JPH09125943A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒の電気ヒータの経年変化や製品バラツキ
を考慮して触媒を過不足なく加熱する内燃機関の排気浄
化装置を提供する。 【解決手段】 機関１の排気管内に配置された触媒４、
触媒４を強制加熱する電気ヒータ、電気ヒータに電力供
給する電源、触媒４の温度の推定手段、推定された触媒
温度と予め定めた目標温度とを比較しこれらの温度差を
求める比較演算手段、その温度差に基づき機関１の運転
状態を制御する運転状態制御手段、を備えて構成する。
推定手段は電気ヒータの電圧と電流を検出し抵抗または
電力を算出して触媒４の温度を推定する。運転状態制御
手段は機関１の吸気量および点火時期を調整するか、点
火時期を調整しその後の回転数変動を抑制するよう吸気
量を調整するか、バッテリ６が異常時には正常時よりも
機関１の排気温度が高温となるように機関１の吸気量お
よび点火時期を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関し、特に触媒の加熱手段の経年変化や製品バラ
ツキを考慮して触媒を加熱する内燃機関の排気浄化装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に排気浄化触媒を設
け、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質を浄化す
る技術が知られている。一般に、この排気浄化触媒は活
性温度以上に達しないと排気浄化能力を発揮しない。通
常、排気浄化触媒は内燃機関の排気により加熱され、徐
々に温度上昇して上記活性温度に到達するが、機関の冷
間始動時等では排気温度が低く排気浄化触媒が活性温度
に到達するのに時間を要する。このため機関の冷間始動
後排気温度が上昇するまでの間、排気の浄化が不十分に
なる。
【０００３】それゆえ内燃機関の排気ガスを早期に浄化
するため、触媒担体に金属を使用し、機関始動時にこの
金属担体に電流を流すことにより金属担体自体を加熱さ
せて、短時間で触媒温度を活性温度まで上昇させるよう
にした電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ; Electrically Hea
ted Catalysts ）が考案された。この種の電気加熱式触
媒装置の例としては、例えば特開平５−１７９９３９号
公報に開示されたものがある。このような電気加熱式触
媒装置、特に金属担体を電熱ヒータ構造とするものにあ
っては、大量の電力を消費するため、アイドリング時に
バッテリの電圧降下が発生する。
【０００４】このアイドリング時のバッテリの電圧降下
を抑えるため、特開平６−１０１４５９号公報に開示さ
れた技術では、アイドリング運転状態の検出および電気
加熱式触媒装置における加熱手段の作動の検出をするこ
とにより、アイドリング運転時に電気加熱式触媒装置の
加熱手段の作動を検出した場合に、内燃機関の吸気系に
設けた吸入空気量調節手段、例えば電子スロットルまた
はアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）装置により
吸入空気量を増大させ、その増大させた吸入空気量に応
じて燃料噴射量を増大させて内燃機関のトルクを増大さ
せてアイドリング回転数を高くし、発電機の発電量を増
大させることによりバッテリの電圧降下を補っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平６−１０１４５９号公報に開示された装置は、経時
変化する電気加熱式触媒装置の加熱手段（以下、電気ヒ
ータと記す）の状態、例えば電気ヒータの抵抗の経時変
化、あるいは電気ヒータの製品バラツキを考慮せずに、
予め設定した内燃機関の水温に基づく加熱時間だけ電気
加熱式触媒装置の電気ヒータを加熱するので、その設定
された電気加熱式触媒装置の加熱時間が電気ヒータの経
時変化や製品バラツキによっては長過ぎたり短過ぎたり
して、電気ヒータや機関の排気による電気加熱式触媒装
置の加熱が必要以上であったり不十分であったりすると
いう問題がある。
【０００６】それゆえ本発明は上記問題を解決し、加熱
手段の経年変化や製品バラツキを考慮して電気加熱式触
媒装置を過不足なく加熱する内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の発明は、内燃機関の排気管内に配置された
触媒と、該触媒を強制的に加熱する加熱手段と、該加熱
手段に電力を供給する電源と、を有する内燃機関の排気
浄化装置において、前記触媒の温度を推定する推定手段
と、前記推定手段により推定された触媒温度と予め定め
た目標温度とを比較しこれらの温度差を求める比較演算
手段と、前記比較演算手段により求められた前記温度差
に基づき前記内燃機関の運転状態を制御する運転状態制
御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、
前記加熱手段に印加される電圧および該加熱手段を流れ
る電流を検出し、該電圧と該電流から該加熱手段の抵抗
を算出し、該抵抗に基づいて前記触媒の温度を推定す
る。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記推定手段は、
前記加熱手段に印加される電圧および該加熱手段を流れ
る電流を検出し、該電圧と該電流から該加熱手段の電力
を算出し、該電力に基づいて前記触媒の温度を推定す
る。
【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記運転
状態制御手段は、前記内燃機関の吸入空気量および点火
時期を調整する。内燃機関の吸入空気量を増大すると、
機関の空燃比は一定に制御されているので燃料噴射量も
増大し、機関の回転数が上昇して排気温度が上がり、触
媒は吸入空気量を増大しない場合と比して高温の排気で
加熱され早期に活性温度に到達する。一方点火時期を遅
らせると、内燃機関の気筒内での燃焼開始が遅れるため
排気弁が相対的に早く開いた状態となり排気が高温とな
るので、触媒は点火時期を遅らせない場合と比して高温
の排気で加熱され早期に活性温度に到達する。
【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の内燃機関の排気浄化装置において、前記運転状態制御
手段は、前記内燃機関の点火時期を調整し、その後の該
内燃機関の回転数が変化しないように該内燃機関の吸入
空気量を調整する。点火時期を遅らせると、内燃機関の
気筒内での燃焼開始が遅れるため排気弁が相対的に早く
開いた状態となり排気が高温となるので、触媒は点火時
期を遅らせない場合と比して高温の排気で加熱され早期
に活性温度に到達する。しかしながら、これにより機関
の燃焼トルクが減少し機関の回転数が低下するので、吸
入空気量を増大して機関の回転数を上昇させて機関の回
転数の低下を補い機関の回転数を一定に保持する。
【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１、４ま
たは５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記
運転状態制御手段は、前記加熱手段への電力供給ができ
ない異常状態のとき、前記内燃機関の排気温度が該加熱
手段へ正常に電力供給しているときよりも高温となるよ
うに、該内燃機関の運転状態の制御量を調整する。加熱
手段への電力供給ができない異常状態のとき、例えば電
源電圧が低過ぎたり加熱手段が断線したりしたとき、内
燃機関の排気温度が加熱手段へ正常に電力供給されてい
るときよりも高温となるように内燃機関の運転状態の制
御量を、例えば吸気量を増大させかつ点火時期を遅らせ
て調整する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明による実施例の内燃
機関の排気浄化装置の概略構成図である。図１に示す本
発明の排気浄化装置は、内燃機関（以下、機関と記す）
１により駆動される発電機２と、機関１の吸気系に配設
され機関１の吸入空気量を可変する吸気量可変手段３
と、機関１の排気系に配設される電気加熱式触媒装置
（以下、ＥＨＣと記す）４とを有する。また機関１の排
気系のＥＨＣ４の下流には電気加熱によらず機関１から
の排気により加熱される三元触媒４ａが設けられてい
る。吸気量可変手段３としては、アクセルペダル操作ま
たは制御装置５の制御によりステッピングモータを正逆
回転させて吸入空気量を増減する電子スロットルまたは
後述するアイドルスピードコントロール（以下、ＩＳＣ
と記す）装置、等が使用される。制御装置５は、例えば
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インターフェース回路、
出力インターフェース回路およびこれらを相互通信可能
に接続するバスラインから構成されるマイクロコンピュ
ータシステムとしての電子制御ユニットＥＣＵにより構
成される。制御装置５は燃料噴射制御や点火時期制御等
の基本制御を行う他、本実施例では後述する電気ヒータ
の通電制御を行っている。
【００１４】この制御のため、機関１の吸気通路に設け
られたエアフローメータ（図示せず）から吸入空気量に
比例した出力電圧信号と、機関１のウォータジャケット
（図示せず）に設けられた水温センサ（図示せず）から
機関１の冷却水温に比例した出力電圧信号と、バッテリ
６に並列接続された電圧計（図示せず）からバッテリ６
の両端電圧を示す信号とが制御装置５の入力インターフ
ェース回路へ入力される。また電気ヒータの両端電圧は
バッテリ６の両端電圧信号として、電気ヒータを流れる
電流は電気ヒータに直列接続される抵抗器の両端電圧信
号として制御装置５の入力インターフェース回路へ入力
される。また機関１のディストリビュータ（図示せず）
に配置されたクランク角センサ（図示せず）からは機関
１のクランク角を示す信号が制御装置５の入力インター
フェース回路へ入力され、この信号から機関１の回転数
を算出している。
【００１５】また制御装置５の出力インターフェース回
路からは、空気量を可変する信号が吸気量可変手段３
へ、界磁電流を可変する信号が発電量可変手段７へ、電
気ヒータへの通電をオンオフする制御リレーへの制御信
号が電力供給切替手段８へ、各気筒への点火信号が各気
筒に設けられた点火プラグに接続される点火回路９へ、
それぞれ出力される。
【００１６】上記排気浄化装置はまた、ＥＨＣ４に一体
化され電熱ヒータ構造とした加熱手段、すなわち電気ヒ
ータと、この電気ヒータを後述する制御に基づき加熱す
るよう電力供給する電源とを備える。電源は発電機２と
バッテリ６が並列接続されて構成される。ＥＨＣ４が活
性状態であるか否かは機関１の水温センサの検出温度と
クランク角センサの出力信号から算出される機関の回転
数ＮＥとに基づいて判別される。また上記浄化装置は、
発電機２の界磁量を可変することにより発電機２の発電
量を可変する通常レギュレータと呼ばれる発電量可変手
段７と、ＥＨＣ４が非活性状態であると判別されたとき
にのみ電源からＥＨＣ４へ電力供給するよう切り替える
制御リレーからなる電力供給切替手段８とを備える。
【００１７】バッテリ６は常時発電機２から電力が供給
され、ＥＨＣ４、制御装置ＥＣＵ５、発電量可変手段７
および車両に必要な他の負荷に電力を供給する。また発
電量可変手段７は、負荷変動等によりバッテリの電圧降
下を補うよう発電機２の界磁電流を増量補正する。この
界磁電流の補正は通常界磁電流の通電時間をデューティ
制御して行う。電力供給切替手段８は電源からＥＨＣ４
の電気ヒータへ流れる電流を検出する電気ヒータに直列
接続される抵抗器（図示せず）を内蔵している。この抵
抗器は制御装置５に電気的に接続されており、制御装置
５はこの抵抗器の両端電圧から電気ヒータの電流を算出
する。制御装置５には電気ヒータに並列接続されるバッ
テリ６も電気的に接続され、制御装置５はそのバッテリ
６の両端電圧と上記抵抗器の両端電圧から求めた電気ヒ
ータの電流とから電気ヒータの抵抗や電力を算出する。
なお上記抵抗器の代わりに変流器（ＣＴ）を用いて電気
ヒータの電流を測定してもよい。次に電力供給切替手段
８のオンオフ制御について以下に説明する。
【００１８】電力供給切替手段８は、制御装置５により
ＥＨＣ４が非活性状態であると判別されたときにはオン
にされ、電源からＥＨＣ４へ電力供給可能とする。とこ
ろで発電機２はバッテリ６に電力供給をしているので、
バッテリ６が破壊されないように制御装置５は発電機２
の界磁電流を抑制して発電機２の出力電圧を約１４Ｖ以
下に抑えるように発電量可変手段７を制御している。一
方電力供給切替手段８は、制御装置５によりＥＨＣ４が
活性状態であると判別されたときにはオフにされ、電源
によるＥＨＣ４への電力供給を中止する。
【００１９】上記浄化装置はさらに、機関１の各気筒
（図示せず）に設けられた点火プラグ（図示せず）に接
続される点火回路９を備える。制御装置５は、クランク
角センサの出力信号に基づいて後述のように決定された
各気筒の点火時期に各気筒の点火プラグを点火するよう
点火回路９を制御する。次に、前述したＩＳＣ装置につ
いて以下に簡単に説明する。
【００２０】図２はＩＳＣ装置の構成の概略図である。
図２において２１は機関、２２は機関２１の吸気通路、
２３は吸気通路に配置されたスロットル弁、２４はエア
フローメータ、２５はサージタンクを示す。また、２６
はスロットル弁２３をバイパスしてスロットル弁２３と
エアフローメータ２４の間の吸気通路とサージタンク２
５とを接続するバイパス通路である。バイパス通路２６
には、ステッピングモータ等のアクチュエータ２７によ
り駆動されるＩＳＣ弁２８が設けられている。また、Ｉ
ＳＣ弁２８のアクチュエータ２７はＥＣＵ５の出力イン
ターフェース回路に接続されており、ＥＣＵ５からの制
御信号によりアクチェータ２７を介してＩＳＣ弁２８の
開度を制御することによりスロットル弁２３とは独立し
て機関２１の吸入空気量が制御される。次に、本発明に
よる各実施例のヒータ通電制御ルーチンを以下に説明す
る。
【００２１】図３は本発明による第一実施例のヒータ通
電制御ルーチンのフローチャートである。以下の各実施
例のヒータ通電制御ルーチンは全て１００ｍｓの処理周
期で実行される。ステップ３０１では、電気ヒータを加
熱するための機関１の条件が成立したか否かを判断し、
その判断結果がＹＥＳのときはステップ３０２に進み、
ＮＯのときはステップ３０３に進む。この条件成立は、
機関１の水温ＴＨＷが−１０°Ｃ＜ＴＨＷ＜３５°Ｃで
あり、回転数ＮＥがＮＥ＞５００ＲＰＭであり、バッテ
リ６の電圧ＢＡＴがＢＡＴ＞１０ボルトであり、かつ電
気ヒータの断線を検出するフラグが正常であることの全
てが満足されたときに条件成立と判断される。ステップ
３０２では、すでに電気ヒータがオンされたか否かをヒ
ータセットフラグがオンにセットされているか否かによ
り判別し、その判別結果がＹＥＳのときは本ルーチンを
終了し、ＮＯのときはステップ３０４に進む。ステップ
３０３では、電気ヒータを加熱するための機関１の上記
条件が成立してないので、ヒータセットフラグをオフに
リセットする。ステップ３０４では、電気ヒータをオン
にする。すなわち制御リレー８をオンにする。またステ
ップ３０４では、機関１の回転数ＮＥと水温ＴＨＷとに
基づいて電気ヒータの加熱時間を算出するマップ（図示
せず）から電気ヒータの加熱時間を算出し、電気ヒータ
加熱時間設定用タイマを設定する。ステップ３０５で
は、電気ヒータの両端電圧と電気ヒータに流れる電流を
読み取って電気ヒータの抵抗を算出する。次にステップ
３０６の説明をする前に、電気ヒータの抵抗または電力
から触媒温度を予測するために設けたマップについて以
下に説明する。
【００２２】図４は電気ヒータの抵抗から触媒温度を算
出するマップであり、図５は電気ヒータの電力から触媒
温度を算出するマップである。これらのマップとステッ
プ３０５とが本発明の推定手段に相当する。図４に示す
マップは冷間始動時に抵抗が異なる複数の電気ヒータを
それぞれ約２０秒間加熱した直後のＥＨＣ４の温度を実
験的に求めたデータから作成し、ＲＯＭに格納したもの
である。図５に示すマップは冷間始動時に電力が異なる
複数の電気ヒータをそれぞれ約２０秒間加熱した直後の
ＥＨＣ４の温度を実験的に求めたデータから作成し、Ｒ
ＯＭに格納したものである。次に再び図３のフローチャ
ートの説明に戻る。以下に説明するステップ３０６、３
０７が本発明の比較演算手段に相当する。
【００２３】ステップ３０６では、電気ヒータの予測温
度が目標温度を越えたか否かを判別し、その判別結果が
ＹＥＳのときはステップ３０９に進み、ＮＯのときはス
テップ３０７に進む。この予測温度は図４に示す電気ヒ
ータの抵抗から触媒温度を算出するマップから、その処
理周期におけるステップ３０５で算出された電気ヒータ
の抵抗に対する触媒温度を算出し、その触媒温度を予測
温度とする。一方目標温度は電気ヒータが活性状態とな
る温度であり、通常４００°Ｃに設定される。ステップ
３０７では、電気ヒータの予測温度が目標温度未満か否
かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ３
０８に進み、ＮＯのときすなわち電気ヒータの予測温度
と目標温度が等しいときはステップ３１０に進む。次に
説明するステップ３０８、３０９が本発明の運転状態制
御手段に相当し、本実施例では電気ヒータの予測温度と
目標温度との温度差に応じて機関１の吸気量と点火時期
を調整して行う。
【００２４】ステップ３０８では、目標温度−予測温度
を演算結果が正となる場合でありＥＨＣ４を通常より早
期に加熱する必要があり、目標温度−予測温度に対応す
る通常より増量する空気量を図６に示すマップから算出
する。これにより機関１の吸入空気量が吸気量可変手段
３により増量されると、空燃比制御により機関１の空燃
比は一定に制御されているので燃料噴射量も増量され、
機関１の回転数が上昇して排気温度が上がり、ＥＨＣ４
は通常より高温の排気で加熱されて通常より早期に活性
温度に到達する。ステップ３０８ではさらに、目標温度
−予測温度に対応する通常より遅角側の点火時期、例え
ばＴＤＣより５°ＣＡ進角側とする点火時期を図７に示
すマップから算出する。これにより機関１の気筒内での
燃焼開始が遅れるため排気弁が相対的に早く開いた状態
となり排気が高温となり、ＥＨＣ４は通常より高温で加
熱されて早期に活性温度に到達する。
【００２５】ステップ３０９では、目標温度−予測温度
の演算結果が負となる場合でありＥＨＣ４を通常より早
期に加熱する必要はなく、目標温度−予測温度に対応す
る通常より減量する吸気量を図６に示すマップから算出
するとともに、目標温度−予測温度に対応する通常のま
まの点火時期、例えばＴＤＣより１０°ＣＡ進角側とす
る点火時期を図７に示すマップから算出する。これによ
り機関１の吸入空気量が吸気量可変手段３により減量さ
れると、空燃比制御により機関１の空燃比は一定に制御
されているので燃料噴射量も減量され、機関１の回転数
が下降して排気温度が下がり、ＥＨＣ４は通常より低温
の排気で加熱されて通常より遅れて活性温度に到達す
る。最後にステップ３１０では、ヒータセットフラグを
オンにセットする。これによりステップ３０１で電気ヒ
ータを加熱する条件が成立した後の次回以降の処理周期
において、ステップ３０２では電気ヒータがオンされた
ことを示すヒータセットフラグがオンにセットされてい
るので、ステップ３０２の判別結果はＹＥＳとなり本ル
ーチンを終了する。したがってステップ３０４〜３１０
は一度だけ実行される。次いでステップ３１１では、ス
テップ３０４で設定された電気ヒータ加熱時間設定用タ
イマによりその加熱時間が経過したか否かを判別し、そ
の判別結果がＹＥＳのときはステップ３１２に進み、Ｎ
Ｏのときはステップ３０１に戻る。ステップ３１２で
は、電気ヒータをオフにし本ルーチンを終了する。
【００２６】このように第一実施例のヒータ通電制御で
は、電気ヒータの抵抗を算出し、その算出した抵抗に対
して予め設けた図４に示すマップから触媒温度を算出し
て加熱後のＥＨＣ４の温度を予測し、その予測温度が電
気ヒータの目標温度より低いときには図６のマップに従
って吸気量を増量して機関１の回転数を上昇させて機関
１の排気温度を上昇させ、かつ図７のマップに従って点
火時期を遅らせて機関１の排気温度を上昇させ、ＥＨＣ
４を通常より高温の排気で加熱して通常より早期に活性
温度に到達させる。一方その予測温度が電気ヒータの目
標温度より高いときには、図６のマップに従って吸気量
を減量するとともに図７のマップに従って点火時期を通
常通りに設定し、機関１の回転数を下降させて機関１の
排気温度を下げ、ＥＨＣ４を通常より低温の排気で加熱
して通常より遅れて活性温度に到達させる。
【００２７】図８は本発明による第二実施例のヒータ通
電制御ルーチンのフローチャートである。図８において
図３に示す第一実施例のヒータ通電制御ルーチンのステ
ップ番号と下２桁が同一のステップ番号ではステップ８
０５、８０６および８０７を除き同一処理が実行され
る。それゆえステップ８０５、８０６および８０７のみ
を以下に説明する。ステップ８０５では、電気ヒータの
両端電圧と電気ヒータに流れる電流を読み取って電気ヒ
ータの電力を算出する。ステップ８０６、８０７で用い
られる予測温度は図５に示す電気ヒータの電力から触媒
温度を算出するマップから、その処理周期におけるステ
ップ８０５で算出された電気ヒータの電力に対する触媒
温度を算出し、その触媒温度を予測温度とする。
【００２８】このように第二実施例のヒータ通電制御で
は、第一実施例では電気ヒータの抵抗を算出したのに対
し電気ヒータの電力を算出し、その算出した電力に対し
て予め設けた図５に示すマップから触媒温度を算出して
加熱後のＥＨＣ４の温度を予測し、その予測温度が電気
ヒータの目標温度より低いときには図６のマップに従っ
て吸気量を増量して機関１の回転数を上昇させて機関１
の排気温度を上昇させ、かつ図７のマップに従って点火
時期を遅らせて機関１の排気温度を上昇させ、ＥＨＣ４
を通常より高温の排気で加熱して通常より早期に活性温
度に到達させる。一方その予測温度が電気ヒータの目標
温度より高いときには、図６のマップに従って吸気量を
減量するとともに図７のマップに従って点火時期を通常
通りに設定し、機関１の回転数を下降させて機関１の排
気温度を下げ、ＥＨＣ４を通常より低温の排気で加熱し
て通常より遅れて活性温度に到達させる。
【００２９】図９は本発明による第三実施例のヒータ通
電制御ルーチンのフローチャートである。図９において
図３に示す第一実施例のヒータ通電制御ルーチンと異な
る所はステップ９０８、９０９において吸気量の調整を
削除し、点火時期の調整のみとした点と、図３のステッ
プ３１１、３１２を図９ではステップ９１３、９１４に
移し、新たなステップ９１１、９１２を追加した点であ
り、その他の図３に示すルーチンのステップ番号と下２
桁が同一のステップ番号では図３に示すルーチンと同一
処理が実行される。それゆえ図９のステップ９１１〜９
１４を以下に説明する。ステップ９１１では、前回処理
周期の機関１の回転数ＮＥi-1 から今回処理周期の回転
数ＮＥi を減算してΔＮＥi （ＮＥi-1 −ＮＥi ）を算
出する。ステップ９１２では、ステップ９１１で算出さ
れたΔＮＥi に応じて吸気量をΔＮＥi が正のときは増
量し、ΔＮＥi が負のときは減量するよう吸気量可変手
段３を制御する。次いでステップ９１３では、ステップ
９０４で設定された電気ヒータ加熱時間設定用タイマに
よりその加熱時間が経過したか否かを判別し、その判別
結果がＹＥＳのときはステップ９１４に進み、ＮＯのと
きはステップ９０１に戻る。ステップ９１４では、電気
ヒータをオフにし本ルーチンを終了する。これにより第
三実施例のヒータ通電制御では、電気ヒータの抵抗を算
出し、その算出した抵抗に対して予め設けた図５に示す
マップから触媒温度を算出して加熱後のＥＨＣ４の温度
を予測し、その予測温電気ヒータの目標温度より低いと
きには図７のマップに従って点火時期を遅らせて機関１
の排気温度を上昇させ、ＥＨＣ４を通常より高温の排気
で加熱して通常より早期に活性温度に到達させる。一方
その予測温度が電気ヒータの目標温度より高いときには
図７のマップに従って点火時期を通常通りに設定して機
関１の燃焼状態を現状のままとして機関１の排気温度を
維持し、ＥＨＣ４を通常の排気温度で通常時間加熱して
活性温度に到達させる。その後点火時期を遅らせたとき
には機関１の回転数ＮＥが変動しないように機関１の吸
気量を増減するよう制御する。すなわち点火時期のみを
遅らせて機関１の排気温度を上昇させ、機関１の回転数
ＮＥが変動しないように機関１の吸気量を補正する。
【００３０】図１０は本発明による第四実施例のヒータ
通電制御ルーチンのフローチャートである。図８に示す
第二実施例のヒータ通電制御ルーチンと異なる所はステ
ップ１００２、１００２ａ、１００２ｂおよび１００２
ｃであり、その他の図８に示すルーチンのステップ番号
と下２桁が同一のステップ番号では図８に示すルーチン
と同一処理が実行される。それゆえこれらのステップの
みを以下に説明する。ステップ１００２では、バッテリ
６が正常か否かをバッテリ６の電圧ＢＡＴが１１ボルト
より大きいか否かにより判別し、ＹＥＳのときはステッ
プ１００２ａに進み、ＮＯのときはステップ１００２ｂ
に進む。ステップ１００２ａでは、すでに電気ヒータが
オンされたか否かをヒータセットフラグがオンにセット
されているか否かにより判別し、その判別結果がＹＥＳ
のときは本ルーチンを終了し、ＮＯのときはステップ１
００４に進む。ステップ１００２ｂでは、バッテリ６が
異常であると判断されたので電気ヒータをオフ、すなわ
ち制御リレーをオフにする。ステップ１００２ｃでは、
吸気量を通常より増量して機関１の回転数を上昇させて
機関１の排気温度を上昇させ、かつ点火時期を通常より
遅らせて機関１の排気温度を上昇させ、ＥＨＣ４を通常
より高温の排気で加熱して通常より早期に活性温度に到
達させる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、触媒の温度を推定する推定手段と、推定
手段により推定された触媒温度と目標温度の温度差を求
める比較演算手段と、その温度差に基づいて内燃機関の
運転状態を制御する運転状態制御手段と、からなる構成
により、触媒の加熱手段の経年変化や製品バラツキを考
慮して触媒を過不足なく加熱する内燃機関の排気浄化装
置を提供することができる。例えば電気ヒータの抵抗が
大きいときは電気ヒータのみの加熱では不十分である触
媒の加熱分を機関の運転状態を制御することにより機関
の排気温度を上昇させて補うので触媒を加熱不足するこ
となく触媒の早期暖機が可能となる。一方電気ヒータの
抵抗が小さいときは電気ヒータによる加熱が過多となる
触媒の加熱分を機関の運転状態を制御することにより機
関の排気温度を下降させて補うので触媒を加熱過多とす
ることなく、かつ電気ヒータやバッテリも不必要に使用
されることがなくなるので、触媒、電気ヒータおよびバ
ッテリの耐久性が向上する。また請求項１の記載の発明
において、請求項２に記載の発明では加熱手段の抵抗か
ら触媒温度を推定する手段を、請求項３に記載の発明で
は加熱手段の電力から触媒温度を推定する手段を、請求
項４に記載の発明では内燃機関の運転状態を吸入空気量
および点火時期を調整する手段を、それぞれ設けて、触
媒を過不足なく加熱する内燃機関の排気浄化装置を提供
する。
【００３２】請求項５に記載の発明によれば、内燃機関
の点火時期を遅らせるとともに内燃機関の回転数が変動
しないように内燃機関の吸気量を調整するので車両の運
転者が違和感を感じることなく運転できる。請求項６に
記載の発明によれば、加熱手段への電力供給ができない
異常状態のときでも、内燃機関の点火時期を遅らせると
ともに内燃機関の吸気量を増量するので触媒の早期暖機
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例の内燃機関の排気浄化装置
の概略構成図である。
【図２】アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）装置
の構成の概略図である。
【図３】第一実施例のヒータ通電制御ルーチンのフロー
チャートである。
【図４】電気ヒータの抵抗から触媒温度を算出するマッ
プである。
【図５】電気ヒータの電力から触媒温度を算出するマッ
プである。
【図６】目標温度と予測温度の温度差から吸気量を算出
するマップである。
【図７】目標温度と予測温度の温度差から点火時期を算
出するマップである。
【図８】第二実施例のヒータ通電制御ルーチンのフロー
チャートである。
【図９】第三実施例のヒータ通電制御ルーチンのフロー
チャートである。
【図１０】第四実施例のヒータ通電制御ルーチンのフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関 ２…発電機（オルタネータ） ３…吸気量可変手段（ＩＳＣ） ４…電気加熱式触媒装置（ＥＨＣ） ５…排気浄化装置（ＥＣＵ） ６…バッテリ ７…発電量可変手段（レギュレータ） ８…電力供給切替手段（制御リレー） ９…点火回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古橋 道雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 俊成 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 忠行 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 川合 孝史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 播磨 謙司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 雄一 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 (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気管内に配置された触媒
    と、該触媒を強制的に加熱する加熱手段と、該加熱手段
    に電力を供給する電源と、を有する内燃機関の排気浄化
    装置において、 前記触媒の温度を推定する推定手段と、 前記推定手段により推定された触媒温度と予め定めた目
    標温度とを比較しこれらの温度差を求める比較演算手段
    と、 前記比較演算手段により求められた前記温度差に基づき
    前記内燃機関の運転状態を制御する運転状態制御手段
    と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項２】 前記推定手段は、前記加熱手段に印加さ
    れる電圧および該加熱手段を流れる電流を検出し、該電
    圧と該電流から該加熱手段の抵抗を算出し、該抵抗に基
    づいて前記触媒の温度を推定する請求項１に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記推定手段は、前記加熱手段に印加さ
    れる電圧および該加熱手段を流れる電流を検出し、該電
    圧と該電流から該加熱手段の電力を算出し、該電力に基
    づいて前記触媒の温度を推定する請求項１に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】 前記運転状態制御手段は、前記内燃機関
    の吸入空気量および点火時期を調整する請求項２または
    ３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 前記運転状態制御手段は、前記内燃機関
    の点火時期を調整し、その後の該内燃機関の回転数が変
    化しないように該内燃機関の吸入空気量を調整する請求
    項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】 前記運転状態制御手段は、前記加熱手段
    への電力供給ができない異常状態のとき、前記内燃機関
    の排気温度が該加熱手段へ正常に電力供給しているとき
    よりも高温となるように、該内燃機関の運転状態の制御
    量を調整する請求項１、４または５に記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
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