JPH10318017A

JPH10318017A - 火花点火式内燃機関の排気浄化方法

Info

Publication number: JPH10318017A
Application number: JP9132618A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Taki; 昌弘瀧; Shuichi Kubo; 修一久保; Yoshiyuki Mandokoro; 良行政所; Keiso Takeda; 啓壮武田; Toshimi Murai; 俊水村井
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】機関暖機運転時に触媒から排出される未燃炭
化水素量を低減する。【解決手段】機関吸気通路内にスワール制御弁２０を
配置し、機関排気通路内に三元触媒１７を配置する。機
関暖機運転時においてスワール制御弁２０を制御して燃
焼室４内に吸入空気によりスワールを形成しつつ燃焼室
４内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリ
ーンにし、このとき燃焼室４から排出される排気を三元
触媒１７に導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は火花点火式内燃機関
の排気浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】機関暖機運転時には吸気通路壁面や燃焼
室壁面に付着する燃料量が多く、したがって燃焼室内に
実際に供給される燃料量にバラツキが生じやすいので良
好な燃焼が得られにくい。そこで従来より、機関暖機運
転時において燃焼室内に供給される混合気の空燃比をリ
ッチにする、すなわちリッチ混合気を燃焼せしめるよう
にした火花点火式内燃機関が知られている。

【０００３】ところで、機関が始動されてから停止され
るまでの機関運転時に触媒から浄化されることなく排出
される未燃炭化水素の大部分は機関暖機運転時における
ものであり、したがって機関運転時に触媒から排出され
る未燃炭化水素を低減するためには機関暖機運転時に触
媒から排出される未燃炭化水素を低減すればよいことに
なる。ところが、機関暖機運転時には触媒の温度が低
く、しかも上述のようなリッチ混合気を燃焼せしめたと
きの排気中には多量の未燃炭化水素を酸化するための酸
素が十分に含まれていないので触媒において未燃炭化水
素を良好に浄化することができない。すなわち、機関暖
機運転時にリッチ混合気を燃焼せしめると多量の未燃炭
化水素が触媒から排出されることになる。

【０００４】そこで、機関暖機運転時において触媒に２
次空気を供給しつつ触媒担体内に設けられた電気ヒータ
により触媒を加熱し、触媒において未燃炭化水素を浄化
するようにした排気浄化装置が公知である（特開昭４７
−３４１７７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、この排
気浄化装置においても機関暖機運転時にリッチ混合気を
燃焼せしめると触媒から排出される未燃炭化水素量を十
分に低減することができない。すなわち、リッチ混合気
を燃焼せしめたときの排気中には比較的多量の一酸化炭
素が含まれており、この一酸化炭素は未燃炭化水素より
も反応性に富んでいる。このため、触媒では一酸化炭素
の酸化反応が未燃炭化水素の酸化反応よりも活発にな
り、したがって触媒を加熱し或いは２次空気を供給した
としても触媒において未燃炭化水素を良好に浄化するこ
とができないという問題点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、機関暖機運転時において燃焼室内に
供給される混合気の空燃比をリーンにすると共に燃焼室
内に流入する吸入空気により旋回流を形成し、燃焼室か
ら排出される排気を触媒に導くようにした火花点火式内
燃機関の排気浄化方法が提供される。すなわち、燃焼室
内に旋回流を形成しつつリーン混合気を燃焼せしめると
燃焼室からの排気中に含まれる一酸化炭素濃度が低下さ
れ、酸素が増大されるので触媒における未燃炭化水素の
酸化反応が活発になる。したがって、触媒を加熱し或い
は２次空気を供給しなくても触媒において未燃炭化水素
が良好に浄化される。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、１はシリンダ
ブロック、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃
焼室、５は吸気ポート、６は吸気弁、７は排気ポート、
８は排気弁、９は点火栓をそれぞれ示す。各気筒の吸気
ポート５はそれぞれ対応する吸気枝管１０を介して共通
のサージタンク１１に接続され、サージタンク１１は吸
気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に接続される。
吸気枝管１０内には対応する吸気枝管１０内にガソリン
燃料を噴射する燃料噴射弁１４が配置され、吸気ダクト
１２内にはスロットル弁１５が配置される。一方、各気
筒の排気ポート７は共通の排気マニホルド１６を介して
三元触媒１７を内蔵した触媒コンバータ１８に接続され
る。なお、各点火栓９および各燃料噴射弁１４は電子制
御ユニット３０からの出力信号に基づいてそれぞれ制御
される。

【０００８】燃料噴射弁１４とサージタンク１１間の吸
気枝管１０内にはアクチュエータ１９により制御される
スワール制御弁２０が配置される。このスワール制御弁
２０はバタフライ弁からなり、弁体には切欠きが設けら
れている。スワール制御弁２０は燃焼室４内に流入する
吸入空気、または吸入空気およびＥＧＲガスにより燃焼
室４内にシリンダ軸線回りの旋回流、すなわちスワール
を形成するためのものであり、燃焼室４内にスワールを
形成すべきときにはスワール制御弁２０の開度が小さく
される。その結果、吸入空気が切欠きを介し流通して偏
向せしめられ、斯くして燃焼室４内にスワールが形成さ
れる。この場合、吸入空気と共に燃焼室４内に流入した
燃料はこのスワールにより燃焼室４内全体に拡散せしめ
られ、したがって燃焼室４内には均一混合気が形成され
ることになる。この均一混合気は次いで点火栓９により
着火せしめられる。一方、スワールの形成を停止すべき
ときにはスワール制御弁２０が全開にされる。その結
果、ポンピングロスが低減される。なお、アクチュエー
タ１９は電子制御ユニット３０からの出力信号に基づい
て制御される。

【０００９】さらに図１を参照すると、電子制御ユニッ
ト（ＥＣＵ）３０はデジタルコンピュータからなり、双
方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポ
ート３５、および出力ポート３６を具備する。シリンダ
ブロック１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生
する水温センサ３７が取り付けられ、サージタンク１１
にはサージタンク１１内の負圧に比例した出力電圧を発
生する負圧センサ３８が取り付けられ、排気マニホルド
１６には空燃比に応じた出力電圧を発生する空燃比セン
サ３９が取り付けられる。これら水温センサ３７、負圧
センサ３８、および空燃比センサ３９の出力電圧はそれ
ぞれ対応するＡＤ変換器４０を介して入力ポート３５に
入力される。ＣＰＵ３４では負圧センサ３８の出力電圧
に基づいて吸入空気量Ｑが算出される。さらに、入力ポ
ート３５にはクランクシャフトが例えば３０度回転する
毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４１が接続
される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４１の出力パ
ルスに基づいて機関回転数Ｎが算出される。一方、出力
ポート３６は駆動回路４２を介して各点火栓９、各燃料
噴射弁１４、およびアクチュエータ１９に接続される。

【００１０】図１の内燃機関では、機関暖機運転時にお
いてスワール制御弁２０を制御して燃焼室４内に吸入空
気によりスワールを形成しつつ燃焼室４内に供給される
混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにし、すなわ
ちリーン混合気を燃焼せしめ、このときの排気を三元触
媒１７に導くようにしている。図２は暖機運転を模した
機関運転条件において燃焼室４から排出される未燃炭化
水素量すなわち三元触媒１７に流入する未燃炭化水素量
ＱＥ（ＨＣ）を示す実験結果である。図２の各実験条件
において各プロットは点火時期をＭＢＴから遅角限界
（図示平均有効圧の変動が５％となる遅角側点火時期）
まで変化させることにより得られるものであり、点火時
期の遅角量が大きいときほど燃焼室４から排出される排
気の温度Ｔが高くなっている。図２からわかるように、
燃焼室４内にスワールを形成しつつリーン混合気（当量
比φ＝０．９）を燃焼せしめると、燃焼室４内にスワー
ルを形成しない場合、またはストイキ混合気（φ＝１．
０）を燃焼せしめた場合に比べて未燃炭化水素量ＱＥ
（ＨＣ）を低減することができ、特に燃焼室４内にスワ
ールを形成することなくストイキ混合気を燃焼せしめた
場合に比べて未燃炭化水素量ＱＥ（ＨＣ）を２９％低減
することができる。

【００１１】すなわち、燃焼室４内にスワールが形成さ
れると機関膨張行程および排気行程における燃焼ガスの
乱れが増大せしめられるので未燃炭化水素と酸素との混
合が促進せしめられ、その結果膨張行程および排気行程
における未燃炭化水素の酸化反応が促進せしめられる。
この場合、燃焼ガス中の酸素濃度が高いときほど未燃炭
化水素の酸化反応が促進せしめられ、したがって燃焼室
４内にスワールを形成しつつリーン混合気を燃焼せしめ
ると燃焼室４から排出される未燃炭化水素量ＱＥ（Ｈ
Ｃ）を大幅に低減することができる。また、燃焼室４内
にスワールを形成すると燃焼室４内壁面に付着した燃料
をこのスワールにより離脱させることができ、したがっ
て機関暖機運転時における未燃炭化水素量ＱＥ（ＨＣ）
をさらに低減することができる。

【００１２】このようにリーン混合気を燃焼せしめるよ
うにした場合、燃焼室４内全体を占める均一混合気はか
なり希薄となるが、燃焼室４内にスワールが形成されて
いるので火炎が混合気中を急速に伝播し、斯くして混合
気が希薄であっても良好な燃焼が得られることになる。
その結果、遅角限界を延長することができ、図２に示す
例では遅角限界を圧縮上死点前１５度〜０度まで延長す
ることができる。すなわち、遅角量を大きくすることが
できるのでリーン混合気を燃焼せしめても燃焼温度また
は排気温度を高く維持することができる。したがって、
未燃炭化水素量ＱＥ（ＨＣ）を良好に低減することがで
きる。

【００１３】このように三元触媒１７に流入する未燃炭
化水素量が少なくなれば三元触媒１７から浄化されるこ
となく排出される未燃炭化水素量も少なくなる。したが
って、図１の内燃機関では機関暖機運転時に三元触媒１
７から排出される未燃炭化水素量を低減できることにな
る。一方、室温の三元触媒１７に排気の導入を開始した
後三元触媒１７の未燃炭化水素浄化率が５０％まで上昇
したときの触媒温度を活性温度ＴＡＣＴと称すると、図
３は燃焼室４内にスワールが形成されているときの活性
温度ＴＡＣＴを示す実験結果である。図３において活性
温度ＴＡＣＴは三元触媒１７に流入する排気の温度と三
元触媒１７から流出する排気の温度の平均値でもって表
され、Ｃ（Ｏ ₂）は三元触媒１７に流入する排気中の酸
素濃度を示している。図３からわかるように、リーン混
合気（φ＜１．００）を燃焼せしめると活性温度ＴＡＣ
Ｔを低下させることができ、しかも当量比φが小さいと
きほどすなわちリーン度合いが大きいときほど活性温度
ＴＡＣＴを低下させることができる。また、点火時期を
遅角させることによっても活性温度ＴＡＣＴを低下させ
ることができる。

【００１４】すなわち、三元触媒１７への排気の導入が
開始されると三元触媒１７が排気により加熱されて触媒
温度が次第に上昇し、それに伴って三元触媒１７の未燃
炭化水素浄化率も次第に上昇する。この場合、三元触媒
１７に流入する排気中の酸素濃度が高いときほど三元触
媒１７の未燃炭化水素浄化率が高く、したがってリーン
混合気が燃焼せしめられて三元触媒１７に流入する排気
中の酸素濃度が高くなると活性温度ＴＡＣＴが低くなる
ことになる。このように活性温度ＴＡＣＴが低くなると
三元触媒１７を速やかに活性化できることになり、した
がって暖機運転時に三元触媒１７から排出される未燃炭
化水素量を低減することができる。

【００１５】ところで、三元触媒１７に２次空気を供給
することによっても三元触媒１７に流入する排気中の酸
素濃度を高めることができ、したがって三元触媒１７に
２次空気を供給した場合にも活性温度ＴＡＣＴを高める
ことができると考えられる。ところが、リッチ混合気や
ストイキ混合気を燃焼せしめると共に三元触媒１７に２
次空気を供給しても活性温度ＴＡＣＴを十分に低下させ
ることができない。これは三元触媒１７に流入する排気
中の成分に起因するものと考えられる。

【００１６】燃焼室４に供給される混合気の空燃比と、
燃焼室４から排出される排気中の未燃炭化水素濃度Ｃ
（ＨＣ）、一酸化炭素濃度Ｃ（ＣＯ）および窒素酸化物
濃度Ｃ（ＮＯ_X）との関係を示す図４を参照すると、リ
ーン混合気を燃焼せしめたときにはリッチ混合気または
ストイキ混合気を燃焼せしめたときに比べて未燃炭化水
素濃度Ｃ（ＨＣ）が低下し、一酸化炭素濃度Ｃ（ＣＯ）
が大幅に低下する。したがって、リーン混合気を燃焼せ
しめると一酸化炭素濃度Ｃ（ＣＯ）に対する未燃炭化水
素濃度Ｃ（ＨＣ）の比Ｃ（ＨＣ）／Ｃ（ＣＯ）を大きく
することができる。

【００１７】冒頭で述べたように、一酸化炭素は未燃炭
化水素よりも反応性が高く、したがって比Ｃ（ＨＣ）／
Ｃ（ＣＯ）が小さいときには三元触媒１７において一酸
化炭素の酸化反応がより活発になる。その結果、たとえ
２次空気を供給したとしても三元触媒１７において未燃
炭化水素を良好に浄化することができない。これに対し
て、比Ｃ（ＨＣ）／Ｃ（ＣＯ）が大きいときには三元触
媒１７において未燃炭化水素の酸化反応がより活発にな
り、斯くして未燃炭化水素を良好に浄化することができ
る。

【００１８】図５は暖機運転を模した機関運転条件にお
いて燃焼室４から排出される未燃炭化水素量ＱＥ（Ｈ
Ｃ）のうちの低級オレフィン（Ｃ２−Ｃ４）量ＱＥ（Ｃ
２−Ｃ４）の割合ＱＥ（Ｃ２−Ｃ４）／ＱＥ（ＨＣ）を
示す実験結果である。図５からわかるように、燃焼室４
内にスワールを形成すると低級オレフィンの割合が大き
くなり、燃料室４内にスワールを形成しつつリーン混合
気を燃焼せしめると低級オレフィンの割合がさらに大き
くなる。

【００１９】上述したように、燃料室４内にスワールを
形成しつつリーン混合気を燃焼せしめると膨張行程およ
び排気行程における未燃炭化水素の酸化反応が促進さ
れ、その結果反応性の高い低級オレフィンの割合が大き
くなり、反応性の低いパラフィンの割合が小さくなる。
したがって、燃料室４内にスワールを形成しつつリーン
混合気を燃焼せしめると三元触媒１７において未燃炭化
水素の酸化反応が容易に生ずることになる。

【００２０】このように燃料室４内にスワールを形成し
つつリーン混合気を燃焼せしめると三元触媒１７に流入
する排気中における比Ｃ（ＨＣ）／Ｃ（ＣＯ）を大きく
することができ、しかも未燃炭化水素中の低級オレフィ
ンの割合を高めることができるので三元触媒１７におい
て未燃炭化水素を容易に酸化反応せしめることができ
る。言い換えると、触媒温度が低いときでも未燃炭化水
素を浄化することができ、すなわち活性温度ＴＡＣＴを
低下させることができる。

【００２１】図６は暖機運転を模した機関運転条件にお
いて三元触媒１７から排出される未燃炭化水素量ＱＣ
（ＨＣ）を示す実験結果である。図６において時間零は
機関始動が開始されたときを示している。図６からわか
るように、燃焼室４内にスワールを形成しつつ燃焼室４
内に供給される混合気の空燃比をリーン（当量比φ＝
０．９）にすると、スワールを形成することなく燃焼室
４内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比（φ＝
１．０）としたときに比べて、排出未燃炭化水素量ＱＣ
（ＨＣ）を低減することができ、しかも機関始動後速や
かに排出未燃炭化水素量ＱＣ（ＨＣ）を低水準にするこ
とができる。

【００２２】ところで、クランクシャフト１回転当たり
の筒内渦回転数をスワール比と称すると、機関暖機運転
時におけるスワール比は１．０〜２．５が好ましい。ス
ワール比が１．０よりも小さいと燃焼ガスの乱れを十分
大きくすることができず、２．５よりも大きいとヒート
ロスが増大し、或いはポンピングロスが増大する。そこ
で、図１の内燃機関では機関暖機運転時においてスワー
ル比が１．０〜２．５となるようにスワール制御弁２０
の開度が制御される。これに対し、暖機運転が完了した
後はスワール制御弁２０が全開に維持され、すなわちス
ワールの形成が停止される。或いは、機関運転状態、例
えば機関負荷や空燃比に応じてスワール制御弁２０の開
度が制御される。

【００２３】一方、暖機運転時において燃焼室４内に供
給される混合気の当量比φは１．０よりも小さくかつ
０．９以上が好ましく、０．９０〜０．９５がさらに好
ましい。当量比φが０．９よりも小さいと燃焼温度また
は排気温度が低くなるので膨張行程または排気行程にお
ける未燃炭化水素の酸化反応が抑制され、排気の熱によ
る三元触媒１７の活性化に長時間を要することになる。
また、図３に示されるように当量比φが０．９０〜０．
９５であると活性温度ＴＡＣＴを低く維持することがで
きる。そこで、図１の内燃機関では暖機運転時において
燃焼室４内に供給される混合気の当量比φが０．９０と
なるようにしている。これに対し、暖機運転が完了する
と当量比φが１．０となるようにし、すなわちストイキ
混合気を燃焼せしめるようにし、それによって三元触媒
１７において未燃炭化水素、一酸化炭素、および窒素酸
化物の３成分を同時に良好に浄化するようにしている。

【００２４】ところで、図１の内燃機関では次式に基づ
いて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。ＴＡＵ＝ＴＢ・ＦＡＦ・ｋ・Ｃｉここで、ＴＢは基本燃料噴射時間、ＦＡＦはフィードバ
ック補正係数、ｋは当量比係数、Ｃｉは増量補正係数を
それぞれ示している。

【００２５】基本燃料噴射時間ＴＢは燃焼室４内に供給
される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃
料噴射時間であり、空燃比センサ３９が活性化していな
いときには次式に基づいて算出される。ＴＢ＝Ｑ／ＡＦＳ・Ｃｏここで、Ｑは吸入空気量、ＡＦＳは理論空燃比を、Ｃｏ
は単位燃料量を噴射するのに必要な燃料噴射時間をそれ
ぞれ示している。これに対し、空燃比センサ３９が活性
化した後には基本燃料噴射時間ＴＢは機関負荷Ｑ／Ｎ
（吸入空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）および機関回転数Ｎに
基づき図７に示されるマップから算出される。なお、こ
の場合の基本燃料噴射時間ＴＢは機関負荷Ｑ／Ｎおよび
機関回転数Ｎとの関数として図７に示されるマップの形
で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。

【００２６】フィードバック補正係数ＦＡＦは燃焼室４
内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比に一致させ
るためのものである。燃焼室４内に供給される混合気の
空燃比をリーンとすべきときにはフィードバック補正係
数ＦＡＦは１．０に固定される。これに対し、燃焼室４
内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とすべきと
きにはこのフィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比セン
サ３９の出力信号に基づいて制御され、このときフィー
ドバック補正係数ＦＡＦはほぼ１．０を中心として変動
する。

【００２７】当量比係数ｋは燃焼室４内に供給される混
合気をリーンとすべきときの目標当量比である。すなわ
ち、図１の内燃機関では、機関暖機運転時には当量比係
数ｋは０．９とされ、暖機運転完了後は１．０に固定さ
れる。増量補正係数Ｃｉは加速時増量補正係数、過熱防
止増量補正係数などを一まとめにして表したものであ
り、機関暖機運転時には増量補正係数Ｃｉは１．０に固
定される。

【００２８】図８はスワール制御弁の開度を制御するた
めのルーチンを示している。このルーチンは予め定めら
れた設定時間毎の割り込みによって実行される。図８を
参照すると、まずステップ５０では現在機関暖機運転時
であるか否かが判別される。図１の内燃機関では、機関
始動が完了し、次いで例えば１０燃焼サイクルだけ完了
してから機関冷却水温ＴＨＷが例えば８０℃よりも高く
なるまでの間を機関暖機運転時であると判断するように
している。しかしながら、三元触媒１７の触媒温度が、
未燃炭化水素浄化率が概ね一定となる温度よりも高くな
るまでの間を機関暖機運転時であると判断することもで
きる。現在機関暖機運転時のときには次いでステップ５
１に進み、図９のマップに基づいてスワール制御弁２０
の開度ＯＤが算出される。

【００２９】図９は機関暖機運転時におけるスワール制
御弁２０の開度ＯＤを示している。この開度ＯＤは燃焼
室４内にスワール比が１．０〜２．５のスワールを形成
するために必要なスワール制御弁２０の開度であり、予
め実験により求められている。この開度ＯＤは機関冷却
水温ＴＨＷの関数として図９に示されるマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されている。

【００３０】一方、ステップ５０において現在暖機運転
時でないとき、すなわち暖機運転が完了したときには次
いでステップ５２に進み、スワール制御弁２０の開度Ｏ
Ｄが１００％とされる。すなわち、スワール制御弁２０
が全開とされて燃焼室４内におけるスワールの形成が停
止される。図１０は燃料噴射時間の算出ルーチンを示し
ている。このルーチンは予め定められた設定クランク角
度毎の割り込みによって実行される。

【００３１】図１０を参照すると、まずステップ６０で
は現在機関暖機運転時であるか否かが判別される。現在
暖機運転時のときには次いでステップ６１に進み、当量
比係数ｋが０．９とされ、すなわち燃焼室４内に供給さ
れる混合気の当量比が０．９とされる。続くステップ６
２では増量補正係数Ｃｉが１．０とされる。続くステッ
プ６３では空燃比センサ３９が活性化したか否かが判別
される。空燃比センサ３９が活性していないときには次
いでステップ６４に進み、次式に基づいて基本燃料噴射
時間ＴＢが算出される。

【００３２】ＴＢ＝Ｑ／ＡＦＳ・Ｃｏ続くステップ６５ではフィードバック補正係数ＦＡＦが
１．０とされる。次いでステップ６８に進む。一方、空
燃比センサ３９の温度が上昇して活性化したときにはス
テップ６３からステップ６６に進み、図７のマップに基
づいて基本燃料噴射時間ＴＢが算出される。続くステッ
プ６７では空燃比センサ３９の出力信号に基づいてフィ
ードバック補正係数ＦＡＦが算出される。次いでステッ
プ６８に進む。

【００３３】ステップ６８では次式に基づいて燃料噴射
時間ＴＡＵが算出される。ＴＡＵ＝ＴＢ・ＦＡＦ・ｋ・Ｃｉ各燃料噴射弁１４ではＴＡＵだけ燃料が噴射される。一
方、現在暖機運転時でないときすなわち暖機運転が完了
したときにはステップ６０からステップ６９に進み、当
量比係数ｋが１．０とされ、すなわち燃焼室４内に供給
される混合気の空燃比が理論空燃比とされる。次いでス
テップ７０に進み、増量補正係数Ｃｉが算出される。次
いでステップ６６に進む。

【００３４】このように図１の内燃機関では、三元触媒
１７を加熱するヒータや２次空気を供給するための装置
を一切必要とせず、したがって排気浄化装置の構成を簡
素化できると共にコストを低下させることができる。と
ころで、三元触媒１７が劣化するとストイキ混合気を燃
焼せしめたときの排気を導いても三元触媒１７において
未燃炭化水素を良好に浄化することができなくなり、す
なわち三元触媒１７において未燃炭化水素の酸化反応が
生じにくくなる。一方、上述したように燃焼室４内に吸
入空気によりスワールを形成しつつ燃焼室４内に供給さ
れる混合気の空燃比をリーンにすると三元触媒１７にお
いて未燃炭化水素の酸化反応が容易に生ずる。そこで、
図１の内燃機関では三元触媒１７の未燃炭化水素浄化能
力が低下したと判断されたときには、暖機運転完了後で
あっても燃焼室４内にスワールを形成しつつ燃焼室４内
に供給される混合気の空燃比をリーンにし、それにより
三元触媒１７において未燃炭化水素を良好に浄化するよ
うにしている。この場合、車両の積算運転距離または積
算運転時間が予め定められた設定距離または設定時間よ
りも大きくなったときに三元触媒１７の未燃炭化水素浄
化能力が低下したと判断することができる。或いは、三
元触媒１７下流の排気通路内に未燃炭化水素センサを配
置し、三元触媒１７から排出される未燃炭化水素量が設
定量よりも多くなったとき三元触媒１７の未燃炭化水素
浄化能力が低下したと判断するようにしてもよい。

【００３５】これまで述べてきた実施態様では燃焼室４
から排出された排気を三元触媒１７に導いて未燃炭化水
素を浄化するようにしている。しかしながら、未燃炭化
水素を浄化するために燃焼室４から排出された排気を三
元触媒１７の代わりに酸化触媒に導くようにしてもよ
い。また、燃料として圧縮天然ガスなどのガス燃料また
はアルコールなどの液体燃料を用いることもできる。さ
らに、機関暖機運転時において、燃焼室４内に吸入空気
により水平軸線回りの旋回流すなわちいわゆるタンブル
を形成するようにしてもよい。しかしながら、燃焼室４
内にスワールを形成するようにすると機関膨張行程また
は排気行程における燃焼ガスの乱れを大きくすることが
できる。

【００３６】

【発明の効果】機関暖機運転時に触媒から排出される未
燃炭化水素量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関の全体図である。

【図２】燃焼室４から排出される未燃炭化水素量を示す
線図である。

【図３】三元触媒の活性化温度を示す線図である。

【図４】燃焼室から排出される排気中の各成分の濃度を
示す線図である。

【図５】燃焼室から排出される未燃炭化水素量のうち低
級オレフィンの割合を示す線図である。

【図６】三元触媒から排出される未燃炭化水素量を示す
タイムチャートである。

【図７】基本燃料噴射時間を示す線図である。

【図８】スワール制御弁の開度を算出するためのフロー
チャートである。

【図９】スワール制御弁の開度を示す線図である。

【図１０】燃料噴射時間を算出するためのフローチャー
トである。

【符号の説明】

４…燃焼室９…点火栓１０…吸気枝管１４…燃料噴射弁１７…三元触媒２０…スワール制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保修一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者政所良行愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者武田啓壮愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者村井俊水愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関暖機運転時において燃焼室内に供給
される混合気の空燃比をリーンにすると共に該燃焼室内
に流入する吸入空気により旋回流を形成し、燃焼室から
排出される排気を触媒に導くようにした火花点火式内燃
機関の排気浄化方法。