(57)【要約】【課題】燃料内のアルコール濃度に応じて、触媒活性化判定値を算出する。【解決手段】燃料内の単一組成分濃度を推定する単一組成分濃度推定手段と、内燃機関の排気経路に介装された排気浄化用触媒の活性化判定を行う触媒活性化判定手段と、を有し、触媒活性化判定手段は、推定された燃料内の単一組成分濃度推定値に応じて算出された触媒活性化判定値に基づいて、排気浄化用触媒が活性化されたか否かを判定する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料内の単一組成分濃度を推定する単一組成分濃度推定手段と、
内燃機関の排気経路に介装された排気浄化用触媒の活性化判定を行う触媒活性化判定手段と、を有し、
触媒活性化判定手段は、推定された燃料内の単一組成分濃度推定値に応じて算出された触媒活性化判定値に基づいて、排気浄化用触媒が活性化されたか否かを判定することを特徴とする内燃機関の触媒活性化判定装置。
【請求項２】
エンジン始動後の経過時間が上記触媒活性化判定値以上になると、上記排気浄化触媒が活性化されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒活性化判定装置。
【請求項３】
エンジンの運転状態によって算出される排気温度推定値が上記触媒活性化判定値以上になると、上記排気浄化触媒が活性化されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒活性化判定装置。
【請求項４】
上記触媒活性化判定値は、燃料内の単一組成分濃度に応じて算出される排気温度補正率をエンジンの運転状態によって算出される排気温度推定値に乗じたものであって、
触媒活性化判定値が予め設定された触媒活性化温度以上になると、上記排気浄化触媒が活性化されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒活性化判定装置。
【請求項５】
上記単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度であ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触媒活性化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の触媒活性化判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の内燃機関においては、排気浄化用の触媒が排気通路内に介装されている。上記触媒の排気浄化機能は触媒温度と相関があり、触媒温度が低く上記触媒が活性化されていない状態では排気浄化の効率が低下するため、上記触媒が活性化した状態なのか、あるいは上記触媒が活性化されていない状態であるのかを把握しておくことは、内燃機関を制御する上で重要になる。
【０００３】
そこで、エンジンの始動後経過時間が所定の触媒活性化判定時間（触媒活性化判定値）に達したときに、上記触媒が活性化されたと判定するものが従来から知られている（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３５１０１９号公報（第４頁、第１図）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、内燃機関に供給される燃料がガソリンを前提としているものである。つまり、触媒活性化判定値となる始動後経過時間は、ガソリン燃料にのみ対応しているため、ガソリンのみが燃料として供給される内燃機関の場合には上記触媒の活性化判定を行ことができるものの、ガソリン燃料とアルコール燃料の両方を混合して使用するいわゆるフレキシブルフューエルビークルの内燃機関の場合には、燃料性状（アルコール濃度）に応じて燃料の熱発生量が異なり、触媒活性化までの時間が変化することになるため、上記触媒の活性化判定を適切に行うことができずに燃費や排気の悪化を招く虞がある。
【０００６】
換言すれば、上記従来技術においては、触媒活性化判定値が特定の燃料性状、すなわちある特定のアルコール濃度の燃料にのみ対応している固定値であるため、燃料性状が変化するフレキシブルフューエルビークルの内燃機関に適用した場合に、触媒活性化判定値を最適化することができず燃費や排気の悪化を招く虞がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、内燃機関の触媒活性化判定装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定する単一組成分濃度推定手段と、排気浄化用触媒の活性化判定を行う触媒活性化判定手段と、を有し、触媒活性化判定手段は、推定された燃料内の単一組成分濃度推定値に応じて算出された触媒活性化判定値に基づいて、排気浄化用触媒が活性化されたか否かを判定する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料内の単一組成分濃度に応じて、触媒活性化判定値を算出することができるので、燃料性状（燃料内の単一組成分濃度）に応じて排気浄化用触媒の活性化判定を精度良く行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の触媒活性化判定装置の概略構成を示している。尚、本実施形態における内燃機関は、ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料も使用可能なものであって、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）に適用されるものである。
【００１１】
エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１２】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１０が配設されている。
【００１３】
燃料噴射弁１０は、エンジンコントロールユニット１１（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給しているものである。尚、この燃料噴射弁１０から噴射される燃料は、ＥＣＵ１１によって制御される燃料ポンプ１２によって燃料タンク１３から供給されるものである。また、燃料内のアルコール濃度は、燃料噴射弁１０と燃料ポンプ１２とを接続する燃料供給路に配設された単一組成分濃度推定手段としてのアルコール濃度センサ１４によって検知され、ＥＣＵ１１に入力されている。
【００１４】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１５と、排気浄化用触媒としての三元触媒１６，１６が配設されている。
【００１５】
三元触媒１６は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１１では、三元触媒１６，１６上流側に設けた酸素濃度センサ１５からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で変動するように空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１６】
また、ＥＣＵ１１には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１７、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１８、吸気通路４内の吸気圧及び吸気温を検出する吸気圧・吸気温センサ１９及びアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ２０からの信号が入力されていると共に、イグニションキースイッチ２１のＯＮ・ＯＦＦ信号が入力されている。
【００１７】
尚、図１中の２２は、ＥＣＵ１１によって制御されるパワートランジスタ内蔵の点火コイル、２３は点火プラグである。
【００１８】
アルコールを含む燃料は、通常のガソリン（混合燃料）に対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、同一の当量比を得るには大きな噴射量が要求されることになり、アルコールとガソリンの混合燃料をエンジンに供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。そのため、燃料内のアルコール濃度に比例して、燃料噴射の際の気化潜熱が増加することになり、排気温は燃料内のアルコール濃度から影響を受けることになる。更に、ガソリン単体からなる燃料と、ガソリン及びアルコールからなるアルコール混合燃料とでは発生熱量が異なり、燃料の発熱量は燃料内のアルコール濃度に比例して低下する。
【００１９】
つまり、エンジン始動後に三元触媒１６，１６が活性化されるまでの時間は、燃料内のアルコール濃度に応じて変化することとなる。
【００２０】
また、エンジン始動時には、三元触媒１６，１６の活性化を促進するため、点火プラグ２３の点火時期を遅角させ、排気温を上げるようなエンジン制御が行われるが、このようなエンジン制御は、燃費の低下や排気浄化性能の悪化を伴うため、三元触媒１６，１６が活性化された後には、速やかに中止する必要がある。
【００２１】
そこで、この第１実施形態においては、三元触媒１６，１６の活性化判定を以下の手順で実行する。
【００２２】
図２及び図３は、ＥＣＵ１１で行われる三元触媒１６，１６の活性化判定の制御の流れを示すフローチャートであって、図２は、三元触媒１６，１６の活性化判定のメインフローであり、図３は、図２中のステップ（以下、単にＳと表記する）１２に相当するサブルーティンである。
【００２３】
Ｓ１１では、イグニッションキースイッチ２１からＳＴＳＷ（スタータスイッチ）を読み込み、ＳＴＳＷが０→１、すなわちＳＴＳＷがＯＦＦからＯＮに切り換わり、図示しないスタータモータによるエンジン始動が開始されてからの経過時間ＳＴＴＩＭＥ（エンジン始動後の経過時間）を算出する。
【００２４】
Ｓ１２では、後述する図３に示すサブルーティンに従い、燃料内のアルコール濃度（単一組成分濃度）に応じた触媒活性化判定値としての活性化時間しきい値ＣＡＴＴＩＭＥを算出する（詳しくは後述）。
【００２５】
Ｓ１３では、Ｓ１１で算出した経過時間ＳＴＴＩＭＥとＳ１２で算出した活性化時間しきい値ＣＡＴＴＩＭＥとを比較し、ＳＴＴＩＭＥ≧ＣＡＴＴＩＭＥの場合にはＳ１４に進み、ＳＴＴＩＭＥ≧ＣＡＴＴＩＭＥでない場合にはＳ１５に進む。
【００２６】
そして、Ｓ１４では、触媒活性化判定フラグＣＡＴＤＡＮ＝１、つまり三元触媒１６，１６が活性化されたと判定する。一方、Ｓ１５では、触媒活性化判定フラグＣＡＴＤＡＮ＝０、つまり三元触媒１６，１６が未だ活性化されていないと判定する。尚、上述したＳ１３〜Ｓ１５が触媒活性化判定手段に相当する。
【００２７】
活性化時間しきい値ＣＡＴＴＩＭＥは、図３に示す手順で算出される。まずＳ２１にて、アルコール濃度センサ１４により検出されたアルコール濃度ＡＬＣを入力する。
【００２８】
Ｓ２２では、Ｓ２１で求めたアルコール濃度ＡＬＣに応じて、図４に示す活性化時間しきい値算出テーブルから活性化時間しきい値ＣＡＴＴＩＭＥを算出する。
【００２９】
このような、内燃機関の触媒活性化判定装置においては、燃料内のアルコール濃度に応じて、触媒活性化判定値である活性化時間しきい値ＣＡＴＴＩＭＥを算出することができるので、燃料性状（燃料内のアルコール濃度）に応じた三元触媒１６，１６の活性化判定を精度良く行うことができる。
【００３０】
詳述すれば、給油等により燃料内のアルコール濃度が変化した場合でも、例えば、三元触媒１６，１６を活性化させるために点火時期を遅角させ（遅らせ）て排気温を上げる冷機始動時のエンジン制御から暖機後のエンジン制御（例えば、いわゆるリーンバーン運転等）へ、精度よく最適なタイミングで切り換えることができるので、燃費の低下や排気性能の悪化を最小限に抑制することができる。
【００３１】
次に、上述した第１実施形態とは異なる実施形態について説明する。尚、上述した第１実施形態と重複する構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
【００３２】
本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態においては、排気温度を利用して三元触媒１６，１６の活性化判定を実行する。
【００３３】
図５及び図６は、ＥＣＵ１１で行われる三元触媒１６，１６の活性化判定の制御の流れを示すフローチャートであって、図５は、第２実施例における三元触媒１６，１６の活性化判定のメインフローであり、図６は、図５中のＳ３２に相当するサブルーティンである。
【００３４】
Ｓ３１では、クランク角センサ１８からのエンジン回転数と、エアフローメータ８からの吸入空気量とを用いて、図７に示す排気温度推定値算出テーブルから、ガソリン排気温度ＳＴＴＥＭＰを算出する。
【００３５】
Ｓ３２では、後述する図６に示すサブルーティンに従い、燃料内のアルコール濃度（単一組成分濃度）に応じた触媒活性化判定値としての活性化温度しきい値ＣＡＴＴＥＭＰを算出する（詳しくは後述）。
【００３６】
Ｓ３３では、Ｓ３１で算出したガソリン排気温度ＳＴＴＥＭＰとＳ３２で算出した活性化温度しきい値ＣＡＴＴＥＭＰとを比較し、ＳＴＴＥＭＰ≧ＣＡＴＴＥＭＰの場合にはＳ３４に進み、ＳＴＴＥＭＰ≧ＣＡＴＴＥＭＰでない場合にはＳ３５に進む。
【００３７】
そして、Ｓ３４では、触媒活性化判定フラグＣＡＴＤＡＮ＝１、つまり三元触媒１６，１６が活性化されたと判定する。一方、Ｓ３５では、触媒活性化判定フラグＣＡＴＤＡＮ＝０、つまり三元触媒１６，１６が未だ活性化されていないと判定する。尚、上述したＳ３３〜Ｓ３５が触媒活性化判定手段に相当する。
【００３８】
活性化温度しきい値ＣＡＴＴＥＭＰは、図６に示す手順で算出される。まずＳ４１にて、アルコール濃度センサ１４により検出されたアルコール濃度ＡＬＣを入力する。
【００３９】
そして、Ｓ４２では、Ｓ４１で求めたアルコール濃度ＡＬＣに応じて、図８に示す活性化温度しきい値算出テーブルから活性化温度しきい値ＣＡＴＴＥＭＰを算出する。
【００４０】
このような第２実施形態においても、燃料内のアルコール濃度に応じて、触媒活性化判定値（活性化温度しきい値ＣＡＴＴＩＭＥ）を算出することができるので、燃料性状（燃料内のアルコール濃度）に応じた三元触媒１６，１６の活性化判定を精度良く行うことができる。
【００４１】
本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態においては、燃料内のアルコール濃度に応じて補正された排気温度を利用して三元触媒１６，１６の活性化判定を実行する。
【００４２】
図９及び図１０は、ＥＣＵ１１で行われる三元触媒１６，１６の活性化判定の制御の流れを示すフローチャートであって、図９は、第３実施形態における三元触媒１６，１６の活性化判定のメインフローであり、図１０は、図９中のＳ５２に相当するサブルーティンである。
【００４３】
Ｓ５１では、予め設定された三元触媒１６，１６の触媒活性化温度所定値ＣＡＴＴＥＭＰＫを読み込む。尚、この触媒活性化温度所定値ＣＡＴＴＥＭＰＫは、三元触媒１６，１６の固有値であって、三元触媒１６，１６は、この触媒活性化温度所定値ＣＡＴＴＥＭＰＫ以上の温度になると活性化する。
【００４４】
Ｓ５２では、後述する図１０に示すサブルーティンに従い、燃料内のアルコール濃度（単一組成分濃度）に応じて補正された触媒活性化判定値としてのアルコール排気温度ＴＡＬＣを算出する（詳しくは後述）。
【００４５】
Ｓ５３では、Ｓ５１で読み込んだ触媒活性化温度所定値ＣＡＴＴＥＭＰＫとＳ５２で算出したアルコール排気温度ＴＡＬＣとを比較し、ＴＡＬＣ≧ＣＡＴＴＥＭＰＫの場合にはＳ５４に進み、ＴＡＬＣ≧ＣＡＴＴＥＭＰＫでない場合にはＳ５５に進む。
【００４６】
そして、Ｓ５４では、触媒活性化判定フラグＣＡＴＤＡＮ＝１、つまり三元触媒１６，１６が活性化されたと判定する。一方、Ｓ５５では、触媒活性化判定フラグＣＡＴＤＡＮ＝０、つまり三元触媒１６，１６が未だ活性化されていないと判定する。尚、上述したＳ５３〜Ｓ５５が触媒活性化判定手段に相当する。
【００４７】
アルコール排気温度ＴＡＬＣは、図１０に示す手順で算出される。まずＳ６１にて、アルコール濃度センサ１４により検出されたアルコール濃度ＡＬＣを入力する。
【００４８】
Ｓ６２では、Ｓ６１で求めたアルコール濃度ＡＬＣに応じて、図１１に示す排気温度補正率Ｋ算出テーブルから排気温度補正率Ｋを算出する。
【００４９】
Ｓ６３では、クランク角センサ１８からのエンジン回転数と、エアフローメータ８からの吸入空気量とを用いて、図７に示す排気温度推定値算出テーブルから、ガソリン排気温度ＳＴＴＥＭＰを算出する。
【００５０】
Ｓ６４では、Ｓ６２で算出した排気温度補正率Ｋと、Ｓ６３で算出したガソリン排気温度ＳＴＴＥＭＰとを乗算し、燃料内のアルコール濃度に応じて補正されたアルコール排気温度ＴＡＬＣを算出する。
【００５１】
このような第３実施形態においても、燃料内のアルコール濃度に応じて、触媒活性化判定値（アルコール排気温度ＴＡＬＣ）を算出することができるので、燃料性状（燃料内のアルコール濃度）に応じた三元触媒１６，１６の活性化判定を精度良く行うことができる。
【００５２】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００５３】
（１）  内燃機関の触媒活性化判定装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定する単一組成分濃度推定手段と、内燃機関の排気経路に介装された排気浄化用触媒の活性化判定を行う触媒活性化判定手段と、を有し、触媒活性化判定手段は、推定された燃料内の単一組成分濃度推定値に応じて算出された触媒活性化判定値に基づいて、排気浄化用触媒が活性化されたか否かを判定する。これによって、燃料内のアルコール濃度に応じて、触媒活性化判定値を算出することができるので、燃料性状（燃料内のアルコール濃度）に応じて排気浄化用触媒の活性化判定を精度良く行うことができる。
【００５４】
（２）  上記（１）に記載の内燃機関の触媒活性化判定装置は、より具体的には、エンジン始動後の経過時間が上記触媒活性化判定値以上になると、上記排気浄化触媒が活性化されていると判定する。
【００５５】
（３）  上記（１）に記載の内燃機関の触媒活性化判定装置は、より具体的には、エンジンの運転状態によって算出される排気温度推定値が上記触媒活性化判定値以上になると、上記排気浄化触媒が活性化されていると判定する。
【００５６】
（４）  上記（１）に記載の内燃機関の触媒活性化判定装置は、より具体的には、上記触媒活性化判定値が、燃料内の単一組成分濃度に応じて算出される排気温度補正率をエンジンの運転状態によって算出される排気温度推定値に乗じたものであって、触媒活性化判定値が予め設定された触媒活性化温度以上になると、上記排気浄化触媒が活性化されていると判定する。
【００５７】
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の触媒活性化判定装置は、より具体的には、上記単一組成分濃度が、燃料内のアルコール濃度である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料性状推定装置の概略構成を示す説明図。
【図２】本発明の第１実施形態における三元触媒の活性化判定の制御の流れを示すフローチャート。
【図３】図２のＳ１２内の制御の流れを示すフローチャート。
【図４】活性化時間しきい値算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図５】本発明の第２実施形態における三元触媒の活性化判定の制御の流れを示すフローチャート。
【図６】図５のＳ３２内の制御の流れを示すフローチャート。
【図７】排気温度推定値算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図８】活性化温度しきい値算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図９】本発明の第３実施形態における三元触媒の活性化判定の制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】図９のＳ５２内の制御の流れを示すフローチャート。
【図１１】排気温度補正率Ｋの算出テーブルの特性例を示す説明図。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１０…燃料噴射弁
１１…エンジンコントロールユニット
１２…燃料ポンプ
１３…燃料タンク
１４…アルコール濃度センサ
１５…酸素濃度センサ
１６…三元触媒
１７…水温センサ
１８…クランク角センサ
１９…吸気圧・吸気温センサ
２０…アクセル開度センサ
２１…イグニッションキースイッチ
２２…点火コイル
２３…点火プラグ
【図１】
2004245170.tif 000002
【図２】
2004245170.tif 000003
【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】
2004245170.tif 000008
【図８】
2004245170.tif 000009
【図９】
2004245170.tif 000010
【図１０】
2004245170.tif 000011
【図１１】
2004245170.tif 000012