JP2003247414A

JP2003247414A - 車輌用内燃機関の触媒分割型排気ガス浄化装置の運転方法

Info

Publication number: JP2003247414A
Application number: JP2002045849A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osawa; 幸一大澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】同一の排気ガス浄化触媒が内燃機関の排気系
に沿って上流側触媒コンバータと下流側触媒コンバータ
とに分かれて直列に配置され、前者が比較的高温にて作
動し、後者が比較的低温にて作動する場合の、排気ガス
浄化装置の作動性能を全体的により一層改善する。【解決手段】上流側触媒コンバータをバイパスするバ
イパス経路と流路切換弁を設け、内燃機関の運転状態が
排気ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせても排
気ガス浄化の上で差し支えない状態にあるとき（また特
に上流側触媒の温度が高いとき）、上流側触媒コンバー
タをバイパスして排気ガスを下流側触媒コンバータへ導
く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輌用内燃機関の
排気ガス浄化装置の運転方法に係り、より詳細には、同
一の排気ガス浄化触媒が内燃機関の排気ガス排出経路に
沿って上流側触媒コンバータと下流側触媒コンバータと
に分けて設けられている車輌用内燃機関の排気ガス浄化
装置の運転方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車輌の内燃機関の排気系に
は、排気ガス中のＣＯやＨＣの如き未燃成分を燃焼させ
て無害のＣＯ₂やＨ₂Ｏとすることを助ける酸化触媒、酸
化雰囲気中にてＨＣの存在の下でＮＯｘを還元して浄化
するＮＯｘ浄化触媒（リーンＮＯｘ触媒）、ＣＯおよび
ＨＣの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行ってこれらを無
害のＣＯ₂、Ｈ₂ＯおよびＮ₂に変換する三元触媒等を設
けることが知られている。これらの触媒は、単独でも使
用されるが、例えば特開平５−３１２０３１公報に記載
されている如く、ＮＯｘ浄化触媒と三元触媒とをこの順
に直列に組み合わせて用いることも知られている。

【０００３】一方、近年のコンピュータによる車輌運転
制御装置を搭載した車輌においては、内燃機関の燃費の
向上を図るため、例えば、スロットルバルブが全閉でエ
ンジン回転速度が所定値以上のとき（即ち、車輌減速
時）、燃料供給が不必要であると判断されれば、燃料の
供給を一時的に停止する「フューエルカット（Ｆ／
Ｃ）」が行われている。フューエルカット運転時には、
排気ガスの空燃比は、酸素を含むリーン状態となる。排
気ガス浄化触媒は、一般に酸素により劣化し、その耐久
性が低下する。この点に鑑み、上記の特開平５−３１２
０３１公報には、フューエルカット運転によるＮＯｘ浄
化触媒の劣化を回避すべく、ＮＯｘ浄化触媒をバイパス
するバイパス通路を設けておき、フューエルカット運転
が行われるときには、該バイパス通路を経て排気ガスを
導き、排気ガスにＮＯｘ浄化触媒をバイパスさせること
が記載されている。尚、フューエルカット運転による排
気ガス浄化触媒の劣化の問題に対しては、触媒が高温で
あるときには、フューエルカット運転がなされるべき運
転条件下にあっても、フューエルカットを禁止すること
が、特開２００１−５９４４４号公報に記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車輌用内燃
機関に関しては、同一の排気ガス浄化触媒、例えば三元
触媒をその排気系に設けるにあたって、触媒コンバータ
の設置のために得られるスペースの都合から、所定量の
触媒の一部を車輌の機関室内に配置された触媒コンバー
タに収め、残る触媒を車輌の床下に配置された触媒コン
バータに分けて収めることが行われている。このよう
に、ある量の触媒が、機関室内と床下とに分かれて直列
に配置される如く、その各部分が排気ガスの流れに沿っ
て引き離され、また異なる温度環境下に置かれた場合、
上流側の触媒コンバータに於ける触媒と下流側の触媒コ
ンバータに於ける触媒とでは、その作動温度にかなりの
差が生じる。

【０００５】一般に、排気ガス浄化触媒は、その作動温
度が８００°Ｃ前後に達するまでは、その作動温度の上
昇に伴って活性度が高まり、排気ガス浄化性能は向上す
るが、排気ガス浄化触媒は高温になると触媒粒子の融合
による粒成長を生じ、それだけ触媒の表面積が減少する
ことにより触媒の機能は劣化する。従って、触媒活性が
高く、触媒がより高性能にて排気ガスを浄化したときに
は、同時にそれだけ触媒がその寿命を費したということ
になる。また、触媒が高温状態にあるとき酸素はその劣
化を早める。従って、高温にて作動する上流側触媒コン
バータについては、特に過熱の虞れがあるときにはそれ
を事前に回避する処置を講ずることと、該触媒が作動し
なくてもすむ機会があれば、その作動を緩め或いは一時
休ませてやることが好ましいと考えられる。

【０００６】また、排気ガス浄化触媒は、その温度があ
る程度以上であってはじめてその機能を発揮できるの
で、それが外部からの冷却作用を受け易い位置に設けら
れているような場合には、その温度維持に注意が払われ
る必要がある。従って、上記の床下に配置される下流側
触媒コンバータの如きは、機会があれば、その作動温度
を高める処置がなされるのが好ましいと考えられる。

【０００７】本発明は、ある所定量の同一の排気ガス浄
化触媒が、比較的高温にて作動する上流側触媒コンバー
タと、比較的低温にて作動する下流側触媒コンバータと
に分かれて設けられ、内燃機関の排気系に沿って直列に
配置される場合に於ける上記の事情に鑑み、かかる基本
構成を有する車輌用内燃機関の排気ガス浄化装置の全体
的作動性能をより一層高めることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するも
のとして、本発明は、同一の排気ガス浄化触媒が内燃機
関の排気ガス排出経路に沿って上流側触媒コンバータと
下流側触媒コンバータとに分けて設けられている車輌用
内燃機関の排気ガス浄化装置の運転方法にして、内燃機
関の運転状態が排気ガスに前記上流側触媒コンバータを
バイパスさせても排気ガス浄化の上で差し支えない状態
にあるとき、前記上流側触媒コンバータをバイパスして
排気ガスを前記下流側触媒コンバータへ導くことを特徴
とする車輌用内燃機関の排気ガス浄化装置の運転方法を
提案するものである。

【０００９】上記の如き車輌用内燃機関の排気ガス浄化
装置の運転方法に於いて、前記排気ガス浄化触媒は排気
ガス中の未燃成分を浄化する触媒であり、排気ガスに上
流側触媒コンバータをバイパスさせても排気ガス浄化の
上で差し支えない内燃機関の運転状態とは、エンジン回
転数が所定値以上であり、スロットル開度が所定値以下
である内燃機関の運転状態、フューエルカット運転ある
いはフューエルカット実施ディレイ運転であってよい。
尚、内燃機関が排気ガスに上流側触媒コンバータをバイ
パスさせても排気ガスの浄化上差し支えない運転状態に
あっても、上流側触媒コンバータのバイパスは、上流側
触媒コンバータに於ける触媒温度が触媒の劣化を早める
ような所定値以上でないときを除いて実施されるように
なっていてよい。また、フューエルカット運転あるいは
フューエルカット実施ディレイ運転は、上流側触媒コン
バータの触媒温度が所定値以上であるような高温時に、
排気ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせても排
気ガス浄化の上で差し支えない内燃機関の運転状態を得
るために行われるものを含んでいてよい。

【００１０】また、上記の如き車輌用内燃機関の排気ガ
ス浄化装置の運転方法に於いて、上流側触媒コンバータ
は車輌の機関室内に配置され、下流側触媒コンバータは
車輌の床下に配置されていてよく、また、触媒は三元触
媒であってよい。

【００１１】更に、上記の如き車輌用内燃機関の排気ガ
ス浄化装置の運転方法の実施に当たって、上流側触媒コ
ンバータをバイパスさせない内燃機関の運転時に上流側
触媒コンバータの出口に於ける排気ガス中の酸素濃度が
内燃機関の回転周期に対応して変化しないことにより、
排気ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせる手段
の作動不良を検出するようにしてよい。

【００１２】また、上記の如き車輌用内燃機関の排気ガ
ス浄化装置の運転方法の実施に当たって、フューエルカ
ット運転状態にて排気ガスに上流側触媒コンバータをバ
イパスさせているとき、上流側触媒コンバータを通る酸
素の流れがあることを検出することにより、排気ガスに
上流側触媒コンバータをバイパスさせる手段の作動不良
を検出するようにしてよい。

【００１３】

【発明の作用および効果】同一の排気ガス浄化触媒が排
気ガスの排出経路に沿って上流側触媒コンバータと下流
側触媒コンバータとに分けて設けられている車輌用内燃
機関の排気ガス浄化装置の場合、上流側触媒コンバータ
に於ける触媒は、内燃機関に近く、高温の排気ガスを導
入されることにより、常時比較的高温で高い活性度を呈
し、高い作動率にて作動しており、その耐久性を上げる
ためには、必要な排気ガス浄化を達成することを損なわ
ない範囲で許容される限り、その作動率を下げてやるの
が好ましい状態にある。しかし、通常の機関運転時に
は、排気ガスが所定の浄化度に浄化されるためには、該
触媒は常時相当の作動率にて作動されなければならな
い。

【００１４】そこで、もしひとときでも、内燃機関の運
転状態が、排気ガスに上流側触媒コンバータをパイパス
させても排気ガス浄化の上で差し支えないものとなれ
ば、そのとき、排気ガスを上流側触媒コンバータに導か
ず、これをバイパスさせるようにしてやれば、その間、
上流側触媒コンバータに於ける触媒は、その作動率が緩
められ、その間に温度も下がり、触媒表面下の新陳代謝
も捗り、表面の疲労が不可逆的に進行する前にそれを回
復させ、触媒の耐久性を高めることができる。

【００１５】一方、下流側触媒コンバータに於いては、
常時は上流側触媒コンバータを通った後のかなり温度が
下がった排気ガスが供給されており、作動温度が不足と
なりがちであるところ、排気ガスが上流側触媒コンバー
タをバイパスして供給されれば、その間、作動温度を上
昇させることができ、下流側触媒コンバータの触媒にと
っては排気ガス浄化性能を高めるよい機会となる。また
このことによって、排気ガス浄化度の観点からは、上流
側触媒コンバータがバイパスされても、排気ガスの浄化
度は、上流側触媒コンバータをバイパスした分だけ全く
失われることにはならず、下流側触媒コンバータの排気
ガス浄化性能が温度上昇によって向上することにより補
われる。

【００１６】排気ガス浄化触媒が排気ガス中の未燃成分
を浄化する触媒であり、排気ガス浄化触媒が内燃機関の
排気ガス排出経路に沿って上流側触媒コンバータと下流
側触媒コンバータとに分けて設けられている場合、排気
ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせても排気浄
化の上で差し支えない内燃機関の運転状態としては、概
して内燃機関が低負荷にて高速運転されるときが考えら
れる。かかる運転状態は、エンジン回転数とスロットル
開度について適当なしきい値を設定し、エンジン回転数
が所定値以上であり、スロットル開度が所定値以下であ
るか否かによって判断することができる。

【００１７】車輌用内燃機関に於いては、フューエルカ
ット運転が知られまた行われているが、フューエルカッ
ト運転は、通常、機関回転数が所定値以上であって、ス
ロットルが全閉とされたとき行われるので、フューエル
カット運転は、上記のエンジン回転数が所定値以上であ
り、スロットル開度が所定値以下である運転状態の一つ
である。また、フューエルカットを行うとき、スロット
ル開度がゼロに戻されると同時に燃料の供給が停止され
ると大きな減速ショックが生じることや、スロットル開
度センサのゼロ位置への戻りにはがたつきが伴う場合が
あることに対処して、フューエルカットを行うに際し、
スロットル開度がゼロとされた時より０．２〜０．５秒
程遅らせて燃料の供給を停止するフューエルカット実施
ディレイが行われることがあるが、かかるフューエルカ
ット実施ディレイの期間中も上記のエンジン回転数が所
定値以上であり、スロットル開度が所定値以下である運
転状態の一つである。

【００１８】但し、上記の、内燃機関が排気ガスに上流
側触媒コンバータをパイパスさせても排気ガスの浄化上
差し支えない運転状態にあるとき排気ガスに上流側触媒
コンバータをパイパスさせるとは、内燃機関がそのよう
な運転状態にあれば必ず排気ガスに上流側触媒コンバー
タをバイパスさせるということではない。即ち、内燃機
関が排気ガスに上流側触媒コンバータをパイパスさせて
も排気ガスの浄化上差し支えない運転状態にあっても、
例えば上流側触媒コンバータに於ける触媒温度が触媒の
早期の劣化を起こさせるような高温状態になく、態々排
気ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせるには及
ばないと判断されるときには、パイパスは行われなくて
もよいものである。

【００１９】一方、フューエルカットは、通常、機関回
転数が所定値以上であってスロットルが全閉であるよう
な車輌の減速時等に行われるが、上流側触媒コンバータ
に於ける触媒温度が所定値以上に上昇したときには、排
気ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせても排気
ガス浄化の上で差し支えない内燃機関の運転状態を作り
出すために行われてもよい。これは特にハイブリット車
に於いては随時容易に可能である。

【００２０】また、上流側触媒コンバータが車輌の機関
室内に配置され、下流側触媒コンバータが車輌の床下に
配置されている場合には、上流側触媒コンバータに於け
る触媒の作動温度はかなり高く、下流側触媒コンバータ
に於ける触媒の作動温度はかなり低くなるので、上記の
如く排気ガス浄化度に於いて許される機会をとらえて時
々上流側触媒コンバータをバイパスして排気ガスを下流
側触媒コンバータへ直接導入することは、上流側および
下流側のいずれの触媒コンバータについても、その温度
管理の点で有効である。

【００２１】また、本発明による車輌用内燃機関の排気
ガス浄化装置の運転方法は、同一の排気ガス浄化触媒が
排気ガスの排出経路に沿って上流側触媒コンバータと下
流側触媒コンバータとに分けて設けられている場合に有
効なものであり、しかも触媒が内燃機関の排気ガス中に
含まれる未燃成分を浄化する触媒であるとき、特にその
効果を発揮するものであり、触媒が三元触媒であるとき
には、未燃成分浄化触媒をＮＯｘの除去に要する還元触
媒のためのコンバータの配置に煩わされることなく発明
の実施が可能である。

【００２２】また、上流側触媒コンバータをバイパスさ
せる手段が設けられる場合、上流側触媒コンバータをバ
イパスさせない内燃機関の運転時にバイパス手段の作動
不良により上流側触媒コンバータのバイパスが生じて
は、排気ガス浄化が十分に行なわれなくなる不都合があ
るが、この点に関し、上流側触媒コンバータの出口に於
ける排気ガス中の酸素濃度が内燃機関の回転周期に対応
して変化しないことによりバイパス手段の作動不良を検
出するようになっていれば、バイパス手段にバイパスを
すべきでないときにバイパスを行なう作動不良が生じた
とき、早期に対処することができる。

【００２３】また、フューエルカット運転状態にて上流
側触媒コンバータを遮断し、排気ガスに上流側触媒コン
バータをバイパスさせているとき、上流側触媒コンバー
タを通る酸素の流れがあれば、それを検出できるように
なっていれば、バイパス手段にバイパスを行なうべきで
ないときにバイパスを行なわない作動不良が生じたと
き、早期に対処することができ、本発明の効果が得られ
なくなることを防止することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明が対象とする内燃機関の排
気ガス浄化装置は、図１に於いて解図的に示されている
電子式機関運転制御装置（ＥＣＵ）１により制御される
内燃機関（以下、実施例では簡単のためエンジンとい
う）２の排気系３に適用される。エンジン２は、当技術
分野において知られている自動車等の車輌に搭載される
任意の内燃機関、例えば、直列多気筒４ストロークサイ
クルレシプロガソリンエンジンであって良い。

【００２５】エンジン２は内部に複数のピストンおよび
シリンダにより郭定される燃焼室（図示せず）を有し、
燃焼室へは、スロットル弁４、サージタンク５、吸気マ
ニホールド６を経て空気が吸入される。スロットル弁４
の開度は、車輌の運転者により踏み込まれるアクセルペ
ダルに連動して制御され、燃焼室へ吸入される空気量を
制御する。スロットル弁と並行してアイドル運転時の吸
入空気量を制御するアイドルアジャスト通路およびアイ
ドル回転速度制御弁等（図示せず）が設けられていてよ
い。吸気マニホールド６には、燃料噴射装置７が設けら
れ、図には示されていない燃料供給ポンプから送られて
くる燃料を、ＥＣＵの制御の下に、エンジンに要求され
る運転状態に合わせて適切な量にて燃焼室に吸入される
空気中に噴霧する。各シリンダの燃焼室内へ吸入された
燃料と空気の混合気は、爆発ストロークにおいて爆発的
に燃焼され、ピストンを駆動し、ピストンに接続されて
いるクランク軸（いずれも図示せず）を回転させ、各シ
リンダの排気ストロークにおいて、排気ガスとして排気
マニホールド８へ排出される。排気マニホールド８に
は、上流側触媒コンバータ９および下流側触媒コンバー
タ１０が直列に接続されており、排気ガスは、常時はこ
れら２つの触媒コンバータを通って浄化された後、外気
へ排出される。上流側触媒コンバータ９および下流側触
媒コンバータ１０には三元触媒が装填されていてよい。

【００２６】ＥＣＵ１は、エンジンの運転状態に応じて
エンジンの適切な作動を達成できるよう、燃料噴射制
御、点火時期制御等を実行すべくエンジンの各部を制御
することのできる、当技術分野においては周知のマイク
ロコンピュータによる制御装置であってよく、ＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ等の当業者にとって周知の構成要素を含
むものである。ＥＣＵへは、エンジンの運転状態を検出
するために、吸入される空気に関する吸気量センサ、吸
気圧センサ、吸気温センサ等（いずれも図示せず）、ス
ロットル弁に設けられてその開度を検出するスロットル
開度センサ１１、エンジン冷却水の温度センサ（図示せ
ず）、クランク軸の回転を検出するためのクランク角セ
ンサ１２、排気マニホールド８に設けられ排気ガス中の
残留酸素により燃焼された混合気の空燃比を検出するた
めのＯ₂センサ１３ａ、後述のバイパス切換え手段の作
動が正常に行われているか否かを検出するためのＯ₂セ
ンサ１３ｂ等からの出力が、各々適当なインターフェイ
スを介して入力される。そして、ＥＣＵはそれらのセン
サからの信号に基づいて、燃料噴射装置７や点火装置
（図示せず）等を動作するための制御信号を適当な駆動
回路等を介して各部へ送信する。（以上のエンジンおよ
びＥＣＵの詳細な構成および作動は、当業者にとって周
知であり、また例えば、特開２００１−５９４４４号に
記載されている。）

【００２７】本発明の対象となる上流側および下流側触
媒コンバータ９、１０は、三元触媒を内蔵するものであ
るのが好ましいが、単なる酸化触媒であってもよい。
尚、ＮＯｘ浄化触媒を上流側および下流側触媒コンバー
タに分けて設け、本発明を適用することも可能である
が、ただその場合、一般的には更に未燃分浄化触媒のた
めにも大掛かりなコンバータが必要になるので、コンバ
ータの配置が複雑になり、実用的ではなくなる虞れはあ
る。上流側触媒コンバータ９に対しては、図１に示され
ている如く、排気ガスにこれをバイパスさせるバイパス
手段１４が設けられている。バイパス手段１４は、上流
側触媒コンバータ９と並列に排気マニホールド８と下流
側触媒コンバータ１０の入口とを接続するバイパス通路
１５と、流路切換弁１６とを含んでおり、流路切換弁１
６は、ＥＣＵから適当なインターフェイスを介して送信
される制御信号により以下に説明される要領にて作動し
て、排気ガスの流れを上流側触媒コンバータ９とバイパ
ス通路１５との間で切換える。尚、図では、流路切換弁
は、上流側触媒コンバータの出口とバイパス通路との合
流点に設けられているが、上流側触媒コンバータの入り
口とバイパス通路との分岐点に設けられてもよい。

【００２８】実施例として、ＥＣＵは、エンジンの運転
中、以下の条件のいずれかが満たされた場合に、流路切
換弁１６に対して、排気ガスに上流側触媒コンバータ９
をバイパスさせる指令を発する。（Ａ）エンジン回転数が所定値以上で、スロットル開度
が所定値以下の時。（Ｂ）フューエルカット制御の実行中。（Ｃ）フューエルカット制御実行のディレイ中。

【００２９】図２は、上記の（Ａ）の場合の作動をフロ
ーチャートにして示す図である。図には示されていない
車輌のイグニッションスイッチが閉じられ、車輌の運転
が開始されると、ＥＣＵによる制御により、図１の例で
はクランク角センサ１２およびスロットル開度センサ１
１より得られるエンジン回転数およびスロットル開度に
基づき、ステップ１０にて、エンジン回転数が所定値以
上であるか否かが判断され、エンジン回転数が所定値以
上の場合、ステップ２０にて、スロットル開度が所定値
以下であるか否かが判断される。いずれの答もイエスの
とき、制御はステップ３０へ進み、流路切換弁１６に対
し、上流側触媒コンバータを閉じ、バイパス通路を開く
よう制御信号が発せられる。ステップ１０または２０の
何れかにおいて、ノーと判断されれば、制御はステップ
４０へ進み、流路切換弁１６には、上流側触媒コンバー
タを開き、バイパス通路を閉じる制御信号が発せられ
る。尚、ステップ３０またはステップ４０へ進んだ後、
制御は元に戻り、データを読み直しつつステップ１０よ
り再度フローチャートに沿って制御が繰り返し続けられ
る。

【００３０】図２ａは、図２のフローチャートにステッ
プ２５が追加されたものである。この実施例では、ステ
ップ１０にてエンジン回転数が所定値以上であることが
判断され、ステップ２０にてスロットル開度が所定値以
下であることが判断されたときにも、ステップ２５に於
いて上流側触媒コンバータの触媒温度がその劣化を早め
るような或る所定値以上であるか否かが判断され、その
答がイエスのときのみ制御はステップ３０をへ進み、パ
イパスが実行されるようになっている。

【００３１】図３は、上記の（Ｂ）および（Ｃ）の場合
の作動を合わせてフローチャートにして示す図である。
この場合、ステップ１１０に於いて、エンジンがフュー
エルカット（Ｆ／Ｃ）制御実施中であるか否かが判断さ
れる。エンジンのフューエルカット制御は、ＥＣＵによ
り本発明の制御とは別になされる制御であり、図１の例
では（Ａ）の場合と同様にクランク角センサ１２および
スロットル開度センサ１１より得られるエンジン回転数
およびスロットル開度に基づき、エンジン回転数が十分
高い所定値以上であって、アクセルペダルの踏み込みが
解除されてスロットル開度がゼロとなり、燃料供給を止
めてもエンジンが停止する恐れがないとき、燃料の供給
が一時停止される制御である。答がイエスであれば、制
御はステップ１３０へ進み、上流側触媒コンバータ９を
閉じてバイパス通路１５を開くように流路切換弁１６が
切り換えられる。

【００３２】ステップ１１０の答がノーであると、制御
はステップ１２０へ進み、フューエルカット制御実行の
ディレイ中であるか否かが判断される。フューエルカッ
トのディレイは、フューエルカット制御による燃料供給
の一時停止の開始を約０．２〜０．５秒程度遅らせる制
御である。これは、既に記した通りスロットル開度がゼ
ロに戻されたとき直ちに燃料の供給を遮断すると大きな
減速ショックが生ずることを回避するためであり、また
場合によってスロットル開度センサのゼロ位置への戻り
にがたつきが生ずる場合にその影響を回避するためであ
る。フューエルカット制御実行ディレイ中であって、ス
テップ１２０の答がイエスであれば、制御はやはりステ
ップ１３０へ進み、上流側触媒コンバータを閉じ、バイ
パス通路を開くように流路切換弁１６が切り換えられ
る。

【００３３】このようにフューエルカット制御実行ディ
レイ中に上流側触媒コンバータのバイパス制御が開始さ
れることにより、エンジンの運転状態が、上流側触媒コ
ンバータを用いなくても排気ガス浄化の達成上問題がな
くなる状態になる期間をフルに利用して、上流側触媒コ
ンバータの作動を休ませると同時に、下流側触媒コンバ
ータの暖機向上を図ることができる。尚、ステップ１２
０の答もノーであるときには、制御はステップ１４０へ
進み、上流側触媒コンバータを作動させる通常の運転が
行われる。

【００３４】図３ａは、図３のフローチャートにステッ
プ１２５が追加されたものである。この実施例では、ス
テップ１１０にてフューエルカット制御実行中であるこ
とが判断されたときにも、またステップ２０にてフュー
エルカット制御実行ディレイ中であることが判断された
ときにも、ステップ１２５に於いて上流側触媒コンバー
タの触媒温度がその劣化を早めるような或る所定値以上
であるか否かが判断され、その答がイエスのときのみ制
御はステップ１３０をへ進み、パイパスが実行されるよ
うになっている。

【００３５】フューエルカット制御或いはそれに伴うフ
ューエルカット制御のディレイは、車輌の運転状態に基
づくＥＣＵの制御判断により、一般に行われているよう
に、例えば運転者がアクセルペダルの踏み込みを解除
し、スロットル開度がゼロとなったときエンジン回転数
が所定値以上の比較的高い値にある車輌減速時等に行わ
れてよいが、本発明の一つの実施例として、上流側触媒
コンバータ９の触媒温度が好ましからざる度合による劣
化を生ずる虞れのあるような所定値以上に上昇したと
き、排気ガスに上流側触媒コンバータをバイパスさせて
も排気ガス浄化の上で差し支えない内燃機関の運転状態
を作り出すために行われてもよい。図４はそのような場
合にＥＣＵに行わせる制御を示すフローチャートであ
る。

【００３６】図４のステップ２１０に於いては、上流側
触媒コンバータの触媒温度が上記の如き所定値以上であ
るか否かが判断される。そして答がイエスのときには、
制御はステップ２２０へ進み、フューエルカット制御の
指令が行われる。かかる上流側触媒温度に基づくフュー
エルカット制御指令は、ステップ２１０の答がノーにな
ること、即ち、上流側触媒温度が上記の所定値以下に下
がることによりステップ２３０にて解除される。

【００３７】上記の図２または図２ａ或いは図３または
図３ａのいずれのバイパス切換制御に於いても、流路切
換弁１６は、ＥＣＵ１からの２つの出力をＡＮＤ回路ま
たはＯＲ回路にて処理することにより動作されてよい。
即ち、図２または図２ａのフローチャートによる制御の
場合には、図５に示す如くエンジン回転数が所定値以上
のときＥＣＵの端子１７ａの出力がオンとなり、またス
ロットル開度が所定以下のときＥＣＵの端子１７ｂの出
力がオンとなるようにし、これら両端子の出力信号をＡ
ＮＤ回路１８により処理し、その出力がオンとなるとき
流路切換弁１６が上流側触媒コンバータ９を遮断してバ
イパス通路１５を開くようにし、ＡＮＤ回路に出力がな
いときには、油路切換弁１６は通常通り上流側触媒コン
バータを開き、バイパス通路１５を閉じるようにしてお
けばよい。

【００３８】同様に、図３または図３ａのフローチャー
トによる制御の場合には、図６に示す如くフューエルカ
ット制御実行中であるときＥＣＵの端子１９ａの出力が
オンとなり、またフューエルカット制御実行ディレイ中
のときＥＣＵの端子１９ｂの出力がオンとなるように
し、これら両端子の出力信号をＯＲ回路２０により処理
し、その出力がオンとなるとき流路切換弁１６が上流側
触媒コンバータ９を遮断してバイパス通路１５を開くよ
うにし、ＯＲ回路に出力がないときには、油路切換弁１
６は通常通り上流側触媒コンバータを開き、バイパス通
路１５を閉じるようにしておけばよい。

【００３９】更に、図１に於いて示されている如く、上
流側触媒コンバータ９の下流端近傍にＯ₂センサ１３ｂ
を設けることにより、バイパス手段１４、特に、流路切
換弁１６の故障診断（オンボードダイアグノーシス：Ｏ
ＢＤ）を実行することができる。即ち、内燃機関の通常
の運転時であって、流路切換弁１６がバイパス１５を閉
じており、上流側触媒コンバータが開通されているとき
には、Ｏ₂センサ１３ｂによる酸素濃度の検出値がエン
ジンの回転数に対応して変化する筈である。一方、フュ
ーエルカット時に上流側触媒コンバータ９を遮断し、排
気ガスにこれをバイパスさせている間は、上流側触媒コ
ンバータには排気ガスの流れは生じていない筈なので、
Ｏ₂センサ１３ｂは酸素を検出しない筈である。従って
これらの何れか反すれば、流路切換弁１６が制御通りに
切り換えられていないことを示し、流路切換弁１６にス
ティック等の作動不良が生じていることが推定される。

【００４０】図７は、上記のバイパス手段ＯＢＤ実行の
フローチャートの一つの実施例を示す。図のフローチャ
ートによるＯＢＤが開始されと、その都度読み取られた
データに基づき、ステップ３１０において、バイパスは
閉で、上流側触媒コンバータが開通されているべき運転
状態であるか否かが判断される。答がイエスのときに
は、制御はステップ３２０へ進み、Ｏ₂センサ１３ｂに
よる酸素濃度の検出値がエンジンの回転数に対応して変
化しているか否かが判断される。一方、ステップ３１０
の答がノーのとき、即ち、バイパスを実行し、上流側触
媒コンバータが閉鎖されている筈のときには、制御はス
テップ３３０へ進み、Ｏ₂センサ１３ｂが酸素を検出し
ているか否かが判断される。ステップ３２０の答がイエ
スのとき、またはステップ３３０の答がノーであれば、
バイパス手段は正常に作動していると判断してよいの
で、制御はステップ３４０へ進み、警報ランプはオフの
状態に維持される。これ対し、もしステップ３２０の答
がノーであるか、またはステップ３３０の答がイエスあ
れば、流路切換弁１６にスティック等の作動不良が生じ
たことが推測されるので、このときには制御はステップ
３５０へ進み、警報ランプ２１（図１）がオンとされ
る。

【００４１】以上においては、本発明をいくつかの好ま
しい実施例について説明したが、本発明がこれらの実施
例にのみ限られるものではなく、本発明の範囲内にて種
々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される自動車等の車輌の内燃機関
の排気系とそこに設けられた排気ガス浄化装置の一つの
実施例を示す概略図。

【図２】図１の排気ガス浄化装置に対する本発明のバイ
パス制御の一つの実施例を示すフローチャート。

【図２ａ】図２の実施例の一部を変更した実施例を示す
フローチャート。

【図３】図１の排気ガス浄化装置に対する本発明のバイ
パス制御の他の一つの実施例を示すフローチャート。

【図３ａ】図３の実施例の一部を変更した実施例を示す
フローチャート。

【図４】上流側触媒コンバータの触媒温度に基づいて図
３または図３ａのフューエルカット制御を指令する実施
例を示すフローチャート。

【図５】図２のバイパス制御を実行する電子回路の一つ
の実施例を示す概略図。

【図６】図３のバイパス制御を実行する電子回路の一つ
の実施例を示す概略図。

【図７】図１の排気ガス浄化装置における流路切換弁の
異常を検出するための故障診断ルーチンの一つの実施例
を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…ＥＣＵ２…エンジン３…排気系４…スロットル弁５…サージタンク６…吸気マニホールド７…燃料噴射装置８…排気マニホールド９…上流側触媒コンバータ１０…下流側触媒コンバータ１１…スロットル開度センサ１２…クランク角センサ１３ａ、１３ｂ…Ｏ₂センサ１４…バイパス手段１５…バイパス通路１７ａ、１７ｂ…端子１８…ＡＮＤ回路１９ａ、１９ｂ…端子２０…ＯＲ回路２１…警報ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/20 ＵＢ０１Ｄ 53/86 3/28 ３０１ＢＦ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０１ＡＦ０２Ｄ 41/04 ３０１３３０Ｍ３３０Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＦターム(参考） 3G091 AA02 AA14 AA17 AA28 AB02 AB03 BA03 BA04 BA07 BA08 BA14 BA15 BA19 BA21 CA12 CA13 CB02 CB08 DA01 DA02 DA07 DB10 DC01 EA01 EA05 EA06 EA07 EA15 EA16 EA31 EA34 FA05 HA08 HA36 HA37 HA42 HB03 3G301 HA01 JA25 JA26 JA33 JB02 JB09 KA26 LA01 LB01 MA01 MA11 NA08 ND01 NE01 NE06 NE13 NE15 PA01B PA01Z PA07B PA07Z PA10B PA10Z PA12B PA12Z PA16Z PA18B PA18Z PD08B PD08Z PD09B PD09Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z PE08B PE08Z 4D048 AA06 AA13 AA18 BB02 BC10 CC26 CC32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一の排気ガス浄化触媒が内燃機関の排気
ガス排出経路に沿って上流側触媒コンバータと下流側触
媒コンバータとに分けて設けられている車輌用内燃機関
の排気ガス浄化装置の運転方法にして、内燃機関の運転
状態が排気ガスに前記上流側触媒コンバータをバイパス
させても内燃機関が排気ガスに上流側触媒コンバータを
パイパスさせても差し支えない運転状態に差し支えない
状態にあるとき、前記上流側触媒コンバータをバイパス
して排気ガスを前記下流側触媒コンバータへ導くことを
特徴とする車輌用内燃機関の排気ガス浄化装置の運転方
法。
【請求項２】前記排気ガス浄化触媒は排気ガス中の未燃
成分を浄化する触媒であり、排気ガスに前記上流側触媒
コンバータをバイパスさせても排気ガス浄化の上で差し
支えない内燃機関の運転状態とは、エンジン回転数が所
定値以上であり、スロットル開度が所定値以下である運
転状態とされることを特徴とする請求項１に記載の車輌
用内燃機関の排気ガス浄化装置の運転方法。
【請求項３】前記排気ガス浄化触媒は排気ガス中の未燃
成分を浄化する触媒であり、排気ガスに前記上流側触媒
コンバータをバイパスさせても排気ガス浄化の上で差し
支えない内燃機関の運転状態は、フューエルカット運転
状態を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の
車輌用内燃機関の排気ガス浄化装置の運転方法。
【請求項４】前記排気ガス浄化触媒は排気ガス中の未燃
成分を浄化する触媒であり、排気ガスに前記上流側触媒
コンバータをバイパスさせても排気ガス浄化の上で差し
支えない内燃機関の運転状態は、フューエルカット実施
ディレイ運転状態を含むことを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の車輌用内燃機関の排気ガス浄化装置
の運転方法。
【請求項５】排気ガスに前記上流側触媒コンバータをバ
イパスさせても排気ガス浄化の上で差し支えない内燃機
関の運転状態に於いて、前記上流側触媒コンバータの触
媒温度が所定値以上でないときを除き、排気ガスに前記
上流側触媒コンバータをバイパスさせたことを特徴とす
る請求項２、３または４に記載の車輌用内燃機関の排気
ガス浄化装置の運転方法。
【請求項６】前記排気ガス浄化触媒は排気ガス中の未燃
成分を浄化する触媒であり、排気ガスに前記上流側触媒
コンバータをバイパスさせても排気ガス浄化の上で差し
支えない内燃機関の運転状態は、該上流側触媒コンバー
タの触媒温度が所定値以上のときフューエルカットを行
うことによりもたらされる運転状態を含むことを特徴と
する請求項３または４に記載の車輌用内燃機関の排気ガ
ス浄化装置の運転方法。
【請求項７】前記上流側触媒コンバータは車輌の機関室
内に配置され、前記下流側触媒コンバータは車輌の床下
に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいず
れかに記載の車輌用内燃機関の排気ガス浄化装置の運転
方法。
【請求項８】前記触媒は三元触媒であることを特徴とす
る請求項１〜７のいずれかに記載の車輌用内燃機関の排
気ガス浄化装置の運転方法。
【請求項９】前記上流側触媒コンバータをバイパスさせ
ない内燃機関の運転時に該上流側触媒コンバータの出口
に於ける排気ガス中の酸素濃度が内燃機関の回転周期に
対応して変化しないことにより、排気ガスに前記上流側
触媒コンバータをバイパスさせる手段の作動不良を検出
することを含む請求項１〜８のいずれかに記載の車輌用
内燃機関の排気ガス浄化装置の運転方法。
【請求項１０】フューエルカット運転状態にて排気ガス
に前記上流側触媒コンバータをバイパスさせていると
き、該上流側触媒コンバータを通る酸素の流れがあるこ
とを検出することにより、排気ガスに前記上流側触媒コ
ンバータをバイパスさせる手段の作動不良を検出するこ
とを含む請求項３、４または６に記載の車輌用内燃機関
の排気ガス浄化装置の運転方法。