JP2006220080A - Sulfurous odor prevention device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用内燃機関の排気の硫黄臭防止装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for preventing sulfur odor of exhaust gas from an internal combustion engine for automobiles.
特許文献1には、NOx吸蔵触媒の硫黄被毒を解除する際に、テールパイプから大気中にH2S(硫化水素)が放出されて、硫黄臭を生じるのを防止するため、NOx吸蔵触媒の下流に二次空気を供給してH2Sを酸化処理することが開示されている。
特許文献1では、NOx吸蔵触媒の硫黄被毒解除時の硫黄臭についてのみ対策しているが、本発明者らは、硫黄臭がより問題となるシーンについて検討し、一定の結論を得た。
すなわち、硫黄臭の発生メカニズム自体は解明できていないものの、本発明者らの検討により、硫黄臭は三元触媒などにおいても触媒温度が高いときに発生し、アイドル運転時若しくは低車速運転時にこれを強く体感することがわかった。
In
That is, although the generation mechanism of the sulfur odor itself has not been elucidated, the study by the present inventors has revealed that the sulfur odor is generated even when the catalyst temperature is high even in a three-way catalyst or the like, and this occurs during idle operation or low vehicle speed operation. It was found that you can feel strongly.
本発明は、このような点から、硫黄臭の体感を極力防止できるようにすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to make it possible to prevent the feeling of sulfur odor as much as possible.
このため、本発明では、機関暖機後のアイドル運転時若しくは低車速運転時で、かつ、少なくとも触媒温度が高い硫黄臭発生条件のときに、排気通路の触媒上流に二次空気を供給する構成とする。 Therefore, in the present invention, the secondary air is supplied to the upstream side of the catalyst in the exhaust passage at the time of idle operation or low vehicle speed operation after engine warm-up and at least when the catalyst temperature is a sulfur odor generating condition. And
本発明によれば、硫黄臭の発生しやすい条件と、これを体感しやすい条件とを考慮して、二次空気を供給し、排気を酸化雰囲気とすることで、硫黄臭の元となるH2SをSO2等に酸化して、硫黄臭の体感を極力防止できる。 According to the present invention, H2S, which is the source of sulfur odor, is provided by supplying secondary air and making the exhaust atmosphere an oxidizing atmosphere in consideration of conditions where sulfur odor is likely to occur and conditions where this is easy to experience. Can be oxidized to SO2 or the like to prevent the odor of sulfur as much as possible.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図である。
エンジン1の吸気通路2には、吸気マニホールド3の入口側に位置させて、吸入空気量を制御する電制スロットル弁4が設置されている。電制スロットル弁4は、エンジンコントロールユニット(以下ECUという)20からの信号により作動するステップモータ等により開度制御される。但し、アクセルペダルにワイヤ等で連結された機械式のスロットル弁を用いてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an engine system diagram showing an embodiment of the present invention.
In the
吸気マニホールド3の出口側のブランチ部には、各気筒の吸気ポート5に燃料を噴射する燃料噴射弁6が取付けられている。燃料噴射弁6は、ECU20からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号により、そのパルス幅によって定められる時間、ソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃料を噴射する。
電制スロットル弁4の制御を受けた空気と、燃料噴射弁6から噴射された燃料は、吸気弁7が開いたときに、エンジン1の燃焼室8に吸入される。
A
The air controlled by the
燃焼室8内に吸入された空気と燃料は、混合気を形成し、ECU20により制御される点火時期にて、点火プラグ9により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気弁10を介して、排気通路11(排気ポート12)へ排出される。排気通路11は、シリンダヘッド内に気筒毎に形成される排気ポート12、これらの出口側に接続される排気マニホールド13などから構成されており、排気マニホールド13の集合部下流に三元触媒等の排気浄化触媒14が設けられている。
The air and fuel sucked into the
ここで、排気通路11の触媒14上流、特に排気の高温部であるシリンダヘッド内の各気筒の排気ポート12へ二次空気を供給すべく、二次空気供給装置として、電動式エアポンプ15が設けられ、その吐出側は、遮断弁16を介し、更に分配用の配管(ギャラリー)17を介して、気筒毎の排気ポート12に開口する二次空気供給通路18に接続されている。尚、ここでは二次空気を排気ポート12に供給しているが、排気通路11の触媒14上流であればよく、また、気筒毎、気筒グループ毎、全気筒共通のいずれでもよい。
Here, an
ECU20には、アクセルペダルセンサ21により検出されるアクセル開度APO(アクセル全閉時にONとなるアイドルスイッチの信号を含む)、クランク角センサ22により検出されるエンジン回転数Ne、エアフローメータ23により検出される吸入空気量Qa、水温センサ24により検出されるエンジン冷却水温Tw、空燃比センサ25により検出される排気空燃比、触媒温度センサ26により検出される触媒温度Tc、車速センサ27により検出される車速VSPなどが、必要に応じて、入力されている。
The
ECU20は、これらの入力信号より検出されるエンジン運転条件に基づいて、電制スロットル弁4の開度、燃料噴射弁6の燃料噴射時期及び燃料噴射量、点火プラグ9の点火時期などを制御する。また、エアポンプ15、遮断弁16の作動を制御する。尚、遮断弁16はエアポンプ15のON時に開、OFF時に閉とするもので、エアポンプ15自体がOFF時の遮断機能を有しているときは省略できる。
The ECU 20 controls the opening degree of the
ここにおいて、始動直後などで触媒昇温要求がある場合、例えば、触媒温度センサ26により検出される触媒温度Tcが所定の活性温度より低い場合に、エンジン側の空燃比をリッチに設定して、排気ポート12に多量の未燃燃料を排出させた状態で、エアポンプ15をONにすると共に、遮断弁16を開いて、排気ポート12に二次空気を供給する。すなわち、排気ポート12に多量の未燃燃料を排出させ、これを二次空気の供給により再燃焼させることにより、排気温度を上昇させ、触媒14の早期活性化を図る。
Here, when there is a catalyst temperature increase request immediately after startup, for example, when the catalyst temperature Tc detected by the
その一方、本発明では、エンジン暖機後の硫黄臭対策として、二次空気供給装置を利用し、硫黄臭防止制御を実行する。
図2は、エンジン暖機後に行われる硫黄臭防止制御の第1実施例のフローチャートである。
S1では、硫黄臭を体感しやすい条件か否かの判定のため、アイドルスイッチからの信号に基づいて、アイドル運転時(アイドルスイッチON)か否かを判定する。又は、車速センサからの信号に基づいて、極低車速運転時(車速VSPが所定値以下)か否かを判定する。この他、アイドル運転状態(アイドルスイッチON)での停車時(車速VSP=0のとき)か否か、或いは、アイドル運転状態(アイドルスイッチON)での極低車速時(車速VSP≦所定値)か否かを判定してもよい。
On the other hand, in the present invention, as a countermeasure against sulfur odor after engine warm-up, a secondary air supply device is used to perform sulfur odor prevention control.
FIG. 2 is a flowchart of a first embodiment of sulfur odor prevention control performed after engine warm-up.
In S1, it is determined whether or not the engine is in idle operation (idle switch ON) based on a signal from the idle switch in order to determine whether or not it is a condition that makes it easy to experience the sulfur odor. Alternatively, based on a signal from the vehicle speed sensor, it is determined whether or not the vehicle is operating at an extremely low vehicle speed (the vehicle speed VSP is a predetermined value or less). In addition, whether or not the vehicle is stopped in an idle operation state (idle switch ON) (when vehicle speed VSP = 0), or at an extremely low vehicle speed in an idle operation state (idle switch ON) (vehicle speed VSP ≦ predetermined value). It may be determined whether or not.
S1での判定の結果、YESの場合にS2へ進み、NOの場合はS1へ戻る。
S2では、硫黄臭発生条件か否かの判定のため、触媒温度センサにより検出される触媒温度Tcを読込み、触媒温度Tcが硫黄臭発生条件として定めた所定値TH以上か否かを判定する。
S2での判定の結果、YESの場合にS3へ進み、NOの場合はS1へ戻る。
If the result of determination in S1 is YES, the process proceeds to S2, and if NO, the process returns to S1.
In S2, the catalyst temperature Tc detected by the catalyst temperature sensor is read to determine whether or not the sulfur odor generating condition is satisfied, and it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is equal to or higher than a predetermined value TH set as the sulfur odor generating condition.
If the result of determination in S2 is YES, the process proceeds to S3, and if NO, the process returns to S1.
S3では、硫黄臭の発生を防止するため、エアポンプON、遮断弁開として、排気通路(排気ポート)への二次空気の供給を開始する。これにより、排気が酸化雰囲気となり、硫黄臭の元となるH2SがSO2等に酸化され、臭いを防止できる。
二次空気の供給開始後は、S4、S5の判定を繰り返す。
S4では、S1と同様に、アイドル運転時若しくは極低車速運転時か否かを判定し、NOとなった場合に、S6へ進み、エアポンプOFF、遮断弁閉として、排気通路(排気ポート)への二次空気の供給を停止する。
In S3, in order to prevent the generation of sulfur odor, the supply of secondary air to the exhaust passage (exhaust port) is started as the air pump is turned on and the shut-off valve is opened. As a result, the exhaust gas becomes an oxidizing atmosphere, and H2S, which is a source of sulfur odor, is oxidized to SO2 and the like, and the odor can be prevented.
After the supply of secondary air is started, the determinations of S4 and S5 are repeated.
In S4, as in S1, it is determined whether or not the vehicle is in idling or extremely low vehicle speed operation. If NO, the process proceeds to S6 to turn off the air pump and close the shutoff valve to the exhaust passage (exhaust port). Stop the supply of secondary air.
S5では、触媒温度センサにより検出される触媒温度Tcを読込み、触媒温度Tcが硫黄臭発生条件として定めた前記所定値THに対しヒステリシスを持たせて定めた所定値TL以下になったか否かを判定する(TL<THである)。判定の結果、YES(Tc≦TL)となった場合に、S6へ進み、エアポンプOFF、遮断弁閉として、排気通路(排気ポート)への二次空気の供給を停止する。 In S5, the catalyst temperature Tc detected by the catalyst temperature sensor is read, and it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is equal to or less than a predetermined value TL determined with hysteresis with respect to the predetermined value TH determined as the sulfur odor generating condition. Judgment (TL <TH). If YES (Tc ≦ TL) as a result of the determination, the process proceeds to S6, and the supply of secondary air to the exhaust passage (exhaust port) is stopped by turning off the air pump and closing the shut-off valve.
以上のように、硫黄臭の発生しやすい条件と、これを体感しやすい条件とを考慮して、二次空気を供給し、排気を酸化雰囲気とすることで、硫黄臭の元となるH2SをSO2等に酸化して、硫黄臭の体感を極力防止できる。
また、二次空気を触媒上流に供給することで、触媒下流に供給する場合に比べ、排気温度が高いので、H2SからSO2等への酸化反応を促進できる。
As described above, considering the conditions where sulfur odor is likely to be generated and conditions where this is easy to experience, by supplying secondary air and setting the exhaust to an oxidizing atmosphere, H2S which is the source of sulfur odor is reduced. Oxidation to SO2 or the like can prevent the odor of sulfur as much as possible.
Further, by supplying the secondary air to the upstream side of the catalyst, the exhaust temperature is higher than when supplying the downstream side of the catalyst, so that the oxidation reaction from H2S to SO2 or the like can be promoted.
また、触媒の早期活性化のため低温始動直後に限定して使用していた二次空気供給装置の有効活用が可能となる。
特に本実施例によれば、硫黄臭発生条件は、触媒温度を直接若しくは間接的に検出し、これが所定値以上か否かにより判断することにより、硫黄臭発生条件を的確に捉えることができる。尚、触媒温度は、触媒下流の排気温度などから間接的に検出するようにしてもよい。
In addition, the secondary air supply device that has been used only immediately after the low temperature start for effective activation of the catalyst can be effectively used.
In particular, according to the present embodiment, the sulfur odor generation condition can be accurately grasped by detecting the catalyst temperature directly or indirectly and judging whether or not the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value. The catalyst temperature may be indirectly detected from the exhaust gas temperature downstream of the catalyst.
また、特に本実施例によれば、二次空気の供給開始後、硫黄臭発生条件のレベル低下を検出した後に、二次空気の供給を停止することにより、二次空気の供給時間を過不足のない適切なものとすることができる。
図3は、エンジン暖機後に行われる硫黄臭防止制御の第2実施例のフローチャートである。第1実施例(図2)と異なるのは、S2’、S5’の部分であり、これについてのみ説明する。
In particular, according to the present embodiment, after the start of the supply of secondary air, after detecting a decrease in the level of the sulfur odor generating condition, the supply time of the secondary air is excessively insufficient by stopping the supply of the secondary air. It can be appropriate without.
FIG. 3 is a flowchart of a second embodiment of sulfur odor prevention control performed after engine warm-up. The difference from the first embodiment (FIG. 2) is the portions S2 ′ and S5 ′, and only this will be described.
S2’では、硫黄臭発生条件か否かの判定のため、触媒温度センサにより検出される触媒温度と空燃比センサにより検出される空燃比とを読込み、触媒温度と空燃比とから、図4のマップを参照して、硫黄臭発生指標値Saを計算し、硫黄臭発生指標値Saが硫黄臭発生条件として定めた所定値SH以上か否かを判定する。判定の結果、YESの場合にS3へ進み、二次空気の供給を開始する。 In S2 ′, in order to determine whether or not the sulfur odor generation condition is satisfied, the catalyst temperature detected by the catalyst temperature sensor and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor are read, and the catalyst temperature and air-fuel ratio are calculated from FIG. Referring to the map, the sulfur odor generation index value Sa is calculated, and it is determined whether or not the sulfur odor generation index value Sa is equal to or greater than a predetermined value SH defined as the sulfur odor generation condition. If the result of determination is YES, the process proceeds to S3 to start supplying secondary air.
ここで、硫黄臭発生指標値Saは、図4に示されるように、触媒温度が高いほど、空燃比がリッチなほど、大きくなるように設定されている。
S5’では、触媒温度センサにより検出される触媒温度と空燃比センサにより検出される空燃比とを読込み、触媒温度と空燃比とから、図4のマップを参照して、硫黄臭発生指標値Saを計算し、硫黄臭発生指標値Saが硫黄臭発生条件として定めた前記所定値SHに対しヒステリシスを持たせて定めた所定値SL以下になったか否かを判定する(SL<SHである)。判定の結果、YES(Sa≦SL)となった場合に、S6へ進み、二次空気の供給を停止する。
Here, as shown in FIG. 4, the sulfur odor generation index value Sa is set so as to increase as the catalyst temperature increases and the air-fuel ratio increases.
In S5 ′, the catalyst temperature detected by the catalyst temperature sensor and the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor are read, and the sulfur odor generation index value Sa is determined from the catalyst temperature and the air-fuel ratio with reference to the map of FIG. Is calculated, and it is determined whether or not the sulfur odor generation index value Sa is equal to or less than a predetermined value SL determined with hysteresis with respect to the predetermined value SH determined as the sulfur odor generation condition (SL <SH). . If the determination result is YES (Sa ≦ SL), the process proceeds to S6 and the supply of secondary air is stopped.
特に本実施例によれば、硫黄臭発生条件は、触媒温度と空燃比とから判断することにより、高リッチ状態での硫黄臭の発生にも的確に対処できる。
図5は、エンジン暖機後に行われる硫黄臭防止制御の第3実施例のフローチャートである。第1実施例(図2)と異なるのは、S2”、S5”の部分であり、これについてのみ説明する。
In particular, according to the present embodiment, the sulfur odor generation condition can be accurately dealt with by the generation of the sulfur odor in the high rich state by judging from the catalyst temperature and the air-fuel ratio.
FIG. 5 is a flowchart of a third embodiment of sulfur odor prevention control performed after engine warm-up. The difference from the first embodiment (FIG. 2) is the portions S2 ″ and S5 ″, and only this will be described.
S2”では、硫黄臭発生条件か否かの判定のため、アイドル運転(若しくは極低車速運転)へ移行する直前の運転履歴に基づいて、硫黄臭発生条件か否かを判定する。具体的には、高車速で長時間運転したか否か、より具体的には、直前の高車速での運転時間が所定時間以上、若しくは、直前の所定時間内での平均車速が所定値以上か否かによって判定する。判定の結果、YESの場合にS3へ進み、二次空気の供給を開始する。 In S2 ″, in order to determine whether or not the sulfur odor generating condition is satisfied, it is determined whether or not the sulfur odor generating condition is satisfied based on the operation history immediately before the transition to the idle operation (or extremely low vehicle speed operation). Is whether or not the vehicle has been driven at a high vehicle speed for a long time, more specifically, whether or not the driving time at the immediately preceding high vehicle speed is a predetermined time or more, or whether the average vehicle speed within the immediately preceding predetermined time is a predetermined value or more. If the result of determination is YES, the process proceeds to S3 to start supplying secondary air.
S5”では、二次空気供給開始後、所定時間経過したか否かを判定する。判定の結果、YESとなった場合に、S6へ進み、二次空気の供給を停止する。
特に本実施例によれば、硫黄臭発生条件は、アイドル運転若しくは低車速運転に移行する直前の運転履歴より判断するので、触媒温度センサを有しない場合でも実施できる。
また、特に本実施例によれば、二次空気の供給開始から、所定時間経過後に、二次空気の供給を停止することにより、制御を簡素化できる。尚、このような時間制御は、第1実施例(図2)及び第2実施例(図3)にも適用できる。
In S5 ″, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed after the secondary air supply is started. If the result of determination is YES, the process proceeds to S6, and the supply of secondary air is stopped.
In particular, according to the present embodiment, the sulfur odor generation condition is determined from the driving history immediately before shifting to the idling operation or the low vehicle speed operation, so that it can be implemented even when the catalyst temperature sensor is not provided.
In particular, according to the present embodiment, the control can be simplified by stopping the supply of the secondary air after a predetermined time has elapsed since the start of the supply of the secondary air. Such time control can also be applied to the first embodiment (FIG. 2) and the second embodiment (FIG. 3).
1 エンジン
2 吸気通路
3 吸気マニホールド
4 電制スロットル弁
5 吸気ポート
6 燃料噴射弁
7 吸気弁
8 燃焼室
9 点火プラグ
10 排気弁
11 排気通路
12 排気ポート
13 排気マニホールド
14 排気浄化触媒
17 電動式エアポンプ
16 遮断弁
17 配管(ギャラリ)
18 二次空気供給通路
20 ECU
21 アクセルペダルセンサ(アイドルスイッチ)
22 クランク角センサ
23 エアフローメータ
24 水温センサ
25 空燃比センサ
26 触媒温度センサ
27 車速センサ
1 engine
2 Intake passage
3 Intake manifold
4 Electric throttle valve
5 Intake port
6 Fuel injection valve
7 Intake valve
8 Combustion chamber
9 Spark plug
10 Exhaust valve
11 Exhaust passage
12 Exhaust port
13 Exhaust manifold
14 Exhaust gas purification catalyst
17 Electric air pump
16 Shut-off valve
17 Piping (Gallery)
18 Secondary air supply passage
20 ECU
21 Accelerator pedal sensor (idle switch)
22 Crank angle sensor
23 Air Flow Meter
24 Water temperature sensor
25 Air-fuel ratio sensor
26 Catalyst temperature sensor
27 Vehicle speed sensor
Claims (6)
機関暖機後のアイドル運転時若しくは低車速運転時で、かつ、少なくとも触媒温度が高い硫黄臭発生条件のときに、排気通路の触媒上流に二次空気を供給することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の硫黄臭防止装置。 In an internal combustion engine for an automobile provided with an exhaust purification catalyst in an exhaust passage,
2. The secondary air is supplied upstream of the catalyst in the exhaust passage at the time of idle operation after engine warm-up or low vehicle speed operation, and at least when the catalyst temperature is at a high sulfur temperature generation condition. The sulfur odor prevention apparatus of the internal combustion engine of description.
Priority Applications (1)
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