JPH10252453A - 電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気加熱式触媒を搭載し、始動後直ちに空燃
比フィードバック制御を行う多気筒エンジンの主触媒の
暖機時間を短縮して浄化率を向上させる。 【解決手段】 排気通路２内に電気加熱式触媒４と主触
媒３とを備え、始動後に直ちに空燃比フィードバック制
御を行う多気筒エンジン１において、主触媒３の暖機必
要時に、電気加熱式触媒４に通電を行うと共に、多気筒
エンジン１の一部の気筒の点火を停止することにより排
気通路２内に未燃焼成分を排出し、この未燃焼成分を通
電状態の電気加熱式触媒４において触媒反応させ、反応
熱で主触媒３の暖機を早めて、主触媒における未燃焼成
分の浄化能力を向上させる。点火停止気筒は、エンジン
の気筒数、１気筒からの空気の排出量、電気加熱式触媒
４への通電時の空燃比、及びエンジン回転数から、排気
ガス中の未燃焼成分による反応熱が主触媒の暖機熱量に
等しくなるように適宜決定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気加熱式触媒を備
えたエンジンの制御装置に関し、特に、自動車の排気通
路に電気加熱式触媒と主触媒とを備えたエンジンにおい
て、エンジンの冷間始動時のように主触媒が冷えている
時に、排気ガス中の空燃比が理論空燃比に近い状態で排
気ガス中に未燃焼成分を供給すると共に、電気加熱式触
媒を加熱して未燃焼成分をここで触媒反応させ、その反
応熱で下流側の主触媒の活性化を促進させるようにした
多気筒エンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されたエンジンから排出され
る排気ガス中にはＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）やＮＯx(窒素酸化物) 等の有害物質が含まれている
ので、エンジンの排気通路には排気ガスを浄化する排気
ガス浄化装置としての触媒コンバータが一般に設けられ
ている。ところが、この触媒コンバータに使用される三
元触媒は、触媒の温度が低い時 (不活性状態) には排気
ガス中の有害物質の浄化率が低いことが知られている。
したがって、エンジンの冷間始動後の触媒コンバータが
不活性の状態では排気ガスの浄化が十分に行えなかっ
た。

【０００３】そこで、触媒コンバータの上流側の排気通
路に、酸化触媒が担持されると共に電気ヒータを組み込
んだ第２の触媒コンバータ（ＥＨＣ：Electrically Hea
tedCatalyst、以後、電気加熱式触媒と記す）を組み込
み、触媒コンバータが不活性の状態の時にこの電気加熱
式触媒を電気的に加熱して酸化触媒を活性化させ、ＨＣ
やＣＯの浄化を促進させるようにした排気ガス浄化装置
が提案されている。このような電気加熱式触媒には通
常、オルタネータやバッテリから電力が供給される。

【０００４】一方、エンジン始動後のエンジン暖機運転
中には、一般にリッチな空燃比でエンジンが運転される
が、この時の排気ガス中には未燃焼燃料と少しの空気し
かなく、排気ガス中の空燃比は理論空燃比よりも濃い。
このために、いくら電気加熱式触媒を設けて触媒コンバ
ータを活性化しても、触媒コンバータにおいてＨＣやＣ
Ｏが浄化されにくかった。そこで、エンジンの暖機運転
時の排気ガスの空燃比を理論空燃比に近づけ、触媒コン
バータにおける排気ガスの浄化性能を向上させるため
に、触媒コンバータの上流側に電動エアポンプを設け、
電気加熱式触媒の通電時に電気加熱式触媒の上流側に二
次空気を導入する技術がある（例えば、特開平６−７４
０２８号公報参照）。

【０００５】ところが、特開平６−７４０２８号公報に
開示のように、エンジンの始動後の暖機時等のごく短い
特定状況においてだけ排気通路に二次空気を供給するた
めだけに専用の電動エアポンプを設置するとなると、電
動エアポンプ以外にも二次空気供給用の配管等の部品が
必要であり、エンジンのコストアップになるという問題
がある。

【０００６】ところで、エンジン暖機時の空燃比を理論
空燃比や更にリーンにしておけば、二次空気を排気通路
に導入しなくても、電気加熱式触媒によって主触媒を活
性化させた状態では排気ガス中のＨＣ、ＣＯを浄化する
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気ガ
スの温度が低く、触媒の床温が上がり難い位置では、排
気ガス中の未燃焼ＨＣ、ＣＯの量が少なく、反応熱が小
さくて電気加熱式触媒の下流側の主触媒を十分加熱する
ことができず、触媒活性容積が不足してＨＣ，ＣＯの浄
化が十分にできないという問題点がある。

【０００８】この問題点を解決する方法として、電気加
熱式触媒への供給電力を大きくして加熱温度を上昇させ
ることが考えられるが、この場合は、電気加熱式触媒へ
の供給電力として２〜５ｋｗ以上の電力が必要であり、
通常使用されるバッテリの容量を考えるととても供給可
能な電力ではない。この問題点について、図２３に示す
ような電気式の空気ポンプ２５により二次空気を供給可
能なＶ型８気筒エンジン１の排気通路２Ａ，２Ｂの集合
部に、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）４と主触媒（触媒コン
バータ）３とを設けた場合において、図１７〜図２２に
示す空燃比と電気加熱式触媒の性能の実験結果を用いて
説明する。

【０００９】なお、図１７〜図２２において、(1) 点線
はエンジン始動後に電気加熱式触媒をオフした状態で直
ちに空燃比のフィードバック制御を行った時の特性（図
中、即Ｆ．Ｂ．と記載）を示し、(2) 細い実線はエンジ
ン始動後に電気加熱式触媒をオフした状態で空燃比をリ
ッチにして二次空気を供給した時の特性（図中、Ａ／Ｆ
Ｒｉｃｈ＋ＡＩと記載）を示し、(3) 破線はエンジン
始動後に電気加熱式触媒に２ｋＷの電力を供給した状態
で直ちに空燃比のフィードバック制御を行った時の特性
（図中、即Ｆ．Ｂ．２ｋＷと記載）を示し、(4) 太い実
線はエンジン始動後に電気加熱式触媒に２ｋＷの電力を
供給した状態で空燃比をリッチにして二次空気を供給し
た時の特性（図中、Ａ／Ｆ Ｒｉｃｈ＋ＡＩ ２ｋＷと
記載）を示し、(5) 一点鎖線はエンジン始動後に電気加
熱式触媒に４ｋＷの電力を供給した状態で直ちに空燃比
のフィードバック制御を行った時の特性（図中、即Ｆ．
Ｂ．４ｋＷと記載）を示している。

【００１０】図１７はエンジン１の始動後の時間に対す
る電気加熱式触媒４の床温の変化を、前述の(1) 〜(5)
の特性毎に示すものであり、図１８はエンジン１の始動
後の時間に対する主触媒３の床温の変化を、前述の(1)
〜(5) の特性毎に示すものである。また、図１９はエン
ジン１の始動後の時間に対するＨＣの排出量の変化を前
述の(1) 〜(5) の特性毎に示すものであり、図２０はエ
ンジン１の始動後の時間に対するＨＣの排出量の積算値
の変化を前述の(1) 〜(5) の特性毎に示すものである。
更に、図２１はエンジン１の始動後の時間に対する排気
ガスの熱、電気加熱式触媒への供給電力と触媒反応熱の
積算値を、前述の(3) 〜(5) の特性毎に示すものであ
り、図２２はエンジン１の始動後の時間に対する触媒浄
化の反応熱の変化を前述の(3) 〜(5) の特性毎に示すも
のである。

【００１１】図１９，図２０から分かるように、電気加
熱式触媒４がオフの時は、空燃比をリッチにして二次空
気を注入した(1) の場合の方が、空燃比がリッチ分だけ
(2)の即時フィードバック制御よりもＨＣの排出量が多
い。また、空燃比をリッチにした状態で二次空気を注入
し、更に電気加熱式触媒４に２ｋｗの電力を加えると、
電気加熱式触媒における触媒反応による反応熱で一気に
主触媒３の床温度が上昇し（図１８参照）、触媒活性容
積が確保されてＨＣの排出量が大きく低減される（図１
９参照）。

【００１２】一方、エンジン１の始動後に直ちに空燃比
のフィードバックを行って暖機する場合は、電気加熱式
触媒４に２ｋｗの電力を与えても反応熱が小さいため、
主触媒の床温度の上昇が遅く（図１８参照）、主触媒３
が活性温度に達するまでのＨＣの浄化が不十分でＨＣの
排出量が多い（図１９，図２０参照）。そこで、エンジ
ン１の始動後に直ちに空燃比のフィードバックを行って
暖機する場合に、電気加熱式触媒４への供給電力を４ｋ
ｗにすると、電気加熱式触媒４のヒータの発熱量の増大
により、電気加熱式触媒４および主触媒３の床温度が上
昇するので（図１７，図１８参照）、ＨＣの浄化率が高
まり、空燃比リッチで二次空気を注入し、電気加熱式触
媒４に２ｋｗを加えた場合のＨＣの排出レベルに近くな
る（図１９，図２０参照）。この時の触媒反応熱や排気
ガス、電気加熱式触媒への供給電力、触媒反応熱の積算
値が図２１に示される。

【００１３】以上のことから、空燃比をリッチにした状
態で二次空気を注入した時の反応熱が非常に大きい事が
分かる。一方、エンジン１の暖機時に空燃比を薄くし、
未燃焼成分を少なくすると、エンジン１から排出される
排気ガス中のＨＣ，ＣＯの低減が図れるが、電気加熱式
触媒４や主触媒３での反応熱が小さくなり、触媒全体の
活性が遅くなり、ＨＣ，ＣＯの浄化が十分できないこと
も分かる。

【００１４】そこで、本発明は、排気通路内に電気加熱
式触媒を備え、この電気加熱式触媒の下流側に主触媒を
備えた多気筒エンジンにおいて、触媒の暖機が必要な時
に、エンジンへの混合気の空燃比は理論空燃比に近い状
態にして排気ガス中のＨＣ，ＣＯの低減を図り、そし
て、触媒の暖機に関しては、排気ガス中の空燃比が理論
空燃比に近い状態で排気ガス中に未燃焼成分を供給する
と共に電気加熱式触媒触媒を加熱して供給した未燃焼成
分をここで触媒反応させ、その反応熱で下流側の主触媒
の活性化を促進させるようにして、触媒装置における排
気ガスの浄化率を向上させることができるエンジンの制
御装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の形態の電気加熱式触媒を備えたエンジンの制
御装置は、排気通路内に電気加熱式触媒を備え、この電
気加熱式触媒の下流側に主触媒を備え、エンジン始動後
に直ちに空燃比フィードバック制御を行う多気筒エンジ
ンの制御装置において、主触媒の温度を検出する手段
と、主触媒の温度が暖機が必要な温度であるか否かを判
定する手段と、主触媒の暖機が必要な時に、電気加熱式
触媒に通電を行う通電制御手段と、多気筒エンジンの一
部の気筒の点火を停止する点火制御手段とを設けたこと
を特徴としている。

【００１６】前記目的を達成する本発明の第２の形態の
電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置は、第１の
形態のエンジンの制御装置において、点火制御手段が、
主触媒の温度から主触媒の暖機に必要な暖機熱量を求
め、多気筒エンジンの気筒数、エンジンの回転数、エン
ジンの吸入空気量、その時の空燃比から１気筒の単位時
間当たりの燃料量を計算してこの燃料量が触媒反応した
時の発熱量の積算値が前記暖機熱量になるように、多気
筒エンジンの一部の気筒の点火を停止することを特徴と
している。

【００１７】前記目的を達成する本発明の第３の形態の
電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置は、第２の
形態のエンジンの制御装置において、点火制御手段が、
リッチ側またはリーン側に外れた空燃比を理論空燃比に
戻すように供給燃料量を増減する空燃比のフィードバッ
ク制御に基づき、一部の気筒の点火を停止する際に、空
燃比が僅かにリーンになるように燃料を少なめに噴射す
る気筒の点火を止めて、未燃焼混合気中の空気過剰率を
高めるようにすることを特徴としている。

【００１８】前記目的を達成する本発明の第４の形態の
電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置は、排気通
路内に電気加熱式触媒を備え、この電気加熱式触媒の下
流側に主触媒を備え、エンジン始動後に直ちに空燃比フ
ィードバック制御を行う多気筒筒内燃料噴射型エンジン
の制御装置において、主触媒の温度を検出する手段と、
主触媒の温度が暖機が必要な温度であるか否かを判定す
る手段と、主触媒の暖機が必要な時に、電気加熱式触媒
に通電を行う通電制御手段と、多気筒エンジンの任意の
気筒の排気行程において暖機に必要な燃料を噴射する噴
射制御手段とを設けたことを特徴としている。

【００１９】前記目的を達成する本発明の第５の形態の
電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置は、第４の
形態のエンジンの制御装置において、噴射制御手段が、
主触媒の温度から主触媒の暖機に必要な暖機熱量を求
め、燃料が触媒反応した時の発熱量の積算値が暖機熱量
になるように、多気筒筒内燃料噴射型エンジンの一部の
気筒の排気行程に燃料を所定値から次第に減少させて噴
射すると共に、この排気行程における燃料噴射量に応じ
てその直前の吸気行程における燃料噴射量を、空燃比が
リーン側になるように制御して、排気ガス中の空燃比が
理論空燃比になるようにしたことを特徴としている。

【００２０】本発明の第１の形態のエンジン制御装置に
よれば、検出された主触媒の温度により、主触媒の暖機
が必要であると判定された時に、電気加熱式触媒に通電
が行われると共に、多気筒エンジンの点火が停止された
一部の気筒からはＨＣ，ＣＯ等の未燃焼成分が排出さ
れ、このＨＣ，ＣＯが電気加熱式触媒で浄化され、この
時の反応熱で下流側の主触媒が加熱されるので、電気加
熱式触媒と主触媒の位置がエンジンから離れている場合
でも、両触媒を迅速に活性化させることができる。

【００２１】本発明の第２の形態のエンジン制御装置に
よれば、第１の形態のエンジンの制御装置において、主
触媒温度から計算された暖機に必要な暖機熱量に等しい
反応熱がエンジンの運転状態から計算されて求められ、
この反応熱が得られる未燃焼成分が多気筒エンジンの点
火停止気筒から排出されるので、エンジンの燃費を悪化
させることなく適正に両触媒を活性化させることができ
る。これは、エンジン始動時（始動直後）に特に有効で
ある。

【００２２】本発明の第３の形態のエンジン制御装置に
よれば、点火停止気筒から排出される未燃焼成分による
排気ガス中の空燃比が僅かに理論空燃比からリーン側に
ずれ、空気過剰率が高いので未燃焼成分が十分触媒反応
できるようになる。本発明の第４の形態のエンジンの制
御装置によれば、多気筒エンジンが筒内燃料噴射型エン
ジンであるので、主触媒の暖機が必要であると判定され
た時に、電気加熱式触媒に通電が行われると共に、任意
の気筒の排気行程において、暖機に必要な燃料を噴射す
ることができるので、電気加熱式触媒と主触媒の位置が
エンジンから離れている場合でも、両触媒を迅速に活性
化させることができる。

【００２３】本発明の第５の形態のエンジンの制御装置
によれば、第６の形態のエンジンの制御装置において、
排気行程における燃料噴射量に応じてその直前の吸気行
程における燃料噴射量が、空燃比がリーン側になるよう
に制御されるので、排気ガス中の空燃比が理論空燃比に
なるので、両触媒における浄化率が向上する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施の形態を具体的な実施例により詳細に説明する。図１
は本発明の電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置
の一実施例を搭載した直列４気筒エンジン１の全体構成
を示す図である。

【００２５】図１において、エンジン１の吸気通路２０
にはエアクリーナ２３が設けられており、その下流側に
エアフローメータ２１とスロットル弁２２がある。エア
フローメータ２１には吸入空気量を検出するセンサであ
るエアフローセンサ２４が設けられており、このエアフ
ローセンサ２４の吸入空気量の検出値Ｑは、負荷量とし
てＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０に
送られる。

【００２６】エンジン１の各気筒への吸気通路２０に
は、それぞれ燃料噴射弁１１が設けられている。各燃料
噴射弁１１には燃料が供給されており、ＥＣＵ１０から
の開弁信号によって燃料噴射弁１１が開弁すると、燃料
噴射弁１１から各気筒に燃料が噴射される。燃料噴射弁
１１の開弁時間は、エンジン１の運転状態に応じて適正
な空燃比となるようにＥＣＵ１０で計算される。

【００２７】エンジン１の各気筒には点火プラグ１７が
設けられており、各気筒の点火プラグ１７はディストリ
ビュータ１６により、各気筒の圧縮行程に応じて所定点
火順序で点火が行われる。１５はディストリビュータ１
６に接続するイグニッションコイル、１４はイグナイタ
である。また、エンジン１の排気通路２には通常の触媒
コンバータである主触媒３が設けられており、この主触
媒３の上流側に近接して電気加熱式触媒４が設けられて
いる。７は電気加熱式触媒４のヒータの電極である。そ
して、主触媒３には床温を検出するための温度センサ１
３が設けられており、この温度センサ１３の温度検出値
はＥＣＵ１０に入力される。更に、電気加熱式触媒４の
上流側の排気通路２には、排気ガス中の酸素濃度を検出
するＯ₂ センサ１２が設けられている。このＯ₂ センサ
１２の検出値はＥＣＵ１０に入力され、ＥＣＵ１０は排
気ガス中の残留酸素濃度により、混合気を理論空燃比に
制御する空燃比フィードバック制御を実行する。なお、
この実施例におけるＯ₂ センサ１２にはヒータが内蔵さ
れており、ＥＣＵ１０からの通電によりヒータが通電さ
れると、Ｏ₂ センサ１２が短時間で活性化する。この結
果、この実施例のエンジン１では、エンジン１の始動後
の短時間内に空燃比のフィードバック制御を実行するこ
とができる。

【００２８】一方、エンジン１の出力側にはエンジン１
の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ８が設けられてお
り、検出値ＮｅはＥＣＵ１０に入力される。また、エン
ジン１の近傍には、エンジン１によって駆動されて発電
を行う発電機（オルタネータ）９が設けられている。こ
のオルタネータ９は、発電によって得られた電力によ
り、車両に搭載されたバッテリ６を充電するものであ
る。このオルタネータ９にはその発電量を制御する制御
信号が、ＥＣＵ１０から入力されるようになっている。

【００２９】この実施例では、バッテリ６の出力端子
は、ＥＣＵ１０とオルタネータ９に直接入力されると共
に、イグニッションスイッチＳＷＩＧを介して車両負荷
５及びオルタネータ９に入力され、更に、スイッチＳＷ
２を介して電気加熱式触媒４の電極７に入力される。ま
た、オルタネータ９の出力は、切換スイッチＳＷ１がＯ
ＦＦ端子に接続されている時にバッテリ６の出力端子に
入力され、ＯＮ端子に接続されている時に電気加熱式触
媒４の電極７に入力される。従って、オルタネータ９の
出力は、切換スイッチＳＷ１がＯＮ側の時に電気加熱式
触媒４の加熱に利用され、ＯＦＦ側の時にバッテリ６の
充電に利用される。

【００３０】図２は、図１に示したオルタネータ９の内
部の回路構成、及び電気加熱式触媒４、車両負荷５、Ｅ
ＣＵ１０とバッテリ６との具体的な接続関係を示す回路
図であり、図１と同じ構成部材には同じ符号が付されて
いる。図２に示されるように、オルタネータ９の内部に
は、３相星型結線されたステータコイル９１、ロータコ
イル９２、ブラシ９３、ダイオードブリッジからなる３
相全波整流器９４、及びＩＣレギュレータ９５がある。
ロータコイル９２の一端はＩＣレギュレータ９５に接続
され、他端は整流器９４に接続されている。ＩＣレギュ
レータ９５には充電端子Ｂ、イグニッションスイッチ９
７に接続するイグニッション端子ＩＧ、ロータコイル９
２が接続する界磁電流端子Ｆ、ステータコイル９１の１
相に接続する位相端子Ｐ、ＥＣＵからの制御信号が入力
される端子ＥＨＣ、バッテリ６に直接接続される端子
Ｓ、及び接地されるアース端子Ｅがある。

【００３１】電気加熱式触媒４、車両負荷５、バッテリ
６、及びスイッチＳＷＩＧ、ＳＷ１、及びＳＷ２との接
続関係は図１と全く同じである。以上のように構成され
た実施例では、イグニッションスイッチＳＷＩＧがオン
されている通常の状態において、ＥＣＵ１０によってス
イッチＳＷ１が実線で示すＯＦＦ端子側に接続された時
に、ステータコイル９１で発生した電力は３相全波整流
器１４で整流された後にＩＣレギュレータ９５を経てバ
ッテリ６に入力される。このとき、ＥＣＵ１０によって
スイッチＳＷ２がオンされると、電気加熱式触媒４はバ
ッテリ６によって通電されて加熱される。一方、ＥＣＵ
１０によってスイッチＳＷ１が破線で示すＯＮ端子側に
切り換えられると、電気加熱式触媒４はオルタネータ９
によって通電されて加熱される。

【００３２】以上のように構成された電気加熱式触媒を
備えたエンジンの制御装置においては、エンジン１が暖
機され、Ｏ₂ センサ１２で空燃比をフィードバック制御
してエンジン１が運転されている状態では、ＨＣ，ＣＯ
等の未燃焼成分が排気ガス中に含まれていても、燃焼時
に残った酸素によってこれらの未燃焼成分は暖機された
主触媒３で反応し、二次空気を加えなくても浄化するこ
とができる。

【００３３】一方、エンジン１の暖機運転時は、Ｏ₂ セ
ンサ１２が活性化していない状態では空燃比のフィード
バック制御ができない。このときは、供給された燃料が
ポート等の壁面に付着して空燃比がリーンになるため、
一般に空気と混合される燃料が不足する分だけ燃料を増
量し、空燃比をリッチの状態にしている。このように空
燃比がリッチの状態の時は、排気ガス中の空燃比もリッ
チの状態（未燃焼成分が多い状態）であり、いくら主触
媒３が活性温度に達していても、酸素が不足しているの
で未燃焼成分が主触媒３で反応できず、そのまま大気に
放出されてしまい、エミッションが悪化する。

【００３４】これに対して、この実施例のように、Ｏ₂
センサ１２にヒータを内蔵させ、エンジン１の始動時に
このヒータに通電を行ってエンジン１の始動後直ちに空
燃比のフィードバック制御を行うものがある。ところ
が、エンジン１の始動後直ちにフィードバック制御を行
うと、排気ガス中の未燃焼成分は少なくなるが、主触媒
３が活性化温度に達しないために、未燃焼成分が主触媒
３で浄化されず、エミッションが悪化してしまう。

【００３５】本発明では、ヒータ内蔵のＯ₂ センサによ
り、始動後直ちに空燃比のフィードバック制御を行うと
共に、電気加熱式触媒４（以後電気加熱式触媒４はＥＨ
Ｃ４と表記する）に通電して主触媒３の活性化を図るエ
ンジン１において、始動直後にエンジン１の一部の気筒
の点火を止め、シリンダ内に噴射された燃料をそのまま
排気通路に放出することで排気ガス中の未燃焼成分を多
くし、この未燃焼成分を通電されたＥＨＣ４において触
媒反応させることにより、その反応熱でＥＨＣ４の下流
側の主触媒３の急速な活性化を図るようにしている。

【００３６】このように、エンジン１の始動時に一部の
気筒の点火を止めて、排気ガス中に放出された未燃焼成
分をＥＨＣ４で触媒反応させることによって、主触媒３
をＥＨＣ４における反応熱で活性温度にすると、この後
に未燃焼成分を主触媒３で反応させ、浄化することがで
きる。ここで、以上のように構成された電気加熱式触媒
を備えたエンジンの制御装置において、ＥＨＣ４への通
電制御、及びＥＨＣ４に未燃焼成分を供給するためのエ
ンジン１の制御の一例を、図３から図６に示すフローチ
ャート、及び図７に示すタイムチャートを用いて説明す
る。

【００３７】図３は、本発明におけるＥＨＣ４の通電制
御の手順を示すフローチャートである。このフローチャ
ートは所定時間毎に実行される。まず、ステップ３０１
ではエンジン（図ではＥ／Ｇと略記）１が稼働中か否か
を判定し、エンジン１が稼働中の場合はステップ３０３
に進み、稼働中でない場合はステップ３０２に進む。ス
テップ３０２では、エンジン１の始動が終了したか否か
を判定する。エンジン１が停止中の場合、及び始動中の
場合はこのルーチンを終了し、エンジン始動終了時はス
テップ３０３に進む。

【００３８】ステップ３０３ではエンジン１の運転状態
バラメータの読み込みを行う。このエンジンの運転状態
パラメータは、例えば、バッテリ６の端子電圧Ｖｅ、機
関回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑ等である。続くステップ３
０４ではＥＨＣ４が通電条件か否かを判定する。そし
て、ＥＨＣ４が通電条件でなければステップ３１７に進
み、ＥＨＣ４が通電条件の時はステップ３０５に進む。
ＥＨＣ４の通電条件は、例えば、エンジンの水温が２０
℃以下、主触媒３の温度が所定温度以下等である。

【００３９】ステップ３０４においてＥＨＣ４が通電条
件と判定した時に進むステップ３０５では、エンジン１
の回転数Ｎｅが８００ｒｐｍ以上か否かを判定し、Ｎｅ
＜８００ｒｐｍの時はステップ３１７に進み、Ｎｅ≧８
００ｒｐｍの時はステップ３０６に進む。ステップ３０
６では、切換スイッチＳＷ１をＯＮ端子に接続し、スイ
ッチＳＷ２をＯＦＦにする。図１，２で説明したよう
に、この状態ではオルタネータ９の出力でＥＨＣ４が通
電される。

【００４０】一方、ＥＨＣ４が通電条件でない時、又は
Ｎｅ＜８００ｒｐｍの時に進むステップ３１７では切換
スイッチＳＷ１をＯＦＦ端子に接続し、スイッチＳＷ２
をＯＦＦにする。図１，２で説明したように、この状態
ではオルタネータ９の出力でバッテリ６が充電され、Ｅ
ＨＣ４には通電が行われない。ステップ３１７が終了す
ると、ステップ３１８で後述する時間Ｔ１，Ｔ２を０に
してこのルーチンを終了する。

【００４１】ＥＨＣ４がオルタネータ９の出力によって
通電されている状態で進むステップ３０７では、時間Ｔ
１のカウントが終了したか否かを判定するフラグＦＴ１
の値が１か否かを判定する。このフラグＦＴ１は、時間
Ｔ１のカウントが終了した時に１となり、時間Ｔ１のカ
ウントが終了していない場合に０となるものである。エ
ンジン１が始動されてから最初にステップ３０７に進ん
できた時にはＦＴ１の値は０であるからステップ３０８
に進む。

【００４２】ステップ３０８では、カウンタによってＥ
ＨＣ４のオルタネータ９による通電時間Ｔ１をカウント
する。そして、次のステップ３０９でこのＥＨＣ４のオ
ルタネータ９による通電時間Ｔ１が規定時間Ａ（例え
ば、３０秒）以上か否かを判定する。ステップ３０９で
Ｔ１＜Ａの場合は、ＥＨＣ４がオルタネータ９の出力に
よって通電されている時間が規定時間Ａに達していない
のでこのルーチンを終了する。一方、Ｔ１≧Ａの場合
は、ＥＨＣ４がオルタネータ９の出力によって規定時間
Ａだけ通電されたのでステップ３１０に進む。ステップ
３１０では、ＥＨＣ４のオルタネータ９による通電時間
Ｔ１を０にすると共に、時間Ｔ１のカウントが終了した
のでフラグＦＴ１の値を１にしてステップ３１１に進
む。

【００４３】ステップ３１０でフラグＦＴ１の値が１に
された後は、ステップ３０７における判定はＹＥＳとな
るので、以後はステップ３０７からステップ３１１に進
むことになる。ステップ３１１では、切換スイッチＳＷ
１をＯＦＦ端子に接続し、スイッチＳＷ２をＯＮにす
る。図１，２で説明したように、この状態ではバッテリ
６の出力でＥＨＣ４が通電される。ＥＨＣ４がバッテリ
６によって通電されている状態で進むステップ３１２
は、バッテリ６の電圧がＥＨＣ４の通電に適した電圧で
ある１０．５Ｖを保っているか否かを判定するものであ
る。そして、バッテリ電圧Ｖｅが１０．５Ｖ以上であれ
ば、バッテリ６によるＥＨＣ４への通電が可能であると
してステップ３１３に進み、バッテリ電圧Ｖｅが１０．
５Ｖ未満であれば、バッテリ６によりＥＨＣ４に通電を
行うとバッテリ６が劣化するとしてステップ３１５に進
む。

【００４４】まず、バッテリ６が正常な場合について説
明すると、この場合はステップ３１３でバッテリ６によ
るＥＨＣ４の通電時間Ｔ２をカウンタによってカウント
し、続くステップ３１４においてこの通電時間Ｔ２が規
定時間Ｂ（例えば１５０秒）以上になったか否かを判定
する。ステップ３１４においてＴ２＜Ｂの場合はＥＨＣ
４へのバッテリ６からの通電時間が不十分であるのでこ
のルーチンを終了し、Ｔ２≧Ｂの場合はＥＨＣ４へのバ
ッテリ６からの通電時間が経過したとしてステップ３１
５に進む。

【００４５】ステップ３１５ではバッテリ６によるＥＨ
Ｃ４の通電時間Ｔ２を０にすると共に、次回の通電のた
めに、時間Ｔ１のカウントが終了したか否かを判定する
フラグＦＴ１の値を０にする。そして、ステップ３１６
においてスイッチＳＷ２をＯＦＦにしてバッテリ６によ
るＥＨＣ４への通電を打ち切る。以上のような手順によ
り、この実施例では、エンジン１の始動後、ＥＨＣ４へ
の通電条件が揃っている場合に、規定時間Ａの間はオル
タネータ９からＥＨＣ４に通電が行われ、その後の規定
時間Ｂの間は、バッテリ６からＥＨＣ４への通電が行わ
れる。

【００４６】次に、ＥＨＣ４の通電中に、ＥＨＣ４に未
燃焼成分を供給するためのエンジン１の制御について説
明する。図４は未燃焼成分を供給するために、特定の気
筒の点火を停止する本発明の点火停止気筒の演算手順を
示すものである。ステップ４０１ではＯ₂ センサ１２が
活性状態か否かを判定する。Ｏ₂ センサ１２が活性状態
でない場合はステップ４１４に進み、Ｏ₂ センサ１２に
通電を行ってこのルーチンを終了し、Ｏ₂ センサ１２が
活性状態の場合はステップ４０２に進む。ステップ４０
２ではＯ₂ センサ１２を非通電状態にしてステップ４０
３に進み、ステップ４０３において空燃比のフィードバ
ック制御を行う。空燃比のフィードバック制御について
は公知であるので、ここではその説明を省略する。

【００４７】続くステップ４０４では切換スイッチＳＷ
１がＯＮ側にあるか否かを判定し、ＯＮ側にある場合は
ステップ４０７に進むが、ＯＦＦ側の場合はステップ４
０５に進む。ステップ４０５ではスイッチＳＷ２がＯＮ
か否かを判定する。ステップ４０５でスイッチＳＷ２が
ＯＦＦと判定した場合は、ＥＨＣ４に通電が行われてい
ないのでステップ４０６に進む。ステップ４０６では、
主触媒６に暖機が必要か否かを主触媒６の温度から判定
し、暖機が必要な場合はステップ４０７に進むが、暖機
が必要ない場合はステップ４１２に進み、後述する積算
発熱量の値を０にしてこのルーチンを終了する。

【００４８】一方、ステップ４０４で切換スイッチＳＷ
１がＯＮ、ステップ４０５でスイッチＳＷ２がＯＮ、或
いはステップステップ４０６で暖機が必要な場合に進む
ステップ４０７では、後述する積算発熱量が０か否かを
判定する。ＥＨＣ４にオルタネータ９から、或いは、バ
ッテリ６から通電が行われている状態で初めてステップ
４０７に進んできた場合は、積算発熱量は０であるので
ステップ４０８に進み、主触媒３の温度から暖機に必要
な暖機熱量を計算してステップ４０９に進む。また、ス
テップ４０７で積算発熱量が０でない場合はステップ４
０８を行わずに直接ステップ４０９に進む。

【００４９】ステップ４０９ではステップ４０８で計算
した主触媒３の暖機熱量に積算発熱量が以上か否かを判
定する。積算発熱量が触媒暖機発熱量に達していない時
はステップ４１０に進み、積算発熱量が触媒暖機発熱量
以上の時はステップ４１３において積算発熱量を０にし
てこのルーチンを終了する。ステップ４１０では、エン
ジン１の気筒数、エンジン回転数Ｎｅと、吸入空気量Ｑ
と、現在の空燃比から求めたエンジン１気筒の単位時間
当たりの燃料量、および点火停止気筒が計算によって求
められる。そして、点火停止気筒から排気ガス中に排出
される燃料量、即ち、未燃焼成分の量を計算し、求めら
れた未燃焼成分の量が触媒反応した時の発熱量を計算す
る。

【００５０】続くステップ４１１では、ステップ４１０
で計算した未燃焼成分の発熱量の積算値を計算してこの
ルーチンを終了する。このようにして、主触媒３の温度
に応じて主触媒３の活性化に必要な暖機熱量が計算さ
れ、エンジン１の所定の気筒の点火を所定間隔で停止す
ることにより、排気ガス中に未燃焼成分（燃料）が除々
に排出される。本発明では排気ガス中に排出された未燃
焼成分がＥＨＣ４で触媒反応した時に得られる発熱量を
その都度計算によって求め、この発熱量を積算した熱量
が、主触媒３の暖機熱量以上になった時点でエンジン１
の点火停止制御が停止される。

【００５１】なお、エンジン１の始動直後の燃料噴射量
の演算は、図５に示す燃料噴射量演算ルーチンによって
行われる。このルーチンは所定クランク角、例えば、３
６０°ＣＡ毎に実行される。ステップ５０１では基本噴
射量ＴＰを、吸入空気量Ｑ及び回転数Ｎｅのデータに基
づいて、下記の式により演算する。 ＴＰ ← ＫＱ ／ Ｎｅ （但しＫは定数） 続くステップ５０２では、燃料噴射量ＴＡＵを、ＦＡＦ
を空燃比補正係数、α，βを、冷却水温等の補正係数、
暖機増量補正係数、吸気温度補正係数、過渡時補正係
数、電源電圧補正係数として、下記の式により演算す
る。

【００５２】ＴＡＵ ← ＴＰ・ＦＡＦ・α ＋ β そして、ステップ５０３によって噴射量ＴＡＵをＥＣＵ
１０のカウンタにセットしてこのルーチンを終了する。
ＥＣＵ１０はこの燃料噴射量ＴＡＵに相当する時間だ
け、燃料噴射気筒の噴射弁を開弁させて各気筒への燃料
噴射を行う。

【００５３】図６は図１に示した４気筒エンジン１にお
ける点火停止気筒の制御の実施例を示すものである。ス
テップ６０１では第１気筒が噴射時期か否かを判定し、
第１気筒が噴射時期の場合はステップ６０２に進み、噴
射時期でない場合はステップ６０５に進む。第１気筒が
噴射時期の時に進むステップ６０２では、ステップ５０
３でセットされた燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料量を
噴射する。続くステップ６０３では第１気筒がステップ
４１０で演算した点火停止時期に当たるか否かを判定
し、点火停止時期でない場合はこのルーチンを終了す
る。一方、ステップ６０３で第１気筒が点火停止時期で
ある場合はステップ６０４に進み、点火をカットする。
この結果、第１気筒からは燃料噴射量ＴＡＵに相当する
未燃焼成分（燃料）が排気通路内に排出される。

【００５４】同様にステップ６０５からステップ６０８
では第２気筒について噴射時期か否かを判定し（ステッ
プ６０５）、噴射時期の場合には燃料の噴射を行い（ス
テップ６０６）、続いて点火停止時期か否かを判定して
（ステップ６０７）、点火停止時期の場合のみ点火の停
止（ステップ６０８）が行われる。同様にステップ６０
９からステップ６１２では第３気筒について噴射時期か
否かを判定し（ステップ６０９）、噴射時期の場合には
燃料の噴射を行い（ステップ６１０）、続いて点火停止
時期か否かを判定して（ステップ６１１）、点火停止時
期の場合のみ点火の停止（ステップ６１２）が行われ
る。

【００５５】同様にステップ６１３からステップ６１６
では第４気筒について噴射時期か否かを判定し（ステッ
プ６１３）、噴射時期の場合には燃料の噴射を行い（ス
テップ６１４）、続いて点火停止時期か否かを判定して
（ステップ６１５）、点火停止時期の場合のみ点火の停
止（ステップ６１６）が行われる。以上のような手順に
より、エンジン１の始動直後の空燃比のフィードバック
制御状態で、かつＥＨＣ４の通電時期に、ステップ４１
０で計算された点火停止気筒から未燃焼成分が排気通路
２に供給される。そして、この未燃焼成分は通電状態に
あるＥＨＣ４で触媒反応し、その反応熱で下流側の主触
媒３の床温が上昇する。

【００５６】図７は以上説明した制御手順のタイムチャ
ートである。時刻ｔ０でイグニッションスイッチＳＷＩ
Ｇがオンされると、Ｏ₂ センサ１２のヒータに直ちに通
電が行われる。このＯ₂ センサ１２への通電は、Ｏ₂ セ
ンサ１２が活性化した状態で直ちに打ち切られる。この
実施例では時刻ｔ１でＯ₂ センサ１２が活性化したこと
が分かる。そして、Ｏ₂ センサ１２が活性化すると、直
ちにフィードバック（Ｆ／Ｂ）信号が発生し、空燃比の
フィードバック制御が実行される。

【００５７】一方、エンジンが始動した後、エンジン回
転数Ｎｅが上昇して時刻ｔ２において８００ｒｐｍ以上
となると、切換スイッチＳＷ１がＯＮ端子側になり、オ
ルタネータ９からＥＨＣ４への通電が行われる。このよ
うにして、ＥＨＣ４に通電が行われた後は、未燃焼成分
を排気通路２に供給するために、時刻ｔ２において気筒
の点火停止期間が開始される。この期間の間は、ステッ
プ４１０で計算された気筒において点火が停止され、未
燃焼成分が排気通路２に供給される。

【００５８】時刻ｔ２から規定時間Ａが過ぎた時刻ｔ３
になると、切換スイッチＳＷ１がＯＦＦ側に切り換えら
れ、スイッチＳＷ２がＯＮとなる。この結果、オルタネ
ータ９からＥＨＣへの通電がなくなり、バッテリ６から
ＥＨＣ４に通電が行われるようになる。このバッテリ６
によるＥＨＣ４への通電は、時刻ｔ３から規定時間Ｂだ
け後の時刻ｔ５まで行われる。

【００５９】なお、この実施例では、所定気筒の点火停
止期間は、時刻ｔ３と時刻ｔ５の間の時刻ｔ４で終了し
ている。これは、時刻ｔ４において、ＥＨＣ４で触媒反
応した未燃焼成分の発熱量の積算値が、主触媒３が必要
な暖機熱量に等しくなったからであり、以後は触媒反応
が主触媒３でも起こるので、ＥＨＣ４に未燃焼成分を供
給する必要がなくなるからである。

【００６０】また、主触媒３が必要な暖機熱量が大き
く、時刻ｔ５においてＥＨＣへの通電が終了した後もま
だ、積算発熱量が暖機熱量に達していない場合は、図４
のステップ４０５からステップ４０６に進み、ここで主
触媒３の暖機が必要とされてステップ４０７に戻るの
で、所定気筒の点火停止期間は、一点鎖線で示すよう
に、積算発熱量が暖機熱量に達する時刻ｔ６まで延長さ
れる。

【００６１】なお、以上説明した実施例においては、Ｅ
ＨＣ４への通電をオルタネータ９とバッテリ６の両方か
ら行うようにしているが、バッテリ６のみによってＥＨ
Ｃ４に通電を行うようにしても良い。ここで、具体的な
例を用いて、エンジン１の暖機時に点火を停止する気筒
の割合、および点火を止める気筒の制御例について説明
する。

【００６２】例えば、エンジン１が４サイクルＶ型８気
筒であるとし、暖機運転時の回転数が１５００ｒｐｍで
あるとすると、１秒間の吸入空気量Ｑは１５ｇである。
この時、エンジン１は式により、１秒間に１００気筒
が吸気を吸うことになる。 １５００ｒｐｍ÷６０ｓ×８気筒÷２＝１００ … 従って、１つの気筒の１秒間の吸入吸気量は、１５ｇ÷
１００気筒＝０．１５（ｇ／気筒）となる。この時、吸
気の空燃比が理論空燃比の１４．５であるとすると、１
つの気筒の１秒間の燃料量Ｆは式から０．０１０３４
５ｇとなる。

【００６３】 Ｆ＝０．１５÷１４．５＝０．０１０３４５ … この時の発熱量Ｈは、式から４４６ｗになる。 Ｈ＝０．０１０３４５×１０３００×４．１９＝４４６Ｊ … エンジン１気筒の排気量は、自動車用であると３００ｃ
ｃ〜７００ｃｃであるので、１気筒の点火を止めた時の
触媒での反応熱は排気量によって異なるが、このＶ型８
気筒の例で考えると、触媒の暖機時に１〜５ｋｗ程度の
触媒反応熱が必要になる。この場合、点火を止める気筒
数は１秒間に２〜１１気筒となり、エンジンの回転数が
１５００ｒｐｍであれば１秒間に１００気筒が吸気を吸
うので、２〜１１パーセントの割合で点火を止めれば良
いことになる。

【００６４】すなわち、触媒暖機時にエンジンの点火を
止める気筒は多くても１０爆発に１回程度にすることが
できるが、エンジンの振動の悪化を考慮して点火を止め
る気筒間隔を長くしてＥＨＣ４や主触媒３に必要な発熱
量を確保するようにしても良い。ここで、図８(a) に示
す直列４気筒エンジンにおける点火停止気筒の制御例に
ついて説明する。なお、直列４気筒エンジンの点火順序
は、第ｎ気筒を♯ｎと表した場合に、♯１→♯３→♯４
→♯２となる。例えば、このエンジンの回転数Ｎが１５
００ｒｐｍで、１秒間の吸入空気量Ｑは７．５ｇである
とすると、１秒間に吸気を吸う気筒の数は式より５０
であり、この時の理論空燃比を１４．５とすると、１つ
の気筒の１秒間の吸入吸気量は７．５ｇ÷５０気筒＝
０．１５（ｇ／気筒）であり、１つの気筒の１秒間の燃
料量Ｆは式から０．０１０３４５ｇとなる。従って、
この時の発熱量Ｈは、式から４４６ｗになり、直列４
気筒エンジンにおいても、触媒の暖機時に１〜５ｋｗ程
度の触媒反応熱が必要であるとすると、点火を止める気
筒数は１秒間に２〜１１気筒となる。よって、直列４気
筒エンジンの場合も、エンジンの回転数が１５００ｒｐ
ｍであれば１秒間に５０気筒が吸気を吸うので、４〜２
２パーセントの割合で点火を止めれば良いことになる。
ここでは、説明を分かりやすくするために、１０回に１
回の爆発行程において点火を止める場合について説明す
る。

【００６５】なお、以後説明する実施例のエンジンは、
図１に示したような各気筒に独立に燃料噴射を行うこと
ができる独立燃料噴射エンジンであることが前提であ
る。しかしながら、燃料の噴射方法は、独立、２グルー
プ、または同時のどの方法でも良い。図９(a) は１０回
に１回点火を止める場合の、直列４気筒エンジンの１秒
間の燃料噴射気筒、及び点火停止気筒の状態を示す図で
ある。前述のように、４気筒エンジンにおいて点火を停
止する間隔の気筒数を１０とすると、この図から必ず第
３気筒♯３と第２気筒♯２が交互に、５回に１回の割合
で点火が止められることになる。

【００６６】この結果、第３気筒♯３と第２気筒♯２は
５回に１回の割合で燃焼がなく冷却されるが、図４のフ
ローチャートと図７のタイムチャートで説明したよう
に、点火停止期間は長くても３分程度のごく短い時間で
あるので、この時間内だけ第３気筒♯３と第２気筒♯２
のみが５回に１回の割合で点火が止められても、燃焼停
止による燃焼室の冷却の影響は小さく、殆ど問題が生じ
ないと思われる。

【００６７】しかしながら、始動後の３分程度の間にお
いても点火停止気筒を第１気筒♯１から第４気筒に均等
に分布させることもできる。この場合は、図９(b) に示
すように、１０回に１回の割合で、点火停止気筒をその
前後に燃料噴射を行う気筒にずらせば良い。例えば、１
巡目、２巡目では第３、第２気筒の点火を停止させ、３
巡目、４巡目では点線で囲んだ第３、第２気筒の次に燃
料噴射を行う気筒（第４、第１気筒）の点火を停止さ
せ、５巡目、６巡目では元に戻して第３、第２気筒の点
火を停止させ、７巡目、８巡目では二点鎖線で囲んだ第
３、第２気筒の１つ前に燃料噴射を行う気筒（第１、第
４気筒）の点火を停止させれば良い。

【００６８】このような燃料噴射停止気筒の制御は、コ
ンピュータによって行わせれば、簡単に実行することが
できる。次に、図８(b) に示すＶ型６気筒エンジンや図
８(c) に示すＶ型８気筒エンジン、或いは直列６気筒エ
ンジンのように、排気管が左右や前後で２系統に独立し
ており、それぞれに触媒コンバータが設けられている場
合は、２つのバンクを分けて、前述の直列４気筒エンジ
ンのように両バンクとも均等に点火を停止すれば良い。

【００６９】例えば、Ｖ型６気筒エンジンでも前述の実
施例と同様に、１０回の爆発行程に１回の割合で点火を
停止させる場合について説明する。Ｖ型６気筒エンジン
の点火順序は♯１→♯５→♯３→♯６→♯２→♯４であ
るので、１０回に１回点火を止める場合の、Ｖ型６気筒
エンジンの燃料噴射気筒、及び点火気筒の状態は図１０
(a) に示すようになる。また、Ｖ型６気筒エンジンにお
いて、各気筒均等に点火の停止が行われるようにした制
御例を図１０(b) に示す。

【００７０】また、図１１は、図８(c) に示すＶ型８気
筒エンジンにおいて、１０回に１回の割合で点火を止め
る場合の点火停止気筒の制御例を示すものである。この
ように、本発明によれば、始動直後に空燃比フィードバ
ック制御を行うエンジンの暖機運転時に、主触媒の暖機
が必要な時はＥＨＣ４に通電を行うと共に、所定気筒の
点火を止めて未燃焼成分を排気通路に排出してこの未燃
焼成分をＥＨＣ４で触媒反応させ、その反応熱で下流側
の主触媒の暖機を早めることができるので、ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘの浄化率を高めることができ、エンジン性能
が向上する。

【００７１】ところで、Ｏ₂ センサ１２を使用して空燃
比のフィードバック制御を行っている時には、Ｏ₂ セン
サ１２はその特性により空燃比が理論空燃比より濃い
（リッチ）か薄い（リーン）かを判定し、図１２に波形
ＷＯで示すように、濃いと高い起電力を、薄いと低い起
電力を発生し、この起電力を示す信号をＥＣＵ１０に送
り込んでいる。ＥＣＵ１０は、この信号をある一定の基
準電圧と比較し、図１２に波形ＷＦで示すように、Ｏ₂
センサ１２の起電力が基準電圧よりも高い場合は空燃比
が理論空燃比よりも濃いと判断して燃料噴射量を減少さ
せ、逆にＯ₂ センサ１２の起電力が基準電圧よりも低い
場合は空燃比が理論空燃比よりも薄いと判断して燃料噴
射量を増加させている。この結果、空燃比は実際には図
１２に波形ＷＦで示すように理論空燃比を中心にして僅
かな幅で時々刻々変化している。

【００７２】このような状況のもとで、リッチ側の燃料
を噴射した気筒の点火を止めると、未燃焼成分がＥＨＣ
４で反応する時の排気ガス中の酸素が若干不足すること
になる。よって、点火を止める気筒の燃料噴射量を若干
少なくするか、或いは、点火を止める気筒の前後の気筒
で、フィードバック制御時の燃料噴射量が少ない気筒に
合わせて点火を止めるようにすることが望ましい。この
ように、排気ガス中に排出する未燃焼成分と空気の空燃
比を若干リーン側に制御してやると、ＥＨＣ４に到達す
る排気ガスは少し酸素が過剰な混合気となり、ＥＨＣ４
における触媒反応が確実になり反応熱を高めることがで
きる。

【００７３】図１３は点火を止める気筒の燃料噴射量を
若干少なくする場合の点火停止気筒の噴射制御手順を示
すものである。ステップ１３０１では第１気筒が噴射時
期か否かを判定し、第１気筒が噴射時期の場合はステッ
プ１３０２に進み、噴射時期でない場合はステップ１３
０８に進む。第１気筒が噴射時期の時に進むステップ１
３０２では第１気筒がステップ４１０で演算した点火停
止時期に当たるか否かを判定し、点火停止時期でない場
合はステップ１３０３に進み、セットされた燃料噴射量
ＴＡＵに相当する燃料量を噴射してこのルーチンを終了
する。一方、ステップ１３０２で第１気筒が点火停止時
期であると判定した場合はステップ１３０４に進み、セ
ットされた燃料噴射量ＴＡＵが理論空燃比に相当する噴
射量より少ないリーン側の燃料噴射量か否かを判定す
る。

【００７４】そして、燃料噴射量ＴＡＵが理論空燃比に
相当する噴射量より少ない場合はステップ１３０６に進
み、セットされた燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料量を
噴射した後にステップ１３０７に進んで点火をカットす
る。一方、燃料噴射量ＴＡＵが理論空燃比に相当する噴
射量より多い場合はステップ１３０５に進み、セットさ
れた燃料噴射量ＴＡＵから所定量ＬＡを減算し、燃料噴
射量ＴＡＵに相当する燃料量が理論空燃比に相当する変
量量より少なくなるようにして、再度燃料噴射量ＴＡＵ
をセットし直す。この後、ステップ１３０６に進み、セ
ットされた燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料量を噴射し
た後にステップ１３０７に進んで点火をカットする。

【００７５】以上、第１気筒が噴射時期の場合について
説明したが、第２気筒が噴射時期の場合はステップ１３
０８において同様の制御が実行され、第３気筒が噴射時
期の場合はステップ１３０９において同様の制御が実行
され、第４気筒が噴射時期の場合はステップ１３１０に
おいて同様の制御が実行される。この結果、点火が停止
される気筒からは、必ず空燃比がリーン側になるような
燃料噴射量ＴＡＵに相当する未燃焼成分（燃料）が排気
通路内に排出される。

【００７６】次に、点火を止める気筒の前後の気筒で、
フィードバック制御時の燃料噴射量が少ない気筒に合わ
せて点火を止める制御について説明する。図１４は点火
を止める気筒の空燃比が理論空燃比よりもリッチである
場合に、点火を止める気筒を空燃比が理論空燃比よりも
リーンになる後の気筒に変更する場合の点火停止気筒の
噴射制御手順を示すものである。この制御は、図６で説
明した制御手順の変形例であるので、図６と同じステッ
プには同じステップ番号を付して説明する。

【００７７】ステップ６０１では第１気筒が噴射時期か
否かを判定し、第１気筒が噴射時期の場合はステップ６
０２に進み、噴射時期でない場合はステップ１４０４に
進む。第１気筒が噴射時期の時に進むステップ６０２で
はセットされた燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料量を噴
射する。そして、続くステップ６０３では第１気筒がス
テップ４１０で演算した点火停止時期に当たるか否かを
判定し、点火停止時期でない場合はステップ１４０１に
進み、点火停止時期である場合はステップ１４０２に進
む。

【００７８】ステップ１４０１では１つ前に燃料噴射を
行った第２気筒からの点火停止気筒の変更指示があるか
否かを判定する。そして、第２気筒からの点火停止気筒
の変更指示がない場合はこのルーチンを終了するが、第
２気筒からの点火停止気筒の変更指示がある場合はステ
ップ１４０２に進む。ステップ６０３で第１気筒が点火
停止時期と判定された場合、或いはステップ１４０１で
第２気筒からの点火停止気筒の変更指示がある場合に進
むステップ１４０２では、セットされた燃料噴射量ＴＡ
Ｕが理論空燃比に相当する噴射量より少ないリーン側の
燃料噴射量か否かを判定する。

【００７９】そして、燃料噴射量ＴＡＵが理論空燃比に
相当する噴射量より少ない場合はステップ６０４に進
み、点火をカットしてこのルーチンを終了する。一方、
燃料噴射量ＴＡＵが理論空燃比に相当する噴射量より多
い場合はステップ１４０３に進み、点火を停止する気筒
を次に燃料噴射が行われる第３気筒に変更してこのルー
チンを終了する。

【００８０】以上、第１気筒が噴射時期の場合について
説明したが、第２気筒が噴射時期の場合はステップ１４
０４において同様の制御が実行され、第３気筒が噴射時
期の場合はステップ１４０５において同様の制御が実行
され、第４気筒が噴射時期の場合はステップ１４０６に
おいて同様の制御が実行される。この結果、この実施例
においても点火が停止される気筒からは、必ず空燃比が
リーン側になるような燃料噴射量ＴＡＵに相当する未燃
焼成分（燃料）が排気通路内に排出される。

【００８１】以上説明した実施例は、排気通路内に電気
加熱式触媒を備え、この電気加熱式触媒の下流側に主触
媒を備え、エンジン始動後に直ちに空燃比フィードバッ
ク制御を行う多気筒エンジンの制御装置に関するもので
ある。一方、本発明は、排気通路内に電気加熱式触媒を
備え、この電気加熱式触媒の下流側に主触媒を備え、エ
ンジン始動後の所定期間は空燃比をリッチにする制御を
行う多気筒エンジンの制御装置にも適用することができ
る。

【００８２】この場合は、主触媒の温度を検出する手
段、主触媒の温度が暖機が必要な温度であるか否かを判
定する手段、主触媒の暖機が必要な時に、電気加熱式触
媒に通電を行う通電制御手段、及び、主触媒の暖機が必
要な時に、多気筒エンジンの一部の気筒の点火を停止す
る点火制御手段に加えて、空燃比のフィードバック制御
が実行されていない時に、多気筒エンジンの一部の気筒
の燃料噴射を停止して、排気ガス中の空燃比を理論空燃
比に近づけるように制御する燃料噴射制御手段を、エン
ジン制御装置に設ければ良い。そして、燃料噴射停止気
筒は、多気筒エンジンの気筒数、１気筒からの空気の排
出量、電気加熱式触媒への通電時の混合気の空燃比、及
びエンジン回転数から、排気ガス中の空燃比が理論空燃
比になるように、演算により適宜決定すれば良い。

【００８３】このようにすれば、検出された主触媒の温
度により、主触媒の暖機が必要であると判定された時
に、電気加熱式触媒に通電が行われると共に、エンジン
始動後の空燃比がリッチの場合は、燃料噴射制御手段に
より多気筒エンジンの一部の気筒の燃料噴射が停止さ
れ、排気ガス中の空燃比が理論空燃比に近い状態にされ
てから、多気筒エンジンの点火が停止された一部の気筒
からＨＣ，ＣＯ等の未燃焼成分が排出され、このＨＣ，
ＣＯが電気加熱式触媒で浄化され、この時の反応熱で下
流側の主触媒が加熱される。この結果、電気加熱式触媒
と主触媒の位置がエンジンから離れている場合でも、両
触媒を迅速に活性化させることができると共に、排気ガ
ス中の空燃比を理論空燃比に近づけるための電動エアポ
ンプが不要であり、エンジンのコストアップを抑えるこ
とができる。また、燃料噴射停止気筒を前述のように決
定すれば、排気ガス中の空燃比が理論空燃比になるの
で、両触媒における浄化率が向上する。

【００８４】なお、以上説明した実施例が適用されるエ
ンジンは、図１に示したように、燃料噴射弁１１が吸気
マニホルド、或いはシリンダヘッドに設けられた吸気ポ
ートに燃料を噴射するタイプのものであったが、近年、
図１５に示すように、燃料噴射弁１１からの燃料噴射が
各気筒の燃焼室内に行われる、筒内噴射型のエンジン
１′が実用段階にある。図１５に示す電気加熱式触媒を
備えたエンジン１′の制御装置の構成は、図１で説明し
た電気加熱式触媒を備えたエンジン１の制御装置の構成
と、燃料噴射弁１１の取付位置を除いて全く同じである
ので、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省
略する。

【００８５】このような筒内噴射型のエンジン１′にお
いては、主触媒３の暖機時にＥＨＣ４において触媒反応
させる未燃焼成分は、所定気筒の排気行程において燃料
噴射弁１１からシリンダ内に噴射させれば良いので、圧
縮行程における点火を停止させる必要がない。従って、
筒内噴射型のエンジン１′においては、図６で説明した
通常のエンジン１における点火停止制御に代わって、図
１６のような燃料噴射制御を実行すれば良い。なお、筒
内噴射型エンジン１′の場合は、図４のステップ４１０
における計算は、暖機燃料の噴射量、暖機燃料を噴射す
る気筒、および暖機燃料がＥＨＣ４で触媒反応した時の
発熱量のみで良い。

【００８６】図１６は図１５に示した４気筒筒内噴射型
エンジン１′における、主触媒３の暖機燃料の噴射制御
の実施例を示すものである。ステップ１６０１では第１
気筒が噴射時期か否かを判定し、第１気筒が噴射時期の
場合はステップ１６０２に進み、噴射時期でない場合は
ステップ１６０５に進む。第１気筒が噴射時期の時に進
むステップ１６０２では、ステップ５０３でセットされ
た燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料量を噴射する。続く
ステップ１６０３では第１気筒がステップ４１０で演算
した暖機燃料噴射気筒に当たるか、即ち、暖機燃料噴射
時期に当たるか否かを判定し、暖機燃料噴射時期でない
場合はこのルーチンを終了する。一方、ステップ１６０
３で第１気筒が暖機燃料噴射時期に当たる場合はステッ
プ１６０４に進み、第１気筒の排気行程で暖機燃料を噴
射する。この時の暖機燃料量は排気ガスを僅かにリーン
にするような燃料量とすれば良い。この結果、第１気筒
からは排気ガスの空燃比を僅かにリーンにするような未
燃焼成分（燃料）が排気通路内に排出される。

【００８７】同様にステップ１６０５からステップ１６
０８では第２気筒について噴射時期か否かを判定し（ス
テップ１６０５）、噴射時期の場合には燃料の噴射を行
い（ステップ１６０６）、続いて暖機燃料噴射時期か否
かを判定して（ステップ１６０７）、暖機燃料噴射時期
の場合のみその排気行程で暖機燃料の噴射（ステップ１
６０８）が行われる。

【００８８】同様にステップ１６０９からステップ１６
１２では第３気筒について噴射時期か否かを判定し（ス
テップ１６０９）、噴射時期の場合には燃料の噴射を行
い（ステップ１６１０）、続いて暖機燃料噴射時期か否
かを判定して（ステップ１６１１）、暖機燃料噴射時期
の場合のみその排気行程で暖機燃料の噴射（ステップ１
６１２）が行われる。

【００８９】同様にステップ１６１３からステップ１６
１６では第４気筒について噴射時期か否かを判定し（ス
テップ１６１３）、噴射時期の場合には燃料の噴射を行
い（ステップ１６１４）、続いて暖機燃料噴射時期か否
かを判定して（ステップ１６１５）、暖機燃料噴射時期
の場合のみその排気行程で暖機燃料の噴射（ステップ１
６１６）が行われる。

【００９０】以上のような手順により、エンジン１′の
始動直後の空燃比のフィードバック制御状態で、かつＥ
ＨＣ４の通電時期に、ステップ４１０で計算された暖機
燃料噴射気筒から未燃焼成分が排気通路２に供給され
る。そして、この未燃焼成分は通電状態にあるＥＨＣ４
で触媒反応し、その反応熱で下流側の主触媒３の床温が
上昇する。

【００９１】なお、以上説明した電気加熱式触媒を備え
たエンジンの制御装置は、始動直後に直ちに空燃比のフ
ィードバック制御が行われるエンジン１，１′を前提と
しているが、エンジン１，１′の始動直後に直ちに空燃
比のフィードバック制御が行われず、始動直後に燃料の
増量が行われるエンジンの場合は、エンジンの気筒数が
多い場合に、所定気筒の点火を止める制御、或いは排気
行程に暖機燃料を噴射する制御に、別の所定気筒の燃料
噴射を止めて二次空気を供給する制御を加えて、ＥＨＣ
４における未燃焼成分の触媒反応において不足する酸素
を補うようにしても良い。

【００９２】この場合に必要な二次空気の量は、燃料の
増量を行った時の燃料量から理論空燃比での燃料量の差
分を、ＥＨＣ４において僅かに空燃比がリーンの状態で
触媒反応させるのに必要な量である。このように、空燃
比が濃くなった分を触媒で反応させるのに必要な二次空
気を、エンジン１，１′の一部の気筒の燃料噴射を止め
て供給すれは、本発明は、Ｏ₂ センサにヒータを内蔵せ
ず、始動直後にリッチな燃料を噴射するようなエンジン
にも適用することができる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の形
態のエンジン制御装置によれば、主触媒の暖機必要時に
電気加熱式触媒に通電が行われると共に所定気筒の点火
が停止され、点火が停止された気筒からは未燃焼成分が
排出され、これが電気加熱式触媒で浄化され、この時の
反応熱で下流側の主触媒が加熱されるので、電気加熱式
触媒と主触媒の位置がエンジンから離れている場合で
も、両触媒を迅速に活性化させることができるという効
果がある。

【００９４】本発明の第２の形態のエンジン制御装置に
よれば、第１の形態のエンジンの制御装置において、主
触媒の暖機に必要な暖機熱量に等しい反応熱がエンジン
の運転状態から求められ、この反応熱が得られる未燃焼
成分が点火停止気筒から排出されるので、エンジンの燃
費を悪化させずに両触媒を活性化が図れるという効果が
ある。

【００９５】本発明の第３の形態のエンジン制御装置に
よれば、点火停止気筒から排出される未燃焼成分による
排気ガス中の空燃比が僅かにリーン側にずれているの
で、空気過剰率が高く未燃焼成分が十分触媒反応できる
という効果がある。本発明の第４の形態のエンジンの制
御装置によれば、エンジンが筒内燃料噴射型エンジンで
あるので、主触媒の暖機必要時に電気加熱式触媒に通電
が行われると共に、任意の気筒の排気行程において暖機
に必要な燃料が噴射されるので、電気加熱式触媒と主触
媒の位置がエンジンから離れている場合でも、両触媒を
迅速に活性化させることができるという効果がある。

【００９６】本発明の第５の形態のエンジンの制御装置
によれば、第４の形態のエンジンの制御装置において、
排気行程における燃料噴射量に応じてその直前の吸気行
程における燃料噴射量が、空燃比がリーン側になるよう
に制御されるので、排気ガス中の空燃比が理論空燃比に
なるので、両触媒における浄化率が向上するという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気加熱式触媒を備えたエンジンの制
御装置を搭載したエンジンの構成を示す図である。

【図２】図１のオルタネータの内部の回路構成、及び電
気加熱式触媒、車両負荷、ＥＣＵとバッテリとの具体的
な接続関係を示す回路図である。

【図３】本発明における電気加熱式触媒の通電制御の手
順を示すフローチャートである。

【図４】本発明における点火停止気筒の演算手順を示す
フローチャートである。

【図５】本発明における燃料噴射量演算手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】本発明における点火停止気筒の制御手順を示す
フローチャートである。

【図７】エンジン始動後のＯ₂ センサへの通電と空燃比
フィードバック信号との関係、電気加熱式触媒への通電
時の各スイッチの作動と気筒の点火停止期間との関係を
示すタイムチャートである。

【図８】(a) は直列４気筒エンジンの各気筒の配置と点
火順序を示す説明図、(b) はＶ型６気筒エンジンの各気
筒の配置と点火順序を示す説明図、(c) はＶ型８気筒エ
ンジンの各気筒の配置と点火順序を示す説明図である。

【図９】(a) は直列４気筒エンジンの暖機運転時の燃料
噴射気筒と点火停止気筒との制御例を示す図、(b) は直
列４気筒エンジンの暖機運転時の燃料噴射気筒と点火停
止気筒との他の制御例を示す図である。

【図１０】(a) はＶ型６気筒エンジンの暖機運転時の燃
料噴射気筒と点火停止気筒との制御例を示す図、(b) は
Ｖ型６気筒エンジンの暖機運転時の燃料噴射気筒と点火
停止気筒との他の制御例を示す図である。

【図１１】Ｖ型８気筒エンジンの暖機運転時の燃料噴射
気筒と点火停止気筒との制御例を示す図である。

【図１２】エンジンの空燃比、Ｏ₂ センサ起電力、およ
び燃料噴射量の関係を示すタイムチャートである。

【図１３】本発明における燃料噴射停止気筒の制御手順
の別の例を示すフローチャートである。

【図１４】本発明における燃料噴射停止気筒の制御手順
の更に別の例を示すフローチャートである。

【図１５】本発明の電気加熱式触媒を備えたエンジンの
制御装置を搭載した筒内噴射型のエンジンの構成を示す
図である。

【図１６】図１５のエンジンにおける暖機燃料の噴射制
御の制御手順を示すフローチャートである。

【図１７】エンジンの始動後の時間に対する電気加熱式
触媒の床温の変化を、条件を変えて実験して得られた特
性図である。

【図１８】エンジンの始動後の時間に対する主触媒の床
温の変化を、条件を変えて実験して得られた特性図であ
る。

【図１９】エンジンの始動後の時間に対するＨＣの排出
量の変化を、条件を変えて実験して得られた特性図であ
る。

【図２０】エンジンの始動後の時間に対するＨＣの排出
量の積算値の変化を、条件を変えて実験して得られた特
性図である。

【図２１】エンジンの始動後の時間に対する排気ガスの
熱、電気加熱式触媒への供給電力と触媒反応熱の積算値
の変化を、条件を変えて実験して得られた特性図であ
る。

【図２２】エンジンの始動後の時間に対する触媒浄化の
反応熱の変化を、条件を変えて実験して得られた特性図
である。

【図２３】図１７から図２１の実験結果に使用したエン
ジン、排気通路、電気加熱式触媒、及び主触媒の配置を
説明する構成図である。

【符号の説明】

１…エンジン ２…排気通路 ３…主触媒 ４…電気加熱式触媒（ＥＨＣ） ６…バッテリ ９…オルタネータ １０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １１…燃料噴射弁 １２…Ｏ₂ センサ １３…温度センサ １７…点火プラグ ＳＷＩＧ…イグニッションスイッチ ＳＷ１…切換スイッチ ＳＷ２…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｕ ＺＡＢ ＺＡＢＮ 41/02 ３３０ 41/02 ３３０Ｃ 41/06 ３３５ 41/06 ３３５Ｚ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気通路内に電気加熱式触媒を備え、こ
   の電気加熱式触媒の下流側に主触媒を備え、エンジン始
   動後に直ちに空燃比フィードバック制御を行う多気筒エ
   ンジンの制御装置であって、 前記主触媒の温度を検出する手段と、 前記主触媒の温度が暖機が必要な温度であるか否かを判
   定する手段と、 前記主触媒の暖機が必要な時に、前記電気加熱式触媒に
   通電を行う通電制御手段と、 前記主触媒の暖機が必要な時に、前記多気筒エンジンの
   一部の気筒の点火を停止する点火制御手段と、 を備えることを特徴とする電気加熱式触媒を備えたエン
   ジンの制御装置。
2. 【請求項２】 前記点火制御手段は、前記主触媒の温度
   からこの主触媒の暖機に必要な暖機熱量を求め、多気筒
   エンジンの気筒数、エンジンの回転数、エンジンの吸入
   空気量、その時の空燃比から１気筒の単位時間当たりの
   燃料量を計算してこの燃料量が触媒反応した時の発熱量
   の積算値が前記暖機熱量になるように、前記多気筒エン
   ジンの一部の気筒の点火を停止することを特徴とする請
   求項１に記載の電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記点火制御手段は、リッチ側またはリ
   ーン側に外れた空燃比を理論空燃比に戻すように供給燃
   料量を増減する前記空燃比のフィードバック制御におい
   て、前記一部の気筒の点火を停止する際に、空燃比が僅
   かにリーンになるように燃料を少なめに噴射する気筒の
   点火を止めて、未燃焼混合気中の空気過剰率を高めるよ
   うにすることを特徴とする請求項２に記載の電気加熱式
   触媒を備えたエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 排気通路内に電気加熱式触媒を備え、こ
   の電気加熱式触媒の下流側に主触媒を備え、エンジン始
   動後に直ちに空燃比フィードバック制御を行う多気筒筒
   内燃料噴射型エンジンの制御装置であって、 前記主触媒の温度を検出する手段と、 前記主触媒の温度が暖機が必要な温度であるか否かを判
   定する手段と、 前記主触媒の暖機が必要な時に、前記電気加熱式触媒に
   通電を行う通電制御手段と、 前記主触媒の暖機が必要な時に、前記多気筒筒内燃料噴
   射型エンジンの任意の気筒の排気行程において、暖機に
   必要な燃料を噴射する噴射制御手段と、 を備えることを特徴とする電気加熱式触媒を備えたエン
   ジンの制御装置。
5. 【請求項５】 前記噴射制御手段は、前記主触媒の温度
   からこの主触媒の暖機に必要な暖機熱量を求め、燃料が
   触媒反応した時の発熱量の積算値が前記暖機熱量になる
   ように、前記多気筒筒内燃料噴射型エンジンの一部の気
   筒の排気行程に燃料を所定値から次第に減少させて噴射
   すると共に、この排気行程における燃料噴射量に応じて
   その直前の吸気行程における燃料噴射量を、空燃比がリ
   ーン側になるように制御して、排気ガス中の空燃比が理
   論空燃比になるようにしたことを特徴とする請求項４に
   記載の電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置。