JP3006367B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関から排出され
る排気を浄化するための排気浄化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば特開
昭６１−５８９１２号公報に開示された「エンジンの排
気浄化装置」が知られている。この排気浄化装置では、
エンジンの高負荷時に、排気通路における排気ガス浄化
用触媒の浄化能力を速やかに高めさせるための技術が提
案されている。

【０００３】即ち、エンジンの高負荷時に、触媒による
排気ガスの浄化を速やかに行わせるためには、低負荷か
ら高負荷への移行時に、触媒の温度を速やかに上昇させ
る必要がある。つまり、触媒を速やかに暖機させる必要
がある。そのために、この排気浄化装置では、エンジン
負荷が設定値以上となったときに排気ガス中の未燃成分
の量を増大させるべく、燃料噴射弁より吸気通路へ噴射
される燃料量が増大されて混合気の濃度が高められると
共に、二次空気供給装置から触媒上流側の排気通路に二
次空気が供給される。この制御により、触媒の反応が速
やかに活性化されて触媒の暖機が速やかに行われる。し
かも、触媒の温度上昇は排気ガス中の未燃成分が多いほ
ど速くなることが知られている。そこで、触媒が特定温
度まで上昇するのに必要な所定の未燃成分量が勘案さ
れ、その未燃成分量がエンジン負荷に応じた必要量に達
するまでの間だけ、混合気の濃度が高められる。つま
り、スロットルバルブが開かれてからのスロットル開度
の積算値が、ある設定値に達するまでの間だけ混合気の
濃度が高められ、その上で二次空気の供給が行われるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
排気浄化装置では、触媒の暖機を速やかに行わせるため
に、触媒の上流側に二次空気が供給されるよりも前から
混合気の濃度が高められている。ここで、濃度の高い、
即ち濃い混合気は、二次空気が供給されて初めて触媒の
反応活性化に使われ、触媒の暖機に寄与するものであ
る。従って、特に冷間時には、触媒が暖機されるよりも
前に供給された濃い混合気が、触媒の反応活性化に使わ
れることなく排気通路から排出されることになり、その
分だけ排気エミッションが悪化するという問題があっ
た。

【０００５】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、排気エミッションを悪化さ
せることなく触媒の暖機を速やかに行わせることを可能
にした内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の第１の発明においては、図１に
示すように、内燃機関Ｍ１の排気系Ｍ２に直列に配列さ
れた複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂと、内燃機関Ｍ１に燃料
を供給するための燃料供給手段Ｍ４と、複数の触媒Ｍ３
ａ，Ｍ３ｂの上流より排気系Ｍ２へ二次空気を供給する
ための二次空気供給手段Ｍ５と、内燃機関Ｍ１の冷間運
転時に、燃料供給手段Ｍ４及び二次空気供給手段Ｍ５を
それぞれ駆動制御するための第１の駆動制御手段Ｍ６
と、内燃機関Ｍ１より排気系Ｍ２へ排出される排気と共
に複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂに運ばれるべき熱エキルギ
ーを増大させるための熱エネルギー増大手段Ｍ７と、内
燃機関Ｍ１の冷間運転時に、複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂ
のうち上流側触媒Ｍ３ａの活性化したことを判断するた
めの活性化判断手段Ｍ８と、その活性化判断手段Ｍ８に
より、上流側触媒Ｍ３ａの活性化が判断されたときに、
二次空気供給手段Ｍ５による二次空気の供給中に、熱エ
ネルギー増大手段Ｍ７を駆動制御するための第２の駆動
制御手段Ｍ９とを備えたことを趣旨としている。

【０００７】同じく、上記の目的を達成するために、請
求項２に記載の第２の発明においては、図２に示すよう
に、内燃機関Ｍ１の排気系Ｍ２に直列に配列された複数
の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂと、内燃機関Ｍ１に燃料を供給す
るための燃料供給手段Ｍ４と、複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３
ｂの上流より排気系Ｍ２へ二次空気を供給するための二
次空気供給手段Ｍ５と、内燃機関Ｍ１の冷間運転時に、
その内燃機関Ｍ１が回転を維持するために必要な第１の
燃料量と、触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂの暖機に必要な熱量を得
るために必要な第２の燃料量とを演算するための燃料量
演算手段Ｍ１０と、内燃機関Ｍ１の冷間運転時で複数の
触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂのうち上流側触媒Ｍ３ａの暖機完了
前には、第１の燃料量に基づいて燃料供給手段Ｍ４を駆
動させ、冷間運転時で上流側触媒Ｍ３ａの暖機完了後で
かつ二次空気供給手段Ｍ５による二次空気の供給中に
は、第１の燃料量と第２の燃料量との和に基づいて燃料
供給手段Ｍ４を駆動させるための燃料供給手段制御装置
Ｍ１１とを備えたことを趣旨としている。

【０００８】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、図１に示すよ
うに、内燃機関Ｍ１の冷間運転時には、第１の駆動制御
手段Ｍ６により、燃料供給手段Ｍ４及び二次空気供給手
段Ｍ５のそれぞれが駆動制御される。この制御により、
内燃機関Ｍ１には燃料が適宜に供給され、排気系Ｍ２の
複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂには二次空気が適宜に供給さ
れる。このとき、複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂが活性化さ
れるまでの間で、上流側触媒Ｍ３ａが内燃機関Ｍ１の排
気熱を先に受けることから、その触媒Ｍ３ａが他の触媒
Ｍ３ｂよりも先に活性化されることになる。そして、こ
の上流側触媒Ｍ３ａの活性化については、活性化判断手
段Ｍ８により判断される。

【０００９】ここで、活性化判断手段Ｍ８により、上流
側触媒Ｍ３ａの活性化が判断されたときには、二次空気
供給手段Ｍ５による二次空気の供給中に、第２の駆動制
御手段Ｍ９により熱エネルギー増大手段Ｍ７が駆動制御
される。この制御により、内燃機関Ｍ１より排気系Ｍ２
へ排出される排気と共に複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂに運
ばれるべき熱エキルギーが増大される。ここでは、熱エ
ネルギーを排気熱そのものとしたり、排気中に含まれる
燃料の未燃成分とすることができる。そして、上流側触
媒Ｍ３ａの活性化後には、排気と共に運ばれる熱エネル
ギーの分だけ各触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂの活性化が促進され
る。併せて、各触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂには、二次空気によ
り充分な酸素も供給されることから、上流側触媒Ｍ３ａ
の反応熱により下流側触媒Ｍ３ｂの活性化が促進され
る。

【００１０】従って、上流側触媒Ｍ３ａの活性化前に
は、各触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂに排気と共に運ばれるべき熱
エネルギーが増大されないことから、その分だけ排気エ
ミッションの悪化が抑えられる。

【００１１】上記第２の発明の構成によれば、図２に示
すように、燃料量演算手段Ｍ１０では、内燃機関Ｍ１の
冷間運転時に、その内燃機関Ｍ１が回転を維持するため
に必要な第１の燃料量と、触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂの暖機に
必要な熱量を得るために必要な第２の燃料量とが演算さ
れる。そして、冷間運転時で複数の触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂ
のうち上流側触媒Ｍ３ａの暖機完了前には、燃料供給手
段制御装置Ｍ１１により第１の燃料量に基づいて燃料供
給手段Ｍ４が駆動される。この制御により、内燃機関Ｍ
１には燃料が供給されるが、その回転に必要な燃料量が
供給されるだけなので、排気エミッションの悪化が低減
される。この場合、内燃機関Ｍ１の排気熱を先に受ける
上流側触媒Ｍ３ａが先に暖機されることになる。

【００１２】一方、内燃機関Ｍ１の冷間運転時で上流側
触媒Ｍ３ａの暖機完了後で、かつ二次空気供給手段Ｍ５
による二次空気の供給中には、燃料供給手段制御装置Ｍ
１１により第１の燃料量と第２の燃料量との和に基づい
て燃料供給手段Ｍ４が駆動される。この制御により、内
燃機関Ｍ１にはその回転を維持するのに必要な燃料量か
ら更に増量された燃料量が供給され、その増量分だけ排
気と共に各触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂへ送られる未燃成分量が
増大される。併せて、各触媒Ｍ３ａ，Ｍ３ｂには、二次
空気により充分な酸素も供給されることから、上流側触
媒Ｍ３ａの反応熱により下流側触媒Ｍ３ｂの暖機が促進
される。ここでは、上流側触媒Ｍ３ａの暖機完了後に燃
料量が増量されることから、未燃成分は上流側触媒Ｍ３
ａで反応して排気エミッションの悪化が低減される。

【００１３】

【実施例】

（第１実施例）以下、第１及び第２の発明における内燃
機関の排気浄化装置を自動車のガソリンエンジンシステ
ムに具体化した第１実施例を図３〜図７に基づいて詳細
に説明する。

【００１４】図３はこの実施例におけるガソリンエンジ
ンシステムを示す概略構成図である。内燃機関としての
直列型のガソリンエンジンを構成するエンジン本体１に
は、吸気マニホルド２及び排気マニホルド３が接続され
ている。吸気マニホルド２は吸気系の一部を構成してお
り、図示しない吸気管を通じて外部から取り入れられる
空気をエンジン本体１の燃焼室へ導入させる。この吸気
管の途中には、図示しないスロットルバルブが設けられ
ている。又、吸気マニホルド２の近傍には、燃料噴射用
のインジェクタ４が設けられている。この実施例では、
インジェクタ４により、熱エネルギー増大手段及び燃料
供給手段が構成されている。周知のように、インジェク
タ４は通電により開弁されることにより、図示しない燃
料タンクから燃料ポンプを通じて送られてくる燃料を吸
気ポートの付近へ噴射するものである。そして、インジ
ェクタ４から噴射された燃料は空気との混合気となって
燃焼室へと導入される。エンジン本体１の燃焼室では、
導入された混合気が、図示しない点火プラグの動作によ
り爆発・燃焼される。一方、排気マニホルド３は排気系
の一部を構成しており、燃焼後の排気ガスを燃焼室から
導出させる。排気マニホルド３には、導出された排気ガ
スを大気中へ排出させるために、複数の排気管５，６，
７等が接続されると共に、各排気管５〜７の途中には第
１及び第２の三元触媒コンバータ８，９がそれぞれ接続
されている。周知のように、これら第１及び第２の三元
触媒コンバータ８，９は、排気ガス中の炭化水素（Ｈ
Ｃ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させると共に、酸化
窒素（ＮＯｘ）を還元させて排気ガスを浄化するための
ものである。

【００１５】排気系の上流側に位置する第１の三元触媒
コンバータ８は、大小二つに分割された三元触媒を内蔵
して構成されている。それら二つの三元触媒のうち、上
流側の小さい方が電気ヒータを備えてなる電気ヒータ付
触媒１０となっており、下流側の大きい方がメイン触媒
１１となっている。電気ヒータ付触媒１０は三元触媒を
付着させてメタル触媒を構成するハニカムコアの中心に
電極を配置してなり、その中心電極とハブとの間で通電
することにより、自身のメタル触媒を加熱させるように
なっている。又、メイン触媒１１は単に三元触媒を付着
させたメタル触媒により構成されている。電気ヒータ付
触媒１０はメイン触媒１１よりも上流側に配置され、主
にエンジンの冷間始動時に作動させるようになってい
る。一方、第２の三元触媒コンバータ９は一つのメイン
触媒１２を内蔵してなり、そのメイン触媒１２は上記と
同様に、三元触媒を付着させたメタル触媒により構成さ
れている。

【００１６】尚、この実施例のエンジン本体１には、そ
の始動時にクランキングによって図示しないクランクシ
ャフトに回転力を付与するためのスタータ１３が設けら
れている。又、このスタータ１３には、そのオン・オフ
動作を検知するためのスタータスイッチ３１が設けられ
ている。周知のように、スタータ１３はイグニッション
スイッチ１４に接続されており、同スイッチ１４の操作
によってオン・オフ動作するものである。イグニッショ
ンスイッチ１４はキー操作により、オフ位置ＯＦＦ、オ
ン位置ＯＮ、及びスタータ位置ＳＴにそれぞれ切り換え
可能となっている。そして、イグニッションスイッチ１
４が、オン位置ＯＮを経てスタータ位置ＳＴに切り換え
られている間は、スタータ１３がオン動作されてスター
タスイッチ３１から「オン」のスタータ信号ＳＴＳが出
力される。

【００１７】電気ヒータ付触媒１０に通電するために、
電気ヒータ付触媒１０の中心電極側は電源ライン１５及
びイグニッションスイッチ１４を介して車載用のバッテ
リ１６のプラス電極１６ａに接続されている。又、電気
ヒータ付触媒１０のリブ側は、電源ライン１７を介して
バッテリ１６のマイナス電極１６ｂに接続されている。
更に、バッテリ１６から電気ヒータ付触媒１０への通電
を制御するために、電源ライン１５の途中には、第１の
リレースイッチ１８が設けられている。そして、イグニ
ッションスイッチ１４がオン位置ＯＮに切り換えられて
いて、第１のリレースイッチ１８が電気信号によって
「オン」されることにより、電源ライン１５が閉路さ
れ、電気ヒータ付触媒１０に対してバッテリ１６から通
電が行われる。又、第１のリレースイッチ１８が「オ
フ」されることにより、電源ライン１５が開路され、電
気ヒータ付触媒１０に対するバッテリ１６からの通電が
停止される。

【００１８】第１の触媒コンバータ８には、電気ヒータ
付触媒１０の温度（触媒温度）ＴＨＣを検出するための
触媒温センサ３２が設けられている。又、第１の触媒コ
ンバータ８において、触媒温センサ３２の上流側には、
排気ガス中の酸素濃度ＯＸを検出するための酸素センサ
３３が設けられている。

【００１９】次に、排気系に二次空気を供給するための
二次空気供給手段の構成について説明する。この実施例
では、排気系に二次空気を供給するために、通電によっ
て駆動される電動式エアポンプ１９が設けられている。
この電動式エアポンプ１９は電気モータを内蔵してな
り、駆動されることにより外気を吸入して吐出する。電
動式エアポンプ１９の吐出口には、二次空気供給用のエ
アパイプ２０の一端が接続されており、同パイプ２０の
他端は第１の触媒コンバータ８より上流の排気管５に接
続されている。バッテリ１６から電動式エアポンプ１９
に通電するために、同ポンプ１９のプラス端子は電源ラ
イン２１，１５及びイグニッションスイッチ１４を介し
てバッテリ１６のプラス電極１６ａに接続されている。
又、電動式エアポンプ１９のマイナス端子は、電源ライ
ン２２，１７を介してバッテリ１６のマイナス電極１６
ｂに接続されている。更に、電動式エアポンプ１９への
通電を制御するために、電源ライン２１の途中には、第
２のリレースイッチ２３が設けられている。そして、イ
グニッションスイッチ１４がオン位置ＯＮに切り換えら
れていて、第２のリレースイッチ２３が電気信号によっ
て「オン」されることにより、電源ライン２１が閉路さ
れて、電動式エアポンプ１９に対してバッテリ１６から
の通電が行われる。そして、その通電により電動式エア
ポンプ１９が駆動されることにより、吸入された外気が
エアパイプ２０を通じて、二次空気として第１の触媒コ
ンバータ８の上流側から排気系に導入可能となる。又、
第２のリレースイッチ２３が「オフ」されることによ
り、電源ライン２１が閉路され、電動式エアポンプ１９
に対するバッテリ１６からの通電が停止される。

【００２０】上記の電気回路において、電源ライン１５
と電源ライン２１との間には、第１のリレースイッチ１
８が「オン」されたときに、電動式エアポンプ１９を低
電圧で起動させるための抵抗２４が接続されている。

【００２１】一方、エアパイプ２０の途中には、同パイ
プ２０を開閉するためのダイヤフラム式のエアコントロ
ールバルブ２５が設けられている。このエアコントロー
ルバルブ２５はダイヤフラム２５ａによって区画された
ダイヤフラム室２５ｂを備え、ダイヤフラム２５ａには
エアパイプ２０の途中を開閉するための弁体２５ｃが固
着されている。ダイヤフラム室２５ｂには、ダイヤフラ
ム２５ａを下方へ付勢するスプリング２５ｄが設けられ
ており、そのスプリング２５ｄの付勢力により、弁体２
５ｃがエアパイプ２０の途中を閉鎖する閉弁位置に付勢
配置されている。一方、弁体２５ｃを、エアパイプ２０
の途中を開放する開弁位置に配置させるために、ダイヤ
フラム室２５ｂにはバキュームパイプ２６の一端が接続
されている。又、このバキュームパイプ２６の他端は吸
気マニホルド２に接続されている。そして、吸気マニホ
ルド２において発生する吸気負圧が、バキュームパイプ
２６を通じてダイヤフラム室２５ｂに導入可能となって
いる。更に、ダイヤフラム室２５ｂへの負圧の導入を制
御するために、バキュームパイプ２６の途中には、電気
信号によって開閉切換えされる三方式のバキューム・ス
イッチング・バルブ（以下単に「ＶＳＶ」という）２７
が設けられている。このＶＳＶ２７が電気信号によって
「オン」されることにより、バキュームパイプ２６の途
中が開放される。これにより、エアコントロールバルブ
２５のダイヤフラム室２５ｂに対する負圧の導入が許容
され、弁体２５ｃがスプリング２５ｄの付勢力に抗して
開弁位置に配置されて、エアパイプ２０の途中が開放さ
れる。一方、ＶＳＶ２７が非通電によって「オフ」され
ることにより、バキュームパイプ２６の途中が閉鎖され
ると共に、ダイヤフラム室２５ｂが大気開放となる。こ
れにより、ダイヤフラム室２５ｂに大気圧が導入され、
弁体２５ｃがスプリング２５ｄの付勢力によって閉弁位
置に配置されて、エアパイプ２０の途中が閉鎖される。

【００２２】エアパイプ２０の途中には、チェックバル
ブ２８が設けられている。このチェックバルブ２８は、
排気脈動に起因して排気管５からエアパイプ２０へと排
気ガスが逆流することを防止するためのものである。

【００２３】加えて、エンジン本体１には、その冷却水
の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ
３４が設けられている。エンジン本体１には、エンジン
回転数ＮＥを検出するための回転数センサ３５が設けら
れている。吸気マニホルド２よりも上流側の吸気管に
は、エンジン本体１の燃焼室に取り込まれる吸気流量Ｑ
を検出するためのエアフローメータ３６が設けられてい
る。この実施例では、上記の水温センサ３４、回転数セ
ンサ３５及びエアフローメータ３６等により、エンジン
の運転状態に相当するパラメータが検出される。

【００２４】この実施例では、インジェクタ４、電気ヒ
ータ付触媒１０、電動式エアポンプ１９及びＶＳＶ２７
のそれぞれが電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」とい
う）４１により駆動制御される。そのために、ＥＣＵ４
１にはインジェクタ４、第１及び第２のリレースイッチ
１８，２３及びＶＳＶ２７がそれぞれ電気的に接続され
ている。又、ＥＣＵ４１には、スタータスイッチ３１、
触媒温センサ３２、酸素センサ３３、水温センサ３４、
回転数センサ３５及びエアフローメータ３６がそれぞれ
電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ４１はスター
タスイッチ３１、各センサ３２〜３５及びエアフローメ
ータ３６からの各種信号に基づき種々の演算及び判断の
処理を実行する。これにより、インジェクタ４、第１及
び第２のリレースイッチ１８，２３及びＶＳＶ２７がそ
れぞれ好適に駆動制御される。

【００２５】図４はＥＣＵ４１の電気的構成等を示すブ
ロック図である。ＥＣＵ４１は中央処理装置（ＣＰＵ）
４２、所定の制御プログラム等を予め記憶してなる読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）４３、ＣＰＵ４２の演算結果
等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４
４、予め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡ
Ｍ４５等を備えている。そして、ＥＣＵ４１は、これら
各部４２〜４５と外部入力回路４６、外部出力回路４７
等とがバス４８によって接続されてなる論理演算回路と
して構成されている。又、この実施例のＣＰＵ４２はフ
リーランニングカウンタの機能を兼ね備えている。

【００２６】外部入力回路４６には、前述したスタータ
スイッチ３１、各センサ３２〜３５及びエアフローメー
タ３６等がそれぞれ接続されている。又、外部出力回路
４７には、前述したインジェクタ４、第１及び第２のリ
レースイッチ１８，２３、及びＶＳＶ２７等がそれぞれ
接続されている。そして、ＣＰＵ４２はスタータスイッ
チ３１、各センサ３２〜３５及びエアフローメータ３６
等からの各種信号を外部入力回路４６を介して入力値と
して読み込む。又、ＣＰＵ４２はこれら入力値に基づ
き、外部出力回路４７を介してインジェクタ４、第１及
び第２のリレースイッチ１８，２３及びＶＳＶ２７等を
好適に駆動制御する。

【００２７】この実施例では、ＥＣＵ４１により第１の
駆動制御手段、活性化判断手段、第２の駆動制御手段、
燃料量演算手段及び燃料供給手段制御装置が構成されて
いる。そして、エンジンの冷間始動時において、ＥＣＵ
４１はスタータスイッチ３１、触媒温センサ３２、水温
センサ３４等からの各種信号に基づき、電気ヒータ付触
媒１０を作動させ、その後に電動式エアポンプ１９を駆
動させる。又、ＥＣＵ４１は始動時の燃料噴射を制御す
るためにインジェクタ４を駆動させる。更に、ＥＣＵ４
１は酸素センサ３３からの信号等に基づき、エンジンの
空燃比フィードバック制御（ＦＢ制御）を実行する。

【００２８】次に、上記のように構成されたガソリンエ
ンジンシステムにおいて、エンジンの始動時にＥＣＵ４
１により実行される排気浄化制御のための処理内容につ
いて説明する。

【００２９】図５のフローチャートはＥＣＵ４１により
実行される「二次空気供給制御ルーチン」を示し、イグ
ニッションスイッチ１４の操作により、スタータスイッ
チ３１からのスタータ信号ＳＴＳが「オフ」から「オ
ン」へ切り換わるタイミングで開始される。

【００３０】即ち、先ずステップ１０１におてい、スタ
ータスイッチ３１からのスタータ信号ＳＴＳが「オン」
から「オフ」へ切り換わったか否かを判断する。ここ
で、スタータ信号ＳＴＳが「オン」から「オフ」へ切り
換わっていない場合には、スタータ１３によるクランキ
ング中であるものとして、その後の処理を一旦終了す
る。一方、スタータ信号ＳＴＳが「オン」から「オフ」
へ切り換わった場合には、スタータ１３によるクランキ
ングを完了したエンジンの完爆後であるものとして、ス
テップ１０２へ移行する。

【００３１】ステップ１０２においては、触媒温センサ
３２からの信号に基づき触媒温度ＴＨＣの値をそれぞれ
読み込む。続いて、ステップ１０３において、触媒温度
ＴＨＣの値が所定の活性化温度値βに達しているか否か
を判断する。ここで、触媒温度ＴＨＣの値が既に活性化
温度値βに達している場合には、電気ヒータ付触媒１０
が充分に温まっているものとして、そのままその後の処
理を一旦終了する。又、触媒温度ＴＨＣの値が活性化温
度値βに達していない場合には、電気ヒータ付触媒１０
を加熱すべくステップ１０４へ移行する。

【００３２】そして、ステップ１０４においては、第１
のリレースイッチ１８を「オン」して、バッテリ１６か
ら電気ヒータ付触媒１０への通電を開始させる。これに
より、電気ヒータ付触媒１０では自身の加熱が開始され
る。又、第１のリレースイッチ１８が「オン」されたと
きには、抵抗２４を通じて電動式エアポンプ１９が低電
圧で起動され始める。

【００３３】次に、ステップ１０５において、ＣＰＵ４
２におけるフリーランニングカンウタにより、電気ヒー
タ付触媒１０への通電開始後の経過時間Ｔ１の値のカウ
ントを開始させる。

【００３４】続いて、ステップ１０６において、触媒温
センサ３２からの信号に基づき触媒温度ＴＨＣの値を読
み込む。そして、ステップ１０７において、触媒温度Ｔ
ＨＣの値が活性化温度値βに達したか否かを判断する。
ここで、触媒温度ＴＨＣの値が活性化温度値βに達して
いない場合には、ステップ１０６へジャンプして触媒温
度ＴＨＣの値を読み込み、更にステップ１０７におい
て、触媒温度ＴＨＣの値が活性化温度値βに達したか否
かを判断する。つまり、触媒温度ＴＨＣの値が活性化温
度値βに達するのを待つのである。一方、ステップ１０
７において、触媒温度ＴＨＣの値が活性化温度値βに達
した場合には、電気ヒータ付触媒１０の加熱により、電
気ヒータ付触媒１０が排気ガス浄化に有効な温度に達し
たものとして、ステップ１０８へ移行する。

【００３５】ステップ１０８においては、第２のリレー
スイッチ２３を「オン」して、バッテリ１６から電動式
エアポンプ１９への通電を開始させる。つまり、二次空
気の供給を開始するに先立って電動式エアポンプ１９を
予備駆動させるのである。

【００３６】続いて、ステップ１０９において、ＣＰＵ
４２における別のフリーランニングカンウタにより、電
動式エアポンプ１９への通電開始後の経過時間Ｔ２の値
のカウントを開始させる。又、ステップ１１０におい
て、その経過時間Ｔ２の値が電動式エアポンプ１９の予
備駆動に充分な基準時間値Ａに達するのを待つ。そし
て、経過時間Ｔ２の値が基準時間値Ａに達した場合に
は、ステップ１１１において、ＶＳＶ２７を「オン」さ
せる。

【００３７】これにより、エアコントロールバルブ２５
のダイヤフラム室２５ｂに負圧が導入され、弁体２５ｃ
が開弁位置に配置されてエアパイプ２０が開放される。
この時には、電動式エアポンプ１９が既に予備駆動され
ていることから、同ポンプ１９から吐出される外気は、
二次空気としてエアパイプ２０を通じ第１の三元触媒コ
ンバータ８の上流側から排気系へと供給され始める。

【００３８】又、ステップ１１２において、ＣＰＵ４２
における別のフリーランニングカウンタによりＶＳＶ２
７が「オン」されてからの経過時間Ｔ３の値のカウント
を開始させる。

【００３９】次に、ステップ１１３において、先にカウ
ントを開始した経過時間Ｔ１の値が電気ヒータ付触媒１
０への通電を終了させるための基準時間値Ｂに達するの
を待つ。そして、経過時間Ｔ１の値が基準時間値Ｂに達
した場合には、電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了した
ものとして、ステップ１１４において、第１のリレース
イッチ１８を「オフ」して、バッテリ１６から電気ヒー
タ付触媒１０への通電を終了させる。これにより、電気
ヒータ付触媒１０では自身の加熱が中止される。

【００４０】又、ステップ１１５において、暖機完了後
の電気ヒータ付触媒１０に対する通電を終了したことを
示す触媒通電終了フラグＸＦＥＨＣを「１」に設定す
る。更に、ステップ１１６においては、ＶＳＶ２７が
「オン」されてからの経過時間Ｔ３の値が所定の基準時
間値Ｃに達するのを待つ。そして、経過時間Ｔ３の値が
基準時間値Ｃに達した場合には、ステップ１１７におい
て、第２のリレースイッチ１８を「オフ」して、バッテ
リ１６から電動式エアポンプ１９への通電を終了させ
る。それと共に、ＶＳＶ２７を「オフ」させる。

【００４１】これにより、電動式エアポンプ１９が停止
される。又、ＶＳＶ２７によりエアコントロールバルブ
２５のダイヤフラム室２５ｂが大気開放となり、弁体２
６ｃが閉弁位置に配置されてエアパイプ２０の途中が閉
鎖される。その結果、排気系への二次空気の供給が停止
される。

【００４２】上記のステップ１１７の処理を終了した
後、この「二次空気供給制御ルーチン」の処理を終了
し、エンジンの冷間始動時における二次空気供給制御の
処理動作を終了する。

【００４３】続いて、エンジンの始動に際してＥＣＵ４
１により実行される始動時燃料噴射制御の処理内容につ
いて説明する。図６のフローチャートはＥＣＵ４１によ
り実行される「始動時燃料噴射制御ルーチン」を示し、
イグニッションスイッチ１４がオン位置ＯＮへ切り換わ
ったタイミングで開始される。

【００４４】この処理が開始されると、先ずステップ２
０１において、水温センサ３４、回転数センサ３５及び
エアフローメータ３６等の検出値に基づき、冷却水温Ｔ
ＨＷ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気流量Ｑ等の値をそれ
ぞれ読み込む。これと共に、「二次空気供給制御ルーチ
ン」にて設定された触媒通電終了フラグＸＦＥＨＣを読
み込む。

【００４５】そして、ステップ２０２において、冷却水
温ＴＨＷ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気流量Ｑ等の値に
基づき、目標となる始動時燃料噴射量ｆ０の値を算出す
る。この始動時燃料噴射量ｆ０の値は所定の計算式に従
って求められるものであり、エンジンの始動時にエンジ
ン始動と回転を可能とするために最低限必要な燃料量に
相当している。

【００４６】次に、ステップ２０３において、触媒通電
終了フラグＸＦＥＨＣが「１」であるか否かを判断す
る。ここで、触媒通電終了フラグＸＦＥＨＣが「１」で
ない場合には、ステップ２０４において、ステップ２０
２で求められた始動時燃料噴射量ｆ０の値により噴射処
理を実行する。即ち、始動時燃料噴射量ｆ０の値に基づ
きインジェクタ４を駆動制御することにより、吸気マニ
ホルド２へ燃料を噴射させる。

【００４７】その後、ステップ２０５において、ステッ
プ２０１で読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値が予め定め
られた暖機完了温度値αよりも大きいか否かを判断す
る。そして、冷却水温ＴＨＷの値が暖機完了温度値αよ
りも大きくない場合には、エンジン本体１の暖機が完了
していないものとして、ステップ２０１へジャンプし、
ステップ２０１からの処理を繰り返す。一方、冷却水温
ＴＨＷの値が暖機完了温度値αよりも大きい場合には、
エンジン本体１の暖機が完了したものとして、ステップ
２０９へ移行する。

【００４８】これに対し、ステップ２０３において、触
媒通電終了フラグＸＦＥＨＣが「１」である場合には、
電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了しているものとし
て、ステップ２０６へ移行し、ステップ２０２で求めら
れた始動時燃料噴射量ｆ０の値を補正係数Ｋ（０＜Ｋ＜
１）の分だけ増量して、新たな始動時燃料噴射量ｆ０と
して設定する。ここで、補正係数Ｋはメイン触媒１１及
びメイン触媒１２のうち少なくともメイン触媒１１を暖
機させるために必要な燃料を発生させるのに必要な燃料
増量分に相当した値である。この補正係数Ｋは、例えば
「０．１」等の値であり、その場合には、ステップ２０
２で求められた始動時燃料噴射量ｆ０が「１０％」だけ
増量されることになる。

【００４９】又、ステップ２０７において、ステップ２
０６で求められた始動時燃料噴射量ｆ０の値により噴射
処理を実行する。即ち、増量された始動時燃料噴射量ｆ
０の値に基づきインジェクタ４を駆動制御することによ
り、吸気マニホルド２へ燃料を噴射させる。

【００５０】その後、ステップ２０７からステップ２０
８へ移行し、ステップ２０１にて読み込まれた冷却水温
ＴＨＷの値が予め定められた暖機完了温度値αよりも大
きいか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷの値が
暖機完了温度値αよりも大きくない場合には、エンジン
本体１の暖機が完了していないものとして、ステップ２
０１へジャンプし、ステップ２０１からの処理を繰り返
す。一方、冷却水温ＴＨＷの値が暖機完了温度値αより
も大きい場合には、エンジン本体１の暖機が完了したも
のとして、ステップ２０９へ移行する。

【００５１】そして、ステップ２０５又はステップ２０
８から移行してステップ２０９においては、酸素センサ
３２からの信号等に基づき、エンジンの空燃比フィード
バック制御（ＦＢ制御）の処理を実行する。更に、ステ
ップ２１０において、触媒通電終了フラグＸＦＥＨＣを
「０」にクリアし、その後の処理を終了する。

【００５２】上記のようにして、始動時における二次空
気供給制御の処理に対応した始動時燃料噴射制御の処理
が実行される。ここで、上記のような二次空気供給制御
及び始動時燃料噴射制御の作用を図７のタイムチャート
に従って説明する。このタイムチャートには、エンジン
の冷間始動時におけるスタータ信号ＳＴＳ、電気ヒータ
付触媒１０の作動、電動式エアポンプ１９の作動、ＶＳ
Ｖ２７の作動、電気ヒータ付触媒１０の上流側における
空燃比の変化が示されている。又、それらの変化に対応
する触媒温度ＴＨＣ、メイン触媒１１の温度、冷却水温
ＴＨＷ及び排気エミッションの変化が示されている。

【００５３】今、時刻ｔ０において、イグニッションス
イッチ１４がオンされ、時刻ｔ１において、イグニッシ
ョンスイッチ１４の操作に伴いスタータ信号ＳＴＳが
「オン」から「オフ」へと切り換わると、電気ヒータ付
触媒１０が通電によって「オン」されてその加熱が開始
される。この時、触媒温度ＴＨＣの値は実線で示すよう
に上昇し始める。又、エンジンの始動に最低限必要な始
動時燃料噴射量ｆ０の値に応じて、実線で示すような空
燃比が得られる。

【００５４】その後、時刻ｔ２において、触媒温度ＴＨ
Ｃの値が活性化温度値βに達すると、電動式エアポンプ
１９が「オン」されて起動される。次いで、時刻ｔ３に
おいて、時刻ｔ２からの経過時間Ｔ２、即ち電動式エア
ポンプ１９が起動されてからの時間がある基準時間値Ａ
に達すると、ＶＳＶ２７が「オン」される。そして、こ
のＶＳＶ２７が「オン」されたタイミングで、排気系へ
の二次空気の供給が開始される。従って、電気ヒータ付
触媒１０には、それ自身が活性化温度値βに達した状態
で二次空気により酸素が供給されることから、電気ヒー
タ付触媒１０は徐々に温度を上昇させることになる。

【００５５】やがて、時刻ｔ４において、時刻ｔ１から
の経過時間Ｔ１、即ち電気ヒータ付触媒１０の加熱を開
始してからの時間が基準時間値Ｂに達すると、電気ヒー
タ付触媒１０の暖機が完了したものとして、同触媒１０
が「オフ」されて加熱が停止される。そして、この時点
で、始動時燃料噴射量ｆ０の値がエンジンの始動に最低
限必要な燃料量から、メイン触媒１１等の暖機に必要な
分だけ増量された燃料量へと切り換えられることから、
その切り換えに応じて、実線で示すように空燃比がリッ
チとなる。又、空燃比がリッチへ切り換えられると、そ
の分だけ排気ガスにおける未燃成分量が増大されること
になる。この時点で、電気ヒータ付触媒１０は既に暖機
を完了しており、二次空気により触媒反応のために必要
な酸素が充分に存在していることから、電気ヒータ付触
媒１０の加熱が停止されても、同触媒１０によるその後
の排気浄化作用に支障はない。又、排気ガス中の多い未
燃成分量と、二次空気中の酸素が電気ヒータ付触媒１０
で反応することによる熱と、排気ガスの持つ熱とによ
り、電気ヒータ付触媒１０の下流側に位置するメイン触
媒１１の活性化反応が促進される。そのため、メイン触
媒１１の温度上昇が一層大きくなり、メイン触媒１１が
速やかに暖機される。そして、メイン触媒１１の速やか
な暖機に伴い、排気系から外部へと排出される排気エミ
ッションが実線で示すように良好となる。ここで、図７
の空燃比、触媒温度ＴＨＣ、メイン触媒１１の温度及び
排気エミッションの時刻ｔ４からの変化については、始
動時燃料噴射量ｆ０を増量した本実施例の場合が実線で
示されている。又、始動時燃料噴射量ｆ０を増量しない
場合が破線で示されている。

【００５６】その後、時刻ｔ５において、時刻ｔ３から
の経過時間Ｔ３、即ちＶＳＶ２７が「オン」されてから
の時間が基準時間値Ｃに達すると、ＶＳＶ２７が「オ
フ」される。そして、時刻ｔ６において、エンジンの空
燃比フィードバック制御（ＦＢ制御）が開始されると、
電動式エアポンプ１９及びＶＳＶ２７がそれぞれ「オ
フ」されて、排気系への二次空気の供給が停止される。

【００５７】そして、この実施例では、時刻ｔ１におい
て、スタータ信号ＳＴＳが「オン」から「オフ」へ切り
換わると同時に始動時燃料噴射量ｆ０が増量され始める
のではなく、電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了する時
刻ｔ４の時点から始動時燃料噴射量ｆ０の増量が開始さ
れる。そのため、従来例では、時刻ｔ０〜時刻ｔ４に２
点鎖線で示すように空燃比がリッチとなり排気エミッシ
ョンが大幅に悪化するのに対して、本実施例では、実線
で示すように、その間の排気エミッションの悪化が抑え
られる。

【００５８】以上説明したように、この実施例では、エ
ンジンの冷間始動時で排気系に二次空気が供給されてい
るとき、上流側の電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了し
たと判断されたときに、初めて始動時燃料噴射量ｆ０の
値が所定量だけ増量補正されて、その噴射量ｆ０の値に
基づいてインジェクタ４が駆動制御される。このため、
エンジンにはその始動に最低限必要な燃料量から更に増
量された燃料量が供給され、その増量分だけ、電気ヒー
タ付触媒１０及びメイン触媒１１へ排気ガスと共に送ら
れる未燃成分量が増大される。つまり、エンジン本体１
から排気系へ排出される排気ガスと共に、電気ヒータ付
触媒１０及びメイン触媒１１に運ばれるべき熱エネルギ
ーが増大されるのである。

【００５９】従って、排気ガスそのものの熱に加えて、
上流側の電気ヒータ付触媒１０から発生する反応熱と未
燃成分量の増量分とが相俟って、下流側のメイン触媒１
１の活性化が促進され、そのメイン触媒１１の暖機が促
進される。しかも、ここでは、電気ヒータ付触媒１０の
暖機が完了した後に、始動時燃料噴射量ｆ０が増量され
ることから、電気ヒータ付触媒１０が暖機するまでの間
で必要以上の燃料がエンジン本体１に供給されることが
なく、エンジン本体１から排出される未燃成分量が必要
以上に増大することはない。その結果として、この実施
例では、排気エミッションを悪化させることなく、電気
ヒータ付触媒１０及びメイン触媒１１等の暖機を速やか
に行わせることができる。

【００６０】又、この実施例では、エンジンの冷間始動
時に電気ヒータ付触媒１０と電動式エアポンプ１９とに
対する通電順序が制御され、電気ヒータ付触媒１０を作
動させた後に電動式エアポンプ２０が作動される。この
ため、電気ヒータ付触媒１０と電動式エアポンプ１９と
が同時に作動されることがなくなり、両者１０，１９が
同時に通電されることがない。

【００６１】従って、この実施例では、電気ヒータ付触
媒と電動式エアポンプの両方を同時に作動させるような
場合とは異なり、加熱された電気ヒータ付触媒１０が活
性化温度値βに達する前に二次空気で冷やされることが
ない。その結果、電気ヒータ付触媒１０をより迅速に昇
温させることができ、電気ヒータ付触媒１０によって排
気ガスの浄化をより早く行わせることができる。つま
り、エンジンの冷間始動時において、電気ヒータ付触媒
１０による排気ガス浄化性能を更に向上させることがで
きるのである。又、電気ヒータ付触媒１０と電動式エア
ポンプ１９とが同時に通電されないことから、バッテリ
１６に大きな負荷がかかることがなくなる。即ち、電動
式エアポンプ１９の起動には大きな突入電流を要するの
であるが、電気ヒータ付触媒１０を電動式エアポンプ１
９と同時に通電させていない分だけ、バッテリ１６に瞬
間的にかかる負荷が低減される。よって、バッテリ１６
の電圧が低下し過ぎることがなくなる。その結果、バッ
テリ１６には瞬間的に大電力の消費が強いられることが
なくなり、瞬間的な大電力の消費に起因するバッテリ１
６の劣化を未然に防止することができる。又、バッテリ
１６の大幅な電圧低下や劣化を防止できることから、バ
ッテリ１６の電圧レベル変化が要因となってエンジンの
回転が不調となるおそれがなくなる。

【００６２】（第２実施例）以下、第１の発明における
内燃機関の排気浄化装置を自動車のガソリンエンジンシ
ステムに具体化した第２実施例を図８〜図１０に従って
説明する。尚、この実施例において、前記第１実施例と
同一の構成については同一の符号を付して説明を省略
し、異なった点を中心に説明するものとする。

【００６３】図８は前述した吸気マニホルド２に接続さ
れる吸気管５１の一部を示すものである。吸気管５１の
途中にはスロットルバルブ５２が設けられている。この
実施例において、吸気管５１の途中には、スロットルバ
ルブ５２を迂回して同バルブ５２の上流側と下流側とを
連通させるバイパス通路５３が設けられている。このバ
イパス通路５３の途中には、スロットルバルブ５２が全
閉となるエンジンのアイドリング時に、そのアイドリン
グを安定させるべく吸気流量Ｑを調整するためのリニア
ソレノイド式のアイドルスピードコントールバルブ（Ｉ
ＳＣＶ）５４が設けられている。そして、このＩＳＣＶ
５４がＥＣＵ４１からの所定の制御信号に応じて駆動さ
れることにより、パイパス通路５３の開度が調節され
る。この実施例では、バイパス通路５３及びＩＳＣＶ５
４により熱エネルギー増大手段が構成されている。

【００６４】従って、エンジンのアイドリング時に、Ｉ
ＳＣＶ５４の開度及びその開き時期等が制御されること
により、バイパス通路５３を流れる空気量が調節され、
エンジン本体１の燃焼室に供給されるべき吸気流量Ｑが
制御される。そして、ＩＳＣＶ５４により吸気流量があ
る程度増量されることにより、アイドリング時における
エンジン回転数ＮＥが上昇され、即ちファーストアイド
ルの状態となる。そして、エンジン本体１の暖機が促進
されると共に、エンジン本体１から排気マニホルド３へ
排出される排気ガスの量も増大される。つまり、エンジ
ン本体１から排気系へ排出される排気ガスと共に、電気
ヒータ付触媒１０及びメイン触媒１１に運ばれるべき排
気に伴う熱エネルギーが増大されることになる。

【００６５】図９はこの実施例におけるＥＣＵ４１の電
気的構成等を示すブロック図である。前記第１実施例の
構成と異なり、外部出力回路４７にはＩＳＣＶ５４が付
加されて接続されている。この実施例では、ＥＣＵ４１
により第１の駆動制御手段、暖機判断手段及び第２の駆
動制御手段が構成されている。そして、エンジンの冷間
始動時において、ＥＣＵ４１はスタータスイッチ３１、
触媒温センサ３２、水温センサ３４等からの各種信号に
基づき、電気ヒータ付触媒１０を作動させ、その後に電
動式エアポンプ１９を駆動させる。又、ＥＣＵ４１は冷
間始動時の燃料噴射を制御するためにインジェクタ４を
駆動させる。併せて、ＥＣＵ４１は冷間始動時のアイド
リングを制御するためにＩＳＣＶ５４を駆動させる。更
に、ＥＣＵ４１は酸素センサ３３からの信号等に基づ
き、エンジンの空燃比フィードバック制御（ＦＢ制御）
を実行する。

【００６６】次に、上記のように構成されたガソリンエ
ンジンシステムにおいて、エンジンの冷間始動時にＥＣ
Ｕ４１により実行される排気浄化制御のための処理内容
について説明する。この実施例において、「二次空気供
給制御ルーチン」の処理内容については、前記第１実施
例のそれと基本的に同じであるものとし、特に異なるそ
れ以外の処理内容を中心に説明する。

【００６７】図１０のフローチャートはＥＣＵ４１によ
り実行される「始動時制御ルーチン」を示し、イグニッ
ションスイッチ１４がオン位置ＯＮへ切り換わったタイ
ミングで開始される。このルーチンの処理内容の大部分
は、前述した「始動時燃料噴射制御ルーチン」のそれと
同じである。

【００６８】即ち、この処理が開始されると、先ずステ
ップ３０１において、冷却水温ＴＨＷ、エンジン回転数
ＮＥ及び吸気流量Ｑ等の値と触媒通電終了フラグＸＦＥ
ＨＣの状態をそれぞれ読み込む。

【００６９】そして、ステップ３０２において、冷却水
温ＴＨＷ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気流量Ｑ等の値に
基づき目標となる始動時燃料噴射量ｆ０の値を算出す
る。次に、ステップ３０３において、触媒通電終了フラ
グＸＦＥＨＣが「１」であるか否かを判断する。ここ
で、触媒通電終了フラグＸＦＥＨＣが「１」でない場合
には、電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了していないも
のとして、ステップ３０４へ移行する。そして、ステッ
プ３０４において、ステップ３０２で求められた始動時
燃料噴射量ｆ０の値により噴射処理を実行する。即ち、
始動時燃料噴射量ｆ０の値に基づきインジェクタ４を駆
動制御することにより、吸気マニホルド２へ燃料を噴射
させる。

【００７０】又、ステップ３０５において、ＩＳＣＶ５
４を閉じることにより、ファーストアイドルの処理を停
止させる。即ち、ＩＳＣＶ５４による吸気流量Ｑの増量
が行われないのである。

【００７１】その後、ステップ３０６において、冷却水
温ＴＨＷの値が暖機完了温度値αよりも大きいか否かを
判断する。そして、冷却水温ＴＨＷの値が暖機完了温度
値αよりも大きくない場合には、エンジン本体１の暖機
が完了していないものとして、ステップ３０１へジャン
プし、ステップ３０１からの処理を繰り返す。一方、冷
却水温ＴＨＷの値が暖機完了温度値αよりも大きい場合
には、エンジン本体１の暖機が完了したものとして、ス
テップ３０９へ移行する。

【００７２】これに対し、ステップ３０３において、触
媒通電終了フラグＸＦＥＨＣが「１」である場合には、
電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了しているものとし
て、ステップ３０７へ移行する。そして、ステップ３０
７において、ステップ３０４と同様に始動時燃料噴射量
ｆ０の値により噴射処理を実行する。

【００７３】続いて、ステップ３０８においては、ＩＳ
ＣＶ５４をある程度開くことにより、ファーストアイド
ルの処理を実行する。即ち、ＩＳＣＶ５４による吸気流
量Ｑの増量が行われるのである。この処理により、アイ
ドリング時におけるエンジン回転数ＮＥが上昇され、エ
ンジン本体１の暖機が促進されると共に、エンジン本体
１から排気マニホルド３へ排出される排気ガスの量が増
大される。

【００７４】その後、ステップ３０９においては、冷却
水温ＴＨＷの値が暖機完了温度値αよりも大きいか否か
を判断する。そして、冷却水温ＴＨＷの値が暖機完了温
度値αよりも大きくない場合には、エンジン本体１の暖
機が完了していないものとして、ステップ３０１へジャ
ンプし、ステップ３０１からの処理を繰り返す。一方、
冷却水温ＴＨＷの値が暖機完了温度値αよりも大きい場
合には、エンジン本体１の暖機が完了したものとして、
ステップ３１０において、ＩＳＣＶ５４を閉じることに
より、ファーストアイドルの処理を停止させる。

【００７５】そして、ステップ３０６又はステップ３１
０から移行してステップ３１１においては、酸素センサ
３２からの信号等に基づき、エンジンの空燃比フィード
バック制御（ＦＢ制御）の処理を実行する。更に、ステ
ップ３１２において、触媒通電終了フラグＸＦＥＨＣを
「０」にクリアし、その後の処理を終了する。

【００７６】上記のようにして、始動時における二次空
気供給制御の処理に対応した始動時制御の処理が実行さ
れる。以上説明したように、この実施例では、エンジン
の冷間始動時において排気系に二次空気が供給されてい
るとき、上流側の電気ヒータ付触媒１０の暖機の完了が
判断された後に、初めてファーストアイドルの処理が実
行されてエンジン本体１の吸気流量Ｑが増大される。こ
のため、エンジン本体１ではその空気の増量分だけエン
ジン回転数ＮＥが上昇し、エンジン本体１の暖機が促進
されると共に、エンジン本体１から排気系へ排出される
排気ガスの量が増大される。つまり、エンジン本体１か
ら排気系へ排出される排気ガスと共に、電気ヒータ付触
媒１０及びメイン触媒１１に運ばれるべき熱エネルギー
が増大されるのである。

【００７７】従って、下流側のメイン触媒１１には、上
流側の電気ヒータ付触媒１０から発生する反応熱に加え
て、排気ガスにより増大された熱エネルギーが供給され
ることになり、そのメイン触媒１１の活性化が促進され
ると共に、メイン触媒１１の暖機が促進される。しか
も、ここでは、電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了した
後に、ファーストアイドルにより排気ガスの量が増大さ
れることから、電気ヒータ付触媒１０の暖機が完了する
までの間で必要以上の排気ガスがエンジン本体１から排
出されることがない。その結果、排気エミッションを必
要以上に悪化させることなく、電気ヒータ付触媒１０及
びメイン触媒１１等の暖機を速やかに行わせることがで
きる。

【００７８】その他に、この実施例でも、前記第１実施
例と同等の作用及び効果を得ることができる。尚、この
発明は前記各実施例に限定されるものではなく、発明の
趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に変更して次
のように実施することもできる。

【００７９】（１）前記各実施例では、複数の触媒のう
ち上流側の触媒を電気ヒータ付触媒１０とし、下流側の
触媒をメイン触媒１１としたが、上流側の触媒を電気ヒ
ータを備えていない触媒にすることもできる。

【００８０】（２）前記各実施例では、各三元触媒コン
バータ８，９を直列型のガソリンエンジンに設けて具体
化したが、Ｖ型のガソリンエンジンの各バンクに対応す
る排気系にそれぞれ複数の触媒を設けて具体化すること
もできる。

【００８１】（３）前記各実施例では、電気ヒータ付触
媒１０の構成を、メタル触媒を構成するハニカムコアの
中心に電極を配置してその中心電極とハブとの間で通電
するものとしたが、電気ヒータ付触媒の構成はこれに限
られるものではなく、触媒自体を通電によって加熱でき
るものであればよい。

【００８２】（４）前記第２実施例では、電気ヒータ付
触媒１０の暖機の完了を判断した後に、エンジン本体１
に対する始動時燃料噴射量ｆ０を増量することなく、フ
ァーストアイドルの実行のみにより、エンジン本体１か
ら電気ヒータ付触媒１０及びメイン触媒１１に運ばれる
べき熱エネルギーを増大させるようにしている。これに
対し、電気ヒータ付触媒１０の暖機の完了を判断した後
に、始動時燃料噴射量ｆ０を増量すると共に、ファース
トアイドルを実行することにより、エンジン本体１から
電気ヒータ付触媒１０及びメイン触媒１１に運ばれるべ
き熱エネルギーを増大させるようにしてもよい。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
第１の発明によれば、内燃機関の冷間運転時に排気系に
おける複数の触媒のうち上流側触媒の活性化後で、かつ
排気系に二次空気が供給されているときに、熱エネルギ
ー増大手段を作動させて内燃機関より排気系へ排出され
る排気と共に複数の触媒に運ばれるべき熱エキルギーを
増大させるようにしている。従って、上流側触媒の活性
化前には、各触媒に排気と共に運ばれるべき熱エネルギ
ーが増大されないことから、その分だけ排気エミッショ
ンの悪化が抑えられる。その結果、排気エミッションを
悪化させることなく触媒の暖機を速やかに行わせること
ができるという優れた効果を発揮する。

【００８４】又、請求項２に記載の第２の発明によれ
ば、内燃機関の冷間運転時に排気系における複数の触媒
のうち上流側触媒の暖機完了後で、かつ排気系に二次空
気が供給されているときには、内燃機関の回転を維持す
るのに必要な第１の燃料量と、触媒の暖機に必要な熱量
を得るための第２の燃料量との和に相当する燃料量が内
燃機関に供給される。このため、第２の燃料量分によっ
て排気中の未燃成分量が増大され、その未燃成分量と暖
機完了後の上流側触媒から発生する熱とが相俟って、下
流側触媒の暖機が促進される。又、上流側触媒の暖機が
完了するまでの間で、必要以上の燃料量が内燃機関に供
給されることがなく未燃成分量が増大することがない。
その結果、排気エミッションを悪化させることなく触媒
の暖機を速やかに行わせることができるという優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の基本的な概念構成を説明する概念
構成図である。

【図２】第２の発明の基本的な概念構成を説明する概念
構成図である。

【図３】第１及び第２の発明を具体化した第１実施例に
おけるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図であ
る。

【図４】第１実施例においてＥＣＵ等の構成を示すブロ
ック図である。

【図５】第１実施例において、ＥＣＵにより実行される
「二次空気供給制御ルーチン」を示すフローチャートで
ある。

【図６】第１実施例において、ＥＣＵにより実行される
「始動時燃料噴射制御ルーチン」を示すフローチャート
である。

【図７】第１実施例において、ＥＣＵにより実行される
二次空気供給制御及び始動時燃料噴射制御の作用を説明
するタイムチャートである。

【図８】第１の発明を具体化した第２実施例におけるガ
ソリンエンジンシステムにおいて、吸気管の一部を示す
断面図である。

【図９】第２実施例において、ＥＣＵ等の構成を示すブ
ロック図である。

【図１０】第２実施例において、ＥＣＵにより実行され
る「始動時制御ルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン本体、４…燃料供給手段
及び熱エネルギー増大手段を構成するインジェクタ、３
…排気マニホルド、５〜７…排気管（３，５〜７は排気
系を構成している）、１０…上流側触媒としての電気ヒ
ータ付触媒、１１…下流側触媒としてのメイン触媒、１
９…電動式エアポンプ、２０…エアパイプ、２５…エア
コントロールバルブ、２７…ＶＳＶ（１９，２０，２
５，２７等は二次空気供給手段を構成している）、４１
…ＥＣＵ（４１により第１の駆動制御手段、活性化判断
手段、第２の駆動制御手段、燃料量演算手段及び燃料供
給手段制御装置が構成されている）、５３…バイパス通
路、５４…ＩＳＣＶ（５３，５４により熱エネルギー増
大手段が構成されている）。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１５ ３３０ ３３０Ｌ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｌ ３０１Ｔ (56)参考文献 特開 平５−163935（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141229（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79320（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−71433（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−59937（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/24 F02D 41/04 315 - 330 F02D 43/00 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に直列に配列された複
   数の触媒と、 前記内燃機関に燃料を供給するための燃料供給手段と、 前記複数の触媒の上流より前記排気系へ二次空気を供給
   するための二次空気供給手段と、 前記内燃機関の冷間運転時に、前記燃料供給手段及び前
   記二次空気供給手段をそれぞれ駆動制御するための第１
   の駆動制御手段と、 前記内燃機関より前記排気系へ排出される排気と共に前
   記複数の触媒に運ばれるべき熱エキルギーを増大させる
   ための熱エネルギー増大手段と、 前記内燃機関の冷間運転時に、前記複数の触媒のうち上
   流側触媒の活性化したことを判断するための活性化判断
   手段と、 前記活性化判断手段により、前記上流側触媒の活性化が
   判断されたときに、前記二次空気供給手段による二次空
   気の供給中に、前記熱エネルギー増大手段を駆動制御す
   るための第２の駆動制御手段とを備えたことを特徴とす
   る内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気系に直列に配列された複
   数の触媒と、 前記内燃機関に燃料を供給するための燃料供給手段と、 前記複数の触媒の上流より前記排気系へ二次空気を供給
   するための二次空気供給手段と、 前記内燃機関の冷間運転時に、前記内燃機関が回転を維
   持するために必要な第１の燃料量と、前記触媒の暖機に
   必要な熱量を得るために必要な第２の燃料量とを演算す
   るための燃料量演算手段と、 前記内燃機関の冷間運転時で前記複数の触媒のうち上流
   側触媒の暖機完了前には、前記第１の燃料量に基づいて
   前記燃料供給手段を駆動させ、前記冷間運転時で前記上
   流側触媒の暖機完了後でかつ前記二次空気供給手段によ
   る二次空気の供給中には、前記第１の燃料量と前記第２
   の燃料量との和に基づいて前記燃料供給手段を駆動させ
   るための燃料供給手段制御装置とを備えたことを特徴と
   する内燃機関の排気浄化装置。