JP2008202523A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関10の排気マニホールド12の直下の排気管14上に、OSC材を含まない上流側三元触媒18を配置する。上流側三元触媒18の下流側に、排気ガス中に含まれる粒子状物質PMを捕集するパティキュレートフィルタ(PMフィルタ)20を配置する。PMフィルタ20の下流側に、OSC材を含む下流側三元触媒22を配置する。
【選択図】図1
Description
前記パティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配置された上流側三元触媒と、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に配置され、酸素吸蔵能を有する下流側三元触媒とを備え、
前記上流側三元触媒は、酸素吸蔵能を有しない、或いは前記下流側三元触媒に比して小さい酸素吸蔵能を有することを特徴とする。
前記空燃比センサの出力に基づいて、燃料噴射量の補正を行うフィードバック手段とを更に備え、
前記下流側三元触媒は、前記フィードバック手段による酸素供給量の調整を受ける触媒であることを特徴とする。
前記フィードバック手段は、前記上流側空燃比センサの出力に基づいて、前記上流側三元触媒の上流の排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを含むことを特徴とする。
前記触媒付きパティキュレートフィルタより下流側の排気通路に配置され、酸素吸蔵能を有する下流側三元触媒とを備え、
前記触媒付きパティキュレートフィルタは、酸素吸蔵能を有しない、或いは前記下流側三元触媒に比して小さい酸素吸蔵能を有することを特徴とする。
前記空燃比センサの出力に基づいて、燃料噴射量の補正を行うフィードバック手段とを更に備え、
前記下流側三元触媒は、前記フィードバック手段による酸素供給量の調整を受ける触媒であることを特徴とする。
前記フィードバック手段は、前記上流側空燃比センサの出力に基づいて、前記触媒付きパティキュレートフィルタの上流の排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを含むことを特徴とする。
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に配置され、酸素吸蔵能を有する三元触媒と、
前記三元触媒より下流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて、内燃機関の燃料噴射量の補正を行うフィードバック手段とを更に備え、
前記三元触媒は、前記フィードバック手段による酸素供給量の調整を受ける触媒であることを特徴とする。
前記フィードバック手段は、前記上流側空燃比センサの出力に基づいて、前記パティキュレートフィルタの上流の排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1における内燃機関の排気浄化装置を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態の排気浄化装置は、内燃機関10の排気通路に配置されている。ここでは、本実施形態の内燃機関10は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関であるものとする。
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30には、上述したA/Fセンサ16やサブO2センサ24とともに内燃機関10を制御するための各種センサ(図示省略)が接続されている。また、ECU30には、スロットルバルブ、燃料噴射弁、点火プラグ等の各種アクチュエータ(図示省略)が接続されている。
以上説明した本実施形態の排気浄化装置では、次の3つの観点の配慮、すなわち、三元触媒(上流側三元触媒18)の暖機性能向上のための配慮、PM除去のための配慮、およびNOx排出抑制のための配慮がなされており、これにより、排気ガス中に含まれる三元成分(NOx、HC、CO)とPMを同時に良好に低減することが可能となる。以下、それぞれの配慮について具体的に説明する。
ガソリンエンジンである内燃機関10においては、冷間始動時の排気エミッション(特にHC)を低減させたいという要求がある。本実施形態では、上述したように、PMフィルタ20よりも上流側に、上流側三元触媒18を配置させている。このような配置としたことで、筒内から排出される排気ガスが有する熱エネルギを上流側三元触媒18に最初に直接的に与えることができ、上流側三元触媒18の十分な暖機性能を確保することができる。
先ず、本実施形態では、PMフィルタ20の配置場所ができるだけ上流側となるようにすべく、上述したように、最上流位置に配置される上流側三元触媒18に次いで内燃機関10の燃焼室に近い位置にPMフィルタ20を配置させている。PMフィルタ20に捕集されたPMは、上記のように550℃以上となることで燃焼させて除去することができる。このようなPMフィルタ20の配置によれば、PMフィルタ20をできるだけ高い温度の排気ガスに晒されるようにすることができ、これにより、PMを連続的に燃焼除去できる環境を整えることができる。その結果、PMの堆積に起因する排気管14内の圧力損失の変動を抑制することができる。
本実施形態では、上述したように、排気ガスの上流側から順に、PMフィルタ20、OSC材を含みサブO2センサ24を利用して酸素供給量が制御される下流側三元触媒、サブO2センサ24という配置としたことで、PMフィルタ20への酸素供給環境の整備と排気エミッション(特にNOx)の排出低減とを好適に両立することができる。
三元触媒にOSC材を含ませることによって得られる酸素吸蔵能は、三元触媒の劣化度合いを表す指標として用いることができるものである。本実施形態の構成によれば、下流側三元触媒22にOSC材を含ませていることによって、酸素吸蔵能を利用した触媒の劣化検出性(OBD検出性)を確保することもできる。
以上説明した通り、本実施形態の排気浄化装置によれば、排気管14内に酸素を確保しにくいガソリンエンジンであっても、始動時の三元触媒(上流側三元触媒18)の暖機性能の確保と、PMの除去と、NOxなどの排気エミッションの低減とを好適に両立させることが可能となる。
また、メインリニアA/Fセンサ16が前記第3の発明における「上流側空燃比センサ」に相当しているとともに、ECU30が、メインリニアA/Fセンサ16の出力を利用してメインフィードバック制御を実行することにより前記第3の発明における「メインフィードバック手段」が、サブO2センサ24の出力を利用してサブフィードバック制御を実行することにより前記第3の発明における「サブフィードバック手段」が、それぞれ実現されている。
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
図5は、本発明の実施の形態2における内燃機関の排気浄化装置を説明するための図である。尚、図5において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
図6は、本発明の実施の形態3における内燃機関の排気浄化装置を説明するための図である。尚、図6において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
12 排気マニホールド
14 排気管
16 メインリニアA/Fセンサ
18 上流側三元触媒
20 パティキュレートフィルタ(PMフィルタ)
22 下流側三元触媒
24 サブO2センサ
30 ECU(Electronic Control Unit)
40 触媒付きPMフィルタ
50 三元触媒
Claims (11)
- 内燃機関の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配置された上流側三元触媒と、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に配置され、酸素吸蔵能を有する下流側三元触媒とを備え、
前記上流側三元触媒は、酸素吸蔵能を有しない、或いは前記下流側三元触媒に比して小さい酸素吸蔵能を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記下流側三元触媒より下流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて、燃料噴射量の補正を行うフィードバック手段とを更に備え、
前記下流側三元触媒は、前記フィードバック手段による酸素供給量の調整を受ける触媒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。 - 前記上流側三元触媒より上流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する上流側空燃比センサを更に備え、
前記フィードバック手段は、前記上流側空燃比センサの出力に基づいて、前記上流側三元触媒の上流の排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを含むことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記下流側三元触媒は、その容量が前記上流側三元触媒の容量に比して大きいことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記上流側三元触媒は、その長さが20〜50mmであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 内燃機関の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する機能と三元触媒機能とを有する触媒付きパティキュレートフィルタと、
前記触媒付きパティキュレートフィルタより下流側の排気通路に配置され、酸素吸蔵能を有する下流側三元触媒とを備え、
前記触媒付きパティキュレートフィルタは、酸素吸蔵能を有しない、或いは前記下流側三元触媒に比して小さい酸素吸蔵能を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記下流側三元触媒より下流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて、燃料噴射量の補正を行うフィードバック手段とを更に備え、
前記下流側三元触媒は、前記フィードバック手段による酸素供給量の調整を受ける触媒であることを特徴とする請求項6記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記触媒付きパティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する上流側空燃比センサを更に備え、
前記フィードバック手段は、前記上流側空燃比センサの出力に基づいて、前記触媒付きパティキュレートフィルタの上流の排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを含むことを特徴とする請求項7記載の内燃機関の制御装置。 - 前記下流側三元触媒は、その容量が前記触媒付きパティキュレートフィルタにおいて三元触媒機能を有する部位の容量に比して大きいことを特徴とする請求項6乃至8の何れか1項記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 内燃機関の排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に配置され、酸素吸蔵能を有する三元触媒と、
前記三元触媒より下流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力に基づいて、内燃機関の燃料噴射量の補正を行うフィードバック手段とを更に備え、
前記三元触媒は、前記フィードバック手段による酸素供給量の調整を受ける触媒であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記パティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配置され、排気空燃比に関する情報を取得する上流側空燃比センサを更に備え、
前記フィードバック手段は、前記上流側空燃比センサの出力に基づいて、前記パティキュレートフィルタの上流の排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を補正するメインフィードバック手段と、
前記空燃比センサの出力に基づいて、前記メインフィードバック手段による前記補正に修正を施すサブフィードバック手段とを含むことを特徴とする請求項10記載の内燃機関の制御装置。
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