JPH0821229A

JPH0821229A - エンジンの２次空気供給装置

Info

Publication number: JPH0821229A
Application number: JP17320394A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Niwa; 靖丹羽; Masahiro Naito; 雅博内藤; Masami Nakao; 正美中尾
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】低外気温始動時等においてエンジン排気系の
触媒の溶損を防止しつつＨＣ，ＣＯの浄化率を向上させ
る。【構成】低外気温始動時にポートエアとプリスプリッ
トエアを交互に供給するよう２次空気供給を切り換える
ことにより、プリキャタでの酸化反応を間欠的なものと
して反応熱による触媒過熱を防止するとともに、メイン
キャタの全触媒が常時酸化触媒として機能するようにし
てＨＣ，ＣＯ浄化率を向上させる。また、空燃比フィー
ドバック条件が成立した時には２次空気の交互供給を禁
止することにより、空燃比フィードバックが影響を受け
ないようにする。また、低外気温始動時に単にポートエ
ア供給に代えてプリスプリットエアを供給するようにし
てもよく、あるいは、キャタ温が設定温度以上になった
ら順次下流側に２次空気供給位置を変更するようにして
もよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気系に複数の触媒装
置を備えたエンジンの２次空気供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気系の上流側にプリキャタを、下流側
にメインキャタを配置したエンジンにおいて、プリキャ
タより上流で例えば排気ポートに２次空気を供給するよ
う第１の２次空気供給通路を配置し、また、メインキャ
タのキャタベッド間に２次空気を供給するよう第２の２
次空気供給通路を配置して、低負荷のＨＣ，ＣＯ排出量
の多い運転領域では第１の２次空気供給通路から２次空
気（ポートエア）を供給し、高負荷のＮＯ_X排出量の多
い運転領域では第２の２次空気供給通路から２次空気
（スプリットエア）を供給することにより、複数の触媒
を酸化触媒あるいは還元触媒として使い分けてＨＣ，Ｃ
ＯおよびＮＯ_Xをそれぞれ効果的に低減できるようにし
たものが、例えば特開平３−１１７６１０号公報に記載
されているように従来から知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エンジン始動時は、始
動性確保のために燃料増量を行うことによってＨＣおよ
びＣＯの排出量が多くなる。そこで、始動時には燃料増
量とともに排気系に２次空気を供給し、未燃焼成分を燃
焼させてＨＣおよびＣＯを低減することが考えられる。
特に、外気温が氷点下の低外気温始動時には、燃料の気
化状態が悪いので、始動性並びに走行性を確保するため
に燃料増量率を高くしなければならず、そうすると、排
気中のＨＣ，ＣＯ排出量が著しく増大する。２次空気供
給はこのような低外気温始動時等のＨＣ，ＣＯ低減対策
として特に有効である。しかしながら、従来の２次空気
供給装置は始動時には例えば排気ポートに２次空気（ポ
ートエア）を供給するものであって、燃焼室から出たば
かりの高温排気ガスが未燃焼成分の反応熱によって異常
高温となり、プリキャタが過熱し溶損するといった問題
が生ずる。また、従来の装置でも、始動時に下流側触媒
に２次空気（スプリットエア）を供給するようすれば、
下流側では排気ガスの温度がある程度下がっているた
め、触媒の溶損を招く程の異常高温となることは避ける
ことができるが、そのように下流側に２次空気を供給し
たのでは、酸化触媒として機能する触媒の容量が小さく
なるため、ＨＣ，ＣＯの浄化率を十分に高めることがで
きない。

【０００４】本発明はこのような問題点を解決するため
のものであって、排気系の触媒の過熱を招くことなくＨ
Ｃ，ＣＯの浄化率を向上させることのできる２次空気供
給装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
エンジンの２次空気供給装置は、排気系に上流側および
下流側の複数の触媒装置を備えたエンジンの２次空気供
給装置であって、全部の触媒装置に対し上流側となる位
置で排気系に２次空気を供給する第１の２次空気供給手
段と、触媒装置間で排気系に２次空気を供給する第２の
２次空気供給手段と、触媒温度に関連するパラメータを
検出する検出手段と、該検出手段により検出されたパラ
メータにより触媒温度状態を判定する判定手段と、該判
定手段により触媒温度状態が所定の高温状態であると判
定された時に前記第１の２次空気供給手段による２次空
気供給と前記第２の２次空気供給手段による２次空気供
給を交互に行うようこれら２次空気供給手段を制御する
制御手段を設けたことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に係るエンジンの２次空気
供給装置は、請求項１に係る上記構成において、当該エ
ンジンが、排気系のいずれかの２次空気供給手段の供給
位置下流に排気ガス中の酸素濃度によって燃焼室内の混
合気の空燃比を検出する空燃比センサを備えるととも
に、所定の空燃比フィードバック開始条件が成立した時
に前記空燃比センサの出力に基づいて燃焼室内に供給さ
れる混合気の空燃比を目標空燃比に収束させる空燃比フ
ィードバック制御手段を備え、前記制御手段が、前記空
燃比フィードバック開始条件が成立した時には前記第１
の２次空気供給手段による２次空気供給と前記第２の２
次空気供給手段による２次空気の交互の供給を禁止する
ようにものである。

【０００７】また、請求項３に係るエンジンの２次空気
供給装置は、請求項１に係る上記構成において、触媒装
置が少なくとも三つであり、前記第２の２次空気供給手
段が、複数で、それぞれが異なる触媒装置間位置に２次
空気を供給するものであり、前記制御手段が、前記第１
の２次空気供給手段による２次空気供給と、前記複数の
第２の２次空気供給手段の内の最下流の２次空気供給手
段を除く少なくとも一つの２次空気供給手段による２次
空気供給とを、交互に行わせるようにしたものである。

【０００８】また、請求項４に係るエンジンの２次空気
供給装置は、排気系に上流側と下流側の複数の触媒装置
を備えたエンジンの２次空気供給装置であって、前記触
媒装置に対し異なる位置関係で排気系に２次空気を供給
する複数の２次空気供給手段と、触媒温度に関連するパ
ラメータを検出する検出手段と、該検出手段により検出
されたパラメータにより触媒温度状態を判定する判定手
段と、該判定手段により判定された触媒温度状態に応じ
て２次空気供給位置を変更するよう前記複数の２次空気
供給手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】また、請求項５に係るエンジンの２次空気
供給装置は、請求項４に係る上記構成において、前記制
御手段が、前記判定手段により判定された触媒温度状態
が高温側である時には２次空気供給位置が下流側となる
よう制御するようにしたものである。

【００１０】また、請求項６に係るエンジンの２次空気
供給装置は、請求項４に係る上記構成において、触媒装
置が少なくとも三つで、前記２次空気供給手段が少なく
とも三つで、前記制御手段が、前記判定手段により判定
された触媒温度状態が所定の高温状態である時には、供
給位置が触媒装置間に位置する２次空気供給手段により
２次空気供給を行うよう制御するようにしたものであ
る。

【００１１】また、請求項７に係るエンジンの２次空気
供給装置は、排気系に上流側と下流側の複数の触媒装置
を備えたエンジンの２次空気供給装置であって、前記触
媒装置に対し異なる位置関係で排気系に２次空気を供給
する複数の２次空気供給手段と、触媒温度に関連するパ
ラメータを検出する検出手段と、該検出手段により検出
されたパラメータにより触媒温度状態を判定する判定手
段と、該判定手段により判定された触媒温度状態に応じ
て、上流側から順に、２次空気供給位置直下流の触媒装
置の触媒温度状態が所定の高温状態に達した時には、２
次空気の供給位置を下流側へ変更するよう前記複数の２
次空気供給手段を制御する制御手段を設けたことを特徴
とする。

【００１２】本発明は、所定運転領域で燃料供給量を増
量する燃料増量手段を備えたエンジンに適用でき、その
場合には、請求項８に記載のように、前記検出手段を、
前記燃料増量手段による燃料の増量状態に関連するパラ
メータを検出するものとし、前記判定手段を、検出され
た前記燃料の増量状態に関連するパラメータにより触媒
温度状態を判定するものとすることができる。

【００１３】また、本発明は、所定の低外気温状態での
始動時に燃料供給量を所定量増量する燃料増量手段を備
えたエンジンに適用でき、その場合には、請求項９に記
載のように、前記検出手段を、前記燃料増量手段による
燃料の増量状態に関連するパラメータとしての冷却水温
を検出するものとし、前記判定手段を、冷却水温の検出
値により触媒温度状態を判定するものとすることができ
る。

【００１４】また、本発明は、始動時に燃料供給量を所
定量増量する燃料増量手段を備えたエンジンに適用する
場合に、請求項１０に記載のように、前記検出手段を、
前記燃料増量手段による燃料の増量状態に関連するパラ
メータを検出するとし、前記判定手段を、検出された前
記燃料の増量状態に関連するパラメータにより触媒温度
状態を判定するものとすることができる。

【００１５】また、本発明は、所定の低外気温状態での
始動時に燃料供給量を所定量増量する燃料増量手段を備
えたエンジンに適用する場合に、前記検出手段を、前記
燃料増量手段による燃料の増量状態に関連するパラメー
タを検出するものとし、前記判定手段を、検出された前
記燃料の増量状態に関連するパラメータにより触媒温度
状態を判定するものとすることができる。

【００１６】

【作用】本発明の請求項１に係る構成によれば、触媒温
度に関連するパラメータが検出され、検出されたパラメ
ータにより触媒温度状態が判定されて、触媒温度状態が
所定の高温状態であると判定された時に、排気系に、複
数の触媒装置の全部に対し上流側となる位置と触媒装置
間とで交互に２次空気が供給される。そのため、上流側
での酸化反応は間欠的となり、反応熱による触媒の過熱
が防止され、かつ、ＨＣ，ＣＯ浄化率が向上する。

【００１７】また、請求項２に係る構成によれば、空燃
比フィードバック開始条件が成立した時には前記第１の
２次空気供給手段による２次空気供給と前記第２の２次
空気供給手段による２次空気の交互の供給が禁止され
る。そのため、２次空気供給位置の下流に空燃比センサ
がある場合に、空燃比フィードバックが２次空気により
影響を受けるのが防止される。

【００１８】また、請求項３に係る構成によれば、触媒
装置が少なくとも三つで、触媒装置間に２次空気を供給
する２次空気供給手段が複数で、それぞれが異なる位置
に２次空気を供給するものである場合に、２次空気の交
互供給は、全触媒の上流側と最下流を除く少なくとも一
つの触媒装置間位置とで行われる。そして、上流側での
酸化反応が間欠的となって触媒の過熱が防止され、ま
た、全触媒において間欠的に酸化反応が生じ、また、常
時少なくとも最下流の触媒装置で酸化反応が生ずること
によってＨＣ，ＣＯ浄化率が向上する。

【００１９】また、請求項４に係る構成によれば、触媒
温度に関連するパラメータが検出され、検出されたパラ
メータにより触媒温度状態が判定されて、判定された触
媒温度状態に応じて、触媒温度が異常高温となる状態で
は下流側で酸化反応を生じさせて触媒の過熱を防止する
よう、また、触媒温度が適温となる状態では触媒容量を
大きくしてＨＣ，ＣＯ浄化率を向上させるよう、２次空
気供給位置が変更される。例えば、請求項５に係る構成
の場合、触媒温度状態が高温側である時には供給位置が
下流側に変更される。また、請求項６に係る構成の場
合、触媒温度状態が高温側である時には、少なくとも三
つある触媒装置の触媒装置間位置に２次空気が供給され
るよう制御される。

【００２０】また、請求項７に係る構成によれば、触媒
装置の触媒温度に関連するパラメータが検出され、検出
されたパラメータにより触媒温度状態が判定され、上流
側から順に、２次空気供給位置直下流の触媒装置の触媒
温度状態が所定の高温状態に達した時には２次空気の供
給位置が下流側へ変更される。それにより、過熱しやす
い上流側の触媒から順に酸化反応を中止して触媒過熱を
防止することができ、また、酸化反応に寄与する触媒容
量を最大限維持するようにできる。

【００２１】また、請求項８に係る構成によれば、燃料
の増量状態に関連するパラメータが検出され、それによ
って触媒温度状態が判定される。燃料増量率が高いと、
２次空気との反応による熱の発生量が大きくなり、触媒
温度が高くなる。したがって、燃料の増量状態によって
触媒温度状態が判定できる。

【００２２】また、請求項９に係る構成によれば、所定
の低外気温状態での始動時に燃料供給量が所定量増量さ
れる場合に、冷却水温が検出され、その冷却水温の検出
値によって触媒温度状態が判定される。始動時の冷却水
温は外気温に関連した値を示すことから、冷却水温によ
って低外気温始動時が検出でき、したがって、燃料増量
により触媒温度が高温となる状態が判定できる。

【００２３】また、請求項１０に係る構成によれば、始
動時に燃料供給量が所定量増量される場合に、その燃料
の増量状態に関連するパラメータが検出され、それによ
り、触媒温度状態が判定される。

【００２４】また、請求項１１に係る構成によれば、所
定の低外気温状態での始動時に燃料供給量が所定量増量
される場合に、燃料の増量状態に関連するパラメータが
検出され、それにより、触媒温度状態が判定される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２６】実施例１．図１は本発明の実施例１の全体
図である。図１において、１はロータリーピストンエン
ジンのエンジン本体であって、トロコイド状内周面を有
するロータハウジング２とその両側を覆う一対のサイド
ハウジング３（手前側のサイドハウジングは図示されて
いない。）とからなるケーシング内を、エキセントリッ
クシャフト４に偏心支持された略三角形状のロータ５が
上記ロータハウジング２のトロコイド状内周面に摺接し
つつ遊星回転するよう構成されている。ケーシング内に
はロータ５の周面側に三つの作動室６Ａ、６Ｂ，６Ｃが
形成され、ロータ５が図１において右回りに回転する
と、三つの作動室６Ａ，６Ｂ，６Ｃの容積が変化し、そ
れぞれの作動室６Ａ，６Ｂ，６Ｃについて吸入，圧縮，
膨張および排気の各行程が行われて、エキセントリック
シャフト５に駆動力が取り出される。

【００２７】ロータハウジング２には、圧縮上死点位置
の前後にロータ５の回転方向に並ぶ２本の点火プラグ７
Ａ，７Ｂが配設され、排気行程位置に排気ポート８が設
けられている。また、サイドハウジング３には吸気行程
位置に主吸気ポート９Ａおよび副吸気ポート９Ｂがこの
順でロータ５の回転方向に並んで設けられている。そし
て、主吸気ポート９Ａの上流には主吸気通路１０Ａが接
続され、副吸気ポート９Ｂの上流には副吸気通路１０Ｂ
が接続され、副吸気通路１０Ｂに開閉弁１１が設置され
ている。また、主吸気通路１０Ａと副吸気通路１０Ｂは
上流側で合流し、その上流に燃料噴射弁１２が設置さ
れ、更に上流で吸気通路１０Ｃに接続されている。そし
て、この上流側吸気通路１０Ｃには上流側から順に、エ
アクリーナ１３，スロットル弁１４および圧力センサ１
５が配設されている。

【００２８】ロータハウジング２内には排気ポート８に
連通するポート室１６が設けられ、該ポート室１６の外
側に排気通路１７が接続されている。そして、その排気
通路１７には、上流側から順に、第１のＯ₂センサ１
８，プリキャタ（触媒装置）１９，第２のＯ₂センサ２
０，メインキャタ（触媒装置）２１，第３のＯ₂センサ
２２，消音器２３が配設されている。メインキャタ２１
は、分割構造で、上流側から順にそれぞれが三元触媒か
らなる第１の触媒装置部分２１Ａ，第２の触媒装置部分
２１Ｂおよび第３の触媒装置部分２１Ｃを構成してい
る。

【００２９】この実施例において、上流側吸気通路１０
Ｃにおけるエアクリーナ１３とスロットル弁１５との間
には２次空気供給のための空気供給通路２４の上流側端
部が接続されている。そして、空気供給通路２４は、途
中にエンジン本体１によって駆動されるエアポンプ２５
が配され、下流側端部が切換弁ユニット２６の入口部２
６ａに接続されている。また、切換弁ユニット２６の出
口部２６ｂは、エンジン本体１における排気ポート８下
流のポート室１６に連通するポートエア通路２７と、メ
インキャタ２１の第２の触媒部分２１Ｂと第３の触媒部
分２１Ｃとの間に連通するスプリットエア通路２８と、
プリキャタ１９とメインキャタ２１との間で第２のＯ₂
センサ２０の上流に連通するプリスプリットエア通路２
９とに接続されている。そして、ポートエア通路２７へ
の接続位置には負圧アクチュエータ式開閉弁３０が、ま
た、スプリットエア通路２８への接続位置およびプリス
プリットエア通路２９への接続位置には第１および第２
の電磁ソレノイド式開閉弁３１，３２が設置されてい
る。また、切換弁ユニット２６には、ポートエア通路２
７への接続位置から分岐して他の二つのエア通路２８，
２９への接続位置に連通する連通部２６ｃが設けられ、
この連通部２６ｃに第３の電磁ソレノイド式開閉弁３３
が設置されている。

【００３０】上記負圧アクチュエータ式開閉弁３０を開
弁すると、空気供給通路２４がポートエア通路２８と連
通し、また、このとき、空気供給通路２４は、ポートエ
ア通路２８への接続位置を介して他の二つのエア通路２
８，２９への接続位置にも連通するが、上記連通部２６
ｃへの連通は遮断された状態となる。また、上記負圧ア
クチュエータ式開閉弁３０が閉弁すると、空気供給通路
２４はポートエア通路２８への連通が遮断されるととも
に、ポートエア通路２８への接続位置を介する他の接続
位置への連通が遮断され、上記連通部２６ｃへ連通した
状態となる。そして、この状態で第３の電磁ソレノイド
式開閉弁３３が開弁すると、空気供給通路２４は連通部
２６ｃを介してスプリットエア通路２８およびプリスプ
リットエア通路２９への接続位置に連通し、第１の電磁
ソレノイド式開閉弁３１を開弁するとスプリットエア通
路２８に連通し、第２の電磁ソレノイド式開閉弁３２を
開弁するとプリスプリットエア通路２９に連通する。

【００３１】上記負圧アクチュエータ式開閉弁３０のア
クチュエータ室３０ａは負圧通路３４を介してブースト
タンク３５に接続され、ブーストタンク３５は上流側吸
気通路１０ｃにおけるスロットル弁１４の下流側に設け
られたブースト取出口３６に接続されている。そして、
上記負圧通路３４には、ブーストタンク３５から負圧を
導入する位置と大気開放位置とに切り換え可能な三方ソ
レノイド弁３７が設置されている。また、ポートエア通
路２７，スプリットエア通路２８およびプリスプリット
エア通路２９には、それぞれチェック弁３８，３９，４
０が設置されている。

【００３２】図１において、４１はマイクロコンピュー
タにより構成されたエンジンコントロールユニットであ
る。エンジンコントロールユニット４１には、圧力セン
サ１４からのインマニブースト圧信号、第１，第２およ
び第３のＯ₂センサ１８，２０，２２からの空燃比信
号、その他、図示しない各種センサからのエンジン回転
信号，水温信号，大気圧，外気温等各種信号が入力され
る。エンジンコントロールユニット４１は、上記各種信
号に基づいて燃料噴射弁１１に噴射信号を出力する。ま
た、エンジンコントロールユニット４１によって上記切
換弁ユニット２６の三方ソレノイド弁３７と第１，第２
および第３の電磁ソレノイド式開閉弁３１，３２，３３
に制御信号が出力され、２次空気供給の制御が行われ
る。

【００３３】この実施例において、２次空気供給は、基
本的には、空燃比フィードバック制御領域において、エ
ンジン負荷が大きい程、供給位置が排気下流側となるよ
うよう切換制御するもので、その切換制御を上記切換弁
ユニット２６によって行う。そして、空燃比フィードバ
ックを行わない軽負荷領域ではポートエアを供給し、フ
ィードバック条件が成立する中負荷領域ではプリスプリ
ットエアを供給し、所定高負荷領域ではスプリットエア
を供給する。このように負荷に応じて２次空気供給位置
を変えることで、複数の触媒を酸化触媒あるいは還元触
媒として使い分け、ＨＣ，ＣＯおよびＮＯ_Xをそれぞれ
効果的に低減するようにできる。

【００３４】また、それとは別に、外気温が氷点下であ
るような低外気温始動時には、ポートエア供給に代えて
プリスプリットエア供給を行う。低外気温始動時か否か
はエンジン冷却水温が例えば０゜Ｃ以下かどうかによっ
て判定する。このように低外気温始動時にはプリスプリ
ットエア供給に切り換えることにより、燃料増量により
触媒温度が上昇する状態でプリキャタ１９の酸化反応を
抑えて触媒過熱を防止することができ、また、メインキ
ャタ２１の全触媒を酸化触媒として機能させてＨＣ，Ｃ
Ｏ排出量を低減することができる。

【００３５】図２は実施例１における負荷に応じた２次
空気供給制御のフローチャートである。このフローチャ
ートは、Ｓ１０１〜Ｓ１０７のステップからなり、スタ
ートすると、Ｓ１０１で空燃比フィードバック領域かど
うかを見る。そして、フィードバック領域であれば、Ｓ
１０２で所定の高負荷領域かどうかを見て、所定の高負
荷領域であれば、Ｓ１０３でスプリットエアを供給す
る。また、高負荷領域以外のときは、Ｓ１０４でプリス
プリットエアを供給する。

【００３６】Ｓ１０１の判定で、フィードバック領域で
ないときは、Ｓ１０５で所定のポートエア供給領域かを
どうかを判定し、ポートエア供給領域であれば、Ｓ１０
６でポートエアを供給する。また、ポートエア供給領域
でなければ、Ｓ１０７でエアポンプ駆動を停止する。

【００３７】また、図３は実施例１における低外気温始
動時の２次空気供給制御のフローチャートである。スタ
ートすると、ステップＳ２０１でエンジン冷却水温が例
えば０゜Ｃ以下という所定の低水温域かどうかを見て、
低水温域でなければ、そのままリターンし、低水温域で
あれば、Ｓ２０２でプリスプリットエア供給に切り換え
る。

【００３８】実施例２．実施例２は、低外気温始動時に
ポートエアとプリスプリットエアを交互に供給するもの
である。システムの全体構成は図１に示す実施例１のも
のと同様であり、負荷に応じた２次空気供給の基本制御
は図２にフローチャートを示す実施例１のものと同様で
ある。この実施例２では、低外気温始動時にはポートエ
アとプリスプリットエアを交互に供給するよう２次空気
供給を切り換え、また、空燃比フィードバック条件が成
立した時にはその交互の供給を禁止する。このように低
外気温始動時にポートエアとプリスプリットエアを交互
に供給するよう２次空気供給を切り換えることにより、
プリキャタでの酸化反応を間欠的なものとし、反応熱に
よる触媒過熱を防止することができるとともに、低外気
温始動時にはメインキャタの全触媒を常時酸化触媒とし
て機能させてＨＣ，ＣＯ浄化率が向上させることができ
る。また、空燃比フィードバック時には２次空気供給の
交互供給を禁止することにより、空燃比フィードバック
が影響を受けないようにすることができる。

【００３９】図４はこの実施例の低外気温始動時の触媒
温度変化の一例を示すタイムチャートである。横軸は始
動からの時間経過、縦軸は触媒温度を表している。この
タイムチャートは、低外気温始動時にプリスプリットエ
アとポートエアを５秒毎に切り換えるようにした場合で
あって、この場合、触媒温度は実線（プリキャタセル
温）および破線（メインキャタ温）のように変化し、キ
ャタ限界温を越えない。一点鎖線は、比較例であって、
低外気温始動時にポートエア供給に固定した場合の触媒
温度（プリキャタセル温度）である。この場合は始動後
短時間の内にキャタ限界温を越えてしまう。

【００４０】図５はこの実施例の低外気温始動時のプリ
スプリットエアとポートエアの交互供給のための切換制
御を実行するフローチャートである。このフローチャー
トはＳ３０１〜Ｓ３１１のステップからなり、スタート
すると、Ｓ３０１で、例えば水温が０゜Ｃ以下といった
低水温域かどうかによって低外気温始動時か否かを判定
する。そして。所定の低水温域でなければそのままリタ
ーンし、所定の低水温域であれば、Ｓ３０２でタイマー
を初期値（ｔ＝０）に設定し、Ｓ３０３に進む。

【００４１】Ｓ３０３では、水温が例えば５０゜Ｃに達
していなくて空燃比フィードバック条件が成立しない状
態かどうかを判定する。そして、水温が例えば５０゜Ｃ
以上で空燃比フィードバック条件が成立するというとき
は、交互供給禁止ということで、そのままリターンす
る。また、フィードバック条件が成立しないときは、Ｓ
３０４へ進んでプリスプリットエア供給を行い、Ｓ３０
５でタイマー値ｔが所定値Ａ（例えば５秒）に達したか
どうかを見て、タイマー値ｔが所定値Ａに達していなけ
ればＳ３０６でカウントアップし、Ｓ３０３〜Ｓ３０５
を繰り返す。

【００４２】Ｓ３０５でタイマー値ｔが所定値Ａ以上に
なれば、まず、Ｓ３０７でタイマー値ｔを所定値Ａだけ
減算し、次いで、Ｓ３０８で、依然として水温が例えば
５０゜Ｃに達せずフィードバック条件が成立しない状態
であるかどうかを見て、フィードバック条件が成立して
いれば、交互供給を禁止するということで、そのままリ
ターンする。また、フィードバック条件が成立しない状
態であれば、Ｓ３０９でポートエア供給に切り換え、Ｓ
３１０でタイマー値ｔが所定値Ａに達したかどうかを見
て、タイマー値ｔが所定値Ａに達していなければＳ３１
１でカウントアップし、Ｓ３０８〜Ｓ３１０を繰り返
す。そして、タイマー値ｔが所定値Ａ以上になれば、リ
ターンし、Ｓ３０１〜Ｓ３１１のルーチンを繰り返す。

【００４３】実施例３．実施例３は、低外気温始動時に
各キャタベッド温をモニターし、設定温度をオーバーし
たら順次下流側に２次空気供給位置を変更するものであ
る。この場合もシステムの全体構成は図１に示す実施例
１のものと同様であり、負荷に応じた２次空気供給の基
本制御は図２にフローチャートを示す実施例１のものと
同様である。

【００４４】この実施例３では、低外気温始動時にはま
ずポートエアを供給し、プリキャタのキャタベッド温が
設定値以上となったらプリスプリットエア供給に切り換
え、メインキャタの第１の触媒装置部分（図１の２１
Ａ）のキャタベッド温が所定温度以上になったらスプリ
ットエア供給に切り換える。このように低外気温始動時
に触媒温度に応じて２次空気供給位置を下流側に変更す
ることにより、ＨＣ，ＣＯ浄化のため酸化触媒として機
能させる触媒の容量を最大限に維持しつつ触媒過熱を防
止するようにできる。

【００４５】図６はこの実施例の低外気温始動時の２次
空気供給位置の変更を実行するフローチャートである。
このフローチャートはＳ４０１〜Ｓ４０８のステップか
らなり、スタートすると、Ｓ４０１で、例えば水温が０
゜Ｃ以下といった低水温域かどうかによって低外気温始
動時か否かを判定し、所定の低水温域でなければそのま
まリターンし、所定の低水温域であれば、Ｓ４０２でプ
リキャタ温（キャタベッド温）が所定温度Ｂに達してい
ないかどうかを見る。そして、プリキャタ温が所定値Ｂ
より低温であれば、Ｓ４０３でポートエアを供給する。

【００４６】また、Ｓ４０２でプリキャタ温が所定温度
Ｂ以上であれば、Ｓ４０４でメインキャタの第１の触媒
装置部分の温度（メインキャタＮｏ.１温）が所定温度
Ｂに達していないかどうかを見る。そして、所定温度Ｂ
に達していなければ、Ｓ４０５でプリスプリットエアを
供給する。

【００４７】また、Ｓ４０４でメインキャタＮｏ.１温
が所定温度Ｂ以上であれば、Ｓ４０６でメインキャタの
第３の触媒装置部分の温度（メインキャタＮｏ.３温）
が所定温度Ｂに達していないかどうかを見る。そして、
所定温度Ｂに達していなければ、Ｓ４０７でスプリット
エアを供給する。

【００４８】また、Ｓ４０６でメインキャタＮｏ.１温
が所定温度Ｂ以上であれば、Ｓ４０８でエアポンプの駆
動を停止して２次エアの供給を中止する。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、排気系の触媒の過熱を招くことなくＨＣ，ＣＯの浄
化率を向上させることができる。

【００５０】そして、請求項１に係る構成によれば、触
媒温度に関連するパラメータを検出し、触媒温度状態が
所定の高温状態であると判定した時に全触媒装置の上流
側と触媒装置間とに交互に２次空気を供給することによ
り、触媒の過熱を防止しつつＨＣ，ＣＯ浄化率を向上さ
せるようにできる。つまり、触媒が高温状態になった
際、単に２次空気の供給を停止したのではＨＣ，ＣＯの
浄化率が悪化するが、本件では２次空気の供給位置を切
り換えて下流側の触媒装置前に２次空気を供給すること
により、下流側の触媒装置でＨＣ，ＣＯの浄化率を確保
できる。また、その際、交互に行うことにより、上流側
の触媒装置に対して２次空気の供給と非供給とが交互す
るので、供給時に浄化率の高い上流側の触媒装置での浄
化率を確保できるとともに、非供給時に上流側の触媒装
置が反応しないことによって温度が低下し、上流側の触
媒装置の過熱を防止できる。

【００５１】また、請求項２に係る構成によれば、空燃
比フィードバック開始条件が成立した時に交互供給を禁
止することにより、２次空気供給位置下流に空燃比セン
サがある場合に２次空気の交互供給が空燃比フィードバ
ック制御へ悪影響を及ぼすのを防止するようにできる。

【００５２】また、請求項３に係る構成によれば、上流
側触媒での酸化反応を間欠的として触媒の過熱を防止
し、また、全触媒において間欠的に酸化反応を生じさ
せ、常時少なくとも最下流の触媒装置で酸化反応が生ず
ることによって、ＨＣ，ＣＯ浄化率を向上させることが
できる。

【００５３】また、請求項４に係る構成によれば、触媒
温度が異常高温となる状態では下流側で酸化反応を生じ
させて触媒の過熱を防止するようにでき、また、触媒温
度が適温となる状態では触媒容量を大きくしてＨＣ，Ｃ
Ｏ浄化率を向上させるようにできる。

【００５４】また、請求項５に係る構成によれば、触媒
温度状態が高温側である時には供給位置が下流側に変更
することにより、触媒の過熱を防止しつつＨＣ，ＣＯ浄
化率を向上させるようにできる。

【００５５】また、請求項６に係る構成の場合、触媒温
度状態が高温側である時には、少なくとも三つある触媒
装置の触媒装置間位置に２次空気を供給するよう制御す
ることにより、触媒の過熱を防止しつつＨＣ，ＣＯ浄化
率を向上させるようにできる。

【００５６】また、請求項７に係る構成によれば、上流
側から順に、２次空気供給位置直下流の触媒装置の触媒
温度状態が所定の高温状態に達した時には２次空気の供
給位置を下流側へ変更することにより、過熱しやすい上
流側の触媒から順に酸化反応を中止して触媒過熱を防止
することができ、また、酸化反応に寄与する触媒容量を
最大限維持するようにできる。

【００５７】また、請求項８に係る構成によれば、燃料
の増量状態に関連するパラメータを検出することによっ
て触媒温度状態を判定するようにできる。

【００５８】また、請求項９に係る構成によれば、冷却
水温によって低外気温始動時を検出し触媒温度が高温と
なる状態を判定するようにできる。

【００５９】また、請求項１０に係る構成によれば、始
動時の燃料の増量状態に関連するパラメータを検出する
ことによって触媒温度状態を判定するようにできる。

【００６０】また、請求項１１に係る構成によれば、低
外気温状態での始動時の燃料増量状態に関連するパラメ
ータを検出することにより触媒温度状態を判定するよう
にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の全体図

【図２】本発明の実施例１における負荷に応じた２次空
気供給制御のフローチャート

【図３】本発明の実施例１における低外気温始動時の２
次空気供給制御のフローチャート

【図４】本発明の実施例２の低外気温始動時の触媒温度
変化を示すタイムチャート

【図５】本発明の実施例２における低外気温始動時の２
次空気供給制御のフローチャート

【図６】本発明の実施例３における低外気温始動時の２
次空気供給制御のフローチャート

【符号の説明】

１エンジン本体１７排気通路１９プリキャタ２１メインキャタ２４空気供給通路２５エアポンプ２６切換弁ユニット２７ポートエア通路２８スプリットエア通路２９プリスプリットエア通路４１エンジンコントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系に上流側および下流側の複数の触
媒装置を備えたエンジンの２次空気供給装置であって、
触媒装置の上流側となる位置で排気系に２次空気を供給
する第１の２次空気供給手段と、前記第１の２次空気供
給手段により２次空気が供給される触媒装置よりも下流
側に位置する触媒装置の上流側となる位置で排気系に２
次空気を供給する第２の２次空気供給手段と、触媒温度
に関連するパラメータを検出する検出手段と、該検出手
段により検出されたパラメータにより触媒温度状態を判
定する判定手段と、該判定手段により触媒温度状態が所
定の高温状態であると判定された時に前記第１の２次空
気供給手段による２次空気供給と前記第２の２次空気供
給手段による２次空気供給を交互に行うようこれら２次
空気供給手段を制御する制御手段を設けたことを特徴と
するエンジンの２次空気供給装置。
【請求項２】前記制御手段が、触媒温度状態が所定の
高温状態であると判定された時に前記第１の２次空気供
給手段による２次空気供給と前記第２の２次空気供給手
段による２次空気供給を所定時間毎に交互に行うようこ
れら２次空気供給手段を制御するものである請求項１記
載のエンジンの２次空気供給装置。
【請求項３】当該エンジンが、排気系のいずれかの２
次空気供給手段の供給位置下流に排気ガス中の酸素濃度
によって燃焼室内の混合気の空燃比を検出する空燃比セ
ンサを備えるとともに、所定の空燃比フィードバック開
始条件が成立した時に前記空燃比センサの出力に基づい
て燃焼室内に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に
収束させる空燃比フィードバック制御手段を備え、前記
制御手段が、前記空燃比フィードバック開始条件が成立
した時には前記第１の２次空気供給手段による２次空気
供給と前記第２の２次空気供給手段による２次空気の交
互の供給を禁止するものである請求項１または２記載の
エンジンの２次空気供給装置。
【請求項４】触媒装置が少なくとも三つであり、前記
第２の２次空気供給手段が、複数で、それぞれが異なる
触媒装置間位置に２次空気を供給するものであり、前記
制御手段が、前記第１の２次空気供給手段による２次空
気供給と、前記複数の第２の２次空気供給手段の内の最
下流の２次空気供給手段を除く少なくとも一つの２次空
気供給手段による２次空気供給とを、交互に行わせるも
のである請求項１または２記載のエンジンの２次空気供
給装置。
【請求項５】排気系に上流側と下流側の複数の触媒装
置を備えたエンジンの２次空気供給装置であって、前記
触媒装置に対し異なる位置関係で排気系に２次空気を供
給する複数の２次空気供給手段と、触媒温度に関連する
パラメータを検出する検出手段と、該検出手段により検
出されたパラメータにより触媒温度状態を判定する判定
手段と、該判定手段により判定された触媒温度状態に応
じて２次空気供給位置を変更するよう前記複数の２次空
気供給手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
るエンジンの２次空気供給装置。
【請求項６】前記制御手段が、前記判定手段により判
定された触媒温度状態が高温側である時には２次空気供
給位置が下流側となるよう制御するものである請求項５
記載のエンジンの２次空気供給装置。
【請求項７】触媒装置が少なくとも三つで、前記２次
空気供給手段が、少なくとも三つで、前記制御手段が、
前記判定手段により判定された触媒温度状態が所定の高
温状態である時には供給位置が触媒装置間に位置する２
次空気供給手段により２次空気供給を行うよう制御する
ものである請求項５記載のエンジンの２次空気供給装
置。
【請求項８】排気系に上流側と下流側の複数の触媒装
置を備えたエンジンの２次空気供給装置であって、前記
触媒装置に対し異なる位置関係で排気系に２次空気を供
給する複数の２次空気供給手段と、触媒温度に関連する
パラメータを検出する検出手段と、該検出手段により検
出されたパラメータにより触媒温度状態を判定する判定
手段と、該判定手段により判定された触媒温度状態に応
じて、上流側から順に、２次空気供給位置直下流の触媒
装置の触媒温度状態が所定の高温状態に達した時には、
２次空気の供給位置を順次下流側へ変更するよう前記複
数の２次空気供給手段を制御する制御手段を設けたこと
を特徴とするエンジンの２次空気供給装置。
【請求項９】当該エンジンが、所定運転領域で燃料供
給量を増量する燃料増量手段を備え、前記検出手段が、
前記燃料増量手段による燃料の増量状態に関連するパラ
メータを検出するものであり、前記判定手段が、検出さ
れた前記燃料の増量状態に関連するパラメータにより触
媒温度状態を判定するものである請求項１，２，３，
４，５，６，７または８記載のエンジンの２次空気供給
装置。
【請求項１０】前記燃料増量手段が、所定の低外気温
状態での始動時に燃料供給量を所定量増量するものであ
り、前記検出手段が、前記パラメータとしての冷却水温
を検出するものであり、前記判定手段が、冷却水温の検
出値により触媒温度状態を判定するものである請求項９
記載のエンジンの２次空気供給装置。
【請求項１１】当該エンジンが、始動時に燃料供給量
を所定量増量する燃料増量手段を備え、前記検出手段
が、前記燃料増量手段による燃料の増量状態に関連する
パラメータを検出するものであり、前記判定手段が、検
出された前記燃料の増量状態に関連するパラメータによ
り触媒温度状態を判定するものである請求項１，２，
３，４，５，６，７または８記載のエンジンの２次空気
供給装置。
【請求項１２】当該エンジンが、所定の低外気温状態
での始動時に燃料供給量を所定量増量する燃料増量手段
を備え、前記検出手段が、前記燃料増量手段による燃料
の増量状態に関連するパラメータを検出するものであ
り、前記判定手段が、検出された前記燃料の増量状態に
関連するパラメータにより触媒温度状態を判定するもの
である請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載
のエンジンの２次空気供給装置。