JP2861656B2

JP2861656B2 - 排気ガス浄化用触媒の加熱制御装置

Info

Publication number: JP2861656B2
Application number: JP4205411A
Authority: JP
Inventors: 清結城; 比呂志田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH05187226A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気ガス浄化用触媒の加
熱制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関排気通路内には通気排気ガス浄化用
触媒が配置されている。この触媒は機関が始動せしめら
れると排気ガスにより加熱されて徐々に温度上昇するが
活性化温度以上にならないと排気ガス浄化機能を発揮し
ない。従って機関始動後、触媒が活性化温度に達するま
では触媒によって排気ガスが浄化されないことになる。

【０００３】そこで触媒にヒータを組込み、機関始動時
に一定時間だけヒータに通電して触媒を急速に加熱せし
め、機関始動後ただちに触媒の温度を活性化温度まで上
昇させて触媒により排気ガスを浄化しうるようにした内
燃機関が公知である（実開昭４７−２２３１３号公報参
照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが触媒が長期間
に亘って使用されて触媒が劣化してくると排気浄化機能
を発揮しだす触媒の活性化温度が次第に高くなる。しか
しながら上述の内燃機関におけるように機関始動時に一
定時間だけヒータに通電するようにした場合には触媒の
劣化の度合とは関係なく触媒は一定温度しか温度上昇せ
ず、従って触媒が新品のときに触媒が活性化温度まで上
昇するように通電時間を定めておくと触媒が劣化したと
きには通電が完了しても触媒は活性化温度まで上昇しな
いことになる。従って触媒が劣化したときには通電が完
了した後、暫らくの間排気ガスを浄化しえないという問
題を生ずる。

【０００５】これに対し触媒が劣化したときのことを考
えて触媒が劣化したときに触媒が活性化温度まで上昇す
るように通電時間を定めておくと触媒が新品のときには
通電が完了したときに触媒の温度は活性化温度よりもは
るかに高くなる。従ってこの場合には触媒を加熱するた
めに無駄なエネルギを使用することになり、しかも場合
によっては触媒が過熱されて触媒が早期に劣化してしま
うという問題を生ずる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば図１の発明の構成図に示されるよう
に、機関の運転が開始されるときに機関排気通路内に配
置された触媒７を一時的に加熱する加熱手段Ａと、触媒
７の劣化の度合を判断する劣化判断手段Ｂと、加熱手段
Ａによって触媒７が一時的に加熱されるときに加熱手段
Ａによって触媒７に与えられる熱量を触媒７の劣化の度
合が大きくなるにつれて増大せしめる制御手段Ｃとを具
備している。

【０００７】

【作用】触媒の劣化の度合が大きくなるにつれて触媒の
活性化温度が高くなるが、触媒の劣化の度合が大きくな
ると触媒に与えられる熱量が増大せしめられるので触媒
の劣化の度合が小さかろうと大きかろうと触媒の加熱作
用が完了したときに触媒は活性化温度まで上昇せしめら
れる。

【０００８】

【実施例】図２を参照すると、１は機関本体、２は排気
マニホルド、３は排気マニホルド２の出口側に接続され
た触媒コンバータ、４は触媒コンバータ３の出口側に接
続された排気管、５はディストリビュータ、６は変速機
を夫々示す。触媒コンバータ３の内部にはヒータ付触媒
７が配置され、更にこの触媒７下流の触媒コンバータ３
の内部には主触媒８が配置される。この触媒７は図３に
示されるように金属製薄板９ａと金属製波形板９ｂとを
交互に同心円状に巻いたような形をなしており、これら
金属製薄板９ａおよび金属製波形板９ｂによって触媒粒
子が担持される。更にこれら金属製薄板９ａおよび金属
製波形板９ｂに電流を流すことによって金属製薄板９ａ
と金属製波形板９ｂを発熱させ、それによって金属製薄
板９ａと金属製波形板９ｂにより担持された触媒粒子が
加熱される。従って金属製薄板９ａと金属製波形板９ｂ
は触媒担体を構成すると共にヒータ９の役割を果す。こ
のヒータ９は電子制御ユニット２０の出力信号により制
御される。

【０００９】電子制御ユニット２０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、常時電源２５に接続されているバックアッ
プＲＡＭ２６、入力ポート２７および出力ポート２８を
具備する。変速機６には車速を表わす出力パルスを発生
する速度センサ１０が取付けられ、この速度センサ１０
の出力パルスが入力ポート２７に入力される。機関本体
１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温
センサ１１が取付けられ、この水温センサ１１の出力電
圧がＡＤ変換器２９を介して入力ポート２７に入力され
る。ディストリビュータ５には機関回転数を表わす出力
パルスを発生する回転数センサ１２が取付けられ、回転
数センサ１２の出力パルスが入力ポート２７に入力され
る。更に入力ポート２７にはイグニッションスイッチ１
３がオンになったことを示す信号が入力される。一方、
ヒータ付触媒７のヒータ９は半導体スイッチ３０を介し
てバッテリ１４に接続される。この半導体スイッチ３０
は駆動回路３１を介して出力ポート２８に接続され、出
力ポート２８に出力された信号に基いて制御される。

【００１０】図４はヒータ付触媒７の触媒担体９ａ，９
ｂの温度とヒータ付触媒７による排気ガス浄化率との関
係を示している。なお図４において実線Ａは新品のヒー
タ付触媒７を示しており、鎖線Ｂは長時間使用されて劣
化したヒータ付触媒７を示している。図４の実線Ａで示
されるようにヒータ付触媒７が新品のときには触媒担体
９ａ，９ｂの温度がｔ₁になると排気ガス浄化率が５０
％となり、図４の鎖線Ｂで示されるようにヒータ付触媒
７が長時間使用されて劣化したときには触媒担体９ａ，
９ｂの温度がｔ₁よりも高いｔ₂に達したときに排気ガ
ス浄化率が５０％となる。従ってヒータ付触媒７が排気
ガス浄化機能を発揮するヒータ付触媒７の活性化温度は
ヒータ付触媒７の劣化の度合が大きくなるほど高温にな
ることがわかる。それ故、ヒータ付触媒７の温度を活性
化温度まで上昇させるにはヒータ付触媒７の劣化の度合
が大きくなるほどヒータ付触媒７に対する加熱量を増大
せしめる必要がある。

【００１１】図５はヒータ９の通電時間とヒータ９への
通電停止時における触媒担体９ａ，９ｂの温度との関係
を示している。ヒータ付触媒７が劣化してもヒータ９へ
の通電時における触媒担体９ａ，９ｂの温度上昇に対し
ては影響を与えないのでヒータ付触媒７が新品であろう
と劣化していようと図５に示す関係は変化しない。図５
においてＴ₁はヒータ付触媒７が新品のときに排気ガス
浄化率が５０％となる温度ｔ₁まで触媒担体９ａ，９ｂ
を加熱するのに必要なヒータ通電時間を示しており、Ｔ
₂はヒータ付触媒７が劣化したときに排気ガス浄化率が
５０％となる温度ｔ₂まで触媒担体９ａ，９ｂを加熱す
るのに必要なヒータ通電時間を示している。従ってヒー
タ付触媒７に対する加熱量をヒータ通電時間によって制
御する場合にはヒータ付触媒７の劣化の度合が大きくな
るほどヒータ通電時間を長くしなければならないことが
わかる。

【００１２】ヒータ付触媒７の温度を活性化温度まで上
昇させるのに必要なヒータ通電時間の目標値とヒータ付
触媒７の劣化の度合との関係は実験により求めることが
でき、実験により求められたこれらの関係が図６に示さ
れている。図６に示されるように触媒の劣化度が大きく
なるにつれて目標通電時間Ｔ₀が長くなる。一方、前述
したようにヒータ付触媒７の劣化の度合が大きくなるほ
どヒータ付触媒７の活性化温度は高くなり、従ってヒー
タ付触媒７の劣化の度合が大きいほどヒータ９への通電
停止時における触媒担体９ａ，９ｂの温度を高くしなけ
ればならない。ヒータ付触媒７の温度を活性化温度まで
上昇させるのに必要な触媒担体９ａ，９ｂの温度の目標
値とヒータ付触媒７の劣化度Ｌとの関係は実験により求
めることができ、実験により求められたこれらの関係が
図７に示されている。図７に示されるように触媒の劣化
度Ｌが長くなるにつれて触媒担体９ａ，９ｂの目標温度
ｔ₀が高くなる。

【００１３】図６および図７に示すいずれの関係を用い
てもヒータ９への通電が完了したときにヒータ付触媒７
の温度を活性化温度まで上昇させることができる。即
ち、図６に示す関係を用いる場合には触媒の劣化度Ｌを
求め、ヒータ９への通電時間を触媒の劣化度Ｌに対応し
た図６の目標通電時間Ｔ₀とすればヒータ９への通電が
完了したときにヒータ付触媒７の温度を活性化温度まで
上昇させることができる。一方、図７に示す関係を用い
る場合には触媒の劣化度Ｌを求め、触媒担体９ａ，９ｂ
の温度が触媒の劣化度Ｌに対応した図７の目標温度ｔ₀
に達したときにヒータ９への通電を停止すればヒータ９
への通電を停止したときにヒータ付触媒７の温度を活性
化温度まで上昇させることができる。ただし、図７に示
す関係を用いる場合には触媒担体９ａ，９ｂの温度を検
出しなければならない。

【００１４】このように図６および図７のいずれの関係
を用いてもヒータ９への通電が完了したときにヒータ付
触媒７の温度を活性化温度まで上昇させることができる
が図６および図７のいずれの関係を用いる場合であって
も触媒の劣化度Ｌを求めなければならない。この触媒の
劣化度Ｌとしてはヒータ付触媒７の活性化温度の上昇を
最も対応よく表わす期間を使用することが好ましく、従
ってこの触媒の劣化度Ｌとしてどのような期間を用いる
かが大きな問題となる。この点に関し、車両の累積走行
距離が長くなれば、或いは車両の累積運転時間が長くな
ればそれに応じてヒータ付触媒７が劣化するので触媒の
劣化度Ｌを表わすものとして車両の累積走行距離又は累
積運転時間を用いることが考えられる。また、ヒータ付
触媒７の温度が高くなればなるほど、更にヒータ付触媒
７が高温となっている時間が長くなればなるほどヒータ
付触媒７が劣化するので触媒の劣化度Ｌを表わすものと
してヒータ付触媒７が高温となっている時間とそのとき
の温度との積を用いることが考えられる。触媒の劣化度
Ｌを表わすものとして上述のいずれのものが最良である
かは今のところ必ずしも明瞭ではないがこれまでの経験
によると累積走行距離が最もよさそうである。

【００１５】図８は触媒劣化度Ｌを表わすものとして累
積走行距離を用いる場合の触媒劣化度Ｌの算出ルーチン
を示している。このルーチンは一定時間ＴＩＭＥ毎の割
込みによって実行される。図８を参照するとまず初めに
ステップ４０において車速センサ１０の出力パルスから
算出された車速Ｖが求められる。次いでステップ４１で
は車速Ｖに割込み時間ＴＩＭＥを乗算することによって
走行距離Ｓが算出され、次いでステップ４２においてＬ
にＳを加算することによって累積走行距離Ｌが算出され
る。この累積走行距離ＬはバックアップＲＡＭ２６内に
記憶される。

【００１６】図９は触媒劣化度Ｌを表わすものとして累
積運転時間を用いる場合の触媒劣化度Ｌの算出ルーチン
を示している。このルーチンは一定時間ＴＩＭＥ毎の割
込みによって実行される。図９を参照するとステップ５
０においてＬに割込み時間ＴＩＭＥを加算することによ
って累積運転時間Ｌが算出され、この累積運転時間Ｌは
バックアップＲＡＭ２６内に記憶される。

【００１７】図１０は触媒劣化度Ｌを表わすものとして
ヒータ付触媒７が高温となっている時間とそのときの温
度との積を用いる場合の触媒劣化度Ｌの算出ルーチンを
示している。このルーチンは一定時間ＴＩＭＥ毎の割込
みによって実行される。ただし、このルーチンを用いる
場合にはヒータ付触媒７の温度ｔを検出しなければなら
ない。

【００１８】図１０を参照するとまず初めにステップ６
０においてヒータ付触媒７の温度ｔが設定温度ｔ_C、例
えば触媒の劣化をひき起こす温度ｔ_Cよりも高いか否か
が判別される。ｔ≧ｔ_Cのときにはステップ６１におい
て温度ｔと割込み時間ＴＩＭＥを乗算し、この乗算結果
ｔ・ＴＩＭＥとＬとを加算することによって累積触媒使
用期間Ｌが算出される。この累積触媒使用期間Ｌはバッ
クアップＲＡＭ２６内に記憶される。

【００１９】触媒劣化度Ｌの算出に当っては図８から図
１０に示すいずれのルーチンも用いることができる。図
６および図７は図８に示すルーチンを用いて触媒劣化度
Ｌを算出した場合を示しているが図９又は図１０に示す
ルーチンを用いて触媒劣化度Ｌを算出した場合でも図６
および図７に示す曲線と同じような曲線となる。

【００２０】図１１は図２に示す内燃機関において図６
に示す関係を用いた場合のヒータ制御ルーチンを示して
おり、このルーチンは一定時間Ｔ_i毎の割込みによって
実行される。なお、この場合図６に示す関係は予めＲＯ
Ｍ２２内に記憶されている。図１１を参照するとまず初
めにステップ７０において通電完了フラグがセットされ
ているか否かが判別される。始めてステップ７０に進ん
だときには通電完了フラグはリセットされているのでス
テップ７１に進み、イグニッションスイッチ１３がオン
であるか否かが判別される。イグニッションスイッチ１
３がオンのときにはステップ７２に進んで図６に示す触
媒劣化度Ｌに対応した目標通電時間Ｔ ₀が読込まれる。
次いでステップ７３では水温センサ１１の出力信号に基
いて機関冷却水温Ｔ_wが設定温度Ｔ_w0、例えば７０℃よ
りも低いか否かが判別される。Ｔ_w≦Ｔ_w0のときにはス
テップ７４に進んで回転数センサ１２の出力信号に基い
て機関回転数Ｎが設定回転数Ｎ₀、例えば４００r.p.m
よりも高いか否かが判別される。Ｎ≧Ｎ₀のときには機
関が自力運転を開始したと判断してステップ７５に進
む。ステップ７５では半導体スイッチ３０がオンとさ
れ、斯くしてヒータ９への通電が開始される。

【００２１】即ち、Ｔ_w＞Ｔ_w0のときには機関停止後さ
ほど時間を経過しておらず、従ってこのときにはヒータ
付触媒７はまだ温度が高いと考えられる。従ってＴ_w＞
Ｔ_w0のときにはヒータ９を通電せしめないようにしてい
る。また、機関が自力運転を開始したときにヒータ付触
媒７が活性化温度に達していることが好ましいがこのよ
うにするには機関が自力運転を開始する目標通電時間Ｔ
₀前からヒータ９に通電を開始しなければならない。し
かしながらこのようにすると機関を始動するまで目標通
電時間Ｔ₀待たなければならないので運転者にとっては
不便であり、従って機関が自力運転を開始したときにヒ
ータ９に通電を開始するようにしている。

【００２２】ヒータ９に通電が開始されるとステップ７
６に進んで時間Ｔに割込み時間Ｔ_iが加算され、ヒータ
９に通電が開始されてからの経過時間Ｔが算出される。
次いでステップ７７では経過時間Ｔが目標通電時間Ｔ₀
に達したか否かが判別される。経過時間Ｔが目標通電時
間Ｔ₀に達するとステップ７８に進んで半導体スイッチ
３０がオフとされ、ヒータ９への通電が停止される。次
いでステップ７９ではＴが零とされ、次いでステップ８
０では通電完了フラグがセットされる。

【００２３】図１２に別の実施例を示す。なお、この実
施例において図２と同様の構成要素は同一の符号で示
す。図１２に示されるようにこの実施例ではヒータ付触
媒７の温度、実際には触媒担体９ａ，９ｂの温度を検出
するための熱電対からなる温度センサ１５がヒータ付触
媒７に取付けられる。この温度センサ１５は触媒担体９
ａ，９ｂの温度に比例した出力電圧を発生し、この出力
電圧がＡＤ変換器３２を介して入力ポート２７に入力さ
れる。

【００２４】図１３は図１２に示す内燃機関において図
７に示す関係を用いた場合のヒータ制御ルーチンを示し
ており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実
行される。なお、この場合図７に示す関係は予めＲＯＭ
２２内に記憶されている。図１３を参照するとまず初め
にステップ９０において通電完了フラグがセットされて
いるか否かが判別される。始めてステップ９０に進んだ
ときには通電完了フラグはリセットされているのでステ
ップ９１に進み、イグニッションスイッチ１３がオンで
あるか否かが判別される。イグニッションスイッチ１３
がオンのときにはステップ９２に進んで図７に示す触媒
劣化度Ｌに対応した目標温度Ｔ₀が読込まれる。次いで
ステップ９３では温度センサ１５の出力信号に基いて触
媒担体９ａ，９ｂの温度ｔが設定温度ｔ_kよりも低いか
否かが判別される。ｔ≦ｔ_kのときにはステップ９４に
進んで回転数センサ１２の出力信号に基いて機関回転数
Ｎが設定回転数Ｎ₀、例えば４００r.p.m よりも高いか
否かが判別される。Ｎ≧Ｎ₀のときには機関が自力運転
を開始したと判断してステップ９５に進む。ステップ９
５では半導体スイッチ３０がオンとされ、斯くしてヒー
タ９への通電が開始される。

【００２５】この実施例では触媒担体９ａ，９ｂの温度
を検出しており、従ってヒータ付触媒７が活性化温度に
達しているか否かを確実に検出することができる。ヒー
タ付触媒７の温度が活性化温度に比べてさほど低下して
いないとき、即ちｔ＞ｔ_kのときにはヒータ付触媒７は
排気ガスによって比較的早い時期に活性化温度に達する
のでこのときにはヒータ９への通電を行わないようにし
ている。

【００２６】ヒータ９に通電が開始されるとステップ９
６に進んで触媒担体９ａ，９ｂの温度ｔが目標温度ｔ₀
に達したか否かが判別される。触媒担体９ａ，９ｂの温
度ｔが目標温度ｔ₀に達するとステップ９７に進んで半
導体スイッチ３０がオフとされ、ヒータ９への通電が停
止される。次いでステップ９８において通電完了フラグ
がセットされる。

【００２７】図１４は触媒の劣化度に応じてヒータを制
御する更に別の実施例を示している。なお、図１４にお
いて図２および図１２と同様の構成要素は同一の符号で
示す。図１４を参照するとこの実施例では内燃機関がＶ
型８気筒機関からなる。各気筒は対応する吸気枝管１０
０を介して共通の吸気ダクト１０１に連結され、各吸気
枝管１００には夫々対応する気筒の吸気ポート内に向け
て燃料を噴射するための燃料噴射弁１０２が取付けられ
る。吸気ダクト１０１はエアフロメータ１０３を介して
エアクリーナ１０４に連結され、吸気ダクト１０１の入
口部にはスロットル弁１０５が配置される。エアフロメ
ータ１０３は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、
この出力電圧がＡＤ変換器１２０を介して入力ポート２
７に入力される。また図２に示される実施例と同様にこ
の実施例においても水温センサ１１がＡＤ変換器１２１
を介して入力ポート２７に接続され、回転数センサ１２
が入力ポート２７に接続される。

【００２８】一方、この実施例では内燃機関が一対の排
気マニホルド２ａ，２ｂを具備し、各排気マニホルド２
ａ，２ｂは夫々対応する触媒コンバータ３ａ，３ｂおよ
び排気管４ａ，４ｂを介して共通の触媒コンバータ１０
６に連結される。各触媒コンバータ３ａ，３ｂの内部に
は図３に示す構造のヒータ付三元触媒７と、主三元触媒
８とが配置される。各ヒータ付三元触媒７の触媒担体を
形成している各ヒータ９は夫々対応する半導体スイッチ
３０ａ，３０ｂを介してバッテリ１４に接続され、これ
ら半導体スイッチ３０ａ，３０ｂは夫々対応する駆動回
路１２２を介して出力ポート２８に接続される。また、
図１２に示す実施例と同様にこの実施例でもヒータ付三
元触媒７の温度を検出するために温度センサ１５ａ，１
５ｂが各触媒コンバータ３ａ，３ｂに取付けられてお
り、これらの温度センサ１５ａ，１５ｂは夫々ＡＤ変換
器１２３，１２４を介して入力ポート２７に接続され
る。また、この実施例ではバッテリ１４の電圧がＡＤ変
換器１２５を介して入力ポート２７に入力される。

【００２９】更にこの実施例では各触媒コンバータ３
ａ，３ｂ上流の各排気マニホルド２ａ，２ｂ内に夫々排
気ガス中の酸素濃度を検出するための第１の酸素濃度検
出器、即ち第１のＯ₂センサ１０７ａ，１０７ｂが配置
され、更に各触媒コンバータ３ａ，３ｂ下流の各排気管
４ａ，４ｂ内には夫々第２のＯ₂センサ１０８ａ，１０
８ｂが配置される。これらの各Ｏ₂センサ１０７ａ，１
０７ｂ，１０８ａ，１０８ｂは空燃比がリーン（稀薄）
のときには０．１ボルト程度の出力電圧（リーン電圧）
を発生し、空燃比がリッチ（過濃）になると０．９ボル
ト程度の出力電圧（リッチ出力）を発生する。各第１Ｏ
₂センサ１０７ａ，１０７ｂの出力電圧は夫々対応する
ＡＤ変換器１２６，１２７を介して入力ポート２７に入
力され、各第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂの出力電
圧は夫々対応するＡＤ変換器１２８，１２９を介して入
力ポート２７に入力される。

【００３０】触媒コンバータ３ａ，３ｂは同じ構造を有
しており、従って図１５に一方の触媒コンバータ３ａの
構造について示す。図１５に示されるように触媒コンバ
ータ３ａ内にはヒータ付三元触媒７の下流に一対の主三
元触媒８が配置されており、前述したようにヒータ付三
元触媒７の触媒担体はヒータ９により構成されている。
なお、図１５において１０９，１１０はヒータ９の電極
を示している。

【００３１】ところで図１４に示すような三元触媒７，
８を用いた場合には空燃比がほぼ理論空燃比に維持され
ているときに最も高い浄化効率を発揮する。従ってこの
実施例では一方の排気マニホルド２ａに接続された気筒
群に供給される空燃比が理論空燃比となるように第１Ｏ
₂センサ１０７ａおよび第２Ｏ₂センサ１０８ａの出力
信号に基いて空燃比をフィードバック制御し、他方の排
気マニホルド２ｂに接続された気筒群に供給される空燃
比が理論空燃比となるように第１Ｏ₂センサ１０７ｂお
よび第２Ｏ₂センサ１０８ｂの出力信号に基いて空燃比
をフィードバック制御している。

【００３２】ところがこのように第１Ｏ₂センサ１０７
ａ，１０７ｂに加えて第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８
ｂの出力信号により空燃比をフィードバック制御するよ
うにした場合には三元触媒７，８が劣化するにつれて第
２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂのリーン出力からリッ
チ出力、およびリッチ出力からリーン出力への変化周期
が短かくなり、斯くしてこの変化周期から三元触媒８の
劣化の度合を判断することができる。即ち、三元触媒
７，８が劣化していないときには図１６（Ａ）に示され
るように第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂの出力の変
化周期は比較的長く、三元触媒７，８が劣化すると図１
６（Ｂ）に示されるように第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１
０８ｂの出力の変化周期が短くなる。そこでまず初めに
その理由について説明する。

【００３３】三元触媒７，８は空燃比がリーンのとき、
即ち排気ガス中に過剰の酸素が存在するときには過剰な
酸素を吸着保持し、空燃比がリッチのとき、即ち排気ガ
ス中にＣＯ，ＨＣが存在するが酸素が存在しないときに
は吸着保持していた酸素を放出するというＯ₂ストレー
ジ機能を有し、このＯ₂ストレージ機能によってＨＣ，
ＣＯの酸化作用およびＮＯｘの還元作用が行われる。と
ころが三元触媒７，８が劣化してくるとこのＯ₂ストレ
ージ機能が弱まり、その結果第２Ｏ₂センサ１０８ａ，
１０８ｂの出力の変化周期が短くなってくる。

【００３４】即ち、三元触媒７，８下流に配置された第
２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂの出力がリッチ出力に
なると機関シリンダ内に供給される燃料量が減少せしめ
られて空燃比がリーンとなる。次いでリーンの状態で燃
焼せしめられた燃焼ガスは排気マニホルド２ａ，２ｂを
通って三元触媒７，８に達する。このとき排気ガス中に
は過剰な酸素が含まれているのでこの過剰な酸素は三元
触媒７，８に吸着保持され、その結果三元触媒７，８か
らは酸素を含まない排気ガスが流出することになる。従
ってこのとき三元触媒７，８下流に配置された第２Ｏ₂
センサ１０８ａ，１０８ｂでは空燃比がほぼ理論空燃比
であると判断され、従ってこのとき第２Ｏ₂センサ１０
８ａ，１０８ｂはまだ空燃比がリーンであることを示す
リーン出力を発生しない。次いで暫くして三元触媒７，
８による酸素吸着能力が飽和すると三元触媒を通過した
排気ガスが過剰な酸素を含むようになるために第２Ｏ₂
センサ１０８ａ，１０８ｂでは空燃比がリーンであると
判断され、斯くしてこのとき初めて第２Ｏ₂センサ１０
８ａ，１０８ｂがリーン出力を出力する。

【００３５】一方、第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂ
の出力がリーン出力になると機関シリンダ内に供給され
る燃料量が増大せしめられて空燃比がリッチとなる。次
いでリッチの状態で燃焼せしめられた燃焼ガスは排気マ
ニホルド２ａ，２ｂを通って三元触媒７，８に達する。
このとき排気ガス中にはＣＯ，ＨＣは存在するが酸素が
存在せず、従って三元触媒７，８に吸着保持されていた
酸素が放出されてＣＯ，ＨＣの酸化作用が行われる。そ
の結果三元触媒７，８からはＨＣ，ＣＯを含まない排気
ガスが流出することになる。従ってこのとき三元触媒
７，８下流に配置された第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０
８ｂでは空燃比がほぼ理論空燃比であると判断され、従
ってこのとき第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂはまだ
空燃比がリッチであることを示すリッチ出力を発生しな
い。次いで暫くして三元触媒７，８が吸着保持していた
全酸素を放出すると三元触媒７，８を通過した排気ガス
がＣＯ，ＨＣを含むようになるために第２Ｏ₂センサ１
０８ａ，１０８ｂでは空燃比がリッチであると判断さ
れ、斯くしてこのとき初めて第２Ｏ₂センサ１０８ａ，
１０８ｂがリッチ出力を出力する。

【００３６】上述の説明からわかるように三元触媒７，
８の酸素吸着保持量が少なくなれば第２Ｏ₂センサ１０
８ａ，１０８ｂがリッチ出力を出力してからリーン出力
を出力するまでの時間が短くなり、また三元触媒７，８
の酸素吸着保持量が少なくなって酸素の放出量が少なく
なれば第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂがリーン出力
を出力してからリッチ出力を出力するまでの時間が短く
なる。即ち、三元触媒７，８の酸素吸着保持量が少なく
なればなるほど、即ち三元触媒７，８のＯ₂ストレージ
機能が弱まれば弱まるほど第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１
０８ｂのリーン出力からリッチ出力、リッチ出力からリ
ーン出力への変化周期が短くなる。

【００３７】ところで三元触媒７，８の劣化の度合はこ
のＯ₂ストレージ機能のよしあしで決まり、Ｏ₂ストレ
ージ機能が弱まったということは三元触媒７，８が劣化
したことを意味している。従って第２Ｏ₂センサ１０８
ａ，１０８ｂの出力の変化周期が短くなったということ
は三元触媒７，８が劣化したことを意味しており、斯く
して第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂ出力の変化周期
から三元触媒の劣化の度合を判断できることになる。こ
れが三元触媒７，８の劣化の度合を判断するための基本
原理である。

【００３８】この基本原理は図１４に示されるように三
元触媒７，８上流の機関排気通路内に第１Ｏ₂センサ１
０７ａ，１０７ｂを配置し、三元触媒７，８下流の排気
通路内に第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂを配置し、
これらＯ₂センサの出力に基づいて空燃比を理論空燃比
に制御するようにしたダブルＯ₂センサシステムにおい
ても全く同様に成り立つ。即ち、このダブルＯ₂センサ
システムは第１Ｏ₂センサ１０７ａ，１０７ｂの出力特
性のばらつきや経年変化を第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１
０８ｂにより補償することを意図しているがこの場合で
も第２Ｏ₂センサ１０８ａ，１０８ｂの出力に基づいて
空燃比がフィードバック制御されるので上述の基本原理
がそのまま成立することになる。

【００３９】次に図１７から図２１を参照してまず初め
に第１Ｏ₂センサ１０７ａ，１０７ｂおよび第２Ｏ₂セ
ンサ１０８ａ，１０８ｂの出力信号に基いて行われる空
燃比のフィードバック制御について説明する。なお、図
１４に示す実施例では各排気マニホルド２ａ，２ｂに接
続された各気筒群の空燃比制御は夫々対応するＯ₂セン
サ１０７ａ，１０８ａの出力信号およびＯ₂センサ１０
７ｂ，１０８ｂの出力信号に基いて夫々独立して同様な
やり方で行われるので、以下排気マニホルド２ａに接続
された気筒群の空燃比制御のみについて説明する。な
お、以下の実施例では空燃比が理論空燃比となるように
基本燃料噴射時間ＴＡＵＰを空燃比補正係数ＦＡＦによ
って補正するようにした場合を示している。

【００４０】図１７および図１８は第１Ｏ₂センサ、即
ち上流側Ｏ₂センサ１０７ａの出力にもとづいて空燃比
補正計数ＦＡＦを演算する第１の空燃比フィードバック
制御ルーチンを示しており、このルーチンは所定時間、
例えば４ms毎に実行される。ステップ２０１では、上流
側Ｏ₂センサ１０７ａによる空燃比の閉ループ（フィー
ドバック）条件が成立しているか否かが判別される。例
えば、冷却水温が所定値以下のとき、機関始動中、始動
後増量中、暖機増量中、パワー増量中、触媒過熱防止の
ためＯＴＰ増量中、上流側Ｏ₂センサ１０７ａの出力信
号が一度も反転していないとき、燃料カット中等はいず
れも閉ループ条件が不成立となり、その他の場合には閉
ループ条件が成立する。閉ループ条件が不成立のときに
は処理サイクルを完了し、閉ループ条件が成立したとき
にはステップ２０２に進む。

【００４１】ステップ２０２では、上流側Ｏ₂センサ１
０７ａの出力Ｖ₁がＡ／Ｄ変換されて取込まれ、次いで
ステップ２０３ではＶ₁が比較電圧Ｖ_R1例えば０．４５
Ｖ以下か否か、即ち空燃比がリーンであるか否かが判別
される。空燃比がリーン（Ｖ ₁≦Ｖ_R1）であれば、ステ
ップ２０４に進んでディレイカウンタＣＤＬＹが負か否
かが判別され、ＣＤＬＹ＞０であればステップ２０５に
おいてＣＤＬＹを０とした後、ステップ２０６に進む。
ステップ２０６では、ディレイカウンタＣＤＬＹが１減
算され、ステップ２０７，２０８においてディレイカウ
ンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬでガードされる。この場
合、ディレイカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到達し
たときにはステップ２０９において第１の空燃比フラグ
Ｆ１が“０”（リーン）とされる。なお、最小値ＴＤＬ
は負の値である。

【００４２】これに対してリッチ（Ｖ₁＞Ｖ_R1）であれ
ば、ステップ２１０においてディレイカウンタＣＤＬＹ
が正か否かが判別され、ＣＤＬＹ＜０であればステップ
２１１においてＣＤＬＹを０とした後、ステップ２１２
に進む。ステップ２１２ではディレイカウンタＣＤＬＹ
が１加算され、ステップ２１３，２１４においてディレ
イカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲでガードされる。こ
の場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲに到
達したときにはステップ２１５において第１の空燃比フ
ラグＦ１が“１”（リッチ）とされる。なお、最大値Ｔ
ＤＲは正の値である。

【００４３】ステップ２１６では、第１の空燃比フラグ
Ｆ１の符号が反転したか否かが判別される。空燃比フラ
グＦ１が反転したときにはステップ２１７において第１
の空燃比フラグＦ１の値により、リッチからリーンへの
反転か、リーンからリッチへの反転かが判別される。リ
ッチからリーンへの反転であれば、ステップ２１８にお
いてＦＡＦがＦＡＦ＋ＲＳＲとスキップ的に増大され、
逆に、リーンからリッチへの反転であれば、ステップ２
１９においてＦＡＦがＦＡＦ−ＲＳＬとスキップ的に減
少せしめられる。即ち、スキップ処理が行われる。

【００４４】第１の空燃比クラブＦ１の符号が反転しな
かったときにはステップ２２０，２２１，２２２におい
て積分処理が行われる。即ち、ステップ２２０において
Ｆ１＝“０”か否かが判別され、Ｆ１＝“０”（リー
ン）であればステップ２２１においてＦＡＦがＦＡＦ＋
ＫＩＲとされ、Ｆ１＝“１”（リッチ）であればステッ
プ２２２においてＦＡＦがＦＡＦ−ＫＩＬとされる。こ
こで、積分定数ＫＩＲ，ＫＩＬはスキップ量ＲＳＲ，Ｒ
ＳＬに比して十分小さく設定されている。

【００４５】ステップ２１８，２１９，２２１，２２２
において演算された空燃比補正係数ＦＡＦはステップ２
２３，２２４において最小値、例えば０．８にてガード
され、またステップ２２５，２２６において最大値、例
えば１．２にてガードされる。これにより、何らかの原
因で空燃比補正係数ＦＡＦが大きくなり過ぎ、もしくは
小さくなり過ぎるのが阻止される。図１９は図１７およ
び図１８のフローチャートによる動作を説明するタイミ
ング図を示している。上流側Ｏ₂センサ１０７ａの出力
により図１９（Ａ）に示すごとくリッチ、リーン判別の
空燃比信号Ａ／Ｆが得られると、ディレイカウンタＣＤ
ＬＹは、図１９（Ｂ）に示すごとく、リッチ状態でカウ
ントアップされ、リーン状態でカウントダウンされる。
この結果、図１９（Ｃ）に示すごとく、遅延処理された
空燃比信号Ａ／Ｆ′（フラグＦ１に相当）が形成され
る。例えば、時刻ｔ₁にて空燃比信号Ａ／Ｆがリーンか
らリッチに変化しても、遅延処理された空燃比信号Ａ／
Ｆ′はリッチ遅延時間ＴＤＲだけリーンに保持された後
に時刻ｔ ₂にてリッチに変化する。時刻ｔ₃にて空燃比
信号Ａ／Ｆがリッチからリーンに変化しても、遅延処理
された空燃比信号Ａ／Ｆ′はリーン遅延時間（−ＴＤ
Ｌ）相当だけリッチに保持された後に時刻ｔ₄にてリー
ンに変化する。しかしながら空燃比信号Ａ／Ｆ′が時刻
ｔ₅，ｔ₆，ｔ₇のごとくリッチ遅延時間ＴＤＲの間に
反転すると、ディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤＲ
に到達するのに時間を要し、その結果時刻ｔ₈において
遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ′が反転される。従って
遅延処理後の空燃比信号Ａ／Ｆ′は遅延処理前の空燃比
信号Ａ／Ｆに比べて安定となる。このように遅延処理後
の安定した空燃比信号Ａ／Ｆ′にもとづいて図１９
（Ｄ）に示す空燃比補正係数ＦＡＦが得られる。

【００４６】次に、下流側Ｏ₂センサ１０８ｂによる第
２の空燃比フィードバック制御について説明する。この
第２の空燃比フィードバック制御は下流側Ｏ₂センサ１
０８ｂがリーン出力を出力したときにはリッチスキップ
量ＲＳＲを大きくすると共にリーンスキップ量ＲＳＬを
小さくして空燃比をリッチ側に移行させ、下流側Ｏ₂セ
ンサ１０８ｂがリッチ出力を出力したときにはリッチス
キップ量ＲＳＲを小さくすると共にリーンスキップ量Ｒ
ＳＬを大きくして空燃比をリーン側に移行させて空燃比
を正確に理論空燃比に制御するものである。

【００４７】図２０は下流側Ｏ₂センサ１０８ａの出力
にもとづいてスキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬを演算する第２
の空燃比フィードバック制御ルーチンを示しており、こ
のルーチンは所定時間、例えば０．５ｓ毎に実行され
る。ステップ３０１では下流側Ｏ₂センサ１０８ａによ
る閉ループ条件が成立しているか否かが判別される。例
えば、上流側Ｏ₂センサ１０７ａによる閉ループ条件の
不成立に加えて、下流側Ｏ₂センサ１０８ａの出力信号
が一度も反転していないとき、吸入空気量Ｑが所定範囲
（Ｑ₁≦Ｑ≦Ｑ₂）外、スロットル弁全閉等のときには
閉ループ条件が不成立となり、その他の場合には閉ルー
プ条件が成立する。閉ループ条件が不成立のときには処
理サイクルを完了し、閉ループ条件が成立したときには
ステップ３０２に進む。

【００４８】ステップ３０２では、下流側Ｏ₂センサ１
０８ａの出力Ｖ₂がＡ／Ｄ変換されて取込まれ、次いで
ステップ３０３においてＶ₂が比較電圧Ｖ_R2以下か否
か、即ち空燃比がリーンか否かが判別される。Ｖ₂≦Ｖ
_R2（リーン）のときにはステップ３０４，３０５に進
み、Ｖ₂＞Ｖ_R2（リッチ）のときにはステップ３０６，
３０７に進む。

【００４９】ステップ３０４では第２の空燃比フラグＦ
２が“０”とされ、次いでステップ３０５においてＲＳ
ＲがＲＳＲ＋ΔＲＳ（一定値）とされる。即ち、リッチ
スキップ量ＲＳＲが増大され、それによって空燃比がリ
ッチ側に移行せしめられる。一方、Ｖ₂＞Ｖ_R2（リッ
チ）のときにはステップ３０６において第２の空燃比フ
ラグＦ２が“０”とされ、次いでステップ３０７におい
てＲＳＲがＲＳＲ−ΔＲＳとされる。即ち、リッチスキ
ップ量ＲＳＲが減少され、それによって空燃比がリーン
側に移行せしめられる。

【００５０】ステップ３０８では、上述のごとく演算さ
れたリッチスキップ量ＲＳＲのガード処理が行われ、例
えば最小値ＭＩＮ＝２．５％、最大値ＭＡＸ＝７．５％
にてガードされる。次いでステップ３０９ではリーンス
キップ量ＲＳＬが（１０％−ＲＳＲ）とされる。即ち、
云い換えるとリッチスキップ量ＲＳＲとリーンスキップ
量ＲＳＬはＲＳＲ＋ＲＳＬ＝１０％の関係を満たすよう
に制御される。

【００５１】図２１は燃料噴射時間の演算ルーチンを示
しており、このルーチンは繰返し実行される。図２１を
参照するとまず初めにステップ４０１において吸入空気
量Ｑおよび機関回転数Ｎから基本燃料噴射量ＴＡＵＰ
（＝α・Ｑ／Ｎ）が算出される（αは定数）。次いでス
テップ４０２では機関冷却水温Ｔ_wに基いて暖機増量係
数ＦＷＬが算出される。なお、機関冷却水温Ｔ_wと暖機
増量係数ＦＷＬとの関係は予めＲＯＭ２２内に記載され
ている。次いでステップ４０３では次式に基いて燃料噴
射時間ＴＡＵが算出される。

【００５２】ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ・ＦＡＦ・（ＦＷＬ＋β）＋γ なお、ここでβ，γは運転状態により定まる補正係数で
ある。次いでステップ４０４では燃料噴射時間ＴＡＵが
出力ポート２８に出力され、この燃料噴射時間ＴＡＵに
基いて各燃料噴射弁１０２から燃料が噴射される。図２
２は三元触媒７，８の劣化度の検出ルーチンを示してお
り、このルーチンは所定時間、例えば４ms毎に実行され
る。

【００５３】図２２を参照するとまず初めにステップ５
０１では図２０のステップ３０１と同様な下流側Ｏ₂セ
ンサ１０８ａの閉ループ条件が成立しているか否かが判
別され、下流側Ｏ₂センサ１０８ａの閉ループ条件が成
立している場合にはステップ５０２に進む。ステップ５
０２では機関回転数Ｎが例えば１０００rpm ≦Ｎ≦３０
００rpm であるか否かが判別され、次いでステップ５０
３において吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎが例えば０．５
ｌ／ｒｅｖ≦Ｑ／Ｎ≦１．０ｌ／ｒｅｖであるか否かが
判別される。即ち、アイドル状態、加減速状態、燃料増
量域等を除いた定常状態のみステップ５０４に進むよう
になっている。

【００５４】ステップ５０４ではカウント値ＣＴが１だ
けインクリメントされ、次いでステップ５０５ではＣＴ
≦ＣＴ₀か否かを判断することにより所定時間ＣＴ₀×
４msを経過したか否かが判別される。ＣＴ≦ＣＴ₀の間
はステップ５０６に進んで第２の空燃比フラグＦ２が反
転したか否かが判別され、第２の空燃比フラグＦ２が反
転する毎にステップ５０７に進んでカウント値ＣＳが１
だけインクリメントされる。次いでＣＴ＞ＣＴ₀になる
とステップ５０５からステップ５０８に進んでＣＳがＣ
Ｓ₀とされる。従ってこのＣＳ₀は所定時間ＣＴ₀×４
ms内における第２の空燃比フラグＦ２の反転回数、即ち
第２Ｏ₂センサ１０８ａのリッチ出力からリーン出力お
よびリーン出力からリッチ出力への変化回数を示してい
る。この変化回転ＣＳ₀はバックアップＲＡＭ２６に記
憶される。次いでステップ５０９においてカウント値Ｃ
Ｓが零とされ、次いでステップ５１０においてカウント
値ＣＴが零とされる。

【００５５】この変化回数ＣＳ₀は前述したように三元
触媒７，８が劣化するほど大きくなり、従ってこの変化
回数ＣＳ₀から三元触媒７，８の劣化度を判断すること
ができる。従って図１４に示される実施例ではこの変化
回数ＣＳ₀から三元触媒７，８の劣化度を判断し、この
変化回数ＣＳ₀が大きくなるほどヒータ９への通電時間
を長くするようにしている。

【００５６】図２３および図２４は変化回数ＣＳ₀に基
いてヒータ９への通電時間を制御するようにしたヒータ
制御ルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎
の割込みによって実行される。なお、このルーチンは触
媒コンバータ３ａのヒータ９を制御するルーチンを示し
ているが触媒コンバータ３ｂのヒータ９の制御も同様な
ルーチンを用いて行われる。

【００５７】図２３を参照するとまず初めにステップ６
０１において機関回転数Ｎが４００r.p.m よりも高いか
否か、即ち機関が自力運転を開始したか否かが判別され
る。Ｎ＞４００r.p.m のときにはステップ６０２に進ん
でバッテリ１４の電圧Ｖ_Bが１２．５（Ｖ）以上である
か否かが判別される。Ｖ_B＞１２．５（Ｖ）のときには
ステップ６０３に進んで機関冷却水温Ｔ_wが−１０℃＜
Ｔ_w＜３５℃であるか否かが判別される。Ｎ≦４００r.
p.m 、又はＶ_B≦１２．５（Ｖ）、又はＴ_w≦−１０℃
又はＴ_w≧３５℃のときはステップ６１４にジャンプし
てヒータ９への通電が停止される。

【００５８】一方、Ｎ＞４００r.p.m であり、Ｖ_B＞１
２．５（Ｖ）でありかつ−１０℃＜Ｔ_w＜３５℃のとき
には、即ちヒータ９に通電すべき条件が成立していると
きにはステップ６０４に進んでフラグＸがセットされて
いるか否かが判別される。機関始動後初めてステップ６
０４に進んだときにはフラグＸはリセットされており、
従ってこのときにはステップ６０５に進む。ステップ６
０５では次式に基いてヒータ９への通電時間Ｔ_onが算出
される。

【００５９】Ｔ_on＝（Ｗ／Ｃ）・（Ｔ_act−Ｔ_ehc）ここでＷはヒータ９の消費電力を示し、Ｃはヒータ９の
熱容量を示し、Ｔ_actはヒータ９に対して予め設定され
ている温度を示し、Ｔ_ehcは温度センサ１５ａにより検
出されるヒータ９の実際の温度を示している。上式から
わかるようにヒータ９の設定温度Ｔ_actとヒータ９の実
際の温度Ｔ_ehcとの温度差（Ｔ_act−Ｔ _ehc）が小さく
なるほど通電時間Ｔ_onが短かくなる。なお、上式におい
て熱容量Ｃおよび設定温度Ｔ_actは固定値であり、ヒー
タ９の抵抗値は温度に対してほとんど変化しないために
消費電力Ｗはバッテリ電圧Ｖ_Bにより定まる。従って図
２５（Ａ）に示されるように通電時間Ｔ_onはほぼヒータ
９の温度Ｔ_ehcの関数となる。従ってステップ６０５で
は上式に基いて通電時間Ｔ_onを算出する代りに図２５に
示す関係を予めＲＯＭ２２内に記憶しておき、この関係
に基いて通電時間Ｔ _onを算出することもできる。

【００６０】次いでステップ６０６では次式に基いて最
終的なヒータ通電時間Ｔ_onbが算出される。Ｔ_onb＝（Ｔ_on−Ｔ_ond）・ＫＴ_onＡここでＴ_ondは排気熱による通電時間の補正値を示して
おり、ＫＴ_onＡは三元触媒７，８の劣化度に応じた通電
時間の補正値を示している。即ち、ヒータ９は排気熱に
よっても加熱されるために排気熱が高いほど通電時間を
短かくすることができる。従って排気熱が高くなるほど
Ｔ_ondが大きくされて最終的な通電時間Ｔ_onbが短かく
される。なお、排気熱は機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入空気量Ｑ
／機関回転数Ｎ）が高くなるほど高くなり、機関回転数
Ｎが高くなるほど高くなるので排気熱による通電時間の
補正値Ｔ_ondは図２５（Ｂ）に示されるようにＮ・Ｑ／
Ｎが大きくなるにつれて増大せしめられる。なお、図２
５（Ｂ）に示す関係は予めＲＯＭ２２内に記憶されてい
る。

【００６１】一方、前述したようにヒータ付三元触媒７
に対する加熱量をヒータ通電時間によって制御するよう
にした場合には三元触媒７，８の劣化の度合が大きくな
るほどヒータ９の通電時間を長くしなければならない。
そこで図２５（Ｃ）に示されるように第２Ｏ₂センサ１
０８ａのリッチ出力からリーン出力およびリーン出力か
らリッチ出力への変化回数ＣＳ₀が大きくなるほど、即
ち三元触媒７，８の劣化の度合が大きくなるほど補正値
ＫＴ_onＡを増大させ、それによって三元触媒７，８が劣
化するほど最終的な通電時間Ｔ_onbが長くされる。な
お、図２５（Ｃ）に示す関係は予めＲＯＭ２２内に記憶
されている。

【００６２】次いでステップ６０７では現在の単位時間
当りの吸入空気量Ｑ_tに通電時間Ｔ _onbを乗算すること
によって現在の運転状態が続行したときに通電期間中に
吸入されるであろう全吸入空気量Ｔ_qabが算出される。
初めてステップ６０７に進んだときはファストアイドル
状態であると考えられるからＴ_qabは通電期間中ファス
トアイドル状態が続行したときに吸入されるであろう全
吸入空気量Ｔ_qabを表わしている。

【００６３】次いでステップ６０８ではカウント値Ｃが
通電時間Ｔ_onbよりも大きくなったか否かが判別され
る。初めてステップ６０８に進んだときにはＣ≦Ｔ_onb
なのでステップ６０９に進み、ヒータ９への通電が開始
される。次いでステップ６１０においてフラグＸがセッ
トされ、次いでステップ６１１ではカウント値Ｃにヒー
タ制御ルーチンの割込み時間間隔αが加算される。従っ
てカウント値Ｃはヒータ９への通電が開始されてからの
経過時間を表わしていることになる。

【００６４】フラグＸがセットされると次の割込み時に
はステップ６０３からステップ６１２に進んでΣＴＱに
前回の割込み時から今回の割込み時までの間に吸入され
たであろう吸入空気量Ｑ（現在の吸入空気量Ｑ×割込み
時間間隔）が加算される。従ってΣＴＱはフラグＸがセ
ットされた後に吸入されたであろう全吸入空気量を表わ
している。次いでステップ６１３ではΣＴＱがＴ_qabよ
りも小さいか否かが判別される。ヒータ９に通電が開始
されてからファストアイドル状態が持続していればΣＴ
Ｑ≦Ｔ_qabであるのでステップ６０８に進み、ステップ
６０８においてＣ＞Ｔ_onbになったと判断されたとき、
即ち通電時間Ｔ_onbが経過したときにはステップ６１４
に進んでヒータ９への通電が停止せしめられる。

【００６５】これに対して例えばヒータ９への通電期間
中に加速運転が行われたとするとΣＴＱが増大するため
に通電時間Ｔ_onbが経過する前にΣＴＱ＞Ｔ_qabとな
る。このときにはステップ６１３からステップ６１４に
進んでただちにヒータ９への通電が停止せしめられる。
即ち、ΣＴＱが大きくなればそれに伴なってヒータ９に
加えられる熱量が増大するのでこのときには早期に三元
触媒７，８が活性化温度に達する。従ってΣＴＱ＞Ｔ
_qabになったときには通電時間Ｔ_onbが経過する前にヒ
ータ９への通電を停止せしめるようにしている。なお、
図２３および図２４に示すルーチンでは一旦Ｃ＞Ｔ_onb
になるか或いはΣＴＱ＞Ｔ_qabになるとその後はヒータ
９への通電が停止せしめられる。

【００６６】以上述べたように本発明による実施例では
ヒータ付触媒７が新品であろうと劣化していようとヒー
タ付触媒７の温度を活性化温度まで急速に上昇せしめる
ことができる。従って機関始動後早い時期から排気ガス
を浄化することができることになる。また、ヒータ９に
は必要以上に電力が供給されないのでヒータ付触媒７が
過熱することもなく、更にバッテリ１４の電力が無駄に
消費されることもなくなる。

【００６７】

【発明の効果】触媒が新品であろうと劣化していようと
触媒が加熱のために無駄なエネルギを使用することなく
触媒を活性化温度まで急速に昇温せしめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の構成図である。

【図２】内燃機関の全体図である。

【図３】ヒータ付触媒の断面図である。

【図４】排気ガス浄化率と触媒担体温度との関係を示す
線図である。

【図５】触媒担体温度とヒータ通電時間との関係を示す
線図である。

【図６】ヒータの目標通電時間を示す線図である。

【図７】触媒担体の目標温度を示す線図である。

【図８】触媒劣化度を算出するためのフローチャートで
ある。

【図９】触媒劣化度を算出するためのフローチャートで
ある。

【図１０】触媒劣化度を算出するためのフローチャート
である。

【図１１】ヒータを制御するためのフローチャートであ
る。

【図１２】内燃機関の別の実施例を示す図である。

【図１３】ヒータを制御するためのフローチャートであ
る。

【図１４】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。

【図１５】触媒コンバータの拡大側面断面図である。

【図１６】第２Ｏ₂センサの出力電圧の変化を示す線図
である。

【図１７】第１の空燃比フィードバック制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図１８】第１の空燃比フィードバック制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図１９】第１の空燃比フィードバック制御を説明する
ためのタイムチャートである。

【図２０】第２の空燃比フィードバック制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図２１】燃料噴射時間の演算ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図２２】触媒劣化度を検出するためのフローチャート
である。

【図２３】ヒータ制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図２４】ヒータ制御を行うためのフローチャートであ
る。

【図２５】通電時間Ｔ_onおよび補正値Ｔ_ond，ＫＴ_onＡ
を示す線図である。

【符号の説明】

３…触媒コンバータ７…ヒータ付触媒８…主触媒９…ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 3/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の運転が開始されるときに機関排気
通路内に配置された触媒を一時的に加熱する加熱手段
と、触媒の劣化の度合を判断する劣化判断手段と、加熱
手段によって触媒が一時的に加熱されるときに加熱手段
によって触媒に与えられる熱量を触媒の劣化の度合が大
きくなるにつれて増大せしめる制御手段とを具備した排
気ガス浄化用触媒の加熱制御装置。