JP2000008896A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒活性前の段階におけるＨＣ排出量を全体
として大幅に低減する。 【解決手段】 内燃機関の排気通路に、三元触媒装置と
ともに、排気中のＨＣを吸着するゼオライト系の吸着触
媒装置が介装されている。吸気弁には、可変動弁機構が
設けられており、ＨＣの吸着を行う冷間時には、吸気弁
開時期が進角制御され、バルブオーバラップが拡大す
る。これにより、上死点付近で発生する分子量の小さな
ＨＣが吸気系に吸い戻され、排気系への排出が抑制され
る。吸着触媒装置は、分子量の大きなＨＣに対する吸着
効率は高く、分子量の小さなＨＣに対する吸着効率は低
いので、両者を組み合わせることにより、全体として、
ＨＣ排出量を大幅に低減できる。
として大幅に低減する。 【解決手段】 内燃機関の排気通路に、三元触媒装置と
ともに、排気中のＨＣを吸着するゼオライト系の吸着触
媒装置が介装されている。吸気弁には、可変動弁機構が
設けられており、ＨＣの吸着を行う冷間時には、吸気弁
開時期が進角制御され、バルブオーバラップが拡大す
る。これにより、上死点付近で発生する分子量の小さな
ＨＣが吸気系に吸い戻され、排気系への排出が抑制され
る。吸着触媒装置は、分子量の大きなＨＣに対する吸着
効率は高く、分子量の小さなＨＣに対する吸着効率は低
いので、両者を組み合わせることにより、全体として、
ＨＣ排出量を大幅に低減できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
浄化装置、特に排気通路に介装したＨＣ吸着剤によって
始動直後のＨＣの排出を防止するようにした排気浄化装
置に関する。
浄化装置、特に排気通路に介装したＨＣ吸着剤によって
始動直後のＨＣの排出を防止するようにした排気浄化装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の内燃機関から排出される排気ガ
スの浄化には、貴金属（白金、パラジウム、ロジウム
等）またはその他の金属を担持した三元触媒が従来から
使われている。このような触媒は、排気ガス中の有害成
分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を酸化もしくは還元して
浄化しているが、この触媒作用を得るためには、排気温
度が高くなければならず、例えばＨＣの触媒による浄化
のためには、一般に、２００〜３００℃程度の温度が必
要である。しかし内燃機関の始動直後では、排気ガス温
度が低く、上記の触媒が活性する温度（例えば２００℃
以上）に達しないため、ＨＣの浄化はほとんど行われ
ず、内燃機関で発生したＨＣの多くが大気へ放出されて
しまう。
スの浄化には、貴金属（白金、パラジウム、ロジウム
等）またはその他の金属を担持した三元触媒が従来から
使われている。このような触媒は、排気ガス中の有害成
分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を酸化もしくは還元して
浄化しているが、この触媒作用を得るためには、排気温
度が高くなければならず、例えばＨＣの触媒による浄化
のためには、一般に、２００〜３００℃程度の温度が必
要である。しかし内燃機関の始動直後では、排気ガス温
度が低く、上記の触媒が活性する温度（例えば２００℃
以上）に達しないため、ＨＣの浄化はほとんど行われ
ず、内燃機関で発生したＨＣの多くが大気へ放出されて
しまう。
【０００３】そこで、内燃機関の排気系に、一般的な三
元触媒装置に加えて、低温条件でＨＣを吸着するＨＣ吸
着剤を配置し、触媒活性前に排出されるＨＣを吸着する
ようにしたものが公知である（特開平６−２４１０２８
号公報、特開平７−１４４１１９号公報等）。このＨＣ
吸着剤は、例えばゼオライト等を用いたものであり、低
温時には、ＨＣを吸着し、その後、所定の脱離温度に達
すると、吸着していたＨＣが脱離する特性を有してい
る。この脱離したＨＣは、活性した触媒によって浄化処
理されることになる。
元触媒装置に加えて、低温条件でＨＣを吸着するＨＣ吸
着剤を配置し、触媒活性前に排出されるＨＣを吸着する
ようにしたものが公知である（特開平６−２４１０２８
号公報、特開平７−１４４１１９号公報等）。このＨＣ
吸着剤は、例えばゼオライト等を用いたものであり、低
温時には、ＨＣを吸着し、その後、所定の脱離温度に達
すると、吸着していたＨＣが脱離する特性を有してい
る。この脱離したＨＣは、活性した触媒によって浄化処
理されることになる。
【０００４】なお、特開平７−１０９９３４号公報に
は、冷間始動時に吸排気弁の開閉時期を変化させること
により、内燃機関から発生するＨＣの量そのものを減少
させるようにした技術が開示されており、また特開平８
−１５８８９７号公報には、冷間始動時に排気シャッタ
バルブを閉じることにより排圧を上昇させて未燃成分の
排出を抑制するとともに、排出シャッタバルブの上流側
にＨＣ吸着剤を配置した構成が開示されている。
は、冷間始動時に吸排気弁の開閉時期を変化させること
により、内燃機関から発生するＨＣの量そのものを減少
させるようにした技術が開示されており、また特開平８
−１５８８９７号公報には、冷間始動時に排気シャッタ
バルブを閉じることにより排圧を上昇させて未燃成分の
排出を抑制するとともに、排出シャッタバルブの上流側
にＨＣ吸着剤を配置した構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＨＣ吸着剤、特にゼオライト系の吸着剤にあっては、分
子量の大きなＨＣに対しては吸着効率が高いものの、分
子量の小さなＨＣに対しては吸着効率が低く、従って、
触媒活性前の段階では、この分子量の小さなＨＣが大気
へ放出され易い、という問題がある。
ＨＣ吸着剤、特にゼオライト系の吸着剤にあっては、分
子量の大きなＨＣに対しては吸着効率が高いものの、分
子量の小さなＨＣに対しては吸着効率が低く、従って、
触媒活性前の段階では、この分子量の小さなＨＣが大気
へ放出され易い、という問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は、一般的な吸排気
弁の開閉時期と排気弁下流位置におけるＨＣ排出量との
関係を示した特性図であり、この図に示すように、ＨＣ
の排出は、排気弁が開き始めたときと、ピストンが上死
点に達する付近との２つのピークを有している。ここ
で、それぞれのＨＣの分子量に着目すると、第１のピー
クの分子量は大きく、第２のピークの分子量は小さい。
この後者のＨＣは、クレビスボリュームに残留していた
液状の燃料が気化したばかりのものと考えられ、それ
故、分子量は、前者に比べて小さなものとなり、ＨＣ吸
着剤での吸着効率は低い。
弁の開閉時期と排気弁下流位置におけるＨＣ排出量との
関係を示した特性図であり、この図に示すように、ＨＣ
の排出は、排気弁が開き始めたときと、ピストンが上死
点に達する付近との２つのピークを有している。ここ
で、それぞれのＨＣの分子量に着目すると、第１のピー
クの分子量は大きく、第２のピークの分子量は小さい。
この後者のＨＣは、クレビスボリュームに残留していた
液状の燃料が気化したばかりのものと考えられ、それ
故、分子量は、前者に比べて小さなものとなり、ＨＣ吸
着剤での吸着効率は低い。
【０００７】そこで、請求項１に係る第１の発明では、
この分子量の小さなＨＣの発生を、吸気弁の開時期を進
角させることにより抑制し、また分子量の大きな前者の
ＨＣはＨＣ吸着剤により確実に吸着するようにして、Ｈ
Ｃの大気への放出を大幅に減少させるようにした。
この分子量の小さなＨＣの発生を、吸気弁の開時期を進
角させることにより抑制し、また分子量の大きな前者の
ＨＣはＨＣ吸着剤により確実に吸着するようにして、Ｈ
Ｃの大気への放出を大幅に減少させるようにした。
【０００８】すなわち、請求項１の内燃機関の排気浄化
装置は、内燃機関の排気通路に介装され、排気中のＨＣ
（炭化水素成分）を吸着するＨＣ吸着剤と、内燃機関の
少なくとも吸気弁側に設けられ、該吸気弁の少なくとも
開時期を可変制御可能な可変動弁機構と、内燃機関の冷
間状態を検出する手段と、この内燃機関の冷間時に、上
記吸気弁の開時期を進角させる開閉時期制御手段と、を
備えていることを特徴としている。
装置は、内燃機関の排気通路に介装され、排気中のＨＣ
（炭化水素成分）を吸着するＨＣ吸着剤と、内燃機関の
少なくとも吸気弁側に設けられ、該吸気弁の少なくとも
開時期を可変制御可能な可変動弁機構と、内燃機関の冷
間状態を検出する手段と、この内燃機関の冷間時に、上
記吸気弁の開時期を進角させる開閉時期制御手段と、を
備えていることを特徴としている。
【０００９】上記のように吸気弁の開時期を進角させる
と、吸気系への排気の吹き返しが増大し、ピストン上死
点付近で発生する分子量の小さなＨＣの排気系への排出
が減少する。また、仮に排気弁側の開閉時期が固定であ
るとすると、このように吸気弁の開時期の進角によりバ
ルブオーバラップが拡大し、極端な場合には、燃焼の不
安定化が生じ、ＨＣ生成量自体は却って増加する可能性
があるが、この燃焼の不安定化に伴って増加するＨＣ
は、その分子量が比較的大きなものであるので、ＨＣ吸
着剤によって確実に吸着処理することができる。
と、吸気系への排気の吹き返しが増大し、ピストン上死
点付近で発生する分子量の小さなＨＣの排気系への排出
が減少する。また、仮に排気弁側の開閉時期が固定であ
るとすると、このように吸気弁の開時期の進角によりバ
ルブオーバラップが拡大し、極端な場合には、燃焼の不
安定化が生じ、ＨＣ生成量自体は却って増加する可能性
があるが、この燃焼の不安定化に伴って増加するＨＣ
は、その分子量が比較的大きなものであるので、ＨＣ吸
着剤によって確実に吸着処理することができる。
【００１０】また、請求項２に係る第２の発明では、上
死点付近における分子量の小さなＨＣの発生を、排気弁
の閉時期を進角させることにより抑制するようにした。
死点付近における分子量の小さなＨＣの発生を、排気弁
の閉時期を進角させることにより抑制するようにした。
【００１１】すなわち、請求項２の内燃機関の排気浄化
装置は、内燃機関の排気通路に介装され、排気中のＨＣ
（炭化水素成分）を吸着するＨＣ吸着剤と、内燃機関の
少なくとも排気弁側に設けられ、該排気弁の少なくとも
閉時期を可変制御可能な可変動弁機構と、内燃機関の冷
間状態を検出する手段と、この内燃機関の冷間時に、上
記排気弁の閉時期を上死点前まで進角させる開閉時期制
御手段と、を備えていることを特徴としている。
装置は、内燃機関の排気通路に介装され、排気中のＨＣ
（炭化水素成分）を吸着するＨＣ吸着剤と、内燃機関の
少なくとも排気弁側に設けられ、該排気弁の少なくとも
閉時期を可変制御可能な可変動弁機構と、内燃機関の冷
間状態を検出する手段と、この内燃機関の冷間時に、上
記排気弁の閉時期を上死点前まで進角させる開閉時期制
御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１２】このように排気弁を上死点前に閉じるよう
にすれば、上死点付近における分子量の小さなＨＣの排
出が抑制される。従って、ＨＣ吸着剤による分子量の比
較的大きなＨＣに対する吸着作用と併せて、ＨＣの排出
を確実に防止できる。
にすれば、上死点付近における分子量の小さなＨＣの排
出が抑制される。従って、ＨＣ吸着剤による分子量の比
較的大きなＨＣに対する吸着作用と併せて、ＨＣの排出
を確実に防止できる。
【００１３】なお、上述した特開平７−１０９９３４号
公報や特開平８−１５８８９７号公報の装置は、ＨＣの
分子量の大小に無関係に、内燃機関から発生するＨＣの
総量を減少させるようにしたものであり、分子量の比較
的大きなＨＣに対しては優れた吸着作用を有するＨＣ吸
着剤の特徴を十分に活かすことができない。
公報や特開平８−１５８８９７号公報の装置は、ＨＣの
分子量の大小に無関係に、内燃機関から発生するＨＣの
総量を減少させるようにしたものであり、分子量の比較
的大きなＨＣに対しては優れた吸着作用を有するＨＣ吸
着剤の特徴を十分に活かすことができない。
【００１４】上記ＨＣ吸着剤は、例えば請求項３のよう
に、ゼオライト系吸着剤からなる。このゼオライト系吸
着剤は、上述したように、分子量の大きなＨＣに対して
は吸着効率が高く、分子量の小さなＨＣに対する吸着効
率は低い。
に、ゼオライト系吸着剤からなる。このゼオライト系吸
着剤は、上述したように、分子量の大きなＨＣに対して
は吸着効率が高く、分子量の小さなＨＣに対する吸着効
率は低い。
【００１５】また、上記の冷間状態検出手段は、請求項
４のように、上記ＨＣ吸着剤が脱離開始温度以下である
ことを検出することが望ましい。つまり、ＨＣ吸着剤に
よる吸着作用が得られるときにのみ開閉時期を変化させ
ることにより、不必要な燃焼の悪化等を最小限にするこ
とができる。
４のように、上記ＨＣ吸着剤が脱離開始温度以下である
ことを検出することが望ましい。つまり、ＨＣ吸着剤に
よる吸着作用が得られるときにのみ開閉時期を変化させ
ることにより、不必要な燃焼の悪化等を最小限にするこ
とができる。
【００１６】また、請求項５の発明では、内燃機関の負
荷が低いほど上記吸気弁開時期もしくは排気弁閉時期の
進角量を小さくするようになっている。これにより、ア
イドルのような低負荷域での燃焼の不安定化が抑制され
る。
荷が低いほど上記吸気弁開時期もしくは排気弁閉時期の
進角量を小さくするようになっている。これにより、ア
イドルのような低負荷域での燃焼の不安定化が抑制され
る。
【００１７】
【発明の効果】この発明に係る内燃機関の排気浄化装置
によれば、機関の冷間時に、分子量の大きなＨＣはＨＣ
吸着剤によって吸着し、かつ吸着されにくい分子量の小
さなＨＣは、吸気弁開時期もしくは排気弁閉時期の進角
により排出を抑制するようにしたので、全体として、Ｈ
Ｃの排出量を非常に低いレベルに低減することができ
る。
によれば、機関の冷間時に、分子量の大きなＨＣはＨＣ
吸着剤によって吸着し、かつ吸着されにくい分子量の小
さなＨＣは、吸気弁開時期もしくは排気弁閉時期の進角
により排出を抑制するようにしたので、全体として、Ｈ
Ｃの排出量を非常に低いレベルに低減することができ
る。
【００１８】特に、ＨＣ吸着剤と吸排気弁開閉時期の可
変制御とを組み合わせたことにより、ＨＣ吸着剤の吸着
効率を最大限に利用でき、比較的小容量のＨＣ吸着剤で
もって大幅なＨＣの低減を実現できるとともに、開閉時
期を進角させたことに伴う燃焼の悪化等によるＨＣの増
加分の悪影響がなく、実際に排出されるＨＣを大幅に低
減できる。
変制御とを組み合わせたことにより、ＨＣ吸着剤の吸着
効率を最大限に利用でき、比較的小容量のＨＣ吸着剤で
もって大幅なＨＣの低減を実現できるとともに、開閉時
期を進角させたことに伴う燃焼の悪化等によるＨＣの増
加分の悪影響がなく、実際に排出されるＨＣを大幅に低
減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】図２は、この発明の第１実施例を示す構成
説明図であって、内燃機関１の各シリンダ２には、燃焼
室４を画成するピストン３が摺動可能に嵌合しており、
かつ中央に点火プラグ５が配置されている。上記燃焼室
４に排気弁６を介して接続された排気通路７には、プリ
触媒コンバータとなる三元触媒装置８が介装されている
とともに、その下流側に、低温時に排気中のＨＣを吸着
する吸着剤として吸着触媒装置９が介装されている。な
お、この実施例では、三元触媒装置８と吸着触媒装置９
とは、同一のケーシング内に収容されている。上記吸着
触媒装置９は、ゼオライト系のＨＣ吸着成分と貴金属等
の三元触媒成分とを混合した吸着触媒をセラミックス等
からなる担体に担持させたものであり、吸着したＨＣの
一部を触媒作用で酸化させるという自己浄化機能を有し
ている。あるいは、吸着成分と触媒成分とを積層した構
成とすることもできる。また、図示していないが、吸着
触媒装置９のさらに下流側には、メイン触媒コンバータ
となる三元触媒装置が設けられている。
説明図であって、内燃機関１の各シリンダ２には、燃焼
室４を画成するピストン３が摺動可能に嵌合しており、
かつ中央に点火プラグ５が配置されている。上記燃焼室
４に排気弁６を介して接続された排気通路７には、プリ
触媒コンバータとなる三元触媒装置８が介装されている
とともに、その下流側に、低温時に排気中のＨＣを吸着
する吸着剤として吸着触媒装置９が介装されている。な
お、この実施例では、三元触媒装置８と吸着触媒装置９
とは、同一のケーシング内に収容されている。上記吸着
触媒装置９は、ゼオライト系のＨＣ吸着成分と貴金属等
の三元触媒成分とを混合した吸着触媒をセラミックス等
からなる担体に担持させたものであり、吸着したＨＣの
一部を触媒作用で酸化させるという自己浄化機能を有し
ている。あるいは、吸着成分と触媒成分とを積層した構
成とすることもできる。また、図示していないが、吸着
触媒装置９のさらに下流側には、メイン触媒コンバータ
となる三元触媒装置が設けられている。
【００２１】上記燃焼室４に吸気弁１０を介して接続さ
れた吸気通路１１には、燃料噴射弁１２が吸気弁１０へ
向けて配置されており、さらにコレクタ１３の上流側
に、スロットル弁１４およびエアフロメータ１５が順次
介装されている。
れた吸気通路１１には、燃料噴射弁１２が吸気弁１０へ
向けて配置されており、さらにコレクタ１３の上流側
に、スロットル弁１４およびエアフロメータ１５が順次
介装されている。
【００２２】また、内燃機関１の冷却水温を検出する水
温センサ１６およびクランク軸の回転角を検出するクラ
ンク角センサ１７を備えており、これらのセンサ類の検
出信号は、それぞれエンジンコントロールユニット１８
に入力されている。エンジンコントロールユニット１８
は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁１２による
燃料噴射量ならびに噴射時期、点火プラグ５の点火時期
等を総合的に制御している。
温センサ１６およびクランク軸の回転角を検出するクラ
ンク角センサ１７を備えており、これらのセンサ類の検
出信号は、それぞれエンジンコントロールユニット１８
に入力されている。エンジンコントロールユニット１８
は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁１２による
燃料噴射量ならびに噴射時期、点火プラグ５の点火時期
等を総合的に制御している。
【００２３】また上記排気弁６および吸気弁１０は、そ
れぞれカムシャフトを主体とした動弁機構によって開閉
駆動されるようになっているが、特に、吸気弁１０側に
は、エンジンコントロールユニット１８からの制御信号
によってバルブリフト特性を可変制御可能な可変動弁機
構１９が設けられている。この実施例では、上記可変動
弁機構１９として、例えば、クランク軸とカムシャフト
との位相をずらすことにより、バルブ作動角を変化させ
ずにバルブ開時期および閉時期を同時に一定量進角させ
得る公知の構成のものが用いられている。なお、特開平
６−１８５３２１号公報等に開示されているようなバル
ブ作動角をも併せて可変制御し得る形式のものを用いる
こともできる。
れぞれカムシャフトを主体とした動弁機構によって開閉
駆動されるようになっているが、特に、吸気弁１０側に
は、エンジンコントロールユニット１８からの制御信号
によってバルブリフト特性を可変制御可能な可変動弁機
構１９が設けられている。この実施例では、上記可変動
弁機構１９として、例えば、クランク軸とカムシャフト
との位相をずらすことにより、バルブ作動角を変化させ
ずにバルブ開時期および閉時期を同時に一定量進角させ
得る公知の構成のものが用いられている。なお、特開平
６−１８５３２１号公報等に開示されているようなバル
ブ作動角をも併せて可変制御し得る形式のものを用いる
こともできる。
【００２４】図３は、上記実施例におけるバルブ開閉時
期と排気弁６下流でのＨＣ排出量とを示した特性図であ
る。上記実施例では、内燃機関１の暖機が完了している
状態では、ピストン上死点位置（ＴＤＣ）を挟んで適宜
な大きさのバルブオーバラップが生じるように、吸気弁
１０のバルブリフト特性が（Ａ）の破線のようになって
いる。これに対し、内燃機関１の冷間始動後の冷間時に
は、エンジンコントロールユニット１８からの制御信号
によって可変動弁機構１９が進角側へ作動し、吸気弁１
０のバルブリフト特性が（Ａ）の実線のようになる。こ
のように吸気弁１０が比較的早期に開くと、吸気通路１
１側の負圧が燃焼室４に作用し、排気の吹き返しが生じ
る。つまり、ピストン上死点位置近傍で発生した分子量
の比較的小さなＨＣが吸気系に吸い戻され、（Ｂ）の実
線のように、排気系へ流出するＨＣ量が少なくなる。な
お、（Ｂ）の破線は、吸気弁１０のバルブリフト特性を
通常の特性に保った場合の冷間時のＨＣ排出量を示して
いる。
期と排気弁６下流でのＨＣ排出量とを示した特性図であ
る。上記実施例では、内燃機関１の暖機が完了している
状態では、ピストン上死点位置（ＴＤＣ）を挟んで適宜
な大きさのバルブオーバラップが生じるように、吸気弁
１０のバルブリフト特性が（Ａ）の破線のようになって
いる。これに対し、内燃機関１の冷間始動後の冷間時に
は、エンジンコントロールユニット１８からの制御信号
によって可変動弁機構１９が進角側へ作動し、吸気弁１
０のバルブリフト特性が（Ａ）の実線のようになる。こ
のように吸気弁１０が比較的早期に開くと、吸気通路１
１側の負圧が燃焼室４に作用し、排気の吹き返しが生じ
る。つまり、ピストン上死点位置近傍で発生した分子量
の比較的小さなＨＣが吸気系に吸い戻され、（Ｂ）の実
線のように、排気系へ流出するＨＣ量が少なくなる。な
お、（Ｂ）の破線は、吸気弁１０のバルブリフト特性を
通常の特性に保った場合の冷間時のＨＣ排出量を示して
いる。
【００２５】一方、排気弁６の開き始めの段階における
ＨＣは、上述したように比較的分子量の大きなものであ
り、吸着触媒装置９によって確実に吸着される。また、
上記のように吸気弁１０を進角させ、バルブオーバラッ
プが拡大すると、燃焼が不安定となってＨＣが増加する
要因となるが、この燃焼の不安定化に伴うＨＣは比較的
分子量が大きなものとなるので、同様に、吸着触媒装置
９によって処理することができ、何ら問題とならない。
ＨＣは、上述したように比較的分子量の大きなものであ
り、吸着触媒装置９によって確実に吸着される。また、
上記のように吸気弁１０を進角させ、バルブオーバラッ
プが拡大すると、燃焼が不安定となってＨＣが増加する
要因となるが、この燃焼の不安定化に伴うＨＣは比較的
分子量が大きなものとなるので、同様に、吸着触媒装置
９によって処理することができ、何ら問題とならない。
【００２６】このように本実施例では、吸着触媒装置９
と吸気弁１０の進角制御とを組み合わせることにより、
三元触媒装置８が活性していない段階でのＨＣ排出量を
全体として大幅に低減することができる。そして、吸着
触媒装置９は、本来的に吸着効率が高い分子量の大きな
ＨＣのみを吸着対象とすればよいので、比較的小型のも
ので十分な吸着作用が得られ、また分子量の小さなＨＣ
を吸着するための特別な構成等が不要となる。しかも、
吸気弁１０側のみに可変動弁機構１９を設ければよいの
で、内燃機関１の構成の複雑化を最小限にすることがで
きる。
と吸気弁１０の進角制御とを組み合わせることにより、
三元触媒装置８が活性していない段階でのＨＣ排出量を
全体として大幅に低減することができる。そして、吸着
触媒装置９は、本来的に吸着効率が高い分子量の大きな
ＨＣのみを吸着対象とすればよいので、比較的小型のも
ので十分な吸着作用が得られ、また分子量の小さなＨＣ
を吸着するための特別な構成等が不要となる。しかも、
吸気弁１０側のみに可変動弁機構１９を設ければよいの
で、内燃機関１の構成の複雑化を最小限にすることがで
きる。
【００２７】上記の吸気弁１０の進角制御は、吸着触媒
装置９が吸着可能な低温状態にある間継続され、脱離温
度（例えば２００℃程度）に達した段階で、通常の開閉
時期に復帰する。この吸着触媒装置９の温度は、勿論、
温度センサを用いて直接検出することも可能であるが、
例えば始動時の冷却水温と始動後の運転履歴とによって
推定することが可能である。
装置９が吸着可能な低温状態にある間継続され、脱離温
度（例えば２００℃程度）に達した段階で、通常の開閉
時期に復帰する。この吸着触媒装置９の温度は、勿論、
温度センサを用いて直接検出することも可能であるが、
例えば始動時の冷却水温と始動後の運転履歴とによって
推定することが可能である。
【００２８】また、上記の進角制御の際の進角量は、固
定値をＯＮ，ＯＦＦ的に与えてもよいが、図４および図
５に示すように、負荷に応じて、低負荷時ほど進角量が
小さくなるように可変制御してもよい。このようにすれ
ば、アイドルのような低負荷域での燃焼の不安定化を回
避できる。
定値をＯＮ，ＯＦＦ的に与えてもよいが、図４および図
５に示すように、負荷に応じて、低負荷時ほど進角量が
小さくなるように可変制御してもよい。このようにすれ
ば、アイドルのような低負荷域での燃焼の不安定化を回
避できる。
【００２９】次に、図６は、この発明の第２実施例を示
している。この実施例では、吸気弁１０側の動弁機構
は、固定的なバルブリフト特性のものとなっており、こ
れに代えて、排気弁６側に、エンジンコントロールユニ
ット１８からの制御信号によってバルブリフト特性を可
変制御可能な可変動弁機構２０が設けられている。この
実施例では、上記可変動弁機構２０として、第１実施例
と同様に、クランク軸とカムシャフトとの位相をずらす
ことにより、バルブ作動角を変化させずにバルブ開時期
および閉時期を同時に一定量進角させ得る構成のものが
用いられているが、バルブ作動角をも併せて可変制御し
得る形式のものを用いることもできる。
している。この実施例では、吸気弁１０側の動弁機構
は、固定的なバルブリフト特性のものとなっており、こ
れに代えて、排気弁６側に、エンジンコントロールユニ
ット１８からの制御信号によってバルブリフト特性を可
変制御可能な可変動弁機構２０が設けられている。この
実施例では、上記可変動弁機構２０として、第１実施例
と同様に、クランク軸とカムシャフトとの位相をずらす
ことにより、バルブ作動角を変化させずにバルブ開時期
および閉時期を同時に一定量進角させ得る構成のものが
用いられているが、バルブ作動角をも併せて可変制御し
得る形式のものを用いることもできる。
【００３０】図７は、上記第２実施例におけるバルブ開
閉時期と排気弁６下流でのＨＣ排出量とを示した特性図
である。上記第２実施例では、内燃機関１の暖機が完了
している状態では、ピストン上死点位置を挟んで適宜な
大きさのバルブオーバラップが生じるように、排気弁６
のバルブリフト特性が（Ａ）の破線のようになってお
り、その閉時期は、上死点後の位置にある。
閉時期と排気弁６下流でのＨＣ排出量とを示した特性図
である。上記第２実施例では、内燃機関１の暖機が完了
している状態では、ピストン上死点位置を挟んで適宜な
大きさのバルブオーバラップが生じるように、排気弁６
のバルブリフト特性が（Ａ）の破線のようになってお
り、その閉時期は、上死点後の位置にある。
【００３１】これに対し、内燃機関１の冷間始動後の冷
間時には、エンジンコントロールユニット１８からの制
御信号によって可変動弁機構２０が進角側へ作動し、排
気弁６のバルブリフト特性が（Ａ）の実線のようにな
る。特に、閉時期が上死点よりも前となる位置まで進角
制御される。このように排気弁６を上死点前に閉じるこ
とにより、ピストン上死点位置近傍における分子量の比
較的小さなＨＣの排出が抑制され、（Ｂ）の実線のよう
に、排気系へ排出されるＨＣ量とりわけ分子量の小さな
ＨＣの排出量が大幅に少なくなる。なお、（Ｂ）の破線
は、排気弁６のバルブリフト特性を通常の特性に保った
場合の冷間時のＨＣ排出量を示している。
間時には、エンジンコントロールユニット１８からの制
御信号によって可変動弁機構２０が進角側へ作動し、排
気弁６のバルブリフト特性が（Ａ）の実線のようにな
る。特に、閉時期が上死点よりも前となる位置まで進角
制御される。このように排気弁６を上死点前に閉じるこ
とにより、ピストン上死点位置近傍における分子量の比
較的小さなＨＣの排出が抑制され、（Ｂ）の実線のよう
に、排気系へ排出されるＨＣ量とりわけ分子量の小さな
ＨＣの排出量が大幅に少なくなる。なお、（Ｂ）の破線
は、排気弁６のバルブリフト特性を通常の特性に保った
場合の冷間時のＨＣ排出量を示している。
【００３２】一方、排気弁６の開き始めの段階における
ＨＣは、上述したように比較的分子量の大きなものであ
るから、第１実施例の場合と同様に、吸着触媒装置９に
よって確実に吸着される。また、上記のように作動角一
定のまま排気弁６の閉時期を進角させると、当然のこと
ながら、開時期も早くなり、未燃混合気が排気系へ流出
しやすくなるため、排気弁６の開き始めの段階で排出さ
れるＨＣが増加する要因となるが、この段階で発生する
ＨＣは比較的分子量が大きなものとなるので、やはり吸
着触媒装置９によって処理することができ、何ら問題と
ならない。
ＨＣは、上述したように比較的分子量の大きなものであ
るから、第１実施例の場合と同様に、吸着触媒装置９に
よって確実に吸着される。また、上記のように作動角一
定のまま排気弁６の閉時期を進角させると、当然のこと
ながら、開時期も早くなり、未燃混合気が排気系へ流出
しやすくなるため、排気弁６の開き始めの段階で排出さ
れるＨＣが増加する要因となるが、この段階で発生する
ＨＣは比較的分子量が大きなものとなるので、やはり吸
着触媒装置９によって処理することができ、何ら問題と
ならない。
【００３３】なお、上記各実施例では、排気弁６もしく
は吸気弁１０のいずれか一方のみに可変動弁機構を用い
たが、運転条件に応じたバルブオーバラップ等を実現す
るために、排気弁６および吸気弁１０の双方に、可変動
弁機構を用いることも可能である。
は吸気弁１０のいずれか一方のみに可変動弁機構を用い
たが、運転条件に応じたバルブオーバラップ等を実現す
るために、排気弁６および吸気弁１０の双方に、可変動
弁機構を用いることも可能である。
【００３４】特に、図７の例では、吸気弁１０側のバル
ブリフト特性が固定であることから、進角制御時には、
バルブオーバラップが０となっているとともに、排気弁
６閉時期から吸気弁１０開時期まである程度の期間が存
在しているが、この期間は圧縮仕事を伴い燃費悪化の要
因となるので、吸気弁１０側も同時に進角させ、適宜な
バルブオーバラップを確保するようにすれば、燃費の悪
化を回避することが可能である。
ブリフト特性が固定であることから、進角制御時には、
バルブオーバラップが０となっているとともに、排気弁
６閉時期から吸気弁１０開時期まである程度の期間が存
在しているが、この期間は圧縮仕事を伴い燃費悪化の要
因となるので、吸気弁１０側も同時に進角させ、適宜な
バルブオーバラップを確保するようにすれば、燃費の悪
化を回避することが可能である。
【図１】従来における吸排気弁のバルブ開閉時期とＨＣ
排出量との関係を示す特性図。
排出量との関係を示す特性図。
【図２】この発明の第１実施例を示す構成説明図。
【図３】この第１実施例における吸排気弁のバルブ開閉
時期とＨＣ排出量との関係を示す特性図。
時期とＨＣ排出量との関係を示す特性図。
【図４】内燃機関の負荷と進角量との関係を示す特性
図。
図。
【図５】負荷が異なる場合のバルブ開閉時期を示す特性
図。
図。
【図６】この発明の第２実施例を示す構成説明図。
【図７】この第２実施例における吸排気弁のバルブ開閉
時期とＨＣ排出量との関係を示す特性図。
時期とＨＣ排出量との関係を示す特性図。
６…排気弁 ７…排気通路 ９…吸着触媒装置 １０…吸気弁 １９…可変動弁機構 ２０…可変動弁機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＥ ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/06 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/06 ＺＡＢ ３２０ ３２０ 45/00 ＺＡＢ 45/00 ＺＡＢ ３１２Ｒ ３１２ ３１２Ｈ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＢ (72)発明者 西沢 公良 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA23 BA24 CA02 DA10 FA20 3G091 AB03 AB10 BA01 BA15 CA26 CB00 DA00 EA16 EA19 FA04 FB02 FB07 FC07 GB05Y GB09Y HA19 HB00 3G092 AA01 AA05 AA11 AB02 DA01 DA02 DA08 DA12 EA03 EA17 EA21 EA22 FA18 GA02 GA05 HD02Z HE08Z 3G301 HA01 HA19 JA26 KA05 LA07 NE11 NE23 PD12Z PE08Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 AB05 AB10 BA10Y BA11Y BA30Y BA31Y BA33Y CC32 CC36 CC46 CC50 DA01 DA02 DA13 DA20 EA04
Claims (5)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に介装され、排気中
のＨＣ（炭化水素成分）を吸着するＨＣ吸着剤と、 内燃機関の少なくとも吸気弁側に設けられ、該吸気弁の
少なくとも開時期を可変制御可能な可変動弁機構と、 内燃機関の冷間状態を検出する手段と、 この内燃機関の冷間時に、上記吸気弁の開時期を進角さ
せる開閉時期制御手段と、 を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項２】 内燃機関の排気通路に介装され、排気中
のＨＣ（炭化水素成分）を吸着するＨＣ吸着剤と、 内燃機関の少なくとも排気弁側に設けられ、該排気弁の
少なくとも閉時期を可変制御可能な可変動弁機構と、 内燃機関の冷間状態を検出する手段と、 この内燃機関の冷間時に、上記排気弁の閉時期を上死点
前まで進角させる開閉時期制御手段と、 を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項３】 上記ＨＣ吸着剤は、ゼオライト系吸着剤
からなることを特徴とする請求項１または２に記載の内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 上記の冷間状態検出手段は、上記ＨＣ吸
着剤が脱離開始温度以下であることを検出するものであ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 内燃機関の負荷が低いほど上記吸気弁開
時期もしくは排気弁閉時期の進角量を小さくすることを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の
排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16957198A JP3629953B2 (ja) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16957198A JP3629953B2 (ja) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000008896A true JP2000008896A (ja) | 2000-01-11 |
| JP3629953B2 JP3629953B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=15888951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16957198A Expired - Fee Related JP3629953B2 (ja) | 1998-06-17 | 1998-06-17 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3629953B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002206436A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-26 | Mitsubishi Motors Corp | 可変バルブタイミング装置 |
| US6691506B2 (en) | 2000-11-29 | 2004-02-17 | Unisia Jecs Corporation | Device and method for controlling variable valve timing of internal combustion engine |
| JP2004332565A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Mitsubishi Automob Eng Co Ltd | エンジンの可変バルブタイミング制御装置 |
-
1998
- 1998-06-17 JP JP16957198A patent/JP3629953B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6691506B2 (en) | 2000-11-29 | 2004-02-17 | Unisia Jecs Corporation | Device and method for controlling variable valve timing of internal combustion engine |
| JP2002206436A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-07-26 | Mitsubishi Motors Corp | 可変バルブタイミング装置 |
| JP4591645B2 (ja) * | 2001-01-12 | 2010-12-01 | 三菱自動車工業株式会社 | 可変バルブタイミング装置 |
| JP2004332565A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Mitsubishi Automob Eng Co Ltd | エンジンの可変バルブタイミング制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3629953B2 (ja) | 2005-03-16 |
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