(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の吸入空気量と回転数とから燃料の基本噴射量を算出すると共に、酸素濃度検出手段の出力を用いて基本噴射量に対する補正係数を算出し、基本噴射量に補正係数を乗じて燃料噴射量を求め、機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するようにした内燃機関の排気浄化装置であって、
機関の排気通路を２つに分岐して形成した分岐通路と、
一方の分岐通路に設けられた排気浄化用の第１の触媒と、
前記分岐通路の合流部下流の排気通路に設けられた排気浄化用の第２の触媒と、
前記２つの分岐通路の上流側において排気流れを該２つの分岐通路に選択的に切り換える排気切換手段と、
第１の触媒の直上流側分岐通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第１の酸素濃度検出手段と、
前記第２の触媒の直上流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第２の酸素濃度検出手段と、
を備える一方、
機関状態が冷機時であるか暖機時であるかを判定する機関状態判定手段と、
前記機関状態判定手段の判定結果に基づいて、冷機時に第１及び第２の触媒に、暖機時に第２の触媒に、夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する制御手段と、
前記基本噴射量に対する補正係数を算出するための酸素濃度検出手段の出力として、第１及び第２の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第１の酸素濃度検出手段の出力を選択し、第２の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第２の酸素濃度検出手段の出力を選択する選択手段と、
を備え、
前記第１の酸素濃度検出手段と前記第２の酸素濃度検出手段の出力切換時に、当該出力切換時から所定時間経過するまで前記フィードバック制御を停止する構成としたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
機関の低回転、低負荷時を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、機関の暖機時に前記判定手段により低回転、低負荷と判定された際には第１及び第２の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第２の酸素濃度検出手段の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第２の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第２の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第２の触媒の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第２の触媒の活性化が判定された際に第２の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第２の触媒の活性化を判定する判定手段は、前記第２の酸素濃度検出手段の出力と、第２の触媒の下流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第３の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて活性化を判定する請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、排気通路を分岐して構成した２つの分岐通路の切換と触媒活性化判断の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置としては、例えば、図１１に示すようなものがある（実開平１−６６４２０号公報参照）。
このものは、排気通路２１を分岐して構成した２つの分岐通路２２，２３を備え、両分岐通路２２，２３夫々にメイン触媒２４，２５を介装すると共に、一方の分岐通路２３の前記メイン触媒２５上流に低温用のプリ触媒２６を介装し、一方の分岐通路２３のプリ触媒２６とメイン触媒２５との間と、他方の分岐通路２２のメイン触媒２４上流とを連通する連通路２７を設けるようにしている。
【０００３】
又、前記分岐通路２２，２３の分岐部には、分岐通路２２，２３のいずれか一方を排気が流れるように通路を切り換える切換弁２８を介装し、前記連通路２７には、該連通路２７の開通と閉塞とを選択的に行う開閉弁２９が介装してある。
そして、排気温度を検出する排温センサを設け、該排温センサから出力される排気温度信号に基づいて、所定の排気温度条件までは、即ち、低温時は、切換弁２８を分岐通路２３側に切り換えると共に、開閉弁２９を閉じ、排気をプリ触媒２６と一方のメイン触媒２５に流通させる。又、所定の排気温度条件以降は、即ち、高温時は、切換弁２８を分岐通路２２側に切り換えると共に、開閉弁２９を開き、排気を両方のメイン触媒２４，２５に流通させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の排気浄化装置にあっては、排気をプリ触媒２６と一方のメイン触媒２５に流通させる状態と、排気を両方のメイン触媒２４，２５に流通させる状態とを選択するため、２つの弁、即ち、切換弁２８と開閉弁２９とを独立して駆動する必要があり、弁の駆動装置を２つ設ける必要がある等、排気経路の切換構造が複雑化するという欠点がある。
【０００５】
又、従来の排気浄化装置にあっては、排気温度に基づいて排気経路を切り換え、排気温度が高くなれば、メイン触媒２４，２５に排気を流すように切換弁２８及び開閉弁２９を切換・開閉制御するようにしており、実際に触媒の活性化を判断して排気経路を切り換えていないため、排気エミッションが悪化するという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、排気通路を分岐して構成した２つの分岐通路の切換構造の改良を図って、排気経路の切換構造の簡略化を図ることを目的とする。
又、触媒の活性化の判断を行って排気経路を切り換えることにより、排気エミッションを良好にし、酸素濃度検出手段及びプリ触媒の劣化を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、機関の吸入空気量と回転数とから燃料の基本噴射量を算出すると共に、酸素濃度検出手段の出力を用いて基本噴射量に対する補正係数を算出し、基本噴射量に補正係数を乗じて燃料噴射量を求め、機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するようにした内燃機関の排気浄化装置であって、
図１に示すように、
機関の排気通路を２つに分岐して形成した分岐通路と、
一方の分岐通路に設けられた排気浄化用の第１の触媒と、
前記分岐通路の合流部下流の排気通路に設けられた排気浄化用の第２の触媒と、
前記２つの分岐通路の上流側において排気流れを該２つの分岐通路に選択的に切り換える排気切換手段と、
第１の触媒の直上流側分岐通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第１の酸素濃度検出手段と、
前記第２の触媒の直上流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第２の酸素濃度検出手段と、
を備える一方、
機関状態が冷機時であるか暖機時であるかを判定する機関状態判定手段と、
前記機関状態判定手段の判定結果に基づいて、冷機時に第１及び第２の触媒に、暖機時に第２の触媒に、夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する制御手段と、
前記基本噴射量に対する補正係数を算出するための酸素濃度検出手段の出力として、第１及び第２の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第１の酸素濃度検出手段の出力を選択し、第２の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第２の酸素濃度検出手段の出力を選択する選択手段と、
を備え、
前記第１の酸素濃度検出手段と前記第２の酸素濃度検出手段の出力切換時に、当該出力切換時から所定時間経過するまで前記フィードバック制御を停止する構成とした。
【０００８】
請求項２記載の発明は、図１に示すように、機関の低回転、低負荷時を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、機関の暖機時に前記判定手段により低回転、低負荷と判定された際には第１及び第２の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する構成である。
請求項３記載の発明は、図１に示すように、前記第２の酸素濃度検出手段の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第２の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第２の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する構成である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、図１に示すように、前記第２の触媒の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第２の触媒の活性化が判定された際に第２の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する構成である。
請求項５記載の発明は、図１に示すように、前記第２の触媒の活性化を判定する判定手段を、前記第２の酸素濃度検出手段の出力と、第２の触媒の下流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第３の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて活性化を判定する構成とした。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の発明において、２つの分岐通路の上流側に設けた排気切換手段のみの切換動作により、排気経路の切り換えが可能であり、排気経路切換構造の簡略化を図ることができる。
又、暖機時には第１の触媒と第１の酸素濃度検出手段には排気が流れず、第１の触媒と第１の酸素濃度検出手段の劣化を防止することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明において、暖機時であっても、機関の低回転時、低負荷時には、排気温度は低く、第１の触媒、第１の酸素濃度検出手段は劣化しないので、トータルの触媒容量を増やすため、第１の触媒に排気を流すような排気経路に切り換えるようにしたから、排気エミッションの増加を防止することができる。
請求項３記載の発明において、暖機時でかつ第２の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第２の触媒に排気を流すようにしたから、第２の酸素濃度検出手段が未活性の状態で該酸素濃度検出手段の出力に基づいて空燃比フィードバック制御が行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明において、暖機時でかつ第２の触媒が活性化された際に第１の触媒を介さずに第２の触媒に排気を流すようにしたから、第２の触媒が未活性の状態での空燃比フィードバック制御が行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
請求項５記載の発明において、第２の酸素濃度検出手段の出力と第３の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて第２の触媒の活性化が判定される。
【００１３】
【実施例】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は請求項１〜５記載の発明の共通のシステム図を示している。
この図において、内燃機関（以下、エンジンと言う）の排気通路１は２つに分岐され、分岐通路１Ａ，１Ｂが形成される。これらの分岐通路１Ａ，１Ｂは再び合流して単一の排気通路１となる。
【００１４】
一方の分岐通路１Ａには、排気浄化用の第１の触媒としてのプリ触媒２が設けられている。
又、両分岐通路１Ａ，１Ｂの合流部下流の排気通路１には、排気浄化用の第２の触媒としてのメイン触媒３が設けられている。
前記２つの分岐通路１Ａ，１Ｂの上流側において排気流れを該２つの分岐通路１Ａ，１Ｂに選択的に切り換える排気切換手段としての開閉バルブ４が設けられている。
【００１５】
かかる開閉バルブ４は、共通の駆動軸５に、分岐通路１Ａ，１Ｂに夫々配設された２つの弁体４Ａ，４Ｂを、一方の弁体を開いた時に他方の弁体が閉じるように位相を異ならせて夫々連結し、この駆動軸５をモータ等の回動装置６により回動して弁体４Ａ，４Ｂを選択的に開閉する構成である。
この場合、弁体４Ａを開いて、弁体４Ｂを閉じることにより、排気が分岐通路１Ａからプリ触媒２、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となり、弁体４Ｂを開いて、弁体４Ａを閉じることにより、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる。
【００１６】
前記分岐通路１Ａのプリ触媒２の直上流側には、排気中酸素濃度を検出する第１の酸素濃度検出手段としての第１のＯ2 センサ７が設けられ、前記メイン触媒３の直上流側の排気通路１には、排気中酸素濃度を検出する第２の酸素濃度検出手段としての第２のＯ2 センサ８が設けられている。
ここで、エンジンは、コントロールユニット９にて各種の信号を基に電子制御されている。
【００１７】
具体的には、エンジンの吸気通路に各気筒毎に設けられた図示しない燃料噴射弁（インジェクタ）からの燃料噴射量がコントロールユニット９によって制御されるようになっている。
この制御のため、コントロールユニット９には、エアフロメータ１０からの吸入空気量信号Ｑａ、クランク角センサ１１からの回転数信号Ｎｅ、第１のＯ2 センサ７或いは第２のＯ2 センサ８からの排気中酸素濃度信号（リッチ・リーン信号）、更には、スタータスイッチ１２からの信号、エンジン水温センサ１３からの水温信号ＴＷＯ等が入力されている。
【００１８】
これらの入力信号を受けて、コントロールユニット９は、吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとから燃料の基本噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（Ｋは定数）を算出すると共に、第１のＯ2 センサ７或いは第２のＯ2 センサ８の出力を用いてそのリーン・リッチに応じて周知の比例積分制御により増減して空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
【００１９】
そして、燃料の基本噴射量Ｔｐに空燃比フィードバック補正係数αを乗じて燃料噴射量Ｔｅを求め、このＴｅに対応するパルス幅の駆動パルス信号を機関回転に同期して燃料噴射弁に出力することにより、燃料噴射を行わせ、エンジンの空燃比を理論空燃比にフィードバック制御している。
従って、コントロールユニット９は空燃比制御手段の機能を有している。
【００２０】
又、コントロールユニット９は、次に説明する図３及び図４のフローチャートに従って、演算処理を行うことにより、エンジンの冷機時にプリ触媒２及びメイン触媒３に、暖機時にメイン触媒３に、夫々排気を流すように前記排気切換手段を構成する開閉バルブ４を切換制御する制御手段と、基本噴射量に対する補正係数を算出するためのＯ2 センサ出力として、エンジンの冷機時には前記第１のＯ2 センサ７の出力を選択し、暖機時には前記第２のＯ2 センサ８の出力を選択する選択手段として機能する（請求項１及び２記載の発明）。
【００２１】
次に、図３及び図４のフローチャートに基づいて、請求項１及び２記載の発明の一実施例の作用について説明する。
ステップ１（図ではＳ１と略記する。以下同様）では、スタータスイッチ１２がＯＮされたか否かを判定し、スタータスイッチ１２がＯＮされれば、ステップ２に進み、ＯＮされなければステップ３に進む。
【００２２】
ステップ２では、前述したように弁体４Ａを開き、弁体４Ｂを閉じて、排気が分岐通路１Ａからプリ触媒２、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる（以下、状態１と言う）ように指示する。
ステップ４では、上記状態１であることを示すフラグＦ１＝０をたてる。
ステップ５では、水温センサ１３により検出された始動時水温ＴＷＯを読み込む。
【００２３】
ステップ６では、始動時水温ＴＷＯにより定まる時間Ｔ１を演算する。
ステップ７では、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットする。
ステップ３では、第１のＯ2 センサ７出力ＯＳ１をＡ／Ｄ変換して取り込む。
ステップ８では、第２のＯ2 センサ８出力ＯＳ２をＡ／Ｄ変換して取り込む。
ステップ９では、上記状態１であることを示すフラグＦ１＝０であるか否かを判定し、スタータスイッチ１２がＯＮされて状態１であれば、フラグＦ１＝０であるから、ステップ１０に進み、フラグＦ１＝０でなければ、ステップ１１に進む。
【００２４】
ステップ１０では、エンジン負荷としての燃料の基本噴射量Ｔｐと所定値Ａ１とを比較し、Ｔｐ＜Ａ１であれば、ステップ１２に進み、Ｔｐ≧Ａ１であれば、ステップ１３に進む。
ステップ１２ではタイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１と所定値Ｔ１とを比較し、ＴＩＭＥＲ１＜Ｔ１であれば、ステップ１４に進み、ＴＩＭＥＲ１≧Ｔ１であれば、ステップ１３に進む。
【００２５】
ステップ１４では、計測時間ＴＩＭＥＲ１をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ１＝ＴＩＭＥＲ１＋ＤＴとし、ステップ１５のサブルーチンＡに進み、その後、ステップ１６に進んで、燃料噴射量を演算し、ステップ１７にて燃料噴射弁を作動して燃料噴射を実行する。前記サブルーチンＡは、図５のフローチャートに示すように実行され、これについては後述する。
【００２６】
ここで、ステップ１０及びステップ１２は、エンジンの暖機状態の判断を行うステップであり、Ｔｐ≧Ａ１又はＴＩＭＥＲ１≧Ｔ１の時に、ステップ１３において、前述したように弁体４Ａを閉じ、弁体４Ｂを開いて、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる（状態２）ように指示する。
【００２７】
ステップ１８では、上記状態２であることを示すフラグＦ１＝１をたてる。
ステップ１９では、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットし、ステップ２０では、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２をリセットする。
ステップ２１では、後述する空燃比フィードバック補正係数のクランプ値αｏを空燃比フィードバック補正係数αとし、ステップ２２に進んで、後述するＣ2 をリセットする（Ｃ2 ＝０）。
【００２８】
一方、ステップ９にて、フラグＦ１＝０でないと判定された後のステップ１１においては、フラグＦ１＝２（後述するが、エンジンの暖機時の低回転、低負荷時における状態１を示す）であるか否かを判定し、フラグＦ１＝２でなければ、ステップ２３に進み、フラグＦ１＝２であれば、ステップ２４に進む。
ステップ２３では、エンジン負荷としての燃料の基本噴射量Ｔｐと所定値Ａ２とを比較し、Ｔｐ＜Ａ２であれば、ステップ２５に進み、Ｔｐ≧Ａ２であれば、ステップ１５に進む。
【００２９】
ステップ２５では、エンジン回転数Ｎｅと所定値ＮＥとを比較し、Ｎｅ＜ＮＥであれば、ステップ２６に進み、Ｎｅ≧ＮＥであれば、ステップ１５に進む。
ステップ２６では、Ｔｐ＜Ａ２及びＮｅ＜ＮＥとなった回数Ｃをカウントし（Ｃ1 ＝Ｃ1 ＋１）、ステップ２７では、Ｃ1 と所定値Ｄとを比較して、Ｃ1 ＞Ｄであれば、ステップ２８に進み、Ｃ1 ≦Ｄであれば、ステップ１５に進む。
【００３０】
ステップ２８では、状態１を指示し、ステップ２９では、エンジンの暖機時の低回転、低負荷時における状態１であることを示すフラグＦ１＝２をたてる。
ステップ３０では、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２をリセットする。
ステップ３１では、αｏ＝αとし、ステップ３２に進んで、前記Ｃ1 をリセットする。
【００３１】
一方、ステップ１１にて、フラグＦ１＝２であると判定された後のステップ２４では、燃料の基本噴射量Ｔｐと所定値Ａ２とを比較し、Ｔｐ＜Ａ２であれば、ステップ３３に進み、Ｔｐ≧Ａ２であれば、ステップ３４に進む。
ステップ３３では、エンジン回転数Ｎｅと所定値ＮＥとを比較し、Ｎｅ＜ＮＥであれば、ステップ１５に進み、Ｎｅ≧ＮＥであれば、ステップ３４に進む。
【００３２】
ステップ３４では、Ｔｐ≧Ａ２又はＮｅ≧ＮＥとなった回数Ｃ2 をカウントし（Ｃ2 ＝Ｃ2 ＋１）、ステップ３５では、Ｃ2 と所定値Ｅとを比較して、Ｃ2 ＜Ｅであれば、ステップ１５に進み、Ｃ2 ≧Ｅであれば、ステップ１３に進んで、状態２を指示する。
次に、サブルーチンＡについて説明する。
【００３３】
図５において、ステップ４１では、空燃比フィードバック制御（λコントロール）条件であるか否かが判定され、λコントロール条件でなければ、ステップ４２に進んで、空燃比フィードバック補正係数αを１．０とする。
λコントロール条件であれば、ステップ４３に進んで、フラグＦ１＝１であるか否かを判定する。
【００３４】
フラグＦ１＝１、即ち、状態２であると判定されると、ステップ４４に進んで、第２のＯ2 センサ８出力ＯＳ２をλコントロールで使用する出力値ＯＳとするべく、ＯＳ２＝ＯＳとし、フラグＦ１＝０又は２、即ち、状態１又はエンジンの暖機時の低回転、低負荷時における状態１であると判定されると、ステップ４５に進んで、第１のＯ2 センサ出力７ＯＳ１をλコントロールで使用する出力値ＯＳとするべく、ＯＳ１＝ＯＳとする。
【００３５】
ステップ４６では、Ｏ2 センサ出力ＯＳとスライスレベルＳＬとを比較して、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、Ｏ2 センサ出力がリーンと判定されると、ステップ４７に進んで、Ｏ2 センサ出力がリーンであることを示すフラグＦ２＝０をたて、Ｏ2 センサ出力がリッチと判定されると、ステップ４８に進んで、Ｏ2 センサ出力がリッチであることを示すフラグＦ２＝１をたてる。
【００３６】
ステップ４９では、フラグＦ１＝０であるか否かを判定し、フラグＦ１＝０と判定された際は、状態１であるから、ステップ５０にて、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンの反転を判定し、反転すれば、ステップ５１にて、フラグＦ２の判定を行って、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグＦ２＝０でリーンであれば、ステップ５２に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α＋ＰL とし、フラグＦ２＝１でリッチであれば、ステップ５３に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α−ＰR とする。
【００３７】
又、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンの反転がなければ、ステップ５４にて、フラグＦ２の判定を行って、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグＦ２＝０でリーンであれば、ステップ５５に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α＋ＩL とし、フラグＦ２＝１でリッチであれば、ステップ５６に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α−ＩR とする。
【００３８】
一方、ステップ４９にてフラグＦ１＝０ではないと判定された際は、状態２に切り換わったのであるから、ステップ５７に進んで、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２と所定値Ｔ２とを比較し、ＴＩＭＥＲ２＞Ｔ２であれば、ステップ５０に進み、ＴＩＭＥＲ２≦Ｔ２であれば、ステップ５８に進む。
このステップ５８では、計測時間ＴＩＭＥＲ２をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ２＝ＴＩＭＥＲ２＋ＤＴとし、ステップ５９に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをクランプ値αｏとする。
【００３９】
上記ステップ４９、ステップ５７、ステップ５８及びステップ５９へのフローの流れは、Ｏ2センサ出力として、第１のＯ2センサ７の出力から第２のＯ2センサ８の出力への切換時に時間的にディレイが生じるので、そのディレイ時間中に空燃比フィードバック補正係数αをクランプすることを示している。
かかる実施例によると、排気経路の切換構造については、次のような利点がある。
【００４０】
即ち、エンジンの排気通路１を２つに分岐し、一方の分岐通路１Ａにプリ触媒２を設けると共に、分岐通路１Ａ，１Ｂの合流部下流の排気通路１にメイン触媒３を設けるようにし、２つの分岐通路１Ａ，１Ｂの上流側において排気流れを該２つの分岐通路に選択的に切り換える開閉バルブ４を設けるようにしたから、開閉バルブ４における２つの弁体４Ａ，４Ｂを単一の駆動装置（前記回動装置６）によって一体的に駆動すれば、経路の切り換えが可能であり、弁体４Ａ，４Ｂの駆動装置の簡略化を図ることができる等、排気経路切換構造の簡略化を図ることができる（請求項１記載の発明）。
【００４１】
又、かかる実施例によると、排気経路の切換判断については、次のような利点がある。
即ち、エンジンの暖機時にメイン触媒３に排気を流すように排気経路を切り換えて、プリ触媒２と第１のＯ2 センサ７には排気を流さないようにしたから、プリ触媒２のみならず第１のＯ2 センサ７の劣化を防止することができる（請求項１記載の発明）。
【００４２】
又、フローチャートのステップ２３、２５、２６、２７、２８から明らかなように、暖機時であっても、エンジンの低回転時、低負荷時には排気温度は低いので、プリ触媒２に排気を流すような排気経路に切り換えるようにしたから、排気エミッションの増加を防止することができる（請求項２記載の発明）。
更に、Ｏ2センサ出力として、第１のＯ2センサ７の出力から第２のＯ2センサ８の出力への切換時における所定時間中は、空燃比フィードバック補正係数αをクランプするようにしたから、第１のＯ2センサ７の出力から第２のＯ2センサ８の出力への切換時に生じる時間的なディレイに対処でき、λコントロールを安定して行うことができる。
【００４３】
次に、請求項３記載の発明の一実施例について説明する。
この実施例は、排気経路の切換判断において、第２のＯ2 センサ８の活性化の有無を判断するようにし、暖機時でかつ第２のＯ2 センサ８の活性化が判定された際にメイン触媒３に排気を流すようにしたものである。
尚、この実施例では、エンジンの暖機時にエンジン低回転、低負荷と判定された際にはプリ触媒２からメイン触媒３に排気を流す制御は行っていない。
【００４４】
かかる制御内容を図６のフローチャートに基づいて説明する。
即ち、このフローチャートにおいて、ステップ６１からステップ６８までは、図３及び図４の実施例のフローチャートのステップ１〜８と同様である。
そして、ステップ６９において、状態１であることを示すフラグＦ１＝０であるか否かを判定し、状態１であれば、フラグＦ１＝０であるから、ステップ７０に進み、フラグＦ１＝０でなければ、ステップ７１のサブルーチンＡ（図５参照）に進む。
【００４５】
ステップ７０及びステップ７２は、先の実施例と同様に、エンジンの暖機状態の判断を行うステップであり、Ｔｐ≧Ａ１又はＴｐ＜Ａ１であってＴＩＭＥＲ１≧Ｔ１の時に、ステップ７３に進んで第２のＯ2 センサ８の活性化の有無を判断する。
このＯ2 センサ８の活性化判断は、一定のエンジン運転条件で、Ｏ2 センサ８出力電圧が設定電圧を一定時間越えたとき、又は始動時水温によって定まる時間経過したときに、Ｏ2 センサ８が活性化したと判断される。
【００４６】
第２のＯ2 センサ８の活性化が判定されない場合は、ステップ７４に進み、活性化が判定された際には、ステップ７５に進んで、前述したように弁体４Ａを閉じ、弁体４Ｂを開いて、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる（状態２）ように指示する。
ステップ７６では、上記状態２であることを示すフラグＦ１＝１をたてる。
【００４７】
ステップ７７では、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１をリセットする。
かかる実施例によると、暖機時でかつ第２のＯ2 センサ８の活性化が判定された際にメイン触媒３に排気を流すようにしたから、第２のＯ2 センサ８が未活性の状態で該Ｏ2 センサ８によるλコントロールが行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００４８】
次に、請求項４記載の発明の一実施例について説明する。
この実施例は、排気経路の切換判断において、メイン触媒３の活性化の有無を判断するようにし、暖機時でかつメイン触媒３の活性化が判定された際にメイン触媒３に排気を流すようにしたものである。
尚、この実施例にあっては、図２に示すように、メイン触媒３の直下流側の排気通路１に、排気中酸素濃度を検出する第３の酸素濃度検出手段としての第３のＯ2 センサ１４が設けられており、第２のＯ2 センサ８の出力と、第３のＯ2 センサ１４の出力の周波数比に基づいてメイン触媒３の活性化の有無を判断するように構成されている（請求項５記載の発明）。
【００４９】
かかる制御内容を図７及び図８のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ８１，８３，８４は図３及び図４の実施例のフローチャートのステップ１，２，４と同様である。
そして、ステップ８４の後のステップ８５では、第２のＯ2 センサ８の制御周波数の読み込みが終了していないことを示すフラグＦ６＝０をたてる。ステップ８６では、第３のＯ2 センサ１４の制御周波数の読み込みが終了していないことを示すフラグＦ７＝０をたてる。
【００５０】
ステップ８７，８８，８９は図３及び図４の実施例のフローチャートのステップ５，６，７と同様である。
ステップ８９の後のステップ９０では、タイマ３による計測時間ＴＩＭＥＲ３をリセットし、ステップ９１では、タイマ４による計測時間ＴＩＭＥＲ４をリセットする。
【００５１】
ステップ８２では、第１のＯ2 センサ７出力ＯＳＲ１をＡ／Ｄ変換して取り込む、ステップ９２では、第２のＯ2 センサ８出力ＯＳＲ２をＡ／Ｄ変換して取り込む。ステップ９３では、第３のＯ2 センサ出力１４ＯＳＲ３をＡ／Ｄ変換して取り込む。
ステップ９４では、上記状態１であることを示すフラグＦ１＝０であるか否かを判定し、状態１であれば、フラグＦ１＝０であるから、ステップ９５に進み、フラグＦ１＝０でなければ、ステップ９６のサブルーチンＢに進む。
【００５２】
ステップ９５では、燃料の基本噴射量Ｔｐと所定値Ａ１とを比較し、Ｔｐ＜Ａ１であれば、ステップ９８に進み、Ｔｐ≧Ａ１であれば、ステップ９７に進む。ステップ９８ではタイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１と所定値Ｔ１とを比較し、ＴＩＭＥＲ１＜Ｔ１であれば、ステップ９９に進み、ＴＩＭＥＲ１≧Ｔ１であれば、ステップ９７に進む。
【００５３】
ステップ９９では、計測時間ＴＩＭＥＲ１をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ１＝ＴＩＭＥＲ１＋ＤＴとし、ステップ９６のサブルーチンＢに進み、その後、ステップ１００に進んで、燃料噴射量を演算し、ステップ１０１にて燃料噴射弁を作動して燃料噴射を実行する。前記サブルーチンＢは、図９のフローチャートに示すように実行され、これについては後述する。
【００５４】
ここで、エンジンの暖機状態の判断を行うステップ９５及びステップ９８において、Ｔｐ≧Ａ１又はＴＩＭＥＲ１≧Ｔ１の時に、ステップ９７に進んで、全てのＯ2 センサ７，８及び１４の活性化の有無を判断する。
全てのＯ2 センサ７，８及び１４の活性化が行われていない場合には、ステップ９９に進み、活性化が行われていれば、ステップ１０２に進む。
【００５５】
ステップ１０２では、第２のＯ2 センサ８の制御周波数の読み込みが終了しているか否か、即ち、終了していることを示すフラグＦ６＝１であるか、終了していないことを示すフラグＦ６＝０であるかを判定し、終了していれば、ステップ１０３に進み、終了していなければ、ステップ９９に進む。
ステップ１０３では、第３のＯ2 センサ１４の制御周波数の読み込みが終了しているか否か、即ち、終了していることを示すフラグＦ７＝１であるか、終了していないことを示すフラグＦ７＝０であるかを判定し、終了していれば、ステップ１０４に進み、終了していなければ、ステップ９９に進む。
【００５６】
ステップ１０４では、第２のＯ2 センサ制御周波数ＮＤ２と第３のＯ2 センサ制御周波数ＮＤ３との比（出力の周波数比：ヘルツレートＨＺＲ）を演算する（ＨＺＲ＝ＮＤ３／ＮＤ２）。
ステップ１０５では、ヘルツレートＨＺＲと所定値Ｂとを比較し、ＨＺＲ＜Ｂであれば、ステップ１０６に進み、ＨＺＲ≧Ｂであれば、ステップ９９に進む。
【００５７】
この場合、ＨＺＲ＜Ｂであれば、メイン触媒３が活性化したと判断され、その後のステップ１０６において、前述したように弁体４Ａを閉じ、弁体４Ｂを開いて、排気が分岐通路１Ｂを経て、排気通路１からメイン触媒３へと流れる排気経路となる（状態２）ように指示する。
即ち、暖機時でかつメイン触媒３の活性化が判定された際にメイン触媒３に排気を流す。
【００５８】
ステップ１０７では、上記状態２であることを、フラグＦ１＝１として記憶する。
ステップ１０８では、タイマ１による計測時間ＴＩＭＥＲ１を０にリセットする。
次に、サブルーチンＢを図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
フローチャートにおいて、ステップ１１１では、λコントロール条件であるか否かが判定され、λコントロール条件でなければ、ステップ１１２に進んで、空燃比フィードバック補正係数αを１．０とする。
λコントロール条件であれば、ステップ１１３に進んで、第１のＯ2 センサ７の出力ＯＳ１とスライスレベルＳＬ１とを比較し、ＯＳ１＜ＳＬ１であれば、第１のＯ2 センサ７の出力ＯＳ１がリーンであるから、ステップ１１４にて、これを示すフラグＦ３＝０をたてる。ＯＳ１≧ＳＬ１であれば、第１のＯ2 センサ７の出力ＯＳ１がリッチであるから、ステップ１１５にて、これを示すフラグＦ３＝１をたてる。
【００６０】
ステップ１１６では、第２のＯ2 センサ８の出力ＯＳ２とスライスレベルＳＬ２とを比較し、ＯＳ２＜ＳＬ２であれば、第２のＯ2 センサ８の出力ＯＳ２がリーンであるから、ステップ１１７にて、これを示すフラグＦ４＝０をたてる。ＯＳ２≧ＳＬ２であれば、第２のＯ2 センサ８の出力ＯＳ２がリッチであるから、ステップ１１８にて、これを示すフラグＦ４＝１をたてる。
【００６１】
ステップ１１９では、フラグＦ１＝１であるか否かを判定する。
フラグＦ１＝１、即ち、状態２であると判定されると、ステップ１２０に進んで、λコントロールで使用するＯ2 センサ出力のリーン・リッチを示すフラグＦ５をフラグＦ４にし、フラグＦ１＝０、即ち、状態１であると判定されると、ステップ１２１に進んで、前記フラグＦ５をフラグＦ３にする。
【００６２】
ステップ１２２では、フラグＦ１＝０であるか否かを判定し、フラグＦ１＝０と判定された際は、状態１であるから、ステップ１２３にて、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンの反転を判定し、反転すれば、ステップ１２４にて、フラグＦ５の判定を行って、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグＦ５＝０でリーンであれば、ステップ１２５に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α＋ＰL とし、フラグＦ５＝１でリッチであれば、ステップ１２６に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α−ＰR とする。
【００６３】
又、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンの反転がなければ、ステップ１２７にて、フラグＦ５の判定を行って、Ｏ2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグＦ５＝０でリーンであれば、ステップ１２８に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α＋ＩL とし、フラグＦ５＝１でリッチであれば、ステップ１２９に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα＝α−ＩR とする。
【００６４】
一方、ステップ１２２にてフラグＦ１＝０ではないと判定された際は、状態２に切り換わったのであるから、ステップ１３０に進んで、タイマ２による計測時間ＴＩＭＥＲ２と所定値Ｔ２とを比較し、ＴＩＭＥＲ２＞Ｔ２であれば、ステップ１２３に進み、ＴＩＭＥＲ２≦Ｔ２であれば、ステップ１３１に進む。
このステップ１３１では、計測時間ＴＩＭＥＲ２をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ２＝ＴＩＭＥＲ２＋ＤＴとし、ステップ１３２に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをクランプ値αｏとする。
【００６５】
ステップ１３４においては、フラグＦ１＝０であるか否かを判定し、フラグＦ１＝０と判定された際は、状態１であって状態２には切り換わっていないから、ステップ１３５にて、サブルーチンＣを実行する。
このサブルーチンＣは、前述したヘルツレートの読み込みルーチンであり、これを図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
ステップ１４１では、第２のＯ2センサ８の出力ＯＳ２のリッチ・リーンを示すフラグＦ４に基づいてリッチ・リーンの反転を判定する。
反転しなければ、ステップ１４２に進んで、タイマ３による計測時間ＴＩＭＥＲ３をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ３＝ＴＩＭＥＲ３＋ＤＴとし、ステップ１４３に進む。
【００６７】
反転すれば、ステップ１４４にて、第２のＯ2 センサ８の出力ＯＳ２の反転回数Ｎ２をインクリメントし（Ｎ２＝Ｎ２＋１）、ステップ１４５に進んで、タイマ３による計測時間ＴＩＭＥＲ３が所定時間例えば２０ｓｅｃ経過したか否かを判定する。
ＴＩＭＥＲ３が２０ｓｅｃ経過しなければ、ステップ１４２に進む。
一方、ＴＩＭＥＲ３が２０ｓｅｃ経過したならば、ステップ１４６に進んで、第２のＯ2 センサ８の出力ＯＳ２の反転回数Ｎ２を制御周波数ＮＤ２として読み込む。
【００６８】
ステップ１４７では、第２のＯ2センサ８の制御周波数の読み込みが終了していることを示すフラグＦ６＝１をたてる。
ステップ１４８では、計測時間ＴＩＭＥＲ３をリセットし、ステップ１４９に進んで、第２のＯ2センサ８の出力ＯＳ２の反転回数Ｎ２をリセットする。
次に、ステップ１４３では、第３のＯ2センサ１４の出力ＯＳ３のリッチ・リーンを示すフラグＦ８に基づいてリッチ・リーンの反転を判定する。
【００６９】
反転しなければ、ステップ１５０に進んで、タイマ４による計測時間ＴＩＭＥＲ４をインクリメントして、ＴＩＭＥＲ４＝ＴＩＭＥＲ４＋ＤＴとする。
反転すれば、第３のＯ2センサ１４の出力ＯＳ３の反転回数Ｎ３をインクリメントし（Ｎ３＝Ｎ３＋１）、ステップ１５２に進んで、タイマ４による計測時間ＴＩＭＥＲ４が所定時間例えば２０ｓｅｃ経過したか否かを判定する。
【００７０】
ＴＩＭＥＲ４が２０ｓｅｃ経過しなければ、ステップ１５０に進む。
一方、ＴＩＭＥＲ４が２０ｓｅｃ経過したならば、ステップ１５３に進んで、第３のＯ2 センサ１４の出力ＯＳ３の反転回数Ｎ３を制御周波数ＮＤ３として読み込む。
ステップ１５４では、第３のＯ2 センサ１４の制御周波数の読み込みが終了していることを示すフラグＦ７＝１をたてる。
【００７１】
ステップ１５５では、計測時間ＴＩＭＥＲ４をリセットし、ステップ１５６に進んで、第３のＯ2センサ１４の出力ＯＳ３の反転回数Ｎ３をリセットする。
かかる実施例によると、暖機時でかつヘルツレートによりメイン触媒３の活性化が判定された際にメイン触媒３に排気を流すようにしたから、メイン触媒３が未活性の状態でのλコントロールが行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、２つの分岐通路の上流側に設けた排気切換手段のみの切換動作により、排気経路の切り換えが可能であり、排気経路切換構造の簡略化を図ることができる。
又、暖機時には第１の触媒と第１の酸素濃度検出手段には排気が流れず、第１の触媒と第１の酸素濃度検出手段の劣化を防止することができる。
【００７３】
請求項２記載の発明によれば、暖機時であっても、機関の低回転時、低負荷時には、第１の触媒に排気を流すような排気経路に切り換えるようにしたから、排気エミッションの増加を防止することができる。
請求項３記載の発明によれば、暖機時でかつ第２の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第１の触媒を介さずに第２の触媒に排気を流すようにしたから、排気エミッションを良好にすることができる。
【００７４】
請求項４記載の発明によれば、暖機時でかつ第２の触媒が活性化された際に第１の触媒を介さずに第２の触媒に排気を流すようにしたから、排気エミッションの悪化を防止することができる。
請求項５記載の発明によれば、第２の酸素濃度検出手段の出力と、第２の触媒の下流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第３の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて第２の触媒の活性化を容易にかつ確実に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１〜５記載の発明の構成図
【図２】  同上の発明の実施例のシステム図
【図３】  請求項１及び２記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図４】  請求項１及び２記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図５】  同上のフローチャートにおけるサブルーチンのフローチャート
【図６】  請求項３記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図７】  請求項４及び５記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図８】  請求項４及び５記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図９】  同上のフローチャートにおけるサブルーチンのフローチャート
【図１０】  同上のサブルーチンにおける更なるサブルーチンのフローチャート
【図１１】  従来の従来の内燃機関の排気浄化装置を示す概略図
【符号の説明】
１  排気通路
１Ａ，１Ｂ  分岐通路
２  プリ触媒
３  メイン触媒
４  開閉バルブ
７  第１のＯ2 センサ
８  第２のＯ2 センサ
９  コントロールユニット
１１  クランク角センサ
１４  第３のＯ2 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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003747482.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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