JP2018105190A

JP2018105190A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2018105190A
Application number: JP2016251055A
Authority: JP
Inventors: 重正廣岡; Shigemasa Hirooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-07-05

Abstract

【課題】内燃機関始動前に電気加熱式触媒である第１触媒を電気加熱するプレヒート制御直後の内燃機関始動時おいては、第１触媒の下流に配置された第２触媒は十分に暖機されておらず浄化能が低くなる。そのため、第１触媒と第２触媒の全体の浄化能力を超えた排気ガスの流量が第１触媒及び第２触媒に供給された場合には、第１触媒及び第２触媒で排気ガスを浄化しきれずにエミッションが悪化してしまう虞がある。
【解決手段】プレヒート制御を実行して内燃機関の始動後の所定期間は、内燃機関から排出される排気ガスの流量を第１触媒で浄化可能な程度の第１排気ガス流量に設定し、前記所定期間は、第２触媒が活性温度に達するまでの期間とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気加熱可能な第１触媒と、第１触媒の下流に配置された第２触媒を有する内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来から、内燃機関の排気通路に配置され、電気加熱可能な第１触媒と、第１触媒の下流側の排気通路に配置された第２触媒とを備え、機関を始動することにより第１触媒及び第２触媒を暖機させることが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平８−１７０５２４号公報

このような電気加熱可能な第１触媒と、第１触媒の下流に配置された第２触媒を有する内燃機関の排気浄化装置においては、内燃機関の始動前に第１触媒を電気加熱し、第１触媒が昇温活性化した後に内燃機関を始動させることがある（以下、「プレヒート制御」とも呼称する）。プレヒート制御後に内燃機関を始動すると、第２触媒は、内燃機関の排気ガスの熱により昇温されるとともに、排気ガスの流れに伴い第２触媒に伝達されるプレヒート制御で昇温された第１触媒の熱により昇温される。しかしながら、プレヒート制御直後の内燃機関の始動開始時おいては、第２触媒は十分に暖機されておらず浄化能力が低くなる。一般に、排気ガスの流量が大きくなるほど、内燃機関から排出されるエミッション量は多くなると考えられることから、第１触媒と第２触媒の全体の浄化能力を超えたエミッション量となる排気ガスの流量が第１触媒及び第２触媒に供給された場合には、第１触媒及び第２触媒で排気ガスを浄化しきれずにエミッションが悪化してしまう虞がある。

本発明は、上述した課題に対処するために為されたものであり、その目的は、電気加熱可能な第１触媒と、第１触媒の下流に配置された第２触媒を有する内燃機関の排気浄化装置において、第１触媒のプレヒート制御後に第２触媒を暖機しつつ、触媒暖機中のエミッションの悪化を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

本発明の内燃機関（１１）の排気浄化装置（以下、「本発明装置」とも呼称する。）は、
排気通路（１２）に配置され電気加熱可能な第１触媒（１３）と、
前記第１触媒（１３）の下流側の前記排気通路（１２）に配置された第２触媒（１５）と、
前記内燃機関（１１）の始動前に前記第１触媒（１３）を電気加熱するプレヒート制御を実行するプレヒート実行手段（Ｓ１１２）と、
前記第２触媒（１５）の温度を取得する第２触媒温度取得手段（２３）と、
前記内燃機関（１１）から排出される排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段（２０）と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
プレヒート制御を実行して前記内燃機関の始動直後からの所定期間は、前記排気ガス流量制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの流量を前記第１触媒で浄化可能な程度の第１排気ガス流量に制御し（Ｓ２０３及びＳ３０３）、
前記所定期間は、前記第２触媒（１５）が活性温度に達するまでの期間（Ｓ２０２及びＳ３０２）である。

第１触媒の浄化能力を上回らないエミッション量となる排気ガスの流量に設定することで、エミッションの悪化を抑制することができる。更に、第１触媒の熱の一部を第２触媒に伝達させることにより、第２触媒の暖機を促進させることができる。

なお、上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る「内燃機関の排気浄化装置」及び同排気浄化装置が適用される内燃機関の概略図である。図２は、図１に示したＥＣＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。図３は、図１に示したＥＣＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。図４は、図１に示したＥＣＵにより実行される制御による内燃機関の作動を説明するための図である。図５は、本発明の第２実施形態に係るＥＣＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（以下、「第１装置」とも呼称する。）は、内燃機関（機関）１１に適用される。機関１１は、図示しない車両に駆動源として搭載されている。機関１１は、多気筒４サイクルの火花点火式ガソリン燃料エンジンである。なお、機関１１は、圧縮着火式ディーゼル燃料エンジンであってもよい。機関１１には機関１１から排出された排気を大気に放出するための排気通路１２が接続されている。

第１装置は、電気加熱式触媒である第１触媒１３を備えている。第１触媒１３は排気通路１２に配設されている。第１触媒１３は、図示しない車両に搭載されたバッテリ１４からの電力が供給された場合（即ち、通電された場合）、発熱することにより昇温する排気浄化触媒装置である。また、第１触媒１３の下流には、第２触媒１５が排気通路１２に配設されている。

機関１１はトランスミッション（Ｔ／Ｍ）１６に接続されている。そして、トランスミッション１６を介して、機関１１で発生した駆動力を車軸に伝達させることにより、車両を駆動させる。更にトランスミッション１６には、機関１１とは別にモータ１７が接続されている。ここで、バッテリ１４からの直流電流はインバータ１８によって交流電流に変換され、変換された交流電流がモータに供給されることにより、モータ１７は駆動される。そして、モータ１７で発生した駆動力をトランスミッション１６に伝達させることにより、車両を駆動させる。即ち、第１装置は、機関１１とモータ１７のそれぞれにおいて単独で駆動力を発生させる、又は、協調させながら駆動力を発生させることにより、車両を駆動させることができる。

第１装置は、更に、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０と、以下に述べるセンサ及びスイッチ等（２１−３２）と、を備える。ＥＣＵ２０は、これらのセンサと接続され、これらのセンサからの信号を受け取るようになっている。ＥＣＵ２０は、機関１１の図示しない燃料噴射弁に指示信号を送出し、機関１１の燃焼室に供給される燃料量を変更するようになっている。また、ＥＣＵ２０は、機関１１の図示しない点火装置に指示信号を送出し、点火時期を変更するようになっている。更に、ＥＣＵ２０は、図示しないスロットル弁に指示信号を送出し、機関１１への吸入空気量を変更するようになっている。なお、ＥＣＵ２０は、エレクトロニックコントロールユニットの略称であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン、プログラム）を実行することにより後述する各種機能を実現する。

空燃比センサ２１：これは、排気通路１２内を流れ且つ第１触媒１３に流入する排気の空燃比を検出し、この空燃比（触媒上流空燃比）ＡＦＳを表す信号を出力する。
第１触媒温度センサ２２：これは、第１触媒１３の温度を検出し、この第１触媒温度Ｔaを表す信号を出力する。
第２触媒温度センサ２３：これは、第２触媒１５の温度を検出し、この第２触媒温度Ｔｂを表す信号を出力する。
酸素濃度センサ（Ｏ_２センサ）２４：これは、排気通路１２内を流れ且つ第１触媒１３から流出する排気の酸素濃度Ｖoxを検出し、この酸素濃度Ｖoxを表す信号を出力する。
イグニッションスイッチ２５：これは、機関１１を作動させたり機関１１の作動を停止させたりするために運転者によって操作されるスイッチであり、そのオン・オフ状態を表す信号をＥＣＵ２０に送出する。
エアフローメータ２６：これは、図示しない機関１１の吸気管を通過して機関１１に吸入される空気の質量流量（吸入空気量Ｇａ）を検出し、この吸入空気量Ｇａを表す信号を出力する。
水温センサ２７：これは、機関１１を冷却する冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出し、この冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力する。
回転速度センサ２８：これは、図示しないクランクシャフトの回転速度ＮＥを検出し、このクランクシャフトの回転速度ＮＥを表す信号を出力する。
バッテリ電圧センサ２９：これは、機関１１が搭載された車両のバッテリの電圧値Ｖを検出し、このバッテリの電圧値Ｖを表す信号を出力する。
バッテリ電流センサ３０：これは、機関１１が搭載された車両のバッテリの電流値Ｉを検出し、このバッテリの電流値Ｉを表す信号を出力する。
アクセル操作量センサ３１：これは、アクセルペダルの操作量Ａｃｃｐを検出し、この操作量Ａｃｃｐを表す信号を出力する。
車速センサ３２：これは、機関１０が搭載された車両の速度（車速ＳＰＤ）を検出し、この車速ＳＰＤを表す信号を出力する。

次に、ＥＣＵ２０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）の実際の作動について説明する。ＣＰＵは図２に示した第１制御ルーチンの処理を所定時間が経過する毎に繰り返し実行する。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図２のＳ１０１に進み、イグニッションスイッチ２５がＯＮであるか否かを判定する。イグニッションスイッチ２５がＯＦＦである場合には、ＣＰＵはＳ１０１にて「Ｎｏ」と判定し、本ルーチンを一旦終了する。一方、イグニッションスイッチがＯＮである場合には、ＣＰＵはＳ１０１にて「Ｙｅｓ」と判定してＳ１０２に進む。

Ｓ１０２では、ＣＰＵは、バッテリ１４の充電率ＳＯＣが、所定の第１充電率ＳＯＣ_１以下か否かを判定する。ここでバッテリ１４の充電率ＳＯＣは、バッテリ電圧センサ２９によって検出された電圧値Ｖ及びバッテリ電流センサ３０によって検出された電流値Ｉから、ＣＰＵによって算出される値であり、満充電量に対する現在の充電量を示すものである。また、第１充電率ＳＯＣ_１は、第１触媒に電力を供給し、第１触媒のプレヒートを実行できるか否かを示す値であり、例えば３５％とする。そして、バッテリ１４の充電率ＳＯＣが、第１充電率ＳＯＣ_１よりも大きい場合には、ＣＰＵはＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定してＳ１１３に進む。そして、Ｓ１１３にて、ＣＰＵは、機関１１を停止させつつ、モータのみで車両を駆動するＥＶ走行を実行させ、本ルーチンを一旦終了する。一方、バッテリ１４の充電率ＳＯＣが第１充電率ＳＯＣ_１以下である場合には、ＣＰＵはＳ１０２にて「Ｙｅｓ」と判定して、Ｓ１０３に進む。

Ｓ１０３では、ＣＰＵは、第１触媒温度センサ２２によって検出された第１触媒の温度Ｔａが、所定温度Ｔ_０よりも小さいか否かを判定する。ここで、所定温度Ｔ_０は、第１触媒１３が活性状態に達するのに必要な温度であり、例えば、３００℃とする。第１触媒１３の温度Ｔａが所定温度Ｔ_０よりも小さい場合には、ＣＰＵはＳ１０３にて「Ｙｅｓ」と判定して、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４では、ＣＰＵは、第１触媒１３への投入電力量Ｅが所定の第１投入電力量Ｅ_０よりも大きいか否かを判定する。ここで、第１投入電力量Ｅ_０は、第１触媒１３のプレヒート開始時の温度から算出され、第１触媒１３が活性状態に至るまでに必要な電力量に相当する。投入電力量Ｅが第１電力量Ｅ_０以下の場合には、ＣＰＵはＳ１０４にて「Ｎｏ」と判定し、Ｓ１１２に進む。

Ｓ１１２では、ＣＰＵは、バッテリ１４から第１触媒１３へ電力を供給させる回路上に配置されたスイッチ１４１を「ＯＮ」にして第１触媒１３に電力を供給し、第１触媒のプレヒートを実行する。ここで、「第１触媒のプレヒートを実行する」とは、イグニッションスイッチ２５が「ＯＮ」となった後に、ＣＰＵが初めてＳ１１２に進んだ場合には、第１触媒１３への通電を開始することを示し、第１触媒１３への通電が実行されている場合にＣＰＵがＳ１１２に進んだ場合には、第１触媒１３への通電を継続することを示す。その後、ＣＰＵはＳ１１３に進み、機関１１を停止させつつ、モータのみで車両を駆動するＥＶ走行モードに設定して、本ルーチンを一旦終了する。

一方、投入電力量Ｅが第１電力量Ｅ_０よりも大きい場合には、ＣＰＵはＳ１０４にて「Ｙｅｓ」と判定し、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５では、ＣＰＵは、通電実施フラグＸｔｓｕｄｅｎを「１」に設定し、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、ＣＰＵは、第１触媒１３への通電を停止状態にして、Ｓ１０７に進む。ここで、「第１触媒への通電状態を停止状態にする」とは、第１触媒１３へ通電を実行中に、ＣＰＵが初めてＳ１０６のフローに進んだ場合には、第１触媒１３への通電を終了することを示し、第１触媒１３への通電が停止されている場合にＣＰＵがＳ１０６に進んだ場合には、第１触媒１３への通電の停止を継続することを示す。

Ｓ１０７では、ＣＰＵは、バッテリ１４の充電率ＳＯＣが、所定の第２充電率ＳＯＣ_２以下か否かを判定する。ここで、第２充電率ＳＯＣ_２は、ＥＶ走行モードに設定するか否かを示す値であり、例えば２７％とする。バッテリ１４の充電量ＳＯＣが、第２充電率ＳＯＣ_２よりも大きい場合には、ＣＰＵはＳ１０７にて「Ｎｏ」と判定して、Ｓ１１３に進む。そして、Ｓ１１３にて、ＣＰＵは、機関１１を停止させつつ、モータのみで車両を駆動するＥＶ走行モードに設定して、本ルーチンを一旦終了する。一方、バッテリ１４の充電量ＳＯＣが、第２充電率ＳＯＣ_２以下の場合には、ＣＰＵはＳ１０７にて「Ｙｅｓ」と判定して、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８では、ＣＰＵは、ＨＶ走行モードに設定して機関１１を始動させる。その後、ＣＰＵはＳ１０９に進み、通電実施フラグＸｔｓｕｄｅｎが「１」であるか否かを判定する。通電実施フラグＸｔｓｕｄｅｎが「１」である場合には、ＣＰＵはＳ１０９にて「Ｙｅｓ」と判定してＳ１１０に進み、出力制限フラグＸａを「１」に設定して、本ルーチンを一旦終了する。一方、通電実施フラグＸｔｓｕｄｅｎが「０」である場合には、ＣＰＵはＳ１０９にて「Ｎｏ」と判定してＳ１１１に進み、出力制限フラグＸａを「０」に設定して、本ルーチンを一旦終了する。

また、Ｓ１０３にて、第１触媒１３の温度Ｔａが所定温度Ｔ_０以上の場合には、ＣＰＵはＳ１０３にて「Ｎｏ」と判定して、前述したＳ１０６以降に進む。

更に、ＣＰＵは図２に示した第１制御ルーチンと平行して、図３に示した第２制御ルーチンを所定時間が経過するごとに繰り返し実行する。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図３のＳ２０１に進み、出力制限フラグＸａが「１」であるか否かを判定する。出力制限フラグＸａが「０」である場合には、ＣＰＵはＳ２０１にて「Ｎｏ」と判定してＳ２０６に進み、運転者の要求出力を満たすように機関１１の回転速度ＮＥを設定し、本ルーチンを一旦終了する。一方、出力制限フラグＸａが「１」である場合には、ＣＰＵはＳ２０１にて「Ｙｅｓ」と判定し、Ｓ２０２に進む。

Ｓ２０２では、ＣＰＵは、機関１１を始動させてからの吸入空気量の積算値ＧａｓｕｍがＧａｓｕｍ_０以下であるか否か、又は、第１触媒１３のプレヒートが終了し、機関１１が始動してからの経過時間ｔｓｉｄｏｕがｔ_０以下であるか否かを判定する。ここで、始動とは、排気ガスである燃焼した気体が生成される初爆の発生を指す。機関１１を始動させてからの吸入空気量の積算値ＧａｓｕｍがＧａｓｕｍ_０以下である場合、又は、第１触媒１３のプレヒートが終了し、機関１１が始動してからの経過時間ｔがｔ_０以下である場合には、ＣＰＵはＳ２０２にて「Ｙｅｓ」と判定し、Ｓ２０３に進む。

Ｓ２０３では、ＣＰＵは、機関１１の回転速度ＮＥを所定の第１回転速度ＮＥ_０に設定し、本ルーチンを一旦終了する。ここで、第１回転速度ＮＥ_０は、プレヒート制御が終了した第１触媒１３の浄化能力によって、第１触媒１３に供給される排気ガスが浄化できる程度の排気ガスの流量となる回転速度である。これにより、機関１１から排出される排気ガスの流量が低減され、第１触媒１３に供給されるエミッションが低減されるため、第１触媒１３の浄化能力によって排気ガスを浄化することができる。一方、機関１１を始動させてからの吸入空気量の積算値ＧａｓｕｍがＧａｓｕｍ_０よりも大きい場合、又は、第１触媒１３のプレヒートが終了し、機関１１が始動してからの経過時間ｔｓｉｄｏｕがｔ_０よりも大きい場合には、ＣＰＵはＳ２０３にて「Ｎｏ」と判定し、Ｓ２０４に進む。

Ｓ２０４では、ＣＰＵは、第２触媒１５の温度Ｔｂが所定の第２温度Ｔ_１よりも小さいか否かを判定する。第２触媒１５の温度Ｔｂが第２温度Ｔ_１以上の場合には、ＣＰＵはＳ２０４にて「Ｎｏ」と判定してＳ２０６に進み、運転者の要求出力を満たすように機関１１の回転速度ＮＥを設定し、本ルーチンを一旦終了する。一方、第２触媒１５の温度Ｔｂが第２温度Ｔ_１よりも小さい場合には、ＣＰＵはＳ２０４にて「Ｙｅｓ」と判定し、Ｓ２０５に進む。

Ｓ２０５では、ＣＰＵは、第２触媒１５の温度Ｔｂに基づいて、必要される吸入空気量Ｇａを求める。より詳細には、第２触媒１５の活性温度よりも小さい第２触媒１５の温度領域において、第２触媒１５の温度Ｔｂが大きいほど、吸入空気量Ｇａを大きくする。この場合、吸入空気量Ｇａは、図示しないスロットル弁開度ＴＨを操作することで制御する。ここで、この場合の吸入空気量Ｇａは、第１触媒１３及び第２触媒１５の浄化能力によって排気を浄化でき、且つ、車両の運転者が要求する出力となるような吸入空気量である。なお、排気を浄化できる吸入空気量Ｇａの領域内に、運転者が要求する出力となる吸入空気量Ｇａが存在しない場合（運転者が要求する出力となる吸入空気量Ｇａが、排気を浄化できる吸入空気量Ｇａの領域よりも大きい場合）には、ＣＰＵは、吸入空気量Ｇａを、排気を浄化できる吸入空気量Ｇａの最大値に設定する。そして、ＣＰＵは本ルーチンを一旦終了する。

ここで、図４を参照して、第１装置の動作のタイムチャートについて説明する。まず、時刻ｔ_１にて、第１触媒を通電することにより、プレヒート制御を実行する。そして、時刻ｔ_２にて、投入電力量Ｅが第１投入電力量Ｅ_０に達した後に、第１触媒への通電を停止してプレヒート制御を終了すると共に、機関１１を始動させる。その際、機関１１の出力が制限されるように、機関１１の回転速度ＮＥを第１回転速度ＮＥ_０に設定すると共に、スロットル開度ＴＨを第１スロットル開度ＴＨ_０に設定する。

その後、機関１１を始動させてからの吸入空気量の積算値ＧａｓｕｍがＧａｓｕｍ_０に達した場合、又は、機関１１を始動させてからの経過時間がｔ_０に達した場合の時刻である時刻ｔ_３以降にて、スロットル弁開度ＴＨを徐々に増加させる。これにより、機関１１への吸入空気量Ｇａが増加されることにより、機関１１から排出される排気ガスの流量が増加していく。そして、第２触媒１５の温度Ｔｂが、第２温度Ｔ_１に達する時刻である時刻ｔ_４にて、機関１１の回転速度ＮＥを、運転者の要求出力を満たすように設定する通常制御を実施する。

以上説明したように、第１装置によれば、第１触媒１３におけるプレヒート制御を実行し、機関１１の始動後の所定期間は、機関１１の回転速度を第１触媒１３で浄化可能な程度の排気ガスの流量となる所定速度に設定する。そのため、第１触媒１３の浄化能力を上回らない程度の排気ガスの流量が第１触媒１３に供給されるため、エミッションの悪化を抑制することができる。更に、新気と比較して酸素量の少ない排気ガスに設定することにより、第１触媒１３の熱劣化を抑制しつつ第１触媒１３の熱の一部を第２触媒１５に伝達させることにより、第２触媒１５の暖機を促進させることができる。

更に、第１装置は、第１触媒１３におけるプレヒート制御を実行し、機関１１の始動後の所定期間経過後は、第２触媒１５の温度に応じてスロットル弁開度ＴＨを制御することにより、第１触媒１３に供給される排気ガスの流量を変更する。これにより第１触媒１３で浄化し切れなかった排気成分を第２触媒１５によって浄化することが可能となるため、エミッションの悪化を抑制しつつ、運転者が要求する出力との乖離を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（以下、「第２装置」とも呼称する。）について説明する。第２実施形態は、そのＥＣＵ２０が、図３に示したルーチンに代わる図５に示したルーチンを実行する点のみにおいて第１実施形態と相違している。以下、この相違点を中心として説明する。

図５に示したルーチンのＳ３０１乃至Ｓ３０６は、Ｓ３０５を除き、図３に示したルーチンのＳ２０１乃至Ｓ２０６のそれぞれと同様の処理を行うステップである。従って、以下においては、Ｓ３０５の処理について説明を加える。

Ｓ３０５では、ＣＰＵは、第２触媒１５の温度Ｔｂに基づいて、点火時期及び吸入空気量Ｇａを求める。より詳細には、第２触媒１５の活性温度よりも小さい第２触媒１５の温度領域において、第２触媒１５の温度Ｔｂが小さい場合に比べて大きい場合には、点火時期を遅角させると共に、吸入空気量Ｇａを多くする。そして、ＣＰＵは本ルーチンを一旦終了する。

第２触媒１５が暖機中においては、第２触媒１５は温度Ｔｂが増加するにつれて、浄化能力が向上する。そのため、吸入空気量Ｇａを増加させて排気ガスの流量を増加させたとしても、第１触媒１３及び第２触媒１５で排気ガスに含まれるエミッションを浄化することができるため、機関１１の出力を増加させることが可能となる。更に、点火時期を遅角側に設定することにより、機関１１から排出される排気ガスの温度を増加させる。そのため、機関１１から排出される排気ガスの温度が増加し、第２触媒１５の暖機時間を短縮することができる。一般的に、点火時期を遅角側に設定するほど、機関１１で発生するトルクは小さくなるが、吸入空気量Ｇａを増加させているため、その分燃料噴射量を増加させることで、エミッションを悪化させずに、機関１１で発生するトルクの低減を抑制することができる。

以上説明したように、第２装置によれば、第１触媒１３におけるプレヒート制御を実行し、機関１１の始動後の所定期間は、機関１１の回転速度を第１触媒１３で浄化可能な程度の排気ガスの流量となる所定速度に設定する。そのため、第１触媒１３の浄化能力を上回らない程度の排気ガスの流量が第１触媒１３に供給されるため、エミッションの悪化を抑制することができる。更に、新気と比較して酸素量の少ない排気ガスを用いることで、第１触媒１３の熱劣化を抑制しつつ第１触媒１３の熱の一部を第２触媒１５に伝達させることにより、第２触媒１５の暖機を促進させることができる。

更に、第２装置は、第１触媒１３におけるプレヒート制御を実行し、機関１１の始動後の所定期間経過後は、第２触媒１５の温度が増加するにつれてスロットル弁開度ＴＨを大きくすることにより第１触媒１３に供給される排気ガスの流量を増加させると共に、第２触媒１５の温度が増加するにつれて点火時期を遅角させることにより機関１１から排出される排気ガスの温度を増加させることができる。よって、排気ガスの温度増加に伴って第１触媒及び第２触媒の温度が増加し、第１触媒１３で浄化し切れなかった排気成分を第２触媒１５によって浄化することが可能となるため、エミッションの悪化を抑制しつつ、第２触媒１５の暖機時間を短縮することができる。

なお、第１装置及び第２装置は、モータ１７で走行可能な車両について説明したが、モータを備えていなくても構わない。その場合には、Ｓ１１３において、機関１１を停止させるときに、ＥＶ走行モードに設定せず、車両を停止させた状態でプレヒート制御を実行する。

また、第１装置及び第２装置は、機関１１の回転速度ＮＥを制御することにより、第２触媒１５の暖機中に機関１１から排出される排気ガスの流量を制御したが、他の手段を用いて第２触媒１５の暖機中に機関１１から排出される排気ガスの流量を制御してもよい。例えば、スロットル弁開度ＴＨ、又は、吸気弁及び排気弁のバルブリフト量を制御することにより、機関１１の始動時に機関１１から排出される排気ガスの流量を制御してもよい。

更に、第１装置及び第２装置は、第１触媒温度センサ２２によって第１触媒１３の温度を取得しているが、第１触媒１３の温度の取得方法はこれに限らない。例えば、第１触媒を電気加熱する際の電気抵抗や、電気加熱を開始してからの供給電力量から第１温度を推定してもよい。また、第２触媒温度センサ２３によって第２触媒１５の温度を取得しているが、第２触媒１５の温度の取得方法はこれに限らない。例えば、第１触媒１３の温度、及び、内燃機関１１が始動してから第２触媒１５供給される積算空気量から第２触媒１５を推定してもよい。

１１…機関、１３…第１触媒、１４…バッテリ、１５…第２触媒、２０…ＥＣＵ、２３…第２触媒温度センサ、２６…エアフローメータ、２８…回転速度センサ

Claims

排気通路に配置され電気加熱可能な第１触媒と、
前記第１触媒の下流側の前記排気通路に配置された第２触媒と、
前記内燃機関の始動前に前記第１触媒を電気加熱するプレヒート制御を実行するプレヒート実行手段と、
前記第２触媒の温度を取得する第２触媒温度取得手段と、
前記内燃機関から排出される排気ガスの流量を制御する排気ガス流量制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
プレヒート制御を実行して前記内燃機関の始動直後からの所定期間は、前記排気ガス流量制御手段は、前記内燃機関から排出される排気ガスの流量を前記第１触媒で浄化可能な程度の第１排気ガス流量に設定し、
前記所定期間は、前記第２触媒が活性温度に達するまでの期間である、内燃機関の排気浄化装置。