JP2800579B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、特に、機関低温時の未燃HC等の未燃ガスの
低減を主とした排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の排気浄化装置として、
排気通路に触媒を配設し、この触媒の化学吸着作用によ
り排気中の未燃ガスの酸化反応を促進して、排気を浄化
するようにしたものが広く知られている。しかし、この
ような排気浄化装置にあっては、機関の始動時等、排気
温度が低いときは触媒が活性化温度まで上昇せず、排気
浄化作用が著しく低下するため、排気を充分に浄化する
ことができない。
【0003】このため、触媒による排気浄化能力が不十
分となる特定運転領域では、排気ガスの未燃ガス、例え
ば未燃HCを吸着剤に吸着させるようにして、運転状態
によらず排気を良好に浄化するようにした技術が提案さ
れている(特開昭63−68713号公報参照)。かか
る技術は、具体的には、触媒上流側の排気通路を、互い
に並列な本通路とバイパス通路とにより構成し、バイパ
ス通路に吸着剤を配設する。そして、エンジンからの排
気流れを、排気温度に応じて、前記バイパス通路側と本
通路側とに切り換える切換弁を設けた構成である。
【0004】この技術においては、エンジンの始動後で
吸着剤の脱離温度(吸着成分の脱離が開始される温度)
未満の領域では、排気をバイパス通路側に流すことによ
って、排気中の未燃ガスを吸着剤に吸着させる。排気温
度が上昇した後は、排気を本通路側に流すことによっ
て、吸着剤の脱離を防止する。更に、排気温度が触媒に
よる浄化作用が活発となる温度まで上昇した後は触媒の
みによって十分に排気を浄化させるようにしている。
又、触媒が活性化した後所定時間排気をバイパス通路側
に流して、吸着剤から未燃ガスを脱離させつつこの脱離
された未燃ガスを触媒で浄化して、吸着剤の再生を行う
ようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
の排気浄化装置を備えた内燃機関において、吸着剤に対
する空燃比センサとしての酸素濃度センサの設置位置に
依って、次のような問題点が生起する。即ち、吸着剤の
上流側の排気通路に酸素濃度センサを配設した場合は次
のような問題が発生する。
【0006】排気を全量バイパス通路側に流して、吸着
剤から未燃ガスを脱離させる際、脱離した未燃ガスによ
って空燃比がリッチ化するが、吸着剤の上流側の排気通
路に酸素濃度センサを配設してあるので、触媒入口の空
燃比を正しく制御できず、触媒の転化効率が悪化し、排
気浄化性能に支障を来す。一方、吸着剤の下流側の排気
通路に酸素濃度センサを配設した場合は次のような問題
が発生する。
【0007】吸着剤入口の空燃比を検知できず、吸着剤
による未燃ガスの吸着状態、吸着剤に吸着された未燃ガ
スの脱離状態の異常を把握することができない。そこ
で、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、吸着剤
から未燃ガスを脱離させるに際して、触媒の転化効率が
悪化するのを防止し、排気浄化性能を向上することを目
的とする。
【0008】又、吸着剤による未燃ガスの吸着状態、吸
着剤に吸着された未燃ガスの脱離状態の異常を把握し得
るようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
1に示すように、排気通路に排気浄化用の触媒と該触媒
の上流側に位置して未燃ガスを吸着する吸着剤とを介装
すると共に、吸着剤の上流側の排気通路と吸着剤下流側
で触媒の上流側の排気通路とに夫々排気通路内排気の空
燃比を検出する上流側及び下流側空燃比検出手段と、機
関温度を検出する機関温度検出手段と、を含む機関運転
状態検出手段と、機関運転状態の少なくとも前記空燃比
及び機関温度に基づいて前記吸着剤が異常であるか否か
を判定する吸着剤異常判定手段と、を含んで構成した。
【0010】前記吸着剤異常判定手段は、機関温度が所
定温度以下であると判定され、かつ下流側空燃比が上流
側空燃比よりも所定値以上小さいと判定された際に、吸
着剤が異常であると判定する構成とすることができる。
或いは、吸着剤の温度を検出する吸着剤温度検出手段を
設け、機関温度及び吸着剤温度が夫々所定温度以下であ
ると判定され、かつ下流側空燃比が上流側空燃比よりも
所定値以上小さいと判定された際に、吸着剤が異常であ
ると判定する構成とすることができる。
【0011】前記触媒上流側の排気通路を互いに並列な
主排気通路と吸着剤が介装されたバイパス通路とにより
構成し、主排気通路とバイパス通路とを選択的に排気を
流通するように通路を切り換える通路切換手段と、前記
吸着剤異常判定手段により吸着剤の異常が判定された際
に、バイパス通路への排気の流入を遮断して主排気通路
に排気を流通するように通路切換手段を制御する制御手
段を設けることができる。
【0012】吸着剤への排気導入時或いは2次空気供給
手段により2次空気を吸着剤上流側の排気通路に供給し
ている際に、下流側空燃比検出手段から出力される検出
信号に基づいて機関の空燃比を制御する空燃比制御手段
を設けることができる。
【0013】
【作用】かかる構成においては、例えば、機関温度が所
定温度以下であると判定され、かつ下流側空燃比が上流
側空燃比よりも所定値以上小さいと判定された際、或い
は、機関温度及び吸着剤温度が夫々所定温度以下である
と判定され、かつ下流側空燃比が上流側空燃比よりも所
定値以上小さいと判定された際に、吸着剤が異常である
と判定される。
【0014】特に、吸着剤への排気導入時或いは2次空
気供給手段により2次空気を吸着剤上流側の排気通路に
供給している際に、下流側空燃比検出手段から出力され
る検出信号に基づいて機関の空燃比が制御され、触媒入
口側の空燃比が適正に制御されるため、触媒における転
化効率を改善することができ、排気浄化性能を向上する
ことができる。
【0015】又、吸着剤の異常が判定された際に、バイ
パス通路への排気の流入が遮断され、吸着剤のこれ以上
の劣化を防止できると共に、バイパス通路分の熱容量を
低減して、触媒の早期活性化の促進を図ることができ
る。
【0016】
【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。本発明の一実施例のシステム構成を示す図2に
おいて、エンジン1のエキゾーストマニホールド2に連
結される排気通路3には、排気浄化用の触媒4が介装さ
れる。
【0017】前記触媒4の上流側の排気通路3は、互い
に並列な主排気通路5とバイパス通路6とにより構成さ
れており、バイパス通路6には排気中の未燃ガス、例え
ば未燃HC等を吸着する吸着剤7が介装される。前記主
排気通路5とバイパス通路6を選択的に排気が流通する
ように流路を切り換える切換手段が設けられている。
【0018】本実施例においては、前記主排気通路5か
らのバイパス通路6の分岐部に切換手段としての切換弁
8を介装する。この切換弁8は、閉、開の2つの弁開度
に制御可能であり、閉では、主排気通路5を開放してバ
イパス通路6を閉塞し、排気の全量を主排気通路5に流
す。開では、主排気通路5を閉塞してバイパス通路6を
開放し、排気の全量をバイパス通路6に流す。
【0019】前記切換弁8上流側の排気通路3には上流
側空燃比検出手段としての上流側酸素濃度センサ9が介
装され、吸着剤7下流側のバイパス通路6には下流側空
燃比検出手段としての下流側酸素濃度センサ10が介装
される。一方、コントロールユニット11には、エンジ
ン回転数を検出する回転センサ12と、吸入空気流量検
出手段としてのエアフローメータ13と、エンジン冷却
水温度を検出する機関温度検出手段としての水温センサ
14と、吸着剤の温度を検出する吸着剤温度検出手段と
しての吸着剤温度センサ15と、前記上流側酸素濃度セ
ンサ9と、下流側酸素濃度センサ10とから夫々出力さ
れる検出信号が入力されており、該コントロールユニッ
ト13は、これら各センサから出力される検出信号に基
づいて図3のフローチャートに示すような内容の各種制
御を実行する。
【0020】フローチャートにおいて、ステップ1(図
ではS1と略記する。以下、同様)においては、後述の
N値を0にセットすると共に、後述のM値をバックアッ
プメモリから読み込む(イニシャル=0)、ステップ2
では、実際の吸着剤温度TAと吸着剤耐熱温度taとを
比較し、TA<taと判定されたならば、ステップ3に
進んで、切換弁8を開状態に制御し、バイパス通路6を
開くと共に主排気通路5を閉じて排気の全量がバイパス
通路6に流れるようにして制御し(吸着剤7の吸着行程
又は脱離行程)、ステップ4に進む。TA≧taと判定
されたならば、ステップ5に進んで、切換弁8を閉状態
に制御し、バイパス通路6を閉じると共に主排気通路5
を開いて排気の全量が主排気通路5に流れるようにして
制御し、ステップ6に進む。
【0021】ステップ4では、実際のエンジン冷却水温
度Twと極低温温度toとを比較し、Tw<toと判定
されたならば、ステップ7に進み、Tw≧toと判定さ
れたならば、ステップ8に進む。ステップ7では、エン
ジン冷却水温度Twとエンジン回転数Neと吸入空気量
Qaの関数により空燃比(A/F)を制御し(空燃比フ
ィードバック制御定数α=1をクランプ)、ステップ2
に戻る。
【0022】即ち、次式に基づいて燃料噴射量(Ti)
が演算され、空燃比が制御される。 Ti=基本噴射量(Tp)×各種補正係数(Co)+電
力補正分(Ts) 但し、Tp=K・Qa/Ne(Kは定数),Co=1+
水温増量補正係数Ktw ステップ8では、下流側酸素濃度センサ10の暖機が終
了したか否かを判定し、暖機が未終了では、前記ステッ
プ7に進み、暖機終了ではステップ9に進んで、下流側
酸素濃度センサ10から出力される信号に基づいて空燃
比を制御し、ステップ10に進む。
【0023】即ち、次式に基づいて燃料噴射量(Ti)
が演算され、空燃比が制御される。 Ti=基本噴射量(Tp)×各種補正係数(Co)×空
燃比フィードバック制御定数(α)+電力補正分(T
s) 前記ステップ10では、上流側酸素濃度センサ9の暖機
が終了したか否かを判定し、暖機が未終了では、前記ス
テップ2に戻り、暖機終了ではステップ11に進んで、
所定の超空燃比リッチ回数Nをカウントし(N=N+
1)、ステップ12に進む。
【0024】ステップ12では、超空燃比リッチ回数N
と設定値Aとを比較し、N≠Aであれば、ステップ13
に進み、下流側酸素濃度センサ10から出力される信号
により空燃比(A/F=Y)を計算し、ステップ14に
進んで、上流側酸素濃度センサ9から出力される信号に
より空燃比(A/F=X)を計算する。ステップ15で
は、ステップ13及びステップ14で計算した空燃比Y
とXの差ΔXを計算(Y−X=ΔX)し、ステップ16
に進んで、計算したΔXと設定値X1とを比較し、ΔX
≧X1であれば、吸着剤による未燃ガスの吸着行程であ
ると判定され、ステップ17で前記所定の超空燃比リッ
チ回数Nのカウント値を0にリセットする。ΔX<X1
であれば、ステップ18に進み、計算したΔXと別の設
定値−X2とを比較し、ΔX≧−X2であれば、吸着剤
による未燃ガスの脱離行程であると判定され、ステップ
19で前記所定の超空燃比リッチ回数Nのカウント値を
0にリセットする。ΔX<−X2であれば、所定の超空
燃比リッチ状態であると判断し(吸着剤の異常の可能性
有り)、ステップ2に戻る。尚、この所定の超空燃比リ
ッチ状態であるとの判定により、次の制御のステップ1
1で所定の超空燃比リッチ回数Nがカウントされる(N
=N+1)。
【0025】このように所定の超空燃比リッチ状態であ
るとの判定が繰り返しなされ、ステップ12の判定で、
超空燃比リッチ回数Nが設定値Aに達すると(N=
A)、ステップ20において、超空燃比リッチ回数Nが
設定値Aに達した回数M即ち、所定の超空燃比リッチ状
態となる履歴をカウントし(M=M+1)、ステップ2
1でこのM値をバックアップメモリに書き込む。
【0026】ステップ22では、超空燃比リッチ回数N
が設定値Aに達した回数Mと設定値Bとを比較し、超空
燃比リッチ回数Nが設定値Aに達した回数Mが設定値B
に達すると(M=B)、吸着剤の異常と判断して、ステ
ップ23に進んで、自動車等に装備した警告用の赤ラン
プを点灯する。Mが設定値Bに達しなければ(M≠
B)、ステップ2に戻る。
【0027】ここで、前記超空燃比リッチ回数Nのカウ
ント、個々の運転状態での空燃比超リッチ状態を積算す
るものであるが、運転者の運転の仕方によっては、異常
でなくとも、所定の空燃比超リッチ状態となる可能性が
ある。例えば、数回の短距離の運転で、吸着剤が脱離温
度に達せず、脱離行程に移らず、吸着行程のみが行わ
れ、その後高速運転が行われた場合では、所定の空燃比
超リッチ状態となる可能性がある。
【0028】しかし、上記のフローチャートにおける作
用によると、上記のような運転でも、超空燃比リッチ回
数Nのカウントは行われるものの、エンジンの停止によ
って、Nのカウント値はクリアされる。一方、超空燃比
リッチ回数Nが設定値Aに達した回数Mは、エンジンの
停止後も上記のようにバックアップメモリに記憶される
ものであり、超空燃比リッチ回数Nが設定値Aに達する
毎に積算され、所定の空燃比超リッチ状態となる履歴を
カウントするものであるから、この超空燃比リッチ回数
Nが設定値Aに達した回数Mに基づいて、吸着剤7の真
の異常を確実に判定できるのである。
【0029】一方、切換弁8を閉状態に制御し、排気の
全量が主排気通路に流れるようにしたステップ5の後の
ステップ6でも、エンジン冷却水温度Twと極低温温度
toとを比較し、Tw<toと判定されたならば、前記
ステップ7に進み、Tw≧toと判定されたならば、ス
テップ24進み、上流側酸素濃度センサ9の暖機が終了
したか否かを判定し、暖機が未終了では、前記ステップ
7に進み、暖機終了ではステップ25に進んで、上流側
酸素濃度センサ9から出力される信号に基づいて空燃比
を制御し、ステップ2に戻る。
【0030】尚、上記のフローチャートにおいて、ステ
ップ11〜23は、本発明の請求項1における吸着剤異
常判定手段に相当する。又、ステップ9は、本発明の請
求項5における空燃比制御手段に相当する。かかる構成
によると、ステップ11〜23の制御から明らかなよう
に、吸着剤及びエンジン冷却水温度が所定温度よりも低
く、かつ、ステップの制御から明らかなように、下流側
酸素濃度センサの出力が上流側酸素濃度センサの出力よ
りも所定値以上小さい超空燃比リッチ状態となる回数N
が設定値Aに達した回数Mが設定値Bに達したことによ
り、吸着剤の吸・脱離状態の異常を判定することができ
る。
【0031】又、ステップ9の制御から明らかなよう
に、吸着剤の温度が脱離温度に達して、空燃比がリッチ
化した場合には、吸着剤下流側の酸素濃度センサ10に
より、触媒4入口側の空燃比が適正に制御されるため、
触媒4における転化効率を改善することができ、排気浄
化性能を向上することができる。次に、本発明の他の実
施例について説明する。
【0032】この実施例のシステム構成は図2に示した
実施例と同じであり、図2に示した実施例とは制御内容
が図4のフローチャートのように異なる。即ち、このフ
ローチャートにおいて、図3のフローチャートとは、ス
テップ1´及びステップ26を追加し、ステップ23の
制御内容とその後の制御を変更した点が異なっている。
【0033】即ち、ステップ23において、赤ランプを
点灯すると共に、赤ランプが点灯状態であることをメモ
リに書き込み、ステップ5に進ませる。ステップ5にお
いては、切換弁8を閉状態に制御し、バイパス通路6を
閉じると共に主排気通路5を開いて排気の全量が主排気
通路に流れるようにして制御するため、吸着剤7の異常
時には、吸着剤7への排気の流入が阻止される。
【0034】又、ステップ1におけるN=0,M値読み
込みの制御の前のステップ1´と、ステップ7及びステ
ップ25における空燃比制御の後に追加したステップ2
6において、赤ランプが点灯しているか否かを判定す
る。夫々赤ランプが点灯していなければ、ステップ2に
戻り、点灯していれば(吸着剤の異常時)、ステップ5
に進んで、吸着剤7への排気の流入を阻止するべくバイ
パス通路6には排気を流通させないようにする。
【0035】尚、上記のフローチャートにおいて、ステ
ップ5は、本発明の請求項4における制御手段に相当す
る。かかる構成によると、ステップ5の制御から明らか
なように、吸着剤7の異常時には、吸着剤7をバイパス
して主排気通路5に排気を流すことにより、吸着剤7の
これ以上の劣化を防止できると共に、バイパス通路6分
の熱容量を低減して、触媒4の早期活性化の促進を図る
ことができる。
【0036】次に、本発明の更に他の実施例について説
明する。この実施例のシステム構成は図2に示した実施
例と同じであり、図2に示した実施例とは制御内容が図
5のフローチャートに示すように異なる。即ち、ステッ
プ1におけるN=0,M値読み込みの制御の後に、ステ
ップ1´´において、赤ランプが点灯しているか否かを
判定する。赤ランプが点灯していなければ、ステップ2
に進み、点灯していれば(吸着剤の異常時)、ステップ
5に進んで、切換弁8を閉じて、吸着剤7への排気の流
入を阻止するべくバイパス通路6には排気を流通させな
いようにする。
【0037】ステップ2においては、吸着剤温度TAと
吸着剤耐熱温度taとを比較し、TA<taと判定され
たならば、ステップ2´に進み、TA≧taと判定され
たならば、ステップ5に進む。ステップ2´では、超空
燃比リッチ回数Nが設定値Aに達した回数Mと設定値C
及び設定値Bとを比較する。即ち、C≦M<Bであるか
否か判定する。C≦M<Bであると判定された場合は、
吸着剤7が異常と判断されないまでも、吸着剤7の劣化
若しくは異常傾向があると判断できるので、ステップ3
´に進んで、切換弁8を半開制御、つまり、バイパス通
路6と主排気通路5を夫々半開して、排気が主排気通路
5とバイパス通路6とに振り分けられるように制御し、
ステップ3´´に進んで、黄ランプを点灯する。
【0038】かかる構成によると、ステップ3´の制御
から明らかなように、吸着剤7の劣化若しくは異常傾向
がある場合には、吸着剤7への接触排気量を低減するた
め、機関冷間時のエミッションの悪化を防止することが
できると共に、吸着剤7の異常状態に応じて、吸着剤7
への排気流量が制御され、吸着剤7の劣化の進行度合い
を最小限に抑えることができ、黄ランプの点灯により注
意を喚起することができる。
【0039】尚、上記の実施例においては、切換弁8を
半開制御するようにしたが、必ずしも半開である必要は
なく、中途開度に制御しても良い。又、黄ランプの点灯
制御は特に付加しなくとも良い。次に、本発明の更に他
の実施例について説明する。この実施例のシステム構成
を示す図6において、エンジン1のエキゾーストマニホ
ールド2に連結される排気通路3には、上流側触媒2
0、吸着剤7、下流側触媒4が、上流から下流にかけて
順に介装される。
【0040】そして、2次空気を上流側触媒20と上流
側酸素濃度センサ9との間の排気通路3に導入する2次
空気供給手段19が設けられている。この2次空気供給
手段19は、電動エアポンプ16等の空気供給源と、該
電動エアポンプ16に接続されると共に排気通路3に連
通接続される2次空気供給管17と、該2次空気供給管
17に介装される開閉弁18とから構成され、開閉弁1
8の開閉制御によって2次空気の供給・遮断を制御でき
る。尚、電動エアポンプ16から供給される2次空気量
は回転数によらず一定量である。
【0041】一方、コントロールユニット11には、エ
ンジン回転数を検出する回転センサ12と、吸入空気流
量検出手段としてのエアフローメータ13と、エンジン
冷却水温度を検出する水温センサ14と、前記上流側酸
素濃度センサ9と、下流側酸素濃度センサ10とから夫
々出力される検出信号が入力されており、該コントロー
ルユニット13は、これら各センサから出力される検出
信号に基づいて図7のフローチャートに示すような内容
の各種制御を実行する。
【0042】フローチャートにおいて、ステップ31に
おいては、超空燃比リッチ回数N値を0にセットすると
共に、超空燃比リッチ回数Nが設定値Aに達した回数M
値をバックアップメモリから読み込み、ステップ32で
は、実際のエンジン冷却水温度Twと極低温温度toと
を比較し、Tw<toと判定されたならば、ステップ3
3に進み、Tw≧toと判定されたならば、ステップ3
4に進む。
【0043】ステップ33では、後述する吸着剤7の異
常を報知する赤ランプが点灯しているか否かを判定し、
点灯していれば、ステップ35に進んで、2次空気供給
手段19の開閉弁18を閉じて2次空気の供給を遮断
し、ステップ36に進んで、エンジン冷却水温度Twと
エンジン回転数Neと吸入空気量Qaの関数により空燃
比(A/F)を制御し(空燃比フィードバック制御定数
α=1をクランプ)、ステップ32に戻る。点灯してい
なければ、ステップ37に進む。このステップ37で
は、上流側酸素濃度センサ9の暖機が終了したか否かを
判定し、暖機が未終了では、前記ステップ35に進み、
2次空気の供給を遮断する。暖機終了ではステップ38
に進んで、今度は下流側酸素濃度センサ10の暖機が終
了したか否かを判定し、暖機が未終了では、前記ステッ
プ35に進み、2次空気の供給を遮断する。暖機終了で
はステップ39に進む。ステップ39では、超空燃比リ
ッチ回数Nをカウントする(N=N+1)し、ステップ
40に進む。
【0044】ステップ40では、超空燃比リッチ回数N
と設定値Aとを比較し、N≠Aであれば、ステップ41
に進み、N=Aであれば、ステップ48に進む。ステッ
プ41では、下流側酸素濃度センサ10から出力される
信号により空燃比(A/F=Y)を計算し、ステップ4
2に進んで、上流側酸素濃度センサ9から出力される信
号により空燃比(A/F=X)を計算する。
【0045】ステップ43では、ステップ41及びステ
ップ42で計算した空燃比YとXの差ΔXを計算(Y−
X=ΔX)し、ステップ44に進んで、計算したΔXと
設定値X1とを比較し、ΔX≧X1であれば、吸着剤7
による未燃ガスの吸着行程であると判定され、ステップ
45で前記所定の超空燃比リッチ回数Nのカウント値を
0にリセットする。ΔX<X1であれば、ステップ46
に進み、計算したΔXと別の設定値−X2とを比較し、
ΔX≧−X2であれば、吸着剤7による未燃ガスの脱離
行程であると判定され、ステップ47で前記所定の超空
燃比リッチ回数Nのカウント値を0にリセットする。Δ
X<−X2であれば、所定の超空燃比リッチ状態である
と判断し(吸着剤の異常の可能性有り)、ステップ35
に進む。尚、この所定の超空燃比リッチ状態であるとの
判定により、後の制御のステップ39で所定の超空燃比
リッチ回数Nがカウントされる(N=N+1)。
【0046】このように所定の超空燃比リッチ状態であ
るとの判定が繰り返しなされ、ステップ40の判定で、
超空燃比リッチ回数Nが設定値Aに達すると(N=
A)、ステップ48において、超空燃比リッチ回数Nが
設定値Aに達した回数M即ち、所定の超空燃比リッチ状
態となる履歴をカウントする(M=M+1)。このM値
をバックアップメモリに書き込む。
【0047】ステップ50では、超空燃比リッチ回数N
が設定値Aに達した回数Mと設定値Bとを比較し、超空
燃比リッチ回数Nが設定値Aに達した回数Mが設定値B
に達すると(M=B)、吸着剤の異常と判断して、ステ
ップ51に進んで、自動車等に装備した赤ランプを点灯
し、赤ランプが点灯状態であることをメモリに書き込
み、ステップ35に進んで、2次空気の供給を遮断す
る。Mが設定値Bに達しなければ(M≠B)、赤ランプ
を点灯せずに、ステップ35に進んで、2次空気の供給
を遮断する。
【0048】一方、ステップ32で、Tw≧toと判定
された後のステップ34では、エンジン冷却水温度Tw
と2次空気遮断温度t1 とを比較し、Tw≦t1 と判定
されたならば、ステップ52に進み、2次空気供給手段
19の開閉弁18を開いて2次空気を導入し、触媒2
0,4の早期活性化を図る。Tw>t1 と判定されたな
らば、ステップ53に進み、2次空気を遮断する。
【0049】ステップ54では、上流側酸素濃度センサ
9の暖機が終了したか否かを判定し、暖機が未終了で
は、ステップ55に進み、エンジン冷却水温度Twとエ
ンジン回転数Neと吸入空気量Qaの関数により空燃比
(A/F)を制御し(空燃比フィードバック制御定数α
=1をクランプ)、ステップ32に戻る。ステップ54
で暖機終了と判定されると、ステップ56に進み、今度
は、下流側酸素濃度センサ10の暖機が終了したか否か
を判定し、暖機が未終了では、ステップ57に進んで、
上流側酸素濃度センサ9から出力される信号に基づいて
空燃比を制御し、ステップ32に戻る。
【0050】この場合、次式に基づいて燃料噴射量(T
i)が演算されるが、 Ti=基本噴射量(Tp)×各種補正係数(Co)×空
燃比フィードバック制御定数(α)+電力補正分(T
s) 各種補正係数(Co)に2次空気導入補正係数(K
2 )を付加する。つまり、本実施例においては、両酸
素濃度センサ9に影響を与えない部位に2次空気を導入
しているため、2次空気の導入時は、触媒20に対する
空燃比が目標値からずれる。具体的には、2次空気の導
入時は、酸素濃度センサ9部で理論空燃比にフィードバ
ック制御されても、触媒20入口ではリーン化傾向を示
す。
【0051】2次空気は上述したように電動エアポンプ
16により回転によらず一定量供給されるため、触媒2
0入口の空燃比への2次空気の影響は排気流量(つま
り、吸入空気流量Qa)が多くなるほど小さい。従っ
て、上流側酸素濃度センサ9による空燃比制御時の2次
空気導入の際は、図8に示すように、吸入空気流量Qa
に基づいて予め設定された2次空気導入補正係数(KO
2 )を参照し、この2次空気導入補正係数(KO2 )を
付加して、酸素濃度センサ9部の空燃比をリッチ側に多
少シフトさせる。2次空気遮断時は、2次空気導入補正
係数(KO2 )=0とする。
【0052】前記ステップ56において、暖機終了と判
定されると、ステップ58に進んで、下流側酸素濃度セ
ンサ10から出力される信号に基づいて空燃比を制御
し、ステップ32に戻る。尚、上記のフローチャートに
おいて、ステップ58は、本発明の請求項6における空
燃比制御手段に相当する。
【0053】かかる構成によると、エンジン冷却水温度
が所定温度よりも低く、かつ、下流側酸素濃度センサ9
の出力が上流側酸素濃度センサ10の出力よりも所定値
以上小さい超空燃比リッチ状態となる回数Nが設定値A
に達した回数Mに達したことにより、吸着剤の吸・脱離
状態の異常を判定することができる。又、ステップ52
の制御から明らかなように、エンジンの冷間時に2次空
気を吸着剤7上流から導入しているため、触媒20,4
の酸化作用が活発化し、触媒20,4の温度の上昇を迅
速に図れるため、触媒20,4の早期活性化を図ること
ができると共に、2次空気を吸着剤7上流から導入して
いるときに、吸着剤7下流側の酸素濃度センサ9によ
り、触媒4入口側の空燃比が適正に制御されるため、触
媒4における転化効率を改善することができ、冷間時の
排気エミッション低減を図ることができる。
【0054】尚、冷却水温が極低温の時は、2次空気を
遮断するようにしており、触媒20,4が冷却されてし
まうことがない。更に、エンジン暖機後であると判定さ
れた際に、2次空気を遮断するようにしているため、触
媒20,4の温度上昇を抑制でき、空燃比変動を防止で
きる。尚、以上のように、特定の実施例を参照して本発
明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、当該技術分野における熟練者等により、本発明に添
付された特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の
変更及び修正が可能であるとの点に留意すべきである。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
機関運転状態の少なくとも前記空燃比及び機関温度に基
づいて吸着剤が異常であるか否かを判定するように構成
したから、例えば、機関温度が所定温度以下であると判
定され、かつ下流側空燃比が上流側空燃比よりも所定値
以上小さいと判定された際、或いは、機関温度及び吸着
剤温度が夫々所定温度以下であると判定され、かつ下流
側空燃比が上流側空燃比よりも所定値以上小さいと判定
された際に、吸着剤が異常であると判定することによ
り、吸着剤の吸着・脱離状態の異常を容易に把握するこ
とができる。
【0056】特に、吸着剤への排気導入時或いは2次空
気を吸着剤上流側の排気通路に供給している際に、下流
側空燃比検出手段から出力される検出信号に基づいて機
関の空燃比を制御する構成とすれば、触媒入口側の空燃
比が適正に制御され、触媒における転化効率を改善する
ことができ、排気浄化性能を向上することができる。
又、触媒上流側の排気通路を互いに並列な主排気通路と
吸着剤が介装されたバイパス通路とにより構成し、吸着
剤異常判定手段により吸着剤の異常が判定された際に、
バイパス通路への排気の流入を遮断して主排気通路に排
気を流通するように構成すれば、吸着剤の劣化進行を防
止できると共に、バイパス通路分の熱容量を低減して、
触媒の早期活性化の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の構成
【図2】 同上の装置の一実施例を示すシステム図
【図3】 同上実施例の作用を説明するフローチャート
【図4】 他の実施例の作用を説明するフローチャート
【図5】 更に他の実施例の作用を説明するフローチャ
ート
【図6】 更に他の実施例を示すシステム図
【図7】 同上の更に他の実施例の作用を説明するフロ
ーチャート
【図8】 吸入空気流量Qaに応じた2次空気導入補正
係数(KO2 )の特性図
【符号の説明】
1 エンジン 3 排気通路 4 触媒 7 吸着剤7 9 上流側酸素濃度センサ9 10 下流側酸素濃度センサ10 11 コントロールユニット11 14 水温センサ 15 吸着剤温度センサ 19 2次空気供給手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 N F02D 41/14 310 F02D 41/14 310A 41/22 305 41/22 305Z (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/08 F01N 3/20 F01N 3/22 F01N 3/24

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気通路に排気浄化用の触媒と該触媒の
    上流側に位置して未燃ガスを吸着する吸着剤とを介装す
    ると共に、吸着剤の上流側の排気通路と吸着剤下流側で
    触媒の上流側の排気通路とに夫々排気通路内排気の空燃
    比を検出する上流側及び下流側空燃比検出手段と、機関
    温度を検出する機関温度検出手段と、を含む機関運転状
    態検出手段と、機関運転状態の少なくとも前記空燃比及
    び機関温度に基づいて前記吸着剤が異常であるか否かを
    判定する吸着剤異常判定手段と、を含んで構成したこと
    を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記吸着剤異常判定手段は、機関温度が
    所定温度以下であると判定され、かつ下流側空燃比が上
    流側空燃比よりも所定値以上小さいと判定された際に、
    吸着剤が異常であると判定する構成である請求項1記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 吸着剤の温度を検出する吸着剤温度検出
    手段を設け、前記吸着剤異常判定手段を、機関温度及び
    吸着剤温度が夫々所定温度以下であると判定され、かつ
    下流側空燃比が上流側空燃比よりも所定値以上小さいと
    判定された際に、吸着剤が異常であると判定する構成と
    した請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項4】 触媒上流側の排気通路を互いに並列な主
    排気通路と吸着剤が介装されたバイパス通路とにより構
    成し、主排気通路とバイパス通路とを選択的に排気を流
    通するように通路を切り換える通路切換手段と、前記吸
    着剤異常判定手段により吸着剤の異常が判定された際
    に、バイパス通路への排気の流入を遮断して主排気通路
    に排気を流通するように通路切換手段を制御する制御手
    段を設けてなる請求項1〜3のうちいずれか一つに記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項5】 吸着剤への排気導入時、下流側空燃比検
    出手段から出力される検出信号に基づいて機関の空燃比
    を制御する空燃比制御手段を設けてなる請求項1〜4の
    うちいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項6】 2次空気を吸着剤上流側の排気通路に供
    給する2次空気供給手段を設け、2次空気を吸着剤上流
    側の排気通路に供給している際に、下流側空燃比検出手
    段から出力される検出信号に基づいて機関の空燃比を制
    御する空燃比制御手段を設けたことを特徴とする請求項
    1〜4のうちいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
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