JP2008280872A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008280872A JP2008280872A JP2007124019A JP2007124019A JP2008280872A JP 2008280872 A JP2008280872 A JP 2008280872A JP 2007124019 A JP2007124019 A JP 2007124019A JP 2007124019 A JP2007124019 A JP 2007124019A JP 2008280872 A JP2008280872 A JP 2008280872A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- oxygen
- exhaust gas
- nox
- internal combustion
- 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
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 147
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 113
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 113
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 25
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 25
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 25
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 125
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical group [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
【課題】触媒の浄化能力の低下が抑制される内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】本実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置は、排気通路３６の上流側及び下流側にそれぞれ配設された触媒３８、４０と、触媒４０に酸素が供給されるように排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と酸素とに分解するＮＯｘ触媒８０ａとを備えている。これにより、酸素供給不足によって触媒４０の浄化能力の低下した場合であっても、触媒４０に酸素を供給することにより、浄化能力の低下を抑制できる。
【選択図】図１
【解決手段】本実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置は、排気通路３６の上流側及び下流側にそれぞれ配設された触媒３８、４０と、触媒４０に酸素が供給されるように排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と酸素とに分解するＮＯｘ触媒８０ａとを備えている。これにより、酸素供給不足によって触媒４０の浄化能力の低下した場合であっても、触媒４０に酸素を供給することにより、浄化能力の低下を抑制できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
内燃機関の排気浄化装置としては、排気通路に配置されて排気ガス中の有害成分を浄化する触媒を備えたものが一般的である（特許文献１乃至５参照）。
このような内燃機関の排気浄化装置としては、排気通路の上流側及び下流側にそれぞれ触媒を配置したものが知られている。例えば、上流側に比較的小容量の三元触媒を配置し、下流側に比較的容量の大きい三元触媒を配置したものや、上流側に三元触媒を配置し、下流側にＮＯｘ還元触媒を配置したものが知られている。
このような内燃機関の排気浄化装置としては、排気通路の上流側及び下流側にそれぞれ触媒を配置したものが知られている。例えば、上流側に比較的小容量の三元触媒を配置し、下流側に比較的容量の大きい三元触媒を配置したものや、上流側に三元触媒を配置し、下流側にＮＯｘ還元触媒を配置したものが知られている。
このような内燃機関の排気浄化装置においては、上流側に配置された触媒の作用によって、ＨＣ（炭化水素）、又はＣＯ（一酸化炭素）が酸化される。この酸化反応により、上流側の触媒を通過した排気ガス中の酸素濃度は低下した状態となる。また、上流側の触媒が酸素吸蔵機能を有している場合にも、このような酸素濃度の低下が起こり得る。
従って、下流側に配置された触媒には、十分な酸素量が到達せずに、機関の運転状況によっては、リッチ雰囲気の排気ガスが継続的にさらされることになる。
このように、リッチ雰囲気の排気ガスが触媒に継続的にさらされることにより、触媒が被毒し、その浄化能力が低下する恐れがある。
従って、下流側に配置された触媒には、十分な酸素量が到達せずに、機関の運転状況によっては、リッチ雰囲気の排気ガスが継続的にさらされることになる。
このように、リッチ雰囲気の排気ガスが触媒に継続的にさらされることにより、触媒が被毒し、その浄化能力が低下する恐れがある。
したがって本発明の目的は、触媒の浄化能力の低下が抑制される内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
上記目的は、内燃機関の排気通路の上流側及び下流側にそれぞれ配設された上流側触媒及び下流側触媒と、前記下流側触媒に酸素が供給されるように排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と酸素とに分解するＮＯｘ触媒とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置によって達成できる。
この構成により、酸素供給不足によって下流側触媒の浄化能力の低下した場合であっても、下流側触媒に酸素を供給することにより、浄化能力の低下を抑制できる。また、排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化することができる。尚、上記「ＮＯｘ触媒」には、光の照射によりＮＯｘを窒素と酸素とに分解する光触媒も含む。
この構成により、酸素供給不足によって下流側触媒の浄化能力の低下した場合であっても、下流側触媒に酸素を供給することにより、浄化能力の低下を抑制できる。また、排気ガス中に含まれるＮＯｘを浄化することができる。尚、上記「ＮＯｘ触媒」には、光の照射によりＮＯｘを窒素と酸素とに分解する光触媒も含む。
また、上記目的は、内燃機関の排気通路の上流側及び下流側にそれぞれ配設された上流側触媒及び下流側触媒と、前記下流側触媒に酸素を供給するエアポンプと、前記エアポンプからの酸素供給量を制御する制御手段とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置によって達成できる。
この構成によって、下流側触媒への酸素供給量を最適なものとすることができる。
この構成によって、下流側触媒への酸素供給量を最適なものとすることができる。
上記構成において、前記ＮＯｘ触媒に吸着した酸素を脱離する脱離手段を備える、構成を採用できる。
このような構成により、ＮＯｘ触媒の性能の低下を抑制できる。
このような構成により、ＮＯｘ触媒の性能の低下を抑制できる。
上記構成において、前記上流側触媒及び下流側触媒の間に配置された排気ガスセンサからの出力に基づいて機関の空燃比を目標空燃比に近づけるようにフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を備え、前記フィードバック制御手段は、前記エアポンプから前記下流側触媒に酸素を供給されているときには、フィードバック制御を禁止する、構成を採用できる。
エアポンプから下流側触媒に酸素が供給されているときに、フィードバック制御を実行すると、エアポンプから供給されている酸素の影響によって、適切な空燃比を検出することができないからである。
エアポンプから下流側触媒に酸素が供給されているときに、フィードバック制御を実行すると、エアポンプから供給されている酸素の影響によって、適切な空燃比を検出することができないからである。
本発明によれば、触媒の浄化能力の低下が抑制される内燃機関の排気浄化装置を提供できる。
以下、図面を参照して本発明に係る複数の実施例について説明する。
図１は、実施例１に係る排気浄化装置が採用されているエンジンシステムの構成を示した模式図であり、自動車に搭載された多気筒ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。図１では１つの気筒の構成を中心として示している。
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成され、エンジン全体の作動を制御する。
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成され、エンジン全体の作動を制御する。
エンジン２には、燃焼室１０内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１２と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。
燃焼室１０に接続している吸気ポート１６は吸気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。吸気ポート１６に接続された吸気通路２０の途中にはサージタンク２２が設けられ、サージタンク２２の上流側にはスロットルモータ２４によって開度が調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。
このスロットルバルブ２６の開度（スロットル開度ＴＡ）により吸気量が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ２８により検出され、サージタンク２２内の吸気圧ＰＭは、サージタンク２２に設けられた吸気圧センサ３０により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。また、吸気通路２０にはエアフロメータ２１が配置されて、吸入空気量をＥＣＵ４に出力する。
燃焼室１０に接続している排気ポート３２は排気バルブ（図示略）の駆動により開閉される。排気ポート３２に接続された排気通路３６には、排気ガス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元とを行う、三元触媒である触媒３８、４０が、直列に配設されている。触媒３８は、上流側触媒として機能し、触媒４０は、下流側触媒として機能する。また、触媒３８、４０は、酸素吸蔵、放出機能を有する。
また、排気通路３６には、触媒３８の上流側に、空燃比センサ６４が、触媒３８と触媒４０との間に酸素センサ７０が、それぞれ配置されている。空燃比センサ６４として、触媒３８に流入する排気ガスの空燃比に応じた電圧信号を出力するリニア空燃比センサが使用されている。酸素センサ７０は、それぞれ排気ガス中の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを感知するセンサである。
また、触媒３８と触媒４０との間に、ＮＯｘ触媒８０ａが配設されている。直接還元型ＮＯｘ触媒８０ａは、ＮＯｘを直接、窒素と酸素とに分解する。詳しくは後述する。
ＥＣＵ４は、クランク軸５４の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ５８、空燃比センサ６４、酸素センサ７０からそれぞれ信号を入力している。
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、筒内噴射量、ポート噴射量、噴射時期、及びスロットル開度ＴＡを適宜制御する。
ＥＣＵ４は、触媒３８の酸化・還元能力を高めるために、触媒３８に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように、燃料噴射量を、空燃比センサ６４の出力に基づいてフィードバック制御する。また、ＥＣＵ４は、酸素センサ７０の出力とに基づいて燃料噴射量をサブフィードバック制御する。
次に、ＮＯｘ触媒８０ａについて詳細に説明する。
ＮＯｘ触媒８０ａは、還元剤を必要とせずに、排気ガス中のＮＯｘを窒素と酸素とに分解するものであり、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属を担持させたものである。これにより、触媒３８を通過した排気ガスの空燃比がリッチ状態であっても、ＮＯｘ触媒８０ａがＮＯｘを分解することにより、酸素が生成され、触媒４０へ供給することができる。これにより、触媒４０が継続的にリッチ雰囲気の排気ガスにさらされることによる、浄化能力の低下を、酸素を供給することにより回復することができる。従って、触媒４０の浄化能力の低下を抑制することができる。
ＮＯｘ触媒８０ａは、還元剤を必要とせずに、排気ガス中のＮＯｘを窒素と酸素とに分解するものであり、β型ゼオライト等の担体に触媒成分であるロジウム（Ｒｈ）やパラジウム（Ｐｄ）等の金属を担持させたものである。これにより、触媒３８を通過した排気ガスの空燃比がリッチ状態であっても、ＮＯｘ触媒８０ａがＮＯｘを分解することにより、酸素が生成され、触媒４０へ供給することができる。これにより、触媒４０が継続的にリッチ雰囲気の排気ガスにさらされることによる、浄化能力の低下を、酸素を供給することにより回復することができる。従って、触媒４０の浄化能力の低下を抑制することができる。
尚、触媒４０へ酸素を供給するためには、フューエルカット制御などによって、リーン雰囲気の排気ガスを触媒４０へと供給することは可能ではあるが、強制的にフューエルカットを入れることはドライビリティ上困難である。しかしながら、上述したように、ＮＯｘ触媒８０ａを触媒３８と触媒４０との間に配置することにより、触媒４０へ酸素を供給することができる。
またＮＯｘ触媒８０ａの作用により、排気ガス中のＮＯｘを浄化することもできる。
また、ＮＯｘ触媒８０ａは、触媒３８の真下に配設されている。これは、ＮＯｘ触媒８０ａが、６００℃〜８００℃の高温雰囲気の排気ガスにおいて、ＮＯｘを分解する能力を発揮しうるからである。
また、ＮＯｘ触媒８０ａは、触媒３８の真下に配設されている。これは、ＮＯｘ触媒８０ａが、６００℃〜８００℃の高温雰囲気の排気ガスにおいて、ＮＯｘを分解する能力を発揮しうるからである。
次に、実施例１に係る排気浄化装置の第１変形例について説明する。図２は、実施例１に係る排気浄化装置の変形例の説明図である。
図２（ａ）に示すように、ＮＯｘ触媒８０ｂを、触媒４０の直前に配置してもよい。ＮＯｘ触媒８０ｂの活性化温度が、５００℃程度の場合に有効な配置である。
図２（ａ）に示すように、ＮＯｘ触媒８０ｂを、触媒４０の直前に配置してもよい。ＮＯｘ触媒８０ｂの活性化温度が、５００℃程度の場合に有効な配置である。
次に、実施例１に係る排気浄化装置の第２変形例について説明する。
図２（ｂ）に示すように、触媒３８と触媒４０との間であって、ＮＯｘ触媒８０ｂよりも上流側の排気通路３６に、冷却水通路８１を形成してもよい。冷却水通路８１は、排気通路３６の周囲に沿って形成され、冷却水通路８１内に冷却水が流れることにより、ＮＯｘ触媒８０ｂへと流入する排気ガスの温度を低下させることができる。これにより、排気ガスの温度を、ＮＯｘ触媒８０ｂがＮＯｘ分解能力を維持できる温度に制御することができる。
図２（ｂ）に示すように、触媒３８と触媒４０との間であって、ＮＯｘ触媒８０ｂよりも上流側の排気通路３６に、冷却水通路８１を形成してもよい。冷却水通路８１は、排気通路３６の周囲に沿って形成され、冷却水通路８１内に冷却水が流れることにより、ＮＯｘ触媒８０ｂへと流入する排気ガスの温度を低下させることができる。これにより、排気ガスの温度を、ＮＯｘ触媒８０ｂがＮＯｘ分解能力を維持できる温度に制御することができる。
次に、実施例１に係る排気浄化装置の第３変形例について説明する。
図２（ｃ）に示すように、触媒４０の直前に、ＮＯｘを酸素と窒素に分解する光触媒８０ｃと、光触媒８０ｃへ光を照射する光源８２とを配設するようにしてもよい。光触媒８０ｃは、二酸化チタンなどの酸化物やシリコンなどの半導体担体、これらに白金などの金属酸化物を担持したもの等からなり、光源８２としては、有機ＥＬ素子、ＬＥＤにより構成される。
図２（ｃ）に示すように、触媒４０の直前に、ＮＯｘを酸素と窒素に分解する光触媒８０ｃと、光触媒８０ｃへ光を照射する光源８２とを配設するようにしてもよい。光触媒８０ｃは、二酸化チタンなどの酸化物やシリコンなどの半導体担体、これらに白金などの金属酸化物を担持したもの等からなり、光源８２としては、有機ＥＬ素子、ＬＥＤにより構成される。
次に、実施例２に係る排気浄化装置について説明する。
図３は、実施例２に係る排気浄化装置の説明図である。尚、実施例１と同様の構成については同一の符号を付することによりその説明を省略する。尚、実施例２において、酸素センサ７０を、便宜上第１酸素センサ７０として説明する。
図３は、実施例２に係る排気浄化装置の説明図である。尚、実施例１と同様の構成については同一の符号を付することによりその説明を省略する。尚、実施例２において、酸素センサ７０を、便宜上第１酸素センサ７０として説明する。
実施例２に係る排気浄化装置は、図３に示すように、排気通路３６ａの上流側から順に、触媒３８、ＮＯｘ触媒８０ｄ、触媒４０が配設されている。また、触媒３８とＮＯｘ触媒８０ｄとの間に、ＮＯｘセンサ９０が配設される。ＮＯｘセンサ９０は、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて出力が変化するものであり、ＥＣＵ４へ検出値を出力する。
また、ＮＯｘ触媒８０ｄには、温度センサ８３が搭載されている。温度センサ８３の検出値は、ＥＣＵ４へと出力される。また、ＮＯｘ触媒８０ｄには、ＮＯｘ触媒８０ｄを加熱するための加熱手段としてのヒータ（不図示）が内蔵されている。ヒータは、ＥＣＵ４によってその作動が制御されている。また、ＮＯｘ触媒８０ｄと触媒４０との間には、第２酸素センサ７１が配設される。
次に、ＥＣＵが実行する酸素脱離処理について説明する。
図４は、ＥＣＵが実行する酸素脱離処理の一例を示したフローチャート図である。
ＥＣＵ４は、まず、ＮＯｘセンサ９０からの出力により、触媒３８よりも下流側でありＮＯｘ触媒８０ｄよりも上流側での排気ガス中に、ＮＯｘが含まれているか否かを判定する（ステップＳ１）。
図４は、ＥＣＵが実行する酸素脱離処理の一例を示したフローチャート図である。
ＥＣＵ４は、まず、ＮＯｘセンサ９０からの出力により、触媒３８よりも下流側でありＮＯｘ触媒８０ｄよりも上流側での排気ガス中に、ＮＯｘが含まれているか否かを判定する（ステップＳ１）。
含まれていると判定した場合には、ＥＣＵ４は、第１酸素センサ７０、第２酸素センサ７１のそれぞれの出力が略一致するか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、第１酸素センサ７０、第２酸素センサ７１の出力が一致する場合とは、ＮＯｘ触媒８０ｄの通過前後で排気ガス中の酸素濃度が変化していないことを示している。即ち、ＮＯｘ触媒８０ｄによって、排気ガス中のＮＯｘが、酸素と窒素とに分解されていないことを示しており、ＮＯｘ触媒８０ｄの分解能が低下していることを示している。この原因は、ＮＯｘ触媒８０ｄの活性金属に酸素原子が化学吸着したことが影響していると考えられる。酸素原子を脱離させるためには、ＮＯｘ触媒８０ｄを６００℃〜１２００℃にすることにより可能であることが知られている。
従って、第１酸素センサ７０と第２酸素センサ７１との出力が略一致していると判定した場合には、ＥＣＵ４は、ヒータを作動させ（ステップＳ３）、ＥＣＵ４は、温度センサ８３からの出力に基づいて、ＮＯｘ触媒８０ｄから酸素が脱離可能となる温度に至ったか否かを判定する（ステップＳ４）。脱離可能な温度に至ったと判定した場合には、ヒータの作動を停止してこの処理を終了する。
尚、ステップＳ４において、ＮＯｘ触媒８０ｄの温度が、ＮＯｘ触媒８０ｄから酸素が脱離可能となる温度に至っていない場合には、ＥＣＵ４は、再度ステップＳ１以降の処理を実行する。また、ステップＳ１において、ＮＯｘが検出されなかった場合や、ステップＳ２において、第１酸素センサ７０と第２酸素センサ７１との出力が異なっている場合には、ＥＣＵ４は、ヒータを作動させない（ステップＳ５）。ＮＯｘが検出されない場合には、ＮＯｘ触媒８０ｄの性能の低下を判定できず、また、第１酸素センサ７０と第２酸素センサ７１との出力が異なっていれば、ＮＯｘ触媒８０ｄは正常に機能していると考えられるからである。
以上のように、第１酸素センサ７０、第２酸素センサ７１の出力差に基づいて、ＥＣＵ４は、ＮＯｘ触媒８０ｄの性能の低下を判定することができる。また、ＮＯｘ触媒８０ｄに内蔵されたヒータを作動することによって、ＮＯｘ触媒８０ｄの性能を回復することができる。
尚、本実施例においては、ヒータを用いてＮＯｘ触媒８０ｄの吸着した酸素を脱離したが、例えば、プラズマ放電を発生される電極を設けて、このプラズマ放電によって触媒層に吸着した酸素を脱離するようにしてもよい。
次に、実施例３に係る排気浄化装置について説明する。
図５は、実施例３に係る排気浄化装置の説明図である。尚、実施例１と同様の構成については同一の符号を付することによりその説明を省略する。
図５は、実施例３に係る排気浄化装置の説明図である。尚、実施例１と同様の構成については同一の符号を付することによりその説明を省略する。
図５に示すように、触媒３８と触媒４０との間には、エアポンプ８５が配設されている。エアポンプ８５は、ＥＣＵ４によってその作動を制御され、触媒４０へと酸素を供給するものである。エアポンプ８５によって供給される酸素により、触媒４０の浄化能力の低下が抑制される。エアポンプ８５の噴出口は、触媒４０へ向くように配設されている。ＥＣＵ４は、エアポンプ８５からの酸素供給量を制御する制御手段として機能する。詳しくは後述する。
尚、エアポンプ８５は、大気中の空気を取り込んで、触媒４０へ酸素を供給するように構成してもよいし、酸素ボンベと接続されて、触媒４０へ酸素を供給するように構成してもよい。エアポンプ８０の動作については以下に述べる。
次に、ＥＣＵが実行する酸素供給処理について説明する。
図６は、ＥＣＵが実行する酸素供給処理の一例を示したフローチャート図である。
ＥＣＵ４は、酸素センサ７０からの出力により、触媒３８よりも下流であり触媒４０よりも上流の排気ガスの空燃比がリーン状態からリッチ状態に移行したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
図６は、ＥＣＵが実行する酸素供給処理の一例を示したフローチャート図である。
ＥＣＵ４は、酸素センサ７０からの出力により、触媒３８よりも下流であり触媒４０よりも上流の排気ガスの空燃比がリーン状態からリッチ状態に移行したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
反転したと判断した場合には、ＥＣＵ４は、エアフロメータ２１に基づいて、吸入空気量の積算を開始する（ステップＳ１１）。次に、ＥＣＵ４は、吸入空気量の積算値Ｇａが、規定値Ｇａ１を超えたか否かを判定する（ステップＳ１２）。この規定値Ｇａ１は、リッチ雰囲気の排気ガスが触媒４０へ十分流入したかどうかの基準となる値である。
超えたと判定された場合には、ＥＣＵ４は、酸素センサ７０の出力に基づくサブフィードバック制御を禁止する（ステップＳ１３）。これは、後述する処理によって触媒４０へ酸素が供給されるので、この供給によって酸素センサ７０の出力が変動し、適切にサブフィードバック制御することができない恐れがあるからである。
次に、ＥＣＵ４は、エアポンプ８５による酸素供給を開始し（ステップＳ１４）、エアポンプ８５による酸素供給量の積算を開始する（ステップＳ１５）。この際に、ＥＣＵ４は、吸入空気量の積算値Ｇａよりも、エアポンプ８５による酸素供給量が少なくなるように、エアポンプ８５を制御する。吸入空気量よりも酸素供給量が多いと、エアポンプ８５から供給された酸素が排気通路３６内で逆流し、触媒４０へ短期間で酸素を供給することができない恐れがあるからである。また、触媒４０へ酸素を供給する期間が長期化すると、サブフィードバック制御の禁止期間も長期化するからである。尚、エアポンプ８５による酸素供給量の積算は、エアポンプ８５の酸素供給量を計測するセンサを個別に設けるようにしてもよいし、また、エアポンプ８５により供給される単位時間当たりの酸素供給量を予め把握しておき、この単位時間当たりの酸素供給量と、供給時間とに基づいて、酸素供給量を算出するように構成してもよい。
次に、ＥＣＵ４は、エアポンプ８５による酸素供給量が、触媒４０の酸素吸蔵量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。具体的には、触媒４０の酸素吸蔵量の、７割程度の酸素量を供給する。触媒４０の酸素吸蔵量は、触媒４０に添加されたセリアの量に基づいて算出でき、予めＥＣＵ４に酸素吸蔵量を設定しておくことにより、上記処理が可能となる。尚、触媒４０の酸素吸蔵量は長年の使用により劣化するため、例えば走行距離によって、触媒４０の酸素吸蔵量の劣化を予測し、それに応じた酸素量を供給するようにしてもよい。
エアポンプ８５による酸素供給量が、触媒４０の酸素吸蔵量未満の場合には、ステップＳ１６の処理を継続する。
エアポンプ８５による酸素供給量が、触媒４０の酸素吸蔵量以上であると判定した場合には、ＥＣＵ４はエアポンプ８５による酸素の供給を停止する（ステップＳ１７）。触媒４０へ十分酸素が供給されたと判断できるからである。
エアポンプ８５による酸素供給量が、触媒４０の酸素吸蔵量以上であると判定した場合には、ＥＣＵ４はエアポンプ８５による酸素の供給を停止する（ステップＳ１７）。触媒４０へ十分酸素が供給されたと判断できるからである。
次に、エアフロメータ２１に基づき、ＥＣＵ４は、吸入空気量の積算を開始し（ステップＳ１８）、この積算値Ｇａが、規定値Ｇａ２を超えたか否かを判定する（ステップＳ１９）。この規定値Ｇａ２は、エアポンプ８５からの酸素供給が停止された後に、酸素センサ７０周辺の排気ガスの流れが正常に戻ったか否かの基準となる値である。
積算値Ｇａが、規定値Ｇａ２を超えたと判定された場合には、ＥＣＵ４は、サブフードバック制御の禁止を解除する（ステップＳ２０）。エアポンプ８５からの酸素供給が停止されてから所定期間経過し、酸素センサ７０周辺の排気ガスの流れが正常の状態になったと判断できるからである。積算値Ｇａが、規定値Ｇａ２を超えていないと判定された場合には、ステップＳ１８、Ｓ１９の処理を継続する。
以上のように、ＥＣＵ４はエアポンプ８５の作動を制御することにより、適切な時期に適切なタイミングで触媒４０への酸素を供給することができる。
また、ＥＣＵ４は、エアポンプ８５から触媒４０へ酸素が供給されているときには、酸素センサ７０は排気ガス中の酸素濃度を適切に検出することができないため、サブフィードバック制御を禁止する。
また、ＥＣＵ４は、エアポンプ８５から触媒４０へ酸素が供給されているときには、酸素センサ７０は排気ガス中の酸素濃度を適切に検出することができないため、サブフィードバック制御を禁止する。
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
２ エンジン
４ ＥＣＵ
１０ 燃焼室
１１ ポート噴射弁
１２ 筒内噴射弁
１４ 点火プラグ
１６ 吸気ポート
２０ 吸気通路
２２ サージタンク
２４ スロットルモータ
２６ スロットルバルブ
２８ スロットル開度センサ
３０ 吸気圧センサ
３２ 排気ポート
３６ 排気通路
３８ 触媒（上流側触媒）
４０ 触媒（下流側触媒）
５４ クランク軸
５８ エンジン回転数センサ
６４ 空燃比センサ
７０ 酸素センサ
７１ 第２酸素センサ
８０ａ、８０ｂ、８０ｄ ＮＯｘ触媒
８０ｃ 光触媒
８１ 冷却水通路
８２ 光源
８３ 温度センサ
８５ エアポンプ
９０ ＮＯｘセンサ
４ ＥＣＵ
１０ 燃焼室
１１ ポート噴射弁
１２ 筒内噴射弁
１４ 点火プラグ
１６ 吸気ポート
２０ 吸気通路
２２ サージタンク
２４ スロットルモータ
２６ スロットルバルブ
２８ スロットル開度センサ
３０ 吸気圧センサ
３２ 排気ポート
３６ 排気通路
３８ 触媒（上流側触媒）
４０ 触媒（下流側触媒）
５４ クランク軸
５８ エンジン回転数センサ
６４ 空燃比センサ
７０ 酸素センサ
７１ 第２酸素センサ
８０ａ、８０ｂ、８０ｄ ＮＯｘ触媒
８０ｃ 光触媒
８１ 冷却水通路
８２ 光源
８３ 温度センサ
８５ エアポンプ
９０ ＮＯｘセンサ
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路の上流側及び下流側にそれぞれ配設された上流側触媒及び下流側触媒と、
前記下流側触媒に酸素が供給されるように排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と酸素とに分解するＮＯｘ触媒とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路の上流側及び下流側にそれぞれ配設された上流側触媒及び下流側触媒と、
前記下流側触媒に酸素を供給するエアポンプと、
前記エアポンプからの酸素供給量を制御する制御手段とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ＮＯｘ触媒に吸着した酸素を脱離する脱離手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記上流側触媒及び下流側触媒の間に配置された排気ガスセンサからの出力に基づいて機関の空燃比を目標空燃比に近づけるようにフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段を備え、
前記フィードバック制御手段は、前記エアポンプから前記下流側触媒に酸素を供給されているときには、フィードバック制御を禁止する、ことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007124019A JP4844469B2 (ja) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007124019A JP4844469B2 (ja) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008280872A true JP2008280872A (ja) | 2008-11-20 |
| JP4844469B2 JP4844469B2 (ja) | 2011-12-28 |
Family
ID=40141916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007124019A Expired - Fee Related JP4844469B2 (ja) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4844469B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1190225A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-06 | Kyocera Corp | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 |
| JP2004057947A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化触媒 |
| JP2005105836A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-21 | Mitsubishi Automob Eng Co Ltd | 吸蔵型ＮＯｘ触媒付き内燃機関の制御装置 |
| JP2005248892A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Isuzu Motors Ltd | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
-
2007
- 2007-05-09 JP JP2007124019A patent/JP4844469B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1190225A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-06 | Kyocera Corp | 窒素酸化物除去用酸化物触媒材料並びに窒素酸化物除去方法 |
| JP2004057947A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化触媒 |
| JP2005105836A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-04-21 | Mitsubishi Automob Eng Co Ltd | 吸蔵型ＮＯｘ触媒付き内燃機関の制御装置 |
| JP2005248892A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Isuzu Motors Ltd | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4844469B2 (ja) | 2011-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8661789B2 (en) | Exhaust purification system for internal combustion engine | |
| EP1674682B1 (en) | Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine | |
| JP3788424B2 (ja) | エンジンの故障診断装置 | |
| JP4305643B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP2008223611A (ja) | 触媒劣化判定装置 | |
| JP2010071195A (ja) | ＮＯｘセンサの出力較正装置及び出力較正方法 | |
| US20070003455A1 (en) | Exhaust purifying device for internal combustion engine | |
| US8707682B2 (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine | |
| JP6015753B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP2008240622A (ja) | 排気ガス浄化用触媒装置およびそれを備える内燃機関の制御装置 | |
| JP6128122B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP2010249100A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP4844469B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP5369862B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP4301098B2 (ja) | 排ガス浄化装置 | |
| JP2010005552A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP4893493B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| JP2017141713A (ja) | 排気浄化機構の異常診断装置 | |
| JP4507426B2 (ja) | 排気浄化触媒の劣化検出装置 | |
| JP2004285840A (ja) | 排気ガス浄化触媒の低温作動機能診断装置 | |
| JP3387792B2 (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
| KR20180064868A (ko) | 차량의 배기가스 정화 방법 및 그 정화 장치 | |
| JP2020084832A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP4678352B2 (ja) | エンジンの排気ガス浄化装置 | |
| JP2010242602A (ja) | 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化システムの制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090904 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110215 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110318 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110726 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110809 |
|
| 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: 20110913 |
|
| 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: 20110926 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |