量を制御する上流触媒流量制御を行う
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記下流触媒が活性化いないことを判定する活性化判定手段を更に備え、
前記下流触媒が活性化していないと判定した時に
前記上流触媒流量制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
エンジン回転数が大きくなるに従い
前記上流触媒に流入する前記排気ガスの流量が少なくなるよう制御し、
エンジン回転数が減速燃料カットから復帰するエンジン回転数に近づくにしたがって
前記上流触媒に流入する前記排気ガスの流量が多くなるよう制御する
前記上流触媒流量制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至２の何れか一項記載内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒を用いて内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化装置に関し、特に排気通路に複数の触媒を直列に設置したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置として排気通路に２つの触媒を直列に設置し、さらに上流の触媒を迂回するバイパス路と、バイパス路と触媒側通路とに流入する排気ガスの流量を調整する開閉弁を備え、触媒温度が所定温度未満では上流触媒に排気を流して当該上流触媒を早期に活性化させ、触媒温度が所定温度以上では、バイパス路を介して上流触媒を迂回させて直接下流触媒に排気を流し、上流触媒の熱劣化を抑制するものが知られている。
【０００３】
この構成において燃料カット時の開閉弁の制御に関する技術が知られている(例えば特許文献１)。より詳細には高温で高酸素濃度の排気ガス(空気)が触媒に流入すると、残存していた未反応のＨＣ、ＣＯと酸素が反応する事で発生する反応熱により、触媒が異常に高温になって触媒が熱劣化するおそれがあり、これを防止するために燃料カットに移行する時に排気ガス(空気)が触媒を迂回するように開閉弁を制御する。また熱劣化を抑制するために、触媒を冷却するなどの技術についても知られている。
【０００４】
特許文献２には特許文献１に開示されている技術に加えて、下流触媒に過剰に吸蔵された酸素を脱離させるために、燃料カット時に触媒に流入した排気ガスの累積量に応じて燃料カット復帰時にリッチな燃料を供給する技術が示されている。
【０００５】
特許文献３には燃料カット時に上流触媒の活性化温度を保つため、流入する排気ガス(空気)が上流触媒を迂回するよう開閉弁を制御する技術が示されている。つまり、残存していた未反応のＨＣ、ＣＯが反応してしまった後に、温度の低い排気ガス(空気)が上流触媒に流れ込んでしまうと、上流触媒が冷却されて活性化温度を下回るおそれがあるためである。上流触媒の活性化温度を保つために排気ガスの温度を直接あるいは間接的に検出して、開閉弁の開度を制御するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平５-３１２０３１号公報
【特許文献２】特開２００６-１４４５９４号公報
【特許文献３】特開平６-３４６７２４号公報
【特許文献４】特開２０００-２８２８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、開閉弁を切替える際、動作の遅延が発生することが、例えば特許文献４に示されている。より詳しく言うと、燃料カット復帰時に開閉弁を切替えてバイパス路から触媒側通路に排気ガスの流路を切替える燃料供給再開時切替制御を行う場合、開閉弁の切替動作には遅延が発生する。これにより燃料の燃焼が行われた排気ガスが意図せずバイパス路に流入し、下流触媒が活性化しておらず下流触媒において排気ガスを浄化することができない場合には、未浄化の排気ガスが大気中に排出されてしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料カット復帰時において、排気ガスをより好適に浄化することができるように排気浄化装置を制御する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項1に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの排気通路上に配置された上流触媒と下流触媒と、上流触媒を有する排気通路である上流触媒側通路と、上流触媒を迂回するバイパス路と、上流触媒に排気ガスが流入する流量を調整する開閉弁とを備え、減速燃料カット後、燃料の供給が再開された場合に、開閉弁を制御して排気ガスが上流触媒側通路を通るように変更する燃料供給再開時切替制御をする内燃機関の排気浄化装置において、減速燃料カット開始から燃料供給再開時切替制御が行われる期間にエンジン回転数に応じて上流触媒に流入する排気ガスの流量を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る内燃機関の排気浄化装置は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置であって、下流触媒が活性化していない時に、減速燃料カット開始から燃料供給再開時切替制御が行われる期間にエンジン回転数に応じて上流触媒に流入する排気ガスの流量を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る内燃機関の排気浄化装置は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置であって、エンジン回転数が大きくなるに従い上流触媒に流入する排気ガスの流量が小さくなるよう制御し、エンジン回転数が減速燃料カットから復帰するエンジン回転数である減速燃料カット閾値Neに近づくにしたがって上流触媒に流入する排気ガスの流量が大きくなるよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明においては、減速燃料カットから復帰して燃料の供給が再開した時に、排気ガスが下流触媒を通過し、未浄化排気ガスが大気中に排出されてしまうことを抑制し、排気ガスをより好適に浄化することが出来る。
【００１３】
請求項２記載の発明においては、減速燃料カットから復帰して燃料の供給が再開した時に、排気ガスが活性化していない下流触媒を通過し、未浄化排気ガスが大気中に排出されてしまうことを抑制し、排気ガスをより好適に浄化することが出来る。
【００１４】
請求項３記載の発明においては、十分短い時間内に燃料供給再開時切替制御が行われないと予見できる場合や、下流触媒が活性化状態である場合には、上流触媒が熱劣化する事を抑え、上流触媒が冷却されて活性化温度を下回る事を防ぐ事ができる。一方、十分短い時間内に燃料供給再開時切替制御が行われる事が予見できる場合には、燃料供給再開時切替制御が行われた際に発生する開閉弁の動作の遅延を小さくする事で、排気ガスをより好適に浄化することが出来る。
【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】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００１７】
図１に示す内燃機関は、４サイクルの４気筒内燃機関１である。この内燃機関１には、吸気枝管２が接続され、吸気枝管２の各枝管は、図示しない吸気ポートを介して各気筒の燃焼室と連通している。
【００１８】
吸気枝管２は、サージタンク３に接続され、このサージタンク３は、吸気管４を介してエアクリーナボックス５に接続されている。吸気管４には、図示しないアクセルペダルと連動して、吸気管４内を流れる吸気流量を調節するスロットル弁６が設けられ、このスロットル弁６には、スロットル弁６の開度に応じた電気信号を出力するスロットルポジションセンサ７が取り付けられている。
【００１９】
吸気管４には、吸気管４内を流れる吸入空気質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ８が取り付けられ、サージタンク３には、サージタンク３内の圧力に応じた電気信号を出力するバキュームセンサ２４が取り付けられている。
【００２０】
また、吸気枝管２の各枝管には、燃料噴射弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ(以下、燃料噴射弁１０と総称する)が取り付けられ、これらの燃料噴射弁１０は、燃料分配管９と接続されている。燃料分配管９は、図示しない燃料ポンプより圧送された燃料を各燃料噴射弁１０に分配するものである。
【００２１】
各燃料噴射弁１０には、駆動回路１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ(以下、駆動回路１１と総称する)が取り付けられ、これら駆動回路１１からの駆動電流が燃料噴射弁１０に印加されると、燃料噴射弁１０が開弁して燃料分配管９より供給された燃料が各気筒の吸気ポートへ向けて噴射されるようになっている。
【００２２】
一方、内燃機関１には、排気枝管１２が接続され、その排気枝管１２の各枝管が図示しない排気ポートを介して各気筒の燃焼室と連通している。排気枝管１２は、排気管１３に接続され、この排気管１３は、下流にて図示しないマフラに接続されている。
【００２３】
排気管１３の途中には、本発明にかかる排気浄化を目的とした触媒としての三元触媒である上流触媒１６が上流触媒側通路１５上に設けられている。上流触媒側通路１５には排気流入部１５ａと排気流出部１５ｂがあり、排気流入部１５ａと排気流出部１５ｂとの間に上流触媒１６が位置する。この上流触媒１６は、排気の流れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成されたコージェライトからなるセラミック担体と、セラミック担体の表面にコーティングされた触媒層とから構成され、触媒層は、例えば、多数の細孔を有する多孔質のアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)の表面に白金−ロジウム(Ｐｔ−Ｒｈ)系の貴金属触媒物質を担持させて構成される。
【００２４】
上流触媒１６は、所定温度以上の時に活性化し、流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍にあると、排気に含まれる炭化水素(ＨＣ)及び一酸化炭素(ＣＯ)を排気中の酸素Ｏ２と反応させてＨ２Ｏ及びＣＯへ酸化すると同時に、排気中のＮＯXを排気中のＨＣ及びＣＯと反応させてＨ２Ｏ、ＣＯ、Ｎ２へ還元する。
【００２５】
上流触媒１６より上流の排気管１３には、上流触媒１６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する上流側空燃比センサ１９が取り付けられ、上流触媒１６より下流の排気管１３には、上流触媒１６から流出した排気の空燃比に対応した電気信号を出力する下流側空燃比センサ２０が取り付けられている。
【００２６】
上流側空燃比センサ１９及び下流側空燃比センサ２０は、例えば、ジルコニア(ＺｒＯ２)を筒状に焼成した固体電解質部と、この固体電解質部の外面を覆う外側白金電極と、固体電解質部の内面を覆う内側白金電極とから形成され、電極間に電圧が印加された場合に、酸素イオンの移動に伴って排気ガス中の酸素濃度(理論空燃比よりもリッチ側の時は未燃ガス成分の濃度)に比例した値の電流を出力するセンサである。
【００２７】
上流触媒１６の下流には、上流触媒１６と同じく排気浄化を目的とした三元触媒である下流触媒１４が設けられている。排気管１３には、上流触媒１６を迂回するバイパス路２２が接続されている。
【００２８】
図1の触媒の付近を拡大した図４について説明する。バイパス路２２には、その流路を開閉する開閉弁１７が設けられている。開閉弁１７には、ステッパモータ等からなり、印加電流の大きさに応じて開閉弁１７を開閉駆動するアクチュエータ１８が取り付けられている。
【００２９】
図４記載の開閉弁１７はバタフライバルブであるが、スイッチングバルブであっても良いし、排気流入部１５ａもしくは排気流出部１５ｂの位置に開閉弁を設けても良い。開閉弁１７を開閉する手段としてアクチュエータを例示したが、動力は油圧式の他、電動モーターや歯車等機械的に切替える装置を用いてもよく、負圧アクチュエータ、油圧アクチュエータであってもよい。
【００３０】
尚、上流触媒側通路１５の排気流入部１５ａと排気流出部１５ｂの配置は、開閉弁１７が全開状態にある時に、排気流入部１５ａ近傍の排気圧力と排気流出部１５ｂ近傍の排気圧力との差が２ＫＰａ以下、好ましくは１ＫＰａ以下となるようにする。
【００３１】
内燃機関１には、図示しないクランクシャフトが所定角度(例えば、３０度)回転する都度、パルス信号を出力するクランクポジションセンサ２１と、内燃機関１の図示しないウォータ・ジャケット内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ２２とが取り付けられている。
【００３２】
そして、クランクポジションセンサ２１と水温センサ２２とスロットルポジションセンサ７とエアフローメータ８とバキュームセンサ２４と上流側空燃比センサ１９と下流側空燃比センサ２０と温度センサ４０とは、それぞれ電気配線を介してエンジンコントロール用の電子制御ユニット(Electronic Control Unit：ＥＣＵ)２５に接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２５に入力されるようになっている。
【００３３】
ＥＣＵ２５は、各センサからの出力信号をパラメータとして内燃機関１の運転状態を判定し、その運転状態に応じて燃料噴射制御、点火時期制御、開閉弁１７の開閉制御等の各種制御を行う。
【００３４】
ここで、ＥＣＵ２５は、図２に示すように、双方向性バス２６により相互に接続された、ＣＰＵ２７とＲＯＭ２８とＲＡＭ２９とバックアップＲＡＭ３０と入力ポート３１と出力ポート３２とを備えるとともに、入力ポート３１に接続されたＡ／Ｄコンバータ３３を備えている。
【００３５】
入力ポート３１は、クランクポジションセンサ２１等の出力信号を入力信号とし、それらの出力信号をＣＰＵ２７やＲＡＭ２９へ送信する。さらに、入力ポート３１は、スロットルポジションセンサ７、エアフローメータ８、上流側空燃比センサ１９、下流側空燃比センサ２０、水温センサ２２、バキュームセンサ２４等の出力信号をＡ／Ｄコンバータ３３を介して入力信号とし、それらの出力信号をＣＰＵ２７やＲＡＭ２９へ送信する。
【００３６】
出力ポート３２は、ＣＰＵ２７から出力される制御信号を、アクチュエータ１８や駆動回路１１へ送信する。ＲＯＭ２８は、各燃料噴射弁１０から噴射すべき燃料量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射量の空燃比フィードバック制御を行うための空燃比フィードバック制御ルーチン、燃料噴射弁１０の燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、開閉弁１７を制御するための流路切換制御ルーチン等のアプリケーションプログラムと、各種の制御マップを格納する。
【００３７】
上記の各種の制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関始動時の冷却水の温度と始動時から上流触媒１６が活性化するまでにかかる時間(以下、触媒活性時間と記す)との関係を示す活性判定制御マップ等である。
【００３８】
ＲＡＭ２９は、各センサからの出力信号やクランクポジションセンサ２１の出力信号より算出される機関回転数などのＣＰＵ２７の演算結果等を格納する。そして、各センサからの出力信号やＣＰＵ２７の演算結果等は、クランクポジションセンサ２１が信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００３９】
バックアップＲＡＭ３０は、内燃機関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。ＣＰＵ２７は、ＲＯＭ２８に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、ＲＡＭ２９に記憶された各センサの出力信号より内燃機関１の運転状態を判定し、その運転状態と各制御マップとから燃料噴射量、燃料噴射時期、開閉弁１７の開閉時期等を算出する。そして、ＣＰＵ２７は、算出した燃料噴射量、燃料噴射時期、開閉弁１７の開閉時期に従って、駆動回路１１及びアクチュエータ１８を制御する。
【００４０】
例えば、ＣＰＵ２７は、燃料噴射制御を実行するにあたり、燃料噴射量制御ルーチンに従って動作し、以下の式に従って燃料噴射量(TAU)を決定する。
TAU=TP*FWL*(FAF+FG)*[FASE+FAE+FOTP+FDE(D)]*FFC+TAUV
(TP：基本噴射量、FWL：暖機増量、FAF：空燃比フィードバック補正係数、FG：空燃比学習係数、FASE：始動後増量、FAE：加速増量、FOTP：OTP増量、FDE(D)：減速増量(減量)、FFC：燃料カット復帰時補正係数、TAUV：無効噴射時間)
その際、ＣＰＵ２７は、各種センサの出力信号値をパラメータとして内燃機関の運転状態を判別し、判別された機関運転状態とＲＯＭ２８の燃料噴射量制御マップとに基づいて、上記した基本噴射量(TP)、暖機増量(FWL)、始動後増量(FASE)、加速増量(FAE)、ＯＴＰ増量(FOTP)、減速増量(FDE(D))、燃料カット復帰時補正係数(FFC)、無効噴射時間(TAUV)等を算出する。
【００４１】
ここで、一般的な触媒の排気浄化性能について説明する。触媒の排気浄化性能を表す指標として、
「排気浄化性能」＝「触媒転化率」×「触媒を通過したガス流量」
を考える。これは、触媒が転化したガス量(ｇ)を表している。図５に上流触媒１６側に流れる排気ガス流量に対する上流触媒１６と下流触媒１４の排気浄化性能を示す。下流触媒１４には、ほぼ一定流量のガスが流れるため、排気浄化性能はほぼ一定である。但し、上流触媒１６に流れるガス流量が増えると上流触媒１６側で排気ガスが転化されるため、下流触媒１４の転化効率が低下し、排気浄化性能が若干低下する傾向となる。一方、上流触媒１６側の排気浄化性能は、流量が支配的となるため、流量が増加すると大きくなる。従って、ある流量を境に、上流触媒１６と下流触媒１４の排気浄化性能が逆転することになる。
【００４２】
よって、上流触媒１６へ流入するガス流量によって主に排気浄化を行っている触媒を判断し、その触媒のすぐ上流に設けられた空燃比センサの信号を基に、空燃比フィードバック制御を行うことにより、触媒を有効に活用することができる。
【００４３】
次に、下流触媒１４が活性状態であるか不活性状態であるかを判別する活性化判定手段について説明する。温度センサ４０を下流触媒１４に設置して、触媒温度を計測し、活性化温度に達しているか否かを判断して活性状態を判定する。
【００４４】
図３は本実施例における燃料制御の領域図であって、縦軸に負荷(吸気管負圧)をとり横軸にエンジン回転数をとって、空燃比リーン設定のフィードバック(リーンＦ／Ｂ)、高負荷・高回転増量、アイドル増量、減速燃料カットおよび過回転燃料カット(オーバーレブ燃料カット)の各ゾーンを示している。
【００４５】
上記リーンＦ／Ｂゾーンでは、空燃比が理論空燃比よりも大きくされ、かつ、その設定値はエンジン回転数と負荷に応じたものとされる。このリーンＦ／Ｂゾーンにおいては、エンジン回転数と吸入空気量に基づいて燃料の基本噴射量が設定され、それに水温等による各種補正が加えられ、さらに、酸素濃度信号に基づいたフィードバック補正が加えられて最終噴射量とされる。そして、この最終噴射量に相当する制御パルスが上記燃料噴射弁５に印加され、それによってエンジン１の空燃比が所定の値に制御される。また、高負荷・高回転増量ゾーンおよびアイドル増量ゾーンでは、フィードバック制御が停止されて所要の燃料増量が行われ、減速燃料カットゾーンおよびオーバーレブ燃料カットゾーン(例えばエンジン回転数が７０００ｒｐｍ以上)では燃料の供給が停止される。また、上記領域図には表れないが、車速が所定値(例えば１８０ｋｍ／ｈ)を越える時にも燃料の供給は停止される。
【００４６】
本実施例では上流触媒１６の温度が耐熱温度より低い時に開閉弁１７を閉じ、上流触媒１６が耐熱温度以上となった時に開閉弁１７を開くことによって、上流触媒１６の温度を耐熱温度範囲にコントロールするようにしている。また、上記減速燃料カットゾーンあるいはオーバーレブ燃料カットゾーンにおいて、あるいは車速が所定値を越える領域においては、開閉弁１７が開かれる。
【００４７】
ここで、図７のフローチャートを使って開閉弁の制御に関する具体的な説明をする。ステップ(図ではＳと記してある。以下同じ)１では、高速高負荷の運転状態であるか否かを判定する。つまり、スロットル弁６の開度に応じた電気信号を出力するスロットルポジションセンサ７の値が所定値以上であり、エンジン回転数が所定値以上であった場合、高速高負荷の運転状態であると判定する。高速高負荷の運転状態であると判定された場合はこのルーチンを終了し、否定された場合はステップ２に進む。
【００４８】
ステップ２では減速燃料カット状態であるか否かを判定する。すなわち、スロットルポジションセンサ７の値(吸気管負圧)とエンジン回転数で図３のマップから減速燃料カット状態であるかを判定する。減速燃料カット状態ではないと判定された場合には、このルーチンを終了する。減速燃料カット状態と判定された場合にはステップ３に進む。
【００４９】
ステップ３では、下流触媒１４が上記の方法で活性状態であるか否かを判定する。下流触媒１４が活性状態であると判定された場合には、ルーチンを終了する。
【００５０】
ステップ３で下流触媒１４が不活性状態であると判定された場合には、ステップ４に進み、検出したエンジン回転数に基づいて、図８に示す実線の通り開閉弁１７の開度を設定する。減速燃料カットから復帰するエンジン回転数(減速燃料カット閾値Neと言う)に近づくにつれ、全開状態であった開閉弁１７の開度を徐々に小さくし、排気ガスがバイパス路２２を通る排気ガスの流量を少なくする。
【００５１】
開閉弁１７の開度について説明する。バイパス路に流れる排気ガスの流量が最も多い全開の時の開度を１００とし、最も少ない全閉の時の開度を１と定義して、開閉弁の開度をバイパス路に流れる流量に対応して定義をする。開閉弁の開度とバイパス路に流れる流量は図６記載の関係にある。例えば開度が５０の半開きの状態であるとは、一部排気ガスが上流触媒側通路１５を通り、一部排気ガスがバイパス路２２を通るようにする。開閉弁としてバタフライバルブを用いる時には図９(c)の通りであり、全開の状態である図９(a)と全閉の状態である図９(b)の中間の状態である。なお、バタフライバルブに換えてスイッチングバルブを用いた場合には、図１０(b)が半開きである。
【００５２】
減速燃料カットから復帰した場合には、燃料の供給によって燃焼された排気ガスが開閉弁に達する前に、開閉弁を制御して排気ガスが上流触媒側通路を通るように変更する燃料供給再開時切替制御をして、全ての排気ガスを上流触媒で浄化する事が理想的であるのだが、上述の通り、開閉弁には動作の遅延が発生するおそれがあり、遅延が発生した場合には排気ガスを上流触媒に誘導する事ができず、活性化していない下流触媒を通過し排気ガスを浄化できずに大気中に排出されるおそれがあった。
【００５３】
そこで、図７の通り制御をすれば、減速燃料カット復帰時には開閉弁の動作の遅延は小さく抑えられる。そのために減速燃料カット復帰時に発生する排気ガスは上流触媒で浄化することができ、未浄化排気ガスが大気中に排出される事を抑制できる。
【００５４】
減速燃料カットが行われている場合に高酸素濃度の排気ガス(空気)が上流触媒に流入すると、残存していた未反応のＨＣ、ＣＯと酸素が反応する事で発生する反応熱により、上流触媒が異常に高温になり、上流触媒が熱劣化するおそれがある。また、残存していた未反応のＨＣ、ＣＯが反応してしまった後は、温度の低い排気ガス(空気)が流入する事により、上流触媒の活性化温度を保てないという問題が生じる。そのため、なるべく上流触媒には排気ガス(空気)を流入させたくない。減速燃料カットの状態であり、下流触媒が活性化状態である場合に燃料供給再開時切替制御が行われた場合は、開閉弁の遅延による問題は発生した時であっても下流触媒で十分に排気ガスを浄化できる。そのため、上流触媒に排気ガス(空気)を誘導せず、バイパス路に全ての排気ガス(空気)が流入するように開閉弁を全開にする。すなわち、図８に示す破線の通り開度を調整する。
【００５５】
ここで、上記制御が行われてエンジン回転数に応じて開閉弁の開度を図８に示す実線の通り設定することについて説明する。エンジン回転数が減速燃料カット閾値Neに近い時は、十分近い時間内に減速燃料カットから復帰する燃料供給再開時切替制御が行われる事が予見される期間とみなすことができる。この場合、上述した通り、開閉弁の動作遅延の問題を優先して考えて、開閉弁の開度を小さくする。一方、エンジン回転数が減速燃料カット閾値Neに比して十分大きい時は、一定の期間は減速燃料カットから復帰することはなく燃料供給再開時切替制御が行われない期間と予見することができる。この場合、上述した通りなるべく上流触媒には排気ガス(空気)を流入させたくないため、開閉弁を十分大きな開度で開弁する。エンジン回転数を計測して減速燃料カット閾値Neと比べる事で燃料供給再開時切替制御が行われる直前であるか否かをより確実に予見でき、上流触媒の熱劣化と温度低下を許容できる範囲に留める事ができる。
【００５６】
図８に示す実線のエンジン回転数と開度の関係は、減速燃料カット閾値Neで開閉弁を閉弁として、エンジン回転数が大きくなるにしたがって開度を大きくなるようにして、グラフは上に凸な非線形グラフとする。これは、上述の通り上流触媒に排気ガス(空気)をなるべく流入させないようにするためである。燃料供給再開時切替制御が行われる直前であるか否かを予見でき、上流触媒の熱劣化と温度低下を許容できる範囲に留める事がより好適に実現できる。
【００５７】
上述の通り本実施の形態では、エンジン回転数を測定して十分短い時間内に燃料供給再開時切替制御が行われないと予見できる場合や、下流触媒が活性化状態である場合には、上流触媒が熱劣化する事を抑え、そして上流触媒が冷却されて活性化温度を下回る事を防ぎつつ、エンジン回転数を測定して十分短い時間内に燃料供給再開時切替制御が行われる事が予見できる場合には、開閉弁の動作遅延を適時的確に小さくすることにより、排気ガスをより好適に浄化することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施例における燃料制御の領域図
【図４】開閉弁の動作を説明する図
【図５】上流触媒へ流入する排気流量に対する各触媒の排気浄化性能を比較した図
【図６】開閉弁開度と上流触媒へ流入する排気流量との関係を説明する図
【図７】実施の形態１の制御フローチャート
【図８】エンジン回転数Ｎｅと開閉弁の開度の関係
【図９】開閉弁（バタフライバルブ）の開度を示した図（a）全開、(b)全閉、(c)半開き
【図１０】開閉弁（スイッチングバルブ）の開度を示した図（a）全開、(b)半開き
【符号の説明】
【００５９】
１・・・・内燃機関
１３・・・排気管
１３ａ・・上流側排気管
１３ｂ・・下流側排気管
１４・・・下流触媒
１５・・・上流触媒側通路
１５ａ・・排気流入部
１５ｂ・・排気流出部
１６・・・上流触媒
１７・・・開閉弁
１８・・・アクチュエータ
１９・・・上流側空燃比センサ
２０・・・下流側空燃比センサ
２２・・・バイパス路
４０・・・温度センサ
【図１】
2008280901.tif 000003
【図２】
2008280901.tif 000004
【図３】
2008280901.tif 000005
【図４】
2008280901.tif 000006
【図５】
2008280901.tif 000007
【図６】
2008280901.tif 000008
【図７】
2008280901.tif 000009
【図８】
2008280901.tif 000010
【図９】
2008280901.tif 000011
【図１０】
2008280901.tif 000012