JP2001132500A

JP2001132500A - 内燃機関の排気ガス浄化装置および制御方法

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Publication number: JP2001132500A
Application number: JP31092999A
Authority: JP
Inventors: Toru Matsui; 井徹松; Takatoshi Nakahira; 平貴年中; Yoshihito Taniguchi; 口圭仁谷
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2001-05-15
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: JP4289471B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸蔵還元触媒を用いたリッチ／リーンサイク
ル運転において、触媒新品時のアンモニアピークの抑制
と、劣化時のＮＯｘエミッションの改善を図る。【解決手段】吸蔵還元触媒（１６）を用いたリッチ／
リーンサイクル運転において、吸蔵剤のための再生運転
等でストイキ運転が行われる際に、触媒の還元能力の劣
化度合いを検知し、その劣化度合いに応じて、リッチ／
リーンサイクル運転のリッチ時の空燃比を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置及び制御方法に関する。より詳細には、排気
系に吸蔵還元触媒を介装した希薄燃焼（リーンバーン）
タイプの内燃機関の排気ガス浄化装置と、その運転制御
方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】リーンバーンエンジンは効率が高く、省
エネ性や二酸化炭素の排出において有利なエンジンであ
るが、排気ガス中の酸素濃度が高く、従来から用いられ
ている三元触媒を用いることができない。

【０００３】そこで、近年、リーンバーンエンジン用の
低ＮＯｘ化触媒として、吸蔵還元型の触媒が提案されて
いる。

【０００４】吸蔵還元触媒は、三元触媒にアルカリ、ア
ルカリ土類等の吸蔵剤を添加したものであり、排気ガス
がリーン状態の時にはＮＯｘを吸蔵し、リッチもしくは
ストイキの状態の時には吸蔵していたＮＯｘを放出する
とともに、放出されたＮＯｘを還元するという特徴をも
っている。

【０００５】リーン状態での吸蔵量は有限であるため、
吸蔵剤が飽和する前に、吸蔵されたＮＯｘを放出・還元
除去する必要がある。そのため、リーンバーンエンジン
を一時的にリッチもしくはストイキ運転し、リッチ／リ
ーンサイクルの運転により、ＮＯｘの吸蔵、放出・還元
のサイクルを形成し、低ＮＯｘ化を図る技術が提案され
ている。

【０００６】上記、リッチ状態では、吸蔵されたＮＯｘ
の還元は三元触媒の作用を用いて行われる。ここで三元
触媒では、排気ガス中の酸素が極低濃度の際に、ＮＯｘ
の還元が行われるが、触媒が新品で還元能力が非常に強
い場合や、リッチが深い（空燃比が小さい）場合にアン
モニアを発生するという問題がある。

【０００７】図１１に示したように、吸蔵還元触媒で
も、新品時にサイクル運転でのリッチが深く、吸蔵され
たＮＯｘに比較して、リッチ排気ガス中の還元剤のトー
タル量が過剰の場合に、放出されたＮＯｘおよび排気ガ
ス中のＮＯｘの還元が進みすぎ、アンモニアのピークを
発生するという問題が生じる。よって、新品時は、リッ
チを深くせずにサイクル運転を行うのが望ましい。な
お、新品時は還元能力が強いので、リッチを浅くしても
短時間で吸蔵ＮＯｘの還元が終了するため、リッチ／リ
ーン時間比率は大きくする必要がないので、エンジンの
効率に悪影響は及ぼすことはない。

【０００８】一方、触媒を長時間使用した場合は、還元
能力が低下してくるため、図１１に示すように、リッチ
が浅いとＮＯｘの平均エミッションが悪化する。そこ
で、吸蔵したＮＯｘを十分還元するために、リッチ時間
を長くしたり、リッチを深くしたりする必要がある。リ
ッチ時間を長くした場合、リッチ／リーンの時間比率が
大きくなり、エンジンの効率が低下してくるので、この
場合はリッチを深くしてサイクル運転をするのが望まし
い。

【０００９】以上より、吸蔵還元触媒のリッチ／リーン
サイクル運転では、触媒新品時はリッチを浅く、触媒劣
化時はリッチを深くして運転するのが望ましいといえ
る。しかし従来技術では、負荷、排気ガス温度等の条件
により、リッチやリーンの空燃比を変更する制御法は提
案されているものの、触媒の劣化状態に合わせてリッチ
の空燃比を変更する方法については提案されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、吸蔵還元
触媒を用いたエンジンで、リ−ン／リッチサイクル運転
時に、触媒新品時にアンモニアピークの発生を抑制し、
劣化時にＮＯｘエミッションを改善することが出来る様
な内燃機関の排気ガス浄化装置及び運転制御方法の提供
を目的としている。

【００１１】

【知見】吸蔵還元触媒は、リーン運転時にＮＯｘだけで
なくＳＯｘも吸蔵し、その際には吸蔵材は硫酸塩へと変
化する。ＳＯｘの吸蔵により生成した硫酸塩は安定であ
るため、通常のリッチ／リーンサイクルのリーン運転時
に放出・除去が行われず、使用時間とともに徐々に硫黄
分が蓄積していくため、次第にＮＯｘ吸蔵量が低下して
いく。ただし、吸蔵されたＳＯｘも、高温（６００℃程
度以上）、リッチ（もしくはストイキ）排気ガス雰囲気
では除去できるので、その処理により吸蔵能力の回復
（再生）を図ることが可能である。

【００１２】ガスエンジンで吸蔵還元触媒を使用した場
合、ガソリンエンジンに比較して排気ガス中の硫黄濃度
は低いものの、排気ガス温度が常に低い状態で（３５０
〜５００℃程度）運転されるため、吸蔵材の再生が行わ
れず吸蔵能力が低下してしまう。そこで、定期的に、触
媒再生運転を行う必要が生じる。

【００１３】その際には、エミッションの悪化防止のた
め、三元触媒の空燃比制御を用い、ストイキ運転が行わ
れる。なお、負荷や必要トルクによって、再生時以外に
もストイキ運転されることもある。

【００１４】従来から、三元触媒の空燃比制御において
は、様々な劣化検知法が提案されている。上記理由によ
り、吸蔵還元触媒では必ずストイキ運転が行われるの
で、ストイキ運転の際に、三元触媒の劣化検知法によ
り、三元触媒能力の劣化、すなわち、還元能力の低下を
知ることができる。劣化状態の検知により得られた情報
をもとに、リッチ／リーンサイクル運転のリッチ深さを
制御してやれば、新品時のアンモニアピークの抑制と、
触媒劣化時のＮＯｘエミッションの改善を図ることがで
きる。

【００１５】三元触媒の劣化検知法として、触媒前流の
酸素センサ（メイン酸素センサ）と触媒後流の酸素セン
サ（サブ酸素センサ）を用いたダブル酸素センサシステ
ムにおいて、サブ酸素センサの振幅値の大きさにより検
知するものが多く提案されている（例：特開平５−３３
６３２号公報で開示の技術）。発明者はこの技術に着目
して、振幅値小→還元能力低下度合い小→リッチ／リー
ンサイクルのリッチを浅くする、振幅値大→還元能力低
下度合い大→リッチ／リーンサイクルのリッチを深くす
る、という制御を行い、以って、新品時のアンモニアピ
ークの抑制と、触媒劣化時のＮＯｘエミッションの改善
を図ることができることを見出した。具体的には、振幅
値とリッチ時の空燃比制御弁解度係数のマップにより、
リッチ／リーンサイクル運転において振幅値に見合った
リッチ空燃比に制御出来る旨に着目した。

【００１６】次に、ダブル酸素センサシステムの遅延時
間を用いた制御法について説明する。ダブル酸素センサ
システムとして、メイン酸素センサのフィードバック制
御における空燃比制御弁の開閉タイミング（遅延時間）
を、サブ酸素センサの信号によりフィードバック制御す
る方法が提案されている。

【００１７】ガスエンジンでは、三元触媒の劣化ととも
に、触媒ウィンドウがリッチ側にシフトするので、劣化
とともに遅延時間のリッチ補正量が大きくなる（特開平
４−３３９１４６号公報）。発明者はこのことに着目し
て、遅延時間のリッチ補正量小→還元能力低下度合い小
→リッチ／リーンサイクルのリッチを浅くする、遅延時
間のリッチ補正量小大→還元能力低下度合い大→リッチ
／リーンサイクルのリッチを深くする、という制御を行
うことで、新品時のアンモニアピークの抑制と、触媒劣
化時のＮＯｘエミッションの改善を図ることができるこ
とを見出した。具体的には、遅延時間のリッチ補正量と
リッチ時の空燃比制御弁解度係数のマップにより、リッ
チ／リーンサイクル運転において遅延時間のリッチ補正
量に見合ったリッチ空燃比に制御出来る旨に着目した。

【００１８】次に、ダブル酸素センサシステムのメイン
酸素センサのスレショード電圧を用いた制御法について
説明する。ダブル酸素センサシステムとして、メイン酸
素センサによるフィードバック制御におけるスレショー
ド電圧を、サブ酸素センサの信号により制御する方法が
提案されている（例：特開平４−２９８６５９号公報、
特開平５−１４１２９８号公報）。上述したように、ガ
スエンジンでは、三元触媒の劣化とともに触媒ウィンド
ウがリッチ側にシフトするので、劣化とともに、メイン
酸素センサのフィードバック制御のスレショード電圧が
高くなる。

【００１９】発明者は、メイン酸素センサによるフィー
ドバック制御のスレショード電圧低→還元能力低下度合
い小→リッチ／リーンサイクルのリッチを浅くする、メ
イン酸素センサによるフィードバック制御のスレショー
ド電圧高→還元能力低下度合い大→リッチ／リーンサイ
クルのリッチを深くする、という制御を行うことで、新
品時のアンモニアピークの抑制と、触媒劣化時のＮＯｘ
エミッションの改善を図ることができることを見出し
た。具体的には、メイン酸素センサのフィードバック制
御のスレショード電圧とリッチ時の空燃比制御弁解度係
数のマップにより、リッチ／リーンサイクル運転におい
てメイン酸素センサのフィードバック制御のスレショー
ド電圧に見合ったリッチ空燃比に制御される、というこ
とを、発明者は見出したのである。

【００２０】また発明者は、上記以外の、既に提案され
ている種々の三元触媒の劣化判定方法を用いて、劣化度
合いを判定し、リッチの深さを制御することもできるこ
とにも着目した。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の排気
ガス浄化装置は、吸気系に空燃比制御装置を介装し且つ
排気系に吸蔵還元触媒を介装しており、該吸蔵還元触媒
の上流側及び下流側には、それぞれメイン酸素センサ、
サブ酸素センサが介装されており、吸蔵剤のための再生
運転等でストイキ運転が行われる際に三元触媒の劣化度
合いを検知し、その劣化度合いに応じて、リッチ／リー
ンサイクル運転のリッチ時の空燃比を制御する制御手段
を有するよう構成されている。

【００２２】本発明の実施に際して、前記制御手段は、
三元触媒の劣化度合いを、サブ酸素センサの振幅値より
検知し、その振幅の大きさに応じて、リッチ／リーンサ
イクル運転のリッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御す
るよう構成されているのが好ましい。

【００２３】もしくは、前記制御手段は、三元触媒の劣
化度合いを、遅延時間を用いたサブ酸素センサによるフ
ィードバック制御のリッチ補正量より検知し、そのリッ
チ補正量の大きさに応じて、リッチ／リーンサイクル運
転のリッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御するのが好
ましい。

【００２４】或いは、前記制御手段は、三元触媒の劣化
度合いを、サブ酸素センサによるメイン酸素センサのス
レショード電圧の制御におけるメイン酸素センサのスレ
ショード電圧の大きさにより検知し、そのスレショード
電圧の大きさに応じて、リッチ／リーンサイクル運転の
リッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御するのが好まし
い。

【００２５】また、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装
置は、ガスエンジンに用いることが好ましい。

【００２６】本発明の制御方法は、吸気系に空燃比制御
装置を介装し且つ排気系に吸蔵還元触媒を介装している
内燃機関を制御する制御方法において、該吸蔵還元触媒
の上流側及び下流側には、それぞれメイン酸素センサ、
サブ酸素センサが介装されており、吸蔵剤のための再生
運転等でストイキ運転が行われる際に、三元触媒の劣化
度合いを検知する劣化検知工程と、その劣化度合いに応
じて、リッチ／リーンサイクル運転のリッチ時の空燃比
を制御するリッチ空燃比制御工程、とを有することを特
徴としている。

【００２７】本発明の制御方法の実施に際しては、前記
劣化検知工程で、三元触媒の劣化度合いを、サブ酸素セ
ンサの振幅値より検知する振幅・劣化検知工程と、その
振幅の大きさに応じて、リッチ／リーンサイクル運転の
リッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御する振幅・リッ
チ空燃比制御工程、とを有することが好ましい。

【００２８】もしくは、前記劣化検知工程で、三元触媒
の劣化度合いを、遅延時間を用いたサブ酸素センサによ
るフィードバック制御のリッチ補正量より検知するリッ
チ補正量・劣化検知工程と、そのリッチ補正量の大きさ
に応じて、リッチ／リーンサイクル運転のリッチ時の燃
料ガスを濃くするよう制御するリッチ補正量・リッチ空
燃比制御工程、とを有することが好ましい。

【００２９】或いは、前記劣化検知工程で、三元触媒の
劣化度合いを、サブ酸素センサによるメイン酸素センサ
のスレショード電圧の制御における、メイン酸素センサ
のスレショード電圧の大きさにより検知するメイン電圧
・劣化検知工程と、そのスレショード電圧の大きさに応
じて、リッチ／リーンサイクル運転のリッチ時の燃料ガ
スを濃くするよう制御するメイン電圧・リッチ空燃比制
御工程、とを有することが好ましい。

【００３０】また、上述した本発明の制御方法は、ガス
エンジンで用いることが望ましい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施形態について説明する。なお、添付図面におい
て、同様な部材には同様な符号を付してある。

【００３２】図1に、第１の実施形態の全体構成図を示
す。第１の実施形態では、ダブル酸素センサシステムの
ストイキ運転制御時の、サブ酸素センサの振幅値より、
リッチ／リーンサイクルのリッチ時の空燃比を制御する
方法を示している。

【００３３】図１おいて、全体を符号１０で示すガスエ
ンジン（内燃機関の１例）には、空気供給ライン１２か
ら空気（矢印Ａで示す）が、燃料ガス供給ライン１４か
ら燃料ガス（矢印Ｆで示す）が供給されている。

【００３４】空気Ａと燃料ガスＦとはミキサ１６により
混合され、混合気は吸入ライン１８を介して燃焼室２０
内に供給される。

【００３５】燃料ガス供給ライン１４から分岐して、吸
入ライン１８のスロットル２２よりも上流側の領域に合
流しているのは、バイパスガスライン２４である。バイ
パスガスライン２４にはバイバスガス制御バルブ２６が
介装されており、該制御バルブ２６の開度制御を行うこ
とにより、混合気の空気比が調節される。

【００３６】ガスエンジン１０において、符号２８はピ
ストンを、符号３０は吸気バルブを、符号３２は排気バ
ルブを、符号３４は排気ラインを示している。この排気
ライン３４には、吸蔵還元触媒３６が介装されており、
触媒３６の上流にはメイン酸素センサ３８が、触媒３６
の下流側にはサブ酸素センサ４０が介装されている。そ
して、メイン酸素センサ３８、サブ酸素センサ４０の信
号は、それぞれ信号伝達ラインＣＬ１、ＣＬ２を介し
て、コントロールユニット５０へ伝達されている。

【００３７】コントロールユニット５０は、各センサ信
号の入力ポート、演算処理のためのマイコン、バイパス
ガス制御バルブ２６用の出力ポートを備えている。

【００３８】図１において、エンジンの回転数を検出す
る回転数センサ４２と、吸入ライン１８における吸気圧
を検出する吸気圧センサ４４が設けられている。そし
て、センサ４２及びセンサ４４の検出信号は、信号伝達
ラインＣＬ３、ＣＬ４の各々を介して、コントロールユ
ニット５０に伝達される。

【００３９】コントロールユニット５０には、センサ３
８の検出信号を読み取るメイン酸素センサ読込手段５２
と、センサ４０の検出信号を読み取るサブ酸素センサ読
込手段５４と、センサ４２の検出信号を読み取る回転数
センサ読込手段５６と、センサ４４の検出信号を読み取
る吸気圧センサ読込手段５８とを有している。

【００４０】センサ読込手段５６、５８は、リッチバイ
パス開度演算手段６０に接続され、センサ読み込み手段
５２、センサ読込手段５４は、ストイキ運転制御手段７
０に接続されている。また、センサ読み込み手段５４
は、サブ振幅値演算手段６２にも接続され、サブ振幅値
演算手段６２は、リッチ弁開度補正係数演算手段６４に
接続されている。そして、リッチ弁開度補正係数演算手
段６４も、リッチバイパス開度演算手段６０に接続さ
れ、リッチバイパス開度演算手段６０は、Ｒ／Ｌ制御手
段６８に接続されている。Ｒ／Ｌ制御手段６８とストイ
キ運転制御手段７０は、バイパス開度調整手段７２に接
続され、バイパス開度演算手段７２からはバイパスガス
制御バルブ２６の制御信号が、信号伝達ラインＣＬ５を
介して送られる。

【００４１】次に、図２のフローチャートを用いて、第
１の実施形態の制御方法について示す。まず、ステップ
Ｓ１において、ストイキ運転が行われているかを判定す
る。ストイキ運転実行フラグＸＸＳＴは、再生運転等で
ストイキ運転が行われている際には１と設定され、その
他の運転モードでは（例えば、リッチ／リーンサイクル
運転）０と設定される。よって、ステップＳ１では、ス
トイキ運転が行われるまで待機することになる。

【００４２】ストイキ運転が行われた場合（ステップＳ
１がＹＥＳの場合）はステップＳ２に進み、サブ酸素セ
ンサ出力電圧振幅値ＷＳＯＶの算出を行う。そして、ス
テップＳ３に進み、ストイキ運転ではなくなるまで（Ｘ
ＸＳＴが０になるまで）、ステップＳ２を繰り返す。Ｘ
ＸＳＴが０になったら、すなわち、ストイキ運転が終了
したら、ステップＳ４に進み、ステップＳ２で得られた
ＷＳＯＶの平均値ＡＶＷＳＯＶを計算する。

【００４３】次に、ステップＳ５で、サブ酸素センサ出
力電圧振幅値の平均値ＡＶＷＳＯＶとリッチ弁開度補正
係数ＫＶＲの関係を示す図４のマップを用い、サブ酸素
センサ出力電圧振幅値の平均値ＡＶＷＳＯＶの値からリ
ッチ弁開度補正係数ＫＶＲを算出し、ステップＳ１に戻
る。なお、具体的なダブル酸素センサシステムのストイ
キ運転の制御方法、および、サブ酸素センサの振幅値に
ついては、それぞれ特開平４−３３９１４６号公報、特
開平５−３３６３２号公報等で開示されているような方
法を用いればよい。

【００４４】次に上記制御によって求められたリッチ弁
開度補正係数ＫＶＲの値に基いてリッチ／リーンサイク
ルのリッチ弁開度を変更する制御法を、図３のフローチ
ャートを使って説明する。

【００４５】まず、ステップＳ６で、リッチ／リーンサ
イクル運転条件成立フラグＸＲＬが１、すなわち、リッ
チ／リーンサイクル運転を行う条件が成立するまで待機
する。

【００４６】リッチ／リーンサイクル運転を行う条件が
成立したならば（ＸＲＬ＝１：ステップＳ６がＹＥＳ）
ステップＳ７に進み、下記算出式よりリッチ／リーンサ
イクル運転のバイパスガス制御バルブ２６の、リーン時
の弁開度であるリーン弁開度ＶＯＲＬ、リッチ時の弁開
度であるリッチ弁開度ＶＯＲＲを算出する。ＶＯＲＬ＝α＊ＰＭ＊ＲＰＭＶＯＲＲ＝β＊ＰＭ＊ＲＰＭ＊ＫＶＲここで、α：リーン弁開度算出係数、β：リッチ弁開度
算出係数、ＭＰ：吸気圧力、ＲＰＭ：エンジン回転数で
ある。ＭＰ、ＲＰＭはそれぞれ、吸気圧センサ４４、回
転数センサ４２より求められる。α、βは、固定の係数
であるが、エンジン負荷等に応じて、複数の値を用意し
ても良い。

【００４７】次に、ステップＳ８に進み、バイパスガス
制御バルブ２６の開度を、ＶＯＲＬにしてリーン運転を
開始し、ステップＳ９に進む。

【００４８】ステップＳ９では、リーン運転経過時間Ｌ
Ｔが、所定のリーン運転時間ＬＬＴ経過したかを判断
し、所定時間経過後（ステップＳ９がＹＥＳ）、ステッ
プＳ１０に進み、リッチ運転を開始する（バイパスガス
制御バルブ２６の開度を、ＶＯＲＲに変更）。そして、
リッチ運転経過時間ＲＴが、所定のリッチ運転時間ＬＲ
Ｔ経過したかをステップＳ１１で判断し、経過後ステッ
プＳ６に戻る。ここで、ＬＬＴ、ＬＲＴは、エンジン負
荷等に応じて、複数の値を用意しても良い。

【００４９】次に、ダブル酸素センサシステムにおけ
る、サブ酸素センサによるフィードバック制御の遅延時
間のリッチ補正量より、リッチ／リーンサイクルのリッ
チ時の空燃比を制御する第２の実施形態について説明す
る。

【００５０】図５に、第２の実施形態の全体構成図を示
す。ここでは、第１の実施形態の全体構成図である図１
との相違部分だけ説明する。

【００５１】図５では、サブ酸素センサ読込手段５４
は、ストイキ運転制御手段７０のみに接続され、ストイ
キ運転制御手段７０は、遅延時間読込手段６１とバイパ
ス開度調整手段７２に、遅延時間読込手段６１は、リッ
チ弁開度補正係数演算手段６４に接続されている。

【００５２】次に、第２の実施形態の制御方法につい
て、図６にフローチャートを示す。まず、ステップＳ１
２で、ＸＸＳＴが１になるまで（ストイキ運転が行われ
るまで）待機する。ストイキ運転が行われたならば（ス
テップＳ１２がＹＥＳであれば）、ステップＳ１３で、
ＸＸＳＴが０、すなわち、ストイキ運転が終了したか判
定する。

【００５３】ストイキ運転終了時（ステップＳ１３がＹ
ＥＳ）には、ステップＳ１４に進み、ストイキ運転終了
直後のダブル酸素センサシステムにおける、サブ酸素セ
ンサによるフィードバック制御の遅延時間のリッチ補正
量ＤＴＲを読み込む。次に、ステップＳ１５に進み、サ
ブ酸素センサのフィードバック制御による遅延時間のリ
ッチ補正量ＤＴＲとリッチ弁開度補正係数ＫＶＲの関係
を示す図７のマップを用い、ＤＴＲの値からＫＶＲを算
出し、ステップＳ１２に戻る。

【００５４】リッチ／リーンサイクル運転の制御方法
は、第１の実施形態における図３のフローチャートの制
御方法と同じであるので、説明を省略する。また、具体
的なダブル酸素センサシステムのストイキ運転の制御方
法、および、サブ酸素センサのフィードバックにおける
遅延時間のリッチ補正量の求め方につては、特開平４−
３３９１４６号公報等で示されているような方法を用い
れば良い。第２の実施形態におけるその他の構成、作用
効果については、第１の実施形態と同様である。

【００５５】次に、ダブル酸素センサシステムにおけ
る、サブ酸素センサによるフィードバック制御のメイン
酸素センサのスレショード電圧値により、リッチ／リー
ンサイクルのリッチ時の空燃比を制御する第３の実施形
態について説明する。

【００５６】図８に、第３の実施形態の全体構成図を示
す。ここでは、第１の実施形態の全体構成図である図１
との相違部分だけ説明する。

【００５７】図８では、サブ酸素センサ読込手段５４
は、ストイキ運転制御手段７０のみに接続され、ストイ
キ運転制御手段７０は、メインスレショード電圧値読込
手段６３とバイパス開度調整手段７２に、メインスレシ
ョード電圧値読込手段６３は、リッチ弁開度補正係数演
算手段６４に接続されている。

【００５８】次に、第３の実施形態の制御方法につい
て、図９にフローチャートを示す。まず、ステップＳ１
６で、ＸＸＳＴが１になるまで（ストイキ運転となるま
で）待機する。次に、ステップＳ１７で、ＸＸＳＴが
０、すなわち、ストイキ運転が終了したか判定する。ス
トイキ運転終了時（ステップＳ１７がＹＥＳ）には、ス
テップＳ１８に進み、ストイキ運転終了直後のダブル酸
素センサシステムにおける、サブ酸素センサによるフィ
ードバック制御のメイン酸素センサのスレショード電圧
ＬＭＯＶを読み込む。

【００５９】次に、ステップＳ１８に進み、ＬＭＯＶ
（ダブル酸素センサシステムにおける、サブ酸素センサ
によるフィードバック制御のメイン酸素センサのスレシ
ョード電圧）とＫＶＲ（リッチ弁開度補正係数）との関
係を示す図１０のマップを用い、ＬＭＯＶの値からＫＶ
Ｒを算出し、ステップＳ１６に戻る。

【００６０】リッチ／リーンサイクル運転の制御方法
は、第１の実施形態における図３のフローチャートの制
御方法と同じであるので、説明を省略する。また、具体
的なダブル酸素センサシステムのストイキ運転の制御方
法、および、サブ酸素センサによるフィードバック制御
におけるメイン酸素センサのスレショード電圧値の求め
方については、特開平５−１４１２９８号公報、特開平
４−２９８６５９号公報等で示されているような方法を
用いれば良い。第３の実施形態におけるその他の構成、
作用効果については、第１の実施形態と同様である。

【００６１】なお、図示の実施形態はあくまでも例示で
あり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではな
い。例えば、図示の実施形態における触媒の劣化判定技
術に代えて、本発明では、既に提案されている上記以外
の三元触媒の劣化判定法を用いて同様の制御を行うこと
が出来るのである。

【００６２】

【発明の効果】本発明の作用効果を、以下に列挙する。（１）三元触媒の劣化、すなわち、還元能力の低下に
合わせて、リッチ／リーンサイクル運転のリッチ時の空
燃比を制御し、触媒新品時のアンモニアピークの抑制
と、劣化時のＮＯｘエミッションの改善を図ることが出
来る。（２）吸蔵還元触媒を用いたエンジンでは、再生運転
等でストイキ運転が必ず行われるので、従来から用いら
れている三元触媒の劣化判定方法を用いることにより、
（リッチ／リーンサイクル運転のリッチ時の空燃比を制
御することにおいて、）新たな設備の付加を必要としな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、第１の実施形態の全体構成を示す図

【図２】本発明の、第１の実施形態のＫＶＲ算出方法を
示すフローチャート

【図３】本発明の、第１の実施形態のリッチ空燃比制御
方法を示すフローチャート

【図４】本発明の、第１の実施形態のＫＶＲとＡＶＷＳ
ＯＶとの関係を示すマップ

【図５】本発明の、第２の実施形態の全体構成を示す図

【図６】本発明の、第２の実施形態のＫＶＲ算出方法を
示すフローチャート

【図７】本発明の、第２の実施形態のＫＶＲとＤＴＲと
の関係を示すマップ

【図８】本発明の、第３の実施形態の全体構成を示す図

【図９】本発明の、第３の実施形態のＫＶＲ算出方法を
示すフローチャート

【図１０】本発明の、第３の実施形態のＫＶＲとＬＭＯ
Ｖとの関係を示すマップ

【図１１】新品触媒及び劣化触媒による空燃比、ＮＯ
ｘ、アンモニアの時間に対する変化を示す説明図

【符号の簡単な説明】

１０・・ガスエンジン１２・・空気供給ライン１４・・燃料ガス供給ライン１６・・ミキサ１８・・吸入ライン２０・・燃焼室２２・・スロットル２４・・バイパスガスライン２６・・バイバスガス制御バルブ２８・・ピストン３０・・吸気バルブ３２・・排気バルブ３４・・排気ライン３６・・吸蔵還元触媒３８・・メイン酸素センサ４０・・サブ酸素センサ４２・・回転数センサ４４・・吸気圧センサ５０・・コントロールユニット５２・・メイン酸素センサ読込手段５４・・サブ酸素センサ読込手段５６・・回転数センサ読込手段５８・・吸気圧センサ読込手段６０・・リッチバイパス開度演算手段６１・・遅延時間読込手段６２・・サブ振幅値演算手段６３・・メインスレショード電圧値読込手段６４・・リッチ弁開度補正係数演算手段６８・・Ｒ／Ｌ制御手段７０・・ストイキ運転制御手段７２・・バイパス開度調整手段ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５・・信号伝達
ラインＡ・・空気Ｆ・・燃料ガスＭＰ・・吸気圧センサ４４の値ＲＰＭ・・回転数センサ４２の値ＬＴ・・リーン運転経過時間ＬＬＴ・・リーン運転時間ＲＴ・・リッチ運転経過時間ＬＲＴ・・リッチ運転時間ＶＯＲＬ・・リーン弁開度ＶＯＲＲ・・リッチ弁開度ＫＶＲ・・リッチ弁開度補正係数ＷＳＯＶ・・サブ酸素センサ出力電圧振幅値ＡＶＷＳＯＶ・・ＷＳＯＶの平均値ＤＴＲ・・サブ酸素センサによるフィードバック制御の
遅延時間のリッチ補正量ＬＭＯＶ・・サブ酸素センサによるフィードバック制御
のメイン酸素センサのスレショード電圧ＸＲＬ・・リッチ／リーンサイクル運転条件成立フラグＸＸＳＴ・・ストイキ運転実行フラグ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｒ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１ＣＦ０２Ｂ 43/00 Ｆ０２Ｂ 43/00 ＡＦ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｌ３０１３０１Ａ３１１３１１Ｂ (72)発明者中平貴年大阪府堺市南旅篭西二丁目１番25号 (72)発明者谷口圭仁愛知県名古屋市港区津金一丁目４番18号Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA19 AB06 BA07 BA14 BA33 CB02 DB01 EA01 EA06 EA28 EA30 EA33 FB10 FB11 FB12 HA36 HA37 HA42 3G301 HA15 HA22 JA25 MA01 ND01 NE13 PA07Z PD09A PD09Z PE01Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気系に空燃比制御装置を介装し且つ排
気系に吸蔵還元触媒を介装している内燃機関において、
該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側には、それぞれメイ
ン酸素センサ、サブ酸素センサが介装されており、スト
イキ運転が行われる際に触媒の還元能能力の劣化度合い
を検知し、その劣化度合いに応じて、リッチ／リーンサ
イクル運転のリッチ時の空燃比を制御する制御手段を有
することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】前記制御手段は、触媒の還元能力の劣化
度合いを、サブ酸素センサの振幅値より検知し、その振
幅の大きさに応じて、リッチ／リーンサイクル運転のリ
ッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御する請求項１の内
燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】前記制御手段は、触媒の還元能力の劣化
度合いを、遅延時間を用いたサブ酸素センサによるフィ
ードバック制御のリッチ補正量より検知し、そのリッチ
補正量の大きさに応じて、リッチ／リーンサイクル運転
のリッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御する請求項１
の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】前記制御手段は、触媒の還元能力の劣化
度合いを、サブ酸素センサによるメイン酸素センサのス
レショード電圧値の制御におけるメイン酸素センサのス
レショード電圧値の大きさにより検知し、そのスレショ
ード電圧の大きさに応じて、リッチ／リーンサイクル運
転のリッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御する請求項
１の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】請求項１−４のいずれか１項の内燃機関
の排気ガス浄化装置を用いることを特徴とするガスエン
ジン。
【請求項６】吸気系に空燃比制御装置を介装し且つ排
気系に吸蔵還元触媒を介装している内燃機関を制御する
制御方法において、該吸蔵還元触媒の上流側及び下流側
には、それぞれメイン酸素センサ、サブ酸素センサが介
装されており、ストイキ運転が行われる際に、触媒の還
元能力の劣化度合いを検知する劣化検知工程と、その劣
化度合いに応じて、リッチ／リーンサイクル運転のリッ
チ時の空燃比を制御するリッチ空燃比制御工程、とを有
することを特徴とする制御方法。
【請求項７】前記劣化検知工程において、触媒の還元
能力の劣化度合いを、サブ酸素センサの振幅値より検知
する振幅・劣化検知工程と、前記リッチ空燃比制御工程
において、その振幅の大きさに応じて、リッチ／リーン
サイクル運転のリッチ時の燃料ガスを濃くするよう制御
する振幅・リッチ空燃比制御工程、とを有する請求項６
の制御方法。
【請求項８】前記劣化検知工程において、触媒の還元
能力の劣化度合いを、遅延時間を用いたサブ酸素センサ
によるフィードバック制御のリッチ補正量より検知する
リッチ補正量・劣化検知工程と、前記リッチ空燃比制御
工程において、そのリッチ補正量の大きさに応じて、リ
ッチ／リーンサイクル運転のリッチ時の燃料ガスを濃く
するよう制御するリッチ補正量・リッチ空燃比制御工
程、とを有する請求項６の制御方法。
【請求項９】前記劣化検知工程において、触媒の還元
能力の劣化度合いを、サブ酸素センサによるメイン酸素
センサのスレショード電圧の制御におけるメイン酸素セ
ンサのスレショード電圧の大きさにより検知するメイン
電圧・劣化検知工程と、前記リッチ空燃比制御工程にお
いて、そのスレショード電圧の大きさに応じて、リッチ
／リーンサイクル運転のリッチ時の燃料ガスを濃くする
よう制御するメイン電圧・リッチ空燃比制御工程、とを
有する請求項６の制御方法。
【請求項１０】請求項６−９のいずれか１項の制御方
法を用いることを特徴とするガスエンジンの制御方法。