JPH0972211A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気切替バルブを備える内燃機関の排気浄化
装置において、排気切替バルブの作動不良によって排気
エミッションが悪化しないようにする。 【解決手段】 排気通路の触媒コンバータ１０２より上
流と下流にそれぞれ設置された排気中の酸素濃度に応じ
て出力が反転する触媒前空燃比検出手段１０６および触
媒後空燃比検出手段１０７と、触媒前空燃比検出手段１
０６および触媒後空燃比検出手段１０７の出力を比較し
て排気通路切替手段１０３の排気洩れ率Ｌを算出する排
気洩れ率算出手段１０１とを備える。

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
化装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関等にあっては、排気を
清浄化するため、空燃比を理論空燃比となるようにフィ
ードバック制御するとともに、排気通路にＨＣ，ＣＯの
酸化と、ＮＯｘの還元を同時に行う三元触媒を設置した
システムが、広く実用化されている。

【０００３】この三元触媒に用いられる触媒金属とし
て、白金を主成分とした白金系触媒は理論空燃比よりリ
ーン側の空燃比で高温の排気雰囲気に晒されると、白金
が酸化してしまい、触媒性能が一時的に低下する、いわ
ゆる一時劣化を起こす。この一時劣化は、高温リーン排
気雰囲気に晒すことで進行するが、高温リッチ排気雰囲
気に晒すことで回復する特性がある。

【０００４】また、触媒低温時の活性化を早めるため
に、触媒コンバータを機関のエキゾーストマニホールド
の直下に設置するものがある。

【０００５】エキゾーストマニホールドの直下に設置さ
れた触媒コンバータの耐熱性を確保するため、排気が高
温となる運転時に触媒コンバータへの排気の導入を制限
する排気切替バルブを備えるものがある(特開昭５７−
２１０１１６号公報、参照)。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気切
替バルブはその経時劣化や故障等により所定の全閉位置
に戻らない閉弁作動不良を起こす可能性があり、排気切
替バルブの開度が過大になると、上流触媒コンバータの
熱劣化を早めるばかりか、上流触媒コンバータがリーン
排気雰囲気に晒されて、一時劣化が進むという問題点が
考えられる。

【０００７】本発明は上記の問題点を解消し、排気切替
バルブを備える内燃機関の排気浄化装置において、排気
切替バルブの作動不良によって排気エミッションが悪化
しないようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置は、図１７に示すように、排気通路に
設置される排気浄化用の触媒コンバータ１０２と、運転
条件に応じて触媒コンバータ１０２への排気の導入を制
限する排気通路切替手段１０３と、を備える内燃機関の
排気浄化装置において、排気通路の触媒コンバータ１０
２より上流と下流にそれぞれ設置された排気中の酸素濃
度に応じて出力が反転する触媒前空燃比検出手段１０６
および触媒後空燃比検出手段１０７と、触媒前空燃比検
出手段１０６および触媒後空燃比検出手段１０７の出力
を比較して排気通路切替手段１０３の排気洩れ率Ｌを算
出する排気洩れ率算出手段１０１と、を備える。

【０００９】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１に記載の発明において、前記排気洩れ率算
出手段１０１として、触媒前空燃比検出手段１０６およ
び触媒後空燃比検出手段１０７の出力の反転周期比Ｆ１
／Ｆ２を算出し、反転周期比Ｆ１／Ｆ２に応じて排気通
路切替手段１０３の排気洩れ率Ｌを算出する。

【００１０】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１に記載の発明において、前記排気洩れ率算
出手段として、触媒前空燃比検出手段の出力が反転して
から触媒後空燃比検出手段の出力が反転するまでにかか
る時間ｔを算出し、時間ｔに応じて排気通路切替手段の
排気洩れ率Ｌを算出する。

【００１１】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明におい
て、図１８に示すように、運転条件に応じて目標空燃比
を設定する空燃比設定手段１１０と、目標空燃比が得ら
れるように燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段１
１１と、を備える内燃機関において、前記排気洩れ率Ｌ
に基づいて排気通路切替手段１０３を介して触媒コンバ
ータ１０２に導かれる排気洩れ量Ｍを算出する排気洩れ
量算出手段１０５と、排気洩れ量Ｍと排気温度Ｔｍｐを
掛け合わせた触媒劣化強度ｒを算出する触媒劣化強度算
出手段１０５と、触媒劣化強度ｒに応じて触媒コンバー
タ１０２の劣化を防止するように目標空燃比を補正する
触媒劣化抑制手段１０９と、を備える。

【００１２】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項４に記載の発明において、前記触媒コンバー
タの触媒金属として主として白金を担持させ、機関の空
燃比を理論空燃比にフィードバック補正係数αを用いて
フィードバック制御する内燃機関において、触媒劣化抑
制手段は触媒劣化強度ｒに応じてフィードバック補正係
数αを補正して空燃比をリッチ側にシフトさせる。

【００１３】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、請求項４に記載の発明において、前記触媒コンバー
タの触媒金属として主として白金を担持させ、所定のフ
ューエルカット域で燃料の供給を停止するフューエルカ
ットを行う内燃機関において、排気洩れ量Ｍに基づいて
フューエルカットを禁止する排気温度Ｔｆを設定するフ
ューエルカット禁止排気温度設定手段と、排気温度Ｔｍ
ｐが禁止温度Ｔｆを越えて上昇したらフューエルカット
を禁止するフューエルカット禁止手段と、を備える。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置にお
いて、排気通路切替手段１０３が正常に閉作動して、触
媒コンバータ１０２に排気が導かれない運転状態では、
触媒前空燃比検出手段１０６の出力は変動しない。

【００１５】これに対して、排気通路切替手段１０３が
正常に閉作動せず、触媒コンバータ１０２に排気通路切
替手段１０３から洩れた排気が導かれる運転状態では、
触媒前空燃比検出手段１０６の出力も変動する。

【００１６】したがって、触媒前空燃比検出手段１０６
および触媒後空燃比検出手段１０７の出力を比較して排
気通路切替手段１０３の排気洩れ率Ｌを算出することに
より、排気洩れ率Ｌに基づいて排気通路切替手段１０３
の閉作動不良が起きたかどうかを適確に判定することが
できる。

【００１７】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
において、排気通路切替手段１０３が正常に閉作動して
触媒コンバータ１０２に排気が導かれない運転状態で
は、触媒前空燃比検出手段１０６の出力は反転せず、反
転周期比Ｆ１／Ｆ２＝０となる。

【００１８】これに対して、排気通路切替手段１０３が
正常に閉作動せず、触媒コンバータ１０２に排気通路切
替手段１０３から洩れた排気が導かれる運転状態では、
触媒前空燃比検出手段１０６の出力も反転する。排気洩
れ量Ｍが多くなるほど、触媒前空燃比検出手段１０６の
出力反転回数は、触媒後空燃比検出手段１０７の出力の
反転回数に近づき、反転周期比Ｆ１／Ｆ２は排気洩れ率
が大きくなるほど１に近づいてくる。

【００１９】したがって、触媒前空燃比検出手段１０６
および触媒後空燃比検出手段１０７の出力の反転周期比
Ｆ１／Ｆ２に基づき排気通路切替手段１０３の排気洩れ
率Ｌを正確に算出することができる。

【００２０】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
において、排気通路切替手段１０３が正常に閉作動し、
触媒コンバータ１０２に導かれる洩れ排気量が少ない運
転状態では、洩れた排気の酸素濃度が触媒前空燃比検出
手段１０６によって検出される前に、触媒後空燃比検出
手段１０７によって排気の酸素濃度が検出される。つま
り、触媒前空燃比検出手段１０６の出力が反転してから
触媒後空燃比検出手段１０７の出力が反転するまでにか
かる時間ｔを測定すると、触媒後空燃比検出手段１０７
がセンシングした排気は触媒前空燃比検出手段１０６が
センシングした排気ではなく、次に酸素濃度が変動する
排気をセンシングすることになり、測定された遅れ時間
ｔは比較的長くなる。

【００２１】これに対して、排気通路切替手段１０３が
正常に閉作動せず、触媒コンバータ１０２に導かれる洩
れ排気量が多い運転状態では、洩れた排気の酸素濃度が
触媒前空燃比検出手段１０６によって検出された後に、
触媒後空燃比検出手段１０７によって排気の酸素濃度が
検出される。つまり、触媒前空燃比検出手段１０６の出
力が反転してから触媒後空燃比検出手段１０７の出力が
反転するまでにかかる時間ｔを測定するとき、触媒後空
燃比検出手段１０７がセンシングした排気は触媒前空燃
比検出手段１０６がセンシングした排気は同一時期に排
出されたものであり、測定される遅れ時間ｔは比較的短
くなる。

【００２２】したがって、触媒前空燃比検出手段１０６
の出力が反転してから触媒後空燃比検出手段１０７の出
力が反転するまでにかかる時間ｔが長くなるほど、排気
通路切替手段１０３の排気洩れ量は大きくなり、測定さ
れた時間ｔに基づき排気通路切替手段１０３の排気洩れ
率Ｌを正確に算出することができる。

【００２３】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
において、排気洩れ量Ｍは機関の排気ガス量と洩れ率Ｌ
とに基づいて求まる。

【００２４】排気通路切替手段１０３から洩れる排気に
より触媒コンバータ１０２がどれくらい劣化するかを表
す触媒劣化強度ｒは、排気洩れ量Ｍと排気温度Ｔｍｐの
とに基づいて求まる。

【００２５】触媒劣化抑制手段１０９は、触媒劣化強度
ｒに応じて触媒コンバータ１０２の劣化が進まないよう
に目標空燃比を補正することにより、排気エミッション
の悪化を抑えられる。

【００２６】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
において、触媒コンバータ１０２は、白金触媒の特性と
して、排気雰囲気が理論空燃比よりもリーンになるほ
ど、高温になるほど、触媒金属の酸化により触媒転化率
が低下する、いわゆる一時劣化が進行する。

【００２７】触媒劣化抑制手段１０９は、劣化強度ｒが
大きくなるほど機関の空燃比をフィードバック補正係数
αを補正して空燃比をリッチ側にシフトさせることによ
り、排気温度も下がるため、触媒金属の酸化を抑える触
媒劣化抑制効果が大きくなり、排気エミッションの悪化
を抑えられる。

【００２８】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置
において、排気高温時に燃料供給を停止するフューエル
カットが行われると、排気雰囲気が理論空燃比よりもリ
ーンになるとともに、さらに排気温度が上昇するため、
フューエルカット時に排気が触媒コンバータ１０２に導
かれると、触媒コンバータ１０２の劣化が進行する。

【００２９】これに対処して、排気通路切替手段１０３
を洩れる排気洩れ量Ｍが大きくなるのにしたがって、フ
ューエルカット禁止温度Ｔｆを低下させることにより、
触媒コンバータ１０２の劣化が進行することを抑え、排
気エミッションの悪化を抑えられる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００３１】図１に示すように、エンジン１の吸気通路
８には燃料噴射弁１０が取付けられ、コントロールユニ
ット５からの信号に応じて燃料を噴射する。

【００３２】排気通路９には上流触媒コンバータ２と下
流触媒コンバータ３が直列に設置される。上流触媒コン
バータ２と下流触媒コンバータ３は、それぞれの担体に
触媒金属として、白金（Ｐｔ）を主に担持させた白金系
の三元触媒で構成され、排気中のＨＣ，ＣＯの酸化と、
ＮＯｘの還元を同時に行う。

【００３３】排気通路９には上流触媒コンバータ２の上
流と下流にそれぞれ触媒前Ｏ₂センサ６と触媒後Ｏ₂セン
サ７が設置される。

【００３４】コントロールユニット５は、図示しない
が、エンジン吸入空気量Ｑ、回転数Ｎ等の検出信号を入
力し、空燃比を理論空燃比に近づける基本燃料噴射量Ｔ
ｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは定数）が算出されるとととも
に、触媒前Ｏ₂センサ６または触媒後Ｏ₂センサ７の検出
信号を入力し、所定のストイキ域で燃料噴射量が目標値
を中心とした狭い範囲に収まるように最終的な燃料噴射
量Ｔｉを次式で算出して空燃比をフィードバック制御す
る。

【００３５】 Ｔｉ＝Ｔｐ×α×Ｈ×ＣＯＥＦ＋Ｔｓ …（１） ただし、αは空燃比フィードバック補正係数、Ｈは後述
する触媒の劣化を抑制するための空燃比補正量、ＣＯＥ
Ｆはエンジン冷却水温等をパラメータとした各種補正係
数の和、Ｔｓは無効噴射パルス幅である。

【００３６】エンジン１に供給される混合気の空燃比が
理論空燃比を中心とした狭い範囲に収まるようにフィー
ドバック制御されることにより、上流触媒コンバータ２
または下流触媒コンバータ３が有効に働き、排気中のＨ
Ｃ，ＣＯの酸化と、ＮＯｘの還元が同時に行われる。

【００３７】減速時における所定のフューエルカット域
で燃料噴射弁１０からの燃料噴射を停止する。フューエ
ルカットが行われることにより、燃費の低減、排気エミ
ッションの低減がはかられる。

【００３８】ところで、上流触媒コンバータ２および下
流触媒コンバータ３は、白金触媒の特性として、理論空
燃比よりもリーンな高温排気雰囲気に晒されることによ
り、触媒金属の酸化により触媒転化率が低下する、いわ
ゆる一時劣化を起こす。

【００３９】これに対処して、コントロールユニット５
は、触媒前Ｏ₂センサ６と触媒後Ｏ₂センサ７の出力がそ
れぞれリッチリーンに反転する回数を比較して上流触媒
コンバータ２の劣化度合Ｒを検出し、この劣化度合Ｒに
基づいて上流触媒コンバータ２または下流触媒コンバー
タ３の一時劣化が進んだことを判定し、所定の排気温度
が得られる運転条件に上流触媒コンバータ２または下流
触媒コンバータ３を理論空燃比よりもリッチな高温排気
雰囲気に晒すリッチ処理を施して、触媒金属の還元によ
り触媒転化率を回復させるようになっている。この触媒
の一時劣化を回復させる制御内容については、本出願人
により特願平６−４２７９４号として、既に提案されて
いる。

【００４０】図２は上流触媒コンバータ２の劣化度Ｒを
検出するルーチンを示す。

【００４１】これについて説明すると、まず、ステップ
１で図示しないセンサにより検出されたエンジン冷却水
温度Ｔｗが暖機終了後の所定値を越え、かつ空燃比のフ
ィードバックが行われる診断領域かどうかを判定する。

【００４２】ステップ２と３では、それぞれ触媒前Ｏ₂
センサ６と触媒後Ｏ₂センサ７のリッチリーンの反転周
波数Ｆ１とＦ２を読込む。

【００４３】反転周期比Ｆ２／Ｆ１は、図３に示すよう
に、上流触媒コンバータ２の転化率が低下するほど１に
近づく。上流触媒コンバータ２が正常に機能していると
きは、排気中の酸素をストレージするので、上流の排気
中に含まれている酸素を、そのまま上流触媒コンバータ
２の下流で検出することはできない。しかし、上流触媒
コンバータ２が劣化してくると、上流の排気中の酸素が
そのまま下流に流れるため、触媒後Ｏ₂センサ７の出力
反転回数は、触媒前Ｏ₂センサ６の出力の反転回数に近
づいてくる。

【００４４】ステップ４では、この反転周期比Ｆを、Ｆ
２／Ｆ１として算出する。ステップ５と６で、この周期
比Ｆから図４に示すマップに基づき触媒性能の劣化度Ｒ
を算出し、更新記憶する。

【００４５】ステップ７で、触媒劣化度Ｒが所定値以内
かどうかを判定する。ここで、所定値以内と判定された
場合は、ステップ９に進んで通常の空燃比制御ルーチン
に戻り、所定値以上と判定された場合は、ステップ８に
進んで劣化回復処理ルーチンへ移行する。

【００４６】ところで、上流触媒コンバータ２はエンジ
ン１にできるだけ近づけて配置され、触媒低温時の活性
化を早めるようになっている。

【００４７】排気通路９にはエンジン１からの排気を上
流触媒コンバータ２を迂回させて下流触媒コンバータ３
へと導くバイパス通路１１が配設される。

【００４８】運転条件に応じて上流触媒コンバータ２へ
の排気の導入を制限する排気通路切替手段として、排気
通路９にはバイパス通路１１と上流触媒コンバータ２を
選択的に開通させる排気切替バルブ４が介装される。

【００４９】コントロールユニット５は、排気温度が上
昇する運転時に排気切替バルブ４を介して上流触媒コン
バータ２を閉じて排気を上流触媒コンバータ２を迂回さ
せて、上流触媒コンバータ２の耐熱性を確保するように
なっている。

【００５０】図５は排気切替バルブ４の開閉等を制御す
るルーチンを示す。

【００５１】これについて説明すると、まず、ステップ
１１で排気温度Ｔｍｐを図６に示すマップに基づきエン
ジン回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐに応じて算出する。

【００５２】続いてステップ１２で排気温度Ｔｍｐが上
流触媒コンバータ２の劣化を早める所定値ＴＲ（例えば
７００°Ｃ）以下かどうかを判定する。

【００５３】排気温度Ｔｍｐが所定値ＴＲ以下と判定さ
れた場合、ステップ１３に進んで排気切替バルブ４を開
き排気を上流触媒コンバータ２に導き、ステップ１４で
触媒前Ｏ₂センサ６の検出信号に基づいて空燃比をフィ
ードバック制御する。

【００５４】排気温度Ｔｍｐが所定値ＴＲより高い判定
された場合、ステップ１５に進んで排気切替バルブ４を
閉じ排気をバイパス通路１１を介して上流触媒コンバー
タ２を迂回させ、ステップ１６で触媒後Ｏ₂センサ６の
検出信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。

【００５５】このようにして、下流触媒コンバータ３が
充分に活性していない排気低温時に上流触媒コンバータ
２と下流触媒コンバータ３の両方で排気を浄化し、下流
触媒コンバータ３が充分に活性した排気高温時は下流触
媒コンバータ３のみで排気を浄化し、上流触媒コンバー
タ２の劣化を抑えるようになっている。

【００５６】ところで、排気切替バルブ４はその経時劣
化や故障等により所定の全閉位置に戻らない閉弁作動不
良を起こす可能性がある。排気切替バルブ４の開度が過
大になると、上流触媒コンバータ２の熱劣化を早めるば
かりか、上流触媒コンバータ２がリーン排気雰囲気に晒
されて、一時劣化が進む。

【００５７】これに対処して本発明は、触媒前Ｏ₂セン
サ６と触媒後Ｏ₂センサ７の検出信号を比較して排気切
替バルブ４が全閉位置に戻らない閉弁作動不良を起こし
たかどうかを判定し、閉弁作動不良判定時に上流触媒コ
ンバータ２の一時劣化が進まないように空燃比を制御す
る。

【００５８】コントロールユニット５は、触媒前Ｏ₂セ
ンサ６と、触媒後Ｏ₂センサ７の出力が、それぞれリッ
チリーンに反転する反転周期比Ｆ１／Ｆ２を算出し、反
転周期比Ｆ１／Ｆ２に応じて排気切替バルブ４の洩れ率
Ｌを算出し、洩れ率Ｌに基づいて排気切替バルブ４を介
して上流触媒コンバータ２に導かれる排気洩れ量Ｍを算
出し、排気洩れ量Ｍと排気温度Ｔｍｐを掛け合わせた触
媒劣化強度ｒを算出し、触媒劣化強度ｒに応じて上流触
媒コンバータ２の一時劣化が進まないように空燃比を制
御する。

【００５９】図７は排気切替バルブ４の閉弁作動不良時
に上流触媒コンバータ２の一時劣化が進まないように空
燃比を制御するルーチンを示す。

【００６０】これについて説明すると、まず、ステップ
２１で排気切替バルブ４が閉弁される運転条件かどうか
を判定する。

【００６１】ステップ２２と２３では、触媒前Ｏ₂セン
サ６と触媒後Ｏ₂センサ７のリッチリーンの反転周波数
Ｆ１とＦ２をそれぞれ読込む。

【００６２】排気切替バルブ４が正常に閉弁作動し、上
流触媒コンバータ２に排気が導かれない運転状態では、
触媒前Ｏ₂センサ６の出力は反転せず、反転周期比Ｆ１
／Ｆ２＝０となる。しかし、排気切替バルブ４が正常に
閉弁作動せず、上流触媒コンバータ２に排気切替バルブ
４から洩れた排気が導かれる運転状態では、触媒前Ｏ₂
センサ６の出力も反転するため、この排気洩れ量Ｍが多
くなるほど、触媒前Ｏ₂センサ６の出力反転回数は、触
媒後Ｏ₂センサ７の出力の反転回数に近づく。したがっ
て、図８に示すように反転周期比Ｆ１／Ｆ２は排気洩れ
率が大きくなるほど１に近づいてくる。

【００６３】ステップ２４では、反転周期比Ｆｒを、Ｆ
１／Ｆ２として算出する。

【００６４】ステップ２５では、周期比Ｆｒから図９に
示すマップに基づき排気切替バルブ４の排気洩れ率Ｌを
算出する。

【００６５】ステップ２６では、触媒劣化強度ｒを次式
で算出する。

【００６６】 ｒ＝Ｍ×Ｔｍｐ＝（Ｔｐ×Ｎ）×Ｌ×Ｔｍｐ …（２） このように、排気切替バルブ４を洩れる排気により上流
触媒コンバータ２がどれくらい劣化するかを表す触媒劣
化強度ｒは、排気洩れ量Ｍと排気温度Ｔｍｐの積によっ
て求まる。

【００６７】排気洩れ量Ｍはエンジン１の排気ガス量
（基本燃料噴射量Ｔｐ×回転数Ｎ）と洩れ率Ｌの積によ
って求まる。

【００６８】ステップ２７で前記空燃比補正量Ｈを図１
０に示すマップに基づき劣化強度ｒに応じて算出する。
空燃比補正量Ｈは劣化強度ｒが大きくなるほど空燃比が
リッチ側にシフトするように設定されている。

【００６９】前述したように、上流触媒コンバータ２
は、白金触媒の特性として、排気雰囲気が理論空燃比よ
りもリーンになるほど、高温になるほど、触媒金属の酸
化により触媒転化率が低下する、いわゆる一時劣化が進
行する。

【００７０】これに対処して、排気切替バルブ４を洩れ
る排気洩れ量Ｍが大きくなるのにしたがって、排気空燃
比をリッチにシフトすることにより、排気温度も下がる
ため、触媒金属の酸化を抑える触媒劣化抑制効果が大き
くなり、排気エミッションの悪化を抑えられる。

【００７１】さらにステップ２８で、フューエルカット
禁止温度Ｔｆを図１１に示すマップに基づき排気洩れ量
Ｍに応じて算出し、ステップ２９で排気温度Ｔｍｐがフ
ューエルカット禁止温度Ｔｆを越えて上昇したことが判
定されると、フューエルカットを禁止する。

【００７２】排気高温時に燃料供給を停止するフューエ
ルカットが行われると、排気雰囲気が理論空燃比よりも
リーンになるとともに、さらに排気温度が上昇するた
め、フューエルカット時に排気が上流触媒コンバータ２
に導かれると、上流触媒コンバータ２の一時劣化が進行
する。

【００７３】これに対処して、排気切替バルブ４を洩れ
る排気洩れ量Ｍが大きくなるのにしたがって、フューエ
ルカット禁止温度Ｔｆを低下させることにより、上流触
媒コンバータ２の一時劣化が進行することを抑え、排気
エミッションの悪化を抑えられる。

【００７４】このようにして、排気切替バルブ４の閉弁
作動不良時に触媒の劣化を抑えるように空燃比を制御す
るが、それでも排気エミッションの悪化を来すほど触媒
の劣化が進んだことが触媒劣化度Ｒに基づいて判定され
た場合、この異常を図示しない警告灯等を介して運転者
に知らせるようになっている。

【００７５】次に、他の実施の形態として、コントロー
ルユニット５は、触媒前Ｏ₂センサ６の出力がリッチか
らリーンに反転してから触媒後Ｏ₂センサ７の出力がリ
ッチからリーンに反転するまでにかかる時間ｔを測定
し、この時間ｔに基づいて排気ガス量に応じて補正した
酸素センサ反転遅れ時間ｔｒを算出し、反転遅れ時間ｔ
ｒに応じて排気切替バルブ４の洩れ率Ｌを算出し、洩れ
率Ｌに応じて排気切替バルブ４を介して上流触媒コンバ
ータ２に導かれる排気洩れ量Ｍを算出し、排気洩れ量Ｍ
と排気温度Ｔｍｐを掛け合わせた触媒劣化強度ｒを算出
し、触媒劣化強度ｒに応じて上流触媒コンバータ２の一
時劣化が進まないように空燃比を制御する。

【００７６】図１２は排気切替バルブ４の閉弁作動不良
時に上流触媒コンバータ２の一時劣化が進まないように
空燃比を制御するルーチンを示す。

【００７７】まず、ステップ３１で排気切替バルブ４が
閉弁される運転条件であることを判定する。

【００７８】ステップ３２で触媒前Ｏ₂センサ６の出力
がリッチからリーンに反転することを判定し、ステップ
３４で触媒後Ｏ₂センサ７の出力がリッチからリーンに
反転することを判定し、ステップ３３と３５で両者の時
間差ｔを測定する。

【００７９】排気切替バルブ４が正常に閉弁作動し、上
流触媒コンバータ２に導かれる排気が少ない運転状態で
は、洩れた排気の酸素濃度が触媒前Ｏ₂センサ６によっ
て検出される前に、触媒後Ｏ₂センサ７によって排気の
酸素濃度が検出される。つまり、図１６に示すように、
触媒前Ｏ₂センサ６の出力がリッチからリーンに反転し
てから触媒後Ｏ₂センサ７の出力がリッチからリーンに
反転するまでにかかる時間ｔを測定すると、触媒後Ｏ₂
センサ７がリッチからリーンに反転するのは、触媒前Ｏ
₂センサ６がリッチからリーンに反転した排気ではな
く、次のリッチからリーンに反転する排気をセンシング
することになるため、測定された遅れ時間ｔは比較的長
くなる。

【００８０】これに対して、排気切替バルブ４が正常に
閉弁作動せず、上流触媒コンバータ２に導かれる排気が
多い運転状態では、洩れた排気の酸素濃度が触媒前Ｏ₂
センサ６によって検出された後に、触媒後Ｏ₂センサ７
によって排気の酸素濃度が検出される。つまり、図１６
に示すように、触媒前Ｏ₂センサ６の出力がリッチから
リーンに反転してから触媒後Ｏ₂センサ７の出力がリッ
チからリーンに反転するまでにかかる時間ｔを測定する
とき、触媒後Ｏ₂センサ７がセンシングする排気は触媒
前Ｏ₂センサ６がセンシングする排気は同時期に排出さ
れたものであり、測定された遅れ時間ｔは比較的短くな
る。

【００８１】したがって、触媒前Ｏ₂センサ６の出力が
リッチからリーンに反転してから触媒後Ｏ₂センサ７の
出力がリッチからリーンに反転するまでにかかる時間ｔ
が短くなるほど、排気切替バルブ４の排気洩れ量は大き
くなる。

【００８２】また、排気が到達する所要時間ｔｈは機関
の排気ガス量（Ｔｐ×Ｎ）に依存するため、ステップ３
６では排気ガス量に応じて図１３に示すマップに基づい
て酸素センサ反転洩れ補正時間ｔｈを算出し、ステップ
３７で酸素センサ反転遅れ時間ｔｒをｔｒ＝ｔ−ｔｈと
して算出する。

【００８３】ステップ３８では、算出された酸素センサ
反転遅れ時間ｔｒから図１５に示すマップに基づき排気
切替バルブ４の排気洩れ率Ｌを算出する。

【００８４】以下、前記図７に示すフローチャートと同
様に、ステップ３９では、触媒劣化強度ｒを次式で算出
する。

【００８５】 ｒ＝Ｍ×Ｔｍｐ＝（Ｔｐ×Ｎ）×Ｌ×Ｔｍｐ …（２） ステップ４０で前記空燃比補正量Ｈを図１０に示すマッ
プに基づき劣化強度ｒに応じて算出する。空燃比補正量
Ｈは劣化強度ｒが大きくなるほど空燃比がリッチ側にシ
フトするように設定されている。排気切替バルブ４を洩
れる排気洩れ量Ｍが大きくなるのにしたがって、排気空
燃比をリッチにシフトすることにより、排気温度も下が
るため、触媒金属の酸化を抑える触媒劣化抑制効果が大
きくなり、排気エミッションの悪化を抑えられる。

【００８６】さらにステップ４１で、フューエルカット
禁止温度Ｔｆを図１１に示すマップに基づき排気洩れ量
Ｍに応じて算出し、ステップ４２で排気温度Ｔｍｐがフ
ューエルカット禁止温度Ｔｆを越えて上昇したことが判
定されると、フューエルカットを禁止する。排気切替バ
ルブ４を洩れる排気洩れ量Ｍが大きくなるのにしたがっ
て、フューエルカット禁止温度Ｔｆを低下させることに
より、上流触媒コンバータ２の一時劣化が進行すること
を抑え、排気エミッションの悪化を抑えられる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、触媒前空燃比検出手段および
触媒後空燃比検出手段の出力を比較して排気通路切替手
段の排気洩れ率Ｌを算出することにより、排気洩れ率Ｌ
に基づいて排気通路切替手段の閉作動不良が起きたかど
うかを適確に判定し、警告を発したり、触媒コンバータ
の劣化を抑制するように空燃比を制御することが可能と
なる。

【００８８】請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、触媒前空燃比検出手段６および触媒後空燃比検出手
段の出力の反転周期比Ｆ１／Ｆ２に基づき排気通路切替
手段の排気洩れ率Ｌを正確に算出することができる。

【００８９】請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、触媒前空燃比検出手段の出力が反転してから触媒後
空燃比検出手段の出力が反転するまでにかかる時間ｔに
基づき排気通路切替手段の排気洩れ率Ｌを正確に算出す
ることができる。

【００９０】請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、排気通路切替手段から洩れる排気により触媒コンバ
ータがどれくらい劣化するかを表す触媒劣化強度ｒを、
排気洩れ量Ｍと排気温度Ｔｍｐとに基づいて求め、排気
通路切替手段を修理する必要なく、排気エミッションの
悪化を抑えられる。

【００９１】請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、劣化強度ｒが大きくなるほど機関の空燃比をフィー
ドバック補正係数αを補正して空燃比をリッチ側にシフ
トさせることにより、排気温度も下がるため、触媒金属
の酸化を抑える触媒劣化抑制効果が大きくなり、排気エ
ミッションの悪化を抑えられる。

【００９２】請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置
は、排気通路切替手段を洩れる排気洩れ量Ｍが大きくな
るのにしたがって、フューエルカット禁止温度Ｔｆを低
下させることにより、触媒コンバータの劣化が進行する
ことを抑え、排気エミッションの悪化を抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すシステム図。

【図２】同じく触媒の劣化判定を行う制御内容を示すフ
ローチャート。

【図３】同じく反転周期比Ｆと触媒性能の関係を示す特
性図。

【図４】同じく反転周期比Ｆに基づいて劣化度Ｒを設定
したマップ。

【図５】同じく排気切替バルブの開閉等を行う制御内容
を示すフローチャート。

【図６】同じく運転条件に基づいて排気温度Ｔｍｐを設
定したマップ。

【図７】同じく排気切替バルブの作動不良を診断して上
流触媒コンバータの劣化を抑制する制御内容を示すフロ
ーチャート。

【図８】同じく反転周期比Ｆと洩れ率の関係を示す特性
図。

【図９】同じく反転周期比Ｆに基づいて洩れ率Ｌを設定
したマップ。

【図１０】同じく触媒劣化強度ｒに基づいて空燃比補正
係数Ｈを設定したマップ。

【図１１】同じく洩れ量Ｍに基づいてフューエルカット
禁止温度Ｔｆを設定したマップ。

【図１２】他の実施の形態を示す排気切替バルブの作動
不良を診断して上流触媒コンバータの劣化を抑制する制
御内容を示すフローチャート。

【図１３】同じく排気ガス量に基づいて酸素センサ遅れ
補正時間ｔｈを設定したマップ。

【図１４】同じく酸素センサ反転遅れ時間ｔｒと洩れ率
の関係を示す特性図。

【図１５】同じく酸素センサ反転遅れ時間ｔｒに基づい
て洩れ率Ｌを設定したマップ。

【図１６】同じく洩れガス量とセンサ出力の関係を示す
特性図。

【図１７】請求項１に記載の発明を示すクレーム対応
図。

【図１８】請求項４に記載の発明を示すレーム対応図。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 上流触媒コンバータ ３ 下流触媒コンバータ ４ 排気切替バルブ ５ コントロールユニット ６ 触媒前Ｏ₂センサ ７ 触媒後Ｏ₂センサ ８ 吸気通路 ９ 排気通路 １０ 燃料噴射弁 １１ バイパス通路 １０１ 排気洩れ率算出手段 １０２ 触媒コンバータ １０３ 排気通路切替手段 １０５ 排気洩れ量算出手段 １０６ 触媒前空燃比検出手段 １０７ 触媒後空燃比検出手段 １０８ 触媒劣化強度算出手段 １０９ 触媒劣化抑制手段 １１０ 目標空燃比設定手段 １１１ 燃料供給量制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｇ (72)発明者 中田 勉 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路に設置される排気浄化用の触媒コ
   ンバータと、 運転条件に応じて触媒コンバータへの排気の導入を制限
   する排気通路切替手段と、 を備える内燃機関の排気浄化装置において、 排気通路の触媒コンバータより上流と下流にそれぞれ設
   置された排気中の酸素濃度に応じて出力が反転する触媒
   前空燃比検出手段および触媒後空燃比検出手段と、 触媒前空燃比検出手段および触媒後空燃比検出手段の出
   力を比較して排気通路切替手段の排気洩れ率Ｌを算出す
   る排気洩れ率算出手段と、 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】前記排気洩れ率算出手段として、 触媒前空燃比検出手段および触媒後空燃比検出手段の出
   力の反転周期比Ｆ１／Ｆ２を算出し、 反転周期比Ｆ１／Ｆ２に応じて排気通路切替手段の排気
   洩れ率Ｌを算出することを特徴とする請求項１に記載の
   内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】前記排気洩れ率算出手段として、 触媒前空燃比検出手段の出力が反転してから触媒後空燃
   比検出手段の出力が反転するまでにかかる時間ｔを算出
   し、 時間ｔに応じて排気通路切替手段の排気洩れ率Ｌを算出
   することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気
   浄化装置。
4. 【請求項４】運転条件に応じて目標空燃比を設定する空
   燃比設定手段と、 目標空燃比が得られるように燃料供給量を制御する燃料
   供給量制御手段と、 を備える内燃機関において、 前記排気洩れ率Ｌに基づいて排気通路切替手段を介して
   触媒コンバータに導かれる排気洩れ量Ｍを算出する排気
   洩れ量算出手段と、 触媒劣化強度ｒを排気洩れ量Ｍと排気温度Ｔｍｐとに基
   づいて算出する触媒劣化強度算出手段と、 触媒劣化強度ｒに応じて触媒コンバータの劣化を防止す
   るように目標空燃比を補正する触媒劣化抑制手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一
   つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 【請求項５】前記触媒コンバータの触媒金属として主と
   して白金を担持させ、 機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック補正係数α
   を用いてフィードバック制御する内燃機関において、 触媒劣化抑制手段は触媒劣化強度ｒに応じてフィードバ
   ック補正係数αを補正して空燃比をリッチ側にシフトさ
   せることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気
   浄化装置。
6. 【請求項６】前記触媒コンバータの触媒金属として主と
   して白金を担持させ、 所定のフューエルカット域で燃料の供給を停止するフュ
   ーエルカットを行う内燃機関において、 排気洩れ量Ｍに基づいてフューエルカットを禁止する排
   気温度Ｔｆを設定するフューエルカット禁止排気温度設
   定手段と、 排気温度Ｔｍｐが禁止温度Ｔｆを越えて上昇したらフュ
   ーエルカットを禁止するフューエルカット禁止手段と、 を備えたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の
   排気浄化装置。