JPH09250333A - 内燃機関の触媒暖機装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒の早期活性化を図る触媒暖機装置の使用
を必要最小限とすることで、触媒暖機装置に通電を行う
バッテリの保護を図ることを目的とする。 【解決手段】 推定した機関停止時の触媒温度、推定し
た単位時間当たりの触媒の温度変化率を表す触媒冷却
度、及び、検出した機関停止時間に基づいて機関始動時
の触媒温度を推定し（Ｓ３）、この推定触媒温度が触媒
活性化温度以下であれば（Ｓ４）、推定触媒温度及び触
媒活性化温度の偏差に基づき、触媒を通電加熱する電熱
式ヒータへのバッテリの通電時間を算出する（Ｓ５）。
そして、この算出した通電時間だけバッテリから電熱式
ヒータへ通電を行う（Ｓ６〜８）。即ち、明らかに不必
要と思われる触媒の暖機を禁止すると共に、触媒の暖機
を必要最小限行うことで、バッテリの保護を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
に介装された触媒の早期活性化を図る触媒暖機装置に関
し、特に、不必要な触媒暖機装置の使用を防止する技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染防止の見地から、内燃機
関の排気中に含まれるＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等の有害成分
の低減が強く要求されている。そのため、排気系に触媒
を介装し、この触媒の触媒反応により有害成分を酸化還
元（浄化）して、大気中への有害成分の排出を抑制して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、触媒が
排気浄化作用を十分発揮するためには、触媒温度が活性
化温度以上になっている必要があり、例えば、機関始動
直後のように触媒温度が活性化温度よりも低い場合に
は、排気浄化作用が十分発揮されているとは言いがた
い。そこで、触媒に電熱式ヒータ等の加熱手段を設け、
この加熱手段によって短時間に触媒温度を活性化温度以
上に昇温することで触媒の早期活性化を図り、機関始動
直後から排気中の有害成分を極力低減する触媒暖機装置
が提案されている。

【０００４】ところで、このような触媒暖機装置にあっ
ては、機関を始動すると無条件に電熱式ヒータ等に一定
時間通電を行っていたため、例えば、触媒温度が活性化
温度以上に昇温されている状態で機関を始動した場合の
ように、明らかに触媒の暖機が不要であると思われると
きにも、消費電力が極めて大きい触媒の暖機が行われて
いた。そのため、短時間に繰り返し機関の始動が行われ
ると、バッテリへの充電能力以上に電熱式ヒータ等で電
力が消費され、バッテリが過放電を起こすおそれがあっ
た。

【０００５】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、触媒暖機装置の使用を必要最小限とすること
で、触媒暖機装置に通電を行うバッテリの保護を図るこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、図１に示すように、機関の排気を浄化する触
媒Ａと、バッテリＢからの通電によって発熱して該触媒
Ａを加熱する触媒加熱手段Ｃと、を含んで構成される内
燃機関の触媒暖機装置において、少なくとも前記触媒Ａ
周辺の雰囲気温度を含む機関運転状態を検出する機関運
転状態検出手段Ｄと、連続した機関作動時間を検出する
機関作動時間検出手段Ｅと、連続した機関停止時間を検
出する機関停止時間検出手段Ｆと、検出された機関作動
時間に基づいて、機関停止時の前記触媒Ａの温度を推定
する停止時触媒温度推定手段Ｇと、検出された機関停止
時の前記触媒Ａ周辺の雰囲気温度に基づいて、該触媒Ａ
の単位時間当たりの温度変化率を推定する触媒温度変化
率推定手段Ｈと、推定された機関停止時の触媒温度、推
定された触媒温度変化率及び検出された機関停止時間に
基づいて、機関始動時の前記触媒Ａの温度を推定する始
動時触媒温度推定手段Ｉと、推定された機関始動時の触
媒温度に基づき、前記触媒Ａの活性化状態を判断する活
性化判断手段Ｊと、該活性化判断手段により該触媒が非
活性化状態であると判断されたときのみ前記触媒加熱手
段への通電を行う通電制御手段Ｋと、を含んで構成し
た。

【０００７】このようにすれば、推定された機関停止時
の触媒温度、推定された単位時間当たりの触媒の温度変
化率、及び、算出された機関停止時間に基づいて機関始
動時の触媒温度が推定され、この触媒温度に基づいて触
媒加熱手段への通電の必要性が判断される。また、触媒
加熱手段への通電の必要ありと判断されたときのみ、バ
ッテリから触媒加熱手段へ通電が行われる。

【０００８】請求項２記載の発明は、機関の排気を浄化
する触媒と、バッテリからの通電によって発熱して該触
媒を加熱する触媒加熱手段と、を含んで構成される内燃
機関の触媒暖機装置において、少なくとも前記触媒周辺
の雰囲気温度を含む機関運転状態を検出する機関運転状
態検出手段と、連続した機関作動時間を検出する機関作
動時間検出手段と、連続した機関停止時間を検出する機
関停止時間検出手段と、検出された機関作動時間に基づ
いて、機関停止時の前記触媒の温度を推定する停止時触
媒温度推定手段と、検出された機関停止時の前記触媒周
辺の雰囲気温度に基づいて、該触媒の単位時間当たりの
温度変化率を推定する触媒温度変化率推定手段と、推定
された機関停止時の触媒温度、推定された触媒温度変化
率及び検出された機関停止時間に基づいて、機関始動時
の前記触媒の温度を推定する始動時触媒温度推定手段
と、推定された機関始動時の触媒温度に基づいて、前記
触媒加熱手段への通電時間を算出する通電時間算出手段
と、算出された通電時間に基づいて、前記触媒加熱手段
への通電を行う通電制御手段と、を含んで構成した。

【０００９】このようにすれば、推定された機関停止時
の触媒温度、推定された単位時間当たりの触媒の温度変
化率、及び、算出された機関停止時間に基づいて機関始
動時の触媒温度が推定され、この触媒温度に基づいて触
媒加熱手段への通電時間が算出され、この通電時間だけ
触媒加熱手段へ通電が行われる。ここで、触媒温度が活
性化温度以上になっているときには、算出される通電時
間が０となり、実質的には、触媒加熱手段への通電が行
われることはない。

【００１０】請求項３記載の発明は、機関の排気を浄化
する触媒と、バッテリからの通電によって発熱して該触
媒を加熱する触媒加熱手段と、を含んで構成される内燃
機関の触媒暖機装置において、少なくとも前記触媒周辺
の雰囲気温度を含む機関運転状態を検出する機関運転状
態検出手段と、連続した機関作動時間を検出する機関作
動時間検出手段と、連続した機関停止時間を検出する機
関停止時間検出手段と、検出された機関作動時間に基づ
いて、機関停止時の前記触媒の温度を推定する停止時触
媒温度推定手段と、検出された機関停止時の前記触媒周
辺の雰囲気温度に基づいて、該触媒の単位時間当たりの
温度変化率を推定する触媒温度変化率推定手段と、推定
された機関停止時の触媒温度、推定された触媒温度変化
率及び検出された機関停止時間に基づいて、機関始動時
の前記触媒の温度を推定する始動時触媒温度推定手段
と、推定された機関始動時の触媒温度に基づき、前記触
媒の活性化状態を判断する活性化判断手段と、該活性化
判断手段により該触媒が非活性状態であると判断された
ときに、推定された機関始動時の触媒温度に基づいて、
前記触媒加熱手段への通電時間を算出する通電時間算出
手段と、算出された通電時間に基づいて、前記触媒加熱
手段への通電を行う通電制御手段と、を含んで構成し
た。

【００１１】このようにすれば、推定された機関停止時
の触媒温度、推定された単位時間当たりの触媒の温度変
化率、及び、算出された機関停止時間に基づいて機関始
動時の触媒温度が推定され、この触媒温度に基づいて触
媒加熱手段への通電の必要性が判断される。そして、触
媒加熱手段への通電の必要ありと判断されたときには、
機関始動時の触媒温度に基づいて、バッテリから触媒加
熱手段への通電時間が算出され、この通電時間だけ触媒
加熱手段へ通電が行われる。

【００１２】請求項４記載の発明は、前記通電時間算出
手段により算出された前記触媒加熱手段への通電時間に
基づき、前記バッテリへの負荷状態を判断する負荷状態
判断手段と、該バッテリへの負荷が過剰であると判断さ
れたときに、警告を行う警告手段と、を含んで構成し
た。このようにすれば、触媒加熱手段への通電時間に基
づいてバッテリの負荷状態が判断され、この負荷が過剰
であると判断されるときに警告が行われるので、バッテ
リの過放電状態を運転者が把握できる。

【００１３】請求項５記載の発明は、前記警告手段に代
え、或いは、該警告手段に加えて、前記負荷状態判断手
段により前記バッテリへの負荷が過剰であると判断され
たときに、前記機関の回転速度を上昇させる機関回転速
度上昇手段を、含んで構成した。このようにすれば、バ
ッテリの負荷が過剰であると判断されるときに機関回転
速度が上昇するので、発電機の充電能力が増大する。

【００１４】請求項６記載の発明は、前記触媒温度変化
率推定手段に代えて、前記機関運転状態検出手段により
検出された機関停止時の触媒周辺の雰囲気温度及び機関
始動時の触媒周辺の雰囲気温度に基づいて、前記触媒の
単位時間当たりの温度変化率を推定する触媒温度変化率
推定手段を含んで構成した。このようにすれば、機関停
止時の触媒周辺の雰囲気温度及び機関始動時の触媒周辺
の雰囲気温度に基づいて単位時間当たりの触媒の温度変
化率が推定されるので、機関停止中に触媒周辺の雰囲気
温度が変化した場合にも、高精度に触媒の温度変化率が
推定される。

【００１５】請求項７記載の発明は、前記停止時触媒温
度推定手段に代えて、前記機関運転状態検出手段により
検出された機関作動中の機関負荷、及び、前記機関作動
時間検出手段により検出された機関作動時間に基づい
て、機関停止時の前記触媒の温度を推定する停止時触媒
温度推定手段を含んで構成した。このようにすれば、機
関作動中の機関負荷及び機関作動時間に基づいて機関停
止時の触媒温度が推定されるので、例えば、本発明に係
る触媒暖機装置を備える車両の走行状態等によって変化
する機関負荷、換言すると、車両の走行状態等によって
変化する排気温度を考慮した高精度な機関停止時の触媒
温度の推定が行われる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、触媒の温度を直接検出するセンサを設けな
くとも機関始動時の触媒温度が推定できるので、コスト
アップを伴わずに、この触媒温度に基づいて触媒の活性
化状態、換言すると、触媒の早期活性化の必要性が判断
できる。そして、触媒の早期活性化の必要性があるとき
のみ、バッテリから触媒加熱手段へ通電を行うので、触
媒が活性化状態にあるときのように、明らかに触媒の暖
機が不要である場合に暖機が行われることが防止され、
バッテリの保護を図ることができる。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、触媒の温度
を直接検出するセンサを設けなくとも機関始動時の触媒
温度が推定でき、この触媒温度に基づき、バッテリから
触媒加熱手段への通電時間が算出されるので、触媒加熱
手段への通電時間が必要最小限となり、バッテリの消耗
を極力抑えることができる。請求項３記載の発明によれ
ば、触媒の温度を直接検出するセンサを設けなくとも機
関始動時の触媒温度が推定でき、この触媒温度に基づい
て触媒の早期活性化の必要性が判断できる。そして、触
媒の早期活性化が必要であるときには、機関始動時の触
媒温度に基づいて、バッテリから触媒加熱手段への通電
時間が算出されるので、触媒加熱手段への通電時間が必
要最小限となり、バッテリの消耗を極力抑えることがで
きる。

【００１８】請求項４記載の発明によれば、バッテリの
過放電状態を運転者が把握できるので、例えば、バッテ
リの過放電が頻繁に発生する場合には、適宜バッテリの
充電を行うことで、バッテリの保護を図ることができ
る。請求項５記載の発明によれば、バッテリの負荷が過
剰であると判断されるときに機関回転速度が上昇し、発
電機の充電能力が増大するので、実際にバッテリから触
媒加熱手段への通電が行われる際には、バッテリの過放
電が発生せず、バッテリの保護を図ることができる。

【００１９】請求項６記載の発明によれば、機関停止中
の触媒周辺の雰囲気温度の変化を考慮した高精度な機関
始動時の触媒温度推定を行うことができる。請求項７記
載の発明によれば、機関の運転状態によって変化する機
関負荷、換言すると、機関の運転状態によって変化する
排気温度を考慮した高精度な機関停止時の触媒温度推定
を行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図２は、本発明に係る触媒暖機装置
の一実施形態を示すシステム図である。機関１の排気通
路２には、排気浄化触媒として排気中のＣＯ、ＨＣの酸
化とＮＯｘの還元とを行って排気を浄化する三元触媒３
が介装されている。この三元触媒３は、白金、パラジウ
ム及びロジウム等の貴金属を含有する活性成分を、セラ
ミック等からなるハニカム形状等のモノリス担体、或い
は、球状等のペレット担体に担持させたものである。な
お、排気浄化触媒としては、本実施形態で使用する三元
触媒３に限らず、酸化触媒又は還元触媒であってもよ
い。

【００２１】三元触媒３には、触媒の早期活性化を図る
ための触媒加熱手段としての電熱式ヒータ４が備えられ
ている。この電熱式ヒータ４は、コントロールユニット
６の通電制御トランジスタ７を介してバッテリ５の＋側
接続端子に接続されている。かかる通電制御トランジス
タ７は、コントロールユニット６を構成するＣＰＵ８か
らの制御信号に応じて電熱式ヒータ４に供給する電流を
制御する。

【００２２】また、コントロールユニット６を構成する
ＣＰＵ８には、機関１の始動及び停止を行うイグニッシ
ョンスイッチ９、及び、機関１の吸気通路に介装され吸
入空気の吸気温を検出する吸気温センサ１０の出力信号
が入力される。ここで、機関運転状態検出手段は、イグ
ニッションスイッチ９及び吸気温センサ１０を含んで構
成されている。なお、コントロールユニット６は、通常
の機関制御に用いるものを併用してもよい。

【００２３】以上説明した構成からなる触媒暖機装置に
おいて、ＣＰＵ８は、イグニッションスイッチ９及び吸
気温センサ１０等からの出力信号に基づき、機関始動直
後に三元触媒３の触媒温度を推定し、この推定した触媒
温度に基づいて触媒の早期活性化の必要性の要否を判断
する。そして、触媒の早期活性化が必要と判断されたと
きには、バッテリ５の消耗を極力抑制するため、推定し
た触媒温度に基づいて電熱式ヒータ４への通電時間を算
出し、算出した通電時間だけ三元触媒３を加熱するよう
な制御を行う。即ち、触媒の早期活性化の要否を判断
し、触媒の早期活性化が必要と判断されるときは、必要
最小限だけ触媒を加熱する制御を行うことで、バッテリ
の消耗を極力抑制し、バッテリの保護を行っている。

【００２４】このような制御を行うＣＰＵ８及び通電制
御トランジスタ７を内蔵するコントロールユニット６
は、機関作動時間検出手段、機関停止時間検出手段、停
止時触媒温度推定手段、触媒温度変化率推定手段、始動
時触媒温度推定手段、活性化判断手段、通電制御手段、
通電時間算出手段、負荷状態判断手段、及び、機関回転
速度上昇手段としての機能を有している。

【００２５】ここで、本発明の特徴の１つは、触媒の早
期活性化の要否を判断する基礎となる触媒温度を推定し
ている点である。即ち、触媒温度を温度センサによって
直接検出するようにすれば、触媒暖機装置の構成は簡単
になるが、一般の車両には触媒温度を検出する温度セン
サが備えられていないことを鑑みると、新たなセンサを
付加することでコストアップを伴ってしまう。そこで、
本発明では、既存の各種センサ等によって触媒温度を推
定し、コストアップを伴わないようにしている。

【００２６】図３及び図４に示すフローチャートは、コ
ントロールユニット６によって行われる触媒暖機装置制
御の第１実施例である。詳しくは、図３のフローチャー
トは、イグニッションスイッチ９がＯＦＦ→ＯＮとなっ
たとき（機関始動時）に実行され、図４のフローチャー
トは、イグニッションスイッチ９がＯＮ→ＯＦＦとなっ
たとき（機関停止時）に実行される処理の詳細を示して
いる。

【００２７】まず、説明の便宜上、先に、機関停止時の
触媒暖機装置の制御を、図４のフローチャートに基づい
て説明する。ステップ１０（図では、Ｓ１０と略記す
る。以下同様）では、機関１を停止したときの時刻（機
関停止時刻）を、例えば、コントロールユニット６に内
蔵されている時計機能から検出し、機関停止時刻をバッ
クアップ機能を有するメモリ等に記憶させる。この機関
停止時刻は、後述するステップ２（図４参照）の処理で
使用される。

【００２８】ステップ１１では、検出した機関停止時
刻、及び、後述するステップ１（図４参照）において記
憶しておいた機関１を始動したときの時刻（機関始動時
刻）に基づいて、機関１が作動していた時間（機関作動
時間）を算出する。機関作動時間は、機関停止時刻から
機関始動時刻を減算することで容易に算出される。ステ
ップ１２では、算出した機関作動時間に基づいて、図９
に示すような触媒温度マップを参照し、機関停止時にお
ける三元触媒３の触媒温度を推定する。ここで使用する
触媒温度マップは、熱平衡温度に達するまでは機関作動
時間に略比例して触媒温度が上昇することに着目したも
ので、予め実験等により機関作動時間に対応する触媒温
度を調べ、コントロールユニット６に内蔵されるＲＯＭ
（図示せず）等に設定しておく。

【００２９】ステップ１３では、吸気温センサ１０から
機関停止時の吸気温を測定する。ステップ１４では、測
定した機関停止時の吸気温（触媒周辺の雰囲気温度に相
当する）に基づいて、図１０に示すような触媒冷却度マ
ップを参照し、機関停止中に三元触媒３が冷却されてい
く単位時間当たりの温度低下割合（触媒冷却度）を推定
する。ここで使用する触媒冷却度マップは、機関停止時
の吸気温に応じて触媒から奪われる熱量が異なる（即
ち、雰囲気温度が低ければ触媒から奪われる熱量が多
い）ことに着目したもので、予め実験等により機関停止
時の吸気温に対応する触媒冷却度を調べ、ＲＯＭ等に設
定しておく。

【００３０】なお、このステップ１３及び１４の処理で
は、機関停止時の吸気温に基づいて触媒冷却度を推定し
ているが、この方法に限らず、例えば、その出力値から
外気温が推定できる冷却水温度、或いは、機関の潤滑油
温度等に基づいて推定してもよい。次に、機関始動時の
触媒暖機装置の制御を、図３のフローチャートに基づき
説明する。

【００３１】ステップ１では、機関１を始動したときの
時刻（機関始動時刻）を、例えば、コントロールユニッ
ト６に内蔵されている時計機能から検出し、機関始動時
刻をバックアップ機能を有するメモリ等に記憶させる。
ステップ２では、検出した機関始動時刻、及び、前述し
たステップ１０（図４参照）において記憶しておいた機
関停止時刻に基づいて、機関１が停止していた時間（機
関停止時間）を算出する。機関停止時間は、機関始動時
刻から機関停止時刻を減算することで容易に算出され
る。

【００３２】ステップ３では、前述したステップ１２、
１４（図４参照）において推定した機関停止時の触媒温
度、触媒冷却度、及び、ステップ２で算出した機関停止
時間に基づいて、機関始動時における三元触媒３の触媒
温度を、例えば、次式によって推定する。 触媒温度＝機関停止時の触媒温度−触媒冷却度×機関停
止時間 ステップ４では、機関始動時の触媒温度と触媒の活性化
温度とを比較し、触媒温度＞活性化温度であれば本ルー
チンを終了し、触媒温度≦活性化温度であればステップ
５へと進む。

【００３３】ステップ５では、触媒の活性化温度と機関
始動時の触媒温度の偏差に基づいて、三元触媒３の早期
活性化を図る電熱式ヒータ４への通電時間を算出する。
この通電時間は、具体的には、機関始動時の触媒温度が
活性化温度まで昇温するのに必要な熱量から算出され
る。ステップ６では、ＣＰＵ８から通電制御トランジス
タ７にＯＮ信号を出力し、電熱式ヒータ４への通電を行
う。

【００３４】ステップ７では、実際に電熱式ヒータ４へ
の通電を行った累積時間が、算出した通電時間を経過し
たか否かを判断し、経過したらステップ８へと進み、経
過していなければ電熱式ヒータ４への通電を続行すべく
ステップ６へと進む。ステップ８では、ＣＰＵ８から通
電制御トランジスタ７にＯＦＦ信号を出力し、電熱式ヒ
ータ４への通電を停止する。

【００３５】なお、ステップ４の処理を省略し、推定さ
れた機関始動時の触媒温度が活性化温度以上のときに
は、ステップ５の処理で電熱式ヒータ４への通電時間を
０と算出するようにしてもよい。この場合には、実質的
には電熱式ヒータ４への通電が行われないので、ステッ
プ４と同様な機能を奏することとなる。また、図３及び
図４のフローチャートにおいて、ステップ１、１０及び
１１の処理が機関作動時間検出手段に、ステップ１、２
及び１０の処理が機関停止時間検出手段に、ステップ１
２の処理が請求項１に係る停止時触媒温度推定手段に、
ステップ１４の処理が請求項１に係る触媒温度変化率推
定手段に、ステップ３の処理が始動時触媒温度推定手段
に、ステップ４の処理が活性化判断手段に、ステップ５
の処理が通電時間算出手段に、ステップ６〜８の処理が
通電制御手段に相当する。

【００３６】ここで、以上説明した触媒暖機装置制御の
第１実施例における作用・効果を説明する。機関１の排
気通路２に介装された三元触媒３により排気中の有害成
分を除去浄化するシステムにおいて、三元触媒３が排気
浄化作用を十分発揮するためには、触媒温度が活性化温
度以上になっている必要がある。しかし、機関始動直後
であって触媒温度が活性化温度よりも低温であるときに
は、機関１の排気熱で三元触媒３を加熱するだけでは、
触媒温度が活性化温度に昇温されるまで時間がかかり、
この間は排気浄化作用が十分行われているとはいいがた
い。そこで、三元触媒３の早期活性化を図るために、三
元触媒３に電熱式ヒータ４を設け、この電熱式ヒータ４
に通電することで短時間に触媒温度を活性化温度まで昇
温することが行われている。

【００３７】一方、電熱式ヒータ４は消費電力が非常に
大きく、バッテリ保護の見地から、その使用回数及び使
用時間を必要最小限に抑える必要がある。そのため、本
発明では、使用回数を必要最小限に抑えるために、コス
トアップを防止すべく既存のセンサ等を使用して機関始
動時の触媒温度を推定し、この触媒温度と触媒の活性化
温度とを比較することで、電熱式ヒータ４を使用する必
要性を判断している。さらに、電熱式ヒータ４を使用す
る必要があると判断されたときには、バッテリ５の消耗
を極力抑制するために、触媒温度を活性化温度まで昇温
させるのに必要な通電時間を算出し、算出した通電時間
だけ三元触媒３を加熱することで、バッテリ５の保護を
行っている。

【００３８】また、電熱式ヒータ４に通電する前に、通
電時間（バッテリ５の電力負荷に相当）を算出している
ので、バッテリ５への過剰な負荷が予想される場合に
は、警告手段としてのランプ等により運転者に警告を発
したり、或いは、電熱式ヒータ４への通電に備えて機関
回転速度を上昇させ、バッテリ５への充電量を増加させ
ることもできる。すなわち、バッテリ５の過放電を防止
するための手段を講じることもできる。

【００３９】次に、コントロールユニット６によって行
われる触媒暖機装置制御の第２実施例を、図５（機関始
動時制御）及び図６（機関停止時制御）のフローチャー
トに基づいて説明する。この第２実施例では機関停止時
及び機関始動時の吸気温（触媒周辺の雰囲気温度）に基
づいて触媒冷却度を高精度に推定するようにして、機関
始動時の触媒温度の推定精度を向上させたものである。
その制御内容は、図３及び図４で説明した内容と大部分
が同一であるので、重複する説明は省略し、相違する部
分についてのみ説明する。

【００４０】ここでは、説明の便宜上、先に、機関停止
時の触媒暖機装置の制御（図６のフローチャート）を説
明し、その後、機関始動時の触媒暖気装置の制御（図５
のフローチャート）の説明をする。まず、機関停止時の
触媒暖機装置制御を示すステップ１３’では、吸気温セ
ンサ１０から機関停止時の吸気温を測定し、測定した吸
気温をバックアップ機能を有するメモリ等に記憶させ
る。この機関停止時の吸気温（触媒周辺の雰囲気温度に
相当する）は、後述するステップ２１（図５参照）にお
いて機関始動時の触媒冷却度の推定を行う際に使用され
る。

【００４１】一方、機関始動時の触媒暖機装置制御を示
すステップ２０では、吸気温センサ１０から機関始動時
の吸気温を測定する。ステップ２１では、前述したステ
ップ１３’において記憶しておいた機関停止時の吸気
温、及び、測定した機関始動時の吸気温に基づいて、図
１１に示すような触媒冷却度マップを参照し、機関停止
中における三元触媒３の触媒冷却度を推定する。ここで
使用する触媒冷却度マップは、上述した図１０に示す触
媒冷却度マップとは異なり、機関始動時及び停止時の吸
気温という２つのパラメータから機関停止中の触媒冷却
度を推定するものである。この触媒冷却度マップも、予
め実験等によりその関係を調べ、ＲＯＭ等に設定してお
く。なお、このステップ２１の処理が請求項６に係る触
媒温度変化率推定手段に相当する。

【００４２】このような処理を行う理由としては、例え
ば、機関停止中に天候等が急変して大気温度（即ち、触
媒周辺の雰囲気温度）が変化した場合には、機関停止時
の触媒冷却度と機関始動時の触媒冷却度が異なるため、
機関停止時の触媒冷却度のみによって一律的に機関始動
時の触媒温度を推定すると、触媒温度の推定精度が低下
するおそれがある。そこで、このように機関始動時及び
停止時の吸気温から機関停止中の触媒冷却度を推定する
ようにすると、機関停止中に大気温度が変化しても、触
媒温度の推定精度が低下することを極力防止することが
できるのである。

【００４３】次に、コントロールユニット６によって行
われる触媒暖機装置制御の第３実施例を、図７（機関作
動時制御）及び図８（機関停止時制御）のフローチャー
トに基づいて説明する。この第３実施例の特徴は、図７
に示すような機関作動中の触媒暖機装置制御を行う点で
ある。即ち、機関停止時の触媒温度は、機関作動中の機
関負荷によって左右されることに着目し、機関停止時に
おける触媒温度の推定精度を向上すべく、機関作動中の
機関負荷を計測するようにしたものである。

【００４４】まず、機関作動中の触媒暖気装置制御の内
容を、図７のフローチャートに基づいて説明する。この
処理は、例えば、所定時間毎に実行されるものである。
ステップ３０では、機関負荷と関連のある値、例えば、
機関回転速度の平均値、或いは、吸入空気流量等に基づ
いて、機関１の負荷を推定する。この推定値は、前回の
推定値を今回の推定値で更新することで、より推定精度
の高いものとなる。

【００４５】一方、機関停止時の触媒温度を推定するス
テップ１２’では、前述したステップ３０において推定
した機関負荷、及び、ステップ１１（図４参照）におい
て算出した機関作動時間に基づいて、図１２に示すよう
な触媒温度マップを参照し、機関停止時の触媒温度を推
定する。ここで使用する触媒温度マップは、上述した図
９に示す触媒温度マップとは異なり、機関作動時の機関
負荷及び機関作動時間という２つのパラメータから触媒
温度を推定するものである。この触媒温度マップも、予
め実験等によりその関係を調べ、ＲＯＭ等に設定してお
く。なお、このステップ１２’の処理が請求項７に係る
停止時触媒温度推定手段に相当する。

【００４６】このような処理を行うと、第１及び第２実
施例の効果に加えて、機関作動中の機関負荷の変動によ
って、三元触媒３の昇温状態が変化した場合でも、より
正確な機関停止時の触媒温度の推定を行うことができ
る。なお、本実施形態では、機関の排気系に唯一介装さ
れた触媒に、電熱式ヒータ等の触媒加熱手段を設けた構
成であるが、このような構成に限らず、例えば、機関の
排気系に複数直列に介装された触媒の少なくとも１つ
に、電熱式ヒータ等の触媒加熱手段を設ける構成でもよ
い。この場合、触媒加熱手段が設けられていない触媒
は、機関の排気熱により触媒温度が加熱される通常のも
のであることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１のクレーム対応図

【図２】 本発明に係る触媒暖機装置の一実施形態を示
すシステム図

【図３】 同上の機関始動時制御を示す第１実施例のフ
ローチャート

【図４】 同上の機関停止時制御を示す第１実施例のフ
ローチャート

【図５】 同上の機関始動時制御を示す第２実施例のフ
ローチャート

【図６】 同上の機関停止時制御を示す第２実施例のフ
ローチャート

【図７】 同上の機関作動時制御を示す第３実施例のフ
ローチャート

【図８】 同上の機関停止時制御を示す第３実施例のフ
ローチャート

【図９】 機関停止時の触媒温度マップの一例

【図10】 触媒冷却度マップの一例

【図11】 触媒冷却度マップの他の一例

【図12】 機関停止時の触媒温度マップの他の一例

【符号の説明】

１ 機関 ３ 三元触媒 ４ 電熱式ヒータ ５ バッテリ ６ コントロールユニット ７ 通電制御トランジスタ ８ ＣＰＵ ９ イグニッションスイッチ １０ 吸気温センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の排気を浄化する触媒と、バッテリか
   らの通電によって発熱して該触媒を加熱する触媒加熱手
   段と、を含んで構成される内燃機関の触媒暖機装置にお
   いて、 少なくとも前記触媒周辺の雰囲気温度を含む機関運転状
   態を検出する機関運転状態検出手段と、連続した機関作
   動時間を検出する機関作動時間検出手段と、連続した機
   関停止時間を検出する機関停止時間検出手段と、検出さ
   れた機関作動時間に基づいて、機関停止時の前記触媒の
   温度を推定する停止時触媒温度推定手段と、検出された
   機関停止時の前記触媒周辺の雰囲気温度に基づいて、該
   触媒の単位時間当たりの温度変化率を推定する触媒温度
   変化率推定手段と、推定された機関停止時の触媒温度、
   推定された触媒温度変化率及び検出された機関停止時間
   に基づいて、機関始動時の前記触媒の温度を推定する始
   動時触媒温度推定手段と、推定された機関始動時の触媒
   温度に基づき、前記触媒の活性化状態を判断する活性化
   判断手段と、該活性化判断手段により該触媒が非活性化
   状態であると判断されたときのみ前記触媒加熱手段への
   通電を行う通電制御手段と、を含んで構成されたことを
   特徴とする内燃機関の触媒暖機装置。
2. 【請求項２】機関の排気を浄化する触媒と、バッテリか
   らの通電によって発熱して該触媒を加熱する触媒加熱手
   段と、を含んで構成される内燃機関の触媒暖機装置にお
   いて、 少なくとも前記触媒周辺の雰囲気温度を含む機関運転状
   態を検出する機関運転状態検出手段と、連続した機関作
   動時間を検出する機関作動時間検出手段と、連続した機
   関停止時間を検出する機関停止時間検出手段と、検出さ
   れた機関作動時間に基づいて、機関停止時の前記触媒の
   温度を推定する停止時触媒温度推定手段と、検出された
   機関停止時の前記触媒周辺の雰囲気温度に基づいて、該
   触媒の単位時間当たりの温度変化率を推定する触媒温度
   変化率推定手段と、推定された機関停止時の触媒温度、
   推定された触媒温度変化率及び検出された機関停止時間
   に基づいて、機関始動時の前記触媒の温度を推定する始
   動時触媒温度推定手段と、推定された機関始動時の触媒
   温度に基づいて、前記触媒加熱手段への通電時間を算出
   する通電時間算出手段と、算出された通電時間に基づい
   て、前記触媒加熱手段への通電を行う通電制御手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の触媒暖
   機装置。
3. 【請求項３】機関の排気を浄化する触媒と、バッテリか
   らの通電によって発熱して該触媒を加熱する触媒加熱手
   段と、を含んで構成される内燃機関の触媒暖機装置にお
   いて、 少なくとも前記触媒周辺の雰囲気温度を含む機関運転状
   態を検出する機関運転状態検出手段と、連続した機関作
   動時間を検出する機関作動時間検出手段と、連続した機
   関停止時間を検出する機関停止時間検出手段と、検出さ
   れた機関作動時間に基づいて、機関停止時の前記触媒の
   温度を推定する停止時触媒温度推定手段と、検出された
   機関停止時の前記触媒周辺の雰囲気温度に基づいて、該
   触媒の単位時間当たりの温度変化率を推定する触媒温度
   変化率推定手段と、推定された機関停止時の触媒温度、
   推定された触媒温度変化率及び検出された機関停止時間
   に基づいて、機関始動時の前記触媒の温度を推定する始
   動時触媒温度推定手段と、推定された機関始動時の触媒
   温度に基づき、前記触媒の活性化状態を判断する活性化
   判断手段と、該活性化判断手段により該触媒が非活性状
   態であると判断されたときに、推定された機関始動時の
   触媒温度に基づいて、前記触媒加熱手段への通電時間を
   算出する通電時間算出手段と、算出された通電時間に基
   づいて、前記触媒加熱手段への通電を行う通電制御手段
   と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の触
   媒暖機装置。
4. 【請求項４】前記通電時間算出手段により算出された前
   記触媒加熱手段への通電時間に基づき、前記バッテリへ
   の負荷状態を判断する負荷状態判断手段と、該バッテリ
   への負荷が過剰であると判断されたときに、警告を行う
   警告手段と、を含んで構成されたことを特徴とする請求
   項２又は３に記載の内燃機関の触媒暖機装置。
5. 【請求項５】前記警告手段に代え、或いは、該警告手段
   に加えて、 前記負荷状態判断手段により前記バッテリへの負荷が過
   剰であると判断されたときに、前記機関の回転速度を上
   昇させる機関回転速度上昇手段を、含んで構成されたこ
   とを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の触媒暖機装
   置。
6. 【請求項６】前記触媒温度変化率推定手段に代えて、 前記機関運転状態検出手段により検出された機関停止時
   の触媒周辺の雰囲気温度及び機関始動時の触媒周辺の雰
   囲気温度に基づいて、前記触媒の単位時間当たりの温度
   変化率を推定する触媒温度変化率推定手段を含んで構成
   されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに
   記載の内燃機関の触媒暖機装置。
7. 【請求項７】前記停止時触媒温度推定手段に代えて、 前記機関運転状態検出手段により検出された機関作動中
   の機関負荷、及び、前記機関作動時間検出手段により検
   出された機関作動時間に基づいて、機関停止時の前記触
   媒の温度を推定する停止時触媒温度推定手段を含んで構
   成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つ
   に記載の内燃機関の触媒暖機装置。