JP2007198297A

JP2007198297A - 排気バイパス装置及び排気バイパス装置の制御方法

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Publication number: JP2007198297A
Application number: JP2006019106A
Authority: JP
Inventors: Isamu Nakada; 勇中田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: JP4677913B2

Abstract

【課題】より確実に浄化手段の熱劣化を抑制すること。
【解決手段】第１触媒３１が設けられる主通路２１にバイパス通路２５を接続し、バイパス通路２５にはバイパスバルブ４０を設ける。また、第１触媒３１には、床温を検出する床温検出センサ５１を設け、排気管１０には、排気ガスの温度であるガス温を検出するガス温検出センサ５２を設ける。内燃機関１の運転時には、床温検出センサ５１とＥＣＵ６０の床温取得部６２とで第１触媒３１の床温を取得し、ガス温検出センサ５２とＥＣＵ６０のガス温取得部６３とでガス温を取得し、バイパスバルブ４０が開いている際に、ＥＣＵ６０のガス温比較部６５でガス温と床温とを比較する。この比較により、ガス温が床温よりも低い場合には、バイパスバルブ４０を閉じ、床温よりも温度が低い排気ガスを第１触媒３１に流す。この結果、より確実に浄化手段である触媒３０の熱劣化を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気バイパス装置及び排気バイパス装置の制御方法に関するものである。特に、この発明は、触媒の損傷を抑制できる排気バイパス装置及び排気バイパス装置の制御方法に関するものである。

従来の内燃機関では、排気ガスの通路中に、排気ガスの浄化手段である触媒を２つ設け、排気温度に応じて２つの触媒を使い分けているものがある。この場合、排気ガスの通路に主通路とバイパス通路とを設け、一方の触媒は主通路に設ける。また、他方の触媒は、排気ガスの通路においてバイパス通路が設けられている部分よりも下流側に設ける。さらに、主通路とバイパス通路との分岐部には切替えバルブを設け、内燃機関の運転状況に応じて切替えバルブを切り替えることにより、排気ガスを主通路またはバイパス通路のいずれかを通すことができる。

これにより、運転状況に応じて、主通路に設けられる触媒の通過や不通過を切り替えることができ、具体的には、主通路に設けられる触媒は内燃機関に近いことにより温度が上昇し易くなっているため、内燃機関が低回転・低負荷で運転している場合には、主通路に設けられる触媒を通過させる。また、内燃機関が高回転・高負荷で運転している場合には、主通路に設けられる触媒は温度が高くなり過ぎる虞があるため、切替えバルブを切り替えて排気ガスはバイパス通路を通し、主通路内の触媒を通らないようにし、バイパス通路の下流側に位置する触媒のみを通過するようにする。この結果、触媒による排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。

しかし、内燃機関の運転中には、内燃機関は失火する場合があり、この場合、内燃機関から排出される未燃ＨＣやＣＯが、主通路に設けられる触媒に到達する虞がある。これらの未燃ＨＣ、ＣＯが主通路に設けられる触媒に到達した場合、この触媒の温度が低い場合には酸化反応を起こすことなく未燃ＨＣ、ＣＯは触媒の下流に流れるが、触媒の温度が高い場合には酸化反応を起こす虞がある。このように酸化反応が起きた場合、反応熱によって触媒の温度は激しく上昇し、熱劣化が生じる虞がある。このため、従来の排気バイパス装置では、切替バルブの切り替えの判断基準として、内燃機関運転時の失火も含めているものがある。例えば、特許文献１に記載の排気バイパス装置では、排気温度の領域によって、その領域で失火した場合の触媒の温度上昇を許容できるかを判定し、許容できる温度よりも高い場合には、切替えバルブを切り替えて排気ガスをバイパス通路に流している。これにより、内燃機関の失火に伴う、主通路内の触媒の過剰な発熱を抑制することができる。

特開平９−２５６８４１号公報

このように、これらの従来の排気バイパス装置では、主通路内の触媒の温度が高くなり過ぎる虞がある場合には、切替えバルブを切り替えてバイパス通路に排気ガスを流すことにより、主通路内の触媒の温度が上昇しないようにしている。これにより、この触媒は、流れが停止した状態の周囲の排気ガスに放熱することにより、温度が低下する。しかし、この場合、触媒からの放熱は緩やかであるため、触媒の温度は低下し難くなっている。このため、触媒の温度が高温で維持される虞があり、熱劣化が増加する虞があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制できる排気バイパス装置及び排気バイパス装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る排気バイパス装置は、内側に内燃機関の排気ガスが流れる第１通路と、両端で前記第１通路に接続される第２通路と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉する開閉手段と、前記第１通路内に配設されると共に前記排気ガスを浄化する浄化手段と、前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段と、前記開閉手段に接続されていると共に、前記床温検出手段で検出した前記床温が所定の温度よりも高い場合には前記第２通路内を開き、前記排気ガスの温度が前記床温よりも低い場合には前記第２通路内を閉じるように前記開閉手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、排気ガスの温度が、浄化手段の温度である床温よりも低い場合には、開閉手段で第２通路内を閉じている。これにより排気ガスは、浄化手段が設けられている第１通路内に流れる。この排気ガスは、温度が浄化手段の温度よりも低いため、この排気ガスが浄化手段を通過することにより、浄化手段の熱は排気ガスに放熱されて浄化手段の温度は急激に低下する。この結果、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置は、前記第１通路及び前記第２通路の少なくともいずれか一方には、前記排気ガスの温度を検出するガス温検出手段が設けられており、前記制御手段は、前記ガス温検出手段で検出した前記排気ガスの温度が前記床温よりも低い場合には前記第２通路内を閉じるように前記開閉手段を作動させることを特徴とする。

この発明では、第１通路または第２通路にガス温検出手段を設け、床温と比較する排気ガスの温度を、ガス温検出手段で直接検出している。このため、排気ガスの温度を、より正確に検出することができ、床温と排気ガスの温度とを、より正確に比較することができる。この結果、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置は、内側に内燃機関の排気ガスが流れる第１通路と、両端で前記第１通路に接続される第２通路と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉する開閉手段と、前記第１通路内に配設されると共に前記排気ガスを浄化する浄化手段と、前記内燃機関運転時の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記開閉手段に接続されていると共に、前記運転状態検出手段で検出した前記運転状態を前記開閉手段の開閉の基準となる開閉基準と比較し、比較した結果に基づいて前記開閉手段を開閉させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、運転状態検出手段で内燃機関運転時の運転状態を検出し、検出した運転状態を、開閉基準と比較している。この運転状態は内燃機関の他の制御でも用いる場合があり、運転状態検出手段は、予め内燃機関を搭載する車両等に備えられている場合がある。このため、運転状態検出手段で検出した運転状態と開閉基準とを比較することにより、排気ガスの温度を検出する必要がなくなる。従って、開閉手段の開閉の判断をする際に、予め備えられている運転状態検出手段での検出結果を用いて、より確実に、且つ、容易に判断することができる。この結果、より確実に、且つ、容易に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置は、前記運転状態検出手段は、前記運転状態として前記内燃機関運転時の回転数及び負荷を検出することを特徴とする。

この発明では、内燃機関運転時の運転状態として、内燃機関運転時の回転数と負荷を検出している。このように、内燃機関運転時の回転数と負荷を検出することにより、より正確に内燃機関の運転状態を検出して開閉基準と比較することができるので、運転状態に対して、より正確に開閉手段の開閉の判断を行なうことができる。この結果、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置は、内側に内燃機関の排気ガスが流れる第１通路と、両端で前記第１通路に接続される第２通路と、前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉する開閉手段と、前記第１通路内に配設されると共に前記排気ガスを浄化する浄化手段と、前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段と、前記開閉手段に接続されていると共に、前記床温検出手段で検出した前記床温が所定の温度よりも高い場合には前記第２通路内を開き、前記第２通路内を開いた後、所定時間経過後に前記第２通路内を閉じるように前記開閉手段を作動させ、さらに前記第２通路内を閉じた後、前記床温が上昇した場合には前記開閉手段を開き、前記床温が低下した場合には前記開閉手段が閉じた状態を維持するように前記開閉手段を作動させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、床温が所定温度よりも高い場合に開閉手段を作動させて第２通路内を開いた後、所定時間経過後に第２通路内を閉じ、この状態で床温が上昇した場合には第２通路内を開き、床温が低下した場合には第２通路内を閉じた状態を維持している。つまり、第２通路内を閉じた場合は、排気ガスが第１通路内を流れて第１通路内の浄化手段を通過することになるので、この状態で床温が上昇した場合には、排気ガスの温度は床温よりも高いことになり、床温が低下した場合には、排気ガスの温度は床温よりも低いことになる。このため、第２通路内を閉じた際に床温が低下した場合には、その状態を維持することにより、浄化手段の温度を低下させることができる。また、このように、第２通路内を弁閉時間ごとに閉じ、その状態の床温の変化を検出することにより、排気ガスの温度を検出する手段を用いることなく、排気ガスの温度が床温よりも低い場合に排気ガスが浄化手段を通過するようにすることができる。この結果、より確実に、且つ、容易に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置の制御方法は、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の温度である床温を取得する手順と、前記床温が所定の温度よりも高い場合に、前記浄化手段が設けられる通路である第１通路に両端で接続される第２通路に配設されると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段を開ける手順と、前記排気ガスの温度を取得する手順と、前記排気ガスの温度が前記床温よりも高い場合に、前記開閉手段を開け続ける手順と、前記排気ガスの温度が前記床温よりも低い場合に、前記開閉手段を閉じる手順と、を含むことを特徴とする。

この発明では、排気ガスの温度が、浄化手段の温度である床温よりも高い場合には、第２通路に設けられた開閉手段を開ける。これにより、排気ガスは第２通路内に流れ、浄化手段が設けられた第１通路には流れなくなるので、排気ガスは浄化手段には流れなくなる。従って、高温の排気ガスが浄化手段に流れることを抑制できる。また、この状態で、排気ガスの温度が床温よりも低い場合には、開閉手段を閉じている。この場合、排気ガスは、浄化手段が設けられている第１通路内に流れ、浄化手段を通過する。これにより、浄化手段の熱は排気ガスに放熱されて浄化手段は温度が急激に低下する。この結果、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置の制御方法は、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の温度である床温を取得する手順と、前記床温が所定の温度よりも高い場合に、前記浄化手段が設けられる通路である第１通路に両端で接続される第２通路に配設されると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段を開ける手順と、前記内燃機関の運転状態を取得する手順と、前記運転状態を、前記開閉手段の開閉の基準となる開閉基準と比較する手順と、前記運転状態が前記開閉基準に対して前記開閉手段を閉じる領域にある場合に前記開閉手段を閉じる手順と、前記運転状態が前記開閉基準に対して前記開閉手段を開ける領域にある場合に前記開閉手段を開け続ける手順と、を含むことを特徴とする。

この発明では、内燃機関の運転状態を取得し、この運転状態と、開閉手段の開閉の基準となる開閉基準とを比較し、運転状態が開閉手段を閉じる領域にある場合には、第２通路に設けられた開閉手段を閉じている。このように、運転状態と開閉基準とを比較し、運転状態によって開閉手段を開く領域と閉じる領域とを設定することにより、排気ガスの温度を検出することなく、必要に応じて第２通路に設けられた開閉手段を閉じることができる。これにより、開閉手段を閉じる領域を、排気ガスの温度が低くなる領域にした場合には、排気ガスの温度が低くなった場合に開閉手段を閉じ、排気ガスを第１通路に流すことができる。これにより、温度の低い排気ガスを浄化手段に流すことができので、浄化手段の熱は排気ガスに放熱し易くなり、浄化手段の温度を、より確実に低下させることができる。この結果、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

また、この発明に係る排気バイパス装置の制御方法は、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の温度である床温を取得する手順と、前記床温が所定の温度よりも高い場合に、前記浄化手段が設けられる通路である第１通路に両端で接続される第２通路に配設される共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段を開ける手順と、所定時間経過後に前記開閉手段を閉じる手順と、前記開閉手段が閉じた状態における前記床温を取得する手順と、前記床温が上昇した場合に前記開閉手段を開ける手順と、前記床温が低下した場合には前記開閉手段が閉じた状態を維持する手順と、を含むことを特徴とする。

この発明では、排気ガスの温度が、浄化手段の温度である床温よりも高い場合には、第２通路に設けられた開閉手段を開け、その後、所定時間経過後に開閉手段を閉じて、この状態での床温を取得している。そして、この取得した床温が上昇した場合には開閉手段を開け、低下した場合には、開閉手段が閉じた状態を維持している。開閉手段を閉じ、排気ガスが第１通路を流れた状態で床温が低下するのは、排気ガスの温度が床温よりも低い場合であり、この状態で開閉手段が閉じた状態を維持することにより、より確実に床温よりも温度が低い排気ガスを浄化手段に流すことができる。これにより、浄化手段の熱は排気ガスに放熱されるので、浄化手段は温度が急激に低下する。この結果、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる。

本発明に係る排気バイパス装置は、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる、という効果を奏する。また、本発明に係る排気バイパス装置の制御方法は、より確実に浄化手段の熱劣化を抑制することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係る排気バイパス装置及び排気バイパス装置の制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１は、内部に燃焼室５が形成されたシリンダヘッド２とシリンダブロック３とを有しており、シリンダブロック３内には当該シリンダブロック３内を往復運動可能に設けられたピストン４が配設されている。また、燃焼室５はピストン４の上死点側に位置しており、当該燃焼室５には吸気管９と排気管１０とが接続されている。このうち、吸気管９と燃焼室５との接続部分には、吸気バルブ１１が設けられており、排気管１０と燃焼室５との接続部分には、排気バルブ１２が設けられている。また、シリンダブロック３における燃焼室５が設けられている側の反対側には、クランク室６が設けられており、クランク室６には、クランクシャフト７が内設されている。ピストン４はコネクティングロッド８によってクランクシャフト７に接続されており、ピストン４の往復運動は、クランクシャフト７によって回転運動として出力可能になっている。

また、排気管１０は排気バイパス装置１５の一部を構成しており、当該排気管１０は、内側に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第１通路である主通路２１と、同様に内燃機関１運転時の排気ガスが流れる第２通路であるバイパス通路２５とを有している。これらの主通路２１とバイパス通路２５とは、排気管１０が、内燃機関１から排気ガスの下流方向に向かった所定の位置で分岐しており、分岐した後さらに接続されている。詳しくは、バイパス通路２５は、その両端部が主通路２１に接続されており、両端部のうち、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの上流側に位置する端部が上流側接続部２６となり、主通路２１内を流れる排気ガスの流れの下流側に位置する端部が下流側接続部２７となり、上流側接続部２６と下流側接続部２７とで主通路２１に接続されている。

換言すると、バイパス通路２５において主通路２１に接続される部分である上流側接続部２６と下流側接続部２７とは、主通路２１の形成方向、或いは主通路２１内を流れる排気ガスの流れの方向において、上流側接続部２６は下流側接続部２７よりも内燃機関１寄りに位置し、下流側接続部２７は上流側接続部２６よりも内燃機関１から離れた部分に位置している。

また、バイパス通路２５には、開閉手段であるバイパスバルブ４０が設けられている。このバイパスバルブ４０は、バイパス通路２５内に設けられており、また、上流側接続部２６と主通路２１との接続部分よりも排気ガスの流れ方向における下流側で、且つ、下流側接続部２７と主通路２１との接続部分よりも排気ガスの流れ方向における上流側に設けられている。また、このバイパスバルブ４０には、内圧を変化させることにより作動するアクチュエータ４１が接続されており、バイパスバルブ４０は、このアクチュエータ４１によって作動可能になっている。また、バイパスバルブ４０は、このようにアクチュエータ４１によって作動することによりバイパス通路２５内を開閉可能に設けられている。

このようにバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１には、内側に空気が通るチューブである制御チューブ４６が接続されており、さらに、この制御チューブ４６においてアクチュエータ４１に接続されている側に位置する端部の反対側の端部には、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）４２が接続されている。このＶＳＶ４２には、さらに２つのチューブが接続されており、一方のチューブは大気圧チューブ４７となっており、他方のチューブは負圧チューブ４８となっている。ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と大気圧チューブ４７とを連通する、または、制御チューブ４６と負圧チューブ４８とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。

また、負圧チューブ４８が設けられている側の経路には、負圧タンク４３及びチェック弁４４が設けられており、ＶＳＶ４２からみて、負圧タンク４３、チェック弁４４の順に設けられている。このように設けられるＶＳＶ４２と負圧タンク４３とは、ＶＳＶ４２に接続されている負圧チューブ４８によって接続されている。また、負圧タンク４３とチェック弁４４との間にも負圧チューブ４８が設けられており、負圧タンク４３とチェック弁４４とは、この負圧チューブ４８によって接続されている。このうち、負圧タンク４３は、内側の空気圧が、大気圧よりも低い状態を維持できるように設けられている。

また、チェック弁４４には、負圧タンク４３に接続される負圧チューブ４８とは異なる、別の負圧チューブ４８が接続されており、この負圧チューブ４８における、チェック弁４４に接続されている側に位置する端部の反対側の端部は、直接、或いは間接的に、前記吸気管９に接続されている。また、このチェック弁４４は、空気が負圧タンク４３側から吸気管９の方向にのみ流れることができるように設けられている。

前記排気管１０内には、内側に排気ガスを浄化する浄化手段である触媒３０が設けられており、このうち、前記主通路２１には、内側に排気ガスを浄化する触媒３０のうち第１触媒３１が設けられている。詳しくは、第１触媒３１は、主通路２１の形成方向において上流側接続部２６が接続される部分と下流側接続部２７が接続される部分との間に位置している。また、排気管１０には、当該排気管１０内を流れる排気ガスの流れ方向における下流側接続部２７の下流側に、触媒３０のうち第２触媒３２が設けられている。これらの第１触媒３１と第２触媒３２とは、炭化水素（ＨＣ）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）との３物質を酸化・還元反応によって同時に除去する、いわゆる三元触媒となっている。また、これらの第１触媒３１と第２触媒３２とでは、浄化温度は同じであるが、排気ガスは、流れ方向で放熱し温度勾配を持つため、第２触媒３２よりも、排気ガスの流れ方向において上流側に位置する第１触媒３１の方が、高温に晒されることになる。

また、第１触媒３１には、第１触媒３１の温度である床温を検出する床温検出手段である床温検出センサ５１が設けられている。また、バイパス通路２５には、バイパス通路２５内を流れる排気ガスの温度を検出するガス温検出手段であるガス温検出センサ５２が設けられている。

これらの床温検出センサ５１、ガス温検出センサ５２及び前記ＶＳＶ４２は、全て当該内燃機関１を搭載する車両（図示省略）の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０に接続されている。

このＥＣＵ６０には、処理部６１、記憶部６７及び入出力部６８が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ６０に接続されている床温検出センサ５１、ガス温検出センサ５２及びＶＳＶ４２は、入出力部６８に接続されており、入出力部６８は、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部６７には、本発明に係る排気バイパス装置１５を制御するコンピュータプログラム、即ち、本発明に係る排気バイパス装置１５の制御方法を実現するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部６７は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部６１は、メモリ（図示省略）及びＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示省略）により構成されており、少なくとも、床温を取得する床温取得部６２と、排気ガスの温度、即ちガス温を取得するガス温取得部６３と、床温がバイパスバルブ４０を開ける温度以上であるかを比較し判断する床温比較部６４と、床温とガス温とを比較するガス温比較部６５とを有している。当該排気バイパス装置１５が有するバイパスバルブ４０の制御は、床温検出センサ５１やガス温検出センサ５２など車両の各部に設けられたセンサ（図示省略）による検出結果に基づいて、処理部６１が前記コンピュータプログラムを当該処理部６１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてＶＳＶ４２を作動させることにより、バイパスバルブ４０を制御する。その際に処理部６１は、適宜記憶部６７へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように排気バイパス装置１５を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ６０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。また、このＥＣＵ６０と、当該ＥＣＵ６０に接続されるＶＳＶ４２、及びバイパスバルブ４０に接続されるアクチュエータ４１は、バイパスバルブ４０の開閉を制御し、バイパスバルブ４０を作動させる制御手段として設けられている。

この実施例１に係る排気バイパス装置１５は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を運転すると、吸気管９に設けられたインジェクタ（図示省略）から吸気管９内に燃料を噴射することにより、吸気管９内を流れる空気と燃料とが混合し、吸気管９内で燃料と空気との混合気が作られる。この混合気は、吸気バルブ１１が開いた際に吸気管９から燃焼室５内に入り込む。燃焼室５内に入り込んだ混合気は、点火プラグ（図示省略）が点火した際に着火し、燃焼室５内で燃焼する。燃料の燃焼後のガスは、排気ガスとなって排気バルブ１２が開いた際に排気管１０の方向に流れ、燃焼室５内から排出される。

また、このように内燃機関１を運転している際には、吸気管９から燃焼室５内に混合気が吸い込まれるため、吸気管９内の空気圧は大気圧よりも低くなる、即ち、吸気管９内は負圧になる。このため、チェック弁４４に接続されている負圧チューブ４８のうち、吸気管９側に位置する負圧チューブ４８内も負圧になり、この負圧チューブ４８内の空気圧が負圧タンク４３側に位置する負圧チューブ４８内の空気圧よりも低い場合には、チェック弁４４が開く。これにより、負圧タンク４３方向から吸気管９の方向に空気が流れ、負圧タンク４３内の空気圧は低くなる。これに対し、チェック弁４４に接続される負圧チューブ４８のうち、吸気管９側に位置する負圧チューブ４８内の空気圧よりも、負圧タンク４３側に位置する負圧チューブ４８内の空気圧の方が低い場合には、チェック弁４４は閉じられる。これにより、負圧タンク４３内の空気圧は低い状態で維持される。

また、負圧タンク４３は、チェック弁４４側の負圧チューブ４８と異なる負圧チューブ４８によってＶＳＶ４２と接続されているが、ＶＳＶ４２は、制御チューブ４６と大気圧チューブ４７とを連通する、または、制御チューブ４６と負圧チューブ４８とを連通することを、切り替えることができるように設けられている。この制御チューブ４６は、アクチュエータ４１に接続されているため、ＶＳＶ４２を切り替えることにより、アクチュエータ４１に大気圧、または負圧を伝えることができる。このように、大気圧や負圧を伝えることにより、アクチュエータ４１は作動し、アクチュエータ４１に接続されるバイパスバルブ４０も作動する。つまり、バイパスバルブ４０は、ＶＳＶ４２を切り替えることにより作動可能になっている。

内燃機関１の運転時には、排気ガスが排気管１０内を流れるが、内燃機関１の始動直後や内燃機関１を低回転・低負荷で運転している際には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を閉じる。これにより、バイパス通路２５内は閉じられるが、この状態では、排気ガスは、バイパス通路２５には流れず、上流側接続部２６付近から主通路２１内に流れ込む。この主通路２１内には、第１触媒３１が設けられているため、主通路２１内を流れる排気ガスは、第１触媒３１を通過し、排気ガスは第１触媒３１により浄化される。第１触媒３１を通過した排気ガスは、さらに、排気ガスの流れ方向において下流側接続部２７よりも下流側に位置する第２触媒３２の方向に流れる。このため、排気ガスは、第２触媒３２を通過し、第２触媒３２により浄化される。バイパスバルブ４０を閉じた状態では、排気ガスはこのように主通路２１内を流れるが、内燃機関１の暖気運転時や低回転・低負荷時には、排気ガスの温度は低くなっている。このため、バイパスバルブ４０を閉じることにより、主通路２１内に設けられ、高温の排気ガスに晒され易い第１触媒３１を排気ガスが通過するようにした場合でも、排気ガスの温度は低くなっているため、第１触媒３１の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。

また、内燃機関１の運転時には、床温検出センサ５１は床温を検出し、ガス温検出センサ５２はガス温を検出する。このように、床温検出センサ５１が検出した床温、及びガス温検出センサ５２が検出したガス温は、電気信号としてＥＣＵ６０に伝達される。このうち、床温は、処理部６１に設けられる床温取得部６２に伝えられて床温取得部６２で取得し、ガス温は、同様に処理部６１に設けられるガス温取得部６３に伝えられてガス温取得部６３で取得する。床温取得部６２で取得した床温は、床温比較部６４に伝えられ、床温比較部６４で、バイパスバルブ４０を開ける必要があると判断される所定の温度である弁開温度と比較する。なお、この弁開温度は、記憶部６７に記憶されている。この比較により、バイパスバルブ４０を開ける必要があると判断された場合には、ＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。また、ガス温取得部６３で取得したガス温、及び床温取得部６２で取得した床温は、ガス温比較部６５に伝えられ、ガス温比較部６５で比較される。この比較により、バイパスバルブ４０を閉じる必要があると判断された場合には、ＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を閉じる。

内燃機関１の運転時には、このように床温とガス温との状態によって、バイパスバルブ４０を開けたり閉じたりするが、内燃機関１を高回転・高負荷で運転すると、ガス温は高くなる。このため、高温の排気ガスが主通路２１内に流れた場合には、第１触媒３１は高温の排気ガスに晒されることになるので、床温は上昇する。この床温の上昇により、ＥＣＵ６０でバイパスバルブ４０を開ける必要があると判断された場合には、ＥＣＵ６０からＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。バイパスバルブ４０を開けることによってバイパス通路２５内が開かれると、排気ガスは上流側接続部２６付近からバイパス通路２５に流れ込む。この場合、排気管１０内を流れる排気ガスはほぼ全てバイパス通路２５に流れるため、主通路２１内には流れなくなる。このように、バイパスバルブ４０を開けた状態では、排気ガスは、主通路２１内に流れないため、排気ガスは第１触媒３１を通過することなく第２触媒３２の方向に流れて第２触媒３２を通過し、第２触媒３２のみにより浄化される。また、内燃機関１を高回転・高負荷で運転する際には排気ガスの温度は高くなるが、排気ガスは放熱しながら下流方向に流れ、また、第２触媒３２は、排気ガスの流れ方向において第１触媒３１よりも下流側に位置している。このため、高温の排気ガスが第２触媒３２を通過する際には、排気ガスの温度は低下しているので、第２触媒３２の温度が高くなり過ぎることが抑制される。

図２は、本発明の実施例１に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例１に係る排気バイパス装置１５の制御方法、即ち、当該排気バイパス装置１５の処理手順について詳細に説明する。内燃機関１を運転する際には、まず、バイパスバルブ４０を閉じる。これにより、バイパス通路２５は閉じられるので、この状態で内燃機関１の運転を開始することにより、排気ガスは主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過する。これにより、第１触媒３１の温度である床温は変化するが、内燃機関１の運転中は、床温検出センサ５１で第１触媒３１の床温を検出する。検出した床温は、電気信号でＥＣＵ６０に伝えられ、ＥＣＵ６０が有する床温取得部６２で取得する（ステップＳＴ１０１）。次に、取得した床温と、記憶部６７に記憶された弁開温度とを、ＥＣＵ６０が有する床温比較部６４で比較する（ステップＳＴ１０２）。この比較により、床温が弁開温度以上であると判断された場合には、ＶＳＶ４２に信号を送り、バイパスバルブ４０を開ける（ステップＳＴ１０３）。これにより、排気ガスは、ほぼ全てがバイパス通路２５内に流れ、主通路２１内には流れなくなり、排気ガスは第１触媒３１を通過しなくなる。一方、床温と弁開温度とを比較し、床温が弁開温度未満であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を閉じた状態を維持する（ステップＳＴ１０４）。これにより、排気ガスは、主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過し続ける。

バイパスバルブ４０を開け、排気ガスがバイパス通路２５を通るようにした場合には、次に、ガス温検出センサ５２で検出したガス温を、ＥＣＵ６０が有するガス温取得部６３で取得する（ステップＳＴ１０５）。次に、取得したガス温と床温とを、ＥＣＵ６０が有するガス温比較部６５で比較する（ステップＳＴ１０６）。この比較により、ガス温が床温よりも低いと判断された場合には、ＶＳＶ４２に信号を送り、バイパスバルブ４０を閉じる（ステップＳＴ１０７）。これにより、排気ガスは主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過し、第１触媒３１は排気ガスに晒される。この状態では、第１触媒３１の温度よりも排気ガスの温度の方が低いので、第１触媒３１の熱は、排気ガスに放熱される。一方、ガス温と床温とを比較し、床温よりもガス温の方が高いと判断された場合には、バイパスバルブ４０を開けた状態を維持する（ステップＳＴ１０８）。これにより、排気ガスはバイパス通路２５内を流れ続けるので、第１触媒３１が高温の排気ガスに晒されるのを抑制できる。

以上の排気バイパス装置１５は、排気ガスの温度であるガス温が、第１触媒３１の温度である床温よりも低い場合には、バイパスバルブ４０でバイパス通路２５内を閉じている。これにより排気ガスは、第１触媒３１が設けられている主通路２１内に流れる。この排気ガスは、温度が第１触媒３１の温度よりも低いため、この排気ガスが第１触媒３１を通過することにより、第１触媒３１の熱は排気ガスに放熱されて第１触媒３１の温度は急激に低下する。この結果、より確実に浄化手段である触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

また、バイパス通路２５にガス温検出センサ５２を設け、床温と比較する排気ガスの温度を、ガス温検出センサ５２で直接検出している。このため、排気ガスの温度を、より正確に検出することができ、床温とガス温とを、より正確に比較することができる。この結果、より確実に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

また、上述した排気バイパス装置１５の制御方法は、ガス温が、第１触媒３１の温度である床温よりも高い場合には、バイパス通路２５に設けられたバイパスバルブ４０を開ける。これにより、排気ガスはバイパス通路２５内に流れ、第１触媒３１が設けられた主通路２１内には流れなくなるので、排気ガスは第１触媒３１には流れなくなる。従って、高温の排気ガスが第１触媒３１に流れることを抑制できる。また、この状態で、ガス温が床温よりも低い場合には、バイパスバルブ４０を閉じている。この場合、排気ガスは、第１触媒３１が設けられている主通路２１内に流れ、第１触媒３１を通過する。これにより、第１触媒３１の熱は排気ガスに放熱されて第１触媒３１は温度が急激に低下する。この結果、より確実に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

本実施例２に係る排ガス浄化装置は、実施例１に係る排気バイパス装置と略同様の構成であるが、内燃機関の回転数と負荷に応じてバイパスバルブを開閉している点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図３は、本発明の実施例２に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す排気バイパス装置７０は、実施例１に係る排気バイパス装置１５と同様に内燃機関１に設けられており、さらに、制御手段の一部としてＥＣＵ７１を有している。このＥＣＵ７１には、実施例１に係る排気バイパス装置１５が備えるＥＣＵ６０と同様に処理部７２が設けられており、処理部７２は、床温取得部６２及び床温比較部６４を有している。さらに、この処理部７２は、内燃機関１運転時の回転数を取得する回転数取得部７３と、当該内燃機関１運転時の負荷を取得する負荷取得部７４と、これらの回転数と負荷とを、バイパスバルブ４０の開閉の基準となる、後述する開閉基準９２（図４参照）と比較する運転状態比較部７５と、を有している。

また、この内燃機関１には、内燃機関１運転時のクランクシャフト７の回転角度であるクランク角を検出するクランク角センサ８１がクランクシャフト７の近傍に設けられており、また、吸入吸気量を検出するエアフロセンサ８２が吸気管９に設けられている。ＥＣＵ７１が有する処理部７２に設けられる回転数取得部７３は、クランク角センサ８１で検出したクランク角より内燃機関運転時のクランクシャフトの回転数を取得している。また、負荷取得部７４は、エアフロセンサ８２で検出した吸入空気量より内燃機関１運転時における負荷を算出可能に設けられており、これにより、内燃機関１運転時の負荷を取得している。即ち、クランク角センサ８１と回転数取得部７３、及びエアフロセンサ８２と負荷取得部７４とは、内燃機関１運転時の運転状態である回転数と負荷とを検出する運転状態検出手段として設けられている。

図４は、図３に示す排気バイパス装置のＥＣＵに記憶されたガス温マップの説明図である。前記ＥＣＵ７１（図３参照）の記憶部６７（図３参照）には、内燃機関１（図３参照）運転時の回転数と負荷に対するガス温のマップであるガス温マップ９０が記憶されている。このガス温マップ９０は、内燃機関１運転時の回転数と負荷に対するガス温の等温線９１を複数有しており、複数の等温線９１のうちの１つの等温線９１を、バイパスバルブ４０（図３参照）の開閉基準９２としている。この開閉基準９２よりも、回転数が高い、或いは負荷が大きい領域を、バイパスバルブ４０を開ける領域である弁開領域９３とし、開閉基準９２よりも回転数が低い、或いは負荷が小さい領域を、バイパスバルブ４０を閉じる領域である弁閉領域９４としている。ＥＣＵ７１の処理部の運転状態比較部７５（図３参照）は、回転数取得部７３（図３参照）などにより取得した運転状態を、このガス温マップ９０に照合することにより、運転状態と開閉基準９２とを比較する。

この実施例２に係る排気バイパス装置７０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を運転時において、内燃機関の１始動直後や低回転・低負荷で運転している際には、ＥＣＵ７１からＶＳＶ４２に信号を送り、バイパスバルブ４０を閉じる。これにより、排気ガスは、バイパス通路２５には流れずに主通路２１内に流れ込む。主通路２１内を流れる排気ガスは、第１触媒３１を通過し、排気ガスは第１触媒３１により浄化される。第１触媒３１を通過した排気ガスは、さらに、排気ガスの流れ方向において下流側接続部２７よりも下流側に位置する第２触媒３２の方向に流れ、第２触媒３２を通過することにより第２触媒３２で浄化される。

また、内燃機関１の運転時には、ＥＣＵ７１の処理部７２に設けられる床温取得部６２が、床温検出センサ５１が検出した第１触媒３１の床温を取得する。床温取得部６２で取得した床温は、床温比較部６４に伝えられ、床温比較部６４で、記憶部６７に記憶された弁開温度と比較する。この比較により、バイパスバルブ４０を開ける必要があると判断された場合には、ＥＣＵ７０からＶＳＶ４２に信号を送り、バイパスバルブ４０を開ける。

また、内燃機関１の運転時には、回転数取得部７３が、クランク角センサ８１が検出したクランク角より内燃機関１運転時の回転数を取得し、負荷取得部７４が、エアフロセンサ８２が検出した吸入空気量より内燃機関１運転時の負荷を取得する。回転数取得部７３が取得した回転数、及び負荷取得部７４が取得した負荷は、運転状態比較部７５に伝えられる。この運転状態比較部７５では、取得した回転数及び負荷を、記憶部６７に記憶されたガス温マップ９０に照合し、取得した回転数と負荷、即ち運転状態と、開閉基準９２とを比較する。この比較により、取得した運転状態が、開閉基準９２よりも回転数が低い、或いは負荷が小さいことにより、弁閉領域９４にあると判断された場合には、ＶＳＶ４２に信号を送り、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を閉じる。

また、内燃機関１を高回転・高負荷で運転している場合において、この運転状態を運転状態比較部７５でガス温マップ９０に照合し、取得した運転状態と開閉基準９２とを比較することにより、運転状態が弁開領域９３にあると判断された場合には、ＶＳＶ４２を切り替えてバイパスバルブ４０を開ける。このように、内燃機関１を高回転・高負荷で運転している場合には、ガス温は高くなるが、運転状態比較部７５でバイパスバルブ４０を開ける判断をし、バイパスバルブ４０を開けることにより、排気ガスはバイパス通路２５に流れ込む。これにより、排気ガスは主通路２１内には流れなくなる。このため、排気ガスは第１触媒３１を通過することなく第２触媒３２の方向に流れて第２触媒３２を通過し、第２触媒３２のみにより浄化される。

図５は、本発明の実施例２に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例２に係る排気バイパス装置７０の制御方法、即ち、当該排気バイパス装置７０の処理手順について詳細に説明する。内燃機関１を運転する際には、実施例１に係る排気バイパス装置１５の制御方法と同様に、まず、バイパスバルブ４０を閉じる。これにより、排気ガスは主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過する。内燃機関１の運転中は、床温検出センサ５１で第１触媒３１の床温を検出し、検出した床温はＥＣＵ７１に伝えられ、ＥＣＵ７１が有する床温取得部６２で取得する（ステップＳＴ２０１）。次に、取得した床温と、記憶部６７に記憶された弁開温度とを、ＥＣＵ７１が有する床温比較部６４で比較する（ステップＳＴ２０２）。この比較により、床温が弁開温度以上であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開ける（ステップＳＴ２０３）。これにより、排気ガスはバイパス通路２５内に流れるので、主通路２１内には流れなくなり、排気ガスは第１触媒３１を通過しなくなる。一方、床温と弁開温度とを比較し、床温が弁開温度未満であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を閉じた状態を維持する（ステップＳＴ２０４）。これにより、排気ガスは、主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過し続ける。

バイパスバルブ４０を開け、排気ガスがバイパス通路２５を通るようにした場合には、次に、クランク角センサ８１で検出したクランク角より回転数取得部７３で内燃機関１運転時の回転数を取得すると共に、エアフロセンサ８２で検出した吸入空気量より負荷取得部７４で内燃機関１運転時の負荷を取得する（ステップＳＴ２０５）。

次に、取得した回転数、及び負荷を、運転状態比較部７５で開閉基準９２と比較する（ステップＳＴ２０６）。つまり、取得した回転数と負荷、即ち内燃機関１の運転状態を、運転状態比較部７５で、記憶部６７に記憶されたガス温マップ９０に照合し、開閉基準９２と比較して運転状態が弁開領域９３、または弁閉領域９４のどちらかにあるかを判断する。この比較により、取得した回転数と負荷が、開閉基準９２より低いと判断された場合、即ち、運転状態が弁閉領域９４にあると判断された場合には、バイパスバルブ４０を閉じる（ステップＳＴ２０７）。これにより、排気ガスは主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過する。このため、第１触媒３１は、当該第１触媒３１よりも温度が低い排気ガスに晒され、第１触媒３１の熱は、排気ガスに放熱される。一方、取得した回転数と負荷が、開閉基準９２より高いと判断された場合、即ち、運転状態が弁開領域９３にあると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開けた状態を維持する（ステップＳＴ２０８）。これにより、排気ガスはバイパス通路２５内を流れ続けるので、第１触媒３１が高温の排気ガスに晒されるのを抑制できる。

以上の排気バイパス装置７０は、クランク角センサ８１や回転数取得部７３などの運転状態検出手段で、内燃機関１運転時の運転状態を検出し、検出した運転状態を、開閉基準９２と比較している。内燃機関１は、各種検出手段により検出した運転状態によって制御される場合が多いため、運転状態検出手段は、予め内燃機関１を搭載する車両等に備えられている場合が多い。このため、運転状態検出手段で検出した運転状態と開閉基準９２とを比較することにより、排気ガスの温度を検出する必要がなくなる。従って、床温と排気ガスの温度とを比較する際に、予め備えられている運転状態検出手段を用いて、より確実に、且つ、容易に比較することができる。この結果、より確実に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

また、内燃機関１運転時の運転状態として、クランク角センサ８１と回転数取得部７３で内燃機関１運転時の回転数を検出し、エアフロセンサ８２で内燃機関１運転時の負荷を検出している。このように、内燃機関１運転時の回転数と負荷を検出することにより、より正確に内燃機関１の運転状態を検出して開閉基準９２と比較することができるので、運転状態に対して、より適切なにバイパスバルブ４０の開閉の判断を行なうことができる。この結果、より確実に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

また、上述した排気バイパス装置７０の制御方法は、内燃機関１運転時の回転数など内燃機関１の運転状態を取得し、この運転状態と、バイパスバルブ４０の開閉の基準となる開閉基準９２とを比較し、運転状態がバイパスバルブ４０を閉じる領域である弁閉領域９４にある場合には、バイパス通路２５に設けられたバイパスバルブ４０を閉じている。このように、運転状態と開閉基準９２とを比較し、ガス温マップ９０において運転状態が位置した場合にバイパスバルブ４０を閉じる領域を設定することにより、排気ガスの温度を検出することなく、必要に応じてバイパス通路２５に設けられたバイパスバルブ４０を閉じることができる。これにより、弁閉領域９４を、排気ガスの温度が低くなる領域にした場合には、排気ガスの温度が低くなった場合にバイパスバルブ４０を閉じ、排気ガスを主通路２１に流すことができる。これにより、温度の低い排気ガスを第１触媒３１に流すことができので、第１触媒３１の熱は排気ガスに放熱し易くなり、第１触媒３１の温度を、より確実に低下させることができる。この結果、より確実に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

本実施例３に係る排ガス浄化装置は、実施例１に係る排気バイパス装置と略同様の構成であるが、時間によってバイパスバルブを閉じている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図６は、本発明の実施例３に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す排気バイパス装置１００は、実施例１に係る排気バイパス装置１５と同様に内燃機関１に設けられており、さらに、制御手段の一部としてＥＣＵ１０１を有している。このＥＣＵ９０には、実施例１に係る排気バイパス装置１５が備えるＥＣＵ６０と同様に処理部１０２が設けられており、処理部１０２は、床温取得部６２及び床温比較部６４を有している。さらに、この処理部１０２は、バイパスバルブ４０を開けた後に、バイパスバルブ４０を閉じる所定時間である弁閉時間が経過したかを判断する時間経過判断部１０３と、バイパスバルブ４０を閉じた状態における床温の変化を判断する床温変化判断部１０４とを有している。なお、弁閉時間は、ＥＣＵ１０１が有する記憶部６７に記憶されている。

この実施例３に係る排気バイパス装置１００は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１の運転時において、内燃機関１の始動直後や低回転・低負荷で運転している際には、バイパスバルブ４０を閉じる。これにより、排気ガスは、バイパス通路２５には流れずに主通路２１内に流れて、第１触媒３１によって浄化される。第１触媒３１で浄化された排気ガスは、さらに、排気ガスの流れ方向における下流側に位置する第２触媒３２の方向に流れて、第２触媒３２で浄化される。

また、内燃機関１の運転時には、ＥＣＵ１０１の処理部１０２に設けられる床温取得部６２が、床温検出センサ５１が検出した第１触媒３１の床温を取得し、この床温は、床温比較部６４に伝えられ、床温比較部６４で、記憶部６７に記憶された弁開温度と比較する。この比較により、バイパスバルブ４０を開ける必要があると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開ける。

ＥＣＵ１０１の処理部１０２に設けられた時間経過判断部１０３は、バイパスバルブ４０を開けた後、記憶部６７に記憶された弁閉時間が経過したかを判断し、バイパスバルブ４０を開けた状態で弁閉時間か経過したと判断された場合には、バイパスバルブ４０を閉じる。また、ＥＣＵ１０１の処理部１０２に設けられる床温変化判断部１０４は、バイパスバルブ４０を閉じた後、床温の変化を検出し、床温が上昇した場合にはバイパスバルブ４０を開け、床温が低下した場合にはバイパスバルブ４０が閉じた状態を維持する。

内燃機関１の運転時には、このように床温が高くなった場合にはバイパスバルブ４０を開け、バイパスバルブ４０を開けた状態で弁閉時間が経過することによりバイパスバルブ４０を閉じるが、内燃機関１を高回転・高負荷で運転している際には、ガス温は高くなる。このため、内燃機関１を高回転・高負荷で運転し、ガス温が高くなった場合には、バイパスバルブ４０を開ける。これにより、排気ガスはバイパス通路２５に流れ込み、主通路２１内には流れなくなるので、排気ガスは第１触媒３１を通過することなく第２触媒３２の方向に流れて第２触媒３２を通過し、第２触媒３２のみにより浄化される。

図７は、本発明の実施例３に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例３に係る排気バイパス装置１００の制御方法、即ち、当該排気バイパス装置１００の処理手順について詳細に説明する。内燃機関１を運転する際には、実施例１に係る排気バイパス装置１５の制御方法と同様に、まず、バイパスバルブ４０を閉じる。これにより、排気ガスは主通路２１内に流れて第１触媒３１を通過する。内燃機関１の運転中は、床温検出センサ５１で第１触媒３１の床温を検出し、検出した床温はＥＣＵ１０１に伝えられ、ＥＣＵ１０１が有する床温取得部６２で取得する（ステップＳＴ３０１）。次に、床温取得部６２で取得した床温と記憶部６７に記憶された弁開温度とを、床温比較部６４で比較する（ステップＳＴ３０２）。この比較により、床温が弁開温度以上であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を開け（ステップＳＴ３０３）、床温が弁開温度未満であると判断された場合には、バイパスバルブ４０を閉じた状態を維持する（ステップＳＴ３０４）。

床温と弁開温度とを比較し、バイパスバルブ４０を開けた場合には、バイパスバルブ４０を開けた後、記憶部６７に記憶される弁閉時間が経過したかを、時間経過判断部１０３で判断し、弁閉時間を経過したら、バイパスバルブ４０を閉じる（ステップＳＴ３０５）。これにより、排気ガスは、バイパスバルブ４０内には流れずに、第１触媒３１が設けられた主通路２１内に流れる。

次に、床温取得部６２で、この状態での第１触媒３１の床温を取得し（ステップＳＴ３０６）、床温変化判断部１０４で、所得した床温が低下しているかを判断する（ステップＳＴ３０７）。床温変化判断部１０４で、床温が低下したと判断した場合には、バイパスバルブ４０を閉じた状態を維持する（ステップＳＴ３０８）。バイパスバルブ４０を閉じた場合には、排気ガスは第１触媒３１が設けられた主通路２１内に流れるが、この状態で床温が低下するということは、第１触媒３１の床温よりも、ガス温の方が低いということになる。このため、バイパスバルブ４０を閉じた状態における床温が低下した場合には、バイパスバルブ４０を閉じた状態を維持し、第１触媒３１の熱を、排気ガスに対して放熱する。

これに対し、床温変化判断部１０４で、床温が上昇したと判断した場合には、再びバイパスバルブ４０を開ける（ステップＳＴ３０３）。バイパスバルブ４０を閉じた状態で床温が上昇するということは、第１触媒３１の床温よりも、ガス温の方が高いということになる。このため、バイパスバルブ４０を閉じた状態における床温が上昇した場合には、バイパスバルブ４０を開け、高温の排気ガスが第１触媒３１に流れないようにし、第１触媒３１が高温の排気ガスに晒されることを抑制する。

以上の排気バイパス装置１００は、第１触媒３１の床温が、バイパスバルブ４０を開ける所定温度である弁開温度よりも高い場合にバイパスバルブ４０を作動させてバイパス通路２５内を開いている。その後、バイパスバルブ４０を閉じる所定時間である弁閉時間経過後にバイパス通路２５内を閉じ、この状態で第１触媒３１の床温が上昇した場合にはバイパス通路２５内を開き、床温が低下した場合にはバイパス通路２５内を閉じた状態を維持している。つまり、バイパス通路２５内を閉じた場合は、排気ガスが主通路２１内を流れて主通路２１内の第１触媒３１を通過することになるので、この状態で床温が上昇した場合には、排気ガスの温度は床温よりも高いことになり、床温が低下した場合には、排気ガスの温度は床温よりも低いことになる。このため、バイパス通路２５内を閉じた際に床温が低下した場合には、その状態を維持することにより、第１触媒３１を温度の低い排気ガスに晒すことができ、第１触媒３１から排気ガスに対して放熱できるので、第１触媒３１の温度を低下させることができる。また、このように、バイパス通路２５内を弁閉時間ごとに閉じ、その状態の床温の変化を検出することによってバイパスバルブ４０を作動させることにより、排気ガスの温度を検出する手段を用いることなく、排気ガスの温度が床温よりも低い場合に排気ガスが第１触媒３１を通過するようにすることができる。この結果、容易に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

また、上述した排気バイパス装置１００の制御方法は、ガス温が第１触媒３１の床温よりも高い場合には、バイパス通路２５に設けられたバイパスバルブ４０を開け、その後、弁閉時間経過後に第１触媒３１を閉じて、この状態での床温を取得している。そして、この取得した床温が上昇した場合にはバイパスバルブ４０を開け、低下した場合には、バイパスバルブ４０が閉じた状態を維持している。バイパスバルブ４０を閉じ、排気ガスが主通路２１を流れた状態で床温が低下するのは、ガス温が床温よりも低い場合であり、この状態でバイパスバルブ４０が閉じた状態を維持することにより、より確実に床温よりも温度が低い排気ガスを第１触媒３１に流すことができる。これにより、第１触媒３１の熱は排気ガスに放熱されるので、第１触媒３１は温度が急激に低下する。この結果、より確実に触媒３０の熱劣化を抑制することができる。

なお、上述した排気バイパス装置１５、７０、９０では、アクチュエータ４１等を使用してバイパスバルブ４０を作動させているが、バイパスバルブ４０の作動は、アクチュエータ４１等以外により行なってもよい。内燃機関１の運転中にバイパスバルブ４０の作動を確実に行なえるものであれば、アクチュエータ４１等以外のものを使用してもよい。

また、実施例２に係る排気バイパス装置７０では、内燃機関１の運転状態として、内燃機関１運転時の回転数と負荷を取得しているが、取得する運転状態は、回転数や負荷以外でもよい。取得する運転状態は、その運転状態が変化した場合に排気ガスの温度も変化するものであれば、回転数や負荷以外でもよい。また、実施例２に係る排気バイパス装置７０では、取得した運転状態をガス温マップ９０に照合し、これによりバイパスバルブ４０の開閉の判断を行なっているが、取得した運転状態からガス温を推定し、推定したガス温と第１触媒３１の床温とを比較してバイパスバルブ４０の開閉の判断を行なってもよい。

また、浄化手段として主通路２１内に設けられる第１触媒３１、及びバイパス通路２５内に設けられる第２触媒３２は、共に三元触媒となっているが、浄化手段は三元触媒以外のものでもよい。例えば、浄化手段として、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着手段を用いてもよい。上述した排気バイパス装置の主通路２１及びバイパス通路２５内に、三元触媒以外の浄化手段を用いた場合でも、より確実に必要な浄化手段に排気ガスを流すことができる。この結果、より確実に排気ガスを浄化することができる。

以上のように、本発明に係る排気バイパス装置及び排気バイパスの制御方法は、バイパス通路を有する排気管に有用であり、特に、触媒をバイパスする機構を有する排気管に適している。

本発明の実施例１に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。本発明の実施例１に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。本発明の実施例２に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。図３に示す排気バイパス装置のＥＣＵに記憶されたガス温マップの説明図である。本発明の実施例２に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。本発明の実施例３に係る排気バイパス装置が設けられた内燃機関の概略図である。本発明の実施例３に係る排気バイパス装置の制御方法の処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１内燃機関
２シリンダヘッド
３シリンダブロック
４ピストン
５燃焼室
６クランク室
７クランクシャフト
８コネクティングロッド
９吸気管
１０排気管
１１吸気バルブ
１２排気バルブ
１５、７０、１００排気バイパス装置
２１主通路
２５バイパス通路
２６上流側接続部
２７下流側接続部
３０触媒
３１第１触媒
３２第２触媒
４０バイパスバルブ
４１アクチュエータ
４２ＶＳＶ
４３負圧タンク
４４チェック弁
４６制御チューブ
４７大気圧チューブ
４８負圧チューブ
５１床温検出センサ
５２ガス温検出センサ
６０、７１、１０１ＥＣＵ
６１、７２、１０２処理部
６２床温取得部
６３ガス温取得部
６４床温比較部
６５ガス温比較部
６７記憶部
６８入出力部
７３回転数取得部
７４負荷取得部
７５運転状態比較部
８１クランク角センサ
８２エアフロセンサ
９０ガス温マップ
９１等温線
９２開閉基準
９３弁開領域
９４弁閉領域
１０３時間経過判断部
１０４床温変化判断部

Claims

内側に内燃機関の排気ガスが流れる第１通路と、
両端で前記第１通路に接続される第２通路と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉する開閉手段と、
前記第１通路内に配設されると共に前記排気ガスを浄化する浄化手段と、
前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段と、
前記開閉手段に接続されていると共に、前記床温検出手段で検出した前記床温が所定の温度よりも高い場合には前記第２通路内を開き、前記排気ガスの温度が前記床温よりも低い場合には前記第２通路内を閉じるように前記開閉手段を作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする排気バイパス装置。
前記第１通路及び前記第２通路の少なくともいずれか一方には、前記排気ガスの温度を検出するガス温検出手段が設けられており、
前記制御手段は、前記ガス温検出手段で検出した前記排気ガスの温度が前記床温よりも低い場合には前記第２通路内を閉じるように前記開閉手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の排気バイパス装置。
内側に内燃機関の排気ガスが流れる第１通路と、
両端で前記第１通路に接続される第２通路と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉する開閉手段と、
前記第１通路内に配設されると共に前記排気ガスを浄化する浄化手段と、
前記内燃機関運転時の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記開閉手段に接続されていると共に、前記運転状態検出手段で検出した前記運転状態を前記開閉手段の開閉の基準となる開閉基準と比較し、比較した結果に基づいて前記開閉手段を開閉させる制御手段と、
を備えることを特徴とする排気バイパス装置。
前記運転状態検出手段は、前記運転状態として前記内燃機関運転時の回転数及び負荷を検出することを特徴とする請求項３に記載の排気バイパス装置。
内側に内燃機関の排気ガスが流れる第１通路と、
両端で前記第１通路に接続される第２通路と、
前記第２通路に配設されていると共に前記第２通路内を開閉する開閉手段と、
前記第１通路内に配設されると共に前記排気ガスを浄化する浄化手段と、
前記浄化手段の温度である床温を検出する床温検出手段と、
前記開閉手段に接続されていると共に、前記床温検出手段で検出した前記床温が所定の温度よりも高い場合には前記第２通路内を開き、前記第２通路内を開いた後、所定時間経過後に前記第２通路内を閉じるように前記開閉手段を作動させ、さらに前記第２通路内を閉じた後、前記床温が上昇した場合には前記開閉手段を開き、前記床温が低下した場合には前記開閉手段が閉じた状態を維持するように前記開閉手段を作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする排気バイパス装置。
内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の温度である床温を取得する手順と、
前記床温が所定の温度よりも高い場合に、前記浄化手段が設けられる通路である第１通路に両端で接続される第２通路に配設されると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段を開ける手順と、
前記排気ガスの温度を取得する手順と、
前記排気ガスの温度が前記床温よりも高い場合に、前記開閉手段を開け続ける手順と、
前記排気ガスの温度が前記床温よりも低い場合に、前記開閉手段を閉じる手順と、
を含むことを特徴とする排気バイパス装置の制御方法。
内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の温度である床温を取得する手順と、
前記床温が所定の温度よりも高い場合に、前記浄化手段が設けられる通路である第１通路に両端で接続される第２通路に配設されると共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段を開ける手順と、
前記内燃機関の運転状態を取得する手順と、
前記運転状態を、前記開閉手段の開閉の基準となる開閉基準と比較する手順と、
前記運転状態が前記開閉基準に対して前記開閉手段を閉じる領域にある場合に前記開閉手段を閉じる手順と、
前記運転状態が前記開閉基準に対して前記開閉手段を開ける領域にある場合に前記開閉手段を開け続ける手順と、
を含むことを特徴とする排気バイパス装置の制御方法。
内燃機関の排気ガスを浄化する浄化手段の温度である床温を取得する手順と、
前記床温が所定の温度よりも高い場合に、前記浄化手段が設けられる通路である第１通路に両端で接続される第２通路に配設される共に前記第２通路内を開閉可能に設けられた開閉手段を開ける手順と、
所定時間経過後に前記開閉手段を閉じる手順と、
前記開閉手段が閉じた状態における前記床温を取得する手順と、
前記床温が上昇した場合に前記開閉手段を開ける手順と、
前記床温が低下した場合には前記開閉手段が閉じた状態を維持する手順と、
を含むことを特徴とする排気バイパス装置の制御方法。