(57)【要約】【課題】内燃機関から排出される排気ガスの排気臭を、触媒排気臭抑制装置により、適切に抑制する。【解決手段】触媒排気臭抑制装置は、内燃機関から排気ガスを導出すると共に該排気ガスを浄化する触媒が途中に備えられた排気管に対して設けられる。触媒排気臭抑制装置は、排気管における触媒の下流側に配置されており排気管の内部空間を大気に連通させることが可能な大気開放弁と、大気が大気開放弁及び排気管を介して下流側から触媒内に導入されるように、大気開放弁を選択的に開放する制御手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気ガスを導出すると共に該排気ガスを浄化する触媒が途中に備えられた排気管に対して設けられる触媒排気臭抑制装置であって、
前記排気管における前記触媒の下流側に配置されており前記排気管の内部空間を大気に連通させることが可能な大気開放弁と、
前記大気が前記大気開放弁及び前記排気管を介して前記下流側から前記触媒内に導入されるように、前記大気開放弁を選択的に開放する制御手段と
を備えたことを特徴とする触媒排気臭抑制装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記内燃機関における動作速度が減速することを一条件として、前記大気開放弁を開放することを特徴とする請求項１に記載の触媒排気臭抑制装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記内燃機関における動作がアイドル状態になることを一条件として、前記大気開放弁を開放することを特徴とする請求項２に記載の触媒排気臭抑制装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブの開閉タイミングが可変である可変動弁機構を有し、
前記制御手段は、前記大気開放弁を開放する際に、前記大気開放弁を介して前記排気管内に排気脈動が生じる程度に、前記少なくとも一方の弁におけるバルブオーバーラップ量を大きくするように前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の触媒排気臭抑制装置。
【請求項５】
前記排気管における前記触媒の上流側に配置されており、前記排気ガスにおける酸素濃度を測定する酸素センサを更に備えており、
前記制御手段は、前記測定された酸素濃度に基づいて前記排気ガスがリッチ状態にある場合に、前記大気開放弁を開放し、前記測定された酸素濃度に基づいて前記排気ガスがリーン状態にある場合に、前記大気開放弁を開放しない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触媒排気臭抑制装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記内燃機関に対して前記触媒の劣化を抑制するために予め設定された触媒劣化抑制処理が実施された後に、前記排気ガスが前記リッチ状態にある場合に、前記大気開放弁を開放することを特徴とする請求項５に記載の触媒排気臭抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関から排気ガスを導出すると共に該排気ガスを浄化する触媒が途中に備えられた排気管に対して設けられる触媒排気臭抑制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発進・加速時以降の低速走行時或いは高速走行後の車庫入れ運転時に、排気系統に備えられた触媒内に硫黄が残留し、触媒排気臭気を生じる。
【０００３】
このため従来から、触媒排気臭気を防止等する各種対策が提案されている。例えば、低速走行時に触媒上流から二次空気を供給することで排気臭の発生を防ぐ技術が提案されている（特許文献１参照）。また、高速走行後に減速走行へ移行する場合等にも、排気脈動を利用して触媒上流から二次空気を供給することで排気臭の発生を防ぐ技術が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−４２８４１号公報
【特許文献２】特開平８−１２８３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の特許文献１及び特許文献２に開示されている技術には、以下のような問題点がある。
【０００６】
即ち、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術はいずれも触媒に流入する空燃比をリーン状態にすることで、排気臭の発生を回避しようとするため、触媒は高温且つリーン状態に曝されることとなる。ここに「リーン状態」とは、空燃比が理論空燃比より大きい、即ち燃料の割合が低い（リーン）状態を言う。尚、逆に、空燃比が理論空燃比より小さい、即ち燃料の割合が高い（リッチ）状態を、「リッチ状態」と言う。このように高温且つリーン状態に曝されると、触媒の劣化が大幅に促進されてしまうおそれがある。また、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術はいずれも触媒上流から二次空気を供給するため、触媒内後方は前方に比べて比較的リッチ状態となり、該触媒内後方において発生した排気臭は触媒内で再度捕捉されることなく排出されてしまう可能性もある。
【０００７】
以上のように、触媒上流からの二次空気供給では、排気臭抑制と触媒劣化の防止という２つの課題を同時に解決することができないという問題点があるのである。
【０００８】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、排気臭をより適切に抑制することを可能ならしめる触媒排気臭抑制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】
【０００９】
本発明の触媒排気臭抑制装置は、内燃機関から排気ガスを導出すると共に該排気ガスを浄化する触媒が途中に備えられた排気管に対して設けられる触媒排気臭抑制装置であって、前記排気管における前記触媒の下流側に配置されており前記排気管の内部空間を大気に連通させることが可能な大気開放弁と、前記大気が前記大気開放弁及び前記排気管を介して前記下流側から前記触媒内に導入されるように、前記大気開放弁を選択的に開放する制御手段とを備える。
【００１０】
本発明の触媒排気臭抑制装置によれば、例えば自動車のエンジンなどの内燃機関の運転時に、次に説明するように触媒内の排気ガスの空燃比を適宜に調整或いは制御することで、係る触媒を介して放出される排気ガスの排気臭を抑制する。尚、触媒排気臭抑制装置は、大気開放弁を選択的に開放する制御することが可能に構成されており、好適には、例えば電子制御ユニット等のコントローラを有する。
【００１１】
通常、内燃機関の運転時には、内燃機関からの排気ガスは、排気管の途中に設けられた触媒によって浄化された後に、外部に放出される。ここで、例えば車両の減速時における触媒の劣化を抑制するための触媒劣化抑制処理として、触媒が所定の温度以上であればフューエルカットを禁止する制御がある。この制御によると、触媒が劣化しやすい高温リーン状態に曝されないように、触媒が高温である場合でもリッチ状態にされるので、触媒の劣化を抑制することが可能となる。ところが、例えば硫黄分の多い燃料で減速する場合、特に燃料増加処理後にこの触媒劣化抑制処理を行うと、排気臭が発生することとなる。なぜなら、触媒劣化抑制処理が行われるとフューエルカットが禁止され、リッチ状態の排気ガス（以下適宜「リッチガス」ともいう）が触媒に流れ込むことになるからである。即ち、リッチガスが触媒に流れ込む結果、リッチ状態（即ち、還元雰囲気）下で触媒に吸蔵されていた硫黄分が脱離することとなる。
【００１２】
仮に、この排気臭を抑制するため、触媒の上流側から大気或いは二次空気を導入して、発熱反応たる排気ガス中のＨＣ等の酸化を促進し、触媒を活性化すると、触媒の上流側から二次空気を供給するが故に、触媒内前方（即ち、触媒全体のうち上流側寄りの部分）はリーン状態になる一方で、触媒内後方（即ち、触媒全体のうち下流側寄りの部分）はリッチ状態になる。そのため、触媒内後方では硫黄分が脱離しやすく、また後方であるため再捕捉の機会もなく排出されることになる。即ち、排気臭が無視し得ない程度に又は殆ど抑制されていないことになってしまう。
【００１３】
しかるに本発明によれば、例えば、排気臭が発生し易い状況に対応して排気臭を抑制すべき旨の指示が与えられるなど、排気臭を抑制すべき際には、例えば電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）等のコントローラを備える制御手段によって、大気が大気開放弁及び排気管を介して触媒下流側から触媒内に導入されるように、大気開放弁が選択的に開放される。より具体的には、内燃機関の運転により排気管内に発生する大気圧よりも低い背圧（即ち、負の背圧）によって、通常の排気ガスの排気方向に逆向して、排気管における触媒の下流側に設けられた大気開放弁から、排気管の一部を介して触媒内に大気が導入される。これにより、触媒内後方（即ち、触媒全体のうち下流側寄りの部分）を部分的にリーン状態にすることが可能となるのである。
【００１４】
この結果、触媒内後方ではリーン状態のいわばフィルタのようなものが形成され、仮に触媒内前方（即ち、触媒全体のうち上流側寄りの部分）において硫黄分が脱離したとしても、触媒内後方のリーン状態において再度捕捉されるため、排気臭を効果的に抑制することが可能となる。
【００１５】
また、例えば触媒内前方はリッチ状態となっているので、前述したフーエルカットの禁止を伴う触媒劣化抑制処理により触媒内をリッチ状態にしようという働きかけを相殺することもない。加えて、内燃機関の冷間始動時においては、触媒内後方に導入された大気により、発熱反応である排気ガス中のＨＣやＣＯの酸化が促進され、触媒が早期活性化され、排気ガスの浄化機能を迅速に発揮することが可能となる。
【００１６】
以上のように本発明によれば、触媒の下流側に配置された大気開放弁を選択的に開放する制御によって、触媒下流側から大気を導入することで、内燃機関から排出される排気ガス中の排気臭を効果的に抑制することが可能となる。
【００１７】
本発明の触媒排気臭抑制装置の他の態様では、前記制御手段は、前記内燃機関における動作速度が減速することを一条件として、前記大気開放弁を開放する。
【００１８】
この態様によれば、内燃機関における動作速度が減速すると、例えばＥＣＵにおいてアクセルポジションセンサの出力から得られたアクセルペダルの踏込み量に基づいて、減速しているか否かが判断される。そして、減速していることを一条件として（例えば、単純な場合には、減速していることを条件として）、制御手段による制御下で、大気開放弁が選択的に開放されて、大気が下流側から触媒内に導入されることとなる。動作速度が減速する直前の比較的高速走行時に、触媒が劣化するような高温状態になっている可能性が高いが、本発明によれば、係る状況下においても排気臭抑制制御をより効果的に行うことが可能となる。
【００１９】
この態様では、前記制御手段は、前記内燃機関における動作がアイドル状態になることを一条件として、前記大気開放弁を開放するように構成してもよい。
【００２０】
このように構成すれば、内燃機関における動作がアイドル状態になると、例えばＥＣＵにおいて、アイドルオンフラグがオンされ、これに伴い、劣化抑制フラグがオンされる。そして、このようにアイドル状態になることを一条件として（例えば、単純な場合には、アイドル状態になることを条件として）、制御手段による制御下で、大気開放弁が選択的に開放されて、大気が下流側から触媒内に導入されることとなる。この結果、減速後のアイドル状態のように、触媒が劣化しやすい条件である高温且つリーン状態になっている可能性が高い場合に、排気臭抑制制御をより選択的且つ効率良く行うことが可能となる。
【００２１】
本発明の触媒排気臭抑制装置の他の態様では、前記内燃機関は、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブの開閉タイミングが可変である可変動弁機構（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ−ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ：ＶＶＴ−ｉ）を有し、前記制御手段は、前記大気開放弁を開放する際に、前記大気開放弁を介して前記排気管内に排気脈動が生じる程度に、前記少なくとも一方の弁におけるバルブオーバーラップ量を大きくするように前記可変動弁機構を制御する。
【００２２】
この態様によれば、バルブオーバーラップが通常動作時に比べて大きくされるので、内燃機関の背圧は、内燃機関の動作周期に応じて周期的に正圧及び負圧とされ、排気管内には比較的大きな排気脈動が生じることになる。そして、背圧の負圧の大きさが正圧の大きさを超える期間では、通常とは逆向きの背圧が、取り込んだ大気にかかり、触媒の下流側から大気が導入されることとなる。その結果、触媒内後方を選択的にリーン状態にすることが可能となるのである。従って、仮に触媒内前方に吸蔵されていた硫黄分が脱離してしまったとしても、後方のリーン状態において再度吸着されることとなる。このように、大気開放弁から導入された大気を積極的に触媒内後方に取り込むことで、排気臭抑制制御を適切に行うことが可能となる。
【００２３】
本発明の触媒排気臭抑制装置の他の態様では、前記排気管における前記触媒の上流側に配置されており、前記排気ガスにおける酸素濃度を測定する酸素センサを更に備えており、前記制御手段は、前記測定された酸素濃度に基づいて前記排気ガスがリッチ状態にある場合に、前記大気開放弁を開放し、前記測定された酸素濃度に基づいて前記排気ガスがリーン状態にある場合に、前記大気開放弁を開放しない。
【００２４】
この態様によれば、測定された酸素濃度に応じて大気開放弁を選択的に開閉することが可能となる。即ち、脱離する硫黄が比較的多いリッチ状態の場合に、大気開放弁を開放する。言い換えれば、制御手段は、リッチ状態であることを他の条件として、大気開放弁を開放する。例えば、減速していることやアイドル状態になることと共に、リッチ状態であることを条件として、大気開放弁を開放する。すると、触媒内後方が選択的にリーン状態になり、脱離した硫黄を再度吸蔵することが可能となる。他方、排気ガスがリーン状態にある場合、大気開放弁を開放しない。言い換えれば、制御手段は、リーン状態でないことを他の条件として、大気開放弁を開放する。これにより、ただでさえ触媒の劣化が懸念されるような高温下において、更に追い討ちをかけるように大気を導入して触媒が高温かつリーン状態に曝されることもない。このように、触媒が必要以上に劣化してしまうことを防ぎつつ、排気臭を適切に抑制することが可能となる。
【００２５】
尚、排気管における酸素センサの上流側に、内燃機関からの熱により常時高温となる他の触媒が設けられていてもよい。
【００２６】
本発明の触媒排気臭抑制装置の他の態様では、前記制御手段は、前記内燃機関に対して前記触媒の劣化を抑制するために予め設定された触媒劣化抑制処理が実施された後に、前記排気ガスが前記リッチ状態にある場合に、前記大気開放弁を開放する。
【００２７】
この態様によれば、まず、予め設定された触媒劣化抑制処理が実施される。ここで、例えばフューエルカットを禁止する所定の処理が行われ、内燃機関からリッチ状態にある排気ガスが排出されることとなる。その結果、触媒内がリッチ状態（還元雰囲気）になる場合においても、大気開放弁を開放し、触媒内後方を選択的にリーン状態にすることで、触媒内前方で脱離した硫黄を触媒内後方で再度吸蔵することが可能となる。このように、触媒劣化抑制処理と並行して排気臭抑制制御を行うことが可能となる。また、触媒内前方はリッチ状態のままなので、触媒劣化抑制処理の効果も極力保たれる。
【００２８】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（触媒排気臭抑制装置及びこれを備えたエンジンの構成）
先ず本実施形態に係る触媒排気臭抑制装置が設けられた内燃機関の一例たるエンジンの構成を、図１及び図２を参照して、その基本動作と共に説明する。ここに、図１は、本発明に係る触媒排気臭抑制装置の図式的なブロック図であり、図２は、本実施形態に係るエンジンの図式的なシステム系統図である。
【００３１】
図１において、触媒排気臭抑制装置は、制御装置１００、大気開放弁２３０、可変動弁機構２３５及び酸素センサ２３３を備えて構成されている。
【００３２】
図２において、エンジン２００は、図１に示した触媒排気臭抑制装置を含み、制御装置１００、シリンダ２０１、吸気管２０６、インジェクタ２０７、吸気バルブ２０８、後段の触媒２３４、酸素センサ２３３、大気開放弁２３０、ＶＶＴ−ｉオイルコントロールバルブ２３１及びＶＶＴ−ｉコントローラ２３２を備えて構成されている。
【００３３】
制御装置１００は、好適にはＥＣＵからなり、周知の中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。更に、酸素センサ２３３等の各種センサからの入力信号を受ける入力ポート及び、ＶＶＴ−ｉオイルコントロールバルブ２３１等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して接続されている。
【００３４】
シリンダ２０１は、点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。シリンダ２０１の周辺には、クランクポジションセンサ２１８、ノックセンサ２１９、及び水温センサ２２０等の各種センサが配設されている。
【００３５】
吸気管２０６は、制御装置１００の制御に従って、外部から空気を吸入することが可能に構成されている。吸気管２０６の周辺には、適切に吸気が行われるように、クリーナ２１１、エアフローメータ２１２、吸気温センサ２１３、スロットル２１４及びスロットルポジションセンサ２１５が備えられている。また更に、アクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットル２１４を駆動する電動モータ２１７も配設されている。
【００３６】
インジェクタ２０７は、制御装置１００の制御に従って、燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給される燃料を、吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。噴射された燃料は、吸気管２０６を介して吸入された空気と混合されて混合気を生成する。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００３７】
吸気バルブ２０８は、シリンダ２０１内部と吸気管２０６との連通状態を制御することが可能に構成されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり、吸気バルブ２０８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００３８】
後段の触媒２３４及び前段の触媒２２２は、排気管２１０の排気口側に設置されており、エンジン２００から排出される排気ガスを夫々浄化することが可能な触媒である。触媒２２２の上流側（シリンダ側）には、空燃比センサ２２１が配設されており、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００３９】
酸素センサ２３３は、後段の触媒２３４の上流側に設置されており、エンジン２００から排出される排気ガスにおける酸素濃度を測定することが可能に構成されている。
【００４０】
大気開放弁２３０は、後段の触媒２３４の下流側に設置されており、制御装置１００の制御に従って、触媒２３４の下流側に大気を取り込むことが可能に構成されている。
【００４１】
ＶＶＴ−ｉオイルコントロールバルブ２３１及びＶＶＴ−ｉコントローラ２３２は、制御装置１００の制御に従って、吸気バルブ２０８及び排気バルブ２０９のうち少なくとも一方のバルブの開閉タイミングを調整することが可能に構成されている。
【００４２】
本実施形態では特に、図１及び図２に示すように、大気開放弁２３０は、排気管２１０における触媒２３４の下流側に配置されており排気管２１０の内部空間を大気に連通させることが可能に構成されている。より具体的には、大気開放弁２３０は、制御装置１００の制御下で、既存の電気的、電磁気的、電気機械的又は機械的に動作する各種アクチュエータによって開閉される。
【００４３】
図１に示した可変動弁機構２３５は、図２に示した吸気バルブ２０８及び排気バルブ２０９のうち少なくとも一方のバルブの開閉タイミングが可変である機構である。好適には、可変バルブタイミング機構ＶＶＴ−ｉである。
【００４４】
酸素センサ２３３は、排気管２１０における触媒２３４の上流側に配置されており、エンジン２００から導出される排気ガスにおける酸素濃度を測定することが可能に構成されている。酸素センサ２３３は例えば、既存のサブＯ２センサである。
【００４５】
図１に示すように、本発明に係る「制御手段」の一例としての制御装置１００は、本発明に係る「大気開放弁を選択的に開閉する制御手段」の一例としての大気開放弁開閉制御部１００ｃと、本発明に係る「可変動弁機構を制御する」手段の一例としての可変動弁機構制御部１００ｄとを備え、好適には、例えばＥＣＵの一部から構成される。
【００４６】
ここで、大気開放弁開閉制御部１００ｃは、大気が大気開放弁２３０及び排気管２１０を介して下流側から触媒２３４内に導入されるように、大気開放弁２３０を選択的に開放する制御部である。なお、酸素センサ２３３によって測定された酸素濃度に基づいて大気開放弁２３０を開放するか否かを判断することも可能である。
【００４７】
また、可変動弁機構制御部１００ｄは、大気開放弁２３０を開放する際に、大気開放弁２３０を介して排気管２１０内に排気脈動が生じる程度に、吸気バルブ２０８或いは排気バルブ２０９のうち少なくとも一方の弁におけるバルブオーバーラップ量を大きくするように可変動弁機構２３５を制御する制御部である。
【００４８】
（触媒排気臭抑制装置による排気臭抑制処理）
次に、以上のように構成された触媒排気臭抑制装置の一実施形態に係る動作を、図１及び図２に加えて、図３から図６を参照して説明する。ここに図３は、触媒排気臭抑制装置による排気臭抑制処理の動作を示すフローチャートである。図４は、バルブオーバーラップの大小による排気脈動の違いを表す特性図であり、図５は、比較例において、触媒の前方から新気を導入し、触媒内後方にリッチ状態が残った様子を示す触媒断面図であり、図６は、本実施形態において、リッチ状態である触媒の後方から新気を導入し、触媒内後方をリーン状態とした様子を示す触媒断面図である。
【００４９】
図３において先ず、アクセルペダル２２６の踏み込み量を検知するアクセルポジションセンサ２１６の出力値に基づいて、アイドル状態か否かが判断される（ステップＳ１）。アクセルペダル２２６の踏み込み量が所定の閾値以上であり、アイドル状態ではない場合（ステップＳ１：ＮＯ）は、触媒劣化抑制処理即ちフューエルカット禁止処理が実施されることもない。即ち、触媒２３４が高温リッチという還元雰囲気になってしまうことで、吸蔵している硫黄分を脱離してしまうおそれは少ない。従って、大気開放弁開閉制御部１００ｃは、大気開放弁２３０を開放しない（ステップＳ１１）。また、可変動弁機構制御部１００ｄは、可変動弁機構２３５を通常のＶＶＴ制御、即ち遅角制御に戻す（ステップＳ１２）。
【００５０】
他方、アクセルペダル２２６の踏み込み量が所定の閾値に満たない場合、即ちアイドル状態であると判断される場合には（ステップＳ１：ＹＥＳ）、続いて、触媒劣化抑制処理が行われているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５１】
この際、触媒劣化抑制処理が行われていない場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、前述したステップＳ１１以降の処理が行われる。
【００５２】
このように、動作速度が減速する直前の比較的高速走行時や、減速後のアイドル状態のように、触媒２３４が劣化しやすい条件である高温且つリーン状態になる可能性が高い場合に、後に説明する排気臭抑制制御が、選択的に行われることになる。
【００５３】
即ち、ステップＳ２の判定の結果、触媒劣化抑制処理が行われている場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、フューエルカットが禁止されているということを意味する。具体的には、燃料供給が停止されないようにインジェクタ２０７は制御されている。これは、触媒２３４が高温状態でリーン状態に曝されて、劣化してしまうことを防止する趣旨である。
【００５４】
ただし、フューエルカットが行われず、燃料がいつまでも供給され続けると、排気ガスがリッチ状態となり、排気臭の原因となりうる。そこで次に、制御装置１００は、排気ガスの空燃比に応じた処理を行うべく、排気管２１０における触媒２３４の上流部に設けられた酸素センサ２３３の測定値を基にして、触媒２３４内に流入する排気ガスがリッチ状態であるかどうかを判断する（ステップＳ３）。
【００５５】
ここで、触媒２３４内に流入する排気ガスが燃料リーンであると判断された場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、大気開放弁開閉制御部１００ｃは大気開放弁２３０を閉じ（ステップＳ１１）、大気開放弁開閉制御部１００ｃは通常の遅角制御に戻る（ステップＳ１２）。従って、高温時にも関わらず触媒２３４内に大気を導入して、よりリーンな雰囲気に曝してしまうということがない。つまり、不要な劣化を防ぐことが可能となる。また、燃料リーンと判断された場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ２でなされたはずの触媒劣化抑制処理が不十分であったと考えられる。そこで、制御装置１００に対してフィードバック補正をかけることも可能である。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、触媒２３４が必要以上に劣化してしまうことを防ぎつつ、次に説明する排気臭抑制制御が、選択的に行われることになる。
【００５７】
即ち、触媒２３４内に流入する排気ガスがリッチ状態であると判断された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、何ら対策を打たないと、排気臭が発生してしまう。これは、触媒２３４内部がリッチ状態即ち還元雰囲気となり、吸蔵していた硫黄分が還元されて脱離してしまうからである。即ち、脱離した硫黄分が、水素と結合してＨ２Ｓを発生し、排気ガスとともに排出されるためである。そこで排気臭の原因となるＨ２Ｓ等の排出を防ぐための処理を以下のように行う。
【００５８】
先ず、大気開放弁開閉制御部１００ｃは、排気管２１０における触媒２３４の下流側に配置される大気開放弁２３０を開き（ステップＳ４）、排気管２１０の内部空間を大気に連通させる。すると、排気管２１０内の背圧に応じて、大気が触媒２３４の下流側の排気管２１０内に取り込まれる。
【００５９】
これに続いて又は並行して、可変動弁機構制御部１００ｄは、取り込まれた大気を上流の触媒２３４内へと逆流させるために、大気開放弁２３０を介して排気管２１０内に排気脈動が生じる程度に、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方のバルブにおけるバルブオーバーラップ量を大きくするように可変動弁機構２３５を制御する（ステップＳ５）。具体的には、図示しないインテークカムシャフトが最進角方向へ移動するように、ＶＶＴ制御を行う。例えば、制御装置１００はＶＶＴ−ｉオイルコントロールバルブ２３１を電気的に制御し、ＶＶＴ−ｉコントローラ２３２の進角室に油圧をかける。すると、図４に示すように排気脈動が発生し、バルブオーバーラップが通常動作時に比べて大きくなり、背圧の負圧が正圧よりも大きくなる。つまり、通常のとは逆向きの背圧が排気ガスにかかることとなり、取り込まれた大気が触媒２３４の後方から導入されることとなる。
【００６０】
ここで図５に示した如き、大気開放弁２３０を用いる代わりに、触媒２３４の上流から空気を導入する比較例によれば、触媒２３４上流から大気が導入されるため、触媒２３４内後方にリッチ状態が残ってしまう。従って、触媒２３４内後方で発生する排気臭を抑制することができない。
【００６１】
これに対して図６に示したように本実施形態によれば、触媒２３４内後方を部分的にリーン状態にすることが可能となるのである。その結果、たとえ触媒劣化抑制処理を行ったために触媒２３４内前方がリッチ状態になり、硫黄分が脱離してしまったとしても、触媒２３４の後方のリーン状態において、硫黄分は再度吸着される。即ち、排気臭を抑制することが可能となる。また、触媒２３４内前方はリッチ状態を保持しているので、フューエルカット禁止の効果即ち触媒劣化抑制処理の効果も極力保たれる。
【００６２】
以上のように、本実施形態によれば、触媒２３４の下流側に配置された大気開放弁２３０を大気開放弁開閉制御部１００ｃが選択的に開放し、触媒２３４下流側から大気を導入することで、内燃機関たるエンジン１００から排出される排気ガス中の排気臭を効果的に抑制することが可能となる。また、ＶＶＴ−ｉのような可変動弁機構２３５及びその制御手段たる可変動弁機構制御部１００ｄを備えることで、大気開放弁２３０から導入された大気を積極的に触媒２３４内後方に取り込むことが可能となる。その結果、触媒劣化抑制処理を適宜実施しつつ排気臭抑制制御を適宜行うことも可能となるのである。
【００６３】
次に、以上のように動作する触媒排気臭抑制装置の制御タイミングの一例を、図７を参照して説明する。ここに、図７は、本発明に係る触媒排気臭抑制制御の動作を示すタイミングチャートである。
【００６４】
図７において先ず、内燃機関における動作がアイドル状態に切り替わると、例えば制御装置１００の内臓レジスタ内などに設けられている、アイドルＯＮフラグも「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替わる（タイミングＴ１）。
【００６５】
続いて、触媒劣化抑制処理が行われて、フューエルカットが禁止されると、例えば制御装置１００の内臓レジスタ内などに設けられている、触媒劣化抑制作動フラグが「非作動」から「作動」に切り替わる（タイミングＴ２）。
【００６６】
このとき、排気管２１０における触媒２３４の上流部に設けられた酸素センサ２３３の測定値に基づいて、排気ガスがリッチ状態であると判断されると（タイミングＴ３）、図３に示したステップＳ４において、大気開放弁開閉制御部１００ｃによって大気開放弁２３０が開放され、触媒２３４の下流側に接続されている排気管２１０内に、大気が取り込まれる（タイミングＴ４）。
【００６７】
これに続いて又は並行して、取り込まれた大気が上流の触媒２３４内へと逆流する程度の排気脈動を発生させるために、図３に示したステップＳ４において、可変動弁機構２３５は可変動弁機構制御部１００ｄによって最進角に制御される（タイミングＴ５）。従前の通常動作であれば、ここで遅角制御がなされる。これにより、触媒２３４内後方に大気が導入され、リーン状態となれば、脱離硫黄を吸着することが可能となり、本実施形態に係る排気臭抑制制御が適宜に行われたこととなる。
【００６８】
その後、所定の期間経過後、排気ガスがリッチ状態からリーン状態へ切り替わると（タイミングＴ１０）、大気開放弁開閉制御部１００ｃによって大気開放弁２３０が閉じられる（タイミングＴ１１）。以降は、可変動弁機構２３５は可変動弁機構制御部１００ｄによって通常の遅角制御がなされる（タイミングＴ１２）。
【００６９】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、排気臭をより効果的に抑制することが可能となるのである。
【００７０】
尚、上述の実施形態では、エンジン１５０としてガソリンにより運転される直噴型のガソリンエンジンを用いていたが、その他に、伝統的なポート噴射型のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン等の各種の内燃あるいは外燃機関を用いることができる。加えて、本発明の触媒排気臭抑制装置は、既存の若しくは現在開発中又は今後開発される各種パラレルハイブリッド方式や各種シリアルハイブリッド方式の車両にも適用してもよい。
【００７１】
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触媒排気臭抑制装置もまた、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】
【００７２】
【図１】本発明に係る触媒排気臭抑制装置の図式的なブロック図である。
【図２】実施形態に係るエンジンの図式的なシステム系統図である。
【図３】実施形態に係る触媒排気臭抑制制御の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態における、バルブオーバーラップの大小による排気脈動の違いを表す特性図である。
【図５】比較例における、触媒の前方から新気を導入し、触媒内後方にリッチ状態が残った様子を示す触媒断面図である。
【図６】実施形態における、リッチ状態である触媒の後方から新気を導入し、触媒内後方をリーン状態とした様子を示す触媒断面図である。
【図７】実施形態に係る触媒排気臭抑制制御の制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１００…制御装置、１００ｃ…大気開放弁開閉制御部、１００ｄ…可変動弁機構制御部、２３５…可変動弁機構、２００…エンジン、２０７…インジェクタ、２０８…吸気バルブ、２０９…排気バルブ、２１０…排気管、２２６…アクセルペダル、２１６…アクセルポジションセンサ、２２２…（前段）触媒、２３０…大気開放弁、２３１…ＶＶＴ−ｉオイルコントロールバルブ、２３２…ＶＶＴ−ｉコントローラ、２３３…酸素センサ、２３４…（後段）触媒
【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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