JP2590229Y2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化装置

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JP2590229Y2 JP1993040878U JP4087893U JP2590229Y2 JP 2590229 Y2 JP2590229 Y2 JP 2590229Y2 JP 1993040878 U JP1993040878 U JP 1993040878U JP 4087893 U JP4087893 U JP 4087893U JP 2590229 Y2 JP2590229 Y2 JP 2590229Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、内燃機関の排気通路に
排気ガス浄化触媒を設けてなる内燃機関の排気ガス浄化
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に電気的な加熱手段
を有する排気ガス浄化触媒を設け、冷間始動時等に前記
排気ガス浄化触媒を加熱して触媒活性温度以上に昇温さ
せることにより、内燃機関の低温時におけるエミッショ
ンの改善を図る技術として、実開平4−105925号
公報に記載されたものが公知である。
【0003】また、電気的な加熱手段を有しない排気ガ
ス浄化触媒の上流に燃料タンクで発生した未燃ガス成分
を供給し、この未燃ガス成分が燃焼する熱で排気ガス浄
化触媒を加熱して昇温させる技術として、特開昭59−
58143号公報に記載されたものが公知である。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】ところで、上記実開平
4−105925号公報に記載されたものは、加熱手段
によって排気ガス浄化触媒の温度を触媒活性温度以上に
上昇させるのにある程度の時間が必要であるため、その
間に有害物質が排出されるのを避けられない問題があ
る。このような不具合を回避するには、大容量の加熱手
段で排気ガス浄化触媒の温度を速やかに触媒活性温度以
上に上昇させれば良いが、そのためには大型のバッテリ
と大型の加熱手段とが必要になって重量の増加を招く問
題がある。
【0005】また、上記特開昭59−58143号公報
に記載されたものは、排気ガス浄化触媒の温度が未燃ガ
ス成分の燃焼温度に達するまでの間、その未燃ガス成分
がそのまま大気に放出される問題がある。
【0006】本考案は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、排気ガス浄化触媒に設けられた加熱手段の発熱量を
無闇に増加させることなく、その排気ガス浄化触媒の温
度を速やかに触媒活性温度以上に上昇させて有害成分の
大気放出を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の考案は、内燃機関の排気通路に設けられ
た電気的な加熱手段を有する排気ガス浄化触媒と、この
排気ガス浄化触媒の上流側に設けられて該排気ガス浄化
触媒に燃料タンク内で発生した未燃ガス成分を供給する
未燃ガス成分供給手段と、内燃機関の始動状態を検出す
る始動状態検出手段と、この始動状態検出手段の始動状
態検出に応じて前記加熱手段及び未燃ガス成分供給手段
の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、
内燃機関のクランキング開始から一定時間経過するまで
の間はインジェクタから内燃機関への燃料供給を一時的
に停止させ、その一定時間経過後に前記燃料供給を開始
させることを特徴とする。
【0008】また請求項2の考案は、内燃機関の排気通
路に設けられた電気的な加熱手段を有する排気ガス浄化
触媒と、この排気ガス浄化触媒の上流側に設けられて該
排気ガス浄化触媒に燃料タンク内で発生した未燃ガス成
分を供給する未燃ガス成分供給手段と、内燃機関の予備
的始動状態を検出する始動状態検出手段と、この始動状
態検出手段の予備的始動状態検出に応じて前記加熱手段
及び未燃ガス成分供給手段の作動を制御する制御手段と
を備え、前記始動状態検出手段は、ドライバー側のドア
の開放を検出するドアスイッチと、ドライバーがシート
に着座したことを検出するシートスイッチとより構成さ
れており、その両スイッチが何れも検出状態になるのに
応じて前記加熱手段及び未燃ガス成分供給手段の作動が
開始されることを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明
する。
【0010】先ず、本考案の第1実施例を示す図1にお
いて、内燃機関Eの吸気ポート1及び排気ポート3には
それぞれ吸気通路2及び排気通路4が接続される。排気
通路4は排気ポート3から出た排気ガスが大気に放出さ
れるまでの流路を指し、そこには加熱ヒータ触媒5と、
その下流に位置するメイン触媒6とが設けられる。
【0011】加熱ヒータ触媒5は周囲に図示せぬ加熱ヒ
ータを備えており、この加熱ヒータにヒータドライバー
7を介して通電することにより加熱可能である。尚、加
熱ヒータ触媒5は、触媒担体自体が通電により発熱する
電気抵抗体で構成されたものや、加熱ヒータが別体化さ
れたものであっても良い。メイン触媒6は加熱ヒータ触
媒5よりも大きな容量を備えており、内燃機関Eの暖機
が完了した状態では排気ガス浄化機能の大部分を受け持
つものである。
【0012】内燃機関Eの排気通路4における前記加熱
ヒータ触媒5の上流位置には燃料タンク8に連なる未燃
ガス成分供給通路9が接続されており、この未燃ガス成
分供給通路9に設けられた開閉弁10はソレノイドドラ
イバー11で駆動されるソレノイド12によって開閉制
御される。
【0013】内燃機関Eの吸気通路2には吸気ポート1
に燃料を噴射するインジェクタ13が設けれられてお
り、その燃料噴射量がインジェクタドライバー14を介
して制御される。
【0014】電子制御ユニットUは、加熱ヒータ触媒5
に設けられた触媒温度センサ15及びイグニッションス
イッチ16からの信号が入力される入力回路31と、前
記触媒温度センサ15及びイグニッションスイッチ16
からの信号を所定の演算プログラムに基づいて演算処理
する中央演算処理装置32と、中央演算処理装置32で
の演算に用いられる各種演算プログラムや各種データが
記憶されるROM33と、前記触媒温度センサ15及び
イグニッションスイッチ16からの信号や演算結果が一
時的に記憶されるRAM34と、前記ヒータドライバー
7及びソレノイドドライバー11に駆動信号を出力する
出力回路35とを備える。
【0015】次に、前述の構成を備えた第1実施例の作
用を、図2及び図3のフローチャートを参照しながら説
明する。
【0016】図2のフローチャートはインジェクタ13
の制御を示すもので、先ずステップS1でイグニッショ
ンスイッチ16からの信号により内燃機関Eの始動開始
が検出される。内燃機関Eの始動開始つまりクランキン
グ開始後に、ステップS2で所定時間が経過するまでの
間、ステップS3で電子制御ユニットUからの指令によ
ってインジェクタドライバー14がインジェクタ13の
燃料噴射を停止する。これにより、吸気通路2からから
吸入された燃料を含まない空気が排気通路4に供給され
る。そして、ステップS2で所定時間が経過すると、ス
テップS4でインジェクタドライバー14がインジェク
タ13の燃料噴射を開始する。
【0017】図3のフローチャートはヒータ加熱触媒5
及び開閉弁10の制御を示すもので、先ずステップS1
1でイグニッションスイッチ16からの信号により内燃
機関Eの始動が検出され、始動中であればステップS1
2で触媒温度センサ15で検出した触媒温度Tcが基準
温度TREF (即ち、触媒活性温度)未満であるか否かが
判断される。ステップS12で触媒温度Tcが基準温度
未満であってヒータ加熱触媒5が未だ活性化していない
場合には、ステップS13で電子制御ユニットUからの
指令によってヒータドライバー7がヒータ加熱触媒5に
通電して加熱を開始するとともに、ステップS14でソ
レノイドドライバー11を介してソレノイド12を駆動
して開閉弁10を開き、燃料タンク8からの未燃ガス成
分をヒータ加熱触媒5に供給する。
【0018】而して、加熱されたヒータ加熱触媒5に未
燃ガス成分が接触して燃焼し、その燃焼による発熱でヒ
ータ加熱触媒5の昇温が促進される。このとき、図2の
フローチャートで説明したように、クランキングの開始
と同時にインジェクタ13からの燃料噴射を一時的に停
止することにより排気通路4内にフレッシュな空気が充
填されているため、前記未燃ガス成分を極めて効率良く
燃焼させて充分な発熱量を得ることができる。従って、
図2のフローチャートのステップS4でインジェクタ1
3が燃料噴射を開始して内燃機関Eが始動したとき、ヒ
ータ加熱触媒5の温度は充分に上昇しており、排気ガス
の有害成分が大気中に放出される不具合が未然に防止さ
れる。
【0019】ステップS11において内燃機関Eが始動
した後も、ステップS15でヒータが作動中であれば、
ステップS12で触媒温度Tcが基準温度TREF 以上に
なるまでの間、ヒータ加熱触媒5への通電と未燃ガス成
分の供給とが継続される。そして、ステップS12で触
媒温度Tcが基準温度TREF 以上になると、ステップS
16で加熱が停止されるとともに、ステップS17で未
燃ガス成分の供給が停止される。
【0020】上述のように、内燃機関Eの始動時に燃料
供給を一時的に停止して排気通路4にフレッシュな空気
を充填した状態で、ヒータ加熱触媒5に通電しながら該
ヒータ加熱触媒5に未燃ガス成分を供給しているので、
前記未燃ガス成分を効率良く燃焼させてヒータ加熱触媒
5の温度を速やかに触媒活性温度以上に昇温させること
ができる。これにより、ヒータ加熱触媒5のヒータを小
型化し、且つ使用電力を節減しながら、冷間始動時にお
ける排気ガス浄化性能を向上させることが可能となる。
【0021】図4は本考案の第2実施例を示すもので、
この第2実施例は排気通路4のヒータ加熱触媒5の上流
側に空気ポンプ17に連なる空気供給通路18が接続さ
れており、この空気供給通路18にソレノイドドライバ
ー19で駆動されるソレノイド20によって開閉制御さ
れる開閉弁21が介装される。また、電子制御ユニット
Uの入力回路31には、ドアの開放を検出するドアスイ
ッチ22と、ドライバーがシートに着座したことを検出
するシートスイッチ23とが接続される。
【0022】次に、図5のフローチャートを参照しなが
ら第2実施例の作用について説明する。
【0023】先ず、ステップS21で始動予備条件が成
立したか否かが判断される。始動予備条件とはドライバ
ーが内燃機関Eを始動すべくイグニッションスイッチを
ONする体勢にあるか否かを判断するもので、具体的に
はドライバーが車両に乗り込むためにドライパー側の
アを開放してドアスイッチ22がONし、且つドライバ
ーが座席に着座してシートスイッチ23がONしたとき
に、前記始動予備条件が成立したと判断される。
【0024】続いて、ステップS22で触媒温度センサ
15で検出した触媒温度Tcが基準温度TREF (即ち、
触媒活性温度)未満であるか否かが判断されるが、冷間
始動時には触媒温度Tcが基準温度未満であるため、続
くステップS23で電子制御ユニットUからの指令によ
ってヒータドライバー7がヒータ加熱触媒5に通電して
加熱を開始するとともに、ステップS24でソレノイド
ドライバー19を介してソレノイド20が駆動されて開
閉弁21が開き、空気ポンプ17からの空気が排気通路
4に供給され、更にステップS25でソレノイドドライ
バー11を介してソレノイド12が駆動されて開閉弁1
0が開き、燃料タンク8からの未燃ガス成分が排気通路
4に供給される。
【0025】このように、始動予備条件が成立すると即
座にヒータ加熱触媒5に通電し、続いて排気通路4に空
気を供給して排気ガスを追い出した状態で排気通路4に
未燃ガス成分を供給することにより、この未燃ガス成分
をヒータ加熱触媒5の熱で効率良く燃焼させて該ヒータ
加熱触媒5を速やかに温度上昇させることができる。従
って、ドライバーがイグニッションスイッチをONして
内燃機関Eを始動させたとき、ヒータ加熱触媒5は充分
に昇温した状態まで加熱されており、有害物質の大気放
出を防止することができる。
【0026】ステップS21で始動予備条件が不成立に
なったとき(すなわち、ドライバーが着座してドアを閉
じたとき)、通常ステップS26でヒータが未だ作動中
であり、且つステップS22で触媒温度Tcが基準温度
REF 未満であるため、ヒータ作動、空気供給及び未燃
ガス成分供給が継続されてヒータ加熱触媒5の昇温が促
進される。そして、ステップS22で触媒温度Tcが基
準温度TREF 以上に昇温すると、ステップS27でヒー
タを停止し、ステップS28で空気の供給を停止し、ス
テップS29で未燃ガス成分の供給を停止することによ
り、通常の運転状態に移行する。
【0027】この第2実施例では、内燃機関Eの始動時
にクランキングを開始するに先立って、始動予備条件を
検出してヒータ加熱触媒5の昇温操作を開始しているの
で、内燃機関Eが始動したときのヒータ加熱触媒5の温
度を充分に昇温させて有害物質の大気放出を一層効果的
に防止することができる。
【0028】記各実施例において、燃料タンク8、未
燃ガス成分供給通路9及び開閉弁10は本考案の未燃ガ
ス成分供給手段を、また空気ポンプ17、空気供給通路
10及び開閉弁21、並びに内燃機関Eは空気供給手段
を、更にイグニッションスイッチ16、ドアスイッチ2
2及びシートスイッチ23は本考案の始動状態検出手段
をそれぞれ構成する。
【0029】以上、本考案の実施例を詳述したが、本考
案は前記実施例に限定されるものではなく、種々の設計
変更を行うことができる。
【0030】例えば、実施例ではヒータ加熱触媒5とメ
イン触媒6とを別個に設けているが、このメイン触媒6
は必須のものではではなく、ヒータ加熱触媒5の容量を
増加させることによりメイン触媒6の機能を併せ持たせ
ることも可能である。
【0031】
【考案の効果】以上のように各請求項の考案によれば、
内燃機関の排気通路に電気的な加熱手段を有する排気ガ
ス浄化触媒を設けるとともに、この排気ガス浄化触媒の
上流側に燃料タンクで発生した未燃ガス成分を供給する
未燃ガス供給手段を設け、内燃機関の始動状態を検出す
る始動状態検出手段の出力に応じて前記加熱手段及び未
燃ガス成分供給手段の作動を制御しているので、電気的
な加熱手段を小型化して重量及び消費電力の削減を図っ
ても、未燃ガス成分供給手段から供給された未燃ガス成
分を加熱手段によって燃焼させ、その発熱で排気ガス浄
化触媒の温度を速やかに上昇させて排気ガス中の有害成
分の大気放出を抑制することができる。しかも燃料タン
クで発生した未燃ガス成分を排気ガス浄化触媒の加熱熱
源として利用しているため、その熱源として専用の燃料
供給手段を用いたものと比べ構造簡素化やコスト節減が
図られる。
【0032】また特に請求項1の考案によれば、始動状
態検出手段の始動状態検出に応じて電気的加熱手段及び
未燃ガス成分供給手段の作動を制御する制御手段が、ク
ランキング開始から一定時間経過するまでの間はインジ
ェクタから内燃機関への燃料供給を一時的に停止させ、
その一定時間経過後に前記燃料供給を開始させるように
しているので、始動時のクランキングの際に燃料供給を
一時的に停止して排気通路にフレッシュな空気を充填し
た状態で、電気的加熱手段を作動させると共に排気ガス
浄化触媒に未燃ガス成分を供給することができ、これに
より、未燃ガス成分を効率良く燃焼させて触媒温度を迅
速に昇温させることができるから、冷間始動時における
排気ガス浄化性能の向上に寄与することができる。しか
も排気通路へのフレッシュ空気の供給手段として内燃機
関がそのまま利用できるため、特別な空気供給手段が不
要となり、それだけコスト節減が図られる。
【0033】また特に請求項2の考案によれば、ドライ
バー側のドアの開放を検出するドアスイッチと、ドライ
バーがシートに着座したことを検出するシートスイッチ
とよりなる始動状態検出手段により内燃機関の予備的始
動状態を検出できるようにし、この予備的始動状態の検
出(即ち両スイッチが何れも検出状態になる)のに応じ
て電気的加熱手段及び未燃ガス成分供給手段の作動が開
始されるようにしたので、内燃機関の始動時にクランキ
ング操作を開始するに先立って、予備的な始動状態を早
めに検出して排気ガス浄化触媒に対する昇温操作を早め
に且つ自動的に開始でき、従ってクランキング操作の開
始時点で触媒温度を充分に昇温させておくことができ
て、有害物質の大気放出を効果的に防止できる。しかも
クランキング操作前の予備的な始動状態を、ドライバー
のシート着座状態とドア開放状態とに基づいて簡単且つ
的確に検出することができるため、それだけ制御構成が
簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例による内燃機関の排気ガス浄化装置
の全体構成図
【図2】作用を説明するフローチャート
【図3】作用を説明するフローチャート
【図4】第2実施例による内燃機関の排気ガス浄化装置
の全体構成図
【図5】作用を説明するフローチャー
【符号の説明】 4 排気通路 5 加熱ヒータ触媒(排気ガス浄化触媒) 8 燃料タンク(未燃ガス成分供給手段) 未燃ガス成分供給通路(未燃ガス成分供給
手段) 10 開閉弁(未燃ガス成分供給手段) 16 イグニッションスイッチ(始動状態検出手
段) 22 ドアスイッチ(始動状態検出手段)23 シートスイッチ(始動状態検出手段) U 電子制御ユニット(制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/24 F01N 3/24 R 3/36 3/36 D R (72)考案者 桶谷 利一 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平6−10652(JP,A) 特開 平5−187224(JP,A) 特開 平5−79326(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/20 - 3/36

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関(E)の排気通路(4)に設け
    られた電気的な加熱手段を有する排気ガス浄化触媒
    (5)と、この排気ガス浄化触媒(5)の上流側に設け
    られて該排気ガス浄化触媒(5)に燃料タンク内で発生
    した未燃ガス成分を供給する未燃ガス成分供給手段(8
    〜10)と、内燃機関(E)の始動状態を検出する始動
    状態検出手段(16)と、この始動状態検出手段(1
    6)の始動状態検出に応じて前記加熱手段及び未燃ガス
    成分供給手段(8〜10)の作動を制御する制御手段
    (U)とを備え、前記制御手段(U)は、内燃機関
    (E)のクランキング開始から一定時間経過するまでの
    間はインジェクタ(13)から内燃機関(E)への燃料
    供給を一時的に停止させ、その一定時間経過後に前記燃
    料供給を開始させることを特徴とする、内燃機関の排気
    ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 内燃機関(E)の排気通路(4)に設け
    られた電気的な加熱手段を有する排気ガス浄化触媒
    (5)と、この排気ガス浄化触媒(5)の上流側に設け
    られて該排気ガス浄化触媒(5)に燃料タンク内で発生
    した未燃ガス成分を供給する未燃ガス成分供給手段(8
    〜10)と、内燃機関(E)の予備的始動状態を検出す
    る始動状態検出手段(22,23)と、この始動状態検
    出手段の予備的始動状態検出に応じて前記加熱手段及び
    未燃ガス成分供給手段(8〜10)の作動を制御する制
    御手段(U)とを備え、前記始動状態検出手段は、ドラ
    イバー側のドアの開放を検出するドアスイッチ(22)
    と、ドライバーがシートに着座したことを検出するシー
    トスイッチ(23)とより構成されており、その両スイ
    ッチ(22,23)が何れも検出状態になるのに応じて
    前記加熱手段及び未燃ガス成分供給手段(8〜10)の
    作動が開始されることを特徴とする、内燃機関の排気ガ
    ス浄化装置。
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