JP5012710B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

この発明は、冷間始動直後に、排気系の比較的上流に触媒コンバータを備えたバイパス通路側に流路切換弁により排気を案内するようにした内燃機関の排気浄化装置に関する。

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。

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流路の上流側部分と並列にバイパス流路を設けるとともに、このバイパス流路に、別のバイパス触媒コンバータを介装し、両者を切り換える流路切換弁によって、冷間始動直後などでは、バイパス流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、相対的に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。

上記の流路切換弁は、メイン触媒コンバータの活性状況に応じて開閉制御される。例えば、触媒下流の排気温度センサによりメイン触媒コンバータの温度に対応するメイン触媒温度を検出し、このメイン触媒温度が所定の活性温度に達したら、メイン触媒コンバータが活性したと判定し、流路切換弁を開とする。
特開２００８−１２１５３０号公報

機関始動時におけるメイン触媒コンバータやバイパス触媒コンバータの温度や活性状態は、機関停止時の暖機状態，機関停止時間や周囲の外気温などによって異なり、メイン触媒コンバータに比してバイパス触媒コンバータの温度が低い状況、つまりバイパス触媒コンバータの方が活性温度に対する温度低下が大きい状況となることがある。このような状況からの機関始動時では、バイパス触媒コンバータが配置されたバイパス通路に排気ガスが流れると、非活性状態の低温なバイパス触媒コンバータを通過することによって排気ガスの温度が低下する。このため、メイン触媒コンバータの温度が、機関始動後に一旦上昇した後に、上述したバイパス触媒コンバータ側から流れ込む温度の低い排気ガスによって一時的に低下し、バイパス触媒コンバータの活性化等により再び上昇するというような現象を生じることがある。

このようにメイン触媒コンバータの温度が上昇・低下・上昇と揺れ動く状況で、上述したようにメイン触媒温度と触媒活性温度との比較により流路切換弁の開閉を切り換えると、機関始動直後に切換弁の開閉動作が繰り返されるおそれがある。また、メイン触媒温度が触媒活性温度に達して切換弁を開いた後にメイン触媒コンバータの温度が低下して非活性状態となると、再び流路切換弁を閉じるまでの間に、メイン通路を通って比較的多くの排気ガスがメイン触媒コンバータにより浄化されることなく排出されることとなり、触媒浄化率の低下による排気性能の悪化を招くおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列にバイパス通路が設けられるとともに、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータを備え、かつ上記メイン通路の上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁を備えてなる内燃機関の排気浄化装置において、上記メイン触媒コンバータの温度に対応するメイン触媒温度を検出又は推定する触媒温度検出手段と、上記メイン触媒温度が所定の触媒活性温度に達している場合に、上記メイン触媒コンバータが活性していると判定する活性判定手段と、上記活性判定手段によりメイン触媒温度が活性していると判定された場合に、上記流路切換弁を開とする活性開弁手段と、上記切換弁が閉じている機関始動時に、上記メイン触媒温度が一時的に低下する触媒温度低下条件が成立するかを判定する触媒温度低下判定手段と、上記触媒温度低下条件が成立する場合に、上記メイン触媒温度が低下から上昇に変化する極小点を判定する極小点判定手段とを備え、上記極小点の判定以降に、上記活性判定手段による判定を開始することを特徴としている。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、機関始動時にメイン触媒コンバータの温度が一時的に低下しても、この一時的な温度低下中には活性判定及びこの活性判定による切換弁の開弁が行われることがないために、上述したように切換弁の開閉動作が繰り返されることを防止できるとともに、切換弁の開弁後にメイン触媒コンバータが非活性となって排気エミッションの悪化を招くこともなく、機関始動時における排気浄化性能を向上することができる。

以下、この発明を直列４気筒内燃機関の排気浄化装置に適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この内燃機関の排気浄化装置の配管レイアウトならびに制御システムを模式的に示した説明図であり、始めに、この図１に基づいて、排気浄化装置の構成を説明する。

内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、直列に配置された♯１気筒〜♯４気筒の各気筒の排気ポート２がそれぞれ側面に向かって開口するように形成されており、この排気ポート２のそれぞれに、メイン通路３が接続されている。♯１気筒〜♯４気筒の４本のメイン通路３は、１本の流路に合流しており、その下流側に、メイン触媒コンバータ４が配置されている。このメイン触媒コンバータ４は、車両の床下に配置される容量の大きなものであって、触媒としては、例えば、三元触媒とＨＣトラップ触媒とを含んでいる。上記のメイン通路３およびメイン触媒コンバータ４によって、通常の運転時に排気が通流するメイン流路が構成される。また、各気筒からの４本のメイン通路３の合流点には、流路切換手段として各メイン通路３を一斉に開閉する流路切換弁５が設けられている。この流路切換弁５は、適宜なアクチュエータ５ａによって開閉駆動される。

一方、バイパス流路として、各気筒のメイン通路３の各々から、該メイン通路３よりも通路断面積の小さなバイパス通路７がそれぞれ分岐している。各バイパス通路７の上流端となる分岐点６は、メイン通路３のできるだけ上流側の位置に設定されている。４本のバイパス通路７は、下流側で１本の流路に合流しており、その合流点の直後に、三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ８が介装されている。このバイパス触媒コンバータ８は、メイン触媒コンバータ４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。バイパス触媒コンバータ８の出口側から延びるバイパス通路７の下流端は、メイン通路３におけるメイン触媒コンバータ４上流側でかつ流路切換弁５よりも下流側の合流点９において該メイン通路３に接続されている。

ここで、メイン触媒コンバータ４の入口部ならびに出口部には、それぞれメイン上流側空燃比センサ１０およびメイン下流側空燃比センサ１１が配置されており、バイパス触媒コンバータ８の入口部ならびに出口部には、それぞれバイパス上流側空燃比センサ１２およびバイパス下流側空燃比センサ１３が配置されている。メイン上流側空燃比センサ１０およびメイン下流側空燃比センサ１１は、メイン触媒コンバータ４の活性後に公知の空燃比フィードバック制御を行うためのものであり、基本的に上流側空燃比センサ１０によって機関空燃比（燃料噴射量）が制御され、その制御特性のばらつきの補正などのために下流側空燃比センサ１１の出力信号が利用される。同様に、バイパス上流側空燃比センサ１２およびバイパス下流側空燃比センサ１３は、バイパス触媒コンバータ８を用いる際に公知の空燃比フィードバック制御を行うためのものであり、基本的に上流側空燃比センサ１２によって機関空燃比（燃料噴射量）が制御され、その制御特性のばらつきの補正などのために下流側空燃比センサ１３の出力信号が利用される。これらの空燃比センサ１０〜１３としては、排気空燃比に応じたほぼリニアな出力特性を有するいわゆる広域型空燃比センサ、あるいはリッチ，リーンの２値的な出力特性を有する酸素センサ、のいずれであってもよいが、一般に、上述した空燃比制御の際の制御性の上から、上流側空燃比センサ１０，１２は広域型空燃比センサであることが望ましく、また、下流側空燃比センサ１１，１３は、部品コストなどの点から酸素センサを用いることが多い。

また内燃機関１は、点火プラグ２１を備え、その吸気通路２２には、燃料噴射弁２３が配置されている。さらに、吸気通路２２の上流側に、モータ等のアクチュエータによって開閉駆動される所謂電子制御型スロットル弁２４が配置されているとともに、吸入空気量を検出するエアフロメータ２５がエアクリーナ２６下流に設けられている。

内燃機関１の種々の制御パラメータ、例えば、上記燃料噴射弁２３による燃料噴射量、点火プラグ２１による点火時期、スロットル弁２４の開度、流路切換弁５の開閉状態、などは、エンジンコントロールユニット２７によって制御される。このエンジンコントロールユニット２７には、上述したセンサ類のほか、機関水温ＴＷＮを検出する冷却水温センサ２８、運転者により操作されるアクセルペダルの開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ２９の他、メイン触媒コンバータ４の上流側の温度であるメイン触媒入口温度ＣＡＴＩＮを検出するメイン上流側排気温度センサ３０ならびにメイン触媒コンバータ４の下流側の温度であるメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴを検出するメイン下流側排気温度センサ３１などの種々のセンサ類の検出信号が入力されている。そして、後述する流路切換弁５の開閉制御処理などが上記エンジンコントロールユニット２７によって記憶及び実行される。

このような構成においては、冷間始動後の機関温度ないしは排気温度が低い段階では、アクチュエータ５ａを介して流路切換弁５が閉じられ、メイン通路３が遮断される。そのため、各気筒から吐出された排気は、その全量が分岐点６からバイパス通路７を通してバイパス触媒コンバータ８へと流れる。バイパス触媒コンバータ８は、排気系の上流側つまり排気ポート２に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。

一方、機関の暖機が進行して、機関温度ないしは排気温度が十分に高くなったら、メイン触媒コンバータ４の触媒が活性したとみなし、後述するメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが一時的に低下する場合を除き、流路切換弁５が開放される。これにより、各気筒から吐出された排気は、主に、メイン通路３からメイン触媒コンバータ４を通過する。このときバイパス通路７側は特に遮断されていないが、バイパス通路７側の方がメイン通路３側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒コンバータ８が介在しているので、両者の通路抵抗の差により、排気流の大部分はメイン通路３側を通り、バイパス通路７側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒コンバータ８の熱劣化は十分に抑制される。

図２は、本実施例の機関始動時における切換弁の開閉制御処理の流れを示すフローチャートである。このルーチンは、ステップＳ１１において、機関始動要求を検出したとき、つまりイグニッションキーのＯＮ操作（ＩｇｎＯＮ）により開始する。

機関始動要求を検出すると、ステップＳ１２，Ｓ１３において、所定の触媒温度低下条件が成立するかを判定する。ここで、触媒温度低下条件とは、上述したように、メイン触媒コンバータ４に比してバイパス触媒コンバータ８の触媒温度が低く、図５の特性Ｌ１〜Ｌ３に示すように機関始動直後にメイン触媒コンバータの温度（ＣＡＴＯＵＴ）が一時的に低下するような条件である。

具体的には、ステップＳ１２では、触媒温度低下条件として、機関水温ＴＷＩＮがメイン触媒入口温度ＣＡＴＩＮ以下であり、かつ、機関水温ＴＷＩＮがメイン触媒出口温度（メイン触媒温度）ＣＡＴＯＵＴ以下であるかを判定する。あるいは、機関水温ＣＡＴＩＮとメイン触媒入口・出口温度ＣＡＴＩＮ・ＣＡＴＯＵＴとの差が所定値以下であるかを判定しても良い。

ステップＳ１３では、触媒温度低下条件として、機関停止直後の即始動以外の状況であるかを判定する。この実施例では、機関停止時のメイン触媒入口・出口温度ＭＣＡＴＩＮ・ＭＣＡＴＯＵＴを記憶しておき、機関停止時のメイン触媒入口温度ＭＣＡＴＩＮと現在すなわち機関始動時のメイン触媒入口温度ＣＡＴＩＮとの差が所定の判定値ＥＨＲＳを超えており、かつ、機関停止時のメイン触媒出口温度ＭＣＡＴＯＵＴと現在すなわち機関始動時のメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴとの差が所定の判定値ＥＨＲＳを超えているかを判定する。なお、この実施例では簡素化のために両判定値ＥＨＲＳを同じ値としているが、異なる値としても良い。

ステップＳ１２，Ｓ１３の触媒温度低下条件のいずれかが成立しなければステップＳ２３へ進み、双方の条件が成立すればステップＳ１４へ進む。このステップＳ１４では、機関停止時メイン触媒出口温度ＭＣＡＴＯＵＴと機関始動時メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴとの温度差ＭＣＡＴＯＵＴ−ＣＡＴＯＵＴと、水温ＴＷＩＮと、に基づいて、図４（Ｃ）に示す制御マップを参照して、開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２を設定する。この開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２は、後述するステップＳ１６での判定に用いられる値であり、少なくとも触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１よりも高い値で、メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが一時的に落ち込んだとしても、触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１よりも低下することのないような値に設定される。特にこの実施例においては、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２が、機関停止時の暖機状態や機関停止後の外気温（排気系の冷却度合い）を勘案して設定され、具体的には図４（Ｃ）に示すように、水温ＴＷＩＮが高くなるほど大きく設定され、かつ、温度差ＭＣＡＴＯＵＴ−ＣＡＴＯＵＴが大きくなるほど大きく設定される。

再び図２を参照して、ステップＳ１５及び上記のステップＳ２３では、機関始動を開始する。つまり、スタータスイッチＳＷをＯＮとして、スタータ（図示省略）によるクランキングを開始する。ステップＳ１５に続くステップＳ１６では、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが、上記のステップＳ１４で設定した開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２未満であるかを判定する。メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２未満であれば、ステップＳ１７へ進み、メイン触媒コンバータ４の触媒温度が低下から上昇へかわったかを判定する。具体的には、触媒温度に対応するメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎ（図５参照）となったか、つまりメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの落ち込みを検知したかを判定する。例えば、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの一演算前の値と今回の値との差によりメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの変化（率）を算出し、この変化が増加側（正の値）から低下側（負の値）に切り換わった時点で、極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎ（図５参照）を判別することができる。

そして、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの落ち込みを検知しなければステップＳ１６へ戻り、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの落ち込みを検知すると、ステップＳ１８へ進み、触媒活性判定処理のサブルーチンを実行する。つまり、極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎとなるまで、Ｓ１８の触媒活性判定処理の実行を禁止する。

図３はＳ１８の触媒活性判定処理を示すサブルーチンである。ステップＳ３１において、メイン触媒コンバータ４の触媒温度に対応するメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴと所定の活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１とを比較し、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１未満であれば、ステップＳ３２へ進んで切換弁５を閉とし、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１に達していれば、メイン触媒コンバータ４が活性したと判定して、ステップＳ３３へ進み、切換弁５を開とする。この活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１は、上記の開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２よりも低い値である。

再び図２を参照して、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２以上の場合、ステップＳ１６からステップＳ１９へ進み、切換弁５を開弁する（補助開弁手段）。続くステップＳ２０では、メイン触媒コンバータ４の触媒温度に対応するメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１未満であるかを判定する。メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１未満であれば、ステップＳ２１へ進み、切換弁５を閉として、ステップＳ１８の触媒活性判定処理へ進む（補助閉弁手段）。一方、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴが所定の活性判定温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１以上であれば、ステップＳ２２へ進み、上記のステップＳ１７と同様、メイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの落ち込みすなわち極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎを検知したかを判定する。極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎを検知しなければステップＳ２０へ戻り、極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎを検知すると、ステップＳ１８へ進み、図３の触媒活性判定処理を行う。つまり、極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎとなるまで、Ｓ１８の触媒活性判定処理の実行を禁止する。

次に、本発明の特徴的な構成及び作用効果について、上記実施例を参照して説明する。

［１］メイン触媒コンバータ４を下流側に備えたメイン通路３の上流側部分と並列にバイパス通路７が設けられるとともに、このバイパス通路７にバイパス触媒コンバータ８を備え、かつ上記メイン通路３の上記上流側部分に該メイン通路３を閉塞する流路切換弁５を備える。また、上記メイン触媒コンバータ４の温度に対応するメイン出口触媒温度等のメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴを検出又は推定するメイン下流側排気温度センサ３１などの触媒温度検出手段を備える。

そして、上記メイン触媒温度が所定の触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１に達している場合に、上記メイン触媒コンバータが活性していると判定する活性判定手段（Ｓ１８，Ｓ３１）と、上記活性判定手段によりメイン触媒温度が活性していると判定された場合に、上記流路切換弁を開とする活性開弁手段（Ｓ３３）と、上記切換弁５が閉じている機関始動時に、上記メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが一時的に低下する触媒温度低下条件が成立するかを判定する触媒温度低下判定手段（Ｓ１２，Ｓ１３）と、上記触媒温度低下条件が成立する場合に、上記メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが低下から上昇に変化する極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎを判定する極小点判定手段（Ｓ１７，Ｓ２２）とを備え、上記極小点の判定以降に、上記活性判定手段による判定を開始することを特徴としている。つまり、上記極小点と判定されるまで、上記活性判定手段による判定を禁止する（Ｓ１６〜Ｓ１７，Ｓ１９〜Ｓ２２）。

上記『触媒温度検出手段』は、例えば上記実施例のようにメイン上流側排気温度センサ３０とメイン下流側排気温度センサ３１とを組み合わせたものでも良く、あるいは、触媒の温度を直接的に検出するセンサであってもよく、あるいは、冷却水温センサ２８や空燃比センサ１０，１１の検出信号からメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴを推定するものであっても良い。

上記『切換弁５が閉じている機関始動時』は、触媒活性判定前の切換弁５が閉じている状況での機関始動直前又は直後の状態である。

このように、機関始動時にメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが一時的に低下する触媒温度低下条件が成立する場合、つまり図５に示すようにメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが上昇・低下・上昇とに変動するような状況では、上記メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが低下から上昇に変化するまで、つまり図５に示すように極小点ＣＡＴＯＵＴｍｉｎとなるまで、触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１を用いた活性判定を禁止することで、切換弁５の不用意な開閉動作が防止され、切換弁５が閉状態に維持される。このため、上述したような切換弁５を開とした後に触媒温度が一時的に低下して非活性化するような事態を招くことがなく、これによる排気エミッションの悪化を防止することができる。

［２］機関水温ＴＷＮを検出する冷却水温センサ２８などの水温検出手段を備え、上記触媒温度低下条件が、上記機関水温ＴＷＮがメイン触媒温度（ＣＡＴＯＵＴ）以下であることを含んでいる（Ｓ１２）。このように、内燃機関に一般に設けられる冷却水温センサ２８などにより検出される機関水温ＴＷＮを利用して簡便にメイン触媒コンバータ４の温度が一時的に低下する状況を検知することができる。特に上記実施例では判定精度を向上するために、触媒温度低下条件として、ステップＳ１２において、メイン触媒入口温度ＣＡＴＩＮとメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの双方が機関水温ＴＷＮ以上であるかを判定している。

［３］上記触媒温度低下条件が、機関停止時のメイン触媒温度ＭＣＡＴＯＵＴと、機関始動時のメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴと、の差（ＭＣＡＴＯＵＴ−ＣＡＴＯＵＴ）が所定の判定値ＥＨＲＳを超えていることを含んでいる（Ｓ１３）。これにより、機関停止後に即座に機関再始動を行った場合のように、メイン触媒コンバータ４が十分に暖機されて活性化されているような状態では、機関停止時と始動時との温度差（ＭＣＡＴＯＵＴ−ＣＡＴＯＵＴ）が小さく、活性判定処理が禁止されることがないので、切換弁５が速やかに開弁される。このように、メイン触媒コンバータ４が既に活性化している状況では切換弁５が速やかに開弁されて、バイパス触媒コンバータ８側への過剰なガス流れを防止し、バイパス触媒コンバータ８の熱劣化や耐久性の低下を抑制・防止することができる。

特に上記実施例では判定精度を向上するために、触媒温度低下条件として、ステップＳ１２において、メイン触媒入口温度ＣＡＴＩＮとメイン触媒出口温度ＣＡＴＯＵＴの双方の温度差が判定値ＥＨＲＳを超えているかを判定している。

［４］上記触媒温度低下条件が成立し（Ｓ１２，Ｓ１３）、かつ、上記メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２以上である場合に、上記切換弁５を開とする補助開弁手段（Ｓ１６，Ｓ１９）を有し、上記開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２が上記触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１よりも高い値である。

このように、メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２以上となり、仮にメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが一時的に低下しても触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１よりも低下する可能性が低い場合には、図５の特性Ｌ１，Ｌ２にも示すように、切換弁５を開（バルブ開）とすることで、バイパス触媒コンバータ８側への過剰な排気ガス流れを防止し、バイパス触媒コンバータ８の熱劣化や耐久性の低下を抑制・防止することができる。

［５］上記補助開弁手段は、該補助開弁手段による開弁状態で（Ｓ１９）、上記メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１よりも低下すると（Ｓ２０）、切換弁５を閉とする（Ｓ２１）。これによって、図５の特性Ｌ２に示すように、メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２以上となった後に、万が一メイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴが触媒活性温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ１より低下し、メイン触媒コンバータ４が非活性状態となった場合には切換弁５が速やかに閉じられるために、排気エミッションの悪化を防止することができる。

［６］上記開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２が、上記機関水温ＴＷＮに応じて設定される。より具体的には、図４に示すように、機関水温ＴＷＮが高くなるほど、開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２を大きくする。これによって、機関水温ＴＷＮに応じて開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２をより適切に設定することができる。

［７］上記開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２が、機関停止時のメイン触媒温度ＭＣＡＴＯＵＴと、機関始動時のメイン触媒温度ＣＡＴＯＵＴと、の温度差（ＭＣＡＴＯＵＴ−ＣＡＴＯＵＴ）に応じて設定される。より具体的には、図４に示すように、上記の温度差（ＭＣＡＴＯＵＴ−ＣＡＴＯＵＴ）が大きくなるほど、開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２を大きくする。これによって、上記の温度差に応じて開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２をより適切に設定することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例ではステップＳ１４において、開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２を機関水温ＴＷＮ等に応じて変更するようにしているが、より簡易的に、開弁許可温度ＶＯＰＥＮＴＥＭＰ２を固定値として、ステップＳ１４の処理を省略しても良い。

この発明の一実施例に係る内燃機関の構成を示す構成説明図。 本実施例に係る切換弁の開閉制御の流れを示すフローチャート。 図２の触媒活性判定処理を示すサブルーチン。 開弁許可温度の制御マップの一例を示す説明図。 上記本実施例を適用した場合のメイン触媒出口温度の変化と切換弁の開閉時期とを示す説明図。

符号の説明

３…メイン通路
４…メイン触媒コンバータ
５…流路切換弁
６…分岐点
７…バイパス通路
８…バイパス触媒コンバータ
９…合流点
２７…エンジンコントロールユニット
３０…メイン上流側排気温度センサ
３１…メイン下流側排気温度センサ（触媒温度検出手段）

Claims (7)

1. メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列にバイパス通路が設けられるとともに、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータを備え、かつ上記メイン通路の上記上流側部分に該メイン通路を閉塞する流路切換弁を備えてなる内燃機関の排気浄化装置において、
   上記メイン触媒コンバータの温度に対応するメイン触媒温度を検出又は推定する触媒温度検出手段と、
   上記メイン触媒温度が所定の触媒活性温度に達している場合に、上記メイン触媒コンバータが活性していると判定する活性判定手段と、
   上記活性判定手段によりメイン触媒温度が活性していると判定された場合に、上記流路切換弁を開とする活性開弁手段と、
   上記切換弁が閉じている機関始動時に、上記メイン触媒温度が一時的に低下する触媒温度低下条件が成立するかを判定する触媒温度低下判定手段と、
   上記触媒温度低下条件が成立する場合に、上記メイン触媒温度が低下から上昇に変化する極小点を判定する極小点判定手段とを備え、
   上記極小点の判定以降に、上記活性判定手段による判定を開始することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 機関水温を検出する水温検出手段を備え、
   上記触媒温度低下条件が、上記機関水温がメイン触媒温度以下であることを含んでい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。
3. 上記触媒温度低下条件が、機関停止時のメイン触媒温度と、機関始動時のメイン触媒温度と、の差が所定の判定値を超えていることを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 上記触媒温度低下条件が成立し、かつ、上記メイン触媒温度が開弁許可温度以上である場合に、上記切換弁を開とする補助開弁手段を有し、
   上記開弁許可温度が上記触媒活性温度よりも高い値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 上記補助開弁手段は、該補助開弁手段による開弁状態で、上記メイン触媒温度が触媒活性温度よりも低下すると、切換弁を閉とすることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 機関水温を検出する水温検出手段を備え、
   上記開弁許可温度が、上記機関水温に応じて設定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 上記開弁許可温度が、機関停止時のメイン触媒温度と、機関始動時のメイン触媒温度と、の差に応じて設定されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。

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