JP4940979B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、触媒コンバータで排気浄化を行う内燃機関の排気浄化装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs exhaust gas purification using a catalytic converter.

従来から知られているように、車両の床下などの排気系の比較的下流側にメイン触媒コンバータを配置した構成では、内燃機関の冷間始動後、触媒コンバータの温度が上昇して活性化するまでの間、十分な排気浄化作用を期待することができない。また一方、触媒コンバータを排気系の上流側、つまり内燃機関側に近付けるほど、触媒の熱劣化による耐久性低下が問題となる。   As conventionally known, in a configuration in which the main catalytic converter is disposed relatively downstream of the exhaust system such as under the floor of a vehicle, the temperature of the catalytic converter rises and is activated after a cold start of the internal combustion engine. In the meantime, a sufficient exhaust purification action cannot be expected. On the other hand, the closer the catalytic converter is to the upstream side of the exhaust system, that is, the internal combustion engine side, the lower the durability due to thermal degradation of the catalyst.

そのため、特許文献1に開示されているように、メイン触媒コンバータを備えたメイン通路の上流側部分と並列にバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路に、別のバイパス触媒コンバータを介装し、両者を切り換える切換弁によって、冷間始動直後は、バイパス通路側に排気を案内するようにした排気装置が、従来から提案されている。この構成では、バイパス触媒コンバータは排気系の中でメイン触媒コンバータよりも相対的に上流側に位置しており早期に活性化するので、より早い段階から排気浄化を開始することができる。   Therefore, as disclosed in Patent Document 1, a bypass passage is provided in parallel with the upstream portion of the main passage including the main catalytic converter, and another bypass catalytic converter is interposed in the bypass passage. Conventionally, an exhaust device has been proposed in which exhaust gas is guided to the bypass passage side immediately after cold start by a switching valve for switching between the two. In this configuration, the bypass catalytic converter is positioned relatively upstream of the main catalytic converter in the exhaust system and is activated early, so that exhaust gas purification can be started from an earlier stage.

従来の排気浄化装置に設置された切換弁は、電制モータや負圧アクチュエータにより開閉することが一般的である。このような切換弁では、開閉の一方をスプリングの付勢力を用いて開閉している。
特開2005−351088号公報
A switching valve installed in a conventional exhaust purification device is generally opened and closed by an electric motor or a negative pressure actuator. In such a switching valve, one of the opening and closing is opened and closed using the biasing force of the spring.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-351088

しかしながら、スプリングの付勢力により維持された開閉いずれかの状態から他方の状態へ移行する際には、スプリングの付勢力に抗して切換弁を開閉する必要があるため、切換弁の開閉速度が低下する恐れがある。   However, when shifting from one of the open / closed states maintained by the biasing force of the spring to the other state, it is necessary to open / close the switching valve against the biasing force of the spring. May fall.

したがって、本発明は、排気の流れをメイン通路とバイパス通路との間で切り換える切換弁の開閉速度を向上する内燃機関の排気浄化装置を提供することを目標とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that improves the opening / closing speed of a switching valve that switches the flow of exhaust gas between a main passage and a bypass passage.

本発明は、内燃機関の排気が流通するメイン通路と、このメイン通路に設置されたメイン触媒コンバータと、前記メイン通路の一部をバイパスし、前記メイン触媒コンバータの上流側の前記メイン通路に接続するバイパス通路と、このバイパス通路に設置されるバイパス触媒コンバータと、前記内燃機関から排出される排気の前記メイン通路への流れを制御する切換バルブと、前記切換バルブの開閉を制御するコントローラと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記切換バルブは、その開閉動作の一方の駆動源として負圧アクチュエータおよびモータとを備え、前記コントローラは、前記負圧アクチュエータに作用して負圧アクチュエータに駆動力を生じさせる負圧に応じて、前記切換バルブの駆動源を前記負圧アクチュエータのみ、または前記負圧アクチュエータと前記モータとの組み合わせのいずれかに制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。 The present invention relates to a main passage through which exhaust gas from an internal combustion engine flows, a main catalytic converter installed in the main passage, a part of the main passage, and connected to the main passage on the upstream side of the main catalytic converter. A bypass passage, a bypass catalytic converter installed in the bypass passage, a switching valve that controls the flow of exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the main passage, a controller that controls opening and closing of the switching valve, In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the switching valve includes a negative pressure actuator and a motor as one drive source of the opening / closing operation, and the controller acts on the negative pressure actuator to depending on the negative pressure causing a driving force, the driving source of the switching valve of the negative pressure actuator Or an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine and controlling any combination of the negative pressure actuator and said motor.

この発明によれば、開閉いずれかの状態から他方の状態へ移行する際に、負圧アクチュエータに作用する負圧が不足する場合には、負圧アクチュエータとモータとにより切換弁を開閉駆動するため、切換弁の開閉速度が低下することがない。   According to the present invention, when the negative pressure acting on the negative pressure actuator is insufficient when shifting from one of the open / closed states to the other state, the switching valve is driven to open / close by the negative pressure actuator and the motor. The opening / closing speed of the switching valve does not decrease.

図1は、本発明を適用する内燃機関の排気浄化装置のレイアウトを模式的に示した説明図である。   FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the layout of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine to which the present invention is applied.

排気浄化装置は、車両の居室の床下に配置されるメイン触媒コンバータ8とその上流側に配置されるバイパス触媒コンバータ18とを含んで構成される。メイン触媒コンバータ8は、内燃機関の各気筒に接続する上流側メイン通路2と、その下流側の中流側メイン通路3及び下流側メイン通路7からなるメイン通路2、3、7の下流側メイン通路7に設置される。バイパス触媒コンバータ18は、メイン通路の上流側メイン通路2からそれぞれ分岐し、中流側メイン通路3をバイパスして下流側メイン通路7の上流端部に接続し、上流側、下流側バイパス通路11、14からなるバイパス通路11、14の下流側バイパス通路14に設置される。   The exhaust purification device includes a main catalytic converter 8 disposed under the floor of a vehicle room and a bypass catalytic converter 18 disposed upstream thereof. The main catalytic converter 8 includes an upstream main passage 2 connected to each cylinder of the internal combustion engine and a downstream main passage of main passages 2, 3, 7 including a downstream middle passage main passage 3 and a downstream main passage 7. 7 is installed. The bypass catalytic converter 18 branches from the upstream main passage 2 of the main passage, bypasses the middle flow main passage 3 and connects to the upstream end of the downstream main passage 7, and connects the upstream, downstream bypass passage 11, The bypass passages 11 and 14 are provided in the downstream bypass passage 14.

上流側メイン通路2は、その上流側が内燃機関の♯1気筒〜♯4気筒の各気筒1に接続されるとともに、下流側端部は集合し、その集合部に各上流側メイン通路2を開閉する切換バルブ4が各通路2毎に設けられている。切換バルブ4は切換バルブユニット5として構成され、切換バルブユニット5で4本の上流側メイン通路2は一体化し、各切換バルブ4の下流側で1本の通路として構成され、中流側メイン通路3に接続する。この切換バルブユニット5の各切換バルブ4は、内燃機関の冷間時には閉じられ、閉時には上流側メイン通路2と中流側メイン通路3との間の連通を遮断し、排気をバイパス通路11、14へ導入し、開時には上流側メイン通路2と中流側メイン通路3との間を連通し、排気を中流側メイン通路3へ導入する構成とする。ここで、切換バルブ4よりも上流側の上流側メイン通路2の通路長さ、ないしは通路容積が小さいほど、冷間始動直後のバイパス通路側における排気温度が上昇しやすくなる。   The upstream main passage 2 is connected to each cylinder 1 of the # 1 cylinder to # 4 cylinder of the internal combustion engine at the upstream side, and the downstream end portions are gathered, and each upstream main passage 2 is opened and closed at the gathered portion. A switching valve 4 is provided for each passage 2. The switching valve 4 is configured as a switching valve unit 5, and the four upstream main passages 2 are integrated in the switching valve unit 5, and are configured as one passage on the downstream side of each switching valve 4. Connect to. Each switching valve 4 of the switching valve unit 5 is closed when the internal combustion engine is cold, and when closed, the communication between the upstream main passage 2 and the midstream main passage 3 is cut off, and the exhaust is bypassed by the bypass passages 11 and 14. In the open state, the upstream main passage 2 and the midstream side main passage 3 are connected to each other, and exhaust gas is introduced into the midstream side main passage 3. Here, as the passage length or passage volume of the upstream main passage 2 upstream of the switching valve 4 is smaller, the exhaust temperature on the bypass passage side immediately after the cold start is more likely to rise.

中流側メイン通路3の下流側には、下流側メイン通路7が接続して、中流側メイン通路3と下流側メイン通路7との接続部7aに後述の下流側バイパス通路14が合流する。そして下流側メイン通路7にはメイン触媒コンバータ8が設置され、このメイン触媒コンバータ8における触媒としては、三元触媒とHCトラップ触媒とが備えられる。   A downstream main passage 7 is connected to the downstream side of the middle flow side main passage 3, and a downstream bypass passage 14 described later joins a connecting portion 7 a between the middle flow side main passage 3 and the downstream main passage 7. A main catalytic converter 8 is installed in the downstream main passage 7. As the catalyst in the main catalytic converter 8, a three-way catalyst and an HC trap catalyst are provided.

バイパス通路11、14として、上流側メイン通路2の各々から、上流側バイパス通路11が分岐し、この上流側バイパス通路11は、上流側メイン通路2よりも通路断面積が十分に小さな通路である。上流側バイパス通路11の上流端となる上流側メイン通路2との分岐点2aは、上流側メイン通路2のできるだけ上流側の位置に設定されている。そして、各上流側バイパス通路11は集合し、1本の下流側バイパス通路14に接続する。下流側バイパス通路14の下流側は、前述の通り、中流側メイン通路3と下流側メイン通路7との接続部7aに合流している。なお、各通路を模式的に示した図1では、各上流側バイパス通路11が比較的長く描かれているが、実際には、可能な限り短くなっている。換言すれば、最短距離でもって下流側バイパス通路14と合流している。   As the bypass passages 11 and 14, the upstream bypass passage 11 is branched from each of the upstream main passages 2, and the upstream bypass passage 11 is a passage having a sufficiently smaller passage cross-sectional area than the upstream main passage 2. . A branch point 2 a with the upstream main passage 2 serving as the upstream end of the upstream bypass passage 11 is set at a position as upstream as possible of the upstream main passage 2. The upstream bypass passages 11 are gathered and connected to one downstream bypass passage 14. As described above, the downstream side of the downstream bypass passage 14 joins the connecting portion 7 a between the midstream main passage 3 and the downstream main passage 7. In FIG. 1 schematically showing each passage, each upstream bypass passage 11 is drawn relatively long, but in practice it is as short as possible. In other words, it merges with the downstream bypass passage 14 with the shortest distance.

下流側バイパス通路14には、その途中に三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ18が設置される。このバイパス触媒コンバータ18は、バイパス通路14の可能な限り上流側に配置されている。つまり、下流側バイパス通路14もできるだけ短くなっている。バイパス触媒コンバータ18は、メイン触媒コンバータ8に比べて容量が小さな小型のものであり、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。下流側バイパス通路14は、中流側メイン通路3と下流側メイン通路7との接続部7aに合流し、バイパス触媒コンバータ18で浄化された排気を下流側メイン通路7に導入する。   A bypass catalytic converter 18 using a three-way catalyst is installed in the downstream bypass passage 14 in the middle thereof. The bypass catalytic converter 18 is disposed as upstream as possible in the bypass passage 14. That is, the downstream bypass passage 14 is as short as possible. The bypass catalytic converter 18 is a small one having a smaller capacity than the main catalytic converter 8, and preferably a catalyst having excellent low-temperature activity is used. The downstream bypass passage 14 joins the connecting portion 7 a between the midstream main passage 3 and the downstream main passage 7, and introduces the exhaust gas purified by the bypass catalytic converter 18 into the downstream main passage 7.

各気筒1に吸気マニホールドを介して連通する吸気通路21が設置され、吸気通路21にはスロットル弁22が配置される。この吸気通路21には、吸気通路21のスロットル弁22下流と中流側メイン通路3の上端部に位置する切換バルブ4とを結ぶ負圧通路23が接続される。   An intake passage 21 that communicates with each cylinder 1 via an intake manifold is provided, and a throttle valve 22 is provided in the intake passage 21. Connected to the intake passage 21 is a negative pressure passage 23 connecting the downstream of the throttle valve 22 of the intake passage 21 and the switching valve 4 positioned at the upper end of the middle flow side main passage 3.

負圧通路23には中流側メイン通路3側から、負圧アクチュエータ24、負圧通路23内を開閉し、負圧アクチュエータ24に作用する負圧を制御するソレノイドバルブ25、負圧通路23内の圧力(負圧)を検出する圧力センサ26、負圧アクチュエータ24に作用する負圧を蓄圧するための負圧タンク27および吸気通路21側からの排気の流れを禁止する逆止弁28が順に設置される。   The negative pressure passage 23 opens and closes the negative pressure actuator 24 and the negative pressure passage 23 from the middle flow side main passage 3 side, and a solenoid valve 25 for controlling the negative pressure acting on the negative pressure actuator 24, A pressure sensor 26 for detecting pressure (negative pressure), a negative pressure tank 27 for accumulating negative pressure acting on the negative pressure actuator 24, and a check valve 28 for prohibiting the flow of exhaust gas from the intake passage 21 side are installed in this order. Is done.

中流側メイン通路3と負圧通路23との合流部に切換バルブ4が設置され、その開閉状態により排気の流れを上流側メイン通路2と上流側バイパス通路11との間で切り換える。切換バルブ4はコントローラ30によってその開閉が制御される。   A switching valve 4 is installed at the junction of the middle flow side main passage 3 and the negative pressure passage 23, and the flow of exhaust gas is switched between the upstream side main passage 2 and the upstream side bypass passage 11 by its open / closed state. The switching valve 4 is controlled to be opened and closed by the controller 30.

この切換バルブ4は、各気筒1に連通する上流側メイン通路2毎に設置されて、負圧アクチュエータ24の負圧と電制モータ29の電気的な駆動力に応じて開閉制御されるもので、負圧アクチュエータ24のみ、および負圧アクチュエータ24と電制モータ29との協働によって開閉する。なお、切換バルブ4は、この実施形態では、閉状態を維持するために不図示のスプリングに付勢力を用いて、閉状態から開状態へ切り換える作用力として前述の負圧等を用いる。しかしながら、開状態を維持するために不図示のスプリングに付勢力を用いて、開状態から閉状態へ切り換える作用力として前述の負圧等を用いるようにしてもよい。   This switching valve 4 is installed in each upstream main passage 2 communicating with each cylinder 1 and is controlled to open and close according to the negative pressure of the negative pressure actuator 24 and the electric driving force of the electric motor 29. It opens and closes only by the negative pressure actuator 24 and by the cooperation of the negative pressure actuator 24 and the electric motor 29. In this embodiment, the switching valve 4 uses the aforementioned negative pressure or the like as an acting force for switching from the closed state to the open state by using a biasing force on a spring (not shown) in order to maintain the closed state. However, in order to maintain the open state, a biasing force may be used for a spring (not shown), and the above-described negative pressure or the like may be used as an action force for switching from the open state to the closed state.

図2に切換バルブ4とその代表的な駆動方式を示す。切換バルブ4は、前述の通り各気筒1に連通する上流側メイン通路毎に設置され、切換バルブ4を開閉する駆動方式が異なっている。なお、図では切換バルブ4が2個記載されるが、これは模式的に示したものであり、これに限られるわけではない。   FIG. 2 shows the switching valve 4 and its typical drive system. The switching valve 4 is installed in each upstream main passage communicating with each cylinder 1 as described above, and the driving system for opening and closing the switching valve 4 is different. In addition, although the two switching valves 4 are described in the figure, this is shown schematically and is not limited to this.

図2(a)は、各気筒1に連通する上流側メイン通路2毎に切換バルブ4を設け、各切換バルブ4を1対の電制モータ29と負圧アクチュエータ24により駆動するようにしたものである。たとえば、各切換バルブ4を不図示のリンク機構を用いて1対の電制モータ29と負圧アクチュエータ24により開動作するように構成する。このように、リンク機構等を用いて1つの電制モータ29と1つの負圧アクチュエータ24により複数の切換バルブ4を開動作することができるため、コストの低減や、配線、配管のレイアウトが容易になるという効果がある。   In FIG. 2A, a switching valve 4 is provided for each upstream main passage 2 communicating with each cylinder 1, and each switching valve 4 is driven by a pair of electric control motor 29 and negative pressure actuator 24. It is. For example, each switching valve 4 is configured to be opened by a pair of electric motor 29 and negative pressure actuator 24 using a link mechanism (not shown). In this way, since a plurality of switching valves 4 can be opened by one electric motor 29 and one negative pressure actuator 24 using a link mechanism or the like, cost reduction and wiring and piping layout are easy. There is an effect of becoming.

図2(b)は、各気筒1に連通する上流側メイン通路2毎に設置された切換バルブ4に対してそれぞれの切換バルブ4に対応する開閉用の駆動源、つまり電制モータ29と負圧アクチュエータ24を設けた方式である。この方式では、各切換バルブ4に設置される電制モータ29と負圧アクチュエータ24の単体での大きさを小さくにすることができ、レイアウト性が向上する。また、切換バルブ4毎に開閉制御することができるため、各切換バルブ4間でのバラツキを考慮する必要がないという効果がある。   FIG. 2 (b) shows a switching valve 4 installed in each upstream main passage 2 communicating with each cylinder 1, and an open / close driving source corresponding to each switching valve 4, that is, an electric control motor 29 and a negative. In this system, a pressure actuator 24 is provided. In this system, the size of the electric motor 29 and the negative pressure actuator 24 installed in each switching valve 4 can be reduced, and the layout is improved. Moreover, since opening / closing control can be performed for each switching valve 4, there is an effect that there is no need to consider variation between the switching valves 4.

図2(c)は、(a)に負圧ポンプ31を追加した構成を有する。負圧ポンプ31を備えることで、負圧アクチュエータ24で不足する負圧分を負圧ポンプ31で生成した負圧により補い、負圧ポンプ31によって負圧を補足しても負圧が不足する場合に電制モータ29によりさらに補足するようにする。このような方式とすることで、負圧アクチュエータ24による開動作の駆動力を増大させ、一方、電制モータ29の要求性能を低下させることができ、電制モータ29の小型化、低コスト化を図ることができる。   FIG. 2C has a configuration in which a negative pressure pump 31 is added to FIG. When the negative pressure pump 31 is provided, the negative pressure that is deficient in the negative pressure actuator 24 is compensated by the negative pressure generated by the negative pressure pump 31, and the negative pressure is insufficient even if the negative pressure is supplemented by the negative pressure pump 31. Further supplementation by the electric motor 29 is provided. By adopting such a method, the driving force for the opening operation by the negative pressure actuator 24 can be increased, while the required performance of the electric motor 29 can be reduced, and the electric motor 29 can be reduced in size and cost. Can be achieved.

図3は、このような切換バルブ4と、その駆動源としての負圧アクチュエータ24および電制モータ29を制御するコントローラ30による切換バルブ4の開閉制御を説明するフローチャートである。この制御は、負圧アクチュエータ24と電制モータ29により切換バルブ4を開き、不図示のスプリングの付勢力により切換バルブ4を閉じることを前提としている。   FIG. 3 is a flowchart for explaining opening / closing control of the switching valve 4 by the controller 30 that controls the switching valve 4 and the negative pressure actuator 24 and the electric motor 29 as its driving source. This control is based on the premise that the switching valve 4 is opened by the negative pressure actuator 24 and the electric control motor 29 and the switching valve 4 is closed by a biasing force of a spring (not shown).

まずステップS1で、排気の流れを切り換えるための切換バルブ4を開き、切換バルブ4の開制御を終了してよいか否かを判定する。終了する場合には、ステップS2に進み、切換バルブ4の開状態を維持するために必要な負圧が確保できるか否かを判定する。ここで、負圧確保の判定は、負圧通路23に設置した圧力センサ26の検出値を用いて判定する。切換バルブ4を開状態に維持するのに必要な負圧は、切換バルブ4の弁体4a(図2参照)を相手部材に押し付けるために必要な負圧である。   First, in step S1, the switching valve 4 for switching the flow of exhaust is opened, and it is determined whether or not the opening control of the switching valve 4 can be terminated. When the process ends, the process proceeds to step S2, and it is determined whether or not the negative pressure necessary for maintaining the open state of the switching valve 4 can be secured. Here, the determination of securing the negative pressure is performed using the detection value of the pressure sensor 26 installed in the negative pressure passage 23. The negative pressure required to maintain the switching valve 4 in the open state is a negative pressure required to press the valve body 4a (see FIG. 2) of the switching valve 4 against the counterpart member.

開状態を維持するのに必要な負圧が確保できる場合には、ステップS3に進んでソレノイドバルブ25を開き、負圧を負圧アクチュエータ24に作用させて切換バルブ4を開状態に維持する。   If the negative pressure required to maintain the open state can be secured, the process proceeds to step S3, where the solenoid valve 25 is opened and the negative pressure is applied to the negative pressure actuator 24 to maintain the switching valve 4 in the open state.

一方、ステップS2において必要な負圧が確保できない場合、つまり負圧のみで切換バルブ4の開状態を維持できない場合にはステップS4に進み、ソレノイドバルブ25を開いて負圧を負圧アクチュエータ24に作用させるとともに電制モータ29を駆動させ、切換バルブ4は負圧アクチュエータ24の負圧と電制モータ29の駆動力(トルク)との組み合わせにより開状態を維持するように制御される。したがって、ステップS4の場合には、負圧アクチュエータ24に作用させる負圧が十分でないため、負圧アクチュエータ24と電制モータ29とにより切換バルブ4を開状態に維持するようにする。   On the other hand, if the necessary negative pressure cannot be secured in step S2, that is, if the open state of the switching valve 4 cannot be maintained only by the negative pressure, the process proceeds to step S4, where the solenoid valve 25 is opened and the negative pressure is transferred to the negative pressure actuator 24. The switching valve 4 is controlled to maintain the open state by a combination of the negative pressure of the negative pressure actuator 24 and the driving force (torque) of the electric control motor 29. Therefore, in the case of step S4, since the negative pressure applied to the negative pressure actuator 24 is not sufficient, the switching valve 4 is maintained in the open state by the negative pressure actuator 24 and the electric motor 29.

ステップS1で切換バルブ4の開制御が終了しない場合にはステップS5に進み、メイン触媒コンバータ8の活性状態を判断し、切換バルブ4を開くか否かを判定する。メイン触媒コンバータ8の活性状態は、たとえば不図示の温度センサをメイン触媒コンバータ8に設けてメイン触媒コンバータ8内の触媒温度を検出して、検出温度に基づいて判定する。メイン触媒コンバータ8が活性状態にある場合には、切換バルブ4を開いて排気をメイン触媒コンバータ8に導入してよいため、ステップS6に進み、圧力センサ26の出力値を読み込み、検出した負圧が切換バルブ4の開動作に十分な負圧かどうかを判定する。ここで、十分な負圧とは、切換バルブ4を閉じ方向に作用している不図示のスプリングの付勢力に抗して、切換バルブ4を所定の開閉速度で開くのに必要な負圧であり、ステップS2の切換バルブ4を開状態に維持するのに必要な負圧とは異なる。この必要な負圧を予め所定負圧として設定し、この所定負圧より低ければ負圧は十分であるとする。負圧が十分であればステップS7に進んで、ソレノイドバルブ25を開いて負圧を負圧アクチュエータ24に作用させて切換バルブ4を開制御する。一方、負圧が不十分であれば、ステップS8に進み、負圧アクチュエータ24と電制モータ29により切換バルブ4を開状態に制御する。   If the opening control of the switching valve 4 is not completed in step S1, the process proceeds to step S5, the active state of the main catalytic converter 8 is determined, and it is determined whether or not the switching valve 4 is opened. The active state of the main catalytic converter 8 is determined based on the detected temperature, for example, by providing a temperature sensor (not shown) in the main catalytic converter 8 to detect the catalyst temperature in the main catalytic converter 8. When the main catalytic converter 8 is in an active state, the switching valve 4 may be opened to introduce exhaust into the main catalytic converter 8, so that the process proceeds to step S6, the output value of the pressure sensor 26 is read, and the detected negative pressure is detected. Is a negative pressure sufficient to open the switching valve 4. Here, the sufficient negative pressure is a negative pressure required to open the switching valve 4 at a predetermined opening / closing speed against the urging force of a spring (not shown) acting in the closing direction of the switching valve 4. Yes, this is different from the negative pressure required to keep the switching valve 4 in step S2 open. The necessary negative pressure is set in advance as a predetermined negative pressure, and if it is lower than the predetermined negative pressure, the negative pressure is sufficient. If the negative pressure is sufficient, the process proceeds to step S7, where the solenoid valve 25 is opened and the negative pressure is applied to the negative pressure actuator 24 to open the switching valve 4. On the other hand, if the negative pressure is insufficient, the process proceeds to step S8, and the switching valve 4 is controlled to be opened by the negative pressure actuator 24 and the electric motor 29.

ステップS5で、メイン触媒コンバータ8が活性状態に達しておらず、切換バルブ4を開く必要がない場合には、ステップS9に進み、内燃機関が搭載された車両の運転状態から切換バルブ4を開く必要があるか否かを判定する。たとえば、急加速時や登坂路走行時の高負荷要求により切換バルブ4の開要求があればステップS10に進み、負圧を読み込み、必要負圧が供給できるか否かを判定し、開要求がなければステップS1に戻る。ここでの必要負圧は、ステップS6と同じ必要負圧でよい。   If the main catalytic converter 8 has not reached the active state and it is not necessary to open the switching valve 4 in step S5, the process proceeds to step S9, where the switching valve 4 is opened from the operating state of the vehicle on which the internal combustion engine is mounted. Determine whether it is necessary. For example, if there is a request for opening the switching valve 4 due to a high load request during sudden acceleration or traveling on an uphill road, the flow proceeds to step S10, the negative pressure is read, it is determined whether the required negative pressure can be supplied, and the opening request is If not, the process returns to step S1. The required negative pressure here may be the same required negative pressure as in step S6.

ステップS10で必要負圧が確保されると判定されればステップS11に進み、ソレノイドバルブ25を開き、負圧を負圧アクチュエータ24に作用させて、切換バルブ4を開状態に制御する。一方、必要負圧が確保されないと判定されればステップS12に進み、負圧アクチュエータ24と電制モータ29を協働駆動して、切換バルブ4を開状態に制御する。   If it is determined in step S10 that the necessary negative pressure is ensured, the process proceeds to step S11, the solenoid valve 25 is opened, the negative pressure is applied to the negative pressure actuator 24, and the switching valve 4 is controlled to the open state. On the other hand, if it is determined that the required negative pressure is not secured, the process proceeds to step S12, and the negative pressure actuator 24 and the electric motor 29 are cooperatively driven to control the switching valve 4 to the open state.

ステップS7、S8、S11やステップS12により切換バルブ4を開状態に制御し、各ステップは続いてステップS13に進み、切換バルブ4を開く際に切換バルブ4の弁体4aが相手部材に着座する際に生じる着座音を抑制する制御を行う。   The switching valve 4 is controlled to be opened by steps S7, S8, S11 and step S12, and each step subsequently proceeds to step S13. When the switching valve 4 is opened, the valve body 4a of the switching valve 4 is seated on the mating member. The control which suppresses the seating sound which arises at the time is performed.

着座音は、切換バルブ4の弁体4aが負圧の作用や電制モータ29の駆動力により着座する際の速度が速いほど発生しやすいため、着座音の抑制には着座時の弁体4aの速度を抑制することが効果的である。したがって、切換バルブ4の弁体4aが相手部材に着座する直前に弁体4aの開く速度を低下させて着座音を抑制するように制御する。ここで、弁体4aの開く速度を変化させるには、制御時の応答速度の速い電制モータ29を制御して変化させることが適当であり、ステップS8のように電制モータ29によって切換バルブ4を開く場合に限らず、ステップS7のように負圧アクチュエータ24によって切換バルブ4を開く場合でも、着座直前には、電制モータ29の駆動力を作用させて開く速度を遅くして着座音を低減させる。また、切換バルブ4を着座させる際に、弁体4aを相手部材に押し付けるように制御することにより、弁体4aが相手部材に着座する際のチャタリング音(着座する際に弁体4aが相手部材に着いたり離れたりすることにより生じる音)を防止することができる。   The seating sound is more likely to be generated when the valve body 4a of the switching valve 4 is seated by the action of negative pressure or the driving force of the electric motor 29. Therefore, the seating sound can be suppressed by suppressing the seating sound. It is effective to suppress the speed of. Therefore, immediately before the valve body 4a of the switching valve 4 is seated on the mating member, the opening speed of the valve body 4a is decreased to control the seating sound. Here, in order to change the opening speed of the valve body 4a, it is appropriate to control and change the electric motor 29 having a quick response speed at the time of control. The switching valve is operated by the electric motor 29 as in step S8. Not only when opening 4 but also when the switching valve 4 is opened by the negative pressure actuator 24 as in step S7, immediately before sitting, the driving force of the electric motor 29 is applied to slow down the opening speed and the seating sound. Reduce. Further, when the switching valve 4 is seated, the valve body 4a is controlled to be pressed against the mating member, thereby chattering sound when the valve body 4a sits on the mating member (the valve body 4a is mated with the mating member). Sound generated by moving to and away from the camera can be prevented.

具体的にはステップS13において、切換バルブ4の弁体4aの位置を検出するポジショニングセンサ33の出力値を読み込み、弁体4aの位置を検出する。弁体4aが所定の位置に達した場合に、ステップS14に進み、電制モータ29を制御して、弁体4aの開く速度が所定の速度になるように制御し、弁体4aが所定速度で相手部材に着座させて制御を終える。   Specifically, in step S13, the output value of the positioning sensor 33 that detects the position of the valve body 4a of the switching valve 4 is read to detect the position of the valve body 4a. When the valve body 4a reaches a predetermined position, the process proceeds to step S14, and the electric motor 29 is controlled so that the opening speed of the valve body 4a becomes a predetermined speed. Then, sit on the mating member and finish the control.

このように本発明は、内燃機関の排気が流通するメイン通路2、3、7と、このメイン通路2、3、7に設置されたメイン触媒コンバータ8と、前記メイン通路2、3の一部をバイパスし、前記メイン触媒コンバータ8の上流側の前記メイン通路7に接続するバイパス通路11、14と、このバイパス通路11、14に設置されるバイパス触媒コンバータ18と、前記内燃機関から排出される排気の前記メイン通路2、3、7への流れを制御する切換バルブ4と、前記切換バルブ4の開閉を制御するコントローラ30と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記切換バルブ4は、その開閉動作の一方が負圧アクチュエータ24またはこの負圧アクチュエータ24とモータ29との組み合わせにより駆動されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置であるので、たとえば、切換バルブ4の閉動作がスプリングの付勢力により駆動される場合にも、開動作は、スプリングの付勢力に抗して、負圧アクチュエータ24またはこの負圧アクチュエータ24と電制モータ29との組み合わせにより駆動されるので、開動作の速度が遅くなることが抑制できる。   As described above, the present invention includes the main passages 2, 3, 7 through which the exhaust gas from the internal combustion engine flows, the main catalytic converter 8 installed in the main passages 2, 3, 7, and a part of the main passages 2, 3. And bypass passages 11, 14 connected to the main passage 7 upstream of the main catalytic converter 8, a bypass catalytic converter 18 installed in the bypass passages 11, 14, and the internal combustion engine. In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a switching valve 4 that controls the flow of exhaust gas to the main passages 2, 3, and 7; and a controller 30 that controls opening and closing of the switching valve 4. One of the opening / closing operations is driven by the negative pressure actuator 24 or a combination of the negative pressure actuator 24 and a motor 29. Therefore, for example, even when the closing operation of the switching valve 4 is driven by the biasing force of the spring, the opening operation is performed against the biasing force of the spring against the negative pressure actuator 24 or the negative pressure. Since it is driven by the combination of the actuator 24 and the electric motor 29, it can be suppressed that the speed of the opening operation is slow.

なお、本発明は、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。   The present invention can be variously modified and changed within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.

本発明に係る排気浄化装置のレイアウトを模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the layout of the exhaust gas purification apparatus which concerns on this invention. 切換バルブの構成図である。It is a block diagram of a switching valve. 切換バルブの開閉制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining opening and closing control of a switching valve.

符号の説明Explanation of symbols

2:上流側メイン通路
3:中流側メイン通路
4:切換バルブ
5:バルブユニット
7:下流側メイン通路
8:メイン触媒コンバータ
11:上流側バイパス通路
14:下流側バイパス通路
18:バイパス触媒コンバータ
24:負圧アクチュエータ
25:ソレノイドバルブ
26:圧力センサ
27:負圧タンク
28:逆止弁
29:電制モータ
30:コントローラ
31:負圧ポンプ
2: upstream main passage 3: middle flow main passage 4: switching valve 5: valve unit 7: downstream main passage 8: main catalytic converter 11: upstream bypass passage 14: downstream bypass passage 18: bypass catalytic converter 24: Negative pressure actuator 25: Solenoid valve 26: Pressure sensor 27: Negative pressure tank 28: Check valve 29: Electric control motor 30: Controller 31: Negative pressure pump

Claims (9)

内燃機関の排気が流通するメイン通路と、
このメイン通路に設置されたメイン触媒コンバータと、
前記メイン通路の一部をバイパスし、前記メイン触媒コンバータの上流側の前記メイン通路に接続するバイパス通路と、
このバイパス通路に設置されるバイパス触媒コンバータと、
前記内燃機関から排出される排気の前記メイン通路への流れを制御する切換バルブと、
前記切換バルブの開閉を制御するコントローラと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記切換バルブは、その開閉動作の一方の駆動源として負圧アクチュエータおよびモータとを備え、
前記コントローラは、前記負圧アクチュエータに作用して負圧アクチュエータに駆動力を生じさせる負圧に応じて、前記切換バルブの駆動源を前記負圧アクチュエータのみ、または前記負圧アクチュエータと前記モータとの組み合わせのいずれかに制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A main passage through which the exhaust of the internal combustion engine flows;
A main catalytic converter installed in the main passage;
A bypass passage that bypasses a portion of the main passage and connects to the main passage on the upstream side of the main catalytic converter;
A bypass catalytic converter installed in the bypass passage;
A switching valve for controlling the flow of the exhaust discharged from the internal combustion engine to the main passage;
A controller for controlling opening and closing of the switching valve;
In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising:
The switching valve includes a negative pressure actuator and a motor as one drive source for the opening / closing operation,
The controller controls only the negative pressure actuator or the negative pressure actuator and the motor according to a negative pressure that acts on the negative pressure actuator to generate a driving force in the negative pressure actuator. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is controlled to any one of the combinations.
前記コントローラは、前記モータにより前記切換バルブの開閉速度を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the controller controls an opening / closing speed of the switching valve by the motor. 前記コントローラは、前記切換バルブが相手部材に着座する時の開閉速度が遅くなるように前記モータにより前記切換バルブの開閉速度を切り換えることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   3. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the controller switches the opening / closing speed of the switching valve by the motor so that the opening / closing speed when the switching valve is seated on a mating member is slowed down. . 前記コントローラは、前記切換バルブを開閉いずれかの状態に維持する場合に、前記負圧アクチュエータに作用する負圧が前記状態を維持するのに必要な負圧より不足するときには前記モータを駆動して前記切換バルブの前記状態を維持するように制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The controller drives the motor if the negative pressure acting on the negative pressure actuator is less than the negative pressure required to maintain the state when the switching valve is maintained in the open or closed state. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein control is performed so as to maintain the state of the switching valve. 前記切換バルブは、複数の前記メイン通路をそれぞれ開閉する弁体から構成される場合に、各弁体に前記負圧アクチュエータと前記モータとを設置することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The switching valve, according to a plurality of said main passage when each composed to that the valve opening and closing, to claim 1, characterized in that placing said negative pressure actuator and said motor to each valve body An exhaust purification device for an internal combustion engine. 前記切換バルブは、複数の前記メイン通路をそれぞれ開閉する弁体から構成される場合に、各弁体を開閉駆動する1組の前記負圧アクチュエータと前記モータとを設置することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The switching valve, when constituted a plurality of the main passage from the respective opening and closing to that the valve body, characterized by installing a pair of the negative pressure actuator for opening and closing the respective valve body and said motor The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記負圧アクチュエータは、負圧ポンプに連通することを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the negative pressure actuator communicates with a negative pressure pump. 前記コントローラは、前記負圧アクチュエータに作用する負圧が、切換バルブに作用している付勢力に抗して、切換バルブを所定の開閉速度で作動させるのに必要な負圧より低い場合に前記負圧アクチュエータと前記モータとにより前記切換バルブを駆動することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 When the negative pressure acting on the negative pressure actuator is lower than the negative pressure required to operate the switching valve at a predetermined opening / closing speed against the biasing force acting on the switching valve, the controller The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the switching valve is driven by a negative pressure actuator and the motor. 前記切換バルブの開閉動作の他方がスプリングの付勢力により駆動することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the other opening / closing operation of the switching valve is driven by a biasing force of a spring.
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