JP2000213340A - 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化システム - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化システムInfo
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＮＯｘ浄化効率に優れ、しかもＨＣ及びＣＯ
の浄化性能の低下を抑制した排気浄化装置及びそのシス
テムを提供すること。 【解決手段】 少なくとも第１気筒群及び第２気筒群で
構成される複数個の気筒群を有する希薄燃焼運転可能な
内燃機関の排気浄化装置である。各気筒群に接続された
第１及び第２排気通路と、これらが合流する共通排気通
路とを備える。第１及び第２排気通路にはＮＯｘ吸収
材、ＮＯｘ吸収材より上流側には排気空燃比切り替え手
段、共通排気通路には排気ガス浄化触媒が配置される。
排気空燃比切り替え手段は、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘを
放出させるときにリッチスパイクを行うが、この際、各
ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開始時間を少なくともス
パイク所要時間以上の長さだけずらす。
の浄化性能の低下を抑制した排気浄化装置及びそのシス
テムを提供すること。 【解決手段】 少なくとも第１気筒群及び第２気筒群で
構成される複数個の気筒群を有する希薄燃焼運転可能な
内燃機関の排気浄化装置である。各気筒群に接続された
第１及び第２排気通路と、これらが合流する共通排気通
路とを備える。第１及び第２排気通路にはＮＯｘ吸収
材、ＮＯｘ吸収材より上流側には排気空燃比切り替え手
段、共通排気通路には排気ガス浄化触媒が配置される。
排気空燃比切り替え手段は、ＮＯｘ吸収材からＮＯｘを
放出させるときにリッチスパイクを行うが、この際、各
ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開始時間を少なくともス
パイク所要時間以上の長さだけずらす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置及び排気浄化システムに係り、更に詳細には、自
動車等から排出される排ガスを浄化する装置であって、
特にリーンＮＯｘ触媒の排気浄化効率向上に関する。
化装置及び排気浄化システムに係り、更に詳細には、自
動車等から排出される排ガスを浄化する装置であって、
特にリーンＮＯｘ触媒の排気浄化効率向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関から排出される窒素酸化
物（ＮＯｘ）は、三元触媒を排気管内に配置することで
浄化されている。三元触媒は、流入する排気の空燃比が
理論空燃比のときに炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素
（ＣＯ）成分の酸化とＮＯｘの還元を同時に行い、浄化
するものである。しかし、三元触媒はリーン空燃比での
ＮＯｘの還元効率が悪く、リーン空燃比で運転し燃費を
向上させる、いわゆるリーンバーンエンジンの排気中の
ＮＯｘの浄化が不十分となる。これを解決するため、流
入する排気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘを吸収
し、流入する排気の空燃比がリッチである場合に吸収し
たＮＯｘを放出して浄化処理するＮＯｘ吸収材を排気管
内に配置し、リーン運転中の排出ＮＯｘを上記ＮＯｘ吸
収材に吸収させ、ＮＯｘ吸収量が所定値以上になった場
合、一時的に空燃比をリッチにして吸収したＮＯｘを離
脱して浄化することにより、リーンバーン排ガス中のＮ
Ｏｘを高効率で浄化する技術が知られている。
物（ＮＯｘ）は、三元触媒を排気管内に配置することで
浄化されている。三元触媒は、流入する排気の空燃比が
理論空燃比のときに炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素
（ＣＯ）成分の酸化とＮＯｘの還元を同時に行い、浄化
するものである。しかし、三元触媒はリーン空燃比での
ＮＯｘの還元効率が悪く、リーン空燃比で運転し燃費を
向上させる、いわゆるリーンバーンエンジンの排気中の
ＮＯｘの浄化が不十分となる。これを解決するため、流
入する排気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘを吸収
し、流入する排気の空燃比がリッチである場合に吸収し
たＮＯｘを放出して浄化処理するＮＯｘ吸収材を排気管
内に配置し、リーン運転中の排出ＮＯｘを上記ＮＯｘ吸
収材に吸収させ、ＮＯｘ吸収量が所定値以上になった場
合、一時的に空燃比をリッチにして吸収したＮＯｘを離
脱して浄化することにより、リーンバーン排ガス中のＮ
Ｏｘを高効率で浄化する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒を備える排気浄化装置
では、燃焼混合気の空燃比がリーンから理論空燃比又は
リッチに切り替えられてＮＯｘ吸収材からＮＯｘが放出
される際に、放出されたＮＯｘを還元処理すべく未燃の
ＨＣ及びＣＯを十分に供給しなければならない。そこ
で、上記ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒から放出されるＮＯ
ｘを還元処理するのに必要なＨＣ及びＣＯを供給するた
めに、リッチ度合いを高める手段がとられるが、逆にＨ
Ｃ及びＣＯの浄化性能が悪化するという課題があった。
ようなＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒を備える排気浄化装置
では、燃焼混合気の空燃比がリーンから理論空燃比又は
リッチに切り替えられてＮＯｘ吸収材からＮＯｘが放出
される際に、放出されたＮＯｘを還元処理すべく未燃の
ＨＣ及びＣＯを十分に供給しなければならない。そこ
で、上記ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒から放出されるＮＯ
ｘを還元処理するのに必要なＨＣ及びＣＯを供給するた
めに、リッチ度合いを高める手段がとられるが、逆にＨ
Ｃ及びＣＯの浄化性能が悪化するという課題があった。
【０００４】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、ＮＯｘ浄化効率に優れ、しかもＨＣ及びＣＯの浄化
性能の低下を抑制した排気浄化装置及びそのシステムを
提供することにある。
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、ＮＯｘ浄化効率に優れ、しかもＨＣ及びＣＯの浄化
性能の低下を抑制した排気浄化装置及びそのシステムを
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、鋭意検討を行った結果、複数のＮＯｘ吸
収材と排気ガス浄化通路とを備え、該ＮＯｘ吸収材が配
置された複数の排気通路の排気空燃比をリッチとする際
に、各ＮＯｘ吸収材におけるリッチスパイク開始時間を
同時としないことにより、上記課題が解決できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
を解決すべく、鋭意検討を行った結果、複数のＮＯｘ吸
収材と排気ガス浄化通路とを備え、該ＮＯｘ吸収材が配
置された複数の排気通路の排気空燃比をリッチとする際
に、各ＮＯｘ吸収材におけるリッチスパイク開始時間を
同時としないことにより、上記課題が解決できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】即ち、本発明の内燃機関の排気浄化装置
は、少なくとも第１気筒群及び第２気筒群で構成される
複数個の気筒群を有する希薄燃焼運転可能な内燃機関の
排気浄化装置であって、各気筒群に接続された第１及び
第２排気通路と、これら排気通路が合流する共通排気通
路とを備え、上記第１及び第２排気通路には、全気筒群
に流入する排気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘを
吸収し、流入する排気の空燃比がリッチである場合に吸
収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材が配置され、上記
ＮＯｘ吸収材より上流側には、排気空燃比切り替え手段
が配置され、且つ上記共通排気通路には、排気ガス浄化
触媒が配置され、上記排気空燃比切り替え手段は、上記
ＮＯｘ吸収材から吸収したＮＯｘを放出させるときに空
燃比をリッチとするリッチスパイクを行うが、この際各
ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開始時間を少なくともス
パイク所要時間以上の長さだけずらすことを特徴とす
る。
は、少なくとも第１気筒群及び第２気筒群で構成される
複数個の気筒群を有する希薄燃焼運転可能な内燃機関の
排気浄化装置であって、各気筒群に接続された第１及び
第２排気通路と、これら排気通路が合流する共通排気通
路とを備え、上記第１及び第２排気通路には、全気筒群
に流入する排気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘを
吸収し、流入する排気の空燃比がリッチである場合に吸
収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材が配置され、上記
ＮＯｘ吸収材より上流側には、排気空燃比切り替え手段
が配置され、且つ上記共通排気通路には、排気ガス浄化
触媒が配置され、上記排気空燃比切り替え手段は、上記
ＮＯｘ吸収材から吸収したＮＯｘを放出させるときに空
燃比をリッチとするリッチスパイクを行うが、この際各
ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開始時間を少なくともス
パイク所要時間以上の長さだけずらすことを特徴とす
る。
【０００７】また、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
好適形態は、上記排気ガス浄化触媒がＣｅを含み、その
Ｃｅ含有量が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌ以上であるこ
とを特徴とする。
好適形態は、上記排気ガス浄化触媒がＣｅを含み、その
Ｃｅ含有量が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌ以上であるこ
とを特徴とする。
【０００８】更に、本発明の排気浄化システムは、上記
排気浄化装置を用いた排気浄化システムであって、上記
排気空燃比切り替え手段が、上記気筒群の排気空燃比を
リッチとする際に、この気筒群の出力抑制制御が行われ
ることを特徴とする。
排気浄化装置を用いた排気浄化システムであって、上記
排気空燃比切り替え手段が、上記気筒群の排気空燃比を
リッチとする際に、この気筒群の出力抑制制御が行われ
ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関の排気浄
化装置を、図面を参照して実施形態により詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではな
い。
化装置を、図面を参照して実施形態により詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではな
い。
【００１０】（実施形態１）図１は、本発明の内燃機関
の排気浄化装置の一実施形態を示す断面図であり、本発
明に係る内燃機関の全体構成を示している。同図におい
て、この内燃機関は気筒内直噴式内燃機関本体１１と、
エアフロメーター１４と、クランク角センサ１５と、エ
ンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１９とを備え
る。上記気筒内直噴式内燃機関本体１１は、ピストン１
２と、クランク軸１３と、燃料噴射弁１６と、点火栓１
７と、燃焼室１８とを備える。
の排気浄化装置の一実施形態を示す断面図であり、本発
明に係る内燃機関の全体構成を示している。同図におい
て、この内燃機関は気筒内直噴式内燃機関本体１１と、
エアフロメーター１４と、クランク角センサ１５と、エ
ンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１９とを備え
る。上記気筒内直噴式内燃機関本体１１は、ピストン１
２と、クランク軸１３と、燃料噴射弁１６と、点火栓１
７と、燃焼室１８とを備える。
【００１１】上記クランク角センサ１５は、クランク角
を検出して機関回転数を算出し、上記エアフロメータ１
４は、吸入空気量を検出するが、これらの検出結果の信
号をＥＣＵに送り、ＥＣＵは最適な燃料量を算出する。
この最適な燃料量が燃焼室１８に最適なタイミングで供
給され、最適なタイミングで混合気に点火される。
を検出して機関回転数を算出し、上記エアフロメータ１
４は、吸入空気量を検出するが、これらの検出結果の信
号をＥＣＵに送り、ＥＣＵは最適な燃料量を算出する。
この最適な燃料量が燃焼室１８に最適なタイミングで供
給され、最適なタイミングで混合気に点火される。
【００１２】（実施形態２）図２は、本発明の内燃機関
の排気浄化装置の一実施形態を示す平面図であり、本発
明に係る排気浄化装置である。同図において、上記排気
浄化装置は、内燃機関の一例である４気筒の気筒内直噴
式内燃機関３０の第１気筒３１及び第４気筒３４が合流
する第１排気通路３５と、第２気筒３２及び第３気筒３
３が合流する第２排気通路３６と、これら排気通路が合
流する共通排気通路３７とを備える。上記第１排気通路
３５及び上記第２排気通路３６には、ＮＯｘ吸収材３８
及び３９がそれぞれ配置され、上記共通排気通路３７に
は、排気ガス浄化装置４０が配置される。上記ＮＯｘ吸
収材３８及び３９は、全気筒群に流入する排気の空燃比
がリーンである場合にＮＯｘを吸収し、流入する排気の
空燃比がリッチである場合に吸収したＮＯｘを放出す
る。
の排気浄化装置の一実施形態を示す平面図であり、本発
明に係る排気浄化装置である。同図において、上記排気
浄化装置は、内燃機関の一例である４気筒の気筒内直噴
式内燃機関３０の第１気筒３１及び第４気筒３４が合流
する第１排気通路３５と、第２気筒３２及び第３気筒３
３が合流する第２排気通路３６と、これら排気通路が合
流する共通排気通路３７とを備える。上記第１排気通路
３５及び上記第２排気通路３６には、ＮＯｘ吸収材３８
及び３９がそれぞれ配置され、上記共通排気通路３７に
は、排気ガス浄化装置４０が配置される。上記ＮＯｘ吸
収材３８及び３９は、全気筒群に流入する排気の空燃比
がリーンである場合にＮＯｘを吸収し、流入する排気の
空燃比がリッチである場合に吸収したＮＯｘを放出す
る。
【００１３】また、上記ＮＯｘ吸収材は、例えば、アル
ミナを担体とし、この担体上にＮＯｘ吸着成分と白金等
の貴金属を担持したものである。かかるＮＯｘ吸着成分
としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチ
ウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、
カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）又はイットリウ
ム（Ｙ）及びこれらの任意の混合物が例示できる。上記
ＮＯｘ吸収材は、ＮＯｘ吸着成分としてバリウムをアル
ミナに担持した場合、流入する排気がリーンのときに、
上記ＮＯｘ吸収材３８及び３９は、排気中のＮＯｘを酸
化バリウム（ＢａＯ）と結合させて硝酸イオン（ＮＯ
３−）の形で吸収し、流入する排気がリッチのときに、
上記ＮＯｘ吸収材内の硝酸イオンをＮＯ２として放出す
る性質を有する。このため、上記内燃機関をリーン空燃
比で運転していると、上記ＮＯｘ吸収材３８及び３９
は、排気中のＮＯｘを吸収するが、酸化バリウムが硝酸
イオンで飽和されると、ＮＯｘ吸収材３８及び３９の排
気中のＮＯｘを吸収する能力がなくなる。そこで、必要
に応じてＮＯｘ吸収材３８及び３９に流入する排気をリ
ッチにして、吸収したＮＯｘを放出及び浄化する必要が
ある。
ミナを担体とし、この担体上にＮＯｘ吸着成分と白金等
の貴金属を担持したものである。かかるＮＯｘ吸着成分
としては、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチ
ウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、
カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）又はイットリウ
ム（Ｙ）及びこれらの任意の混合物が例示できる。上記
ＮＯｘ吸収材は、ＮＯｘ吸着成分としてバリウムをアル
ミナに担持した場合、流入する排気がリーンのときに、
上記ＮＯｘ吸収材３８及び３９は、排気中のＮＯｘを酸
化バリウム（ＢａＯ）と結合させて硝酸イオン（ＮＯ
３−）の形で吸収し、流入する排気がリッチのときに、
上記ＮＯｘ吸収材内の硝酸イオンをＮＯ２として放出す
る性質を有する。このため、上記内燃機関をリーン空燃
比で運転していると、上記ＮＯｘ吸収材３８及び３９
は、排気中のＮＯｘを吸収するが、酸化バリウムが硝酸
イオンで飽和されると、ＮＯｘ吸収材３８及び３９の排
気中のＮＯｘを吸収する能力がなくなる。そこで、必要
に応じてＮＯｘ吸収材３８及び３９に流入する排気をリ
ッチにして、吸収したＮＯｘを放出及び浄化する必要が
ある。
【００１４】ここで、上記ＮＯｘ吸収材が吸収したＮＯ
ｘを放出して還元させるために必要なＨＣ又はＣＯ等の
還元剤を、十分に補給するためには、リッチ度合いを高
めなければならない。しかし、第１又は第２排気通路の
気筒群から排出される排気空燃比を同時にリッチとした
場合、過剰に供給された還元剤を、第１又は第２排気通
路が合流する共通通路に配置された排気浄化触媒では、
十分に浄化することができない。そこで、第１又は第２
排気通路の気筒群の排気空燃比をリッチとするタイミン
グをずらせば、共通排気通路に配置された排気浄化触媒
へ流入する排気のリッチ度合を低くすることができる。
ｘを放出して還元させるために必要なＨＣ又はＣＯ等の
還元剤を、十分に補給するためには、リッチ度合いを高
めなければならない。しかし、第１又は第２排気通路の
気筒群から排出される排気空燃比を同時にリッチとした
場合、過剰に供給された還元剤を、第１又は第２排気通
路が合流する共通通路に配置された排気浄化触媒では、
十分に浄化することができない。そこで、第１又は第２
排気通路の気筒群の排気空燃比をリッチとするタイミン
グをずらせば、共通排気通路に配置された排気浄化触媒
へ流入する排気のリッチ度合を低くすることができる。
【００１５】即ち、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
排気空燃比切り替え手段は、リッチスパイクを行う際、
各ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開始時間を少なくとも
スパイク所要時間以上の長さだけずらせばよい。なお、
ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘを脱離及び浄化するた
めの排気空燃比のリッチ化をリッチスパイクという。こ
の結果、リッチスパイクにより過剰に供給された還元剤
を、排気ガス浄化触媒で良好に浄化することができると
ともに、リーン空燃比運転時のＮＯｘも効率よく浄化で
き、その結果、燃費を良好に保つことが可能となる。
排気空燃比切り替え手段は、リッチスパイクを行う際、
各ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開始時間を少なくとも
スパイク所要時間以上の長さだけずらせばよい。なお、
ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘを脱離及び浄化するた
めの排気空燃比のリッチ化をリッチスパイクという。こ
の結果、リッチスパイクにより過剰に供給された還元剤
を、排気ガス浄化触媒で良好に浄化することができると
ともに、リーン空燃比運転時のＮＯｘも効率よく浄化で
き、その結果、燃費を良好に保つことが可能となる。
【００１６】また、上記共通通路内３７に配置された上
記排気ガス浄化触媒４０がＣｅを含み、そのＣｅ含有量
が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌ以上とすれば、更にリッ
チな排気ガスを効率よく浄化することができる。上記Ｃ
ｅ含有量が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌより少ないと、
酸素ストレージ効果を十分に発揮できないため、リッチ
な排気ガスを十分に浄化することができない。
記排気ガス浄化触媒４０がＣｅを含み、そのＣｅ含有量
が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌ以上とすれば、更にリッ
チな排気ガスを効率よく浄化することができる。上記Ｃ
ｅ含有量が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌより少ないと、
酸素ストレージ効果を十分に発揮できないため、リッチ
な排気ガスを十分に浄化することができない。
【００１７】更に、上記ＮＯｘ吸収材の上流に、三元触
媒を配置すれば、内燃機関始動直後の排気ガスの浄化を
効率よく行うことができる。又は、上記ＮＯｘ吸収材の
下流に、ＨＣ吸着材を配置することにより、同様の効果
を得ることができる。
媒を配置すれば、内燃機関始動直後の排気ガスの浄化を
効率よく行うことができる。又は、上記ＮＯｘ吸収材の
下流に、ＨＣ吸着材を配置することにより、同様の効果
を得ることができる。
【００１８】（実施形態３）図３は、本発明の内燃機関
の排気浄化装置の一実施形態を示す平面図である。本実
施形態は、本発明に係る排気浄化装置であって、上記実
施形態の変形例である。同図において、この排気浄化装
置は、内燃機関の一例であるＶ型筒内直噴式内燃機関本
体の第１気筒群５１の第１排気通路５３と、第２気筒群
５２の第２排気通路５４と、これら排気通路が合流する
共通排気通路５５とを備える。上記第１排気通路５３及
び上記第２排気通路５４には、ＮＯｘ吸収材５６及び５
７がそれぞれ配置され、上記共通排気通路５５には、排
気ガス浄化装置５８が配置される。
の排気浄化装置の一実施形態を示す平面図である。本実
施形態は、本発明に係る排気浄化装置であって、上記実
施形態の変形例である。同図において、この排気浄化装
置は、内燃機関の一例であるＶ型筒内直噴式内燃機関本
体の第１気筒群５１の第１排気通路５３と、第２気筒群
５２の第２排気通路５４と、これら排気通路が合流する
共通排気通路５５とを備える。上記第１排気通路５３及
び上記第２排気通路５４には、ＮＯｘ吸収材５６及び５
７がそれぞれ配置され、上記共通排気通路５５には、排
気ガス浄化装置５８が配置される。
【００１９】以上、本発明を好適実施形態により詳細に
説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の開示の範囲内において種々の変形が
可能である。例えば、一個の気筒群に備えられる排気通
路が分流され、その分流された排気通路のそれぞれにＮ
Ｏｘ吸収材を配置しても、適用可能である。更に、気筒
群がｎ個ある場合、そのうち少なくとも２つの排気通路
が合流してその排気通路にＮＯｘ吸収材を備えても、同
様の効果が得られる。更にまた、上記共通排気通路を複
数にして、その各共通排気通路にそれぞれ排気ガス浄化
触媒を配置してもよい。
説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の開示の範囲内において種々の変形が
可能である。例えば、一個の気筒群に備えられる排気通
路が分流され、その分流された排気通路のそれぞれにＮ
Ｏｘ吸収材を配置しても、適用可能である。更に、気筒
群がｎ個ある場合、そのうち少なくとも２つの排気通路
が合流してその排気通路にＮＯｘ吸収材を備えても、同
様の効果が得られる。更にまた、上記共通排気通路を複
数にして、その各共通排気通路にそれぞれ排気ガス浄化
触媒を配置してもよい。
【００２０】次に、本発明の内燃機関の排気浄化システ
ムを、図面を参照して実施形態により詳細に説明する
が、本発明はこれら実施形態に限定されるものではな
い。
ムを、図面を参照して実施形態により詳細に説明する
が、本発明はこれら実施形態に限定されるものではな
い。
【００２１】（実施形態４）図４は、本発明の排気浄化
システムの一実施形態を示すブロック図であり、上記Ｅ
ＣＵ９で実行される演算内容を示したものである。同図
に沿って説明すると、リッチスパイク許可手段Ｓ１で、
上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ吸収
材の吸収能力に応じて定めた所定値よりも多くなったと
判断された場合、リッチスパイク制御を行うよう、制御
を切り替える。リッチスパイク制御を行うと判断された
場合、排気空燃比のリッチ化手段Ｓ２によって、上記第
１排気通路３５及び第２排気通路３６の気筒の噴射弁で
所定量の燃料を膨張行程から排気行程に噴射することに
より、ＮＯｘ吸収材に流入する排気空燃比をリッチにす
る。ただし、第１排気通路３５及び第２排気通路３６を
同時にリッチ化せず、リッチ化するタイミングをずら
す。
システムの一実施形態を示すブロック図であり、上記Ｅ
ＣＵ９で実行される演算内容を示したものである。同図
に沿って説明すると、リッチスパイク許可手段Ｓ１で、
上記ＮＯｘ吸収材に吸収されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ吸収
材の吸収能力に応じて定めた所定値よりも多くなったと
判断された場合、リッチスパイク制御を行うよう、制御
を切り替える。リッチスパイク制御を行うと判断された
場合、排気空燃比のリッチ化手段Ｓ２によって、上記第
１排気通路３５及び第２排気通路３６の気筒の噴射弁で
所定量の燃料を膨張行程から排気行程に噴射することに
より、ＮＯｘ吸収材に流入する排気空燃比をリッチにす
る。ただし、第１排気通路３５及び第２排気通路３６を
同時にリッチ化せず、リッチ化するタイミングをずら
す。
【００２２】このタイミングのずらし方は、リッチスパ
イク許可により、上記第１排気通路３５の気筒がリッチ
化されてから、一定時間経過後、上記第２排気通路３６
の気筒をリッチ化する方法、又は、上記第１排気通路３
５の気筒がリッチ化されてから、上記共通排気通路３７
の排気ガス浄化触媒前に設置されたＡ／Ｆ検出センサの
Ａ／Ｆ信号がストイキに戻った時点で、上記第２排気通
路３６の気筒をリッチ化する方法等がある。
イク許可により、上記第１排気通路３５の気筒がリッチ
化されてから、一定時間経過後、上記第２排気通路３６
の気筒をリッチ化する方法、又は、上記第１排気通路３
５の気筒がリッチ化されてから、上記共通排気通路３７
の排気ガス浄化触媒前に設置されたＡ／Ｆ検出センサの
Ａ／Ｆ信号がストイキに戻った時点で、上記第２排気通
路３６の気筒をリッチ化する方法等がある。
【００２３】（実施形態５）図５は、本発明の排気浄化
システムの一実施形態を示す流れ図であり、上記ＥＣＵ
９で実行される演算内容を示したものである。同図は、
図３のリッチスパイク許可手段に相当し、本実施形態で
は、０．１秒毎に実行される制御とする。
システムの一実施形態を示す流れ図であり、上記ＥＣＵ
９で実行される演算内容を示したものである。同図は、
図３のリッチスパイク許可手段に相当し、本実施形態で
は、０．１秒毎に実行される制御とする。
【００２４】同図に沿って説明すると、Ｓ１１でＦＬＧ
ＳＮＯが１か０かを判断する。ＦＬＧＳＮＯが１である
場合はリッチスパイク許可状態を表し、０である場合は
リッチスパイク禁止状態を表す。ＦＬＧＳＮＯが０であ
る場合、Ｓ１２で０．１秒に排出されるＮＯｘの量を表
すＮＯを、Ｔｐと機関回転数Ｎｅのマップからルックア
ップする。Ｔｐとは、理論空燃比時の基本燃料噴射量を
表すものであり、次式 Ｔｐ＝ｋ×Ｑ／Ｎｅ・・・ （式中のｋは、定数、Ｑは吸入空気量を示す）により算
出される。上記ＮＯｘ排出量予測値ＮＯは実験的に求め
られるものであり、エンジン違いにより若干の誤差はあ
るものの、ＮＯｘ吸収材の吸収量を予測するのに充分使
用できる。Ｓ１３でＦＬＧＳＮＯが０となってから現在
までのＮＯを積算することでＦＬＳＧＮＯが０となって
から現在までの総ＮＯｘ排出量を予測計算する。この予
測値が所定値ＳＬＳＮＯを超えているか否かをＳ１４で
判断し、超えている場合は、Ｓ１５でＦＬＧＳＮＯ＝１
とし、ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ吸収能力が低下しつつある
ことから、リッチスパイク制御に移行すべくＦＬＧＳＮ
Ｏ＝１とするとともに、リッチスパイク経過時間用タイ
マーをゼロにリセットする。予測値が所定値ＳＬＳＮＯ
を超えていない場合は、ＦＬＧＳＮＯ＝０のままとし、
まだＮＯｘ吸収材の吸収能力は充分あるとして、リッチ
スパイク制御に移行せずにリーン運転を継続する。
ＳＮＯが１か０かを判断する。ＦＬＧＳＮＯが１である
場合はリッチスパイク許可状態を表し、０である場合は
リッチスパイク禁止状態を表す。ＦＬＧＳＮＯが０であ
る場合、Ｓ１２で０．１秒に排出されるＮＯｘの量を表
すＮＯを、Ｔｐと機関回転数Ｎｅのマップからルックア
ップする。Ｔｐとは、理論空燃比時の基本燃料噴射量を
表すものであり、次式 Ｔｐ＝ｋ×Ｑ／Ｎｅ・・・ （式中のｋは、定数、Ｑは吸入空気量を示す）により算
出される。上記ＮＯｘ排出量予測値ＮＯは実験的に求め
られるものであり、エンジン違いにより若干の誤差はあ
るものの、ＮＯｘ吸収材の吸収量を予測するのに充分使
用できる。Ｓ１３でＦＬＧＳＮＯが０となってから現在
までのＮＯを積算することでＦＬＳＧＮＯが０となって
から現在までの総ＮＯｘ排出量を予測計算する。この予
測値が所定値ＳＬＳＮＯを超えているか否かをＳ１４で
判断し、超えている場合は、Ｓ１５でＦＬＧＳＮＯ＝１
とし、ＮＯｘ吸収材のＮＯｘ吸収能力が低下しつつある
ことから、リッチスパイク制御に移行すべくＦＬＧＳＮ
Ｏ＝１とするとともに、リッチスパイク経過時間用タイ
マーをゼロにリセットする。予測値が所定値ＳＬＳＮＯ
を超えていない場合は、ＦＬＧＳＮＯ＝０のままとし、
まだＮＯｘ吸収材の吸収能力は充分あるとして、リッチ
スパイク制御に移行せずにリーン運転を継続する。
【００２５】また、Ｓ１１でリッチスパイク制御許可中
を表すＦＬＧＳＮＯ＝１と判断した場合は、Ｓ１６でリ
ッチスパイク経過時間が所定値ＳＬＴＭ以上か否かを判
断し、所定時間に達していない場合は、Ｓ１７でリッチ
スパイク経過時間タイマーをカウントアップし、本フロ
ーを終了する。即ち、本フローは０．１秒毎としている
ため、０．１を加算する。Ｓ１６でリッチスパイクを所
定時間実行したと判断した場合は、Ｓ１８でＦＬＧＳＮ
Ｏ＝０として、これ以上のリッチスパイク制御の継続を
禁止するとともに、積算ＮＯｘ排出量ＳＮＯをゼロにリ
セットする。
を表すＦＬＧＳＮＯ＝１と判断した場合は、Ｓ１６でリ
ッチスパイク経過時間が所定値ＳＬＴＭ以上か否かを判
断し、所定時間に達していない場合は、Ｓ１７でリッチ
スパイク経過時間タイマーをカウントアップし、本フロ
ーを終了する。即ち、本フローは０．１秒毎としている
ため、０．１を加算する。Ｓ１６でリッチスパイクを所
定時間実行したと判断した場合は、Ｓ１８でＦＬＧＳＮ
Ｏ＝０として、これ以上のリッチスパイク制御の継続を
禁止するとともに、積算ＮＯｘ排出量ＳＮＯをゼロにリ
セットする。
【００２６】上記気筒群の出力抑制制御によれば、上記
第１排気通路３５の気筒群をリッチ運転することによ
り、第１排気通路３５の気筒群と第２排気通路３６の気
筒群が発生するトルクに段差がある場合、第１排気通路
３５の気筒群で発生するトルクを抑制することで、全気
筒のトルクを均一化することができ、運転性を良好に確
保できる。
第１排気通路３５の気筒群をリッチ運転することによ
り、第１排気通路３５の気筒群と第２排気通路３６の気
筒群が発生するトルクに段差がある場合、第１排気通路
３５の気筒群で発生するトルクを抑制することで、全気
筒のトルクを均一化することができ、運転性を良好に確
保できる。
【００２７】（実施形態６）図６は、本発明の排気浄化
システムの一実施形態を示す流れ図であり、上記ＥＣＵ
９で実行される演算内容を示したものである。同図は、
図３の排気空燃比リッチ化手段に相当する。同図に沿っ
て説明すると、Ｓ２１はリッチスパイク許可条件である
か否かを判断し、リッチスパイク許可条件でない場合
は、本フローを終了する。リッチスパイク許可条件であ
る場合は、Ｓ２２で上記第１排気通路３５及び上記第２
排気通路３６の気筒の膨張行程から排気行程の噴射でＮ
Ｏｘ吸収材に流入する排気空燃比を十分リッチとできる
燃料噴射量ＲＳＴｉを次式 ＲＳＴｉ＝気筒数×Ｔｐ×（理論空燃比−リッチスパイク空燃比） ／リッチスパイク空燃比・・・ によって算出する。この算出されたＲＳＴｉに相当する
分の燃料量を、一部気筒群の噴射弁で膨張行程から排気
行程の所定タイミングで噴射する。
システムの一実施形態を示す流れ図であり、上記ＥＣＵ
９で実行される演算内容を示したものである。同図は、
図３の排気空燃比リッチ化手段に相当する。同図に沿っ
て説明すると、Ｓ２１はリッチスパイク許可条件である
か否かを判断し、リッチスパイク許可条件でない場合
は、本フローを終了する。リッチスパイク許可条件であ
る場合は、Ｓ２２で上記第１排気通路３５及び上記第２
排気通路３６の気筒の膨張行程から排気行程の噴射でＮ
Ｏｘ吸収材に流入する排気空燃比を十分リッチとできる
燃料噴射量ＲＳＴｉを次式 ＲＳＴｉ＝気筒数×Ｔｐ×（理論空燃比−リッチスパイク空燃比） ／リッチスパイク空燃比・・・ によって算出する。この算出されたＲＳＴｉに相当する
分の燃料量を、一部気筒群の噴射弁で膨張行程から排気
行程の所定タイミングで噴射する。
【００２８】なお、上記ＲＳＴｉの算出式は、全気筒
が理論空燃比に制御されている場合の式であり、全気筒
をリーンで制御した場合は、算出式が異なる。リッチス
パイク制御が要求されたときに全気筒の燃焼空燃比を理
論空燃比状態に保持する場合、リッチスパイク制御要求
前のリーン運転状態からのトルク段差が生じるため、そ
のトルク段差を吸収するための様々な制御が考案されて
いる。例えば、燃焼空燃比をリーン空燃比のままにして
一部気筒群により膨張行程から排気行程に追加燃料を噴
射することで、排気空燃比をリッチ化すれば、そのトル
ク段差は解消される。その場合の追加燃料算出式を示す
ために上記ＲＳＴｉ算出式を一般化すると、次式 ＲＳＴｉ＝気筒数×Ｔｐ×理論空燃比（燃焼空燃比−リッチスパイク空燃比） ／（リッチスパイク空燃比×燃焼空燃比）・・・ となる。上記燃焼空燃比がどのような状態であろうと上
記式により算出された燃料量を噴射することで、ＮＯ
ｘ吸収材へ流入する排気をリッチ化することができる。
が理論空燃比に制御されている場合の式であり、全気筒
をリーンで制御した場合は、算出式が異なる。リッチス
パイク制御が要求されたときに全気筒の燃焼空燃比を理
論空燃比状態に保持する場合、リッチスパイク制御要求
前のリーン運転状態からのトルク段差が生じるため、そ
のトルク段差を吸収するための様々な制御が考案されて
いる。例えば、燃焼空燃比をリーン空燃比のままにして
一部気筒群により膨張行程から排気行程に追加燃料を噴
射することで、排気空燃比をリッチ化すれば、そのトル
ク段差は解消される。その場合の追加燃料算出式を示す
ために上記ＲＳＴｉ算出式を一般化すると、次式 ＲＳＴｉ＝気筒数×Ｔｐ×理論空燃比（燃焼空燃比−リッチスパイク空燃比） ／（リッチスパイク空燃比×燃焼空燃比）・・・ となる。上記燃焼空燃比がどのような状態であろうと上
記式により算出された燃料量を噴射することで、ＮＯ
ｘ吸収材へ流入する排気をリッチ化することができる。
【００２９】上記排気空燃比リッチ化手段によれば、上
記第１排気通路３５の気筒群の排気空燃比をリッチとす
る場合、第１排気通路３５の気筒群の点火時期を遅角さ
せることにより、第１排気通路３５の気筒群で発生する
トルクと第２排気通路３６の気筒群で発生するトルク段
差を減少させ同等とすることができるため、運転性の悪
化を防止することが可能となる。
記第１排気通路３５の気筒群の排気空燃比をリッチとす
る場合、第１排気通路３５の気筒群の点火時期を遅角さ
せることにより、第１排気通路３５の気筒群で発生する
トルクと第２排気通路３６の気筒群で発生するトルク段
差を減少させ同等とすることができるため、運転性の悪
化を防止することが可能となる。
【００３０】更に、上記気筒内直噴式の内燃機関の上記
第１排気通路３５の気筒群のみの排気空燃比をリッチと
する場合、燃焼空燃比は上記第２排気通路３６の気筒群
と同一とし、膨張行程から排気行程で燃料を噴射するこ
とにより、排気空燃比をリッチとすることで、第１排気
通路３５の気筒群と第２排気通路３６の気筒群で発生す
るトルクを同等とすることができるとともに、燃焼不可
能なほど濃い排気空燃比を得ることができ、各気筒でＮ
Ｏｘ吸収材に吸収されているＮＯｘを脱離し、浄化する
のに十分なリッチ排気を容易に得ることが可能である。
第１排気通路３５の気筒群のみの排気空燃比をリッチと
する場合、燃焼空燃比は上記第２排気通路３６の気筒群
と同一とし、膨張行程から排気行程で燃料を噴射するこ
とにより、排気空燃比をリッチとすることで、第１排気
通路３５の気筒群と第２排気通路３６の気筒群で発生す
るトルクを同等とすることができるとともに、燃焼不可
能なほど濃い排気空燃比を得ることができ、各気筒でＮ
Ｏｘ吸収材に吸収されているＮＯｘを脱離し、浄化する
のに十分なリッチ排気を容易に得ることが可能である。
【００３１】即ち、第１排気通路の気筒群と第２排気通
路の気筒群の燃焼空燃比を同一に保ったまま、ＮＯｘ吸
収材へ流入する排気空燃比をリッチとすることが可能で
あるため、気筒群間のトルク段差を発生させることと、
オーバーリッチによる一部気筒群の失火等の問題を回避
でき、更に燃費及び排気性能を向上することができる。
路の気筒群の燃焼空燃比を同一に保ったまま、ＮＯｘ吸
収材へ流入する排気空燃比をリッチとすることが可能で
あるため、気筒群間のトルク段差を発生させることと、
オーバーリッチによる一部気筒群の失火等の問題を回避
でき、更に燃費及び排気性能を向上することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のＮＯｘ吸収材と排気ガス浄化装置とを備え、該Ｎ
Ｏｘ吸収材が配置された複数の排気通路の排気空燃比を
リッチとする際に、各ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開
始時間を少なくともスパイク所要時間以上ずらすことと
したため、ＮＯｘの還元処理のためにＨＣ及びＣＯを供
給しつつ、ＨＣ及びＣＯの浄化性能が低下するのを防ぐ
排気浄化装置及びそのシステムを提供することができ
る。
複数のＮＯｘ吸収材と排気ガス浄化装置とを備え、該Ｎ
Ｏｘ吸収材が配置された複数の排気通路の排気空燃比を
リッチとする際に、各ＮＯｘ吸収材におけるスパイク開
始時間を少なくともスパイク所要時間以上ずらすことと
したため、ＮＯｘの還元処理のためにＨＣ及びＣＯを供
給しつつ、ＨＣ及びＣＯの浄化性能が低下するのを防ぐ
排気浄化装置及びそのシステムを提供することができ
る。
【図１】本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の内燃機関の排気浄化装置の他の実施形
態を示す平面図である。
態を示す平面図である。
【図３】本発明の内燃機関の排気浄化装置の更に他の実
施形態を示す平面図である。
施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の排気浄化システムの一実施形態を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】本発明の排気浄化システムの他の実施形態を示
す流れ図である。
す流れ図である。
【図６】本発明の排気浄化システムの更に他の実施形態
を示す流れ図である。
を示す流れ図である。
１１ 気筒内直噴式内燃機関本体 １２ ピストン １３ クランク軸１３ １４ エアフロメーター １５ クランク角センサ １６ 燃料噴射弁 １７ 点火栓 １８ 燃焼室 １９ エンジンコントロールユニット ３０ ４気筒の気筒内直噴式内燃機関 ３１ 第１気筒 ３２ 第２気筒 ３３ 第３気筒 ３４ 第４気筒 ３５ 第１排気通路 ３６ 第２排気通路 ３７ 共通排気通路 ３８ ＮＯｘ吸収材 ３９ ＮＯｘ吸収材 ４０ 排気ガス浄化装置 ５１ 第１気筒群 ５２ 第２気筒群 ５３ 第１排気通路 ５４ 第２排気通路 ５５ 共通排気通路 ５６ ＮＯｘ吸収材 ５７ ＮＯｘ吸収材 ５８ 排気ガス浄化装置
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 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｂ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０５ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA13 AA24 AA28 AA29 AB03 AB06 AB10 BA01 BA03 BA07 BA14 BA15 BA19 BA33 CA18 CB02 CB03 CB05 DA02 DA04 DA07 DB06 DB10 DB13 DC01 EA01 EA30 EA31 EA34 FA02 FB02 FC01 FC07 GB01X GB02W GB02Y GB03W GB03Y GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA11 HA12 HA19 HA36 HA37 HB02 3G301 HA01 HA04 HA06 HA08 HA15 JA04 JA25 JA26 LB04 MA01 MA19 NE13 NE23 PA01Z PE01Z PE03Z
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも第１気筒群及び第２気筒群で
構成される複数個の気筒群を有する希薄燃焼運転可能な
内燃機関の排気浄化装置であって、 各気筒群に接続された第１及び第２排気通路と、これら
排気通路が合流する共通排気通路とを備え、 上記第１及び第２排気通路には、全気筒群に流入する排
気の空燃比がリーンである場合にＮＯｘを吸収し、流入
する排気の空燃比がリッチである場合に吸収したＮＯｘ
を放出するＮＯｘ吸収材が配置され、 上記ＮＯｘ吸収材より上流側には、排気空燃比切り替え
手段が配置され、且つ上記共通排気通路には、排気ガス
浄化触媒が配置され、 上記排気空燃比切り替え手段は、上記ＮＯｘ吸収材から
吸収したＮＯｘを放出させるときに空燃比をリッチとす
るリッチスパイクを行うが、この際、各ＮＯｘ吸収材に
おけるスパイク開始時間を少なくともスパイク所要時間
以上の長さだけずらすことを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項２】 上記排気ガス浄化触媒がＣｅを含み、そ
のＣｅ含有量が、触媒コート層中１５ｇ／Ｌ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項３】 上記ＮＯｘ吸収材の上流に、三元触媒が
配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 上記ＮＯｘ吸収材の下流に、ＨＣ吸着材
が配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
１つの項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つの項に記載
の排気浄化装置を用いた排気浄化システムであって、 上記排気空燃比切り替え手段が、上記気筒群の排気空燃
比をリッチとする際に、この気筒群の出力抑制制御が行
われることを特徴とする排気浄化システム。 - 【請求項６】 上記排気空燃比切り替え手段が、上記気
筒群の点火時期を遅角させることを特徴とする請求項５
記載の排気浄化システム。 - 【請求項７】 気筒内に直接燃料を噴射する気筒内直噴
式内燃機関に適用され、上記排気空燃費切り替え手段
が、膨張行程から排気行程で燃料を噴射するものであっ
て、気筒群の排気空燃比をリッチとする際、それぞれス
パイク所要時間以上ずらすことを特徴とする請求項５又
は６記載の排気浄化システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01677799A JP4103022B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01677799A JP4103022B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000213340A true JP2000213340A (ja) | 2000-08-02 |
| JP4103022B2 JP4103022B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=11925639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01677799A Expired - Lifetime JP4103022B2 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4103022B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2825749A1 (fr) * | 2001-06-07 | 2002-12-13 | Siemens Ag | PROCEDE DE REGENERATION DE CATALYSEUR D'ACCUMULATION DE NOx DANS DES DISPOSITIFS D'ECHAPPEMENT MULTIFLUX, NOTAMMENT DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE |
| WO2004020807A1 (en) * | 2002-08-31 | 2004-03-11 | Engelhard Corporation | Emission control system for vehicles powered by diesel engines |
| WO2004029439A1 (de) * | 2002-09-23 | 2004-04-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Abgasreinigungsanlage für eine brennkraftmaschine |
-
1999
- 1999-01-26 JP JP01677799A patent/JP4103022B2/ja not_active Expired - Lifetime
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