(57)【要約】【課題】  エンジン等を含む動力出力装置において硫黄を含む生成物の外部への放出を極力防止する。【解決手段】  排気管が接続されたエンジン（１５０）と、エンジンから排出される排気ガスを浄化する複数の触媒装置（３１、３２）と、このうちの少なくとも一つの上流側及び下流側をバイパスするバイパス路（３０１）と、該バイパス路及びこれによりバイパスされる触媒装置（３２）のいずれか一方に切替え可能に排気ガスの流路を設定する切替弁（３０２、３０３）とを備える。更に、排気管中の空燃比を検知するセンサ（５２）と、エンジンにかかる負荷が所定値以下であって、排気管中の空燃比がセンサによってリッチであると検知された場合に、排気ガスが触媒装置からバイパス路に流れるように切替弁を切り替える制御手段（１７０）とを備える。【選択図】      図１
2005291148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管が接続された内燃機関と、
前記排気管に設けられ前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する複数の排気浄化手段と、
前記排気浄化手段のうち少なくとも一つの上流側及び下流側をバイパスするバイパス路と、
該バイパス路及び該バイパス路によりバイパスされる前記排気浄化手段のいずれか一方に切替え可能に前記排気ガスの流路を設定する切替手段と、
前記排気管中の空燃比を検知する検知手段と、
前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比が前記検知手段によってリッチであると検知された場合に、前記排気ガスが前記排気浄化手段に代わって前記バイパス路に流れるように前記切替手段を切替る制御手段と
を備えたことを特徴とする動力出力装置。
【請求項２】
前記排気管中の空燃比を変更させる空燃比変更手段を更に備えてなり、
前記制御手段は、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比が前記検知手段によってリッチであると検知された場合に、前記排気管中の空燃比がリーンとなるように前記空燃比変更手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記内燃機関に供給される空気量を調整する空気量調整手段を更に備えてなり、
前記制御手段は、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比が前記検知手段によってリッチであると検知された場合に、前記排気管中の空気量を増加させるように前記空気量調整手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記空気量調整手段を制御する際に前記内燃機関の点火時期を遅角させることを特徴とする請求項３に記載の動力出力装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記排気管中の空燃比が所定空燃比に達した場合には、前記排気ガスが前記バイパス路に代わって前記排気浄化手段に流れるように前記切替手段を切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記内燃機関に前記所定値以上又は該所定値に一定の値を加えた値以上の負荷が要求された場合には、前記排気ガスが前記バイパス路に代わって前記排気浄化手段に流れるように前記切替手段を切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の動力出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼後排気ガスを排出するエンジン等の動力出力装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等の車両の動力出力源たるエンジンからは、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等が排出される。このため、前記エンジンを含む、トータルなシステムとしての動力出力装置を構築するにあたっては、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化するための各種の手段が従来採用されている。例えば、エンジンから排出される排気ガスを車両外部に導くための排気管の途中に、排気ガス浄化触媒装置（以下、単に「触媒装置」という。）を設ける手段が考えられている。また、エンジンから直接的に排出されるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の濃度をそもそも低減させるため、空燃比を適切に調整するなどの手法によってエンジンの燃焼態様を制御することも行われている。このうち後者の手法では特に、排気管の途中に、管内の酸素濃度を検知することの可能ないわゆる空燃比センサ或いは酸素センサ（Ａ／Ｆセンサ又はＯ２センサ）を設けておき、その検知結果に基づいてエンジンの燃焼態様を制御するものが知られている。このような排気浄化システムとしては、例えば特許文献１に開示されているようなものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４６７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のシステムでは、次のような問題点がある。すなわち、前述の触媒装置に吸着された硫黄が、硫化水素（Ｈ２Ｓ）として外部に排出されるおそれがある。特に、Ｈ２Ｓには臭いがあるため、その外部への拡散が生じるのは余り好ましいことではない。
【０００５】
より詳しくは次のようである。前述の触媒装置としては、例えばいわゆるリーンＮＯｘ触媒が用いられることがある。このリーンＮＯｘ触媒には、ＮＯｘを吸着するためにバリウムが含まれることがあるが、このバリウムは硫黄をよく吸着する性質がある。また、触媒装置としては、いわゆる三元触媒が用いられることもある。この三元触媒には、酸素吸蔵能力をもたせるために酸化セリウム（ＣｅＯ２；セリア）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３；アルミナ）が含まれることがあるが、これらもまた硫黄を吸着する性質がある。このように触媒装置に硫黄が含まれることになると、該触媒装置内の雰囲気がリッチになった場合には、その硫黄が放出されることになり、その結果、前述のようにＨ２Ｓなどが生成されて、外部への排出がなされることになるのである。
【０００６】
この点、上述の特許文献１では、上流側にＳＯｘ吸収剤、下流側にＮＯｘ吸収剤を設けるとともに、このうちのＮＯｘ吸収剤についてバイパス通路を設ける構成を備えることで、ＳＯｘ吸収剤に吸収されたＳＯｘがリッチのときに放出される場合に備えて、排気ガスを前記バイパス通路に流す技術が開示されている。しかし、その目的は、放出されたＳＯｘが下流側に位置するＮＯｘ吸収剤に吸着してＮＯｘ吸収剤の能力が低下するのを防止することにあり、最終的に排出される排気ガス中に硫黄を含む生成物が含まれないようにするという配慮がなされているわけではない。したがって、特許文献１では、前述した問題点は根本的には解決されない。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、例えば硫黄を含む生成物の外部への放出を効果的に防止することの可能な動力出力装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の動力出力装置は、上記課題を解決するため、排気管が接続された内燃機関と、前記排気管に設けられ前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する複数の排気浄化手段と、前記排気浄化手段のうち少なくとも一つの上流側及び下流側をバイパスするバイパス路と、該バイパス路及び該バイパス路によりバイパスされる前記排気浄化手段のいずれか一方に切替え可能に前記排気ガスの流路を設定する切替手段と、前記排気管中の空燃比を検知する検知手段と、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比が前記検知手段によってリッチであると検知された場合に、前記排気ガスが前記排気浄化手段に代わって前記バイパス路に流れるように前記切替手段を切り替える制御手段とを備えている。
【０００９】
本発明の動力出力装置によれば、複数の排気浄化手段が設けられていることにより、内燃機関から排出される排気ガスの効果的な浄化を実現することができる。なお、本発明にいう「排気浄化手段」には、各種のリーンＮＯｘ触媒、三元触媒、ＳＯｘ吸収剤、ＮＯｘ吸収剤等々が含まれる。また、本発明において、排気浄化手段は基本的にいくつあってもよい。
【００１０】
そして、本発明では特に、内燃機関にかかる負荷が所定値以下であると同時に、排気管中の空燃比がリッチである場合、すなわち排気浄化手段中に含有された硫黄が放出されやすい環境にある場合の制御に特徴がある。すなわち、仮に、排気浄化手段が排気管上に二つ設けられており、そのうちの下流側の排気浄化手段について本発明にいう「バイパス路」及び「切替手段」が設けられているとすると、前述のような場合において、排気ガスは、上流側の排気浄化手段には流通するが、下流側の排気浄化手段には流通せずこれをバイパスするバイパス通路を流通するという制御が行われるようになっているのである。これにより、バイパスされた排気浄化手段（以下、「被バイパス排気浄化手段」ということがある。）がリッチ雰囲気に曝されることが防止されることになるから、当該排気浄化手段から硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含む生成物が外部に放出されるのを未然に防止することができることになる。
【００１１】
このように、本発明によれば、悪臭を持つ硫化水素（Ｈ２Ｓ）の外部への放出を効果的に防止することができる。しかも本発明では、内燃機関にかかる負荷が所定値以下となるとき、典型的には例えば、本発明の動力出力装置を搭載する車両は停止しているが当該内燃機関は運転を続行している場合、即ちいわゆるアイドリング状態にあるときに、前述のような制御が実施されることで、本発明の目的とするところをよりよく達成することができる。なぜなら、硫黄を含む生成物のうちでも特に、臭いをもつＨ２Ｓが外部に放出されると、当該車両の周囲にいる人間は当然その臭いを嗅がされることになるが、この臭いが最も強く感じられるのは、車両が停止しているとき、あるいは低速走行しているときだからである。本発明は、かかる場合にＨ２Ｓの外部への放出が極力防止されるのであるから、周囲の人間に不快感を与えるおそれが極めて小さいのである。また、本発明においては、被バイパス排気浄化手段は浄化機能を果たしえないことになるものの、内燃機関にかかる負荷が所定値以下である、即ち該内燃機関には一般により低い負荷しかかかっていないことになるから、被バイパス排気浄化手段を除く排気浄化手段によっても排気ガスの浄化を十分に行うことができ、エミッションを特に悪化させるということもない。
【００１２】
なお、本発明において、「リッチであると検知された場合」とは、理論空燃比から見て、若干でもリッチ側にあると検知された場合を意味しているが、一定の幅を持たせてもよく、例えば、理論空燃比から見てリッチ側に設定された所定閾値を超えた場合（或いは、該所定閾値に達した場合）を意味してもよい。すなわち、理論空燃比点における燃料量を仮にλとすると、現実の燃料量がλ＋ａよりも大きくなった場合にはじめて、「リッチである」と検知するという意味も含む。ここにａは任意の定数としてもよいし、場合により種々の事情（例えば、排気浄化手段の酸素吸蔵能力等）を勘案して変動する変数であってもよい。
【００１３】
また、「内燃機関にかかる負荷」は、例えば、該内燃機関に吸入される空気量を測定する吸入空気量測定手段を更に備えることで、これを知ることができる。さらに、「所定値」は、様々な事情を勘案して決定することができるが、前述のように、この「所定値」の定め方如何によって、上述したＨ２Ｓの放出に伴う悪臭拡散防止という実際的な効果が左右されることからすると、例えば、かかる効果が最大限得られるようにするためにはどのような「所定値」であるべきかという観点から、該「所定値」を定めるようにすると好ましい。
【００１４】
本発明の動力出力装置の一態様では、前記排気管中の空燃比を変更させる空燃比変更手段を更に備えてなり、前記制御手段は、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比が前記検知手段によってリッチであると検知された場合に、前記排気管中の空燃比がリーンとなるように前記空燃比変更手段を制御する。
【００１５】
この態様によれば、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比がリッチである場合、排気管中の空燃比がリーンとなるような制御が実施される。したがって、排気浄化手段はリッチ雰囲気から開放されるというにとどまらず、より積極的にリーン側の雰囲気に曝されることになり、硫黄を含む生成物が放出されるおそれを更に低減することができる。
【００１６】
この点に関連して特に、前述したようなアイドリング状態においては、内燃機関への吸入空気量が小さいために排気浄化手段をリッチ雰囲気からリーン雰囲気へと切り替えるのには相応の時間がかかる。しかし、本発明では、前述のように排気浄化手段の少なくとも一つはバイパスされているのであるから、この切替期間中に、被バイパス排気浄化手段がリッチ雰囲気に曝されることが防止されると同時に、リッチ雰囲気からリーン雰囲気への切替時間を稼ぐこともできるのである。
【００１７】
なお、「リーンとなるように」とは、必ずしも、理論空燃比から見た厳密な意味におけるリーンである必要はないことをも意味する。つまり、この「リーンとなるよう」な制御が実施されるのは、上述のように「排気管中の空燃比がリッチであると検知された場合」であるが、この検知されたリッチなる状況から見て、相対的にリーンとされる場合を含む。制御手段によって達成されるべき具体的な空燃比は、理論的に予測され、あるいは実験的に確かめられた、各種の具体的な空燃比と硫黄を含む生成物が排出される蓋然性との関係などに鑑み、種々に定められ得るのである。
【００１８】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記内燃機関に供給される空気量を調整する空気量調整手段を更に備えてなり、前記制御手段は、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比が前記検知手段によってリッチであると検知された場合に、前記排気管中の空気量を増加させるように前記空気量調整手段を制御する。
【００１９】
この態様によれば、前記内燃機関にかかる負荷が所定値以下であって且つ前記排気管中の空燃比がリッチである場合、排気管中の空気量が増加されるような制御が実施される。したがって、排気浄化手段はリッチ雰囲気から開放されるというにとどまらず、より積極的に、しかも効果的にリーン側の雰囲気に曝されることになり、硫黄を含む生成物が放出されるおそれを上述にも増して低減することができる。
【００２０】
なお、「空気量調整手段」には、具体的には例えば、電子スロットル、ＩＳＣ（Idol Speed Control）、ＶＶＴ（Variable Valve Tiｍｉｎg）等の各種手段が含まれる。
【００２１】
この態様では、前記制御手段は、前記空気量調整手段を制御する際に前記内燃機関の点火時期を遅角させるように構成してもよい。
【００２２】
このような構成によれば、内燃機関への吸入空気量が増加されることによってもたらされるトルク増大の効果を減殺することができる。これにより、動力出力装置のユーザの意思によらないで内燃機関の出力上昇が起きるという不具合の発生を抑止することができる。このことは、本発明の動力出力装置が車両に搭載されている場合には特に、ドライバビリティ（運転の快適性）を損なうという不具合の発生の抑止というかたちで享受され得る。
【００２３】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記排気管中の空燃比が所定空燃比に達した場合には、前記排気ガスが前記バイパス路に代わって前記排気浄化手段に流れるように前記切替手段を切り替える。
【００２４】
この態様によれば、排気管中の空燃比が所定空燃比に達した場合、すなわち具体的には、一定程度リーン側に落ち着いた場合には、排気ガスが排気浄化手段をバイパスするのを止めるような制御が実施されることになる。したがって、本態様によれば、もはや硫黄が放出されるおそれが低減されている状況において、被バイパス排気浄化手段が通常の排気浄化手段として機能するようになるから、硫黄を含む生成物が排出されるおそれがない状況下で、複数段の排気浄化手段による高い浄化能力を得ることができることになる。
【００２５】
なお、「所定空燃比」は、理論的に予測され、あるいは実験的に確かめられた、各種の具体的な空燃比と硫黄を含む生成物が排出される蓋然性との関係などに鑑みて、種々に定められ得る。これは一定値でも何らかの変数により変動する関数値でもよい。
【００２６】
本発明の動力出力装置の他の態様では、前記制御手段は、前記内燃機関に前記所定値以上又は該所定値に一定の値を加え若しくは減じた値以上の負荷が要求された場合には、前記排気ガスが前記バイパス路に代わって前記排気浄化手段に流れるように前記切替手段を切り替える。
【００２７】
この態様によれば、内燃機関に例えば比較的高い負荷が要求された場合に、排気ガスが排気浄化手段をバイパスするのを止めるような制御が実施されることになる。ここで、内燃機関に高い負荷が要求されたということは、該内燃機関からはＮＯｘ等を比較的高濃度で含む排気ガスが排出されるおそれが高まることになる。しかるに、前記被バイパス排気浄化手段が存在するのでは、かかる排気ガスを十分に浄化することが困難となってしまう。本態様では、このような場合において、被バイパス排気浄化装置を通常の排気浄化装置として機能させることになるから、前記のような不具合を回避することができるのである。
【発明の効果】
【００２８】
以上述べたように、本発明によれば、例えば硫黄を含む生成物の外部への放出を効果的に防止することができる。
【００２９】
本発明のこのような作用及び効果その他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下では、本発明の実施の形態について図１及び図２を参照しつつ説明する。ここに図１は、本実施形態に係る動力出力装置の構成概略図である。また、図２は図１に示す動力出力装置において硫黄を含む生成物を外部に排出させないための処理の流れを示すフローチャートである。
【００３１】
まず、図１を参照して、エンジン及びその周囲の構成について説明する。図１に示すように、エンジン１５０は、吸気ポート内に燃料を直接噴射する、いわゆるポート噴射式ガソリンエンジンである。エンジン１５０は、ＥＣＵ１７０により制御される。エンジン１５０は、シリンダブロック１４を備えている。シリンダブロック１４の内部にはシリンダ１６が形成されている。なお、エンジン１５０は、複数のシリンダを備えているが、説明の便宜上、図１には複数のシリンダのうち１つのシリンダ１６を示している。シリンダ１６の内部にはピストン１８が配設されている。ピストン１８は、シリンダ１６の内部を、図１における上下方向に摺動することができる。
【００３２】
シリンダ１６の内部において、ピストン１８の上方には燃焼室２０が形成されている。燃焼室２０には、点火プラグ２６の先端が露出している。点火プラグ２６は、ＥＣＵ１７０から点火信号を供給されることにより、燃焼室２０内の混合気に点火する。
【００３３】
燃焼室２０には、吸気弁３２を介して吸気マニホールド３４の各枝管が連通している。吸気マニホールドの一部では、燃料噴射弁２２の噴射口が露出している。エンジン１５０の運転中、燃料噴射弁２２には燃料ポンプ２４から燃料が圧送される。燃料噴射弁２２及び燃料ポンプ２４は、ＥＣＵ１７０に接続されている。燃料ポンプ２４は、ＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じて燃料噴射弁２２側へ燃料を圧送する。また、燃料噴射弁２２は、ＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じて吸気ポート内へ燃料を噴射する。吸気マニホールド３４は、その上流側においてサージタンク３６に連通している。サージタンク３６の更に上流側には吸気管３８が連通している。吸気管３８には、スロットル弁４０が配設されている。スロットル弁４０は、スロットルモータ４２に連結されている。そして、スロットルモータ４２は、ＥＣＵ１７０に接続されている。スロットルモータ４２は、ＥＣＵ１７０から供給される制御信号に応じてスロットル弁４０の開度を変化させる。スロットル弁４０の開度は、例えばアクセルペダル７８の踏み込み量に応じて変化させられる。吸気管３８の一端にはエアクリーナ６０が設けられている。
【００３４】
他方、燃焼室２０には、排気弁２８を介して排気管３０が連通している。本実施形態では、排気管３０には、エンジン１５０から排出された排気ガスを浄化する第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２の二段の触媒装置が設けられており、これにより排気ガス浄化性能が高められている。これら第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２としては、具体的には例えば三元触媒装置をあてることができる。また、第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２には、例えばＣｅＯ２及びＣｅＯ２-ＺｒＯ２等の酸素吸蔵能力を有する助触媒を備えておくとよい。これにより、排気管３０内の空燃比の変動を吸収することが可能となり、前記の三元触媒が好適に働くように当該排気管３０内の雰囲気を調整することができる。
【００３５】
また、第１触媒装置３１の下流側には第１Ｏ２センサ５１が設けられ、第２触媒装置３２の下流側には第２Ｏ２センサ５２が設けられている。このうち上流側の第１Ｏ２センサは、第１触媒装置３１を通過し未燃成分の比較的少なくなった排気ガス中の酸素濃度をモニターする。また、下流側の第２Ｏ２センサは、本発明にいう「検知手段」の一例に該当し、第２触媒装置３１を通過し未燃成分の更に少なくなった排気ガス中の酸素濃度をモニターする。
【００３６】
なお、これら第１及び第２Ｏ２センサ５１及び５２は、具体的には例えば、空洞部を有するように成形されたジルコニアと、該ジルコニアの周囲に被覆された多孔質の白金電極とからなる構成を備えてなる。この構成において、前記空洞部に大気が導入されるとともに、該大気とジルコニア及び白金電極を介して面するように排気ガスが導入されると、排気ガス中の酸素分圧と大気中の酸素分圧との比に応じて（より詳細には、当該比の対数に比例して）前記ジルコニア中に酸素イオンの流れが生じ起電力が発生する。第１及び第２Ｏ２センサ５１及び５２は、この起電力を測定することにより、排気ガス中の酸素濃度を検出し得る。
【００３７】
さらに、本実施形態では特に、第１触媒装置３１をバイパスするためのバイパス路３０１が設けられている。すなわち、バイパス路３０１は、第１触媒装置３１の上流側における排気管３０の一部分から分岐し、第１触媒装置３１の下流側における排気管３０の一部分に合流する。また、バイパス路３０１と排気管３０との分岐部分及び合流部分にはそれぞれ、本発明にいう「切替手段」の一例に該当する切替弁３０２及び３０３が設けられている。これら切替弁３０２及び３０３はＥＣＵ１７０に接続されており、ＥＣＵ１７０から送られてくる制御信号に応じて動作するようになっている。これにより、エンジン１５０からの排気ガスは、第１触媒装置３１及びバイパス路３０１のいずれか一方に選択的に流入させることが可能になる。なお、図１においては、第１触媒装置３１の下流側にも切替弁３０３を設ける形態を示しているが、場合によっては、この切替弁３０３の設置は省略してもよい。
【００３８】
このような構成を備える動力出力装置では、要所要所に各種のセンサが設けられている。例えば、アクセルペダル７８の近傍にはアクセル開度センサ８０が配設されている。また、エアクリーナ６０からエンジン１５０に至るまでの間には、エアクリーナ６０の近傍に吸気温センサ３８Ｔが、スロットル弁４０の近傍にスロットル開度センサ４４が、サージタンク３６の近傍に該サージタンク３６内の圧力を検出する圧力センサ３６Ｔがそれぞれ配設されている。さらに、エンジン１５０周りでは、該エンジン１５０の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１５Ｔ１及びクランク角を検出するクランク角センサ１５Ｔ２がそれぞれ配設されている。加えて、エンジン１５０から最も下流側の要素として図示された第２触媒装置３２に至るまでの間には、既に述べた第１Ｏ２センサ５１及び第２Ｏ２センサ５２がそれぞれ配設されている。
【００３９】
前記いずれのセンサ（第１及び第２Ｏ２センサ５１及び５２も含む。）もＥＣＵ１７０に接続されており、ＥＣＵ１７０は、これら各種のセンサから送られてくる電気信号に基づいて、アクセル開度、スロットル開度、サージタンク内圧力、エンジン冷却水温度、クランク角度及び触媒温度等々を知ることができる。また、ＥＣＵ１７０は、これらの諸状態ないしは諸量に基づいて、図に示す各種の要素が好適な状態となるように、或いは当該動力出力装置のユーザが所望する状態となるようになどを目的として、当該各種の要素を制御（例えば、スロットル４０の開度の増減、燃料噴射弁２２からの燃料噴射量の増減等々）する。本実施形態では特に、ＥＣＵ１７０は、前述のように切替弁３０２及び３０３の動作制御を通じて、エンジン１５０からの排気ガスをバイパス路３０１に流すか、あるいは第１触媒装置３１に流すかについて決定する。
【００４０】
なお、図における前記各種のセンサの設置場所は単なる一例を示しているに過ぎない。当該各種のセンサは、それぞれ目的とする諸状態ないしは諸量を検出できる限り、然るべき場所に設置されていればよい。また、図示されないが、前記の各種のセンサ以外のセンサ（例えば、エンジン１５０の回転数を検出する回転数センサ、或いは気筒判別センサ等々）を設けてよいことは言うまでもない。
【００４１】
以下では、本発明に係る制御手段、検知手段の一部及び切替手段の一部を構成するＥＣＵ１７０により、硫黄を含む生成物を外部に排出させないための処理について、図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、図２のステップＳ１０１の処理前において、エンジン１５０からの排気ガスがバイパス路３０１ではなくて第１触媒装置３１を流通するように、切替弁３０２及び３０３が制御されているものとする。
【００４２】
さて、図２においてまず、第２Ｏ２センサ５２の検知結果に基づいて、ＥＣＵ１７０は、排気管３０中の空燃比がリッチであるかどうかが判断される（図２のステップＳ１０１）。ここで「リッチである」とは、理論空燃比から見て、若干でも燃料量が多いと判断される場合を含むほか、一定の幅を含ませてもよい。すなわち、理論空燃比点における燃料量を仮にλとすると、現実の燃料量がλ＋ａよりも大きくなった場合にはじめて、「リッチである」と判断するように構成してもよい。ここにａは任意の定数としてもよいし、場合により種々の事情（例えば、第１及び第２触媒装置３１及び３２の酸素吸蔵能力等）を勘案して変動する変数であってもよい。
【００４３】
そして、排気管３０中の空燃比がリッチであると判断されるときには、次の処理へと進み（図２のステップＳ１０１；ＹＥＳからステップＳ１０２へ）、リッチでないと判断されるときには、当該の処理をそのまま終了する（図２のステップＳ１０１；ＮＯからＥＮＤへ）。後者の場合に処理を終了してしまうのは、排気管３０中の空燃比がリッチ雰囲気にないことから、第１触媒装置３１に吸着された硫黄が放出されるおそれが小さく、したがって外部に硫黄を含む生成物が排出されるおそれもまた小さいからである。
【００４４】
次に、排気管３０中の空燃比がリッチであると判断された場合には続いて、目標空燃比を定める（図２のステップＳ１０２）。ここで目標空燃比とは、現時点における空燃比よりも相対的にリーン側に定められる空燃比をいい、より具体的には例えば、現時点における空燃比が１：ｐ１と表されるなら、１：α（但し、α＞ｐ１）などとして定められる。この場合、βは一定の範囲をもってよい。すなわち、β１≧α≧β２（但し、β２＞ｑ１）などと定めることもできる。むろん、理論空燃比１：Ｉ（≒１４．７）からみてリーンであるような目標空燃比１：α（但し、α＞Ｉ）が設定されてもよい。
【００４５】
次に、現時点における吸入空気量Ｇａが、予め設定された所定の吸入空気量Ｇａｍｉｎに比べて小さいかどうかが判断される（図２のステップＳ１０３）。ここでＧａ＜Ｇａｍｉｎが満たされるときには次の処理へと進み（図２のステップＳ１０３；ＹＥＳからステップＳ１０４へ）、満たされないときには当該の処理をそのまま終了する（図２のステップＳ１０３；ＮＯからＥＮＤへ）。この吸入空気量Ｇａの測定は、例えば、サージタンク３６内の圧力を検出する圧力センサ３６Ｔの検出結果に基づいて行うことができる。そして、測定された吸入空気量Ｇａからは、エンジン１５０にかけられている負荷が現時点においてより低負荷であるか、あるいは高負荷であるかの推断をすることができる。すなわち、Ｇａ＜Ｇａｍｉｎならエンジン１５０には低負荷がかけられており、Ｇａ≧Ｇａｍｉｎなら高負荷がかけられているなどと推断することができる。したがって、図２のステップＳ１０３における判断において否定判断がなされるとき、即ちエンジン１５０は高負荷で運転されている状態にあるときには、後述するバイパス路３０１を利用した排気ガスの流通（図２のステップＳ１０４参照）を実現することなく、当該の処理を終了することになる。言い換えると、この場合、第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２双方による排気ガスの浄化が行われる状態が維持されることになる。このことは、より高負荷で運転されているエンジン１５０からは、ＮＯｘ等をより高濃度に含む排気ガスが排出されることからすると、好ましい結果を生むことになる。すなわち、高濃度のＮＯｘ等は、第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２によって効果的に浄化されるのである。
【００４６】
さて一方、ステップＳ１０３において肯定判断がなされるとき、即ちＧａ＜Ｇａｍｉｎが満たされ、したがってエンジン１５０が低負荷で運転されている状態にあるときには続いて、ＥＣＵ１７０は、切替弁３０２及び３０３を動作させて、エンジン１５０からの排気ガスの流路を、第１触媒装置３１からバイパス路３０１に切り替える（図２のステップＳ１０４）。これにより、前述のステップＳ１０１における判断によって排気管３０中の空燃比がリッチであり、かつ、エンジン１５０が低負荷で運転されている状態にあるときには、エンジン１５０からの排気ガスは、第１触媒装置３１に流れないようにされることになる。したがって、第１触媒装置３１がリッチ雰囲気に曝され続けることが防止され、該第１触媒装置３１に吸着された硫黄が放出されることが抑制されることになる。
【００４７】
次に、このように排気ガスの流路を切り替えた直後において、再び、第２Ｏ２センサ５２の検知結果に基づいて、ＥＣＵ１７０は、排気管３０中の空燃比がリッチであるかどうかが判断される（図２のステップＳ１０５）。ただし、この時点における「リッチである」かどうかの判断は、前述のステップＳ１０１とは異なり、ステップＳ１０２で定められた目標空燃比に基づいて行われる。つまり、目標空燃比が１：α、現実の空燃比が１：ｐ２と表されるなら、ｐ２＜αである限り、「リッチである」と判断されることになる。
【００４８】
そして、排気管３０中の空燃比がリッチであると判断されるときには、次の処理へと進み（図２のステップＳ１０５；ＹＥＳからステップＳ１０６へ）、リッチでないと判断されるときには、ステップＳ１０９の処理へと移行する（図２のステップＳ１０５；ＮＯからステップＳ１０９以降へ）。後者の場合に処理については、後に改めて「復帰処理」として触れることにする。
【００４９】
次に、排気管３０中の空燃比がリッチであると判断された場合には続いて、ＥＣＵ１７０は、スロットルモータ４２の制御を通じてスロットル弁４０の開度を上昇させるとともに、点火時期を遅角させる（図２のステップＳ１０６）。前者の制御はスロットル開度センサ４４の検知結果等、後者の制御はクランク角センサ１５Ｔ２の検知結果等を参照しながら行うことができる。また、具体的なスロットル開度値及び遅角量は、ステップＳ１０２において定められた目標空燃比１：αが達成されるように定められる。
【００５０】
そして、前者の制御によれば、エンジン１５０に対する吸入空気量Ｇａは増大することになり、その結果、エンジン１５０内の燃焼室２０、ひいては排気管３０内の空燃比はリーン側に移行することになる。一方、後者の制御によれば、吸入空気量Ｇａの上昇によりもたらされるトルク増大の効果を減殺することができる。これにより、動力出力装置のユーザの意思によらないでエンジン１５０の出力上昇が起きるという不具合の発生を抑止することができる。このことは、本実施形態の動力出力装置が車両に搭載されている場合には特に、ドライバビリティ（運転の快適性）を損なうという不具合の発生の抑止というかたちで享受され得る。
【００５１】
このようなスロットル開度の上昇等がなされたら続いて、再び、第２Ｏ２センサ５２の検知結果に基づいて、ＥＣＵ１７０は、排気管３０中の空燃比がリッチであるかどうかが判断される（図２のステップＳ１０７）。この時点における「リッチである」かどうかの判断も、ステップＳ１０２で定められた目標空燃比に基づいて行われる。
【００５２】
そして、ステップＳ１０７において、排気管３０中の空燃比がリッチであると判断されるとき（図２のステップＳ１０７；ＹＥＳ）には、現時点における吸入空気量Ｇａが、前記の所定の吸入空気量Ｇａｍｉｎに比べて大きいかどうかが判断される（図２のステップＳ１０８）。ここでＧａ＞Ｇａｍｉｎが満たされるときには、後述する復帰処理が行われる（図２のステップＳ１０８；ＹＥＳからステップＳ１０９へ）。他方、Ｇａ≦Ｇａｍｉｎが満たされるときには、再び、排気管３０中の空燃比判断に戻る（図２のステップＳ１０８；ＮＯからステップＳ１０７へ）。
【００５３】
このようなステップＳ１０８における判断は、以下のような意義がある。すなわち第１に、かかる判断処理が行われているということは吸入空気量Ｇａが既に比較的小さい環境下にあることを意味するから（図２のステップＳ１０３参照）、ステップＳ１０６によるスロットル開度上昇の効果が現れる状態になるまで、つまり排気管３０内がリッチ雰囲気にある状態からリーン雰囲気にある状態に至るまでには相応の時間がかかる。このようなことを鑑みるに、ステップＳ１０８による判断処理は、相変わらず吸入空気量Ｇａが比較的小さい場合に留まっているときには、ステップＳ１０７との間で繰り返し処理を導くことになるから、前記の時間を稼ぐという点で意義がある。また第２に、このようにステップＳ１０６によるスロットル開度上昇の効果が出るまでに相応の時間がかかることから、該効果が達成される前に、例えばアクセルペダル７８が踏み込まれるなどしてユーザからエンジン１５０に高出力要求が出されたとき、すなわちエンジン１５０に高負荷がかけられたときには、これに対応する処理を実施する必要が出てくる。すなわち、Ｇａ＞Ｇａｍｉｎが満たされるときには、ステップＳ１０３に関連して既に述べたように、エンジン１５０に高負荷がかけられたときと推断することができるが、この場合、エンジン１５０からは比較的高濃度にＮＯｘ等を含む排気ガスが排出されるおそれが高まることになる。このとき、第１触媒装置３１を排気ガスがバイパスする状態（図２のステップＳ１０４参照）を維持するのは好ましくない。したがって、前述の一連の制御を元に戻す処理、すなわち後述する復帰処理を即座に実施して、第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２の二段による浄化処理を実施することが好ましいのである。
【００５４】
さて一方、ステップＳ１０７において、排気管３０中の空燃比がリッチでないと判断されるとき（図２のステップＳ１０７；ＮＯ）には、ステップＳ１０６のスロットル開度の上昇による吸入空気量Ｇａの増加が功を奏したということになるから、以後、前述の一連の制御を元の状態に戻す処理、すなわち復帰処理が行われる。すなわち、ＥＣＵ１７０はまず、切替弁３０２及び３０３を動作させて、エンジン１５０からの排気ガスの流路をバイパス路３０１から第１触媒装置３１に切り替えてステップＳ１０４より前の状態に戻すとともに、スロットル開度をステップＳ１０６による上昇前の状態に戻し、点火時期を遅角させた前の状態に戻す（図２のステップＳ１０９。要するに、スロットル開度は絞り、点火時期は進角させられる。）。さらに、目標空燃比を理論空燃比ないしはその近くに設定し、ストイキオメトリ制御を行う（図２のステップＳ１１０）。以上により、エンジン１５０についての通常の制御に移行して当該の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００５５】
このように、通常の制御に移行したとしても、排気管３０内はもはやリッチ雰囲気にはないから、第１触媒装置３１に排気ガスを流通させたとしても、それに吸着された硫黄が放出される可能性は極めて低減されている。
【００５６】
なお、ステップＳ１０９及びステップＳ１１０の処理は、既に述べたように、ステップＳ１０５において否定判断がなされた場合及びステップＳ１０８において肯定判断がなされた場合にも実施されるようになっている。このうち前者の場合は、排気ガスの流路が、第１触媒装置３１からバイパス路３０１に切り替えられたこと（図２のステップＳ１０４参照）を直接の原因として、排気管３０中の空燃比がリッチでなくなる場合に実施される。その意義は、ステップＳ１０７において否定判断がなされた場合と同じである。つまり、排気管３０内はもはやリッチ雰囲気になく、第１触媒装置３１に排気ガスを流通させたとしても、それに吸着された硫黄が放出される可能性は極めて低減されているので、通常の制御を実施してもよいのである。一方、後者の場合は、上でも述べたように、排気管３０内は必ずしも十分にリーン雰囲気になっているわけではないが、エンジン１５０が高負荷運転に移行し、その結果、高濃度のＮＯｘ等が排出されるおそれに対応して、通常の制御が実施される。つまり、高濃度のＮＯｘ等を効果的に浄化するために、第１触媒装置３１及び第２触媒装置３２の二段の浄化を早期に実施しようとするところにその意義があるのである。
【００５７】
以上述べたように、本実施形態によれば、バイパス路３０１並びに切替弁３０２及び３０３を備えた構成において、図２に示したような一連の処理を実施することにより、硫黄を含む生成物の外部への放出が極力防止されることになる。特に、本実施形態では、エンジン１５０にかけられている負荷が低負荷であって（図２のステップＳ１０３及びステップＳ１０８参照）、排気管３０内がリッチ雰囲気にある場合（図２のステップＳ１０１参照）に、排気ガスを第１触媒装置３１に流通させずバイパス路３０１に流通させるという処理を基本として、より積極的に、排気管３０内の空燃比をリーン側に移行させる制御（図２のステップＳ１０６参照）を実施することから、前述の効果は更に効果的に享受され得るようになっている。また、かかる制御を実施することにより生じるユーザの意志に基づかないエンジン１５０の出力上昇という不具合にも対応し（図２のステップＳ１０６の「点火時期遅角」参照）、さらには該制御実施中における高出力要求発生という状況変化（図２のステップＳ１０８参照）にも対応していることから、本実施形態においては、硫黄を含む生成物の排出防止という基本的効果に加えて、より魅力的な付随的効果を享受することも可能となっているのである。
【００５８】
なお、上記実施形態においては、排気管３０中の空燃比がリッチであるかどうかを、もっぱら第２Ｏ２センサ５２の検知結果に基づいて判断するようになっているが（図２のステップＳ１０１、ステップＳ１０５及びステップＳ１０７参照）、本発明は、かかる形態に限定されない。例えば、第２Ｏ２センサ５２に加えて、第１Ｏ２センサ５１の検知結果も勘案した上で、排気管３０内の空燃比を求めるようにしてよいことは言うまでもない。その他、排気管３０中の空燃比を求めるにあたり、第１触媒装置３１における酸素吸蔵能力の程度を勘案するのでもよい。また、これに関連して、この酸素吸蔵能力の程度は、ステップＳ１０１に関連して述べた“ａ”、あるいは目標空燃比に関連して述べた“α”、“β１”及び“β２”などを定めるにあたって、参考としてもよいことは言うまでもない。
【００５９】
また、図２のステップＳ１０３及びステップＳ１０８では、現実の吸入空気量Ｇａの大小を決定するために、同じ基準値であるＧａｍｉｎを用いているが、本発明は、かかる形態にも限定されない。例えば、ステップＳ１０３において用いる基準値としてはＧａ１を用いるが、ステップＳ１０８において用いる基準値としてはＧａ２＞Ｇａ１を満たすＧａ２を用いるといった構成を採用することもできる。このような構成によれば、ステップＳ１０８に関連して述べた高出力要求に伴う高濃度ＮＯｘ等の排出という不具合発生よりも、バイパス路３０１への切り替え及びリーン側移行制御をいったん開始した以上は、これをなるべく実現するということに重点を置くことを意味する。つまり、硫黄を含む生成物の排出防止に重点をおくということになる（この逆に、Ｇａ１＜Ｇａ２とする考え方も実現し得ることは、言うまでもない。）。
【００６０】
さらに、上記実施形態では、第１触媒装置３１についてこれをバイパスするバイパス路３０１を設ける形態としているが、本発明は、かかる形態にも限定されない。例えば、図３に示すように、第２触媒装置３２についてこれをバイパスするバイパス路３０４を設けるとともに、該バイパス路３０４が排気管３０から分岐する部分に切替弁３０５を、該バイパス路３０４が第２触媒装置３２を超えて排気管３０に合流する部分に切替弁３０６をそれぞれ設ける構成を採用してもよい。この場合、後者の切替弁３０６は必須の構成ではない。このような構成によっても、前述の図２と殆ど同じ考え方に基づく処理を実施することにより、上記実施形態で得られた作用効果とほぼ同じ作用効果が得られることは明白である。
【００６１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う動力出力装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る動力出力装置の構成概略図である。
【図２】図１に示す動力出力装置において硫黄を含む生成物を外部に排出させないための処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る動力出力装置の構成概略図であって、図１とは異なる形態となるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１５０…エンジン
１７０…ＥＣＵ
３１…第１触媒装置
３２…第２触媒装置
５１…第１Ｏ２センサ
５２…第２Ｏ２センサ
３０１、３０４…バイパス路
３０２、３０３、３０５、３０６…切替弁
【図１】
2005291148.tif 000003
【図２】
2005291148.tif 000004
【図３】
2005291148.tif 000005