JP3203036B2 - エンジンの排気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気制御装
置、特に運転状態に応じてエンジンの排気圧力を調整す
ることにより、未燃成分の排出を低減させて排気の浄化
性能を高めるように構成されたエンジンの排気制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの排気通路の途中
に、その通路断面積を増減させる制御バルブを設け、該
制御バルブの開度を調整することにより、エンジンの始
動性、あるいは排気の浄化性能を向上させるようにした
技術が知られている。例えば、特開平２−６４２３６号
公報によれば、エンジン始動時にマフラ下流側の排気管
内に設けられた制御バルブの開度を絞り、該排気管の通
路断面積を減少させることにより、エンジンの背圧を高
めてその燃焼性を向上させて始動不良を改善するように
なっている。

【０００３】一方、例えば実開昭５５−９８９４号公報
によれば、低負荷用の吸気通路と高負荷用の吸気通路と
が各々独立して燃焼室に開口してなるエンジンにおい
て、排気通路の途中に上記両吸気通路の吸気の負圧差に
基づいて開閉制御される開閉弁を設け、この開閉弁をア
イドリング運転時には、全閉状態としてエンジンの排気
圧力を上昇させ、排気再燃焼性能を高めて排気ガスの浄
化を促進し、また、低、中負荷運転領域では、上記開閉
弁を所定の開度開いて出力性能と排気再燃焼性能とのバ
ランスを確保すると共に、未燃成分の排出が少ない高負
荷運転領域においては、上記開閉弁を全開状態として、
排気圧力の上昇を抑制して出力の向上を図ることによ
り、エンジンの運転状態に応じて良好に排気再燃焼を行
うように構成された排気ガス浄化装置が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のように、排気通路の途中に開閉弁を設け、該開閉弁
により排気圧力を調整する場合に、未燃成分が多量に排
出さるエンジン始動直後における冷機時には、排気圧力
を上昇させることにより、未燃成分の排出が抑制される
ことになるのであるが、高出力の要求される高負荷高回
転時に排気圧力を上昇させた場合には、エンジンの燃焼
性に悪影響を及ぼし、出力性能が低下することになって
走行性が悪化することになる。このように、未燃成分の
低減と走行性の低下防止とを両立させ得る排気圧力が運
転状態に応じて変動することになるのであるが、この運
転状態により変動する排気圧力に合致させて上記開閉弁
の開度をいかに制御するかが課題とされていた。

【０００５】そこで本発明は、運転状態に応じてエンジ
ンの排気圧力を調整することにより未燃成分の排出を低
減させるように構成されたエンジンの排気制御装置にお
いて、上記エンジンの運転状態に対応させて排気圧力を
より緻密に制御して、その制御性を向上させることによ
り、未燃成分の排出を効果的に低減することができると
共に、走行性への悪影響をできる限り抑制して、未燃成
分の低減と走行性の低下防止とを両立させることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【０００７】まず、本願の請求項１に係る発明（以下、
第１発明という）は、運転状態に応じてエンジンの排気
圧力を調整することにより未燃成分の排出を低減させる
ようにしたエンジンの排気制御装置において、エンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態
検出手段からの信号に基づいてエンジン始動後所定の期
間内の冷機時か否かを判定する期間判定手段と、上記排
気通路に配置され、排気の圧力を調整する排気圧力調整
手段と、該排気圧力調整手段の上流側の排気通路に配置
され、該排気圧力調整手段により圧力が調整された排気
中の未燃成分を浄化する触媒コンバータと、上記排気圧
力調整手段により調整された、該調整手段より上流の排
気の圧力を検出する排気圧力検出手段と、上記期間判定
手段によりエンジン始動後所定の期間内の冷機時である
と判定されたときに、上記排気圧力検出手段により検出
された実際の排気圧力と、該排気圧力が増大するように
予め設定された目標の排気圧力とを比較し、実際の排気
圧力を目標の排気圧力に収束させるように上記排気圧力
調整手段の作動をフィードバック制御する制御手段とを
設けたことを特徴とする。

【０００８】

【０００９】更に、本願の請求項２に係る発明（以下、
第２発明という）は、上記第１発明において、排気圧力
検出手段により検出される排気圧力が予め設定された所
定の値より高いときに、制御手段による排気圧力調整手
段のフィードバック制御を禁止する制御禁止手段を設け
たことを特徴とする。

【００１０】更にまた、本願の請求項３に係る発明（以
下、第３発明という）は、上記第１発明において、運転
状態検出手段で検出された運転状態に応じて排気圧力の
目標値を設定する目標値設定手段が設けられ、制御手段
は、排気圧力検出手段により検出された実際の排気圧力
と、上記目標値設定手段により設定された目標値とを比
較し、実際の排気圧力を目標値に収束させるように排気
圧力調整手段の作動をフィードバック制御することを特
徴とする。

【００１１】

【００１２】更に、本願の請求項４に係る発明（以下、
第４発明という）は、上記第１発明と同様に、運転状態
に応じてエンジンの排気圧力を調整することにより未燃
成分の排出を低減させるようにしたエンジンの排気制御
装置において、上記エンジンの排気通路に未燃成分が排
出される状態を検出する未燃成分排出状態検出手段と、
該検出手段により未燃成分が排出される状態を検出した
ときに排気の圧力を調整する排気圧力調整手段と、該排
気圧力調整手段の上流側と下流側との排気通路を連通す
るバイパス通路と、該バイパス通路を開閉するバイパス
通路開閉手段と、上記排気圧力調整手段の上流側におけ
る排気通路の排気圧力を検出する排気圧力検出手段と、
該排気圧力検出手段により検出された実際の排気圧力と
予め設定された目標の排気圧力とを比較し、実際の排気
圧力を目標の排気圧力に収束させるように上記バイパス
通路開閉手段の作動をフィードバック制御する制御手段
とを設けたことを特徴とする。

【００１３】また更に、本願の請求項５に係る発明（以
下、第５発明という）は、上記第１発明において、触媒
コンバータの前後の温度を検出する温度検出手段と、該
温度検出手段により検出された温度差に基づいて上記触
媒コンバータの活性状態を判定する活性状態判定手段
と、この判定手段により触媒コンバータの活性状態が判
定されたときに、制御手段による排気圧力調整手段のフ
ィードバック制御を禁止する制御禁止手段とを設けたこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】第１発明によれば、制御手段により、未燃成分
の低減と走行性の低下防止との両立を図り得るように、
予め設定された目標の排気圧力に実際の排気圧力を収束
させるように排気圧力調整手段の作動がフィードバック
制御されることになり、これにより、実際の排気圧力が
より緻密に制御され、その制御性が向上することになっ
て、運転状態に応じて未燃成分の低減と走行性の低下防
止との両立を達成することができる。

【００１５】また、上記排気圧力調整手段の劣化度合
い、あるいは該排気圧力調整手段を駆動させるアクチュ
エータの作動特性等に関わりなく、常に、実際の排気が
目標の排気圧力となるようにフィードバック制御される
ことにより、その制御性が一段と向上することになる。

【００１６】また、エンジン始動後所定の期間内の冷機
時において、制御手段により、実際の排気圧力が目標の
排気圧力となるように排気圧力制御手段の作動がフィー
ドバック制御され、これにより、特に、未燃成分の排出
が顕著となるエンジンの冷機時における未燃成分の浄化
性能が一段と向上する。

【００１７】ところで、例えば、高出力が要求される高
負荷高回転運転領域等においては、実際の排気圧力が上
昇することになるのであるが、この排気圧力が高い運転
状態で排気圧力調整手段を作動させた場合には、該調整
手段の作動の応答性が悪化し、排気変動が顕著となり、
空気充填量等が変動してエンジンの燃焼性に悪影響を及
ぼすことになって、走行性が低下するといった不具合を
招くことになるのであるが、第２発明によれば、排気圧
力検出手段により検出される実際の排気圧力が高い場合
には、制御禁止手段により排気圧力調整手段のフィード
バック制御が禁止されることになり、これにより、高負
荷高回転運転領域等において上記排気圧力調整手段の作
動を制御することによる悪影響が防止されることにな
る。

【００１８】特に、第３発明によれば、目標値設定手段
により、運転状態に応じた最適な排気圧力の目標値が設
定され、この目標値に実際の排気圧力が収束するように
排気圧力調整手段の作動がフィードバック制御されるこ
とになって、未燃成分の低減と走行性の低下防止とを両
立させるための排気圧力制御の制御性が一段と向上する
ことになる。

【００１９】

【００２０】更に、第４発明によれば、排気圧力調整手
段の上流側と下流側の排気通路を連通するバイパス通路
に該バイパス通路を開閉するバイパス通路開閉手段が設
けられ、この開閉手段により実際の排気圧力がフィード
バック制御されることになるので、排気通路に設けられ
た排気圧力調整手段を制御する場合に比べて、上記バイ
パス通路開閉手段を駆動するための駆動力が軽減される
と共に、該開閉手段を駆動するためのアクチュエータの
小型化を図り得ることになって、小さな駆動力で上記バ
イパス通路開閉手段を制御し得ることが可能となり、そ
の作動の応答性が向上し、制御性が向上することにな
る。

【００２１】また、第５発明によれば、温度検出手段に
より排気通路に設けられた触媒コンバータの前後の温度
差が検出され、この温度差に基づいて活性状態判定手段
により触媒コンバータの活性状態が判定されることにな
って、該触媒コンバータが活性化したのちは、制御禁止
手段により排気圧力調整手段のフィードバック制御が禁
止され、これにより、該触媒コンバータが未燃成分を良
好に浄化し得る活性状態となったのちにおける上記排気
圧力調整手段の不要な作動が抑制されることになる。そ
の結果、必要最小限度で排気圧力調整手段が制御される
ことになって、該排気圧力調整手段を制御することによ
る走行性への悪影響をできるだけ抑制することができる
と共に、制御の信頼性が向上することになる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】図１は本発明に係るエンジンの排気制御装
置の第１実施例を示し、図示のように、エンジン１のシ
リンダヘッド１ａには、吸気通路２および排気通路３が
それぞれ接続されていると共に、上記吸気通路２には、
上流側よりエアフローメータ４およびサージタンク５が
設けられている。また、上記排気通路３には、上流側よ
り第１キャタリストコンバータ６および第２キャタリス
トコンバータ７がそれぞれ設けられており、これらの第
１、第２キャタリストコンバータ６，７により、排気通
路３に排出される排気ガス中の未燃成分（ＨＣ、ＣＯ）
が酸化され、あるいはＮＯｘが還元されて該排気ガスを
浄化するようになっている。

【００２４】そして、本実施例においては、上記第２キ
ャタリストコンバータ７の下流側の排気通路３に該通路
３を開閉するシャッタバルブ８が開閉自在に設けられて
いると共に、該シャッタバルブ８の上流側と下流側の排
気通路３を連通させるバイパス通路９が形成されてお
り、このバイパス通路９には、該通路９を開閉するバイ
パスバルブ１０が開閉自在に設けられている。

【００２５】一方、上記サージタンク５には、チェック
バルブ１１が途中に介装された吸気負圧導入路１２を介
してバキュームチャンバ１３が接続されており、このチ
ャンバ１３には第１負圧通路１４および第２負圧通路１
５を介してダイアフラム式の第１、第２アクチュエータ
１６，１７がそれぞれ接続されている。そして、上記第
１アクチュエータ１６とシャッタバルブ８と一体に設け
られた回動アーム８ａとがリンク１８により連結されて
いると共に、上記第２アクチュエータ１７とバイパスバ
ルブ１０と一体に設けられた回動アーム１０ａとがリン
ク１９により連結されている。

【００２６】更に、上記第１負圧通路１４の途中には、
第１アクチュエータ１６に上記バキュームチャンバ１３
からの吸気負圧を作用させるソレノイドバルブ２０が設
けられており、エンジン１の始動前においては、ソレノ
イドバルブ２０を介して第１アクチュエータ１６に大気
圧が導入され、該アクチュエータ１６により上記シャッ
タバルブ８が全開状態に維持されると共に、エンジン１
の始動後においては、ソレノイドバルブ２０が切り換え
られて該ソレノイドバルブ２０を介して第１アクチュエ
ータ１６に吸気負圧が導入され、これにより、該第１ア
クチュエータ１６がコイルバネ１６ａに抗して動作する
ことになって、上記シャッタバルブ８が全閉状態に駆動
されるようになっている。

【００２７】また、上記第２負圧通路１５には、第２ア
クチュエータ１７に上記バキュームチャンバ１３からの
吸気負圧を作用させるデューティソレノイドバルブ２１
が設けられており、エンジン１の始動前においては、デ
ューティソレノイドバルブ２１を介して第２アクチュエ
ータ１７に大気圧が導入され、該アクチュエータ１７に
より上記バイパスバルブ１０が全閉状態に維持されると
共に、エンジン１の始動後においては、デューティソレ
ノイドバルブ２１が駆動されて該ソレノイドバルブ２１
を介して第２アクチュエータ１７に吸気負圧が導入さ
れ、これにより、該第２アクチュエータ１７がコイルバ
ネ１７ａに抗して動作することになって、上記バイパス
バルブ１０の開度が調整されるようになっている。

【００２８】更に、上記第２キャタリストコンバータ７
の下流側の排気通路３には連通路２２を介して圧力セン
サ２３が接続されており、該圧力センサ２３により第２
キャタリストコンバータ７の下流側の排気通路３内の排
気圧力が検出されるようになっている。

【００２９】なお、上記シャッタバルブ８は、全閉状態
とされた場合においても適切な量の排気の流通を許容す
るようになっている。

【００３０】また、図示しないけれども、上記エアフロ
ーメータ４の上流側の吸気通路２にはエアクリーナが接
続されると共に、上記シャッタバルブ８の下流側の排気
通路３にはサイレンサが接続されるようになっている。

【００３１】以上の構成に加えて、本実施例において
は、上記エアフローメータ４からの吸入空気量を示す信
号と、上記圧力センサ２３からの排気圧力を示す信号
と、回転センサ２４からのエンジン回転数を示す信号
と、水温センサ２５からのエンジン冷却水温を示す信号
とが入力されるコントロールユニット２６が備えられて
おり、このコントロールユニット２６は、上記吸入空気
量を示す信号、換言すればエンジン負荷とエンジン回転
数を示す信号とに基づいて１サイクル当たりの吸入空気
量を算出し、エンジン負荷に応じた燃料噴射量となるよ
うに、上記シリンダヘッド１ａ内に装備された燃料噴射
弁（図示せず）による燃料噴射時間を設定すると共に、
上記エアフローメータ４および各センサ２３，２４，２
５からの信号に基づいてエンジンの運転状態に応じた目
標の排気圧力となるように上記シャッタバルブ８ないし
バイパスバルブ１０の作動を制御するようになってい
る。

【００３２】次に、上記コントロールユニット２６によ
る排気圧力のメイン制御動作を、図２に示すフローチャ
ートに基づいて説明すると、このコントロールユニット
２６は、まず、ステップＳ１においてエアフローメータ
４および各センサ２３，２４，２５からの信号を入力
し、ステップＳ２では、上記各入力信号に基づいてエン
ジン回転数Ｎ、エンジン負荷に応じた燃料噴射時間Ｔ
ｎ、シャッタバルブ８の上流側における排気通路３内の
実際の排気圧力Ｐｅおよびエンジン冷却水温Ｗｔを算出
する。次いで、ステップＳ３では、エンジン冷却水温Ｗ
ｔ基づいてエンジン１が始動直後であるか否かを判定
し、ＹＥＳと判定したとき、即ち、始動直後である場合
には、ステップＳ４において、実際の排気圧力Ｐｅが、
予め設定された所定の値Ｐｅ′より大であるか否かを判
定し、ＮＯと判定したとき、即ち、実際の排気圧力Ｐｅ
が所定の値Ｐｅ′より小さい場合には、ステップＳ５
で、図４に示すエンジン水温Ｗｔとシャッタバルブ８の
作動を制御する制御時間Ｔとの関係を示す制御マップよ
り制御時間Ｔを算出する。そして、ステップＳ６で、フ
ラグＦを１にセットしたのち、ステップＳ７では、エン
ジン始動後から制御時間Ｔ以内であるか否かを判定し、
ＹＥＳと判定したとき、即ち、制御時間Ｔ内である場合
には、ステップＳ８において、上記ソレノイドバルブ２
０に通電し、該ソレノイドバルブ２０を介して第１アク
チュエータ１６に吸気負圧を導入することにより、排気
通路３に設けられたシャッタバルブ８を閉じることによ
り排気圧力を上昇させる。

【００３３】なお、上記上記ステップＳ３でＮＯと判定
してとき、またはステップＳ４でＹＥＳと判定した場合
には、上記シャッタバルブ８に対する制御を行わずステ
ップＳ９でフラグＦを０にセットしてリターンする。ま
た、上記ステップＳ７でＮＯと判定した場合にも、上記
シャッタバルブ８に対する制御を行わずステップＳ９で
フラグＦを０にセットしてリターンする。

【００３４】このようにして、エンジン１の始動直後に
おいては、図５に示すように、始動後から所定の制御時
間Ｔが経過するまでシャッタバルブ８が全閉状態とされ
ることにより、これにより、特に未燃成分の排出が顕著
となる始動直後におけるエンジンの冷機時には、排気通
路３が絞られて排気圧力が上昇することになって、未燃
成分の排出が低減されることになる。更に、上記シャッ
タバルブ８が全閉状態とされて排気圧力が高められるこ
とにより、排気通路３内の温度が上昇することになり、
これにより、排気の再燃焼性が向上すると共に、第１、
第２キャタリストコンバータ６，７を早期に活性化させ
ることが可能となって、排気の浄化性能が向上すること
になる。

【００３５】また、実際の排気圧力Ｐｅが予め設定され
た所定の値Ｐｅ′より高い場合、即ち、第１、第２キャ
タリストコンバータ６，７の目詰まり、あるいはその他
何らかの原因により実際の排気圧力Ｐｅが異常に高くな
った場合や、例えば、高出力が要求される高負荷高回転
運転状態等において実際の排気圧力Ｐｅが高い場合に
は、上記シャッタバルブ８が制御されることなく開状態
に維持されることになって、実際の排気圧力Ｐｅが所定
の値Ｐｅ′より高い場合において、上記シャッタバルブ
８を閉じる方向に制御することによる悪影響が防止され
ることになる。

【００３６】次に、上記メイン制御動作と並行して実行
される排気圧力の制御動作を、図３に示す示すフローチ
ャートに基づいて説明すると、コントロールユニット２
６は、まず、ステップＳ１０で、エンジン負荷に対応す
る燃料噴射時間Ｔｎが予め設定された所定の値Ｔｎａ以
下であり、且つエンジン回転数Ｎが予め設定された所定
の値ｎａ以下であるかを判定する。即ち、エンジンの運
転状態が、図６に斜線で示す高負荷高回転領域以外の運
転状態であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定したとき、
即ち、高負荷高回転領域以外であれば、ステップＳ１１
で、上記メイン制御動作中にセットされたフラグＦが１
であるか否かを判定し、フラグＦが１であると判定した
ときには、ステップＳ１２において、運転状態に応じた
目標の排気圧力Ｐｅｏを求める。この場合、図７に示す
ように、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷に対応する燃
料噴射時間Ｔｎとに応じて目標の排気圧力Ｐｅｏが予め
設定された制御マップから所定の目標の排気圧力Ｐｅｏ
を求める。

【００３７】次いで、コントロールユニット２６は、ス
テップＳ１３において、目標の排気圧力Ｐｅｏから実際
の排気圧力Ｐｅを減算することにより偏差ΔＰを算出
し、ステップＳ１４では、偏差ΔＰ応じてバイパスバル
ブ１０の開度を調整するためのデューティソレノイド２
１に対する通電時間ｔを算出する。この場合、図８に示
すように、偏差ΔＰに応じて通電時間ｔが予め設定され
てた制御マップより通電時間ｔが算出され、この通電時
間ｔは、上記偏差ΔＰがマイナスの値を示す場合、即
ち、実際の排気圧力Ｐｅが目標の排気圧力Ｐｅｏより高
い程、長くなるように設定されており、偏差ΔＰが所定
値より大である場合には、上記デューティソレノイド２
１を制御する基準となるデューティ率が最大値に設定さ
れるようになっている。そして、ステップＳ１５では制
御タイミングか否を判定し、ＹＥＳのときには、ステッ
プＳ１６において、デューティソレノイドバルブ２１に
通電し、該デューティソレノイドバルブ２１をデューテ
ィ制御することにより、バイパスバルブ１０の開度を調
整して、実際の排気圧力Ｐｅが目標の排気圧力Ｐｅｏに
収束するように、該バイパスバルブ１０の作動がフィー
ドバック制御されることになる。

【００３８】なお、ステップＳ１０でＮＯと判定したと
き、即ち、図６に斜線で示される高負荷高回転領域にお
いては、ステップＳ１７で上記デューティソレノイド２
１に対する通電時間ｔが最大値に設定され、バイパスバ
ルブ１０が全開操作されることになる。また、ステップ
Ｓ１１でＮＯと判定したときには、上記バイパスバルブ
１０に対する制御を実行することなくリターンされるこ
とになる。

【００３９】このように、高負荷高回転領域以外の運転
状態では、図５に示すように、上記シャッタバルブ８と
共に所定の制御時間Ｔ内において、未燃成分の低減と走
行性の低下防止との両立を図り得るように、予め設定さ
れた目標の排気圧力Ｐｅｏに実際の排気圧力Ｐｅを収束
させるように上記バイパスバルブ１０の作動がフィード
バック制御されることになり、これにより、実際の排気
圧力Ｐｅがより緻密に制御され、その制御性が向上する
ことになって、運転状態に応じて未燃成分の低減と走行
性の低下防止との両立を達成することができる。

【００４０】また、上記バイパスバルブ１０の組付け誤
差や該バルブ１０へのカーボン付着量、あるいは第２ア
クチュエータ１７の作動特性等に関わりなく、常に、実
際の排気圧力Ｐｅが目標の排気圧力Ｐｅｏとなるよう
に、バイパスバルブ１０の作動がフィードバック制御さ
れることにより、その制御性が一段と向上することにな
る。

【００４１】更に、高出力が要求される高負荷高回転領
域においては、バイパスバルブ１０が全開状態とされ、
実際の排気圧力Ｐｅの上昇が最小限に抑制されることに
なって、排気圧力が上昇する高負荷高回転運転領域等に
おいて、上記バイパスバルブ１０の開度を制御する場合
のように、該バイパスバルブ１０の作動の応答性が悪化
し、排気変動が顕著となり、空気充填量等が変動してエ
ンジンの燃焼性に悪影響を及ぼす結果、走行性が低下す
るといった不具合を解消されることになる。

【００４２】なお、実際の排気圧力Ｐｅが上昇する高負
荷高回転運転状態、換言すれば、バイパス通路９に連通
されたシャッタバルブ８の上流側と下流側の排気通路３
の温度差が大きい運転状態においては、上記バイパスバ
ルブ１０が全開状態とされることになって、温度差が緩
和され、これにより、上記シャッタバルブ８ないしバイ
パスバルブ１０の熱変形あるいは熱疲労が抑制されるこ
とになる。

【００４３】特に、この第１実施例においては、上記シ
ャッタバルブ８の上流側と下流側の排気通路３を連通す
るバイパス通路９に、該バイパス通路９を開閉するバイ
パスバルブ１０が設けられ、このバルブ１０により実際
の排気圧力Ｐｅがフィードバック制御されることになる
ので、上記排気通路３に設けられたシャッタバルブ８の
作動をフィードバック制御する場合に比べて、上記バイ
パスバルブ１０を駆動するための駆動力が軽減されると
共に、該バルブ１０を駆動するための第２アクチュエー
タ１７の小型化を図り得ることになって、小さな駆動力
で上記バイパスバルブ１０を制御し得ることが可能とな
り、その作動の応答性が向上し、制御性が向上すること
になる。

【００４４】なお、この第１実施例においては、エンジ
ンの運転状態に応じて設定される目標の排気圧力Ｐｅｏ
に実際の排気圧力Ｐｅを収束させるように、上記バイパ
スバルブ１０の作動をフィードバック制御する場合につ
いて説明したが、上記シャッタバルブ８の開度をフィー
ドバック制御することにより、目標の排気圧力Ｐｅｏに
実際の排気圧力Ｐｅを収束させるように構成するという
考えも本発明に含まれることはいうまでもない。

【００４５】また、図９は本発明に係るエンジンの排気
制御装置の第２実施例を示し、図示のように、エンジン
３１のシリンダヘッド３１ａには、吸気通路３２および
排気通路３３がそれぞれ接続されており、上記吸気通路
３２には、上流側よりエアフローメータ３４およびサー
ジタンク３５が設けられていると共に、上記排気通路３
３には、第１実施例と同様に、上流側より第１キャタリ
ストコンバータ３６および第２キャタリストコンバータ
３７がそれぞれ設けられている。

【００４６】更に、上記第２キャタリストコンバータ３
７の下流側の排気通路３３に該通路３３を開閉するシャ
ッタバルブ３８が開閉自在に設けられていると共に、該
シャッタバルブ３８の上流側と下流側の排気通路３３を
連通させるバイパス通路３９が形成されており、このバ
イパス通路３９には、該通路３９を開閉するバイパスバ
ルブ４０が開閉自在に設けられている。また、上記サー
ジタンク３５には、チェックバルブ４１が途中に介装さ
れた吸気負圧導入路４２を介してバキュームチャンバ４
３が接続されており、このチャンバ４３には第１負圧通
路４４および第２負圧通路４５を介してダイアフラム式
の第１、第２アクチュエータ４６，４７がそれぞれ接続
されている。そして、上記第１アクチュエータ４６とシ
ャッタバルブ３８と一体に設けられた回動アーム３８ａ
とがリンク４８により連結されていると共に、上記第２
アクチュエータ４７とバイパスバルブ４０と一体に設け
られた回動アーム４０ａとがリンク４９により連結され
ている。

【００４７】上記第１負圧通路４４の途中には、第１ア
クチュエータ４６に上記バキュームチャンバ４３からの
吸気負圧を作用させるソレノイドバルブ５０が設けられ
ており、エンジン３１の始動前においては、ソレノイド
バルブ５０を介して第１アクチュエータ４６に大気圧が
導入され、該アクチュエータ４６により上記シャッタバ
ルブ３８が全開状態に維持されると共に、エンジン３１
の始動後においては、ソレノイドバルブ５０が切り換え
られて該ソレノイドバルブ５０を介して第１アクチュエ
ータ４６に吸気負圧が導入され、これにより、該第１ア
クチュエータ４６がコイルバネ４６ａに抗して動作する
ことになって、上記シャッタバルブ３８が全閉状態に駆
動されるようになっている。

【００４８】また、上記第２負圧通路４５には、第２ア
クチュエータ４７に上記バキュームチャンバ４３からの
吸気負圧を作用させるデューティソレノイドバルブ５１
が設けられており、エンジン３１の始動前においては、
デューティソレノイドバルブ５１を介して第２アクチュ
エータ４７に大気圧が導入され、該アクチュエータ４７
により上記バイパスバルブ４０が全閉状態に維持される
と共に、エンジン３１の始動後においては、デューティ
ソレノイドバルブ５１が駆動されて該ソレノイドバルブ
５１を介して第２アクチュエータ４７に吸気負圧が導入
され、これにより、該第２アクチュエータ４７がコイル
バネ４７ａに抗して動作することになって、上記バイパ
スバルブ４０の開度が調整されるようになっている。

【００４９】更に、上記第２キャタリストコンバータ３
７の下流側の排気通路３３には連通路５２を介して圧力
センサ５３が接続されており、該圧力センサ５３により
第２キャタリストコンバータ３７の下流側の排気通路３
３内の排気圧力が検出されるようになっている。

【００５０】なお、上記シャッタバルブ３８は、第１実
施例の場合と同様に、全閉状態とされた場合においても
適切な量の排気の流通を許容するようになっている。

【００５１】以上の構成に加えて、この第２実施例にお
いては、上記エアフローメータ３４からの吸入空気量を
示す信号と、上記圧力センサ５３からの排気圧力を示す
信号と、回転センサ５４からのエンジン回転数を示す信
号と、水温センサ５５からのエンジン冷却水温を示す信
号と、上記第２キャタリストコンバータ３７の上流側と
下流側における排気通路３３にそれぞれ設けられて該排
気通路３３を流通する排気の温度を検出する各温度セン
サ５６ａ，５６ｂからの信号と、同じく上記第２キャタ
リストコンバータ３７の上流側と下流側における排気通
路３３にそれぞれ設けられて該排気通路３３を流通する
排気中の酸素濃度を検出する各Ｏ₂各温度センサ５７
ａ，５７ｂからの信号とが入力されるコントロールユニ
ット５８が備えられており、このコントロールユニット
５８は、上記吸入空気量を示す信号、換言すればエンジ
ン負荷とエンジン回転数を示す信号とに基づいて１サイ
クル当たりの吸入空気量を算出し、エンジン負荷に応じ
た燃料噴射量となるように、上記シリンダヘッド３１ａ
内に装備された燃料噴射弁（図示せず）による燃料噴射
時間を設定すると共に、上記エアフローメータ３４およ
び各センサ５３ないし５７ａ，５７ｂからの信号に基づ
いてエンジン３１の運転状態に応じた目標の排気圧力と
なるように上記シャッタバルブ３８ないしバイパスバル
ブ４０の作動を制御するようになっている。

【００５２】次に、上記コントロールユニット５８によ
る排気圧力のメイン制御動作を、図１０に示すフローチ
ャートに基づいて説明すると、このコントロールユニッ
ト５８は、まず、ステップＳ２０においてエアフローメ
ータ３４および各センサ５３ないし５７ａ，５７ｂから
の信号を入力し、ステップＳ２１では、上記各入力信号
に基づいてエンジン回転数Ｎ、エンジン負荷に応じた燃
料噴射時間Ｔｎ、上記シャッタバルブ８の上流側におけ
る排気通路３３内の実際の排気圧力Ｐｅおよびエンジン
冷却水温Ｗｔを算出する。次いで、ステップＳ２２にお
いては、各温度センサ５６ａ，５６ｂにより検出される
第２キャタリストコンバータ３７の前後の排気温度
Ｔ₁，Ｔ ₂をそれぞれ算出し、ステップＳ２３で、第２キ
ャタリストコンバータ３７を通過した後の排気温度Ｔ₂
から該第２キャタリストコンバータ３７を通過する前の
排気温度Ｔ₁を減算することにより、温度差ΔＴを算出
したのち、ステップＳ２４で後に詳述する劣化度合判定
制御を実行し、次いで、ステップＳ２５で温度差ΔＴ
が、上記第２キャタリストコンバータ３７の活性状態を
判定するための基準となる予め設定された基準判定温度
Ｔａより高いか否かを判定する。そして、ＮＯのとき、
即ち、上記第２キャタリストコンバータ３７が未だ活性
化されておらす、このため、該キャタリストコンバータ
３７内で酸化作用が十分に行われず、温度差ΔＴが小さ
い場合には、ステップＳ２６で、第１実施例の場合と同
様に、図４に示すように、エンジン水温Ｗｔとシャッタ
バルブ３８の作動を制御する制御時間Ｔとの関係を示す
制御マップより制御時間Ｔを算出する。そして、ステッ
プＳ２７で、フラグＦを１にセットしたのち、ステップ
Ｓ２８エンジン始動後から制御時間Ｔ以内であるか否か
を判定し、ＹＥＳと判定したとき、即ち、制御時間Ｔ内
である場合には、ステップＳ２９で上記ソレノイドバル
ブ５０に通電し、該ソレノイドバルブ５０を介して第１
アクチュエータ４６に吸気負圧を導入することにより、
排気通路３３に設けられたシャッタバルブ３８を全閉状
態とすることにより排気圧力を上昇させる。

【００５３】なお、上記上記ステップＳ２５でＹＥＳと
判定してとき、即ち、上記第２キャタリストコンバータ
３７が既に活性化されており、これにより、該キャタリ
ストコンバータ３７内で酸化作用が十分に行わて温度差
ΔＴが大きい場合には、上記シャッタバルブ３８に対す
る制御を行わずステップＳ３０でフラグＦを０にセット
してリターンすると共に、上記ステップＳ２８でＮＯと
判定した場合においても、上記シャッタバルブ３８に対
する制御を行わずステップＳ３０でフラグＦを０にセッ
トしてリターンする。また、この第２実施例においも、
図３に示す制御動作がメイン制御に並行して実行される
ように構成されている。

【００５４】ここで、上記メイン制御動作中において実
行される劣化度合判定制御の制御動作を、図１１に示す
フローチャートに基づいて説明すると、上記コントロー
ルユニット５８は、まず、ステップＳ３１で各Ｏ₂セン
サ５７ａ，５７ｂからの信号を入力し、次いで、ステッ
プＳ３２では、各Ｏ₂センサ５７ａ，５７ｂから電気信
号の出力波形を比較する。この場合、上記第２キャタリ
ストコンバータ３７の劣化度合いが大きい場合には、両
Ｏ₂センサ５７ａ，５７ｂからの電気信号の出力波形が
大きく相違し、また、該第２キャタリストコンバータ３
７の劣化度合いが小さい場合には、両Ｏ₂センサ５７
ａ，５７ｂからの電気信号の出力波形があまり相違しな
いことが一般に知られており、この特性に基づいて上記
第２キャタリストコンバータ３７劣化度合いを判定する
ことが可能となる。そして、ステップＳ３３では、上記
の特性に基づいて両Ｏ₂センサ５７ａ，５７ｂからの電
気信号の出力波形を比較し、ＹＥＳと判定したとき、即
ち、波形差が大であって第２キャタリストコンバータ３
７の劣化度合いが大であると判定したときには、ステッ
プＳ３４で基準判定温度Ｔａを、図１２に示す制御マッ
プに基づいて劣化度合いに応じて低下させる方向に修正
する。これは、上記第２キャタリストコンバータ３７の
劣化度合いが進むと、該第２キャタリストコンバータ３
７内での酸化作用が低下して、該第２キャタリストコン
バータ３７を通過する前の排気の温度Ｔ₁と該第２キャ
タリストコンバータ３７を通過した後の排気の温度Ｔ₂
との温度差が減少する傾向となるため、この傾向を加味
して上記第２キャタリストコンバータ３７の活性状態を
良好に判定し得るように基準判定温度Ｔａを修正する。

【００５５】このようにして、エンジン３１の始動直後
においては、上記第１実施例と同様に、始動後から所定
の制御時間Ｔが経過するまでシャッタバルブ３８が全閉
状態とされて、未燃成分の排出が顕著となる始動直後に
おけるエンジンの冷機時には、排気通路３３が絞られて
排気圧力が上昇し、これにより、未燃成分の排出が低減
されることになる。更に、上記シャッタバルブ３８が全
閉状態とされて排気圧力が高められることにより、排気
通路３３内の温度が上昇することになり、これにより、
排気の再燃焼性が向上すると共に、第１、第２キャタリ
ストコンバータ３６，３７が早期に活性化させることが
可能となって、排気の浄化効率が向上することになる。

【００５６】特に、この第２実施例によれば、各温度セ
ンサ５６ａ，５６ｂにより排気通路３３に設けられた第
２キャタリストコンバータ３７の前後の温度差ΔＴが検
出され、この温度差ΔＴに基づいて該第２キャタリスト
コンバータ３７活性状態が判定されることになって、該
第２キャタリストコンバータ３７が活性化したのちは、
上記シャッタバルブ３８の制御およびバイパスバルブ４
０のフィードバック制御が行われず、これにより、該触
該第２キャタリストコンバータ３７が未燃成分を良好に
浄化し得る活性状態となったのちにおける上記シャッタ
バルブ３８およびバイパスバルブ４０の不要な作動が抑
制されることになる。その結果、必要最小限度で排気圧
力が制御されることになって、該排気圧力を行うことに
よる走行性への悪影響をできるだけ抑制することができ
ると共に、制御の信頼性が向上することになる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、第１発明によれば、未燃
成分の低減と走行性の低下防止との両立を図り得るよう
に、予め設定された目標の排気圧力に実際の排気圧力を
収束させるように排気圧力調整手段の作動がフィードバ
ック制御されることになり、これにより、実際の排気圧
力がより緻密に制御され、その制御性が向上することに
なって、運転状態に応じて未燃成分の低減と走行性の低
下防止との両立を達成することができると共に、上記排
気圧力調整手段の劣化度合い、あるいは該排気圧力調整
手段を駆動させるアクチュエータの作動特性等に関わり
なく、常に、実際の排気が目標の排気圧力となるように
フィードバック制御されることにより、その制御性が一
段と向上することになる。

【００５８】また、エンジン始動後所定の期間内の冷機
時において、実際の排気圧力が目標の排気圧力となるよ
うに排気圧力制御手段の作動がフィードバック制御さ
れ、これにより、特に、未燃成分の排出が顕著となるエ
ンジンの冷機時における未燃成分の浄化性能が一段と向
上する。

【００５９】更に、第２発明によれば、排気圧力検出手
段により検出される実際の排気圧力が高い場合には、制
御禁止手段により排気圧力調整手段のフィードバック制
御が禁止されることになり、これにより、実際の排気圧
力が上昇する高負荷高回転運転領域等において上記排気
圧力調整手段の作動を制御することによる悪影響を防止
することができる。

【００６０】特に、第３発明によれば、目標値設定手段
により、運転状態に応じた最適な排気圧力の目標値が設
定され、この目標値に実際の排気圧力が収束するように
排気圧力調整手段の作動がフィードバック制御されるこ
とになって、未燃成分の低減と走行性の低下防止との両
立させるための排気圧力制御の制御性が一段と向上する
ことになる。

【００６１】

【００６２】更に、第４発明によれば、排気圧力調整手
段の上流側と下流側の排気通路を連通するバイパス通路
に設けられて該バイパス通路を開閉するバイパス通路開
閉手段により、実際の排気圧力がフィードバック制御さ
れることになるので、排気通路に設けられた排気圧力調
整手段を制御する場合に比べて、上記バイパス通路開閉
手段を駆動するための駆動力が軽減されると共に、該開
閉手段を駆動するためのアクチュエータの小型化を図り
得ることになって、小さな駆動力で上記バイパス通路開
閉手段を制御することが可能となり、その作動の応答性
ならびに制御性が向上することになる。

【００６３】また、第５発明によれば、温度検出手段に
より排気通路に設けられた触媒コンバータの前後の温度
差が検出され、この温度差に基づいて活性状態判定手段
により触媒コンバータの活性状態が判定されることにな
って、該触媒コンバータが活性化したのちは、制御禁止
手段により排気圧力調整手段のフィードバック制御が禁
止され、これにより、該触媒コンバータが未燃成分を良
好に浄化し得る活性状態となったのちにおける上記排気
圧力調整手段の不要な作動が抑制されることになる。そ
の結果、必要最小限度で排気圧力調整手段が制御される
ことになって、該排気圧力調整手段を制御することによ
る走行性への悪影響をできるだけ抑制することができる
と共に、制御の信頼性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係るエンジンの排気
制御装置の全体システム図。

【図２】 エンジン始動直後における排気圧力制御動
作を示すフローチャート図。

【図３】 運転状態に応じた排気圧力制御動作を示す
フローチャート図。

【図４】 エンジン冷却水温とシャッタバルブ制御時
間との関係を示す制御マップ。

【図５】 シャッタバルブおよびバイパスバルブの作
動状態を示すタイムチャート図。

【図６】 排気制御装置による制御領域を示すグラ
フ。

【図７】 エンジン回転数と燃料噴射時間との関係で
設定される目標排気圧力を示す制御マップ。

【図８】 目標の排気圧力に対する実際の排気圧力の
偏差とバイパスバルブへの通電時間との関係を示す制御
マップ。

【図９】 第２実施例に係るエンジンの排気制御装置
の全体システム図。

【図１０】 第２実施例の排気制御装置による排気圧力
制御のメイン制御動作を示すフローチャート図。

【図１１】 メイン制御動作中における劣化度合判定制
御動作を示すフローチャート図。

【図１２】 劣化度合判定制御に使用されるキャタリス
トコンバータの劣化度合と基準判定温度との関係を示す
グラフ。

【符号の説明】

１，３１ エンジン ３，３３ 排気通路 ７，３７ 第２キャタリストコンバータ ８，３８ シャッタバルブ ９，３９ バイパス通路 １０，４０ バイパスバルブ １６，４６ 第１アクチュエータ １７，４７ 第２アクチュエータ ２０，５０ ソレノイドバルブ ２１，５１ デューティソレノイドバルブ ２３，５３ 圧力センサ ２６，５８ コントロールユニット ５６ａ，５６ｂ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｂ (56)参考文献 特開 平１−208514（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−140433（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−10021（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−115826（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−21533（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−111540（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/00 - 11/10 F02D 41/00 - 41/40

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転状態に応じてエンジンの排気圧力を
   調整することにより未燃成分の排出を低減させるように
   したエンジンの排気制御装置であって、エンジンの運転
   状態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手
   段からの信号に基づいてエンジン始動後所定の期間内の
   冷機時か否かを判定する期間判定手段と、上記排気通路
   に配置され、排気の圧力を調整する排気圧力調整手段
   と、該排気圧力調整手段の上流側の排気通路に配置さ
   れ、該排気圧力調整手段により圧力が調整された排気中
   の未燃成分を浄化する触媒コンバータと、上記排気圧力
   調整手段により調整された、該調整手段より上流の排気
   の圧力を検出する排気圧力検出手段と、上記期間判定手
   段によりエンジン始動後所定の期間内の冷機時であると
   判定されたときに、上記排気圧力検出手段により検出さ
   れた実際の排気圧力と、該排気圧力が増大するように予
   め設定された目標の排気圧力とを比較し、実際の排気圧
   力を目標の排気圧力に収束させるように上記排気圧力調
   整手段の作動をフィードバック制御する制御手段とが設
   けられていることを特徴とするエンジンの排気制御装
   置。
2. 【請求項２】 排気圧力検出手段により検出される排気
   圧力が予め設定された所定の値より高いときに、制御手
   段による排気圧力調整手段のフィードバック制御を禁止
   する制御禁止手段が設けられていることを特徴とする請
   求項１に記載のエンジンの排気制御装置。
3. 【請求項３】 運転状態検出手段で検出された運転状態
   に応じて排気圧力の目標値を設定する目標値設定手段が
   設けられ、制御手段は、排気圧力検出手段により検出さ
   れた実際の排気圧力と、上記目標値設定手段により設定
   された目標値とを比較し、実際の排気圧力を目標値に収
   束させるように排気圧力調整手段の作動をフィードバッ
   ク制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジン
   の排気制御装置。
4. 【請求項４】 運転状態に応じてエンジンの排気圧力を
   調整することにより未燃成分の排出を低減させるように
   したエンジンの排気制御装置であって、上記エンジンの
   排気通路に未燃成分が排出される状態を検出する未燃成
   分排出状態検出手段と、該検出手段により未燃成分が排
   出される状態を検出したときに排気の 圧力を調整する排
   気圧力調整手段と、該排気圧力調整手段の上流側と下流
   側との排気通路を連通するバイパス通路と、該バイパス
   通路を開閉するバイパス通路開閉手段と、上記排気圧力
   調整手段の上流側における排気通路の排気圧力を検出す
   る排気圧力検出手段と、該排気圧力検出手段により検出
   された実際の排気圧力と予め設定された目標の排気圧力
   とを比較し、実際の排気圧力を目標の排気圧力に収束さ
   せるように上記バイパス通路開閉手段の作動をフィード
   バック制御する制御手段とが設けられていることを特徴
   とするエンジンの排気制御装置。
5. 【請求項５】 触媒コンバータの前後の温度を検出する
   温度検出手段と、該温度検出手段により検出された温度
   差に基づいて上記触媒コンバータの活性状態を判定する
   活性状態判定手段と、この判定手段により触媒コンバー
   タの活性状態が判定されたときに、制御手段による排気
   圧力調整手段のフィードバック制御を禁止する制御禁止
   手段とが設けられていることを特徴とする請求項１に記
   載のエンジンの排気制御装置。