JP2924249B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- exhaust gas
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- combustion engine
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気系にリーンＮＯx
触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
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】特開平１−１３０７３５号公報、特開平
１−１３５５４１号公報は、空燃比リーンの排気中にお
いても、ＨＣ（炭化水素）の存在下で、ＮＯx を還元で
きる、遷移金属あるいは貴金属を担持せしめた触媒、い
わゆるリーンＮＯx 触媒を開示している。リーンＮＯx
触媒がＮＯx を還元するには、ＨＣが必要であり、特開
昭６３−２８３７２７号公報は、ＨＣが不足する場合に
は、ＨＣ供給装置を設けることを教示している。
１−１３５５４１号公報は、空燃比リーンの排気中にお
いても、ＨＣ（炭化水素）の存在下で、ＮＯx を還元で
きる、遷移金属あるいは貴金属を担持せしめた触媒、い
わゆるリーンＮＯx 触媒を開示している。リーンＮＯx
触媒がＮＯx を還元するには、ＨＣが必要であり、特開
昭６３−２８３７２７号公報は、ＨＣが不足する場合に
は、ＨＣ供給装置を設けることを教示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＨＣの供給において、
排気中の分配、触媒表面へのＨＣの付着の観点から、Ｈ
Ｃをガス状にして供給することが望ましい。しかし、ガ
ス状のＨＣを供給することは、ＨＣガスボンベ、あるい
は液体ＨＣとそのガス化手段等の特別なＨＣ供給装置が
必要となり、車両への搭載において、スペース上の問
題、システムの構造が複雑になり信頼性が低下する等の
種々の問題が生じる。
排気中の分配、触媒表面へのＨＣの付着の観点から、Ｈ
Ｃをガス状にして供給することが望ましい。しかし、ガ
ス状のＨＣを供給することは、ＨＣガスボンベ、あるい
は液体ＨＣとそのガス化手段等の特別なＨＣ供給装置が
必要となり、車両への搭載において、スペース上の問
題、システムの構造が複雑になり信頼性が低下する等の
種々の問題が生じる。
【０００４】本発明は、筒内から排出される未燃ＨＣの
量を制御することにより、特別なＨＣ供給装置を設ける
ことなく、リーンＮＯx 触媒に必要量のＨＣを供給でき
るようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することを
目的とする。
量を制御することにより、特別なＨＣ供給装置を設ける
ことなく、リーンＮＯx 触媒に必要量のＨＣを供給でき
るようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の内
燃機関の排気浄化装置が次の手段を備えることによって
達成される。機関負荷−機関回転速度に基づいて基本点
火時期が定められるとともに、排気系にリーンＮＯx 触
媒を備えた内燃機関、リーンＮＯx 触媒へ流入するＨＣ
量が不足する運転領域か否かを判定するＨＣ不足領域判
定手段、およびＨＣ不足領域と判定されたとき点火時期
を基本点火時期から進角側に補正する点火時期補正手
段。
燃機関の排気浄化装置が次の手段を備えることによって
達成される。機関負荷−機関回転速度に基づいて基本点
火時期が定められるとともに、排気系にリーンＮＯx 触
媒を備えた内燃機関、リーンＮＯx 触媒へ流入するＨＣ
量が不足する運転領域か否かを判定するＨＣ不足領域判
定手段、およびＨＣ不足領域と判定されたとき点火時期
を基本点火時期から進角側に補正する点火時期補正手
段。
【０００６】
【作用】本発明の内燃機関の排気浄化装置においては、
ＨＣが不足する領域（加速時、中負荷運転時等のＮＯx
生成量が大の領域、および排気高温時等の供給されたＨ
Ｃの直接酸化が促進されてＨＣが多量必要な領域）に
は、点火時期補正手段によって点火時期が進角側に補正
されるので、未燃ＨＣの排出量が増加する。筒内から排
出される未燃ＨＣが利用されるため、特別なＨＣ供給装
置を必要としない。また、点火時期が進められると、排
気温度が低下するので、ＨＣの直接酸化を防止してＨＣ
の部分酸化により生成される活性種が増え、よりＮＯx
浄化率が促進される。
ＨＣが不足する領域（加速時、中負荷運転時等のＮＯx
生成量が大の領域、および排気高温時等の供給されたＨ
Ｃの直接酸化が促進されてＨＣが多量必要な領域）に
は、点火時期補正手段によって点火時期が進角側に補正
されるので、未燃ＨＣの排出量が増加する。筒内から排
出される未燃ＨＣが利用されるため、特別なＨＣ供給装
置を必要としない。また、点火時期が進められると、排
気温度が低下するので、ＨＣの直接酸化を防止してＨＣ
の部分酸化により生成される活性種が増え、よりＮＯx
浄化率が促進される。
【０００７】
【実施例】以下に、本発明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。図３
において、２は希薄燃焼可能な火花点火内燃機関であ
り、その排気系４にはリーンＮＯx 触媒６が配置されて
いる。ここで、リーンＮＯx 触媒は、遷移金属あるいは
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 を還元する触媒として定義され
る。内燃機関２の燃焼室に臨ませて点火栓８が設けら
れ、内燃機関２の吸気系１０に燃料噴射弁１２が設けら
れる。
置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。図３
において、２は希薄燃焼可能な火花点火内燃機関であ
り、その排気系４にはリーンＮＯx 触媒６が配置されて
いる。ここで、リーンＮＯx 触媒は、遷移金属あるいは
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 を還元する触媒として定義され
る。内燃機関２の燃焼室に臨ませて点火栓８が設けら
れ、内燃機関２の吸気系１０に燃料噴射弁１２が設けら
れる。
【０００８】内燃機関２の排気系４にはリーンＮＯx 触
媒６の上流側に排気温センサ１８が設けられ、吸気系１
０には吸気圧センサ１４、吸入空気量センサ１６が設け
られる。ディストリビュータにはクランク角度センサ２
２、基準クランク角度センサ２４が内蔵されている。各
種センサ１４、１６、１８、２２、２４の出力は制御装
置２０に入力され、制御装置２０の出力によって、燃料
噴射弁１２、点火栓８は制御される。
媒６の上流側に排気温センサ１８が設けられ、吸気系１
０には吸気圧センサ１４、吸入空気量センサ１６が設け
られる。ディストリビュータにはクランク角度センサ２
２、基準クランク角度センサ２４が内蔵されている。各
種センサ１４、１６、１８、２２、２４の出力は制御装
置２０に入力され、制御装置２０の出力によって、燃料
噴射弁１２、点火栓８は制御される。
【０００９】制御装置２０はマイクロコンピュータから
成り、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２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、インプットインタ
ーフェイス２０ｄ、演算を実行するセントラルプロセッ
サユニット２０ａ（ＣＰＵ）、読出し専用メモリである
リードオンリメモリ２０ｂ（ＲＯＭ）、一時記憶用のラ
ンダムアクセスメモリ２０ｃ（ＲＡＭ）、アウトプット
インターフェイス２０ｅ、駆動回路２０ｉ、２０ｊ、こ
れらを連絡する双方向性バス２０ｋを備えている。
成り、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２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、インプットインタ
ーフェイス２０ｄ、演算を実行するセントラルプロセッ
サユニット２０ａ（ＣＰＵ）、読出し専用メモリである
リードオンリメモリ２０ｂ（ＲＯＭ）、一時記憶用のラ
ンダムアクセスメモリ２０ｃ（ＲＡＭ）、アウトプット
インターフェイス２０ｅ、駆動回路２０ｉ、２０ｊ、こ
れらを連絡する双方向性バス２０ｋを備えている。
【００１０】制御装置２０は、点火栓８の点火時期を制
御するために、図１に示す演算用ルーチンをＲＯＭ２０
ｂに記憶しており、このルーチンはＣＰＵ２０ａに呼出
されて、演算が実行される。図１のルーチンは、点火時
期を制御することによって排気ガス中のＨＣ量を制御す
るルーチンである。点火時期は、通常、吸入空気量Ｑ
（吸入空気量センサ１６の出力）から演算される機関負
荷Ｑ／Ｎと、機関回転速度ＮＥ（クランク角度センサ２
２の出力と時間とから演算）とから求まる、基本点火時
期θBASEとされる。そして、この点火時期が進角または
遅角されると、図２に示すように排気ガス中のＨＣ量が
増減する。たとえば、点火時期が進角されると、燃焼室
内の燃焼の後燃えが残って、未燃ＨＣが増え、それが排
出されて、排気ガス中のＨＣ量が増える。逆に、点火時
期を遅角すると、ある点（図２の曲線の谷底点）までは
ＨＣ量が減るが、それよりさらに遅角させると排気弁が
点火より先に開いて燃焼される前に一部の燃料が排出さ
れ、排気ガス中のＨＣが増えることになる。
御するために、図１に示す演算用ルーチンをＲＯＭ２０
ｂに記憶しており、このルーチンはＣＰＵ２０ａに呼出
されて、演算が実行される。図１のルーチンは、点火時
期を制御することによって排気ガス中のＨＣ量を制御す
るルーチンである。点火時期は、通常、吸入空気量Ｑ
（吸入空気量センサ１６の出力）から演算される機関負
荷Ｑ／Ｎと、機関回転速度ＮＥ（クランク角度センサ２
２の出力と時間とから演算）とから求まる、基本点火時
期θBASEとされる。そして、この点火時期が進角または
遅角されると、図２に示すように排気ガス中のＨＣ量が
増減する。たとえば、点火時期が進角されると、燃焼室
内の燃焼の後燃えが残って、未燃ＨＣが増え、それが排
出されて、排気ガス中のＨＣ量が増える。逆に、点火時
期を遅角すると、ある点（図２の曲線の谷底点）までは
ＨＣ量が減るが、それよりさらに遅角させると排気弁が
点火より先に開いて燃焼される前に一部の燃料が排出さ
れ、排気ガス中のＨＣが増えることになる。
【００１１】図１のルーチンを説明する。このルーチン
には、たとえばクランク角度が７２０°毎に割込まれ
る。クランク角度７２０°は基準クランク角度センサ２
４の出力を基準にする。この場合は、１回割込まれる度
毎に、４気筒エンジンでは１回点火が実行される。ま
ず、ステップ１０２で、機関負荷Ｑ／Ｎ、機関回転速度
ＮＥ、吸気管圧力ＰＭ（吸気管圧力センサ１４の出
力）、排気温度ＴＥＸ（排気温センサ１８の出力）を読
込む。次いで、ステップ１０４で、機関負荷Ｑ／Ｎ、機
関回転速度ＮＥに基づいて、予め定めたマップ等から基
本点火時期θBASEを演算、または読出す。したがって、
θBASEはＱ／Ｎ、ＮＥの変化に対応して変化する。従来
は、このθBASEに従って点火栓８を作動させていた。し
かし、本発明では、さらに、θBASEを補正するためにス
テップ１０６−１１４が設けられている。ステップ１０
６では、加速中か否か検出するための吸気圧力の変動、
Δ（ＰＭ）／Δｔを演算する。たとえば、アクセルペダ
ルを踏込んで加速すると、吸気圧力ＰＭが大きく変化す
るからΔ（ＰＭ）／Δｔの絶対値も大となる。加速中か
否かは、吸気圧力変動の他、アクセル開度の変動から判
断してもよい。
には、たとえばクランク角度が７２０°毎に割込まれ
る。クランク角度７２０°は基準クランク角度センサ２
４の出力を基準にする。この場合は、１回割込まれる度
毎に、４気筒エンジンでは１回点火が実行される。ま
ず、ステップ１０２で、機関負荷Ｑ／Ｎ、機関回転速度
ＮＥ、吸気管圧力ＰＭ（吸気管圧力センサ１４の出
力）、排気温度ＴＥＸ（排気温センサ１８の出力）を読
込む。次いで、ステップ１０４で、機関負荷Ｑ／Ｎ、機
関回転速度ＮＥに基づいて、予め定めたマップ等から基
本点火時期θBASEを演算、または読出す。したがって、
θBASEはＱ／Ｎ、ＮＥの変化に対応して変化する。従来
は、このθBASEに従って点火栓８を作動させていた。し
かし、本発明では、さらに、θBASEを補正するためにス
テップ１０６−１１４が設けられている。ステップ１０
６では、加速中か否か検出するための吸気圧力の変動、
Δ（ＰＭ）／Δｔを演算する。たとえば、アクセルペダ
ルを踏込んで加速すると、吸気圧力ＰＭが大きく変化す
るからΔ（ＰＭ）／Δｔの絶対値も大となる。加速中か
否かは、吸気圧力変動の他、アクセル開度の変動から判
断してもよい。
【００１２】次いで、ステップ１０８で、現在の運転状
態がＨＣがリーンＮＯx 触媒のＮＯx 浄化作用上、相対
的に不足する領域か否かを判断する。たとえば、吸気管
圧力の変動割合Δ（ＰＭ）／Δｔの絶対値が一定値Ｃ1
以上かを判断して、加速中か否かを見る。また、機関負
荷Ｑ／ＮがＣ2 −Ｃ3 にあるか否かを判断して、中負荷
域か否かを見る。さらに、排気温度ＴＥＸが一定値Ｃ4
（たとえば、６００°Ｃ）より大か否かを判断して、高
温時か否かを見る。加速中、中負荷域はＮＯx生成量が
大のため、相対的にＨＣが不足する領域である。排気高
温時は、排気ガス中のＨＣが直接酸化して、ＮＯx 浄化
に必要なＨＣの部分酸化によって生成される活性種が不
足する領域であるから、やはりＨＣ不足領域となる。ス
テップ１０８は、リーンＮＯx 触媒６へのＨＣ流入量が
不足する運転領域か否かを判定するＨＣ不足領域判定手
段を構成する。ステップ１０８でＨＣが不足しないと判
断されれば、点火時期はθBASEのままでよいから、リタ
ーンする。ステップ１０８でＨＣが不足する領域と判定
されると、ステップ１１０に進む。
態がＨＣがリーンＮＯx 触媒のＮＯx 浄化作用上、相対
的に不足する領域か否かを判断する。たとえば、吸気管
圧力の変動割合Δ（ＰＭ）／Δｔの絶対値が一定値Ｃ1
以上かを判断して、加速中か否かを見る。また、機関負
荷Ｑ／ＮがＣ2 −Ｃ3 にあるか否かを判断して、中負荷
域か否かを見る。さらに、排気温度ＴＥＸが一定値Ｃ4
（たとえば、６００°Ｃ）より大か否かを判断して、高
温時か否かを見る。加速中、中負荷域はＮＯx生成量が
大のため、相対的にＨＣが不足する領域である。排気高
温時は、排気ガス中のＨＣが直接酸化して、ＮＯx 浄化
に必要なＨＣの部分酸化によって生成される活性種が不
足する領域であるから、やはりＨＣ不足領域となる。ス
テップ１０８は、リーンＮＯx 触媒６へのＨＣ流入量が
不足する運転領域か否かを判定するＨＣ不足領域判定手
段を構成する。ステップ１０８でＨＣが不足しないと判
断されれば、点火時期はθBASEのままでよいから、リタ
ーンする。ステップ１０８でＨＣが不足する領域と判定
されると、ステップ１１０に進む。
【００１３】ステップ１１０では、基本点火時期θBASE
（上死点前角度）に、所定角度Δθを加えて、点火時期
θを演算する。正のΔθを加えることにより、点火時期
θ（上死点前角度）は基本点火時期θBASEに対して進角
される。この点火時期進角により、図２に示すように、
リーンＮＯx触媒６に流入する排気中のＨＣ量がΔ（Ｈ
Ｃ）増える。ステップ１１０は点火時期を基本点火時期
θBASEから進角側に補正する点火時期補正手段を構成す
る。
（上死点前角度）に、所定角度Δθを加えて、点火時期
θを演算する。正のΔθを加えることにより、点火時期
θ（上死点前角度）は基本点火時期θBASEに対して進角
される。この点火時期進角により、図２に示すように、
リーンＮＯx触媒６に流入する排気中のＨＣ量がΔ（Ｈ
Ｃ）増える。ステップ１１０は点火時期を基本点火時期
θBASEから進角側に補正する点火時期補正手段を構成す
る。
【００１４】次いで、ステップ１１２に進み、タイマカ
ウント時間Ｔをカウントアップしていく。ステップ１１
２を１回通過する毎に、すなわち１回の点火毎にＴは１
づつカウントアップされる。
ウント時間Ｔをカウントアップしていく。ステップ１１
２を１回通過する毎に、すなわち１回の点火毎にＴは１
づつカウントアップされる。
【００１５】次いで、ステップ１１４に進み、タイマの
カウント時間Ｔが所定値Ｔ０（たとえば４０カウント）
を越えたか否かを判定し、Ｔ０以下だとそのままリター
ンし、ＴがＴ０を越えるとステップ１１６に進む。この
操作により、点火時期が進角側にずらされるのは一定時
間の間だけであり、すなわち上記の例では、４０点火の
間だけであり、それを越えると、ステップ１１６へと進
む。
カウント時間Ｔが所定値Ｔ０（たとえば４０カウント）
を越えたか否かを判定し、Ｔ０以下だとそのままリター
ンし、ＴがＴ０を越えるとステップ１１６に進む。この
操作により、点火時期が進角側にずらされるのは一定時
間の間だけであり、すなわち上記の例では、４０点火の
間だけであり、それを越えると、ステップ１１６へと進
む。
【００１６】ステップ１１６では、点火時期θを、再び
θBASEに戻し、次いでステップ１１８に進んで、タイマ
カウントＴを０とおいてクリアする。次いでリターンす
る。
θBASEに戻し、次いでステップ１１８に進んで、タイマ
カウントＴを０とおいてクリアする。次いでリターンす
る。
【００１７】次に、作用を説明する。ＨＣ不足領域判定
手段１０８が、現在の機関運転状態が、リーンＮＯx 触
媒６のＮＯx 浄化上ＨＣが不足する運転領域にあると判
定したとき、たとえば、加速時、中負荷運転時、排気高
温時の何れか少なくともひとつの状態と判定したとき、
点火時期補正手段１１０が、点火時期θをθBASEから所
定クランク角Δθだけ進める。そして、このθによって
点火栓８の点火を実行する。この進角は一定時間Ｔ０だ
け行われ、Ｔ０を越えるとクリアされる。点火時期θが
進角されると、排気中のＨＣ量は増加され、リーンＮＯ
x 触媒６のＮＯx 浄化率は向上する。
手段１０８が、現在の機関運転状態が、リーンＮＯx 触
媒６のＮＯx 浄化上ＨＣが不足する運転領域にあると判
定したとき、たとえば、加速時、中負荷運転時、排気高
温時の何れか少なくともひとつの状態と判定したとき、
点火時期補正手段１１０が、点火時期θをθBASEから所
定クランク角Δθだけ進める。そして、このθによって
点火栓８の点火を実行する。この進角は一定時間Ｔ０だ
け行われ、Ｔ０を越えるとクリアされる。点火時期θが
進角されると、排気中のＨＣ量は増加され、リーンＮＯ
x 触媒６のＮＯx 浄化率は向上する。
【００１８】また、点火時期θが進角されると、燃料の
未燃分が増えることにより排気温度が下がる。たとえ
ば、ステップ１０８において、排気温度ＴＥＸがＣ4 以
上のためにステップ１１０に進んだ場合、排気温度が点
火進角によって下り、排気中のＨＣのＨ2 Ｏ、ＣＯ2 へ
の直接酸化が抑制され、ＨＣが増えるので、さらにリー
ンＮＯx 触媒６のＮＯx 浄化率が向上することになる。
未燃分が増えることにより排気温度が下がる。たとえ
ば、ステップ１０８において、排気温度ＴＥＸがＣ4 以
上のためにステップ１１０に進んだ場合、排気温度が点
火進角によって下り、排気中のＨＣのＨ2 Ｏ、ＣＯ2 へ
の直接酸化が抑制され、ＨＣが増えるので、さらにリー
ンＮＯx 触媒６のＮＯx 浄化率が向上することになる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ＨＣ不足領域判定手段
１０８と、点火時期補正手段１１０を設けたので、ＨＣ
量が不足する領域において、点火時期θを基本点火時期
θBASEに対して進角させることにより、ＨＣ量を増加さ
せることができ、リーンＮＯx触媒６のＮＯx 浄化率を
向上することができる。しかも、ＨＣボンベや、液化Ｈ
Ｃのガス化装置等の特別なＨＣ供給装置を使用しない
で、上記ＨＣ増量を達成することができ、車両への搭載
性、信頼性を確保する上からも好ましいものである。
１０８と、点火時期補正手段１１０を設けたので、ＨＣ
量が不足する領域において、点火時期θを基本点火時期
θBASEに対して進角させることにより、ＨＣ量を増加さ
せることができ、リーンＮＯx触媒６のＮＯx 浄化率を
向上することができる。しかも、ＨＣボンベや、液化Ｈ
Ｃのガス化装置等の特別なＨＣ供給装置を使用しない
で、上記ＨＣ増量を達成することができ、車両への搭載
性、信頼性を確保する上からも好ましいものである。
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装
置の点火時期制御ルーチンのフローチャートである。
置の点火時期制御ルーチンのフローチャートである。
【図２】排気中のＨＣ量対点火時期特性図である。
【図３】本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装
置の系統図である。
置の系統図である。
２ 内燃機関 ４ 排気系 ６ リーンＮＯx 触媒 ８ 点火栓 １４ 吸気管圧力センサ １６ 吸入空気量センサ １８ 排気温センサ ２０ 制御装置 ２２ クランク角度センサ ２４ 基準クランク角度センサ １０８ ＨＣ不足領域判定手段 １１０ 点火時期補正手段
Claims (1)
- 【請求項１】 機関負荷−機関回転速度に基づいて基本
点火時期が定められるとともに、排気系にリーンＮＯx
触媒を備えた内燃機関において、リーンＮＯx 触媒へ流
入するＨＣ量が不足する運転領域か否かを判定するＨＣ
不足領域判定手段と、ＨＣ不足領域と判定されたとき点
火時期を基本点火時期から進角側に補正する点火時期補
正手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6752691A JP2924249B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6752691A JP2924249B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279766A JPH04279766A (ja) | 1992-10-05 |
| JP2924249B2 true JP2924249B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=13347509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6752691A Expired - Lifetime JP2924249B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2924249B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2871615B2 (ja) * | 1996-09-09 | 1999-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP6752691A patent/JP2924249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04279766A (ja) | 1992-10-05 |
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