JP2914018B2 - 加熱手段付触媒の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱手段を持つ排気ガス
浄化用触媒を制御する加熱手段付触媒の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】機関排気通路内には通常排気ガス浄化用
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。そこ
で、従来より特願平３−１９４３２７号に記載の如く、
車両の累積走行距離や累積運転時間を用いて触媒の劣化
を予想して触媒の加熱時間又は加熱温度を可変する加熱
制御装置がある。

【０００５】しかし、触媒の劣化は上記累積走行距離や
累積運転時間の他に、高速運転や低速運転等の運転状態
によっても触媒の劣化の度合いが異なる。

【０００６】従って、累積走行距離等で予想した触媒の
劣化よりも実際の触媒の劣化が進んでいる場合、図７
（Ａ）に示す如くヒータに通電を行なって、触媒の温度
が同図（Ｂ）に示す如く目標温度Ｔ₀ を越え通電を停止
すると、触媒温度が低下して目標温度を下まわり、再び
触媒温度を上昇させるためにデューティ制御してヒータ
に通電する必要があった。このように触媒の劣化を正確
に検出できないために１回のヒータ通電によって正確な
触媒活性化ができず、ヒータ通電をデューティ制御する
ためにヒータ通電をオン・オフするスイッチとして高価
な半導体スイッチを使用しなければならず、またノイズ
が発生する等の問題があった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
加熱停止後に触媒温度が所定温度未満となったとき次回
の加熱で用いる目標温度を増加させることにより、触媒
の劣化状態に応じた加熱を行ない、正確かつ無駄なく触
媒を活性化できる加熱手段付触媒の制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図を
示す。同図中、加熱手段Ｍ１は、内燃機関の排気通路内
に配置された触媒Ｍ０を一時的に加熱して活性化する。

【０００９】温度検出手段Ｍ２は、触媒温度を検出す
る。

【００１０】加熱制御手段Ｍ３は、検出された触媒温度
が目標温度となるまで上記加熱手段を作動させる。

【００１１】補正手段Ｍ４は、上記加熱手段の加熱停止
から所定期間に触媒温度が所定温度未満となったとき上
記目標温度を増加させ、上記所定期間に触媒温度が所定
温度以上のとき上記目標温度を低下させる。

【００１２】

【作用】本発明においては、加熱停止後の所定期間内に
触媒温度が所定温度未満となったとき触媒が活性化され
ておらず触媒自体の発熱がないとして、次回の運転開始
時の加熱で用いる目標温度を増加させ、所定期間に触媒
温度が所定温度以上のとき目標温度を低下させるため、
触媒の劣化の度合に応じた加熱を行なうことができる。

【００１３】

【実施例】図２は本発明装置の一実施例の構成図を示
す。

【００１４】同図中、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は金属製薄板と金
属製波形板とを交互にかつ螺旋状に巻いたような形をな
しており、これら金属製薄板及び金属製波形板によって
触媒粒子が担持される。更にこれら金属製薄板及び金属
製波形板に電流を流すことによって金属製薄板と金属製
波形板を発熱させ、それによって金属製薄板と金属製波
形板により担持された触媒粒子が加熱される。従って金
属製薄板と金属製波形板は触媒担体を構成すると共にヒ
ータ９の役割を果たす。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。

【００１５】また、ヒータ９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
られている。温度センサ１５はヒータ９の温度に比例し
た出力電圧を発生する。

【００１６】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及び出力ポート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。温度センサ
１５の出力電圧はＡＤ変換器２９を介して入力ポート２
７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２
７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１３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はリレー３０を
介してバッテリ１４に接続される。このリレー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づいて制御される。

【００１７】図３及び図４はヒータ制御ルーチンのフロ
ーチャートを示す。このルーチンは一定時間毎に割込み
実行される。

【００１８】図３において、まずステップＳ２において
通電完了フラグがセットされているか否かを判別する。
始めてステップＳ２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Ｓ４に進み、イグニッ
ションスイッチ１３がオンであるか否かを判別する。イ
グニッションスイッチ１３がオンのときにはステップＳ
６でバックアップＲＡＭ２６から目標温度Ｔ₀ を読込
み、ステップＳ１０で回転数センサ１２の出力信号に基
づいて機関回転数Ｎが例えば400rpm等の設定回転数Noよ
り大で完爆しているかどうかを判別する。

【００１９】完爆している場合はステップＳ１２でリレ
ー３０をオンしてヒータ９への通電を行ないステップＳ
１４に進む。上記ステップＳ４でイグニッションスイッ
チ１３がオフの場合、又はステップＳ１０で完爆してい
ない場合は処理サイクルを終了する。

【００２０】ステップＳ１４では温度センサ１５の出力
信号に基づくヒータ９の温度Ｔが目標温度Ｔ₀ に達した
か否かを判別する。Ｔ＜Ｔ₀ の場合は処理サイクルを終
了し、Ｔ≧Ｔ₀ の場合はステップＳ１６でリレー３０を
オフしてヒータ９への通電を停止し、ステップＳ１８で
通電完了フラグをセットする。次にステップＳ２０で不
活性フラグをリセットし、ステップＳ２２でカウンタＣ
をゼロクリアして処理を終了する。

【００２１】一方、ヒータ９の通電が既に終了していて
ステップＳ２で通電完了フラグがセットされていれば、
図４のステップＳ３０に進み、カウンタＣを１だけイン
クリメントし、ステップＳ３２で上記カウンタＣの値が
例えば１分間に相当する値Ｃ ₀ 未満であるか否かを判別
する。Ｃ＜Ｃ₀ の場合はステップＳ３４でヒータ９の温
度Ｔが予め設定されている所定温度Ｔ₁ 以上か否かを判
別して、Ｔ＜Ｔ₁ の場合にのみ、つまりヒータ付触媒７
が未だ活性化されておらずヒータ９の温度が低下した場
合にのみステップＳ３６で不活性フラグをセットして処
理サイクルを終了する。

【００２２】ここで、触媒の劣化が進むにつれて触媒が
活性化しはじめる温度も上昇するので所定温度Ｔ₁ も学
習値Ｔ₀ と同様に触媒の劣化度合いに応じて変化させて
も良い。

【００２３】またステップＳ３２でＣ≧Ｃ₀ の場合はス
テップＳ３８でＣ＝Ｃ₀ か否かを判別し、Ｃ＝Ｃ₀ の場
合つまり通電終了から１分間経過したときはステップＳ
４０で不活性フラグがセットされているか否かを判別す
る。不活性フラグがセットされていればヒータ付触媒７
の加熱が不充分であったとしてステップＳ４２で目標温
度Ｔ₀ を所定温度αだけ上昇させてバックアップＲＡＭ
２６に書込んで学習を行ない、ステップＳ４４で目標温
度Ｔ₀ が予め設定されている最高温度Ｔ_MAX を越えるか
否かを判別し、越えた場合にのみステップＳ４６で目標
温度Ｔ₀ に最高温度Ｔ_MAX をセットしてバックアップＲ
ＡＭ２６に書込み処理サイクルを終了する。またステッ
プＳ４０で不活性フラグがリセット状態であればステッ
プＳ４８で目標温度Ｔ₀ を所定温度βだけ低下させてバ
ックアップＲＡＭ２６に書込んで学習を行ない処理サイ
クルを終了する。

【００２４】そして目標温度Ｔ₀ の値はエンジン停止時
にも学習された値を維持しつづける。

【００２５】ここで、例えば目標温度Ｔ₀ が図５（Ｂ）
に示す温度Ｔ₁ に設定されている状態で運転を開始し、
同図（Ａ）に示す如くヒータ９に通電して加熱した場合
に触媒７が劣化しており、通電停止後、同図（Ｂ）に示
す如く触媒温度が温度Ｔ₁ より低下したときには触媒７
が活性化されておらず触媒自体の発熱がないとして学習
により目標温度Ｔ₀ を温度Ｔ₂ まで上昇させる。これに
より次回の運転時には図６（Ａ），（Ｂ）に示す如く触
媒７が温度Ｔ₂ となるまでヒータ９に通電が行なわれ、
通電停止後も触媒温度が温度Ｔ₁ より低下することがな
く、高い触媒浄化作用を期待できる。

【００２６】また逆に触媒７が新品で劣化がない場合は
目標温度Ｔ₀ が低下して通電時間が短かくなり消費電力
を小さくできる。

【００２７】更に触媒７に対応した最高温度Ｔ_MAX で目
標温度Ｔ₀ が制限されているため、温度センサ１５に異
常が生じてもヒータ９への過通電を防止できる。

【００２８】また、リレー３０のオン・オフによる通電
は運転開始時に１回だけでその後デューティ制御を行な
わないため、リレー接点の消耗が問題とならず、高価な
半導体スイッチを用いる必要がない。

【００２９】なお、ステップＳ６で通電時間をバックア
ップＲＡＭ２６から読込み、ステップＳ１４でヒータ通
電開始からの経過時間が上記通電時間を越えたときステ
ップＳ１６に進み、ステップＳ４２，Ｓ４８では上記通
電時間を増加、減少させステップＳ４６でこの通電時間
が最大通電時間を越えないように構成しても良い。

【００３０】

【発明の効果】上述の如く、本発明の加熱手段付触媒の
制御装置によれば、触媒の劣化状態に応じた加熱を行な
い、正確かつ無駄なく触媒を活性化でき、実用上きわめ
て有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明装置の構成図である。

【図３】ヒータ制御ルーチンのフローチャートである。

【図４】ヒータ制御ルーチンのフローチャートである。

【図５】本発明装置の動作を説明するための図である。

【図６】本発明装置の動作を説明するための図である。

【図７】従来装置の動作を説明するための図である。

【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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路内に配置された触媒
   を加熱手段により一時的に加熱して活性化する加熱手段
   付触媒の制御装置において、 触媒温度を検出する温度検出手段と、 検出された触媒温度が目標温度となるまで上記加熱手段
   を作動させる加熱制御手段と、 上記加熱手段の加熱停止から所定期間に触媒温度が所定
   温度未満となったとき上記目標温度を増加させ、上記所
   定期間に触媒温度が所定温度以上のとき上記目標温度を
   低下させる補正手段とを有することを特徴とする加熱手
   段付触媒の制御装置。