JP2001123825A

JP2001123825A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2001123825A
Application number: JP30052899A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hirota; 信也広田; Toshiaki Tanaka; 俊明田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: JP4304789B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、排気浄化触媒の上流において、内
燃機関から供給される可燃混合気を安定して燃焼させる
技術を提供することにより、内燃機関の始動時における
排気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。【解決手段】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、排気浄化触媒より上流の排気通路に設けられ内燃機
関から供給される可燃混合気に着火して前記排気浄化触
媒を加熱する着火手段を備えた内燃機関の排気浄化装置
において、排気浄化触媒の加熱時に前記排気通路内を流
れる排気の流量を絞る排気絞り手段を排気浄化触媒より
下流の排気通路に設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる内燃機関の排気を浄化する技術に関し、特に内燃機
関の排気通路に設けられた排気浄化触媒を早期に活性さ
せる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関で
は、排気中に含まれる有害ガス成分を十分に浄化した上
で大気中に放出することが要求されている。このような
要求に対し、内燃機関の排気通路に排気浄化触媒を設
け、その排気浄化触媒によって排気中に含まれる有害ガ
ス成分を浄化する技術が提案されている。

【０００３】排気浄化触媒としては、例えば、三元触
媒、吸蔵還元型ＮＯx触媒、選択還元型ＮＯx触媒、酸化
触媒、もしくは、これらの排気浄化触媒を適宜組み合わ
せてなる排気浄化触媒など、多種多様の排気浄化触媒が
開発されている。

【０００４】上記した排気浄化触媒は、一様にして所定
温度以上で活性して排気中の有害ガス成分を浄化可能と
なるため、内燃機関が冷間始動された場合のように排気
浄化触媒の温度が所定温度未満となるような場合には排
気中の有害ガス成分を十分に浄化することができない。

【０００５】特に、内燃機関が冷間始動された場合は、
筒内の温度が低く混合気の燃焼が不安定となりやすいた
め、比較的多量の未燃燃料成分が排出されるが、その際
に排気浄化触媒が未活性状態にあると比較的多量の未燃
燃料成分が浄化されずに大気中に放出されることにな
る。

【０００６】従って、内燃機関が冷間始動される場合に
は、排気浄化触媒を早期に活性させて始動時及び始動直
後の排気エミッションの悪化を抑制することが重要であ
る。このような要求に対し、従来では、特開平８−１７
０５２５号公報に記載されたような火花点火機関用触媒
加熱バーナが提案されている。

【０００７】前記公報に記載された火花点火機関用触媒
加熱バーナは、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄
化触媒と、排気浄化触媒より上流の排気通路に設けられ
た燃焼器とを備え、内燃機関が冷間始動された後の暖機
運転状態にあるときに、内燃機関の半数の気筒を過濃混
合気で運転して可燃ガスを生成すると同時に、残りの半
数の気筒に対する燃料噴射を停止し、先の半数の気筒か
ら排出される可燃ガスと残りの半数の気筒から排出させ
る空気とを前記燃焼器にて混合及び燃焼させることによ
り、排気浄化触媒を急速に加熱しようとするものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな火花点火機関用触媒加熱バーナは、燃焼器内の可燃
混合気が排気脈動の影響を受けやすい上に、排気通路及
び燃焼器内の雰囲気温度が低いため、可燃混合気の燃焼
が不安定となり易く、大気中へ放出される未燃燃料成分
の量が却って増加してしまうことが想定される。

【０００９】本発明は、上記したような問題点に鑑みて
なされたものでああり、内燃機関から供給される可燃混
合気を排気浄化触媒より上流の排気通路にて燃焼させる
排気浄化装置において、排気通路における可燃混合気の
燃焼を安定させる技術を提供することにより、排気浄化
触媒の早期活性を図り、以て内燃機関始動時における排
気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関
に接続された排気通路と、前記排気通路の途中に設けら
れ、前記排気通路内を流れる排気を浄化する排気浄化触
媒と、前記排気通路において前記排気浄化触媒より上流
の部位に設けられ、前記内燃機関から供給される可燃混
合気に着火して前記排気浄化触媒を加熱する着火手段
と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排
気通路に設けられ、前記排気浄化触媒の加熱時に前記排
気通路内を流れる排気の流量を絞る排気絞り手段を備え
ることを特徴とする。

【００１１】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、内燃機関が冷間始動される場合のように排気
浄化触媒を加熱する必要がある場合に、内燃機関から着
火手段へ可燃混合気が供給されるとともに、排気絞り手
段が排気通路内の流量を絞る。次いで、着火手段は、内
燃機関から供給された可燃混合気に着火して可燃混合気
を燃焼させる。

【００１２】この場合、排気絞り手段が排気通路内の流
量を絞ることにより、内燃機関から排気絞り手段に至る
排気通路内の圧力が上昇し、内燃機関から排出される排
気の脈動が抑制される。この結果、可燃混合気の着火性
が向上するとともに、可燃混合気の燃焼が安定すること
になる。

【００１３】ここで、内燃機関から排気浄化触媒へ可燃
混合気を供給する方法としては、（１）内燃機関のクラ
ンキング時に該内燃機関の各気筒から未燃状態の可燃混
合気を排出させて着火手段へ供給する方法、（２）内燃
機関の一部の気筒で燃料過剰状態（リッチ）の混合気を
燃焼させて前記気筒から未燃燃料成分を含む排気を排出
させるとともに残りの気筒で酸素過剰状態（リーン）の
混合気を燃焼させて前記気筒から酸素を含む排気を排出
させ、それらの排気を排気通路において混合させた上で
着火手段へ供給する方法、又は、（３）内燃機関の一部
の気筒でリッチ混合気を形成するとともに残りの気筒で
リーン混合気（もしくは空気のみ）を形成し、それらリ
ッチ混合気とリーン混合気とを未燃状態で内燃機関から
排出させ、それらの排気を排気通路において混合させた
上で着火手段へ供給する方法等を例示することができ
る。

【００１４】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、排気絞り手段は、排気通路において着火手段より下
流の部位、好ましくは排気通路において排気浄化触媒よ
り下流の部位に設けられることが好ましい。

【００１５】この場合、排気絞り手段によって排気通路
内の排気流量が絞られると、排気通路内の圧力が上昇し
て排気の脈動が抑制される上に、着火手段近傍の雰囲気
温度が上昇するため、可燃混合気の着火性が一層向上す
ることになる。

【００１６】更に、排気絞り手段が排気通路において排
気浄化触媒より下流に位置する場合は、排気絞り手段が
排気通路内の排気流量を絞ることにより、着火手段及び
排気浄化触媒を含む排気通路内の圧力が上昇し、可燃混
合気の着火性の向上が図られるとともに、可燃混合気の
燃焼ガスが排気浄化触媒内を低い流速で流れることとな
り、可燃混合気による排気浄化触媒の加熱性が向上す
る。

【００１７】また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置は、着火手段より上流の排気通路に設けられ、着火手
段によって着火された可燃混合気の火炎が排気通路を逆
流することを防止する火炎逆流防止手段を更に備えるよ
うにしてもよい。

【００１８】この場合、着火手段によって着火された可
燃混合気の火炎が排気通路を逆流することがなくなるた
め、火炎が安定し、排気浄化触媒を確実に加熱すること
が可能となる。

【００１９】ここで、火炎逆流防止手段としては、消炎
径以下の孔を多数有する金網等を例示することができ
る。また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排
気浄化触媒の加熱終了後の所定期間に内燃機関から空気
のみを排出させる空気排出手段を更に備えるようにして
もよい。

【００２０】この場合、排気浄化触媒の加熱終了後の所
定期間は内燃機関から空気のみが排出され、内燃機関か
ら着火手段に至る排気通路に残留している可燃混合気が
一掃されることになるため、排気浄化触媒の加熱終了後
に内燃機関から着火手段に至る排気通路において可燃混
合気が燃焼することがない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示
す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２ａ
を有する４サイクルの水冷式ガソリンエンジンである。
この内燃機関１には、各気筒２ａの燃焼室に臨むよう点
火栓２ｂが取り付けられている。

【００２３】前記内燃機関１には、吸気枝管３が接続さ
れ、前記吸気枝管３の各枝管は、図示しない吸気ポート
を介して各気筒２ａの燃焼室と連通している。前記吸気
枝管３は、サージタンク４に接続され、サージタンク４
は、吸気管５を介してエアクリーナボックス６に接続さ
れている。

【００２４】前記吸気管５には、図示しないアクセルペ
ダルと連動して、前記吸気管５内を流れる吸気流量を調
節するスロットル弁７が設けられている。スロットル弁
７には、該スロットル弁７の開度に対応した電気信号を
出力するスロットルポジションセンサ８が取り付けられ
ている。

【００２５】前記吸気管５において前記スロットル弁７
より上流の部位には、吸気管５内を流れる吸気の質量に
対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り
付けられている。

【００２６】前記吸気枝管３の各枝管には、各気筒２ａ
の吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１１
ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（以下、燃料噴射弁１１と
総称する）が取り付けられている。

【００２７】各燃料噴射弁１１は、燃料分配管１０と連
通しており、燃料分配管１０は、図示しない燃料ポンプ
と連通している。前記燃料ポンプから吐出された燃料
は、前記燃料分配管１０に供給され、次いで燃料分配管
１０から各燃料噴射弁１１へ分配されるようになってい
る。

【００２８】各燃料噴射弁１１は、電気配線を介して駆
動回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ（以下、駆動回
路１２と総称する）と接続されており、前記駆動回路１
２から燃料噴射弁１１へ駆動電力が印加されると、前記
燃料噴射弁１１が開弁して燃料を噴射するようになって
いる。

【００２９】一方、内燃機関１には、排気枝管１３が接
続され、排気枝管１３の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２ａの燃焼室と連通している。前記排気
枝管１３は、排気管１４に接続され、排気管１４は、下
流にて図示しないマフラーに接続されている。

【００３０】前記排気管１４の途中には、該排気管１４
内を流れる排気に含まれる有害ガス成分を浄化するため
の触媒機構１５が設けられている。この触媒機構１５
は、筒状のケーシング１５ａと、このケーシング１５ａ
に内装された触媒本体１５ｂとを備えている。

【００３１】前記触媒本体１５ｂは、例えば、排気の流
れ方向に沿う貫通孔を複数有するよう格子状に形成され
たコージェライトからなるセラミック担体と、セラミッ
ク担体の表面にコーティングされた触媒層とを備え、前
記触媒層が多数の細孔を有する多孔質のアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）の表面に白金−ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）系あるい
はパラジウム−ロジウム（Ｐｄ−Ｒｈ）系の貴金属触媒
物質を担持させて形成された三元触媒である。

【００３２】このように構成された触媒本体１５ｂは、
所定温度以上のときに活性し、該触媒本体１５ｂに流入
する排気の空燃比が所望の空燃比近傍にあると、排気に
含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を排
気中の酸素Ｏ₂と反応させてＨ₂Ｏ及びＣＯ₂へ酸化する
と同時に、排気中のＮＯ_Xを排気中のＨＣ及びＣＯと反
応させてＨ₂Ｏ、ＣＯ₂、Ｎ₂へ還元する。

【００３３】前記排気管１４において触媒機構１５より
上流の部位には、触媒機構１５へ流入する排気の空燃比
に対応した電気信号を出力する空燃比センサ１６が設け
られている。

【００３４】前記空燃比センサ１６は、例えば、ジルコ
ニア（ＺｒＯ₂）を筒状に焼成した固体電解質部と、こ
の固体電解質部の外面を覆う外側白金電極と、前記固体
電解質部の内面を覆う内側白金電極とから形成され、前
記電極間に電圧が印加された場合に、酸素イオンの移動
に伴って排気ガス中の酸素濃度（理論空燃比よりもリッ
チ側のときは未燃ガス成分の濃度）に比例した値の電圧
を出力するセンサである。

【００３５】次に、前記触媒機構１５のケーシング１５
ａにおいて触媒本体１５ｂの直上流の部位には、圧電素
子からなる着火装置１７が設けられている。この着火装
置１７は、本発明に係る着火手段を実現するものであ
る。

【００３６】前記触媒機構１５の直上流に位置する排気
管１４には、本発明に係る火炎逆流防止手段としての逆
火防止材１８が設けられている。この逆火防止材１８
は、網目の径が消炎径以下となるよう形成された金網で
構成されている。

【００３７】前記触媒機構１５の下流に位置する排気管
１４には、該排気管１４内を流れる排気の流量を絞る排
気絞り弁１９が設けられている。前記排気絞り弁１９に
は、印加電力の大きさに応じて前記排気絞り弁１９を開
閉駆動するアクチュエータ２０が取り付けられている。
これら排気絞り弁１９とアクチュエータ２０は、本発明
に係る排気絞り手段を実現するものである。

【００３８】一方、内燃機関１には、図示しないクラン
クシャフトの端部に取り付けられたタイミングロータ
と、内燃機関１のシリンダブロックに取り付けられた電
磁ピックアップとから構成され、前記クランクシャフト
が所定角度（例えば、３０度）回転する都度、パルス信
号を出力するクランクポジションセンサ２１が取り付け
られている。

【００３９】前記内燃機関１には、該内燃機関１のシリ
ンダブロック及びシリンダヘッドに形成されたウォータ
ジャケット内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号
を出力する水温センサ２２が取り付けられている。

【００４０】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ：Electronic Control Unit）２３が併設されてい
る。ＥＣＵ２３には、スロットルポジションセンサ８、
エアフローメータ９、空燃比センサ１６、クランクポジ
ションセンサ２１、水温センサ２２等の各種センサが電
気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ
２３に入力されるようになっている。

【００４１】前記ＥＣＵ２３には、点火栓２ｂ、駆動回
路１２、着火装置１７、アクチュエータ２０等が電気配
線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号値
をパラメータとして点火栓２ｂ、駆動回路１２、着火装
置１７、アクチュエータ２０等を制御することが可能と
なっている。

【００４２】ここで、ＥＣＵ２３は、図２に示すよう
に、双方向性バス２４により相互に接続された、ＣＰＵ
２５とＲＯＭ２６とＲＡＭ２７とバックアップＲＡＭ２
８と入力ポート２９と出力ポート３１とを備えるととも
に、前記入力ポート２９に接続されたＡ／Ｄコンバータ
（Ａ／Ｄ）３０を備えている。

【００４３】前記入力ポート２９は、クランクポジショ
ンセンサ２１のようにデジタル信号形式の信号を出力す
るセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰ
Ｕ２５やＲＡＭ２７へ送信する。

【００４４】前記入力ポート２９は、スロットルポジシ
ョンセンサ７、エアフローメータ９、空燃比センサ１
６、水温センサ２２のように、アナログ信号形式の信号
を出力するセンサの出力信号をＡ／Ｄコンバータ３０を
介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ２５やＲＡＭ
２７へ送信する。

【００４５】前記出力ポート３１は、点火栓２ｂ、駆動
回路１２、着火装置１７、アクチュエータ２０等と電気
配線を介して接続され、ＣＰＵ２５から出力される制御
信号を、前記した点火栓２ｂ、駆動回路１２、着火装置
１７、あるいはアクチュエータ２０等へ送信する。

【００４６】前記ＲＯＭ２６は、各点火栓２ｂの点火時
期を決定するための点火時期制御ルーチン、各燃料噴射
弁１１から噴射すべき燃料噴射量を決定するための燃料
噴射量制御ルーチン、燃料噴射量の空燃比フィードバッ
ク制御を行うための空燃比フィードバック制御ルーチ
ン、各燃料噴射弁１１の燃料噴射時期を決定するための
燃料噴射時期制御ルーチン等の各種のアプリケーション
プログラムに加え、触媒本体１５ｂを加熱するための触
媒加熱制御ルーチンを記憶している。

【００４７】更に、前記ＲＯＭ２６には、上記したよう
なアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マッ
プを記憶している。前記制御マップは、例えば、内燃機
関１の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御
マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射量との関係を
示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃
料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ等で
ある。

【００４８】前記ＲＡＭ２７は、各センサからの出力信
号やＣＰＵ２５の演算結果等を格納する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ２１の出力信号
より算出される機関回転数である。これらのデータは、
クランクポジションセンサ２１が信号を出力する都度、
最新のデータに書き換えられる。

【００４９】前記バックアップＲＡＭ２８は、内燃機関
１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリ
である。前記ＣＰＵ２５は、前記ＲＯＭ２６に記憶され
たアプリケーションプログラムに従って動作する。その
際、ＣＰＵ２５は、ＲＡＭ２７に記憶された前記各セン
サの出力信号より内燃機関１の運転状態を判定し、その
運転状態と各制御マップとから点火制御や燃料噴射制御
等の各種制御を実行するとともに、本発明の要旨となる
触媒加熱制御を実行する。

【００５０】触媒加熱制御は、触媒機構１５の触媒本体
１５ｂを早期に活性するための制御であり、内燃機関１
が冷間始動される場合のように、触媒本体１５ｂが未活
性状態にある状況下で内燃機関１が始動される場合に実
行される。

【００５１】触媒加熱制御では、ＣＰＵ２５は、先ず、
内燃機関１の始動時に触媒本体１５ｂが活性状態にある
か否かを判別する。ＣＰＵ２５は、触媒本体１５ｂが未
活性状態にあると判定した場合は触媒本体１５ｂを早期
に活性すべく触媒加熱処理を実行し、触媒本体１５ｂが
活性状態にあると判定した場合は触媒加熱処理を実行し
ないものとする。

【００５２】触媒加熱処理では、ＣＰＵ２５は、先ず、
点火栓２ｂへの駆動電力の印加を禁止した上で、図示し
ないスターターモータを作動させるとともに、駆動回路
１２へ駆動電力を印加して燃料噴射弁１１を作動させ、
次いで着火装置１７へ駆動電力を印加する。

【００５３】この場合、内燃機関１の各気筒２ａ内に
は、空気と燃料とが供給され、それらの空気と燃料とが
混ざり合って可燃混合気を形成するが、点火栓２ｂが作
動していないため、前記した可燃混合気は未燃状態のま
まで各気筒２ａから排出されることになる。

【００５４】各気筒２ｂから排出された未燃状態の可燃
混合気は、排気枝管１３及び排気管１４を経て触媒機構
１５に到達する。触媒機構１５に到達した可燃混合気
は、着火装置１７によって着火され燃焼せしめられる。
その際、着火装置１７は、触媒本体１５ｂの直上流に位
置するため、可燃混合気の火炎が触媒本体１５ｂを急速
に加熱することになる。

【００５５】ところで、内燃機関１から排出される排気
（この場合は可燃混合気）には排気脈動が伴うととも
に、内燃機関１が冷間始動される時には排気管１４及び
ケーシング１５ａ内の雰囲気温度が低いため、単に内燃
機関１から着火装置１７へ可燃混合気を供給するだけで
は、可燃混合気の着火性や燃焼の安定性が低下すること
が想定される。

【００５６】そこで、本実施の形態にかかる触媒加熱処
理では、ＣＰＵ２５は、内燃機関１から着火装置１７へ
可燃混合気を供給する際に、排気絞り弁１９を所定開度
まで閉弁させるようにした。

【００５７】この場合、内燃機関１から排気絞り弁１９
に至る排気経路の圧力が上昇し、その上昇した圧力によ
って排気の脈動が抑制されるとともに排気経路内の温度
が上昇する。

【００５８】この結果、可燃混合気の着火性や、可燃混
合気の燃焼の安定性が向上する。更に、本実施の形態に
係る排気浄化装置では、排気管１４において触媒機構１
５より上流の部位に逆火防止材１８が設けられているた
め、可燃混合気の燃焼時に発生する火炎が排気管１４内
を逆流することが無く、可燃混合気の燃焼がより一層安
定することになる。

【００５９】上記したような触媒加熱処理は、所定時間
継続される。前記所定時間は、触媒加熱処理によって触
媒本体１５ｂが活性温度まで昇温するのに要する時間で
あり、予め実験的に求められた時間である。

【００６０】尚、前記所定時間は、固定値でもよく、内
燃機関１が始動される際の触媒本体１５ｂの触媒床温に
応じて変更される可変値であってもよい。ＣＰＵ２５
は、触媒加熱処理を所定時間継続した後は、内燃機関１
から着火装置１７に至る排気経路に残留している可燃混
合気を一掃すべく、可燃混合気除去処理を所定期間実行
する。

【００６１】可燃混合気除去処理では、ＣＰＵ２５は、
例えば、点火栓２ｂに対する駆動電力の印加禁止に加
え、駆動回路１２に対する駆動電力の印加も禁止すると
ともに排気絞り弁１９を全開状態に戻すべくアクチュエ
ータ２０を制御する。

【００６２】この場合、内燃機関１の各気筒２ａには空
気のみが供給されることになり、その空気が各気筒２ａ
内から排出されることになる。各気筒２ａ内から排出さ
れた空気は、排気枝管１３、排気管１４、触媒機構１
５、及び排気管１４を流れる。

【００６３】その際、排気絞り弁１９が全開状態にある
ため、各気筒２ａから排出された空気は、排気枝管１
３、排気管１４、触媒機構１５、及び排気管１４を勢い
良く流れることになる。

【００６４】この結果、内燃機関１から触媒機構１５に
至る排気経路（排気枝管１３、及び排気管１４）内に残
留していた可燃混合気は、該排気経路を勢い良く流れる
空気によって触媒機構１５へ導かれ、触媒加熱処理によ
って活性した触媒本体１５ｂにて浄化される。

【００６５】このような可燃混合気除去処理が所定期間
実行されると、ＣＰＵ２５は、点火栓２ｂに対する駆動
電力の印加、及び駆動回路１２に対する駆動電力の印加
を開始して、内燃機関１を始動させる。その際、内燃機
関１から触媒機構１５に至る排気経路に残留していた可
燃混合気が既に一掃されているため、内燃機関１の気筒
２ａ内から触媒機構１５に至る広い範囲において火炎が
発生することがない。

【００６６】以下、本実施の形態における触媒加熱制御
について具体的に説明する。ＣＰＵ２５は、触媒加熱制
御を実行するにあたり、図３に示すような触媒加熱制御
ルーチンを実行する。

【００６７】触媒加熱制御ルーチンは、予めＲＯＭ２６
に記憶されたルーチンであり、内燃機関１の始動時に実
行されるルーチンである。触媒加熱ルーチンでは、ＣＰ
Ｕ２６は、先ずＳ３０１において触媒本体１５ｂが活性
状態にあるか否か、言い換えれば触媒本体１５ｂの触媒
床温が所定の活性温度以上であるか否かを判別する。

【００６８】触媒本体１５ｂが活性状態にあるか否かを
判定する方法としては、内燃機関１が最後に運転停止さ
れた時点から今回始動される時点までの経過時間から触
媒床温が活性温度未満まで低下したか否かを推定する方
法、触媒本体１５ｂに該触媒本体１５ｂの触媒床温を検
出する温度センサを取り付け、その温度センサの出力信
号値が活性温度未満であるか否かを判定する方法などを
例示することができる。

【００６９】前記Ｓ３０１において触媒本体１５ｂが活
性状態にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、本ルー
チンの実行を終了し、通常の始動制御を実行する。一
方、前記Ｓ３０１において触媒本体１５ｂが未活性状態
にあると判定した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ３０２へ進
み、触媒加熱処理の実行を開始する。具体的には、ＣＰ
Ｕ２５は、排気絞り弁１９を所定開度まで閉弁させるべ
くアクチュエータ２０を制御する。次いでＣＰＵ２５
は、スターターモータ、駆動回路１２、及び着火装置１
７に対する駆動電力の印加を開始するとともに、点火栓
２ｂに対する駆動電力の印加を禁止する。

【００７０】Ｓ３０３では、ＣＰＵ２５は、触媒加熱処
理の実行時間を計時する第１のカウンタ：Ｃ1のカウン
タ値を更新する。Ｓ３０４では、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ
３０３において更新された第１のカウンタ：Ｃ1のカウ
ンタ値が所定値：ＣS1以上であるか否か、すなわち、触
媒加熱処理が所定時間以上実行されたか否かを判別す
る。

【００７１】前記Ｓ３０４において第１のカウンタ：Ｃ
1のカウンタ値が所定値：ＣS1未満であると判定した場
合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ３０３以降の処理を再度実
行する。

【００７２】一方、前記Ｓ３０４において第１のカウン
タ：Ｃ1のカウンタ値が所定値：ＣS1以上であると判定
した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ３０５へ進み、可燃混合
気除去処理の実行を開始する。具体的には、ＣＰＵ２５
は、スターターモータの作動を継続しつつ、駆動回路１
２、点火栓２ｂ、及び、着火装置１７に対する駆動電力
の印加を禁止するとともに、排気絞り弁１９を全開状態
に戻すべくアクチュエータ２０を制御する。

【００７３】Ｓ３０６では、ＣＰＵ２５は、可燃混合気
除去処理の実行時間を計時する第２のカウンタ：Ｃ2の
カウンタ値を更新する。Ｓ３０７では、ＣＰＵ２５は、
前記Ｓ３０６において更新された第２のカウンタ：Ｃ2
のカウンタ値が所定値：ＣS2以上であるか否か、すなわ
ち、可燃混合気除去処理が所定時間以上実行されたか否
かを判別する。

【００７４】前記Ｓ３０７において第２のカウンタ：Ｃ
2のカウンタ値が所定値：ＣS2未満であると判定した場
合は、ＣＰＵ２５は、前記Ｓ３０６以降の処理を繰り返
し実行する。

【００７５】一方、前記Ｓ３０７において第２のカウン
タ：Ｃ2のカウンタ値が所定値：ＣS2以上であると判定
した場合は、ＣＰＵ２５は、Ｓ３０８へ進み、可燃混合
気除去処理の実行を終了する。

【００７６】Ｓ３０９では、ＣＰＵ２５は、前記した第
１及び第２のカウンタ：Ｃ1、Ｃ2のカウンタ値を“０”
にリセットし、本ルーチンの実行を終了する。本ルーチ
ンの実行を終了したＣＰＵ２５は、通常の機関始動制御
を実行する。

【００７７】上記したような触媒加熱制御ルーチンによ
れば、内燃機関１が冷間始動された場合のように、触媒
本体１５ｂが未活性状態にある状況下で内燃機関１が始
動される場合に、排気絞り弁１９によって排気管１４内
の流量を絞った上で、内燃機関１から着火装置１７へ可
燃混合気を供給することにより、内燃機関１から着火装
置１７に至る排気経路の圧力が上昇し、その上昇した圧
力によって内燃機関１から排出される可燃混合気の脈動
が抑制されるとともに着火装置１７近傍の雰囲気温度が
高まるため、可燃混合気の着火性が向上し、且つ可燃混
合気の燃焼が安定する。

【００７８】更に、排気絞り弁１９によって排気管１４
内の流量が絞られると、可燃混合気の燃焼ガスが触媒本
体１５ｂを通過する際の流速が低くなるため、燃焼ガス
から触媒本体１５ｂへの熱伝導効率が向上する。

【００７９】また、上記した触媒加熱制御ルーチンによ
れば、触媒本体１５の加熱が完了した後の所定期間にお
いて内燃機関１から空気のみを排出させることにより、
内燃機関１から着火装置１７に至る排気経路に残留して
いる可燃混合気を除去することができ、内燃機関１の始
動開始に伴う気筒２ａ内の燃焼が開始された際に、内燃
機関１の気筒２ａ内から着火装置１７に至る広い範囲で
火炎が発生することがない。

【００８０】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、排気浄化触媒を急速に加熱すべく内燃機関から着火
手段へ可燃混合気を供給する際に、排気絞り手段によっ
て排気通路内の流量が絞られるため、内燃機関から着火
手段に至る排気通路内の圧力が上昇し、その上昇した圧
力によって内燃機関から排出される可燃混合気の脈動が
抑制されることになる。

【００８１】従って、本発明によれば、内燃機関から供
給された可燃混合気を燃焼させることによって排気浄化
触媒を急速に加熱する排気浄化装置において、可燃混合
気の着火性及び可燃混合気の燃焼の安定性を向上させる
ことが可能となり、排気浄化触媒を確実に加熱すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機
関の概略構成を示す図

【図２】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図

【図３】触媒加熱制御ルーチンを示すフローチャート
図

【符号の説明】

１・・・・内燃機関２ａ・・・気筒２ｂ・・・点火栓１１・・・燃料噴射弁１２・・・駆動回路１３・・・排気枝管１４・・・排気管１５・・・触媒機構１５ａ・・ケーシング１５ｂ・・触媒本体１６・・・空燃比センサ１７・・・着火装置１８・・・逆火防止材１９・・・排気絞り弁２０・・・アクチュエータ２３・・・ＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/36 Ｄ４Ｄ０４８ 3/36 Ｒ４Ｇ０６９ 7/08 Ｂ 7/08 9/00 Ｚ 9/00 Ｆ０２Ｂ 27/06 ＺＦ０２Ｂ 27/06 Ｆ０２Ｄ 41/06 ３３０ＡＦ０２Ｄ 41/06 ３３０ 43/00 ３０１Ｔ 43/00 ３０１３０１ＺＦ０２Ｐ 23/02 Ｆ０２Ｐ 23/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３ＢＦターム(参考） 3G004 AA01 BA06 DA21 DA24 DA25 EA01 FA04 GA01 3G031 AA02 AA20 AA24 AA28 AB05 AC01 AD04 AD05 CA07 CB04 DA32 DA36 EA03 EA08 FA03 FA06 FA18 FA21 GA01 GA02 GA03 GA11 HA00 3G084 AA03 BA13 BA16 BA19 BA24 CA01 CA02 DA10 EC01 FA07 FA10 FA20 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AB03 BA03 BA14 BA15 BA19 BA32 BA37 CA01 CA27 CB02 CB03 CB05 CB06 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA06 DA08 DB06 DB10 DC01 EA01 EA05 EA07 EA16 EA18 EA26 EA30 EA31 EA34 FA02 FA04 FA05 FA12 FA13 FB02 FB11 FB16 FC04 FC05 FC07 GB01X GB05W GB06W GB10X GB17X HA36 HA39 HB01 3G301 HA01 HA06 JA21 KA01 KA05 LA00 LB02 MA11 NE23 PA01Z PA11Z PD02Z PE01Z PE03Z PE08Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 BA03X BA12X BA30X BA31X BA33X BB02 BD01 CA01 CC53 DA01 DA02 DA06 DA13 4G069 AA01 AA04 BA01B BA13B BC71B BC72B BC75B CA03 CA09 EA18 FA08 GA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に接続された排気通路と、前記排気通路の途中に設けられ、前記排気通路内を流れ
る排気を浄化する排気浄化触媒と、前記排気通路において前記排気浄化触媒より上流の部位
に設けられ、前記内燃機関から供給される可燃混合気に
着火して前記排気浄化触媒を加熱する着火手段と、を備
えた内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路に設けられ、前記排気浄化触媒の加熱時に
前記排気通路内を流れる排気の流量を絞る排気絞り手段
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記排気絞り手段は、前記排気通路にお
いて前記排気浄化触媒より下流の部位に設けられること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装
置。
【請求項３】前記排気通路において前記着火手段より
上流の部位に設けられ、前記着火手段によって着火され
た混合気の火炎が前記排気通路を逆流することを防止す
る火炎逆流防止手段を更に備えることを特徴とする請求
項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記排気浄化触媒の加熱終了後の所定期
間に前記内燃機関から空気のみを排出させる空気排出手
段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関の排気浄化装置。