JP2003343318A

JP2003343318A - 内燃機関の排気ガス浄化制御装置

Info

Publication number: JP2003343318A
Application number: JP2002154028A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Tayama; 隆治田山
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: JP4115162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷態始動時に触媒を積極的に活性化させて、排
気エミッションを低減する内燃機関の排気ガス浄化制御
装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の排気ガス浄化装置は、内燃機
関１の運転状態を検出し、内燃機関１の運転状態が冷態
始動状態であるか否かを判断し、内燃機関１の運転状態
が冷態始動状態であるとの判断により排気通路途中に設
けられている触媒２３の上流側に二次空気の導入を開始
し、触媒２３の温度が予め設定されている触媒活性開始
温度Ｔｓまで上昇することにより燃料供給量の増量補正
を開始し、触媒２３の温度が予め設定されている触媒完
全活性温度Ｔｐまで上昇することにより排気通路内への
二次空気の導入と燃料供給量の増量補正を停止する。こ
こで、燃料供給量の増量補正は、燃料供給量を触媒温度
の上昇に合わせて漸次増量させる漸次増量補正が行われ
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、内燃機関の排気ガ
ス浄化制御装置に関し、特に冷態始動時に二次空気の導
入と燃料供給量の増量補正によって内燃機関の排気通路
途中に設けられた触媒を早期に活性化して排気エミッシ
ョンを低減する内燃機関の排気ガス浄化制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】従来より、内燃機関の排気通路途中に触媒
を設け、その触媒によって排気ガスの浄化を図ってい
る。しかし、冷態始動時は、触媒が冷えたいわゆる不活
性状態にあり、触媒が暖まって活性化するまでは、浄化
率が低いという問題がある。このような問題に対して、
触媒を積極的に暖めて早期に活性化させ、冷態始動時に
おける排気エミッションの低減を図ることを目的とした
種々の装置及び方法が提案されている。

【０００３】（第１従来例）本願の出願時における一般
的な従来技術として、例えば、エンジンの始動後、点火
時期を遅角させて排気温を上昇させた上で、排気弁近傍
に二次空気を導入して、排気ガス中のＣＯ及びＨＣを排
気通路内で再燃焼させて低減すると共に、同時に触媒の
暖機を促進させている。

【０００４】（第２従来例）特開昭６０−８８８７０号
公報には、エンジンの始動後、アイドル回転数を上昇さ
せると共に、点火時期を遅角させることによってエンジ
ンから排出される排気ガスの温度を積極的に上昇させ、
触媒の暖機を促進させて、早期活性化を図ることが開示
されている。

【０００５】（第３従来例）特開平９−１１９３１０号
公報には、エンジンの始動後、触媒の入口ガス温度が触
媒活性開始温度に到達してから、燃料供給量を増量する
と共に二次空気を触媒の上流側に導入して触媒内の酸化
反応を促進し、触媒を急速に暖機して、早期活性化を図
ることが開示されている。

【０００６】（第４従来例）特開平９−１０３６４７号
公報には、エンジンの始動後、二次空気を触媒の上流側
に導入し、触媒の入口ガス温度が触媒活性化開始温度に
到達したところで、触媒劣化度合に基づいて算出した増
量補正値を用いて燃料供給量の増量補正を行い、触媒内
の酸化反応を促進し、触媒の早期活性化を図ることが開
示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１従
来例や第２従来例に記載されている点火時期を遅角させ
る場合、点火時期の遅角は、燃焼室内における燃焼の不
安定化を招くため、長い間継続して行うことは困難であ
る。また、第１従来例に記載されているように、排気弁
近傍に二次空気を導入して再燃焼させる場合、排気エミ
ッションを１００％低減することはできないので、始動
時から始動後へ移行する際の燃料増量を始動後に即座に
減量する必要があるが、減量すれば再燃焼による触媒昇
温効果も減退する。従って、第１従来例及び第２従来例
に記載されている技術では、始動直後の一時的な効果し
か得ることができないという問題を有している。

【０００８】また、第３従来例の場合、触媒が活性開始
温度まで上昇してから二次空気と燃料増量を開始するの
で、活性開始温度に到達するまでは、排気エミッション
を浄化することはできない。特に、例えば自動車エンジ
ンのようにエンジンと触媒との距離が離れている場合に
は、触媒の温度が活性開始温度に到達するまでの時間が
長くなり、排気エミッションの浄化率が低くなるという
問題がある。

【０００９】第４従来例の場合、触媒の劣化度合に応じ
て触媒が活性化する温度が上昇することに基づいて、燃
料供給量を増量補正する燃料増量補正値を触媒の劣化度
合に応じて設定し、触媒活性開始温度を常に一定の温度
となるように調整している。従って、劣化していない新
品の触媒に対しては、燃料増量は行わず、二次空気の導
入のみを行い、その新品の触媒が有している触媒性能を
意図的に低下させて、劣化した触媒に合わせて使用して
いる。このため、新品触媒の触媒性能を充分に活用する
ことができず、効率が悪いという問題がある。

【００１０】更に、第３従来例と第４従来例の場合、触
媒温度が活性開始温度に到達すると同時に燃料の増量を
開始する制御を行っているが、触媒の温度が触媒活性開
始温度に到達した直後は、触媒が活性を開始してから間
もないため、まだ触媒の酸化機能が低い状態にある。こ
のような酸化機能が低い状態で一気に燃料供給量を増量
させると一時的に多量のＣＯ、ＨＣが排出されるおそれ
がある。一方、燃料の増量分に比例して触媒の温度が上
昇する速度が増すので、燃料増量は少しずつ反映する必
要があるが、その燃料増量の変化量は、排気エミッショ
ンと昇温速度を見比べて設定する必要がある。

【００１１】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、冷態始動時に触媒を積極的に活性
化させて、排気エミッションを低減する内燃機関の排気
ガス浄化制御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の発明による内燃機関の排気ガス浄化制御装
置は、内燃機関の運転状態が冷態始動状態であるか否か
を判断する冷態始動状態判断手段と、内燃機関の運転状
態が冷態始動状態であるとの判断に基づき内燃機関の排
気通路途中に設けられている触媒の上流側に二次空気の
導入を開始する二次空気導入開始手段と、触媒の温度が
活性化を開始する触媒活性開始温度まで上昇することに
より燃料供給量の増量補正を開始する燃料増量補正手段
と、触媒の温度が完全に活性化する触媒完全活性温度ま
で上昇することにより排気通路内への二次空気の導入と
燃料供給量の増量補正を停止する早期活性化停止手段と
を備え、燃料増量補正手段は、燃料供給量を触媒の温度
の上昇に合わせて漸次増量させる漸次増量補正を行うこ
とを特徴とする。

【００１３】この発明によると、冷態始動時において、
最初に二次空気の導入を開始することで、始動直後のＣ
Ｏ、ＨＣを再燃焼させて低減する。そして、触媒温度が
上昇して触媒活性開始温度に到達したところで燃料供給
量を触媒温度の上昇に合わせて漸次増量させる漸次増量
補正を開始する。これにより、触媒温度の上昇に応じて
向上する触媒の酸化機能の能力に応じて、適切に燃料を
増量させることができる。従って、触媒の酸化反応を確
実に促進させて触媒の早期活性化を達成することができ
る。そして、増量補正の開始後に触媒の温度状態とは無
関係に一気に燃料が増量されるのを防止し、一時的に多
量のＣＯ、ＨＣが排出されるのを防ぐことができる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１に記載の内燃
機関の排気ガス浄化制御装置において、燃料増量補正手
段は、触媒温度が触媒活性開始温度よりも低下した場合
に、燃料供給量の増量補正を中止し、触媒温度が再び触
媒活性開始温度以上の温度となった場合に、燃料供給量
を漸次増量する漸次増量補正を再開させることを特徴と
する。

【００１５】この発明によれば、漸次増量補正を行って
いる途中で、例えば、二次空気の導入により触媒が過度
に冷却されるなどして、触媒温度が触媒活性開始温度よ
りも低い温度状態となった場合には、燃料供給量の増量
補正を中止する。これにより、触媒温度が触媒活性開始
温度よりも低下して触媒の酸化機能が停止した場合に、
燃料供給量が過多となって排気エミッションが悪化する
のを防止することができる。また、触媒温度が再び触媒
活性開始温度以上の温度となることにより、燃料供給量
の漸次増量補正を再開するので、触媒の昇温速度に応じ
た漸次増量補正を行うことができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１或いは請求項
２に記載の内燃機関の排気ガス浄化制御装置において、
早期活性化停止手段は、自動車が走行状態にあるか否か
を判断する走行状態検出手段が走行状態を検出した場合
に、排気通路内への二次空気の導入と燃料供給量の増量
補正を停止する制御を行うことを特徴とする。

【００１７】この発明によると、走行状態検出手段が自
動車の走行状態を検出することにより、排気通路内への
二次空気の導入と燃料供給量の増量補正を停止するの
で、走行による内燃機関の運転状態の変化によって空燃
比バランスが崩れて排気エミッションの浄化率が低下す
るのを防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図に基づいて説明する。図５は、本発明が適用さ
れる内燃機関の全体構成説明図である。本実施の形態に
おける内燃機関は、自動車用エンジン、例えば水平対向
型エンジンである。

【００１９】このエンジン１のシリンダヘッド２には、
シリンダヘッド２に形成された各吸気ポート２ａに連通
するように吸気マニホールド３が接続されている。この
吸気マニホールド３には、エアチャンバ４を介してスロ
ットルチャンバ５が連通されており、その上流側には吸
気管６を介してエアクリーナ７が取り付けられている。
このエアクリーナ７の直下流には、エンジン１への吸入
空気量を検出する吸入空気量センサ８が取り付けられて
いる。スロットルチャンバ５には、図示していないアク
セルペダルに連動するスロットルバルブ５ａが設けられ
ている。スロットルバルブ５ａには、スロットル開度に
応じた電圧を出力するスロットル開度センサ９が連接さ
れている。また、このスロットルバルブ５ａをバイパス
するＩＳＣ通路１０には、アイドリング時の吸入空気量
を調整するためのＩＳＣバルブ１０ａが取り付けられて
いる。吸気マニホールド３の各気筒の各吸気ポート２ａ
直上流側には、インジェクタ１１が吸気ポート２ａに指
向して取り付けられている。

【００２０】また、シリンダヘッド２には、各気筒ごと
に点火プラグ１２が取り付けられている。これらの点火
プラグ１２は、点火コイルを介してイグナイタ３６（図
６参照）に接続されている。インジェクタ１１は、燃料
パイプ１５を介して燃料タンク１６に連通されている。
燃料タンク１６には、燃料ポンプ１７が取り付けられて
おり、この燃料ポンプ１７によってインジェクタ１１に
燃料が圧送される。

【００２１】また、シリンダヘッド２には、シリンダヘ
ッド２に形成された各排気ポート２ｂに連通するように
排気マニホールド２１が接続されている。この排気マニ
ホールド２１の集合部には、排気ガス中の酸素濃度を検
出する第１の空燃比センサとしてのフロントＯ_２センサ
（ＦＯ_２センサ）２２が取り付けられており、その下流
側に触媒２３が介装されている。この触媒２３の下流側
には同様に排気ガス中の酸素濃度を検出する第２の空燃
比センサとしてのリヤＯ_２センサ（ＲＯ_２センサ）２４
が取り付けられている。また、触媒２３の上流側の入り
口付近には触媒に流入する排気ガスの温度を検出する排
気温センサ２５が取り付けられている。

【００２２】シリンダヘッド２の排気ポート２ｂにおけ
る排気弁近傍に、吸気管６のエアクリーナ７との間を連
通する二次空気導入通路２６の一端が連通接続されてお
り、この二次空気導入通路２６の通路途中には、二次空
気制御弁２６ａが介装されている。二次空気導入通路２
６の二次空気制御弁２６ａと排気ポート２ｂとの間には
リードバルブ２６ｂが取り付けられている。この二次空
気制御弁２６ａが開弁されると、排気ポート２ｂ内の負
圧によってリードバルブ２６ｂが開弁し、エアクリーナ
７を経て大気（二次空気）が排気ポート２ｂ内に導入さ
れる。二次空気制御弁２６ａが閉弁されると、二次空気
導入通路２６内の連通が遮断され、二次空気の導入が停
止される。

【００２３】また、このエンジン１のシリンダブロック
１ａには、ノックセンサ２８が取り付けられると共に、
シリンダブロック１ａの冷却水通路内の冷却水温を検出
するための冷却水温センサ２９が取り付けられている。
また、クランクシャフト１ｂの回転角度位置とエンジン
回転数Ｎｅを検出するためのクランク角センサ３０が取
り付けられている。尚、符号３１は、シリンダヘッド２
に設けられるカムシャフト２ｃの回転角度位置を検出す
るカム角センサを示している。また、符号３３は、スロ
ットル弁下流の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ
である。その他、本図に示された部材のうち本願発明の
機能と直接関連を有しないものについてはその説明を省
略する。

【００２４】上記構成を有するエンジン１は、図６に示
す電子制御装置（ＥＣＵ）３２によって制御される。Ｅ
ＣＵ３２は、周知の中央処理装置としてＣＰＵ、制御プ
ログラムを格納したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡ
Ｍ、各種学習データを格納するバックアップＲＡＭ、入
出力回路及びそれらを相互に接続するバスライン等から
なるマイクロコンピュータシステムを中心として構成さ
れている。また、図６に示すように、入出力回路の入力
側には、スロットル開度センサ９、吸入空気量センサ
８、吸気管圧力センサ３３、冷却水温センサ２９、排気
温センサ２５、ＦＯ_２センサ２２、ＲＯ_２センサ２４が
接続され、更にカム角センサ３１、クランク角センサ３
０、ノックセンサ２８が接続されている。また、車輌走
行速度を検出する車速センサ３４と、Ａ／Ｔ（自動変速
機）のセレクトレバーのセレクト位置を検出するセレク
トレバーポジションセンサ３５が接続されている。一
方、入出力回路の出力側には、イグナイタ３６が接続さ
れると共に、ＩＳＣバルブ１０ａ、インジェクタ１１、
二次空気制御弁２６ａが接続されている。

【００２５】ＥＣＵ３２は、各センサからの検出信号に
基づいて各種の演算処理を行い、その演算結果に基づい
てインジェクタ１１やＩＳＣバルブ１０ａ等の各種アク
チュエータに制御信号を出力し、エンジン１の運転状態
を制御する。例えば、エンジン制御の一つである空燃比
フィードバック制御は、吸入空気量センサ８によって検
出したエンジンの吸入空気量Ｑと、クランク角センサ３
０によって検出したエンジン回転数Ｎｅから基本燃料供
給量を定める基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ
ｅ；Ｋは定数）を算出し、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ
を、ＦＯ_２センサ２２の出力に基づいて設定した空燃比
フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡと、冷却水温セン
サ２９、スロットル開度センサ９等からの検出信号に基
づいて設定した各種増量補正係数ＣＯＥＦを用いて空燃
比補正することによって行われる。そして、更に、周知
のように基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを学習補正し、更
に、電圧補正することによって最終的な燃料供給量を定
める燃料噴射パルス幅Ｔｉを得る。ここで得られた燃料
噴射パルス幅Ｔｉに相当する信号がインジェクタ１１に
出力され、インジェクタ１１から相当量の燃料が噴射さ
れる。

【００２６】また、ＥＣＵ３２は、エンジン運転制御の
一つとして、冷態始動時における排気ガスの浄化率を向
上する排気ガスの浄化制御を行う。ここでは、エンジン
１の冷態始動時に、二次空気の導入と燃料供給量の増量
補正が行われ、触媒２３が早期に活性化され、排気エミ
ッションが低減される。

【００２７】上記ＥＣＵ３２によるエンジン１の排気ガ
ス浄化制御について、図１のフローチャートに従って説
明する。図１は、エンジン１の排気ガス浄化制御処理を
説明するフローチャート、図２は、排気ガスの浄化制御
時における制御状態を説明するタイムチャートである。

【００２８】まず、ステップＳ１０１では、各センサに
よってエンジン回転数Ｎｅ、冷却水温Ｔｗ、吸入空気量
Ｑ等が検出され、これらに基づいてエンジン運転状態が
検出される。また同時に、ＥＣＵ３２のバックアップＲ
ＡＭに格納されている学習データの一つである触媒劣化
率Ｘが読み出され、この触媒劣化率Ｘに基づいて触媒２
３が活性化を開始する温度である触媒活性開始温度Ｔｓ
と、触媒２３が完全に活性化する温度である触媒完全活
性温度Ｔｐと、燃料供給量を増量補正するための燃料増
量補正値であって触媒２３を触媒活性開始温度Ｔｓから
触媒完全活性温度Ｔｐまで昇温するために必要な燃料増
量補正値である燃料増量補正要求値Ｆｃ０が算出され、
それぞれＥＣＵ３２のＲＡＭに一時的に記憶される。

【００２９】触媒劣化率Ｘは、通常の走行時においてエ
ンジン１の定常運転中に、ＦＯ_２センサ２２とＲＯ_２セ
ンサ２４によって検出した触媒２３の上流側と下流側の
Ｏ_２濃度を比較することによって算出され、学習データ
としてバックアップＲＡＭに格納され、所定タイミング
で更新がなされている。

【００３０】図３は、触媒活性温度及び燃料増量補正要
求値と、触媒劣化率Ｘとの関係を示したグラフである。
触媒活性開始温度Ｔｓと触媒完全活性温度Ｔｐは、触媒
劣化率Ｘが大きくなる、すなわち触媒２３の劣化度合が
大きくなるに従ってより高い温度となるように設定され
ており、また、燃料増量補正要求値Ｆｃ０も触媒劣化率
Ｘが大きくなるに従って、より多くの増量補正を行うよ
うに設定されている。

【００３１】実際の触媒活性開始温度Ｔｓと触媒完全活
性温度Ｔｐは、触媒２３の劣化が進行するに従って上昇
変化することから、触媒２３の劣化状況に応じて触媒活
性開始温度Ｔｓと触媒完全活性温度Ｔｐを推定し、その
推定した触媒活性開始温度Ｔｓと触媒完全活性温度Ｔｐ
に基づいて二次空気の導入と燃料供給量の増量補正を行
う。

【００３２】次に、ステップＳ１０２では、エンジン１
の運転状態が冷態始動状態であるか否かが判断される。
ここでは、エンジン回転数Ｎｅが５００ｒｐｍ以下（Ｎ
ｅ≦５００ｒｐｍ）であって、始動時の冷却水温がＴｗ
が０゜以上（Ｔｗ≧０゜）である場合（ＹＥＳ）には、
冷態始動状態であると判断してステップＳ１０３に移行
する。また、少なくとも一方の条件を満たさない場合
（ＮＯ）には、冷態始動状態ではないとして、本フロー
を抜ける（リターン）。このステップＳ１０２での判断
処理が、請求項１の冷態始動状態判断手段に相当する。

【００３３】ステップＳ１０３では、始動時の冷却水温
Ｔｗに基づいて、二次空気の導入を開始可能な二次空気
導入開始エンジン回転数Ｎairが算出される。そして、
エンジン回転数Ｎｅが二次空気の導入を開始できる回転
数を超えたか否かを判断すべくステップＳ１０４に移行
する。図４は、二次空気導入開始エンジン回転数Ｎair
と冷却水温Ｔｗの関係を示すグラフである。二次空気導
入開始エンジン回転数Ｎairは、図４に示すように、冷
却水温Ｔｗが上昇するに応じて二次空気を導入する二次
空気導入開始エンジン回転数Ｎairが低くなるように設
定されている。

【００３４】ステップＳ１０４では、現在のエンジン回
転数ＮｅがＳ１０３で算出された二次空気導入開始エン
ジン回転数Ｎairに達した（Ｎｅ≧Ｎair）か否かが判断
され、二次空気導入開始エンジン回転数Ｎair以下の低
い回転数であると判断された（ＮＯ）場合は、再びステ
ップＳ１０３の処理に戻り、エンジン回転数Ｎｅが二次
空気導入開始エンジン回転数Ｎairよりも高い回転数と
なるまで二次空気の導入は行われない。一方、ステップ
Ｓ１０４で、エンジン回転数Ｎｅが二次空気導入開始エ
ンジン回転数Ｎairに到達したと判断された（ＹＥＳ）
場合には、ステップＳ１０５に移行し、二次空気制御弁
２６ａの開弁制御により二次空気の導入が開始される。
このステップＳ１０４での判断処理は、請求項１の二次
空気導入開始手段に相当する。

【００３５】ステップＳ１０５で二次空気の導入が開始
されると、ステップＳ１０６に移行し、先ず、燃料供給
量を増量補正するための燃料増量補正値Ｆｃ_ｎを、燃料
増量補正無しに対応するゼロに初期設定し（Ｆｃ_ｎ＝
０）、この燃料増量補正値Ｆｃ _ｎ（＝０）を燃料供給量
に反映する。従って、二次空気導入開始後、燃料増量補
正値Ｆｃ_ｎによる燃料増量補正無しの状態から、後述す
る処理により漸次的に燃料増量補正値Ｆｃ_ｎが増加さ
れ、該燃料増量補正値Ｆｃ_ｎにより燃料供給量を補正す
ることで、燃料供給量が漸次増量補正される。

【００３６】次いでステップＳ１０７に進み、排気温セ
ンサ２５の検出信号に基づいて現在の排気ガス温度（触
媒温度を表す）ＴｅがステップＳ１０１で触媒劣化率Ｘ
に基づいて求めた触媒活性開始温度Ｔｓ以上の温度であ
るか否かが判断される。ここで、排気ガス温度Ｔｅが触
媒活性開始温度Ｔｓよりも低い温度である（ＮＯ）場合
は、ステップＳ１０６へ戻り、触媒活性開始温度Ｔｓ以
上の温度となるまで二次空気の導入のみを行い、燃料供
給量の増量補正は行わずに待機する。そして、排気ガス
温度Ｔｅが触媒活性開始温度Ｔｓ以上の温度であるとの
判断がなされた（ＹＥＳ）場合は、燃料供給量の増量補
正を行うべく、ステップＳ１０８以降に移行する。

【００３７】ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０で
は、燃料供給量を漸次的に増量させる漸次増量補正を行
うための処理が行われる。まず、ステップＳ１０８で
は、燃料供給量を増量補正するための燃料増量補正値Ｆ
ｃ_ｎを漸次増加更新する処理が行われる。燃料増量補正
値Ｆｃ_ｎは、以下の式によって求められる。

【００３８】Ｆｃ_ｎ＝Ｆｃ_{（ｎ−１）}＋Ｆｄ ……… この式によれば、燃料増量補正値Ｆｃ_ｎは、前回求め
た燃料増量補正値Ｆｃ _{（ｎ−１）}に、予め設定されてい
る一定の燃料補正値増加量Ｆｄを加算することによって
求められる。燃料補正値増加量Ｆｄは、本実施の形態で
は、前回求めた燃料増量補正値Ｆｃ_{（ｎ−１）}を２％増
加させる値に設定されている。

【００３９】ステップＳ１０８で燃料増量補正値Ｆｃ_ｎ
が求められると、ステップＳ１０９に移行し、その燃料
増量補正値Ｆｃ_ｎを燃料供給量に反映する処理が行われ
る。従って、所定タイミングでインジェクタ１１から燃
料が噴射される際に、燃料増量補正値Ｆｃ_ｎ分だけ増量
された燃料が噴射される。

【００４０】次いでステップＳ１１０に移行し、ステッ
プＳ１０８で求めた燃料増量補正値Ｆｃ_ｎがステップＳ
１０１で触媒劣化率Ｘに基づいて求めた燃料増量補正要
求値Ｆｃ０に達したか（Ｆｃ_ｎ≧Ｆｃ０）否かが判断さ
れる。

【００４１】ここで、燃料増量補正値Ｆｃ_ｎが燃料増量
補正要求値Ｆｃ０に満たないと判断された（ステップＳ
１１０でＮＯ）場合は、ステップＳ１０７の判断に戻
り、現在の排気ガス温度Ｔｅが触媒活性開始温度Ｔｓよ
りも高い温度であるか否かを再び判断する。そして、触
媒活性開始温度Ｔｓよりも高い温度である（ステップＳ
１０７でＹＥＳ）と判断された場合は、ステップＳ１０
８で燃料増量補正値Ｆｃ _ｎを更に燃料補正値増加量Ｆｄ
により増加更新し、ステップＳ１０９でその燃料増量補
正値Ｆｃ_ｎを燃料供給量に反映させる処理が行われる。
従って、燃料増量補正値Ｆｃ_ｎは、燃料増量補正要求値
Ｆｃ０となるまで漸次増大され、結果として、燃料供給
量を漸次増量させる漸次増量補正が行われる。

【００４２】一方、ステップＳ１１０で燃料増量補正値
Ｆｃ_ｎが燃料増量補正要求値Ｆｃ０に満たない（ＮＯ）
と判断されると、再びステップＳ１０７の判断に戻る。
そして、ステップＳ１０７で、排気ガス温度（触媒温
度）Ｔｅが触媒活性開始温度Ｔｓよりも低下した（Ｎ
Ｏ）と判断された場合は、ステップＳ１０６へ戻り、燃
料供給量の増加補正を中止する。かかる状態では、燃料
増量補正値Ｆｃ_ｎがゼロに初期設定され、この燃料増量
補正値Ｆｃ_ｎが燃料供給量に反映されることで、実質的
に燃料増量補正値Ｆｃ_ｎによる燃料供給量の増量補正が
中止される。

【００４３】そして、再び、排気ガス温度（触媒温度）
Ｔｅが触媒活性開始温度Ｔｓ以上の温度となった場合に
（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０８以降
に移行して、燃料供給量を漸次増量させる漸次増量補正
が再開される。従って、触媒２３の昇温速度に応じた漸
次増量補正を行うことができる。

【００４４】これにより、例えば、二次空気の導入によ
り触媒２３が過度に冷却されて触媒温度が触媒活性開始
温度Ｔｓよりも低くなった場合に、燃料供給量の漸次増
量補正を一時的に中止することができる。従って、触媒
の酸化機能が停止しているにもかかわらず、燃料の増量
補正が継続されて燃料増量が過多となり、排気エミッシ
ョンが悪化するのを防止することができる。

【００４５】図２のグラフに示すように、従来の場合
は、排気ガス温度Ｔｅが触媒活性開始温度Ｔｓに到達す
ると同時に、燃料増量補正要求値Ｆｃ０を燃料供給量に
反映して燃料供給量を一気に増量補正していたので（図
（ｇ）中で破線）、ＨＣの排出量が一時的に急激に増大
（図（ｅ）中で破線）するおそれがあった。しかし、本
発明に係る処理によれば、燃料供給量を触媒温度の上昇
に合わせて漸次的に増大させる漸次増量補正を行うの
で、触媒温度の上昇に応じて向上する触媒２３の酸化機
能の能力に応じて、適切に燃料を増量させることができ
る。従って、例えば、増量補正の開始直後に触媒２３の
温度状態とは無関係に一気に燃料が増量されるのを防止
して、一時的に多量のＣＯ、ＨＣが排出されるのを防ぐ
ことができる。

【００４６】そして、燃料増量補正値Ｆｃ_ｎが燃料増量
補正要求値Ｆｃ０以上の値（Ｆｃ_ｎ≧Ｆｃ０）になった
と判断された（ステップＳ１１０でＹＥＳ）場合は、ス
テップＳ１０７〜ステップＳ１１０のループ処理を抜け
出し、ステップＳ１１１に移行する。このステップＳ１
０７〜ステップＳ１１０での処理が、請求項１の燃料増
量補正手段に相当する。

【００４７】ステップＳ１１１〜ステップＳ１１４で
は、触媒温度が触媒完全活性温度Ｔｐまで上昇したか否
かが判断される。まず、ステップＳ１１１では、排気温
センサ２５の検出信号に基づいて排気ガス温度（触媒温
度）ＴｅがステップＳ１０１で触媒劣化率Ｘに基づいて
求めた触媒完全活性温度Ｔｐ以上の温度であるか否かが
判断される。そして、排気ガス温度Ｔｅが触媒完全活性
温度Ｔｐ以上の温度である（ステップＳ１１１でＹＥ
Ｓ）場合は、その温度状態が所定時間以上維持されたか
否かを判断すべくステップＳ１１３、Ｓ１１４によるダ
ウンタイマ処理に移行する。

【００４８】ステップＳ１１３では、累積時間判定値Ｔ
Ｍｐ_{（ｎ−１）}から１をデクリメントした値を新たな累
積時間判定値ＴＭｐ_ｎとして設定する処理が行われる
（ＴＭｐ_ｎ＝ＴＭｐ_{（ｎ−１）}−１）。そして、ステッ
プＳ１１４では、ステップＳ１１３で求めた累積時間判
定値ＴＭｐ_ｎが減算されて０になった（ＴＭｐ_ｎ＝０）
か否かが判断され、排気ガス温度（触媒温度）Ｔｅが触
媒完全活性温度Ｔｐ以上に所定時間維持されたか否かが
判断される。

【００４９】そして、累積時間判定値ＴＭｐ_ｎが０であ
ると判断された（ステップＳ１１４でＹＥＳ）場合に
は、触媒温度が触媒完全活性温度Ｔｐまで暖められたと
判断して、二次空気の導入と燃料供給量の増量補正を停
止すべくステップＳ１１５以降に移行する。本実施の形
態では、累積時間判定値ＴＭｐ_ｎの初期値が５０に設定
され、制御ルーチンが１００ｍｓに設定されている。従
って、排気ガス温度Ｔｅが触媒完全活性温度Ｔｐ以上の
温度状態に５秒以上維持されると触媒温度が触媒完全活
性温度Ｔｐまで暖められたと判断される。

【００５０】ステップＳ１１５では、燃料増量補正値Ｆ
ｃ_ｎが０に設定（Ｆｃ_ｎ＝０）され、ステップＳ１１６
において、その燃料増量補正値Ｆｃ_ｎが燃料供給量に反
映されると共に、二次空気制御弁２６ａを閉弁し二次空
気の導入を停止する制御が行われる。これにより、二次
空気の導入と燃料供給量の増量補正が停止され、本フロ
ーを終了する（リターン）。このステップＳ１１５とス
テップＳ１１６の処理が、請求項１の早期活性化停止手
段に相当する。

【００５１】一方、ステップＳ１１１の判断において排
気ガス温度（触媒温度）Ｔｅが触媒完全活性温度Ｔｐま
で上昇していないと判断された（ＮＯ）場合、または、
ステップＳ１１４の判断において累積時間判定値ＴＭｐ
_ｎが０でないと判断された（ＮＯ）場合には、ステップ
Ｓ１１２に移行する。

【００５２】ステップＳ１１２では、このエンジン１を
有する自動車が走行状態にあるか否かの判断がなされ
る。ここで、車速センサ３４が所定速度以上の車速を検
出している場合、或いはセレクトレバーポジションセン
サ３５がセレクトレバーのポジション位置としてＤ（走
行）レンジを出力している場合には、走行状態にあると
判断される。

【００５３】このステップＳ１１２で走行状態である
（ＹＥＳ）と判断された場合には、ステップＳ１１５以
降に移行して、燃料供給量の増量補正と二次空気の導入
を即座に停止する制御が行われる。これにより、走行に
よる内燃機関の運転状態の変化によって空燃比バランス
が崩れて排気エミッションが悪化するのを防止すること
ができる。

【００５４】また、ステップＳ１１２で走行状態ではな
い（ＮＯ）と判断された場合には、再びステップＳ１１
１に移行して、現在の排気ガス温度Ｔｅが触媒完全活性
温度Ｔｐ以上の温度であるか否かの判断が行われる。そ
して、排気ガス温度Ｔｅが触媒完全活性温度Ｔｐ以上の
温度である（ＹＥＳ）と判断されることにより、ステッ
プＳ１１３に移行して累積時間判定値ＴＭｐ_ｎのデクリ
メントが行われ、ステップＳ１１４でその累積時間判定
値ＴＭｐ_ｎが０になったか否かが再び判断される。この
ように累積時間判定値ＴＭｐ_ｎが０になるまでは、ステ
ップＳ１１１〜ステップＳ１１４の処理が繰り返し行わ
れることで、排気ガス温度Ｔｅが触媒完全活性温度Ｔｐ
以上に所定時間維持されたか否かを判断することができ
る。

【００５５】そして、ステップＳ１１４で累積時間判定
値ＴＭｐ_ｎが０になった（ＹＥＳ）と判断された場合に
は、上述のステップＳ１１５以降に移行して二次空気の
導入と燃料供給量の増量補正を停止する処理が行われ、
本フローを抜けて排気ガス浄化制御を終了する（リター
ン）。

【００５６】このように、本発明の実施の形態によれ
ば、排気ガス温度Ｔｅが所定時間継続して触媒完全活性
温度Ｔｐ以上の温度に維持されることによって、触媒温
度が触媒完全活性化温度Ｔｐまで暖められたと判断する
ので、触媒２３を確実に活性化させることができる。

【００５７】また、触媒２３が完全に活性した後は、燃
料供給量の増量補正と二次空気の導入を停止することに
よって、不要な二次空気によって触媒２３が異常加熱さ
れたり、燃料供給量が不要に増量されて、排気エミッシ
ョンが悪化したり、燃費が悪化するのを防止することが
できる。

【００５８】尚、本発明は、上述の実施の形態に限定さ
れることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。例えば、本実施の形態では、燃料増
量補正値を増加させる燃料補正値増加量Ｆｄを一定値と
したが、例えば触媒２３の温度状態に応じて変化する変
数値としても良い。

【００５９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によると、冷態始
動時において、最初に二次空気の導入を開始し、触媒温
度が上昇して触媒活性開始温度に到達したところで燃料
供給量を触媒温度の上昇に合わせて漸次増量させる漸次
増量補正を開始するので、触媒温度の上昇に応じて向上
する触媒の酸化機能の能力に応じて、適切に燃料を増量
させることができる。従って、増量補正の開始後に触媒
の温度状態とは無関係に一気に燃料が増量されて一時的
に多量のＣＯ、ＨＣが排出されるのを防止することがで
きる。

【００６０】請求項２の発明によれば、漸次増量補正を
行っている途中で、触媒温度が触媒活性開始温度よりも
低い温度状態となった場合には、燃料供給量の増量補正
を中止するので、触媒温度が触媒活性開始温度よりも低
下して触媒の酸化機能が停止した場合に、燃料供給量が
過多となって排気エミッションが悪化するのを防止する
ことができる。また、触媒温度が再び触媒活性開始温度
以上の温度となることにより、燃料供給量の漸次増量補
正を再開するので、触媒の昇温速度に応じて燃料供給量
を漸次的に増量させる漸次増量補正を行うことができ
る。

【００６１】請求項３の発明によると、走行状態検出手
段が自動車の走行状態を検出することにより、排気通路
内への二次空気の導入と燃料供給量の増量補正を停止す
るので、走行による内燃機関の運転状態の変化によって
空燃比バランスが崩れて排気エミッションが悪化するの
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの排気ガス浄化制御処理を説明するフ
ローチャートである。

【図２】排気ガスの浄化制御時における制御状態を説明
するタイムチャートである。

【図３】触媒活性温度及び燃料増量補正要求値と、触媒
劣化率との関係を示したグラフである。

【図４】二次空気導入開始エンジン回転数と冷却水温の
関係を示すグラフである。

【図５】本発明にかかる内燃機関の全体構成説明図であ
る。

【図６】制御回路構成図である。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）２２ＦＯ_２センサ２３触媒２４ＲＯ_２センサ２５排気温センサ２６ａ二次空気制御弁２９冷却水温センサＮair 二次空気導入開始エンジン回転数Ｔｓ触媒活性開始温度Ｔｐ触媒完全活性温度Ｆｃ０燃料増量補正要求値Ｆｃ_ｎ燃料増量補正値Ｆｄ燃料補正値増加量ＴＭｐ_ｎ累積時間判定値

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/22 Ｆ０１Ｎ 3/22 ３１１Ｌ 3/24 3/24 ＲＦターム(参考） 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AA29 AB01 BA03 BA15 BA19 BA32 CA23 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DA08 DB10 DC02 EA01 EA05 EA06 EA16 EA17 EA30 EA34 EA39 EA40 FA02 FA04 FA06 FA12 FA13 FB02 FB12 FC07 GA06 HA03 HA36 HA37 HA42 3G301 HA08 JA26 KA01 KA05 MA01 MA11 NA04 NA08 NB02 NB11 ND01 ND21 NE03 NE23 PA01Z PA07Z PA11Z PC08Z PD09Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF07Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の運転状態が冷態始動状態であ
るか否かを判断する冷態始動状態判断手段と、前記内燃機関の運転状態が冷態始動状態であるとの判断
に基づき内燃機関の排気通路途中に設けられている触媒
の上流側に二次空気の導入を開始する二次空気導入開始
手段と、前記触媒の温度が活性化を開始する触媒活性開始温度ま
で上昇することにより燃料供給量の増量補正を開始する
燃料増量補正手段と、前記触媒の温度が完全に活性化を開始する触媒完全活性
温度まで上昇することにより前記排気通路内への二次空
気の導入と前記燃料供給量の増量補正を停止する早期活
性化停止手段とを備え、前記燃料増量補正手段は、前記燃料供給量を前記触媒の
温度の上昇に合わせて漸次増量させる漸次増量補正を行
うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化制御装置。
【請求項２】前記燃料増量補正手段は、前記触媒温度が前記触媒活性開始温度よりも低下した場
合に、前記燃料供給量の増量補正を中止し、前記触媒温
度が再び前記触媒活性開始温度以上の温度となった場合
に、前記燃料供給量を漸次増量する漸次増量補正を再開
させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排
気ガス浄化制御装置。
【請求項３】前記早期活性化停止手段は、自動車が走行状態にあるか否かを判断する走行状態検出
手段が走行状態を検出した場合に、前記排気通路内への
二次空気の導入と前記燃料供給量の増量補正を停止する
制御を行うことを特徴とする請求項１或いは請求項２に
記載の内燃機関の排気ガス浄化制御装置。