JP2003232217A - 車輌用内燃機関の一時停止に伴う排気浄化制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輌運行中に車輌運転制御装置の制御判断に
より内燃機関が一時停止される車輌に於いて、内燃機関
の始動性を犠牲にすることなく、機関再始動時の空燃比
の乱れによってもＨＣが大気へ排出されることを確実に
回避する車輌用内燃機関の排気浄化制御方法を提供す
る。 【解決手段】 内燃機関が一時停止されたとき、機関の
排気系に設けられた三元触媒より上流側の位置にて排気
系に空気を注入し、機関再始動時のＨＣの排出に備え
る。更に、空気注入によるＮＯｘの排出に備えて、三元
触媒の後にＮＯｘ浄化触媒を接続してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化の技術に係り、特に車輌がコンピュータによる車輌運
転制御装置を備え、その制御判断により車輌運行中に内
燃機関が随時一時停止される車輌の機関一時停止に関連
する排気浄化制御に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料資源の節約と大気環境保全の
重要性の認識の高まりに伴って、車輌を内燃機関と電動
機との組み合わせにより駆動するハイブリット車が脚光
を浴びてしている。車輌のハイブリット駆動には幾つか
の様式があるが、本件出願人が採用しているハイブリッ
ト駆動構造とその作動についての総括的な説明は、一例
として特開２０００−３２４６１５に詳しくなされてい
る。かかるハイブリット車に於いては、内燃機関は、車
両運行中にも、マイクロコンピュータを備えた車輌運転
制御装置の制御判断により随時停止されまた再始動され
る。また同じ事情から、ハイブリット車ではなくても、
車輌の信号待ちや渋滞による一時停止時には内燃機関を
一時停止させるエコラン運転も盛んになってきている。
ハイブリッド車やエコラン車に於ける内燃機関の一時停
止と再始動はかなりの頻度にて行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関が始動される
ときには、それが上記の一時停止後の始動であって、内
燃機関が暖機状態に維持されているときの始動であって
も、始動直後に於ける空燃比にはかなりの乱れが生ず
る。これは一般の自動車の内燃機関が多気筒内燃機関で
あり、機関始動時の各気筒の作動サイクル上の位相がそ
の都度不確定であることからも止むを得ないことであ
る。特にハイブリット車の場合には、内燃機関の一時停
止が比較的長時間に及び、その間に内燃機関の暖機度が
かなり低下する場合もあり、そのような時には、始動直
後に於ける空燃比の乱れはより大きくなる。いずれにし
ても、機関再始動の際、空燃比の制御が通常運転時に於
けると同様に理論空燃比乃至その近傍を目標に設定され
ていると、空燃比の乱れにより排気中に多量のＨＣが排
出されてくる恐れがある。しかし、内燃機関の始動性を
良好に保つためには、そのような空燃比の乱れによって
もＨＣが排出されることのない程まで始動時の空燃比を
理論空燃比から大きく離れてリーン側にシフトさせるこ
とは好ましくない。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑み、内燃機関の
始動性を犠牲にすることなく、機関始動時の空燃比の乱
れによってもＨＣが大気へ排出されることを確実に回避
する車輌用内燃機関の一時停止に伴う排気浄化制御方法
を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するも
のとして、本発明は、排気系に三元触媒による排気浄化
手段を有し、車輌運転制御装置の制御判断により内燃機
関が一時停止される車輌用内燃機関の排気浄化制御方法
にして、内燃機関が一時停止されたとき、前記三元触媒
より上流側の位置にて前記排気系に空気を注入すること
を特徴とする車輌用内燃機関の排気浄化制御方法を提案
するものである。

【０００６】更に、前記三元触媒より下流側にＮＯｘ浄
化触媒を配置し、前記空気注入により生ずる恐れのある
ＮＯｘに備えるようにしてよい。

【０００７】また特に車輌が、内燃機関の冷温始動時に
空燃比を理論空燃比以下とし、内燃機関の排気中にＨＣ
を含ませ、これを排気系にて燃焼させることにより三元
触媒の暖機の促進を図るべく排気系に空気を注入するた
めの空気供給源を備えている場合には、上記の本発明に
よる空気注入のための空気供給源として、機関冷温始動
時の三元触媒の暖機促進のための空気供給源が共用され
てよい。

【０００８】

【発明の作用及び効果】車輌が排気系に三元触媒による
排気浄化手段を有し、車輌運転制御装置の制御判断によ
り内燃機関が一時停止されるようになっている場合に、
内燃機関が一時停止されたとき、三元触媒より上流側の
位置にて排気系に空気を注入する制御が行えるようにな
っていれば、機関始動時に空燃比が乱れても良好な機関
始動性を確保できるよう、機関再始動時の空燃比目標値
が理論空燃比またはそれより幾分低く設定された場合
に、空燃比が低い方に振れ、比較的多量のＨＣが内燃機
関より排出されても、これを上記の予め注入された空気
により三元触媒にて確実に浄化することができ、良好な
機関始動性の確保と排気浄化とを両立させることができ
る。

【０００９】この場合、更に、三元触媒より下流側にＮ
Ｏｘ浄化触媒を配置し、空気注入により生ずる恐れのあ
るＮＯｘに備えるようになっていれば、機関始動時の空
燃比の乱れが空燃比の高い方に振れ、排気系へ注入され
た空気により排気系に酸素の過剰が生じ、三元触媒を出
るＮＯｘの量が多少増えても、それをＮＯｘ浄化触媒に
より浄化することができる。

【００１０】また、内燃機関の冷温始動時に三元触媒を
できるだけ早く活性化させるよう、内燃機関の冷温始動
時に内燃機関の空燃比を理論空燃比以下として内燃機関
の排気中にＨＣを含ませ、これを排気系にて燃焼させて
三元触媒の暖機の促進を図るようになっている車輌に於
いては、かかる三元触媒の暖機促進のための注入空気供
給源を本発明による機関一時停止に伴う空気注入のため
の空気供給源として共用することにより、新たに空気ポ
ンプ等を設けることなく本発明を実施することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】添付の図１は、内燃機関の冷温始
動時に三元触媒の早期活性化を図るよう、上記の如くそ
の空燃比を理論空燃比以下とし、排気系に二次空気を供
給する手段を備えた車輌に於いて、本発明の内燃機関一
時停止に伴う排気浄化制御方法を実施する要領を示す、
内燃機関とその排気系の構成の概略図である。

【００１２】図に於いて、１０は内燃機関であり、その
排気マニホールド１２に接続された排気系には、三元触
媒を内蔵する第一および第二の触媒コンバータ１４およ
び１６がその順に設けられており、さらに、この実施例
では、その下流側にＮＯｘ浄化触媒を内蔵する触媒コン
バータ１８が設けられている。三元触媒を内蔵する触媒
コンバータが第一と第二の触媒コンバータに分かれてい
るのは、可及的により多くの量の三元触媒をエンジンル
ーム内にて雰囲気温度の高い内燃機関の近くに配置し、
残る量の三元触媒を車輌の床下に配置するためである。

【００１３】２０はエアポンプであり、図示の実施例で
は、元来その吐出空気を排気マニホールドの入り口近く
にて排気マニホールド内に注入し、内燃機関の冷温始動
時に空燃比が低めに設定されることにより排気中に排出
されるＨＣを排気系中にて燃焼させ、その熱により三元
触媒やＮＯｘ浄化触媒を加熱し、その活性化を促進する
目的で設けられているものである。かかるエアポンプを
本発明による内燃機関の一時停止に伴う排気浄化制御方
法の実施に利用するため、エアポンプ２０の出口にはエ
ア切替え弁２２が設けられ、その切替えにより、エアポ
ンプの吐出空気は、エア切替え弁のポートＡより排気マ
ニホールドの入口部へ向けて送られるか、或いはエア切
替え弁のポートＢより本発明の目的のために触媒コンバ
ータ１４の入口部へ向けて送られるようになっている。
エアポン２０の作動およびエア切替え弁２２の切替え
は、図には示されていない周知のマイクロコンピュータ
を備えた車輌運転制御装置により制御される。

【００１４】次に、図２のフローチャートを参照して本
発明による内燃機関の一時停止に伴う排気浄化制御方法
を一つの実施例について説明する。

【００１５】車輌のイグニションスイッチがオンとされ
ると、本発明による制御が開始され、ステップ１にて内
燃機関の始動が行われたか否かが判断される。スタータ
が作動され、内燃機関が始動されたことが確認される
と、ステッ１の答はイエスとなり、制御はステップ２へ
進む。

【００１６】ステップ２に於いては、内燃機関の温度Ｔ
eがある所定のしきい値温度Ｔeo以上であるか否かが判
断される。このしきい値温度Ｔeoは、イグニションスイ
ッチがオフとされることにより内燃機関が停止された
後、まだあまり時間が経過しておらず、内燃機関が尚か
なりの暖機状態にあり、従って触媒もまたかなりの暖機
状態にあって、暖機促進のための内燃機関始動初期の空
燃比を下げた運転と排気マニホールド入り口部への空気
の注入を行う制御が必要でないような状態を示す値であ
る。答がノーのときには、制御はステップ３へ進み、エ
ア切替え弁が図1のポートＡを開くように切り替えら
れ、エアポンプが作動される。

【００１７】そして制御はステップ４へ進み、内燃機関
の空燃比を一時低減する制御が開始される。この状態で
暫時運転が続けられ、次のステップ５にて内燃機関の温
度Ｔeが内燃機関が所定の暖機度に達したことを示すし
きい値温度Ｔe1に達したか否かが判断され、これが達成
されるまで制御はステップ５に留まる。尚、ステップ２
および５に於ける暖機度の判断は、内燃機関温度による
判断に代えて、触媒温度を所定のしきい値と比較するこ
とにより行われてもよい。

【００１８】ステップ５の答がイエスになると、制御は
ステップ６へ進み、空燃比の一時低減制御は解除され、
さらに制御はステップ７へ進み、エアポンプが停止さ
れ、エア切替え弁が図１に示すポートＢを開く位置に切
り替えられる。

【００１９】以上のステップ１〜７による制御は、内燃
機関の冷温始動時に内燃機関の始動性をよくすると同時
に触媒コンバータの活性化の促進を図る制御であり、本
発明が意図する内燃機関の一時停止に伴う排気浄化制御
そのものではない。また、この制御は、ステップ２の答
がイエスのとき、即ち内燃機関および触媒コンバータが
所定の暖機度以上の暖機状態にあるときには省略され
る。

【００２０】車輌の運行にあたって内燃機関が始動さ
れ、制御がステップ２へ進み、ステップ２の答がノーで
あってステップ３〜７が行われた後、あるいはステップ
２の答がイエスであることによって直ちに、制御がステ
ップ８に至ると、ここで車輌運転制御装置による内燃機
関の一時停止が行われたか否かが監視される。答がノー
である間、制御はここに留まる。そして車輌運転制御装
置による内燃機関の一時停止が行われると、制御はステ
ップ９へ進む。

【００２１】ステップ９に於いてはエアポンプが作動さ
れる。このときエア切替え弁は図１に示すポートＢを開
くように切り替えられているので、エアポンプより吐出
された空気は触媒コンバータ１４の入り口部へ供給さ
れ、これより主として触媒コンバータ１４へ向けて注入
される。

【００２２】次いでステップ１０にてタイマがセットさ
れる。このタイマは車輌運転制御装置を構成するマイク
ロコンピュータの一部によりソフト的に構成されたもの
であってよく、この実施例ではエアポンプの作動時間を
測定し、内燃機関の一時停止に伴って触媒コンバータ内
へ注入される空気量をエアポンプの作動時間で制御する
ものである。このタイマによるエアポンプの作動時間の
制御は、排気系内へ注入される空気による三元触媒への
酸素の供給が、機関再始動時の空燃比の振れによる排気
系へのＨＣの排出量の振れに対応して、過剰となってＮ
Ｏｘの多量の排出を来すことのないよう、最も適合した
値に実験に基づいて最適に調整されるのが好ましい。ス
テップ１１にてはタイマがタイマアウトしたか否かが判
断され、タイマにて設定された時間が経過するまで制御
はステップ１１に留まる。

【００２３】タイマにて設定された所定の時間が経過
し、ステップ１１の答がイエスに転ずると、制御はステ
ップ１２へ進み、エアポンプが停止される。こうして内
燃機関が一時停止されたとき三元触媒に予め所定量の空
気を含ませておくことにより、内燃機関が再始動された
とき、空燃比の制御が理論空燃比乃至その近傍を目標に
設定されていて、空燃比の乱れにより排気中にＨＣが排
出されてきても、これを予め空気を含ませられた三元触
媒にて確実に酸化させ、排気浄化を図ることができる。
尚、この内燃機関再始動時に内燃機関の作動が空燃比の
高い側に振れ、ＮＯｘが排出されることがあっても、そ
れは後続のＮＯｘ浄化触媒により浄化できる。

【００２４】フローチャートに沿う制御は、その後内燃
機関の再始動が行われるまでステップ１３に留まり、内
燃機関が再始動されるとステップ１４へ進む。ステップ
１４にてはイグニションスイッチがオフとされたか否か
が判断され、答がノーであるときには制御はステップ８
へ戻り、次の内燃機関一時停止に備える。一方、イグニ
ションスイッチがオフとされたときには、ステップ１４
の答はイエスとなり、図示のフローチャートによる一回
が制御は終了する。

【００２５】以上に於いては本発明を一つの実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明がかかる実施例にのみ限
られるものではなく、本発明の範囲内にて他に種々の実
施例が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の冷温始動時に三元触媒の早期活性化
を図るよう内燃機関の空燃比を理論空燃比以下とし、排
気系に二次空気を供給する手段を備えた車輌に於いて本
発明の内燃機関一時停止に伴う排気浄化制御方法を実施
する要領を示す内燃機関とその排気系の構成の概略図。

【図２】本発明による内燃機関の一時停止に伴う排気浄
化制御方法の一つの実施例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…内燃機関 １２…排気マニホールド １４、１６、１８…触媒コンバータ ２０…エアポンプ ２２…エア切替え弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気系に三元触媒による排気浄
   化手段を有し、車輌運転制御装置の制御判断により内燃
   機関が一時停止される車輌の内燃機関の排気浄化制御方
   法にして、内燃機関が一時停止されたとき、前記三元触
   媒より上流側の位置にて前記排気系に空気を注入するこ
   とを特徴とする車輌用内燃機関の排気浄化制御方法。
2. 【請求項２】前記三元触媒より下流側にＮＯｘ浄化触媒
   を配置し、前記空気注入により生ずる恐れのあるＮＯｘ
   に備えることを特徴とする請求項１に記載の車輌用内燃
   機関の排気浄化制御方法。
3. 【請求項３】前記空気注入のための空気供給源として、
   内燃機関の冷温始動時に空燃比を理論空燃比以下とし、
   内燃機関の排気中にＨＣを含ませ、これを排気系にて燃
   焼させて前記三元触媒の暖機の促進を図るべく排気系に
   空気を注入するための空気供給源を共用することを特徴
   とする請求項１または２に記載の車輌用内燃機関の排気
   浄化制御方法。