(57)【要約】【課題】内燃機関の排気ガス浄化装置において、内燃機関への燃料供給停止の実施によって触媒が酸素過多状態となることで触媒の浄化性能の低下に陥ることを防止するとともに、触媒の酸素過多状態からの復帰のための燃料噴射を防止することにある。【解決手段】制御手段（１７）は、フューエルカット実施判定部（１７Ｂ）が内燃機関（１）への燃料供給の禁止を判定した場合に触媒（７）の第２の領域部（１４）への排気ガスの流入を禁止するように流路バルブ（１５）を閉動作制御し、フューエルカット実施判定部（１７Ｂ）が内燃機関（１）への燃料供給の禁止解除を判定した場合には触媒（７）の第２の領域部（１４）への排気ガスの流入を行うように流路バルブ（１５）を開動作制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて排気ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒は前記内燃機関のフューエルカット実施時に排気ガスを流す第１の領域部と前記内燃機関のフューエルカット実施禁止時に排気ガスを流す第２の領域部とを備え、前記触媒の第２の領域部の上流側には該第２の領域部への排気ガスの流入及び流入禁止を行う流路バルブを設け、前記内燃機関への燃料供給が禁止されることを判定するフューエルカット実施判定部を備える制御手段を設け、この制御手段は、前記フューエルカット実施判定部が前記内燃機関への燃料供給の禁止を判定した場合に前記触媒の第２の領域部への排気ガスの流入を禁止するように前記流路バルブを閉動作制御し、前記フューエルカット実施判定部が前記内燃機関への燃料供給の禁止解除を判定した場合には前記触媒の第２の領域部への排気ガスの流入を行うように前記流路バルブを開動作制御することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記触媒は、前記第１の領域部の酸素貯蔵物質の含有量を第一のＯＳＣ量とし、前記第２の領域部の酸素貯蔵物質の含有量を第二のＯＳＣ量とし、前記第一のＯＳＣ量を前記第二のＯＳＣ量よりも少なく設定したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記触媒は、前記第１の領域部を外周部分に沿って配置し、前記第２の領域部を中央部分に配置して構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、特に排気通路の排気ガスを浄化する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載した内燃機関においては、排気通路に排気ガスの有害成分（ＮＯｘ等）を浄化するための触媒を備えた排気ガス浄化装置が設けられている。
ガソリン車用の排気ガス浄化触媒（三元触媒）においては、加減速等の運転状態の変動に伴う内燃機関の空燃比の変動を吸収する目的で、酸化セリウム等の酸素吸蔵能力を有する酸素貯蔵物質（ＯＳＣ：Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を添加し、比較的小さな空然比変動（例えば、理論空然比±３％）に対して、浄化対象成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を同時に浄化している。一方、車両減速時等に燃料消費量の低減を目的として、フューエルカット（Ｆ／Ｃ：燃料カット）制御を行う場合等、触媒の酸素貯蔵物質（ＯＳＣ）の酸素吸蔵状態が酸素過剰側になり、車両減速後の再加速時には、還元反応である窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化が十分にできず、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が増加する傾向にある。
そのため、以下に示すような特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６７８１号公報
【０００４】
特許文献１に係る内燃機関の制御装置は、フューエルカットからの復帰時において、エンジン回転数に同期しない燃料噴射（非同期噴射）を行い、これにより、三元触媒がリーン雰囲気状況下に陥って窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化機能が低下することを防止するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１では、三元触媒のリーン雰囲気下に陥ることを防止するために、非同期噴射を必要としており、フューエルカット復帰後に、理論空燃比より燃料過剰（リッチ）制御を行うことで、燃費を悪化させてしまうという不都合があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、内燃機関への燃料供給停止の実施によって触媒が酸素過多状態となることで触媒の浄化性能の低下に陥ることを防止するとともに、触媒の酸素過多状態からの復帰のための燃料噴射を防止する内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関の排気通路に設けられて排気ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒は前記内燃機関のフューエルカット実施時に排気ガスを流す第１の領域部と前記内燃機関のフューエルカット実施禁止時に排気ガスを流す第２の領域部とを備え、前記触媒の第２の領域部の上流側には該第２の領域部への排気ガスの流入及び流入禁止を行う流路バルブを設け、前記内燃機関への燃料供給が禁止されることを判定するフューエルカット実施判定部を備える制御手段を設け、この制御手段は、前記フューエルカット実施判定部が前記内燃機関への燃料供給の禁止を判定した場合に前記触媒の第２の領域部への排気ガスの流入を禁止するように前記流路バルブを閉動作制御し、前記フューエルカット実施判定部が前記内燃機関への燃料供給の禁止解除を判定した場合には前記触媒の第２の領域部への排気ガスの流入を行うように前記流路バルブを開動作制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、内燃機関への燃料供給停止の実施によって触媒が酸素過多状態となることで触媒の浄化性能の低下に陥ることを防止するとともに、触媒の酸素過多状態からの復帰のための燃料噴射を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は内燃機関の排気ガス浄化装置のシステム構成図である。（実施例１）
【図２】図２は触媒の側面図である。（実施例１）
【図３】図３は排気ガス浄化制御のフローチャートである。（実施例１）
【図４】図４は触媒の斜視図である。（実施例１）
【図５】図５は触媒の斜視図である。（実施例２）
【図６】図６は触媒の斜視図である。（変形例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、内燃機関への燃料供給停止の実施によって触媒が酸素過多状態となることで触媒の浄化性能の低下に陥ることを防止するとともに、触媒の酸素過多状態からの復帰のための燃料噴射を防止する目的を、フューエルカット実施の有無に応じて触媒に排気ガスを流入させる領域を変更して実現するものである。
【実施例１】
【００１１】
図１〜図４は、この発明の実施例１を示すものである。
図１において、１は車両に搭載される内燃機関、２はこの内燃機関１の排気ガス浄化装置である。
内燃機関１には、燃料噴射弁３が取り付けられているとともに、排気マニホルド４が接続している。この排気マニホルド４には、排気通路５を形成する排気管６が接続している。
排気通路５の途中には、排気ガスを浄化する触媒７が設けられている。この触媒７は、触媒担体８と、この触媒担体８を保持する触媒ケース９とからなる。
【００１２】
触媒ケース９は、触媒担体８を保持する部分としての中央保持部１０と、この中央保持部１０の一端に連設して上流側に向かって先細りに形成された上流側円錐部１１と、中央保持部１０の他端に連設して下流側に向かって先細りに形成された下流側円錐部１２とから構成される。
触媒担体８は、図４に示すように、内燃機関１のフューエルカット（Ｆ／Ｃ：燃料カット）実施時に排気ガスを流す第１の領域部（フューエルカット使用部）１３と、内燃機関１のフューエルカット実施禁止時（通常運転時）に排気ガスを流す第２の領域部（通常使用部）１４とからなる。この触媒担体８は、第１の領域部１３を円環形状で外周部分に沿って配置し、第２の領域部１４を中実形状で中央部分に配置して構成されている。これは、触媒７において、外周部分の方が中央部分に対して流れ込む排気ガスの流量が少ないためである。これにより、後述する流路バルブ１５を第２の領域部１４の上流側に配置するだけでよく、構造の簡略化を図ることが可能となる。
触媒担体８は、第１の領域部１３及び第２の領域部１４で、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化酸素）の酸化、ＮＯｘ（窒素化合物）の還元を行う三元触媒である。
第１の領域部１３及び第２の領域部１４は、酸化セリウム等の酸素吸蔵能力を有する酸素貯蔵物質（ＯＳＣ：Ｏｘｙｇｅｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を含有するものである。
なお、触媒担体８においては、第１の領域部１３と第２の領域部１４とを一体的に形成したり、あるいは、第１の領域部１３と第２の領域部１４とを分割成形して組み付けることも可能である。
【００１３】
触媒７には、第２の領域部１４の上流側で、この第２の領域部１４への排気ガスの流入及び流入禁止を行う流路バルブ１５が設けられる。この流路バルブ１５は、図２に示すように、触媒ケース９の上流側円錐部１１の直径Ｄ１で形成された窄み部位内において、この上流側円錐部１１の直径Ｄ１よりも小さな直径Ｄ２で形成され、排気通路５の中央部位に配置されている。流路バルブ１５の外縁部位は、上流側円錐部１１の窄み部位から所定の第１の距離Ｌ１（例えば５ｍｍ）で離間している。触媒ケース９の中央保持部１０は、上流側円錐部１１の直径Ｄ１よりも大きな直径Ｄ３に形成されている。触媒７の触媒担体８の直径は、触媒ケース９の中央保持部１０の直径Ｄ３と同等に形成されている。そして、流路バルブ１５の外縁部位は、触媒ケース９の中央保持部１０から前記第１の距離Ｌ１よりも大きな第２の距離Ｌ２（例えば１０ｍｍ）で離間している。また、第２の領域部１４の排気ガスの流れ方向に対して直交する方向の直径は、流路バルブ１５の直径Ｄ２と同等に形成されている。
【００１４】
流路バルブ１５は、アクチュエータ１６を介して制御手段（ＥＣＵ）１７に連絡し、この制御手段１７によって開閉動作される。
また、制御手段１７は、燃料噴射弁３に連絡し、内燃機関１の運転状態に応じて燃料噴射弁３からの燃料噴射量を制御し、内燃機関１を制御する。
さらに、制御手段１７には、触媒７の上流側の排気管６に取り付けられて排気通路５の空燃比を検出する空燃比センサ１８と、内燃機関１のエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１９と、内燃機関１が過給機を備えている場合の過給圧を検出する過給圧センサ２０と、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ２１と、車両の速度を車速として検出する車速センサ２２と、排気ガスの温度を検出する排気温センサ２３と、内燃機関１への吸入空気量を検出する吸入空気量検出センサ２４とが連絡している。
【００１５】
制御手段１７は、車両減速時に所定の条件が成立すると燃料供給（燃料噴射弁３からの燃料噴射）を停止するフューエルカット（Ｆ／Ｃ：燃料カット）を実施する機能を有するフューエルカット制御部１７Ａと、内燃機関１への燃料供給が禁止されることを判定するフューエルカット実施判定部１７Ｂとを備える。
また、制御手段１７は、フューエルカット実施判定部１７Ｂが内燃機関１への燃料供給の禁止を判定した場合に、触媒７の第２の領域部１４への排気ガスの流入を禁止するように流路バルブ１５を閉動作制御し、一方、フューエルカット実施判定部１７Ｂが内燃機関１への燃料供給の禁止解除を判定した場合には、触媒７の第２の領域部１４への排気ガスの流入を行うように流路バルブ１５を開動作制御する。
【００１６】
次に、この実施例１に係る排気ガス浄化について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、制御手段１７のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、各種センサからの各種信号を読み込んで内燃機関１の運転状態を検出し（ステップＡ０２）、そして、フューエルカット実施判定部１７Ｂでフューエルカット実施中か否かを判断する（ステップＡ０３）。
このステップＡ０３がＹＥＳで、フューエルカット実施中の場合には、排気ガスが第２の領域部１４に流れず第１の領域部１３にのみ流れるように、流路バルブ１５を閉動作する（ステップＡ０４）。つまり、第２の領域部１４への排気ガスの流れを、禁止する。
そして、再度、各種センサからの各種信号を読み込んで内燃機関１の運転状態を検出し（ステップＡ０５）、フューエルカット実施判定部１７Ｂでフューエルカット終了か否かを判断し（ステップＡ０６）、このステップＡ０６がＮＯの場合には、前記ステップＡ０５に戻す。
このステップＡ０６がＹＥＳで、フューエルカット終了の場合には、流路バルブ１５を開動作し（ステップＡ０７）、排気ガスが主に第２の領域部１４に流れるようにし、プログラムをエンドとする（ステップＡ０８）。
一方、前記ステップＡ０３がＮＯで、フューエルカット実施中でない場合には、内燃機関１が高負荷運転時か否かを判断する（ステップＡ０９）。この内燃機関１が高負荷運転時か否かの判断は、吸入空気量センサ２４により検出された吸入空気量及びエンジン回転数センサ１９により検出されたエンジン回転数によって行われる。具体的には、吸入空気量及びエンジン回転数が設定値よりも大きい場合に、内燃機関１が高負荷運転時と判断する。
このステップＡ０９がＮＯの場合には、流路バルブ１５を開動作し（ステップＡ０７）、排気ガスが主に第２の領域部１４に流れるようにし、プログラムをエンドとする（ステップＡ０８）。
前記ステップＡ０９がＹＥＳの場合には、排気ガスが第１の領域部１３と第２の領域部１４との双方に流れるように、流路バルブ１５を開動作する（ステップＡ１０）。これにより、第１の領域部１３と第２の領域部１４との双方に排気ガスが流れて、事前にフューエルカットを行った場合の第１の領域部１３の吸蔵酸素離脱を行うことができる。
そして、再度、各種センサからの各種信号を読み込んで内燃機関１の運転状態を検出し（ステップＡ１１）、内燃機関１が高負荷運転終了か否かを判断し（ステップＡ１２）、このステップＡ１２がＮＯの場合には、前記ステップＡ１１に戻る。
このステップＡ１２がＹＥＳの場合には、流路バルブ１５を開動作し（ステップＡ０７）、排気ガスが主に第２の領域部１４に流れるようにし、プログラムをエンドとする（ステップＡ０８）。
【００１７】
上記のように、フューエルカット実施の有無に応じて触媒７に排気ガスを流入させる領域（第１の領域部１３及び／又は第２の領域部１４）を変更させることで、フューエルカット実施によって酸素過多となる触媒７の領域についてフューエルカットに起因した排気ガス浄化性能低下を防止することができる。
また、触媒７は、第１の領域部１３を外周部分に沿って配置し、第２の領域部１４を中央部分に配置して構成されている。これにより、流路バルブ１５を閉動作することで、第１の領域部１３に排気ガスを流すことができる一方、流路バルブ１５を開動作することで、第２の領域部１４に主に排気ガスを流すことができる。この結果、排気ガスの流入領域を変更するために、流路バルブ１５を第２の領域部１４の上流側のみに設けるだけで対応でき、排気ガス浄化装置２の構成の簡略化を可能とする。
更に、フューエルカット実施時には第２の領域部１４に排気ガスが流れないので、第２の領域部１４における吸蔵酸素を少なく抑え、その後、フューエルカット復帰後、排気ガスが第２の領域部１４に主に流れるので、第２の領域部１４での窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を効率良く行うことができる。
【実施例２】
【００１８】
図５は、この発明の実施例２を示すものである。
この実施例２においては、上述の実施例１と同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
この実施例２の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、触媒７は、図５に示すように、第１の領域部１３の酸素貯蔵物質（ＯＳＣ）の含有量を第一のＯＳＣ量とし、第２の領域部１４の酸素貯蔵物質（ＯＳＣ）の含有量を第二のＯＳＣ量（通常ＯＳＣ量）とし、前記第一のＯＳＣ量を前記第二のＯＳＣ量（通常ＯＳＣ量）よりも少なく設定している（第一のＯＳＣ量＜第二のＯＳＣ量）。
このような構造により、フューエルカット実施時に排気ガスを流入させる第１の領域部１３にも酸素吸蔵能力を持たせることで、排気ガスの浄化を行わせることができる。また、第１の領域部１３の第一のＯＳＣ量を第２の領域部１４の第二のＯＳＣ量（通常ＯＳＣ量）よりも少なくすることで、第１の領域部１３を早期に酸素過多の状態から復帰させることができる。さらに、第１の領域部１３が早期に酸素過多の状態から復帰させることができることからフューエルカット復帰後、第１の領域部１３にフューエルカット時の排ガス以外の排ガスが流入しても窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量増加を低く抑えることができ、また、フューエルカット後のリッチ制御が不要となるので、燃料消費量を低く抑えることができる。
【００１９】
なお、この発明の変形例としては、図６に示すように、触媒７の第１の領域部１３を一側に偏倚して配置することも可能である。この場合、第１の領域部１３は、円弧形状であって、内燃機関１からの排気ガスの流れが少ない箇所に配置することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明に係る排気ガス浄化装置を、各種機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  内燃機関
２  排気ガス浄化装置
３  燃料噴射弁
５  排気通路
６  排気管
７  触媒
８  触媒担体
９  触媒ケース
１０  触媒ケースの中央保持部
１１  触媒ケースの上流側円錐部
１２  触媒ケースの下流側円錐部
１３  触媒の第１の領域部
１４  触媒の第２の領域部
１５  流路バルブ
１７  制御手段（ＥＣＵ）
１７Ａ  フューエルカット制御部
１７Ｂ  フューエルカット実施判定部
１８  空燃比センサ
２４  吸入空気量センサ
【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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