JPH0996216A

JPH0996216A - 排出ガス浄化用触媒の暖機装置

Info

Publication number: JPH0996216A
Application number: JP7254876A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sago; 謙一佐合; Taiji Isobe; 大治磯部; Shigenori Isomura; 磯村　　重則
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】外部から二次空気（外気）を導入することな
く、排気通路内で排出ガスを燃焼させて触媒を効率良く
暖機できるようにする。【解決手段】触媒暖機時に一部の気筒（燃料カット気
筒）への燃料噴射をカットすることで、吸入空気をその
まま排気系に排出し、他の気筒（リッチ燃焼気筒）への
燃料噴射を失火しない範囲内で増量することで、ＣＯ，
ＨＣ濃度の高い排出ガス（リッチガス）を排出し、これ
を上記未燃空気と混合させる。更に、燃料カット気筒の
排気マニホールド２６ａ内にグロープラグ３８ａ〜３８
ｃを設け、いずれか１つのグロープラグに通電して赤熱
させ、リッチガスと未燃空気の混合ガスに着火してこれ
を燃焼させ、その燃焼熱で触媒２８を暖機する。これに
より、触媒温度がある程度上昇した後は、噴射ディザ制
御に切り替えて、触媒２８内でＨＣ，ＣＯの酸化反応の
発熱で触媒２８を内部から効率良く暖機する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の始動後
に、排気通路内で排出ガスを燃焼させて触媒を早期に活
性温度にまで温度上昇させるようにした排出ガス浄化用
触媒の暖機装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両に搭載されている排出ガス
浄化用の三元触媒は、排出ガス中の有害成分（ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘ）を高温状態下で酸化／還元反応させて無害
化するものであり、その排出ガス浄化能力を有効に発揮
させるためには、触媒の温度を活性温度（一般的には３
００〜３５０℃）まで上昇させる必要がある。従って、
エンジン始動後に触媒温度が活性温度に上昇するまで
は、排出ガス浄化能力が低く、排出ガス中の有害成分の
排出量が多くなり、エミッションが悪化する。

【０００３】この問題を解決するために、近年、エンジ
ン始動後に触媒を早期に活性温度にまで暖機するため
に、始動時のエンジン冷却水温が低いときに触媒暖機制
御を実行するようにしたものがある。この触媒暖機制御
としては、点火遅角制御や、燃料噴射量を点火毎に交互
に増減補正する噴射ディザ制御が知られているが、最
近、触媒暖機能力を更に高めるために、特表平６−５０
８４０９号公報に示すように、触媒上流側の排気管の途
中に、外気を二次空気として導入する二次空気導入管を
接続し、この二次空気導入管の途中に、二次空気を強制
圧送する電動ポンプと、二次空気の流路を開閉する電磁
弁とを設けると共に、触媒の上流側に火花点火装置を設
けた構成としたものがある。このものでは、触媒を暖機
する場合には、エンジンに供給する燃料量を増加させ
て、排出ガス中のＨＣ，ＣＯ（リッチ成分）を増加さ
せ、それを二次空気と混合して火花点火装置で着火し、
その燃焼熱で触媒を暖機するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、エン
ジンの排出ガスをリッチにすると、排出ガス中の酸素濃
度が低下するため、これを燃焼させるには、二次空気
（外気）を導入する必要がある。このため、上記公知例
では、排気管に二次空気導入管を接続すると共に、この
二次空気導入管の途中に電動ポンプと電磁弁とを設けな
ければならず、構成が複雑化し、コスト高になるという
欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、外部から二次空気
（外気）を導入することなく、排気通路内で排出ガスを
燃焼させて触媒を効率良く暖機することができ、排出ガ
ス燃焼による触媒暖機のための構成を簡略化して低コス
ト化することができる排出ガス浄化用触媒の暖機装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の排出ガス浄化用触媒の暖機装置
は、触媒暖機時に内燃機関の一部の気筒への燃料噴射を
燃料カット手段によりカットすると共に、他の気筒への
燃料噴射量を燃料増量手段により失火しない範囲内で増
量する。これにより、燃料噴射がカットされた一部の気
筒（以下「燃料カット気筒」という）からは吸入空気が
そのまま未燃状態で排出され、燃料噴射量が増量された
他の気筒（以下「リッチ燃焼気筒」という）からは、リ
ッチ成分を多く含んだ排出ガス（以下「リッチガス」と
いう）が排出され、このリッチガスが燃料カット気筒か
ら排出される未燃空気と混合される。そして、この混合
排出ガスに排気燃焼手段で着火し、その燃焼熱で触媒を
暖機する。

【０００７】この触媒暖機方式では、一部の気筒を燃料
噴射をカットする燃料カット気筒とすることで、燃料カ
ット気筒の吸入空気をそのまま未燃状態で排気系に供給
し、これを二次空気として利用することができるため、
従来の排出ガス燃焼で必要とされていた二次空気導入
管、電動ポンプ、電磁弁が不要となり、構成簡略化・部
品点数削減・低コスト化を実現することができる。

【０００８】また、請求項２では、前記排気燃焼手段を
触媒の上流側排気通路の複数の位置に配設し、内燃機関
の運転状態に応じて最適な位置の排気燃焼手段を選択し
て排出ガスに着火する。つまり、リッチガスと未燃空気
との混合状態が内燃機関の運転状態に応じて変化し、排
出ガスの最適な着火点が内燃機関の運転状態に応じて変
化する。そこで、請求項２では、内燃機関の運転状態に
応じて最適な着火点に位置する排気燃焼手段を選択し、
その排気燃焼手段で着火することにより、内燃機関の運
転状態の影響を受けない確実な排出ガスの着火が可能と
なる。

【０００９】ところで、リッチ燃焼気筒から排出される
リッチガスは、燃料カット気筒から排出される未燃空気
よりも勢い良く排出されるため、リッチガスが燃料カッ
ト気筒の排気マニホールド内を上流側に逆流する現象が
発生する。このため、燃料カット気筒の排気マニホール
ド内で未燃空気と逆流するリッチガスとが合流し、混じ
り合う。

【００１０】そこで、請求項３では、排気燃焼手段を燃
料カット気筒の排気マニホールドに配設し、燃料カット
気筒の排気マニホールド内で未燃空気とリッチガスとが
混合する位置で着火する。これにより、排出ガスに着火
しやすくなる。

【００１１】また、上述したように、リッチガスが燃料
カット気筒の排気マニホールド内を上流側に勢い良く逆
流するため、リッチガスと未燃空気との混合位置は、各
気筒の排気マニホールドを流れる排出ガスの合流部から
上流側に離れる傾向にある。

【００１２】そこで、請求項４では、燃料カット気筒の
排気マニホールドに配設される排気燃焼手段を、各気筒
の排気マニホールドを流れる排出ガスの合流部から上流
側に離れた位置に配設し、未燃空気とリッチガスとの合
流位置で確実に着火する。

【００１３】以上説明した排出ガスの燃焼により触媒温
度がある程度上昇すれば、触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反
応が次第に促進され、その反応熱で触媒を内部から効率
良く暖機できるようになる。

【００１４】そこで、請求項５では、機関始動後は、上
述した排出ガスの再燃焼により触媒を暖機し、触媒があ
る程度温度上昇したところで、噴射ディザ制御による触
媒暖機に切り替え、触媒内でのＨＣ，ＣＯの酸化反応の
発熱で触媒を内部から効率良く暖機する。これにより、
触媒暖機能力を更に向上させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
図１乃至図１１に基づいて説明する。まず、図１に基づ
いてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部に
はエアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３
の下流側にスロットルバルブ１５とスロットル開度ＴＨ
を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられてい
る。更に、スロットルバルブ１５の下流側には、吸気管
圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１７が設けられ、
この吸気管圧力センサ１７の下流側にサージタンク１８
が設けられている。このサージタンク１８には、エンジ
ン１１の各気筒に吸入空気を導入する吸気マニホールド
１９が接続され、この吸気マニホールド１９の各気筒の
分岐管部にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ２０ａ
〜２０ｄが取り付けられている。

【００１６】また、エンジン１１には各気筒毎に点火プ
ラグ２１ａ〜２１ｄが取り付けられ、各点火プラグ２１
ａ〜２１ｄには、点火回路２２で発生した高圧電流がデ
ィストリビュータ（図示せず）を介して供給される。こ
のディストリビュータには、所定クランク角毎にクラン
ク角信号ＮＥを出力するクランク角センサ２３と、特定
気筒のクランク角基準位置（例えば圧縮上死点）を判別
するための気筒判別信号Ｇを出力する気筒判別センサ２
４とが設けられている。また、エンジン１１のシリンダ
ブロックには、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する水温
センサ２５が取り付けられている。

【００１７】一方、エンジン１１の各気筒の排気ポート
（図示せず）には、排気マニホールド２６ａ〜２６ｄが
接続され、各気筒の排気マニホールド２６ａ〜２６ｄの
下流側は１本の排気管２７につながっている。この排気
管２７の途中には、排出ガス中の有害成分（ＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯｘ）を低減させる三元触媒等の触媒２８が設け
られている。この触媒２８の上流側と下流側には、それ
ぞれ排出ガス中の残留空気濃度を検出する酸素センサ２
９，３０が設けられ、これら両酸素センサ２９，３０の
出力信号に基づいて空燃比がフィードバック制御され
る。また、触媒２８には、触媒温度ＴＨＧを検出する触
媒温度センサ３９が取り付けられている。

【００１８】上述した各種のセンサの出力はエンジン制
御回路３１内に入力ポート３２を介して読み込まれる。
このエンジン制御回路３１は、マイクロコンピュータを
主体として構成され、ＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ
３５、バックアップＲＡＭ３６等を備え、各種センサ出
力から得られたエンジン運転状態パラメータを用いて燃
料噴射量や点火時期等を演算し、その演算結果に応じた
信号を出力ポート３７からインジェクタ２０ａ〜２０ｄ
や点火回路２２に出力する。

【００１９】次に、触媒２８の暖機に関する構成につい
て説明する。エンジン制御回路３１は、触媒２８の暖機
時に一部の気筒（例えば＃４気筒）への燃料噴射をカッ
トすることで、吸入空気をそのまま未燃状態で排気系に
排出する一方、他の気筒である＃１〜＃３気筒（以下
「リッチ燃焼気筒」という）への燃料噴射を失火しない
範囲内で増量することで、ＨＣ，ＣＯ濃度の高い排出ガ
ス（リッチガス）を排出し、これを上記未燃空気と混合
させる。更に、燃料噴射がカットされる＃４気筒（以下
「燃料カット気筒」という）の排気ポートに接続された
排気マニホールド２６ａ内の例えば３箇所に、排気燃焼
手段としてグロープラグ３８ａ〜３８ｃを設け、いずれ
か１つのグロープラグを選択して通電して赤熱させる。
これにより、排気マニホールド２６ａ内でリッチガスと
未燃空気の混合ガスに着火してこれを燃焼させ、その燃
焼熱で触媒２８を暖機する。以下、この排出ガス燃焼に
よる暖機制御を「再燃焼制御」という。

【００２０】この再燃焼制御中に、リッチ燃焼気筒から
排出されるリッチガスは、燃料カット気筒から排出され
る未燃空気よりも勢い良く排出されるため、リッチガス
が燃料カット気筒の排気マニホールド２６ａ内を上流側
に逆流する現象が発生する。このため、燃料カット気筒
の排気マニホールド２６ａ内で未燃空気と逆流するリッ
チガスとが合流し、混じり合う。

【００２１】このような事情を考慮し、本実施形態で
は、グロープラグ３８ａ〜３８ｃを燃料カット気筒の排
気マニホールド２６ａに配設し、燃料カット気筒の排気
マニホールド２６ａ内で未燃空気とリッチガスとが混合
する位置で着火することにより、着火性能を高めるよう
にしている。

【００２２】以上のような再燃焼制御により触媒温度が
ある程度上昇すれば、触媒２８内でＨＣ，ＣＯの酸化反
応が次第に促進され、その反応熱で触媒２８を内部から
効率良く暖機できるようになる。そこで、本実施形態で
は、エンジン始動から触媒温度が所定温度Ｔ2 にまるま
で再燃焼制御で触媒２８を暖機し、その後は、触媒温度
が活性化温度Ｔ3 に上昇するまで、燃料噴射量を点火毎
に増減補正する噴射ディザ制御を実行して、触媒２８内
でＨＣ，ＣＯの酸化反応の発熱で触媒２８を内部から効
率良く暖機する。

【００２３】以上説明した触媒暖機制御は、図２に示す
ベースルーチンによって実行される。このベースルーチ
ンは、イグニッションスイッチ（ＩＧ）のオンと同時に
処理が開始され、以後、例えば４ｍｓｅｃ毎に割込み処
理にて実行される。このベースルーチンの処理が開始さ
れると、まずステップ１００で、ＲＡＭ３５の初期化等
の初期化処理を行い、続くステップ２００で、後述する
図３の再燃焼領域判定・ＫＲＩＣＨ算出ルーチンを実行
し、触媒２８の温度状態が再燃焼領域であれば、再燃焼
制御の際の燃料増減割合ＫＲＩＣＨを算出する。

【００２４】次のステップ３００では、後述する図５の
グロープラグ位置選択ルーチンを実行し、３つのグロー
プラグ３８ａ〜３８ｃのうち、エンジン１１の運転状態
に応じて最適な位置のグロープラグを選択して通電す
る。次のステップ４００では、後述する図７の噴射ディ
ザ領域判定・ＫＤＩＺＡ算出ルーチンを実行し、触媒２
８の温度状態が噴射ディザ領域であれば、噴射ディザ割
合ＫＤＩＺＡを算出する。この後、ステップ５００で、
図９の燃料噴射量算出ルーチンを実行し、燃料噴射量Ｔ
ＡＵを最終的に決定する。そして、最後に、ステップ６
００で、上記ステップ５００で算出した燃料噴射量ＴＡ
Ｕを実現するようにインジェクタ２０ａ〜２０ｄを駆動
し、燃料噴射を実行する。

【００２５】次に、ステップ２００で実行する再燃焼領
域判定・ＫＲＩＣＨ算出ルーチンの処理の流れを図３の
フローチャートに従って説明する。本ルーチンでは、ま
ずステップ２０１で、水温センサ２５から出力されるエ
ンジン冷却水温ＴＨＷを読み込み、続くステップ２０２
で、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定温度Ｔ1 より高いか
否かを判定する。ここで、所定温度Ｔ1 は、エンジン１
１が暖機状態と判断できる温度であり、この温度Ｔ1 以
上では、触媒温度が再燃焼領域を越えているものと推定
される。従って、ＴＨＷ＞Ｔ1 であれば、再燃焼制御は
不要と判断し、ステップ２０６に進んで、再燃焼制御フ
ラグＸＥＧＩを再燃焼制御禁止を示す「０」にリセット
して、本ルーチンを終了する。

【００２６】これに対し、ＴＨＷ≦Ｔ1 の場合には、ス
テップ２０３に進み、触媒温度センサ３９から出力され
る触媒温度ＴＨＧを読み込み、次のステップ２０４で、
触媒温度ＴＨＧが所定温度Ｔ2 より高いか否かを判定す
る。この所定温度Ｔ2 は再燃焼制御から噴射ディザ制御
に切り替えるときの触媒温度である（図１０参照）。従
って、ＴＨＧ＞Ｔ2 であれば、再燃焼制御は不要である
ので、ステップ２０６に進み、再燃焼制御フラグＸＥＧ
Ｉを再燃焼制御禁止を示す「０」にリセットして、本ル
ーチンを終了する。

【００２７】一方、ＴＨＧ≦Ｔ2 であれば、再燃焼制御
が必要であるので、ステップ２０５に進み、再燃焼制御
フラグＸＥＧＩを再燃焼制御実行を示す「１」にセット
する。この後、ステップ２０７に進み、排出ガスを再燃
焼させるために必要な燃料増量割合ＫＲＩＣＨを図４に
示すマップからエンジン冷却水温ＴＨＷを基に算出して
本ルーチンを終了する。ここで、エンジン冷却水温ＴＨ
Ｗが低くなるほど、触媒２８を大きく昇温させる必要が
あるため、燃料増量割合ＫＲＩＣＨはエンジン冷却水温
ＴＨＷが低くなるほど大きくなるように設定されてい
る。

【００２８】次に、図２のステップ３００で実行するグ
ロープラグ位置選択ルーチンの処理の流れを図５のフロ
ーチャートに従って説明する。本ルーチンでは、まずス
テップ３０１で、エンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭ
を読み込む。この場合、排出ガスの着火に必要な空気と
燃料の混合比率はエンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭ
によって変化するため、現在のＮＥ，ＰＭに応じて最適
な空気と燃料の混合比率になる通電グロープラグ位置Ｋ
ＧＬを図６に示すマップにより選択する（ステップ３０
２）。

【００２９】以上のようにして最適な通電グロープラグ
位置ＫＧＬを算出した後、ステップ３０３，３０４によ
ってＫＧＬの値に応じて通電グロープラグを決定する。
つまり、ＫＧＬ＝１の場合には、ステップ３０５に進
み、１番目のグロープラグ３８ａに通電し（他のグロー
プラグ３８ｂ，３８ｃは非通電）、ＫＧＬ＝２の場合に
は、ステップ３０６に進み、２番目のグロープラグ３８
ｂに通電し（他のグロープラグ３８ａ，３８ｃは非通
電）、ＫＧＬ＝０の場合には、ステップ３０７に進み、
３番目のグロープラグ３８ｃに通電する（他のグロープ
ラグ３８ａ，３８ｂは非通電）。

【００３０】次に、図２のステップ４００で実行する噴
射ディザ領域判定・ＫＤＩＺＡ算出ルーチンの処理の流
れを図７のフローチャートに従って説明する。本ルーチ
ンでは、まずステップ４０１で、触媒温度センサ３９か
ら出力される触媒温度ＴＨＧを読み込み、次のステップ
４０２において、その触媒温度ＴＨＧが所定温度範囲内
（Ｔ3 ＜ＴＨＧ＜Ｔ4 ）であるか否かを判定する。ここ
で、触媒温度ＴＨＧがＴ3 以下では、噴射ディザ制御を
行っても触媒２８内でＣＯ，ＨＣの酸化反応は促進され
ず、触媒温度が効率的に上昇しないため、噴射ディザ制
御は行わない。また、触媒温度ＴＨＧが活性化温度Ｔ4
以上では、触媒２８が完全暖機状態であり、噴射ディザ
制御は不要である。これら噴射ディザ制御が不要な領域
では、ステップ４０４に進み、噴射ディザ制御フラグＸ
ＤＩＺＡを噴射ディザ制御禁止を示す「０」にリセット
する。

【００３１】これに対し、噴射ディザ制御が必要な領域
の場合（Ｔ3 ＜ＴＨＧ＜Ｔ4 ）にはステップ４０３に進
み、噴射ディザ制御フラグＸＤＩＺＡを噴射ディザ制御
実行を示す「１」にセットする。この後、ステップ４０
５で、噴射ディザ制御を行う際に燃料噴射量を増減させ
る割合ＫＤＩＺＡを図８に示すマップより算出する。こ
こで、触媒温度ＴＨＧが低い程、多くの昇温を必要とす
るため、噴射ディザ割合ＫＤＩＺＡも多くなるように設
定している。但し、噴射ディザ割合ＫＤＩＺＡは、ＴＨ
Ｇ＝Ｔ3 で上限値となり、Ｔ3 以下では上限値で一定と
なり、また、ＴＨＧ＝Ｔ4 で下限値となり、Ｔ4 以上で
は下限値で一定となる。

【００３２】次に、図２のステップ５００で実行する燃
料噴射量算出ルーチンの処理の流れを図９のフローチャ
ートに従って説明する。本ルーチンでは、まずステップ
５０１で、エンジン回転数ＮＥとエンジン吸気管圧力Ｐ
Ｍを読み込み、続くステップ５０２で、基本噴射量ＴＰ
をＮＥ，ＰＭを基に算出する。そして、次のステップ５
０３で、再燃焼制御フラグＸＥＧＩが再燃焼制御実行を
示す「１」であるか否かを判定し、ＸＥＧＩ＝１（再燃
焼制御実行）であれば、ステップ５０４に進み、気筒判
別用カウンタＣＫＩＴＯの値が特定値（本実施形態では
＃４気筒を意味する「２」）であるか否かを判定する。

【００３３】もし、ＣＫＩＴＯ＝２（＃４気筒）であれ
ば、ステップ５０５に進み、燃料噴射量ＴＡＵを０に設
定して、＃４気筒に対しては燃料カットを行う。上記ス
テップ５０４，５０５の処理が特許請求の範囲でいう燃
料カット手段として機能する。これに対し、ＣＫＩＴＯ
≠２（＃１〜＃３気筒）であれば、ステップ５０６に進
み、前記ステップ２００で求めた燃料増量割合ＫＲＩＣ
Ｈを読み込む。そして、次のステップ５０７で、噴射デ
ィザ制御を行う際の噴射係数ＴＤＩＺＡを１．０に設定
し、再燃焼領域では噴射ディザを停止する。

【００３４】一方、上記ステップ５０３で、再燃焼制御
フラグＸＥＧＩ＝０（再燃焼制御禁止）の場合には、ス
テップ５０８に進み、噴射ディザ制御フラグＸＤＩＺＡ
が噴射ディザ制御実行を示す「１」であるか否かを判定
し、ＸＤＩＺＡ＝０（噴射ディザ制御禁止）の場合に
は、ステップ５０９に進み、燃料増量割合ＫＲＩＣＨを
１．０に設定して、再燃焼時の燃料増量を停止し、続く
ステップ５１０で、噴射係数ＴＤＩＺＡを１．０に設定
して噴射ディザも停止する。

【００３５】また、上記ステップ５０８で、噴射ディザ
制御フラグＸＤＩＺＡ＝１（噴射ディザ制御実行）の場
合には、ステップ５１１に進み、燃料増量割合ＫＲＩＣ
Ｈを１．０に設定して、再燃焼時の燃料増量を停止し、
続くステップ５１２で、噴射係数ＴＤＩＺＡを読み込
む。そして、次のステップ５１３で、燃料噴射をリッ
チ、リーン交互に行うために、リッチ判定フラグＸＲＩ
ＣＨが前回リーンを示す「１」であるか否かを判定し、
ＸＲＩＣＨ＝１（前回リーン）であれば、今回の燃料噴
射をリッチにするために、ステップ５１４に進み、１．
０に燃料増量割合ＫＲＩＣＨを加算して噴射係数ＴＤＩ
ＺＡを算出する。この後、ステップ５１５で、リッチ判
定フラグＸＲＩＣＨを前回リッチを示す「０」に反転す
る。

【００３６】一方、ステップ５１３で、ＸＲＩＣＨ＝０
（前回リッチ）であれば、今回の燃料噴射をリーンにす
るために、ステップ５１６に進み、１．０から燃料増量
割合ＫＲＩＣＨを減算して噴射係数ＴＤＩＺＡを算出す
る。この後、ステップ５１７で、リッチ判定フラグＸＲ
ＩＣＨを前回リーンを示す「１」に反転する。

【００３７】そして、最後にステップ５１８で、上記各
ステップで算出した基本噴射量ＴＰ、燃料増量割合ＫＲ
ＩＣＨ、噴射係数ＴＤＩＺＡを用いて次式により燃料噴
射量ＴＡＵを算出する。ＴＡＵ＝ＴＰ×ＫＲＩＣＨ×ＴＤＩＺＡ×ＦＣ＋ＴＶここで、ＦＣは各種補正係数、ＴＶは無効噴射時間であ
る。上記ステップ５０４，５０６，５１８の処理によ
り、特許請求の範囲でいう燃料増量手段としての機能を
実現する。

【００３８】以上説明した触媒暖機制御を行った場合の
一例を図１０のタイムチャートに従って説明する。本実
施形態では、図１０（ａ）に示すように、エンジン始動
後に再燃焼制御により触媒２８を暖機し、触媒温度が所
定温度Ｔ2 に達した後は、噴射ディザ制御に切り替えて
触媒２８を活性化させ、活性化後はストイキ制御に移行
するものである。以下、各制御の詳細を説明する。

【００３９】まず、再燃焼制御の開始に先立って、イグ
ニッションスイッチ（ＩＧ）のオンと同時にグロープラ
グ３８ａ〜３８ｃへの通電を開始してグロープラグ３８
ａ〜３８ｃを予熱する［図１０（ｆ）参照］。その後、
スタータスイッチ（図示せず）をオンしてエンジン１１
を始動すると、再燃焼制御が開始される。この再燃焼制
御は、エンジン始動から触媒温度が所定温度Ｔ2 に達す
るまで（つまり再燃焼制御フラグＸＥＧＩ＝１の間）、
グロープラグ３８ａ〜３８ｃが設置してある排気マニホ
ールド２６ａにつながる特定の気筒（本実施形態では＃
４気筒）への燃料噴射を燃料カットすることで、吸入空
気をそのまま未燃状態で排気マニホールド２６ａに排出
する。他の気筒（本実施形態では＃１〜＃３気筒）は、
燃料噴射を失火しない範囲内で増量してリッチ燃焼（リ
ッチの度合はＫＲＩＣＨによる）させ、ＨＣ，ＣＯ濃度
の高い排出ガス（リッチガス）を排出し、これを上記未
燃空気と混合させて再燃焼させる。この再燃焼により下
流側の触媒２８が効率良く暖機され、触媒温度が急上昇
する。

【００４０】これにより、触媒温度が所定温度Ｔ2 に達
すると、再燃焼制御フラグＸＥＧＩが「０」にリセット
されると共に、噴射ディザ制御フラグＸＤＩＺＡが
「１」にセットされ、これ以後、グロープラグ３８ａ〜
３８ｃへの通電を終了し、噴射ディザ制御に切り替えて
触媒２８を更に暖機し、活性化温度Ｔ4 にまで昇温す
る。この噴射ディザ制御は、燃料噴射量を燃焼毎に増減
させて空燃比をストイキ空燃比（理論空燃比）に対して
リッチ側とリーン側に振ることでリッチ燃焼とリーン燃
焼（リッチ、リーン度合はＫＤＩＺＡによる）とを交互
に繰り返し、リッチ燃焼により一酸化炭素（ＣＯ）を発
生し、リーン燃焼により酸素（Ｏ₂）を発生する。そし
て、このように発生させた一酸化炭素と酸素は、触媒２
８の触媒作用により次式に示す酸化反応を行い、熱
（Ｑ）を発生する。

【００４１】２ＣＯ＋Ｏ₂＝２ＣＯ₂＋Ｑこの酸化反応によって発生する熱（Ｑ）で触媒２８内を
通る排出ガス温度が上昇し、触媒２８の暖機が促進され
る。

【００４２】この後、触媒温度が活性化温度Ｔ3 に達す
ると、噴射ディザ制御を終了して、ストイキ制御に移行
する。このストイキ制御は、触媒２８の上流側と下流側
に設置されている酸素センサ２９，３０の出力（酸素濃
度）から燃焼ガスのリッチ、リーンを判定し、その判定
結果を基に燃料噴射量を増減して、排出ガスの空燃比を
ストイキ空燃比付近にコントロールする。

【００４３】次に、図１１に基づいて各制御実行時の噴
射パルス（燃料噴射量）の変化について説明する。通
常、噴射パルスはクランク角信号ＮＥの前に出力される
が、ここでは理解を容易にするために、各噴射パルスを
上死点よりも遅らせて図示している。クランク角信号Ｎ
Ｅが出力される毎に気筒判別用カウンタＣＫＩＴＯを１
ずつカウントアップし、気筒判別信号Ｇが出力される毎
に気筒判別用カウンタＣＫＩＴＯをリセットする。図１
１（ｂ）に示すストイキ制御では、気筒判別用カウンタ
ＣＫＩＴＯのカウント値から燃料噴射する気筒を判別
し、図９の燃料噴射量算出ルーチンで算出された燃料噴
射量ＴＡＵに応じたパルス幅の噴射パルスを出力し、各
気筒に燃料噴射を実行する。

【００４４】また、図１１（ｃ）に示す再燃焼制御実行
時には、ＣＫＩＴＯ＝２（＃４気筒）のときに燃料噴射
をカットし、これ以外の気筒（＃１〜＃３気筒）に対し
ては噴射パルス幅をＫＲＩＣＨ分だけ長くして噴射燃料
を増量し、リッチ燃焼させて排気系で再燃焼させる。こ
のように、燃料噴射をカットする燃料カット気筒（＃４
気筒）を設定することで、燃料カット気筒の吸入空気を
そのまま未燃状態で排気系に供給し、これを二次空気と
して利用することができるため、従来の再燃焼制御で必
要であった二次空気導入管、電動ポンプ、電磁弁が不要
となり、構成簡略化・部品点数削減を実現できて、低コ
スト化の要求を満たすことができる。一方、図１１
（ｄ）に示す噴射ディザ制御実行時には、１＋ＫＤＩＺ
Ａのリッチ燃焼と、１−ＫＤＩＺＡのリーン燃焼とを交
互に繰り返す。

【００４５】以上説明した第１の実施形態では、リッチ
燃焼気筒から排出されるリッチガスと燃料カット気筒か
ら排出される未燃空気との混合状態がエンジン運転状態
に応じて変化し、排出ガスの最適な着火点がエンジン運
転状態に応じて変化する点に着目し、燃料カット気筒の
排気マニホールド２６ａに３つのグロープラグ３８ａ〜
３８ｃを配置し、エンジン運転状態（ＮＥ，ＰＭ）に応
じて最適な着火点に位置するグロープラグを選択するよ
うにしたので、エンジン運転状態の影響を受けない確実
な排出ガスの着火が可能となる。

【００４６】尚、グロープラグ３８ａ〜３８ｃの個数
は、３個に限定されず、４個以上又は２個以下であって
も良く、たとえ１個であっても、本発明の所期の目的は
達成できる。また、グロープラグ３８ａ〜３８ｃは再燃
焼制御中に常時発熱して排出ガスを連続して再燃焼でき
る利点があるが、グロープラグに代えて、点火プラグ等
の火花点火装置を排気燃焼手段として用いるようにして
も良い。

【００４７】また、上記第１の実施形態では、触媒温度
を触媒温度センサ３９により直接検出するようにした
が、触媒温度を反映した温度情報、例えばエンジン冷却
水温、排気温度、酸素センサ２９，３０の素子温度やヒ
ータ温度等を検出する各種の温度センサ（水温センサ２
５、排気温度センサ、素子温度センサ、ヒータ温度セン
サ等）の出力信号に基づいて触媒温度を間接的に検出す
るようにしても良い。

【００４８】また、エンジン始動後の時間の経過に伴っ
て触媒温度が上昇するため、エンジン始動後の経過時間
からも触媒温度を推定可能である。そこで、図１２及び
図１３に示す本発明の第２の実施形態では、触媒温度セ
ンサ３９を廃止し、エンジン始動後の経過時間によって
再燃焼制御から噴射ディザ制御へ切り替えるタイミング
を設定するようにしている。

【００４９】具体的には、図１２に示す再燃焼領域判定
・ＫＲＩＣＨ算出ルーチンは、図３のステップ２０３，
２０４の処理をステップ２０３ａ，２０４ａの処理に変
更したものであり、これ以外のステップは図３と同じで
ある。本ルーチンでは、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定
温度Ｔ1 以下の場合には、触媒温度が再燃焼領域である
か否かを判定するために、ステップ２０３ａに進み、始
動後経過時間カウンタＣＡＳＴをカウントアップし、続
くステップ２０４ａで、始動後経過時間カウンタＣＡＳ
Ｔの値が所定時間ＣＡＳＴ１を越えたか否かを判定す
る。ここで、所定時間ＣＡＳＴ１は、再燃焼制御から噴
射ディザ制御に切り替えるときの触媒温度まで暖機する
のに必要と予測される時間である。従って、所定時間Ｃ
ＡＳＴ１が経過する前であれば、再燃焼制御が必要と判
断して、ステップ２０５に進み、再燃焼制御フラグＸＥ
ＧＩを再燃焼制御実行を示す「１」にセットする。一
方、所定時間ＣＡＳＴ１を経過すれば、再燃焼制御は不
要と判断して、ステップ２０６に進み、再燃焼制御フラ
グＸＥＧＩを再燃焼制御禁止を示す「０」にリセットす
る。

【００５０】一方、図１３に示す噴射ディザ領域判定・
ＫＤＩＺＡ算出ルーチンは、図７のステップ４０１，４
０２の処理をステップ４０２ａの処理に変更したもので
あり、これ以外のステップは図７と同じである。本ルー
チンでは、まず、ステップ４０２ａで、始動後経過時間
カウンタＣＡＳＴの値がＣＡＳＴ１＜ＣＡＳＴ＜ＣＡＳ
Ｔ２であるか否かを判定する。ここで、ＣＡＳＴ１は、
前述したように噴射ディザ制御を開始する触媒温度まで
暖機するのに必要と予測される時間であり、ＣＡＳＴ２
は、触媒温度が活性化温度に昇温するまでに必要と予測
される時間である。従って、上記ステップ４０２ａで
「Ｙｅｓ」と判定されれば、噴射ディザ制御を行う必要
があるので、ステップ４０３に進み、噴射ディザ制御フ
ラグＸＤＩＺＡを噴射ディザ制御実行を示す「１」にセ
ットする。一方、上記ステップ４０２ａで「Ｎｏ」と判
定されれば、噴射ディザ制御が不要であるので、ステッ
プ４０４に進み、噴射ディザ制御フラグＸＤＩＺＡを噴
射ディザ制御禁止を示す「０」にリセットする。

【００５１】また、図１４及び図１５に示す本発明の第
３の実施形態は、エンジン冷却水温ＴＨＷから触媒温度
を推定して、各制御領域を切り替える実施形態である。
具体的には、図１４に示す再燃焼領域判定・ＫＲＩＣＨ
算出ルーチンは、図３のステップ２０２，２０３，２０
４の処理をステップ２０４ｂの処理に変更したものであ
り、これ以外のステップは図３と同じである。本ルーチ
ンでは、ステップ２０１で、エンジン冷却水温ＴＨＷを
読み込んだ後、ステップ２０４ｂに進み、エンジン冷却
水温ＴＨＷが所定温度Ｔ6 を越えているか否かを判定す
る。ここで、所定温度Ｔ6 は再燃焼制御から噴射ディザ
制御に切り替えるときのエンジン冷却水温であり、エン
ジン冷却水温ＴＨＷ＝Ｔ6 になったときに触媒温度＝Ｔ
2（図１０参照）になるものと推測される。従って、エ
ンジン冷却水温ＴＨＷが所定温度Ｔ6 以下であれば、再
燃焼制御が必要と判断して、ステップ２０５に進み、再
燃焼制御フラグＸＥＧＩを再燃焼制御実行を示す「１」
にセットする。一方、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定温
度Ｔ6 を越えていれば、再燃焼制御は不要と判断して、
ステップ２０６に進み、再燃焼制御フラグＸＥＧＩを再
燃焼制御禁止を示す「０」にリセットする。

【００５２】一方、図１５に示す噴射ディザ領域判定・
ＫＤＩＺＡ算出ルーチンは、図７のステップ４０１，４
０２の処理をステップ４０２ｂの処理に変更したもので
あり、これ以外のステップは図７と同じである。本ルー
チンでは、まず、ステップ４０２ｂで、エンジン冷却水
温ＴＨＷが所定温度範囲（Ｔ6 ＜ＴＨＷ＜Ｔ7 ）である
か否かを判定する。ここで、Ｔ6 は、前述したように噴
射ディザ制御を開始するときのエンジン冷却水温であ
り、Ｔ7 は、触媒温度が活性化温度Ｔ4 （図１０参照）
に昇温したと推定されるエンジン冷却水温である。従っ
て、上記ステップ４０２ｂで「Ｙｅｓ」と判定されれ
ば、噴射ディザ制御を行う必要があるので、ステップ４
０３に進み、噴射ディザ制御フラグＸＤＩＺＡを噴射デ
ィザ制御実行を示す「１」にセットする。一方、上記ス
テップ４０２ｂで「Ｎｏ」と判定されれば、噴射ディザ
制御が不要であるので、ステップ４０４に進み、噴射デ
ィザ制御フラグＸＤＩＺＡを噴射ディザ制御禁止を示す
「０」にリセットする。

【００５３】以上説明した第１乃至第３の各実施形態で
は、エンジン始動後に再燃焼制御により触媒２８がある
程度温度上昇したところで、噴射ディザ制御による暖機
に切り替え、触媒２８内でのＨＣ，ＣＯの酸化反応の発
熱で触媒を内部から効率良く暖機するようにしたが、触
媒２８の暖機中に噴射ディザ制御を行わず、再燃焼制御
のみにより触媒２８を活性化温度Ｔ4 まで完全暖機する
ようにしても良い。

【００５４】ところで、再燃焼制御中は、リッチ燃焼気
筒から排出されるリッチガスが燃料カット気筒の排気マ
ニホールド２６ａ内を上流側に勢い良く逆流するため、
リッチガスと、燃料カット気筒から排出される未燃空気
との混合位置は、各気筒の排気マニホールド２６ａ〜２
６ｄを流れる排出ガスの合流部４０から上流側に離れる
傾向にある。この関係から、リッチガスと未燃空気との
混合比率が燃焼しやすい比率になる位置は合流部４０か
ら上流側に離れる傾向にある。

【００５５】そこで、図１６に示す本発明の第４の実施
形態では、燃料カット気筒の排気マニホールド２６ａを
他の排気マニホールド２６ｂ〜２６ｄよりも長く形成
し、グロープラグ３８ａ〜３８ｃの位置を合流部４０か
ら上流側に離して、リッチガスと未燃空気との混合比率
が燃焼しやすい比率になる位置にグロープラグ３８ａ〜
３８ｃが位置するように構成している。これにより、排
出ガスの燃焼性を更に向上できる。

【００５６】以上説明した各実施形態は、本発明を４気
筒エンジンに適用したものであるが、５気筒以上の多気
筒エンジン或は３気筒エンジンにも適用でき、５気筒以
上の多気筒エンジンでは、燃料カット気筒を２気筒以上
にしても良い。要は、エンジンの回転が不安定にならな
い範囲で燃料カット気筒を設定すれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すエンジン制御シ
ステムの概略構成図

【図２】ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャ
ート

【図３】再燃焼領域判定・ＫＲＩＣＨ算出ルーチンの処
理の流れを示すフローチャート

【図４】冷却水温ＴＨＷから燃料増量割合ＫＲＩＣＨを
算出するマップを概念的に示す図

【図５】グロープラグ位置選択ルーチンの処理の流れを
示すフローチャート

【図６】エンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭとから通
電グロープラグ位置を求めるマップを概念的に示す図

【図７】噴射ディザ領域判定・ＫＤＩＺＡ算出ルーチン
の処理の流れを示すフローチャート

【図８】触媒温度ＴＨＧから噴射ディザ割合ＫＤＩＺＡ
を算出するマップを概念的に示す図

【図９】燃料噴射量算出ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図１０】触媒暖機制御の挙動を示すタイムチャート

【図１１】各制御領域の噴射パルスの変化を示すタイム
チャート

【図１２】本発明の第２の実施形態における再燃焼領域
判定・ＫＲＩＣＨ算出ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図１３】第２の実施形態の噴射ディザ領域判定・ＫＤ
ＩＺＡ算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図１４】本発明の第３の実施形態における再燃焼領域
判定・ＫＲＩＣＨ算出ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図１５】第３の実施形態の噴射ディザ領域判定・ＫＤ
ＩＺＡ算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図１６】本発明の第４の実施形態を示すエンジン制御
システムの概略構成図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１５…ス
ロットルバルブ、１７…吸気管圧力センサ、１８…サー
ジタンク、１９…吸気マニホールド、２０ａ〜２０ｄ…
インジェクタ、２１ａ〜２１ｄ…点火プラグ、２３…ク
ランク角センサ、２４…気筒判別センサ、２５…水温セ
ンサ、２６ａ〜２６ｄ…排気マニホールド、２７…排気
管、２８…触媒、３１…エンジン制御回路（燃料カット
手段，燃料増量手段）、３８ａ〜３８ｃ…グロープラグ
（排気燃焼手段）、３９…触媒温度センサ、４０…合流
部。

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/04 ＺＡＢ 9523−3ＧＦ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢ３３０３３０Ｂ 41/32 ＺＡＢ 41/32 ＺＡＢＤ 41/36 ＺＡＢ 41/36 ＺＡＢＺ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排出ガス浄化用の触媒を暖機
する暖機装置において、触媒暖機時に前記内燃機関の一部の気筒への燃料噴射を
カットする燃料カット手段と、触媒暖機時に他の気筒への燃料噴射量を増量する燃料増
量手段と、前記触媒の上流側排気通路に配設され、触媒暖機時に排
出ガスに着火してその燃焼熱で前記触媒を暖機する排気
燃焼手段とを備えたことを特徴とする排出ガス浄化用触
媒の暖機装置。
【請求項２】前記排気燃焼手段は、前記触媒の上流側
排気通路の複数の位置に配設され、前記内燃機関の運転
状態に応じて最適な位置の排気燃焼手段を選択して排出
ガスに着火することを特徴とする請求項１に記載の排出
ガス浄化用触媒の暖機装置。
【請求項３】前記排気燃焼手段は、触媒暖機時に燃料
噴射がカットされる気筒の排気マニホールドに配設され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排出ガ
ス浄化用触媒の暖機装置。
【請求項４】触媒暖機時に燃料噴射がカットされる気
筒の排気マニホールドに配設される前記排気燃焼手段
は、各気筒の排気マニホールドを流れる排出ガスの合流
部から上流側に離れた位置に配設されていることを特徴
とする請求項３に記載の排出ガス浄化用触媒の暖機装
置。
【請求項５】機関始動後に、前記燃料カット手段、前
記燃料増量手段及び前記排気燃焼手段を作動させて前記
触媒の暖機を途中まで行い、その後は、各気筒への燃料
噴射量を増減補正する噴射ディザ制御に切り替えて前記
触媒を完全暖機させるようにしたことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の排出ガス浄化用触媒の暖
機装置。