JP2000248979A

JP2000248979A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000248979A
Application number: JP11046953A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitamura; 徹北村; Norio Suzuki; 典男鈴木; Naohiro Kurokawa; 直洋黒川; Noriyuki Kishi; 則行岸
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】付加的な機構を使用することなくかつ三元触
媒の昇温は遅らせずに吸着触媒の昇温を遅らせるととも
に、空燃比を適切に制御し、機関始動直後における排気
特性をより一層向上させることができる排気浄化装置を
提供する。【解決手段】ＨＣを吸着する機能及びＨＣの酸化を促
進する機能を有する吸着触媒１６が、三元触媒１４，１
５の下流側に設けられている。エンジン１に供給する混
合気の空燃比は、吸着触媒１６からのＨＣの脱離開始前
は、理論空燃比よりリッチ側に制御され、ＨＣの脱離中
は、理論空燃比よりリーン側に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気を
浄化する排気浄化装置に関し、特に内燃機関の排気系に
三元触媒と炭化水素を吸着する吸着触媒とを備えた排気
浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の冷間時に排気中のＨＣ（炭化
水素）を吸着する吸着材を、三元触媒とともに排気系に
配置し、三元触媒が活性化するまでの間ＨＣを吸着材に
吸着させるようして、冷間始動時のＨＣの排出量を低減
する技術は従来より知られている。吸着材は、その温度
が上昇すると吸着したＨＣを脱離する特性を有し、脱離
される単位時間当たりのＨＣ量は、脱離開始当初は比較
的多く、その後徐々に減少する点に着目し、脱離開始か
らの経過時間に応じて機関に供給する混合気の空燃比を
理論空燃比よりリーン側に制御することにより、三元触
媒に流入する排気中のＨＣ量を適切な値（三元触媒で酸
化可能な程度の値）に制御するようにした排気浄化装置
が、従来より知られている（特開平６−８１６３７号公
報）。

【０００３】また、例えば特開平７−９６１８３号公報
に示されるように、ＨＣを吸着する吸着層と、ＨＣの酸
化を促進する機能を有する触媒層とを積層することによ
り、ＨＣ吸着機能と、ＨＣ酸化促進機能とを持たせた吸
着触媒が従来より提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−８１６３７号公報に示されるように、機関の冷間時
に吸着材を介して三元触媒に排気を流すと、吸着材に排
気の熱が吸収されるため、三元触媒の昇温が遅れるとい
う問題がある。また、吸着材は機関に近い位置に配置さ
れるため、吸着材の昇温が早まり（温度上昇率が高くな
り）単位時間当たりのＨＣ脱離量が増加する。

【０００５】さらに、機関のＨＣ排出量は、始動直後が
最も多く、その後は燃焼の安定化あるいは三元触媒の活
性化により、減少していくが、三元触媒上流に配置され
た吸着材の昇温が早いので、吸着材からＨＣが脱離し始
めるときには、機関より排出され、三元触媒の到達する
ＨＣの濃度が未だ十分に低下していない。そのため、機
関に供給する混合気の空燃比のリーン化度合を大きくす
る必要があるが、極端なリーン化はＮＯｘ排出量の増加
や燃焼の不安定化を招くおそれがある。

【０００６】また、吸着材をバイパスする通路や弁を設
けると、機構的に複雑化し、コストや信頼性の面で不利
である。このような機構を省くため、あるいは浄化機能
を向上させるために、特開平７−９６１８３号公報に示
されるような触媒としての機能も有する吸着触媒を三元
触媒の上流側に設けることが考えられるが、吸着触媒は
積層構造を採用しているため、熱容量が大きく三元触媒
の昇温を一層遅らせてしまうという問題がある。

【０００７】またＨＣ脱離中における空燃比のリーン化
に際しては、空燃比センサを用いた空燃比フィードバッ
ク制御を行うことが望ましいが、空燃比センサをヒータ
により加熱して活性化を早める場合、急激に加熱すると
排気系に存在する凝縮水により空燃比センサに損傷を与
えることがあるため、吸着材の温度が急激に上昇する
と、吸着材からのＨＣの脱離が始まる前に空燃比センサ
を活性化させることが困難な場合があった。

【０００８】本発明は上述した点に着目してなされたも
のであり、付加的な機構を使用することなくかつ三元触
媒の昇温は遅らせずに吸着触媒の昇温を遅らせるととも
に、機関に供給する混合気の空燃比を適切に制御し、機
関始動直後における排気特性をより一層向上させること
ができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ
た三元触媒と、前記排気系に設けられ、炭化水素を吸着
する機能及び触媒としての機能を有する吸着触媒と、該
吸着触媒からの炭化水素の脱離時に前記内燃機関に供給
する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に制御す
る空燃比制御手段とを備えた排気浄化装置において、前
記吸着触媒は、前記三元触媒より下流側に配置され、前
記空燃比制御手段は、前記脱離開始前に前記空燃比を理
論空燃比よりリッチ側に制御することを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、吸着触媒を三元触媒よ
り下流側に設けたことにより、吸着触媒が三元触媒の昇
温を阻害することがなく、また、吸着触媒下流には、三
元触媒が配されないため、吸着触媒によりその昇温が阻
害される三元触媒は存在せず、三元触媒を早期に活性化
させることができるとともに、三元触媒による排気熱の
吸収により、吸着触媒の温度上昇率を低下させることが
でき、単位時間当たりの炭化水素脱離量を低減すること
ができる。さらに、吸着触媒が脱離開始温度に達するま
での時間が長くなるため、脱離開始時点では機関から排
出される炭化水素量が十分に減少し、かつ三元触媒は既
に活性化しているので、吸着触媒から脱離される炭化水
素のみを浄化すればよく、三元触媒の下流側に設けた吸
着触媒の触媒層でも十分に浄化可能である。その上、吸
着触媒から徐々に脱離される炭化水素を浄化するのに十
分な程度の酸素を供給すればよいので、空燃比のリーン
化の度合を最小限に留めることができ、ＮＯｘの排出を
抑制するとともに、エンジンの燃焼安定性を損なわない
ようにすることができる。

【００１１】また、吸着触媒からの脱離開始タイミング
が遅くなるので、排気系に設けた空燃比センサをヒータ
で加熱する構成を採用した場合に、急激な加熱しなくて
も脱離開始までにセンサを活性化させることができ、脱
離中に空燃比をリーン化する際にフィードバック制御に
よる正確な空燃比制御が可能となる。さらに吸着触媒か
らの炭化水素脱離開始前に空燃比が理論空燃比よりリッ
チ側に制御されるので、三元触媒に貯蔵される酸素を消
費させ、脱離中に空燃比のリーン化を行ってもＮＯｘの
排出を抑制することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態にか
かる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその空燃
比制御装置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジ
ン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されてい
る。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）セ
ンサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に
応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロ
ールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１３】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の
開弁時間が制御される。

【００１４】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この
絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ)センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（Ｔ
Ｗ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温
（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力し
てＥＣＵ５に供給する。

【００１５】エンジン１の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１１
及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられてい
る。エンジン回転数センサ１１は、エンジン１の各気筒
の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クラン
ク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではク
ランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気
筒判別センサ１２は、特定の気筒の所定クランク角度位
置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これら
の各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００１６】排気管１３にはエンジン１の排気マニホー
ルドの直ぐ下流でエンジンルーム内に配置される直下三
元触媒１４と、該直下三元触媒１４より下流側に若干離
れて配置される床下三元触媒１５と、この床下三元触媒
１５の下流側に配置され、ＨＣ（炭化水素）を吸着する
機能、及びＨＣの酸化を促進する触媒としての機能を有
する吸着触媒１６とが設けられている。

【００１７】直下三元触媒１４は、例えば１．３リット
ル程度の容積を有し、酸素貯蔵能力を有するセリア（Ｃ
ｅＯ_２、酸化セリウム）が、１５００ｇ／ｃｆｔ（グラ
ム／立方フィート）の割合で添加されている。１ｃｆｔ
≒２８．３１７リットルであるので、１５００ｇ／ｃｆ
ｔ≒５３ｇ／リットルである。また、床下三元触媒１５
は、例えば１．４リットル程度の容積を有し、セリアが
７５０ｇ／ｃｆｔの割合で添加されている。

【００１８】吸着触媒１６は、例えば特開平７−９６１
８３号公報に示されるように、ゼオライトを主成分と
し、ＨＣを吸着する機能を有する吸着層と、Ｐｄ酸化物
を含有し、ＨＣの酸化を促進する機能を有する触媒層
と、アルミナ粒子を主成分とし、吸着層と触媒層との間
に設けられる多孔質バリア層とから構成される。吸着層
は、その温度が約１６０℃以下ではＨＣを吸着するが、
それを越える温度では逆に吸着したＨＣを脱離する特性
を有する。本実施形態では、吸着触媒１６は、１リット
ル程度の容積を有し、セリアが３００ｇ／ｃｆｔの割合
で添加されている。

【００１９】吸着触媒１６の吸着層からのＨＣの脱離
は、比較的低温（約１６０℃）で始まるので、触媒層の
活性化温度が脱離開始温度に近い低温であることが望ま
しい。一般にセリアの添加割合ＲＣＥＯを０から増加さ
せていくと、触媒層の活性化温度が低下し、ある添加割
合ＲＣＥＯ０で最低となり、それより増加させると、触
媒層の活性化温度が高くなる傾向を示す。そこで、本実
施形態では、セリアの添加割合ＲＣＥＯを３００ｇ／ｃ
ｆｔとしているが、脱離開始温度との関係からこの添加
割合ＲＣＥＯは、１００ｇ／ｃｆｔから５００ｇ／ｃｆ
ｔの範囲に設定することが望ましい。添加割合ＲＣＥＯ
を１００ｇ／ｃｆｔより少なくする、あるいは５００ｇ
／ｃｆｔより多くすると、触媒層の活性化温度が高くな
って、吸着層からのＨＣの脱離中におけるＨＣ排出量が
増加するからである。なお、本実施形態では、触媒層に
活性化温度が比較的低くなるパラジウムを担持させてい
る。

【００２０】吸着触媒１６は、三元触媒１４，１５より
下流側に配置されているが、セリアを添加して酸素貯蔵
能力を持たせることにより、脱離したＨＣを効率よく酸
化して浄化することが可能となる。吸着触媒１６にはそ
の温度ＴＡＤＳを検出する温度センサ１９が設けられて
おり、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。直下三元
触媒１４の上流位置には、比例型空燃比センサ１７（以
下「ＬＡＦセンサ１７」という）が装着されており、こ
のＬＡＦセンサ１７は排気中の酸素濃度（空燃比）にほ
ぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。

【００２１】直下三元触媒１４の下流位置及び床下三元
触媒１５の下流位置には、それぞれ二値型酸素濃度セン
サ（以下「Ｏ２センサ」という）１８，１９が装着され
ており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給さ
れる。このＯ２センサ１８，１９は、その出力が理論空
燃比の前後において急激に変化する特性を有し、その出
力は理論空燃比よりリッチ側で高レベルとなり、リーン
側で低レベルとなる。

【００２２】図６（ａ）は、三元触媒１４の温度ＴＴＷ
Ｃ及び吸着触媒１６の温度ＴＡＤＳのエンジン始動直後
の推移を示すタイムチャートであり、この図の実線Ｌ
１，Ｌ２は、本実施形態の特性を示し、破線Ｌ３，Ｌ４
は、吸着触媒を三元触媒の上流側に配置した場合（以下
「従来例」という）の特性を示す。この図から明らかな
ように、本実施形態では、吸着触媒１６を三元触媒１
４，１５より下流側に配置したので、吸着触媒１６が三
元触媒１４，１５の昇温を阻害することがなく、三元触
媒１４，１５を従来例に比べて早期に活性化させること
ができるとともに、三元触媒１４，１５による排気熱の
吸収により、吸着触媒１６の温度上昇率（℃／秒）を従
来例に比べて低下させることができ、単位時間当たりの
ＨＣ脱離量を低減することができる。さらに、吸着触媒
１６の昇温が遅れる、すなわち脱離開始温度に達するま
での時間が従来例に比べて長くなるため、脱離開始時点
ではエンジン１から排出されるＨＣ量が十分に減少し、
かつ三元触媒１４，１５は、既に活性化しているので、
吸着触媒１６から脱離されるＨＣのみを浄化すればよ
く、三元触媒１４，１５の下流側に設けた吸着触媒１６
の触媒層でも十分に浄化可能である。その上、吸着触媒
１６から徐々に脱離されるＨＣを浄化するのに十分な程
度の酸素を供給すればよいので、空燃比のリーン化の度
合を最小限に留めることができ、ＮＯｘの排出を抑制す
るとともに、エンジンの燃焼安定性を損なわないように
することができる。

【００２３】また、吸着触媒１６からの脱離開始タイミ
ングが遅くなるので、空燃比センサ１７をヒータで加熱
する構成を採用した場合に、急激な加熱をしなくても脱
離開始までにセンサを活性化させることができ、脱離中
に空燃比をリーン化する際にフィードバック制御による
正確な空燃比制御が可能となる。

【００２４】図１にもどりＥＣＵ５は、各種センサから
の入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修
正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の
機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下
「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種
演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５
ｃ、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路５
ｄ等から構成される。

【００２５】ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメ
ータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別す
るとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、
次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する
燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。ＴＯＵＴ＝ＴｉＭ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）ここに、ＴｉＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６
の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴｉマップを検
索して決定される。Ｔｉマップは、エンジン回転数ＮＥ
及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態におい
て、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃
比になるように設定されている。すなわち、基本燃料量
ＴｉＭは、エンジン１の吸入空気量（重量流量）にほぼ
比例する値を有する。

【００２６】ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジ
ン回転数ＮＥ、スロットル弁開度θＴＨ、エンジン水温
ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。
目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すな
わち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０
をとる。また目標空燃比係数ＫＣＭＤは、後述するよう
に吸着触媒１６からＨＣが脱離する前は、空燃比を理論
空燃比よりリッチ側に制御するリッチ化所定値ＫＣＭＤ
Ｒに設定され、吸着触媒１６がＨＣを脱離しているとき
は、空燃比を理論空燃比よりリーン側に制御するリーン
化所定値ＫＣＭＤＨＢに設定される。

【００２７】目標空燃比係数ＫＣＭＤは、Ｏ２センサ１
８または１９の出力に応じて算出されるオフセット補正
項ＫＣＭＤＯＦＦＳＥＴを加算することにより補正され
る。これは、エンジンの排気系やＬＡＦセンサの特性の
ばらつきや経年変化の影響を抑制するようためである。
エンジンの暖機中は、Ｏ２センサ１８の出力を用いてオ
フセット補正項ＫＣＭＤＯＦＦＳＥＴの算出を行い、暖
機終了後は、Ｏ２センサ１９の出力を用いてオフセット
補正項ＫＣＭＤＯＦＦＳＥＴの算出を行う。ＫＬＡＦ
は、フィードバック制御の実行条件が成立するときは、
ＬＡＦセンサ１６の検出値から算出される検出当量比Ｋ
ＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制
御により算出される空燃比補正係数である。

【００２８】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。ここで、補正係数Ｋ１には、エンジン１の始
動直後に燃料供給量を増量するための始動後補正係数及
びエンジン水温ＴＷが低いほど燃料供給量を増量するた
めの水温補正係数が含まれる。エンジン１の冷間始動時
においては、これらの補正係数により燃料噴射量が増加
方向に補正されるが、本実施形態では、三元触媒の活性
化後であって吸着触媒１６からのＨＣの脱離開始前にお
いては、目標空燃比係数ＫＣＭＤをリッチ化所定値ＫＣ
ＭＤＲに設定することにより、空燃比をさらにリッチ方
向に補正するようにしている。

【００２９】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料
噴射時間ＴＯＵＴ及び燃料噴射時期に基づいて燃料噴射
弁６を開弁させる駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料
噴射弁６に供給する。

【００３０】図２は、吸着触媒１６が脱離中であるか否
かを判別する脱離判別処理のフローチャートであり、本
処理はＴＤＣ信号パルスの発生毎にＣＰＵ５ｂで実行さ
れる。ステップＳ１１では、吸着触媒温度ＴＡＤＳが所
定温度ＴＤＳＲ（例えば１４０〜１８０℃）より高いか
否かを判別し、ＴＡＤＳ≦ＴＤＳＲであるときは、脱離
開始前であると判定して、脱離開始前であることを
「１」で示す脱離開始前フラグＦＢＤＳＲを「１」に設
定する（ステップＳ１５）とともに、脱離中であること
を「１」で示す脱離フラグＦＤＳＲを「０」に設定して
（ステップＳ１６）、本処理を終了する。

【００３１】吸着触媒温度ＴＡＤＳが所定温度ＴＤＳＲ
を越えたときは、下記式（２）により、基本燃料量Ｔｉ
Ｍ（式（１））の積算値ＩＴｉＭ（エンジン１の始動時
に「０」にリセットされる）を算出する（ステップＳ１
２）。ＩＴｉＭ＝ＩＴｉＭ＋ＴｉＭ（２）ここで、右辺のＩＴｉＭは前回算出値、ＴｉＭは今回の
基本燃料量である。積算値ＴｉＭは、脱離開始時点から
の排気量にほぼ比例するので、これを吸着触媒１６から
脱離するＨＣの量を示すパラメータとして使用すること
ができる。

【００３２】ステップＳ１３では、積算値ＩＴｉＭが所
定値ＩＴｉＭＨＢより大きくなったか否かを判別し、Ｉ
ＴｉＭ≦ＩＴｉＭＨＢである間はＨＣの脱離中であると
判定して、脱離開始前フラグＦＢＤＳＲを「０」にリセ
ットするとともに、脱離フラグＦＤＳＲを「１」に設定
する（ステップＳ１４）。その後ＩＴｉＭ＞ＩＴｉＭＨ
Ｂとなると、脱離終了と判定して、ステップＳ１３から
ステップＳ１５に進み、脱離フラグＦＤＳＲを「０」に
リセットする。

【００３３】図３は、目標空燃比係数ＫＣＭＤを算出す
る処理のフローチャートであり、本処理はＴＤＣ信号パ
ルスの発生毎にＣＰＵ５ｂで実行される。ステップＳ２
１では、脱離開始前フラグＦＢＤＳＲが「１」であるか
否かを判別し、ＦＢＳＤＲ＝１であって脱離開始前であ
るときは、エンジン始動後所定時間ＴＡＳＴ（例えば３
０秒）が経過したか否かを判別し（ステップＳ２２）、
経過前であればエンジン運転状態に応じて目標空燃比係
数ＫＣＭＤを設定する（ステップＳ２７）。目標空燃比
係数ＫＣＭＤは、基本的には、エンジン回転数ＮＥ及び
吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定され、高負荷運転時
やエンジン水温ＴＷが低いときは、エンジン負荷やエン
ジン水温ＴＷに応じた修正が行われる。また所定時間Ｔ
ＡＳＴは、直下三元触媒１４が十分に活性化するのに要
する時間であって吸着触媒１６がＨＣの脱離を開始する
時点までの経過時間より短い時間とする。より具体的に
は、エンジン１からの距離及び三元触媒の容量に応じて
２５〜３５秒に設定することが望ましい。

【００３４】エンジン始動から所定時間ＴＡＳＴが経過
すると、目標空燃比係数ＫＣＭＤをリッチ化所定値ＫＣ
ＭＤＲ（例えば１．０１〜１．０２）に設定する（ステ
ップＳ２３）。このリッチ化所定値ＫＣＭＤＲは、例え
ば三元触媒１４，１５の容積に応じて実験的に設定され
る。その脱離開始と判定され、脱離開始前フラグＦＢＤ
ＳＲがリセットされるとともに、脱離フラグＦＤＳＲが
「１」にセットされると、ステップＳ２１からステップ
Ｓ２４を経由してステップＳ２５に進み、図４に示すよ
うにエンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷を示すパラメ
ータとしての吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定された
ＫＣＭＤＨＢテーブルを検索し、リーン化所定値ＫＣＭ
ＤＨＢを算出する。ＫＣＭＤＨＢテーブルには、吸気管
内絶対圧ＰＢＡが、低負荷側所定値ＰＢＡＬ（例えば２
６０ｍｍＨｇ）以上の場合に適用される低負荷側設定値
ＫＣＭＤＨＢＬと、高負荷側所定値ＰＢＡＨ（例えば７
１０ｍｍＨｇ）以上の場合に適用される高負荷側設定値
ＫＣＭＤＨＢＨとが、エンジン回転数ＮＥに応じて設定
されており、設定値ＫＣＭＤＨＢＬ，ＫＣＭＤＨＢＨ
は、ともにエンジン回転数ＮＥが高くなるほど、減少す
るように設定されている。なお、図４において、所定回
転数ＮＥ１，ＮＥ２はそれぞれ、例えば１０００ｒｐ
ｍ，５０００ｒｐｍに設定される。吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａが低負荷側所定値ＰＢＡＬと高負荷側所定値ＰＢＡＨ
との間にあるときは、補間演算により、リーン化所定値
ＫＣＭＤＨＢが算出される。したがって、リーン化所定
値ＫＣＭＤＨＢは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが高いほど、
すなわちエンジン負荷が増加するほど減少するように設
定される。

【００３５】続くステップＳ２６では、目標空燃比係数
ＫＣＭＤをステップＳ２５で算出したリーン化所定値Ｋ
ＣＭＤＨＢに設定して本処理を終了する。その後脱離終
了と判定されて、脱離フラグＦＤＳＲがリセットされる
と、ステップＳ２４からステップＳ２７に進んで、通常
制御に移行する。

【００３６】図３の処理によれば、図６（ｂ）に示すよ
うに、ＨＣの脱離開始前の時刻ｔ１から脱離が開始され
る時刻ｔ２までの期間においては目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄがリッチ化所定値ＫＣＭＤＲに設定されるので、三元
触媒１４及び１５に貯蔵される酸素を消費させ、脱離中
に空燃比のリーン化を行ってもＮＯｘの排出を抑制する
ことができる。さらにＨＣの脱離中と判定されたとき
（時刻ｔ２からｔ３の期間）は、目標空燃比係数ＫＣＭ
Ｄがリーン化所定値ＫＣＭＤＨＢに設定され、吸気管内
絶対圧ＰＢＡが増加するほど、すなわちエンジン負荷が
増加するほど、空燃比のリーン化の度合いが大きくなる
ように制御されるので、吸着触媒１６の酸化能力に見合
ったＨＣ排出量となり、エンジン始動後の排気特性を良
好に維持することができる。なお、リーン化所定値ＫＣ
ＭＤＨＢを一律に設定する場合は、０．９７〜０．９８
程度に設定される。

【００３７】図５は空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出する
処理のフローチャートであり、本処理はＴＤＣ信号パル
スの発生毎にＣＰＵ５ｂで実行される。ステップＳ３１
でＬＡＦセンサ１６の出力に応じたフィードバック制御
を実行するＬＡＦフィードバック制御条件が成立してい
るか否かを判別する。このＬＡＦフィードバック制御条
件は、ＬＡＦセンサ１６が活性化しており、燃料供給遮
断運転あるいはスロットル全開運転を実行していないこ
と等を条件として成立する。ステップＳ３１の答が否定
（ＮＯ）のときは、空燃比補正係数ＫＬＡＦを「１．
０」に設定して（ステップＳ３２）、本処理を終了す
る。

【００３８】ＬＡＦフィードバック制御条件が成立する
ときは、ＬＡＦセンサ１６の出力を当量比に変換した検
出当量比ＫＡＣＴと、目標空燃比係数ＫＣＭＤとの偏差
ＤＫＡＦ（ｋ）（＝ＫＣＭＤ（ｋ）−ＫＡＣＴ（ｋ））
を算出し（ステップＳ３３）、偏差ＤＫＡＦ（ｋ）及び
各制御ゲインＫＰ，ＫＩ，ＫＤを下記式に適用して、比
例項ＫＬＡＦＰ（ｋ）、積分項ＫＬＡＦＩ（ｋ）及び微
分項ＫＬＡＦＤ（ｋ）を算出する（ステップＳ３４）。
ここで、（ｋ），（ｋ−１）は、それぞれ今回値，前回
値であることを示すために付されている。ＫＬＡＦＰ（ｋ）＝ＤＫＡＦ（ｋ）×ＫＰＫＬＡＦＩ（ｋ）＝ＤＫＡＦ（ｋ）×ＫＩ＋ＫＬＡＦ
（ｋ−１）ＫＬＡＦＤ（ｋ）＝（ＤＫＡＦ（ｋ）−ＤＫＡＦ（ｋ−
１））×ＫＤそして、比例項ＫＬＡＦＰ、積分項ＫＬＡＦＩ及び微分
項ＫＬＡＦＤを加算して空燃比補正係数ＫＬＡＦ（＝Ｋ
ＬＡＦＰ＋ＫＬＡＦＩ＋ＫＬＡＦＤ）を算出し（ステッ
プＳ３５）、算出した空燃比補正係数ＫＬＡＦの値が所
定上下限値の範囲内に入るようにリミット処理を行って
（ステップＳ３６）、本処理を終了する。本処理によ
り、ＬＡＦセンサ出力に基づく検出当量比ＫＡＣＴが、
目標空燃比係数ＫＣＭＤに一致するようにフィードバッ
ク制御が実行される。

【００３９】以上のように本実施形態は、吸着触媒１６
を三元触媒１５，１６の下流側に（排気系最下流に）設
ける構成を採用し、かつ吸着触媒１６からのＨＣの脱離
開始前に空燃比を理論空燃比よりリッチ化するようにし
たので、エンジン始動時から排出されるＨＣ量の積算
値、すわわち積算ＨＣ量は、図６（ｃ）に実線で示すよ
うになり、同図に破線で示す従来例より低減することが
できる。

【００４０】本実施形態では、ＣＰＵ５ｂによる図２，
３及び５の処理が、空燃比制御手段に相当する。なお本
発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、床下三元触媒１５を、ほぼ同
一の容積（例えば０．７リットル）を有する上流部１５
ａと下流部１５ｂとで構成し、上流部１５ａについては
セリアを添加せず、下流部１５ｂに１５００ｇ／ｃｆｔ
の割合で、セリアを添加するようにしてもよい。また排
気系に配置される三元触媒の数は、２個に限るものでは
なく、１個または３個以上としてもよい。そのような場
合において、吸着触媒１６は、排気系に配置されるすべ
ての触媒の中で最下流に配置することが望ましい。

【００４１】また上述した実施形態では、始動後所定時
間ＴＡＳＴが経過した時点から空燃比のリッチ化を開始
するようにしたが（図３，ステップＳ２２）、これに限
るものではなく、例えば吸着触媒温度ＴＡＤＳが８０℃
程度に設定されるリッチ化開始温度を越えた時点から空
燃比のリッチ化を開始するようにしてもよい。

【００４２】また上述した実施形態では、脱離開始の判
定は、センサによって検出した吸着触媒度ＴＡＤＳを用
いて、所定温度ＴＤＳＲを越えたか否かを判別すること
により行うようにしたが、検出した吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａに応じて設定される温度上昇積分項ＤＣＴＣを積算す
ることにより、ＨＣ吸着触媒の温度を推定し、該推定し
た温度値ＣＴＡＤＳを検出温度ＴＡＤＳに代えて使用す
るようにしてもよい。

【００４３】また、吸着触媒１６の温度を検出すること
に代えて、吸着触媒１６の上流側における排気温度を検
出し、該検出した排気温度が、所定排気温度を超えたか
否かにより、脱離の開始を判定するようにしてもよい。
あるいは、エンジン始動開始時点からエンジン水温ＴＷ
に応じて設定される所定期間が経過した時点から脱離が
開始されると判定するようしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、吸
着触媒を三元触媒より下流側に設けたことにより、１）
吸着触媒が三元触媒の昇温を阻害することがなく、三元
触媒を早期に活性化させることができる、２）吸着触媒
の温度上昇率を低下させ単位時間当たりの炭化水素脱離
量を低減することができる、３）吸着触媒が脱離開始温
度に達するまでの時間が長くなるため、脱離開始時点で
は機関から排出される炭化水素量が十分に減少し、かつ
三元触媒は既に活性化しているので、吸着触媒から脱離
される炭化水素のみを浄化すればよく、三元触媒の下流
側に設けた吸着触媒の触媒層でも十分に浄化できる、
４）吸着触媒から徐々に脱離される炭化水素を浄化する
のに十分な量の酸素を供給すればよいので、空燃比のリ
ーン化の度合を最小限に留めることができ、ＮＯｘの排
出を抑制するとともに、エンジンの燃焼安定性を損なわ
ないようにすることができる、５）吸着触媒からの脱離
開始タイミングが遅くなるので、排気系に設けた空燃比
センサをヒータで加熱する構成を採用した場合に、急激
な加熱しなくても脱離開始までにセンサを活性化させる
ことができ、脱離中に空燃比をリーン化する際にフィー
ドバック制御による正確な空燃比制御が可能となるとい
った効果が得られ、さらに吸着触媒からの炭化水素脱離
開始前に空燃比を理論空燃比よりリッチ側に制御するこ
とにより、三元触媒に貯蔵される酸素を消費させ、脱離
中に空燃比のリーン化を行ってもＮＯｘの排出を抑制す
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその
空燃比制御装置の構成を示す図である。

【図２】吸着触媒からＨＣが脱離中であるか否かを判定
する処理のフローチャートである。

【図３】目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）を算出する処理の
フローチャートである。

【図４】図３の処理で使用するテーブルを示す図であ
る。

【図５】空燃比補正係数（ＫＬＡＦ）を算出する処理の
フローチャートである。

【図６】本発明の効果を説明するためのタイムチャート
である。

【符号の説明】

１内燃機関５電子コントロールユニット（空燃比制御手段）６燃料噴射弁１３排気管（排気系）１４直下三元触媒１５床下三元触媒１６吸着触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒川直洋埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者岸則行埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3G091 AB03 AB10 BA13 CA26 EA06 EA07 EA14 EA16 EA19 EA34 FB10 FB12 GB09W GB10X HA08 HA19 3G301 HA01 JA21 MA01 MA13 ND01 NE13 NE15 PA07Z PA10Z PA11Z PD03Z PD04A PD04Z PD05A PD05Z PD08A PD08Z PD12Z PE01Z PE05Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けられた三元触媒
と、前記排気系に設けられ、炭化水素を吸着する機能及
び触媒としての機能を有する吸着触媒と、該吸着触媒か
らの炭化水素の脱離時に前記内燃機関に供給する混合気
の空燃比を理論空燃比よりリーン側に制御する空燃比制
御手段とを備えた排気浄化装置において、前記吸着触媒は、前記三元触媒より下流側に配置され、
前記空燃比制御手段は、前記脱離開始前に前記空燃比を
理論空燃比よりリッチ側に制御することを特徴とする内
燃機関の排気浄化装置。