JP2543736Y2

JP2543736Y2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2543736Y2
Application number: JP1990403239U
Authority: JP
Inventors: 健治加藤; 清中西; 伸一竹島; 信也広田; 俊明田中; 喜代志小端
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2005-12-14
Also published as: JPH041617U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は酸化雰囲気（酸素過剰雰
囲気）下でＮＯｘを浄化する触媒を備えた内燃機関の排
気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】遷移金属を担持せしめたゼオライトから
なり、酸化雰囲気中、ＨＣ炭化水素存在下でＮＯｘを還
元する触媒（以下、リーンＮＯｘ触媒という）は、知ら
れている（たとえば、特開平１−１３０７３５号公報、
特願昭６３−９５０２６号）。リーンＮＯｘ触媒による
ＮＯｘ還元メカニズムは図１１のようになると推定され
る。排気ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ）が一部、部分酸
化して活性種を生じ、この活性種がＮＯｘと反応してＮ
Ｏｘを還元して浄化する。このため、ＮＯｘ還元にはＨ
Ｃの存在が必要である。リーンＮＯｘ触媒によってＮＯ
ｘを浄化するにはＨＣが必要であるが、リーンＮＯｘ触
媒でＮＯｘを浄化する領域は空燃比がリーンの領域であ
るため、十分なＨＣが排気中に存在しない。したがっ
て、ＨＣ供給装置を付加している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかし、内燃機関は、
運転領域によってはＨＣを多量に排出する。したがっ
て、別にＨＣ供給装置を設けるということは、運転領域
によっては多量排出されるＨＣを有効に利用していない
ことになる。

【０００４】本考案は、排気中にＨＣが十分に存在する
運転領域における排気中のＨＣを有効に利用して、リー
ン域におけるＨＣの不足を補うことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本考
案の内燃機関の排気浄化装置は、リーンバーン可能な内
燃機関と、内燃機関の排気系に設けられ遷移金属或いは
貴金属を担持せしめたゼオライトからなり酸化雰囲気中
ＨＣ存在下でＮＯｘを還元する触媒（リーンＮＯｘ触
媒）と、リーンＮＯｘ触媒の上流側の排気通路に配置さ
れたＨＣ吸着材と、排気中にＨＣが多い運転領域でＨＣ
吸着材にＨＣを吸着させ吸着したＨＣを保持させる吸着
手段と前記触媒のＮＯｘ浄化率が高い運転状態の時にＨ
Ｃ吸着材にＨＣを離脱させる離脱手段とを有する制御手
段と、を含む。

【０００６】

【作用】上記本考案装置では、ＨＣが多い運転領域でＨ
Ｃ吸着材に吸着されたＨＣが、触媒のＮＯｘ浄化率が高
い運転状態の時（Ａ／Ｆがリーンまたは触媒の温度ウイ
ンドゥ内）ＨＣ吸着材から離脱されてリーンＮＯｘ触媒
に供給されるので、触媒のＮＯｘ浄化率が高い運転状態
でのリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が向上する。これ
によって、内燃機関から排出されるＨＣが有効に利用さ
れる。

【０００７】

【実施例】以下に、本考案に係る内燃機関の排気浄化装
置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

【０００８】第１実施例本考案の第１実施例の内燃機関の排気浄化装置は、図１
に示すように、内燃機関１の排気管３に設けられたリー
ンＮＯｘ触媒７と、リーンＮＯｘ触媒上流の排気管に設
けられ、低温時にＨＣを吸着し高温時にＨＣを離脱する
ＨＣ吸着材５と、機関の排気温、空燃比等の運転条件を
検出する運転条件検出手段９、１０と、制御信号に基づ
きＨＣ吸着材５を冷却する冷却手段１２と、排気温、空
燃比等の運転条件に基づいて冷却手段１２による冷却の
実行／停止を決定し信号を発する制御手段１１と、を備
えたものからなる。ただし、図１中、２は排気マニホル
ド、６はＨＣ吸着材５のバイパス通路、４はバイパス切
替弁、８はリーンＮＯｘ触媒７の下流に設けた三元触媒
または酸化触媒である。図２は冷却手段１２が水噴射の
場合である。図２において、９は空燃比センサ、１０は
排気温センサを示し、それぞれＨＣ吸着材５の上流の排
気管３に設けられる。また、１４は水タンクであり、１
５は水タンク１４からの水をＨＣ吸着材５に向けて噴射
する水噴射弁である。水タンク１４、水噴射弁１５は図
１の冷却手段１２に相当し、水噴射弁１５は図１の冷却
手段１２に相当する。ＨＣ吸着材５に対してＨＣ吸着材
５をバイパスするバイパス通路６が設けられ、バイパス
通路６とＨＣ吸着材５との間の排気の流れの切替えはバ
イパス切替弁４によってなされる。バイパス切替弁４
は、ＨＣ吸着または離脱のために排気をＨＣ吸着材５に
通す必要がないときに、バイパス通路６側に切替わり、
ＨＣ吸着材５に通したときに生じる無駄な抵抗増やエン
ジン背圧上昇を抑える。このバイパス切替制御は、後で
図５を用いて説明する本考案のＨＣ吸着材５の冷却の実
行／停止の制御とは別のルーチンで行われてもよいもの
であるから、その部分の詳細な説明は省略する。

【０００９】エンジンコントロールコンピュータ（ＥＣ
Ｕ）１１は、図１の制御手段１１に相当し、図３に示す
ように、ＣＰＵ１１ａ、メモリ１１ｂ、アナログ信号用
の入力インターフェイス１１ｃおよびアナログ量をディ
ジタル量に変換するＡ／Ｄコンバータ１１ｄ、ディジタ
ル信号用の入力インターフェイス１１ｅ、出力インター
フェイス１１ｆを有する。ＥＣＵ１１には、エンジン運
転制御用の各種信号が各種センサから入力されるが、こ
の各種運転条件センサ中に、図１、図２で説明した空燃
比センサ９、排気温センサ１０が含まれる。ＣＰＵ１１
ａは図５に示す演算を行い、その出力信号は出力インタ
ーフェイス１１ｆを介して各アクチュエータに送られ
る。これらアクチュエータの中には、図１、図２で説明
したバイパス切替弁４および水噴射弁１５が含まれる。

【００１０】図５は、メモリ１１ｂに予じめ記憶され、
ＣＰＵ１１ａに読み出されて、ＨＣ吸着材５の冷却の実
行／停止を行なう演算ルーチンを示す。図５において、
ステップ１０１で排気温度ＴＥＸを読み込み、ステップ
１０２でＴＥＸが所定温度ａ（たとえば３００℃）より
高いか否かを判定する。ＴＥＸ≦ａだと、すなわち排気
温が低いときはステップ１０６に進んで水噴射弁１５へ
の通電を停止して、ＨＣ吸着材５の冷却を停止する。排
気温が低いときは、排気に含まれるＨＣ量も多く、かつ
ＨＣ吸着材５の温度が低いのでＨＣを吸着すべく作用す
る。排気温が低いときはリーンＮＯｘ触媒７の活性が低
いので、ＨＣを多量にリーンＮＯｘ触媒７に供給しても
ＮＯｘ浄化率が上がらない。したがって、排気温が低い
ときは、排気をＨＣ吸着材５に通して、排気に多量に含
まれているＨＣをＨＣ吸着材５に吸着させ、ＨＣを必要
とする比較的高温域でのＮＯｘ還元反応に利用するため
に一時蓄えるとともに、ＨＣエミッションを低減させ
る。

【００１１】ステップ１０２でＴＥＸ＞ａだと、すなわ
ち排気温が所定温度ａより高いと、ステップ１０３に進
み、空燃比Ａ／Ｆを読み込む。続いて、ステップ１０４
に進み、Ａ／Ｆがリッチか否かを判定する。Ａ／Ｆが予
じめ定めた一定値（例えば理論空燃比：ガソリンエンジ
ンの場合はＡ／Ｆ＝１４．６）より小でリッチと判定さ
れると、ステップ１０５に進んで水噴射弁１５に通電し
て、水噴射弁１５から水をＨＣ吸着材５の容器に向けて
噴射し、ＨＣ吸着材５を冷却する。Ａ／Ｆがリッチだ
と、排気中のＨＣ量はＮＯｘ還元に必要なＨＣ量以上に
増えるが、ＨＣ吸着材５が高温排気でＨＣ離脱側に働こ
うとするので、ＨＣ吸着材５を冷却することによりＨＣ
吸着側に働かせ、ＨＣを吸着させて一時蓄えるととも
に、ＨＣエミッションを低減させる。

【００１２】ステップ１０４でＡ／Ｆが大でリーンだ
と、ステップ１０６に進み、水噴射弁１５への通電を停
止して、ＨＣ吸着材５の冷却を停止する。このときは、
排気は高温で、かつＨＣ吸着材５も冷却されないので排
気によって比較的高温となっているから、ＨＣ吸着材５
はＨＣ離脱側に作用する。排気をＨＣ吸着材５に通すこ
とにより、ＨＣ吸着材５に一時蓄えておいたＨＣをＨＣ
吸着材５から離脱させ、リーンＮＯｘ触媒７に供給す
る。排気が比較的高温でリーンＮＯｘ触媒７も活性域に
あり、蓄えておいたＨＣが十分に供給されてリーンＮＯ
ｘ触媒７はＮＯｘを十分に還元する。したがって、ＮＯ
ｘ浄化率は向上する。排気が高温のためＨＣもリーンＮ
Ｏｘ触媒で浄化され、ＨＣエミッションは十分低いが、
必要に応じて設けた三元触媒或いは酸化触媒８により、
ＨＣエミッションはさらに低減される。以上の演算が終
わると次のルーチンへ進む。上記において、ステップ１
０４から１０６へと進むルーチンが離脱手段を構成し、
ステップ１０２から１０６へと進むルーチンおよびステ
ップ１０４から１０５へと進むルーチンが吸着手段を構
成する（以下の第２、第３実施例にも準用）。

【００１３】つぎに、第１実施例の作用を説明する。排
気温ＴＥＸが所定温度ａ（たとえば３００℃）以下のと
きは、排気中に含まれるＨＣ量は多く、かつＨＣ吸着材
５は排気によって比較的低温に保たれてＨＣを吸着する
から、冷却手段１２によるＨＣ吸着材５の冷却を停止さ
せた状態で排気をＨＣ吸着材５に流し、ＨＣをＨＣ吸着
材５に吸着させる。これによって、比較的高温時（ＴＥ
Ｘ＞ａ）のＮＯｘ還元に用いるＨＣを貯え、かつ低温時
の排気のＨＣエミッションを低減させる。

【００１４】排気温ＴＥＸが所定温度ａより高いとき
は、排気中に含まれるＨＣ量は運転条件によって変化
し、空燃比Ａ／Ｆがリッチか否かで、ＨＣ量がＮＯｘ還
元に必要な量以上か以下かわかれる。Ａ／Ｆがリッチの
ときは、未燃ＨＣも増えるからＮＯｘ還元に必要なＨＣ
量以上とみなし、排気をＨＣ吸着材５に通すとともに、
冷却手段１２によってＨＣ吸着材５を冷却してＨＣ吸着
可能温度とし、排気中のＨＣをＨＣ吸着材５に吸着させ
る。これによってＨＣ必要時のＨＣを貯えるとともに、
リッチ時のＨＣエミッションを低減させる。一方、Ａ／
Ｆがリーンのときは、高温排気をＨＣ吸着材５に通すと
ともに、冷却手段１２によるＨＣ吸着材５の冷却を停止
してＨＣ吸着材５を高温のＨＣ離脱温度とし、低温時或
いはリッチ時に吸着しておいたＨＣをＨＣ吸着材５から
離脱させて、リーンＮＯｘ触媒７に導く。高温リーン時
はＨＣエミッシンは少なく、ＮＯｘだけが問題となる
が、ＨＣ吸着材５から離脱されて供給されるＨＣによ
り、ＮＯｘ浄化率が上がり、ＮＯｘも十分に還元され
る。空燃比はリッチとリーン間に繰り返し変動するか
ら、暖機後も、上記のＨＣの吸着、離脱が繰り返され、
ＨＣエミッション、ＮＯｘともに低減され得る。

【００１５】ＨＣ吸着材とリーンＮＯｘ触媒との組合せ
は非常に良い。すなわち、低温時や加速時（Ａ／Ｆリッ
チ）は、ＨＣ吸着材でＨＣを吸着し、暖機後のＡ／Ｆリ
ーン時にＨＣを離脱して、リーンＮＯｘ触媒に十分なＨ
Ｃを供給するので、低温時および空燃比リッチ時のＨＣ
を、高温かつ空燃比リーン時の触媒活性域のＮＯｘ浄化
に有効に利用することができ、全体的にみたリーンＮＯ
ｘ触媒のＮＯｘ浄化率を向上できる。そして、暖機後で
もＡ／Ｆのリッチ、リーンが繰り返されるため、暖機後
においてもＨＣとＮＯｘの両方を効果的に低減できる。
したがって、今後のＮＯｘ規制およびＨＣエミッション
規制の強化にも十分対応でき、リーンバーンに適したシ
ステムといえる。ＨＣ、ＮＯｘの大幅な低減により、リ
ーンバーンシステムの適用が拡大され、燃費改善、ＣＯ
_２公害の抑制が実現できる。

【００１６】第２実施例つぎに第２実施例について説明する。図４は本考案の第
２実施例の系統を、図６はその演算ルーチンを示してい
る。第２実施例が第１実施例と異なるところは、第１実
施例が水噴射でＨＣ吸着材５を冷却するのに対し、第２
実施例がエア噴射でＨＣ吸着材５を冷却することであ
る。図４において、１６はエアポンプであり、１７は制
御弁であり、１８は二次空気供給管である。エアポンプ
１６、制御弁１７、二次空気供給管１８は図１の冷却手
段１２に相当し、制御弁１７は図１の制御手段１１に相
当する。また、図６の演算ルーチンにおいて、ステップ
１０５Ｓは制御弁１７に通電して二次空気を噴出し、Ｈ
Ｃ吸着材５を冷却するステップであり、ステップ１０６
Ｓは制御弁１７への通電を停止して二次空気の噴出を停
止し、ＨＣ吸着材５の冷却を停止するステップである。
第２実施例の構成においては、第１実施例の前記構成の
説明において、水タンク１４をエアポンプ１６と読み替
え、水噴射弁１５を制御弁１７と読み替え、ステップ１
０５をステップ１０５Ｓと読み替え、ステップ１０６の
ステップ１０６Ｓと読み替えれば、第１実施例の説明は
第２実施例の説明に準用される。

【００１７】第２実施例の作用については、二次空気に
よってＨＣ吸着材５の冷却を行う。エンジン１によって
エアポンプ１６が駆動される。その吐出空気は、二次空
気供給管１８を通って、ＨＣ吸着材５に向って噴出され
て、ＨＣ吸着材５の温度を低下せしめる。この二次空気
供給管１８の途中に設けられた制御弁１７によって、第
１実施例と同様にＥＣＵ１１からの信号によってＨＣ吸
着材５の冷却を実行／停止する。その他は第１実施例の
作用に準じる。

【００１８】第３実施例第３実施例としては、図示しないが、走行風を利用し
て、ＨＣ吸着材５の冷却を行なってもよい。つまり、Ｈ
Ｃ吸着材５の前方（進行方向側）に排気ルーバーを設け
て、このルーバーを可変とし、走行風をＨＣ吸着材５側
に向けるか否かによって、冷却を実行／停止する。その
他の構成、作用は第１実施例に準じる。

【００１９】第４実施例本考案の第４実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、
図７に示すように、内燃機関の排気系に設けられたリー
ンＮＯｘ触媒７Ａと、リーンＮＯｘ触媒上流の排気系に
設けられ、低温時にＨＣを吸着し高温時にＨＣを離脱す
るＨＣ吸着材６Ａと、ＨＣ吸着材より上流部とＨＣ吸着
材より下流部とを連通するバイパス通路１１Ａと、排気
ガスの流れをＨＣ吸着材側とバイパス通路側との間で切
替える切替弁５Ａと、排気温が第１の所定値Ｔ_１より低
い時および第１の所定値より大きい第２の所定値Ｔ_２よ
り高い時に排気ガスをＨＣ吸着材側に流し、排気温が第
１の所定値Ｔ_１と第２の所定値Ｔ_２との間にある時に排
気ガスをバイパス通路側に流すように、切替弁の切替え
を制御する制御手段１３Ａと、からなる。

【００２０】Ｔ_１をたとえば１５０℃、Ｔ_２をたとえば
３００℃とする。ＨＣの排出は一般に排気温の低い１５
０℃以下の領域に多く、この間に排気ガスをＨＣ吸着材
６Ａに通してＨＣをＨＣ吸着材６Ａの中に多量に吸着さ
せる。排気温が１５０℃〜３００℃では吸着したＨＣが
脱離しないように、排気がＨＣ吸着材６Ａをバイパスす
るようにする。排気温が３００℃以上では、排気はＨＣ
吸着材６Ａの方に流され、排気低温時に吸着されたＨＣ
が離脱され、丁度活性の良い温度であるためリーンＮＯ
ｘ触媒によってＮＯｘとよく反応し、ＮＯｘが還元され
る。

【００２１】上記構成をより詳しく説明する。図８は、
リーンバーンガソリンエンジン或いはディーゼルエンジ
ン１Ａとその吸排気系を示している。２Ａは吸気マニホ
ルド、３Ａは排気マニホルドである。排気マニホルド３
Ａに続く排気管４Ａの途中に、リーンＮＯｘ触媒７Ａが
設けられる。図７はリーンＮＯｘ触媒７Ａの近傍を拡大
して示している。図７に示すように、リーンＮＯｘ触媒
７Ａの上流にはＨＣ吸着材６Ａが設けられ、ＨＣ吸着材
６Ａの上流部と、ＨＣ吸着材６Ａの下流部でかつリーン
ＮＯｘ触媒７Ａの上流部とは、ＨＣ吸着材６Ａをバイパ
スするバイパス通路１１Ａによって連通されている。バ
イパス通路１１Ａと、ＨＣ吸着材に連通する通路とへの
排気ガスの流れは、切替弁５Ａによって切替えられる。
一方が開のときは他方は閉で、該他方が開のときは前記
一方は閉である。切替弁５Ａはアクチュエータ８Ａによ
って駆動される。アクチュエータ８Ａは、図７に示すよ
うに、大気に連通する大気室９Ａと、大気室９Ａから可
動ピストンによって隔てられた負圧室１０Ａと、可動ピ
ストンを大気室９Ａ側に付勢するスプリングとを有す
る。負圧室１０Ａには、負圧源（たとえば吸気管負圧）
からの負圧または大気圧が切替可能に導かれ、その切替
えは三方電磁弁１４Ａによってなされる。三方電磁弁１
４Ａによる切替えは制御手段１３Ａによってなされる。

【００２２】制御手段１３Ａはマイクロコンピュータか
らなり、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／
Ｄコンバータ、ディジタル信号が入力される入力インタ
ーフェイス、読み出し専用記憶要素のリードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）、ＲＯＭ、ＲＡＭからプログラム、データを
読み出して演算を実行するセントラルプロセッサユニッ
ト（ＣＰＵ）、ＣＰＵでの演算に基づいて出力信号を発
して三方電磁弁１４Ａを切替える出力インターフェイ
ス、を有する。Ａ／Ｄコンバータには、リーンＮＯｘ触
媒７Ａへの入ガス温度を検出する排気温センサ１２Ａか
らの信号が入力される。

【００２３】図９、図１０は、制御手段１３ＡのＲＯＭ
に記憶され、ＣＰＵに読み出されて演算を実行するプロ
グラムを示している。図９のルーチンでは、ステップ１
０１Ａで排気温Ｔを読み込み、ステップ１０２Ａに進
む。ステップ１０２Ａで排気温Ｔが第１の所定値、たと
えば１５０℃より小か否かを判定し、Ｔ＜Ｔ_１なら排気
温が低温で多量のＨＣが排気中に含まれているから、ス
テップ１０５Ａに進んで切替弁８ＡをＨＣ吸着材側が開
となるように三方電磁弁１４Ａを作動させ（三方電磁弁
１４Ａ：ＯＦＦ、負圧室１０Ａを大気に連通、切替弁５
Ａが図７の状態から軸芯まわりに９０°回転した状
態）、排気をＨＣ吸着材６Ａに通して、ＨＣをＨＣ吸着
材６Ａに吸着させる。ステップ１０２ＡでＴ＜Ｔ_１でな
ければ、すなわち排気温ＴがＴ_１以上であればステップ
１０３Ａに進み、ステップ１０３Ａで排気温Ｔが第１の
所定値Ｔ_１より大きい第２の所定値Ｔ_２、たとえば３０
０℃、より高いか否かを判定する。ステップ１０３Ａで
Ｔ＞Ｔ_２でなければ、すなわち３００℃以下であれば
（１５０〜３００℃）、排気中のＨＣは余り多くなく、
ＨＣ吸着材６Ａに排気を通すと折角吸着したＨＣの離脱
が起るので、それを防ぐために、ステップ１０６Ａに進
んで、バイパス通路１１Ａを開にするように三方電磁弁
１４Ａを作動させ（三方電磁弁１４Ａ；ＯＮ、負圧室１
０Ａを負圧源に連通、切替弁５Ａが図７の状態）、排気
をバイパス通路１１Ａを通して流してリーンＮＯｘ触媒
７Ａに導く。ステップ１０３Ａで排気温ＴがＴ_２より
大、すなわち排気温がたとえば３００℃よりも高いと、
排気中にＮＯｘも多くかつリーンＮＯｘ触媒７Ａの活性
種との反応も速くなる領域であるから、ステップ１０４
Ａに進み、ステップ１０４Ａで第３の所定値、たとえば
６００℃、以下であれば、ステップ１０５Ａに進んで、
ＨＣ吸着材１０５Ａ側に排気を流すようにする。これに
よって、Ｔ＜Ｔ_１以下の温度域でＨＣ吸着材６Ａに吸着
されていたＨＣをＨＣ吸着材６Ａから離脱させて、排気
とともにリーンＮＯｘ触媒７Ａに流す。したがって多量
のＨＣがリーンＮＯｘ触媒７Ａに流れ、それだけ多量の
活性種が生成されるので、ＮＯｘ還元が促進される。ス
テップ１０４Ａで、排気温ＴがＴ_３（たとえば６００
℃）より高いと、高温のため離脱ＨＣがリーンＮＯｘ触
媒７Ａに至る前に直接酸化してしまうので排気をＨＣ吸
着材６Ａに通しても余り意味がなくなるし、かつそのよ
うな高温時は高回転域で多量の排気が流れてそれをＨＣ
吸着材６Ａに通し放しにすると抵抗が増えたりエンジン
背圧が上昇して出力低下を招くおそれがあるので、ステ
ップ１０６Ａに進んで、排気をバイパス通路１１Ａに流
すようにする。これらの演算が終わるとリターンする。
上記ルーチンは、たとえば一定エンジン回転毎に割り込
まれ、この一定回転数割込みは、図示略のディストリビ
ュータに設けたクランク角度センサの信号を制御手段１
３Ａの入力インターフェイスに導くことによってなされ
る。上記において、ステップ１０２Ａから１０５Ａへと
進むルーチンが吸着手段を構成し、ステップ１０３Ａか
ら１０４Ａへさらに１０４Ａから１０５Ａへと進むルー
チンが離脱手段を構成する（以下の第５実施例にも準
用）。

【００２４】第５実施例図９のルーチンは、図１０のルーチンで置き換えられて
もよい。図１０のルーチンは、図９のルーチンに、ステ
ップ１０７Ａ、１０８Ａ、１０９Ａを追加したルーチン
からなる。図９のルーチンのステップ１０４Ａからステ
ップ１０５Ａに進むフローにおいて、すなわち排気温Ｔ
がＴ_２（たとえば３００℃）とＴ_３（たとえば６００
℃）との間にあるときに排気をＨＣ吸着材６Ａに流すフ
ローにおいて、流し時間が余りに長いと、ＨＣ吸着材６
Ａに吸着されていたＨＣが全て離脱した後においてもな
お抵抗の大きなＨＣ吸着材６Ａに排気が流れ放しになっ
て出力低下を招くので、それを防止するように、ステッ
プ１０７Ａ、１０８Ａ、１０９Ａを追加したのが図１０
のルーチンである。すなわち、図１０において、ステッ
プ１０７Ａで時間ｔを、１回の割り込み毎にΔｔずつカ
ウントアップしていき、ステップ１０８Ａで、累積時間
ｔが予じめ定めたＨＣ全量離脱予想時間ｔＡ以下のとき
のみにステップ１０５Ａに進んで排気をＨＣ吸着材６に
流すこととし、累積時間ｔがｔＡを超えたときはステッ
プ１０６Ａに進んで排気をバイパス通路１１Ａに流すよ
うにする。ただし、ステップ１０８Ａからステップ１０
５Ａに進むフローの途中で、ステップ１０９Ａを設けて
累積時間ｔを零にクリアし初期化しておく。これによっ
てステップ１０４Ａから、ステップ１０７Ａ、１０８Ａ
を介してステップ１０５Ａに進むルートにおいてのみ、
時間ｔがカウントアップされる。なお、図９、図１０の
ルーチンにおいて、ステップ１０４Ａ、およびステップ
１０７Ａ、１０８Ａ、１０９Ａは、無駄な出力低下を防
止するために設けたステップであって、本考案のＴ_１以
下のＨＣの吸着、Ｔ_２以上でのＨＣの離脱にとって必須
のものではない。

【００２５】つぎに第４実施例、第５実施例の作用を説
明する。排気温によって排気はつぎのように流れる。た
だし、Ｔ_１＝１５０℃、Ｔ_２＝３００℃、Ｔ_３＝６００
℃とした場合である。

【００２６】ＨＣの排出はＴ＜１５０℃の排気温度域で
多い。したがって、この領域で排気をＨＣ吸着材６Ａに
通すことにより、ＨＣが吸着される。この領域は低温の
ためＮＯｘの排出量は少量だからＨＣを吸着させてもＮ
Ｏｘ排出上問題はない。

【００２７】排気温Ｔが１５０℃と３００℃との間はＨ
Ｃの排出量もＮＯｘ量もそれ程大ではなく、エンジン排
気ガスに含まれるＨＣとＮＯｘとをそのまま反応させれ
ばよい領域である。この領域でもしもＨＣをＨＣ吸着材
６Ａに通すと吸着されたＨＣのＨＣ吸着材６Ａからの離
脱が生じてしまうので、排気はＨＣ吸着材６Ａをバイパ
スさせて流される。

【００２８】排気温Ｔが３００℃と６００℃の間にある
領域はリーンＮＯｘ触媒の還元作用も活発でかつＮＯｘ
排出量も多い領域だから、多量にＨＣを必要とする領域
である。この領域では排気をＨＣ吸着材６Ａに流して、
１５０℃以下の低温域で吸着させたＨＣをＨＣ吸着材６
Ａから離脱させ、それをリーンＮＯｘ触媒７Ａに導入す
る。これによってＮＯｘの還元が大幅に促進される。す
なわち、図１２において、ＨＣ供給量が増えるから特性
ＢがＢ′になり、それにつれてＮＯｘ浄化率ＡがＡ′に
なる。なお、この現象はＨＣ吸着材６Ａに吸着されてい
たＨＣの全量が離脱する迄の間で生じ、全量が離脱して
しまうと、再び特性Ａに戻る。特性Ａに戻った後におい
ても排気をＨＣ吸着材６Ａに流し放しにすると、抵抗大
によってエンジン出力が低下するだけであるから、図１
０のように時間ｔＡを超えたら排気をバイパス通路１１
Ａに流すようにすることが望ましい。なお、図１０のＣ
は触媒自体の活性特性を示す。

【００２９】排気温Ｔが６００℃を超えると、ＨＣを吸
着材６Ａから離脱させてもリーンＮＯｘ触媒７Ａにて有
効に働らく前に高温によってＨＣが直接酸化されてしま
うので、抵抗大による出力低下を防止するために、排気
はバイパス通路へ流される。

【００３０】第４実施例、第５実施例によれば、リーン
ＮＯｘ触媒上流にＨＣ吸着材を設け、ＨＣ吸着材に対し
てバイパス通路を設け、切替弁で排気の流れを切替え、
この切替え制御を排気温に応じて制御手段を行なうよう
にしたので、ＨＣ排出量の多い低温域（Ｔ＜Ｔ_１）でＨ
ＣをＨＣ吸着材に吸着しておき、ＮＯｘ排出量の多い比
較的高温域（Ｔ_２＜Ｔ）で、吸着しておいたＨＣを離脱
させてリーンＮＯｘ触媒に導いてＮＯｘ浄化を高めるこ
とができ、ＨＣの有効利用をはたすことができる。

【００３１】

【考案の効果】本考案によれば、ＨＣが多い運転領域で
ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣが、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄
化率が高い運転状態でＨＣ吸着材から離脱されるので、
ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が高い運転状態でのＮＯｘ浄
化率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置のシステム構成図である。

【図２】本考案の第１実施例において冷却が水冷却の場
合のシステム図である。

【図３】本考案の第１実施例におけるＥＣＵ、センサ、
アクチュエータの関係を示すブロック図である。

【図４】本考案の第２実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置のシステム構成図である。

【図５】本考案の第１実施例の制御のフローチャートで
ある。

【図６】本考案の第２実施例の制御のフローチャートで
ある。

【図７】本考案の第４実施例に係る内燃機関の排気浄化
装置の系統図である。

【図８】図７の排気浄化装置を具備した内燃機関とその
吸、排気系の概略平面図である。

【図９】本考案の第４実施例の制御のフローチャートで
ある。

【図１０】本考案の第５実施例に係る内燃機関の排気浄
化装置の制御のフローチャートである。

【図１１】リーンＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化メカニズ
ムを示すブロック図である。

【図１２】排気ガス温度−ＮＯｘ浄化率特性図である。

【符号の説明】

１内燃機関３排気管４バイパス切替弁５ＨＣ吸着材６バイパス通路７リーンＮＯｘ触媒８三元触媒或いは酸化触媒９空燃比センサ１０排気温センサ１１制御手段１２冷却手段５Ａ切替弁６ＡＨＣ吸着材７ＡリーンＮＯｘ触媒８Ａアクチュエータ１１Ａバイパス通路１２Ａ排気温センサ１３Ａ制御手段１４Ａ三方電磁弁

フロントページの続き (72)考案者広田信也愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)考案者田中俊明愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)考案者小端喜代志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開平１−257710（ＪＰ，Ａ) 実開平２−90315（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】遷移金属或いは貴金属を担持せしめたゼ
オライトからなり酸化雰囲気中ＨＣ存在下でＮＯｘを還
元する触媒を、排気管に設けた内燃機関の排気浄化装置
において、前記触媒の上流側の排気通路にＨＣ吸着材を
配置し、排気中にＨＣが多い運転領域でＨＣ吸着材にＨ
Ｃを吸着させ吸着したＨＣを保持させる吸着手段と前記
触媒のＮＯｘ浄化率が高い運転状態の時にＨＣ吸着材に
ＨＣを離脱させる離脱手段とを有する制御手段を設けた
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。