JPH1073018A

JPH1073018A - 内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置

Info

Publication number: JPH1073018A
Application number: JP8229464A
Authority: JP
Inventors: Kanehito Nakamura; 兼仁中村; Koichi Ohata; 耕一大畑; Hajime Suguro; 肇勝呂; Tsukasa Kuboshima; 司窪島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JP3678282B2

Abstract

(57)【要約】【課題】運転フィーリングを悪化させることなく、排
ガス温度を調整して触媒温度を活性温度範囲内に制御し
て排ガス浄化性能を向上させる。【解決手段】触媒温度が活性温度範囲より低温の時
は、エンジントルクが許容限界値を超えない範囲内で、
昇温燃料供給量マップにより燃料供給量を増量側に補正
すると共に、昇温変速比マップにより変速比を減少側に
補正制御して、エンジンを低回転、高トルクで運転し、
排ガス温度を上昇させて触媒温度を活性温度範囲まで上
昇させる（ステップ１０２→１０３→１０５）。触媒温
度が活性温度範囲より高温の時は、エンジン回転数が許
容限界値を超えない範囲内で燃料供給量を減量側に補正
すると共に、降温変速比マップにより変速比を増大側に
補正制御して、エンジンを高回転、低トルクで運転し、
排ガス温度を低下させて触媒温度を活性温度範囲まで低
下させる（ステップ１０２→１０４→１０６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機付きの
車両に搭載されている排ガス浄化用触媒の温度を排ガス
浄化率を良好に維持するように制御する内燃機関の排ガ
ス浄化用触媒の温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の排ガスを浄化する
手段として、触媒が広く用いられているが、この触媒で
の排ガス浄化には以下の問題がある。

【０００３】触媒が活性しない低温時には有害物質を
浄化できない。高温で触媒を使用すると触媒が劣化して浄化率が低下
する。シリンダ内の空気と燃料との比率（空燃比）が理論当
量よりリーンで運転される内燃機関（例えば、ガソリン
リーンバーンエンジン、ガソリン直噴エンジン、ディー
ゼルエンジン）では、通常のガソリンエンジンよりも排
ガス中の酸素濃度が高いため、酸素過剰下でＮＯｘを浄
化できるＮＯｘ触媒が使用される。しかし、このＮＯｘ
触媒は、図２に示すように所定の活性温度範囲でのみＮ
Ｏｘを浄化でき、触媒温度が活性温度範囲よりも高温に
なるとＮＯｘを浄化できない。ディーゼルエンジンでは、高温になると燃料中のイオ
ウが触媒で酸化され、このイオウ酸化物（サルフェー
ト）が触媒を劣化させたりパティキュレート（微粒子）
の排出量を増加させる原因となる。

【０００４】以上、〜の事情から、排ガス浄化率を
良好に維持するためには、触媒温度を活性温度範囲内に
保つ必要がある。そこで、特開平７−２５９５４４号公
報に示すように、触媒温度が所定温度より高温となった
場合に、燃料噴射量を増減補正して、空燃比を過度にリ
ッチまたはリーンに変化させることで、排ガス温度を低
下させて触媒温度を低下させる技術が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排ガス
温度を低下させるために空燃比を過度に変化させると、
エンジン出力も変化してしまい、運転者のアクセル操作
とは異なった加速、減速が行われてしまうおそれがあ
り、運転フィーリングを損なってしまう。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、運転フィーリングを
悪化させることなく、排ガス温度を調整して触媒温度を
所定の活性温度範囲内に保つことができ、排ガス浄化性
能を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化用触
媒の温度制御装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、触媒温度が活性温度範囲から外れている
場合に、内燃機関（以下「エンジン」という）への燃料
供給量の増減補正と自動変速機の変速比の変更とを組み
合わせて行うことで、エンジン出力（＝回転数×トル
ク）を一定に保ちながら、エンジン回転数とエンジント
ルクを変化させ、それによって排ガス温度を変化させ
て、触媒温度を活性温度範囲内まで上昇または下降させ
る。この触媒温度制御では、エンジン出力が一定に保持
されるため、車両の駆動力が一定に維持されて、運転者
のアクセル操作とは異なった加速、減速が発生せず、運
転フィーリングを損なうことがない。

【０００８】請求項１では、触媒温度を触媒温度判定手
段により判定し、触媒温度が該触媒の活性温度範囲より
低温の場合には、燃料供給量制御手段は燃料供給手段の
燃料供給量を増量側に補正すると共に、変速制御手段は
自動変速機の変速比を減少側に補正する。これにより、
エンジン出力は一定のままで補正前と比較して、エンジ
ンは高トルク低回転運転となり、燃料供給量の増量補正
により排ガス温度が上昇し、触媒温度が活性温度範囲内
へ上昇する。

【０００９】一方、触媒が活性温度範囲より高温である
場合には、燃料供給量を減量側に補正すると共に、自動
変速機の変速比を増大側に補正する。これにより、エン
ジン出力は一定のままで補正前と比較して、エンジンは
低トルク高回転運転となり、燃料供給量の減量補正によ
り排ガス温度が低下し、触媒温度が活性温度範囲内へ低
下する。このようにして、本発明では、エンジン出力を
一定に保ちながら、エンジン回転数とエンジントルクを
変化させることで、排ガス温度を変化させるようにした
ので、運転フィーリングを悪化させることなく、触媒温
度を所定の活性温度範囲に保つことができ、排ガス浄化
性能を向上することができる。

【００１０】この場合、自動変速機の変速比の変更は、
ロックアップクラッチ機構の無い自動変速機では、変速
ギア機構のギア比の変更によって行えば良く、ロックア
ップクラッチ機構付きの自動変速機であれば、変速ギア
機構のギア比の変更の他、ロックアップクラッチ機構の
ロックアップスリップ制御を用いても良い。この場合、
変速ギア機構のギア比の変更とロックアップスリップ制
御とは併用しても良いし、いずれか一方を単独で用いて
も良い。また、自動変速機としてベルト駆動方式の無段
変速機を用いる場合には、ベルトが掛け渡される有効プ
ーリ径を制御するようにすれば良い。これらいずれの場
合でも、自動変速機の一般的な制御を利用できるので、
特別な機構を追加する必要がない（請求項２）。

【００１１】ところで、減速時には、燃料供給量が少な
くなるか燃料カットされるため、排ガス温度が低くな
る。従って、減速時の排ガスは、高温の触媒を冷やすの
には便利であるが、触媒が低温の時には、触媒の温度上
昇が妨げられる原因となる。

【００１２】そこで、請求項３では、車両が減速状態に
ある場合に、触媒温度が活性温度範囲より低温の時に
は、ロックアップクラッチ機構のロックアップ制御を解
除する。これにより、エンジン回転数は速やかにアイド
ル回転数まで低下し、触媒を通過する低温の排ガス量
（エンジン回転数に比例）が速やかに減少して触媒の温
度低下が抑えられる。

【００１３】一方、車両が減速状態にある場合に、触媒
が活性温度範囲より高温である時には、ロックアップ制
御を作動させる。これにより、エンジン回転数はゆっく
りと低下し、触媒を通過する低温の排ガス量（エンジン
回転数に比例）がゆっくりと減少し、その間に触媒温度
が活性温度範囲内へ低下する。

【００１４】また、請求項４では、車両が減速状態にあ
る場合に、触媒温度が活性温度範囲より低温と判定した
時に、ロックアップ制御を解除すると共に自動変速機の
変速比を減少側に補正する。これにより、エンジン回転
数は速やかにアイドル回転数まで低下し、触媒を通過す
る低温の排ガス量が速やかに減少する。これに加え、燃
料供給量をゼロとする燃料カット領域を縮小すること
で、燃料カットされた低温の排ガス排出時間を短くす
る。この結果、触媒の温度低下が抑えられる。

【００１５】一方、車両が減速状態にある場合に、触媒
温度が活性温度範囲より高温と判定した時に、ロックア
ップ制御を作動させると共に前記自動変速機の変速比を
増大側に補正する。これにより、エンジン回転数はゆっ
くりと低下し、触媒を通過する低温の排ガス量がゆっく
りと減少する。これに加え、燃料カット領域を拡大する
ことで、燃料カットされた低温の排ガス排出時間が長く
なる。この結果、触媒温度が確実に活性温度範囲内まで
低下する。

【００１６】また、請求項５では、触媒として酸素過剰
下でＮＯｘを還元浄化できるＮＯｘ触媒を用いている。
この触媒はＮＯｘを還元浄化できる活性温度範囲が狭く
（例えばＰｔ系触媒では２００℃〜３００℃）、本発明
によって触媒温度を活性温度範囲に保つことで、排ガス
浄化性能向上の効果が大きい。

【００１７】また、請求項６では、ディーゼルエンジン
から排出される排ガスを浄化する。ディーゼルエンジン
の燃料である軽油にはイオウが含まれており、高温にな
るとイオウが触媒で酸化され、このイオウ酸化物（サル
フェート）が触媒を劣化させたりパティキュレート（微
粒子）の排出量を増加させる原因となるため、触媒温度
を活性温度範囲に保つ効果が大きい。

【００１８】

【発明の実施の形態】

［第１の実施形態］以下、本発明をディーゼルエンジン
のＮＯｘ触媒システムに適用した第１の実施形態を図１
乃至図８に基づいて説明する。内燃機関であるディーゼ
ルエンジン１１の吸気側には、各気筒に空気を導入する
吸気マニホールド１２が接続され、排気側に、排気マニ
ホールド１４を介して排気管１３が接続されている。こ
の排気管１３の途中には、酸素過剰下でＮＯｘを還元浄
化できるＮＯｘ触媒１５が設けられている。このＮＯｘ
触媒１５の下流側には、ＮＯｘ触媒１５の下流側近傍で
排ガス温度を検出する排ガス温度センサ１６が設置さ
れ、この排ガス温度センサ１６で検出した排ガス温度か
らＮＯｘ触媒１５の温度（以下単に「触媒温度」とい
う）が判定される。従って、排ガス温度センサ１６は、
特許請求の範囲でいう触媒温度判定手段として用いられ
る。

【００１９】また、ＮＯｘ触媒１５の上流側には、ＮＯ
ｘ触媒１５を還元浄化するための還元剤である軽油（燃
料）を排ガスに添加する軽油添加装置１７が設けられて
いる。この軽油添加装置１７には、燃料噴射ポンプ１８
から燃料が供給される。この燃料噴射ポンプ１８は、デ
ィーゼルエンジン１１の動力を駆動源とし、クランクプ
ーリ１９と燃料噴射ポンプ１７のプーリ２０との間にエ
ンジン動力を伝達するベルト２１が掛け渡されている。
燃料噴射ポンプ１７から高圧で吐出される燃料は、高圧
燃料配管２２を通してディーゼルエンジン１１の各気筒
の燃料噴射ノズル２３（燃料供給手段）に供給される。

【００２０】ディーゼルエンジン１１の動力は、自動変
速機２４で変速されて車輪駆動系に伝達される。自動変
速機２４は、ロックアップクラッチ機構２５を内蔵した
トルクコンバータ２６と、変速クラッチ・ブレーキ機構
２７と、遊星ギア機構から成る変速ギア機構２８と、各
部の動作を制御する油圧制御装置２９とから構成されて
いる。トルクコンバータ２６は、ディーゼルエンジン１
１の出力軸であるクランク軸３０の回転力を変速ギア機
構２８に伝達する流体継手として作用し、トルクコンバ
ータ入力軸３１がクランク軸３０に連結され、両者が一
体的に回転するようになっている。

【００２１】このトルクコンバータ入力軸３１には、ポ
ンプインペラ３２が設けられ、このポンプインペラ３２
の油圧動力によってタービンランナ３３が回転駆動さ
れ、両者の中間には、タービンランナ３３から出たオイ
ルをポンプインペラ３２に戻すためのステータ３４が設
けられている。このステータ３４は、一方向クラッチ３
５を介してステータシャフト（図示せず）に支持されて
いる。トルクコンバータ入力軸３１とタービンランナ３
３との間には、ロックアップクラッチ機構２５が設けら
れ、トルクコンバータ入力軸３１とタービンランナ３３
に連結されたトルクコンバータ出力軸３７との回転速度
差（スリップ量）がロックアップクラッチ機構２５によ
って制御される。

【００２２】トルクコンバータ出力軸３７は、変速クラ
ッチ・ブレーキ機構２７の入力軸となり、この変速クラ
ッチ・ブレーキ機構２７内に設けられた油圧回路（図示
せず）の各部の油圧を油圧制御装置２９によって制御す
ることで、変速ギア機構２８のギア比（変速比）が切り
換えられる。変速ギア機構２８の出力軸３８は車輪駆動
系に連結されている。

【００２３】一方、制御回路３９は、排ガス温度センサ
１６や、図示しないアクセルセンサ、エンジン回転数セ
ンサ、水温センサ等から出力される各種のエンジン運転
状態信号に基づいて燃料噴射ノズル２３の噴射量を制御
する燃料噴射量制御回路４０（燃料供給量制御手段）
と、ＮＯｘ触媒１５を活性状態に制御する触媒温度制御
回路４１と、自動変速機２４の変速比の切り換えを制御
する変速制御回路４２（変速制御手段）とから構成され
ている。

【００２４】ここで、ＮＯｘ触媒１５の浄化特性を図２
を用いて説明する。図２は、触媒温度に対する窒素酸化
物ＮＯｘの浄化率ａと、還元剤である軽油（ＨＣ）の浄
化率ｂと、サルフェート（イオウ酸化物）の生成率ｃを
示したグラフである。触媒温度がＴ1 未満では、窒素酸
化物もＨＣも浄化せず、触媒温度がＴ1 以上で窒素酸化
物とＨＣの浄化が始まり、触媒温度がＴ2 付近で窒素酸
化物の浄化率は最大となり、ＨＣの浄化の浄化率がほぼ
１００％になる。触媒温度がＴ2 以上では、触媒温度が
上昇するほど窒素酸化物の浄化率は低下していき、触媒
温度がＴ3 以上では窒素酸化物の浄化率は大きく低下
し、ほぼゼロとなる。従って、触媒温度が活性温度範囲
であるＴ1 〜Ｔ3 の範囲にある状態でしか窒素酸化物を
浄化できない。

【００２５】更に高温であるＴ4 以上では、規制物質の
パティキュレートマターであるサルフェートが生成し始
める。従って、サルフェートの生成を抑制するためには
触媒温度をＴ4 以下にする必要がある。一般に、ゼオラ
イトにＰｔを担持したＮＯｘ触媒では図２のＴ1 は約２
００℃、Ｔ2 は約２５０℃、Ｔ3 は約３００℃、Ｔ4は
約４００℃である。このような浄化特性のＮＯｘ触媒１
５では、窒素酸化物の浄化率を向上させ、且つサルフェ
ートの生成を抑制するためには、触媒温度を活性温度範
囲であるＴ1 （２００℃）〜Ｔ3 （３００℃）に保つ必
要がある。

【００２６】制御回路３９は、図３に示す触媒温度制御
ルーチンを実行することで、触媒温度を活性温度範囲内
に保つ。本ルーチンは、所定時間毎または所定クランク
角毎に割込処理にて繰り返し起動される。本ルーチンが
起動されると、まずステップ１０１で、排ガス温度セン
サ１６、アクセルセンサ、エンジン回転数センサから出
力される信号を読み込む。次のステップ１０２で、排ガ
ス温度センサ１６により検出した触媒温度（＝排ガス温
度）を活性温度範囲と比較し、活性温度範囲内であれ
ば、ステップ１０７に進み、基準燃料供給量マップと基
準変速比マップにより燃料供給量、変速比を制御する
（通常の制御）。

【００２７】この場合、基準変速比マップは、図４に示
すように、車速とアクセル開度に応じて変速ギア機構２
８の作動を制御して変速比を１速→２速、２速→３速、
３速→４速にシフトアップし、逆に１速←２速、２速←
３速、３速←４速にシフトダウンする。ここで、変速比
とは、トルクコンバータ入力軸３１と変速ギア機構２８
の出力軸３８の回転速度の比であり、該出力軸３８の回
転速度、トルク一定のもとでは、変速比が小さい時に、
ディーゼルエンジン１１は低回転、高トルクで運転さ
れ、変速比が大きい時に、ディーゼルエンジン１１は高
回転、低トルクで運転される。従って、エンジン出力
（＝回転速度×トルク）が一定、すなわち車両の駆動力
一定のもとでも、変速比を選定してエンジン回転数を決
め、ディーゼルエンジン１１への燃料供給量を制御して
トルクを増減させることで、様々なエンジン運転条件を
作り出すことができる。

【００２８】ディーゼルエンジン１１が低回転、高トル
クで運転される場合は、高回転、低トルクで運転される
場合より排ガス温度が高くなる。この理由は次の通りで
ある。エンジン出力が一定ならば、単位時間当たりの燃
料消費量はほぼ一定であるが、ディーゼルエンジン１１
が低回転で運転される場合には、エンジンピストンの１
ストローク当たりの燃料供給量は多くなり、高トルクに
なる。しかし、ディーゼルエンジン１１の場合は、エン
ジン回転数に関係なくエンジンピストンの１ストローク
当たりの吸入空気量は一定である。燃料の燃焼熱は吸入
空気の温度上昇に使われて、排ガス温度が決まる。この
ような事情から、ディーゼルエンジン１１が低回転、高
トルクで運転される場合は、高回転、低トルクで運転さ
れる場合に比較して、燃料供給量が多く、大きな燃焼熱
が一定の吸入空気量の温度上昇に使われるため、排ガス
温度が高くなるのである。

【００２９】本ルーチンでは、この関係を利用し、エン
ジン出力を一定（車両の駆動力一定）のもとで、変速比
を選定してエンジン回転数を決め、ディーゼルエンジン
１１への燃料供給量を制御してトルクを増減させること
で、排ガス温度を調整し、触媒温度を活性温度範囲内に
保つ。

【００３０】具体的には、上記ステップ１０２で、触媒
温度が活性温度範囲よりも低温と判定された場合には、
ステップ１０３に進み、以下に説明する触媒昇温制御に
より自動変速機２４の変速比を減少側に補正制御し、燃
料供給量増量補正制御によりディーゼルエンジン１１を
低回転、高トルクで運転した場合に、エンジントルクが
許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、急加速
時のように、エンジントルクが既に高い場合は、触媒昇
温制御を行うと、エンジントルクが許容限界値を超える
ため、触媒昇温制御は行わず、ステップ１０７に進み、
基準燃料供給量マップと基準変速比マップにより燃料供
給量、変速比を制御する。この変速比の切り換えは、変
速ギア機構２８のギア比を切り換えることで行う（以
下、同様）。また、変速比を切り換える時は、通常の変
速制御と同様に燃料噴射量、噴射時期を制御して変速シ
ョックを低減する（以下、同様）。

【００３１】一方、エンジントルクが許容限界値内であ
る場合には、ステップ１０５に進み、触媒昇温制御を実
行し、昇温燃料供給量マップにより燃料供給量を増量側
に補正制御すると共に、昇温変速比マップにより変速比
を減少側に補正制御して、ディーゼルエンジン１１を低
回転、高トルクで運転し、排ガス温度を上昇させて触媒
温度を活性温度範囲まで上昇させる。ここで、昇温変速
比マップは、図５に示すように、ディーゼルエンジン１
１を低回転、高トルクで運転するため、図４の基準変速
比マップと比較して、同一アクセル開度であれば、低い
車速でシフトアップし、低い車速までシフトダウンしな
いようになっている。

【００３２】この特性を図７のタイムチャートを用いて
説明する。車両が一旦加速して、図４のＡ点で走行して
いるとする。触媒温度が活性温度範囲（Ｔ1 〜Ｔ3 ）内
の時は、図４の基準変速比マップに従い２速である。そ
の後、触媒温度が低下して、Ｔ1 以下になると、ステッ
プ１０５のロジックにより図５に示す昇温変速比マップ
に従い２速から３速にシフトアップ（変速比減少）し、
エンジン回転数が低下すると共に、昇温燃料供給量マッ
プに従い燃料噴射量が増大される。この結果、ディーゼ
ルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、低回転、高トル
クで運転され、排ガス温度が上昇し、触媒温度も上昇し
ていく。このようにして、触媒温度が活性温度範囲内へ
上昇すると、ステップ１０７のロジックにより図４の基
準変速比マップに従い２速に制御される。これにより、
触媒温度が活性温度範囲内に保たれる。

【００３３】前述した図３のステップ１０２で、触媒温
度が活性温度範囲より高温と判定された場合は、ステッ
プ１０４に進み、以下に説明する触媒降温制御により自
動変速機２４の変速比を増大側に補正制御すると共に、
燃料供給量減量補正制御によりディーゼルエンジン１１
を高回転、低トルクで運転した場合に、エンジン回転数
が許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、高速
走行時のように、エンジン回転数が既に高い場合は、触
媒降温制御を行うと、エンジン回転数が許容限界値を超
えるため、触媒降温制御は行わず、ステップ１０７に進
み、基準燃料供給量マップと基準変速比マップにより燃
料供給量、変速比を制御する。

【００３４】これに対し、エンジン回転数が許容限界値
内である場合には、ステップ１０６に進み、降温燃料供
給量マップにより燃料供給量を減量側に補正制御すると
共に、降温変速比マップにより変速比を増大側に補正制
御して、ディーゼルエンジン１１を高回転、低トルクで
運転し、排ガス温度を低下させて触媒温度を活性温度範
囲まで低下させる。ここで、降温変速比マップは、図６
に示すように、ディーゼルエンジン１１を高回転、低ト
ルクで運転するため、図４の基準変速比マップに比較し
て同一アクセル開度であれば高い車速までシフトアップ
せず、高い車速でもシフトダウンするようになってい
る。

【００３５】この特性を図８のタイムチャートを用いて
説明する。車両が一旦加速して、図４のＢ点で走行して
いるとする。触媒温度が活性温度範囲内の時は、図４の
基準変速比マップに従い３速である。その後、触媒温度
が上昇してきてＴ3 以上になると、ステップ１０６のロ
ジックにより図６に示す降温変速比マップに従い３速か
ら２速にシフトダウン（変速比増加）し、エンジン回転
数が上昇すると共に、降温燃料供給量マップに従い燃料
噴射量が減量される。この結果、ディーゼルエンジン１
１は同一出力を保ちつつ、高回転、低トルクで運転さ
れ、排ガス温度が低下して、触媒温度も低下していく。
これにより、触媒温度が活性温度範囲内まで低下する
と、ステップ１０７により図５の基準変速比マップに従
い３速に制御される。

【００３６】以上の触媒温度制御により、エンジン出力
（＝回転数×トルク）を一定に保ちながら、エンジン回
転数とエンジントルクを変化させることで、排ガス温度
を変化させるようにしたので、運転フィーリングを悪化
させることなく、触媒温度をＮＯｘ浄化が可能な活性温
度範囲内に保つことができて、高いＮＯｘ浄化率を得る
ことができる。しかも、サルフェートの生成も抑制する
ことができ、パティキュレート（微粒子）の排出量を低
減することができると共に、サルフェートによる触媒劣
化を防止でき、長期間にわたって安定した排ガス浄化性
能を維持することができる。

【００３７】［第２の実施形態］本発明の第２の実施形
態を図９及び図１０を用いて説明する。前述した第１の
実施形態においては、変速比制御を変速ギア機構２８の
ギア比を切り換えることで行ったが、第２の実施形態で
は、ロックアップクラッチ機構２５のロックアップスリ
ップ制御によって行う。第１の実施形態のように変速ギ
ア機構２８で変速比を切り換える場合は、段階的な変速
比の切り換えになり、且つ、その切り換えの前後で変速
比の差が大きく、変速ショックも大きいが、第２の実施
形態のように、ロックアップクラッチ機構２５のロック
アップスリップ制御で変速比を制御する場合は、連続的
な変速比制御となり、且つ、細かな変速比制御が可能で
あると共に、変速ショックも小さい利点がある。

【００３８】このロックアップクラッチ機構２５は、ト
ルクコンバータ入力軸３１と出力軸３７との回転速度差
（ロックアップスリップ量）を制御するものであり、ロ
ックアップクラッチ機構２５が作動して入出力軸３１，
３７が完全に連結されると、ロックアップスリップ量
（＝入力軸回転速度一出力軸回転速度）はゼロとなり、
変速比が減少した状態となる。一方、ロックアップクラ
ッチ機構２５の作動が解除されると、ロックアップスリ
ップ量が大きくなり、変速比が増大した状態となる。

【００３９】この特性を利用し、第２の実施形態では、
図３のステップ１０５において、変速比を減少側に補正
制御する場合には、ロックアップクラッチ機構２５を作
動させてロックアップスリップ量をゼロとする。また、
図３のステップ１０６において、変速比を増大側に補正
制御する場合には、ロックアップクラッチ機構２５の作
動を解除してロックアップスリップ量を大きくする。こ
れ以外の処理は、第１の実施形態の図３の各ステップの
処理と同じである。

【００４０】第２の実施形態において、図３のステップ
１０５で、変速比を減少させてディーゼルエンジン１１
を低回転、高トルクで運転し、触媒温度を活性温度範囲
まで昇温する場合の作動を図９のタイムチャートで説明
する。触媒温度が活性温度範囲内の時は、ロックアップ
スリップ量は、ディーゼルエンジン１１の回転速度変動
や車輪回転速度変動を吸収できる５０ｒｐｍから１００
ｒｐｍの範囲で制御される。その後、触媒温度が低下し
て、Ｔ1 以下になると、ロックアップクラッチ機構２５
が作動して入出力軸３１，３７が完全に連結され、ロッ
クアップスリップ量がゼロに制御される。これにより、
エンジン回転数が低下すると共に、昇温燃料供給量マッ
プに従い燃料噴射量が増大される。この結果、ディーゼ
ルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、低回転、高トル
クで運転され、排ガス温度が上昇し、触媒温度が活性温
度範囲内へ上昇していく。

【００４１】次に、第２の実施形態において、図３のス
テップ１０６で、変速比を増大させてディーゼルエンジ
ン１１を高回転、低トルクで運転し、触媒温度を活性温
度範囲まで低下させる場合の作動を図１０のタイムチャ
ートで説明する。触媒温度が活性温度範囲内の時は、ロ
ックアップスリップ量は通常の５０ｒｐｍから１００ｒ
ｐｍに保持されている。その後、触媒温度が上昇して、
Ｔ3 以上になると、ロックアップクラッチ機構２５の作
動が解除されて、ロックアップスリップ量が通常よりも
大きくなり、エンジン回転数が増加するとともに、降温
燃料供給量マップに従い燃料噴射量は減量される。この
結果、ディーゼルエンジン１１は同一出力を保ちつつ、
高回転、低トルクで運転され、排ガス温度は低下し、触
媒温度が活性温度範囲内へ低下していく。

【００４２】尚、第２の実施形態では、変速比の補正制
御をロックアップクラッチ機構２５のみによって行うよ
うにしたが、ロックアップクラッチ機構２５と変速ギア
機構２８のギア比の切り換えとを組み合わせて変速比の
補正制御を行うようにしても良い。

【００４３】［第３の実施形態］本発明の第３の実施形
態を図１１乃至図１３を用いて説明する。この第３の実
施形態は、アクセル開度が全閉（ゼロ）で車両の減速時
に本発明の触媒温度制御を適用したものである。図１１
は減速時触媒温度制御ルーチンのフローチャート、図１
２は減速時の触媒昇温（保温）制御の挙動を示すタイム
チャートであり、図１３は減速時の触媒降温制御の挙動
を示すタイムチャートである。

【００４４】図１１の減速時触媒温度制御ルーチンは、
所定時間毎または所定クランク角毎に割込処理にて繰り
返し起動される。本ルーチンが起動されると、まずステ
ップ２０１で、排ガス温度センサ１６、車速センサ、ア
クセルセンサ、エンジン回転数センサから出力される信
号を読み込む。次のステップ２０２で、アクセルオフ
（アクセル全閉）且つ車両が減速状態にあるか否かを判
定し、「Ｎｏ」の場合には、触媒温度制御実行条件が成
立せず、ステップ２０７に進んで、通常のロックアップ
クラッチ制御と、基準変速比マップによる変速比制御
と、通常の燃料カット制御（車両減速時はエンジン回転
数１５００ｒｐｍまで燃料カット領域）を行う。

【００４５】一方、アクセルオフ（アクセル全閉）且つ
車両が減速状態にある場合には、触媒温度制御実行条件
が成立し、ステップ２０３に進んで、触媒温度を活性温
度範囲と比較し、触媒温度が活性温度範囲内の場合に
は、ステップ２０７に進み、通常のロックアップクラッ
チ制御と、基準変速比マップによる変速比制御と、通常
の燃料カット制御を行う（通常の制御）。

【００４６】また、触媒温度が活性温度範囲より低温の
場合は、ステップ２０４に進み、以下に説明する触媒昇
温（保温）制御を行った場合に、エンジンブレーキトル
クが許容限界値内であるか否かを判定する。つまり、エ
ンジンブレーキトルクが極めて高くなる場合は許容限界
値を超えるため、触媒昇温制御を行わずに、ステップ２
０７に進み、通常の制御を行う。

【００４７】エンジンブレーキトルクが許容限界値内で
ある場合には、ステップ２０６に進み、ロックアップク
ラッチ機構２５の作動を解除すると共に、昇温変速比マ
ップにより変速比を減少側に補正制御し、且つ燃料供給
量をゼロとする燃料カット領域を縮小する。

【００４８】この時の作動を図１２のタイムチャートを
用いて説明する。減速時にロックアップクラッチ機構２
５の作動を解除すると、その直後に、ロックアップスリ
ップ量がプラスからマイナス方向に大きく変化する。こ
の状態は、トルクコンバータ入力軸３１の回転速度より
出力軸３７の回転速度の方が大きく、トルクコンバータ
入力軸３１が出力軸３７により回転駆動される状態であ
る。更に、このロックアップクラッチ機構２５の解除と
同時に、昇温変速比マップにより変速比を減少側に補正
制御して、ディーゼルエンジン１１を低回転で運転させ
る。これにより、エンジン回転数が速やかに低下して、
ＮＯｘ触媒１５を通過する低温の排ガス量（エンジン回
転数に比例）が減少し、ＮＯｘ触媒１５が低温の排ガス
量で冷やされるのを少なくする。更に、燃料カット領域
を通常より縮小して、例えば１８００ｒｐｍから燃料供
給を再開する。これにより、燃料カットされた低温の排
ガスがＮＯｘ触媒１５を通過する時間（燃料カット期
間）が短くなり、上述した低温の排ガス量の減少と相俟
って、触媒温度の低下が抑えられる。

【００４９】一方、前述した図１１のステップ２０３
で、触媒温度が活性温度範囲より高温と判定された場合
は、ステップ２０５に進み、以下に説明する触媒降温制
御を行った場合に、エンジン回転数が許容限界値内であ
るか否かを判定する。つまり、高速走行時のように、エ
ンジン回転数が既に高い場合は、触媒降温制御するとエ
ンジン回転数が許容限界値を超えるため、触媒降温補正
は行わず、ステップ２０７に進み、通常の制御を行う。

【００５０】エンジン回転数が許容限界値内である場合
には、ステップ２０８に進み、ロックアップクラッチ機
構２５を作動させて、トルクコンバータ２６の入出力軸
３１，３７を連結すると共に、降温変速比マップにより
変速比を増大側に補正制御し、且つ燃料カット領域を拡
大する。

【００５１】この時の作動を図１３のタイムチャートを
用いて説明する。ロックアップクラッチ機構２５を作動
させると、トルクコンバータ２６の入出力軸３１，３７
が連結されて、ロックアップスリップ量がゼロになる。
更に、降温変速比マップにより変速比を増大側に補正制
御して、ディーゼルエンジン１１を高回転で運転する。
これにより、エンジン回転数は徐々にしか低下せず、Ｎ
Ｏｘ触媒１５を通過する低温の排ガス量（エンジン回転
数に比例）が比較的大きな量に維持され、低温の排ガス
によるＮＯｘ触媒１５の冷却が促進される。更に、燃料
カット領域を通常より拡大して、例えば１２００ｒｐｍ
から燃料供給を再開する。これにより、燃料カットされ
た低温の排ガスがＮＯｘ触媒１５を通過する時間（燃料
カット期間）が長くなり、低温の排ガスによるＮＯｘ触
媒１５の冷却が持続されて、ＮＯｘ触媒１５が確実に活
性温度範囲内に冷却される。

【００５２】尚、上記第３の実施形態において、減速時
以外の運転時に、第１又は第２の実施形態の触媒温度制
御を実行するようにしても良い。

【００５３】上述した第１乃至第３の各実施形態では、
本発明をディーゼルエンジンに適用したが、ガソリンリ
ーンバーンエンジンや、筒内燃料噴射（直噴）エンジン
に適用しても良く、また、ＮＯｘ触媒に限定されず、酸
化触媒等の他の触媒を用いシステムに本発明を適用すれ
ば、触媒の熱劣化防止やサルフェート生成抑制を行うこ
とができる。また、上記各実施形態で用いた自動変速機
２４は、流体継手でエンジン動力を伝達するトルクコン
バータ２６を用いているが、ベルトとプーリを用いてエ
ンジン動力を伝達し、該プーリの有効半径を可変するこ
とで変速比を制御する無段変速機に本発明を適用しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すシステム全体の
概略構成図

【図２】触媒温度とＮＯｘ浄化率、ＨＣ浄化率、サルフ
ェート生成率との関係を示す特性図

【図３】第１の実施形態における触媒温度制御ルーチン
の処理の流れを示すフローチャート

【図４】基準変速比マップの特性を示す図

【図５】昇温変速比マップの特性を示す図

【図６】降温変速比マップの特性を示す図

【図７】第１の実施形態における触媒昇温制御の挙動を
示すタイムチャート

【図８】第１の実施形態における触媒降温制御の挙動を
示すタイムチャート

【図９】第２の実施形態における触媒昇温制御の挙動を
示すタイムチャート

【図１０】第２の実施形態における触媒降温制御の挙動
を示すタイムチャート

【図１１】第３の実施形態における減速時触媒温度制御
ルーチンの処理の流れを示すフローチャート

【図１２】第３の実施形態における減速時の触媒昇温
（保温）制御の挙動を示すタイムチャート

【図１３】第３の実施形態における減速時の触媒降温制
御の挙動を示すタイムチャート

【符号の説明】

１１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１３…排気
管、１５…ＮＯｘ触媒、１６…排ガス温度センサ（触媒
温度判定手段）、１７…軽油添加装置、１８…燃料噴射
ポンプ、２３…燃料噴射ノズル（燃料供給手段）、２４
…自動変速機、２５…ロックアップクラッチ機構、２６
…トルクコンバータ、２７…変速クラッチ・ブレーキ機
構、２８…変速ギア機構、２９…油圧制御装置、３０…
クランク軸、３１…トルクコンバータ入力軸、３２…ポ
ンプインペラ、３３…タービンランナ、３４…ステー
タ、３５…一方向クラッチ、３７…トルクコンバータ出
力軸、３９…制御回路、４０…燃料噴射量制御回路（燃
料噴射量制御手段）、４１…触媒温度制御回路、４２…
変速制御回路（変速制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢＦ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢ３１２３１２Ｍ３１２Ｆ３６０３６０Ｃ (72)発明者窪島司愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料
供給手段と、この燃料供給手段の燃料供給量を前記内燃
機関の運転状況に応じて増減制御する燃料供給量制御手
段と、前記内燃機関の動力伝達系に設けられた自動変速
機と、この自動変速機の変速比の切り換えを制御する変
速制御手段と、排気系に設けられた排ガス浄化用の触媒
とを搭載した車両に装備される内燃機関の排ガス浄化用
触媒の温度制御装置であって、前記触媒の温度を判定する触媒温度判定手段を備え、前記触媒温度判定手段により判定した触媒温度が該触媒
の活性温度範囲より低温の場合に、前記燃料供給量制御
手段は前記燃料供給手段の燃料供給量を増量側に補正す
ると共に、前記変速制御手段は前記自動変速機の変速比
を減少側に補正し、前記触媒温度が活性温度範囲より高温の場合に、前記燃
料供給量制御手段は前記燃料供給手段の燃料供給量を減
量側に補正すると共に、前記変速制御手段は前記自動変
速機の変速比を増大側に補正することを特徴とする内燃
機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。
【請求項２】前記変速制御手段による前記自動変速機
の変速比の変更は、変速ギア機構のギア比の変更とロッ
クアップクラッチ機構のロックアップスリップ制御との
少なくとも一方、またはベルト駆動方式の無段変速機の
有効プーリ径制御によって行うことを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装
置。
【請求項３】内燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料
供給手段と、この燃料供給手段の燃料供給量を前記内燃
機関の運転状況に応じて増減制御する燃料供給量制御手
段と、前記内燃機関の動力伝達系に設けられたロックア
ップクラッチ機構付きの自動変速機と、この自動変速機
の変速比の切り換えを制御する変速制御手段と、排気系
に設けられた排ガス浄化用の触媒とを搭載した車両に装
備される内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置で
あって、前記触媒の温度を判定する触媒温度判定手段を備え、車両が減速状態にある場合に、前記触媒温度判定手段に
より判定した触媒温度が該触媒の活性温度範囲より低温
の時に、前記変速制御手段は前記ロックアップクラッチ
機構のロックアップ制御を解除し、前記触媒温度が活性
温度範囲より高温の時に、前記変速制御手段は前記ロッ
クアップクラッチ機構のロックアップ制御を作動させる
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制
御装置。
【請求項４】車両が減速状態にある場合に、前記触媒
温度が活性温度範囲より低温と判定した時に、前記変速
制御手段は、ロックアップ制御を解除すると共に前記自
動変速機の変速比を減少側に補正し、且つ前記燃料供給
量制御手段は燃料供給量をゼロとする燃料カット領域を
縮小し、車両が減速状態にある場合に、前記触媒温度が活性温度
範囲より高温と判定した時に、前記変速制御手段は、ロ
ックアップ制御を作動させると共に前記自動変速機の変
速比を増大側に補正し、且つ前記燃料供給量制御手段は
燃料カット領域を拡大することを特徴とする請求項３に
記載の内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。
【請求項５】前記触媒は、酸素過剰下でＮＯｘを還元
浄化できるＮＯｘ触媒であることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排ガス浄化用触媒
の温度制御装置。
【請求項６】前記内燃機関は、ディーゼルエンジンで
あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
の内燃機関の排ガス浄化用触媒の温度制御装置。