JP2009156165A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】機関排気通路内に酸化機能を有する排気浄化触媒13を配置し、排気浄化触媒13上流の機関排気通路内に小型酸化触媒14と、小型酸化触媒14に燃料を供給するための燃料供給弁15とを配置する。小型酸化触媒14から流出する改質燃料により排気浄化触媒13を昇温させるときには燃焼室2から排出される排気ガスの温度を上昇させるか、或いは燃焼室2から排出される未燃HCの量を増大させる。
【選択図】図2
Description
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
図15を参照するとまず初めにステップ50において排気浄化触媒13の温度TBが図14に示されるTXbよりも高いか否か、即ち排気浄化触媒13が活性化しているか否かが判別される。排気浄化触媒13が活性化していないときにはステップ51に進んで小型酸化触媒14の温度TAが図14に示されるTXaよりも高いか否か、即ち小型酸化触媒14が活性化しているか否かが判別される。小型酸化触媒14が活性化していないときにはステップ52に進んで排気昇温制御が開始される。
本発明による実施例ではNOx吸蔵触媒17に単位時間当り吸蔵されるNOx量NOXAが要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図18(A)に示すマップの形で予めROM32内に記憶されており、このNOx量NOXAを積算することによってNOx吸蔵触媒17に吸蔵されたNOx量ΣNOXが算出される。本発明による実施例では図16に示されるようにこのNOx量ΣNOXが許容値NXに達する毎に燃料供給弁15から第3の量QNの燃料が供給され、燃焼室2から排出される未燃HCの量が増大せしめられる。このときNOx吸蔵触媒17に流入する排気ガスの空燃比A/Fが一時的にリッチにされ、それによってNOx吸蔵触媒17からNOxが放出される。
図19を参照するとまず初めにステップ60において図18(A)に示すマップから単位時間当り吸蔵されるNOx量NOXAが算出される。次いでステップ61ではこのNOXAがNOx吸蔵触媒17に吸蔵されているNOx量ΣNOXに加算される。次いでステップ62では吸蔵NOx量ΣNOXが許容値NXを越えたか否かが判別され、ΣNOX>NXとなったときにはステップ63に進んでNOx吸蔵触媒に送り込まれる排気ガスの空燃比を一時的にリーンからリッチに切換えるリッチ処理、即ち燃料供給弁15から第3の量QNの燃料を噴射する処理が行われ、ΣNOXがクリアされる。
図20を参照するとまず初めにステップ80において燃料供給弁15から噴射される第2の噴射燃料量QBが算出され、次いでステップ81では燃料噴射弁3の燃料噴射時期の遅角量θRが算出される。次いでステップ82では小型酸化触媒14の温度TAが予め定められた許容温度TAXよりも高いか否かが判別される。TA≦TAXのときにはステップ85にジャンプする。
図21を参照するとまず初めにステップ90において燃料供給弁15から噴射される第2の噴射燃料量QBが算出され、次いでステップ91では燃料噴射弁3から噴射される追加の燃料量QPBが算出される。次いでステップ92では小型酸化触媒14の温度TAが予め定められた許容温度TAXよりも高いか否かが判別される。TA≦TAXのときにはステップ95にジャンプする。
図22を参照するとまず初めにステップ100において燃料供給弁15から噴射される第3の噴射燃料量QNが算出され、次いでステップ101では燃料噴射弁3から噴射される追加の燃料量QPNが算出される。次いでステップ102では小型酸化触媒14の温度TAが予め定められた許容温度TAXよりも高いか否かが判別される。TA≦TAXのときにはステップ105にジャンプする。
図23を参照するとまず初めにステップ110において燃料供給弁15から噴射される第4の噴射燃料量QSが算出され、次いでステップ111では燃料噴射弁3から噴射される追加の燃料量QPSが算出される。次いでステップ112では小型酸化触媒14の温度TAが予め定められた許容温度TAXよりも高いか否かが判別される。TA≦TAXのときにはステップ115にジャンプする。
まず初めに図24(A)から説明するとこの図24(A)に示される変形例では燃料供給弁15のノズル口が高温の排気ガス流に直接晒されないように排気管12の内壁面上に形成された凹部内に配置されている。
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
12 排気管
13 排気浄化触媒
14 小型酸化触媒
15 燃料供給弁
16 パティキュレートフィルタ
17 NOx吸蔵触媒
Claims (22)
- 機関排気通路内に酸化機能を有する排気浄化触媒を配置し、該排気浄化触媒上流の機関排気通路内に該排気浄化触媒よりも体積が小さくかつ排気浄化触媒に流入する排気ガスの一部が流通する小型酸化触媒と、該小型酸化触媒に燃料を供給するための燃料供給弁とを配置し、該燃料供給弁から供給された燃料を小型酸化触媒により改質して改質された燃料を排気浄化触媒に送り込むようにした内燃機関の排気浄化装置において、小型酸化触媒から流出する改質燃料により排気浄化触媒を昇温させるとき、或いは排気浄化触媒において排気浄化処理を行うときには燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させるか、或いは燃焼室から排出される未燃HCの量を増大させるようにした内燃機関の排気浄化装置。
- 燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させたときに小型酸化触媒の温度が予め定められた許容温度に達したときには燃料供給弁からの燃料供給量を減少させると共に燃焼室から排出される排気ガスの温度を更に上昇させるようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 燃焼室内に噴射される燃料の噴射時期を遅角することによって燃焼室から排出される排気ガスの温度が上昇せしめられる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 燃焼室から排出される未燃HCの量を増大させたときに小型酸化触媒の温度が予め定められた許容温度に達したときには燃料供給弁からの燃料供給量を減少させると共に燃焼室から排出される未燃HCの量を更に増大させるようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 膨張行程の後半又は排気行程中に燃焼室内に追加の燃料を供給することによって燃焼室から排出される未燃HCの量が増大せしめられる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記燃料供給弁から供給された燃料により小型酸化触媒で発生する酸化反応熱でもって排気浄化触媒を昇温させるときには小型酸化触媒が発熱するのに必要な第1の量の燃料を燃料供給弁から供給し、小型酸化触媒から流出する改質燃料により排気浄化触媒を昇温させるとき、或いは排気浄化触媒において排気浄化処理を行うときには上記第1の量よりも多くの燃料を燃料供給弁から供給するようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記第1の量は小型酸化触媒からの改質燃料の流出を抑制しつつ小型酸化触媒が発熱するのに必要な量とされており、上記第1の量よりも多くの燃料を燃料供給弁から供給するときには小型酸化触媒からの改質燃料の流出量が増大せしめられる請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒が活性化していないとき、又は排気浄化触媒が活性化している状態から非活性状態になったときに排気浄化触媒を活性化すべきときには上記第1の量の燃料が供給され、それによって小型酸化触媒が発熱せしめられる請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒を活性化すべきときに小型酸化触媒が活性化していないときには小型酸化触媒が活性化した後に上記第1の量の燃料の供給が開始される請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒を活性化すべきときに小型酸化触媒が活性化していないときには小型酸化触媒が活性化するまで燃焼室から排出される排気ガスの温度が上昇せしめられる請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒を昇温すべきときに排気浄化触媒が活性化していないときには小型酸化触媒を発熱させることにより排気浄化触媒が活性化した後に燃料供給弁から第1の量よりも多い第2の量の燃料の供給が開始される請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒を昇温すべきときに排気浄化触媒が活性化しているときには、小型酸化触媒が活性化していればただちに、小型酸化触媒が活性化していなければ小型酸化触媒が活性化した後に燃料供給弁から上記第1の量よりも多い第2の量の燃料の供給が開始される請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒が酸化触媒からなると共に排気浄化触媒下流の機関排気通路内に排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタが配置され、パティキュレートフィルタを再生すべくパティキュレートフィルタを昇温させるときには燃料供給弁から上記第1の量よりも多い第2の量の燃料が供給される請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵したNOxを放出するNOx吸蔵触媒から構成されており、NOx吸蔵触媒からNOxを放出すべく排気ガスの空燃比をリッチにするときには燃料供給弁から上記第1の量に比べて単位時間当りにおける供給量の多い第3の量の燃料が供給される請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- NOx吸蔵触媒をSOx放出温度まで昇温させるときには燃料供給弁から上記第1の量よりも多い第2の量の燃料が供給され、NOx吸蔵触媒からSOxを放出するためにNOx吸蔵触媒の温度をSOx放出温度に維持しつつ排気ガスの空燃比をリッチにするときには燃料供給弁から上記第2の量に比べて単位時間当りにおける供給量の多い第4の量の燃料が供給される請求項14に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒下流の機関排気通路内にアンモニアの存在のもとで排気ガス中のNOxを還元することのできるNOx選択還元触媒と、NOx選択還元触媒に尿素水を供給するための尿素水供給弁とが配置されており、NOx選択還元触媒を活性化すべきときには燃料供給弁から上記第1の量の燃料又は該第1の量の燃料よりも多い第2の量の燃料のいずれか一方が供給される請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記小型酸化触媒は排気浄化触媒に向かう排気ガスの全流路断面よりも小さな断面を有すると共に排気ガスの流れ方向に延びる筒状をなす請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記小型酸化触媒は排気浄化触媒に向かう排気ガスが流通する排気管内の中央に配置される請求項17に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記小型酸化触媒は排気浄化触媒に向かう排気ガスが流通する排気管内の周辺部に配置される請求項17に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気浄化触媒に向かう排気ガスの流通路が一対の流通路から形成されており、これら一対の流通路のうちの一方の流通路内に上記小型酸化触媒が配置されている請求項17に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 燃料供給弁から小型酸化触媒の上流側端面に向けて燃料が噴射される請求項17に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 小型酸化触媒の上流側端面上に該上流側端面の周縁部から上流に向けて延びる燃料案内部が形成されており、燃料供給弁から該燃料案内部に向けて燃料が噴射される請求項17に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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