JP3113073B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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JP3113073B2 JP04176300A JP17630092A JP3113073B2 JP 3113073 B2 JP3113073 B2 JP 3113073B2 JP 04176300 A JP04176300 A JP 04176300A JP 17630092 A JP17630092 A JP 17630092A JP 3113073 B2 JP3113073 B2 JP 3113073B2
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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、エンジンの排気浄化装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にエンジンの排気通路には排気ガス
を浄化するための触媒が設けられていいる。かかる触媒
を用いた排気浄化装置に関しては種々の提案があり、例
えば、特表平3−500911号公報には、触媒を電気
的に加熱する加熱手段を設け、エンジンの冷間始動時な
どに加熱手段を作動させることにより、触媒を所定温度
まで昇温させることが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の触媒を加熱手段
で加熱する技術は、触媒の早期活性化が図れ有用である
が、エンジンを停止した後に雰囲気温度の低下に伴って
排気通路中の水蒸気が加熱手段に結露し、さらには凍結
することがある。上記結露は加熱手段の発錆の原因にな
り、上記凍結は加熱手段の破壊、例えば発熱線の断線の
原因になる。上述の水蒸気は、エンジンにその燃料とし
てガソリンのみを用いる場合にも発生するが、アルコー
ルを混合した場合に水蒸気の発生が特に顕著になる。
【0004】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明は、
このような課題に対し、触媒に付設されている加熱手段
をエンジン停止後にも作動させて水分を除去することに
より、その解決を図るものである。以下、上記課題を解
決する各手段について説明する。
【0005】−第1の手段(請求項1)及びその作用− 第1の手段は、エンジンの排気通路に、排気ガス浄化用
の触媒と、該触媒を加熱する電気加熱手段とが設けられ
ているエンジンの排気浄化装置であって、上記エンジン
の運転を検出するエンジン運転検出手段と、上記エンジ
ンの停止を検出するエンジン停止検出手段と、上記エン
ジン運転検出手段によってエンジンの運転が検出された
ときに、上記触媒が所定の活性温度になるよう上記加熱
手段の作動を制御する触媒温度制御手段と、上記エンジ
ン停止検出手段によってエンジンの停止が検出された後
に、上記加熱手段を所定時間作動させる停止後制御手段
とを備えていることを特徴とするものである。
【0006】上記触媒としては、三元触媒であっても、
希薄空燃比においてNOx(窒素酸化物)の浄化に有効
な所謂NOx浄化用触媒であってもよい。また、上記加
熱手段については、これを電気的なものに限定している
が、それはその作動の制御が容易だからである。
【0007】しかして、加熱手段は、エンジンの運転中
においては、触媒をその活性温度になるよう加熱するた
めに用いられるが、エンジンが停止した後は当該加熱手
段の付着水分の除去に用いられる。すなわち、上記加熱
手段の作動を制御する停止後制御手段は、エンジン停止
後に当該加熱手段を所定時間作動させ、該加熱手段に付
着している水分を蒸発除去する。これにより、上記付着
水分による発錆の問題はなくなるとともに、その後に、
加熱手段の温度が氷点以下に低下することがあっても上
述の凍結による加熱手段の破壊の問題もなくなる。
【0008】ここで、上記加熱手段を作動させる所定時
間は、当該加熱手段に付着する水分を蒸発除去し得る時
間を意味し、長時間作動させる必要はない。また、後に
説明する第4の手段にも関連するが、排気ガス中の水蒸
気濃度を検出し、該水蒸気濃度が高くなるほど加熱手段
を作動させる時間を長くするようにしてもよい。その意
味については、第4の手段の項で説明する。
【0009】−第2の手段(請求項2)及びその作用− 第2の手段は、上記第1の手段と同様に、エンジンの排
気通路に、排気ガス浄化用の触媒と、該触媒を加熱する
ための電気加熱手段とが設けられているエンジンの排気
浄化装置を前提とし、上記エンジンの運転を検出するエ
ンジン運転検出手段と、上記エンジンの停止を検出する
エンジン停止検出手段と、上記エンジン運転検出手段に
よってエンジンの運転が検出されたときに、上記触媒が
所定の活性温度になるよう上記加熱手段の作動を制御す
る触媒温度制御手段と、上記加熱手段の温度が所定値以
下に低下したことを検出するための温度検出手段と、上
記エンジン停止検出手段によってエンジンの停止が検出
されているときに、上記温度検出手段によって上記加熱
手段の温度が所定値以下に低下したことが検出された
際、上記加熱手段を該加熱手段に付着している水分が蒸
発するように所定時間作動させる停止後制御手段とを備
えている点に特徴がある。
【0010】すなわち、上述の付着水分の凍結の問題
は、加熱手段の温度が氷点以下に低下したときに発生す
るものであり、そのため、本手段においては、加熱手段
の温度が所定温度以下に低下したことを検出した際に当
該加熱手段を所定時間作動させるようにしているもので
ある。これにより、上記付着水分が凍結する恐れがない
ような外気温が高いときに、加熱手段を無駄に作動させ
ることを防止することができる。
【0011】ここで、上記加熱手段の温度に関する所定
値としては、上記氷点に設定することが好適である。但
し、実際には上記加熱手段の温度が氷点を下回る温度ま
で低下しないと水分の凍結は生じないから、氷点以下の
温度に設定するようにしてもよい。また、凍結を未然に
防止する意味から上記所定温度を氷点よりも高い温度に
設定してもよい。
【0012】また、上記温度検出手段としては、加熱手
段に温度センサ取り付けて該加熱手段の温度を直接検出
するようにしてもよいが、エンジン水温を計測する温度
センサあるいは外気温を計測する外気温センサを設け、
これらの温度から、加熱手段が所定値以下に低下したか
否かを検出するものであってもよい。
【0013】−第3の手段(請求項3)及びその作用− 第3の手段は、上記第2の手段における温度検出手段を
特定した点に特徴を有するものであって、当該温度検出
手段が、エンジン水温に基づいて上記加熱手段の温度が
所定値以下に低下したか否かを検出するものである。
【0014】すなわち、加熱手段はエンジンの停止前に
その作動を停止させている場合であっても、排気ガスの
温度や触媒の反応熱の影響によって比較的高い温度にな
っているのが通常である。よって、エンジンが停止した
後も暫くは高温を保ち、その時点では水分の凍結の問題
はないから、加熱手段を作動させる必要がない。これに
対して、例えば、外気温に基づいて加熱手段の作動を制
御する場合には、寒冷地においては、エンジンの停止後
に直に加熱手段が作動し、無駄な作動になる恐れがあ
る。そこで、本手段においては、加熱手段の温度低下に
近い傾向で温度が低下していくエンジン水温に基づい
て、加熱手段の温度が所定値以下に低下したか否かを検
出するようにしているものである。
【0015】−第4の手段(請求項4)及びその作用− 第4の手段は、上記各手段における加熱手段に対する通
電時間の制御に関するものであり、上記エンジンの燃料
におけるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出
手段と、このアルコール濃度検出手段によって検出され
るアルコール濃度が高いほど上記加熱手段の発熱量が多
くなるように、上記停止後制御手段による加熱手段の作
動の制御を補正する補正手段とを備えている点に特徴が
ある。
【0016】すなわち、アルコールはその燃焼によって
水を発生するから、先に述べたように燃料におけるアル
コール含有量が多くなるほど、水蒸気の発生が顕著にな
る。そこで、本手段においては、燃料中のアルコール濃
度を検出し、該アルコール濃度が高いほど上記加熱手段
の発熱量が多くなるように、通電制御を補正するように
しているものである。
【0017】これにより、加熱手段に付着する水分量に
応じた消費電力で当該付着水分を確実に蒸発除去するこ
とができるようになる。ここで、上記発熱量が多くなる
ように通電する制御の態様としては、通電時間を長くす
る、通電電圧ないしは電流値を高くする等を採用するこ
とができる。
【0018】
【発明の効果】従って、第1の手段によれば、排気ガス
浄化用の触媒をエンジン運転中に活性温度になるように
加熱する加熱手段を、エンジンが停止した後に所定時間
作動させる制御手段を備えているから、上記付着水分に
よる加熱手段の発錆及び付着水分の凍結による加熱手段
の破壊の問題がなくなる、という効果が得られる。
【0019】第2の手段によれば、エンジンが停止した
後に上記加熱手段の温度が所定値以下に低下したことが
温度検出手段によって検出された際に、上記加熱手段を
該加熱手段に付着している水分が蒸発するように制御手
段によって所定時間作動させるようにしたから、加熱手
段を無駄に作動させることなく、付着水分の凍結による
加熱手段の破壊を防止することができる。
【0020】第3の手段によれば、温度検出手段が、エ
ンジン水温に基づいて上記加熱手段の温度が所定値以下
に低下したか否かを検出するものであるから、加熱手段
に付着の水分が凍結する可能性が高いときに加熱手段を
作動させることができ、その無駄な作動を防止すること
ができる。
【0021】第4の手段よれば、アルコール濃度検出手
段によって燃料中のアルコール濃度を検出するように
し、該アルコール濃度が高いほど上記加熱手段の発熱量
が多くなるように、上記停止後制御手段による加熱手段
の作動の制御を補正するようにしたから、余分な電力を
使用することなく加熱手段に付着する水分を確実に蒸発
除去することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0023】−全体構成− 図1にエンジンの排気浄化装置の全体構成が示されてい
る。同図において、1はエンジン本体、2は吸気通路、
3は排気通路である。吸気通路2には、その上流側か
ら、エアクリーナ4、エアフローセンサ5、スロットル
バルブ6、サージタンク7が順に設けられている。排気
通路3には、主触媒としての第1触媒8が設けられてい
るとともに、該第1触媒8の上流側にヒータ付き前置き
触媒としての第2触媒9が設けられている。この第2触
媒9には、その触媒温度を検出する温度検出手段11が
設けられている。さらに、上記第2触媒9の上流側には
2センサ20が設けられている。
【0024】上記第1及び第2の触媒8,9はいずれも
三元触媒である。第1触媒8は、白金、パラジウム及び
セリウムを触媒成分として含有する。第2触媒9は、白
金、パラジウム及びセリウムの他にバリウム及びジルコ
ニウムを触媒成分として含有する耐熱性が高い低温活性
触媒である。また、主触媒としての第1触媒8の容量は
第2触媒の2倍である。
【0025】また、上記エアクリーナ4におけるフィル
タ4aの下流部位から上記排気通路3におけるO2 セン
サ20と第2触媒9との間の部位に2次エア供給通路1
2が延設されている。この2次エア供給通路12には、
その上流側から、エアポンプ13、エアカットバルブ1
4、チェックバルブ15が順に設けられている。エアカ
ットバルブ14の作動圧はエンジンの吸気負圧であっ
て、そのために、上記サージタンク7から上記エアカッ
トバルブ14に負圧取出通路16が延設され、該負圧取
出通路16に三方ソレノイドバルブ17が設けられてい
る。
【0026】本例の場合、2次エアは主として上記触媒
8,9の流入空燃比をフィードバック制御するために用
いられるものである。すなわち、三方ソレノイドバルブ
17の作動は、マイクロコンピュータを用いたコントロ
ールユニット18により、上記O2 センサ20を信号源
として制御される。
【0027】また、上記第2触媒9におけるヒータは、
バッテリ19を電源とする電気ヒータであって、上記コ
ントロールユニット18によって通電が制御されるよう
になされている。この通電制御は、エンジンの吸気温度
検出手段、排気ガス温度検出手段、エンジン水温検出手
段、エンジン回転検出手段、エンジンのスタータスイッ
チ、触媒温度検出手段11等を信号源として行なわれる
ものであり、エンジン運転中だけでなく、エンジンの停
止後にも行われる点に特徴がある。以下、当該通電制御
について説明する。
【0028】−通電制御− 本例の構成は図2に示されている。同図において21は
エンジン運転中に第2触媒9が所定の活性温度になるよ
うに通電をフィードバック制御する触媒温度制御手段、
22はエンジン停止後に加熱手段(上記電気ヒータ)2
4を作動させる停止後通電制御手段、23はエンジン停
止後の上記通電制御を燃料中のアルコール濃度に基づい
て補正する補正手段である。
【0029】上記触媒温度制御手段21は、エンジンの
始動開始時における吸気温度、冷却水温度、排気ガス温
度等を読み込み、すべてが所定値以下であり且つエンジ
ンの運転を検出するエンジン運転検出手段としてのスタ
ータスイッチがONになった場合に、通電制御を開始す
る。すなわち、温度検出手段11によって検出される第
2触媒9の温度に基づき、該温度が目標とする活性温度
未満であれば加熱手段24に対する通電をオンとし、当
該温度が目標温度以上であれば通電をオフとする。通電
制御の終了は、加熱手段24の作動がなくとも第1触媒
8が活性温度を維持し得るようになる時間(実験的に求
めて定められている)が経過した時点である。
【0030】上記停止後通電制御手段22は、エンジン
回転数を検出する回転センサ(エンジン停止検出手段)
25によってエンジン回転数零、つまりエンジン停止が
検出され、且つエンジン水温センサ26によってエンジ
ン水温が所定のしきい値以下になったことが検出された
ときに、上記加熱手段24に対し所定時間の通電が行わ
れる。そして、この通電時間及び上記しきい値が上記補
正手段23によって補正されるものであり、そのために
燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出
手段27が設けられている。
【0031】すなわち、上記通電時間の補正は、図3に
示すようにアルコール濃度が高くなるにつれて通電時間
が長くなる態様である。また、上記しきい値の補正は、
図4に示すようにアルコール濃度が高くなるにつれてし
きい値が高くなる(温度が高くなる)態様である。
【0032】エンジン停止後の通電制御の具体的な内容
は図5にフローで示されている。まず、回転センサ25
の出力からエンジン運転中であることが検出された場
合、補正手段23は、上記アルコール濃度検出手段27
によって検出されたアルコール濃度に基づいて上記通電
時間及びしきい値を設定記憶する(ステップS1,S
2)。そして、エンジンが停止した場合に、エンジン水
温検出手段26によってエンジン水温TE が監視される
とともに、停止後通電制御手段22は通電開始態勢にセ
ットされる(ステップS3,S4)。
【0033】すなわち、図6にタイムチャートを示すよ
うに、上記エンジンの停止により、エンジン水温TE は
漸次低下していく。そして、エンジン水温TE が上記補
正手段23によって設定されたしきい値TEoを下回る
と、上記停止後通電制御手段22が加熱手段24に対す
る通電をオンとし、上記補正手段23によって設定され
た通電時間を経過する当該通電をオフにする(ステップ
S5)。
【0034】従って、上記通電制御の場合は、アルコー
ル濃度が高くなるほど通電開始のしきい値が高くなるか
ら、加熱手段24に付着する水分の凍結による不慮の事
故を防止する上で有利になる。すなわち、アルコール濃
度が高いということは、それだけ水蒸気が多く発生し加
熱手段24に付着する水分が置くなることを意味する
が、その場合に例えば氷点以下に温度が下がらずとも早
期に通電が開始されるから、加熱手段24の温度降下が
急である場合でも、水分の凍結を避けることができる。
また、アルコール濃度が高くなるほど通電時間が長くな
るから、水分を確実に蒸発除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンの排気浄化装置の全体構成図
【図2】通電制御手段の構成を示すブロック図
【図3】燃料中のアルコール濃度と加熱手段に対する通
電時間との関係を示すグラフ図
【図4】燃料中のアルコール濃度と加熱手段に対する通
電開始しきい値との関係を示すグラフ図
【図5】通電制御のフロー図
【図6】エンジン運転、エンジン水温及びヒータ(加熱
手段)通電についてのタイムチャート図
【符号の説明】
1 エンジン本体 3 排気通路 8 第1触媒 9 第2触媒 11 触媒温度検出手段 18 コントロールユニット 19 バッテリ 21 触媒温度制御手段 22 停止後通電制御手段 23 補正手段 24 加熱手段 25 回転センサ(エンジン停止検出手段) 26 エンジン水温検出手段 27 アルコール濃度検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−256124(JP,A) 特開 平5−187224(JP,A) 特開 平5−98952(JP,A) 特開 平5−1526(JP,A) 実開 平3−114517(JP,U) 実開 昭63−54811(JP,U) 特表 平3−500911(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/20 F01N 3/24 F02D 45/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気通路に、排気ガス浄化用の
    触媒と、該触媒を加熱する電気加熱手段とが設けられて
    いるエンジンの排気浄化装置において、 上記エンジンの運転を検出するエンジン運転検出手段
    と、 上記エンジンの停止を検出するエンジン停止検出手段
    と、 上記エンジン運転検出手段によってエンジンの運転が検
    出されたときに、上記触媒が所定の活性温度になるよう
    上記加熱手段の作動を制御する触媒温度制御手段と、 上記エンジン停止検出手段によってエンジンの停止が検
    出された後に、上記加熱手段を所定時間作動させる停止
    後制御手段とを備えていることを特徴とするエンジンの
    排気浄化装置。
  2. 【請求項2】エンジンの排気通路に、排気ガス浄化用の
    触媒と、該触媒を加熱する電気加熱手段とが設けられて
    いるエンジンの排気浄化装置において、 上記エンジンの運転を検出するエンジン運転検出手段
    と、 上記エンジンの停止を検出するエンジン停止検出手段
    と、 上記エンジン運転検出手段によってエンジンの運転が検
    出されたときに、上記触媒が所定の活性温度になるよう
    上記加熱手段の作動を制御する触媒温度制御手段と、 上記加熱手段の温度が所定値以下に低下したことを検出
    するための温度検出手段と、 上記エンジン停止検出手段によってエンジンの停止が検
    出されているときに、上記温度検出手段によって上記加
    熱手段の温度が所定値以下に低下したことが検出された
    際、上記加熱手段を該加熱手段に付着している水分が蒸
    発するように所定時間作動させる停止後制御手段とを備
    えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  3. 【請求項3】上記温度検出手段はエンジン水温に基づい
    て上記加熱手段の温度が所定値以下に低下したか否かを
    検出する請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置。
  4. 【請求項4】エンジンの燃料におけるアルコール濃度を
    検出するアルコール濃度検出手段と、 上記アルコール濃度検出手段によって検出されるアルコ
    ール濃度が高いほど上記加熱手段の発熱量が多くなるよ
    うに、上記停止後制御手段による加熱手段の作動の制御
    を補正する補正手段とを備えている請求項1乃至請求項
    3のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
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