JPH06129242A - 通電加熱式触媒の通電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリ電圧の低下時に、バッテリ負荷を軽減
させながら各通電加熱式触媒を有効に使用して排気エミ
ッションを低減させる。 【構成】Ｖ型エンジンの左右各バンク２，３の排気系に
第１及び第２の電気ヒータ付触媒（ＥＨＣ）１９，２０
を配置する。各ＥＨＣ１９，２０をバッテリ２９に電気
的に並列に接続し、各リレースイッチ３２，３３により
選択的に通電させる。ＥＣＵ８１は電圧センサ６３の検
出に基づきバッテリ２９の電圧低下時と判断したとき、
導入される排気温度が相対的に高い第２のＥＨＣ２０へ
の通電を遮断し、第１のＥＨＣ１９への通電のみを許容
するように各リレースイッチ３２，３３を制御する。従
って、通電の遮断された第２のＥＨＣ２０では、導入さ
れる排気熱により暖機が促進され、通電の許容された第
１のＥＨＣ１９では、電圧低下したバッテリ２９の少電
力が有効に使用されて加熱・暖機が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の冷間始動
時から速やかに排気ガスの浄化を行わせるために通電に
より加熱可能な通電加熱式触媒に係り、特にその触媒に
対する通電を制御する通電制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の排気エミッション
を低減させる目的で、排気系に三元触媒等の触媒コンバ
ータを設けることが一般に行われている。ここで、内燃
機関の冷間始動時には、触媒を直ちに活性化させて排気
ガスの浄化を行わせる必要があることから、触媒自体を
電気的に加熱させる技術が提案されている。例えば、特
表平３−５０４４０５号公報に開示された技術では、通
電により加熱可能な複数の始動触媒が排気系に配置され
ており、これらが電源に対して並列に接続されて選択的
に通電されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来公
報の技術において、各始動触媒を車載のバッテリを電源
として通電させようとした場合に、バッテリの電圧低下
の状態によっては、各始動触媒に対して充分な通電を行
うことが困難となり、それらを早期に加熱させることが
困難となる。しかし、このような状況においても、冷間
始動時には速やかな排気ガス浄化が要求されていること
に変わりはなく、バッテリの電圧低下に合わせて各始動
触媒をいかに駆使して排気エミッションを低減させるか
が課題となっている。

【０００４】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、バッテリの電圧が低下した
場合でも、複数の通電加熱式触媒に対する通電を制御す
ることにより、バッテリに対する負荷を軽減させながら
各通電加熱式触媒を有効に使用して排気エミッションを
低減させることの可能な通電加熱式触媒の通電制御装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、内燃機関の排気系に配置さ
れ、バッテリに対して電気的に並列に接続されて通電に
より加熱可能な複数の通電加熱式触媒と、バッテリの電
圧状態を検出するための電圧検出手段と、その電圧検出
手段の検出結果に基づきバッテリの電圧低下時と判断し
たときに、複数の通電加熱式触媒のうち、導入される排
気ガスの温度が相対的に高くなる方の通電加熱式触媒へ
の通電を遮断し、残りの通電加熱式触媒への通電のみを
許容する通電制御手段とを備えたことを趣旨としてい
る。

【０００６】

【作用】上記の構成によれば、各通電加熱式触媒へのバ
ッテリからの通電が許容されることにより、各通電加熱
式触媒が加熱・暖機されてそれらの活性化が促進され
る。又、内燃機関から排出される排気ガスは、活性化さ
れた各通電加熱式触媒に導入されることにより浄化され
る。

【０００７】そして、通電制御手段では、電圧検出手段
の検出結果に基づきバッテリの電圧低下時と判断したと
きに、複数の通電加熱式触媒のうち、導入される排気ガ
スの温度が相対的に高くなる方の通電加熱式触媒への通
電を遮断し、残りの通電加熱式触媒への通電のみを許容
する制御が行われる。従って、通電の遮断された通電加
熱式触媒では、導入される排気熱によって暖機が促進さ
れ、通電の許容された通電加熱式触媒では、電圧の低下
したバッテリの少ない電力が有効に使用されて加熱・暖
機が促進される。又、全ての通電加熱式触媒が同時にバ
ッテリにより通電されることがないので、バッテリに大
きな負荷がかかることはない。

【０００８】

【実施例】以下、この発明における通電加熱式触媒の通
電制御装置を自動車に具体化した一実施例を図１〜図６
に基づいて詳細に説明する。

【０００９】図１はこの実施例におけるガソリンエンジ
ンシステムを示す概略構成図である。内燃機関としての
縦置きタイプのＶ型エンジンを構成するエンジン本体１
は、各気筒が左バンク２と右バンク３とに分かれて形成
されている。左右各バンク２，３には、吸気マニホルド
４Ｌ，４Ｒ及び排気マニホルド５Ｌ，５Ｒがそれぞれ接
続されている。各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒは共通する
サージタンク６及び吸気管７に連通されており、吸気管
７の入口側にはエアクリーナ８が設けられている。そし
て、各吸気マニホルド４Ｌ，４Ｒ、サージタンク６及び
吸気管７等により吸気系が構成されており、この吸気系
を通じてエアクリーナ８より外部から取り入れられる空
気が、左右各バンク２，３の燃焼室２ａ，３ａに導入さ
れる。吸気管７の途中には、各燃焼室２ａ，３ａに導入
される空気量を調整するためのスロットルバルブ９が設
けられている。このスロットルバルブ９は、図示しない
アクセルペダルの操作に連動して開閉される。又、各吸
気マニホルド４Ｌ，４Ｒには、燃料噴射用のインジェク
タ１０Ｌ，１０Ｒがそれぞれ設けられている。周知のよ
うに、各インジェクタ１０Ｌ，１０Ｒは通電によって開
弁されることにより、図示しない燃料タンクから燃料ポ
ンプを通じて送られてくる燃料を吸気ポートの付近へ噴
射するものである。そして、各インジェクタ１０Ｌ，１
０Ｒから噴射された燃料は空気との混合気となって各燃
焼室２ａ，３ａへと導入される。各燃焼室２ａ，３ａで
は、導入された混合気が、点火プラグ１１Ｌ，１１Ｒの
動作により爆発・燃焼される。

【００１０】一方、各排気マニホルド５Ｌ，５Ｒは排気
系の一部を構成しており、燃焼後の排気ガスを各燃焼室
２ａ，３ａから導出させる。導出された排気ガスを浄化
して大気中へ排出させるために、各排気マニホルド５
Ｌ，５Ｒには、第１及び第２の三元触媒コンバータ１
２，１３がそれぞれ接続されている。各三元触媒コンバ
ータ１２，１３には排気管１４，１５等がそれぞれ接続
されている。又、各排気管１４，１５は、図２に示すよ
うに、共通する第３の三元触媒コンバータ１６が接続さ
れ、更にその三元触媒コンバータ１６には排気管１７が
接続されている。周知のように、第１〜第３の三元触媒
コンバータ１２，１３，１６は、排気ガス中の炭化水素
（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させると共に、
酸化窒素（ＮＯｘ）を還元させて排気ガスを浄化するた
めのものである。

【００１１】又、Ｖ型エンジンの特徴として、左右各バ
ンク２，３の気筒がバンクオフセットされていることか
ら、図２からも分かるように、左バンク２の排気マニホ
ルド５Ｌが右バンク３の排気マニホルド５Ｒよりも若干
前方へずれて配置されている。第１及び第２の三元触媒
コンバータ１２，１３はエンジン本体１の後ろ側におい
て左右対称に配置されている。そのため、左バンク２の
排気マニホルド５Ｌにおける集合部５ａの長さＬ１が、
右バンク３の排気マニホルド５Ｒにおける集合部５ｂの
長さＬ２よりも相対的に大きくなっている。このことか
ら、左バンク２に対応する第１の三元触媒コンバータ１
２に導入される排気ガスの温度よりも、右バンク３に対
応する第２の三元触媒コンバータ１３に導入される排気
ガスの温度の方が相対的に高くなっている。つまり、エ
ンジン本体１の排気熱による各三元触媒コンバータ１
２，１３の暖機を考えた場合に、右バンク３に対応する
第２の三元触媒コンバータ１３の方が相対的に暖まり易
くなっている。

【００１２】第１及び第２の三元触媒コンバータ１２，
１３は互いに同じに構成されている。即ち、図３に示す
ように、各三元触媒コンバータ１２，１３は、大小三つ
に分割された三元触媒をケーシング１８に内蔵して構成
されている。それら三つの三元触媒のうち、上流側の小
型のものがそれぞれ電気ヒータを備えて通電によって加
熱可能な第１の電気ヒータ付触媒１９、第２の電気ヒー
タ付触媒２０となっている。又、その下流側の中型及び
大型のものがそれぞれメイン触媒２１，２２となってい
る。各電気ヒータ付触媒１９，２０は三元触媒を付着さ
せてメタル触媒を構成するハニカムコアの中心に中心電
極２３を配置してなり、その中心電極２３とリム２４と
の間で通電することにより、自身のメタル触媒を加熱さ
せるようになっている。又、各メイン触媒２１，２２は
単に三元触媒を付着させたメタル触媒により構成されて
いる。各電気ヒータ付触媒１９，２０は他のメイン触媒
２１，２２よりも上流側に配置され、主にエンジンの冷
間始動時に作動させるようになっている。一方、第３の
三元触媒コンバータ１６は、大型のメイン触媒のみによ
り構成されている。

【００１３】尚、この実施例のエンジン本体１には、そ
の始動時にクランキングによってクランクシャフト２５
に回転力を付与するためのスタータ２６が設けられてい
る。又、このスタータ２６には、そのオン・オフ動作を
検知するためのスタータスイッチ６１が設けられてい
る。周知のように、スタータ２６はイグニッションスイ
ッチ６２に接続されており、同スイッチ６２の操作によ
ってオン・オフ動作するものである。イグニッションス
イッチ６２はキー操作によりオフ位置、オン位置及びス
タータ位置にそれぞれ切り換え可能となっている。そし
て、イグニッションスイッチ６２がオン位置を経てスタ
ータ位置に切り換えられている間は、スタータ２６がオ
ン動作されてスタータスイッチ６１から「オン」のスタ
ータ信号ＳＴＳが出力される。

【００１４】各電気ヒータ付触媒１９，２０に通電する
ために、それらの中心電極２３側は各電源ライン２７，
２８及びイグニッションスイッチ６２を介して車載用の
バッテリ２９のプラス電極２９ａに接続されている。
又、各電気ヒータ付触媒１９，２０のリム２４側は、各
電源ライン３０，３１を介してバッテリ２９のマイナス
電極２９ｂに接続されている。更に、バッテリ２９から
各電気ヒータ付触媒１９，２０への通電を制御するため
に、各電源ライン２７，２８の途中には、第１のリレー
スイッチ３２及び第２のリレースイッチ３３がそれぞれ
設けられている。そして、イグニッションスイッチ６２
がオン位置に切り換えられて、第１及び第２のリレース
イッチ３２，３３が電気信号によってオンされることに
より、各電源ライン２７，２８が閉路され、各電気ヒー
タ付触媒１９，２０に対してバッテリ２９から通電が行
われる。又、第１及び第２のリレースイッチ３２，３３
がオフされることにより、各電源ライン２７，２８が開
路され、各電気ヒータ付触媒１９，２０に対するバッテ
リ２９からの通電が停止される。ここで、バッテリ２９
の近傍において電源ライン２７には、バッテリ２９の電
圧（バッテリ電圧）Ｖｂを検出するための電圧センサ６
３が設けられている。

【００１５】第１及び第２の三元触媒コンバータ１２，
１３には、第１及び第２の電気ヒータ付触媒１９，２０
の温度（触媒温度）ＴＨＣ１，ＴＨＣ２をそれぞれ検出
するための第１の触媒温センサ６４及び第２の触媒温セ
ンサ６５が設けられている。又、第１及び第２の三元触
媒コンバータ１２，１３において、各触媒温センサ６
４，６５の上流側には、排気ガス中の酸素濃度ＯＸをそ
れぞれ検出するための第１の酸素センサ６６及び第２の
酸素センサ６７が設けられている。

【００１６】次に、排気系に二次空気を供給するための
二次空気供給装置の構成について説明する。この実施例
では、排気系に二次空気を供給するために、通電によっ
て駆動される電動式エアポンプ３４が設けられている。
この電動式エアポンプ３４は電気モータを内蔵してな
り、駆動されることによりサイレンサ３５を通じて外気
を吸入して吐出する。電動式エアポンプ３４の吐出口に
は、二次空気供給用のエアパイプ３６の一端が接続され
ており、同パイプ３６の他端は二つのエアパイプ３６
Ｌ，３６Ｒに分岐されて各三元触媒コンバータ１２，１
３より上流の各排気マニホルド５Ｌ，５Ｒにそれぞれ連
通されている。バッテリ２９から電動式エアポンプ３４
に通電するために、同ポンプ３４のプラス端子は電源ラ
イン３７，２７及びイグニッションスイッチ６２を介し
てバッテリ２９のプラス電極２９ａに接続されている。
又、電動式エアポンプ３４のマイナス端子は、電源ライ
ン３８，３０を介してバッテリ２９のマイナス電極２９
ｂに接続されている。更に、電動式エアポンプ３４への
通電を制御するために、電源ライン３７の途中には、第
３のリレースイッチ３９が設けられている。そして、イ
グニッションスイッチ６２がオン位置に切り換えられて
いて、第３のリレースイッチ３９が電気信号によってオ
ンされることにより、電源ライン３７が閉路されて、電
動式エアポンプ３４に対しバッテリ２９から通電が行わ
れる。そして、その通電により電動式エアポンプ３４が
駆動されることにより、吸入された外気がエアパイプ３
６，３６Ｌ，３６Ｒを通じて、二次空気として各三元触
媒コンバータ１２，１３の上流側から排気系に導入可能
となる。又、第３のリレースイッチ３９がオフされるこ
とにより、電源ライン３７が閉路され、電動式エアポン
プ３４に対するバッテリ２９からの通電が停止される。

【００１７】一方、二つに分岐されたエアパイプ３６
Ｌ，３６Ｒの途中には、それらを開閉するためのダイヤ
フラム式の第１のエアコントロールバルブ４０及び第２
のエアコントロールバルブ４１がそれぞれ設けられてい
る。周知のように、これら各エアコントロールバルブ４
０，４１はダイヤフラム室４０ａ，４１ａを備え、それ
らダイヤフラム室４０ａ，４１ａに負圧が導入されるこ
とにより、開弁されて、各エアパイプ３６Ｌ，３６Ｒの
途中が開放される。一方、各エアコントロールバルブ４
０，４１を開弁させるために、各ダイヤフラム室４０
ａ，４１ａにはバキュームパイプ４２，４３の一端がそ
れぞれ接続されている。又、これらバキュームパイプ４
２，４３の他端は、共通するバキュームパイプ４４を通
じてサージタンク６に連通されている。そして、サージ
タンク６で発生する吸気負圧が、バキュームパイプ４
４，４２，４３を通じて各ダイヤフラム室４０ａ，４１
ａに導入可能となっている。更に、各ダイヤフラム室４
０ａ，４１ａへの負圧の導入を制御するために、各バキ
ュームパイプ４２，４３の途中には、電気信号によって
開閉切換えされる三方式の第１のバキューム・スイッチ
ング・バルブ（以下単に「ＶＳＶ」という）４５及び第
２のＶＳＶ４６がそれぞれ設けられている。これら各Ｖ
ＳＶ４５，４６が電気信号によってオンされることによ
り、各バキュームパイプ４２，４３の途中が開放され
る。これにより、各エアコントロールバルブ４０，４１
のダイヤフラム室４０ａ，４１ａに対する負圧の導入が
許容され、各エアコントロールバルブ４０，４１がそれ
ぞれ開弁される。一方、各ＶＳＶ４５，４６が非通電に
よってオフされることにより、各バキュームパイプ４
２，４３の途中が閉鎖されると共に、各ダイヤフラム室
４０ａ，４１ａが大気開放となる。これにより、各エア
コントロールバルブ４０，４１が閉弁される。

【００１８】各エアパイプ３６Ｌ，３６Ｒの途中には、
チェックバルブ４７，４８がそれぞれ設けられている。
これらチェックバルブ４７，４８は、排気脈動に起因し
て各排気マニホルド５Ｌ，５Ｒから各エアパイプ３６
Ｌ，３６Ｒへと排気ガスが逆流することを防止するため
のものである。同様に、バキュームパイプ４４の途中に
もチェックバルブ４９が設けられており、サージタンク
６の負圧が各エアコントロールバルブ４０，４１の作動
負圧を下回っても各ダイヤフラム室４０ａ，４１ａの負
圧を保持できるようになっている。

【００１９】加えて、エンジン本体１には、その冷却水
の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ
６８が設けられている。エンジン本体１には、そのクラ
ンクシャフト２５の回転数をエンジン回転数ＮＥとして
検出するための回転数センサ６９が設けられている。
又、エンジン本体１の左右各バンク２，３には、クラン
クシャフト２５に連動する各カムシャフト５０Ｌ，５０
Ｒの回転に基づき、気筒判別及び上死点位置等のクラン
ク角度基準位置Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ検出するための第
１の気筒判別センサ７０及び第２の気筒判別センサ７１
が設けられている。更に、吸気管７の入口側には、エン
ジン本体１の各燃焼室２ａ，３ａに取り込まれる吸気流
量Ｑを検出するためのエアフローメータ７２が設けられ
ている。

【００２０】この実施例では、各インジェクタ１０Ｌ，
１０Ｒ、第１及び第２の電気ヒータ付触媒１９，２０、
電動式エアポンプ３４及び第１及び第２のＶＳＶ４５，
４６のそれぞれが電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」と
いう）８１により駆動制御される。そのために、ＥＣＵ
８１には各インジェクタ１０Ｌ，１０Ｒ、第１〜第３の
リレースイッチ３２，３３，３９及び第１及び第２のＶ
ＳＶ４５，４６がそれぞれ電気的に接続されている。
又、ＥＣＵ８１には、スタータスイッチ６１、イグニッ
ションスイッチ６２、電圧センサ６３、第１及び第２の
触媒温センサ６４，６５、第１及び第２の酸素センサ６
６，６７、水温センサ６８、回転数センサ６９、第１及
び第２の気筒判別センサ７０，７１及びエアフローメー
タ７２がそれぞれ電気的に接続されている。そして、Ｅ
ＣＵ８１はこれら各スイッチ６１，６２、各センサ６３
〜７１及びエアフローメータ７２からの各種信号に基づ
き種々の演算及び判断の処理を実行する。これにより、
各インジェクタ１０Ｌ，１０Ｒ、第１〜第３のリレース
イッチ３２，３３，３９及び第１及び第２のＶＳＶ４
５，４６がそれぞれ好適に駆動制御される。

【００２１】図４はＥＣＵ８１の電気的構成等を示すブ
ロック図である。ＥＣＵ８１は中央処理装置（ＣＰＵ）
８２、所定の制御プログラム等を予め記憶してなる読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）８３、ＣＰＵ８２の演算結果
等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８
４、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡ
Ｍ８５等を備えている。そして、ＥＣＵ８１は、これら
各部８２〜８５と外部入力回路８６、外部出力回路８７
等とがバス８８によって接続されてなる論理演算回路と
して構成されている。この実施例のＣＰＵ８２はフリー
ランニングカウンタの機能を兼ね備えている。

【００２２】外部入力回路８６には、前述した各スイッ
チ６１，６２、各センサ６３〜７１及びエアフローメー
タ７２等がそれぞれ接続されている。又、外部出力回路
８７には、前述した各インジェクタ１０Ｌ，１０Ｒ、第
１〜第３のリレースイッチ３２，３３，３９、及び第１
及び第２のＶＳＶ４５，４６等がそれぞれ接続されてい
る。そして、ＣＰＵ８２は各スイッチ６１，６２、各セ
ンサ６３〜７１及びエアフローメータ７２等からの各種
信号を外部入力回路８６を介して入力値として読み込
む。又、ＣＰＵ８２はこれら入力値に基づき、外部出力
回路８７を介して各インジェクタ１０Ｌ，１０Ｒ、第１
〜第３のリレースイッチ３２，３３，３９及び第１及び
第２のＶＳＶ４５，４６等を好適に駆動制御する。

【００２３】この実施例では、ＥＣＵ８１により通電制
御手段が構成されている。そして、エンジンの冷間時始
動時において、ＥＣＵ８１は各スイッチ６１，６２、各
センサ６３〜７１等からの各種信号に基づき、第１及び
第２の電気ヒータ付触媒１９，２０を作動させると共に
電動式エアポンプ３４を駆動させる。又、ＥＣＵ８１は
エンジンの燃料噴射を制御するために各インジェクタ１
０Ｌ，１０Ｒを駆動させる。更に、ＥＣＵ８１は各酸素
センサ６６，６７からの信号等に基づき、エンジンの空
燃比フィードバック制御（ＦＢ制御）を実行する。

【００２４】次に、上記のように構成されたガソリンエ
ンジンシステムにおいて、エンジンの始動時にＥＣＵ８
１により実行される排気ガス浄化のための処理動作につ
いて説明する。

【００２５】図５はＥＣＵ８１により実行される「二次
空気供給制御ルーチン」を示し、イグニッションスイッ
チ６２の操作により、スタータスイッチ２６からのスタ
ータ信号ＳＴＳが「オフ」から「オン」へ切り換わるタ
イミングで開始される。

【００２６】このルーチンの処理が開始されると、先ず
ステップ１０１におてい、電圧センサ６３及び水温セン
サ６８の検出信号に基づき、バッテリ電圧Ｖｂ及び冷却
水温ＴＨＷをそれぞれ読み込む。又、後述する積算吸気
流量ＴＱＡＩ、始動後時間ＣＡＳＴ及び各フラグＸＳＴ
ＥＦＩ，ＦＯＴＰ，ＸＢＡＴＯＦＦ，ＸＥＨＣ１，ＸＥ
ＨＣ２をそれぞれ読み込む。

【００２７】続いて、ステップ１０２において、二次空
気供給のための前提条件が成立しているか否かを判断す
る。即ち、エンジンが始動モードであることを指示する
始動モードフラグＸＳＴＥＦＩが「０」であるか否か、
つまりは始動モードを抜けたか否かを判断する。この始
動モードフラグＸＳＴＥＦＩは、別途のルーチンで設定
されるものであり、エンジン回転数ＮＥが「２００ｒｐ
ｍ」に下がったところで「１」に設定され、エンジン回
転数ＮＥが「４００ｒｐｍ」を越えたところで「０」に
設定される。又、冷却水温ＴＨＷが「−１０℃」以上
「３５℃」以下であるか否かを判断する。ここで、始動
モードフラグＸＳＴＥＦＩが「１」で、かつ冷却水温Ｔ
ＨＷが「−１０℃」以上「３５℃」以下でない場合に
は、前提条件が成立しておらず、二次空気の供給を行わ
ないものとして、ステップ１０８へ移行する。一方、始
動モードフラグＸＳＴＥＦＩが「０」で、かつ冷却水温
ＴＨＷが「−１０℃」以上「３５℃」以下である場合に
は、前提条件が成立したものとして、ステップ１０３へ
移行し、二次空気供給フラグＸＡＩｐｒｅを「１」に設
定する。

【００２８】次に、ステップ１０４において、二次空気
供給のための実行条件が成立しているか否かを判断す
る。即ち、始動モードフラグＸＳＴＥＦＩが「０」であ
るか否かを判断すと共に、別途のルーチンで計時される
始動後時間ＣＡＳＴが「３秒」以上を経過したか否かを
判断する。又、バッテリ電圧Ｖｂが「１１．５Ｖ」以上
であるか否かを判断する。更に、別途のルーチンで設定
される始動増量フラグＦ０ＴＰが「０」であるか否かを
判断する。この始動増量フラグＦＯＴＰは、エンジンの
始動時に燃料噴射の増量が行われている時に「１」に設
定され、増量が行われていない時に「０」に設定され
る。そして、上記の全ての条件を満たしていない場合に
は、二次空気の供給を行わないものとしてステップ１０
８へ移行し、全ての条件を満たしている場合には、ステ
ップ１０５へ移行する。

【００２９】ステップ１０５においては、別途のルーチ
ンで求められる始動後の積算吸気流量ＴＱＡＩが最大積
算吸気流量ＴＱＡＩｍａｘよりも小さいか否かを判断す
る。積算吸気流量ＴＱＡＩは、エアフローメータ７２の
検出により求められる吸気流量Ｑに基づいて求められ
る。そして、積算吸気流量ＴＱＡＩが最大積算吸気流量
ＴＱＡＩｍａｘよりも小さくない場合には、二次空気の
供給を行わないものとして、ステップ１０８へ移行す
る。一方、積算吸気流量ＴＱＡＩが最大積算吸気流量Ｔ
ＱＡＩｍａｘよりも小さい場合には、ステップ１０６へ
移行する。

【００３０】ステップ１０６においては、後述する電動
式エアポンプ３４の作動時間（ポンプ作動時間）ＣＡＰ
Ｒが標準時間である「１２０秒」よりも小さいか否かを
判断する。そして、ポンプ作動時間ＣＡＰＲが「１２０
秒」よりも小さくない場合には、標準時間を越えたこと
から二次空気の供給を停止させるものとして、ステップ
１０８へ移行する。一方、ポンプ作動時間ＣＡＰＲが
「１２０秒」よりも小さい場合には、標準時間を越えて
いないことから二次空気の供給を行うものとして、ステ
ップ１０７へ移行する。

【００３１】そして、ステップ１０２、ステップ１０
４、ステップ１０５或いはステップ１０６から移行して
ステップ１０８においては、第３のリレースイッチ３９
をオフしてバッテリ２９から電動式エアポンプ３４への
通電を停止させることにより、同ポンプ３４をオフさせ
る。次に、ステップ１０８からステップ１０９へ移行し
て、第１のＶＳＶ４５をオフさせると共に、ステップ１
１０において第２のＶＳＶ４６をオフさせ、その後の処
理を一旦終了する。このように、電動式エアポンプ３４
をオフさせると共に、第１及び第２のＶＳＶ４５，４６
をオフさせることにより、第１及び第２の触媒コンバー
タ１２，１３への二次空気の供給が停止される。

【００３２】これに対し、ステップ１０２、ステップ１
０４、ステップ１０５及びステップ１０６の全ての判断
条件を満たした場合には、ステップ１０６からステップ
１０７へ移行し、第３のリレースイッチ３９をオンして
バッテリ２９から電動式エアポンプ３４へ通電させるこ
とにより、同ポンプ３４をオンさせる。次に、ステップ
１１１において、ポンプ作動時間ＣＡＰＲを「１」だけ
加算する。

【００３３】その後、ステップ１１２においては、電圧
低下フラグＸＢＡＴＯＦＦが「０」であるか否かを判断
する。この電圧低下フラグＸＢＡＴＯＦＦは、バッテリ
２９の電圧低下を指示するものであり、後述する「触媒
通電制御ルーチン」において設定される。ここで、電圧
低下フラグＸＢＡＴＯＦＦが「０」である場合には、バ
ッテリ２９の電圧低下でないことから各電気ヒータ付触
媒１９，２０への通電を停止していないものとして、ス
テップ１１３へ移行する。そして、同ステップ１１３に
おいて、第２のＶＳＶ４６をオンさせると共に、ステッ
プ１１４において第１のＶＳＶ４５をオンさせ、その後
の処理を一旦終了する。このように、電動式エアポンプ
３４がオンされると共に、第１及び第２のＶＳＶ４５，
４６がオンされることにより、第１及び第２の触媒コン
バータ１２，１３へ二次空気が供給される。

【００３４】一方、ステップ１１２において、電圧低下
フラグＸＢＡＴＯＦＦが「０」でない場合には、バッテ
リ２９の電圧が低下しているものとして、ステップ１１
５へ移行する。そして、ステップ１１５において、ポン
プ作動時間ＣＡＰＲが所定の遅延時間（「１２０秒」よ
り小さい）αよりも小さいか否かを判断する。そして、
ポンプ作動時間ＣＡＰＲが遅延時間αよりも小さくない
場合には、既に遅延時間αを経過したものとしてステッ
プ１１３へ移行して第２のＶＳＶ４６をオンさせると共
に、ステップ１１４において第１のＶＳＶ４５をオンさ
せる。

【００３５】又、ステップ１１５において、ポンプ作動
時間ＣＡＰＲが遅延時間αよりも小さい場合には、未だ
遅延時間αを経過していないものとして、ステップ１１
６へ移行する。そして、ステップ１１６において、第１
触媒通電フラグＸＥＨＣ１及び第２触媒通電フラグＸＥ
ＨＣ２が共に「０」であるか否かを判断する。これら両
フラグＸＥＨＣ１，ＸＥＨＣ２は後述する「触媒通電制
御ルーチン」において設定されるものである。第１触媒
通電フラグＸＥＨＣ１は第１の電気ヒータ付触媒１９が
通電されていないときに「０」に設定され、同様に第２
触媒通電フラグＸＥＨＣ２は第１の電気ヒータ付触媒１
９が通電されていないときに「０」に設定される。ここ
で、ステップ１１６において、第１及び第２の触媒通電
フラグＸＥＨＣ１，ＸＥＨＣ２が共に「０」でない場合
には、第１の電気ヒータ付触媒１９へのみ通電が行われ
ているものとして、ステップ１１４へ移行し、第１のＶ
ＳＶ４５のみをオンさせる。これにより、第１の三元触
媒コンバータ１２へのみ二次空気が供給される。一方、
ステップ１１６において、第１及び第２の触媒通電フラ
グＸＥＨＣ１，ＸＥＨＣ２が共に「０」である場合に
は、第１及び第２の電気ヒータ付触媒１９，２０へ共に
通電が行われていないものとして、ステップ１０８へジ
ャンプし、ステップ１０８，ステップ１０９及びステッ
プ１１０の処理を実行した後、処理を一旦終了する。つ
まり、第１及び第２の三元触媒コンバータ１２，１３に
対する二次空気の供給を共に停止させるのである。

【００３６】以上のように処理が実行され、第１及び第
２の三元触媒コンバータ１２，１３、延いては第１及び
第２の電気ヒータ付触媒１９，２０に対する二次空気の
供給が制御される。

【００３７】図６はＥＣＵ８１により実行される「触媒
通電制御ルーチン」を示し、上記と同様にスタータ信号
ＳＴＳが「オフ」から「オン」へ切り換わるタイミング
で開始される。

【００３８】このルーチンの処理が開始されると、先ず
ステップ２０１におてい、電圧センサ６３、第１の触媒
温センサ６４及び第２の触媒温センサ６５の検出信号に
基づき、バッテリ電圧Ｖｂ、各触媒温度ＴＨＣ１，ＴＨ
Ｃ２をそれぞれ読み込む。又、前述した始動モードフラ
グＸＳＴＥＦＩ及び二次空気供給フラグＸＡＩｐｒｅを
それぞれ読み込む。

【００３９】次に、ステップ２０２において、始動モー
ドフラグＸＳＴＥＦＩが「０」であるか否かを判断す
る。ここで、始動モードフラグＸＳＴＥＦＩが「０」で
ない場合には、始動モードを抜けていないものとして、
ステップ２１０へ移行する。又、始動モードフラグＸＳ
ＴＥＦＩが「０」である場合には、始動モードを抜けた
ものとして、ステップ２０３へ移行する。

【００４０】ステップ２０３においては、二次空気供給
フラグＸＡＩｐｒｅが「１」であるか否かを判断する。
そして、二次空気供給フラグＸＡＩｐｒｅが「１」でな
い場合には、二次空気供給のための前提条件が成立して
いないものとして、ステップ２１０へ移行する。一方、
同フラグＸＡＩｐｒｅが「１」である場合には、二次空
気供給のための前提条件が成立しているものとして、ス
テップ２０４へ移行する。

【００４１】ステップ２０４においては、バッテリ電圧
Ｖｂが基準となる「１０．５Ｖ」よりも大きいか否かを
判断する。そして、バッテリ電圧Ｖｂが「１０．５Ｖ」
よりも大きくない場合には、バッテリ２９の電圧が低下
したものとして、ステップ２０５において、電圧低下フ
ラグＸＢＡＴＯＦＦを「１」に設定する。又、ステップ
２０６において、第２触媒通電フラグＸＥＨＣ２が
「１」であるか否かを判断する。そして、第２触媒通電
フラグＸＥＨＣ２が「１」でない場合には、バッテリ２
９から第２の電気ヒータ付触媒２０への通電が行われて
いないものとして、ステップ２１０へ移行する。一方、
第２触媒通電フラグＸＥＨＣ２が「１」である場合に
は、バッテリ２９から第２の電気ヒータ付触媒２０への
通電が行われているものとして、ステップ２１３へ移行
する。そして、ステップ２１３においては、第２のリレ
ースイッチ３３をオフさせて第２の電気ヒータ付触媒２
０への通電を停止させることにより、第２の電気ヒータ
付触媒２０をオフさせる。これと共に、第２触媒通電フ
ラグＸＥＨＣ２を「０」に設定した後、処理を一旦終了
する。これにより、エンジン本体１からの排気ガスの温
度が相対的に高くなる右バンク３の排気系に対応する第
２の電気ヒータ付触媒２０の加熱・暖機のみが停止され
る。

【００４２】これに対し、ステップ２０４において、バ
ッテリ電圧Ｖｂが「１０．５Ｖ」よりも大きい場合に
は、バッテリ２９の電圧が充分であるものとして、ステ
ップ２０７へ移し、第１触媒通電フラグＸＥＨＣ１及び
第２触媒通電フラグＸＥＨＣ２が共に「０」であるか否
かを判断する。ここで、両触媒通電フラグＸＥＨＣ１，
ＸＥＨＣ２が共に「０」でない場合には、第１の電気ヒ
ータ付触媒１９への通電のみが行われているものとし
て、ステップ２０９へ移行する。又、両触媒通電フラグ
ＸＥＨＣ１，ＸＥＨＣ２が共に「０」である場合には、
両電気ヒータ付触媒１９，２０への通電が共に行われて
いないものとして、ステップ２０８へ移行する。そし
て、ステップ２０８において、各電気ヒータ付触媒１
９，２０へ通電すべき目標通電時間Ｔｏｎｂを補正演算
する。この目標通電時間Ｔｏｎｂは、その時々の各触媒
温度ＴＨＣ１，ＴＨＣ２に応じて補正演算されるもので
ある。

【００４３】そして、ステップ２０７又はステップ２０
８から移行してステップ２０９においては、実際の通電
時間（実通電時間）Ｃｅｈｃｏｎがステップ２０８で求
められた目標通電時間Ｔｏｎｂを上回っているか否を判
断する。そして、実通電時間Ｃｅｈｃｏｎが目標通電時
間Ｔｏｎｂを上回っていない場合には、ステップ２１４
へ移行し、実通電時間Ｃｅｈｃｏｎが目標通電時間Ｔｏ
ｎｂを上回っている場合には、ステップ２１０へ移行す
る。

【００４４】ステップ２０２、ステップ２０３、ステッ
プ２０６又はステップ２０９から移行してステップ２１
０においては、第１のリレースイッチ３２をオフさせて
バッテリ２９から第１の電気ヒータ付触媒１９への通電
を停止（オフ）させる。それと共に、第１触媒通電フラ
グＸＥＨＣ１を「０」に設定する。これにより、エンジ
ン本体１からの排気ガスの温度が相対的に低くなる左バ
ンク２に対応する第１の電気ヒータ付触媒１９の加熱・
暖機が停止される。

【００４５】続いて、ステップ２１１において、電圧低
下フラグＸＢＡＴＯＦＦが「０」であるか否かを判断す
る。ここで、電圧低下フラグＸＢＡＴＯＦＦが「０」で
ない場合には、バッテリ２９の電圧が低下したものとし
て、ステップ２１３へ移行する。一方、電圧低下フラグ
ＸＢＡＴＯＦＦが「０」である場合には、バッテリ２９
の電圧が低下していないものとして、ステップ２１２に
おいて、実通電時間Ｃｅｈｃｏｎのカウント値をクリア
する。

【００４６】そして、ステップ２１１又はステップ２１
２から移行してステップ２１３においては、第２のリレ
ースイッチ３３をオフさせてバッテリ２９から第２の電
気ヒータ付触媒２０への通電を停止（オフ）させる。そ
れと同時に、第２触媒通電フラグＸＥＨＣ２を「０」に
設定した後、処理を一旦終了する。これにより、エンジ
ン本体１からの排気ガスの温度が相対的に高くなる右バ
ンク３に対応する第２の電気ヒータ付触媒２０の加熱・
暖機が停止される。

【００４７】一方、ステップ２０９から移行してステッ
プ２１４においては、電圧低下フラグＸＢＡＴＯＦＦが
「０」であるか否かを判断する。ここで、電圧低下フラ
グＸＢＡＴＯＦＦが「０」である場合には、バッテリ２
９の電圧が低下していないものとして、ステップ２１５
において、第２のリレースイッチ３３をオンさせてバッ
テリ２９から第２の電気ヒータ付触媒２０への通電を行
わせる（オン）。それと同時に、第２触媒通電フラグＸ
ＥＨＣ２を「１」に設定する。又、２１６において、第
１のリレースイッチ３２をオンさせてバッテリ２９から
第１の電気ヒータ付触媒１９へ通電を行わせる（オン。
それと同時に、第１触媒通電フラグＸＥＨＣ１を「１」
に設定する。その後、ステップ２１７において、実通電
時間Ｃｅｈｃｏｎのカウント値を加算した後、処理を一
旦終了する。つまり、バッテリ２９の電圧が低下してい
ない場合には、必要に応じて第１及び第２の電気ヒータ
付触媒１９，２０を共に通電させるのである。

【００４８】それに対し、ステップ２１４において、電
圧低下フラグＸＢＡＴＯＦＦが「０」でない場合には、
バッテリ２９の電圧が低下しているものとして、ステッ
プ２１６へ移行する。そして、ステップ２１６におい
て、第１のリレースイッチ３２をオンさせてバッテリ２
９から第１の電気ヒータ付触媒１９へ通電を行わせる
（オン）。それと同時に、第１触媒通電フラグＸＥＨＣ
１を「１」に設定する。その後、ステップ２１７におい
て、実通電時間Ｃｅｈｃｏｎのカウント値を加算した
後、処理を一旦終了する。つまり、バッテリ２９の電圧
が低下している場合には、必要に応じて、エンジン本体
１からの排気ガスの温度が相対的に低くなる左バンク２
に対応した第１の電気ヒータ付触媒１９のみを通電させ
て、加熱・暖機させるのである。

【００４９】上記のようにして、始動時における二次空
気供給制御に対応した触媒通電制御が実行され、第１及
び第２の電気ヒータ付触媒１９，２０のオン・オフ、つ
まりは第１及び第２の電気ヒータ付触媒１９，２０に対
するバッテリ２９からの通電が制御される。

【００５０】以上説明したように、この実施例では、Ｖ
型エンジンの左バンク２に対応する排気系に第１の電気
ヒータ付触媒１９が配置され、右バンク３に対応する排
気系に第２の電気ヒータ付触媒２０が配置されている。
又、それら各電気ヒータ付触媒１９，２０がバッテリ２
９に対して電気的に並列に接続され、第１及び第２のリ
レースイッチ３２，３３を選択的にオン・オフさせるこ
とにより、各電気ヒータ付触媒１９，２０が選択的に通
電されて加熱・暖機される。そして、バッテリ２９の電
圧が必要以上に低下していない場合には、第１及び第２
の電気ヒータ付触媒１９，２０への通電が共に許容さ
れ、それら各触媒１９，２０が加熱・暖機されて活性化
が促進される。このとき、エンジン本体１から排出され
る排気ガスは、活性化された各電気ヒータ付触媒１９，
２０にそれぞれ導入されて浄化される。

【００５１】一方、バッテリ２９の電圧が低下している
場合には、各電気ヒータ付触媒１９，２０のうち、第２
の電気ヒータ付触媒２０への通電が遮断され、第１の電
気ヒータ付触媒１９のみへの通電が許容される。即ち、
エンジン本体１から導入される排気ガスの温度が相対的
に高くなる第２の電気ヒータ付触媒２０への通電が遮断
され、残りの第１の電気ヒータ付触媒１９への通電のみ
が許容される。

【００５２】従って、通電の遮断された第２の電気ヒー
タ付触媒２０では、導入される排気熱によって暖機が促
進され、通電の許容された第１の電気ヒータ付触媒１９
では、電圧の低下したバッテリ２９の少ない電力が有効
に使用されて加熱・暖機が促進される。これにより、二
つの電気ヒータ付触媒１９，２０の加熱・暖機が共に促
進され、それらの間の温度差が小さくなる。又、二つの
電気ヒータ付触媒１９，２０が同時にバッテリ２９によ
り通電されることがないことから、バッテリ２９に大き
な負荷がかかることはない。

【００５３】その結果、バッテリ２９の電圧が低下して
いる場合でも、二つの電気ヒータ付触媒１９，２０に対
する通電を制御することにより、バッテリ２９に対する
負荷を軽減させながら各電気ヒータ付触媒１９，２０を
有効に使用して排気エミッションを低減させることがで
きる。特に、冷間始動時には、早期排気ガス浄化の要求
に応じ、かつ、バッテリ２９の電圧低下にかかわらず各
電気ヒータ付触媒１９，２０を駆使して排気エミッショ
ンを低減させることができる。又、二つの電気ヒータ付
触媒１９，２０の間の温度差が小さくなることから、両
電気ヒータ付触媒１９，２０をほぼ均一に加熱・暖機さ
せることができる。

【００５４】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、Ｖ型エンジンの左右各バンク
２，３の排気系に対応して並列に配置された第１及び第
２の三元触媒コンバータ１２，１３の中に第１及び第２
の電気ヒータ付触媒１９，２０をそれぞれ配置した場合
に具体化した。これに対し、図７に示すように、直列型
エンジン５１の排気系５２に直列に配置された第１の三
元触媒コンバータ５３及び第２の三元触媒コンバータ５
４の中に、第１の電気ヒータ付触媒５５及び第２の電気
ヒータ付触媒５６をそれぞれ配置した場合に具体化して
もよい。この別の実施例の場合にも、上流側の第１の電
気ヒータ付触媒５５と下流側の第２の電気ヒータ付触媒
５６とをほぼ均一に加熱・暖機させることができる。そ
のため、下流側の第２の電気ヒータ付触媒５６が暖機不
足となり、同触媒５６に導入される排気ガスが冷却され
て凝縮水を発生させることがなくなる。その結果、凝縮
水に起因して第２の電気ヒータ付触媒５６が劣化するこ
とを防止することができる。

【００５５】（２）前記実施例では、縦置きタイプのＶ
型エンジンの左右各バンク２，３の排気系に対応して並
列に配置された第１及び第２の三元触媒コンバータ１
２，１３の中に、第１及び第２の電気ヒータ付触媒１
９，２０をそれぞれ配置した場合に具体化した。

【００５６】これに対し、横置きタイプのＶ型エンジン
の左右各バンクの排気系に対応して並列に配置された二
つの三元触媒コンバータの中に、電気ヒータ付触媒をそ
れぞれ配置した場合に具体化してもよい。この場合、エ
ンジンを挟んで車両前方側に位置する三元触媒コンバー
タの方が車両走行風によって冷やされやすい。従って、
バッテリの電圧が低下したときには、その前方側の三元
触媒コンバータに対応する電気ヒータ付触媒への通電の
みを許容することになる。

【００５７】（３）前記実施例では、第１及び第２の電
気ヒータ付触媒１９，２０の構成を互いに同じにした
が、各電気ヒータ付触媒の構成を異なったものにしても
よい。例えば、各電気ヒータ付触媒の体積ボリュウムを
互いに異ならせたり、各電気ヒータ付触媒の電気抵抗を
互いに異ならせたりしてもよい。

【００５８】（４）前記実施例では、各電気ヒータ付触
媒１９，２０の構成を、メタル触媒を構成するハニカム
コアの中心に中心電極２３を配置してその中心電極２３
とリム２４との間で通電するものとしたが、電気ヒータ
付触媒の構成はこれに限られるものではなく、触媒自体
を通電によって加熱できるものであればよい。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、バッテリの電圧低下時と判断したときに、排気系に
配置されてバッテリに電気的に並列に接続された複数の
通電加熱式触媒のうち、導入される排気ガスの温度が相
対的に高くなる方の通電加熱式触媒への通電を遮断し、
残りの通電加熱式触媒への通電のみを許容するようにし
ている。従って、通電の遮断された通電加熱式触媒で
は、導入される排気熱によって暖機が促進され、通電の
許容された通電加熱式触媒では、電圧の低下したバッテ
リの少ない電力が有効に使用されて加熱暖機が促進さ
れ、バッテリに大きな負荷がかかることはない。そのた
め、バッテリの電圧が低下した場合でも、バッテリに対
する負荷を軽減させながら各通電加熱式触媒を有効に使
用して排気エミッションを低減させることができるとい
う優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例におけるガソリ
ンエンジンシステムを示す概略構成図である。

【図２】一実施例において、Ｖ型エンジンの左右各バン
クに対応して排気系に並列に配置された第１及び第２の
三元触媒コンバータを示す平面図である。

【図３】一実施例において、各三元触媒コンバータの構
造を示す断面図である。

【図４】一実施例においてＥＣＵ等の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「二次空気供給制御ルーチン」を示すフローチャートで
ある。

【図６】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「触媒通電制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図７】この発明を具体化した別の実施例において、直
列型エンジンの排気系に直列に配置された第１及び第２
の三元触媒コンバータ等を示す平面図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン本体、５Ｌ，５Ｒ…排気
マニホルド、１４，１５…排気管、１９，５５…第１の
電気ヒータ付触媒、２０，５６…第２の電気ヒータ付触
媒（１９，２０は複数の通電加熱式触媒を構成してい
る）、２９…バッテリ、６３…電圧検出手段としての電
圧センサ、８１…通電制御手段としてのＥＣＵ。

フロントページの続き (72)発明者 日比野 雅彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に配置され、バッテリ
   に対して電気的に並列に接続されて通電により加熱可能
   な複数の通電加熱式触媒と、 前記バッテリの電圧状態を検出するための電圧検出手段
   と、 前記電圧検出手段の検出結果に基づき前記バッテリの電
   圧低下時と判断したときに、前記複数の通電加熱式触媒
   のうち、導入される排気ガスの温度が相対的に高くなる
   方の通電加熱式触媒への通電を遮断し、残りの通電加熱
   式触媒への通電のみを許容する通電制御手段とを備えた
   ことを特徴とする通電加熱式触媒の通電制御装置。