JPH10220220A - 電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気加熱式触媒を搭載した多気筒エンジンの
暖機運転時等に必要な二次空気を、所定気筒の燃料噴射
停止によって供給するようにする。 【解決手段】 排気通路２内に電気加熱式触媒４を備え
た多気筒エンジン１において、エンジンの暖機運転時等
に必要な二次空気を、多気筒エンジン１の一部の気筒の
燃料噴射を停止することにより、電気加熱式触媒４の上
流側に供給して触媒における未燃焼成分の浄化能力を向
上させる。燃料噴射停止気筒は、エンジンの気筒数、１
気筒からの空気の排出量、電気加熱式触媒４への通電時
の空燃比、及びエンジン回転数から、排気ガス中の空燃
比が理論空燃比になるように、演算により適宜決定する
ことができる。

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備
えたエンジンの制御装置に関し、特に、自動車の排気通
路に電気加熱式触媒を備え、エンジンの冷間始動時のよ
うに触媒が冷えている時に電力を供給して加熱し、触媒
の活性化を促進させるようにした多気筒エンジンの制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されたエンジンから排出され
る排気ガス中にはＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）やＮＯx(窒素酸化物) 等の有害物質が含まれている
ので、エンジンの排気通路には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一般に設けられ
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、エンジンの冷間始動後の触媒コンパータが
不活性の状態では排気ガスの浄化が十分に行えなかっ
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
んだ第２の触媒コンバータ（ＥＨＣ：Electrically Hea
tedCatalyst、以後、電気加熱式触媒と記す）を組み込
み、触媒コンバータが不活性の状態の時にこの電気加熱
式触媒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。このような電気加熱式触媒には通常、オル
タネータやバッテリから電力が供給される。

【０００４】一方、エンジン始動後のエンジン暖機運転
中には、一般にリッチな空燃比でエンジンが運転される
が、この時の排気ガス中には未燃焼燃料と少しの空気し
かなく、排気ガス中の空燃比は理論空燃比よりも濃い。
このために、いくら電気加熱式触媒を設けて触媒コンバ
ータを活性化しても、触媒コンバータにおいてＨＣやＣ
Ｏが浄化されにくかった。そこで、エンジンの暖機運転
時の排気ガスの空燃比を理論空燃比に近づけ、触媒コン
バータにおける排気ガスの浄化性能を向上させるため
に、触媒コンバータの上流側に電動エアポンプを設け、
電気加熱式触媒の通電時に電気加熱式触媒の上流側に二
次空気を導入する技術がある（例えば、特開平６−７４
０２８号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気通
路に供給する二次空気が必要となるのは、エンジンの始
動後の暖機時等のごく短い特定状況においてだけであ
り、特開平６１−３３７３５号公報に開示のようにこの
目的のためだけに専用の電動エアポンプを設置するとな
ると、電動エアポンプ本体の他に、チェック弁、エアコ
ントロール弁、ＶＳＶ、バキューム配管、二次空気供給
用の配管等の部品が必要であり、エンジンのコストアッ
プになるという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、触媒コンバータの上流
側に電気加熱式触媒を備えたエンジンにおいて、エンジ
ン始動後の暖機時等に必要となる二次空気を、専用の電
動エアポンプを設置することなく、排気通路に供給でき
るようにして、触媒コンバータにおける排気ガスの浄化
率を向上させると共に、エンジンのコストアップを抑え
ることができるエンジンの制御装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【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備えたエンジンの制御装置は、排
気通路内に電気加熱式触媒を備えた多気筒エンジンの制
御装置において、所定条件の時にこの多気筒エンジンの
一部の気筒の燃料噴射を停止して、触媒の上流側に二次
空気を導入する制御手段を設けたことを特徴としてい
る。

【０００８】この時の燃料噴射停止気筒は、多気筒エン
ジンの気筒数、１気筒からの空気の排出量、電気加熱式
触媒への通電時の空燃比、及びエンジン回転数から、排
気ガス中の空燃比が理論空燃比になるように、演算によ
り適宜決定すれば良い。なお、演算によって決定された
燃料噴射停止気筒が特定の気筒に集中する場合は、燃料
噴射停止気筒をこの特定の気筒の前後に燃料が噴射され
る気筒に分散すれば良い。

【０００９】本発明によれば、エンジンの始動後の暖機
時等で、電気加熱式触媒に通電が行われる時には、この
時に必要な二次空気がエンジンから供給されるように、
エンジンの所定気筒への燃料噴射が停止される。この結
果、燃料噴射が停止された気筒からは吸入空気がそのま
ま排気通路に排出され、これが二次空気となる。従っ
て、電動エアポンプの無い状態で排気通路に二次空気を
供給することができ、エンジンのコストアップを抑える
ことができる。

【００１０】また、燃料噴射停止気筒が、多気筒エンジ
ンの気筒数、１気筒からの空気の排出量、電気加熱式触
媒への通電時の空燃比、及びエンジン回転数から、排気
ガス中の空燃比が理論空燃比になるように演算されて決
定される場合には、排気ガス中の空燃比が理論空燃比に
なるので、触媒コンバータにおける浄化率が向上する。

【００１１】更に、燃料噴射停止気筒が特定の気筒に集
中する場合に、燃料噴射停止気筒をこの特定の気筒の前
後に燃料が噴射される気筒に分散するようにしたことに
より、エンジンの局部的な冷却を防止することができ
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
施の形態を具体的な実施例により詳細に説明する。図１
は本発明の電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置
の一実施例を搭載したエンジン１の全体構成を示す図で
ある。

【００１３】図１において、エンジン１の吸気通路２０
にはエアクリーナ２３が設けられており、その下流側に
エアフローメータ２１とスロットル弁２２がある。エア
フローメータ２１には吸入空気量を検出するセンサであ
るエアフローセンサ２４が設けられており、このエアフ
ローセンサ２４の吸入空気量の検出値Ｑは、負荷量とし
てＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０に
送られる。

【００１４】エンジン１の各気筒への吸気通路２０に
は、それぞれ燃料噴射弁１１が設けられている。各燃料
噴射弁１１には燃料が供給されており、ＥＣＵ１０から
の開弁信号によって燃料噴射弁１１が開弁すると、燃料
噴射弁１１から各気筒に燃料が噴射される。燃料噴射弁
１１の開弁時間は、エンジン１の運転状態に応じて適正
な空燃比となるようにＥＣＵ１０で計算される。

【００１５】また、エンジン１の排気通路２には通常の
触媒コンバータ３が設けられており、この通常の触媒コ
ンバータ３の上流側に近接して電気加熱式触媒４が設け
られている。７は電気加熱式触媒４のヒータの電極であ
る。一方、エンジン１の出力側にはエンジン１の回転数
Ｎｅを検出する回転数センサ８が設けられており、検出
値ＮｅはＥＣＵ１０に入力される。また、エンジン１の
近傍には、エンジン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が設けられている。このオルタ
ネータ９は、発電によって得られた電力により、車両に
搭載されたバッテリ６を充電するものである。このオル
タネータ９にはその発電量を制御する制御信号が、ＥＣ
Ｕ１０から入力されるようになっている。

【００１６】この実施例では、バッテリ６の出力端子
は、ＥＣＵ１０とオルタネータ９に直接入力されると共
に、イグニッションスイッチＳＷＩＧを介して車両負荷
５及びオルタネータ９に入力され、更に、スイッチＳＷ
２を介して電気加熱式触媒４の電極７に入力される。ま
た、オルタネータ９の出力は、切換スイッチＳＷ１がＯ
ＦＦ端子に接続されている時にバッテリ６の出力端子に
入力され、ＯＮ端子に接続されている時に電気加熱式触
媒４の電極７に入力される。従って、オルタネータ９の
出力は、切換スイッチＳＷ１がＯＮ側の時に電気加熱式
触媒４の加熱に利用され、ＯＦＦ側の時にバッテリ６の
充電に利用される。

【００１７】図２は、図１に示したオルタネータ９の内
部の回路構成、及び電気加熱式触媒４、車両負荷５、Ｅ
ＣＵ１０とバッテリ６との具体的な接続関係を示す回路
図であり、図１と同じ構成部材には同じ符号が付されて
いる。図２に示されるように、オルタネータ９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、及びＩＣレギュレータ９５がある。
ロータコイル９２の一端はＩＣレギュレータ９５に接続
され、他端は整流器９４に接続されている。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９
７に接続するイグニッション端子ＩＧ、ロータコイル９
２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、ＥＣＵからの制御信号が入力
される端子ＥＨＣ、バッテリ６に直接接続される端子
Ｓ、及び接地されるアース端子Ｅがある。

【００１８】電気加熱式触媒４、車両負荷５、バッテリ
６、及びスイッチＳＷＩＧ、ＳＷ１、及びＳＷ２との接
続関係は図１と全く同じである。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ＳＷＩＧがオン
されている通常の状態において、ＥＣＵ１０によってス
イッチＳＷ１が実線で示すＯＦＦ端子側に接続された時
に、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６に入力される。このとき、ＥＣＵ１０によって
スイッチＳＷ２がオンされると、電気加熱式触媒４はバ
ッテリ６によって通電されて加熱される。一方、ＥＣＵ
１０によってスイッチＳＷ１が破線で示すＯＮ端子側に
切り換えられると、電気加熱式触媒４はオルタネータ９
によって通電されて加熱される。

【００１９】以上のように構成された電気加熱式触媒を
備えたエンジンの制御装置においては、エンジン１が暖
機され、Ｏ₂ センサで空燃比をフィードバック制御して
エンジン１が運転されている状態では、ＨＣ，ＣＯ等の
未燃焼成分が排気ガス中に含まれていても、燃焼時に残
った酸素によってこれらの未燃焼成分は触媒コンバータ
３で反応し、二次空気を加えなくても浄化することがで
きる。

【００２０】一方、エンジン１の暖機運転時は、供給さ
れた燃料がポート等の壁面に付着するため、蒸発して空
気と混合される燃料が不足する分だけ燃料を増量し、空
燃比をリッチの状態にしている。このように空燃比がリ
ッチの状態の時は、排気ガス中の空燃比もリッチの状態
であり、いくら触媒コンバータ３が活性温度に達してい
ても、酸素が不足しているので未燃焼成分が触媒コンバ
ータ３で反応できず、そのまま大気に放出されてしま
い、エミッションが悪化する。

【００２１】この排気ガスを浄化するのに必要な二次空
気の量は、燃料の増量を行った時の燃料量から理論空燃
比での燃料量の差分を燃焼させるのに必要な量である。
本発明では、この二次空気をエンジン１の一部の気筒で
燃料噴射弁からの燃料噴射を止め、シリンダに吸い込ん
だ空気をそのまま排気通路に放出することで供給するよ
うにしている。

【００２２】このように、空燃比が濃くなった分を燃焼
させるのに必要な二次空気を、エンジン１の一部の気筒
の燃料噴射を止めて供給すると、電気加熱式触媒４（以
後電気加熱式触媒４はＥＨＣ４と表記する）に通電する
ことによって触媒コンバータ３を電気的に活性温度に維
持した状態で、未燃焼成分を触媒コンバータ３で反応さ
せ、浄化することができる。

【００２３】ここで、以上のように構成された電気加熱
式触媒を備えたエンジンの制御装置において、ＥＨＣ４
への通電制御、及びＥＨＣ４に二次空気を供給するため
のエンジン１の制御を、図３から図６に示すフローチャ
ート、及び図７に示すタイムチャートを用いて説明す
る。図３は、本発明におけるＥＨＣ４の通電制御の手順
を示すフローチャートである。このフローチャートは所
定時間毎に実行される。

【００２４】まず、ステップ３０１ではエンジン（図で
はＥ／Ｇと略記）１が稼働中か否かを判定し、エンジン
１が稼働中の場合はステップ３０３に進み、稼働中でな
い場合はステップ３０２に進む。ステップ３０２では、
エンジン１の始動が終了したか否かを判定する。エンジ
ン１が停止中の場合、及び始動中の場合はこのルーチン
を終了し、エンジン始動終了時はステップ３０３に進
む。

【００２５】ステップ３０３ではエンジン１の運転状態
パラメータの読み込みを行う。このエンジンの運転状態
パラメータは、例えば、バッテリ６の端子電圧Ｖｅ、機
関回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑ等である。続くステップ３
０４ではＥＨＣ４が通電条件か否かを判定する。そし
て、ＥＨＣ４が通電条件でなければステップ３１７に進
み、ＥＨＣ４が通電条件の時はステップ３０５に進む。
ＥＨＣ４の通電条件は、例えば、エンジンの水温が２０
℃以下、触媒コンバータ３の温度が所定温度以下等であ
る。

【００２６】ステップ３０４においてＥＨＣ４が通電条
件と判定した時に進むステップ３０５では、エンジン１
の回転数Ｎｅが８００ｒｐｍ以上か否かを判定し、Ｎｅ
＜８００ｒｐｍの時はステップ３１７に進み、Ｎｅ≧８
００ｒｐｍの時はステップ３０６に進む。ステップ３０
６では、切換スイッチＳＷ１をＯＮ端子に接続し、スイ
ッチＳＷ２をＯＦＦにする。図１，２で説明したよう
に、この状態ではオルタネータ９の出力でＥＨＣ４が通
電される。

【００２７】一方、ＥＨＣ４が通電条件でない時、又は
Ｎｅ＜８００ｒｐｍの時に進むステップ３１７では切換
スイッチＳＷ１をＯＦＦ端子に接続し、スイッチＳＷ２
をＯＦＦにする。図１，２で説明したように、この状態
ではオルタネータ９の出力でバッテリ６が充電され、Ｅ
ＨＣ４には通電が行われない。ステップ３１７が終了す
ると、ステップ３１８で後述する時間Ｔ１，Ｔ２を０に
してこのルーチンを終了する。

【００２８】ＥＨＣ４がオルタネータ９の出力によって
通電されている状態で進むステップ３０７では、時間Ｔ
１のカウントが終了したか否かを判定するフラグＦＴ１
の値が１か否かを判定する。このフラグＦＴ１は、時間
Ｔ１のカウントが終了した時に１となり、時間Ｔ１のカ
ウントが終了していない場合に０となるものである。エ
ンジン１が始動されてから最初にステップ３０７に進ん
できた時にはＦＴ１の値は０であるからステップ３０８
に進む。

【００２９】ステップ３０８では、カウンタによってＥ
ＨＣ４のオルタネータ９による通電時間Ｔ１をカウント
する。そして、次のステップ３０９でこのＥＨＣ４のオ
ルタネータ９による通電時間Ｔ１が規定時間Ａ（例え
ば、３０秒）以上か否かを判定する。ステップ３０９で
Ｔ１＜Ａの場合は、ＥＨＣ４がオルタネータ９の出力に
よって通電されている時間が規定時間Ａに達していない
のでこのルーチンを終了する。一方、Ｔ１≧Ａの場合
は、ＥＨＣ４がオルタネータ９の出力によって規定時間
Ａだけ通電されたのでステップ３１０に進む。ステップ
３１０では、ＥＨＣ４のオルタネータ９による通電時間
Ｔ１を０にすると共に、時間Ｔ１のカウントが終了した
のでフラグＦＴ１の値を１にしてステップ３１１に進
む。

【００３０】ステップ３１０でフラグＦＴ１の値が１に
された後は、ステップ３０７における判定はＹＥＳとな
るので、以後はステップ３０７からステップ３１１に進
むことになる。ステップ３１１では、切換スイッチＳＷ
１をＯＦＦ端子に接続し、スイッチＳＷ２をＯＮにす
る。図１，２で説明したように、この状態ではバッテリ
６の出力でＥＨＣ４が通電される。ＥＨＣ４がバッテリ
６によって通電されている状態で進むステップ３１２
は、バッテリ６の電圧がＥＨＣ４の通電に適した電圧で
ある１０．５Ｖを保っているか否かを判定するものであ
る。そして、バッテリ電圧Ｖｅが１０．５Ｖ以上であれ
ば、バッテリ６によるＥＨＣ４への通電が可能であると
してステップ３１３に進み、バッテリ電圧Ｖｅが１０．
５Ｖ未満であれば、バッテリ６によりＥＨＣ４に通電を
行うとバッテリ６が劣化するとしてステップ３１５に進
む。

【００３１】まず、バッテリ６が正常な場合について説
明すると、この場合はステップ３１３でバッテリ６によ
るＥＨＣ４の通電時間Ｔ２をカウンタによってカウント
し、続くステップ３１４においてこの通電時間Ｔ２が規
定時間Ｂ（例えば１５０秒）以上になったか否かを判定
する。ステップ３１４においてＴ２＜Ｂの場合はＥＨＣ
４へのバッテリ６からの通電時間が不十分であるのでこ
のルーチンを終了し、Ｔ２≧Ｂの場合はＥＨＣ４へのバ
ッテリ６からの通電時間が経過したとしてステップ３１
５に進む。

【００３２】ステップ３１５ではバッテリ６によるＥＨ
Ｃ４の通電時間Ｔ２を０にすると共に、次回の通電のた
めに、時間Ｔ１のカウントが終了したか否かを判定する
フラグＦＴ１の値を０にする。そして、ステップ３１６
においてスイッチＳＷ２をＯＦＦにしてバッテリ６によ
るＥＨＣ４への通電を打ち切る。以上のような手順によ
り、この実施例では、エンジン１の始動後、ＥＨＣ４へ
の通電条件が揃っている場合に、規定時間Ａの間はオル
タネータ９からＥＨＣ４に通電が行われ、その後の規定
時間Ｂの間は、バッテリ６からＥＨＣ４への通電が行わ
れる。

【００３３】次に、ＥＨＣ４の通電中に、ＥＨＣ４に二
次空気を供給するためのエンジン１の制御について説明
する。図４は二次空気を供給するために、特定の気筒の
噴射を停止する本発明の噴射停止気筒の演算手順を示す
ものである。ステップ４０１ではエンジン１が始動直後
か否かを判定する。エンジン１が始動直後でない場合は
二次空気の供給の必要性がないのでこのルーチンを終了
し、エンジン１が始動直後の場合はステップ４０２に進
む。ステップ４０２では切換スイッチＳＷ１がＯＮ側に
あるか否かを判定し、ＯＮ側にある場合はステップ４０
５に進むが、ＯＦＦ側の場合はステップ４０３に進む。
ステップ４０３ではスイッチＳＷ２がＯＮか否かを判定
する。ステップ４０３でスイッチＳＷ２がＯＦＦと判定
した場合は、ＥＨＣ４に通電が行われていないのでステ
ップ４０４に進む。ステップ４０４では、二次空気が供
給されることなく空燃比をリッチにした始動増量運転が
行われる。

【００３４】一方、ステップ４０２で切換スイッチＳＷ
１がＯＮ、またはステップ４０３でスイッチＳＷ２がＯ
Ｎの場合は、ＥＨＣ４にオルタネータ９から、或いは、
バッテリ６から通電が行われているので、触媒での反応
を助けるために二次空気が必要である。そこで、ステッ
プ４０５では、エンジン１の運転状態パラメータによっ
て演算された現在の空燃比の理論空燃比からの増量値
と、エンジン回転数Ｎｅと、吸入空気量Ｑと、エンジン
１の１気筒の排気量（容量）、及び、エンジン１の気筒
数とから、二次空気の供給量、この二次空気の供給量を
得るためのエンジン１の燃料噴射気筒の停止気筒間隔、
および停止気筒とを演算する。

【００３５】なお、エンジン１の始動直後の燃料噴射量
の演算は、図５に示す燃料噴射量演算ルーチンによって
行われる。このルーチンは所定クランク角、例えば、３
６０°ＣＡ毎に実行される。ステップ５０１では基本噴
射量ＴＰを、吸入空気量Ｑ及び回転数Ｎｅのデータに基
づいて、下記の式により演算する。 ＴＰ ← ＫＱ ／ Ｎｅ （但しＫは定数） 続くステップ５０２では、燃料噴射量ＴＡＵを、ＦＡＦ
を空燃比補正係数、α，βを、冷却水温等の補正係数、
暖機増量補正係数、吸気温度補正係数、過渡時補正係
数、電源電圧補正係数として、下記の式により演算す
る。

【００３６】ＴＡＵ ← ＴＰ・ＦＡＦ・α ＋ β そして、ステップ５０３によって噴射量ＴＡＵをＥＣＵ
１０のカウンタにセットしてこのルーチンを終了する。
ＥＣＵ１０はこの燃料噴射量ＴＡＵに相当する時間だ
け、燃料噴射気筒の噴射弁を開弁させて各気筒への燃料
噴射を行う。図６は図１に示した４気筒エンジン１にお
ける燃料噴射停止気筒の制御の実施例を示すものであ
る。ステップ６０１では第１気筒が噴射時期か否かを判
定し、第１気筒が噴射時期の場合はステップ６０２に進
み、噴射時期でない場合はステップ６０５に進む。

【００３７】第１気筒が噴射時期の時に進むステップ６
０２では第１気筒がステップ４０５で演算した噴射停止
時期に当たるか否かを判定し、噴射停止時期でない場合
はステップ６０３に進んでステップ５０３でセットされ
た燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料量を噴射する。一
方、第１気筒が噴射停止時期である場合はステップ６０
４に進み、燃料噴射をカットする。この結果、第１気筒
からは二次空気が排気通路内に排出される。

【００３８】同様にステップ６０５からステップ６０８
では第２気筒について噴射時期か否かを判定し（ステッ
プ６０５）、噴射時期の場合には燃料噴射停止時期か否
かを判定して（ステップ６０６）、燃料の噴射（ステッ
プ６０７）、あるいは燃料噴射のカット（ステップ６０
８）が行われる。同様にステップ６０９からステップ６
１２では第３気筒について噴射時期か否かを判定し（ス
テップ６０９）、噴射時期の場合には燃料噴射停止時期
か否かを判定して（ステップ６１０）、燃料の噴射（ス
テップ６１１）、あるいは燃料噴射のカット（ステップ
６１２）が行われる。

【００３９】同様にステップ６１３からステップ６１６
では第４気筒について噴射時期か否かを判定し（ステッ
プ６１３）、噴射時期の場合には燃料噴射停止時期か否
かを判定して（ステップ６１４）、燃料の噴射（ステッ
プ６１５）、あるいは燃料噴射のカット（ステップ６１
６）が行われる。以上のような手順により、ステップ４
０５で計算された二次空気供給量が、燃料噴射停止気筒
間隔と停止気筒の制御により、エンジン１の始動直後の
ＥＨＣ４の通電時期に排気通路２に供給される。

【００４０】図７は以上説明した制御手順のタイムチャ
ートである。時刻ｔ０でイグニッションスイッチＳＷＩ
Ｇがオンされ、エンジン回転数が上昇して時刻ｔ１にお
いて８００ｒｐｍ以上となると、切換スイッチＳＷ１が
ＯＮ端子側になり、オルタネータ９からＥＨＣ４への通
電が行われる。このようにして、ＥＨＣ４に通電が行わ
れた後は、二次空気を排気通路２に供給するために、時
刻Ｔ２において気筒の燃料噴射停止期間が開始され、こ
の期間の間、ステップ４０５で計算された二次空気供給
量が、燃料噴射停止気筒間隔と停止気筒の制御により排
気通路２に供給される。

【００４１】時刻ｔ１から規定時間Ａが過ぎた時刻ｔ３
になると、切換スイッチＳＷ１がＯＦＦ側に切り換えら
れ、スイッチＳＷ２がＯＮとなる。この結果、オルタネ
ータ９からＥＨＣへの通電がなくなり、バッテリ６から
ＥＨＣ４に通電が行われるようになる。このバッテリ６
によるＥＨＣ４への通電は、時刻ｔ３から規定時間Ｂだ
け後の時刻ｔ５まで行われる。

【００４２】なお、この実施例では、気筒燃料噴射停止
期間は、時刻ｔ３と時刻ｔ５の間の時刻ｔ４で終了して
いる。気筒燃料噴射停止期間の時刻ｔ３から時刻ｔ４ま
での時間は、およそ５０〜６０秒程度である。このよう
に、気筒燃料噴射停止期間が時刻ｔ４で終了するのは、
この時刻ｔ４においては空燃比のフィードバック（Ｆ／
Ｂ）信号により、空燃比のフィードバック制御が実行さ
れるためであり、燃料噴射量は始動増量値（固定値）か
ら、フィードバック制御による可変値に移行するので、
二次空気を供給する必要がなくなるからである。

【００４３】なお、以上説明した実施例においては、Ｅ
ＨＣ４への通電をオルタネータ９とバッテリ６の両方か
ら行うようにしているが、バッテリ６のみによってＥＨ
Ｃ４に通電を行うようにしても良い。ここで、具体的な
例を用いて、エンジン１の暖機時に供給する二次空気の
量、この二次空気の量を供給するためのエンジン１の燃
料噴射を止める気筒の割合、燃料噴射を止める気筒の制
御例について説明する。

【００４４】いま、エンジン１が４サイクルｎ気筒数で
あるとし、暖機運転時の回転数をＮｒｐｍ（１秒間の回
転数はＮ／６０ｒｐｓ）、１秒間の吸入空気量をＧａ
（ｇ／ｓ）、この時のリッチな空燃比をＡＦｒ、理論空
燃比をＡＦｔとすると、１秒間に吸気を数気筒の数Ｓは
式のようになる。 Ｓ＝（Ｎ÷６０）×ｎ÷２ … また、１つの気筒が数空気量Ｇｂは式のようになる。

【００４５】 Ｇｂ＝Ｇａ×（１２０÷（Ｎ×ｎ）) ＝Ｇａ÷Ｓ (g/s) … そして、排気空燃比がリッチな分の燃料量Ｆｃは式の
ようになる。 Ｆｃ ＝（Ｇａ÷ＡＦｒ）−（Ｇａ÷ＡＦｔ） … ここで、理論空燃比より濃い燃料分をエンジンの一部の
気筒の燃料噴射量を中止し、その空気で燃焼させるのに
必要な空気量分を得るために、１秒間に必要な燃料噴射
停止気筒数をｍとすると、から式によりｍは式の
ようになる。

【００４６】 （（Ｓ−ｍ）÷Ｓ）×Ｆｃ ＝（Ｇｂ÷ＡＦｔ）× ｍ … （Ｓ−ｍ）×Ｆｃ ＝（Ｇａ÷ＡＦｔ）× ｍ … (Ｎ×ｎ÷120 −m)×( (AFt−AFr)×Ga) ÷(AFr×AFt)＝(Ga ÷AFt)×m … (Ｎ×ｎ÷120 −m)× (AFt −AFr)÷AFr ＝ ｍ … （ＡＦｒ÷（ＡＦｔ−ＡＦｒ）＋１）×ｍ ＝Ｎ×ｎ÷120 … ｍ＝（Ｎ×ｎ）÷（１２０×（ＡＦｒ÷（ＡＦｔ−ＡＦｒ）＋１）… 燃料噴射を止める気筒の割合Ｍは、 Ｍ＝ｍ÷Ｓ×１００（％）＝１００÷(AFr÷(AFt−AFr)＋１) (％) …(1) のようになり、燃料増量を行った割合分の気筒の燃料噴
射を止めれば良いことが分かる。ＥＣＵ１０では、空燃
比をリッチにする時は、理論空燃比の割合１に対して増
量値を算出しているので、その増量値をＺ（＞１）とす
ると、 Ｍ＝１００÷（（１／Ｚ÷（１−１／Ｚ））＋１） ＝ （Ｚ−１）÷Ｚ ×１００ （％） …(2) とも表すことができる。

【００４７】エンジンの燃料噴射を止める気筒数は整数
なので、ｍの小数点以下を切上げ、若干理論空燃比より
もリーン側にすることにより、ＨＣ，ＣＯをより完全に
触媒コンバータ３において浄化できるようにしても良い
し、また、ｍの小数点以下を切捨て、燃料噴射気筒の停
止間隔を若干理論空燃比よりもリーン側になるように制
御しても良い。燃料噴射の停止を行う気筒の間隔を表す
気筒数ｂは、 ｂ＝Ｓ÷ｍ＝（ＡＦｒ÷（ＡＦｔ−ＡＦｒ）＋１） …(3) となる。この気筒数ｂはエンジンの気筒数やエンジンの
回転数に関係なく決まる数である。

【００４８】ここで、図８(a) に示す直列４気筒エンジ
ンにおける燃料噴射停止気筒の制御例について説明す
る。なお、直列４気筒エンジンの点火順序は、第ｎ気筒
を♯ｎと表した場合に、♯１→♯３→♯４→♯２とな
る。例えば、このエンジンの回転数Ｎが１２００ｒｐｍ
であると、１秒間に吸気を吸う気筒の数は式より４０
である。そして、この時のリッチな空燃比ＡＦｒを１３
とすると、燃料噴射を停止する間隔の気筒数ｂは(3) 式
より約９．６７となり、１０回に１回燃料噴射を止めれ
ば良いことになる。

【００４９】なお、以後説明する実施例のエンジンは、
図１に示したような、各気筒に独立に燃料噴射を行うこ
とができる独立燃料噴射エンジンであることが前提であ
る。図９(a) は１０回に１回燃料噴射を止める場合の、
直列４気筒エンジンの１秒間の燃料噴射気筒、及び燃料
噴射停止気筒の状態を示す図である。前述の例の４気筒
エンジンの場合は、燃料噴射を停止する間隔の気筒数ｂ
は１０であり、この図から必ず第３気筒♯３と第２気筒
♯２が交互に、５回に１回の割合で燃料の噴射を止めら
れることになる。

【００５０】この結果、第３気筒♯３と第２気筒♯２は
５回に１回の割合で燃焼がなく冷却されるが、図７のタ
イムチャートで説明したように、気筒燃料噴射停止期間
は５０〜６０秒程度のごく短い時間であるので、この時
間内だけ第３気筒♯３と第２気筒♯２のみが５回に１回
の割合で燃料噴射を止められても、燃焼停止による燃焼
室の冷却の影響は小さく、殆ど問題が生じないと思われ
る。

【００５１】しかしながら、始動後の５０〜６０秒程度
の間においても燃料噴射停止気筒を第１気筒♯１から第
４気筒に均等に分布させることもできる。この場合は、
図９(b) に示すように、１０回に１回の割合で、燃料噴
射停止気筒をその前後に燃料噴射を行う気筒にずらせば
良い。例えば、１巡目、２巡目では第３、第２気筒の燃
料の噴射を停止させ、３巡目、４巡目では点線で囲んだ
第３、第２気筒の次に燃料噴射を行う気筒（第４、第１
気筒）の燃料の噴射を停止させ、５巡目、６巡目では元
に戻して第３、第２気筒の燃料の噴射を停止させ、７巡
目、８巡目では二点鎖線で囲んだ第３、第２気筒の１つ
前に燃料噴射を行う気筒（第１、第４気筒）の燃料の噴
射を停止させれば良い。

【００５２】このような燃料噴射停止気筒の制御は、コ
ンピュータによって行わせれば、簡単に実行することが
できる。次に、図８(b) に示すＶ型６気筒エンジンや図
８(c) に示すＶ型８気筒エンジン、或いは直列６気筒エ
ンジンのように、排気管が左右や前後で２系統に独立し
ており、それぞれに触媒コンバータが設けられている場
合は、２つのバンクを分けて、前述の直列４気筒エンジ
ンのように両バンクとも均等に燃料噴射を停止すれば良
い。

【００５３】例えば、Ｖ型６気筒エンジンで、回転数が
１２００ｒｐｍであると、１秒間に６０回の燃料噴射停
止気筒があることになり、この時の空燃比を１３とすれ
ば、燃料噴射停止気筒の間隔の気筒数は約９．６７にな
り、前述の実施例と同様に１０回に１回の割合で燃料噴
射を停止させれば良い。Ｖ型６気筒エンジンの点火順序
は♯１→♯５→♯３→♯６→♯２→♯４であるので、１
０回に１回燃料噴射を止める場合の、Ｖ型６気筒エンジ
ンの燃料噴射気筒、及び燃料噴射停止気筒の状態は図１
０(a) に示すようになる。また、Ｖ型６気筒エンジンに
おいて、各気筒均等に燃料噴射の停止が行われるように
した制御例を図１０(b) に示す。

【００５４】また、図１１は、図８(c) に示すＶ型８気
筒エンジンにおいて、１０回に１回の割合で燃料噴射を
止める場合の燃料噴射停止気筒の制御例を示すものであ
る。このように、本発明によれば、エンジンの始動直後
の暖機運転時に、ＥＨＣ４に通電を行って触媒反応を向
上させる時に必要な二次空気を、エンジンの所定気筒の
燃料噴射を停止することによって供給することができる
ので、エアポンプ等の外付け部品や二次空気供給のため
の切り換え弁や配管が不要となり、エンジンのコストが
低下すると共に、エンジンの信頼性が向上する。また、
エアポンプから排気通路に二次空気を供給するための空
気配管による排気脈動の減衰がなくなるので、エンジン
性能が向上する。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンの始動後の暖機時等で、電気加熱式触媒に通電
が行われる時に必要な二次空気が、エンジンの所定気筒
への燃料噴射の停止によりエンジンから供給されるの
で、電動エアポンプなしに排気通路に二次空気を供給す
ることができ、エンジンのコストアップを抑えることが
できるという効果がある。

【００５６】また、本発明によれば、燃料噴射を停止し
た気筒からの二次空気により、排気ガス中の空燃比が理
論空燃比になるので、触媒コンバータにおける浄化率が
向上するという効果がある。更に、燃料噴射停止気筒が
各気筒に均等に分布されるように制御することにより、
エンジンの局部的な冷却を防止す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備えたエンジンの制
御装置を搭載したエンジンの構成を示す図である。

【図２】図１のオルタネータの内部の回路構成、及び電
気加熱式触媒、車両負荷、ＥＣＵとバッテリとの具体的
な接続関係を示す回路図である。

【図３】本発明における電気加熱式触媒の通電制御の手
順を示すフローチャートである。

【図４】本発明における燃料噴射停止気筒の演算手順を
示すフローチャートである。

【図５】本発明における燃料噴射量演算手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】本発明における燃料噴射停止気筒の制御手順を
示すフローチャートである。

【図７】電気加熱式触媒への通電時の各スイッチの作動
と気筒の燃料噴射停止期間との関係を示すタイムチャー
トである。

【図８】(a) は直列４気筒エンジンの各気筒の配置と点
火順序を示す説明図、(b) はＶ型６気筒エンジンの各気
筒の配置と点火順序を示す説明図、(c) はＶ型８気筒エ
ンジンの各気筒の配置と点火順序を示す説明図である。

【図９】(a) は直列４気筒エンジンの暖機運転時の燃料
噴射気筒と燃料噴射停止気筒との制御例を示す図、(b)
は直列４気筒エンジンの暖機運転時の燃料噴射気筒と燃
料噴射停止気筒との他の制御例を示す図である。

【図１０】(a) はＶ型６気筒エンジンの暖機運転時の燃
料噴射気筒と燃料噴射停止気筒との制御例を示す図、
(b) はＶ型６気筒エンジンの暖機運転時の燃料噴射気筒
と燃料噴射停止気筒との他の制御例を示す図である。

【図１１】Ｖ型８気筒エンジンの暖機運転時の燃料噴射
気筒と燃料噴射停止気筒との制御例を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン ２…排気通路 ３…触媒コンバータ ４…電気加熱式触媒（ＥＨＣ） ６…バッテリ ９…オルタネータ １０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １１…燃料噴射弁 ＳＷＩＧ…イグニッションスイッチ ＳＷ１…切換スイッチ ＳＷ２…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 Ｒ ＺＡＢ ＺＡＢＶ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気通路内に電気加熱式触媒を備えた多
   気筒エンジンの制御装置であって、 所定条件の時に、前記多気筒エンジンの一部の気筒の燃
   料噴射を停止して、前記触媒の上流側に二次空気を導入
   する制御手段を備えることを特徴とする電気加熱式触媒
   を備えたエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 前記燃料噴射停止気筒は、多気筒エンジ
   ンの気筒数、１気筒からの空気の排出量、前記電気加熱
   式触媒への通電時の空燃比、及びエンジン回転数から、
   排気ガス中の空燃比が理論空燃比になるように、演算に
   より適宜決定されることを特徴とする請求項１に記載の
   電気加熱式触媒を備えたエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 演算によって決定された燃料噴射停止気
   筒が特定の気筒に集中する場合は、燃料噴射停止気筒を
   この特定の気筒の前後に燃料が噴射される気筒に分散す
   るようにしたことを特徴とする請求項２に記載の電気加
   熱式触媒を備えたエンジンの制御装置。