JP2000054829A

JP2000054829A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000054829A
Application number: JP10222492A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mori; 浩一森
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】吸着触媒装置から脱離したＨＣを良好に転化
できるようにする。【解決手段】機関の始動後、冷却水温ＴＷ（ステップ
１）が、脱離開始温度に相当する所定のシャッタバルブ
閉水温ＴＷＴＲＰＯＮより高くなったら（ステップ
２）、排気シャッタバルブを閉じ（ステップ５）、空燃
比をリーン側にシフトさせる（ステップ６）。その後、
冷却水温ＴＷが脱離完了温度に相当するシャッタバルブ
開水温ＴＷＴＲＰＯＦに達したら（ステップ３）、排気
シャッタバルブ６を開状態とし、リーン補正を終了す
る。リーン側へシフトさせることにより、脱離したＨＣ
が吸着触媒装置や三元触媒装置の触媒成分によって良好
に転化される。排気シャッタバルブを閉じることで、排
圧が上昇し、内部ＥＧＲ量が増加して、空燃比のリーン
化に伴うＮＯｘの増加が回避される。同時に、排気温度
が高くなり、触媒の活性化が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
浄化装置、特にＨＣ（炭化水素成分）を吸着し得るＨＣ
吸着装置を排気系に備えた排気浄化装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の内燃機関から排出される排気ガ
スの浄化には、貴金属（白金、パラジウム、ロジウム
等）またはその他の金属を担持した触媒が従来から使わ
れている。このような触媒は、排気ガス中の有害成分で
あるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を酸化もしくは還元して浄化
している。ところで、この触媒作用を得るためには、排
気温度が高くなければならず、例えばＨＣの触媒による
浄化のためには、一般に、２００〜３００℃程度の温度
が必要である。しかし内燃機関の始動直後では、排気ガ
ス温度が低く、上記の触媒が活性する温度（例えば２０
０℃以上）に達しないため、ＨＣの浄化はほとんど行わ
れず、ＨＣの大気への放出量が増大する結果となる。

【０００３】そこで、上記の問題を解決するために、内
燃機関の排気系に、低温条件でＨＣを吸着するＨＣ吸着
剤を配置し、触媒活性前に排出されるＨＣを吸着するよ
うにしたものが従来から知られている。この排気浄化装
置で用いられるＨＣ吸着剤は、一般にゼオライト等から
なり、低温時にＨＣを吸着する一方、所定の温度以上と
なると、吸着したＨＣが逆に脱離する特性を有してい
る。

【０００４】一方、特開平８−１５８８９７号公報に
は、内燃機関の排気系に排気シャッタバルブを設け、機
関始動後に該排気シャッタバルブによって排気通路断面
積を縮小させることにより、排圧を上昇させ、また同時
に、可変動弁機構によって吸排気弁のバルブオーバラッ
プを減少させるようにした内燃機関の排気浄化装置が開
示されている。このものでは、バルブオーバラップを減
少させることで内部ＥＧＲの増大を抑制しつつ、排圧の
上昇によって、始動直後に未燃成分を燃焼室に押し戻す
ようにし、かつ排温上昇により触媒装置の早期活性化を
図っている。また、この公報記載の装置は、ＨＣ吸着装
置を排気系に備えており、触媒装置の活性前に排出され
たＨＣを吸着するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の排気浄化装置では、ＨＣ吸着装置からＨＣが脱離す
るときの排気シャッタバルブの利用については、全く開
示されていない。

【０００６】特に、上記公報の排気浄化装置では、基本
的に、始動直後のようにＨＣを吸着すべき条件のときに
排気シャッタバルブを閉じるようにしており、そもそも
燃焼が不安定な始動直後に、排圧が上昇するので、吸排
気弁のバルブタイミング等によって内部ＥＧＲを抑制し
たとしても、燃焼の不安定化は回避できず、好ましくな
い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る内燃機関
の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に介装され、低温
時のＨＣ吸着作用と高温時の脱離作用とを有するＨＣ吸
着装置と、上記ＨＣ吸着装置の下流側に位置し、排気通
路の通路断面積を縮小する排気シャッタバルブと、上記
ＨＣ吸着装置からＨＣが脱離していることを判定する脱
離判定手段と、この脱離判定手段によりＨＣ脱離中と判
定したときに、上記排気シャッタバルブを閉じる排気シ
ャッタバルブ制御手段と、このＨＣ脱離中に、上記ＨＣ
吸着装置に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比より
もリーン側に制御する空燃比リーン化手段と、を備えて
いることを特徴としている。

【０００８】すなわち、本発明の内燃機関の排気浄化装
置においては、ゼオライト等を用いたＨＣ吸着装置が排
気シャッタバルブよりも上流側に配置されている。な
お、ＨＣ吸着装置としては、ゼオライト等の吸着成分と
ともに、脱離したＨＣを転化する触媒成分を備えた吸着
触媒装置を用いることもできる。

【０００９】このＨＣ吸着装置は、冷間始動直後のよう
な排気温度が低い段階では、排気中のＨＣを吸着し、除
去する。そして、脱離温度になると、吸着していたＨＣ
は脱離する。

【００１０】ここで、脱離判定手段によって、上記ＨＣ
吸着装置からＨＣが脱離していると判定されると、空燃
比リーン化手段によってＨＣ吸着装置に流入する排気ガ
スの空燃比が理論空燃比よりもリーン側に制御される。
従って、脱離したＨＣは、良好に酸化，浄化される。ま
た、同時に、排気シャッタバルブが閉じられる。これに
より、排圧が上昇し、いわゆる内部ＥＧＲ量が増大する
ので、空燃比のリーン化に伴うＮＯｘの増加が抑制され
る。そして、排温も上昇することから、排気系における
触媒の早期活性化が図れる。なお、ＨＣの脱離が開始す
るのは、当然のことながら、冷間始動の直後ではなく、
ある程度暖機が進行した段階であるので、排圧の上昇に
起因する燃焼の不安定化は比較的少ない。

【００１１】請求項１の発明を具体化した請求項２の発
明では、上記脱離判定手段は、内燃機関の冷却水温に基
づいてＨＣの脱離を判定することを特徴としている。

【００１２】例えば冷却水温が第１の所定温度に達した
時点で脱離開始とみなし、また第２の所定温度に達した
時点で脱離完了とみなすことになる。

【００１３】また請求項３の発明では、上記脱離判定手
段は、内燃機関の運転履歴からＨＣ吸着装置の温度を推
定し、このＨＣ吸着装置温度に基づいてＨＣの脱離を判
定することを特徴としている。

【００１４】ＨＣ吸着装置の温度は、排温に左右される
が、排温は、機関の負荷や回転数によって概ね推定する
ことができるので、この排温とＨＣ吸着装置の熱容量等
に基づいて、ＨＣ吸着装置の温度を逐次推定することが
できる。従って、ＨＣの脱離開始を一層精度良く判定す
ることができる。

【００１５】また、請求項４の発明は、上記ＨＣ吸着装
置におけるＨＣ吸着量を逐次推定するＨＣ吸着量推定手
段を有し、推定したＨＣ吸着量が０となった時点で、排
気シャッタバルブの閉制御および空燃比リーン化制御を
終了することを特徴としている。

【００１６】すなわち、機関の始動後、脱離条件に達す
るまでは、ＨＣ吸着量は徐々に増加する。例えば、機関
運転条件から推定されるＨＣ濃度や排気ガス流量（吸入
空気量に等しい）に基づいて、このＨＣ吸着量の増加を
精度よく推定できる。そして、脱離条件に達すると、そ
の後は、ＨＣ吸着量は徐々に減少する。例えば、機関運
転条件から推定される排気ガス中の酸素濃度や排気ガス
流量に基づいて、このＨＣ吸着量の減少を精度よく推定
できる。従って、ＨＣ吸着装置に残存しているＨＣ吸着
量を逐次推定することが可能である。このＨＣ吸着量が
０となれば、それ以上はＨＣが脱離しないので、排気シ
ャッタバルブの閉制御および空燃比リーン化制御を終了
する。

【００１７】また、請求項５の発明は、上記ＨＣ吸着装
置の下流側に三元触媒装置が配置されているとともに、
この三元触媒装置のさらに下流側に、排気ガスの空燃比
を検出する下流側空燃比検出手段を有し、この下流側空
燃比検出手段により検出された空燃比が理論空燃比より
もリーンであるときに、排気シャッタバルブを開くとと
もに空燃比リーン化を停止することを特徴としている。

【００１８】このものでは、ＨＣ吸着装置から脱離した
ＨＣは、下流の三元触媒装置において転化されるが、三
元触媒装置の下流における排気ガスの空燃比がリッチも
しくは理論空燃比である場合には、排気シャッタバルブ
が閉じられ、かつ空燃比リーン化手段による空燃比のリ
ーン化が行われて、ＨＣの転化が促進される。また、こ
の空燃比のリーン化によって、三元触媒装置下流におけ
る排気ガスの空燃比がリーンとなったら、排気シャッタ
バルブを開くとともに空燃比リーン化を停止する。従っ
て、過度のリーン化が回避され、三元触媒装置における
ＨＣの適切な転化が可能となる。

【００１９】

【発明の効果】この発明に係る内燃機関の排気浄化装置
によれば、ＨＣ吸着装置に流入する排気ガスの空燃比を
リーンとすることにより、脱離したＨＣが、良好に酸
化，浄化され、外部へ放出されるＨＣ量が大幅に低減す
る。そして、このＨＣの脱離の際に、同時に、排気シャ
ッタバルブが閉じられるので、排圧の上昇により内部Ｅ
ＧＲ量が増大し、空燃比のリーン化に伴うＮＯｘの増加
が抑制される。また、排温も上昇することから、排気系
における触媒の早期活性化が図れる。

【００２０】特に請求項５の発明によれば、三元触媒装
置下流の排気ガスの空燃比に基づいて空燃比のリーン化
および排気シャッタバルブの開閉が制御されるので、過
度のリーン化および不必要な排圧上昇が回避され、三元
触媒装置におけるＨＣの適切な転化が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２２】図１は、この発明に係る内燃機関１の吸排
気系の構成を示しており、排気通路２に、ＨＣ吸着装置
として吸着触媒装置３が介装されているとともに、この
吸着触媒装置３の下流側に隣接して、三元触媒装置４が
介装されている。上記吸着触媒装置３は、例えばゼオラ
イト等のＨＣ吸着剤成分を貴金属等の触媒成分とともに
セラミックス等の担体にコーティングして担持させたも
のであり、所定の脱離温度（例えば２００℃）よりも低
い低温時には、排気中のＨＣを吸着する吸着作用を有
し、また脱離温度以上の高温時には、逆に、吸着してい
たＨＣを脱離する脱離作用を有している。そして、この
吸着触媒装置３は、同時に触媒作用を有し、脱離したＨ
Ｃの一部は、該吸着触媒装置３の触媒成分によって転化
される。なお、この実施例では、吸着触媒装置３と三元
触媒装置４とが同一のケーシング内に収容されている
が、それぞれ独立したケーシングを用いるようにしても
よい。

【００２３】上記吸着触媒装置３の上流側には、上流側
空燃比検出手段として、上流側酸素センサ５が配置され
ている。この酸素センサ５は、周知のように、理論空燃
比付近を境として、リッチおよびリーンで出力電圧が急
変する特性を有しており、後述するように、上流側酸素
センサ５が検出した空燃比に基づいて空燃比フィードバ
ック制御が行われる。なお、この酸素センサに代えて、
空燃比の値を連続的に検出し得る酸素ポンプ型の空燃比
センサを用いることももちろん可能である。

【００２４】また、上記三元触媒装置４の下流側には、
排気通路２の通路断面積を縮小する排気シャッタバルブ
６が介装されている。この排気シャッタバルブ６は、例
えばバタフライバルブ型の弁体を負圧アクチュエータで
もって開閉駆動するようにしたものであって、エンジン
コントロールユニット７が出力する制御信号によって開
閉される。

【００２５】上記の酸素センサ５の検出信号は、上記エ
ンジンコントロールユニット７に入力されている。ま
た、機関の運転条件を検出するために、エアフロメータ
８、クランク角センサ９、水温センサ１０、スロットル
開度センサ１１等の種々のセンサ類が設けられており、
それぞれの検出信号は、同様にエンジンコントロールユ
ニット７に入力されている。

【００２６】そして、内燃機関１の吸気通路１２には、
各気筒の吸気弁へ向けて燃料を噴射供給する燃料噴射弁
１３が設けられており、エンジンコントロールユニット
７は、この燃料噴射弁１３による燃料噴射量や噴射時期
あるいは図示せぬ点火プラグによる点火時期等を総合的
に制御している。

【００２７】この内燃機関１の排気浄化は、主に三元触
媒装置４および吸着触媒装置３の触媒成分によって行わ
れるものであり、空燃比がフィードバック制御によって
基本的に理論空燃比に保持され、かつ三元触媒装置４お
よび吸着触媒装置３の触媒作用によって酸化および還元
がなされる。そして、これらの触媒は、触媒活性温度に
達していないと触媒作用を発揮できないが、冷間始動直
後のような低温時に内燃機関１から排出されるＨＣは、
吸着触媒装置３の吸着成分によって吸着され、除去され
る。この一旦吸着されたＨＣは、吸着触媒装置３が高温
となり、所定の脱離温度に達した段階で再び脱離する。
この脱離したＨＣは、吸着触媒装置３の触媒成分や下流
の三元触媒装置４が活性していれば、この触媒成分によ
って浄化処理されるが、本発明では、その際に、吸着触
媒装置３に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比より
もリーン側とすることで、転化を促進し、かつ同時に排
気シャッタバルブ６を閉じて排圧を上昇させることで、
リーン化に伴うＮＯｘ増加を回避し、かつ排温を高めて
吸着触媒装置３や三元触媒装置４の触媒の活性化を促進
するようにしている。

【００２８】次に、図２のフローチャートに基づいて、
空燃比のリーン化ならびに排気シャッタバルブ６の具体
的な制御について説明する。

【００２９】この図２のルーチンは、時間同期もしくは
クランク角同期で繰り返し実行されるものであって、ま
ずステップ１で内燃機関１の冷却水温ＴＷを読み込む。
そして、ステップ２およびステップ３において、この冷
却水温ＴＷを、所定のシャッタバルブ閉水温ＴＷＴＲＰ
ＯＮおよびシャッタバルブ開水温ＴＷＴＲＰＯＦとそれ
ぞれ比較する。なお、ＴＷＴＲＰＯＮ＜ＴＷＴＲＰＯＦ
である。これらのシャッタバルブ閉水温ＴＷＴＲＰＯＮ
およびシャッタバルブ開水温ＴＷＴＲＰＯＦは、それぞ
れ、ＨＣの脱離開始温度および脱離完了温度に対応する
ものであり、冷却水温ＴＷがシャッタバルブ閉水温ＴＷ
ＴＲＰＯＮ以下の場合およびシャッタバルブ開水温ＴＷ
ＴＲＰＯＦ以上の場合は、ステップ４へ進み、排気シャ
ッタバルブ６を開状態とする。そして、ステップ７の空
燃比制御へ進むが、この場合には、特にリーン補正はな
されず、図示せぬ他のルーチンにより通常の空燃比フィ
ードバック制御が行われる。

【００３０】酸素センサ５の検出に基づく空燃比フィー
ドバック制御は公知であるので、詳細には説明しない
が、吸入空気量Ｑａと機関回転数Ｎとを用いて、基本燃
料噴射量Ｔｐを、Ｔｐ＝Ｑａ×Ｋ／Ｎとして求め（但し
Ｋは定数）、かつ燃料噴射弁１３に与える実際の噴射パ
ルス幅Ｔｉを、フィードバック補正係数αを用いて、Ｔ
ｉ＝Ｔｐ×（１＋ＣＯＥＦ）×αとして求める。なお、
ＣＯＥＦは、水温等に基づく各種増量補正係数である。
上記補正係数αの演算としては、上流側酸素センサ５の
出力を理論空燃比に相当する所定のスライスレベルＳＬ
Ｆと比較して、リーン，リッチ状態を判別し、かつこれ
を前回の状態と比較することにより、リッチ，リーン状
態が反転したか否かを判定する。そして、前回と同じ状
態であれば、積分分に相当する微小量ＩＬもしくはＩＲ
を加減算してフィードバック補正係数αを徐々に増加も
しくは減少させ、また、リッチ，リーン状態が反転した
場合は、比例分に相当する補正量ＰＬもしくはＰＲを加
減算してフィードバック補正係数αを比較的大きく変化
させる。つまり、上流側酸素センサ５の出力に基づいて
一種の比例積分制御によってフィードバック補正係数α
が算出され、このフィードバック補正係数αによって理
論空燃比を目標とするフィードバック制御が実現される
のである。

【００３１】一方、ステップ２，３において、冷却水温
ＴＷが、シャッタバルブ閉水温ＴＷＴＲＰＯＮとシャッ
タバルブ開水温ＴＷＴＲＰＯＦの間にある場合には、ス
テップ５へ進み、排気シャッタバルブ６を閉じる。さら
に、ステップ６へ進み、上述したフィードバック補正係
数αの演算における制御定数ＰＬ，ＰＲを、それぞれ適
宜なリーンシフト量ＰＬＴＲＰ，ＰＲＴＲＰを用いて、
「ＰＬ＝ＰＬ−ＰＬＴＲＰ」および「ＰＲ＝ＰＲ＋ＰＲ
ＴＲＰ」と補正する。次のステップ７における空燃比フ
ィードバック制御においては、このように補正された制
御定数ＰＬ，ＰＲを用いてフィードバック補正係数αの
演算が行われる。これによって、制御中心つまり平均的
な空燃比がリーン側へシフトする。なお、積分分となる
制御定数ＩＬ，ＩＲを変化させても平均的な空燃比をシ
フトさせることができる。

【００３２】このように、ＨＣの脱離時に内燃機関１の
空燃比をリーン側へシフトさせることにより、吸着触媒
装置３に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも
リーンとなり、脱離したＨＣが吸着触媒装置３の触媒成
分ならびに三元触媒装置４の触媒成分によって良好に転
化される。また、同時に、排気シャッタバルブ６が閉じ
ているので、排圧が上昇し、いわゆる内部ＥＧＲ量が増
加する。これにより、空燃比のリーン化に伴うＮＯｘの
増加が確実に回避される。また、排気温度が高くなり、
吸着触媒装置３や三元触媒装置４の活性化が促進され
る。

【００３３】次に、図３は、空燃比のリーン化制御なら
びに排気シャッタバルブ６の開閉制御の第２実施例を示
している。

【００３４】この図３のルーチンは、やはり時間同期も
しくはクランク角同期で繰り返し実行されるものであっ
て、まずステップ１で吸着触媒装置３の温度ＴＣＡＴＴ
ＲＰを推定する。これは、例えば、機関の負荷（基本燃
料噴射量Ｔｐ）と回転数Ｎとから所定のマップに基づい
て排温を求め、かつ適宜な重み付けをした移動平均を逐
次求めることによって、推定することができる。なお、
空燃比のリーン化に伴う修正を加えれば、さらに精度が
高いものとなる。そして、ステップ２およびステップ３
において、この吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰを、所定の
シャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮおよびシ
ャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦとそれぞれ
比較する。なお、ＴＣＡＴＴＲＰＯＮ＜ＴＣＡＴＴＲＰ
ＯＦである。これらのシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰＯＮおよびシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴ
ＴＲＰＯＦは、それぞれ、ＨＣの脱離開始温度および脱
離完了温度に対応するものであり、図２の場合と同様
に、吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触
媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮ以下の場合およびシャッタバ
ルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦ以上の場合は、ステ
ップ４へ進み、排気シャッタバルブ６を開状態とする。
そして、ステップ７の空燃比制御へ進むが、この場合に
は、特にリーン補正はなされず、図示せぬ他のルーチン
により通常の空燃比フィードバック制御が行われる。一
方、ステップ２，３において、吸着触媒温度ＴＣＡＴＴ
ＲＰがシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮと
シャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦの間にあ
る場合には、ステップ５へ進み、排気シャッタバルブ６
を閉じ、かつ、ステップ６へ進んで、フィードバック補
正係数αの演算における制御定数ＰＬ，ＰＲを、空燃比
がリーンとなるように補正する。

【００３５】なお、ステップ４〜ステップ７は、図２の
ステップ４〜ステップ７と特に変わりがない。

【００３６】この実施例によれば、吸着触媒装置３の温
度を推定することにより、ＨＣの脱離開始および脱離完
了を一層精度よく判定することができ、空燃比のリーン
化ならびに排気シャッタバルブ６の閉制御を適切な時期
に行うことができる。

【００３７】次に、図４および図５は、この発明の第３
実施例を示している。

【００３８】この第３実施例においては、図４に示すよ
うに、排気通路２の三元触媒装置４と排気シャッタバル
ブ６との間に、下流側酸素センサ１５が設けられてお
り、この下流側酸素センサ１５によって、脱離ＨＣの影
響を含む排気系全体の空燃比の片寄りを検出し、空燃比
のリーン化ならびに排気シャッタバルブ６の開閉を制御
するようにしている。

【００３９】図５のフローチャートにおいて、ステップ
１〜ステップ３およびステップ４〜ステップ７は、前述
した第２実施例（図３）と特に変わりがなく、ステップ
１で吸着触媒装置３の温度ＴＣＡＴＴＲＰを推定し、か
つステップ２およびステップ３で、この吸着触媒温度Ｔ
ＣＡＴＴＲＰを、所定のシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣ
ＡＴＴＲＰＯＮおよびシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰＯＦとそれぞれ比較する。吸着触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯ
Ｎ以下の場合およびシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴ
ＴＲＰＯＦ以上の場合は、ステップ４へ進み、排気シャ
ッタバルブ６を開状態とする。そして、ステップ７の空
燃比制御へ進むが、この場合には、特にリーン補正はな
されず、図示せぬ他のルーチンにより通常の空燃比フィ
ードバック制御が行われる。

【００４０】一方、ステップ２，３において、吸着触媒
温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰＯＮとシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲ
ＰＯＦの間にある場合には、ＨＣの脱離が行われている
と考えられる状態であるが、ステップ３からステップ１
１へ進んで、下流側酸素センサ１５の出力ＶＯ２Ｒを読
み込み、かつステップ１２において、この出力ＶＯ２Ｒ
からリッチ，リーンの判定を行い、リッチもしくは理論
空燃比の場合にのみ、ステップ５以降へ進んで排気シャ
ッタバルブ６を閉じるとともに、空燃比をリーン化す
る。そして、下流側酸素センサ１５により検出された空
燃比がリーンであれば、ステップ１２からステップ４へ
進み、排気シャッタバルブ６を開くとともに、空燃比の
リーン補正を停止する。

【００４１】この第３実施例によれば、実際のＨＣの脱
離に対し、過剰な空燃比のリーン化が回避され、吸着触
媒装置３の触媒成分ならびに三元触媒装置４の触媒成分
によって効率よく転化される。また、同時に、排気シャ
ッタバルブ６による不必要な排圧の上昇が回避され、燃
費の悪化等を防止できる。

【００４２】次に、図６のフローチャートは、この発明
の第４実施例を示している。なお、ステップ１〜ステッ
プ３、ステップ６〜ステップ７およびステップ１１〜ス
テップ１２は、前述した第３実施例（図５）と特に変わ
りがない。

【００４３】この第４実施例では、まず始めにステップ
２１，２２において、機関始動時つまり図示せぬスター
タスイッチがＯＮとなったときに、目標とする排気シャ
ッタバルブ開度ＥＸＨＶＬＶを０に初期化し、ステップ
１以降へ進む。なお、ＥＸＨＶＬＶ＝０が排気シャッタ
バルブ６の全開に相当し、開度ＥＸＨＶＬＶが大である
ほど排気シャッタバルブ６は閉じられていく。

【００４４】ステップ１では吸着触媒装置３の温度ＴＣ
ＡＴＴＲＰを推定し、かつステップ２およびステップ３
で、この吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰを、所定のシャッ
タバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮおよびシャッタ
バルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦとそれぞれ比較す
る。吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触
媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮ以下の場合およびシャッタバ
ルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦ以上の場合は、ステ
ップ２５へ進み、開度ＥＸＨＶＬＶが０より大きいか０
であるかを判定する。初期状態は０であるので、そのま
まステップ２７へ進む。ステップ２７では、目標とする
開度ＥＸＨＶＬＶに沿って排気シャッタバルブ６を駆動
するが、この場合には、開状態に維持されることにな
る。そして、ステップ７の空燃比制御へ進むが、特にリ
ーン補正はなされず、図示せぬ他のルーチンにより通常
の空燃比フィードバック制御が行われる。

【００４５】一方、ステップ２，３において、吸着触媒
温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰＯＮとシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲ
ＰＯＦの間にある場合には、ＨＣの脱離が行われている
と考えられる状態であるが、ステップ３からステップ１
１へ進んで、下流側酸素センサ１５の出力ＶＯ２Ｒを読
み込み、かつステップ１２において、この出力ＶＯ２Ｒ
からリッチ，リーンの判定を行い、リッチもしくは理論
空燃比の場合にのみ、ステップ２３以降へ進んで排気シ
ャッタバルブ６を閉方向へ動かすとともに、空燃比をリ
ーン化する。具体的には、ステップ２３で、そのときの
目標とする開度ＥＸＨＶＬＶが最大値（全閉値）である
か判定し、最大でなければ、ステップ２４へ進んで、開
度ＥＸＨＶＬＶを増加させる。これに対し、下流側酸素
センサ１５により検出された空燃比がリーンであれば、
ステップ１２からステップ２５へ進んで開度ＥＸＨＶＬ
Ｖが０か否か判定し、０でない場合には、ステップ２６
へ進んで、開度ＥＸＨＶＬＶを減少させる。そして、排
気シャッタバルブ６が僅かでも閉じていれば、ステップ
６へ進み、空燃比をリーン化する。またステップ２７で
は、上述したように、目標とする開度ＥＸＨＶＬＶに沿
って排気シャッタバルブ６を駆動する。

【００４６】すなわち、この第４実施例では、下流側酸
素センサ１５によって、脱離ＨＣの影響を含む排気系全
体の空燃比の片寄りを検出し、この検出空燃比に応じて
排気シャッタバルブ６の開度を連続的に可変制御してい
る。従って、例えばＨＣの脱離が過度に行われているよ
うな場合には、下流側酸素センサ１５の検出空燃比がリ
ッチとなることから、排気シャッタバルブ６が一層閉じ
られ、その結果、ＨＣの脱離が抑制される。また逆に、
ＨＣの脱離が少なく、下流側酸素センサ１５の検出空燃
比がリーンとなれば、排気シャッタバルブ６が一層大き
く開かれ、その結果、ＨＣの脱離が促進される。従っ
て、脱離したＨＣが、吸着触媒装置３の触媒成分ならび
に三元触媒装置４の触媒成分によって一層確実に転化さ
れる。

【００４７】次に、図７のフローチャートは、この発明
の第５実施例を示している。なお、ステップ１〜ステッ
プ７の各ステップは、前述した第２実施例（図３）や第
３実施例（図５）の各ステップと特に変わりがない。こ
の実施例は、吸着触媒装置３におけるＨＣ吸着量を逐次
推定して、脱離完了を判定するようにしたものであり、
下流側酸素センサ１５は不要である。

【００４８】ステップ１では吸着触媒装置３の温度ＴＣ
ＡＴＴＲＰを推定する。またステップ３１では、内燃機
関１の吸入空気量Ｑａを読み込む。そして、ステップ２
およびステップ３で、上記吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰ
を、所定のシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯ
Ｎおよびシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦ
とそれぞれ比較する。吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰがシ
ャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮ以下の場合
は、内燃機関１から排出されたＨＣが吸着触媒装置３に
吸着される状態であるので、ステップ３２，３３におい
て、ＨＣ吸着量の増加状態を推定する。具体的には、ス
テップ３２において、機関の負荷（基本燃料噴射量Ｔ
ｐ）と回転数Ｎとから所定のマップに基づいてＨＣ濃度
係数ＨＣＣＯＮを求め、ステップ３３において、このＨ
Ｃ濃度係数ＨＣＣＯＮと吸入空気量Ｑａと定数Ｋ１とを
用いて、ＨＣ吸着量ＨＣＭＡＳを、ＨＣＭＡＳ＝ＨＣＭ
ＡＳ＋ＨＣＣＯＮ×Ｑａ×Ｋ１として逐次算出する。な
お、ＨＣ吸着量ＨＣＭＡＳの初期値は０である。またス
テップ３３からステップ４へ進み、排気シャッタバルブ
６を開状態とする。そして、ステップ７の空燃比制御へ
進むが、この場合には、特にリーン補正はなされず、図
示せぬ他のルーチンにより通常の空燃比フィードバック
制御が行われる。

【００４９】また吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰがステッ
プ３でシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦ以
上の場合は、脱離が完了した後であるので、同様にステ
ップ４およびステップ７へ進み、排気シャッタバルブ６
を開状態とするとともに、リーン補正を伴わない通常の
空燃比フィードバック制御を行う。

【００５０】一方、ステップ２，３において、吸着触媒
温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰＯＮとシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲ
ＰＯＦの間にある場合には、ＨＣの脱離が行われている
と考えられるので、ステップ３４およびステップ３５に
おいて、ＨＣ吸着量の減少状態を推定する。具体的に
は、ステップ３４において、機関の負荷（基本燃料噴射
量Ｔｐ）と回転数Ｎとから所定のマップに基づいて酸素
濃度係数Ｏ２ＣＯＮを求め、ステップ３５において、こ
の酸素濃度係数Ｏ２ＣＯＮと吸入空気量Ｑａと定数Ｋ２
とを用いて、ＨＣ吸着量ＨＣＭＡＳを、ＨＣＭＡＳ＝Ｈ
ＣＭＡＳ−Ｏ２ＣＯＮ×Ｑａ×Ｋ２として逐次算出す
る。

【００５１】次にステップ３６で、このＨＣ吸着量ＨＣ
ＭＡＳが０より大きいか判定する。ここでＨＣ吸着量Ｈ
ＣＭＡＳが０より大きい場合は、脱離が完了していない
ことを意味するので、ステップ５およびステップ６へ進
み、排気シャッタバルブ６を閉じるとともに、空燃比を
リーン化する。

【００５２】一方、ステップ３６でＨＣ吸着量ＨＣＭＡ
Ｓが０以下であれば、脱離が完了していることを意味す
るので、ステップ３７で、ＨＣ吸着量ＨＣＭＡＳを０に
固定した上で、ステップ４へ進み、排気シャッタバルブ
６を開くとともに、空燃比のリーン補正を停止する。

【００５３】このように、この第５実施例では、吸着触
媒装置３に残存しているＨＣ吸着量を推定し、これが０
となった時点で脱離完了と判定するので、不必要に長く
リーン化ならびに排圧の上昇を継続することがない。特
に、この実施例では、下流側酸素センサ１５を用いず
に、脱離完了を精度よく判定できる。

【００５４】次に、図８のフローチャートは、この発明
の第６実施例を示している。なお、ステップ１〜ステッ
プ３、ステップ６〜ステップ７およびステップ２１〜ス
テップ２２は、前述した第４実施例（図６）と特に変わ
りがない。

【００５５】この第６実施例では、まず始めにステップ
２１，２２において、機関始動時つまり図示せぬスター
タスイッチがＯＮとなったときに、目標とする排気シャ
ッタバルブ開度ＥＸＨＶＬＶを０に初期化し、ステップ
１以降へ進む。なお、ＥＸＨＶＬＶ＝０が排気シャッタ
バルブ６の全開に相当し、開度ＥＸＨＶＬＶが大である
ほど排気シャッタバルブ６は閉じられていく。

【００５６】ステップ１では吸着触媒装置３の温度ＴＣ
ＡＴＴＲＰを推定する。また、ステップ４１では、ステ
ップ１と同様の手法により、三元触媒装置４の温度ＴＣ
ＡＴＴＷＣを推定する。そして、ステップ２およびステ
ップ３で、上記の吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰを、所定
のシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮおよび
シャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦとそれぞ
れ比較する。吸着触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバ
ルブ閉触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＮ以下の場合およびシ
ャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲＰＯＦ以上の場合
は、ステップ４２へ進み、目標とする開度ＥＸＨＶＬＶ
を０とする。ステップ２７では、目標とする開度ＥＸＨ
ＶＬＶに沿って排気シャッタバルブ６を駆動するが、こ
の場合には、開状態に維持されることになる。そして、
ステップ７の空燃比制御へ進むが、特にリーン補正はな
されず、図示せぬ他のルーチンにより通常の空燃比フィ
ードバック制御が行われる。

【００５７】一方、ステップ２，３において、吸着触媒
温度ＴＣＡＴＴＲＰがシャッタバルブ閉触媒温度ＴＣＡ
ＴＴＲＰＯＮとシャッタバルブ開触媒温度ＴＣＡＴＴＲ
ＰＯＦの間にある場合には、ＨＣの脱離が行われている
と考えられる状態であるが、ステップ３からステップ４
３へ進んで、三元触媒装置４の温度ＴＣＡＴＴＷＣに基
づいて目標とする開度ＥＸＨＶＬＶを決定する。これ
は、所定のテーブルを参照して決定されるが、温度ＴＣ
ＡＴＴＷＣが低いほど開度ＥＸＨＶＬＶは全閉側に、ま
た温度ＴＣＡＴＴＷＣが高いほど開度ＥＸＨＶＬＶは全
開側に設定される。

【００５８】そしてステップ４３からステップ６へ進
み、空燃比をリーン化する。またステップ２７で、上述
したように、目標とする開度ＥＸＨＶＬＶに沿って排気
シャッタバルブ６を駆動する。

【００５９】すなわち、この実施例では、三元触媒装置
４の活性状態に応じてＨＣの脱離が制御される。三元触
媒装置４の温度が高く、十分に活性していれば、それだ
け排気シャッタバルブ６が大きく開くので、脱離が促進
される。また、三元触媒装置４の温度が低く、活性して
いない段階では、排気シャッタバルブ６が閉じた状態と
なるので、脱離が抑制される。また同時に、このように
排気シャッタバルブ６を閉じることで、排温が上昇し、
三元触媒装置４の活性化が促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図。

【図２】この発明の第１実施例を示すフローチャート。

【図３】第２実施例を示すフローチャート。

【図４】この発明の第３実施例に対応する構成説明図。

【図５】この第３実施例を示すフローチャート。

【図６】第４実施例を示すフローチャート。

【図７】第５実施例を示すフローチャート。

【図８】第６実施例を示すタイムチャート。

【符号の説明】

３…吸着触媒装置４…三元触媒装置５…上流側酸素センサ６…排気シャッタバルブ１５…下流側酸素センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＢＦ０２Ｄ 9/04 Ｆ０２Ｄ 9/04 ＣＥ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ３０１Ｚ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４ＺＦターム(参考） 3G065 AA04 AA09 AA10 CA12 EA01 EA02 FA02 FA11 GA05 GA09 GA10 GA41 KA32 3G084 AA03 AA04 BA09 BA13 BA19 BA24 DA10 DA27 EB11 FA07 FA10 FA29 FA30 FA33 FA38 FA39 3G091 AA11 AA12 AA23 AB02 AB03 AB10 BA01 BA03 BA15 BA19 BA32 CB02 CB03 CB05 CB07 DA08 DB06 DB07 DB11 DB13 DC01 EA01 EA02 EA05 EA07 EA16 EA30 EA34 FA02 FA04 FB02 FB03 FB10 FC07 FC08 GB05W GB09Y GB17X HA08 HA20 HA36 HA37 HA42 HA47 HB05 3G301 HA01 HA06 HA13 HA15 JA25 JA26 JB09 LB01 LB03 MA01 MA12 ND01 NE01 NE13 NE14 NE15 PA01A PA01Z PA11A PA11Z PD02A PD02Z PE01A PE01Z PE03A PE04A PE04Z PE05A PE05Z PE08A PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に介装され、低温時の
ＨＣ吸着作用と高温時の脱離作用とを有するＨＣ吸着装
置と、上記ＨＣ吸着装置の下流側に位置し、排気通路の通路断
面積を縮小する排気シャッタバルブと、上記ＨＣ吸着装置からＨＣが脱離していることを判定す
る脱離判定手段と、この脱離判定手段によりＨＣ脱離中と判定したときに、
上記排気シャッタバルブを閉じる排気シャッタバルブ制
御手段と、このＨＣ脱離中に、上記ＨＣ吸着装置に流入する排気ガ
スの空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御する空燃
比リーン化手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項２】上記脱離判定手段は、内燃機関の冷却水
温に基づいてＨＣの脱離を判定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】上記脱離判定手段は、内燃機関の運転履
歴からＨＣ吸着装置の温度を推定し、このＨＣ吸着装置
温度に基づいてＨＣの脱離を判定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４】上記ＨＣ吸着装置におけるＨＣ吸着量を
逐次推定するＨＣ吸着量推定手段を有し、推定したＨＣ
吸着量が０となった時点で、排気シャッタバルブの閉制
御および空燃比リーン化制御を終了することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化
装置。
【請求項５】上記ＨＣ吸着装置の下流側に三元触媒装
置が配置されているとともに、この三元触媒装置のさら
に下流側に、排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比
検出手段を有し、この下流側空燃比検出手段により検出された空燃比が理
論空燃比よりもリーンであるときに、排気シャッタバル
ブを開くとともに空燃比リーン化を停止することを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気
浄化装置。