JPH06257488A

JPH06257488A - 多気筒内燃機関の排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH06257488A
Application number: JP5042556A
Authority: JP
Inventors: Hiraki Matsumoto; 平樹松本; Norio Omori; 徳郎大森; Tetsuya Nakamura; 哲也中村; Takeshi Matsui; 松井　　武
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1994-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】触媒コンバータ１８の一部分が活性化すると
酸素を供給して、排気ガスの浄化を促進すること。【構成】触媒コンバータ１８の活性化状態を触媒温度
センサ２６の出力にもとづいて、ＥＣＵ２０は触媒コン
バータ１８が活性化しているかを判定する。そして、こ
の判定結果にもとづいて、ＥＣＵ２０は少なくともいず
れか１つの気筒への燃料噴射をカットする。さらに、Ｏ
2 センサ２３の活性化状態を排気温センサ２５により検
出し、この検出結果とエアフロメータ７により求められ
る排気流量とにもとづいて、ＥＣＵ２０はＯ2 センサ２
３が活性化しているかを判定する。そして、活性化して
いれば、Ｏ2 センサ２３の出力を用いてＥＣＵ２０は空
燃比フィードバック制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に冷間始動時の多気
筒内燃機関の排気ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス浄化を促進する方法として、酸
素濃度センサ（Ｏ2 センサ）を用いた空燃比フィードバ
ック制御がある。しかし、このＯ2 センサは十分に活性
化していなければ正常に作動しない。よって、内燃機関
（エンジン）の冷間始動時のようなＯ2 センサが活性化
温度に達するまで時間がかかる場合、その間、空燃比フ
ィードバック制御が行えない。

【０００３】また、エンジンの冷間始動時は、点火を確
実に行うためにエンジンの各気筒へ供給する燃料を濃く
している。このため、エンジン始動時の空燃比はリッチ
状態となっている。

【０００４】そこで、各気筒が失火しないように供給す
る燃料量はそのままで、空燃比を理論空燃比にし、排気
系に設けられた排気ガス浄化装置（触媒コンバータ）に
よる排気ガスの浄化に必要な酸素を供給するために２次
空気供給用エアポンプおよびその空気量を制御する制御
弁等専用のデバイスを使用する方法がある。

【０００５】しかしながら、このように専用のデバイス
を設けると、このデバイスを取り付けるスペースおよび
費用等がかかる。そこで、専用のデバイスを用いること
なく、触媒コンバータに酸素を供給する方法として、冷
間始動時には、多気筒エンジンの特定の気筒の燃料噴射
を停止することにより、この気筒に吸入された空気をそ
のまま排気系に排出する方法が提案されている（例え
ば、特開昭５０−１５３１２７号公報、特開昭５８−４
８７２４号公報等）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、排気
ガス浄化装置（触媒コンバータ）の活性化状態に関係な
く、酸素濃度センサ（Ｏ2 センサ）出力や冷却水温セン
サ出力にもとづいて、冷間始動時であるかを判定し、冷
間始動時であれば燃料カットにより酸素供給を行ってい
る。しかしながら、内燃機関（エンジン）始動直後は、
触媒コンバータが活性化しておらず、触媒コンバータが
活性化していなければ、酸素を供給しても浄化は行われ
ない。

【０００７】しかも、エンジン始動後すぐに燃料カット
が行われると、正常に燃焼する気筒が減る分だけ排気ガ
スの昇温が遅れる。排気ガスを浄化する触媒コンバータ
は排気ガスによっても温められるので、排気ガスの昇温
が遅いと触媒コンバータの活性化も遅れることになる。

【０００８】本発明は、確実に排気ガスの浄化作用を促
すことができる排気ガス浄化装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、図１
に示すように、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気ガ
ス浄化手段と、前記排気ガス浄化手段の活性化状態を検
出する第１の活性化状態検出手段と、前記第１の活性化
状態検出手段の検出結果にもとづいて、前記排気ガス浄
化手段の少なくとも一部が活性化しているかを判定する
第１の活性化判定手段と、排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素濃度検出手段と、前記酸素濃度検出手段の活性
化状態を検出する第２の活性化状態検出手段と、前記第
２の活性化状態検出手段の検出結果にもとづいて、前記
酸素濃度検出手段が活性化しているかを判定する第２の
活性化判定手段と、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴
射量の制御を行い、少なくとも、前記内燃機関始動時か
ら前記第２の活性化判定手段により、前記酸素濃度検出
手段が活性化していると判定されるまでは空燃比がリッ
チとなるように前記燃料噴射量を制御する燃料噴射量制
御手段と、前記第２の活性化判定手段により前記酸素濃
度検出手段が活性化していると判定されると、この酸素
濃度検出手段の出力にもとづいて、排気ガス中の空燃比
を理論空燃比近傍にフィードバック制御をする空燃比フ
ィードバック制御手段と、前記第１の活性化判定手段に
より、前記排気ガス浄化手段の少なくとも一部が活性化
していると判定されてから、前記第２の活性化判定手段
によって、前記酸素濃度検出手段が活性化していると判
定されるまでの間、前記内燃機関の少なくともいずれか
一つの気筒への燃料噴射量を理論空燃比より薄くなるよ
うに減量、または、燃料供給を停止するように制御する
第１の燃料噴射量調整手段とを備えることを特徴とする
多気筒内燃機関の排気ガス浄化装置を提供するものであ
る。

【００１０】また、前記第２の活性化判定手段により前
記酸素濃度検出手段が活性化したと判定されると、前記
第１の燃料噴射量調整手段により調整されていた燃料噴
射量を前記内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量に徐
々に戻す第２の燃料噴射量調整手段を備えるようにして
もよい。

【００１１】

【作用】触媒を用いて排気ガスを浄化する排気ガス浄化
手段の活性化状態を第１の活性化状態検出手段によって
検出し、この検出結果にもとづいて、第１の活性化判定
手段は、前記排気ガス浄化手段が活性化しているかを判
定する。

【００１２】また、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸
素濃度検出手段の活性化状態を第２の活性化状態検出手
段により検出する。この検出結果にもとづいて、第２の
活性化判定手段は、前記酸素濃度検出手段が活性化して
いるかを判定する。

【００１３】燃料噴射量制御手段は内燃機関の運転状態
に応じた燃料噴射量制御を行う。少なくとも、内燃機関
始動時から前記第２の活性化状態判定手段により、前記
酸素濃度検出手段が活性化したと判定されるまでは、空
燃比がリッチとなるように燃料噴射量を制御している。

【００１４】また、前記第２の活性化状態判定手段によ
り前記酸素濃度検出手段が活性化したと判定されると、
空燃比フィードバック制御手段により、排気ガス中の空
燃比を理論空燃比の近傍にフィードバック制御を行うよ
うになっている。

【００１５】前記第１の活性化判定手段により、前記排
気ガス浄化手段が活性化したと判定されると、第１の燃
料噴射量調整手段は、理論空燃比より薄くなるように前
記内燃機関の特定気筒への燃料噴射量を減量、または、
燃料供給を停止する。

【００１６】さらに、前記第２の活性化判定手段の判定
結果にもとづいて、前記第１の燃料噴射量調整手段によ
り調整されていた燃料噴射量を、第２の燃料噴射量調整
手段により、前記内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射
量に徐々に戻していくようにしてもよい。

【００１７】

【実施例】本発明を直列６気筒内燃機関（エンジン）に
用いた第１実施例の構成図を図２、図３に示し、以下、
これに従って説明する。なお、図３は６気筒のうち排気
ガス浄化装置（触媒コンバータ）が活性化してから酸素
濃度センサ（Ｏ2 センサ）が活性化するまでの間、燃料
供給を停止される気筒と、その他の気筒のうちの一つの
気筒とを代表として示したものである。また、本実施例
では燃料カットを行う気筒は一つに定められている。

【００１８】エンジン１には各気筒独立に燃料を供給で
きるインジェクタ２ａ〜２ｆ（これらをまとめたものを
２と表す。以下、他の複数個ある同一の構成部品は、そ
の中の一つを特定して説明するとき以外は、まとめて一
つの数字で表す。）と、このインジェクタ２に燃料を配
送するデリバリパイプ３が設けられている。このデリバ
リパイプ３には、図示しないフューエルポンプからフュ
ーエルフィルタ４を通して燃料が供給される。また、こ
の燃料を供給するときに生じる脈動はパルセーションダ
ンパ５によって抑えられている。

【００１９】今、吸気系に設けられているエアクリーナ
６、エアフロメータ７、スロットルボディ８に取り付け
られているスロットル弁９、あるいはアイドルスピード
コントロールバルブ１０を経て吸入された空気は、イン
ジェクタ２から供給された燃料と混合してインテークマ
ニホールド１１および吸気弁１２を介して各気筒１３の
各燃焼室１４に吸入行程で吸入される。各燃焼室１４に
吸入された混合気は各点火プラグ１５から発生される点
火火花により点火され爆発する。

【００２０】このように、吸入行程、膨張行程を経た混
合気は、排気行程で燃焼後の排気ガスとして各気筒１３
の燃焼室１４から排出される。各気筒１３から排出され
た排気ガスは各気筒１３から延びているエキゾーストマ
ニホールド１６とこのエキゾーストマニホールド１６が
合流して形成されるエキゾーストパイプ１７とを通っ
て、三元触媒を用いて排気ガスを浄化する触媒コンバー
タ１８に取り込まれ、さらに排気管１９、マフラを通っ
て外部に排出される。

【００２１】電子制御装置（ＥＣＵ）２０は、スロット
ル開度センサ２１やエアフロメータ７、また、図示しな
い回転角センサ（その信号をＮｅで表している）やノッ
クセンサ２２、酸素濃度センサ（Ｏ2 センサ）２３等か
らの信号をもとにエンジン１の運転状態を常に監視し、
燃料噴射量および燃料噴射時期を制御している。

【００２２】さらにエアフロメータ７と、水温センサ２
４と、排気温センサ２５と、触媒温度センサ２６とから
の信号により、エンジン１の始動時の水温、Ｏ2 センサ
２３の活性化状態、触媒コンバータ１８の活性化状態を
検出している。

【００２３】ここで、スロットル開度センサ２１は吸気
系に取り付けられているスロットル弁９の開度を検出
し、エアフロメータ７はエンジン１に吸入される吸入空
気量を検出する。また、回転角センサはクランク軸に設
けられおり、クランク角を検出する。さらに、ノックセ
ンサ２２はエンジン１のシリンダブロックに取り付けら
れていて各気筒のノック現象を検出し、酸素濃度センサ
（Ｏ2 センサ）２３はエキゾーストパイプ１７内に取り
付けられていて排気ガスに含まれている酸素濃度に応じ
た信号を出力する。

【００２４】また、水温センサ２４は気筒１３ａの側面
に取り付けられており各気筒１３の冷却水温を検出す
る。排気温センサ２５はエキゾーストパイプ１７内に取
り付けられており排気ガスの温度を検出する。触媒温度
センサ２６は触媒コンバータ１８に取り付けられており
触媒コンバータ１８の温度を検出する。また、Ｏ2 セン
サ２３は排気温センサ２５に近接して取り付けられてい
る。

【００２５】次に、図２、図３にしたがって、その作動
を説明する。エンジン１が始動すると、ＥＣＵ２０は水
温センサ２４からの信号より冷間始動時であるかを判定
する。本実施例では、冷却水温が６０℃以下のときを冷
間始動時としている。冷間始動時はエンジン１の始動後
少なくとも約３０秒間は、Ｏ2 センサ２３が活性化して
いないため空燃比フィードバック制御が不可能となる。

【００２６】ＥＣＵ２０により冷間始動時と判定される
と、触媒温度センサ２６からの信号より触媒コンバータ
１８の活性化状態を検出する。そして、触媒コンバータ
１８の一部が活性化するまでは冷間始動時に行われる理
論空燃比より濃い燃料噴射を行い、排気ガスにより触媒
コンバータ１８が温められる。触媒温度センサ２６の検
出信号にもとづき触媒コンバータ１８の前縁付近の一部
が少しでも活性化温度（三元触媒の場合約３００℃以
上）に達しているとＥＣＵ２０が判定すると、ＥＣＵ２
０は所定のインジェクタ２への通電を停止し、所定の気
筒１３ａ（例えば、第１気筒）への燃料供給を停止す
る。

【００２７】このとき、所定の気筒１３ａの燃焼室１４
ａには空気のみが吸入され、燃料粒子が存在しないた
め、爆発行程における燃焼は不可能となり、吸入された
燃焼室の体積分の空気がそのまま排気行程で排出され
る。

【００２８】一方、その他の気筒１３ｂには冷間始動時
の燃料噴射が行われるため、燃焼室１４ｂ内で空燃比が
リッチ状態の燃焼がなされたあと、排気行程で炭化水素
（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を含む排気ガスが排
出される。

【００２９】そして、気筒１３ａから排出された空気
と、その他の気筒１３ｂから排出された排気ガスがそれ
ぞれのエキゾーストマニホールド１６を経て、両者が合
流するエキゾーストパイプ１７で混合され、炭化水素
（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）とを十分酸化しうる酸素
量を含んだ状態で触媒コンバータ１８に入る。冷間始動
時には、数十秒間、空燃比が１２〜１３のリッチ状態と
なるので、その他の気筒１３ｂの排気ガスの空燃比はリ
ッチとなるが、所定気筒１３ａから排出される空気によ
り、触媒コンバータ１８を通る排気ガスの空燃比が理論
空燃比、あるいは、リーンとなる。このため、触媒コン
バータ１８内の三元触媒により、炭化水素（ＨＣ）と一
酸化炭素（ＣＯ）との酸化反応が始まる。このとき、酸
化反応による反応熱が発生するため、触媒コンバータ１
８の活性化領域がさらに拡大し、活性化が促進される。

【００３０】さらに、ＥＣＵ２０は排気温センサ２５の
出力と、エアフロメータ７の出力から算出される排気流
量とにもとづいて、ＥＣＵ２０内に記憶されているマッ
プからＯ2 センサの温度を読み取り、この温度が約３０
０〜４００℃になっていると判断すると、Ｏ2 センサ２
３が活性化状態に達していると判定する。そして、Ｏ2
センサ２３の出力信号にもとづく空燃比フィードバック
制御を開始するとともに、所定気筒１３ａの燃料カット
を停止して、始めは希薄燃焼ができるぐらいに燃料供給
を再開し、その後、徐々に燃料供給量をその他の気筒１
３ｂと同じになるまで増量していく。この増量方法とし
ては、所定時間毎に所定量増量し、数秒後にその他の気
筒１３ｂと同量の噴射量に戻すという方法を用いてい
る。燃料供給量を徐々に戻していくのは、燃料噴射量を
急激に復帰させると空燃比フィードバック制御が追従で
きず、瞬間的に空燃比がリッチとなり、浄化不足が生じ
るためである。

【００３１】次に、ＥＣＵ２０にて行われる、エンジン
１の始動から空燃比フィードバック制御が行われるまで
の処理を、図４（ａ）、（ｂ）、図５に示したフローチ
ャートにしたがって説明する。

【００３２】まず、図４（ａ）に示したフローチャート
にしたがって説明する。このフローチャートは８ｍｓ毎
の時間割込みで行われる。エンジン１が始動すると、ス
テップ１において、水温センサ２４の出力から冷間始動
時であるかを判定する。ここで、冷却水温ＴＨＷが水温
判定基準ＴＨＷＳである６０℃以下のときには冷間始動
時であるとして、ステップ２に進む。ステップ２ではス
ロットル開度センサ２１からの出力により、アイドル状
態であるかを判定する。アイドル状態であればステップ
３に進む。さらに、ステップ３では触媒コンバータ１８
の一部分が活性化しているかを判定する。

【００３３】具体的には、触媒温度センサ２６からの出
力をもとに触媒温度ＴＨＣが触媒活性化温度ＴＨＣＡで
ある３００℃以上であるかを判定する。触媒温度ＴＨＣ
が３００℃未満の活性化状態でないときには、そのまま
このルーチンを抜ける。このとき、空燃比フィードバッ
ク制御は行わない。しばらくして、触媒温度ＴＨＣが３
００℃以上の活性化状態になるとステップ４に進む。ス
テップ４では燃料カットフラグＦＣを１とする。

【００３４】次に、ステップ５において、Ｏ2 センサ２
３の活性化を判定する。Ｏ2 センサ２３の温度は、エア
フロメータ７によって求められる吸入空気量から算出さ
れる排気流量と排気温センサ２５の出力から求められる
排気温度とにより、ＥＣＵ２０内に記憶されているマッ
プから読み取る。この読み込んだＯ2 センサ２３の温度
が３００℃以上のとき、活性化しているものと判定す
る。Ｏ2 センサ２３が活性化していないときは、このま
まこのルーチンを抜け、燃料カットを続ける。

【００３５】ＥＣＵ２０内に記憶されているマップから
読み取られたＯ2 センサ２３の温度が３００℃をこえ
て、Ｏ2 センサ２３が活性化したと判定されると、ステ
ップ６に進み、燃料カットフラグＦＣを０にする。次
に、ステップ７で燃料噴射復帰フラグＦＲを１にセット
する。そして、ステップ８で、Ｏ2 センサ２３の出力を
用いた通常の空燃比フィードバック制御を行う。また、
ステップ１で冷却水温が６０℃以上のときと、ステップ
２でアイドル状態であると判定されたときにもステップ
８に進み、通常の空燃比フィードバック制御を行う。

【００３６】以上の処理を行うことにより、冷間始動時
には、触媒が活性化するまでは冷間始動時の燃料噴射を
行うようにして、触媒が活性化しはじめると燃料カット
を行うことにより、活性化を促進することができる。さ
らに、Ｏ2 センサ２３が活性化すると、Ｏ2 センサの出
力を用いた通常の空燃比フィードバック制御を行うよう
にすることができる。また、冷間始動時でないときは、
エンジン１の始動後すぐに空燃比フィードバック制御を
行うことができる。

【００３７】また、図４（ｂ）に示したように、ステッ
プ３ａでエンジン始動後から所定時間（例えば５００ｍ
ｓ）経過したか、ステップ３ｂでエンジン回転数が所定
回転数（例えば、７００ｒｐｍ）以上であるかを判定
し、これらの条件を満たしているときのみにステップ４
に進み、それ以外はこのルーチンを抜けるようにように
してもよい。これにより、エンジン回転数が低いときに
は燃料カットが行われないので、燃料カットによる運転
性の悪化とエンジンストールとを防ぐことができる。

【００３８】次に、図５に示したフローチャートにした
がって説明する。なお、このフローチャートは３０°Ｃ
Ａ毎の角度割り込みにて実行される。また、イニシャラ
イズ処理として、ＦＣ＝０、ＦＲ＝０、Ｋ＝１、ＴＩＭ
＝０が設定される。ここで、Ｋは燃料噴射時間の補正係
数、ＴＩＭはカウンタが始動しているかを示すカウンタ
始動フラグを表す。

【００３９】エンジン１が始動すると、ステップ９にお
いて回転角センサからの信号により９０°ＣＡ（クラン
ク角）であるかを判定する。９０°ＣＡであれば、ステ
ップ１５に進む。ステップ１５では燃料カットフラグＦ
Ｃが１であるかを判定する。１でなければ、ステップ１
６に進む。ステップ１６では、ＥＣＵ２０内のメモリに
記憶されている燃料噴射時間Ｔを所定の気筒である第１
気筒（♯１）１３ａの燃料噴射時間として読み込む。Ｅ
ＣＵ２０内のメモリには、メインルーチンにて算出され
るエンジン１の運転状態に応じた燃料噴射時間Ｔが逐次
記憶されている。この燃料噴射時間Ｔの算出ルーチンを
図６に示す。詳細は後述する。ステップ１７では燃料噴
射復帰フラグＦＲが１であるかを判定する。１でなけれ
ば、ステップ３０に進む。そして、ステップ３０におい
て、タイマに燃料噴射時間をセットし、このルーチンを
抜ける。

【００４０】また、ステップ１５にて、燃料カットフラ
グＦＣが１であれば、第１気筒１３ａに燃料噴射を行わ
ずにこのルーチンを抜ける。さらに、ステップ１７に
て、燃料噴射復帰フラグＦＲが１のとき、ステップ１８
に進む。ステップ１８ではカウンタ始動フラグが１であ
るかを判定する。１でなければ、ステップ１９に進む。
ステップ１９では、カウンタ始動フラグＴＩＭを１にセ
ットする。次に、ステップ２０では、タイマにもとづい
て、カウンタがカウントを行う。そして、ステップ２１
では、燃料噴射時間補正係数Ｋの値を０．８にセットす
る。

【００４１】ステップ２２において、カウンタのカウン
ト値が０．２秒を経過するとステップ２３において、燃
料噴射時間補正係数Ｋの値を０．０２だけ増加させる。
そしてステップ２４にて、カウンタのカウント値をクリ
アする。さらに、ステップ２５で燃料噴射時間補正係数
Ｋの値が１であるかを判定する。１でなければステップ
２９に進み、ＥＣＵ２０内のメモリから読み込んだ燃料
噴射時間Ｔに燃料噴射時間補正係数Ｋを乗じたものを、
あらためて燃料噴射時間Ｔとする。はじめ、Ｋ＝０．８
に設定されるのはＥＣＵ２０にて計算された燃料噴射量
の少なくとも８割が供給されていれば十分燃焼可能であ
るためである。そして、ステップ３０において、ステッ
プ２９で求めた第１気筒１３ａの燃料噴射時間Ｔをタイ
マにセットしてこのルーチンを抜ける。

【００４２】ステップ２５において、所定時間が経過し
てＫの値が１になると、ステップ２６に進み、燃料噴射
復帰フラグＦＲを０にする。さらに、ステップ２７でカ
ウンタ始動フラグを０にする。そして、ステップ２８で
カウンタによるカウントを終了する。その後、ステップ
２９において、燃料噴射時間Ｔを算出して、ステップ３
０でこの算出時間に応じた第１気筒１３ａの燃料噴射時
間Ｔをタイマにセットし、このルーチンを抜ける。

【００４３】また、ステップ１８でカウンタの作動状態
を表すカウンタ始動フラグＴＩＭが１のときにはステッ
プ２２に進む。また、ステップ２２で経過時間が０．２
秒未満のときにはステップ２５に進む。

【００４４】ステップ９において、９０°ＣＡでないと
きには、ステップ１０に進む。ステップ１０では、２１
０°ＣＡであるかを判定する。２１０°ＣＡであれば、
ステップ３１に進み、ＥＣＵ２０内のメモリに記憶され
ている燃料噴射時間Ｔを第４気筒（♯４）のの燃料噴射
時間として読み込み、次のステップ３２でこの燃料噴射
時間Ｔをタイマにセットし、このルーチンを抜ける。

【００４５】ステップ１０で、２１０°ＣＡでなかった
ときはステップ１１に進み、先に述べた第４気筒と同様
のことを第２気筒（♯２）に行う。つまり、ステップ１
１で３３０°ＣＡであれば、ステップ３３、ステップ３
４でそれぞれステップ３１、ステップ３２と同じ処理を
実行する。そして、ステップ１１で３３０°ＣＡでなけ
れば、ステップ１２に進む。ステップ１２でも４５０°
ＣＡであったときには、同様に、第６気筒（♯６）にス
テップ３５、ステップ３６でステップ３１、ステップ３
２に相当することを行う。そして、このルーチンを抜け
る。

【００４６】４５０°ＣＡでなかったときには、次に、
ステップ１３に進み５７０°ＣＡかを判定し、そうであ
ればステップ３７、ステップ３８においてステップ３
１、ステップ３２で実行したことを第３気筒（♯３）に
対して実行してこのルーチンを抜け、そうでなければス
テップ１４に進み、６９０°ＣＡであるかを判定する。
そうであれば、ステップ３９、ステップ４０において、
ステップ３１、ステップ３２にて実行されたことを第５
気筒（♯５）に対して実行し、このルーチンを抜ける。
そうでないときには、何も実行せずにこのルーチンを抜
ける。

【００４７】次に、燃料噴射量Ｔの算出法を、図６に示
したフローチャートに従って説明する。この処理は、メ
インルーチンによって所定時間毎に行われる。図６にお
いて、ステップ４１で燃料噴射量Ｔを決めるのに必要な
吸入空気量Ｑ、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温ＴＨＷ等
の各種信号を読み込む。次に、ステップ４２において有
効噴射時間Ｔ_Pを算出する。Ｔ_Pはエアフローメータ７
より求められる吸入空気量Ｑと回転角センサの出力から
求められるエンジン回転数Ｎｅおよび各種条件により定
められる係数より算出される。次にステップ４３で水温
センサ２４より求められる冷却水温ＴＨＷ等により決ま
る補正係数ＣＯＥＦを求める。その後、ステップ４４で
バッテリ電圧より決まる無効噴射時間Ｔ_Sを設定する。
次に、ステップ４５において、燃料噴射量Ｔを次式より
求める。

【００４８】

【数１】Ｔ＝Ｔ_P×ＣＯＥＦ＋Ｔ_S 以上のような処理を行うことにより、燃料噴射量Ｔを求
めることができる。この求められた燃料噴射量Ｔは逐次
ＥＣＵ２０内のメモリに記憶される。

【００４９】また、冷間始動時には、点火を確実に行う
ために理論空燃比より濃い燃料噴射を行う。つまり、冷
却水温ＴＨＷが低いときには、これによって決まる補正
係数ＣＯＥＦを１より大きくするようになっている。よ
って、冷間始動時にはＯ2 センサが十分活性化するま
で、つまり、冷却水温が十分温まるまでは理論空燃比よ
り濃い燃料噴射が行われる。

【００５０】本実施例において、触媒コンバータ１８が
排気ガス浄化手段に、触媒温度センサ２６が第１の活性
化状態検出手段に、ステップ３が第１の活性化判定手段
に、Ｏ2 センサ２３が酸素濃度検出手段に、エアフロメ
ータ７と排気温センサ２５とが第２の活性化状態検出手
段に、ステップ５が第２の活性化判定手段に、ステップ
１６とステップ３１とステップ３３とステップ３５とス
テップ３７とステップ３９とが燃料噴射量制御手段に、
ステップ８が空燃比フィードバック制御手段に、ステッ
プ４とステップ６とステップ１５とが第１の燃料噴射量
調整手段に、ステップ７とステップ１７からステップ２
９までとが第２の燃料噴射量調整手段にそれぞれ相当
し、機能する。

【００５１】次に、第２実施例として図７に示すような
Ｖ型８気筒エンジン１において、その排気系にヒータ付
き触媒（ＥＨＣ）を付設したときの例について説明す
る。各エキゾーストマニホールド１６およびこれに直接
接続される各ＥＨＣ２７、その下流の各触媒コンバータ
１８は左右バンク独立に配置されている。この場合、各
バンク別々に排気ガスの浄化をしなければならないた
め、各バンク４気筒中の１気筒に先に述べた燃料カット
を適用する。そして、冷間始動時において、エンジン１
の始動と同時に各ＥＨＣ２７の電極３０にヒータ用の電
源３１を用いて所定の電力で通電し、自己発熱および、
排気ガスからの熱伝達により、各ＥＨＣ２７を急速に昇
温させる。

【００５２】このとき、各ＥＨＣ２７の触媒温度センサ
２６の検出信号により、エンジン１の始動後数秒で各Ｅ
ＨＣ２７の少なくとも一部分が活性化温度（例えば、約
３００℃以上）に達しているとＥＣＵ２０が判定すると
直ちに各バンクのインジェクタ２のうち、例えば点火時
期のクランク角が等間隔となるように第１気筒および第
６気筒の各インジェクタ２ｇ、２ｌへの通電を停止、す
なわち、第１気筒と第６気筒との燃料噴射を停止する。

【００５３】そして、各バンク４気筒中の１気筒から吸
入、排出された空気と、他の気筒から排出された空燃比
リッチの排気ガスが各エキゾーストパイプ１７内で混合
して、この混合気の空燃比は理論空燃比またはリーンと
なり、ＨＣおよびＣＯが十分浄化できるだけの酸素を含
んだ状態で各ＥＨＣ２７内に送り込まれる。エンジン１
の始動後数秒で活性化温度まで昇温したＥＨＣ２７内で
このＨＣ、ＣＯが酸化反応し、大量の反応熱を発生す
る。この反応熱により、ＥＨＣ２７を出た排気ガスはさ
らに高温となり、直後に配設された触媒コンバータ１８
を熱伝達により急速に加熱する。

【００５４】次に、排気温センサ２５の検出信号にもと
づき、Ｏ2 センサ２３が活性化して、空燃比フィードバ
ック制御によりＥＨＣ２７の上流側の空燃比を常に理論
空燃比近傍に制御可能であるとＥＣＵ２０が判定する
と、燃料カットを実行した気筒のインジェクタ２ｇ、２
ｌに対し、最初は失火が発生しない限度内における最小
の燃料噴射量となるような通電時間だけ通電し、この
後、所定時間毎に通電時間を増加していき、ある所定の
時間後に通常の燃料噴射と同等の通電時間に戻す。以上
のような燃料噴射の復帰制御により、燃料噴射停止状態
から正規噴射状態への復帰時における空燃比の急激な乱
れを起こさずに正規の空燃比フィードバック制御に移行
することが可能となる。

【００５５】上記のような一連の動作により、特に冷間
始動時のように、空燃比フィードバック制御が追従でき
ず空燃比がリッチ状態のとき、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ
の浄化に不可欠な酸素量と、触媒の活性化との両条件が
整い、触媒コンバータ１８による浄化効率が向上する。
特に、本発明の燃料噴射停止手段をヒータ付き触媒装置
と組み合わせることにより、低温始動時の排気ガス浄化
性能は格段に向上する。

【００５６】また、その他に、本発明に油圧制御による
バルブ駆動機構（ＶＶＴ）を併用すると、さらに、酸素
供給量が増加するのでより一層排気ガス浄化作用を促進
することができる。本発明に用いるＶＶＴの作動の一例
を図８、図９に示し、以下、これにしたがって説明す
る。なお、ＶＶＴの構成および作動原理の説明は、実開
昭６２−３１７４５号公報に示されているように公知の
ため省略する。

【００５７】図８は、燃料噴射を停止する気筒に上記Ｖ
ＶＴを用いたサイクル線図である。また、図９（ａ）〜
（ｄ）は図８中の（ａ）〜（ｄ）の各状態における吸・
排気弁１２、２８、ピストン２９の位置および空気の流
れの様子を表した図である。以下、図８、図９に従っ
て、クランクシャフト１回転中の各状態について説明す
る。

【００５８】まず、状態（ａ）において、クランク角が
上死点前（ＢＴＤＣ）α°ＣＡ（例えばα＝１５〜１
２）の位置で吸気弁１２を開くとインテークマニホール
ド１１から燃焼室１４に空気が流れ込む。その直後、状
態（ｂ）において上死点（ＴＤＣ）の位置で排気弁２８
を閉じる。次に、ピストン２９がＴＤＣから下死点（Ｂ
ＤＣ）までの下降中には上記（ｂ）の状態を保持し、気
筒容積分の空気を吸入し、状態（ｃ）においてＢＤＣで
排気弁３６を開く。ここで、吸気慣性を利用してより多
くの空気をエキゾーストマニホールド１６に導くため、
まだ吸気弁１２を開いたままとする。最後に状態（ｄ）
において、下死点後（ＡＢＤＣ）β°ＣＡ（例えばβ＝
５０〜５５）で吸気弁１２を閉じ、ピストン２９の上昇
により、気筒１３内の空気をエキゾーストマニホールド
１６に押し出し、その後状態（ａ）に戻る。

【００５９】以上の操作をクランクシャフト１回転毎に
行うことによって、通常のバルブ駆動で燃料噴射を停止
した場合に対し、２倍の空気量を触媒コンバータ１８に
供給することが可能である。

【００６０】本発明から、冷間始動時の判定をなくし
て、触媒コンバータとＯ2 センサとの活性化状態から燃
料カット、および、空燃比フィードバック制御を行うよ
うにしてもよい。他にも、特定気筒をあらかじめ決めて
おかずに、例えば、燃料カット開始条件が成立したとき
に、燃料噴射を行おうとしている気筒を所定気筒として
選ぶようにしてもよい。また、燃料カットを連続して行
わずに、燃料供給と燃料カットを少なくとも一回交代で
行うようにしてもよい。

【００６１】さらに、燃料カットを行う気筒は特定する
必要がなく、例えば、所定時間毎に燃料カットを行うよ
うにすればよい。これは、ある規則時間毎（例えば、一
定時間毎や、エンジン回転数に応じて設定されている時
間毎）に、そのとき燃料を供給しようとしているインジ
ェクタへの通電を停止することにより行うことができ
る。

【００６２】Ｏ2 センサと触媒コンバータとの活性化判
定は、エンジン始動時の冷却水温と経過時間によって予
測するようにしてもよい。さらに、Ｏ2 センサの活性化
判定は、その出力が暖気状態によって変化することか
ら、この出力から判定するようにしてもよい。

【００６３】

【発明の効果】冷間始動時に、排気ガス浄化装置（触媒
コンバータ）の活性化を検出し、触媒コンバータが活性
化するまでは冷間始動時の理論空燃比より濃い燃料噴射
を行い、その排気ガスを利用して触媒コンバータを温め
て、速やかに活性化させる。触媒コンバータの少なくと
も一部が活性化されると、少なくともいずれか一つの気
筒に燃料カットを行い、シリンダ内に吸入された空気を
そのまま排出することにより、他の気筒から排出された
排気ガスとの混合気の空燃比を理論空燃費、または、リ
ーンにする。この空気の割合の多い混合気を触媒コンバ
ータに供給することにより触媒コンバータの活性化して
いる部分でＨＣとＣＯとが酸化反応をおこす。そして、
このときの反応熱により、活性化している部分の周りを
活性化させて、活性化領域を広めていく。

【００６４】そして、酸素濃度センサ（Ｏ2 センサ）が
活性化して正常に作動するようになると、通常の空燃比
フィードバック制御を行うようにする。以上の作動を行
うことにより、冷間始動時に効率よく排気ガスを浄化す
ることができる。

【００６５】また、燃料供給を再開するときにその燃料
供給量を徐々に復帰させていくようにしてもよい。これ
により、空燃比フィードバック制御の追従性をよくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明を直列６気筒エンジンに用いたときの第
一実施例の構成図である。

【図３】本発明を直列６気筒エンジンに用いたときの第
一実施例の構成図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明を直列６気筒エンジン
に用いたときのＥＣＵにて行われる処理を表したフロー
チャートである。

【図５】本発明を直列６気筒エンジンに用いたときのＥ
ＣＵにて行われる処理を表したフローチャートである。

【図６】本発明に用いる燃料噴射量の算出方法を示した
フローチャートである。

【図７】本発明をＶ型８気筒エンジンに用いたときの第
２実施例の構成図である。

【図８】本発明に用いることのできるＶＶＴの作動を示
したサイクル線図である。

【図９】本発明に用いることのできるＶＶＴの作動説明
図である。

【符号の説明】

１エンジン２インジェクタ１８触媒コンバータ２０ＥＣＵ２３Ｏ2 センサ２４水温センサ２５排気温センサ２６触媒温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井武愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒を用いて排気ガスを浄化する排気ガ
ス浄化手段と、前記排気ガス浄化手段の活性化状態を検出する第１の活
性化状態検出手段と、前記第１の活性化状態検出手段の検出結果にもとづい
て、前記排気ガス浄化手段の少なくとも一部が活性化し
ているかを判定する第１の活性化判定手段と、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記酸素濃度検出手段の活性化状態を検出する第２の活
性化状態検出手段と、前記第２の活性化状態検出手段の検出結果にもとづい
て、前記酸素濃度検出手段が活性化しているかを判定す
る第２の活性化判定手段と、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射量の制御を行い、
少なくとも、前記内燃機関始動時から前記第２の活性化
判定手段により、前記酸素濃度検出手段が活性化してい
ると判定されるまでは空燃比がリッチとなるように前記
燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、前記第２の活性化判定手段により前記酸素濃度検出手段
が活性化していると判定されると、この酸素濃度検出手
段の出力にもとづいて、排気ガス中の空燃比を理論空燃
比近傍にフィードバック制御をする空燃比フィードバッ
ク制御手段と、前記第１の活性化判定手段により、前記排気ガス浄化手
段の少なくとも一部が活性化していると判定されてか
ら、前記第２の活性化判定手段によって、前記酸素濃度
検出手段が活性化していると判定されるまでの間、前記
内燃機関の少なくともいずれか一つの気筒への燃料噴射
量を理論空燃比より薄くなるように減量、または、燃料
供給を停止するように制御する第１の燃料噴射量調整手
段とを備えることを特徴とする多気筒内燃機関の排気ガ
ス浄化装置。
【請求項２】前記第２の活性化判定手段により前記酸
素濃度検出手段が活性化したと判定されると、前記第１
の燃料噴射量調整手段により調整されていた燃料噴射量
を前記内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量に徐々に
戻す第２の燃料噴射量調整手段を備えることを特徴とす
る請求項１記載の多気筒内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】前記第１の活性化状態検出手段は、前記
排気ガス浄化手段に取り付けられた前記排気ガス浄化手
段の温度を検出する触媒温度センサであることを特徴と
する請求項１または請求項２記載の多気筒内燃機関の排
気ガス浄化装置。
【請求項４】前記第２の活性化状態検出手段は、前記
酸素濃度検出手段の近くに取り付けられている排気温セ
ンサであることを特徴とする請求項１から請求項３まで
のいずれか１つに記載の多気筒内燃機関の排気ガス浄化
装置。