JPS6326251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、触媒によつてエンジンの排気ガスを
浄化する排気ガス浄化装置に関する。

（従来技術） よく知られているように、排気ガス浄化装置に
用いられている触媒は、その活性温度を越えて過
度に加熱されると、熱的劣化を生じることから、
触媒温度が過度に上昇しないように保護してやる
必要がある。

この保護対策の一つとして、実公昭52−38730
号公報には、触媒温度を常時監視しておき、触媒
温度が設定温度を越えて上昇したときには、排気
ガスの浄化反応に供する２次空気の供給をカツト
し、反応熱の発生を抑制するようにしたものが提
案されている。

しかしながら、触媒を通過する排気ガス量が増
大するエンジンの高負荷あるいは高回転時におい
ては、単に２次空気の供給をカツトするのみで
は、触媒による反応熱の発生は抑制されるもの
の、高温多量の排気ガスによつて触媒が加熱され
るため、触媒温度を有効に低下させることができ
ない問題がある。

一方、エンジンに供給する燃料量が触媒温度と
ある相関を有し、空燃比をリツチ側に設定すると
排気ガス中の余剰酸素が減少し、触媒反応が抑制
されて触媒温度が低下することが認識されてい
る。

かかる認識に基づいて、排気ガス流量が増大し
て触媒温度の上昇が予想されるエンジンの高負荷
（高回転）時には、その運転状態によつて最大の
出力性能を示す空燃比よりも、リツチ側に空燃比
を設定し、触媒の保護を図るようにしたものが知
られている（例えば実公昭57−26034号公報参
照）。

かかる触媒の保護を考慮して空燃比の設定を行
うものでは、個々のエンジン性能のばらつき、よ
り具体的には、出力にとつて最適な空燃比がエン
ジンによつてばらつくことを考慮すると、エンジ
ンの高負荷（高回転）時における空燃比は、自づ
と実際の最適値より相当にリツチ側に振つた値に
設定せざるを得ず、出力性能が損われ、燃費性能
も悪化するといつた問題があつた。

（発明の目的） 本発明の目的は、高出力が要求されるエンジン
の高負荷（高回転）運転時において、触媒の有効
な保護を図りつつ、当該運転状態における出力要
求により合致した空燃比の設定を可能にすること
にある。

（発明の構成） 本発明の全体構成を示す第１図にしたがつて、
本発明の構成を説明すると、本発明にかかるエン
ジンの排気ガス浄化装置は、エンジン１の排気通
路１ｅに介設した触媒２の温度を検出する触媒温
度検出手段３を備え、この触媒温度検出手段３の
出力を受けて、触媒温度を所定値以上に上昇した
ときには、触媒２上流の排気通路１ｅに２次空気
供給通路４によつて供給する２次空気の供給を停
止する２次空気停止手段５を設ける一方、エンジ
ン１の運転状態（吸入空気量、エンジン回転数、
負荷等）を検出する運転状態検出手段６と、この
運転状態検出手段６によつて検出されるエンジン
の運転状態に応じた量の燃料を供給すべく例えば
吸気通路１ｉに臨設した燃料噴射弁１３の開弁時
間を制御する燃料供給手段７とを備え、触媒温度
検出手段３と運転状態検出手段６との両方の出力
を受けて、触媒温度が所定値以上に上昇し、しか
もエンジン１が高負荷あるいは高回転で運転され
ている場合には、燃料供給手段７により供給され
る燃料量を触媒温度を低下させるのに必要な量だ
け増加させる燃料増量手段８を設けてなるもので
ある。

（発明の効果） したがつて、本発明によれば、エンジンの高負
荷あるいは高回転運転時においても、触媒温度の
過度の上昇を抑制するため、過剰の燃料を供給す
る必要がなく、燃料の増量を最小限に抑制できる
ので燃費の改善を図ることができ、空燃比を出力
性能にとつて有利な値に設定できるうえ、触媒温
度の過度の上昇を確実に防止することができ、触
媒の保護を良好に図ることができるのである。

（実施例） 以下、添付の第２図および第３図にしたがつて
本発明の実施例について具体的に説明する。

実施例の全体構成を示す第２図に示すように、
エンジン１の吸気通路１ｉには、上流から順に、
エアクリーナ１０、吸気通路１ｉからエンジン１
に吸入される吸入空気量を検出するエアフローメ
ータ１１、アクセルペダル（図示せず）に連動し
負荷に応じて開閉される絞り弁１２および燃料噴
射弁１３が設けられ、ピストン１ｐが下降するエ
ンジン１の吸気行程において、吸気バルブ１４が
開作動されると、空気および燃料噴射弁１３によ
つて噴射された燃料を燃焼室１ｃ内に吸入する。

また、エンジン１の排気通路１ｅには、３元触
媒２ａと未燃成分浄化用の触媒２ｂとを両者の間
に２次空気導入空間２ｃを隔ててケーシング２ｄ
内に支持した触媒２を介設し、排気バルブ１５が
開かれる排気行程において排出されてくる排気ガ
スをまず３元触媒２ａによつて、次いで未燃成分
浄化用触媒２ｂによつて浄化する。

さらに、上記触媒２に対しては、エアクリーナ
１０とエアフローメータ１１との間の吸気通路１
ｉに上流端４ａが開口し、触媒２の前記２次空気
導入空間２ｃに下流端４ｂが開口した２次空気供
給通路４を設け、この２次空気供給通路４の途中
には、エンジン１の出力軸（図示せず）により駆
動されるエアポンプ１６を設け、さらにエアポン
プ１６の下流には、２次空気供給通路４を開閉す
る電磁作動の開閉弁１７を設けている。

上記燃料噴射弁１３の燃料噴射量および２次空
気供給通路４を開閉する開閉弁１７の作動の制御
は、予じめ所定のプログラムを組込んだマイクロ
コンピユータよりなるコントロールユニツト１８
によつて行なう。なお、マイクロコンピユータ
は、主にマイクロプロセツサ（中央演算装置）
と、メモリ（記憶装置）と、インターフエース
（入出力信号処理回路）とから構成されている。

このコントロールユニツト１８は、回転センサ
１９によつて検出されるエンジン回転数、エアフ
ローメータ１１によつて検出される吸入空気量、
吸気通路１ｉの絞り弁１２の下流に臨設した負圧
センサ２０によつて検出される吸気負圧（エンジ
ン負荷）、さらに、空燃比のフイードバツク制御
のため排気通路１ｅの触媒２の上流に臨設した
O₂センサ２１によつて検出される空燃比および
触媒２の出口近傍に設置した触媒温度検出手段と
しての温度センサ２２によつて検出される触媒温
度を制御入力として読込み、基本的には、第３図
に示すフローチヤートにしたがつて、燃料噴射弁
１３および開閉弁１７を電子制御する。

以下、第３図にしたがつて、コントロールユニ
ツト１８が実行するフローチヤートについて説明
する。なお、第３図中、Ｓ１〜Ｓ１６は、フロー
チヤートの各ステツプを示す。

この制御は、エンジン１の１回転ごとに実行さ
れる。

まず、Ｓ１では、制御入力データとして、吸入
空気量、エンジン回転数、吸気負圧、空燃比を読
込み、これらデータによつて定まるその時点での
エンジン１の運転状態から、Ｓ２において燃料噴
射弁１３の１回当りの開弁時間を与える噴射パル
ス幅Ｔを演算する。この噴射パルス幅Ｔの演算
は、従来公知のマツプ制御等種々の手法によつて
行なうことができる。次に、Ｓ３では温度センサ
２２によつて検出される触媒温度Θを読込み、以
上で必要な制御入力データの読込みを完了する。

次いで、Ｓ４において、予め所定の高負荷に対
応させて設定した負圧値ａより吸気負圧が低いか
否か（高負荷運転時か否か）を判定し、Ｓ５では
予め所定の高回転に対応させて設定したエンジン
回転数ｂよりエンジン回転数が高いか否か（高回
転運転時か否か）を判定し、高負荷運転時かある
いは高回転運転時であるときには、Ｓ６において
開閉弁１７に２次空気カツト信号を出力して２次
空気供給通路４を閉じ、触媒２に供給する２次空
気をカツトする。

次に、Ｓ７では、エンジン１の運転状態のいか
んに拘らず、換言すれば、２次空気の供給をカツ
トするエンジン１の高回転、高負荷運転時以外に
おいても、触媒温度Θが予め設定した触媒温度ｃ
より低いか否かを判定し、触媒温度Θが設定温度
ｃより低い触媒２の正常時には、Ｓ８において、
燃料増量の指標ｎを零にセツトし、燃料の増量を
行なわずに、Ｓ１６において、Ｓ３で求めた噴射
パルス幅Ｔのまま、燃料噴射弁１３の一回の燃料
噴射を行なう。

一方、触媒温度Θが設定温度ｃを越えて高くな
つている触媒２の異常時には、触媒２の温度上昇
がいかなる原因によつて生じたかを判定するた
め、まずＳ９で吸気負圧が設定値ａより低いか否
か（高負荷か否か）を、次いでＳ１０でエンジン
回転数が設定値ｂ以上か否か（高回転か否か）を
夫々判定し、高負荷運転時でも高回転運転時でも
ないときには、触媒２の温度上昇が失火によるも
のと推定されるので、Ｓ１１で燃料増量の指標ｎ
を零にセツトし、Ｓ１２で２次空気カツト信号を
開閉弁１７に出力して、２次空気の供給だけを停
止する。即ち、失火が生じている運転状態では、
燃料を増量すると、さらに失火が生ずるため、燃
料の増量は行なわずに、２次空気の供給を停止
し、触媒反応を抑制することによつて触媒温度の
低下を図るようにしている。

一方、エンジン１が高負荷あるいは高回転で運
転されているときには、Ｓ１３において、燃料増
量の指標ｎをｎ＋１に更新し、Ｓ２で運転状態に
応じて演算した噴射パルス幅Ｔ（この値はエンジ
ン出力にとつて最適値として算出されている。）
をＴ＋ΔT×ｎに更新して、ΔT×ｎだけ噴射パ
ルス幅を増加する。それ以前において指標ｎを零
にセツトされている場合には、噴射パルス幅はま
ずΔTだけ増加され、次回以降2ΔT、3ΔT、……
といつたように順次段階的に増加される。この増
分ΔTは、比較的小さな値に予め設定しておき、
急激な燃料増量を回避するとともに、エンジン出
力の最適値を与える燃料噴射量にできるだけ近い
値で、触媒温度を低下させることができる燃料量
を求めることができるようにしている。噴射パル
ス幅の更新の後（Ｔ←Ｔ＋ΔT×ｎ）は、Ｓ１４
において、更新後の噴射パルス幅Ｔが、エンジン
１の失火を考慮して予め設定した上限値αToを越
えていないか否かを判定し、上限値αToを越えて
いないときには、Ｓ１６において、更新した噴射
パルス幅Ｔを燃料噴射弁１３に出力して、一回の
燃料噴射を行なう。この燃料の高負荷、高回転時
における増量は、触媒温度Θが設定値ｃ以下に低
下するまで段階的に行なわれ（Ｓ１３参照）、燃
料の増量が上限値αToに達すると、Ｓ１５で噴射
パルス幅ＴをΔTだけ減少させて（Ｔ←Ｔ−
ΔT）、燃料噴射を行なう。そして次回の制御ル
ープでは、Ｓ１３でΔTだけ噴射パルス幅Ｔが増
加されることから、触媒温度が低下しないときに
は、噴射パルス幅は上限値αToより僅かに小さな
値に固定されることとなる。

以上のように、この実施例では、触媒温度Θを
監視しながら、触媒温度Θが設定値ｃを越えたと
きには、エンジン１の運転状態に対応して出力に
とつて最適な空燃比から出発して、段階的に少し
ずつ空燃比をリツチ側に振つていくので、触媒温
度を低下させるのに有効な空燃比を出力ベストの
空燃比にできるだけ近いところで見い出すことが
でき、それ以上の過剰な燃料の増量を回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す説明図、第２図は
本発明の実施例を示す全体構成図、第３図は実施
例における制御フローを示すチヤート図である。 １……エンジン、１ｉ……吸気通路、１ｅ……
排気通路、２……触媒、３……触媒温度検出手
段、４……２次空気供給通路、５……２次空気停
止手段、６……運転状態検出手段、７……燃料供
給手段、８……燃料増量手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気通路に設けた触媒の温度を検
   出する触媒温度検出手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
   段と、 上記触媒温度検出手段の出力を入力し上記触媒
   温度が所定値以上の場合、触媒上流の排気通路に
   供給する２次空気の供給を停止する２次空気停止
   手段と、 上記運転状態検出手段の出力を入力してエンジ
   ンの運転状態に応じた量の燃料を供給する燃料供
   給手段と、 上記触媒温度検出手段と上記運転状態検出手段
   との出力を入力して、上記触媒の温度が所定値以
   上の場合で、かつエンジンが高負荷あるいは高回
   転にある場合は、上記燃料供給手段により供給さ
   れる燃料量を触媒温度を低下させるのに必要な量
   だけ増加させる燃料増量手段とを設けたことを特
   徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。