JP2008069730A - Exhaust emission control device of engine - Google Patents

Exhaust emission control device of engine Download PDF

Info

Publication number
JP2008069730A
JP2008069730A JP2006250695A JP2006250695A JP2008069730A JP 2008069730 A JP2008069730 A JP 2008069730A JP 2006250695 A JP2006250695 A JP 2006250695A JP 2006250695 A JP2006250695 A JP 2006250695A JP 2008069730 A JP2008069730 A JP 2008069730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
active oxygen
engine
oxygen component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006250695A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4678352B2 (en
Inventor
Masaaki Akamine
真明 赤峰
Masahiko Shigetsu
雅彦 重津
Hisaya Kawabata
久也 川端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2006250695A priority Critical patent/JP4678352B2/en
Publication of JP2008069730A publication Critical patent/JP2008069730A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4678352B2 publication Critical patent/JP4678352B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure correct feedback control even when using an active oxygen component generating device 40 together. <P>SOLUTION: A catalytic unit 30 is provided in an exhaust passage 20. The active oxygen component generating device 40 having a discharge pipe 41 for discharging an active oxygen component is provided upstream of the catalytic unit 30 in the exhaust passage 20. A control means 100 is provided for controlling the active oxygen component generating device 40. The control means 100 has an air-fuel ratio feedback control function of feedback-controlling an actual air-fuel ratio based on the detection of an air-fuel ratio sensor SW10 arranged upstream of the discharge pipe 41 in the exhaust passage 20 so that the actual air-fuel ratio reaches a predetermined target air-fuel ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はエンジンの排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device for an engine.

エンジンから排出される未浄化ガスの主成分は、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)である。   The main components of the unpurified gas discharged from the engine are hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxide (NOx).

これらの成分は、当該エンジンに設けられた触媒によって浄化される。この触媒による浄化率は、当該エンジンの排気温度に依存する。すなわち、エンジンが暖機された後は、浄化率は高くなる。しかし、エンジンが始動し、充分に暖機されるまでの冷間運転時では、触媒貴金属の活性が低いこと、および酸素吸蔵材(OSC)の酸素吸蔵放出機能が充分に発揮されないこと等のため、実用上、充分な浄化率を得ることは困難である。このため、排気マニホールドの直下に連結したマニホールド触媒(クローズカップルド触媒)と床下触媒とを2カ所設けていることが多い。ここで、マニホールド触媒は、エンジン始動後に極力速く昇温させることを目的とするものである。しかし、「極力速く」とはいっても、触媒貴金属が活性化する温度下限には限界があり、通常は、250℃前後でやっと排気ガスの50%程度が浄化できるのが現状である。   These components are purified by a catalyst provided in the engine. The purification rate by this catalyst depends on the exhaust temperature of the engine. That is, after the engine is warmed up, the purification rate becomes high. However, during cold operation until the engine is started and sufficiently warmed up, the activity of the catalyst noble metal is low, and the oxygen storage / release function of the oxygen storage material (OSC) is not fully exhibited. In practice, it is difficult to obtain a sufficient purification rate. For this reason, in many cases, two manifold catalysts (closed coupled catalyst) and an underfloor catalyst connected immediately below the exhaust manifold are provided. Here, the purpose of the manifold catalyst is to raise the temperature as quickly as possible after the engine is started. However, although it is “as fast as possible”, there is a limit to the lower temperature limit at which the catalytic noble metal is activated, and in general, only about 50% of exhaust gas can be purified at around 250 ° C.

これに対し、特許文献1並びに特許文献2には、排気ガス成分とオゾン等の活性酸素成分とを反応させて、上記温度よりも低温であっても排気ガスを浄化できる方法が記載されている。   On the other hand, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a method in which an exhaust gas component can be reacted with an active oxygen component such as ozone to purify exhaust gas even at a temperature lower than the above temperature. .

具体的には、特許文献1には、NOx吸蔵還元触媒において、その上流側に放電手段と水素供給手段とを設け、放電手段で酸素ラジカルまたはオゾンを発生させてNOをNO2に酸化し、NOx吸蔵材にNO2を吸蔵させ、水素供給手段からの水素でNOx吸蔵材から放出されたNO2を還元することが記載されている。 Specifically, in Patent Document 1, in the NOx storage reduction catalyst, a discharge unit and a hydrogen supply unit are provided on the upstream side, and oxygen radicals or ozone is generated by the discharge unit to oxidize NO to NO 2 . to occlude NO 2 in NOx-absorbing material and reducing the NO 2 released from the NOx-absorbing material with hydrogen from a hydrogen supply means is described.

また、特許文献2には、炭化水素とオゾンとを反応させて炭化水素を一旦、主としてCOに転化し、後段の触媒でさらに酸化してCO2に転化することが記載されている。その具体的な態様としては、排気通路中にプラズマ発生装置を内蔵したもの、或いは、排気通路外に配置された活性酸素成分生成装置(Ozonizer)からオゾンを排気通路内に供給するもの等が開示されている。 Patent Document 2 describes that a hydrocarbon is reacted with ozone to convert the hydrocarbon mainly into CO, and further oxidized with a subsequent catalyst to be converted into CO 2 . Specific examples thereof include those having a built-in plasma generator in the exhaust passage, or supplying ozone into the exhaust passage from an active oxygen component generator (Ozonizer) disposed outside the exhaust passage. Has been.

なお、活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザとしては、特許文献3に示すように、無声放電式のものが一般的である。
特開2005−344688号公報 特開2005−207316号公報 特開平9−156904号公報
In addition, as an ozonizer as an active oxygen component production | generation apparatus, as shown in patent document 3, the thing of a silent discharge type is common.
JP 2005-344688 A JP-A-2005-207316 Japanese Patent Laid-Open No. 9-156904

ところで、エンジンの空燃比を制御する際には、排気通路中の排気ガス触媒直近上流部に空燃比制御用の酸素濃度センサを設け、この酸素濃度センサが検出した値をフィードバック要素として、所定の目標空燃比にフィードバック制御が実行される。しかしながら、上述のような活性酸素成分生成装置をエンジンに併用すると、その活性酸素成分生成装置は空気を導入してその一部を活性酸素成分とするものであるところ、生成された活性酸素成分および導入された残空気成分が外乱として作用し、正確なフィードバック制御が妨げられるおそれがある。   By the way, when controlling the air-fuel ratio of the engine, an oxygen concentration sensor for air-fuel ratio control is provided immediately upstream of the exhaust gas catalyst in the exhaust passage, and a value detected by this oxygen concentration sensor is used as a feedback element to obtain a predetermined value. Feedback control is performed on the target air-fuel ratio. However, when the active oxygen component generating apparatus as described above is used in combination with an engine, the active oxygen component generating apparatus introduces air to make a part of the active oxygen component, and the generated active oxygen component and The introduced residual air component may act as a disturbance, and accurate feedback control may be hindered.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、活性酸素成分生成装置を併用した際においても正確なフィードバック制御を担保することのできるエンジンの排気ガス浄化装置を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine exhaust gas purification device that can ensure accurate feedback control even when an active oxygen component generation device is used in combination.

上記課題を解決するために本発明は、排気通路中に配置され、当該排気通路中の排気ガスを浄化する触媒ユニットと、前記排気通路中の前記触媒ユニットよりも上流側に活性酸素成分を吐出する吐出管を有する活性酸素成分生成装置と、エンジンの運転状態を判定する運転状態判定手段と、前記排気通路中の当該吐出管よりも上流側に配置された空燃比センサと、前記排気通路中の当該吐出管と当該触媒ユニットとの間に配置された上流側酸素濃度センサと、前記運転状態判定手段によって判定された運転状態に基づいて前記活性酸素成分生成装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記運転状態判定手段並びに前記空燃比センサの検出に基づいて所定の目標空燃比になるように実空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御機能と、前記上流側酸素濃度センサの検出に基づいて前記活性酸素成分生成装置が吐出する活性酸素成分の濃度を調整する濃度調整機能とを有するものであることを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置である。この態様では、上流側酸素濃度センサによって活性酸素成分生成装置のフィードバック制御を実行することができるとともに、活性酸素成分生成装置が排気通路に活性酸素成分を吐出する位置よりも上流側に配置された空燃比センサによって、エンジンの空燃比をフィードバック制御できるので、必要充分な活性酸素成分を供給しつつ、この活性酸素成分の吐出量に依存しない酸素濃度を空燃比センサで検出して本来の実空燃比を所定の目標空燃比に制御することが可能になり、エンジン本体の燃焼特性に悪影響を及ぼす虞がない。   In order to solve the above problems, the present invention provides a catalyst unit that is disposed in an exhaust passage and purifies exhaust gas in the exhaust passage, and discharges an active oxygen component upstream of the catalyst unit in the exhaust passage. An active oxygen component generator having a discharge pipe, an operating state determining means for determining an operating state of the engine, an air-fuel ratio sensor disposed upstream of the discharge pipe in the exhaust passage, and the exhaust passage An upstream oxygen concentration sensor disposed between the discharge pipe and the catalyst unit, and control means for controlling the operation of the active oxygen component generation device based on the operating state determined by the operating state determining means; And the control means feedback-controls the actual air-fuel ratio so as to reach a predetermined target air-fuel ratio based on detection of the operating state determination means and the air-fuel ratio sensor. The engine exhaust having a feedback control function and a concentration adjusting function for adjusting the concentration of the active oxygen component discharged from the active oxygen component generating device based on the detection of the upstream oxygen concentration sensor It is a gas purification device. In this aspect, the upstream oxygen concentration sensor can perform feedback control of the active oxygen component generation device, and the active oxygen component generation device is disposed upstream of the position where the active oxygen component is discharged into the exhaust passage. Since the air-fuel ratio sensor can feedback control the engine air-fuel ratio, the air-fuel ratio sensor detects the oxygen concentration independent of the discharge amount of the active oxygen component while supplying the necessary and sufficient active oxygen component. The fuel ratio can be controlled to a predetermined target air-fuel ratio, and there is no possibility of adversely affecting the combustion characteristics of the engine body.

好ましい態様において、前記制御手段は、前記エンジン本体の冷間運転時における前記活性酸素成分生成装置の初動期間においては、前記上流側酸素濃度センサの出力値に基づいて空燃比が目標空燃比になるまで活性酸素成分の濃度を上昇させ、その後の前記活性酸素成分生成装置の作動中においては、前記活性酸素成分生成装置に供給される空気添加量を低減して活性酸素成分の濃度を抑制するものである。この態様では、活性酸素成分生成装置の初動期間においては、活性酸素成分の濃度を上昇させているので、速やかにHCやCOの浄化を図ることができるとともに、初動期間経過後の運転期間中は、必要充分な活性酸素濃度に低減することにより、過度に活性酸素成分が放出されるのを防止することができる。   In a preferred aspect, the control means sets the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the output value of the upstream oxygen concentration sensor during the initial operation period of the active oxygen component generation device during the cold operation of the engine body. The concentration of the active oxygen component is increased until the active oxygen component generating device is subsequently operated, and the amount of air supplied to the active oxygen component generating device is reduced to suppress the concentration of the active oxygen component. It is. In this aspect, since the concentration of the active oxygen component is increased during the initial operation period of the active oxygen component generation device, it is possible to quickly purify HC and CO, and during the operation period after the initial operation period has elapsed. By reducing the concentration to the necessary and sufficient active oxygen concentration, it is possible to prevent the active oxygen component from being excessively released.

好ましい態様において、前記制御手段は、前記排気通路中の当該吐出管よりも下流側の空燃比が前記目標空燃比よりも空気過剰状態となることを限度に前記空気添加量を抑制するものである。この態様では、最低限必要な活性酸素成分を確保しつつ、可及的に活性酸素濃度を抑制し、消費電力の節約や活性酸素成分が過剰となることによる弊害(例えば、排気系部品の酸化やセンサ感度の低下)を防止することができる。   In a preferred aspect, the control means suppresses the amount of air added to the extent that the air-fuel ratio downstream of the discharge pipe in the exhaust passage becomes an air excess state than the target air-fuel ratio. . In this embodiment, while ensuring the minimum necessary active oxygen component, the active oxygen concentration is suppressed as much as possible to save power consumption and adverse effects due to excessive active oxygen components (for example, oxidation of exhaust system components). And a decrease in sensor sensitivity).

好ましい態様において、前記触媒ユニットは、NOx吸蔵触媒を含んでいる。この態様では、活性酸素成分生成装置から吐出された活性酸素成分によって、空燃比センサよりも下流側では、リーン状態が多くなるため、活性酸素成分生成中は、排気ガス中のNOxがNOx吸蔵触媒に吸着される。他方、活性酸素成分が生成されない定常運転時でのリッチ(または理論空燃比)状態においては、NOxの放出または還元浄化をNOx吸蔵触媒で行うことが可能になる。   In a preferred embodiment, the catalyst unit includes a NOx storage catalyst. In this aspect, the lean state increases on the downstream side of the air-fuel ratio sensor due to the active oxygen component discharged from the active oxygen component generation device. Therefore, during the generation of the active oxygen component, NOx in the exhaust gas is converted into a NOx storage catalyst. To be adsorbed. On the other hand, in a rich (or stoichiometric air-fuel ratio) state during steady operation where no active oxygen component is generated, NOx release or reduction purification can be performed by the NOx storage catalyst.

以上説明したように、本発明は、必要充分な活性酸素成分を供給しつつ、この活性酸素成分の吐出量に依存しない酸素濃度を空燃比センサで検出して本来の実空燃比を所定の目標空燃比に制御することが可能になる結果、活性酸素成分生成装置を併用した際においても正確なフィードバック制御を担保することができるという顕著な効果を奏する。   As described above, according to the present invention, while supplying a necessary and sufficient active oxygen component, the oxygen concentration independent of the discharge amount of the active oxygen component is detected by the air-fuel ratio sensor, and the original actual air-fuel ratio is set to a predetermined target. As a result of being able to control the air-fuel ratio, there is a remarkable effect that accurate feedback control can be ensured even when the active oxygen component generator is used together.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施の一形態による装置を備えたエンジンの全体構成図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine including an apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、同図に示す火花点火式ガソリンエンジンのエンジン本体1には、複数の気筒2が設けられている。各気筒2には、燃焼室2aが形成されている。各燃焼室2aには、吸気ポート3及び排気ポート4が開口し、これらのポートに吸気弁5および排気弁6が設けられている。さらに各燃焼室2aに対して点火プラグ7が装備されている。   Referring to FIG. 1, a plurality of cylinders 2 are provided in an engine body 1 of a spark ignition gasoline engine shown in FIG. Each cylinder 2 is formed with a combustion chamber 2a. In each combustion chamber 2a, an intake port 3 and an exhaust port 4 are opened, and an intake valve 5 and an exhaust valve 6 are provided in these ports. Furthermore, an ignition plug 7 is provided for each combustion chamber 2a.

上記エンジン本体1には、各気筒2に新気を供給する吸気通路10と、各気筒2からの排気ガスを導出する排気通路20とが接続されている。   The engine body 1 is connected to an intake passage 10 for supplying fresh air to each cylinder 2 and an exhaust passage 20 for leading exhaust gas from each cylinder 2.

吸気通路10は、各気筒2の吸気ポート3に接続される気筒別の吸気通路を有する図略の吸気マニホールドを介して、新気を各気筒2に導入するように構成されている。吸気通路10の上流側には、吸気シャッターバルブ11が設けられており、ステッピングモータ12によって開弁量が制御されるようになっている。   The intake passage 10 is configured to introduce fresh air into each cylinder 2 via an unillustrated intake manifold having an intake passage for each cylinder connected to the intake port 3 of each cylinder 2. An intake shutter valve 11 is provided upstream of the intake passage 10, and the valve opening amount is controlled by a stepping motor 12.

次に、排気通路20は、各気筒2の排気ポート4に接続される気筒別の排気通路を有する図略の排気マニホールドを介して、各気筒2から既燃ガスを排出するように構成されている。この排気通路20の下流側には、触媒ユニット30が接続される。   Next, the exhaust passage 20 is configured to discharge burned gas from each cylinder 2 via an unillustrated exhaust manifold having an exhaust passage for each cylinder connected to the exhaust port 4 of each cylinder 2. Yes. A catalyst unit 30 is connected to the downstream side of the exhaust passage 20.

触媒ユニット30は、表1に示すように、三元触媒31と、この三元触媒31の下流側に配置され、NOx触媒として、NOx吸蔵機能を含有するPt/Rh触媒33とによって構成されている。   As shown in Table 1, the catalyst unit 30 includes a three-way catalyst 31 and a Pt / Rh catalyst 33 that is disposed downstream of the three-way catalyst 31 and contains a NOx storage function as a NOx catalyst. Yes.

Figure 2008069730
Figure 2008069730

次に、本実施形態では、上記排気通路20に活性酸素成分としてのオゾンを供給するオゾナイザ(活性酸素成分生成装置の一例)40を設けている。   Next, in this embodiment, an ozonizer (an example of an active oxygen component generation device) 40 that supplies ozone as an active oxygen component to the exhaust passage 20 is provided.

図1を参照して、オゾナイザ40は、排気通路20の当該触媒ユニット30よりも上流側に接続された吐出管41と、この吐出管41の途中部分に設けられたオゾン発生ユニット42と、オゾン発生ユニット42にオゾンを生成するための空気を送給するエアポンプ43と、エアポンプ43とオゾン発生ユニット42との間に配置され、エアポンプ43が送給した空気量を計測するエアフローメータ44と、オゾン発生ユニット42に高電圧を印可する給電ユニット45とを備えている。なお、図示の実施形態では、吐出管41のオゾン発生ユニット42よりも下流側に調整弁41aが設けられており、この調整弁41aによって、オゾナイザ40の停止時に排気ガスが吐出管41に逆流しないように構成されている。   Referring to FIG. 1, the ozonizer 40 includes a discharge pipe 41 connected upstream of the catalyst unit 30 in the exhaust passage 20, an ozone generation unit 42 provided in the middle of the discharge pipe 41, an ozone An air pump 43 that supplies air for generating ozone to the generation unit 42; an air flow meter 44 that is disposed between the air pump 43 and the ozone generation unit 42 and that measures the amount of air supplied by the air pump 43; A power supply unit 45 that applies a high voltage to the generation unit 42 is provided. In the illustrated embodiment, an adjustment valve 41a is provided on the downstream side of the ozone generation unit 42 of the discharge pipe 41, and the exhaust gas does not flow back to the discharge pipe 41 when the ozonizer 40 is stopped by the adjustment valve 41a. It is configured as follows.

オゾン発生ユニット42は、例えば、円筒形状のアース電極と、アース電極内に同心に配置された印加電極とを有し、給電ユニット45によって、印加電極に高電圧を印可することによって、アース電極との間に無声放電を生成し、両電極間の空気からオゾンを生成するものである。   The ozone generation unit 42 has, for example, a cylindrical earth electrode and an application electrode disposed concentrically within the earth electrode. By applying a high voltage to the application electrode by the power supply unit 45, the ozone generation unit 42 A silent discharge is generated between the electrodes, and ozone is generated from the air between the electrodes.

エアポンプ43は、吐出管41からのオゾン吐出量(送給量)を調整できるように、外気を吐出管41に導入し、新気(導入された外気)をオゾン発生ユニット42に送給するものである。   The air pump 43 introduces outside air into the discharge pipe 41 and supplies fresh air (introduced outside air) to the ozone generation unit 42 so that the ozone discharge amount (feed amount) from the discharge pipe 41 can be adjusted. It is.

エアフローメータ44は、エアポンプ43から供給された空気量を示す信号を出力し、詳しくは後述するエンジン制御ユニット100に入力するものである。   The air flow meter 44 outputs a signal indicating the amount of air supplied from the air pump 43 and inputs it to the engine control unit 100 described later in detail.

給電ユニット45は、後述するエンジン制御ユニット100に制御されることによって、オゾン発生ユニット42の印加電極に高電圧を印可するものである。この給電ユニット45は、給電時の印加電圧に相当する信号を後述するエンジン制御ユニット100に出力するように構成されている。   The power supply unit 45 applies a high voltage to the application electrode of the ozone generation unit 42 by being controlled by an engine control unit 100 described later. The power supply unit 45 is configured to output a signal corresponding to an applied voltage during power supply to an engine control unit 100 described later.

エンジン本体1の運転状態を検出するために、当該エンジン本体1の所定箇所には、一対のクランク角センサSW1と、水温センサSW2とが設けられている。   In order to detect the operating state of the engine body 1, a pair of crank angle sensors SW1 and a water temperature sensor SW2 are provided at predetermined locations of the engine body 1.

クランク角センサSW1は、一方から出力される検出信号に基づいてエンジン回転速度Neが検出されるとともに、双方から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランクシャフト8の回転方向および位相(クランク角度CA)を検出するようになっている。   The crank angle sensor SW1 detects the engine rotational speed Ne based on a detection signal output from one side, and also detects the rotational direction and phase (crank) of the crankshaft 8 based on a detection signal out of phase output from both sides. The angle CA) is detected.

水温センサSW2は、エンジン本体1の冷却水の温度を検出するものである。   The water temperature sensor SW2 detects the temperature of the cooling water of the engine body 1.

また、吸気通路10においては、図略のエアクリーナを通過した直後の空気流量を検出するために、吸気通路10のエアクリーナと吸気シャッターバルブ11との間に配置されたエアフローメータSW3が設けられている。   The intake passage 10 is provided with an air flow meter SW3 disposed between the air cleaner of the intake passage 10 and the intake shutter valve 11 in order to detect the air flow rate immediately after passing through an unillustrated air cleaner. .

また、エンジンには、図略のアクセルペダル50の踏み込み量を検出するアクセル開度センサSW4が設けられている。   Further, the engine is provided with an accelerator opening sensor SW4 that detects the depression amount of an accelerator pedal 50 (not shown).

他方、排気通路20においては、空燃比を制御するための空燃比センサSW10が排気通路20の当該オゾン吐出管41よりも上流側に配置されている。本実施形態においては、この空燃比センサSW10が吐出管41の上流側に配置されることにより、オゾナイザ40によって排気通路20に吐出される活性酸素成分、および残空気成分の多少に拘わらず、エンジン本体1の空燃比をフィードバック制御することが可能になる。図示の空燃比センサSW10は、酸素濃度センサで具体化されており、排気通路20に排出された排気ガスに含まれる酸素原子数に基づいて酸素濃度を検出し、対応する検出値LSL0を後述するエンジン制御ユニット100に出力するように構成されている。 On the other hand, in the exhaust passage 20, an air-fuel ratio sensor SW 10 for controlling the air-fuel ratio is disposed upstream of the ozone discharge pipe 41 in the exhaust passage 20. In the present embodiment, the air-fuel ratio sensor SW10 is arranged on the upstream side of the discharge pipe 41, so that the engine can be used regardless of the amount of active oxygen components and residual air components discharged into the exhaust passage 20 by the ozonizer 40. The air-fuel ratio of the main body 1 can be feedback controlled. The illustrated air-fuel ratio sensor SW10 is embodied by an oxygen concentration sensor, detects the oxygen concentration based on the number of oxygen atoms contained in the exhaust gas discharged to the exhaust passage 20, and outputs a corresponding detection value LSL0 later. Output to the engine control unit 100.

また、触媒ユニット30の上流側と下流側には、それぞれ酸素濃度センサSW11、SW12と、当該触媒ユニット30の温度を推定するための排気温度センサSW31、SW32とが配置されている。   Further, oxygen concentration sensors SW11 and SW12 and exhaust temperature sensors SW31 and SW32 for estimating the temperature of the catalyst unit 30 are arranged on the upstream side and the downstream side of the catalyst unit 30, respectively.

酸素濃度センサSW11、SW12は、主としてオゾナイザ40によって生成される活性酸素成分の濃度を制御するために用いるものである。上流側酸素濃度センサSW11は、吐出管21から吐出されたオゾンや酸素を含む排気ガスの浄化前の酸素原子数に基づいて酸素濃度を検出し、対応する検出値LSL1を後述するエンジン制御ユニット100に出力するように構成されている。また、下流側酸素濃度センサSW12は、触媒ユニット30の下流側に配置され、触媒ユニット30によって浄化された後の排気ガスに含まれる酸素原子数に基づいて酸素濃度を検出し、対応する検出値LSL2を後述するエンジン制御ユニット100に出力するように構成されている。 The oxygen concentration sensors SW11 and SW12 are mainly used for controlling the concentration of the active oxygen component generated by the ozonizer 40. The upstream oxygen concentration sensor SW11 detects the oxygen concentration based on the number of oxygen atoms before purification of the exhaust gas containing ozone and oxygen discharged from the discharge pipe 21, and an engine control unit, which will be described later, with a corresponding detection value LSL1. 100 to output to 100. Further, the downstream oxygen concentration sensor SW12 is disposed on the downstream side of the catalyst unit 30, detects the oxygen concentration based on the number of oxygen atoms contained in the exhaust gas after being purified by the catalyst unit 30, and the corresponding detection value. L SL2 is output to an engine control unit 100 described later.

なお、空燃比センサSW10並びに酸素濃度センサSW11およびSW12は、排気ガス温度が低温であっても機能するように、センサ素子を少なくとも250℃以上に加熱するヒータ付酸素センサとされている。   Note that the air-fuel ratio sensor SW10 and the oxygen concentration sensors SW11 and SW12 are oxygen sensors with heaters that heat the sensor element to at least 250 ° C. or more so as to function even when the exhaust gas temperature is low.

排気温度センサSW31、SW32は、触媒ユニット30の前後の温度差を演算し、触媒ユニット30の温度を検出するために用いられるものであり、上流側温度センサSW31は上流側検出値T1を、下流側温度センサSW32は下流側検出値T2を、それぞれ後述するエンジン制御ユニット100に出力するように構成されている。   The exhaust temperature sensors SW31 and SW32 are used for calculating the temperature difference between the front and rear of the catalyst unit 30 and detecting the temperature of the catalyst unit 30, and the upstream temperature sensor SW31 is configured to detect the upstream detection value T1 downstream. The side temperature sensor SW32 is configured to output the downstream detection value T2 to the engine control unit 100 described later.

次にエンジン制御ユニット100について説明する。   Next, the engine control unit 100 will be described.

エンジン制御ユニット100は、CPU101、メモリ102、カウンタタイマ群103、インターフェース104並びにこれらのユニット101〜104を接続するバス105を有するマイクロプロセッサで構成されている。   The engine control unit 100 includes a CPU 101, a memory 102, a counter timer group 103, an interface 104, and a microprocessor having a bus 105 that connects these units 101 to 104.

インターフェース104には、入力要素として、エンジン作動スイッチSSの他、上述した各センサを含む各種のセンサが接続されており、これらエンジン作動スイッチSSやセンサ等からの検出信号を受けることによって運転状態を判定できるようになっている。また、インターフェース104には、出力要素として、図略のコントローラや、ドライバと接続されており、これらのユニットを介して、点火プラグ7の点火タイミング、吸気シャッターバルブ11のステッピングモータ12やオゾナイザ40等を駆動できるように構成されている。   In addition to the engine operation switch SS, various sensors including the above-described sensors are connected to the interface 104 as input elements. By receiving detection signals from the engine operation switch SS and sensors, the operation state is changed. Judgment is now possible. The interface 104 is connected to an unillustrated controller and driver as output elements, and through these units, the ignition timing of the ignition plug 7, the stepping motor 12 of the intake shutter valve 11, the ozonizer 40, etc. It is comprised so that it can drive.

メモリ102には、エンジン全体を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。かかるプログラムを詳しくは後述するフローチャートに基づいて実行することにより、エンジン制御ユニット100は、エンジン作動スイッチSSのON/OFF動作に基づき、オゾナイザ40の作動を初めとして、エンジンの運転/停止制御を統括的に司る制御手段を機能的に構成している。   The memory 102 stores programs and data for controlling the entire engine. By executing such a program based on a flowchart described later in detail, the engine control unit 100 controls the operation / stop control of the engine starting with the operation of the ozonizer 40 based on the ON / OFF operation of the engine operation switch SS. The control means that governs it is functionally configured.

なお、本実施形態においては、図略の燃料噴射弁から燃料を噴射する周知の燃料噴射システムが設けられており、運転状態に応じてエンジン制御ユニット100が燃料噴射システムによる燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御できるようになっている。   In this embodiment, a well-known fuel injection system for injecting fuel from a fuel injection valve (not shown) is provided, and the engine control unit 100 determines the fuel injection timing and fuel injection by the fuel injection system according to the operating state. The amount can be controlled.

図2は、図1の実施形態に係る活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザ40のオゾン発生量と消費電力との関係を示すグラフである。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of ozone generated and the power consumption of the ozonizer 40 as the active oxygen component generator according to the embodiment of FIG.

次に、図2を参照して、本実施形態においては、オゾナイザ40を制御するために、当該オゾナイザ40の消費電力と発生するオゾン発生量との関係が実験データに基づいて図2に示すようにマップ化され、制御マップとして、エンジン制御ユニット100のメモリ102に記憶されている。図示の例では、例えば消費電力が120Wの場合、生成されるオゾン量は、12ml/minとなっている。この12ml/minという量は、一見、少ない値のように思われるが、エンジンの排気ガス流量においては、約0.1%程度に匹敵する量である。エンジンの低回転時における排気ガス中に含まれる酸素の量が0.6%であるところから考えると、12ml/minのオゾン量であってもHCやCOを酸化浄化する効果は、充分に得られるのである。そのため、排気ガス温度によっては、12ml/minのオゾン量であっても、供給過剰となる場合がある。そこで、本実施形態においては、可及的にオゾン量を低減し、必要充分な供給量が維持されるように、燃料噴射量や空気添加量が制御されるように構成されている。   Next, referring to FIG. 2, in this embodiment, in order to control the ozonizer 40, the relationship between the power consumption of the ozonizer 40 and the amount of generated ozone is shown in FIG. 2 based on experimental data. And is stored in the memory 102 of the engine control unit 100 as a control map. In the illustrated example, for example, when the power consumption is 120 W, the generated ozone amount is 12 ml / min. This amount of 12 ml / min seems to be a small value at first glance, but is an amount equivalent to about 0.1% in the exhaust gas flow rate of the engine. Considering that the amount of oxygen contained in the exhaust gas at the time of low engine rotation is 0.6%, the effect of oxidizing and purifying HC and CO is sufficiently obtained even with an ozone amount of 12 ml / min. It is done. Therefore, depending on the exhaust gas temperature, even an ozone amount of 12 ml / min may be excessively supplied. Therefore, in the present embodiment, the fuel injection amount and the air addition amount are controlled so that the ozone amount is reduced as much as possible and the necessary and sufficient supply amount is maintained.

次に、エンジン制御ユニット100による本実施形態の制御例を説明する。   Next, a control example of this embodiment by the engine control unit 100 will be described.

図3は、図1の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of operation control according to the embodiment of FIG. 1.

図3を参照して、エンジン作動スイッチSSがONにされ、この運転制御が実行されると、エンジン制御ユニット100は、各部の初期化を実行する(ステップS1)。   Referring to FIG. 3, when engine operation switch SS is turned ON and this operation control is executed, engine control unit 100 executes initialization of each part (step S1).

次に、エンジン制御ユニット100は、上述した入力要素から信号を読み取り、運転状態を把握する(ステップS2)。次いで、エンジン制御ユニット100は、オゾナイザ40が稼動しているか否かを判定し(ステップS3)、稼動している場合にはオゾナイザ40をOFFにする(ステップS4)。オゾナイザ40の運転を停止した場合、またはステップS3において、オゾナイザ40が稼動していないと判定した場合、エンジン制御ユニット100は、運転状態に基づき、目標空燃比Lsを設定する(ステップS5)。この目標空燃比Lsは、燃料噴射量を空燃比センサSW10の検出値LSL0に基づいてフィードバック制御するための制御目標であり、例えば、中心空燃比をλ=1とし、周期的に変動、或いは空燃比の周期的変動を抑えた状態に設定される。 Next, the engine control unit 100 reads a signal from the input element described above and grasps the operating state (step S2). Next, the engine control unit 100 determines whether or not the ozonizer 40 is operating (step S3), and if it is operating, the ozonizer 40 is turned off (step S4). When the operation of the ozonizer 40 is stopped, or when it is determined in step S3 that the ozonizer 40 is not operating, the engine control unit 100 sets the target air-fuel ratio Ls based on the operating state (step S5). The target air-fuel ratio Ls is a control target for feedback control of the fuel injection amount based on the detection value L SL0 of the air-fuel ratio sensor SW10. For example, the center air-fuel ratio is set to λ = 1 and periodically fluctuates. It is set to a state where periodic fluctuations in the air-fuel ratio are suppressed.

次いで、エンジン制御ユニット100は、目標空燃比Lsに対し、空燃比センサSW10の検出値LSL0とエアフローメータSW3からの入力値をフィードバック要素として、燃料噴射量を制御する(ステップS6)。次いで、エンジン制御ユニット100は、エンジン作動スイッチSSがOFFに切り換えられた否かを判定し(ステップS7)、切り換えられた場合には制御を終了するとともに、切り換えられていない場合にはステップS1に戻って上述した制御を繰り返す。 Next, the engine control unit 100 controls the fuel injection amount with respect to the target air-fuel ratio Ls, using the detection value L SL0 of the air-fuel ratio sensor SW10 and the input value from the air flow meter SW3 as feedback elements (step S6). Next, the engine control unit 100 determines whether or not the engine operation switch SS has been switched to OFF (step S7). If switched, the control is terminated, and if not switched to step S1. Return and repeat the above control.

図4は、図3の運転制御と並行して実行されるオゾナイザの運転制御例を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of operation control of the ozonizer executed in parallel with the operation control of FIG.

図4を参照して、エンジン制御ユニット100は、各種センサからの信号を読み取り(ステップS10)、読み取った値から冷間始動運転時であるか否かを判定する(ステップS11)。このステップS11での判定条件は、触媒ユニット30が所定の活性温度(本実施形態では300℃)に達するまでオゾナイザ40を稼動させるための条件である。冷間始動時であるか否かは、例えば、クランク角センサSW1によって推定されるエンジン本体1の回転速度Ne、水温センサSW2によって推定されるエンジン本体1の筒内温度、或いは各排気温度センサSW31、SW32の検出値T1、T2から推定される触媒ユニット30の温度等によって判定される。   Referring to FIG. 4, engine control unit 100 reads signals from various sensors (step S10), and determines whether or not it is during a cold start operation from the read values (step S11). The determination condition in step S11 is a condition for operating the ozonizer 40 until the catalyst unit 30 reaches a predetermined activation temperature (300 ° C. in the present embodiment). Whether or not it is during a cold start is, for example, the rotational speed Ne of the engine body 1 estimated by the crank angle sensor SW1, the in-cylinder temperature of the engine body 1 estimated by the water temperature sensor SW2, or each exhaust temperature sensor SW31. The temperature is determined based on the temperature of the catalyst unit 30 estimated from the detected values T1 and T2 of the SW32.

ステップS11において、エンジンが冷間始動時ではないと判定した場合、エンジン制御ユニット100は、冷間始動時オゾン生成運転サブルーチン(ステップS12)を実行する。この冷間始動時オゾン生成運転サブルーチンは、オゾナイザ40を運転することにより、触媒ユニット30が活性化温度に達し、所期の触媒作用を奏するまで、オゾンによる排気ガスの浄化を図るためのプログラムである。   If it is determined in step S11 that the engine is not cold start, the engine control unit 100 executes a cold start ozone generation operation subroutine (step S12). This cold start ozone generation operation subroutine is a program for purifying exhaust gas by ozone until the catalyst unit 30 reaches the activation temperature and performs the desired catalytic action by operating the ozonizer 40. is there.

ステップS11において、活性化条件が成立していないと判定した場合、またはステップS12の冷間始動時オゾン生成運転サブルーチンを終了した場合、エンジン制御ユニット100は、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒再生運転判定サブルーチン(ステップS14)を実行する。   If it is determined in step S11 that the activation condition is not satisfied, or if the cold start ozone generation operation subroutine in step S12 is terminated, the engine control unit 100 performs the Pt / Rh catalyst containing the NOx occlusion material. A regeneration operation determination subroutine (step S14) is executed.

このNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒活性運転サブルーチンは、オゾナイザ40を運転することにより、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33に吸蔵されたNOxを放出し、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33の浄化性能を所期のレベルに回復するためのプログラムである。   In the Pt / Rh catalyst activation operation subroutine containing the NOx storage material, by operating the ozonizer 40, the NOx stored in the Pt / Rh catalyst 33 containing the NOx storage material is released and the NOx storage material is contained. This is a program for recovering the purification performance of the Pt / Rh catalyst 33 to a desired level.

次いでエンジン制御ユニット100は、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33の再生運転条件が成立しているか否かを判定する(ステップS15)。   Next, the engine control unit 100 determines whether or not the regeneration operation condition of the Pt / Rh catalyst 33 containing the NOx storage material is satisfied (step S15).

ステップS15において、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒再生運転条件が成立していると判定した場合、エンジン制御ユニット100は、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒再生運転サブルーチン(ステップS16)を実行する。このNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒再生運転サブルーチンは、触媒ユニット30のNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33に吸蔵されたNOxを放出・浄化し、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33のNOx吸蔵能を回復するためのプログラムである。   If it is determined in step S15 that the Pt / Rh catalyst regeneration operation condition containing the NOx storage material is satisfied, the engine control unit 100 performs the Pt / Rh catalyst regeneration operation subroutine containing the NOx storage material (step S16). Execute. This Pt / Rh catalyst regeneration operation subroutine containing NOx occlusion material releases and purifies NOx occluded by the Pt / Rh catalyst 33 containing NOx occlusion material of the catalyst unit 30 and Pt / Rh containing NOx occlusion material. This is a program for recovering the NOx storage capacity of the Rh catalyst 33.

ステップS15において、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒再生運転条件が成立していないと判定した場合、またはステップS16のNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒活性運転サブルーチンを終了した場合、エンジン制御ユニット100は、ステップS11に戻って上述した判定とサブルーチンとを繰り返す。   If it is determined in step S15 that the Pt / Rh catalyst regeneration operation condition containing the NOx storage material is not satisfied, or if the Pt / Rh catalyst activation operation subroutine containing the NOx storage material in step S16 is terminated, the engine The control unit 100 returns to step S11 and repeats the above-described determination and subroutine.

次に、図4の各サブルーチンについて詳述する。   Next, each subroutine in FIG. 4 will be described in detail.

図5は、図4のフローチャートにおける冷間始動時オゾン生成運転サブルーチンの一例を示すフローチャートである。また、図6は、図5のフローチャートを実行した一例を示すタイミングチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a cold start ozone generation operation subroutine in the flowchart of FIG. 4. FIG. 6 is a timing chart showing an example of executing the flowchart of FIG.

図5および図6を参照して、図示の冷間始動時オゾン生成運転サブルーチンにおいて、エンジン制御ユニット100は、まず、オゾナイザ40をONにし(ステップS120)、空気添加量を最大値に設定する(ステップS121)。この結果、図6に示すように、上流側酸素濃度センサSW11によって検出される空燃比(酸素濃度)は、急速にリーン側に上昇する。   Referring to FIGS. 5 and 6, in the illustrated cold start time ozone generation operation subroutine, engine control unit 100 first turns on ozonizer 40 (step S120) and sets the air addition amount to the maximum value (step S120). Step S121). As a result, as shown in FIG. 6, the air-fuel ratio (oxygen concentration) detected by the upstream oxygen concentration sensor SW11 rapidly rises to the lean side.

次いで、エンジン制御ユニット100は、上流側酸素濃度センサSW11の検出値LSL1を読み取り(ステップS122)、オゾン吐出管41から下流側の排気通路20内の雰囲気がステップS5で設定された目標空燃比Lsに達するのを待機し(ステップS123)達していない場合には、ステップS121以下のステップを繰り返す。このように、エンジン本体1の冷間始動時において、オゾナイザ40をフル稼動し、活性酸素濃度を高めることにより、可及的に短期間でHCやCOの浄化率を高めることが可能になる。図6に示すように、本実施形態においては、オゾナイザ40をONにしたタイミングt1からステップS213の条件を満たしたタイミングt2までを初動期間ITとしている。 Next, the engine control unit 100 reads the detection value L SL1 of the upstream oxygen concentration sensor SW11 (step S122), and the atmosphere in the exhaust passage 20 downstream from the ozone discharge pipe 41 is the target air-fuel ratio set in step S5. The process waits for reaching Ls (step S123), and if not, repeats the steps after step S121. As described above, when the engine body 1 is cold-started, the ozonizer 40 is fully operated and the active oxygen concentration is increased, so that the purification rate of HC and CO can be increased as quickly as possible. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the initial operation period IT is from the timing t1 when the ozonizer 40 is turned on to the timing t2 that satisfies the condition of step S213.

ステップS123において、上流側酸素濃度センサSW11の検出値LSL1がステップS5で設定された目標空燃比Lsに達すると、エンジン制御ユニット100は、空気添加量を低減する(ステップS124)。この結果、図6に示すように、上流側酸素濃度センサSW11の検出した値LSL1が目標空燃比Lsで留まり、その間にステップS6の制御により実空燃比として検出される空燃比センサSW10の検出した値LSL0が目標空燃比Lsに到達する。 In step S123, when the detection value L SL1 of the upstream oxygen concentration sensor SW11 reaches the target air-fuel ratio Ls set in step S5, the engine control unit 100 reduces the air addition amount (step S124). As a result, as shown in FIG. 6, the value L SL1 detected by the upstream oxygen concentration sensor SW11 remains at the target air-fuel ratio Ls, during which the detection of the air-fuel ratio sensor SW10 detected as the actual air-fuel ratio by the control of step S6. The value L SL0 reaches the target air-fuel ratio Ls.

次いで、エンジン制御ユニット100は、以下に示す(1)式に基づき、必要充分な空気添加量に達したか否かを判定する(ステップS125)。   Next, the engine control unit 100 determines whether or not the necessary and sufficient air addition amount has been reached based on the following equation (1) (step S125).

dLSL1−dLSL0=Lt−Ls (1)
但し、dLSL0は、空燃比センサSW10の検出した値LSL0の微分値、
dLSL1は、上流側酸素濃度センサSW11の検出した値LSL1の微分値、
Ltは、酸素濃度制御用空燃比である。
dL SL1 −dL SL0 = Lt−Ls (1)
However, dL SL0 is a differential value of the value L SL0 detected by the air-fuel ratio sensor SW10,
dL SL1 is a differential value of the value L SL1 detected by the upstream oxygen concentration sensor SW11,
Lt is an oxygen concentration control air-fuel ratio.

図6に示すように、酸素濃度制御用空燃比Ltは、エンジンの運転状態に応じて空燃比センサSW10による目標空燃比Lsよりも空気過剰雰囲気(例えばλ=1.02〜1.03)になるように設定される制御目標である。(1)式でオゾン吐出管41から吐出される活性酸素成分が設定されることにより、三元触媒31が活性化する活性化温度に達するまでに、必要充分なオゾン供給量を維持して、排気性能を確保しつつ、過剰にオゾンが吐出されるのを防止することが可能になる。   As shown in FIG. 6, the oxygen concentration control air-fuel ratio Lt has an air-excess atmosphere (for example, λ = 1.02 to 1.03) more than the target air-fuel ratio Ls by the air-fuel ratio sensor SW10 according to the operating state of the engine. It is a control target set to be. By setting the active oxygen component discharged from the ozone discharge pipe 41 in equation (1), the necessary and sufficient ozone supply amount is maintained until the activation temperature at which the three-way catalyst 31 is activated, It is possible to prevent the ozone from being excessively discharged while ensuring the exhaust performance.

ステップS125において、空燃比センサSW10と上流側酸素濃度センサSW11とによって検出された値が(1)式を満たさない場合(ステップS125において、NOの場合)には、ステップS124に戻って空気添加量を低減し続ける。他方、ステップS125において、空燃比センサSW10と上流側酸素濃度センサSW11とによって検出された値が(1)式を満たした場合(ステップS125において、YESの場合)には、空気添加量を一定にする(ステップS126)。この結果、オゾナイザ40から過剰なオゾンが供給されるのを防止しつつ、HC、COの浄化と三元触媒31の活性化促進とを図ることが可能になる。   In step S125, if the values detected by the air-fuel ratio sensor SW10 and the upstream oxygen concentration sensor SW11 do not satisfy the expression (1) (NO in step S125), the process returns to step S124 and the amount of air added Continue to reduce. On the other hand, if the values detected by the air-fuel ratio sensor SW10 and the upstream oxygen concentration sensor SW11 satisfy the expression (1) in step S125 (YES in step S125), the air addition amount is kept constant. (Step S126). As a result, it is possible to purify HC and CO and promote activation of the three-way catalyst 31 while preventing excessive ozone from being supplied from the ozonizer 40.

次いで、エンジン制御ユニット100は、所定の終了条件が成立しているか否かを判定する(ステップS127)。ここで、終了条件とは、三元触媒31が活性化温度に達し、所定の浄化能を発揮し得る状態に達したと判定できる条件である。この終了条件は、本実施形態においては、上流側および下流側酸素濃度センサSW11、SW12を用いて判定することとしている。尤もこれとは別に、或いは、これと併用して、上流側および下流側の排気温度センサSW31、SW32の検出値T1、T2から推定される触媒ユニット30の温度を用いた判定であってもよく、さらには、カウンタタイマ群103を用いたタイマ設定による判定であってもよい。   Next, the engine control unit 100 determines whether or not a predetermined end condition is satisfied (step S127). Here, the termination condition is a condition where it can be determined that the three-way catalyst 31 has reached the activation temperature and has reached a state where a predetermined purification ability can be exhibited. In this embodiment, this end condition is determined using the upstream and downstream oxygen concentration sensors SW11 and SW12. However, separately or in combination with this, determination using the temperature of the catalyst unit 30 estimated from the detected values T1 and T2 of the upstream and downstream exhaust temperature sensors SW31 and SW32 may be used. Further, the determination by timer setting using the counter timer group 103 may be used.

ステップS125の判定において、終了条件が成立していると判定した場合、エンジン制御ユニット100は、図6のタイミングt3で示すようにオゾナイザ40をOFFにし(ステップS126)、メインルーチンに復帰する。他方、終了条件が成立していないと判定した場合、ステップS126に戻って、終了条件が成立するのを待機する。   If it is determined in step S125 that the end condition is satisfied, the engine control unit 100 turns off the ozonizer 40 (step S126) and returns to the main routine as indicated by the timing t3 in FIG. On the other hand, if it is determined that the end condition is not satisfied, the process returns to step S126 and waits for the end condition to be satisfied.

図5の冷間始動時オゾン生成運転サブルーチンが実行されることにより、オゾナイザ40から排気通路20に吐出されたオゾンが排気ガス中のCOやHCと反応し、これらの有害物質を浄化するとともに、オゾンとCO等との反応熱により、触媒ユニット30の三元触媒31等が加熱され、速やかに活性化温度に達するようになる。   5 is executed, the ozone discharged from the ozonizer 40 to the exhaust passage 20 reacts with CO and HC in the exhaust gas to purify these harmful substances, Due to the reaction heat between ozone and CO, the three-way catalyst 31 of the catalyst unit 30 is heated and quickly reaches the activation temperature.

以上説明したように、本実施形態では、排気通路20中の当該吐出管41よりも上流側に配置された空燃比センサSW10と、排気通路20中の当該吐出管41と当該触媒ユニット30との間に配置された上流側酸素濃度センサSW11とを備え、エンジン制御ユニット100は、センサSW1〜SW4、SW11、SW12、SW31、SW32等の検出に基づいて所定の目標空燃比Lsになるように空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御機能と、上流側酸素濃度センサSW11の検出に基づいてオゾナイザ40が吐出するオゾンの濃度を調整する濃度調整機能とを有している。このため本実施形態では、上流側酸素濃度センサSW11によってオゾナイザ40のフィードバック制御を実行することができるとともに、オゾナイザ40が排気通路20にオゾンを吐出する位置よりも上流側に配置された空燃比センサSW10によって、エンジン本体1の空燃比をフィードバック制御できるので、必要充分なオゾンを排気通路20に供給しつつ、このオゾンの吐出量に依存しない酸素濃度を空燃比センサSW10で検出して本来の実空燃比を所定の目標空燃比Lsに制御することが可能になり、エンジン本体1の燃焼特性に悪影響を及ぼす虞がない。   As described above, in the present embodiment, the air-fuel ratio sensor SW10 disposed upstream of the discharge pipe 41 in the exhaust passage 20, and the discharge pipe 41 and the catalyst unit 30 in the exhaust passage 20 are connected. The engine control unit 100 includes an upstream oxygen concentration sensor SW11 disposed between the engine control unit 100 and the engine control unit 100 based on the detection of the sensors SW1 to SW4, SW11, SW12, SW31, SW32, etc. An air-fuel ratio feedback control function for feedback control of the fuel ratio and a concentration adjustment function for adjusting the concentration of ozone discharged from the ozonizer 40 based on detection by the upstream oxygen concentration sensor SW11 are provided. For this reason, in the present embodiment, the upstream oxygen concentration sensor SW11 can execute feedback control of the ozonizer 40, and the air-fuel ratio sensor disposed upstream of the position where the ozonizer 40 discharges ozone into the exhaust passage 20. Since the air / fuel ratio of the engine body 1 can be feedback controlled by the SW 10, the oxygen concentration independent of the ozone discharge amount is detected by the air / fuel ratio sensor SW 10 while supplying the necessary and sufficient ozone to the exhaust passage 20. The air-fuel ratio can be controlled to a predetermined target air-fuel ratio Ls, and there is no possibility of adversely affecting the combustion characteristics of the engine body 1.

また、本実施形態では、エンジン本体1の冷間運転時におけるオゾナイザ40の初動期間ITにおいては、空燃比センサSW10の出力値に基づいて空燃比が目標空燃比になるまではオゾンの濃度を上昇させ、その後のオゾナイザ40の作動中においては、オゾナイザ40に供給される空気添加量を低減してオゾンの濃度を抑制するものである。このため本実施形態では、オゾナイザ40の初動期間IT(図6におけるt1からt2の期間)においては、オゾンの濃度を上昇させているので、速やかにHCやCOの浄化を図ることができるとともに、初動期間IT経過後の運転期間中は、必要充分な活性酸素濃度に低減することにより、過度にオゾンが放出されるのを防止することができる。   In the present embodiment, during the initial operation period IT of the ozonizer 40 during the cold operation of the engine body 1, the ozone concentration is increased until the air-fuel ratio reaches the target air-fuel ratio based on the output value of the air-fuel ratio sensor SW10. During the subsequent operation of the ozonizer 40, the amount of air added to the ozonizer 40 is reduced to suppress the ozone concentration. For this reason, in the present embodiment, the ozone concentration is increased during the initial period IT (period t1 to t2 in FIG. 6) of the ozonizer 40, so that HC and CO can be quickly purified, During the operation period after the initial movement period IT, the ozone can be prevented from being excessively released by reducing the concentration to the necessary and sufficient active oxygen concentration.

また、本実施形態では、排気通路20中の当該吐出管41よりも下流側の空燃比が目標空燃比Lsよりも空気過剰状態となるように空気添加量を抑制するものである。このため本実施形態では、最低限必要なオゾンを確保しつつ、可及的に活性酸素濃度を抑制し、消費電力の節約やオゾンが過剰となることによる弊害を防止することができる。   Further, in the present embodiment, the amount of air added is suppressed so that the air-fuel ratio downstream of the discharge pipe 41 in the exhaust passage 20 is in an excess air state than the target air-fuel ratio Ls. For this reason, in the present embodiment, the active oxygen concentration is suppressed as much as possible while securing the minimum necessary ozone, and power consumption can be saved and harmful effects caused by excessive ozone can be prevented.

また、本実施形態では、触媒ユニット30がNOx吸蔵触媒としてのNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33を含んでいる。このため本実施形態では、NOxの放出または還元浄化をNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33で行うことが可能になる。すなわち、オゾナイザ40から吐出されたオゾンによって、空燃比センサSW10よりも下流側では、リーン状態が多くなるため、オゾン生成中は、排気ガス中のNOxがNOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33に吸着される。他方、オゾンが生成されない定常運転時でのリッチ(または理論空燃比)状態においては、NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒33により、NOxの放出または還元浄化を行うことが可能になる。   In the present embodiment, the catalyst unit 30 includes a Pt / Rh catalyst 33 containing a NOx storage material as a NOx storage catalyst. For this reason, in this embodiment, it becomes possible to perform NOx release or reduction purification by the Pt / Rh catalyst 33 containing the NOx storage material. That is, because the ozone discharged from the ozonizer 40 increases the lean state downstream of the air-fuel ratio sensor SW10, the NOx in the exhaust gas contains the NOx occlusion material during the ozone generation. To be adsorbed. On the other hand, in a rich (or stoichiometric air-fuel ratio) state during steady operation where ozone is not generated, NOx can be released or reduced and purified by the Pt / Rh catalyst 33 containing the NOx storage material.

以上説明したように、本実施形態は、必要充分なオゾンを供給しつつ、このオゾンの吐出量に依存しない酸素濃度を空燃比センサSW10で検出して本来の実空燃比を所定の目標空燃比Lsに制御することが可能になる結果、オゾナイザ40を併用した際においても正確なフィードバック制御を担保することができるという顕著な効果を奏する。   As described above, according to the present embodiment, while supplying necessary and sufficient ozone, the air concentration sensor SW10 detects an oxygen concentration that does not depend on the discharge amount of ozone, and the original actual air fuel ratio is set to a predetermined target air fuel ratio. As a result of being able to control to Ls, there is a remarkable effect that accurate feedback control can be ensured even when the ozonizer 40 is used together.

本発明の実施の一形態による装置を備えたエンジンの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an engine including an apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の実施形態に係る活性酸素成分生成装置としてのオゾナイザのオゾン発生量と消費電力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ozone generation amount and power consumption of the ozonizer as an active oxygen component production | generation apparatus which concerns on embodiment of FIG. 図1の実施形態に係る運転制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation control which concerns on embodiment of FIG. 図3の運転制御と並行して実行されるオゾナイザの運転制御例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation control example of the ozonizer performed in parallel with the operation control of FIG. 図4のフローチャートにおける冷間始動時オゾン生成運転サブルーチンの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a cold start-time ozone generation operation subroutine in the flowchart of FIG. 4. 図5のフローチャートを実行した一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example which performed the flow chart of Drawing 5.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン本体
2 気筒
2a 燃焼室
3 吸気ポート
4 排気ポート
5 吸気弁
6 排気弁
7 点火プラグ
8 クランクシャフト
10 吸気通路
11 吸気シャッターバルブ
12 ステッピングモータ
20 排気通路
21 吐出管
30 触媒ユニット
31 三元触媒
32 パティキュレートフィルタ
33 NOx吸蔵材を含有するPt/Rh触媒(NOx吸蔵触媒)
40 オゾナイザ(活性酸素成分生成装置)
41 オゾン吐出管
42 オゾン発生ユニット
43 エアポンプ
44 エアフローメータ
45 給電ユニット
100 エンジン制御ユニット
Ao アクセル開度
CA クランク角度
Ls 目標空燃比
Lt 空気添加量制御用空燃比
SW10 空燃比センサ
SW11 上流側酸素濃度センサ
SW12 下流側酸素濃度センサ
SW31 上流側温度センサ
SW32 下流側温度センサ
SW4 アクセル開度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Cylinder 2a Combustion chamber 3 Intake port 4 Exhaust port 5 Intake valve 6 Exhaust valve 7 Spark plug 8 Crankshaft 10 Intake passage 11 Intake shutter valve 12 Stepping motor 20 Exhaust passage 21 Discharge pipe 30 Catalyst unit 31 Three-way catalyst 32 Particulate filter 33 Pt / Rh catalyst containing NOx storage material (NOx storage catalyst)
40 Ozonizer (active oxygen component generator)
41 Ozone discharge pipe 42 Ozone generation unit 43 Air pump 44 Air flow meter 45 Power supply unit 100 Engine control unit Ao Accelerator opening CA Crank angle Ls Target air-fuel ratio Lt Air addition amount control air-fuel ratio SW10 Air-fuel ratio sensor SW11 Upstream oxygen concentration sensor SW12 Downstream oxygen concentration sensor SW31 Upstream temperature sensor SW32 Downstream temperature sensor SW4 Accelerator opening sensor

Claims (4)

排気通路中に配置され、当該排気通路中の排気ガスを浄化する触媒ユニットと、
前記排気通路中の前記触媒ユニットよりも上流側に活性酸素成分を吐出する吐出管を有する活性酸素成分生成装置と、
エンジンの運転状態を判定する運転状態判定手段と、
前記排気通路中の当該吐出管よりも上流側に配置された空燃比センサと、
前記排気通路中の当該吐出管と当該触媒ユニットとの間に配置された上流側酸素濃度センサと、
前記運転状態判定手段によって判定された運転状態に基づいて前記活性酸素成分生成装置の作動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記運転状態判定手段並びに前記空燃比センサの検出に基づいて所定の目標空燃比になるように実空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御機能と、前記上流側酸素濃度センサの検出に基づいて前記活性酸素成分生成装置が吐出する活性酸素成分の濃度を調整する濃度調整機能とを有するものである
ことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
A catalyst unit disposed in the exhaust passage and purifying the exhaust gas in the exhaust passage;
An active oxygen component generator having a discharge pipe for discharging an active oxygen component upstream of the catalyst unit in the exhaust passage;
An operating state determining means for determining the operating state of the engine;
An air-fuel ratio sensor disposed upstream of the discharge pipe in the exhaust passage;
An upstream oxygen concentration sensor disposed between the discharge pipe and the catalyst unit in the exhaust passage;
Control means for controlling the operation of the active oxygen component generation device based on the operation state determined by the operation state determination means,
The control means includes an air-fuel ratio feedback control function that feedback-controls an actual air-fuel ratio so as to reach a predetermined target air-fuel ratio based on detection of the operating state determination means and the air-fuel ratio sensor, and an upstream oxygen concentration sensor An exhaust gas purifying apparatus for an engine having a concentration adjusting function for adjusting the concentration of the active oxygen component discharged from the active oxygen component generating device based on the detection.
請求項1記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、
前記制御手段は、前記エンジン本体の冷間運転時における前記活性酸素成分生成装置の初動期間においては、前記上流側酸素濃度センサの出力値に基づいて空燃比が目標空燃比になるまで活性酸素成分の濃度を上昇させ、その後の前記活性酸素成分生成装置の作動中においては、前記活性酸素成分生成装置に供給される空気添加量を低減して活性酸素成分の濃度を抑制するものである
ことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an engine according to claim 1,
In the initial operation period of the active oxygen component generation device during the cold operation of the engine body, the control means determines the active oxygen component until the air-fuel ratio reaches the target air-fuel ratio based on the output value of the upstream oxygen concentration sensor. In the subsequent operation of the active oxygen component generating device, the amount of air added to the active oxygen component generating device is reduced to suppress the concentration of the active oxygen component. An exhaust gas purification device for an engine that is characterized.
請求項2記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、
前記制御手段は、前記排気通路中の当該吐出管よりも下流側の空燃比が前記目標空燃比よりも空気過剰状態となることを限度に前記空気添加量を抑制するものである
ことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an engine according to claim 2,
The control means suppresses the amount of air added to the extent that an air-fuel ratio downstream of the discharge pipe in the exhaust passage becomes an air-excess state than the target air-fuel ratio. Engine exhaust gas purifier.
請求項1から3の何れか1項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置において、
前記触媒ユニットは、NOx吸蔵触媒を含んでいる
ことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an engine according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust gas purification apparatus for an engine, wherein the catalyst unit includes a NOx storage catalyst.
JP2006250695A 2006-09-15 2006-09-15 Engine exhaust gas purification device Expired - Fee Related JP4678352B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006250695A JP4678352B2 (en) 2006-09-15 2006-09-15 Engine exhaust gas purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006250695A JP4678352B2 (en) 2006-09-15 2006-09-15 Engine exhaust gas purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008069730A true JP2008069730A (en) 2008-03-27
JP4678352B2 JP4678352B2 (en) 2011-04-27

Family

ID=39291523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006250695A Expired - Fee Related JP4678352B2 (en) 2006-09-15 2006-09-15 Engine exhaust gas purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4678352B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0598956A (en) * 1991-05-24 1993-04-20 Hitachi Ltd Exhaust emission control system and method and automobile which uses it
JPH1193650A (en) * 1997-09-16 1999-04-06 Nissan Motor Co Ltd Self-diagnostic device in secondary air supplying device of internal combustion engine
JP2005226473A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Hino Motors Ltd Exhaust emission control device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0598956A (en) * 1991-05-24 1993-04-20 Hitachi Ltd Exhaust emission control system and method and automobile which uses it
JPH1193650A (en) * 1997-09-16 1999-04-06 Nissan Motor Co Ltd Self-diagnostic device in secondary air supplying device of internal combustion engine
JP2005226473A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Hino Motors Ltd Exhaust emission control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4678352B2 (en) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6123822B2 (en) Exhaust purification device deterioration diagnosis device
JP2010013974A (en) Filter regenerating system and filter regenerating method
JP2010261320A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2005351171A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4636273B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3870749B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3779828B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4678352B2 (en) Engine exhaust gas purification device
JP5369862B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2008255972A (en) Air-fuel ratio control device
JP5321255B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4301098B2 (en) Exhaust gas purification device
JP2008075638A (en) Exhaust emission control device for engine
JP7180332B2 (en) Exhaust purification device and internal combustion engine system
JP2000297704A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2004232576A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4877134B2 (en) Exhaust gas purification device
JP5521290B2 (en) Diesel engine exhaust purification system
JP7045223B2 (en) Internal combustion engine control device
JP3465584B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2020084832A (en) Control device for internal combustion engine
JP2004225665A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2008121596A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3467795B2 (en) Engine exhaust purification device
JP2000027687A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090330

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110105

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4678352

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees