(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路を流れる排気ガスを浄化する上流側触媒と、
前記上流側触媒の設置位置よりも下流側の前記排気経路に設けられ、前記排気経路を流れる排気ガスを浄化する下流側触媒と、
前記排気経路における前記上流側触媒の設置位置よりも上流側の排気ガスを、前記上流側触媒をバイパスさせて前記下流側触媒に導くバイパス通路と、
前記排気経路あるいは前記バイパス通路の少なくともいずれか一方を開閉することにより、前記バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段により前記バイパス通路に排気ガスを流すバイパス制御が開始されている場合に、前記上流側触媒の温度に影響を与える前記内燃機関の運転情報に基づいて、前記バイパス制御から復帰させると判定する復帰判定手段とを有する排気浄化制御装置であって、
前記内燃機関が搭載された車両が走行する走行路の勾配および上り勾配の大きさを検出する勾配検出手段を備え、
前記復帰判定手段は、前記勾配検出手段の検出結果に基づいて上り勾配が検出されたと判定された場合には、前記上り勾配が検出されたと判定されない場合と比較して、前記内燃機関の運転情報が、前記上流側触媒の温度がより低温になると予測される値になるまで、前記バイパス制御から復帰させると判定せず、
前記復帰判定手段は、前記勾配検出手段により検出された前記上り勾配が大きな勾配である場合には、前記上り勾配が小さな勾配である場合と比較して、前記内燃機関の運転情報が、前記上流側触媒の温度がより低温になると予測される値になるまで、前記バイパス制御から復帰させると判定しない
ことを特徴とする排気浄化制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気浄化制御装置において、
前記内燃機関の運転情報の推移に基づいて前記上流側触媒の現在の温度を推定する推定手段を備え、
前記バイパス制御を開始するか否かは、前記推定手段により推定された前記上流側触媒の現在の温度に基づいて判定される
ことを特徴とする排気浄化制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排気浄化制御装置において、
前記内燃機関の運転情報は、前記内燃機関の負荷あるいは前記内燃機関の回転数の少なくともいずれか一方を含む
ことを特徴とする排気浄化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化制御装置に関し、特に、内燃機関の排気経路の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒と、その上流側触媒をバイパスさせて下流側触媒に排気ガスを導くバイパス通路と、バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段とを備える排気浄化装置を制御する排気浄化制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示された内燃機関の制御システムのように、内燃機関の排気経路の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒と、その上流側触媒をバイパスさせて下流側触媒に排気ガスを導くバイパス通路と、バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段とを備える排気浄化装置が知られている。
【０００３】
バイパス通路を介して上流側触媒をバイパスさせて排気ガスを流すことにより、上流側触媒の温度が上昇しすぎることを抑制して上流側触媒を保護したり、背圧を低減させて内燃機関の性能を向上させたりすることが可能となる。
【０００４】
バイパス通路に排気ガスを流す制御が行われている場合に、その制御から復帰させるか否かは、例えば、内燃機関の運転条件（運転情報）に基づいて判定される。内燃機関の運転条件とは、例えば、内燃機関の負荷や回転数である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１５１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の運転条件に基づいてバイパス通路に排気ガスを流す制御から復帰させるか否かが判定される場合、走行環境によっては流量制御手段（例えば、流量制御弁）が頻繁に開閉されてしまうことがある。例えば、登坂路を走行する場合（高負荷域が多用される場合）である。登坂路走行時には、高回転、高負荷の運転条件となってバイパス通路に排気ガスを流す制御が実行されやすい状態となる。しかしながら、登坂路を走行する場合であっても、常に高回転、高負荷の運転条件が続くわけではない。例えば、コーナー走行時には、コーナーの手前でアクセルを戻すことにより一時的に軽負荷の運転条件となるが、コーナー脱出後には再び高負荷の運転条件となる。このような場合に、一時的な運転条件の変化によってバイパス通路に排気ガスを流す制御から復帰させてしまうと、流量制御手段の開閉が頻繁になされることとなり、好ましくない。
【０００７】
内燃機関の排気経路の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒と、その上流側触媒をバイパスさせて下流側触媒に排気ガスを導くバイパス通路と、バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段とを備える排気浄化装置において、流量制御手段の作動回数を低減できることが望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、内燃機関の排気経路の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒と、その上流側触媒をバイパスさせて下流側触媒に排気ガスを導くバイパス通路と、バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段とを備える排気浄化装置において、流量制御手段の作動回数を低減できる排気浄化制御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】
本発明の排気浄化制御装置は、内燃機関の排気経路を流れる排気ガスを浄化する上流側触媒と、前記上流側触媒の設置位置よりも下流側の前記排気経路に設けられ、前記排気経路を流れる排気ガスを浄化する下流側触媒と、前記排気経路における前記上流側触媒の設置位置よりも上流側の排気ガスを、前記上流側触媒をバイパスさせて前記下流側触媒に導くバイパス通路と、前記排気経路あるいは前記バイパス通路の少なくともいずれか一方を開閉することにより、前記バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段により前記バイパス通路に排気ガスを流すバイパス制御が開始されている場合に、前記上流側触媒の温度に影響を与える前記内燃機関の運転情報に基づいて、前記バイパス制御から復帰させると判定する復帰判定手段とを有する排気浄化制御装置であって、前記内燃機関が搭載された車両が走行する走行路の勾配および上り勾配の大きさを検出する勾配検出手段を備え、前記復帰判定手段は、前記勾配検出手段の検出結果に基づいて上り勾配が検出されたと判定された場合には、前記上り勾配が検出されたと判定されない場合と比較して、前記内燃機関の運転情報が、前記上流側触媒の温度がより低温になると予測される値になるまで、前記バイパス制御から復帰させると判定せず、前記復帰判定手段は、前記勾配検出手段により検出された前記上り勾配が大きな勾配である場合には、前記上り勾配が小さな勾配である場合と比較して、前記内燃機関の運転情報が、前記上流側触媒の温度がより低温になると予測される値になるまで、前記バイパス制御から復帰させると判定しないことを特徴とする。
【００１１】
本発明の排気浄化制御装置において、前記内燃機関の運転情報の推移に基づいて前記上流側触媒の現在の温度を推定する推定手段を備え、前記バイパス制御を開始するか否かは、前記推定手段により推定された前記上流側触媒の現在の温度に基づいて判定されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の排気浄化制御装置において、前記内燃機関の運転情報は、前記内燃機関の負荷あるいは前記内燃機関の回転数の少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内燃機関の排気経路の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒と、その上流側触媒をバイパスさせて下流側触媒に排気ガスを導くバイパス通路と、バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段とを備える排気浄化装置において、流量制御手段の作動回数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の排気浄化制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１から図３を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、内燃機関の排気経路の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒と、その上流側触媒をバイパスさせて下流側触媒に排気ガスを導くバイパス通路と、バイパス通路を流れる排気ガスの流量を制御する流量制御手段とを備える排気浄化装置を制御する排気浄化制御装置に関する。
【００１６】
本実施形態では、エンジン（図１の符号１参照）の排気経路（図１の符号２および符号７参照）に上流側触媒（図１の符号５参照）と下流側触媒（図１の符号８参照）が設けられている。排気経路２には、上流側触媒５をバイパスさせるバイパス通路（図１の符号４参照）が設けられている。バイパス通路４には、バイパス通路４を開閉する排気通路制御弁（図１の符号６参照）が設けられており、エンジン１の負荷と回転数に基づいて排気通路制御弁６によりバイパス通路４が開閉される。ここで、エンジン１の負荷と回転数は、上流側触媒５の温度に影響を与える運転情報である。エンジン１の運転条件（運転情報）が、高負荷や高回転数（上流側触媒５の温度が上昇すると予測される値）となると、排気通路制御弁６を開弁してバイパス通路４に排気ガスを流す制御（バイパス制御）が開始される。
【００１７】
バイパス制御が開始されている場合に、エンジン１の負荷と回転数が、上流側触媒５の温度が低温になると予測される値となると、バイパス制御から復帰させると判定されて排気通路制御弁６が閉じられる。
【００１８】
ここで、負荷と回転数に基づいてバイパス通路４の開閉制御がなされる場合、登坂路を走行する際（高負荷域が多用される際）には、前述したように排気通路制御弁６の開閉回数が増加しやすくなるという問題がある。本実施形態では、登坂路を走行する場合には、登坂路以外の道路（例えば、平坦路）を走行する場合に比べて、より軽負荷や低回転の運転条件となるまで排気通路制御弁６が開いたままとされる。言い換えると、エンジン１の運転情報が、上流側触媒５の温度がより低温になると予測される値になるまで、バイパス制御から復帰させると判定されない。これにより、登坂時における排気通路制御弁６の煩雑な作動が抑制され、排気通路制御弁６の開閉回数が低減されることで、信頼性が確保される。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。
【００２０】
図１において、符号１は、エンジン（内燃機関）を示す。内燃機関１には、排気マニホルド（排気経路）２が接続されている。内燃機関１の各気筒（図示せず）で発生する排気ガスは、排気マニホルド２へ排出される。排気マニホルド２には、第一経路（排気経路）３と、第一経路３をバイパスさせるバイパス通路４が設けられている。第一経路３には、排気ガスを浄化する上流側触媒（Ｓ／Ｃ触媒）５が設けられている。第一経路３を流れる排気ガスは、上流側触媒５により浄化される。
【００２１】
バイパス通路４には、バイパス通路４を開閉する排気通路制御弁（流量制御手段）６が設けられている。排気通路制御弁６は、バイパス通路４を遮断または開放することができる。排気通路制御弁６が開閉されることにより、バイパス通路４を流れる排気ガスの流量が制御される。排気通路制御弁６が全閉とされてバイパス通路４が遮断された場合には、エンジン１から排出される排気ガスの全量が第一経路３を流れ、バイパス通路４には排気ガスが流れない。一方、排気通路制御弁６が開かれてバイパス通路４が開放された場合には、エンジン１から排出される排気ガスが主としてバイパス通路４を流れ、第一経路３へ流れる排気ガスの量はわずか、もしくは第一経路３に実質的に排気ガスが流れない状態となる。
【００２２】
排気マニホルド２の下流側の端部は、排気管（排気経路）７に接続されている。排気マニホルド２を通過した排気ガスは、排気管７へ流れる。排気管７には、排気ガスを浄化する下流側触媒８が設けられている。下流側触媒８により浄化された排気ガスは、メインマフラーを経て大気に排出される。
【００２３】
エンジン１が搭載される車両（図示せず）には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）を有する制御部２０が設けられている。エンジン１は、制御部２０に接続されており、エンジン１の動作を制御する指令信号が制御部２０からエンジン１に出力される。また、エンジン１の負荷、回転数などエンジン１の運転条件を示す信号がエンジン１から制御部２０に出力される。本実施形態の制御部２０は、復帰判定手段としての機能を有する。
【００２４】
符号１０は、車両が走行する走行路の勾配を検出する勾配検出手段を示す。勾配検出手段１０は、従来公知の方法により勾配を検出するものであることができる。勾配検出手段１０は、例えば、エンジン１の負荷と加速度との対応関係に基づいて勾配を検出することができる。エンジン１の駆動力、車速等から求められる加速度の値と、出力軸回転数の変化量から求められる加速度の値との差に基づいて勾配が算出されることができる。勾配検出手段１０の検出結果を示す信号は、制御部２０に出力される。
【００２５】
本実施形態では、図２に示す触媒床温マップが参照されて排気通路制御弁６の開閉制御が行われる。触媒床温マップにおいて、縦軸はエンジン１の負荷、横軸はエンジン１の回転数（以下、単にエンジン回転数とする）をそれぞれ示す。触媒床温マップには、エンジン１の運転条件に対応する上流側触媒５の触媒床温が記憶されている。ここで、触媒床温マップにおける触媒床温の値は、エンジン１の運転が定常状態である場合の触媒床温として算出される値である。すなわち、触媒床温マップの触媒床温とは、負荷とエンジン回転数が変動しない定常状態においてエンジン１が継続的に運転された場合の上流側触媒５の触媒床温の推定値である。触媒床温マップは、例えば、実験の結果に基づいて設定される。この場合、例えば、上記定常状態を継続させたときに触媒床温が収束する（安定する）値に基づいて触媒床温マップの値を設定することができる。あるいは、上記定常状態を所定時間継続させた場合の触媒床温の推移に基づいて触媒床温マップの値が設定されてもよい。
【００２６】
図２に示すように、触媒床温は、負荷が大きくなるほど、かつエンジン回転数が高くなるほど高温となる。符号Ｔａ，Ｔｂ，およびＴｃは、触媒床温の等温線を示す。符号Ｔａは、排気通路制御弁６を開くか否かを判定するための触媒床温の閾値（以下、開弁判定閾値とする）を示す。現在のエンジン１の運転条件における負荷とエンジン回転数の組み合わせから触媒床温マップに基づいて算出される触媒床温が、矢印Ａに示すように開弁判定閾値Ｔａを超えた場合には、排気通路制御弁６が開かれる。開弁判定閾値Ｔａは、例えば、上流側触媒５を保護する観点から設定される。この場合、開弁判定閾値Ｔａは、上流側触媒５の触媒床温が上昇しすぎることを抑制できる値として設定される。あるいは、開弁判定閾値Ｔａは、上流側触媒５において効率的に排気ガスを浄化できる温度範囲（例えば、その温度範囲の上限側の値）に基づいて設定されることができる。
【００２７】
エンジン１の現在の運転条件（負荷、エンジン回転数）に基づいて排気通路制御弁６の開弁判定がなされることにより、上流側触媒５の実際の触媒床温が触媒床温マップの温度まで上昇する前に排気通路制御弁６が開かれることができる。言い換えると、現在の運転条件が今後も継続した場合に上流側触媒５の触媒床温が達すると推定される温度に基づいて排気経路制御弁６が開かれる。これにより、上流側触媒５がより確実に保護される。
【００２８】
負荷とエンジン回転数に基づいて排気通路制御弁６を開く制御がなされることにより、上流側触媒５を保護できるだけでなく、エンジン１の出力性能を向上させる効果を奏する。排気通路制御弁６が開かれた場合には、排気ガスが主としてバイパス通路４を流れるため、排気ガスが主として上流側触媒５を通過する場合に比べて排気圧損が低減される。高回転、高負荷の運転条件において排気通路制御弁６が開かれることにより、エンジン１の背圧を低減させてエンジン１の性能を向上させることができる。
【００２９】
符号Ｔｂは、開いた状態の排気通路制御弁６を閉じるか否かを判定するための触媒床温の閾値（以下、閉弁判定閾値とする）を示す。閉弁判定閾値Ｔｂは、開弁判定閾値Ｔａよりも低温側の値として設定されている。排気通路制御弁６を開く制御がなされている場合に、負荷とエンジン回転数の組み合わせから触媒床温マップに基づいて算出される触媒床温が、矢印Ｂに示すように閉弁判定閾値Ｔｂよりも低下した場合には、排気通路制御弁６が閉じられる。閉弁判定閾値Ｔｂは、例えば、上流側触媒５において効率的に排気ガスを浄化できる温度に基づいて設定される。この場合、閉弁判定閾値Ｔｂは、上流側触媒５において効率的に排気ガスを浄化できる温度の範囲の下限側の値に基づいて設定されることができる。
【００３０】
触媒床温マップにおいて、開弁判定閾値Ｔａよりも閉弁判定閾値Ｔｂが小さな値とされており、所謂ヒステリシスが設けられているものの、車両の走行環境によっては、排気通路制御弁６の開閉が頻繁に行われてしまうことがある。例えば、前述したように、登坂路（上り勾配の道路）を走行する場合である。登坂路の途中でコーナーを走行する場合など、一時的に軽負荷や低回転の運転条件となり、その後すぐに高回転、高負荷の運転条件に戻ることがある。このような場合に、一時的に軽負荷や低回転の運転条件が検出されたからといって排気通路制御弁６を閉じてしまうと、すぐに高回転、高負荷の運転条件に移行して再び排気通路制御弁６を開くこととなる。頻繁に排気通路制御弁６の開閉動作を行うことは、排気通路制御弁６の信頼性を確保する観点からは望ましくない。また、走行中に頻繁に排気通路制御弁６が開閉されると、開閉動作のたびにエンジン１の出力トルクが増減してドライバビリティが悪化してしまう可能性がある。
【００３１】
本実施形態では、勾配検出手段１０の検出結果に基づいて上り勾配が検出されたと判定された場合には、上り勾配が検出されたと判定されない場合に比べて、閉弁判定閾値が低温側の値（図２の符号Ｔｃ参照、以下、登坂時の閉弁判定閾値とする）に変更される。つまり、登坂路を走行している場合には、登坂路以外（例えば、平坦路や降坂路）を走行している場合に比べて、軽負荷の運転条件、あるいは、低回転の運転条件となるまで排気通路制御弁６が閉弁されない。これにより、登坂路を走行する場合の排気通路制御弁６の開閉回数を低減させて排気通路制御弁６の信頼性を確保することができる。また、排気通路制御弁６の開閉回数を低減させることにより、ドライバビリティを向上させることができる。
【００３２】
次に、図３のフローチャートを参照して本実施形態の動作について説明する。
【００３３】
まず、ステップＳ１０では、制御部２０により、エンジン１が運転中であるか否かが判定される。その判定の結果、エンジン１が運転中であると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）には本制御フローは終了される。
【００３４】
ステップＳ２０では、制御部２０により、排気通路制御弁６が現在開いているか否かが判定される。ステップＳ２０では、排気通路制御弁６を開く制御（バイパス制御）がすでになされているか否かが判定される。その判定の結果、排気通路制御弁６が現在開いていると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）には、本制御フローを再度ステップＳ１０から実行する。
【００３５】
ステップＳ３０では、制御部２０により、登坂状態であるか否かが判定される。ステップＳ３０では、車両が現在登坂路を走行しているか否かが判定される。制御部２０は、勾配検出手段１０の検出結果に基づいてステップＳ３０の判定を行う。その判定の結果、登坂状態であると判定された場合（ステップＳ３０−Ｙ）には、ステップＳ４０に進み、そうでない場合（ステップＳ３０−Ｎ）にはステップＳ５０に進む。
【００３６】
ステップＳ４０では、制御部２０により、排気通路制御弁６の閉じ条件が変更される。制御部２０は、開いた状態の排気通路制御弁６を閉じるか否かを判定するための触媒床温の閾値を、登坂時の閉弁判定閾値Ｔｃに変更する。これにより、登坂路以外の道路（平坦路等）を走行している場合に比べて、軽負荷の運転条件、あるいは、低回転の運転条件となるまで排気通路制御弁６が閉じられないようになる。よって、登坂路を走行している場合の排気通路制御弁６の開閉回数を低減させることができる。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ６０に進む。
【００３７】
ステップＳ３０で否定判定がなされてステップＳ５０に進むと、ステップＳ５０では、制御部２０により、排気通路制御弁６の閉じ条件が標準の条件に戻される。制御部２０は、開いた状態の排気通路制御弁６を閉じるか否かを判定するための触媒床温の閾値を、登坂路以外の道路を走行している場合の閾値（標準の条件）である閉弁判定閾値Ｔｂに変更する。
【００３８】
ステップＳ６０では、制御部２０により、排気通路制御弁６の閉じ条件が満たされているか否かが判定される。制御部２０は、負荷およびエンジン回転数の検出値に基づいて、図２に示す触媒床温マップを参照して触媒床温を算出する。算出された触媒床温と現在の閉弁判定閾値（閉弁判定閾値Ｔｂまたは登坂時の閉弁判定閾値Ｔｃ）との比較結果に基づいてステップＳ６０の判定がなされる。算出された触媒床温が現在の閉弁判定閾値（閉弁判定閾値Ｔｂまたは登坂時の閉弁判定閾値Ｔｃ）よりも低温である場合には、肯定判定がなされる。その判定の結果、排気通路制御弁６の閉じ条件が満たされていると判定された場合（ステップＳ６０−Ｙ）には、ステップＳ７０に進み、そうでない場合（ステップＳ６０−Ｎ）には、本制御フローを再度ステップＳ１０から実行する。
【００３９】
ステップＳ７０では、制御部２０により、排気通路制御弁６を閉じる制御がなされる。ステップＳ７０が実行されると、本制御フローが再度ステップＳ１０から実行される。
【００４０】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。
【００４１】
上記第１実施形態（図３）において、登坂状態であると判定されて（ステップＳ３０−Ｙ）排気通路制御弁６の閉じ条件が変更される（ステップＳ４０）場合に、開弁判定閾値Ｔａ（図２参照）と登坂時の閉弁判定閾値Ｔｃ（図２参照）との間の触媒床温の閾値の温度差（ヒステリシスの大きさ）ΔＴが上り勾配の大きさに基づいて設定されることができる。この場合、例えば、勾配検出手段１０により検出される上り勾配の大きさが大きくなる（急勾配となる）に連れて触媒床温の閾値の温度差ΔＴが大きな値に設定される。即ち、検出される上り勾配の大きさが大きくなる（急勾配となる）に連れて、開いた状態の排気通路制御弁６を閉じると判定する運転条件の閾値（登坂時の閉弁判定閾値Ｔｃ）がより軽負荷またはより低回転の運転条件に変更される。これにより、排気通路制御弁６の閉じ条件が登坂勾配に応じてより適切に変更されることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図４および図５を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００４３】
上記第１実施形態（図２）では、排気通路制御弁６を開弁するか否かが現在のエンジン１の運転条件（負荷およびエンジン回転数）に基づいて判定される。この場合、エンジン１の運転条件によっては、上流側触媒５の温度が実際に上昇する前に排気通路制御弁６が開弁されてしまう早開きが発生してしまう。例えば、加速時（過渡時）である。これは、以下に図４を参照して説明するように、運転条件が変化した場合に、運転条件の変化が生じてから実際に上流側触媒５の温度が変化後の運転条件に対応する温度となるまでに時間差が存在するためである。
【００４４】
本実施形態では、現在のエンジン１の運転条件に代えて、現在の触媒床温の推定値である推定床温に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される。推定床温は、エンジン１の運転条件の推移（履歴）に基づいて算出される現在の触媒床温の推定値である。従って、現在の運転条件に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される場合に比べて、より実際の触媒床温に近い値に基づいて上記判定がなされることができる。これにより、加速時等における早開きの発生を抑制することができる。本実施形態の制御部２０は、推定手段としての機能を有する。
【００４５】
図４は、排気通路制御弁６を開く制御が行われる場合の時間的な推移を示すタイムチャートである。
【００４６】
図４において、（ａ）は排気通路制御弁６の開閉状態、（ｂ）はアクセル開度、（ｃ）は上流側触媒（Ｓ／Ｃ触媒）の推定床温をそれぞれ示す。符号１０１および符号１０２は、排気通路制御弁６の開閉状態の指令値を示す。符号１０１は、エンジン１の負荷（現在の運転条件）に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される場合の開閉状態の指令値を示す。符号１０２は、本実施形態において推定床温に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される場合の開閉状態の指令値を示す。
【００４７】
符号１０３は、アクセル開度を示す。アクセル開度１０３は、エンジン１の負荷に対応している。符号１０４は、上流側触媒５の推定床温（以下、単に推定床温とする）を示す。推定床温１０４は、従来公知の方法により算出されることができる。推定床温１０４は、エンジン１の運転条件の推移に基づいて算出されることができる。この場合、例えば、エンジン１の運転条件（負荷やエンジン回転数等）に基づいて排気ガスから上流側触媒５に与えられる熱量が算出され、算出された熱量の積算値に基づいて現在の上流側触媒５の触媒床温の推定値である推定床温１０４が算出される。
【００４８】
図４に示すように、エンジン１の現在の運転条件に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される場合、時刻ｔ１においてアクセルが踏み込まれることと連動して排気通路制御弁６の開閉状態の指令値１０１が閉弁から開弁に変更される。しかしながら、アクセルが踏み込まれて（アクセル開度１０３が増加して）加速が開始されてから実際に上流側触媒５に流入する排気ガスの温度が高温になるまでには、符合１０４ａに示すようにある程度の時間が必要となる。したがって、アクセルが踏み込まれてからすぐに排気通路制御弁６が開かれてしまうと、低温の排気ガスが下流側触媒８に流入することとなり、エミッションが悪化（有害物質の排出量が増加）してしまう可能性がある。
【００４９】
本実施形態では、エンジン１の現在の運転条件に代えて、推定床温１０４に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される。推定床温１０４が予め定められた所定温度Ｔ０を超えた場合に、排気通路制御弁６が開弁される。推定床温１０４は、エンジン１の運転条件の推移に基づいて算出されたものであるため、現在の運転条件に基づいて排気通路制御弁６を開弁するか否かが判定される場合に比べて、より実際の触媒床温に近い値に基づいて上記判定がなされることができる。
【００５０】
図５に示すフローチャートに基づいて本実施形態の動作について説明する。
【００５１】
まず、ステップＳ１１０では、制御部２０により、エンジン１が運転中であるか否かが判定される。その判定の結果、エンジン１が運転中であると判定された場合（ステップＳ１１０−Ｙ）にはステップＳ１２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１１０−Ｎ）には、本制御フローは終了される。
【００５２】
次に、ステップＳ１２０では、制御部２０により、上流側触媒５の推定床温１０４が計算される。制御部２０は、エンジン１の運転条件の推移に基づいて推定床温１０４を算出する。
【００５３】
次に、ステップＳ１３０では、制御部２０により、排気通路制御弁６の開条件が満たされているか否かが判定される。制御部２０は、ステップＳ１２０で算出された推定床温１０４に基づいてステップＳ１３０の判定を行う。推定床温１０４が、排気通路制御弁６を開くと判定するための推定床温１０４の閾値として設定された所定温度Ｔ０よりも高温であると判定された場合に、肯定判定がなされる。ステップＳ１３０の判定の結果、排気通路制御弁６の開条件が満たされていると判定された場合（ステップＳ１３０−Ｙ）にはステップＳ１４０に進み、そうでない場合（ステップＳ１３０−Ｎ）には、ステップＳ１６０に進む。
【００５４】
ステップＳ１４０では、制御部２０により、排気通路制御弁６が現在閉じているか否かが判定される。その判定の結果、排気通路制御弁６が現在閉じていると判定された場合（ステップＳ１４０−Ｙ）にはステップＳ１５０に進み、そうでない場合（ステップＳ１４０−Ｎ）には本制御フローを再度ステップＳ１１０から実行する。
【００５５】
ステップＳ１５０では、制御部２０により、排気通路制御弁６を開く制御（バイパス制御）がなされる。ステップＳ１５０が実行されると、本制御フローを再度ステップＳ１１０から実行する。
【００５６】
ステップＳ１３０で否定判定がなされてステップＳ１６０に進むと、ステップＳ１６０では、制御部２０により、排気通路制御弁６の閉じ条件が満たされているか否かが判定される。制御部２０は、上記第１実施形態（図３のステップＳ６０）と同様に負荷およびエンジン回転数と閉弁判定閾値（閉弁判定閾値Ｔｂまたは登坂時の閉弁判定閾値Ｔｃ）に基づいてステップＳ１６０の判定を行う。その判定の結果、排気通路制御弁６の閉じ条件が満たされていると判定された場合（ステップＳ１６０−Ｙ）にはステップＳ１７０に進み、そうでない場合（ステップＳ１６０−Ｎ）には、本制御フローを再度ステップＳ１１０から実行する。
【００５７】
ステップＳ１７０では、制御部２０により、排気通路制御弁６が現在閉じているか否かが判定される。その判定の結果、排気通路制御弁６が現在閉じていると判定されない場合（ステップＳ１７０−Ｎ）にはステップＳ１８０に進み、そうでない場合（ステップＳ１７０−Ｙ）には、本制御フローを再度ステップＳ１１０から実行する。
【００５８】
ステップＳ１８０では、制御部２０により、排気通路制御弁６を閉じる制御がなされる。ステップＳ１８０が実行されると、本制御フローが再度ステップＳ１１０から実行される。
【００５９】
本実施形態によれば、エンジン１の運転条件の推移に基づいて上流側触媒５の推定床温１０４が算出され（ステップＳ１２０）、算出された推定床温１０４に基づいて排気通路制御弁６を開くか否かが判定される（ステップＳ１３０）。これにより、排気通路制御弁６を開くタイミングは、排気ガスの温度が十分に高くなって上流側触媒５をバイパスする必要が生じた後のタイミングに設定される。アクセルが踏み込まれたものの実際の排気ガス温度（上流側触媒５の触媒床温）が大きく上昇する前に加速が終了される場合など、上流側触媒５をバイパスする必要が生じない場合には、排気通路制御弁６が開かないため、排気通路制御弁６の作動回数が低減され、信頼性が確保される。
【００６０】
（第２実施形態の変形例）
第２実施形態の変形例について説明する。
【００６１】
上記第２実施形態において、排気通路制御弁６を開くか否かの判定（ステップＳ１３０）だけでなく、閉じるか否かの判定（ステップＳ１６０）についても推定床温１０４に基づいてなされてもよい。
【００６２】
この場合、ステップＳ１６０において、制御部２０により、ステップＳ１２０で算出された推定床温１０４に基づいて排気通路制御弁６の閉じ条件が満たされているか否かが判定される。制御部２０は、推定床温１０４が、排気通路制御弁６を閉じると判定するための推定床温１０４の閾値として予め定められた所定温度Ｔ１よりも低温であると判定された場合に肯定判定を行う。なお、排気通路制御弁６を閉じると判定する所定温度Ｔ１は、排気通路制御弁６を開くと判定する所定温度Ｔ０に比べて低温に設定されている（作動ヒスが設けられている）。その他の動作については、上記第２実施形態と同様であることができる。
【００６３】
推定床温１０４は、エンジン１の運転条件が変動したとしても、その変動が一時的なものであれば大きく変動しない。従って、推定床温１０４に基づいて排気通路制御弁６の閉じ条件の判定がなされる場合、登坂路を走行している途中で一時的にアクセルを戻して軽負荷や低回転の運転条件となってもすぐには排気通路制御弁６を開く制御から復帰しにくい。つまり、エンジン１の現在の運転条件に基づいて排気通路制御弁６の閉じ条件の判定がなされる場合に比べて、登坂路を走行中の排気通路制御弁６の開閉回数を低減することができる。
【００６４】
（第３実施形態）
図６および図７を参照して第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記各実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００６５】
上記第２実施形態では、推定床温１０４に基づいて排気通路制御弁６を開くか否かが判定されることにより、排気通路制御弁６の早開きが抑制された。本実施形態では、推定床温１０４の計算に負荷変化に応じたディレーを付加する。これにより、より的確な排気通路制御弁６の開弁制御が可能となり、排気通路制御弁６の作動回数を低減させることができる。
【００６６】
推定床温１０４に基づく排気通路制御弁６の開弁制御により、排気通路制御弁６の早開きを抑制できるものの、加速が急な場合には、排気通路制御弁６が早めに開かれてしまうという問題が残る。これは、排気マニホルド２等の熱マス（熱容量）に起因する温度遅れが発生するためである。排気ガスの熱が排気マニホルド２等に吸収されるため、排気ガス（エンジン１の出ガス）の温度上昇から上流側触媒５の触媒床温の上昇までには、遅れ時間が生じる。
【００６７】
推定床温１０４は、エンジン１の定常運転条件の排気ガスの温度に基づいて計算されるが、排気ガスの熱はエンジン１から上流側触媒５までの間の排気マニホルド２に吸収されるため、加速が開始されても上流側触媒５に流入する排気ガスの温度は急には変化しない。加速時（過渡時）には、排気マニホルド２の熱マス量と排気ガスのガス量に応じた温度遅れが発生してしまう。
【００６８】
本実施形態では、推定床温（後述する図６の符号２０６参照）の計算に負荷変化に応じたディレー（後述する図６の符号ＴＤ参照）を付加することで、より確実に排気通路制御弁６の早開きを抑制する。図６は、排気通路制御弁６を開く制御が行われる場合の時間的な推移を示すタイムチャートである。図６には、加速が急な場合に、負荷変化に応じたディレーを付加しない場合と本実施形態で負荷変化に応じたディレーを付加する場合のそれぞれの動作が示されている。
【００６９】
図６において、（ｄ）は排気通路制御弁６の開閉状態、（ｅ）はアクセル開度、（ｆ）は上流側触媒５の触媒床温をそれぞれ示す。符号２０１および符号２０２は、排気通路制御弁６の開閉状態の指令値を示す。符号２０１は、負荷変化に応じたディレーを付加しない場合の開閉状態の指令値を示す。符号２０２は、本実施形態において負荷変化に応じたディレーを付加する場合の開閉状態の指令値を示す。
【００７０】
符号２０３は、アクセル開度を示す。符号２０４は、上流側触媒５の実際の触媒床温を示す。符号２０５は、負荷変化に応じたディレーを付加しない場合の推定床温を示す。符号２０６は、負荷変化に応じたディレーを付加する本実施形態の推定床温を示す。加速が急な場合には、図６に符号Ｒで示すように、アクセル開度２０３が時刻ｔ１において増加しても、実際の触媒床温２０４は、すぐには上昇せず、ある程度遅れた時刻ｔ３から上昇を始める。これは、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間、排気マニホルド２において排気ガスの熱が吸収されるためである。この時刻ｔ１から時刻ｔ３までのディレー時間ＴＤは、負荷変化、排気マニホルド２の熱マス量、および排気ガスのガス量等に応じて変動する。
【００７１】
排気マニホルド２による熱の吸収を考慮せずに、負荷に応じたディレー時間ＴＤを付加しない場合、推定床温２０５は、実際の触媒床温２０４よりも高い温度として算出されてしまう。
【００７２】
本実施形態では、ある程度以上の負荷変化をした場合、負荷変化後の初期時にディレー時間ＴＤだけ経過するまでの間は推定床温２０６の計算が停止される。ディレー時間ＴＤが経過するまで推定床温２０６は負荷変化前の値のままとされる。これにより、本実施形態の負荷変化に応じたディレーを付加する推定床温２０６は、実際の触媒床温２０４に近い値となることができる。よって、実際の触媒床温２０４が予め定められた所定温度Ｔ１を超えるタイミングと概ね同じ時刻ｔ４において排気通路制御弁６が開かれることができる。
【００７３】
次に、図７を参照して本実施形態の動作について説明する。
【００７４】
まず、ステップＳ２１０では、制御部２０により、エンジン１が運転中であるか否かが判定される。その判定の結果、エンジン１が運転中であると判定された場合（ステップＳ２１０−Ｙ）にはステップＳ２２０に進み、そうでない場合（ステップＳ２１０−Ｎ）には、本制御フローは終了される。
【００７５】
次に、ステップＳ２２０では、制御部２０により、現在の推定床温２０６と現在の運転条件での安定後の触媒床温との差が予め定められた所定値以上であるか否かが判定される。ステップＳ２２０では、予め定められた値以上の負荷変化（加速）が生じたか否かが判定される。制御部２０は、負荷変化が生じた場合に、それまでの運転条件（例えば、負荷変化が生じるまでの運転条件）に基づいて算出された推定床温２０６と、負荷変化が生じた後の運転条件において運転条件が変動しない定常状態が継続した場合の安定後の触媒床温との間の値の差を算出する。算出された差が上記所定値以上である場合には、予め定められた値以上の負荷変化が生じたと判定することができる。ステップＳ２２０の判定の結果、現在の推定床温２０６と現在の運転条件での安定後の触媒床温との差が予め定められた所定値以上であると判定された場合（ステップＳ２２０−Ｙ）にはステップＳ２３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２２０−Ｎ）にはステップＳ２５０に進む。
【００７６】
ステップＳ２３０では、制御部２０により、推定床温２０６の計算が停止され、かつ、ディレー時間ＴＤが計算される。ディレー時間ＴＤは、例えば、エンジン１の排気諸元および負荷変化に応じて算出されることができる。ディレー時間ＴＤは、例えば、実験の結果に基づいて予め設定されたマップが参照されて算出される。
【００７７】
次に、ステップＳ２４０では、制御部２０により、ステップＳ２３０で算出されたディレー時間ＴＤが経過したか否かが判定される。経過時間（ディレー経過カウンタ）は、例えば、ステップＳ２３０においてディレー時間ＴＤが算出された時点を起点として制御部２０によりカウントされる。ステップＳ２４０の判定の結果、ディレー時間ＴＤが経過したと判定された場合には、ステップＳ２６０に進み、そうでない場合にはステップＳ２２０へ進む。
【００７８】
ステップＳ２２０で否定判定がなされてステップＳ２５０に進んだ場合、ステップＳ２５０では、制御部２０により、ディレー時間ＴＤおよびディレー経過カウンタがリセットされる。ステップＳ２５０が実行されるとステップＳ２６０に進む。
【００７９】
ステップＳ２６０では、制御部２０により推定床温２０６が算出される。
【００８０】
ステップＳ２７０からステップＳ３２０までの動作は、上記第２実施形態（図５のステップＳ１３０からステップＳ１８０まで）と同様であることができる。
【００８１】
本実施形態によれば、推定床温２０６の算出において負荷変化に応じたディレー時間ＴＤが付加されることにより、推定床温２０６が実際の触媒床温２０４により近い温度として算出されることができる。これにより、排気通路制御弁６の開弁タイミングを上流側触媒５の温度に対応したより適切なタイミングに設定することができる。
【００８２】
ここで、推定床温２０６の算出にディレー時間ＴＤを付加することに代えて、排気通路制御弁６の開弁前にディレー時間（以下、開弁前ディレー時間とする）を入れることにより、排気通路制御弁６の早開きを抑制することが考えられる。例えば、排気通路制御弁６の開弁判定は、負荷変化に応じたディレー時間ＴＤを付加しない場合の推定床温２０５に基づいて行い、開弁判定がなされてから実際に排気通路制御弁６を開くまでに負荷変化に応じた開弁前ディレー時間を入れることが考えられる。しかしながら、この場合、開弁判定がなされてから開弁前ディレー時間が経過するまでの間にエンジン１の運転情報（負荷等）が変化したときにその変化に対応することができない。例えば、排気通路制御弁６を開く必要がない運転情報に変化したにもかかわらず排気通路制御弁６を開いてしまう可能性がある。本実施形態では、ディレー時間ＴＤの間にエンジン１の運転情報が変化したとしても、推定床温２０６はその変化に対応して算出されるため、開弁前ディレー時間を入れる場合の問題の発生を防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の排気浄化制御装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の排気浄化制御装置の第１実施形態の触媒床温マップである。
【図３】本発明の排気浄化制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の排気浄化制御装置の第２実施形態の制御が行われる場合のタイムチャートである。
【図５】本発明の排気浄化制御装置の第２実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の排気浄化制御装置の第３実施形態の制御が行われる場合のタイムチャートである。
【図７】本発明の排気浄化制御装置の第３実施形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１  エンジン
２  排気マニホルド
３  第一経路
４  バイパス通路
５  上流側触媒
６  排気通路制御弁
７  排気管
８  下流側触媒
１０  勾配検出手段
２０  制御部
Ｔａ  開弁判定閾値
Ｔｂ  閉弁判定閾値
Ｔｃ  登坂時の閉弁判定閾値
ＴＤ  ディレー時間
【図１】
0004780100.tif 000002
【図２】
0004780100.tif 000003
【図３】
0004780100.tif 000004
【図４】
0004780100.tif 000005
【図５】
0004780100.tif 000006
【図６】
0004780100.tif 000007
【図７】
0004780100.tif 000008