JP3358405B2 - 電気加熱式触媒を搭載した内燃機関の制御装置 - Google Patents

電気加熱式触媒を搭載した内燃機関の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気加熱式触媒を搭
載した内燃機関の制御装置に関し、特に、排気通路に搭
載された電気加熱式触媒に通電して加熱し、触媒の活性
化を促進させるようにした内燃機関において、電気加熱
式触媒の加熱時に二次空気を送らずに空燃比をリーンに
して酸素量を増やし、触媒の燃料との反応による温度上
昇を得るようにした内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載された内燃機関から排出され
る排気ガス中にはＨＣ（炭化水素）やＮＯx(窒素酸化
物) 等の有害物質が含まれているので、内燃機関の排気
通路には一般に排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と
しての触媒コンバータが設けられている。ところが、こ
の触媒コンバータに使用される三元触媒は、触媒の温度
が低い時 (不活性状態) には排気ガス中の有害物質の浄
化率が低いことが知られている。したがって、内燃機関
の冷間始動後の触媒コンバータが不活性の状態では排気
ガスの浄化が十分に行なえなかった。
【０００３】そこで、触媒コンバータの上流側の排気通
路に、酸化触媒が担持されると共に電気ヒータを組み込
んだ電気加熱式の第２の触媒コンバータ（ＥＨＣ：Elec
trically Heated Catalyst）を組み込み、触媒コンバー
タが不活性の状態の時にこの第２の触媒コンバータを電
気的に加熱して酸化触媒を活性化させ、ＨＣの浄化を促
進させるようにした排気ガス浄化装置が提案されてい
る。
【０００４】第２の触媒コンバータ（以後電気加熱式触
媒という）への電力の供給は、触媒コンバータが活性と
なるまでで良い。従って、従来は内燃機関の冷間始動時
等の電気加熱式触媒への通電が必要な時に時間を決めて
一定電力を供給していたが、内燃機関の状態に応じて電
気加熱式触媒の温度上昇特性が異なるので、最近では電
気加熱式触媒への電力供給制御を電気加熱式触媒の触媒
温度を検出することによって行うようになってきてい
る。一方、電気加熱式触媒の触媒温度を直接検出するに
は温度センサが必要であるので、従来は、触媒温度の上
昇と共に大きくなる電気加熱式触媒の電気抵抗値を検出
して行われている。
【０００５】電気加熱式触媒への電力供給はバッテリか
ら行うのが一般的であるが、バッテリの能力が低下して
いる低温時に電気加熱式触媒に大きな電力を供給する
と、バッテリの性能が劣化することがある。そこで、電
気加熱式触媒への電力供給を、車両に搭載されて内燃機
関に駆動される発電機であるオルタネータから直接行う
ようにしたシステムが提案されている（例えば、SAE Pa
per 941042:Developmentof an Alternator-Powered Ele
ctirically-Heated Catalyst System, Paul M. Laing,
Ford Moter Co.参照) 。
【０００６】ところで、触媒加熱時の排気系において
は、触媒の燃料との反応による温度上昇を得るために排
気ガス中に酸素が必要である。そこで、エアポンプを用
いてエアクリーナのクリーンサイドの空気を二次空気と
して供給したり、エアクリーナのクリーンサイドと排気
通路の電気加熱式触媒の上流側とを二次空気導入通路に
よって接続し、この二次空気導入通路を通じて二次空気
を導入したりする装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SAE Pa
per 941042に開示の技術では、電気加熱式触媒が活性化
温度に達するまでの間は排気ガスが浄化されず、システ
ムとしての浄化性能の向上が望まれる。また、電気加熱
式触媒の加熱時に電気加熱式触媒の上流側に二次空気を
供給する装置は、エアポンプが必要であったり、二次空
気導入通路にリード弁や電磁開閉弁等を設置する必要が
あったりするのでシステムが高価になるという問題があ
る。
【０００８】そこで、本発明は、電気加熱式触媒に通電
を行う場合に、電気加熱式触媒の上流側に二次空気を供
給せずに内燃機関の空燃比をリーン状態に制御して、排
気ガス中の酸素量を多くすると共に、電気加熱式触媒へ
の通電を内燃機関に搭載された発電機から行なうことに
よって内燃機関の負荷を制御可能とし、リーン状態で内
燃機関が不安定になることなく、触媒の燃料との反応に
よる温度上昇を促進させることができる電気加熱式触媒
を搭載した内燃機関の制御装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の電気加熱式触媒を搭載した内燃機関の制御装置は、
排気通路に触媒担体を電気的に加熱する電気加熱式触媒
が搭載された内燃機関の制御装置において、内燃機関の
運転条件を検出する運転条件検出手段と、電気加熱式触
媒が、内燃機関の水温が２０℃以下と車両の車速が３ｋ
ｍ／ｈの少なくとも一方を満たす通電条件か否かを検出
する通電条件検出手段と、電気加熱式触媒が通電条件の
時に、内燃機関によって駆動される発電機をバッテリか
ら切り離して電気加熱式触媒に接続する発電機の接続切
換手段と、電気加熱式触媒の通電中に内燃機関の空燃比
をリーン領域に設定する空燃比設定手段と、検出された
内燃機関の運転条件から現在の機関回転数の目標値を演
算する目標回転数演算手段と、演算された目標回転数と
現在の機関回転数との偏差を演算する回転数偏差演算手
段と、この偏差が減少する方向に発電機の界磁電流を制
御する界磁電流制御手段とを設けたことを特徴としてい
る。
【００１０】また、請求項１に記載の電気加熱式触媒を
搭載した内燃機関の制御装置において、発電機から電気
加熱式触媒への供給電力量を監視する供給電力量監視手
段と、この供給電力量の所定時間内の平均値が所定値以
下になった場合に、内燃機関の回転数を強制的に増大さ
せる機関回転数補正手段とを更に設けても良い。請求項
１に記載の電気加熱式触媒を搭載した内燃機関の制御装
置によれば、内燃機関の水温が２０℃以下と車両の車速
が３ｋｍ／ｈの少なくとも一方を満たす時に、内燃機関
の空燃比をリーン状態にすることにより排気ガス中のＨ
Ｃが低減され、また、発電機の界磁電流を制御して機関
の目標回転数と実際の回転数との偏差を無くすようにし
て内燃機関の負荷を制御することにより、内燃機関の水
温が２０℃以下と車両の車速が３ｋｍ／ｈの少なくとも
一方を満たす時に、リーン状態で内燃機関が不安定にな
ることを抑えることができる。
【００１１】請求項２に記載の電気加熱式触媒を搭載し
た内燃機関の制御装置によれば、発電機の界磁電流を制
御して発電電力が減った場合には、これを補うべく内燃
機関の回転数が上昇され電気加熱式触媒への供給電力の
不足が補われるので、電気加熱式触媒の加熱状態への影
響を抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は内燃機関に搭載された
本発明の一実施形態の電気加熱式触媒を搭載した内燃機
関の制御装置全体構成を示すものである。図１において
１は内燃機関であり、その吸気通路２にはエアクリーナ
３が設けられており、その下流側にスロットル弁７があ
る。吸気通路２にはスロットル弁７をバイパスして吸気
をスロットル弁７の下流側に通すＩＳＣ（アイドル・ス
ピード・コントロール）通路２Ａが設けられており、Ｉ
ＳＣ通路２Ａの途中にはＩＳＣ弁Ｖ１が設けられてい
る。ＩＳＣ弁Ｖ１はその開度をパルス信号によってデュ
ーティ制御されるようになっている。また、内燃機関１
の排気通路４には通常の触媒コンバータ６が設けられて
おり、この通常の触媒コンバータ６の上流側に近接して
電気加熱式触媒５が設けられている。
【００１３】一方、内燃機関１の近傍には、内燃機関１
によって駆動されて発電を行う発電機（オルタネータ）
９が設けられており、オルタネータ９の発電によって車
両に搭載されたバッテリ８を充電するようになってい
る。このオルタネータ９にはＥＣＵ（エンジン・コント
ロール・ユニット）１０からの制御信号が入力されるよ
うになっている。
【００１４】この実施形態では、オルタネータ９の出力
は、リレー１１を介して電気加熱式触媒５側か、バッテ
リ８側の何れか一方に入力されるようになっている。リ
レー１１には２つの接点１１Ａ，１１Ｂがあり、接点１
１Ａが電気加熱式触媒５側への電力をオンオフし、接点
１１Ｂがバッテリ８側への電力をオンオフするようにな
っている。そして、このリレー１１はＥＣＵ１０からの
制御信号によって、駆動されるようになっており、電気
加熱式触媒５への通電時には接点１１Ａがオンされ、バ
ッテリ８の充電時には接点１１Ｂがオンされるようにな
っている。
【００１５】また、ＥＣＵ１０はＩＳＣ通路２Ａに設け
られたＩＳＣ弁Ｖ１の開閉制御を行なうようになってお
り、ＩＳＣ弁Ｖ１にはＥＣＵ１０からの制御パルスが入
力されるようになっている。この制御パルスのデューテ
ィ比によってＩＳＣ弁Ｖ１の開度が制御される。ところ
で、電気加熱式触媒を搭載した内燃機関では、電気加熱
式触媒の加熱時に、排気系において触媒の燃料との反応
による温度上昇を得るための酸素が必要である。そこ
で、従来はエアポンプ等を用いてこの二次空気が供給さ
れたり、エアクリーナ３のクリーンサイドと電気加熱式
触媒５の上流側とが二次空気導入通路で結ばれて二次空
気が供給されていた。
【００１６】ところが、この実施形態では、電気加熱式
触媒５の加熱時に必要な酸素を供給する二次空気は電気
加熱式触媒５の上流側には供給されない。その代わり
に、この実施形態では、電気加熱式触媒５の加熱時に必
要な酸素は、ＥＣＵ１０が内燃機関の空燃比をリーン状
態にすることによって供給される。即ち、空燃比をリー
ン状態にして排気ガス中に残存する酸素量を多くするこ
とによって供給される。空燃比は内燃機関の燃料噴射量
と吸入空気量の比で表されるので、空燃比をリーン状態
にするためには、燃料噴射量を少なくするか、或いは吸
入空気量を増やせば良い。燃料噴射量を少なくするため
には、機関の運転状態パラメータから演算によって求め
られる基本燃料噴射量に乗算する空燃比補正係数の値を
小さくすれば良い。また、吸入空気量を増やすために
は、ＩＳＣ弁Ｖ１の開度を大きくすれば良い。
【００１７】次に、以上のように構成された電気加熱式
触媒を搭載した内燃機関の制御装置において、電気加熱
式触媒５（以後電気加熱式触媒５はＥＨＣ５と表記す
る）への電力供給時に内燃機関の空燃比をリーン状態に
し、かつ、内燃機関を不安定にしない制御手順を図２に
示すフローチャートを用いて説明する。このＥＨＣの制
御ルーチンは１０ｍｓ程度の間隔で実行すれば良い。
【００１８】まず、ステップ２０１では内燃機関の運転
状態パラメータ、例えば、水温、機関回転数、外気温
度、吸入空気量等が検出される。続くステップ２０２で
はＥＨＣ５が通電条件か否かが判定される。そして、Ｅ
ＨＣ５が通電条件でなければこのルーチンを終了し、Ｅ
ＨＣ５が通電条件であればステップ２０３に進む。ＥＨ
Ｃ５の通電条件は、例えば、内燃機関の水温が２０℃以
下、車両の車速が３ｋｍ／ｈ以下等である。
【００１９】ステップ２０３ではリレー１１の接点１１
Ａをオンすることにより、オルタネータ９（図２では発
電機と表記）がＥＨＣ５に接続され、続くステップ２０
４では空燃比補正係数がリーン側の値に設定される。そ
して、ステップ２０５においてステップ２０１で求めら
れた機関の運転状態パラメータによって目標機関回転数
Ｎeoが演算される。
【００２０】次に、ステップ２０６では検出された機関
回転数Ｎｅと目標機関回転数Ｎeoとの偏差ΔＮe が求め
られ、続くステップ２０７では実回転数Ｎｅと目標機関
回転数Ｎeoとの偏差ΔＮe から、オルタネータ９への界
磁電流量を補正するための補正界磁電流値ΔＩｆがｇ(
ΔＮｅ) によって求められる。ΔＩｆ＝ｇ( ΔＮe)の特
性は図３に示される。
【００２１】ステップ２０７で補正界磁電流値ΔＩｆが
求められた後は、ステップ２０８において最終界磁電流
値Ｉｆが、現在の界磁電流値Ｉｆに補正界磁電流値ΔＩ
ｆを加えることによって演算される。このようにして最
終界磁電流値Ｉｆが求められると、ステップ２０９では
この最終界磁電流値Ｉｆによってオルタネータ９から出
力される出力電力Ｐが検出されると共に、所定時間内の
出力電力Ｐの平均値Ｐavが演算される。
【００２２】続くステップ２１０では演算された所定時
間内のオルタネータ９の出力電力Ｐの平均値Ｐavが、オ
ルタネータ９の出力電力の下限値Ｐmin よりも小さいか
否かが判定される。Ｐav≧Ｐmin の場合はこのままこの
ルーチンを終了するが、Ｐav＜Ｐmin の場合はオルタネ
ータ９の出力電力Ｐの値が不足しているのでステップ２
１１に進む。ステップ２１１では現在の界磁電流値Ｉｆ
に所定値αを加算して、オルタネータ９の出力電力Ｐを
増大させ、ＥＨＣ５の加熱低下を防止する。
【００２３】ステップ２１１が終了した後はステップ２
１２において所定時間Ｔが経過したか否かが判定され、
所定時間Ｔが経過していない場合はそのままこのルーチ
ンを終了する。一方、ステップ２１２で所定時間Ｔが経
過したと判定された後は、ステップ２１３においてリレ
ー１１の接点１１Ａがオフ、接点１１Ｂがオンされてオ
ルタネータ９がバッテリ８側に接続されてＥＨＣ５への
通電が終了する。なお、所定時間Ｔの値はＥＨＣ５への
通電開始後２０秒程度の値である。
【００２４】図４(a) 〜(c) は図２のフローチャートの
制御における機関回転数Ｎｅ、界磁電流Ｉｆ、及びオル
タネータ９の出力の平均値Ｐavの変化を示すものであ
る。図４(a) に示すように、目標機関回転数Ｎeoに対し
て実際の機関回転数Ｎｅが変動すると、この変動に追従
して界磁電流Ｉｆが図4 (b) のように変動する。即ち、
機関回転数Ｎe が目標機関回転数Ｎeoよりも大きくなる
と、図３の特性図から分かるように、オルタネータ９の
界磁電流Ｉf の補正値が増え、界磁電流Ｉf の値が大き
くなる。オルタネータ９の界磁電流Ｉf が増えると、機
関の負荷が増えるので、機関回転数は低下することにな
る。機関回転数Ｎe が目標機関回転数Ｎeoよりも小さく
なった場合はこの逆であり、図３の特性図から分かるよ
うに、オルタネータ９の界磁電流Ｉf の補正値が減り、
界磁電流Ｉf の値が小さくなる。オルタネータ９の界磁
電流Ｉf が減ると機関の負荷が減るので、機関回転数は
増大することになる。
【００２５】このように、前述の実施形態では、内燃機
関の空燃比をリーン状態にすることにより排気ガス中の
ＨＣが低減される。また、発電機の界磁電流を制御して
機関の目標回転数と実際の回転数との偏差を無くすよう
にして内燃機関の負荷を制御することにより、リーン状
態で内燃機関が不安定になることを抑えることができ
る。
【００２６】更に、図４(c) に破線で示すように、オル
タネータ９の出力Ｐの平均値Ｐavが下限値Ｐmin を下回
った場合は、図４(b) に示すように界磁電流Ｉf が増や
されてＥＨＣ５に供給するオルタネータ９からの電力が
増大され、ＥＨＣ５の加熱特性が確保される。図５は、
図１のオルタネータ９の内部構成およびＥＨＣ５、ＥＣ
Ｕ１０、及びバッテリ８との接続関係の具体的な実施例
の構成を示すオルタネータ周辺の回路説明図であり、オ
ルタネータ９の界磁電流がＥＣＵ５によって制御され、
オルタネータ９の出力がＥＨＣ５に供給される状態を示
している。なお、この実施例では、図１で説明した実施
形態におけるリレー１１がオルタネータ９の本体に内蔵
されている。
【００２７】図５において、９はオルタネータであり、
その内部には３相星型結線されたステータコイル９１、
ロータコイル９２、ブラシ９３、ダイオードブリッジか
らなる３相全波整流器９４、ＩＣレギュレータ９５、及
び切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２がある。切換スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２はＥＣＵ１０によって切り換えられるよう
になっている。切換スイッチＳＷ１は、ロータコイル９
２の一端をＥＣＵ１０に接続するか、ＩＣレギュレータ
９５に接続する。ロータコイル９２の一端がＥＣＵ１０
に接続された場合は、ロータコイル９２の界磁電流はＥ
ＣＵ１０によって制御される。また、切換スイッチＳＷ
２は、３相全波整流器９４をＩＣレギュレータ９５に接
続するか、或いはＥＨＣ５の何れかに接続する。ＩＣレ
ギュレータ９５には充電端子Ｂ、イグニッションスイッ
チ９７に接続するイグニッション端子ＩＧ、チャージラ
ンプ９６に接続するランプ端子Ｌ、ロータコイル９２が
接続する界磁電流端子Ｆ、ステータコイル９１の１相に
接続する位相端子Ｐ、及び接地されるアース端子Ｅがあ
る。チャージランプ９６の他端はイグニッションスイッ
チ９７に接続されており、イグニッションスイッチ９７
の他端はバッテリ８、及び図示しない自動車の他の電気
回路に接続されている。
【００２８】以上のように構成された実施例では、イグ
ニッションスイッチ９７がオンされている通常の状態で
は切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２が点線側に接続されてお
り、ステータコイル９１で発生した電力は３相全波整流
器１４で整流された後にＩＣレギュレータ９５を経てバ
ッテリ８に入力される。このときチャージランプ９６も
点灯する。この状態は、図１において、リレー１１の接
点１１Ｂがオンしている状態に相当する。
【００２９】一方、イグニッションスイッチ９７がオン
された内燃機関の始動直後は、ＥＨＣ５の通電条件の時
にＥＣＵ１０によって切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２が実
線側に切り換えられ、ロータコイル９２の界磁電流がＥ
ＣＵ１０によって制御される。この状態では、ロータコ
イル９２に流れる界磁電流に応じてステータコイル９１
で発生した電力は、３相全波整流器９４で整流された後
に全てを通じてＥＨＣ５に入力される。このときチャー
ジランプ９６は点灯しない。この状態は、図１におい
て、リレー１１の接点１１Ａがオンしている状態に相当
する。
【００３０】図５の実施例においては、内燃機関の始動
直後は所定時間Ｔまで切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２が実
線側に切り換えられ、ロータコイル９２の界磁電流がＥ
ＣＵ５によって制御されてオルタネータ９の出力がＥＨ
Ｃ５に供給される。図６は、図１の形態の電気加熱式触
媒を搭載した内燃機関の制御装置における内燃機関の制
御ルーチンの第２の実施形態を示すフローチャートであ
る。図６の実施形態においては、ＥＨＣ５への電力供給
時に内燃機関の空燃比をリーンにし、この状態で内燃機
関を不安定にしないために機関回転数に応じてオルタネ
ータの界磁電流を制御すると共に、ＩＳＣ通路を流れる
吸気量を制御している。
【００３１】図６のフローチャートに示される制御手順
では、図２で説明したフローチャートの手順と同じ手順
には同じステップ番号を付して簡単に説明する。このＥ
ＨＣの制御ルーチンも１０ｍｓ程度の間隔で実行すれば
良い。ステップ２０１では内燃機関の運転状態パラメー
タが検出され、ステップ２０２ではＥＨＣ５が通電条件
か否かが判定される。そして、ＥＨＣ５が通電条件であ
る時にステップ２０３に進み、リレー１１の接点１１Ａ
がオンされてオルタネータ９（発電機）がＥＨＣ５に接
続される。続くステップ２０４では空燃比補正係数がリ
ーン側の値に設定され、ステップ２０５において機関の
運転状態パラメータに応じて目標機関回転数Ｎeoが演算
される。そして、ステップ２０６では検出された機関回
転数Ｎｅと目標機関回転数Ｎeoとの偏差ΔＮe が求めら
れてステップ６０１に進む。
【００３２】ステップ６０１では、実回転数Ｎｅと目標
機関回転数Ｎeoとの偏差ΔＮe からまず、図１で説明し
たＩＳＣ通路２ＡにあるＩＳＣ弁Ｖ１の開度を制御する
ための補正デューティ値ΔＤutyIが、ｆ（ΔＮｅ）によ
って求められる。ΔＤutyI＝ｆ( ΔＮe)の特性は図７に
示される。また、同時にオルタネータ９への界磁電流量
を補正するための補正界磁電流値ΔＩｆがｇ( ΔＮｅ)
によって求められる。ΔＩｆ＝ｇ( ΔＮe)の特性は図３
に示される。
【００３３】ステップ６０１でＩＳＣ弁Ｖ１の補正デュ
ーティ値ΔＤutyIと補正界磁電流値ΔＩｆが求められた
後は、ステップ６０２においてＩＳＣ弁Ｖ１の開度を制
御するための最終デューティ値ＦＤutyIが、現在の最終
デューティ値ＦＤutyIに補正デューティ値ΔＤutyIを加
えることによって演算されると共に、最終界磁電流値Ｉ
ｆが、現在の界磁電流値Ｉｆに補正界磁電流値ΔＩｆを
加えることによって演算される。このようにして最終デ
ューティ値ＦＤutyIと最終界磁電流値Ｉｆが求められる
と、ステップ２０９ではこの最終デューティ値ＦＤutyI
と最終界磁電流値Ｉｆによってオルタネータ９から出力
される出力電力Ｐが検出されると共に、所定時間内の出
力電力Ｐの平均値Ｐavが演算される。
【００３４】続くステップ２１０では演算された所定時
間内のオルタネータ９の出力電力Ｐの平均値Ｐavが、オ
ルタネータ９の出力電力の下限値Ｐmin よりも小さいか
否かが判定される。Ｐav≧Ｐmin の場合はこのままこの
ルーチンを終了するが、Ｐav＜Ｐmin の場合はオルタネ
ータ９の出力電力Ｐの値が不足しているのでステップ６
０３に進む。ステップ６０３では現在の目標回転数Ｎeo
に所定値βを加算して、機関回転数Ｎe を増大させるこ
とによりオルタネータ９の出力電力Ｐを増大させ、ＥＨ
Ｃ５の加熱低下を防止する。
【００３５】ステップ６０３が終了した後はステップ２
１２において所定時間Ｔが経過したか否かが判定され、
所定時間Ｔが経過していない場合はそのままこのルーチ
ンを終了する。一方、ステップ２１２で２０秒程度の所
定時間Ｔが経過したと判定された後は、ステップ２１３
においてリレー１１の接点１１Ａがオフ、接点１１Ｂが
オンされてオルタネータ９がバッテリ８側に接続されて
ＥＨＣ５への通電が終了する。
【００３６】図８(a) 〜(d) は図６のフローチャートの
制御における機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ弁Ｖ１のデューテ
ィ比、界磁電流Ｉｆ、及びオルタネータ９の出力の平均
値Ｐavの変化を示すものである。図８(a) に示すよう
に、目標機関回転数Ｎeoに対して実際の機関回転数Ｎｅ
が変動すると、この変動に追従して目標機関回転数Ｎeo
と実際の機関回転数Ｎｅとの偏差ΔＮｅを小さくするよ
うに、ＩＳＣ弁Ｖ１のデューティ比と界磁電流Ｉｆが図
８(b) ，(c) に示すように変動する。即ち、機関回転数
Ｎe が目標機関回転数Ｎeoよりも大きくなると、図７の
特性図から分かるように、ＩＳＣ弁Ｖ１のデューティ比
が減ると共に、図３の特性図から分かるように、オルタ
ネータ９の界磁電流Ｉf の補正値が増え、界磁電流Ｉf
の値が大きくなる。
【００３７】ＩＳＣ弁Ｖ１のデューティ比が減ると機関
回転数Ｎｅが減る。また、オルタネータ９の界磁電流Ｉ
f が増えると、機関の負荷が増えるので、機関回転数Ｎ
ｅは低下することになる。機関回転数Ｎｅが目標機関回
転数Ｎeoよりも小さくなった場合はこの逆であり、図７
の特性図から分かるように、ＩＳＣ弁Ｖ１のデューティ
比が増えると共に、図３の特性図から分かるように、オ
ルタネータ９の界磁電流Ｉf の補正値が減り、界磁電流
Ｉf の値が小さくなる。ＩＳＣ弁Ｖ１のデューティ比が
増えると機関回転数Ｎｅが増大する。また、オルタネー
タ９の界磁電流Ｉf が減ると機関の負荷が減るので、機
関回転数は増大する。
【００３８】このように、第２の実施形態では、内燃機
関の空燃比をリーン状態にすることにより排気ガス中の
ＨＣが低減される。また、リーン状態の時にＩＳＣ弁Ｖ
１を通過する吸気量と発電機の界磁電流を制御して機関
の目標回転数と実際の回転数との偏差を無くすようにし
て内燃機関の負荷を制御することにより、リーン状態で
内燃機関が不安定になることを抑えることができる。
【００３９】更に、図８(d) に破線で示すように、オル
タネータ９の出力Ｐの平均値Ｐavが下限値Ｐmin を下回
った場合は、図８(a) に示すように目標機関回転数Ｎeo
が所定値βだけ増やされ、これに追従するようにＩＳＣ
弁Ｖ１の開度が増し、界磁電流Ｉｆが増えるので、ＥＨ
Ｃ５に供給するオルタネータ９からの電力が増大され、
ＥＨＣ５の加熱特性が確保される。
【００４０】第２の実施形態の電気加熱式触媒を搭載し
た内燃機関の制御装置によれば、発電機の界磁電流を制
御して発電電力が減った場合には、これを補うべく内燃
機関の回転数が上昇されて電気加熱式触媒への供給電力
の不足が補われるので、電気加熱式触媒の加熱状態への
影響を抑えることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
内燃機関の始動時等のように、内燃機関の水温が２０℃
以下と車両の車速が３ｋｍ／ｈの少なくとも一方を満た
す時に、電気加熱式触媒に通電を行う場合に、電気加熱
式触媒の上流側に二次空気を供給する代わりに内燃機関
の空燃比をリーンに制御し、排気ガス中の酸素量を多く
すると共に、電気加熱式触媒への通電を内燃機関に搭載
された発電機から行なうことによって内燃機関の負荷を
制御するので、内燃機関の水温が２０℃以下と車両の車
速が３ｋｍ／ｈの少なくとも一方を満たす始動時に、リ
ーン状態で内燃機関が不安定になることなく、触媒の燃
料との反応による温度上昇を促進させることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気加熱式触媒を搭載した内燃機関の
制御装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１の形態の電気加熱式触媒を搭載した内燃機
関の制御装置における内燃機関の制御ルーチンの一形態
を示すフローチャートである。
【図３】内燃機関の目標回転数と実際の回転数の偏差に
対応するオルタネータの界磁電流の補正値を演算する特
性図である。
【図４】(a) は目標機関回転数に対する実際の機関回転
数の変動を示す図、(b) は(a)の機関回転数の変動に対
応させた界磁電流の制御特性を示す図、(c) は(b) の界
磁電流によってオルタネータから出力される電流の所定
時間毎の平均値を示す図である。
【図５】図１のオルタネータの内部構成および電気加熱
式触媒、ＥＣＵ、及びバッテリとの接続関係の一実施例
の構成を示すオルタネータ周辺の回路説明図である。
【図６】図１の形態の電気加熱式触媒を搭載した内燃機
関の制御装置における内燃機関の制御ルーチンの別の形
態を示すフローチャートである。
【図７】内燃機関の目標回転数と実際の回転数の偏差に
対応するＩＳＣの開度の補正値を演算する特性図であ
る。
【図８】(a) は目標機関回転数に対する実際の機関回転
数の変動を示す図、(b) は(a)の機関回転数の変動に対
応させたＩＳＣ弁のデューティ比の制御特性を示す図、
(c) は(a) の機関回転数の変動に対応させた界磁電流の
制御特性を示す図、(d)は(c) の界磁電流によってオル
タネータから出力される電流の所定時間毎の平均値を示
す図である。
【符号の説明】
１…内燃機関 ２…吸気通路 ２Ａ…ＩＳＣ通路 ４…排気通路 ５…電気加熱式触媒 ６…触媒コンバータ ７…スロットル弁 ８…バッテリ ９…オルタネータ（発電機） １０…ＥＣＵ ９１…ステータコイル ９２…ロータコイル ９４…３相全波整流器 ９５…ＩＣレギュレータ Ｖ１…ＩＳＣ弁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−93838（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35926（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−1193（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−111131（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−87940（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/20 F02D 29/06 F02D 45/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路に触媒担体を電気的に加熱する
    電気加熱式触媒が搭載された内燃機関の制御装置であっ
    て、 内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、 電気加熱式触媒が、前記内燃機関の水温が２０℃以下と
    車両の車速が３ｋｍ／ｈの少なくとも一方を満たす通電
    条件か否かを検出する通電条件検出手段と、 電気加熱式触媒が前記通電条件の時に、内燃機関によっ
    て駆動される発電機をバッテリから切り離して電気加熱
    式触媒に接続する発電機の接続切換手段と、 電気加熱式触媒の通電中に内燃機関の空燃比をリーン領
    域に設定する空燃比設定手段と、 検出された内燃機関の運転条件から現在の機関回転数の
    目標値を演算する目標回転数演算手段と、 演算された目標回転数と現在の機関回転数との偏差を演
    算する回転数偏差演算手段と、 この偏差が減少する方向に前記発電機の界磁電流を制御
    する界磁電流制御手段と、 を備えることを特徴とする電気加熱式触媒を搭載した内
    燃機関の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記発電機から電気加熱式触媒への供給
    電力量を関しする供給電力量監視手段と、 この供給電力量の所定時間内の平均値が所定値以下にな
    った場合に、前記内燃機関の回転数を強制的に増大させ
    る機関回転数補正手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電気加
    熱式触媒を搭載した内燃機関の制御装置。
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