JPH05919U - 排気浄化触媒装置 - Google Patents

排気浄化触媒装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気浄化触媒装置の上流と下流に酸素濃度セ
ンサを備えて空燃比制御を行う内燃機関の始動時におけ
る触媒の活性化を促進して排気浄化効果を上げるように
した排気浄化触媒装置を提供する。 【構成】 内燃機関の排気経路３に介設された排気浄化
触媒装置５の上流と下流には酸素濃度センサ３ａ，３ｂ
を備える。排気浄化触媒装置５は、排気管３の上流側か
ら小容量反応部５ａと大容量反応部５ｂの２つの部分か
らなり、小容量反応部５ａにその導入排気を加熱するた
めのヒータ６を設ける。このヒータ６は２つの酸素濃度
センサ３ａ，３ｂの出力差が所定値より小なる時のみ発
熱するようにした制御部によって制御される。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、内燃機関の排気浄化触媒装置に関し、特に、排気浄化触媒装置の上 流と下流に酸素濃度センサを備えて空燃比制御を行う内燃機関の始動時における 触媒の活性化を促進して排気の浄化効果を上げるようにした排気浄化触媒装置に 関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気浄化触媒装置の上流と下流に酸素濃度センサを備えて空燃比制御を行う内 燃機関は、その２つの酸素濃度センサにより安定した空燃比フィードバック制御 を行うことができる。 一方、排気浄化触媒装置は、その排気導入側に排気を加熱するヒータを設け、 機関の冷始動時の排気を速やかに活性温度まで上昇させて触媒装置を機能させる 手法（特公昭４７−２０６５９号公報）が開示されている。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、排気浄化触媒装置に排気加熱ヒータを備え、排気温度が低い場 合にも排気浄化触媒装置を機能するようにしたものは、触媒装置の排気の導入側 に設けた排気加熱ヒータの他に吐出側に温度検知器を必要とし、付加的な部品点 数の増加およびそのための付加的な工数増加を避けることができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、２つの酸素濃度センサに挟まれている排気浄化触 媒装置にその導入排気を加熱するためのヒータとこのヒータの加熱を制御する制 御部を設け、この制御部はその２つの酸素濃度センサの出力差が所定値より小な る時のみ発熱するように排気浄化触媒装置を構成した。
【０００５】
【作用】 排気浄化触媒装置に導入される排気の温度が低い時は、触媒装置の機能が低い ので２つの酸素濃度センサの出力の差が小さく、この差が所定値より小なる時は 制御部がヒータを制御して排気を加熱する。 排気の温度が上昇した時は、この加熱された排気により触媒装置は速やかに活 性化されて２つの酸素濃度センサの出力の差が大きくなり、この差が所定値より 大なる時は制御部はヒータ加熱を終了する。
【０００６】
【実施例】
本考案の実施例を添付図面に基づいて以下に説明する。 図１は本考案に係る排気浄化触媒装置の機能構成図、図２はエンジンを中心と する信号のブロック図、図３は制御部の制御処理手順図、図４は２つの酸素濃度 センサの出力を示し、上流側（Ａ）、触媒不活性時の下流側（Ｂ）、触媒活性時 の下流側（Ｃ）の出力を示す出力図である。
【０００７】 図２において、吸気管１は内燃エンジン２に接続し、この内燃エンジン２から 排気管３が接続し、夫々に設けられた各種のセンサ信号を処理して制御信号を発 する制御部４によって内燃エンジン２が統括される。
【０００８】 吸気管１には燃料噴射弁１ａ、スロットル弁１ｂ等が設けられ、また、排気管 ３には排気浄化触媒装置５が介設する。この排気浄化触媒装置５の上流と下流に 排気中の酸素濃度を検知する酸素濃度センサ３ａ，３ｂをそれぞれ備える。
【０００９】 酸素濃度センサ３ａ，３ｂは、排出ガスの熱によって活性温度にまで上昇する と信号出力レベルが規定値に達して酸素濃度の検知が可能な状態となる。その出 力は制御部４に送られ、制御部４はエンジン回転数と負荷に応じて燃料噴射弁１ ａを制御し、安定した空燃比フィードバック制御が行われる。
【００１０】 図１において、排気浄化触媒装置５は、小容量反応部５ａと大容量反応部５ｂ の２つの部分からなり、排気経路３中に上流側から小容量反応部５ａと大容量反 応部５ｂの順に介設する。
【００１１】 小容量反応部５ａは小容量の三元触媒を内包し、かつ、導入された排気を加熱 するヒータ６を内部に組み込んで構成される。このヒータ６は、２つの酸素濃度 センサ３ａ，３ｂの出力差が所定値より小なる時のみ発熱するように所定の制御 手順を有する制御部４によって制御される。
【００１２】 このヒータ６の発熱によって小容量反応部５ａは昇温され、内燃エンジン２の 冷始動時においても、小容量反応部５ａの触媒は速やかに活性化される。また、 大容量反応部５ｂは三元触媒を内包した一般の構成を採る。
【００１３】 以上のごとき構成からなる本考案に係る排気浄化触媒装置５の作用を、制御部 ４の制御手順とともに説明する。
【００１４】 図３において、ヒータ制御処理Ｓ１は、排気浄化触媒装置５の上流と下流に設 けた酸素濃度センサ３ａ，３ｂからその出力を読み込む処理Ｓ２と、これに続く 判別、演算を行う処理Ｓ２〜Ｓ５およびその結果として得られた排気浄化触媒装 置５の活性度に対応してヒータ指令を行う処理Ｓ６、Ｓ７を経て終了処理Ｓ８に 至る処理手順にて構成される。
【００１５】 先ず、ヒータ制御処理ステップＳ１が開始されると、センサ読込みステップＳ ２によって２つの酸素濃度センサ３ａ，３ｂの出力が読み込まれる。この出力は 、次のセンサ活性判別ステップＳ３に渡される。
【００１６】 センサ活性判別ステップＳ３の判別により、２つの酸素濃度センサ３ａ，３ｂ の出力がその活性化を示す所定値に達していない時は、ステップＳ７によってヒ ータ通電指令が出力される。
【００１７】 また、２つの酸素濃度センサ３ａ，３ｂの出力が共にその活性化を示す所定値 に達していれば、触媒活性度算出ステップＳ４が、２つの酸素濃度センサ３ａ， ３ｂの出力差を基にして、後述する算出法によって排気浄化触媒装置５の触媒の 活性度を算出する。
【００１８】 ステップＳ４によって得られた触媒の活性度を示す演算結果は、次の触媒活性 度判別ステップＳ５において、活性度の判別基準となる所定の基準値と比較する ことにより、活性基準に達していなければ、ステップＳ７によってヒータ通電指 令が出力され、また、活性基準に達していれば、ステップＳ６によってヒータ停 止指令が出力されてヒータ６による加熱が停止される。
【００１９】 ヒータ指令を出力するステップＳ６およびステップＳ７は、ヒータ指令処理と 共にヒータ作動フラグ処理を行い、終了処理ステップＳ８に至った後に制御部４ がヒータ作動フラグを検査する。このヒータ作動フラグがセット状態であれば再 びヒータ制御処理Ｓ１を繰り返す。
【００２０】 上記のヒータ制御処理Ｓ１は、内燃エンジン２の始動後、その排気温度が触媒 の活性温度に達するのに十分とされる所定の時間内で、かつ、バッテリ電圧が基 準を満たしている時に限り、また、上記ヒータ作動フラグがリセット状態になる まで、すなわち、ヒータ停止指令が出力されるまで制御部４において繰り返され る。また、この繰り返しを行う上記の所定の時間は、水温センサその他から得ら れる内燃エンジン２の始動時の状態に応じて調節される。
【００２１】 上記処理手順における排気浄化触媒装置５の触媒の活性度は、排気浄化触媒装 置５を挟んで設けられた２つの酸素濃度センサ３ａ，３ｂの出力を基に、次に示 す理由に基づいて算出することができる。
【００２２】 図４において、センサの活性状態にあっては、上流側の酸素濃度センサ３ａは 、排気浄化触媒装置５による触媒反応前の排出ガスの酸素濃度を検知し、その出 力（Ａ）は、Ｖ０の範囲で各気筒の排気行程に対応して周期的に変動する。
【００２３】 排気浄化触媒装置５が活性化されていない時は触媒反応が行われず、排出ガス は排気浄化触媒装置５をそのまま通過して下流側の酸素濃度センサ３ｂに達する 。その出力（Ｂ）は、上流側の酸素濃度センサ３ａの出力（Ａ）と同じく、Ｖ０ の範囲で各気筒の排気行程に対応して周期的に変動する。
【００２４】 また、排気浄化触媒装置５が活性化されている時は、排出ガスは排気浄化触媒 装置５中を通過する際に触媒反応が行われ、排出ガス中の酸素はＨＣ，ＣＯと反 応して下流側の酸素濃度センサ３ｂに達する。その出力（Ｃ）は、上流側の酸素 濃度センサ３ａの出力（Ａ）と比較すると、Ｖ０より小なる範囲で各気筒の排気 行程に対応して周期的に変動する。
【００２５】 したがって、この２つの酸素濃度センサ３ａ，３ｂの出力差に基づいて、排気 浄化触媒装置５の活性度を知ることができる。この活性度に基づいて活性状態と 不活性状態の判別を行うには、排気浄化触媒装置５を活性状態として扱うべき基 準値を設定し、この基準値と比較することによって行うことができる。
【００２６】 なお、酸素濃度センサ３ａ，３ｂの出力差の算出においては、２つの酸素濃度 センサ３ａ，３ｂの出力が、上記の如く各気筒の排気行程に対応して周期的に変 動するので、各センサの波形がなす面積に基づいてセンサ出力として算出する特 願平２−１１７８９０号に開示する所定の処理による数値化を個別に行う。さら に、排気浄化触媒装置５の通過による時間差を踏まえて、排気浄化触媒装置５の 活性度が算出される。
【００２７】
【考案の効果】
以上に説明した如く、２つの酸素濃度センサに挟まれた排気浄化触媒装置にヒ ータとを設け、このヒータの制御部はその２つの酸素濃度センサの出力差が所定 値より小なる時のみ発熱するように排気浄化触媒装置を構成したので、排気浄化 触媒装置の活性度に応じてヒータの制御が行われる。
【００２８】 したがって、排気浄化触媒装置の上流と下流に酸素濃度センサを備えて空燃比 フィードバック制御を行う内燃機関において、その排気浄化触媒装置の加熱のた めのヒータを設ける他には付加的な部品点数の増加およびそのための付加的な工 数増加を要することなく、触媒の即時活性化による冷始動時の排気浄化を図るこ とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案に係る排気浄化触媒装置の機能構成図
【図２】エンジンを中心とする信号のブロック図
【図３】加熱制御部の制御処理手順図
【図４】上流側（Ａ）、触媒不活性時の下流側（Ｂ）、
触媒活性時の下流側（Ｃ）の各酸素濃度センサの出力を
示す出力図
【符号の説明】
２ …内燃機関 ３ …排気経路 ３ａ…酸素濃度センサ ３ｂ…酸素濃度センサ ４ …制御部 ５ …排気浄化触媒装置 ５ａ…小容量反応部 ５ｂ…大容量反応部 ６ …ヒータ

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の排気経路に介設されて触媒反
    応によってその排気を浄化する排気浄化触媒装置の上流
    と下流に排気中の酸素濃度を検知する酸素濃度センサを
    それぞれ備えて空燃比フィードバック制御を行うように
    した内燃機関において、前記内燃機関の排気浄化触媒装
    置にその導入排気を加熱するためのヒータとこのヒータ
    の加熱を制御する制御部を設け、この制御部は前記内燃
    機関の２つの酸素濃度センサの出力差が所定値より小な
    る時のみ発熱するように制御することを特徴とする排気
    浄化触媒装置。
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