JP2009293536A - 内燃機関の排気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流路切換弁の閉から開への切換タイミングを適切なものとして、排気エミッションの低減や触媒の劣化進行の抑制を図る。
【解決手段】 メイン触媒コンバータよりも上流側の排気のメイン流路に流路切換弁を介装し、メイン流路の上流部分に並設されたバイパス流路にバイパス触媒コンバータを介装する。排気温度センサにより検出されるメイン触媒コンバータの下流側の排気温度が触媒活性判定温度Ｔ０に達すると、流路切換弁を開とする（Ｓ１４，Ｓ１５）。機関始動後の２回目以降の閉状態である場合、初回の閉状態に比して、この触媒活性判定温度Ｔ０に所定の補正値αを加算する（Ｓ１２，Ｓ１３）。また、閉から開への切換後に、触媒の上流側と下流側にそれぞれ設けた酸素センサの出力に基づいて、メイン触媒コンバータの活性状態を判定し、この活性状態までの排気温度の上昇分を学習値α２として算出し、触媒活性判定温度Ｔ０に加算する（Ｓ１６〜Ｓ１９）。
【選択図】図３

Description

この発明は、触媒コンバータで排気浄化を行う内燃機関の排気制御装置、特に、メイン触媒コンバータが活性化していない冷間始動直後などに、別の触媒コンバータを備えたバイパス流路側に排気を案内するようにした形式の排気制御装置の改良に関する。

従来から知られているように、車両の床下などの排気系の比較的下流側にメイン触媒コンバータを配置した構成では、内燃機関の冷間始動後、触媒コンバータの温度が上昇して活性化するまでの間、十分な排気浄化作用を期待することができない。また一方、触媒コンバータを排気系の上流側つまり内燃機関側に近付けるほど、触媒の熱劣化による耐久性低下が問題となる。

そのため、特許文献１に開示されているように、メイン触媒コンバータを備えたメイン流路の上流側部分と並列にバイパス流路を設けるとともに、このバイパス流路に、別のバイパス触媒コンバータを介装し、両者を切り換える流路切換弁によって、冷間始動直後は、バイパス流路側に排気を案内するようにした排気制御装置が従来から提案されている。この構成では、バイパス触媒コンバータは排気系の中でもメイン触媒コンバータより相対的に上流側に位置しており、相対的に早期に活性化するので、より早い段階から排気浄化を開始することができる。

流路切換弁の作動は、例えば排気温度センサを用いてメイン触媒コンバータの下流側の排気温度を検出し、この排気温度に応じて排気浄化触媒の活性状態を判定している。つまり、排気温度が所定の触媒活性判定温度以下の場合には、メイン触媒コンバータが非活性であると判定し、バイパス流路側に排気を案内するように流路切換弁を閉じ、排気温度が触媒活性判定温度を超えると、メイン触媒コンバータが活性化したと判断して流路切換弁を開く。
特開２００５−３５１０８８号公報

このように、流路切換弁（以下、単に『切換弁』とも呼ぶ）は機関始動後にメイン触媒コンバータ（以下、『床下触媒』とも呼ぶ）が一度も活性していない機関冷間始動直後に閉状態とされるが、例えば渋滞時やコンビニエンスストアなどに立ち寄った場合など、比較的長い時間アイドル運転を継続するような状況では、排気ガスボリュームが少ないことから、床下触媒の温度が低下し、再び非活性状態となることがある。そのため、例えば触媒下流の排気温度から再び非活性状態となったか（つまり、所定の触媒活性温度よりも低下したか）を判定し、その場合には再び流路切換弁を閉じることが好ましい。

しかしながら、機関冷間始動直後など、床下触媒を含めた排気系の温度が十分に低い流路切換弁の初回の閉状態と、上記のように床下触媒が既に活性化した暖機後に流路切換弁を再び閉じるような場合、つまり機関始動から機関停止までの１トリップ中に既に流路切換弁の開を経験している２回目以降の閉状態とでは、床下触媒の昇温特性が大きく異なるものとなる。

図５は、初回の閉状態（Ａ）及び２回目以降の閉状態（Ｂ）における床下触媒の入口ガス温度、床下触媒の先頭部・中段部及び後端部における触媒温度（ＢＥＤ温度）の昇温特性を示している。同図に示すように、初回の閉状態では、触媒を含めた排気系が冷え切っていることから、床下触媒が先頭から徐々に暖められ、触媒温度が先頭から後端へ順番に上昇していく傾向にあるのに対し、２回目以降の閉状態では、既に触媒が触媒活性判定温度付近まで暖まっているために、均等に昇温する傾向にある。このため、触媒下流の排気温度により触媒の活性状態を判定する場合、初回の閉状態では、触媒反応熱が触媒下流側まで流れてくる時間が遅いため、実際の触媒温度に対して触媒下流側の排気温度が低くなる傾向にあるのに対し、２回目以降の閉状態では、比較的均等に暖まることから早い段階で触媒反応熱が触媒下方へ流れてくるために、初回の閉状態に比して触媒下流側の排気温度が相対的に高くなる傾向にある。

このような相違によって、触媒下流の排気温度と固定の触媒活性判定温度との比較により活性状態を判定すると、誤判定を生じるおそれがある。例えば、初回の閉状態に応じて触媒活性判定温度を設定すると、２回目以降の閉状態ではメイン触媒コンバータの活性前に流路切換弁が開いて排気エミッションの悪化を招くおそれがあり、また、２回目以降の閉状態に応じて触媒活性判定温度を設定すると、初回の閉状態ではメイン触媒コンバータが既に活性されているにもかかわらず流路切換弁がしばらく閉じたままとなり、バイパス触媒コンバータが排気ガスに晒される機会が増えて、このバイパス触媒コンバータの熱劣化が進行するおそれがある。

そこで本発明は、流路切換弁の閉から開への切換タイミングを適正化し、排気エミッションの悪化やバイパス触媒コンバータの熱劣化や耐久性の低下を低減・解消することを目的としている。

メイン触媒コンバータよりも上流側の排気のメイン流路に流路切換弁が介装されるとともに、このメイン流路の上流部分に並設されたバイパス流路にバイパス触媒コンバータが介装され、上記流路切換弁の閉時に排気がバイパス流路へ流れるように構成された内燃機関の排気制御装置において、上記メイン触媒コンバータの下流側の排気温度を検出する排気温度検出手段と、上記排気温度が所定の触媒活性判定温度を超えると上記流路切換弁を開とする制御部と、を有する。そして、この制御部は、上記流路切換弁の閉時に、機関始動後における初回の閉状態であるか、あるいは２回目以降の閉状態であるかを判定する閉状態判定手段と、上記２回目以降の閉状態の場合、初回の閉状態の場合に比して、上記触媒活性判定温度を増加側へ補正する触媒活性判定温度補正手段と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、流路切換弁の閉から開への切換タイミングを適切なものとして、流路切換弁の開への切換が遅れることよる排気エミッションの悪化や、流路切換弁の開への切換が早すぎることによるバイパス触媒コンバータの熱劣化や耐久性の低下を低減・解消することができる。

以下、この発明を直列４気筒内燃機関の排気制御装置として適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの排気制御装置の配管レイアウトを模式的に示した説明図であり、始めに、この図１に基づいて、排気制御装置全体の構成を説明する。直列に配置された♯１気筒〜♯４気筒からなる各気筒１には、気筒毎に上流側メイン通路２が接続されている。４つの気筒の中で、排気行程が連続しない♯１気筒の上流側メイン通路２と♯４気筒の上流側メイン通路２とが１本の中間メイン通路３として合流しており、同様に排気行程が連続しない♯２気筒の上流側メイン通路２と♯３気筒の上流側メイン通路２とが１本の中間メイン通路３として合流している。ここで、各２本の上流側メイン通路２が合流する合流部には、それぞれ流路切換弁４が設けられている。この流路切換弁４は、冷間時に閉じられるものであって、閉時には、上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間の上下の連通を遮断するとともに、２本の上流側メイン通路２の間を非連通状態とする構成となっている。一対の流路切換弁４は、後述するように、１つのバルブユニット５として構成されている。バルブユニット５の下流に位置する２本の中間メイン通路３は、合流点６において互いに合流し、１本の下流側メイン通路７となる。この下流側メイン通路７の途中には、メイン触媒コンバータ８が介装されている。このメイン触媒コンバータ８における触媒としては、三元触媒とＨＣトラップ触媒とを含んでいる。なお、このメイン触媒コンバータ８は、車両の床下に配置される容量の大きなものである。以上の上流側メイン通路２と中間メイン通路３と下流側メイン通路７とメイン触媒コンバータ８とによって、通常の運転時に排気が通流するメイン流路が構成される。このメイン流路は、直列４気筒内燃機関において周知の「４−２−１」の形で集合する配管レイアウトとなっており、従って、排気動的効果を利用した充填効率向上が実現される。

一方、バイパス流路として、上流側メイン通路２の各々から、上流側バイパス通路１１が分岐している。この上流側バイパス通路１１は、上流側メイン通路２よりも通路断面積が十分に小さなものであって、その上流端となる分岐点１２は、上流側メイン通路２のできるだけ上流側の位置に設定されている。そして、互いに隣接した位置にある♯１気筒の上流側バイパス通路１１と♯２気筒の上流側バイパス通路１１とが合流点１３において１本の中間バイパス通路１４として互いに合流しており、同様に互いに隣接した位置にある♯３気筒の上流側バイパス通路１１と♯４気筒の上流側バイパス通路１１とが合流点１３において１本の中間バイパス通路１４として互いに合流している。なお、各通路を模式的に示した図１では、各上流側バイパス通路１１が比較的長く描かれているが、実際には、可能な限り短くなっている。換言すれば、最短距離でもって中間バイパス通路１４として合流している。２本の中間バイパス通路１４は、合流点１５において１本の下流側バイパス通路１６として互いに合流している。この下流側バイパス通路１６の下流端は、下流側メイン通路７のメイン触媒コンバータ８より上流側の合流点１７において、下流側メイン通路７に合流している。そして、上記下流側バイパス通路１６の途中には、三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ１８が介装されている。このバイパス触媒コンバータ１８は、バイパス流路の中で、可能な限り上流側に配置されている。つまり、中間バイパス通路１４もできるだけ短くなっている。

なお、本実施例においては、中間バイパス通路１４として集合させることなく４本の上流側バイパス通路１１をバイパス触媒コンバータ１８直前位置で１本の下流側バイパス通路１６として集合させた構成も可能であるが、分岐点１２の位置とバイパス触媒コンバータ１８の位置を一定のものとして比較した場合、４本の上流側バイパス通路１１を長く引き回すよりも、上記実施例のように上流側で２本の中間バイパス通路１４にまとめた方が、全体の通路長（各気筒のバイパス通路の総和）が短くなり、配管自体の熱容量ならびに外気に対する放熱面積が小さくなる。

上記バイパス触媒コンバータ１８は、その内部に、前後に分割された２つのモノリス触媒担体つまり第１触媒１８ａと第２触媒１８ｂとを備えている。そして、これらの第１触媒１８ａと第２触媒１８ｂとの間の間隙１９に、排気還流通路２０の一端が接続されている。この排気還流通路２０の他端は、図示せぬ排気還流制御弁を介して機関吸気系へと延びている。つまり、上記間隙１９が、還流排気の取り出し口となっている。上記バイパス触媒コンバータ１８は、メイン触媒コンバータ８に比べて容量が小さな小型のものであり、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。

上記のように構成された排気制御装置においては、冷間始動後の機関温度ないしは排気温度が低い段階では、適宜なアクチュエータを介して流路切換弁４が閉じられ、メイン流路が遮断される。そのため、各気筒１から吐出された排気は、その全量が、分岐点１２から上流側バイパス通路１１および中間バイパス通路１４を通してバイパス触媒コンバータ１８へと流れる。バイパス触媒コンバータ１８は、排気系の上流側つまり気筒１に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。また、このとき、流路切換弁４が閉じることで、各気筒１の上流側メイン通路２が互いに非連通状態となる。そのため、ある気筒から吐出された排気が他の気筒の上流側メイン通路２へと回り込む現象が防止され、この回り込みに伴う排気温度の低下が確実に回避される。さらに、この流路切換弁４の閉状態の下で排気還流を行う場合、排気還流通路２０から吸気系へ取り出される還流排気は、第１触媒１８ａを通過した後の清浄な排気つまり異物や未燃成分等が除去されたものとなっているので、排気還流制御弁や吸気系におけるデポジットの付着や汚損が防止される。

一方、機関の暖機が進行して、機関温度ないしは排気温度が十分に高くなったら、流路切換弁４が開放される。これにより、各気筒１から吐出された排気は、主に、上流側メイン通路２から中間メイン通路３および下流側メイン通路７を通り、メイン触媒コンバータ８を通過する。このときバイパス流路側は特に遮断されていないが、バイパス流路側の方がメイン流路側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒コンバータ１８が介在しているので、両者の通路抵抗の差により、排気流の大部分はメイン流路側を通り、バイパス流路側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒コンバータ１８の熱劣化は十分に抑制される。またバイパス流路側が完全に遮断されないことから、排気流量が大となる高速高負荷時には、排気流の一部がバイパス流路側を流れることで、背圧による充填効率低下を回避することができる。

またメイン流路側は、前述したように、排気干渉回避を考慮した「４−２−１」の配管レイアウトとなっているので、排気動的効果による充填効率向上効果を得ることができる。ここで、バイパス流路側は、排気干渉回避を特に考慮しない形で連通・集合しているが、上流側バイパス通路１１の通路断面積を十分に小さなものとすることで、各気筒の連通による排気干渉を、実質的に無視し得るレベルにまで低減することが可能である。なお、上流側バイパス通路１１の通路断面積をある上限寸法よりも大きくすると上記の排気干渉による充填効率低下が生じ、また逆にある下限寸法よりも小さくすると、流路切換弁４が閉状態にある間の排気流量が過度に小さく制限されてしまい、運転可能な領域が過度に狭められる。従って、上流側バイパス通路１１の通路断面積の最適な値は、機関排気量等に応じた所定の上限寸法と下限寸法との範囲内となる。一例として、総排気量が約２０００ｃｃの内燃機関において、等価直径が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内で、良好な結果が得られた。

さらに、この流路切換弁４の閉状態の下で排気還流を行う場合、還流排気は、やはりバイパス触媒コンバータ１８から取り出される。このとき、仮に一部の排気が下流側メイン通路７から下流側バイパス通路１６を逆流するような形で排気還流通路２０へと流れることがあっても、排気還流通路２０から吸気系へ取り出される還流排気は、第２触媒１８ｂを通過した後の清浄な排気となるので、やはり排気還流制御弁や吸気系におけるデポジットの付着や汚損が防止される。なお、このように第２触媒１８ｂを逆流する際の流れの速度は比較的遅く、第２触媒１８ｂ内での滞留時間（通過時間）が長くなるので、図示するように、第２触媒１８ｂの軸方向長さを第１触媒１８ａの軸方向長さよりも短く設定することが可能である。

図２は、上記の排気制御装置をより具体的な形態として示したものであり、シリンダブロック３２とシリンダヘッド３３とを有する内燃機関３１が、車両のエンジンルーム内に所謂横置形式に搭載されており、そのシリンダヘッド３３の車両後方となる側面に、上流側メイン通路２を主に構成する排気マニホルド３４が取り付けられている。この排気マニホルド３４の出口部には、一対の流路切換弁４を備えたバルブユニット５が取り付けられ、その下流に、下流側メイン通路７となるフロントチューブ３５が接続されている。このフロントチューブ３５の上流側の一部は、内部で２つの通路に区画されており、つまり上記の中間メイン通路３を構成している。メイン触媒コンバータ８は、上記フロントチューブ３５の途中に設けられている。

バイパス流路となるバイパス触媒コンバータ１８等は、シリンダヘッド３３から車両後方へ延びるメイン流路の下側の空間に配置されている。バイパス触媒コンバータ１８は、エンジンルーム内に位置し、かつ車両走行方向に対し、フロントチューブ３５よりも前方側となるので、走行中は走行風によって効果的に冷却され、該バイパス触媒コンバータ１８の過昇温が防止される。

また、上流側メイン通路２に対し上流側バイパス通路１１は鋭角をなすように分岐しており、これによって、流路切換弁４閉時に、バイパス流路側に円滑に排気が流れる。

メイン触媒コンバータ８の上流側と下流側には、排気の空燃比に対応する酸素濃度を検出する上流側酸素センサ（上流側酸素濃度検出手段）４１及び下流側酸素センサ（下流側酸素濃度検出手段）４２が設けられるとともに、メイン触媒コンバータ８の下流側には、触媒下流の排気温度を検出する排気温度センサ（排気温度検出手段）４３が設けられている。なお、酸素センサとして、この実施例では簡易的に理論空燃比の近傍で出力が反転するものを用いているが、これに限らず、酸素濃度・空燃比を幅広く検出可能な広域型のものを用いてもよい。制御部４０（図１参照）は、各種制御処理を記憶及び実行する機能を有するデジタルコンピュータシステムであり、これらセンサ類の検出信号に応じて、後述するような流路切換弁４の制御等を行う。

図３は、本実施例に係る流路切換弁４の閉から開への切換制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、流路切換弁４が閉状態であるか、言い換えるとメイン触媒コンバータ８が非活性状態であるかを判定する。ここで本実施例においては、図示せぬ他のルーチンにより、冷間始動時以外の暖機後の状態であっても、排気温度センサ４３による触媒下流の排気温度などに基づいてメイン触媒コンバータ８が非活性状態であるかを判定し、非活性状態であると判定されると流路切換弁４を再び閉じるようになっている。

ステップＳ１２では、機関始動から機関停止までの１トリップ中に、流路切換弁４の閉を既に経験済みであるか、つまり、２回目以降の閉状態であるかを判定する。２回目以降の閉状態の場合、ステップＳ１３へ進み、流路切換弁４を閉から開へ切換えるための触媒活性判定温度Ｔ０を増加側に補正する。具体的には、図４にも示すように、触媒活性判定温度Ｔ０に所定の温度補正値αを加算する。一方、冷間始動時のように、機関始動後の初回の閉状態である場合には、ステップＳ１３を実行することなくステップＳ１２からステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、排気温度センサ４３により検出される触媒下流の排気温度が、上記の触媒活性判定温度Ｔ０に達したかが判定される。触媒活性判定温度Ｔ０に達していればステップＳ１５へ進み、流路切換弁４を閉から開へ切り換える。

ステップＳ１６では、上流側酸素センサ４１と下流側酸素センサ４２の出力つまり触媒上流側，下流側の酸素濃度を読み込む。ステップＳ１７では、これら上流側酸素センサ４１と下流側酸素センサ４２の出力に基づいて、メイン触媒コンバータ８が活性したかを判定する。具体的には、図４に示すように、空燃比フィードバック制御によって上流側酸素センサ４１の出力がリッチ側とリーン側へ周期的に反転する波形となる一方、下流側酸素センサ４２の出力は反転することなく理論空燃比に対応するほぼ一定値に収束したかを判定する。収束したと判定されると、ステップＳ１８へ進み、流路切換弁４の閉から開への切換開始時期から収束時期までのディレイ期間ΔＤ（図４参照）を求め、このディレイ期間ΔＤにおける排気温度変化に応じて、ステップＳ１４での活性判定に用いられる触媒活性判定温度Ｔ０に対する学習値α２を求める。そして、ステップＳ１９において、触媒活性判定温度Ｔ０を補正・学習する。具体的には、図４に示すように、排気温度センサ４３の検出信号に基づいて、ディレイ期間ΔＤにおける排気温度の差分すなわち上昇分を学習値α２として算出し、このα２を触媒活性判定温度Ｔ０に加算する。この学習内容は次回以降のステップＳ１４での触媒活性判定温度Ｔ０を用いた活性判定処理に反映されることとなる。

図４を参照して、ステップＳ１４の判定処理によりメイン触媒コンバータ８が活性したと判定されて流路切換弁４が閉から開へ切り換えられると、空燃比フィードバック制御が行われ、上流側酸素センサ４１の出力がリッチ側とリーン側とで周期的に反転する波形のものとなる。ここで、メイン触媒コンバータ８が活性化していれば、図４の符号Ｐ２に示すように、下流側酸素センサ４２の出力が、上流側酸素センサ４１の出力のように周期的に反転する波形となることなく、ほぼ一定の値に収束するものの、仮にメイン触媒コンバータ８が活性化していなければ、符号Ｐ１に示すように、上流側酸素センサ４１の出力と同様に波形状のものとなる。そこで本実施例においては、上述したように、流路切換弁４の閉から開への切換開始時期から下流側酸素センサ４２の出力がほぼ一定値に収束する時期、つまり酸素センサ４１，４２の出力により活性したと判定される時期までのディレイ期間ΔＤを求め、このディレイ期間ΔＤに応じて、触媒活性判定温度Ｔ０の学習を行うようにしている。このように、フィードバック制御などに用いられる既存の酸素センサ４１，４２を利用し、専用の新たなセンサ部品等を敢えて必要とすることのない簡素な構造で、触媒活性判定温度Ｔ０を良好に補正・学習することができる。

次に、本実施例の特徴的な構成及び作用効果について列記する。

メイン触媒コンバータ８よりも上流側の排気のメイン流路（２，３，７）に流路切換弁４が介装されるとともに、このメイン流路の上流部分に並設されたバイパス流路（１１，１４，１６）にバイパス触媒コンバータ１８が介装され、流路切換弁４の閉時に排気がバイパス流路へ流れるように構成されている。メイン触媒コンバータ８の下流側の排気温度を検出する排気温度センサ４３（排気温度検出手段）と、排気温度が所定の触媒活性判定温度Ｔ０を超えると流路切換弁４を開とする制御部４０と、を有する。

そして第１の特徴として、流路切換弁４の閉時に、機関始動後における初回の閉状態であるか、あるいは２回目以降の閉状態であるかを判定し（ステップＳ１２，閉状態判定手段）、２回目以降の閉状態の場合、初回の閉状態の場合に比して、触媒活性判定温度Ｔ０を増加側へ補正している（ステップＳ１３，触媒活性判定温度補正手段）。このように、切換弁４の最初の閉状態と２回目以降の閉状態のいずれにおいても、メイン触媒コンバータ８の下流側の排気温度に基づいて流路切換弁４の閉から開への切換タイミングを適切に判定することができるようになり、流路切換弁４の開への切換が遅れることよる排気エミッションの悪化や、流路切換弁４の開への切換が早すぎることによるバイパス触媒コンバータ１８の熱劣化やこれによる耐久性の低下を低減・解消することができる。

第２の特徴として、メイン触媒コンバータ８の上流側の排気の酸素濃度を検出する上流側酸素センサ４１（上流側酸素濃度検出手段）と、メイン触媒コンバータ８の下流側の排気の酸素濃度を検出する下流側酸素センサ４２（下流側酸素濃度検出手段）と、を有し、流路切換弁４を閉から開へ切り換えた開切換後に、上流側の排気の酸素濃度と下流側の排気の酸素濃度とに基づいて、メイン触媒コンバータ８が活性したかを判定し（ステップＳ１７，閉後活性判定手段）、切換弁４の開切換から活性状態と判定されるまでの排気温度の変化に応じて、触媒活性判定温度Ｔ０の学習値α２を算出している（ステップＳ１８，触媒活性判定温度学習手段）。この学習値α２を触媒活性判定温度Ｔ０に反映させることで（ステップＳ１９）、フィードバック制御などに用いられる既存の酸素センサ４１，４２などを利用し、専用の新たなセンサ部品等を敢えて必要とすることのない簡素な構造で、流路切換弁４の閉から開への切換タイミングを更に適切なものとすることができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、ここでは直列４気筒内燃機関に適用した一実施例について説明したが、この発明は、直列４気筒以外の直列多気筒内燃機関あるいはＶ型多気筒内燃機関等の種々の形式の内燃機関の排気制御装置として適用することが可能である。

この発明に係る排気制御装置の一実施例を示す構成説明図。 上記実施例の排気系の側面図。 上記実施例の流路切換弁の閉から開への切換制御の流れを示すフローチャート。 上記流路切換弁の閉から開への切換前後のセンサ出力等の変化を示すタイミングチャート。 初回の閉状態と２回目以降の閉状態とにおける触媒の昇温特性の相違を示す説明図。

符号の説明

２…上流側メイン通路（メイン流路）
３…中間メイン通路（メイン流路）
４…流路切換弁
８…メイン触媒コンバータ
１１…上流側バイパス通路（バイパス流路）
１４…中間バイパス通路（バイパス流路）
１６…下流側バイパス通路（バイパス流路）
１８…バイパス触媒コンバータ
４０…制御部
４１…上流側酸素センサ（上流側酸素濃度検出手段）
４２…下流側酸素センサ（下流側酸素濃度検出手段）
４３…排気温度センサ（排気温度検出手段）

Claims (5)

1. メイン触媒コンバータよりも上流側の排気のメイン流路に流路切換弁が介装されるとともに、このメイン流路の上流部分に並設されたバイパス流路にバイパス触媒コンバータが介装され、上記流路切換弁の閉時に排気がバイパス流路へ流れるように構成された内燃機関の排気制御装置において、
   上記メイン触媒コンバータの下流側の排気温度を検出する排気温度検出手段と、
   上記排気温度が所定の触媒活性判定温度を超えると上記流路切換弁を開とする制御部と、を有し、
   この制御部は、
   上記流路切換弁の閉時に、機関始動後における初回の閉状態であるか、あるいは２回目以降の閉状態であるかを判定する閉状態判定手段と、
   上記２回目以降の閉状態の場合、初回の閉状態の場合に比して、上記触媒活性判定温度を増加側へ補正する触媒活性判定温度補正手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
2. 上記メイン触媒コンバータの上流側の排気の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と、
   上記メイン触媒コンバータの下流側の排気の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段と、を有し、
   上記制御部は、
   上記流路切換弁を閉から開へ切り換えた開切換後に、上流側の排気の酸素濃度と下流側の排気の酸素濃度とに基づいて、上記メイン触媒コンバータが活性したかを判定する閉後活性判定手段と、
   上記切換弁の開切換から上記閉後活性判定手段により活性状態と判定されるまでの排気温度の変化に応じて、上記触媒活性判定温度の学習値を算出する触媒活性判定温度学習手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気制御装置。
3. メイン触媒コンバータよりも上流側の排気のメイン流路に流路切換弁が介装されるとともに、このメイン流路の上流部分に並設されたバイパス流路にバイパス触媒コンバータが介装され、上記流路切換弁の閉時に排気がバイパス流路へ流れるように構成された内燃機関の排気制御装置において、
   上記メイン触媒コンバータの上流側の排気の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度検出手段と、
   上記メイン触媒コンバータの下流側の排気の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度検出手段と、
   上記メイン触媒コンバータの下流側の排気温度を検出する排気温度検出手段と、
   上記排気温度が所定の触媒活性判定温度を超えると上記流路切換弁を開とする制御部と、を有し、
   上記制御部は、
   上記流路切換弁を閉から開へ切り換えた開切換後に、上流側の排気の酸素濃度と下流側の排気の酸素濃度とに基づいて、上記メイン触媒コンバータが活性したかを判定する閉後活性判定手段と、
   上記切換弁の開切換から上記閉後活性判定手段により活性状態と判定されるまでの排気温度の変化に応じて、上記触媒活性判定温度の学習値を算出する触媒活性判定温度学習手段と、
   を有することを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
4. 上記閉後活性判定手段では、上流側酸素濃度検出手段の出力が周期的に変動する一方、下流側酸素濃度検出手段の出力がほぼ一定値に収束したときに、上記メイン触媒コンバータが活性したと判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 上記メイン流路が、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路と、この複数の上流側メイン通路が１本の流路に合流してなり、上記メイン触媒コンバータが介装された下流側メイン通路と、を有し、
   上記バイパス流路が、上記上流側メイン通路の上流側部分からそれぞれ分岐するとともに該上流側メイン通路よりも通路断面積の小さな気筒毎の上流側バイパス通路と、この複数の上流側バイパス通路が１本の流路に合流してなり、かつ下流端が上記下流側メイン通路に上記メイン触媒コンバータ上流側の位置において接続し、上記バイパス触媒コンバータが介装された下流側バイパス通路と、を有し、
   上記流路切換弁は、複数の上流側メイン通路の合流部に設けられており、該流路切換弁の閉時に、各上流側メイン通路を互いに非連通状態とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気制御装置。

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