JP3102065B2 - NOx低減装置 - Google Patents

NOx低減装置

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JP3102065B2
JP3102065B2 JP03161029A JP16102991A JP3102065B2 JP 3102065 B2 JP3102065 B2 JP 3102065B2 JP 03161029 A JP03161029 A JP 03161029A JP 16102991 A JP16102991 A JP 16102991A JP 3102065 B2 JP3102065 B2 JP 3102065B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のNOx低減装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガス中に含ま
れるNOxを低減する装置としては、従来、排気ガス中
に還元剤(例、アンモニア)を供給して低減する装置が
知られている。例えば、特開昭64−83816 号公報には、
排気ガス中のNOxの量をNOx分析計により検出し、
検出したNOx量に応じてアンモニアを排気ガス中に吹
き込むことが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の技術では、取り扱いを厳しくしなければならな
い臭気ガスであるところの、アンモニアを必要とすると
いう問題点があった。本発明は、このような問題点を解
決することを課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のNOx低減装置では、エンジン筒内で燃料
を噴射するタイプのエンジンの吸気系に燃料を噴射する
よう設けられた吸気系インジェクターと、排気系に設け
られNOx量を算出するのにセンサ出力を利用するリー
ンセンサと、エンジン負荷状態と算出したNOx量に応
じて吸気系インジェクターからの燃料噴射量を制御する
手段とを具えることとした。
【0005】
【作 用】ディーゼルエンジン等のエンジン筒内で燃
料を噴射するタイプのエンジンでは、発生されるHCの
量が、NOx低減用触媒コンバータで必要とする量より
少ない。そこで、吸気系に燃料を噴射してやることによ
り、排気ガス内のHCの量を増加させる。その噴射量の
調節を、リーンセンサの検出出力やエンジン回転数を基
にして算出したNOx量に応じて行う。
【0006】
【実施例】最近、ディーゼルエンジンのNOx低減に使
用する触媒として、ゼオライト系の触媒が知られてお
り、それを用いた非選択接触還元法が有望視されてい
る。この還元法は、CO,HC,H2 ,Cの存在下で還
元する方法であり、中でもHC(ハイドロカーボン)が
重要な役割を果たしている。
【0007】還元の際に必要とされるHCの量は、NO
xの量に対する比、つまりHC/NOxの値が1以上と
なる量であるが、ディーゼルエンジンで自然に発生する
HCの量のNOxの量に対する比は、1以下である。従
って、HCの量をなんらかの方法で補給してやる必要が
あるわけであるが、本発明ではそれを、吸気系へ燃料を
噴射することにより補給する。
【0008】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、本発明の実施例にかかわるNO
x低減装置である。図1において、1はフィルター、2
は吸気系、3はエンジン、4は燃料噴射ポンプ、5は筒
内インジェクター、6は排気系、7は触媒コンバータ、
8は排気管出口部、9は燃料タンク、10は燃料パイ
プ、11はエンジン回転センサ、12はコントロールレ
バーセンサ、13はコントローラ、14は吸気系インジ
ェクター、15はリーンセンサである。
【0009】ここに吸気系2とは、吸気管と吸気マニホ
ールドを総称したものであり、排気系6とは、排気管と
排気マニホールドを総称したものである。本発明では、
吸気系2に、エンジン3に使うのと同じ燃料を噴射する
吸気系インジェクター14を設ける。
【0010】吸気系インジェクター14により吸気系2
に噴射された燃料は、吸気に薄く混ざった状態でエンジ
ン筒内に入って行くが、これは、筒内インジェクター5
から噴射された燃料とは異なり、その多くが未燃の状態
で排気系6に出て来る。これにより排気系6内には、吸
気系で燃料を噴射しない通常のディーゼルエンジンの場
合に比べ、多くのHCが存在することになる。これが触
媒コンバータ7へ供給され、還元に役立てられる。
【0011】エンジン3と触媒コンバータ7との間の排
気系6に、リーンセンサ15を設ける。図2は、リーン
センサの特性を示す図である。縦軸はセンサ出力(リー
ンセンサのポンピング電流)であり、横軸はA/F(空
燃比,A: Air , F: Fuel )である。リーンセンサ15
により、エンジン3からの排出ガスを基にA/Fを求め
ることが出来る。例えば、リーンセンサ15の出力がI
1 であった場合、A/Fの値としてR1 が求められる。
【0012】図3は、NOx量をパラメータとした場合
の、A/Fとエンジン回転数との関係を示す図である。
A/Fとエンジン回転数を別途求め、それらから点線の
如く座標軸に平行に延ばした直線の交点が、どの曲線の
上にあるかを見ることによって、NOx量を求めること
が出来る。例えば、図2によって求められたA/Fの値
がR1 で、エンジン回転数がN1 であった時には、その
交点が存在する曲線のパラメータがG1 であることよ
り、NOx量はG1 と求めることが出来る。
【0013】図4は、HC量/NOx量の比とNOx浄
化率との関係を示す図である。この図の関係を利用し
て、HCの必要量を割り出すことが出来る。次に、それ
を説明する。図4から分かるように、NOx浄化率を高
めるには、HCの量を多くすればよい。しかし、図4の
特性曲線の上昇の度合いは、点線で示す100%のレベ
ルに近づくにつれ緩やかになるので、率を僅かに上昇さ
せるのに多量のHCを必要とし、あまり効率的ではな
い。そこで、NOxの法的規制を下回る範囲で適宜NO
x浄化率の目標値を決め、それに対応するHC量/NO
x量を求めれば、それに基づきHCの必要量を求めるこ
とが出来る(NOx量は別途求められている)。
【0014】図5は、吸気系噴射量/エンジン筒内噴射
量の比とHC量との関係を示す図である。図4で必要な
HC量が求められるから、それをこの図の関係に当ては
めることにより、そのHC量に対応する吸気系噴射量/
エンジン筒内噴射量の比が求められる。エンジン筒内噴
射量は、エンジン負荷に応じてエンジン3内で噴射され
る量である。なお、エンジン負荷状態は、エンジン回転
センサ11からのエンジン回転数,コントロールレバー
センサ12からのコントロールレバー角によって知るこ
とが出来る。
【0015】図6は、本発明での制御動作を説明するフ
ローチャートである。ステップ1…エンジン負荷状態を
検出する。これは、エンジン回転センサ11で検出する
エンジン回転数,コントロールレバーセンサ12で検出
するコントロールレバー角を基にして検出する。
【0016】ステップ2…吸気系インジェクター14で
噴射する燃料のベース量とする噴射基本量を、どのよう
なエンジン負荷状態の時にはどのような値にするという
対応関係(マップ)を、あらかじめ定めておく。そし
て、そのマップに従い、ステップ1で検出したエンジン
負荷状態に応じた噴射基本量を、このステップ2で算出
する。
【0017】ステップ3…リーンセンサ15のセンサ出
力を基にして、図2,図3によってNOx量(NOx濃
度)を求める。ステップ4…検出したNOx濃度が、所
定値と等しいか調べる。この所定値は、法的な規制基準
を満たしている範囲の値を、適宜設定しておく。必要と
されるHC量は、その設定値に応じて変わる(図4参
照)。所定値と等しければ、ステップ1に戻る。
【0018】ステップ5…所定値と等しくなければ、吸
気系インジェクター14での噴射量を補正するための補
正噴射量を算出する。HC量が不足しているのであれ
ば、補正噴射量は正の値であり、HC量が過剰であれ
ば、補正噴射量は負の値である。ステップ6…噴射基本
量に補正噴射量を加えた量が、吸気系インジェクター1
4より噴射される。
【0019】なお、上例ではエンジン3はディーゼルエ
ンジンであるとしたが、ガソリンエンジンであっても、
ディーゼルエンジンと同様、燃料をエンジン筒内で噴射
するタイプのもの(通常のガソリンエンジンは吸気側で
燃料を噴射している)であれば、本発明を適用すること
が出来る。
【0020】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のNOx低減装
置では、ディーゼルエンジン等のエンジン筒内で燃料を
噴射するタイプのエンジンで、NOx低減をするのに必
要とする量のHCを、吸気系にも燃料を噴射することに
より補給する。このように、使用する材料が使い慣れた
燃料であり、アンモニアのような臭気ガスではないの
で、取り扱いを厳しくする必要がない。
【0021】また、吸気系に燃料を噴射することによ
り、スモークが減少するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかわるNOx低減装置
【図2】リーンセンサの特性を示す図
【図3】NOx量をパラメータとした場合の、エンジン
回転数とA/F(空燃比)との関係を示す図
【図4】HC量/NOx量の比とNOx浄化率との関係
を示す図
【図5】吸気系噴射量/エンジン筒内噴射量の比とHC
量との関係を示す図
【図6】本発明での制御動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
1 フィルター 2 吸気系 3 エンジン 4 燃料噴射ポンプ 5 筒内インジェクター 6 排気系 7 触媒コンバータ 8 排気管出口部 9 燃料タンク 10 燃料パイプ 11 エンジン回転センサ 12 コントロールレバーセンサ 13 コントローラ 14 吸気系インジェクター 15 リーンセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/38 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 F02M 63/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン筒内で燃料を噴射するタイプの
    エンジンの吸気系に燃料を噴射するよう設けられた吸気
    系インジェクターと、排気系に設けられNOx量を算出
    するのにセンサ出力を利用するリーンセンサと、エンジ
    ン負荷状態と算出したNOx量に応じて吸気系インジェ
    クターからの燃料噴射量を制御する手段とを具えたこと
    を特徴とするNOx低減装置。
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