JP3196602B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳細には三元触媒の劣化の程度に応じて
適切な触媒暖機操作を行うことが可能な排気浄化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関の排気通路に、排気中
のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X の３つの有害成分を同時に浄化可
能な三元触媒を用いた触媒コンバータを配置した内燃機
関の排気浄化装置が従来より広く用いられている。一般
に、上記のような排気浄化装置に用いられる三元触媒は
ある温度（活性化温度）以上の温度にならないと完全な
排気浄化能力を発揮しない。このため、機関冷間始動時
等に、例えば機関点火時期を遅角させる等の手段により
触媒を通過する排気の温度を上昇させ、触媒温度を早期
に活性化温度に到達させる、いわゆる触媒の暖機操作が
行われる。

【０００３】一方、触媒の活性化温度は常に一定ではな
く、新しい触媒では活性化温度は比較的低く、触媒の劣
化が進むにつれて活性温度は上昇する傾向を示す。この
ため、触媒が劣化した場合に通常の暖機操作を行ってい
ると触媒が活性化温度に到達するのに長時間を要する場
合が生じる。上記問題を解決するために、例えば、特開
昭６０−１５３４７４号公報には、触媒温度を検出し
て、この触媒温度が予め定められた所定温度以下の場合
には機関点火時期を遅角して触媒暖機操作を行うととも
に、機関の累積運転時間の増加につれて点火時期の遅角
量を大きく設定するようにした内燃機関の排気浄化装置
が開示されている。

【０００４】触媒の劣化程度は、使用時間、すなわち機
関の累積運転時間が増加するにつれて進行すると考えら
れることから、触媒の活性化温度も機関累積運転時間が
増大するにつれて高くなると考えられる。上記公報の装
置では、暖機操作時の点火時期遅角量を機関累積運転時
間が増加するにつれて大きくなるように予め設定してお
くことにより、累積運転時間が増大する（触媒の劣化程
度が大きくなる）につれて暖機操作時に触媒に流入する
排気温度が高くなるようにしている。これにより、触媒
劣化時の暖機操作では触媒が正常な場合より高温の排気
が触媒に流入するようになるため、暖機操作時に触媒温
度が速く、かつ、より高い温度に到達するようになる。
このため、触媒が劣化した場合にも早期に触媒を活性化
温度に到達させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６０−１５３４７４号公報の装置のように、触媒の劣化
程度が大きいほど暖機操作時の点火時期遅角量を大きく
設定すると、触媒が劣化した場合には逆に機関始動時の
ＨＣ、ＣＯ成分等の放出量（排気エミッション）が増大
する問題が生じる場合がある。

【０００６】機関の点火時期遅角量を大きくすると排気
温度は遅角量が大きいほど上昇するが、機関出力トルク
は遅角量が大きいほど減少してしまう。このため、暖機
操作中に機関点火時期を大きく遅角すると、車両走行時
等に機関出力トルクが不足する場合が生じる。このよう
な場合、車両運転者はトルク不足分を補うためにアクセ
ルペダルを大きく踏み込むようになるため、機関回転数
が上昇し触媒に流入する排気流量が増大することにな
る。

【０００７】触媒暖機中の排気エミッションの合計量
は、暖機操作中に触媒に流入する排気流量が大きいほど
増大する。すなわち、触媒暖機操作中は触媒が活性化温
度に到達していないため、触媒の排気浄化能力が充分に
発揮されず、流入する排気中のＨＣ、ＣＯ成分のうち浄
化されずに触媒を通過するものの割合が増大する。この
ため、触媒の暖機完了までの時間を一定とすると暖機操
作中の排気流量が大きければ大きいほど暖機操作中の排
気エミッションの総量は大きくなる。

【０００８】一方、排気流量が増大すれば触媒の温度上
昇速度も速くなり触媒が活性化温度に到達するまでの時
間は短縮される。このため、触媒が正常であれば、触媒
暖機操作中の排気流量増大により触媒が活性化温度に到
達するまでの時間が短縮され、活性化温度到達後には排
気エミッションが減少するので、暖機操作中のエミッシ
ョンの増大を触媒暖機時間の短縮で補うことができる。
従って、触媒が正常な状態であれば、暖機操作中の排気
流量増大により全体としてのエミッションを減少させる
ことが可能である。

【０００９】ところが、劣化した触媒では活性化温度に
到達後も正常な触媒に較べて排気浄化能力が低いため、
活性化温度到達後のエミッション減少量も小さくなる。
このため、劣化した触媒では暖機中に排気流量が増大し
てしまうと、暖機中の排気流量増大により生じたエミッ
ション増大を暖機完了後（活性化温度到達後）のエミッ
ション減少で補うことができなくなり、全体としてエミ
ッションが増大してしまうことになる。

【００１０】すなわち、暖機中の排気流量増大によるエ
ミッションの増大量をＰ₁ 、排気流量増大により暖機期
間が短縮されたことによるエミッションの減少量をＰ₂
とすると、触媒暖機操作による全体としてのエミッショ
ン低減効果はＰ₂ −Ｐ₁ で表される。触媒が正常な場合
には、Ｐ₁ ＜Ｐ₂ であるため、Ｐ₂ −Ｐ₁ は正の値にな
り、全体としてエミッションは低減される。ところが、
触媒が劣化した場合には暖機完了後の排気浄化能力も劣
化程度に応じて減少するため、暖機時間短縮によるエミ
ッションの減少量Ｐ₂ も触媒劣化程度に応じて小さくな
る。このため、触媒がある程度劣化するとＰ₁ ＞Ｐ₂ と
なり、低減効果Ｐ₂ −Ｐ₁ は負の値となり、暖機中の排
気流量増大のために逆に全体としてエミッションが増大
するようになるのである。

【００１１】このため、上記特開昭６０−１５３４７４
号公報の装置のように触媒が劣化するにつれて暖機操作
中の点火時期遅角量を大きくしたのでは、触媒が劣化す
るほど暖機操作中の排気流量を増大させる結果となり、
全体としての排気エミッションを増大させる問題があ
る。また、アイドルスピードコントロール弁を用いて、
点火時期遅角と併せて、または単独で排気流量を増大さ
せることにより触媒の暖機操作を行う場合にも上記と同
様な問題が生じる。

【００１２】上記問題に鑑み、本発明は触媒劣化時の暖
機操作により排気エミッションが悪化することを防止可
能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の排気通路に配置した排気浄化触媒
と、該排気浄化触媒の温度を検出する手段と、前記触媒
温度が予め定めた所定温度以下のときに機関吸入空気量
を増大させる触媒暖機手段と、を備えた内燃機関の排気
浄化装置において、前記排気浄化触媒の劣化の程度を判
定する劣化程度判定手段と、前記排気浄化触媒の劣化程
度が、予め定めた劣化状態より大きいときに、前記触媒
暖機手段により増大された機関吸入空気量を低減する劣
化時補正手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提
供される。

【００１４】請求項１の発明では、触媒の劣化が予め定
めた劣化状態より進行している場合には、触媒が正常な
場合に較べて触媒暖機操作時の機関吸入空気量が低減さ
れる。これにより、暖機操作時の排気流量増大が抑制さ
れる。機関吸入空気量は、触媒の劣化程度が所定の劣化
状態より進行した場合に一定量だけ低減するようにして
も良いし、触媒の劣化程度が大きくなるほど低減量を大
きく設定するようにしても良い。

【００１５】また、請求項２に記載の発明によれば、内
燃機関の排気通路に配置した排気浄化触媒と、該排気浄
化排気浄化触媒の温度を検出する手段と、前記排気浄化
触媒温度が予め定めた所定温度以下のときに機関点火時
期を遅角させる触媒暖機手段と、を備えた内燃機関の排
気浄化装置において、前記排気浄化触媒の劣化の程度を
判定する劣化程度判定手段と、前記排気浄化触媒の劣化
程度が、予め定めた劣化状態より大きいときに前記触媒
暖機手段により遅角された機関点火時期を進角させる劣
化時補正手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が提
供される。

【００１６】請求項２の発明では、触媒の劣化が予め定
めた劣化状態より進行している場合には、触媒が正常な
場合に較べて触媒暖機操作時の点火時期遅角量が小さく
設定される。これにより機関出力低下が小さくなり、運
転者のトルク不足を補うためのアクセルペダル操作量が
少なくなり、暖機操作中の排気流量の増大が抑制され
る。点火時期遅角量は、触媒の劣化程度が所定の劣化状
態より進行した場合に一定量だけ低減するようにしても
良いし、触媒の劣化程度が大きくなるほど低減量を大き
く設定するようにしても良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図１は本発明の排気浄化装
置を適用した内燃機関の全体概略図である。図１におい
て、１は内燃機関本体、２は吸気通路、３は吸気通路に
設けられたエアフローメータを示している。エアフロー
メータ３は吸入空気量を直接計測するものであって、た
とえばポテンショメータを内蔵した可動ベーン式エアフ
ローメータ等が使用され、吸入空気量に比例したアナロ
グ電圧の出力信号を発生する。この出力信号は制御回路
１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１に入力さ
れる。ディストリビュータ４には、その軸がたとえばク
ランク角に換算して７２０°毎に基準位置検出用パルス
信号を発生するクランク角センサ５、およびクランク角
に換算して３０°毎にクランク角検出用パルス信号を発
生するクランク角センサ６がそれぞれ設けられている。
これらクランク角センサ５、６のパルス信号は制御回路
１０の入出力インターフェイス１０２に供給され、この
うちクランク角センサ６の出力はＣＰＵ１０３の割込み
端子に供給される。

【００１８】さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供
給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴
射弁７が設けられている。また、吸気通路２のスロット
ル弁１６には、スロットル弁１６が全閉になったときに
（すなわち、アイドル運転時に）アイドル信号（ＬＬ信
号）を発生するアイドルスイッチ１７が設けられてい
る。このアイドル信号ＬＬは制御回路１０の入出力イン
ターフェイス１０２に供給される。

【００１９】本実施形態では、吸気通路２にはスロット
ル弁１６をバイパスするバイパス通路２１と、このバイ
パス通路２１を通って流れる空気量を制御するアイドル
スピードコントロール弁（ＩＳＣ弁）２２とが設けられ
ている。ＩＳＣ弁２２はステッパモータ等の適宜な形式
のアクチュエータにより駆動される流量制御弁であり、
制御回路１０からの出力信号により作動し、アイドル時
の機関吸入空気量を調節して機関のアイドル回転数を目
標回転数に制御するために用いられる。

【００２０】本実施形態では、ＩＳＣ弁２２は、後述の
ように触媒低温時に機関吸入空気量（排気流量）を増大
させて触媒温度を上昇させる触媒暖機手段の一部として
も機能する。また、機関本体１のシリンダブロックのウ
ォータジャケット８には、冷却水の温度を検出するため
の水温センサ９が設けられている。水温センサ９は冷却
水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。
この出力もＡ／Ｄ変換器１０１に供給されている。

【００２１】機関１の、排気マニホールド１１より下流
の排気系には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯ_X を同時に浄化する三元触媒を収容する触媒コ
ンバータ１２が設けられている。また、触媒コンバータ
１２の上流側の排気マニホールド１１、及び触媒コンバ
ータ１２の下流側の排気管１４には、それぞれ上流側Ｏ
₂ センサ１３と下流側Ｏ₂ センサ１５とが設けられてい
る。

【００２２】Ｏ₂ センサ１３、１５は、排気ガス中の酸
素成分濃度を検出し、空燃比が理論空燃比に対してリー
ン側かリッチ側かに応じて異なる出力電圧を発生するも
のである。Ｏ₂ センサ１３、１５の出力電圧は、制御回
路１０のＡ／Ｄ変換器１０１に供給されている。制御回
路１０は、たとえばマイクロコンピュータとして構成さ
れ、Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インターフェイス１０
２、ＣＰＵ１０３の他に、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０
５、バックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回路１０
７等を備えている。

【００２３】本実施形態では、制御回路１０は、機関１
の燃料噴射制御、空燃比制御及び点火時期制御等の基本
制御を行う他、後述のように触媒１２の温度検出を行う
手段、触媒１２低温時に点火時期の遅角、ＩＳＣ弁２２
の開度制御による排気流量の増大等により触媒暖機を行
う触媒暖機手段、触媒１２の劣化程度を判定する劣化程
度判定手段および、触媒劣化時に点火時期遅角量や排気
流量を低減する劣化時補正手段等の、請求項１及び２に
記載した各手段としての機能を果たしている。

【００２４】さらに、制御回路１０において、ダウンカ
ウンタ１０８、フリップフロップ１０９、および駆動回
路１１０は燃料噴射弁７を制御するためのものである。
すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量（噴射
時間）ＴＡＵが演算されると、噴射時間ＴＡＵがダウン
カウンタ１０８にプリセットされると共にフリップフロ
ップ１０９がセットされる。この結果、駆動回路１１０
が燃料噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウン
タ１０８がクロック信号（図示せず）を計数して最後に
その出力端子が“１”レベルとなったときに、フリップ
フロップ１０９がセットされて駆動回路１１０は燃料噴
射弁７の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射時間
ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、時間ＴＡＵに応じ
た量の燃料が機関１の燃焼室に供給されることになる。

【００２５】また、制御回路１０の入出力インターフェ
イス１０２は、点火回路１１２に接続されており、機関
１の点火時期を制御している。すなわち、制御回路１０
は入出力インターフェイス１０２にクランク角センサ６
の基準クランク角パルス信号を入力後、クランク軸が所
定の回転角度に達する毎に点火回路１１２に点火信号を
出力し、各気筒の点火プラグ（図示せず）にスパークを
発生させる。機関１の点火時期は、負荷（例えば機関１
回転当たりの吸入空気量）、回転数等の運転条件の関数
として制御回路１０のＲＯＭ１０４に最適値が格納され
ており、最適な点火時期が運転条件に応じて決定され
る。

【００２６】エアフローメータ３の吸入空気量データお
よび冷却水温データは所定時間もしくは所定クランク角
毎に実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取込まれて
ＲＡＭ１０５の所定領域に格納される。つまり、ＲＡＭ
１０５における吸入空気量データおよび冷却水温データ
は所定時間毎に更新されている。また、回転速度データ
はクランク角センサ６の３０°ＣＡ（クランク角）毎の
割込みによって演算されてＲＡＭ１０５の所定領域に格
納される。

【００２７】図２は、制御回路１０により所定クランク
回転角毎（例えば３６０度回転毎）に実行される燃料噴
射量演算ルーチンを示すフローチャートである。図２に
おいて、ステップ２０１では、ＲＡＭ１０５より吸入空
気量データＱ及び回転速度データＮＥを読出して基本噴
射量ＴＡＵＰ（ＴＡＵＰは理論空燃比を得る噴射時間）
を演算する。たとえばＴＡＵＰ＝α・Ｑ／Ｎ_e （αは定
数）とする。ステップ２０２では、最終噴射量ＴＡＵ
を、ＴＡＵ＝ＴＡＵＰ・ＦＡＦ・β＋γにより演算す
る。なお、β，γは他の運転状態パラメータによって定
まる補正量である。また、ＦＡＦは後述する空燃比フィ
ードバック制御ルーチンにより決定される空燃比補正係
数である。次いで、ステップ２０３にて、噴射量ＴＡＵ
をダウンカウンタ１０８にセットすると共にフリップフ
ロップ１０９をセットして燃料噴射を開始させる。そし
て、ステップ２０４にてこのルーチンを終了する。

【００２８】上述のように、燃料噴射開始後噴射量ＴＡ
Ｕに相当する時間が経過すると、ダウンカウンタ１０８
の出力信号によってフリップフロップ１０９がリセット
されて燃料噴射は終了する。本実施形態では、空燃比補
正係数ＦＡＦは、制御回路１０により実行される、上流
側Ｏ₂ センサ１３出力に基づく空燃比フィードバック制
御ルーチンにより決定される。以下、図２から図５を用
いて制御回路１０により実行される、この空燃比制御に
ついて簡単に説明する。

【００２９】図３、図４は上流側Ｏ₂ センサ１３の出力
に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを演算する空燃比フィ
ードバック制御ルーチンを示している。本ルーチンは、
所定時間たとえば４ms毎に実行される。本ルーチンで
は、先ず空燃比フィードバック制御実行条件が成立して
いるか否かを判断し（ステップ３０１）、実行条件成立
時のみステップ３０２以下を実行し、条件不成立時には
空燃比フィードバックフラグＸＭＦＢの値を０にリセッ
ト（図４ステップ３２５）してルーチンを終了する。こ
こで、ステップ３０１の実行条件は、たとえば、冷却水
温が所定値（例えば７０℃）以上、機関が始動中でない
こと、始動後増量、暖機増量等の燃料増量が実施されて
いないこと、上流側Ｏ₂ センサ１３が活性化しているこ
と、等である。

【００３０】上記実行条件が全て成立したときには、ス
テップ３０２からステップ３２３で空燃比補正係数ＦＡ
Ｆの値の設定を行う。本実施形態では、上流側Ｏ₂ セン
サ１３の出力ＶＯＭをＡ／Ｄ変換して取込み、ＶＯＭが
比較電圧Ｖ_R1以下か否かにより、空燃比がリッチかリー
ンかを判別する（ステップ３０２、３０３）とともに、
空燃比がリッチかリーンかに応じて以下の操作を行う。

【００３１】比較電圧Ｖ_R1は、通常Ｏ₂ センサ出力の振
幅中心の電圧をとり、本実施形態ではＶ_R1＝０．４５Ｖ
である。ステップ３０４から３０９、及びステップ３１
０から３１５は、ステップ３０３で判定した上流側Ｏ₂
センサ１３出力の値に基づく空燃比フラグＦ１の設定操
作を示す。

【００３２】空燃比フラグＦ１は、触媒１２上流側の排
気空燃比がリッチかリーンかを示すフラグであり、フラ
グＦ１の値はディレイカウンタＣＤＬＹのカウントダウ
ン（リーン空燃比時）またはカウントアップ（リッチ空
燃比時）操作により（ステップ３０６、３１２）上流側
Ｏ₂ センサ１３出力が所定の遅延時間（ＴＤＬ、ＴＤ
Ｒ）以上リッチまたはリーンに保持された場合に１（リ
ッチ）から０（リーン）、または０から１に変更される
（ステップ３０７から３０９、ステップ３１３から３１
５）。ここで、ＴＤＬ（ステップ３０７、３０８）は負
の値、ＴＤＲ（ステップ３１３、３１４）は正の値であ
る。

【００３３】次に、ステップ３１６では、空燃比フラグ
Ｆ１の値が変化したか否か、すなわち遅延処理後の空燃
比が反転したか否かを判別し、空燃比が判定している場
合には、反転直後に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に応じて比較的大きな値（ＲＳ
Ｒ、ＲＳＬ）だけＦＡＦを増減する（ステップ３１７か
らステップ３１９）。また、空燃比が反転していない場
合には、比較的小さな値（ＫＩＲ、ＫＩＬ）だけＦＡＦ
を増減する（ステップ３２０から３２２）。これによ
り、例えば空燃比フラグＦ１の値が１から０に変化（空
燃比がリッチからリーンに変化）したときには、ＦＡＦ
は反転直後にスキップ的に比較的大きな値ＲＳＲだけ増
大され（ステップ３１８）、その後はＦＡＦの値が０
（リーン）である限りルーチン実行毎に比較的小さな値
ＫＩＲずつ徐々に増大される（ステップ３２１）。ま
た、逆に空燃比フラグＦ１の値が０から１に変化（空燃
比がリーンからリッチに変化）したときには、ＦＡＦは
反転直後にスキップ的に比較的大きな値ＲＳＬだけ低減
され（ステップ３１９）、その後はＦＡＦの値が１（リ
ッチ）である限りルーチン実行毎に比較的小さな値ＫＩ
Ｌずつ徐々に低減される（ステップ３２２）。次に、ス
テップ３２３では、上記により算出された空燃比補正係
数ＦＡＦは最小値と最大値（たとえば０．８と１．２）
とでガードされる。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
過ぎた場合に、その値で機関の空燃比を制御してオーバ
リッチ、オーバリーンになるのを防ぐ。

【００３４】上記演算終了後ステップ３２４では、空燃
比フィードバックフラグＸＭＦＢを“１”とし、上述の
ごとく演算されたＦＡＦをＲＡＭ１０５に格納して、ス
テップ３２６にてこのループは終了する。図５は図３、
図４のフローチャートによる動作を補足説明するタイミ
ング図である。上流側Ｏ₂ センサ１３の出力ＶＯＭによ
り図５（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ＣＤＬＹ
は、図５（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５（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。たとえ
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
ｔ₂ 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（−ＴＤＬ）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。しかし空燃比信号Ａ／Ｆ′が時刻ｔ_5,ｔ_6,ｔ₇ の
ごとくリッチ遅延時間ＴＤＲより短い期間で反転する
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、この結果、時刻ｔ₈ にて遅延処理後
の空燃比信号Ａ／Ｆ′が反転される。つまり、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′に基づいて図５（Ｄ）に示す空燃
比補正係数ＦＡＦが得られる。

【００３５】図２で説明したように、空燃比補正係数Ｆ
ＡＦの値が増加すると燃料噴射量ＴＡＵは増加し、機関
空燃比はリッチ側に移行する、またＦＡＦが減少すると
ＴＡＵも減少し、機関空燃比はリーン側に移行する。こ
のため、図３、図４のルーチンの実行により機関空燃比
は図５（Ｄ）のＦＡＦの値に応じてリッチとリーンとの
間で規則的な変動を繰り返すことになる。

【００３６】なお、本実施形態は図３、図４のルーチン
により上流側Ｏ₂ センサ１３出力のみに基づいて空燃比
補正係数ＦＡＦの値を決定する場合を示しているが、図
３、図４の空燃比制御に加えて、下流側Ｏ₂ センサ１５
出力に基づく第２の空燃比フィードバック制御を行うこ
とも可能である。この場合には、例えば図３、図４のＴ
ＤＲ、ＴＤＬ、ＲＳＲ、ＲＳＬ、Ｖ_R1等のパラメータを
下流側Ｏ₂ センサ１５出力に応じて変化させるようにす
ればよい。例えば、ＲＳＲの値を増大してＲＳＬの値を
低減すれば空燃比はリッチ側に移行し、逆にＲＳＲの値
を低減してＲＳＬの値を増大すれば空燃比はリーン側に
移行する。このため、下流側Ｏ₂ センサ１５出力がリー
ンのときにはＲＳＲの値を増大し、リッチのときにはＲ
ＳＬの値を増大するようにすれば、上流側Ｏ₂ センサ１
３の出力のばらつき等を下流側空燃比センサ１５出力で
補正することができ、空燃比制御の精度を高めることが
できる。

【００３７】次に、本実施形態の触媒暖機制御について
説明する。本実施形態では、制御回路１０は、機関始動
時の冷却水温度に基づいて触媒温度を間接的に検出し、
触媒温度が所定温度より低い場合には機関点火時期を遅
角させるとともに、ＩＳＣ弁２２の開度を増大させ、触
媒の暖機操作を行う。機関点火時期を遅角させることに
より、各気筒での燃焼が排気行程近くで生じるようにな
るため排気温度は上昇し、さらにＩＳＣ弁２２の開度を
増加させることにより機関吸入空気量が増大し、排気ガ
ス量が増大する。このため触媒１２に流入する排気ガス
の温度は上昇し、しかも排気ガス流量も増大するため触
媒１２の暖機が促進される。

【００３８】また、本実施形態では、制御回路１０は後
述するように上流側Ｏ₂ センサ１３と下流側Ｏ₂ センサ
１５との出力に基づいて触媒１２の劣化程度を判定し、
触媒１２の劣化程度が所定の劣化状態より進行している
場合には、触媒暖機時の点火時期遅角量とＩＳＣ弁２２
の開度とを触媒が正常な場合の値より減少させる。前述
のように、点火時期を遅角するほど機関出力トルクは低
下する。また、触媒暖機のための点火時期遅角はアイド
ル運転中だけでなく軽負荷走行時（例えば、アイドル信
号ＬＬがオフになる走行状態）でも実行されるため、こ
のような走行時には運転者はトルク不足を補うためにア
クセルペダルを大きく踏み込むようになり機関吸入空気
量（機関排気流量）は増大する。更に、ＩＳＣ弁２２の
開度が増大するほど排気流量は増大するため、点火時期
の遅角量、ＩＳＣ弁２２の開度は大きいほど排気流量を
増大させることになる。

【００３９】このため、触媒劣化時に触媒が正常な場合
と同じ触媒暖機操作を行うと、排気流量の増大により全
体としての排気エミッションが悪化（増大）してしまう
結果となる。本実施形態では、上記のように触媒劣化時
に機関点火時期の遅角量とＩＳＣ弁２２の開度とを触媒
が正常な場合に較べて減少させるようにしたことによ
り、運転者のアクセルペダル操作量とＩＳＣ弁２２を通
るバイパス空気量との両方が低減され、機関排気流量の
増加が抑制される。このため、触媒１２劣化時には、触
媒暖機中の排気流量増大による排気エミッションの悪化
（増大）が防止されることになる。以下、本実施形態の
触媒暖機制御を、触媒劣化程度の検出動作と、触媒
の暖機動作とに分けて説明する。

【００４０】触媒劣化程度の検出動作 本実施形態では、触媒１２のＯ₂ ストレージ作用を利用
して触媒１２の劣化程度を検出する。すなわち、三元触
媒は一般に排気空燃比がリーンのときに排気中の余剰酸
素を吸着し、排気空燃比がリッチになると吸着した酸素
を放出するＯ₂ストレージ作用を行う。機関１が上流側
Ｏ₂ センサ１３（または、上流側Ｏ₂ センサ１３と下流
側Ｏ₂ センサ１５）の出力に基づいて前述のようにフィ
ードバック制御されていると、図５に示したように機関
空燃比（ＦＡＦ）はリッチ空燃比とリーン空燃比との間
で周期的に変動し、触媒に流入する排気の空燃比もリッ
チ空燃比とリーン空燃比との間で周期的に変動すること
になる。触媒が劣化しておらず正常に機能している場合
には、上述のＯ₂ ストレージ作用により、流入する排気
の空燃比がリーン側に振れたときには排気中の余剰の酸
素が触媒に吸着され、流入する排気の空燃比がリッチ側
に振れたときには吸着された酸素が排気に放出されるた
め、触媒を通過した排気の空燃比変動は小さくなり、理
論空燃比近傍に維持される。このＯ₂ ストレージ作用は
触媒の劣化とともに低下するため、Ｏ ₂ ストレージ作用
の低下を検出することにより触媒１２の劣化程度を判定
することができる。

【００４１】すなわち、触媒が劣化するにつれて触媒１
２のＯ₂ ストレージ作用も低下するため、触媒の劣化と
ともに触媒を通過した排気の空燃比変動は大きくなり、
触媒に流入する排気の空燃比変動に伴って周期的に変動
するようになる。従って、上流側Ｏ₂ センサ１３出力と
下流側Ｏ₂ センサ１５出力とを比較することによりＯ ₂
ストレージ作用の低下、つまり触媒１２の劣化程度を正
確に検出することができる。

【００４２】図６(A) (B) は空燃比フィードバック制御
中の触媒１２上流側のＯ₂ センサ１３出力ＶＯＭと下流
側Ｏ₂ センサ１５出力ＶＯＳの変化を示しており、図６
(A)は触媒１２が正常な場合を、図６(B) は触媒１２が
劣化した場合をそれぞれ示している。空燃比フィードバ
ック制御中は、図５に示したように、機関空燃比はリッ
チ空燃比とリーン空燃比との間で周期的に変動を繰り返
すため、上流側Ｏ₂ センサ１３出力ＶＯＭもリッチ空燃
比相当出力（例えば０．９ボルト）とリーン空燃比相当
出力（例えば０．１ボルト）との間で周期的な変動を繰
り返すことになる（図６(A) (B) ＶＯＭ参照）。

【００４３】一方、触媒１２が劣化しておらず正常に機
能している場合には、触媒を通過した排気の空燃比変動
は触媒１２のＯ₂ ストレージ作用により緩和されるた
め、触媒上流側の排気空燃比が変動していても触媒下流
側の排気空燃比は略理論空燃比に維持され、下流側Ｏ₂
センサ１５出力ＶＯＳは長い周期でリッチ側とリーン側
との間を変動する（図６(A) ＶＯＳ参照）。この状態で
は、図６(A) に示すように、下流側Ｏ₂ センサ１５出力
ＶＯＳの軌跡長さは比較的小さい。

【００４４】また、触媒１２が劣化してくると、触媒１
２のＯ₂ ストレージ作用の低下のため、触媒１２下流側
の排気空燃比は上流側の排気空燃比変動と同様な周期的
変動を繰り返すようになり、下流側Ｏ₂ センサ１５出力
ＶＯＳの変動は上流側Ｏ₂ センサ１３出力ＶＯＭの変動
に近づくようになる。（図６(B) 参照）。この状態で
は、図６(B) に示すように、下流側Ｏ₂ センサ１５出力
ＶＯＳの軌跡長さは比較的大きくなる。 すなわち、下
流側Ｏ₂ センサ１５出力ＶＯＳの軌跡長さＬＶＯＳと上
流側Ｏ₂ センサ１３出力ＶＯＭの軌跡長さＬＶＯＭとの
比、ＬＲＡＴＩＯ（ＬＲＡＴＩＯ＝ＬＶＯＳ／ＬＶＯ
Ｍ）を考えた場合、触媒１２が正常な場合にはＬＲＡＴ
ＩＯの値は１より小さな値をとり、触媒が劣化するにつ
れて徐々にＬＲＡＴＩＯの値は増大し、触媒が大幅に劣
化した場合にはＬＲＡＴＩＯ≒１となる。本実施形態で
は、この軌跡長比ＬＲＡＴＩＯを触媒劣化の程度を表す
パラメータとして使用し、後述の触媒暖機制御を行う。

【００４５】図７、図８は制御回路１０により実行され
る上記触媒劣化程度の判定ルーチンを示すフローチャー
トである。本ルーチンは、一定時間、例えば４ms毎に実
行される。図７、でルーチンがスタートすると、ステッ
プ７０１では、触媒劣化程度判定のための条件が成立し
ているか否かが判断される。ここで、判定のための条件
は、(1) 上流側Ｏ₂ センサ１３出力による第１の空燃比
制御が実施されていること、すなわちフラグＸＭＦＢ
（図４、ステップ３２４、３２５）の値が１にセットさ
れていること、(2) 上流側Ｏ₂ センサ１３の出力が所定
時間以上リーン側またはリッチ側に留まっていないこ
と、等であり、上記条件の全てが成立した場合にのみス
テップ７０３以下の触媒劣化程度の判定が実行される。

【００４６】なお、上記条件(2) を設けたのは、上流側
Ｏ₂ センサ１３出力による空燃比フィードバック制御実
行中であっても、上流側Ｏ₂ センサ１３出力ＶＯＭがリ
ーン側かリッチ側かに偏ったままで変動していると軌跡
長比ＬＲＡＴＩＯの有効な値が得られない場合があるた
めである。上記条件の全部が成立していない場合には、
本ルーチンは図８ステップ７３７に進み、触媒劣化程度
の判定を実行することなくそのまま終了する。

【００４７】上記条件の全部が成立した場合には、ステ
ップ７０３で上流側Ｏ₂ センサ１３出力ＶＯＭと下流側
Ｏ₂ センサ１５出力ＶＯＳとがＡＤ変換して取り込ま
れ、ステップ７０５で上流側Ｏ₂ センサ１３出力の軌跡
長ＬＶＯＭと下流側Ｏ₂ センサ１５の出力の軌跡長ＬＶ
ＯＳとが、 ＬＶＯＭ ＝ ＬＶＯＭ ＋｜ＶＯＭ − ＶＯＭ_i-1 ｜ ＬＶＯＳ ＝ ＬＶＯＳ ＋｜ＶＯＳ − ＶＯＳ_i-1 ｜ として算出される。ここで ここで、ＶＯＭ_i-1 、ＶＯ
Ｓ_i-1 はそれぞれ前回ルーチン実行時のＶＯＭとＶＯＳ
との値を示している。

【００４８】すなわち、本実施形態では、ルーチン実行
毎のＯ₂ センサ１３、１５それぞれの出力の変化量か
ら、軌跡長ＬＶＯＭとＬＶＯＳとを近似的に積分値とし
て求めている。また、ステップ７０７では次回のルーチ
ン実行に備えてＶＯＭ_i-1 とＶＯＳ_{i- 1} の値が更新され
る。

【００４９】上記の演算の後、ルーチンはステップ７０
９に進みカウンタＣＴをカウントアップするとともに、
ステップ７１１ではＣＴの値が所定値Ｃ₀ を越えたか否
かが判定される。ここで、Ｃ₀ は、触媒劣化程度を判断
する上で有意義な軌跡長を得ることができる時間に相当
するルーチン繰り返し回数である。この時間は少なくと
も上流側Ｏ₂ センサ１３出力のリッチ、リーン間の反転
回数の数回分以上であることが必要とされ、この時間が
BR>長い程正確な劣化程度判定が可能となる。

【００５０】ステップ７１１で上記時間が経過していな
い場合には、今回のルーチン実行ではステップ７１３以
下を実行せずにルーチンを終了する。また、ステップ７
１１で上記時間が経過していた場合には、ステップ７１
３で、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯが、ＬＲＡＴＩＯ ＝ Ｌ
ＶＯＳ／ＬＶＯＭとして計算される。次いで、図８ステ
ップ７１５では、上記により計算した軌跡長比ＬＲＡＴ
ＩＯが所定値Ｋ₀ 以上か否かが判断される。前述のよう
に、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯの値は触媒の劣化程度が大き
くなるほど大きな値になる。ステップ７１５では、現在
の触媒劣化状態が予め定めた劣化状態より大きくなって
いるか否かを判定している。ここで、Ｋ₀ は上記予め定
めた劣化状態に対応するＬＲＡＴＩＯの値であり、詳細
には実際の触媒を用いた実験により決定される。

【００５１】ステップ７１７から７３１は触媒１２の劣
化状態を表すフラグＡＬＭの設定のためのステップであ
る。本実施形態では、ステップ７１５で触媒の劣化程度
が所定の劣化状態より進行している（ＬＲＡＴＩＯ≧Ｋ
₀ ）と２回連続して判断された場合にフラグＡＬＭの値
を１にセットし（ステップ７１７からステップ７２
３）、触媒の劣化程度が所定の劣化状態には到達してい
ない（ＬＲＡＴＩＯ＜Ｋ₀）と３回連続して判定された
場合にはフラグＡＬＭの値を０にリセットするようにし
て、外乱等による誤判定を防止している。ＣＮ（ステッ
プ７１７、７２７、７２９）、ＣＦ（ステップ７２５、
７１９、７２１）はこの誤判定防止のためのカウンタで
ある。

【００５２】上記により、フラグＡＬＭの値を設定後、
ステップ７３３では設定されたフラグＡＬＭの値とステ
ップ７１３で算出した軌跡長比ＬＲＡＴＩＯの値をバッ
クアップＲＡＭ１０６に格納するとともに、ステップ７
３５で今回の劣化程度判定に使用した各パラメータの値
をクリアしてルーチンを終了する。なお、フラグＡＬＭ
の値が１にセットされると、運転席の警告灯が点灯さ
れ、触媒の劣化を運転者に報知する。

【００５３】触媒の暖機動作 図９、図１０は、上記触媒劣化程度判定結果に基づく触
媒暖機動作のフローチャートを示している。本実施形態
では、制御回路１０は、図９のルーチンにより触媒暖機
時の点火時期を制御し、図１０のルーチンでＩＳＣ弁２
２の開度を制御する。

【００５４】まず、図９の点火時期制御ルーチンについ
て説明する。本ルーチンは制御回路１０により、一定ク
ランク軸回転毎（例えば１８０度回転毎）に実行され
る。図９においてルーチンがスタートすると、ステップ
９０１では、機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／ＮＥと
機関回転数ＮＥとから基本点火時期Ａ_BSE が算出され
る。基本点火時期Ａ_BSE は、Ｑ／ＮＥとＮＥとを用いた
数値マップとして予め準備され、制御回路１０のＲＯＭ
１０４に格納されている。基本点火時期Ａ_BSEは、機関
運転状態に応じた最適な点火時期である。

【００５５】また、ステップ９０３では、スロットル弁
１６の開度が所定開度以下か否かが、アイドルスイッチ
１７からのＬＬ信号に基づいて判定され、ＬＬ信号がオ
フ（ＬＬ≠１）の場合にはステップ９０４に進み、機関
負荷Ｑ／ＮＥが所定値Ｌ₁ 以下か否かが判断される。本
実施形態では、触媒暖機時の点火時期遅角はアイドル運
転時（ＬＬ信号がオンのとき）及び機関軽負荷運転時
（ＬＬ信号がオフで、かつ機関負荷Ｑ／ＮＥの値が所定
値Ｌ₁ 以下の場合）にのみ行い、機関が負荷を要求され
る運転状態での機関出力低下を防止している。従って、
ステップ９０３でＬＬ信号がオフ（ＬＬ＝０）かつステ
ップ９０４でＱ／ＮＥ＞Ｌ₁ の場合には、ステップ９０
９に進み、点火時期制御目標値Ａ_CAL の値をステップ９
０１で算出した基本点火時期Ａ_BSE の値に設定してルー
チンを終了する。これにより、ＬＬ＝０の場合には点火
時期の遅角操作は実行されない。

【００５６】ステップ９０３でＬＬ信号がオン（ＬＬ＝
１）であった場合、またはステップ９０４でＱ／ＮＥ≦
Ｌ₁ であった場合にはステップ９０５が実行され、触媒
暖機時の点火時期基本遅角量ＲＴＤ_BSE が機関冷却水温
度ＴＨＷから決定される。機関冷却水温度ＴＨＷは機関
の暖機状態に応じて変化する。一方、触媒１２の温度も
機関の暖機が進むにつれて上昇するため、冷却水温度Ｔ
ＨＷは触媒１２の温度に対応していると考えることがで
きる。そこで、本実施形態では冷却水温度ＴＨＷから間
接的に触媒温度を検出し、触媒温度に応じた点火時期基
本遅角量ＲＴＤ_BSE を算出するようにしている。

【００５７】点火時期基本遅角量ＲＴＤ_BSE は、冷却水
温度ＴＨＷ（触媒温度）が上昇するにつれて小さな値に
設定され、ＴＨＷ（触媒温度）が所定の温度（触媒暖機
が完了したと判断される温度）以上の領域では０に設定
される。これにより、触媒暖機が完了すると点火時期の
遅角も終了する。本実施形態では、基本遅角量ＲＴＤ
_BSE の値はＴＨＷを用いた数値マップの形で予め制御回
路１０のＲＯＭ１０４に格納されている。

【００５８】なお、上記のように冷却水温度ＴＨＷに基
づいて決定された基本遅角量ＲＴＤ _BSE の値を、さらに
機関負荷（例えばＱ／ＮＥ、またはスロットル弁開度Ｔ
Ａ等）に基づいて、機関負荷が大きくなるほどＲＴＤ
_BSE が小さくなるように補正し、この補正後の値を基本
遅角量として使用するようにしても良い。ステップ９０
５で点火時期基本遅角量ＲＴＤ_BSE 算出後、次いでステ
ップ９０７では前述の触媒劣化フラグＡＬＭが１にセッ
トされているか否かが判定される。ＡＬＭ＝０の場合に
は、触媒劣化程度が所定の劣化状態より小さいので、点
火時期を遅角して触媒暖機を速めることにより全体とし
て排気エミッションを低減することができる。そこで、
この場合にはステップ９１１で点火時期の目標値Ａ _CAL
の値を、Ａ_CAL ＝Ａ_BSE −ＲＴＤ_BSE に設定する。本実
施形態では、点火時期Ａ_CAL 、Ａ_BSE の値は各気筒上死
点に到達するまでのクランク角で定義されているため、
上記により実際の点火時期Ａ_CAL は基本点火時期Ａ_BSE
より基本遅角量ＲＴＤ_BSE だけ遅角されることになる。
このため、機関排気温度が上昇し、触媒１２の暖機が加
速される。

【００５９】一方、ステップ９０５でＡＬＭ＝１であっ
た場合には、触媒劣化が所定の状態より進行しているた
め、触媒暖機時に点火時期を遅角すると全体として排気
エミッションが増大するおそれがある。そこで、本実施
形態では、ステップ９０７でＡＬＭ＝１の場合にはステ
ップ９０９に進み、基本点火時期Ａ_BSE の値を目標点火
時期Ａ_CAL として採用しルーチンを終了する。これによ
り、触媒が劣化（ＡＬＭ＝１）している場合には、触媒
暖機操作時にも機関点火時期は遅角されない。なお、上
記により目標点火時期Ａ_CAL が算出されると、制御回路
１０は別途実行される図示しないルーチンにより、クラ
ンク回転角が目標点火時期Ａ_CAL に到達する毎に点火回
路に点火信号を出力し、それぞれの気筒の点火を行う。

【００６０】次に、図１０のＩＳＣ弁開度制御ルーチン
について説明する。本実施形態では、ＩＳＣ弁の開度は
基本的には図９の点火時期遅角量と同様に制御される。
すなわち、図１０ステップ１００１では、機関運転状態
（例えば、機関１回転当たりの吸入空気量Ｑ／ＮＥ、機
関回転数ＮＥ等）に基づいて、最適なＩＳＣ弁開度Ｉ
_BSE が算出される。Ｉ_BSE の値は、予めＱ／ＮＥとＮＥ
とを用いた数値マップの形で制御回路１０のＲＯＭ１０
４に格納されている。また、ステップ１００３では、Ｌ
Ｌ信号がオンかオフかが判断され、オフの場合にはステ
ップ１００４で機関負荷Ｑ／ＮＥが所定値Ｌ₁ 以下か否
かが判定される。また、ステップ１００４でＱ／ＮＥ＞
Ｌ₁ であった場合にはステップ１００９でＩＳＣ弁の目
標開度Ｉ_CAL がＩ_CAL ＝Ｉ_BSE として設定される。

【００６１】ステップ１００３でＬＬ信号がオン、又は
ステップ１００４でＱ／ＮＥ≦Ｌ₁であった場合には、
ステップ１００５で、機関冷却水温度ＴＨＷ（触媒温
度）に基づいて、ＩＳＣ弁開度の基本増加量ＣＬＤ_BSE
が算出される。ＣＬＤ_BSE の値は、冷却水温度ＴＨＷが
低いほど大きな値に設定され、冷却水温度ＴＨＷ（触媒
温度）が予め定めた温度に到達した後は０に設定され
る。これにより、触媒温度が所定の温度に到達して暖機
が完了した後はＩＳＣ弁の開度増大による触媒暖機は終
了する。

【００６２】また、ステップ１００７では、触媒劣化フ
ラグＡＬＭの値が１か否かが判定され、ＡＬＭ＝０（触
媒正常）の場合には、ステップ１０１１で、ＩＳＣ弁目
標開度Ｉ_CAL はＩ_CAL ＝Ｉ_BSE ＋ＣＬＤ_BSE に設定され
る。すなわち、触媒が正常な場合には、触媒暖機のため
にＩＳＣ弁の開度が増大され、排気流量が増加する。ま
た、ステップ１００７でＡＬＭ＝１の場合（触媒劣化）
にはステップ１００９が実行され、目標開度Ｉ_CAL はＩ
_CAL ＝Ｉ_BSE とされ、触媒暖機のためのＩＳＣ弁開度増
大は実行されない。これにより、触媒劣化時の排気流量
増大によるエミッションの悪化が防止される。

【００６３】次に、図１１から図１４を用いて、本発明
の触媒暖機制御の別の実施形態について説明する。図
９、図１０に説明した実施形態では、触媒が所定の状態
より劣化していると判定された場合に触媒暖機時の点火
時期の遅角とＩＳＣ弁の開度増大とを中止している。し
かし、触媒劣化は徐々に進行するため実際には触媒劣化
が上記所定の劣化状態に到達していなくとも、触媒暖機
操作時の排気エミッションは触媒の劣化とともに徐々に
悪化している。そこで、本実施形態では、触媒の劣化程
度に応じて、触媒暖機操作における点火時期遅角量とＩ
ＳＣ弁開度増大量とを低減するようにして、触媒の劣化
程度に応じて排気流量を低減する操作を行っている。

【００６４】図１１は本実施形態の点火時期制御ルーチ
ンを、図１３は本実施形態のＩＳＣ弁開度制御ルーチン
をそれぞれ示している。先ず、図１１の点火時期制御ル
ーチンについて説明する。図１１では、図９のルーチン
と同様に基本点火時期Ａ_BSE が算出され（ステップ１１
０１）、機関が軽負荷運転状態にない場合（ステップ１
１０３でＬＬ＝０かつステップ１１０４でＱ／ＮＥ＞Ｌ
₁ ）には、ステップ１１０９で目標点火時期Ｉ_CAL がこ
の基本点火時期Ａ_BSE に設定される。また、ステップ１
１０３でＬＬ＝１、またはステップ１１０４でＱ／ＮＥ
≦Ｌ₁ の場合には、冷却水温度ＴＨＷから点火時期基本
遅角量ＲＴＤ_BSE が算出される（ステップ１１０５）点
も図９のルーチンと同様である。

【００６５】しかし、図１１のルーチンでは、ステップ
１１０５でＲＴＤ_BSE を算出後、ステップ１１０７で図
７、図８のルーチンで算出した軌跡長比ＬＲＡＴＩＯの
値をバックアップＲＡＭ１０６から読み出すとともに、
ＬＲＡＴＩＯの値に基づいて遅角量の補正係数ＫＲＴＤ
を算出し、ステップ１１０９で点火時期遅角量ＲＴＤ
を、ＲＴＤ＝ＲＴＤ×ＫＲＴＤとして算出する点が図９
と相違している。ステップ１１０３でＬＬ＝１又はステ
ップ１１０４でＱ／ＮＥ＞Ｌ₁ であった場合の機関の目
標点火時期Ａ_CAL は、この遅角量ＲＴＤと基本点火時期
Ａ_BSE とを用いて、Ａ_CAL ＝Ａ_BSE −ＲＴＤとして算出
される。

【００６６】図１２は、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯと補正係
数ＫＲＴＤとの関係を示す図である。図１２に示すよう
に、ＫＲＴＤの値はＬＲＡＴＩＯが所定値Ｌ₁ （Ｌ₁ ≦
１．０）以上の場合には１に設定され、ＬＲＡＴＩＯ＞
Ｌ₁ の領域ではＬＲＡＴＩＯが大きくなるほど減少し
て、ＬＲＡＴＩＯ＝１．０付近でＫＲＴＤ＝０になるよ
うに設定される。前述したように、軌跡長比ＬＲＡＴＩ
Ｏの値は触媒の劣化程度を表すパラメータと考えられ
る。このため、図１２のようにＫＲＴＤを設定すること
により、触媒が所定の劣化状態（ＬＲＡＴＩＯ＝Ｌ₁ ）
より劣化した場合には、ＫＲＴＤの値は触媒の劣化状態
が大きくなるほど（ＬＲＡＴＩＯが大きくなるほど）小
さな値に設定されるようになる。このため、触媒暖機操
作時の点火時期の遅角量ＲＴＤは、触媒の劣化程度が大
きくなるほど小さく設定されるようになる。

【００６７】図１３は、本実施形態のＩＳＣ弁開度制御
ルーチンを示すフローチャートである。図１３において
も、ＩＳＣ弁開度増大量ＣＬＤは、基本増大量ＣＬＤ
_BSE と補正係数ＫＩＳＣとの積として与えられる（ステ
ップ１３０９）。また、補正係数ＫＩＳＣの値は、この
場合も図１４に示すように、軌跡長比ＬＲＡＴＩＯが所
定値Ｌ₁ 以下では１に設定され、ＬＲＡＴＩＯ＞Ｌ₁ の
領域ではＬＲＡＴＩＯの値が大きくなるほど小さな値に
なり、ＬＲＡＴＩＯ＝１．０付近でＫＩＳＣ＝０になる
ように設定されている。従って、図１３のルーチンによ
れば、触媒暖機操作時のＩＳＣ弁開度の増大量は触媒の
劣化程度が大きくなるほど小さく設定されるようにな
る。従って、図１３のルーチンにより、触媒暖機時の吸
入空気量（排気流量）の増大量は触媒の劣化程度が大き
くなるほど低減されることになる。

【００６８】上述のように、本実施形態によれば触媒暖
機操作時の排気流量の増大量が触媒の劣化程度に応じて
低減されるため、触媒暖機時の排気エミッションの悪化
を防止しつつ、触媒の劣化状態に応じた適切な点火時期
の遅角が行うことが可能となる。なお、上述の各実施形
態では、触媒暖機操作時に機関点火時期の遅角とＩＳＣ
弁開度の増大とを同時に行う場合を例にとって説明した
が、本発明は触媒暖機操作時に点火時期遅角のみを行う
場合、或いはＩＳＣ弁の開度増大のみを行う場合につい
ても適用可能であることはいうまでもない。

【００６９】また、上述の各実施形態では、触媒暖機操
作時に機関冷却水温度に基づいて触媒温度を間接的に検
出しているが、例えば触媒コンバータの触媒床に温度セ
ンサを配置する等により直接触媒温度を検出すること、
或いは他の機関運転状態パラメータを用いて間接的ち触
媒温度を検出することも可能である。

【００７０】

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、触媒暖
機操作時に触媒の劣化状態に応じて触媒に流入する排気
流量の増大が抑制されるため、触媒劣化時の触媒暖機操
作による排気エミッションの悪化が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気浄化装置を適用した内燃機関の一
実施形態を示す概略図である。

【図２】図１の実施形態の燃料噴射量演算ルーチンを説
明するフローチャートである。

【図３】図１の実施形態の内燃機関の空燃比制御を説明
するフローチャートの一部である。

【図４】図１の実施形態の内燃機関の空燃比制御を説明
するフローチャートの一部である。

【図５】図３、図４のフローチャートを補足説明するタ
イミング図である。

【図６】触媒劣化程度の判定原理を説明する図である。

【図７】触媒劣化程度判定ルーチンのフローチャートの
一部である。

【図８】触媒劣化程度判定ルーチンのフローチャートの
一部である。

【図９】触媒暖機操作を説明するフローチャートであ
る。

【図１０】触媒暖機操作を説明するフローチャートであ
る。

【図１１】触媒暖機操作の図９、図１０とは異なる実施
形態を説明するフローチャートである。

【図１２】図１１のフローチャートに使用するパラメー
タの設定を説明する図である。

【図１３】触媒暖機操作の図９、図１０とは異なる実施
形態を説明するフローチャートである。

【図１４】図１１のフローチャートに使用するパラメー
タの設定を説明する図である。

【符号の説明】

１…機関本体 ３…エアフローメータ １０…制御回路 １２…触媒コンバータ １３…上流側Ｏ₂ センサ １５…下流側Ｏ₂ センサ ２２…ＩＳＣ弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 F02D 41/06 F02D 45/00 360 F02P 5/15

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置した排気浄化
   触媒と、該排気浄化触媒の温度を検出する手段と、前記
   触媒温度が予め定めた所定温度以下のときに機関吸入空
   気量を増大させる触媒暖機手段と、を備えた内燃機関の
   排気浄化装置において、 前記排気浄化触媒の劣化の程度を判定する劣化程度判定
   手段と、 前記排気浄化触媒の劣化程度が、予め定めた劣化状態よ
   り大きいときに、前記触媒暖機手段により増大された機
   関吸入空気量を低減する劣化時補正手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路に配置した排気浄化
   触媒と、該排気浄化排気浄化触媒の温度を検出する手段
   と、前記排気浄化触媒温度が予め定めた所定温度以下の
   ときに機関点火時期を遅角させる触媒暖機手段と、を備
   えた内燃機関の排気浄化装置において、 前記排気浄化触媒の劣化の程度を判定する劣化程度判定
   手段と、 前記排気浄化触媒の劣化程度が、予め定めた劣化状態よ
   り大きいときに前記触媒暖機手段により遅角された機関
   点火時期を進角させる劣化時補正手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。