JP2007315271A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an internal combustion engine equipped with a conversion catalyst for converting components in exhaust gas and raising catalyst temperature to an active temperature as soon as possible after engine starting. <P>SOLUTION: A HC holding material 12 and the conversion catalyst 13 for oxidizing and converting CO and converting at least one component other than CO are equipped in an exhaust passage. Provided that a temperate at which the conversion catalyst oxidizes and converts CO is referred to as a CO converting temperature and a temperature at which the conversion catalyst converts the component other than CO is referred to as the active temperature, the conversion catalyst holds CO when the active temperature is higher than the CO converting temperature and the catalyst temperature is lower than the CO converting temperature. While the catalyst temperature is lower than the CO converting temperature in engine starting, an air-fuel ratio of a mixture is controlled to be rich and the exhaust gas is caused to flow in the conversion catalyst after it passes through the HC holding material. When the catalyst temperature becomes higher than the CO converting temperature, the air-fuel ratio of the mixture is controlled to be lean and the exhaust gas is caused to flow in at least the conversion catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

特許文献１に内燃機関の排気浄化装置が記載されている。この排気浄化装置では、メインの排気通路内に三元触媒が配置されていると共に、三元触媒の上流側においてメインの排気通路からいったん分岐して再びメインの排気通路に合流するサブの排気通路内にＨＣ（炭化水素）を吸着する吸着材が配置されている。そして、この排気浄化装置では、内燃機関の始動時、三元触媒の温度がその活性温度に達するまで、排気ガスが吸着材を通って三元触媒に流入するように排気ガスの流れを制御することによって排気ガス中に含まれているＨＣを吸着材に吸着させる。   Patent Document 1 describes an exhaust purification device for an internal combustion engine. In this exhaust purification device, a three-way catalyst is disposed in the main exhaust passage, and a sub-exhaust passage that once branches from the main exhaust passage on the upstream side of the three-way catalyst and joins the main exhaust passage again An adsorbent for adsorbing HC (hydrocarbon) is disposed inside. In this exhaust purification device, when the internal combustion engine is started, the flow of the exhaust gas is controlled so that the exhaust gas flows into the three-way catalyst through the adsorbent until the temperature of the three-way catalyst reaches its activation temperature. As a result, the HC contained in the exhaust gas is adsorbed by the adsorbent.

特開平６−８１６３７号公報JP-A-6-81637 特開平９−８８６６３号公報JP-A-9-88663 特開平５−５９９３７号公報JP-A-5-59937

上述したように、特許文献１に記載された排気浄化装置では、排気ガスの熱によってのみ三元触媒の温度をその活性温度まで上昇させようとしている。したがって、特許文献１に記載された排気浄化装置には、三元触媒の温度をできるだけ早く活性温度まで上昇させるという観点からは、改良の余地があると言える。このことは、排気ガス中の成分を浄化する浄化触媒を備えた排気浄化装置にも等しく当てはまることである。   As described above, in the exhaust gas purification device described in Patent Document 1, the temperature of the three-way catalyst is increased to its activation temperature only by the heat of the exhaust gas. Therefore, it can be said that the exhaust emission control device described in Patent Document 1 has room for improvement from the viewpoint of raising the temperature of the three-way catalyst to the activation temperature as soon as possible. This applies equally to an exhaust purification device that includes a purification catalyst that purifies components in the exhaust gas.

そこで、本発明の目的は、排気ガス中の成分を浄化する浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の始動後、浄化触媒の温度をできるだけ早く活性温度まで上昇させることにある。   Therefore, an object of the present invention is to increase the temperature of the purification catalyst to the activation temperature as soon as possible after starting the internal combustion engine in an exhaust purification device for an internal combustion engine provided with a purification catalyst for purifying components in exhaust gas. .

上記課題を解決するために、１番目の発明では、ＨＣを保持するＨＣ保持材と、ＣＯを酸化して浄化すると共にＣＯ以外の少なくとも１つの成分を浄化する浄化触媒とを排気通路内に備えた内燃機関において、前記浄化触媒がＣＯを酸化して浄化するようになる温度をＣＯ浄化温度と称し、前記浄化触媒がＣＯ以外の成分を浄化するようになる温度を活性温度と称したとき、活性温度がＣＯ浄化温度よりも高く、前記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度よりも低いときには前記浄化触媒はＣＯを保持し、内燃機関の始動時に前記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度よりも低い間は燃焼室内に形成する混合気の空燃比をリッチ空燃比に制御すると共に排気ガスがＨＣ保持材を通過した後に浄化触媒に流入するように排気ガスの流れを制御し、前記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときには燃焼室内に形成する混合気の空燃比をリーン空燃比に制御すると共に排気ガスが少なくとも浄化触媒に流入するように排気ガスの流れを制御する。   In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention, an HC holding material that holds HC and a purification catalyst that oxidizes and purifies CO and purifies at least one component other than CO are provided in the exhaust passage. In the internal combustion engine, the temperature at which the purifying catalyst oxidizes and purifies CO is referred to as CO purifying temperature, and the temperature at which the purifying catalyst purifies components other than CO is referred to as activation temperature. When the activation temperature is higher than the CO purification temperature and the temperature of the purification catalyst is lower than the CO purification temperature, the purification catalyst holds CO, and while the internal combustion engine is started, the temperature of the purification catalyst is lower than the CO purification temperature. Controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber to a rich air-fuel ratio and controls the flow of exhaust gas so that the exhaust gas flows into the purification catalyst after passing through the HC holding material. When the temperature of equal to or greater than CO purification temperature controls the flow of exhaust gas so that the exhaust gas flows at least purifying catalyst to control the air-fuel ratio of the mixture formed in the combustion chamber in the lean air-fuel ratio.

２番目の発明では、１番目の発明において、上記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上であって前記活性温度よりも低い間は燃焼室内に形成する混合気の空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比とに交互に切り替える。   In the second invention, in the first invention, while the temperature of the purification catalyst is equal to or higher than the CO purification temperature and lower than the activation temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber is set to the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio. Switch alternately to the fuel ratio.

３番目の発明では、１または２番目の発明において、排気弁の閉弁タイミングおよび吸気弁の開弁タイミングの少なくとも一方を変更するバルブタイミング変更機構をさらに具備し、排気弁が開弁している期間と吸気弁が開弁している期間とが重なる期間をバルブオーバラップ期間と称したとき、内燃機関の始動時に上記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときにはバルブオーバラップ期間が長くなるように上記バルブタイミング変更機構によって排気弁の閉弁タイミングおよび吸気弁の開弁タイミングの少なくとも一方を制御する。   In the third invention, in the first or second invention, a valve timing changing mechanism for changing at least one of the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve is further provided, and the exhaust valve is opened. When the period in which the intake valve is open is referred to as a valve overlap period, when the temperature of the purification catalyst becomes equal to or higher than the CO purification temperature when the internal combustion engine is started, the valve overlap period is long. Thus, at least one of the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve is controlled by the valve timing changing mechanism.

４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、燃焼室内の燃料に点火するタイミングを変更する点火タイミング変更手段をさらに具備し、内燃機関の始動時に上記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときには前記点火タイミング変更手段によって燃焼室内の燃料に点火するタイミングを遅角する。   According to a fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the apparatus further comprises ignition timing changing means for changing the timing for igniting the fuel in the combustion chamber, and the temperature of the purification catalyst is increased when the internal combustion engine is started. When the temperature becomes equal to or higher than the CO purification temperature, the timing for igniting the fuel in the combustion chamber is retarded by the ignition timing changing means.

５番目の発明では、１〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、上記浄化触媒がＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に浄化する三元触媒であり、上記活性温度は該三元触媒がＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に浄化するようになる温度である。   According to a fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the purification catalyst is a three-way catalyst that simultaneously purifies CO, NOx, and HC, and the activation temperature is the same as that of the three-way catalyst. This is the temperature at which NOx and HC are simultaneously purified.

本発明では、内燃機関の始動に浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度よりも低い間は、燃焼室内に形成する混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される。したがって、このときに燃焼室から排出される排気ガス中には、主に、ＨＣとＣＯとが含まれている。そして、この排気ガスは、ＨＣ保持材を通過した後に浄化触媒に流入する。したがって、排気ガス中のＨＣは、ＨＣ保持材に保持され、排気ガス中のＣＯは、浄化触媒に保持される。そして、その後、浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときには、燃焼室内に形成する混合気の空燃比がリーン空燃比に制御される。したがって、このときに燃焼室から排出される排気ガス中には、多量の酸素が含まれている。そして、この排気ガスは、少なくとも浄化触媒に流入する。   In the present invention, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber is controlled to the rich air-fuel ratio while the temperature of the purification catalyst is lower than the CO purification temperature when starting the internal combustion engine. Therefore, the exhaust gas discharged from the combustion chamber at this time mainly contains HC and CO. The exhaust gas flows into the purification catalyst after passing through the HC holding material. Therefore, HC in the exhaust gas is held by the HC holding material, and CO in the exhaust gas is held by the purification catalyst. After that, when the temperature of the purification catalyst becomes equal to or higher than the CO purification temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber is controlled to the lean air-fuel ratio. Accordingly, a large amount of oxygen is contained in the exhaust gas discharged from the combustion chamber at this time. This exhaust gas flows into at least the purification catalyst.

すなわち、本発明によれば、内燃機関の始動時、浄化触媒の温度が活性温度になるまでの間、ＨＣは、ＨＣ保持材に保持されてしまい、浄化触媒には到達せず、ＣＯのみが浄化触媒に到達する。このため、浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度に達するまでには、浄化触媒全体にＣＯが保持されていることになる。そして、浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度に達すると、浄化触媒には、多量の酸素を含んで排気ガスが流入するので、浄化触媒全体に保持されているＣＯが排気ガス中の酸素と酸化反応して熱を発する。このため、浄化触媒の温度が浄化触媒全体に亘って上昇するので、結果的に、本発明によれば、浄化触媒の温度を素早く活性温度に到達させることができる。   That is, according to the present invention, at the time of starting the internal combustion engine, HC is held by the HC holding material until the temperature of the purification catalyst reaches the activation temperature, and does not reach the purification catalyst, but only CO. Reach the purification catalyst. For this reason, CO is held in the entire purification catalyst until the temperature of the purification catalyst reaches the CO purification temperature. When the temperature of the purification catalyst reaches the CO purification temperature, exhaust gas containing a large amount of oxygen flows into the purification catalyst, so that the CO retained in the entire purification catalyst is oxidized with oxygen in the exhaust gas. And give off heat. For this reason, since the temperature of the purification catalyst rises over the entire purification catalyst, as a result, according to the present invention, the temperature of the purification catalyst can quickly reach the activation temperature.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１において、１は内燃機関の本体、２は燃焼室、３は燃料噴射弁、４は吸気枝管、５は吸気管、６はエアクリーナ、７はスロットル弁、８は排気枝管、９は排気管、１７は点火栓をそれぞれ示している。エアクリーナ６には、そこを通る空気の温度を検出する温度センサ１０が取り付けられている。また、エアクリーナ６とスロットル弁７との間の吸気管５には、そこを通る空気の量、したがって、燃焼室２に吸入される空気の量を検出するエアフローメータ１１が取り付けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a body of an internal combustion engine, 2 is a combustion chamber, 3 is a fuel injection valve, 4 is an intake branch pipe, 5 is an intake pipe, 6 is an air cleaner, 7 is a throttle valve, 8 is an exhaust branch pipe, 9 is An exhaust pipe 17 represents a spark plug. The air cleaner 6 is provided with a temperature sensor 10 that detects the temperature of the air passing therethrough. An air flow meter 11 is attached to the intake pipe 5 between the air cleaner 6 and the throttle valve 7 to detect the amount of air passing therethrough and hence the amount of air taken into the combustion chamber 2.

また、排気管９内には、ＨＣ（炭化水素）を保持するＨＣ保持材１２が配置されている。ＨＣ保持材１２は、例えば、ゼオライトからなり、その温度が或る温度よりも低いときにＨＣを吸着等によって保持し、その温度が或る温度以上となると保持しているＨＣを放出する。以下、ＨＣ保持材１２が保持しているＨＣを放出するようになる温度を「ＨＣ放出温度」という。なお、ＨＣ保持材１２は、排気ガス中の水分をも保持することができる。また、ＨＣ保持材として、ゼオライトにアルミナを混合したものと用いてもよい。この場合、ＨＣ保持材の吸水性とＨＣ吸着性とが向上する。   Further, an HC holding material 12 for holding HC (hydrocarbon) is disposed in the exhaust pipe 9. The HC holding material 12 is made of, for example, zeolite, holds HC by adsorption or the like when the temperature is lower than a certain temperature, and releases the held HC when the temperature exceeds a certain temperature. Hereinafter, the temperature at which the HC held by the HC holding material 12 is released is referred to as “HC release temperature”. The HC holding material 12 can also hold moisture in the exhaust gas. Further, as the HC holding material, a zeolite mixed with alumina may be used. In this case, the water absorption and HC adsorption of the HC holding material are improved.

また、ＨＣ保持材１２下流の排気管９内には、三元触媒１３が配置されている。三元触媒１３は、図２に示されているように、その温度が或る温度以上となり且つそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍（図２の範囲Ｘ）にあるときにＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に高い浄化率でもって浄化する。こうしたことから、以下の説明では、三元触媒１３がＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に高い浄化率でもって浄化するようになる温度を「活性温度」という。また、三元触媒１３は、その温度が活性温度よりも非常に低い温度にあるときにはＣＯを保持するだけであるが、その温度が活性温度よりも低いときであっても或る温度以上になるとＣＯを酸化、特に、燃焼することができるようになる。こうしたことから、以下の説明では、三元触媒１３がＣＯを燃焼することができるようになる温度を「ＣＯ燃焼温度」という。   A three-way catalyst 13 is disposed in the exhaust pipe 9 downstream of the HC holding material 12. As shown in FIG. 2, the three-way catalyst 13 has a temperature equal to or higher than a certain temperature, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (range X in FIG. 2). CO, NOx and HC are simultaneously purified with a high purification rate. For this reason, in the following description, the temperature at which the three-way catalyst 13 purifies CO, NOx, and HC simultaneously with a high purification rate is referred to as “activation temperature”. The three-way catalyst 13 only holds CO when the temperature is much lower than the activation temperature. However, when the temperature is lower than the activation temperature, the three-way catalyst 13 becomes higher than a certain temperature. CO can be oxidized, in particular burned. Therefore, in the following description, the temperature at which the three-way catalyst 13 can combust CO is referred to as “CO combustion temperature”.

また、三元触媒１３の上流であってＨＣ保持材１２の下流の排気管９には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１４が取り付けられている。さらに、三元触媒１３の下流の排気管９にも、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１５が取り付けられている。本実施形態では、三元触媒１３上流の排気管９に取り付けられている空燃比センサ１４として、図３に示されているように、排気ガスの空燃比に比例した電流値を発生するいわゆるリニア空燃比センサが採用されており、三元触媒１３下流の排気管９に取り付けられている空燃比センサ１５として、図４に示されているように、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに略１．０Ｖの電圧値を発生すると共に排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに略０Ｖの電圧値を発生し、排気ガスの空燃比がリッチからリーンに切り替わるときに略０．５Ｖの電圧値を発生するいわゆるＯ_２センサが採用されている。 An air-fuel ratio sensor 14 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is attached to the exhaust pipe 9 upstream of the three-way catalyst 13 and downstream of the HC holding material 12. Further, an air-fuel ratio sensor 15 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is also attached to the exhaust pipe 9 downstream of the three-way catalyst 13. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the air-fuel ratio sensor 14 attached to the exhaust pipe 9 upstream of the three-way catalyst 13 generates a current value proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas. As shown in FIG. 4, the air-fuel ratio of the exhaust gas is higher than the stoichiometric air-fuel ratio, as shown in FIG. A voltage value of approximately 1.0 V is generated when the exhaust gas is rich, and a voltage value of approximately 0 V is generated when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from rich to lean. A so-called O ₂ sensor that generates a voltage value of approximately 0.5 V when switching to is used.

なお、図１において、１６は、電子制御装置であり、温度センサ１０、エアフローメータ１１、および、空燃比センサ１４，１５からの出力を受信し、これら受信した出力に基づいて所定の機器、例えば、燃料噴射弁３、スロットル弁７、点火栓１７の作動を制御するものである。   In FIG. 1, reference numeral 16 denotes an electronic control unit that receives outputs from the temperature sensor 10, the air flow meter 11, and the air-fuel ratio sensors 14 and 15, and based on these received outputs, a predetermined device, for example, The operation of the fuel injection valve 3, the throttle valve 7 and the spark plug 17 is controlled.

ところで、上述したように、三元触媒１３は、その温度が活性温度よりも高くなるとＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に高い浄化率でもって浄化する。したがって、三元触媒１３の浄化率をできるだけ高く維持するという観点では、例えば、内燃機関が始動された直後のように三元触媒１３の温度が活性温度よりも低いときには、三元触媒１３の温度をより早く活性温度以上にすることが好ましい。そこで、第１実施形態では、内燃機関の始動時に以下の触媒暖機制御を実行する。   By the way, as described above, the three-way catalyst 13 simultaneously purifies CO, NOx, and HC with a high purification rate when the temperature becomes higher than the activation temperature. Therefore, from the viewpoint of maintaining the purification rate of the three-way catalyst 13 as high as possible, for example, when the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the activation temperature just after the internal combustion engine is started, the temperature of the three-way catalyst 13 is increased. It is preferable to make the temperature higher than the activation temperature earlier. Therefore, in the first embodiment, the following catalyst warm-up control is executed when the internal combustion engine is started.

すなわち、内燃機関の始動時、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間は、燃焼室２内に形成する混合気（以下単に「混合気」という）の空燃比がリッチ空燃比になるようにスロットル弁７の開度（すなわち、燃焼室２に吸入される空気の量であり、以下これを「スロットル開度」という）および燃料噴射量（すなわち、燃料噴射弁３から噴射される燃料の量）を制御する。このように混合気の空燃比をリッチ空燃比に制御すれば、燃焼室２からは、ＮＯｘを全く或いは殆ど含んでおらずに主にＣＯとＨＣとを含んだ排気ガスが排出される。この排気ガスは、ＨＣ保持材１２を通過してから三元触媒１３に流入するのであるが、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間は、ＨＣ保持材１２の温度がＨＣ放出温度よりも低いので、排気ガス中のＨＣは、ＨＣ保持材１２に保持される。したがって、三元触媒１３に流入する排気ガス中には、ＨＣもＮＯｘも含まれておらず、主に、ＣＯのみが含まれていることになる。そして、三元触媒１３は、その温度がＣＯ燃焼温度よりも低いので、排気ガス中のＣＯを保持することになる。これにより、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達するまで、三元触媒１３には、ＣＯが次々に保持されることになる。   That is, when the internal combustion engine is started, while the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 2 (hereinafter simply referred to as “air-fuel mixture”) becomes the rich air-fuel ratio. Thus, the opening of the throttle valve 7 (that is, the amount of air taken into the combustion chamber 2, hereinafter referred to as “throttle opening”) and the fuel injection amount (that is, injected from the fuel injection valve 3). Control the amount of fuel). If the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be a rich air-fuel ratio in this way, the exhaust gas mainly containing CO and HC is discharged from the combustion chamber 2 without containing NOx or little. This exhaust gas passes through the HC holding material 12 and then flows into the three-way catalyst 13. While the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, the temperature of the HC holding material 12 is HC released. Since it is lower than the temperature, HC in the exhaust gas is held by the HC holding material 12. Therefore, the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 contains neither HC nor NOx, but mainly contains only CO. And since the temperature of the three way catalyst 13 is lower than CO combustion temperature, CO in exhaust gas is hold | maintained. As a result, until the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the three-way catalyst 13 holds CO one after another.

一方、三元触媒１３は、排気ガスの熱によって加熱されるので、三元触媒１３の温度は、徐々に上昇する。そして、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、本実施形態では、混合気の空燃比がリーン空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御する。このように混合気の空燃比をリーン空燃比に制御すれば、燃焼室２からは、酸素を多く含んだ排気ガスが排出される。したがって、このとき、三元触媒１３には、酸素を多く含んだ排気ガスが流入することになる。そして、このとき、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達しているので、三元触媒１３に保持されているＣＯは、排気ガス中の酸素と反応して燃焼し、三元触媒１３は、その燃焼熱によって加熱される。こうして、三元触媒１３の温度が早期に活性温度に到達することになる。また、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達するまでに三元触媒１３全体にＣＯが保持されることになるから、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度になったとき、ＣＯの燃焼が三元触媒１３全体で生じることから、三元触媒１３の温度は、三元触媒１３全体に亘って均一に活性温度にまで上昇せしめられる。   On the other hand, since the three-way catalyst 13 is heated by the heat of the exhaust gas, the temperature of the three-way catalyst 13 gradually increases. In this embodiment, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a lean air-fuel ratio. If the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be a lean air-fuel ratio in this way, exhaust gas containing a large amount of oxygen is discharged from the combustion chamber 2. Therefore, at this time, exhaust gas containing a large amount of oxygen flows into the three-way catalyst 13. At this time, since the temperature of the three-way catalyst 13 has reached the CO combustion temperature, the CO held in the three-way catalyst 13 reacts with the oxygen in the exhaust gas and burns. It is heated by the combustion heat. Thus, the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the activation temperature early. Also, since the CO is held in the entire three-way catalyst 13 until the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the combustion of CO Therefore, the temperature of the three-way catalyst 13 is uniformly raised to the activation temperature over the whole of the three-way catalyst 13.

なお、三元触媒１３は、その温度が活性温度よりも低いときにはＨＣを保持することもできる。ここで、本願の発明者の研究により、三元触媒１３にＨＣが保持されているときよりもＨＣが保持されていないときのほうが、三元触媒１３のＣＯ燃焼温度が低いことが判明している。すなわち、本実施形態の触媒暖機制御によれば、排気ガスが三元触媒１３に流入するときには該排気ガスからＨＣがＨＣ保持材１２によって除去されている。このため、三元触媒１３のＣＯ燃焼温度がより低い温度となることから、三元触媒１３の温度は早期にＣＯ燃焼温度に到達することになり、その結果、早期に活性温度に到達することになる。この点からも、本実施形態によれば、内燃機関の始動時に三元触媒１３の温度を早期に活性温度に到達させることができると言える。   The three-way catalyst 13 can also hold HC when the temperature is lower than the activation temperature. Here, the research of the inventors of the present application has revealed that the CO combustion temperature of the three-way catalyst 13 is lower when HC is not held than when the three-way catalyst 13 is holding HC. Yes. That is, according to the catalyst warm-up control of the present embodiment, HC is removed from the exhaust gas by the HC holding material 12 when the exhaust gas flows into the three-way catalyst 13. For this reason, since the CO combustion temperature of the three-way catalyst 13 becomes a lower temperature, the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature early, and as a result, reaches the activation temperature early. become. Also from this point, according to the present embodiment, it can be said that the temperature of the three-way catalyst 13 can reach the activation temperature early when the internal combustion engine is started.

また、三元触媒１３の温度が活性温度に到達したときに、ＨＣ保持材１２の温度がＨＣ放出温度に達してＨＣ保持材１２からＨＣが放出されたとしても、三元触媒１３の温度が活性温度に到達しているので、ＨＣ保持材１２から放出されたＨＣは、三元触媒１３にて十分に浄化される。   Further, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the activation temperature, even if the temperature of the HC holding material 12 reaches the HC release temperature and HC is released from the HC holding material 12, the temperature of the three-way catalyst 13 is Since the activation temperature has been reached, the HC released from the HC holding material 12 is sufficiently purified by the three-way catalyst 13.

また、ＨＣ保持材１２によって排気ガスからＨＣが保持されて除去されることから、ＨＣ保持材１２下流に配置されている空燃比センサ１４，１５にＨＣが付着することによる空燃比センサの出力ずれや応答遅れが防止される。また、上述したように、ＨＣ保持材１２は、排気ガス中の水分をも保持することから、本実施形態によれば、ＨＣ保持材１２下流に配置されている空燃比センサ１４，１５に水分が付着することによる空燃比センサの割れが防止される。   Further, since HC is held and removed from the exhaust gas by the HC holding material 12, the output deviation of the air-fuel ratio sensor due to HC adhering to the air-fuel ratio sensors 14 and 15 disposed downstream of the HC holding material 12. And response delays are prevented. Further, as described above, since the HC holding material 12 also holds moisture in the exhaust gas, according to the present embodiment, moisture is added to the air-fuel ratio sensors 14 and 15 disposed downstream of the HC holding material 12. The cracking of the air-fuel ratio sensor due to adhering is prevented.

また、ＨＣ保持材１２は、その温度が低いほどＨＣを多く保持することができることから、ＨＣ保持材１２の温度が低いときには、燃焼室２から排出される排気ガス中のＨＣ量が多くても、ＨＣ保持材１２は、これらＨＣを排気ガスから十分に除去することができる。そこで、上述した実施形態において、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低いほど（すなわち、ＨＣ保持材１２の温度が低いほど）、混合気の空燃比のリッチ度合を大きくするようにしてもよい。これによれば、混合気の空燃比のリッチ度合を大きくした分、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度が低くなるので、三元触媒１３は、排気ガス中のＣＯをより多く保持することになる。もちろん、このとき、混合気の空燃比のリッチ度合を大きくした分、燃焼室２から排出される排気ガス中のＨＣ量が多くなるが、ＨＣ保持材１２の温度が低いので、これらＨＣは、ＨＣ保持材１２によって排気ガスから十分に除去される。   Further, since the HC holding material 12 can hold more HC as its temperature is lower, when the temperature of the HC holding material 12 is low, even if the amount of HC in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is large. The HC holding material 12 can sufficiently remove these HC from the exhaust gas. Therefore, in the above-described embodiment, while the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature (that is, the temperature of the HC holding material 12 is lower). Alternatively, the richness of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture may be increased. According to this, since the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is reduced by the amount of richness of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, the three-way catalyst 13 increases the amount of CO in the exhaust gas. Will hold. Of course, at this time, the amount of HC in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is increased by the amount of richness of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, but since the temperature of the HC holding material 12 is low, these HC are The HC holding material 12 is sufficiently removed from the exhaust gas.

図５は、上述した第１実施形態の触媒暖機制御を実行するルーチンの一例を示している。図５のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされている（Ｆｃｏｍ＝１）か否かが判別される。ここで、触媒暖機完了フラグとは、三元触媒１３の暖機が完了している（すなわち、三元触媒１３の温度が活性温度に達している）ときにセットされ、三元触媒１３の暖機が完了していないときにリセットされるフラグである。ステップ１０において、Ｆｃｏｍ＝１であると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ステップ１０において、Ｆｃｏｍ＝１ではない、すなわち、Ｆｃｏｍ＝０であると判別されたときには、ステップ１１に進んで、図６のルーチンに従って三元触媒１３の温度（以下「触媒温度」ともいう）Ｔｃａｔが算出される。   FIG. 5 shows an example of a routine for executing the catalyst warm-up control of the first embodiment described above. In the routine of FIG. 5, first, at step 10, it is judged if the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom = 1). Here, the catalyst warm-up completion flag is set when the three-way catalyst 13 has been warmed up (that is, when the temperature of the three-way catalyst 13 has reached the activation temperature). This flag is reset when the warm-up is not completed. If it is determined in step 10 that Fcom = 1, the routine is terminated as it is. On the other hand, when it is determined in step 10 that Fcom = 1 is not satisfied, that is, Fcom = 0, the routine proceeds to step 11 where the temperature of the three-way catalyst 13 (hereinafter also referred to as “catalyst temperature”) is determined according to the routine of FIG. ) Tcat is calculated.

次いで、ステップ１２において、触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔａｃｔよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔであると判別されたときには、ステップ１５に進んで、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍをセットし（Ｆｃｏｍ←１）、次いで、ステップ１６において、通常の空燃比制御が実行される。ここで、通常の空燃比制御とは、三元触媒１３を暖機するための空燃比制御以外の空燃比制御を意味する。   Next, at step 12, it is judged if the catalyst temperature Tcat is higher than the activation temperature Tact (Tcat> Tact). Here, when it is determined that Tcat> Tact, the routine proceeds to step 15 where the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom ← 1), and then at step 16, normal air-fuel ratio control is executed. . Here, the normal air-fuel ratio control means air-fuel ratio control other than the air-fuel ratio control for warming up the three-way catalyst 13.

一方、ステップ１２において、Ｔｃａｔ≦Ｔａｃｔであると判別されたときには、ステップ１３に進んで、触媒温度ＴｃａｔがＣＯ燃焼温度Ｔｃｏよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ≦Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ１４に進んで、混合気の空燃比がリッチ空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。一方、Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ１７に進んで、混合気の空燃比がリーン空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。   On the other hand, when it is determined at step 12 that Tcat ≦ Tact, the routine proceeds to step 13, where it is determined whether or not the catalyst temperature Tcat is higher than the CO combustion temperature Tco (Tcat> Tco). If it is determined that Tcat ≦ Tco, the routine proceeds to step 14 where the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. On the other hand, when it is determined that Tcat> Tco, the routine proceeds to step 17, where the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio.

図６に示した三元触媒１３の温度を算出するルーチンについて説明する。図６のルーチンでは、始めに、ステップ２０において、内燃機関の始動直後に温度センサ１０によって検出された空気の温度Ｔｓｔを読み込む。次いで、ステップ２１において、内燃機関の始動後から現在までに燃焼室２内に吸入された空気のトータルの量ΣＧＡを算出する。次いで、ステップ２２において、ステップ２０で読み込まれた空気の温度Ｔｓｔとステップ２１で算出された空気のトータルの量ΣＧＡとに基づいて図７に示したテーブルから三元触媒１３に流入する排気ガスの温度Ｔｇａｓを算出する。最後に、ステップ２３において、ステップ２２で算出された排気ガスの温度Ｔｇａｓに基づいて三元触媒１３の温度Ｔｃａｔが算出される。   A routine for calculating the temperature of the three-way catalyst 13 shown in FIG. 6 will be described. In the routine of FIG. 6, first, in step 20, the temperature Tst of the air detected by the temperature sensor 10 immediately after the start of the internal combustion engine is read. Next, at step 21, a total amount ΣGA of air taken into the combustion chamber 2 from the start of the internal combustion engine to the present is calculated. Next, at step 22, the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 from the table shown in FIG. 7 based on the air temperature Tst read at step 20 and the total air amount ΣGA calculated at step 21. The temperature Tgas is calculated. Finally, in step 23, the temperature Tcat of the three-way catalyst 13 is calculated based on the exhaust gas temperature Tgas calculated in step 22.

次に、本発明の第２実施形態の排気浄化装置について説明する。第２実施形態の排気浄化装置の構成は、第１実施形態のものと同じである。したがって、以下、第２実施形態の排気浄化装置の説明は省略し、第２実施形態の触媒暖機制御について説明する。上述した第１実施形態の触媒暖機制御では、内燃機関の始動時、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、混合気の空燃比がリーン空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御するようにしている。しかしながら、第２実施形態の触媒暖機制御では、内燃機関の始動時、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間は、混合気の空燃比がリッチ空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御する。そして、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、混合気の空燃比がリーン空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御し、その後、混合気の空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比とを交互に繰り返すようにスロットル開度および燃料噴射量を制御する。   Next, an exhaust emission control device according to a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the exhaust emission control device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, hereinafter, the description of the exhaust purification device of the second embodiment will be omitted, and the catalyst warm-up control of the second embodiment will be described. In the catalyst warm-up control according to the first embodiment described above, when the internal combustion engine is started, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the throttle opening is set so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a lean air-fuel ratio. The fuel injection amount is controlled. However, in the catalyst warm-up control of the second embodiment, when the internal combustion engine is started, while the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, the throttle is opened so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. And control the fuel injection amount. When the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a lean air-fuel ratio, and then the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes rich. The throttle opening and the fuel injection amount are controlled so as to alternately repeat the air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio.

これによれば、第１実施形態の触媒暖機制御によるよりも早期に三元触媒１３の温度を活性温度に到達させることができる。すなわち、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に到達した後、混合気の空燃比がリーン空燃比に制御されたままであると、当然のことながら、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比もリーン空燃比になったままとなる。そして、この場合、白金のような三元触媒１３の触媒金属が酸素によって覆われていわゆる酸素被毒を起こし、触媒金属の触媒作用が低下してしまうことがある。すなわち、三元触媒１３に保持されているＣＯの燃焼が良好に行われない可能性がある。ここで、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比とリッチ空燃比とを交互に繰り返せば、酸素濃度の低いリッチ空燃比の排気ガスが三元触媒１３に流入するので、触媒金属の酸素被毒が解消され、次に、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比となったときには、ＣＯの燃焼が良好に行われることになる。こうした理由から、第２実施形態の触媒暖機制御によれば、第１実施形態の触媒暖機制御によるよりも、早期に、三元触媒１３の温度を活性温度に到達させることができるのである。   According to this, the temperature of the three-way catalyst 13 can be made to reach the activation temperature earlier than by the catalyst warm-up control of the first embodiment. That is, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture remains controlled to the lean air-fuel ratio, it is natural that the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 is emptied. The fuel ratio also remains lean. In this case, the catalyst metal of the three-way catalyst 13 such as platinum may be covered with oxygen, causing so-called oxygen poisoning, and the catalytic action of the catalyst metal may be reduced. That is, there is a possibility that the combustion of CO held in the three-way catalyst 13 is not performed well. Here, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 alternately repeats the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio, the rich air-fuel ratio exhaust gas having a low oxygen concentration flows into the three-way catalyst 13. When the oxygen poisoning of the catalytic metal is eliminated and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 becomes the lean air-fuel ratio, CO combustion is performed well. For these reasons, according to the catalyst warm-up control of the second embodiment, the temperature of the three-way catalyst 13 can reach the activation temperature earlier than the catalyst warm-up control of the first embodiment. .

図８および図９は、上述した第２実施形態の触媒暖機制御を実行するルーチンの一例を示している。図８および図９のルーチンでは、始めに、ステップ３０において、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされている（Ｆｃｏｍ＝１）か否かが判別される。ここで、触媒暖機完了フラグとは、図５のルーチンで用いられている触媒暖機完了フラグと同じものである。ステップ３０において、Ｆｃｏｍ＝１であると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ステップ３０において、Ｆｃｏｍ＝０であると判別されたときには、ステップ３１に進んで、センサ活性フラグＦｓｅｎがセットされている（Ｆｓｅｎ＝１）か否かが判別される。ここで、センサ活性フラグとは、空燃比センサ１４，１５が空燃比に正確に対応する出力を出力することができる温度（以下「センサ活性温度」という）に該空燃比センサの温度が達しているときにセットされ、達していないときにリセットされるフラグである。   8 and 9 show an example of a routine for executing the catalyst warm-up control of the second embodiment described above. In the routines shown in FIGS. 8 and 9, first, at step 30, it is judged if the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom = 1). Here, the catalyst warm-up completion flag is the same as the catalyst warm-up completion flag used in the routine of FIG. If it is determined in step 30 that Fcom = 1, the routine is terminated as it is. On the other hand, when it is determined at step 30 that Fcom = 0, the routine proceeds to step 31, where it is determined whether or not the sensor activation flag Fsen is set (Fsen = 1). Here, the sensor activation flag means that the temperature of the air-fuel ratio sensor reaches a temperature at which the air-fuel ratio sensors 14 and 15 can output an output accurately corresponding to the air-fuel ratio (hereinafter referred to as “sensor activation temperature”). It is a flag that is set when the flag is set and reset when the flag is not reached.

ステップ３１において、Ｆｓｅｎ＝１であると判別されたときには、ステップ３２に進む。一方、ステップ３１において、Ｆｓｅｎ＝１ではない、すなわち、Ｆｓｅｎ＝０であると判別されたときには、ステップ４２に進む。内燃機関の始動後に図８および図９のルーチンが始めて実行されたときには、空燃比センサ１４，１５の温度はセンサ活性温度に到達していないことが多いので、多くの場合、ステップ４２に進む。   If it is determined in step 31 that Fsen = 1, the process proceeds to step 32. On the other hand, if it is determined in step 31 that Fsen = 1 is not satisfied, that is, Fsen = 0, the process proceeds to step 42. When the routines of FIG. 8 and FIG. 9 are executed for the first time after the internal combustion engine is started, the air-fuel ratio sensors 14 and 15 often do not reach the sensor activation temperature.

そして、ステップ４２では、図６のルーチンに従って三元触媒１３の温度（触媒温度）Ｔｃａｔが算出される。次いで、ステップ４３では、ステップ４２で算出された触媒温度ＴｃａｔがＣＯ燃焼温度Ｔｃｏよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ≦Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ４５に進んで、混合気の空燃比がリッチ空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。一方、Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ４４に進んで、混合気の空燃比がリーン空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。   In step 42, the temperature (catalyst temperature) Tcat of the three-way catalyst 13 is calculated according to the routine of FIG. Next, at step 43, it is judged if the catalyst temperature Tcat calculated at step 42 is higher than the CO combustion temperature Tco (Tcat> Tco). If it is determined that Tcat ≦ Tco, the routine proceeds to step 45 where the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. On the other hand, when it is determined that Tcat> Tco, the routine proceeds to step 44, where the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio.

一方、ステップ３２では、リッチ空燃比フラグＦｒｉｃｈがセットされている（Ｆｒｉｃｈ＝１）か否かが判別される。ここで、リッチ空燃比フラグとは、後述するステップ３３において排気ガスの空燃比Ａ／Ｆがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒｉｃｈである（Ａ／Ｆ＝Ａ／Ｆｒｉｃｈ）と判別されたときにセットされ、後述するステップ３９において暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされたときにリセットされるフラグである。ステップ３２において、Ｆｒｉｃｈ＝１ではない、すなわち、Ｆｒｉｃｈ＝０であると判別されたときには、ステップ３３に進んで、三元触媒１３下流の空燃比センサ１５によって検出されている排気ガスの空燃比（すなわち、混合気の空燃比）Ａ／Ｆが理論空燃比Ａ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）、すなわち、リッチ空燃比であるか否かが判別される。ステップ３３において、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ステップ３４に進む。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ステップ４１に進む。   On the other hand, at step 32, it is judged if the rich air-fuel ratio flag Frich is set (Frich = 1). Here, the rich air-fuel ratio flag is set when it is determined in step 33 described later that the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is the rich air-fuel ratio A / Frich (A / F = A / Frich). This is a flag that is reset when the warm-up completion flag Fcom is set in step 39 described later. If it is determined in step 32 that Frich = 1 is not satisfied, that is, Frich = 0, the routine proceeds to step 33 where the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensor 15 downstream of the three-way catalyst 13 ( That is, it is determined whether or not the air-fuel ratio (A / F of the air-fuel mixture) is smaller than the theoretical air-fuel ratio A / Fst (A / F <A / Fst), that is, the rich air-fuel ratio. If it is determined in step 33 that A / F <A / Fst, the process proceeds to step 34. On the other hand, when it is determined that A / F ≧ A / Fst, the process proceeds to step 41.

ステップ４１では、混合気の空燃比がリッチ空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。一方、ステップ３４では、リッチ空燃比フラグＦｒｉｃｈがセットされ（Ｆｒｉｃｈ←１）、次いで、ステップ３５に進む。   In step 41, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. On the other hand, at step 34, the rich air-fuel ratio flag Frich is set (Frich ← 1), and then the routine proceeds to step 35.

ステップ３５では、混合気の空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比とを交互に繰り返すようにスロットル開度および燃料噴射量を制御するときに、混合気の空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比とで繰り返す時間周期Ｔが算出される。具体的には、前回、ステップ３５が実行されたときに算出された時間周期Ｔに一定の時間ΔＴを加算することによって今回の時間周期Ｔが算出され、ステップ３６に進む。   In step 35, when the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture alternately repeats the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio. The time period T that repeats is calculated. Specifically, the current time period T is calculated by adding a certain time ΔT to the time period T calculated when step 35 was executed last time, and the process proceeds to step 36.

ステップ３６では、前回のステップ３５の実行時に算出された時間周期Ｔが経過したときに混合気の空燃比がリーン空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御し（ルーチンがステップ３６に進んだときには、混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御されている）、次いで、今回のステップ３５の実行時に算出された時間周期Ｔが経過したときに混合気の空燃比がリッチ空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御し、ステップ３７に進む。すなわち、ステップ３５で算出される時間周期Ｔは、ルーチンが実行される毎に一定時間ΔＴずつ長くなるので、ステップ３６でリーン空燃比とリッチ空燃比とが繰り返される時間周期は、ルーチンが実行される毎に一定時間ΔＴずつ長くなる。   In step 36, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio when the time period T calculated in the previous execution of step 35 has elapsed (the routine is step 36). The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the rich air-fuel ratio), and then the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the rich air-fuel ratio when the time period T calculated at the time of execution of step 35 has elapsed. The throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that That is, the time period T calculated in step 35 is increased by a certain time ΔT each time the routine is executed. Therefore, in the time period in which the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio are repeated in step 36, the routine is executed. Each time, it becomes longer by a certain time ΔT.

ステップ３７では、図６のルーチンに従って三元触媒１３の温度（触媒温度）Ｔｃａｔが算出される。次いで、ステップ３８において、ステップ３７で算出された触媒温度Ｔが活性温度Ｔａｃｔよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔであると判別されたとき（すなわち、三元触媒１３の温度が活性温度に達しているとき）には、ステップ３９に進んで、暖気完了フラグＦｃｏｍがセットされ（Ｆｃｏｍ←１）、次いで、ステップ４０に進んで、リッチ空燃比フラグＦｒｉｃｈがセットされる（Ｆｒｉｃｈ←１）。一方、ステップ３８において、Ｔｃａｔ≦Ｔａｃｔであると判別されたとき（すなわち、三元触媒１３の温度が活性温度に達していないとき）には、ルーチンは、そのまま終了する。   In step 37, the temperature (catalyst temperature) Tcat of the three-way catalyst 13 is calculated according to the routine of FIG. Next, at step 38, it is judged if the catalyst temperature T calculated at step 37 is higher than the activation temperature Tact (Tcat> Tact). Here, when it is determined that Tcat> Tact (that is, when the temperature of the three-way catalyst 13 has reached the activation temperature), the routine proceeds to step 39, where the warm-up completion flag Fcom is set (Fcom ← 1) Next, the routine proceeds to step 40 where the rich air-fuel ratio flag Frich is set (Frich ← 1). On the other hand, when it is determined in step 38 that Tcat ≦ Tact (that is, when the temperature of the three-way catalyst 13 has not reached the activation temperature), the routine ends as it is.

図１０は、空燃比センサが活性しているか否かを判定するルーチンの一例を示している。図１０のルーチンでは、ステップ５０において、内燃機関の始動時か否かが判別される。ここで、内燃機関の始動時ではないと判別されたときには、ルーチンは、そのまま終了する。一方、内燃機関の始動時であると判別されたときには、ステップ５１に進んで、空燃比センサ１４，１５を加熱するヒータが作動される。   FIG. 10 shows an example of a routine for determining whether or not the air-fuel ratio sensor is active. In the routine of FIG. 10, it is determined in step 50 whether or not the internal combustion engine is being started. Here, when it is determined that the internal combustion engine is not started, the routine ends as it is. On the other hand, when it is determined that the internal combustion engine is being started, the routine proceeds to step 51 where the heaters for heating the air-fuel ratio sensors 14 and 15 are operated.

次いで、ステップ５２において、三元触媒１３上流の空燃比センサ１４で検出される排気ガスの空燃比Ａ／Ｆｕが理論空燃比Ａ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆｕ＜Ａ／Ｆｓｔ）、すなわち、リッチ空燃比であるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆｕ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンは、そのまま終了する。一方、Ａ／Ｆｕ＞Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ステップ５３に進んで、三元触媒１３下流の空燃比センサ１５で検出される排気ガスの空燃比Ａ／Ｆｄが理論空燃比Ａ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆｄ＜Ａ／Ｆｓｔ）、すなわち、リッチ空燃比であるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆｄ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンは、そのまま終了する。一方、Ａ／Ｆｄ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ステップ５４に進む。   Next, at step 52, the air-fuel ratio A / Fu of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensor 14 upstream of the three-way catalyst 13 is smaller than the theoretical air-fuel ratio A / Fst (A / Fu <A / Fst), that is, It is determined whether the air-fuel ratio is rich. Here, when it is determined that A / Fu ≧ A / Fst, the routine ends as it is. On the other hand, when it is determined that A / Fu> A / Fst, the routine proceeds to step 53 where the air-fuel ratio A / Fd of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensor 15 downstream of the three-way catalyst 13 is the stoichiometric air-fuel ratio A. It is determined whether or not it is smaller than / Fst (A / Fd <A / Fst), that is, the rich air-fuel ratio. Here, when it is determined that A / Fd ≧ A / Fst, the routine ends as it is. On the other hand, when it is determined that A / Fd <A / Fst, the process proceeds to step 54.

ステップ５４では、センサ活性フラグＦｓｅｎがセットされ（Ｆｓｅｎ←１）、次いで、ステップ５５において、空燃比センサ１４，１５を加熱するヒータが停止される。このように、図１０のルーチンによれば、三元触媒１３上流の空燃比センサ１４で検出される排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であって且つ三元触媒１３下流の空燃比センサ１５で検出される排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに、両空燃比センサ１４，１５が活性化されていると判定される。すなわち、空燃比センサ１４，１５は、その温度が十分に高くなっておらず活性化されていないときには排気ガスの空燃比に対応した出力を正確に出力することができず、したがって、本実施形態によれば、内燃機関の始動時は、混合気の空燃比がリッチ空燃比とされており、排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とされているにも係わらず、リーン空燃比に対応する出力を出力することもある。一方、空燃比センサ１４，１５は、その温度が十分に高くなって活性化されると、排気ガスの空燃比に対応した出力を正確に出力することができるようになり、したがって、このとき、内燃機関の始動時においてリッチ空燃比に対応する出力を出力する。こうした理由から、図１０のルーチンでは、両空燃比センサ１４，１５で検出される排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに、両空燃比センサ１４，１５が活性化されていると判定するのである。   In step 54, the sensor activation flag Fsen is set (Fsen ← 1), and then in step 55, the heaters for heating the air-fuel ratio sensors 14 and 15 are stopped. As described above, according to the routine of FIG. 10, the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensor 14 upstream of the three-way catalyst 13 is a rich air-fuel ratio and the air-fuel ratio sensor 15 downstream of the three-way catalyst 13. When the air-fuel ratio of the detected exhaust gas is a rich air-fuel ratio, it is determined that both the air-fuel ratio sensors 14 and 15 are activated. That is, the air-fuel ratio sensors 14 and 15 cannot accurately output an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas when the temperature is not sufficiently high and not activated. Therefore, when the internal combustion engine is started, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the rich air-fuel ratio, and the output corresponding to the lean air-fuel ratio is set even though the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the rich air-fuel ratio. May be output. On the other hand, when the air-fuel ratio sensors 14 and 15 are activated with the temperature sufficiently high, the air-fuel ratio sensors 14 and 15 can accurately output an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas. When the internal combustion engine is started, an output corresponding to the rich air-fuel ratio is output. For this reason, in the routine shown in FIG. 10, when the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the air-fuel ratio sensors 14 and 15 is a rich air-fuel ratio, it is determined that the air-fuel ratio sensors 14 and 15 are activated. To do.

次に、本発明の第３実施形態の排気浄化装置について説明する。図１１および図１２は、第３実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１１および図１２において、１は内燃機関の本体、２は燃焼室、３は燃料噴射弁、４は吸気枝管、５は吸気管、６はエアクリーナ、７はスロットル弁、８は排気枝管、９は排気管、１０は温度センサ、１１はエアフローメータ、１２はＨＣ保持材、１３は三元触媒、１４，１５は空燃比センサ、１６は電子制御装置、１７は点火栓をそれぞれ示している。以上の構成は、第１実施形態のものと同様であるので、詳細な説明は省略し、次に、第１実施形態の構成とは異なる第３実施形態の構成について説明する。   Next, an exhaust emission control device according to a third embodiment of the present invention will be described. 11 and 12 show an internal combustion engine provided with the exhaust emission control device of the third embodiment. 11 and 12, 1 is a main body of an internal combustion engine, 2 is a combustion chamber, 3 is a fuel injection valve, 4 is an intake branch pipe, 5 is an intake pipe, 6 is an air cleaner, 7 is a throttle valve, and 8 is an exhaust branch pipe. , 9 is an exhaust pipe, 10 is a temperature sensor, 11 is an air flow meter, 12 is an HC holding material, 13 is a three-way catalyst, 14 and 15 are air-fuel ratio sensors, 16 is an electronic control device, and 17 is a spark plug. Yes. Since the above configuration is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted, and next, a configuration of the third embodiment different from the configuration of the first embodiment will be described.

第３実施形態の排気管９は、分岐領域１８において分岐して２つの排気通路９Ａ，９Ｂを構成している。そして、一方の排気通路９Ａ内にＨＣ保持材１２が配置されており、他方の排気通路９Ｂ内に三元触媒１３が配置されている。また、ＨＣ保持材１２が配置されている排気通路９Ａは、三元触媒１３が配置されている排気通路９Ｂに合流している。そして、分岐領域１８には、排気ガスの流れを切り換える切換弁１９が配置されている。ここで、図１１に示されているように、切換弁１９が排気管９から排気通路９Ｂへの排気ガスの流れを遮断する状態にされているときには、燃焼室２から排出された排気ガスは、全て、排気管９を介してＨＣ保持材１２に流入し、ＨＣ保持材１２から排出された排気ガスが排気通路９Ｂを介して三元触媒１３に流入する。すなわち、切換弁１９が図１１に示されている状態にされているときには、燃焼室２から排出された排気ガスは、全て、ＨＣ保持材１２を通過してから三元触媒１３に流入する。一方、図１２に示されているように、切換弁１９が排気管９から排気通路９Ｂへの排気ガスの流れを許容する状態にされているときには、燃焼室２から排出された排気ガスの一部は、ＨＣ保持材１２を通過してから三元触媒１３に流入するであろうが、排気ガスの大部分は、三元触媒１３に直接流入する。   The exhaust pipe 9 of the third embodiment branches in the branch region 18 and constitutes two exhaust passages 9A and 9B. The HC holding material 12 is disposed in one exhaust passage 9A, and the three-way catalyst 13 is disposed in the other exhaust passage 9B. Further, the exhaust passage 9A in which the HC holding material 12 is disposed joins the exhaust passage 9B in which the three-way catalyst 13 is disposed. A switching valve 19 for switching the flow of exhaust gas is disposed in the branch region 18. Here, as shown in FIG. 11, when the switching valve 19 is in a state of blocking the flow of the exhaust gas from the exhaust pipe 9 to the exhaust passage 9B, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is All flow into the HC holding material 12 through the exhaust pipe 9, and the exhaust gas discharged from the HC holding material 12 flows into the three-way catalyst 13 through the exhaust passage 9B. That is, when the switching valve 19 is in the state shown in FIG. 11, all the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 passes through the HC holding material 12 and then flows into the three-way catalyst 13. On the other hand, as shown in FIG. 12, when the switching valve 19 is allowed to flow the exhaust gas from the exhaust pipe 9 to the exhaust passage 9B, one of the exhaust gases discharged from the combustion chamber 2 is obtained. The part will flow into the three-way catalyst 13 after passing through the HC holding material 12, but most of the exhaust gas flows directly into the three-way catalyst 13.

なお、第３実施形態において、電子制御装置１６は、温度センサ１０、エアフローメータ１１、および、空燃比センサ１４，１５からの出力を受信し、これら受信した出力に基づいて所定の機器、例えば、燃料噴射弁３、スロットル弁７、点火栓１７、切換弁１９の作動を制御する。   In the third embodiment, the electronic control unit 16 receives outputs from the temperature sensor 10, the air flow meter 11, and the air-fuel ratio sensors 14 and 15, and based on the received outputs, a predetermined device, for example, The operation of the fuel injection valve 3, the throttle valve 7, the spark plug 17, and the switching valve 19 is controlled.

次に、第３実施形態の触媒暖機制御について説明する。第３実施形態では、内燃機関の始動時、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間は、混合気の空燃比がリッチ空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御すると共に、切換弁１９が図１１に示されている状態、すなわち、排気管９から排気通路９Ｂへの排気ガスの流れを遮断する状態となるように切換弁１９を制御する。このように、混合気の空燃比をリッチ空燃比に制御すれば、燃焼室２からは、ＮＯｘを全く或いは殆ど含んでおらずに主にＣＯとＨＣとを含んだ排気ガスが排出される。そして、切換弁１９が図１１に示されている状態に制御されているので、排気ガスは、全て、ＨＣ保持材１２が配置されているほうの排気通路９Ａに流入する。すなわち、排気ガスは、全て、ＨＣ保持材１２を通過してから三元触媒１３に流入する。ここで、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間は、ＨＣ保持材１２の温度がＨＣ放出温度よりも低いので、排気ガス中のＨＣは、ＨＣ保持材１２に保持される。したがって、三元触媒１３に流入する排気ガス中には、ＨＣもＮＯｘも含まれておらず、主に、ＣＯのみが含まれていることになる。そして、三元触媒１３は、その温度がＣＯ燃焼温度よりも低いので、排気ガス中のＣＯを保持することになる。これにより、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達するまで、三元触媒１３には、ＣＯが次々に保持されることになる。   Next, the catalyst warm-up control of the third embodiment will be described. In the third embodiment, when the internal combustion engine is started, while the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. At the same time, the switching valve 19 is controlled so that the switching valve 19 is in the state shown in FIG. 11, that is, the state in which the flow of the exhaust gas from the exhaust pipe 9 to the exhaust passage 9B is blocked. Thus, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to a rich air-fuel ratio, the combustion chamber 2 exhausts exhaust gas mainly containing CO and HC without containing NOx or little. Since the switching valve 19 is controlled to the state shown in FIG. 11, all the exhaust gas flows into the exhaust passage 9A where the HC holding material 12 is disposed. That is, all the exhaust gas flows into the three-way catalyst 13 after passing through the HC holding material 12. Here, while the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, since the temperature of the HC holding material 12 is lower than the HC release temperature, HC in the exhaust gas is held by the HC holding material 12. Therefore, the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 13 contains neither HC nor NOx, but mainly contains only CO. And since the temperature of the three way catalyst 13 is lower than CO combustion temperature, CO in exhaust gas is hold | maintained. As a result, until the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the three-way catalyst 13 holds CO one after another.

一方、三元触媒１３は、排気ガスの熱によって加熱されるので、三元触媒１３の温度は、徐々に上昇する。そして、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、第３実施形態では、混合気の空燃比がリーン空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御すると共に、切換弁１９が図１２に示されている状態、すなわち、排気管９から排気通路９Ｂへの排気ガスの流れを許容する状態となるように切換弁１９を制御する。このように、混合気の空燃比をリーン空燃比に制御すれば、燃焼室２からは、酸素を多く含んだ排気ガスが排出される。そして、切換弁１９が図１２に示されている状態に制御されているので、この酸素を多く含んだ排気ガスは、三元触媒１３に直接流入することになる。そして、このとき、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達しているので、三元触媒１３に保持されているＣＯは、排気ガス中の酸素と反応して燃焼し、三元触媒１３は、その燃焼熱によって加熱される。こうして、三元触媒１３の温度が早期に活性温度に到達することになる。また、第１実施形態と同様に、三元触媒１３の温度は、三元触媒１３全体に亘って均一に活性温度にまで上昇せしめられる。   On the other hand, since the three-way catalyst 13 is heated by the heat of the exhaust gas, the temperature of the three-way catalyst 13 gradually increases. When the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, in the third embodiment, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio, and the switching valve The switching valve 19 is controlled so that 19 is in the state shown in FIG. 12, that is, the exhaust gas flow from the exhaust pipe 9 to the exhaust passage 9B is allowed. Thus, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be a lean air-fuel ratio, exhaust gas containing a large amount of oxygen is discharged from the combustion chamber 2. Since the switching valve 19 is controlled to the state shown in FIG. 12, the exhaust gas containing a large amount of oxygen directly flows into the three-way catalyst 13. At this time, since the temperature of the three-way catalyst 13 has reached the CO combustion temperature, the CO held in the three-way catalyst 13 reacts with the oxygen in the exhaust gas and burns. It is heated by the combustion heat. Thus, the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the activation temperature early. Further, as in the first embodiment, the temperature of the three-way catalyst 13 is uniformly raised to the activation temperature over the entire three-way catalyst 13.

なお、第３実施形態によれば、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときに排気ガスを三元触媒１３に直接流入させ、ＨＣ保持材１２には殆ど流入させないことから、ＨＣ保持材１２がＨＣ放出温度に到達する前に三元触媒１３の温度を確実に活性温度に到達させることができる。このため、ＨＣ保持材１２の温度がＨＣ放出温度に到達し、ＨＣ保持材１２からＨＣが放出されたとしても、これらＨＣは、三元触媒１３によって確実に浄化される。   Note that, according to the third embodiment, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the exhaust gas flows directly into the three-way catalyst 13 and hardly flows into the HC holding material 12. The temperature of the three-way catalyst 13 can surely reach the activation temperature before the holding material 12 reaches the HC release temperature. For this reason, even if the temperature of the HC holding material 12 reaches the HC release temperature and HC is released from the HC holding material 12, the HC is reliably purified by the three-way catalyst 13.

図１３は、上述した第３実施形態の触媒暖機制御を実行するルーチンの一例を示している。図１３のルーチンでは、始めに、ステップ６０において、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされている（Ｆｃｏｍ＝１）か否かが判別される。ここで、触媒暖機完了フラグとは、図５のルーチンで用いられている触媒暖機完了フラグと同じものである。ステップ６０において、Ｆｃｏｍ＝１であると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ステップ３０において、Ｆｃｏｍ＝０であると判別されたときには、ステップ６１に進んで、切換弁１９が閉弁される。すなわち、ステップ６１では、切換弁１９が図１１に示されている状態とされる。   FIG. 13 shows an example of a routine for executing the catalyst warm-up control of the third embodiment described above. In the routine of FIG. 13, first, at step 60, it is judged if the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom = 1). Here, the catalyst warm-up completion flag is the same as the catalyst warm-up completion flag used in the routine of FIG. If it is determined in step 60 that Fcom = 1, the routine is terminated as it is. On the other hand, when it is determined at step 30 that Fcom = 0, the routine proceeds to step 61 where the switching valve 19 is closed. That is, in step 61, the switching valve 19 is brought into the state shown in FIG.

次いで、ステップ６２において、図６のルーチンに従って三元触媒１３の温度（触媒温度）Ｔｃａｔが算出される。次いで、ステップ６３では、ステップ６２で算出された触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔａｃｔよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔであると判別されたときには、ステップ６６に進んで、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされ（Ｆｃｏｍ←１）、次いで、ステップ６７において、切換弁１９が開弁される。すなわち、ステップ６７では、切換弁１９が図１２に示されている状態とされる。次いで、ステップ６８において、通常の空燃比制御が実行される。ここで、通常の空燃比制御とは、三元触媒１３を暖機するための空燃比制御以外の空燃比制御を意味する。   Next, at step 62, the temperature (catalyst temperature) Tcat of the three-way catalyst 13 is calculated according to the routine of FIG. Next, at step 63, it is judged if the catalyst temperature Tcat calculated at step 62 is higher than the activation temperature Tact (Tcat> Tact). When it is determined that Tcat> Tact, the routine proceeds to step 66, where the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom ← 1), and then at step 67, the switching valve 19 is opened. That is, at step 67, the switching valve 19 is in the state shown in FIG. Next, in step 68, normal air-fuel ratio control is executed. Here, the normal air-fuel ratio control means air-fuel ratio control other than the air-fuel ratio control for warming up the three-way catalyst 13.

一方、ステップ６３において、Ｔｃａｔ≦Ｔａｃｔであると判別されたときには、ステップ６４に進んで、触媒温度ＴｃａｔがＣＯ燃焼温度Ｔｃｏよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏ）か否かが判別される。ここで、Ｔａｃｔ≦Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ６５に進んで、混合気の空燃比がリッチ空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。なお、このとき、切換弁１９は、図１１に示された状態となっている。一方、ステップ６３において、Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ６９に進んで、切換弁１９が開弁される。すなわち、ステップ６９では、切換弁１９が図１２に示されている状態とされる。次いで、ステップ７０において、混合気の空燃比がリーン空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。   On the other hand, when it is determined at step 63 that Tcat ≦ Tact, the routine proceeds to step 64 where it is determined whether or not the catalyst temperature Tcat is higher than the CO combustion temperature Tco (Tcat> Tco). If it is determined that Tact ≦ Tco, the routine proceeds to step 65 where the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. At this time, the switching valve 19 is in the state shown in FIG. On the other hand, when it is determined at step 63 that Tcat> Tco, the routine proceeds to step 69 where the switching valve 19 is opened. That is, at step 69, the switching valve 19 is in the state shown in FIG. Next, at step 70, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio.

次に、本発明の第４実施形態の排気浄化装置について説明する。図１４〜図１６は、第４実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１４〜図１６において、１は内燃機関の本体、２は燃焼室、３は燃料噴射弁、４は吸気枝管、５は吸気管、６はエアクリーナ、７はスロットル弁、８は排気枝管、９は排気管、９Ａ、９Ｂは排気管９から分岐した排気通路、１０は温度センサ、１１はエアフローメータ、１２はＨＣ保持材、１３は三元触媒、１４，１５は空燃比センサ、１６は電子制御装置、１７は点火栓、１８は分岐領域、１９は切換弁をそれぞれ示している。以上の構成は、第３実施形態のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。また、図１５において、２０は機関本体１のシリンダヘッド、２１は機関本体１のシリンダブロック、２２は燃焼室２を形成するピストン、２３は吸気ポート、２４は吸気弁、２５は排気ポート、２６は排気弁をそれぞれ示している。これら構成は、第１実施形態〜第３実施形態のものと同様である。次に、第３実施形態の構成とは異なる第４実施形態の構成について説明する。   Next, an exhaust emission control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIGS. 14-16 has shown the internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 4th Embodiment. 14 to 16, reference numeral 1 denotes a main body of an internal combustion engine, 2 denotes a combustion chamber, 3 denotes a fuel injection valve, 4 denotes an intake branch pipe, 5 denotes an intake pipe, 6 denotes an air cleaner, 7 denotes a throttle valve, and 8 denotes an exhaust branch pipe. , 9 are exhaust pipes, 9A and 9B are exhaust passages branched from the exhaust pipe 9, 10 is a temperature sensor, 11 is an air flow meter, 12 is an HC holding material, 13 is a three-way catalyst, 14 and 15 are air-fuel ratio sensors, 16 Is an electronic control device, 17 is a spark plug, 18 is a branch region, and 19 is a switching valve. Since the above configuration is the same as that of the third embodiment, detailed description thereof is omitted. In FIG. 15, 20 is a cylinder head of the engine body 1, 21 is a cylinder block of the engine body 1, 22 is a piston forming the combustion chamber 2, 23 is an intake port, 24 is an intake valve, 25 is an exhaust port, 26 Indicates exhaust valves. These configurations are the same as those in the first to third embodiments. Next, a configuration of the fourth embodiment that is different from the configuration of the third embodiment will be described.

第４実施形態の内燃機関は、吸気弁２４の開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更すると共に排気弁２６の開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更するいわゆる可変動弁機構２７を有する。   The internal combustion engine of the fourth embodiment has a so-called variable valve mechanism 27 that changes the opening timing and closing timing of the intake valve 24 and changes the opening timing and closing timing of the exhaust valve 26.

なお、第４実施形態において、電子制御装置１６は、温度センサ１０、エアフローメータ１１、および、空燃比センサ１４，１５からの出力を受信し、これら受信した出力に基づいて所定の機器、例えば、燃料噴射弁３、スロットル弁７、点火栓１７、切換弁１９、可変動弁機構２７の作動を制御する。   In the fourth embodiment, the electronic control unit 16 receives outputs from the temperature sensor 10, the air flow meter 11, and the air-fuel ratio sensors 14 and 15, and based on these received outputs, a predetermined device, for example, The operation of the fuel injection valve 3, the throttle valve 7, the spark plug 17, the switching valve 19, and the variable valve mechanism 27 is controlled.

次に、第４実施形態の触媒暖機制御について説明する。第４実施形態では、第３実施形態と同様に、内燃機関の始動時、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度よりも低い間は、混合気の空燃比がリッチ空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御すると共に、切換弁１９が図１４に示されている状態、すなわち、排気管９から排気通路９Ｂへの排気ガスの流れを遮断する状態となるように切換弁１９を制御する。これにより、第３実施形態と同様に、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達するまで、三元触媒１３には、ＣＯが次々に保持されることになる。   Next, catalyst warm-up control according to the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, as in the third embodiment, when the internal combustion engine is started, while the temperature of the three-way catalyst 13 is lower than the CO combustion temperature, the throttle is performed so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. The switching valve 19 is controlled so that the opening degree and the fuel injection amount are controlled, and the switching valve 19 is in the state shown in FIG. 14, that is, the state in which the flow of the exhaust gas from the exhaust pipe 9 to the exhaust passage 9B is blocked. To control. As a result, as in the third embodiment, the three-way catalyst 13 holds CO one after another until the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature.

一方、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、第４実施形態では、第３実施形態と同様に、混合気の空燃比がリーン空燃比になるようにスロットル開度および燃料噴射量を制御すると共に、切換弁１９が図１６に示されている状態、すなわち、排気管９から排気通路９Ｂへの排気ガスの流れを許容する状態となるように切換弁１９を制御する。これにより、第３実施形態と同様に、三元触媒１３の温度が早期に活性温度に到達することなる。また、第３実施形態と同様に、三元触媒１３の温度は、三元触媒１３全体に亘って均一に活性温度にまで上昇せしめられる。   On the other hand, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the throttle opening and fuel injection are performed so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio. In addition to controlling the amount, the switching valve 19 is controlled so that the switching valve 19 is in the state shown in FIG. 16, that is, the state in which the flow of the exhaust gas from the exhaust pipe 9 to the exhaust passage 9B is allowed. Thereby, like the third embodiment, the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the activation temperature at an early stage. Further, similarly to the third embodiment, the temperature of the three-way catalyst 13 is uniformly raised to the activation temperature over the entire three-way catalyst 13.

ところで、第４実施形態では、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、上述したように混合気の空燃比をリーン空燃比に制御し且つ切換弁１９を図１６に示されている状態に制御するのに加えて、排気弁２６の開弁期間と吸気弁２４の開弁期間とが重なる期間、いわゆるバルブオーバラップが大きくなるように排気弁２６の閉弁タイミングおよび吸気弁２４の開弁タイミングの少なくとも一方を可変動弁機構２７によって制御する。これによれば、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度がより高くなるので、三元触媒１３におけるＣＯの酸化反応が促進され、三元触媒１３の温度をより早く活性温度に到達させることができる。すなわち、混合気の空燃比がリーン空燃比とされると、燃焼室２内で生成されるＮＯｘの量が多くなり、その分、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度が低くなる。ここで、バルブオーバラップを大きくすると、混合気中に残留する排気ガスの量が多くなる。排気ガス中には、ＣＯ_２等の不活性ガスが含まれており、この不活性ガスは、燃焼室２内における燃焼温度を低下させる。燃焼室２内における燃焼温度が低くなると、燃焼室２内で生成されるＮＯｘの量が少なくなる。このため、バルブオーバラップを大きくすると、燃焼室２内で生成されるＮＯｘの量が少なくなり、その分、燃焼室２から排出される排気ガス中の酸素濃度が高くなり、三元触媒１３におけるＣＯの酸化反応が促進され、三元触媒１３の温度をより早く活性温度に到達させることができるのである。 By the way, in the fourth embodiment, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the lean air-fuel ratio and the switching valve 19 is shown in FIG. In addition to controlling the exhaust valve 26, the valve closing timing of the exhaust valve 26 and the intake valve 24 so that the so-called valve overlap becomes large, that is, the valve opening period of the exhaust valve 26 and the valve opening period of the intake valve 24 overlap. The variable valve mechanism 27 controls at least one of the valve opening timings. According to this, since the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 becomes higher, the oxidation reaction of CO in the three-way catalyst 13 is promoted, and the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the activation temperature earlier. Can be made. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the lean air-fuel ratio, the amount of NOx generated in the combustion chamber 2 increases, and the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 decreases accordingly. . Here, when the valve overlap is increased, the amount of exhaust gas remaining in the air-fuel mixture increases. The exhaust gas contains an inert gas such as CO ₂ , and this inert gas lowers the combustion temperature in the combustion chamber 2. When the combustion temperature in the combustion chamber 2 decreases, the amount of NOx generated in the combustion chamber 2 decreases. For this reason, when the valve overlap is increased, the amount of NOx produced in the combustion chamber 2 is reduced, and the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 is increased by that amount. The oxidation reaction of CO is promoted, and the temperature of the three-way catalyst 13 can reach the activation temperature more quickly.

或いは、第４実施形態において、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときに、上述したように混合気の空燃比をリーン空燃比に制御し且つ切換弁１９を図１６に示されている状態に制御するのに加えて、燃焼室２内の燃料に点火栓１７によって点火するタイミングを遅角してもよい。これによれば、燃焼室２から排出される排気ガスの温度がより高くなるので、三元触媒１３におけるＣＯの酸化反応が促進され、三元触媒１３の温度をより早く活性温度に到達させることができる。   Alternatively, in the fourth embodiment, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the lean air-fuel ratio as described above, and the switching valve 19 is shown in FIG. In addition to being controlled to be in the state of being in the state, the timing at which the fuel in the combustion chamber 2 is ignited by the spark plug 17 may be delayed. According to this, since the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 2 becomes higher, the oxidation reaction of CO in the three-way catalyst 13 is promoted, and the temperature of the three-way catalyst 13 can reach the activation temperature earlier. Can do.

もちろん、第４実施形態において、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度に達したときには、上述したように混合気の空燃比をリーン空燃比に制御し且つ切換弁１９を図１６に示されている状態に制御するのに加えて、バルブオーバラップが大きくなるように排気弁２６の閉弁タイミングおよび吸気弁２４の開弁タイミングの少なくとも一方を可変動弁機構２７によって制御すると共に、燃焼室２内の燃料に点火栓１７によって点火するタイミングを遅角してもよい。   Of course, in the fourth embodiment, when the temperature of the three-way catalyst 13 reaches the CO combustion temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the lean air-fuel ratio and the switching valve 19 is shown in FIG. In addition to controlling the exhaust valve 26 at least one of the closing timing of the exhaust valve 26 and the opening timing of the intake valve 24 so as to increase the valve overlap, the variable valve mechanism 27 controls the combustion chamber 2. The timing at which the fuel inside is ignited by the spark plug 17 may be retarded.

図１７は、上述した第４実施形態の触媒暖機制御を実行するルーチンの一例を示している。図１７のルーチンでは、始めに、ステップ８０において、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされている（Ｆｃｏｍ＝１）か否かが判別される。ここで、触媒暖機完了フラグとは、図５のルーチンで用いられている触媒暖機完了フラグと同じものである。ステップ８０において、Ｆｃｏｍ＝１であると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ステップ８０において、Ｆｃｏｍ＝０であると判別されたときには、ステップ８１に進んで、切換弁１９が閉弁される。すなわち、ステップ８１では、切換弁１９が図１４に示されている状態とされる。   FIG. 17 shows an example of a routine for executing the catalyst warm-up control of the fourth embodiment described above. In the routine of FIG. 17, first, at step 80, it is judged if the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom = 1). Here, the catalyst warm-up completion flag is the same as the catalyst warm-up completion flag used in the routine of FIG. If it is determined in step 80 that Fcom = 1, the routine is terminated as it is. On the other hand, when it is determined at step 80 that Fcom = 0, the routine proceeds to step 81 where the switching valve 19 is closed. That is, at step 81, the switching valve 19 is in the state shown in FIG.

次いで、ステップ８２において、図６のルーチンに従って三元触媒１３の温度（触媒温度）Ｔｃａｔが算出される。次いで、ステップ８３では、ステップ８２で算出された触媒温度Ｔｃａｔが活性温度Ｔａｃｔよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃａｔ＞Ｔａｃｔであると判別されたときには、ステップ８８に進んで、触媒暖機完了フラグＦｃｏｍがセットされ（Ｆｃｏｍ←１）、次いで、ステップ８９において、切換弁１９が開弁される。すなわち、ステップ８９では、切換弁１９が図１６に示されている状態とされる。次いで、ステップ９０において、通常の空燃比制御が実行される。ここで、通常の空燃比制御とは、三元触媒１３を暖機するための空燃比制御以外の空燃比制御を意味する。   Next, at step 82, the temperature (catalyst temperature) Tcat of the three-way catalyst 13 is calculated according to the routine of FIG. Next, at step 83, it is judged if the catalyst temperature Tcat calculated at step 82 is higher than the activation temperature Tact (Tcat> Tact). When it is determined that Tcat> Tact, the routine proceeds to step 88, where the catalyst warm-up completion flag Fcom is set (Fcom ← 1), and then at step 89, the switching valve 19 is opened. That is, at step 89, the switching valve 19 is in the state shown in FIG. Next, in step 90, normal air-fuel ratio control is executed. Here, the normal air-fuel ratio control means air-fuel ratio control other than the air-fuel ratio control for warming up the three-way catalyst 13.

次いで、ステップ９１において、通常ＶＶＴ制御が実行される。すなわち、ステップ９１では、三元触媒１３を暖機する目的以外の目的をもって排気弁２６の閉弁タイミングおよび吸気弁２４の開弁タイミングが可変動弁機構２７によって制御される。次いで、ステップ９２において、通常点火時期制御が実行される。すなわち、ステップ９２では、三元触媒１３を暖機する目的以外の目的をもって点火栓１７による燃焼室２内の燃料への点火のタイミングが制御される。   Next, in step 91, normal VVT control is executed. That is, in step 91, the valve closing timing of the exhaust valve 26 and the valve opening timing of the intake valve 24 are controlled by the variable valve mechanism 27 for purposes other than the purpose of warming up the three-way catalyst 13. Next, at step 92, normal ignition timing control is executed. That is, in step 92, the timing of ignition of the fuel in the combustion chamber 2 by the spark plug 17 is controlled for purposes other than the purpose of warming up the three-way catalyst 13.

一方、ステップ８３において、Ｔｃａｔ≦Ｔａｃｔであると判別されたときには、ステップ８４に進んで、触媒温度ＴｃａｔがＣＯ燃焼温度Ｔｃｏよりも高い（Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏ）か否かが判別される。ここで、Ｔａｃｔ≦Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ８５に進んで、混合気の空燃比がリッチ空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。次いで、ステップ８６において、触媒暖機ＶＶＴ制御Ｉが実行される。すなわち、ステップ８６では、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度以下であるときのために予め定められたバルブオーバラップが達成されるように排気弁２６の閉弁タイミングおよび吸気弁２４の開弁タイミングが可変動弁機構２７によって制御される。次いで、ステップ８７において、触媒暖機点火時期制御Ｉが実行される。すなわち、ステップ８７では、三元触媒１３の温度がＣＯ燃焼温度以下であるときに点火栓１７によって燃焼室２内の燃料に点火すべき予め定められたタイミングでもって点火栓１７によって燃焼室２内の燃料が点火される。なお、ステップ８５〜ステップ８７が実行されるとき、切換弁１９は、図１４に示されている状態となっている。   On the other hand, when it is determined at step 83 that Tcat ≦ Tact, the routine proceeds to step 84 where it is determined whether or not the catalyst temperature Tcat is higher than the CO combustion temperature Tco (Tcat> Tco). If it is determined that Tact ≦ Tco, the routine proceeds to step 85 where the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a rich air-fuel ratio. Next, at step 86, the catalyst warm-up VVT control I is executed. That is, in step 86, the closing timing of the exhaust valve 26 and the opening of the intake valve 24 are performed so that a predetermined valve overlap is achieved when the temperature of the three-way catalyst 13 is equal to or lower than the CO combustion temperature. The timing is controlled by the variable valve mechanism 27. Next, at step 87, catalyst warm-up ignition timing control I is executed. That is, in step 87, when the temperature of the three-way catalyst 13 is equal to or lower than the CO combustion temperature, the spark plug 17 causes the fuel in the combustion chamber 2 to be ignited by the spark plug 17 at a predetermined timing. The fuel is ignited. When steps 85 to 87 are executed, the switching valve 19 is in the state shown in FIG.

一方、ステップ８４において、Ｔｃａｔ＞Ｔｃｏであると判別されたときには、ステップ９３に進んで、切換弁１９が開弁される。すなわち、ステップ９３では、切換弁１９が図１６に示されている状態とされる。次いで、ステップ９４において、混合気の空燃比がリーン空燃比となるようにスロットル開度および燃料噴射量が制御される。次いで、ステップ９５において、触媒暖機ＶＶＴ制御ＩＩが実行される。すなわち、ステップ９５では、ステップ８６の触媒暖機ＶＶＴ制御Ｉによって達成されるバルブオーバラップよりも大きいバルブオーバラップが達成されるように排気弁２６の閉弁タイミングおよび吸気弁２４の開弁タイミングが可変動弁機構２７によって制御される。次いで、ステップ９６において、触媒暖機点火時期制御ＩＩが実行される。すなわち、ステップ９６では、ステップ８７の触媒暖機点火時期制御Ｉにおける点火栓１７による燃料への点火タイミングよりも遅い点火タイミングでもって点火栓１７によって燃料が点火される。   On the other hand, when it is determined at step 84 that Tcat> Tco, the routine proceeds to step 93 where the switching valve 19 is opened. That is, at step 93, the switching valve 19 is in the state shown in FIG. Next, at step 94, the throttle opening and the fuel injection amount are controlled so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio. Next, at step 95, the catalyst warm-up VVT control II is executed. That is, in step 95, the closing timing of the exhaust valve 26 and the opening timing of the intake valve 24 are set so that a valve overlap larger than the valve overlap achieved by the catalyst warm-up VVT control I in step 86 is achieved. It is controlled by the variable valve mechanism 27. Next, at step 96, catalyst warm-up ignition timing control II is executed. That is, in step 96, the fuel is ignited by the spark plug 17 at an ignition timing later than the ignition timing of the fuel by the spark plug 17 in the catalyst warm-up ignition timing control I in step 87.

上述した実施形態では、ＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に浄化する三元触媒を備えている場合を例に本発明を説明したが、本発明は、広くは、ＣＯを酸化して浄化すると共にＣＯ以外の少なくとも１つの成分を浄化する浄化触媒を備えている場合にも適用可能である。   In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking as an example the case where a three-way catalyst that simultaneously purifies CO, NOx, and HC is provided. However, the present invention broadly oxidizes and purifies CO and CO. The present invention is also applicable when a purification catalyst for purifying at least one component other than the above is provided.

本発明の第１実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示した図である。It is the figure which showed the internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 1st Embodiment of this invention. 三元触媒の浄化特性を示した図である。It is the figure which showed the purification characteristic of a three-way catalyst. リニア空燃比センサの出力特性を示した図である。It is the figure which showed the output characteristic of the linear air fuel ratio sensor. Ｏ_２センサの出力特性を示した図である。O ₂ is a graph showing the output characteristics of the sensor. 第１実施形態に従って触媒暖機制御を実行するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which performs catalyst warm-up control according to 1st Embodiment. 第１実施形態に従って三元触媒の温度を算出するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which calculates the temperature of a three way catalyst according to 1st Embodiment. 三元触媒に流入する排気ガスの温度を算出するときに使用されるテーブルを示した図である。It is the figure which showed the table used when calculating the temperature of the exhaust gas which flows in into a three-way catalyst. 第２実施形態に従って触媒暖機制御を実行するルーチンの一例を部分的に示した図である。It is the figure which showed partially an example of the routine which performs catalyst warm-up control according to 2nd Embodiment. 第２実施形態に従って触媒暖気制御を実行するルーチンの一例を部分的に示した図である。It is the figure which showed partially an example of the routine which performs catalyst warm-up control according to 2nd Embodiment. 第２実施形態に従って空燃比センサの活性状態を判定するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which determines the active state of an air fuel ratio sensor according to 2nd Embodiment. 第３実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示した図であり、ここでは、切換弁が閉弁された状態にある。It is the figure which showed the internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 3rd Embodiment, and is in the state in which the switching valve was closed here. 図１１と同様な図であり、ここでは、切換弁が開弁された状態にある。It is a figure similar to FIG. 11, and is in the state in which the switching valve was opened here. 第３実施形態に従って触媒暖気制御を実行するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which performs catalyst warm-up control according to 3rd Embodiment. 第４実施形態の排気浄化装置を備えた内燃機関を示した図であり、ここでは、切換弁が閉弁された状態にある。It is the figure which showed the internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 4th Embodiment, and is in the state in which the switching valve was closed here. 図１４に示した内燃機関の本体の断面図である。It is sectional drawing of the main body of the internal combustion engine shown in FIG. 図１４と同様な図であり、ここでは、切換弁が開弁された状態にある。It is a figure similar to FIG. 14, and is in the state by which the switching valve was opened here. 第４実施形態に従って触媒暖気制御を実行するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which performs catalyst warm-up control according to 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 機関本体
２ 燃焼室
５ 吸気管
９ 排気管
１２ ＨＣ保持材
１３ 三元触媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 2 Combustion chamber 5 Intake pipe 9 Exhaust pipe 12 HC holding material 13 Three-way catalyst

Claims (5)

ＨＣを保持するＨＣ保持材と、ＣＯを酸化して浄化すると共にＣＯ以外の少なくとも１つの成分を浄化する浄化触媒とを排気通路内に備えた内燃機関において、前記浄化触媒がＣＯを酸化して浄化するようになる温度をＣＯ浄化温度と称し、前記浄化触媒がＣＯ以外の成分を浄化するようになる温度を活性温度と称したとき、活性温度がＣＯ浄化温度よりも高く、前記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度よりも低いときには前記浄化触媒はＣＯを保持し、内燃機関の始動時に前記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度よりも低い間は燃焼室内に形成する混合気の空燃比をリッチ空燃比に制御すると共に排気ガスがＨＣ保持材を通過した後に浄化触媒に流入するように排気ガスの流れを制御し、前記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときには燃焼室内に形成する混合気の空燃比をリーン空燃比に制御すると共に排気ガスが少なくとも浄化触媒に流入するように排気ガスの流れを制御することを特徴とする排気浄化装置。   In an internal combustion engine provided with an HC holding material that holds HC and a purification catalyst that oxidizes and purifies CO and purifies at least one component other than CO in the exhaust passage, the purification catalyst oxidizes CO. When the temperature at which the purification catalyst is purified is referred to as the CO purification temperature, and the temperature at which the purification catalyst is to purify components other than CO is referred to as the activation temperature, the activation temperature is higher than the CO purification temperature. When the temperature is lower than the CO purification temperature, the purification catalyst holds CO, and when the internal combustion engine is started, while the temperature of the purification catalyst is lower than the CO purification temperature, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber is made rich. The flow rate of the exhaust gas is controlled so that the exhaust gas flows into the purification catalyst after passing through the HC holding material and the temperature of the purification catalyst becomes equal to or higher than the CO purification temperature. Exhaust purification apparatus exhaust gas to control the air-fuel ratio of the mixture forming the chamber to a lean air-fuel ratio and controlling the flow of exhaust gas to flow into the at least purifying catalyst. 上記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上であって前記活性温度よりも低い間は燃焼室内に形成する混合気の空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比とに交互に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。   The air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber is alternately switched between a lean air-fuel ratio and a rich air-fuel ratio while the temperature of the purification catalyst is equal to or higher than the CO purification temperature and lower than the activation temperature. Item 2. An exhaust emission control device according to Item 1. 排気弁の閉弁タイミングおよび吸気弁の開弁タイミングの少なくとも一方を変更するバルブタイミング変更機構をさらに具備し、排気弁が開弁している期間と吸気弁が開弁している期間とが重なる期間をバルブオーバラップ期間と称したとき、内燃機関の始動時に上記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときにはバルブオーバラップ期間が長くなるように上記バルブタイミング変更機構によって排気弁の閉弁タイミングおよび吸気弁の開弁タイミングの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。   A valve timing changing mechanism that changes at least one of the closing timing of the exhaust valve and the opening timing of the intake valve is further provided, and the period in which the exhaust valve is open overlaps the period in which the intake valve is open When the period is called a valve overlap period, the valve timing change mechanism closes the exhaust valve so that the valve overlap period becomes longer when the temperature of the purification catalyst becomes equal to or higher than the CO purification temperature when the internal combustion engine is started. The exhaust emission control device according to claim 1 or 2, wherein at least one of timing and valve opening timing of the intake valve is controlled. 燃焼室内の燃料に点火するタイミングを変更する点火タイミング変更手段をさらに具備し、内燃機関の始動時に上記浄化触媒の温度がＣＯ浄化温度以上になったときには前記点火タイミング変更手段によって燃焼室内の燃料に点火するタイミングを遅角することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気浄化装置。   Ignition timing changing means for changing the timing of igniting the fuel in the combustion chamber is further provided. When the temperature of the purification catalyst becomes equal to or higher than the CO purification temperature at the start of the internal combustion engine, the ignition timing changing means changes the fuel in the combustion chamber to the fuel in the combustion chamber. The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the ignition timing is retarded. 上記浄化触媒がＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に浄化する三元触媒であり、上記活性温度は該三元触媒がＣＯとＮＯｘとＨＣとを同時に浄化するようになる温度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の排気浄化装置。   The purification catalyst is a three-way catalyst that simultaneously purifies CO, NOx, and HC, and the activation temperature is a temperature at which the three-way catalyst simultaneously purifies CO, NOx, and HC. The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4.

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