JP2005140088A - ２次空気供給装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒コンバータの触媒割れを防ぐこと。
【解決手段】内燃機関１の排気通路３上に設けた触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する上流側へ２次空気の供給を行う２次空気供給装置４に対して、その２次空気の供給又は停止の指示を行う２次空気供給装置の制御装置（２次空気供給制御部）５２に、触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する上流側と下流側の温度差ΔＴを測定又は推定する温度差測定手段５２ｂ又は温度差推定手段５２ｄ，５２ｅと、その温度差ΔＴが所定の閾値Ｂｓ，Ｂｒを超えている場合に、供給中の２次空気の供給停止指令又はその供給量の減少指令を２次空気供給装置４に対して行う２次空気供給量調節手段５２ｃとを設けること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路上に設けた触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側に２次空気の供給を行う２次空気供給装置の制御装置に関する。

一般に、内燃機関においては、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有害物質を酸化，還元させる三元触媒等からなる触媒コンバータが排気通路上に設けられている。この触媒コンバータは、理論空燃比付近で有害物質の十分な転化効率を得られるものであり、また、所定の温度（活性化温度）以上になることで活性化するものである。

ここで、内燃機関の始動直後等の冷間時においては、暖気後と比して、一般に吸入空気温度が低く燃料の気化特性も悪化するので、燃料噴射量を増量して空燃比を理論空燃比よりも濃くしている。これが為、かかる冷間時においては、触媒コンバータでのＨＣ，ＣＯの転化効率が低下するので、触媒コンバータ通過後の排気ガス中のＨＣ，ＣＯ濃度が高くなってしまう、という不都合が生じていた。

そこで、従来、その冷間時のＨＣ，ＣＯを低減させる為の手段の一つとして、触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側の排気通路内（例えば排気マニホルド等）に２次空気を供給する２次空気供給装置が用いられている。

この種の２次空気供給装置の一例としては、触媒コンバータが活性化領域内にないときに、燃料噴射量を増量すると共に２次空気を供給して触媒コンバータを活性化温度まで昇温させる特開平９−１１９３１０号公報に開示された技術がある。

特開平９−１１９３１０号公報 特開２０００−８７７３６号公報 特開平９−８８５６３号公報

しかしながら、冷間時に２次空気が供給されると、先ず触媒コンバータ１００の排気ガスの流れに対する上流側が短時間の間に温度上昇し、その下流側の温度には殆ど変化がないので、その上流側と下流側で温度差が生じてしまう。例えば、冷間時における内燃機関の始動後２０秒位の上流側の温度は、２次空気を供給しない場合には２００℃〜３００℃位であるが、２次空気を供給すると５００℃〜６００℃位まで又は時として１０００℃位まで上昇してしまう。これに対して、下流側においては殆ど温度変化せず、また、上昇したとしても上流側に比べて僅かな温度上昇（例えば１００℃）に留まる。

そして、このような短時間の間に触媒コンバータ１００の上流側と下流側とで急激且つ著しい温度差が生じると、その温度差の境界部分において大きな熱応力が発生し、熱ひずみによる触媒割れが起きてしまう、という不都合があった。特に、この触媒割れはセラミックスからなる触媒において顕著に表れる。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、触媒コンバータの触媒割れの発生を回避し得る２次空気供給装置の制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、内燃機関の排気通路上に設けた触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側へ２次空気の供給を行う２次空気供給装置に対して、前記２次空気の供給又は停止の指示を行う２次空気供給装置の制御装置において、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側と下流側の温度差を測定又は推定する温度差測定手段又は温度差推定手段と、前記温度差が所定の閾値を超えている場合に、供給中の２次空気の供給停止指令又はその供給量の減少指令を前記２次空気供給装置に対して行う２次空気供給量調節手段とを設けている。

また、上記目的を達成する為、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の２次空気供給装置の制御装置において、前記温度差測定手段は、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側と下流側とに夫々設けた温度センサからの温度情報の差分を算出して前記温度差を求める機能を有している。

また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の２次空気供給装置の制御装置において、前記温度差推定手段は、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側の温度を、前記内燃機関に吸入された空気量の積算値から推定する機能を有している。

また、上記目的を達成する為、請求項４記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の２次空気供給装置の制御装置において、前記温度差推定手段は、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する下流側の温度を、前記内燃機関に吸入された空気の温度又は当該内燃機関の冷却水の温度から推定する機能を有している。

本発明に係る２次空気供給装置の制御装置は、触媒コンバータの上流側と下流側の温度差を求め、この温度差が所定の閾値を超えたときに２次空気の供給を停止又はその供給量の減少を行わせる。これが為、それ以上温度差が拡がらなくなるので、触媒コンバータの触媒割れの発生を防ぐことができる。また、２次空気の供給を停止させずにその供給量を減少させた場合には、触媒コンバータの触媒割れの発生を防ぎつつ、触媒コンバータの活性化の促進も図ることができる。

ここで、触媒コンバータの上流側と下流側の夫々の温度は、その上流側と下流側に夫々配置した温度センサから測定してもよいが、上流側の温度を内燃機関の吸入空気量の積算値から推定し、また、下流側の温度を内燃機関の吸入空気の温度又は当該内燃機関の冷却水の温度から推定することで、何れか一方又は双方の温度センサが不要になり、部品点数の低減による原価低減効果を得ることができる。

以下に、本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例１を図１〜図５に基づいて説明する。

図１の符号１は内燃機関を示し、この内燃機関１には、燃焼に要する空気を供給する為の吸気通路２と、燃焼後の排気ガスを排気する為の排気通路３とが設けられている。

先ず、吸気通路２には、図１に示す吸気マニホルド２１等からなる吸気管と、エアクリーナ（図示略）通過後の吸入空気量を検出して吸入空気量信号を出力するエアフローメータ２２と、スロットルバルブ２３の開度を検出してスロットル開度信号を出力するスロットル開度センサ２４と、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射装置２５とが設けられている。

続いて、排気通路３には、図１に示す排気マニホルド３１等からなる排気管と、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有害物質を酸化，還元させる三元触媒等からなる触媒コンバータ３２と、消音装置３３とが設けられている。また、この排気通路３における触媒コンバータ３２の排気ガス導入口近傍には、触媒コンバータ３２に流入する前の排気ガス中の空気／燃料比（Ａ／Ｆ比）を検出するＡ／Ｆセンサ（又は排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ）３４が設けられており、その排気ガス排出口近傍には、触媒コンバータ３２を通過した後の排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３５が設けられている。

ここで、本実施例１にあっては、触媒コンバータ３２における排気ガスの流れに対する上流側と下流側に二つの温度センサ３６，３７が配備されており、その上流側の温度センサ３６により検出された触媒コンバータ３２の上流側の温度と、下流側の温度センサ３７により検出された触媒コンバータ３２の下流側の温度とを用いて、後述する如く２次空気供給装置４の２次空気供給制御を行う。

上記上流側の温度センサ３６は触媒床温を直接的に測定し得るよう配置される。これに対して、上記下流側の温度センサ３７は、下流側の触媒床温と触媒通過後の排気ガスの温度差が殆ど無いことから、触媒床温を直接的に測定し得るように配置しても、触媒通過後の排気ガスの温度を測定するように配置してもよい。

更に、この内燃機関１には、機関始動直後等の冷間時における触媒コンバータ３２の活性化を図る為の２次空気供給装置４が設けられている。この２次空気供給装置４は、触媒コンバータ３２における排気ガスの流れに対する上流側の排気通路３内に２次空気を供給する為の２次空気供給管４１と、この２次空気供給管４１を介して２次空気を供給する２次空気供給ポンプ（エアポンプ）４２と、２次空気供給管４１の経路上で２次空気の供給有無や供給量を制御する２次空気制御弁４３とを有する。

尚、この２次空気供給装置４は、本実施例１の態様に限定するものではなく、２次空気を供給し得るものであれば、その２次空気供給管４１等の構成は如何なるものであってもよい。例えば、本実施例１にあっては２次空気を排気マニホルド３１に供給するよう２次空気供給管４１が配置されているが、必ずしもこれに限定するものではない。

ここで、上記エアフローメータ２２やスロットル開度センサ２４等の内燃機関１に設けられている各種センサは、その検出信号を図１に示す電子制御ユニット（ＥＣＵ）５に出力する。このＥＣＵ５は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。

本実施例１のＥＣＵ５は、図１に示す如く、スロットルバルブ２３の開度調整等、内燃機関１を制御する機関制御部５１を有する。また、このＥＣＵ５には、上記２次空気供給ポンプ４２の駆動／停止や上記２次空気制御弁４３の開閉を制御する機能も設けられている。即ち、このＥＣＵ５は、上記機関制御部５１と共に、２次空気供給装置４の制御部（以下、「２次空気供給制御部」という。）５２も備えており、この２次空気供給制御部５２が本発明に係る２次空気供給装置４の制御装置として機能する。

以下、本実施例１に係る２次空気供給装置４の制御装置（以下、「２次空気制御装置」という。）について詳述する。

この２次空気制御装置は、上述したが如く、上記ＥＣＵ５の２次空気供給制御部５２により２次空気の供給や停止に係る制御を行うものである。

この２次空気供給制御部５２には、機関始動直後等の冷間時に２次空気供給装置４を作動させる為の図１に示す周知の制御手段（以下、「２次空気供給制御手段」という。）５２ａが設けられている。

この２次空気供給制御手段５２ａは、例えば触媒コンバータ３２が所定の活性化温度以下である場合に、２次空気供給装置４を作動させて（具体的には、上記２次空気供給ポンプ４２を駆動させると共に上記２次空気制御弁４３を開かせて）２次空気を排気通路３内に供給すると共に、上記燃料噴射装置２の燃料噴射量を増加させる制御機能を有する。また、この２次空気供給制御手段５２ａは、その触媒コンバータ３２が活性化温度に達して設定温度になったとき又は所定時間が経過したときに、２次空気の供給を停止させると共に燃料の増量を停止させる制御機能を有する。

ここで、前述したが如く、２次空気が供給された際には、触媒コンバータ３２における排気ガスの流れに対する上流側と下流側とで著しい温度差が生じる場合がある。これが為、本実施例１にあっては、上記２次空気供給制御手段５２ａ以外に、図１に示す如く、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差を測定する温度差測定手段５２ｂと、その著しい温度差が発生した場合に２次空気供給装置４による２次空気の供給量を調節又は２次空気の供給を停止する２次空気供給量調節手段５２ｃとが上記２次空気供給制御部５２に設けられている。

先ず、本実施例１の温度差測定手段５２ｂは、２次空気の供給中に検出された上記各温度センサ３６，３７からの温度情報に基づいて、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴを算出する機能を有する。

また、本実施例１の２次空気供給量調節手段５２ｃは、求めた温度差が所定の閾値よりも大きければ、２次空気供給装置４による２次空気の供給を停止させる又はその供給量を減少させる機能を有する。

ここで、触媒コンバータ３２の長さが長いほど下流側の温度上昇が遅くなるので、触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する上流側と下流側の温度差ΔＴは、触媒コンバータ３２自体の長さが長いほど大きくなる。これが為、上記閾値は、触媒コンバータ３２の長さに応じて異なる値を設定しなければならない。しかしながら、触媒コンバータ３２の上流側の著しい温度上昇は、触媒コンバータ３２の長さに拘らずその上流側における所定の長さの間（多くの場合、触媒コンバータ３２の中間部分よりも上流側）で生じている。

そこで、著しい温度上昇が生じている上流側部分（上記所定の長さの間）の後端から所定の短い間隔を設けた下流側に上述した下流側の温度センサ３７を配置して、触媒コンバータ３２の長さに影響されること無く温度差ΔＴを求めることが好ましい。例えば、かかる場合の各温度センサ３６，３７は、２０ｍｍの間隔で配置される。また、上記の閾値は、そのような位置関係に配置された各温度センサ３６，３７からの検出信号に基づき触媒割れの生じる温度差ΔＴを実験等で求め、この温度差ΔＴに基づいて上記の閾値を定めることが好ましい。

次に、以上の如く構成された２次空気制御装置の処理動作について図２に示すフローチャート及び図３に示すタイムチャートを用いて説明する。

先ず、運転者が内燃機関１を始動させる（ステップＳＴ１）。続いて、２次空気制御装置は、ＥＣＵ５の２次空気供給制御手段５２ａにより、２次空気供給装置４を始動させるか否か（２次空気を供給するか否か）の判定を行う（ステップＳＴ２）。

この判定は、例えば、触媒コンバータ３２の上流側の温度センサ３６からＥＣＵ５に入力された検出信号を使用し、その検出された温度が触媒コンバータ３２の活性化温度以下であるか否かを判定することにより行うことができる。また、例えば、内燃機関１の冷却水の温度が所定温度よりも低いか否かによって判定することもできる。

ここで、上記ステップＳＴ２の判定によって２次空気の供給を要しないとの判定結果（触媒コンバータ３２が活性化温度に達している又は冷却水温が所定温度に達している）を得た場合には２次空気制御装置の処理を終了し、２次空気の供給を要するとの判定結果（触媒コンバータ３２が活性化温度以下である又は冷却水温が所定温度以下である）の場合、２次空気供給制御手段５２ａは、２次空気供給装置４を作動させて２次空気を排気通路３内に供給すると共に、燃料噴射装置２の燃料噴射量を増加させる（ステップＳＴ３，ＳＴ４）。

このように２次空気が供給されると、図３に示す如く、触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppが大幅に上昇していき、これにより触媒コンバータ３２の活性化が図られる。

続いて、この２次空気制御装置は、ＥＣＵ５の温度差測定手段５２ｂにより、ＥＣＵ５に入力された夫々の温度センサ３６，３７の検出信号に基づいて、触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppと下流側の温度Ｔ_lowとの差分を求め、その上流側と下流側の温度差ΔＴ（＝Ｔ_upp−Ｔ_low）を取得する（ステップＳＴ５）。

しかる後、この２次空気制御装置は、ＥＣＵ５の２次空気供給量調節手段５２ｃにより、その温度差ΔＴが予め設定してある閾値Ｂｓよりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ６）。

ここでの閾値Ｂｓは、２次空気の供給を停止させる為のものであり、それ以上の温度差が生じると触媒割れ発生の虞があるとして予め設定されたものである。尚、この閾値Ｂｓは、温度差ΔＴがこれを超えたからといって直ぐに触媒割れが起きないように余裕代を持たせることが好ましい。例えば、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴが４００℃になると触媒割れが生じる虞がある場合には、その温度差ΔＴが３００℃になったときに２次空気の供給を停止させる為に、閾値Ｂｓを３００℃に設定する。ここで、この閾値Ｂｓの設定値は、必ずしも本態様に限定するものではない。

上記ステップＳＴ６にて温度差ΔＴが閾値Ｂｓを超えているとの判定が為された場合、２次空気供給量調節手段５２ｃは、燃料噴射装置２に燃料噴射量の増量を停止させると共に、図３に示す如く２次空気供給装置４に対して２次空気の供給を停止させる（ステップＳＴ７，ＳＴ８）。これにより、ここでは、図３に示す如く触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppが低下し、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴが小さくなる。尚、図３における２次空気供給量，上流側の温度Ｔ_upp及び上流側と下流側の温度差ΔＴを示す図の破線は、２次空気を供給し続けた場合について表している。

また、上記ステップＳＴ６にて温度差ΔＴは閾値Ｂｓを超えていないとの判定が為された場合、次に、２次空気供給制御手段５２ａは、２次空気の供給停止条件であるか否かを判定する（ステップＳＴ９）。ここで、この２次空気の供給停止条件とは、例えば、触媒コンバータ３２が活性化し始める温度に達し、更に２次空気を供給し始めてから所定の時間が経過していれば、その２次空気の供給を停止させる等の条件である。

上記ステップＳＴ９にて２次空気の供給停止条件ではないとの判定が為された場合、この２次空気供給制御手段５２ａは、温度差測定手段５２ｂに処理を渡し、上記ステップＳＴ５の温度差測定処理に戻る。また、上記ステップＳＴ９にて２次空気の供給停止条件であるとの判定が為された場合、２次空気供給制御手段５２ａは、上記ステップＳＴ７，ＳＴ８に進み、燃料噴射量の増量を停止させると共に２次空気の供給を停止させる。

以上示した如く本実施例１の２次空気制御装置によれば、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴが閾値Ｂｓよりも大きくなった場合に２次空気の供給を停止することで、触媒コンバータ３２の上流側の温度がそれ以上上昇しなくなる又は低下するので、その上流側と下流側の温度差ΔＴがそれ以上拡がらなくなり、触媒コンバータ３２の触媒割れを防止することができる。

上記図２に示す処理においては、２次空気の供給を完全に停止させる場合について例示した。ここで、２次空気の供給を停止させた際に触媒コンバータ３２が活性化温度に達していれば、停止後の触媒コンバータ３２の浄化作用を維持することができる。しかしながら、活性化温度に達していない場合には、触媒コンバータ３２の所望の浄化作用を得る事ができず有害物質を大気中に排出することになる。

そこで、少なくとも触媒コンバータ３２が活性化温度に達する（前述した２次空気の供給停止条件になる）までは２次空気を供給し続けられるように、前述した閾値Ｂｓよりも低い値の閾値Ｂｒを設定する。この閾値Ｂｒは、前述したが如く閾値Ｂｓが３００℃に設定されていた場合、例えばこれよりも１００℃低い値（２００℃）に設定する。

以下、この閾値Ｂｒを用いた場合の２次空気制御装置の処理動作について図４に示すフローチャート及び図５に示すタイムチャートを用いて説明する。ここで、この図４に示すステップＳＴ１１〜ＳＴ１５までの処理は、前述した図２に示すステップＳＴ１〜ＳＴ５までの処理と同じである為、ここでの説明を省略する。これが為、上記閾値Ｂｓを用いた処理の説明における図３を図５と読み替える。

２次空気制御装置は、ステップＳＴ１５にて触媒コンバータ３２における排気ガスの上流側と下流側の温度差ΔＴを求めた後、ＥＣＵ５の２次空気供給量調節手段５２ｃにより、その温度差ΔＴが予め設定してある閾値Ｂｒよりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。

ここで、温度差ΔＴは閾値Ｂｓを超えていないとの判定が為された場合は、後述するステップＳＴ１９に進み、温度差ΔＴが閾値Ｂｒを超えているとの判定が為された場合、２次空気供給量調節手段５２ｃは、燃料噴射装置２に燃料噴射量の増加量を減少させると共に、図５に示す如く２次空気供給装置４に対して２次空気の供給量を減少させる（ステップＳＴ１７，ＳＴ１８）。これにより、ここでは、図５に示す如く触媒コンバータ３２の上流側の温度が低下し、図５に示す如く触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴが小さくなる。

しかる後、２次空気供給制御手段５２ａは、前述した図２のステップＳＴ９と同様に２次空気の供給停止条件であるか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。ここで、２次空気の供給停止条件であるとの判定が為された場合、２次空気供給制御手段５２ａは、燃料噴射装置２に燃料噴射量の増量を停止させると共に、２次空気供給装置４に対して２次空気の供給を停止させる（ステップＳＴ２０，ＳＴ２１）。また、２次空気の供給停止条件ではないとの判定が為された場合、この２次空気供給制御手段５２ａは、温度差測定手段５２ｂに処理を渡し、上記ステップＳＴ１５の温度差測定処理に戻る。

このように、閾値Ｂｒよりも触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴが大きくなった場合に２次空気の供給量を減らすことによって、触媒コンバータ３２の上流側の温度がそれ以上上昇しなくなる又は低下するので、その上流側と下流側の温度差ΔＴがそれ以上拡がらなくなり、触媒コンバータ３２の触媒割れを防止することができる。更に、この場合、その閾値Ｂｒを前述した閾値Ｂｓよりも低い値に設定しているので、供給量は減っているが２次空気を供給し続けることができ、これが為、触媒割れを防止しつつ排気ガスの浄化の促進が可能となる。

尚、ここでは、図４及び図５に示す如く、減少させた２次空気の供給量を維持する，又は再び温度差ΔＴが大きくなると更に供給量を減少させるものとして例示しているが、２次空気の供給量の減少により触媒コンバータ３２が活性化温度にまで達し難い又は活性化温度に達するまで多くの時間を要する等の状況が生じた場合には、再度２次空気の供給量を増量させてもよい。ここで、かかる場合には、燃料噴射量も再び増量させる。

次に、本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例２を図６〜図９に基づいて説明する。

本実施例２の２次空気供給装置は、前述した実施例１に対して以下の点が異なる。

前述した実施例１においては、触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する上流側と下流側に夫々設けた温度センサ３６，３７を用いて、その上流側と下流側の温度差ΔＴを測定して求めたが、本実施例２にあっては、上流側の温度Ｔ_uppを内燃機関１への吸入空気量から推定し、この推定した温度Ｔ_uppを用いて温度差ΔＴの推定を行う。これが為、本実施例２のＥＣＵ５には、実施例１の温度差測定手段５２ｂに替えて、図６に示す温度差推定手段５２ｄが設けられている点が実施例１と異なる。このことから、本実施例２にあっては、上流側の温度センサ３６は設けずともよい。以下に、上記温度差推定手段５２ｄについて説明する。

実施例１においても説明したように、２次空気を供給する際には燃料噴射量も増加させている。内燃機関１においては、燃料噴射量が増加されると内燃機関１における燃焼エネルギも増大し、内燃機関１の排気ポートから排出される排気ガスの温度が上昇する。２次空気供給装置４は、かかる特性を利用して冷間時における触媒コンバータ３２の温度（特に上流側の温度）を早期に上昇させ、触媒コンバータ３２の活性化を図っている。

ここで、内燃機関１においては燃料噴射量に応じて吸入空気量Ｇａが定められ、この吸入空気量Ｇａと内燃機関１の排気温度とは相関関係にある。従って、その吸入空気量Ｇａの積算値によって触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppを推定することができる。

そこで、本実施例２にあっては、先ず、ＥＣＵ５に、吸入空気量Ｇａの積算値と触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppとの関係を実験結果等から定めたマップを用意する。そして、このＥＣＵ５の上記温度差推定手段５２ｄに、エアフローメータ２２からの検出信号に基づいて吸入空気量Ｇａの積算値を算出し、この吸入空気量Ｇａの積算値と上記マップとの比較により触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppを推定する機能を設ける。このように、本実施例２にあっては、この温度差推定手段５２ｄによって触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppを推定する。尚、吸入空気量Ｇａは、スロットル開度センサ２４のスロットル開度信号等の他の手段を用いて取得してもよい。

また、この温度差推定手段５２ｄには、推定した触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppと温度センサ３７の検出信号から得た下流側の温度Ｔ_lowとの差分を求めることで、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴを推定する機能も設けられている。

次に、以上の如く構成された本実施例２の２次空気制御装置の処理動作について説明する。

ここで、本実施例２の２次空気制御装置の処理動作は、温度差ΔＴを得る為の処理を除き前述した実施例１の図２及び図４のフローチャートに示す処理と同様にして行われる。これが為、ここでは、その同様の処理動作の説明については省略し、本実施例２において温度差ΔＴを得る為の処理（図２に示すステップＳＴ５及び図４に示すステップＳＴ１５の処理）についてのみ説明する。

尚、２次空気の供給を停止させる為の閾値Ｂｓを用いた図２の処理動作の説明においては、実施例１の説明における図３を図８と読み替える。また、図２のステップＳＴ５又は図４のステップＳＴ１５の「温度差測定」を「温度差推定」と読み替える。

本実施例２の２次空気制御装置は、ステップＳＴ３，ＳＴ４（又はステップＳＴ１３，ＳＴ１４）にて２次空気の供給及び燃料噴射量の増加が行われると、ＥＣＵ５の温度差推定手段５２ｄにより、触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する上流側と下流側の温度差ΔＴを推定する（ステップＳＴ５（又はステップＳＴ１５））。

具体的にその温度差推定手段５２ｄは、図７のフローチャートに示す如く、先ずエアフローメータ２２からの検出信号に基づいて吸入空気量Ｇａの積算値を算出する（ステップＳＴ５Ａ）。

そして、この温度差推定手段５２ｄは、ＥＣＵ５のバックアップＲＡＭから前述したマップを読み込み（ステップＳＴ５Ｂ）、算出した吸入空気量Ｇａの積算値とマップから触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppの情報を推定し（ステップＳＴ５Ｃ）、この上流側の温度Ｔ_uppと温度センサ３７の検出信号から得た下流側の温度Ｔ_lowとの差分を求め、その上流側と下流側の温度差ΔＴ（＝Ｔ_upp−Ｔ_low）を推定する（ステップＳＴ５Ｄ）。

以降、上記の如く推定された温度差ΔＴを用いて実施例１と同様の処理が行われる。

ここで、本実施例２にあっても、推定された温度差ΔＴが閾値Ｂｓ又は閾値Ｂｒよりも大きければ、２次空気の供給の停止又はその供給量の減少が行われるので、実施例１における触媒割れが生じない等の同様の効果を奏することができる。また、この本実施例２の２次空気制御装置によれば、触媒コンバータ３２の上流側の温度センサ３６が不要になるので、部品点数の低減が図れ、更に、これにより原価の低減効果をも得ることができる。

尚、上述した各実施例１，２の２次空気供給装置は、上流側の温度Ｔ_uppは上昇するが下流側の温度Ｔ_lowが殆ど上昇しない場合、上流側の温度Ｔ_uppが上昇すると共に下流側の温度Ｔ_lowも上昇する場合のどちらであっても、その温度差ΔＴが閾値Ｂｓ，Ｂｒを超えていれば上述した２次空気の供給量の制御を行うものとする。

次に、本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例３を図１０及び図１１に基づいて説明する。

本実施例３の２次空気供給装置は、前述した実施例２に対して以下の点が異なる。

前述した実施例２においては、触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する下流側の温度Ｔ_lowを温度センサ３７で検出している。ここで、本発明に係る２次空気供給装置は、内燃機関１の始動直後の冷間時における２次空気の供給制御を行うものであり、かかる冷間時での内燃機関１の吸入空気の温度（以下、「吸気温」という。）又は冷却水の温度（以下、「冷却水温」という。）と触媒コンバータ３２の下流側の温度Ｔ_lowとは略同一である。これが為、本実施例３にあっては、その下流側の温度Ｔ_lowを内燃機関１の吸気温又は冷却水温から推定し、この温度Ｔ_lowを用いて温度差ΔＴの推定を行う。このことから、本実施例３にあっては、上流側の温度センサ３６だけでなく、下流側の温度センサ３７も設けずともよい。

このようなことから、本実施例３のＥＣＵ５には、実施例２の温度差推定手段５２ｄに替えて、図１０に示す温度差推定手段５２ｅが設けられている。この温度差推定手段５２ｅは、前述した実施例２の温度差推定手段５２ｄが有する触媒コンバータ３２の上流側温度推定機能と、取得した吸気温又は冷却水温を触媒コンバータ３２の下流側の温度Ｔ_lowと推定する機能と、推定した触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppと下流側の温度Ｔ_lowとの差分を求めることで、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴを推定する機能とが設けられている。

ここで、本実施例３にあっては、吸気温の情報をエアフローメータ２２に設けた吸気温センサから取得し、冷却水温の情報を内燃機関１に設けた図１０に示す水温センサ１１から取得する。

次に、以上の如く構成された本実施例３の２次空気制御装置の処理動作について説明する。

ここで、本実施例３の２次空気制御装置の処理動作は、温度差ΔＴを得る為の処理を除き前述した実施例２の説明にて用いた図２及び図４のフローチャートに示す処理と同様にして行われる。これが為、ここでは、その同様の処理動作の説明については省略し、本実施例３において温度差ΔＴを得る為の処理（図２に示すステップＳＴ５及び図４に示すステップＳＴ１５の処理）についてのみ説明する。

本実施例３の２次空気制御装置は、ステップＳＴ３，ＳＴ４（又はステップＳＴ１３，ＳＴ１４）にて２次空気の供給及び燃料噴射量の増加が行われると、ＥＣＵ５の温度差推定手段５２ｅにより、触媒コンバータ３２の排気ガスの流れに対する上流側と下流側の温度差ΔＴを推定する（ステップＳＴ５（又はステップＳＴ１５））。

具体的にその温度差推定手段５２ｅは、図１１のフローチャートに示す如く、先ずエアフローメータ２２からの検出信号に基づいて吸入空気量Ｇａの積算値を算出する（ステップＳＴ１５Ａ）。そして、この温度差推定手段５２ｅは、ＥＣＵ５のバックアップＲＡＭから前述したマップを読み込み（ステップＳＴ１５Ｂ）、算出した吸入空気量Ｇａの積算値とマップから触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppの情報を推定する（ステップＳＴ１５Ｃ）。

続いて、この温度差推定手段５２ｅは、ＥＣＵ５に入力されたエアフローメータ２２の吸気温センサからの吸気温の情報（又は水温センサ１１からの冷却水温の情報）を触媒コンバータ３２の下流側の温度Ｔ_lowと推定する（ステップＳＴ１５Ｄ）。

しかる後、この温度差推定手段５２ｅは、推定した夫々の温度Ｔ_upp，Ｔ_lowの差分を求め、触媒コンバータ３２の上流側と下流側の温度差ΔＴ（＝Ｔ_upp−Ｔ_low）を推定する（ステップＳＴ１５Ｅ）。

以降、上記の如く推定された温度差ΔＴを用いて実施例２と同様の処理が行われる。

ここで、本実施例３にあっても、推定された温度差ΔＴが閾値Ｂｓ又は閾値Ｂｒよりも大きければ、２次空気の供給の停止又はその供給量の減少が行われるので、実施例１，２における触媒割れが生じない等の同様の効果を奏することができる。また、この本実施例３の２次空気制御装置によれば、実施例２と比して、触媒コンバータ３２の上流側の温度センサ３６だけでなく、その下流側の温度センサ３７も不要になるので、部品点数を更に低減させることができ、これにより更なる原価の低減効果を得ることができる。尚、一般に、内燃機関１には吸気温センサや水温センサ１１が既に具備されているので、かかる効果を減ずることはない。

尚、本実施例３における下流側の温度Ｔ_lowの推定手法は、前述した実施例１に適用してもよい。即ち、触媒コンバータ３２の上流側の温度Ｔ_uppを温度センサ３６で取得し、その下流側の温度Ｔ_lowを本実施例３の如く吸気温から推定するものであってもよく、かかる場合にあっても、触媒割れの抑制や原価低減の効果を奏することができる。

以上のように、本発明に係る２次空気供給装置の制御装置は、２次空気が供給された際の触媒コンバータの温度制御に有用であり、特に、その触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側と下流側で著しい温度差が生じた場合の触媒割れの抑制に適している。

本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例１の構成を示すブロック図である。 実施例１の２次空気供給装置の制御装置の処理動作を説明するフローチャートであって、閾値Ｂｓを用いた場合について説明するものある。 図２に示す処理動作に関するタイムチャートである。 実施例１の２次空気供給装置の制御装置の処理動作を説明するフローチャートであって、閾値Ｂｒを用いた場合について説明するものある。 図４に示す処理動作に関するタイムチャートである。 本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例２の構成を示すブロック図である。 実施例２の２次空気供給装置の制御装置における温度差推定処理を説明するフローチャートである。 閾値Ｂｓを用いた実施例２の処理動作に関するタイムチャートである。 閾値Ｂｒを用いた実施例２の処理動作に関するタイムチャートである。 本発明に係る２次空気供給装置の制御装置の実施例３の構成を示すブロック図である。 実施例３の２次空気供給装置の制御装置における温度差推定処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 排気通路
４ ２次空気供給装置
５ ＥＣＵ
１１ 水温センサ
２２ エアフローメータ
３２ 触媒コンバータ
３６，３７ 温度センサ
４１ ２次空気供給管
４２ ２次空気供給ポンプ
４３ ２次空気制御弁
５２ ２次空気供給制御部
５２ａ ２次空気供給制御手段
５２ｂ 温度差測定手段
５２ｃ ２次空気供給量調節手段
５２ｄ，５２ｅ 温度差推定手段

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路上に設けた触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側へ２次空気の供給を行う２次空気供給装置に対して、前記２次空気の供給又は停止の指示を行う２次空気供給装置の制御装置であって、
   前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側と下流側の温度差を測定又は推定する温度差測定手段又は温度差推定手段と、前記温度差が所定の閾値を超えている場合に、供給中の２次空気の供給停止指令又はその供給量の減少指令を前記２次空気供給装置に対して行う２次空気供給量調節手段と、を設けたことを特徴とする２次空気供給装置の制御装置。
2. 前記温度差測定手段は、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側と下流側とに夫々設けた温度センサからの温度情報の差分を算出して前記温度差を求める機能を有することを特徴とした請求項１記載の２次空気供給装置の制御装置。
3. 前記温度差推定手段は、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する上流側の温度を、前記内燃機関に吸入された空気量の積算値から推定する機能を有することを特徴とした請求項１記載の２次空気供給装置の制御装置。
4. 前記温度差推定手段は、前記触媒コンバータの排気ガスの流れに対する下流側の温度を、前記内燃機関に吸入された空気の温度又は当該内燃機関の冷却水の温度から推定する機能を有することを特徴とした請求項１又は３に記載の２次空気供給装置の制御装置。

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