JP2001214773A

JP2001214773A - 触媒保護装置

Info

Publication number: JP2001214773A
Application number: JP2000024239A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Morinaga; 規義盛永; Koji Uranishi; 康次浦西; Nobuaki Kashiwanuma; 信明栢沼; Tamotsu Ogita; 保荻田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の走行制限を抑制しつつ適正な触媒保護
が図れる触媒保護装置を提供すること。【解決手段】エンジン２に供給される燃料の残量を検
出するセンサ１２と、スロットル開度を検出するスロッ
トル開度センサ１１とを備え、燃料の残量が一定量より
少なく、かつ、スロットル開度が一定値より大きいとき
に車両走行を制限して触媒３を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
統に配置される触媒を保護する触媒保護装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気系に配置される触
媒を保護するものとして、特開平５−２６３６９５号公
報に記載されるように、フューエルタンク内の燃料量が
所定値以下であり、かつ、燃圧が変動している場合に燃
料供給を停止する触媒保護方法が知られている。この触
媒保護方法は、フューエルタンク内の燃料量のみなら
ず、燃圧の変動も検出して、燃料量が所定値以下であ
り、かつ、燃圧が変動している場合に燃料供給を停止す
ることにより、車両の走行状態により十分な燃料がある
にもかかわらずエンジンが強制的に停止されることを防
止し、触媒保護を的確に行おうとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな触媒保護技術にあっては、実際に触媒が高温状態と
なっていないときに、エンジンが強制的に停止されるお
それがある。例えば、スロットル開度が小さくエンジン
の回転数が低い場合でも、燃料量が所定値以下であっ
て、かつ、燃圧が変動していれば、燃料供給が停止され
てしまう。車両の走行をできるだけ制限することなく適
正な触媒の保護を行うためには、触媒が高温状態となっ
ているか否かをより正確に判断して触媒保護を行うのが
望ましい。

【０００４】そこで本発明は、このような問題点を解決
するためになされたものであって、車両の走行制限を抑
制しつつ適正な触媒保護が図れる触媒保護装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
触媒保護装置は、内燃機関に供給される燃料の残量を検
出する燃料検出手段と、スロットル開度を検出するスロ
ットル開度検出手段と、燃料の残量が一定量より少な
く、かつ、スロットル開度が一定値より大きいときに車
両走行を制限する走行制御手段とを備えて構成されてい
る。

【０００６】この発明によれば、燃料の残量が一定量よ
り少なくても、スロットル開度が一定値より大きくなく
内燃機関の排気系に設置される触媒が高温状態とならな
い場合には、車両の走行が制限されない。このため、触
媒が高温により溶損のおそれのない場合には車両走行が
制限されず車両走行が可能であり、触媒が高温により溶
損のおそれのある場合には車両走行を制限して触媒を確
実に保護することができる。

【０００７】また本発明に係る触媒保護装置は、内燃機
関に供給される燃料の残量を検出する燃料検出手段と、
内燃機関から排出される排気ガスの排出経路を触媒のあ
る主通路又は触媒のないバイパス通路のいずれかに切り
替える切替弁と、燃料の残量が一定量より少ないとき
に、排気ガスがバイパス経路を流通するように切替弁を
切替制御する切替制御手段とを備えて構成されている。

【０００８】この発明によれば、燃料の残量が一定量よ
り少ない場合には、切替弁の切替より排気ガスが触媒を
通らずに送られる。このため、燃料残量の減少に起因し
て、触媒が高温状態となり溶損してしまうことを防止で
き、車両の走行を制限することなく触媒保護が図れる。

【０００９】また本発明に係る触媒保護装置は、前述の
燃料検出手段が、内燃機関に供給される燃料へ向けて光
を出射する発光手段と、その光を受光する受光手段とを
備え、受光手段の出力に基づいて燃料の残量を検出する
ものであることを特徴とする。

【００１０】この発明によれば、燃料の気泡の含有量に
基づいて燃料の残量を検出することが可能であり、触媒
を保護する上で、適切な燃料残量の検出が行える。

【００１１】更に本発明に係る触媒保護装置は、内燃機
関に供給される燃料の残量を検出する燃料検出手段と、
燃料の残量が第一の設定量以上であるか否かを判定する
第一残量判定手段と、燃料の残量が第一の設定量より少
ない第二の設定量以上であるか否かを判定する第二残量
判定手段と、燃料の残量が第一の設定量以上でなく、か
つ、第二の設定量以上であるときに、車両の走行速度を
第一の速度以下に制限する第一走行制御手段と、燃料の
残量が第二の設定量以上でないときに、車両の走行速度
を第一の速度より小さい第二の速度以下に制限する第二
走行制御手段とを備えて構成されている。

【００１２】この発明によれば、燃料残量に基づいて二
段階で走行制限を行うことにより、運転者により強くガ
ス欠を警告することができる。また、走行制限速度を徐
々に下げていくことにより、燃料消費が抑えられガス欠
に至るまでの時間を引き延ばすことができる。従って、
ガス欠を効果的に防止でき、触媒保護が図れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一
致していない。

【００１４】（第一実施形態）図１に本実施形態に係る
触媒保護装置を示す。

【００１５】図１に示すように、本実施形態に係る触媒
保護装置１は、エンジン２の排気系に配置される触媒３
を高温による溶損などから保護する装置である。

【００１６】エンジン２には、燃料タンク５に収容され
る燃料が配管６を通じて供給される。すなわち、燃料ポ
ンプ７により燃料タンク５の燃料が吸い上げられ、配管
６を通じてデリバリパイプ８に送られ、インジェクタ９
により燃焼室に噴射される。

【００１７】触媒保護装置１には、装置全体の制御を行
うＥＣＵ４が設けられている。ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成され
ており、そのＲＯＭには各種制御ルーチンが記憶されて
いる。

【００１８】ＥＣＵ４は、インジェクタ９に接続され、
各インジェクタ９に噴射のための制御信号を出力し、噴
射制御を行う。また、ＥＣＵ４は、電子スロットルのア
クチュエータ１０と接続され、アクチュエータ１０に制
御信号を出力し、スロットル開度制御を行う。

【００１９】また、ＥＣＵ４には、スロットル開度セン
サ１１が接続され、スロットル開度センサ１１が出力す
るスロットル開度ＴＡの検出信号が入力される。また、
ＥＣＵ４には、電流センサ１２が接続されている。電流
センサ１２は、燃料ポンプ７の駆動時における電流を検
出するものであり、燃料の残量を検出する燃料検出手段
として機能するものである。電流センサ１２は、燃料ポ
ンプ７のモータ（図示なし）と接続されモータの駆動電
流を検出する。検出した駆動電流が設定値より大きい場
合には、燃料の残量が一定値より低下していると判断さ
れる。

【００２０】また、ＥＣＵ４は、電磁弁１３と接続され
ており、電磁弁１３の作動制御を行っている。電磁弁１
３は、燃料タンク５と補助タンク１４を連結する配管１
５の途中に設置され、その開弁により補助タンク１４内
に収容される燃料を燃料タンク５に供給する。また、Ｅ
ＣＵ４は、警告灯１７と接続され、警告灯１７の点灯制
御を行っている。

【００２１】更に、ＥＣＵ４には、クランク角センサ１
６が接続されており、クランク角センサ１６の検出信号
が入力される。

【００２２】次に、本実施形態に係る触媒保護装置の動
作について説明する。

【００２３】図２に触媒保護装置１の動作についてのフ
ローチャートを示す。図２のＳ１０に示すように、電流
センサ１２の検出信号に基づき電流Ｉが読み込まれ、ス
ロットル開度センサ１１の検出信号に基づいてスロット
ル開度ＴＡが読み込まれる。

【００２４】そして、Ｓ１２に移行し、電流Ｉが設定値
Ｉ_Rより大きいか否かが判定される。設定値Ｉ_Rは、予め
ＥＣＵ４に設定される値であり、例えば、燃料ポンプ７
に吸い上げられる燃料が一定量以下に減少し、それに起
因して燃料ポンプ７のモータの駆動電流が増加したとき
の電流値に設定される。また、ここでいう燃料の「一定
量」とは、燃料の吸い上げ量の低下により、燃料内に空
気が混入し燃圧が低下して失火状態となり、排気ガスに
含まれる酸素濃度が上昇して触媒が発熱し溶損し得る燃
料量をいう。

【００２５】このＳ１２にて、電流Ｉが設定値Ｉ_Rより
大きくないと判定されたときには、燃料が十分にあると
判断し、制御処理を終了する。一方、Ｓ１２にて、電流
Ｉが設定値Ｉ_Rより大きいと判定されたときには、Ｓ１
４に移行し、警告灯１７が点灯される。これにより、車
両の運転者に燃料が低下していることを知らせることが
できる。

【００２６】そして、Ｓ１６に移行し、スロットル開度
ＴＡが設定値ＴＡ_Hより大きいか否かが判定される。設
定値ＴＡ_Hは、予めＥＣＵ４に設定される値であり、例
えば、設定値Ｉ_Rにおける燃料の低下を考慮し、触媒３
が溶損するおそれの高いスロットル開度に設定される。

【００２７】このＳ１６にて、スロットル開度ＴＡが設
定値ＴＡ_Hより大きいと判定されたときには、触媒３が
溶損するおそれが高いとして、燃料カット処理が行われ
る（Ｓ１８）。燃料カット処理は、ＥＣＵ４からインジ
ェクタ９に制御信号が出力され、インジェクタ９からの
燃料噴射を停止させることにより行われる。一方、Ｓ１
６にて、スロットル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Hより大きく
ないと判定されたときには、Ｓ２０に移行し、スロット
ル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Lより大きいか否かが判定され
る。設定値ＴＡ_Lは、予めＥＣＵ４に設定される値であ
り、前述の設定値ＴＡ_Hと比較してスロットル開度が小
さくなるような値に設定される。

【００２８】Ｓ２０にて、スロットル開度ＴＡが設定値
ＴＡ_Lより大きいと判定されたときには、触媒３が溶損
するおそれがあると判断され、Ｓ２２に移行する。Ｓ２
２では、ＥＣＵ４からアクチュエータ１０に制御信号が
出力され、スロットル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Lとなるよ
うにスロットル開度が制御される。そして、Ｓ２４に移
行し、サブ燃料供給が行われる。サブ燃料供給は、補助
タンク１４内に収容される燃料を燃料タンク５へ供給す
る処理であり、ＥＣＵ４から電磁弁１３へ制御信号が出
力され、電磁弁１３を開弁させることにより行われる。
このサブ燃料供給により、燃料ポンプ７に吸い上げられ
る燃料が「一定量」より大きくなり、燃料への空気混入
量が減少し触媒が発熱して溶損することが防止される。

【００２９】一方、Ｓ２０にて、スロットル開度ＴＡが
設定値ＴＡ_Lより大きくないと判定されたときには、Ｓ
２４に移行し、前述同様にサブ燃料供給が行われ、燃料
への空気混入量の低下により触媒溶損防止が図られる。

【００３０】以上のように、本実施形態に係る触媒保護
装置１によれば、燃料の残量が一定量より少なくスロッ
トル開度ＴＡが一定の設定値ＴＡ_Hより大きい場合に燃
料カットが行われ車両の走行が禁止され、また、燃料の
残量が一定量より少なくスロットル開度ＴＡが一定の設
定値ＴＡ_Lより大きい場合にスロットル開度ＴＡが設定
値ＴＡ_Lとなるように車両走行が制限される。このた
め、燃料の残量が一定量より少なくても、スロットル開
度が一定値より大きくなくエンジン２の排気系に設置さ
れる触媒３が高温状態とならない場合には、車両の走行
が制限されない。従って、触媒３が高温により溶損のお
それのない場合には車両走行が制限されず車両走行が可
能となる。一方、触媒が高温により溶損のおそれのある
場合には車両走行を制限して触媒３を確実に保護するこ
とができる。

【００３１】また、燃料の残量が一定量より少なく、か
つ、スロットル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Hより大きくない
ときには、補助タンク１４から燃料タンク５に燃料補給
が行われる。これにより、燃料の残量を一時的に増加さ
せることができる。従って、燃料の吸い上げ量の低下、
燃料内への空気の混入、燃圧の低下、失火状態、排気ガ
スの酸素濃度上昇及び触媒の発熱を通じて、触媒が溶損
することを防止することができる。

【００３２】なお、本実施形態に係る触媒保護装置にあ
っては、触媒３の溶損の可能性判断を燃料ポンプ７の駆
動電流及びスロットル開度に基づいて判断するものであ
ったが、本発明に係る触媒保護装置はそのようなものに
限定されるものではなく、触媒３の溶損の可能性判断を
触媒床温又は触媒ガス温度に基づいて判断するものであ
ってもよい。また、燃料ポンプ７の駆動電流及びスロッ
トル開度に加えて車速に基づいて触媒３の溶損の可能性
判断を判断するものであってもよい。

【００３３】また、本実施形態に係る触媒保護装置にあ
っては、車両の走行を制限する手段としてスロットル開
度の制限などを用いるものであったが、本発明に係る触
媒保護装置はそのようなものに限定されるものではな
く、その他の手段により車両の走行を制限するものであ
ってよい。

【００３４】また、本実施形態に係る触媒保護装置にあ
っては、燃料タンク５の他に補助タンク１４を備えるも
のであったが、本発明に係る触媒保護装置はそのような
ものに限定されるものではなく、補助タンク１４を設け
ない場合もある。

【００３５】（第二実施形態）次に第二実施形態に係る
触媒保護装置について説明する。

【００３６】本実施形態に係る触媒保護装置は、図１に
示す第一実施形態に係る触媒保護装置１と同様な構造を
有するものであるが、エンジン２の回転数も考慮して触
媒保護のための処理を行う点で異なるものである。

【００３７】図３に本実施形態に係る触媒保護装置の動
作についてのフローチャートを示す。図３のＳ５０に示
すように、電流センサ１２の検出信号に基づき電流Ｉが
読み込まれ、クランク角センサ１６の検出信号に基づい
てエンジン２の回転数ＮＥが読み込まれ、スロットル開
度センサ１１の検出信号に基づいてスロットル開度ＴＡ
が読み込まれる。

【００３８】そして、Ｓ５２に移行し、電流Ｉが設定値
Ｉ_Rより大きいか否かが判定され、電流Ｉが設定値Ｉ_Rよ
り大きいときには、Ｓ５４に移行し、警告灯１７が点灯
される。これにより、車両の運転者に燃料が低下してい
ることを知らせることができる。なお、Ｓ５２の電流Ｉ
についての判定及びＳ５４の警告灯点灯は、前述したＳ
１２及びＳ１４と同様な処理である。

【００３９】そして、Ｓ５６に移行し、エンジン２の回
転数ＮＥが設定値ＮＥ_Rより大きいか否かが判定され
る。設定値ＮＥ_Rは、予めＥＣＵ４に設定される値であ
り、例えば、設定値Ｉ_Rにおける燃料の低下を考慮し、
触媒３が溶損するおそれの高い回転数に設定される。

【００４０】このＳ５６にて、エンジン２の回転数ＮＥ
が設定値ＮＥ_Rより大きいと判定されたときには、Ｓ５
８に移行し、スロットル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Hより大
きいか否かが判定される。ここで、設定値ＴＡ_Hは、前
述のＳ１６の設定値ＴＡ_Hと同様に設定されるものであ
る。このＳ５８にて、スロットル開度ＴＡが設定値ＴＡ
_Hより大きいと判定されたときには、触媒３が溶損する
おそれが高いとして、燃料カット処理が行われる（Ｓ６
０）。燃料カット処理は、前述のＳ１８と同様に行われ
る。

【００４１】一方、Ｓ５６にてエンジン２の回転数ＮＥ
が設定値ＮＥ_Rより大きくないと判定され又はＳ５８に
てスロットル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Hより大きくないと
判定されたときには、それぞれＳ６２に移行し、スロッ
トル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Lより大きいか否かが判定さ
れる。ここで、設定値ＴＡ_Lは、前述のＳ２０における
設定値ＴＡ_Lと同様にして設定すればよい。

【００４２】Ｓ６２にて、スロットル開度ＴＡが設定値
ＴＡ_Lより大きいと判定されたときには、触媒３が溶損
するおそれがあると判断され、Ｓ６４に移行し、スロッ
トル開度ＴＡが設定値ＴＡ_Lとなるようにスロットル開
度が制御される。そして、Ｓ６６に移行し、サブ燃料供
給が行われ、電磁弁１３の開弁により、補助タンク１４
内に収容される燃料が燃料タンク５に供給される。

【００４３】一方、Ｓ６４にて、スロットル開度ＴＡが
設定値ＴＡ_Lより大きくないと判定されたときには、Ｓ
６６に移行し、前述同様にサブ燃料供給が行われ、燃料
への空気混入量の低下により触媒溶損防止が図られる。

【００４４】ところで、Ｓ５２にて、電流Ｉが設定値Ｉ
_Rより大きくないと判定されたときには、Ｓ６８に移行
し、警告灯１７が点灯されているか否かが判定される。
警告灯１７が点灯していないと判定されたときには、制
御処理を終了する。一方、警告灯１７が点灯していると
判定されたときには、Ｓ６６に移行し、前述同様にサブ
燃料供給が行われ、燃料への空気混入量の低下により触
媒溶損防止が図られる。

【００４５】以上のように、本実施形態に係る触媒保護
装置によれば、第一実施形態に係る触媒保護装置と同様
に、触媒３が高温により溶損のおそれのない場合には車
両走行が制限されず車両走行が可能となり、触媒が高温
により溶損のおそれのある場合には車両走行を制限して
触媒３を的確に保護することが可能となる。また、燃料
の残量が一定量より少なく、かつ、スロットル開度ＴＡ
が設定値ＴＡ_Hより大きくないときには、補助タンク１
４から燃料タンク５に燃料補給を行い、燃料の残量を一
時的に増加させて、燃料の吸い上げ量の低下、燃料内へ
の空気の混入、燃圧の低下、失火状態、排気ガスの酸素
濃度上昇及び触媒の発熱を通じて、触媒３が溶損するこ
とを防止することができる。

【００４６】更に、本実施形態に係る触媒保護装置によ
れば、第一実施形態に係る触媒保護装置の作用効果に加
え、エンジン２の回転数ＮＥを考慮して触媒３が溶損す
るおそれがあるか否かを判断するため、触媒３の溶損に
ついて正確な判断が可能となる。このため、車両走行が
過度に制限されることを防止でき、触媒３をより的確に
保護することができる。

【００４７】（第三実施形態）次に第三実施形態に係る
触媒保護装置について説明する。

【００４８】図４に本実施形態に係る触媒保護装置を示
す。図４に示すように、本実施形態に係る触媒保護装置
１ｃには、エンジン２の排気経路２０の途中にバイパス
通路２２が設けられている。バイパス通路２２は、排気
経路２０の主通路２１に設置される触媒３を迂回する通
路であり、触媒３の上流側で主通路２１から分岐し触媒
の下流側で主通路２１と合流している。

【００４９】バイパス通路２２と主通路２１との分岐位
置には、切替弁２３が設けられている。切替弁２３は、
エンジン２から排出される排気ガスを主通路２１又はバ
イパス通路２２のいずれかに流すかを切り替えるための
弁である。この切替弁２３の切替は、ＥＣＵ４の制御信
号により制御される。

【００５０】また、燃料をエンジン２に供給するための
配管６の途中には、センサ２４が設置されている。セン
サ２４は、燃料タンク５の燃料残量を検出するセンサで
あり、例えば、配管６を流通する燃料の状態に基づいて
燃料タンク５の燃料残量を検出するものが用いられる。
なお、図４中の符号２５は、マフラーである。

【００５１】次に、本実施形態に係る触媒保護装置の動
作について説明する。

【００５２】図５に触媒保護装置１ｃの動作についての
フローチャートを示す。図５のＳ１００に示すように、
ＥＣＵ４に入力されるセンサ２４の検出信号に基づいて
燃料残量が読み込まれる。そして、Ｓ１０２に移行し、
読み込まれた燃料残量が設定量より少ないか否かが判定
される。ここで、「設定量」は、予めＥＣＵ４に設定さ
れる値であり、例えば、燃料の残量の減少に起因して、
燃料への空気混入、燃圧低下、失火状態及び排気ガスに
おける酸素濃度上昇を生じ、触媒が発熱し溶損し得る燃
料残量が設定される。

【００５３】Ｓ１０２にて、燃料残量が設定量より少な
くないと判定されたときには、Ｓ１０４に移行し、切替
弁２３の上流側の排気経路２０が主通路２１と連通する
ように、切替弁２３が切り替えられる。これにより、エ
ンジン２から排出される排気ガスがバイパス通路２２を
通ることなく触媒３のある主通路２１を通じて車両外へ
排出される。

【００５４】一方、Ｓ１０２にて、燃料残量が設定量よ
り少ないと判定されたときには、Ｓ１０６に移行し、切
替弁２３の上流側の排気経路２０がバイパス通路２２と
連通するように、切替弁２３が切り替えられる。これに
より、エンジン２から排出される排気ガスがバイパス通
路２２を通じて車両外へ排出される。

【００５５】以上のように、本実施形態に係る触媒保護
装置によれば、燃料の残量が一定量より少ない場合に
は、切替弁２３の切替より排気ガスが触媒３を通らずに
バイパス通路２２を通じて送られる。このため、燃料残
量の減少に起因して、触媒３が高温状態となり溶損して
しまうことを防止でき、車両の走行を制限することなく
触媒保護が図れる。

【００５６】（第四実施形態）次に第四実施形態に係る
触媒保護装置について説明する。

【００５７】本実施形態に係る触媒保護装置は、第三実
施形態に係る触媒保護装置とほぼ同様な構成を有するも
のであるが、エンジン２の吸入空気量及びエンジン２の
回転数を考慮して切替弁２３の切替を制御している点で
第三実施形態に係る触媒保護装置と異なっている。

【００５８】図６に本実施形態に係る触媒保護装置を示
す。図６に示すように、本実施形態に係る触媒保護装置
１ｄには、エンジン２への吸入空気量を検出するセンサ
３１が設けられている。センサ３１は、エンジン２の吸
気系に設置されており、検出信号をＥＣＵ４に出力す
る。

【００５９】次に、本実施形態に係る触媒保護装置の動
作について説明する。

【００６０】図７に触媒保護装置１ｄの動作についての
フローチャートを示す。図７のＳ１２０に示すように、
ＥＣＵ４に入力されるセンサ２４の検出信号に基づいて
燃料残量が読み込まれる。そして、Ｓ１２２に移行し、
読み込まれた燃料残量が設定量より少ないか否かが判定
される。ここで、「設定量」は、前述したＳ１０２の設
定量と同様に設定される。

【００６１】Ｓ１２２にて、燃料残量が設定量より少な
くないと判定されたときには、Ｓ１３２に移行し、切替
弁２３の上流側の排気経路２０が主通路２１と連通する
ように、切替弁２３が切り替えられる。これにより、エ
ンジン２から排出される排気ガスがバイパス通路２２を
通ることなく触媒３のある主通路２１を通じて車両外へ
排出される。

【００６２】一方、Ｓ１２２にて、燃料残量が設定量よ
り少ないと判定されたときには、Ｓ１２４に移行し、セ
ンサ３１の検出信号に基づいてエンジン２への吸入空気
量が読み込まれる。そして、Ｓ１２６に移行し、読み込
まれた吸入空気量が予めＥＣＵ４に設定される設定値よ
り小さいか否かが判定される。ここで、吸入空気量が設
定値より小さいと判定されたときには、Ｓ１３４に移行
する。一方、吸入空気量が設定値より小さくないと判定
されたときには、Ｓ１２８に移行し、クランク角センサ
１６の検出信号に基づいてエンジン２の回転数が読み込
まれる。

【００６３】そして、Ｓ１３０に移行し、エンジン回転
数が予めＥＣＵ４に設定される設定値より大きいか否か
が判定される。ここで、エンジン回転数が設定値より大
きいと判定されたときには、Ｓ１３２に移行する。一
方、エンジン回転数が設定値より大きくないと判定され
たときには、Ｓ１３４に移行する。

【００６４】Ｓ１３４では、切替弁２３の上流側の排気
経路２０がバイパス通路２２と連通するように、切替弁
２３が切り替えられる。これにより、エンジン２から排
出される排気ガスがバイパス通路２２を通じて車両外へ
排出される。

【００６５】以上のように、本実施形態に係る触媒保護
装置によれば、第三実施形態に係る触媒保護装置と同様
に、燃料の残量が一定量より少ない場合には切替弁２３
の切替より排気ガスが触媒３を通らずにバイパス通路２
２を通じて送られるため、燃料残量の減少に起因して、
触媒３が高温状態となり溶損してしまうことを防止で
き、車両の走行を制限することなく触媒保護が図れると
いう効果が得られる。

【００６６】また、本実施形態に係る触媒保護装置によ
れば、エンジン２の吸入空気量及びエンジン２の回転数
を考慮して切替弁２３の切替を制御しているため、燃料
残量が一定値より少ない場合でも、一定条件の下で排気
ガスが触媒３のある主通路２１を通じて送られる。従っ
て、排気ガス中の有害成分を的確に除去することができ
る。

【００６７】（第五実施形態）次に第五実施形態に係る
触媒保護装置について説明する。

【００６８】本実施形態に係る触媒保護装置は、第三実
施形態に係る触媒保護装置とほぼ同様な構成を有するも
のであるが、触媒床温を考慮して切替弁２３の切替を制
御している点で第三実施形態に係る触媒保護装置と異な
っている。

【００６９】図８に本実施形態に係る触媒保護装置を示
す。図８に示すように、本実施形態に係る触媒保護装置
１ｅには、触媒３の温度、すなわち触媒床温を検出する
センサ４１が設けられている。センサ４１は、ＥＣＵ４
と接続されており、その検出信号をＥＣＵ４に出力す
る。

【００７０】次に、本実施形態に係る触媒保護装置の動
作について説明する。

【００７１】図９に触媒保護装置１ｅの動作についての
フローチャートを示す。図９のＳ１５０に示すように、
ＥＣＵ４に入力されるセンサ２４の検出信号に基づいて
燃料残量が読み込まれる。そして、Ｓ１５２に移行し、
読み込まれた燃料残量が設定量より少ないか否かが判定
される。ここで、「設定量」は、前述したＳ１０２の設
定量と同様に設定される。

【００７２】Ｓ１５２にて、燃料残量が設定量より少な
くないと判定されたときには、Ｓ１５８に移行し、切替
弁２３の上流側の排気経路２０が主通路２１と連通する
ように、切替弁２３が切り替えられる。これにより、エ
ンジン２から排出される排気ガスがバイパス通路２２を
通ることなく触媒３のある主通路２１を通じて車両外へ
排出される。

【００７３】一方、Ｓ１５２にて、燃料残量が設定量よ
り少ないと判定されたときには、Ｓ１５４に移行し、セ
ンサ４１の検出信号に基づいて触媒床温が読み込まれ
る。そして、Ｓ１５６に移行し、読み込まれた触媒床温
が予めＥＣＵ４に設定される設定温度より高いか否かが
判定される。ここで、読み込まれた触媒床温が設定温度
より高くないと判定されたときには、Ｓ１５８に移行す
る。一方、読み込まれた触媒床温が設定温度より高いと
判定されたときには、Ｓ１６０に移行し、切替弁２３の
上流側の排気経路２０がバイパス通路２２と連通するよ
うに、切替弁２３が切り替えられる。これにより、エン
ジン２から排出される排気ガスがバイパス通路２２を通
じて車両外へ排出される。

【００７４】以上のように、本実施形態に係る触媒保護
装置によれば、第三実施形態に係る触媒保護装置と同様
に、燃料の残量が一定量より少ない場合には切替弁２３
の切替より排気ガスが触媒３を通らずにバイパス通路２
２を通じて送られるため、燃料残量の減少に起因して、
触媒３が高温状態となり溶損してしまうことを防止で
き、車両の走行を制限することなく触媒保護が図れると
いう効果が得られる。

【００７５】また、本実施形態に係る触媒保護装置によ
れば、触媒床温を考慮して切替弁２３の切替を制御して
いるため、燃料残量が一定値より少ない場合でも、一定
条件の下で排気ガスが触媒３のある主通路２１を通じて
送られる。従って、排気ガス中の有害成分を的確に除去
することができる。

【００７６】（第六実施形態）次に第六実施形態に係る
触媒保護装置について説明する。

【００７７】本実施形態に係る触媒保護装置は、燃料残
量の検出手段として光学センサを用いるものであり、そ
の他の部分については、図１及び図２に示す第一実施形
態に係る触媒保護装置、図３に示す第二実施形態に係る
触媒保護装置、図４及び図５に示す第三実施形態に係る
触媒保護装置、図６及び図７に示す触媒保護装置又は図
８及び図９に示す触媒保護装置と同様なものが用いられ
る。

【００７８】図１０、図１１に本実施形態に係る触媒保
護装置における光学センサを示す。

【００７９】図１０に示すように、光学センサ５０は、
燃料を給送する配管６の途中に設置されている。光学セ
ンサ５０は、発振器５１と受光器５２を備えている。発
振器５１は、配管６０内を流れる燃料に向けて光を出射
する発光手段であり、例えば、レーザ発振器が用いられ
る。受光器５２は、発振器５１が発する光を受光して電
気信号に変換し出力する受光手段である。

【００８０】図１１に示すように、発振器５１は、ハウ
ジング５３の側壁に配置され、ハウジング５３を通過す
る燃料に向けて光５４を出射する。ハウジング５３内に
は、ミラー５５が設置されている。ミラー５５は、発振
器５１の発した光を反射し受光器５２へ入射させる。受
光器５２は、ミラー５５で反射された光を受光し、その
受光量に応じた電気信号を出力する。このとき、燃料の
残量が少なくなり燃料に気泡が混入すると、受光器５２
の受光量が減少して出力が低下する。このため、燃料の
気泡の含有量に基づいて燃料の残量を検出することが可
能となる。

【００８１】燃料残量を燃料の気泡含有量に基づいて検
出することは、触媒の溶損が燃料内への空気の混入、燃
圧低下及び排気ガスに含まれる酸素濃度上昇の過程を通
じて生ずることから、触媒の保護上、有効な燃料検出手
段である。

【００８２】図１２に本実施形態に係る触媒保護装置に
おける他の光学センサを示す。

【００８３】図１２に示すように、光学センサ５０ａ
は、発振器５１及び受光器５２をデリバリパイプ８に設
置したものである。発振器５１から発せられた光は直接
受光器５２に入射される。この場合であっても、上述し
た図１０、１１の光学センサ５０と同様に、燃料の気泡
の含有量に基づいて燃料の残量を検出することができ
る。

【００８４】以上のように、本実施形態に係る触媒保護
装置によれば、第一実施形態から第五実施形態に係る触
媒保護装置と同様な効果に加え、燃料の気泡の含有量に
基づいて燃料の残量を検出することにより、触媒の保護
が的確に行える。

【００８５】なお、触媒保護装置の燃料検出手段として
は、前述した光学センサのほか、ＯＢＤの失火検出や燃
料油面計などを用いるものであってよい。

【００８６】（第七実施形態）次に第七実施形態に係る
触媒保護装置について説明する。

【００８７】本実施形態に係る触媒保護装置は、燃料残
量に応じて車両の走行制御を二段階に分けて行うもので
あり、例えば、図１に示す触媒保護装置と同様なハード
構成を有している。

【００８８】図１３に本実施形態に係る触媒保護装置の
動作についてのフローチャートを示す。図１３のＳ２０
０に示すように、ＥＣＵ４に入力されるセンサの検出信
号に基づいて燃料残量が読み込まれる。そして、Ｓ２０
２に移行し、読み込まれた燃料残量が設定量Ｘ以上であ
るか否かが判定される。ここで、「設定量Ｘ」は、予め
ＥＣＵに設定される値である。Ｓ２０２にて、読み込ま
れた燃料残量が設定量Ｘ以上であると判定されたときに
は、制御処理を終了する。

【００８９】一方、読み込まれた燃料残量が設定量Ｘ以
上でないと判定されたときには、Ｓ２０４に移行し、燃
料残量が設定量Ｙ以上であるか否かが判定される。ここ
で、「設定量Ｙ」は、予めＥＣＵに設定される値であ
り、設定量Ｘより少ない量に設定される。Ｓ２０４に
て、読み込まれた燃料残量が設定量Ｙ以上であると判定
されたときには、Ｓ２０６に移行し、第一走行制御が行
われる。

【００９０】第一走行制御は、ＥＣＵから電子スロット
ルのアクチュエータに制御信号を出力してスロットル開
度を調整し、車両速度を一定速度以下、例えば１００ｋ
ｍ／ｈ以下に制御するものである。その際、ボイスナビ
ゲータ等でウォーニングを出して運転者に退避走行を指
示することが望ましい。

【００９１】一方、Ｓ２０４にて、読み込まれた燃料残
量が設定量Ｙ以上でないと判定されたときには、Ｓ２０
８に移行し、第二走行制御が行われる。第二走行制御
は、ＥＣＵから電子スロットルのアクチュエータに制御
信号を出力してスロットル開度を調整し、車両速度をＳ
２０６の第一走行制御の制御速度以下の速度、例えば６
０ｋｍ／ｈ以下に制御するものである。その際、ボイス
ナビゲータ等でウォーニングを出して運転者に退避走行
を指示することが望ましい。

【００９２】このような本実施形態に係る触媒保護装置
によれば、燃料残量に基づいて二段階で走行制限を行う
ことにより、運転者により強くガス欠を警告することが
できる。また、走行制限速度を徐々に下げていくことに
より、燃料消費が抑えられガス欠に至るまでの時間を引
き延ばすことができる。従って、ガス欠を効果的に防止
でき、触媒保護が図れる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、燃
料の残量が一定量より少なく、かつ、スロットル開度が
一定値より大きいときに車両走行を制限することによ
り、燃料の残量が一定量より少なくても、スロットル開
度が一定値より大きくなく内燃機関の排気系に設置され
る触媒が高温状態とならない場合には、車両の走行が制
限されない。このため、触媒が高温により溶損のおそれ
のない場合には車両走行が制限されず車両走行が可能で
あり、触媒が高温により溶損のおそれのある場合には車
両走行を制限して触媒を確実に保護することができる。

【００９４】また、燃料の残量が一定量より少ないとき
に排気ガスを触媒のないバイパス経路を通じて送ること
により、燃料残量の減少に起因して、触媒が高温状態と
なり溶損してしまうことを防止でき、車両の走行を制限
することなく触媒保護が図れる。

【００９５】また、燃料検出手段として、内燃機関に供
給される燃料へ向けて光を出射する発光手段と、その光
を受光する受光手段とを備え、受光手段の出力に基づい
て燃料の残量を検出するものを用いることにより、燃料
の気泡の含有量に基づいて燃料の残量を検出することが
可能であり、触媒を保護する上で、適切な燃料残量の検
出が行える。

【００９６】更に、燃料残量に基づいて二段階で走行制
限を行うことにより、運転者により強くガス欠を警告す
ることができる。また、走行制限速度を徐々に下げてい
くことにより、燃料消費が抑えられガス欠に至るまでの
時間を引き延ばすことができる。従って、ガス欠を効果
的に防止でき、触媒保護が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係る触媒保護装置の説明図であ
る。

【図２】第一実施形態に係る触媒保護装置の動作につい
てフローチャートである。

【図３】第二実施形態に係る触媒保護装置の動作につい
てフローチャートである。

【図４】第三実施形態に係る触媒保護装置の説明図であ
る。

【図５】第三実施形態に係る触媒保護装置の動作につい
てフローチャートである。

【図６】第四実施形態に係る触媒保護装置の説明図であ
る。

【図７】第四実施形態に係る触媒保護装置の動作につい
てフローチャートである。

【図８】第五実施形態に係る触媒保護装置の説明図であ
る。

【図９】第五実施形態に係る触媒保護装置の動作につい
てフローチャートである。

【図１０】第六実施形態に係る触媒保護装置の説明図で
ある。

【図１１】第六実施形態に係る触媒保護装置の説明図で
ある。

【図１２】第六実施形態に係る触媒保護装置の説明図で
ある。

【図１３】第七実施形態に係る触媒保護装置の動作につ
いてフローチャートである。

【符号の説明】

１…触媒保護装置、２…エンジン（内燃機関）、５…燃
料タンク、１１…スロットル開度センサ、１２…電流セ
ンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者栢沼信明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)発明者荻田保愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G084 BA00 BA05 BA13 DA10 EA11 FA00 FA10 FA24 FA33 3G091 AA28 BA08 DA10 DB10 EA00 EA01 EA07 EA19 EA27 EA39 HB03 3G093 BA20 BA24 DA00 DA01 DA06 DB00 DB05 DB09 DB20 EA05 EA09 EB00 FA11 FB02 FB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に供給される燃料の残量を検出
する燃料検出手段と、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記燃料の残量が一定量より少なく、かつ、前記スロッ
トル開度が一定値より大きいときに車両走行を制限する
走行制御手段と、を備えた触媒保護装置。
【請求項２】内燃機関に供給される燃料の残量を検出
する燃料検出手段と、前記内燃機関から排出される排気ガスの排出経路を触媒
のある主通路又は前記触媒のないバイパス通路のいずれ
かに切り替える切替弁と、前記燃料の残量が一定量より少ないときに、前記排気ガ
スが前記バイパス経路を流通するように前記切替弁を切
替制御する切替制御手段と、を備えた触媒保護装置。
【請求項３】前記燃料検出手段は、前記内燃機関に供
給される燃料へ向けて光を出射する発光手段と、その光
を受光する受光手段とを備え、前記受光手段の出力に基
づいて前記燃料の残量を検出するものであること、を特
徴とする請求項１又は２に記載の触媒保護装置。
【請求項４】内燃機関に供給される燃料の残量を検出
する燃料検出手段と、前記燃料の残量が第一の設定量以上であるか否かを判定
する第一残量判定手段と、前記燃料の残量が前記第一の設定量より少ない第二の設
定量以上であるか否かを判定する第二残量判定手段と、前記燃料の残量が前記第一の設定量以上でなく、かつ、
前記第二の設定量以上であるときに、車両の走行速度を
第一の速度以下に制限する第一走行制御手段と、前記燃料の残量が前記第二の設定量以上でないときに、
車両の走行速度を前記第一の速度より小さい第二の速度
以下に制限する第二走行制御手段と、を備えた触媒保護
装置。