JP3531328B2 - 内燃機関制御の解除時期制御装置 - Google Patents

内燃機関制御の解除時期制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機関始動後開始され排
気浄化触媒の活性化を条件として解除される機関制御の
解除時期を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記のような機関制御としては、排気浄
化触媒活性化を目的として行われる該触媒上流側の排気
通路へ二次空気を供給する制御がある (実開昭６４−２
２８１６号参照) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の二次空気供
給制御は、機関の冷却水温度 (以下水温という) が所定
範囲内にあることを条件として行われ、上限温度以上で
解除されるが、制御解除時の排気浄化触媒温度は、制御
解除時の水温だけで一律に定まるものではない。このた
め、前記触媒が活性化していないのに二次空気供給を解
除してＣＯやＨＣの排出量が増大したり、逆に触媒活性
化後も二次空気供給を継続することによりＮＯｘの排出
量が増大したりすることがあった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、二次空気供給等の排気浄化触媒の活性
化を条件として解除される機関制御の解除時期を適切に
設定することにより、該触媒の機能を最大限に発揮して
排気浄化機能を十分高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は図１に示すように、排気系に備えられた排気浄
化触媒の活性化を条件として解除される前記排気浄化触
媒上流側の排気通路への二次空気供給制御の解除時期を
制御する内燃機関制御の解除時期制御装置において、機
関の始動を検出する始動検出手段と、機関の冷却水温度
を検出する水温検出手段と、前記二次空気供給制御を解
除するときの冷却水温度を、機関始動時の冷却水温度が
低いときほど低温で、かつ、該始動時の冷却水温度から
の温度差が大きい値となるように設定する制御解除水温
設定手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【０００６】上記構成において、機関始動後に開始され
る二次空気供給制御を解除するときの水温が、始動時に
検出された水温が低いときほど低温で、かつ、該始動時
の水温からの温度差は大きくなるように設定される。即
ち、二次空気を供給することにより、排気浄化触媒での
酸化反応による温度上昇で活性化が促進され、この排気
浄化触媒が活性化される排気温度を、水温状態によって
予測するものであり、水温の上昇と排気温度の上昇は同
一傾向であり、かつ、水温の上昇に比較して排気の温度
上昇がはるかに大きいので、上記のように水温を設定す
る。
【０００７】これにより、始動時からの水温の温度変化
に対応して排気浄化触媒が活性化される温度に見合った
水温で、機関制御が解除される。
【０００８】また、請求項２に係る発明は、前記二次空
気の供給は、エアポンプにより行われることを特徴とす
る。電動式或いは機関駆動によるエアポンプにより二次
空気を強制的に供給する。
【０００９】また、請求項３に係る発明は、前記二次空
気の供給は、排気脈動を利用したポンプ機構により行わ
れることを特徴とする。例えば逆止弁を介装したポンプ
機構により、排気脈動の負圧発生時に二次空気を吸引さ
せる。
【００１０】また、請求項４に係る発明は、排気系に備
えられた排気浄化触媒の活性化を条件として解除される
空燃比をリーン化する制御の解除時期を制御する内燃機
関制御の解除時期制御装置において、 機関の始動を検出
する始動検出手段と、機関の冷却水温度を検出する水温
検出手段と、 前記空燃比をリーン化する制御を解除する
ときの冷却水温度を、機関始動時の冷却水温度が低いと
きほど低温で、かつ、該始動時の冷却水温度からの温度
差が大きい値となるように設定する制御解除水温設定手
段と、 を含んで構成したことを特徴とする前記機関制御
が、空燃比をリーン化する制御であることを特徴とす
る。空燃比をリーン化制御することにより、リーン化さ
れた余剰の空気が二次空気として排出されることにな
り、排気浄化触媒の活性化が促進される。また、請求項
５に係る発明は、前記機関始動時の冷却水温度が所定値
以上のときは、前記空燃比をリーン化する制御を禁止す
ることを特徴とする。
【００１１】排気浄化触媒が始動時に既に活性化されて
いるような水温状態のときは、前記機関制御を禁止す
る。
【００１２】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、排気浄化
触媒が活性化された時点で、二次空気供給制御が解除さ
れることにより、排気浄化触媒が活性化されると共に、
それ以降の無駄な或いは弊害を伴う機関制御を停止でき
る。
【００１３】また、請求項２に係る発明によれば、 電動
式或いは機関駆動によるエアポンプにより二次空気量を
適切に制御でき、排気浄化触媒の活性化に要する時間を
短縮できる。
【００１４】また、請求項３に係る発明によれば、排気
脈動を利用した簡易なポンプ機構により低コストで実施
することができる。また、請求項４に係る発明によれ
ば、空燃比のリーン化制御により、特別な二次供給手段
を設けることなく、低コストで実質的な二次空気供給機
能が得られる。
【００１５】また、請求項５に係る発明によれば、始動
時に排気浄化触媒が既に活性化されている状態で、無駄
な或いは弊害を伴う空燃比リーン化制御を禁止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。一実施形態のシステム構成を示す図１
において、Ｖ型６気筒内燃機関の機関本体１には、Ｖ型
をなす各シリンダバンクの外側の壁には、それぞれ排気
マニホールド２Ａ，２Ｂが各気筒の排気ポート出口に接
合して連結されており、これら排気マニホールド２Ａ，
２Ｂの下流端には排気管３が連結され、該排気管３の下
流側は１本に合流されている。前記排気管３の合流部に
は、排気中のＣＯ，ＨＣ (未燃燃料) を酸化すると共に
ＮＯｘを還元して浄化する排気浄化触媒 (三元触媒) ４
が介装されている。
【００１７】また、前記両シリンダバンクの内側壁に
は、吸気マニホールド５が各気筒の吸気ポート入口に接
合して連結されており、該吸気マニホールド５の上流端
には吸気管６が連結され、該吸気管６には絞り弁７が介
装されると共に、上流端にエアクリーナ８が連結されて
いる。前記エアクリーナ８の出口側に形成された二次空
気出口８ａと、前記排気マニホールド２Ａ，２Ｂの各ブ
ランチに形成された二次空気入口とを結んで二次空気供
給通路９が接続され、該二次空気通路９に上流側から二
次空気を供給するエアポンプ10及び二次空気通路９を開
閉する開閉弁19とが介装されている。
【００１８】前記エアポンプ10は、電動式であり、駆動
用モータがポンプリレー11の接点11ａに接続され、該接
点11ａはイグニッションスイッチ12と直列にコントロー
ルユニット13に接続されるリレーコイル11ｂの通電の断
続により開閉される。具体的には、イグニッションスイ
ッチ12がＯＮ操作され、かつ、後述する水温条件のとき
にコントロールユニット13から出力される信号によりリ
レーコイル11ｂが通電されると接点11ａが閉じ、該リレ
ーコイル11ｂの通電が断たれると接点11ａが開くように
なっている。
【００１９】また、前記開閉弁19は、ダイアフラム駆動
式に形成され、その負圧作動室と前記吸気マニホールド
５内部とを結んで、電磁弁14及び逆止弁15を介装した負
圧導入通路16が接続されている。前記逆止弁15は、負圧
作動室から吸入マニホールド５への空気の流通を許容す
る方向 (換言すれば、吸入マニホールド５から負圧作動
室への負圧の導入を許容する方向) に接続され、前記電
磁弁14は、コントロールユニット13から出力される信号
に応じて開閉される。具体的には、前記リレーコイル11
ｂのＯＮ，ＯＦＦに同期してＯＮ，ＯＦＦとなる信号に
より電磁弁14が開閉され、電磁弁14の開時に開閉弁19の
負圧作動室に吸気負圧が導かれて開閉弁19が開となり、
同時にエアポンプ10が駆動されて二次空気が二次空気供
給通路９から排気マニホールド２Ａ，２Ｂの各ブランチ
に供給される。
【００２０】また、コントロールユニット13には、始動
検出手段としてのスタータスイッチ14の信号及び水温検
出手段としての水温センサ18の信号が入力されている。
以下、前記二次空気供給制御を、図３のフローチャート
に従って説明する。ステップ (図ではＳと記す。以下同
様) １では、水温センサ18により検出された水温Ｔｗを
入力する。
【００２１】ステップ２では、スタータスイッチ17の信
号がＯＮからＯＦＦに切り換わった直後か否かを判定す
る。ステップ１でＯＦＦに切り換わった直後、つまり始
動直後と判定されたときはステップ３へ進み、始動時水
温Ｔｗｓに対して設定される二次空気供給解除時の水温
Ｔｗｅを、マップテーブルから検索した後、ステップ４
へ進み、そうでない場合は、ステップ３をジャンプして
ステップ４へ進む。ここで、前記二次空気供給解除時の
水温Ｔｗｅは、排気浄化触媒が活性化されるときの水温
に設定されており、具体的には図４に示すように、前記
始動時水温Ｔｗｓが低温であるほど低く、かつ、始動時
水温Ｔｗｓとの温度差ΔＴｗ (＝Ｔｗｅ−Ｔｗｓ) が大
きくなるように設定されている。
【００２２】ステップ４では、ステップ１で検出された
現在の水温Ｔｗが、ステップ３で検索された水温Ｔｗｅ
以上に達したか否かを判定する。Ｔｗ＜Ｔｗｅつまり排
気浄化触媒がまだ活性化されていないと判定されたとき
は、ステップ５へ進んでその他の二次空気供給カット条
件が成立しているか否かを判定する。
【００２３】そして、その他の二次空気供給カット条件
も成立していないときには、ステップ６へ進んで、二次
空気供給を許可し、前記エアポンプ10を駆動して二次空
気供給を行う。また、ステップ４で、Ｔｗ≧Ｔｗｅつま
り排気浄化触媒が活性化されたと判定された場合又はス
テップ５でその他の二次空気供給カット条件が成立して
いると判定された場合は、ステップ７へ進んでエアポン
プ10の駆動を停止すると共に電磁弁14をＯＦＦとして閉
弁することにより開閉弁19を閉弁させて二次空気供給通
路９を遮断し、二次空気の供給を停止する。
【００２４】このようにすれば、始動時の水温Ｔｗｓに
対して排気浄化触媒が活性化されるときの水温Ｔｗｅを
予測して、二次空気の供給、停止の切換タイミングを過
不足無く適切に設定することができ、以て、排気浄化触
媒の活性化前に二次空気供給を停止してＣＯ，ＨＣ排出
量の増大を招いたり、活性化後も継続して二次空気供給
を行ってＮＯｘ排出量の増大を招いたりすることを防止
でき、排気浄化触媒による排気浄化性能を十分良好に発
揮することができる。
【００２５】尚、始動時の水温Ｔｗｓが所定値Ｔｗ0
(図４で始動時水温Ｔｗｓと二次空気解除水温Ｔｗｅと
が等しくなるときの水温) 以上で、既に排気浄化触媒が
活性化されていると推定される場合には、ステップ４の
判定がＹＥＳとなって始動直後からステップ７へ進んで
二次空気の供給が停止される。また、本実施形態のよう
に、電動式のエアポンプ10により二次空気の供給を行う
ものでは、二次空気供給量の制御も精度良く行えるもの
であるが、第２の実施形態として、逆止弁を介装した簡
易な構成のポンプ機構により、排気脈動の負圧発生時に
二次空気を吸引する二次空気供給機構を備えた構成とし
てもよい。
【００２６】図６は、前記第２の実施形態のシステム構
成を示し、第１の実施形態におけるエアポンプ10を省略
し、代わりに開閉弁19下流側の二次空気通路９にストッ
パ，弁体，弁座からなるリード弁 (逆止弁) 21を、介装
したものである。また、第３の実施形態としては、機関
始動後に空燃比をリーン化制御することにより、リーン
化された余剰の空気を二次空気として排出供給するもの
に適用してもよく、空燃比リーン化制御の停止時期を前
記のようにして設定された水温により制御すればよい。
尚、リーン化制御停止後は空燃比を理論空燃比にフィー
ドバックする制御に切り換える。
【００２７】図５は、第１，第２の実施形態による二次
空気供給停止時期と第３の実施形態による空燃比リーン
化制御停止時期とを、他の状態と併せて同時に示したも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態のシステム構成を示す
図。
【図３】同上実施形態の二次空気供給・停止制御ルーチ
ンを示すフローチャート。
【図４】同上実施形態の始動時水温Ｔｗｓと二次空気供
給解除水温Ｔｗｅとの関係を示す線図。
【図５】第１〜第３の実施形態における各種状態の始動
後の変化を示すタイムチャート。
【図６】第２の実施形態のシステム構成を示す図。
【符号の説明】
１ 機関本体 ４ 排気浄化触媒 ９ 二次空気供給通路 10 エアポンプ 12 イグニッションスイッチ 13 コントロールユニット 14 電磁弁 17 スタータスイッチ 18 水温センサ 19 開閉弁 21 リード弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/32 Ｆ０１Ｎ 3/32 Ｚ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｚ (56)参考文献 特開 平６−74021（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−99710（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151001（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129243（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/22 - 3/32 F02D 41/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気系に備えられた排気浄化触媒の活性化
    を条件として解除される前記排気浄化触媒上流側の排気
    通路への二次空気供給制御の解除時期を制御する内燃機
    関制御の解除時期制御装置において、 機関の始動を検出する始動検出手段と、 機関の冷却水温度を検出する水温検出手段と、 前記二次空気供給制御を解除するときの冷却水温度を、
    機関始動時の冷却水温度が低いときほど低温で、かつ、
    該始動時の冷却水温度からの温度差が大きい値となるよ
    うに設定する制御解除水温設定手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関制御の解除
    時期制御装置。
  2. 【請求項２】 前記二次空気の供給は、エアポンプにより
    行われることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制
    御の解除時期制御装置。
  3. 【請求項３】 前記二次空気の供給は、排気脈動を利用し
    たポンプ機構により行われることを特徴とする請求項１
    に記載の内燃機関制御の解除時期制御装置。
  4. 【請求項４】排気系に備えられた排気浄化触媒の活性化
    を条件として解除される空燃比をリーン化する制御の解
    除時期を制御する内燃機関制御の解除時期制御装置にお
    いて、 機関の始動を検出する始動検出手段と、 機関の冷却水温度を検出する水温検出手段と、 前記空燃比をリーン化する制御を解除するときの冷却水
    温度を、機関始動時の冷却水温度が低いときほど低温
    で、かつ、該始動時の冷却水温度からの温度差が大きい
    値となるように設定する制御解除水温設定手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関制御の解除
    時期制御装置。
  5. 【請求項５】 前記機関始動時の冷却水温度が所定値以上
    のときは、前記空燃比をリーン化す る制御を禁止するこ
    とを特徴とする請求項４に記載の内燃機関制御の解除時
    期制御装置。
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