JP3116588B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP3116588B2
JP3116588B2 JP04239846A JP23984692A JP3116588B2 JP 3116588 B2 JP3116588 B2 JP 3116588B2 JP 04239846 A JP04239846 A JP 04239846A JP 23984692 A JP23984692 A JP 23984692A JP 3116588 B2 JP3116588 B2 JP 3116588B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/18Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an adsorber or absorber
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    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/12Hydrocarbons

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、特にHC等の未燃成分を吸着すると共に所定
温度以上では未燃成分を酸化する吸着触媒装置を備える
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の内燃機関の排気浄化装置の従来
例として、以下のようなものがある(実開昭63−68
713号公報参照)。すなわち、三元触媒装置が介装さ
れる排気通路を前記三元触媒装置上流において分岐させ
てバイパス通路を形成し、このバイパス通路に吸着装置
を介装する。
【0003】そして、排気温度が低い運転領域では排気
をバイパス通路を流通させて排気中のHC等の未燃成分
を吸着装置にて吸着捕集した後、排気を三元触媒装置に
導入する。また、排気温度が高い運転領域では排気を吸
着装置に流通させることなく三元触媒装置に導入する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、排気エミッ
ションの低減対策に対応させるためには、自己診断,H
Cの脱離,吸着状況をモニタする必要があるが、前記従
来例においては前記対策が行われていなかった。本発明
は、このような実状に鑑みてなされたもので、特にHC
等の未燃成分を吸着すると共に所定温度以上では未燃成
分を酸化する吸着触媒装置を備える場合に、HC等の未
燃成分の吸着,脱離状況をモニタ可能ならしめることを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は図1
に示すように、排気中の未燃成分を吸着すると共に所定
温度以上では未燃成分を酸化する吸着触媒装置A入口の
排気中の未燃成分濃度を検出する第1濃度検出手段B
と、前記吸着触媒装置A出口の排気中の未燃成分濃度を
検出する第2濃度検出手段Cと、前記吸着触媒装置Aを
通過する排気流量を検出する排気流量検出手段Dと、
記吸着触媒装置の温度又は前記吸着触媒装置内の排気温
度を検出する温度検出手段Eと、検出された入口側未燃
成分濃度と出口側未燃成分濃度と排気流量と温度とに基
づいて前記吸着触媒装置Aに吸着される未燃成分量を演
算する吸着量演算手段と、を備えるようにした。
【0006】
【作用】このようにして、吸着触媒装置の入口側及び出
口側の未燃成分濃度と排気流量と温度とに基づいて吸着
触媒装置に吸着される未燃成分量を演算し、もって吸着
触媒装置の未燃成分の吸着,脱離状況をモニタできるよ
うにした。
【0007】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図2〜図5は本発明の第1実施例を示す。図2
において、機関1の排気通路2には三元触媒装置(図示
せず)が介装され、三元触媒装置上流において排気通路
が分岐された後さらに合流されてバイパス通路3が形
成されている。前記バイパス通路には排気中のHCを
吸着捕集する吸着触媒装置4が介装されている。ここ
で、銅,パラジウムをイオン交換したゼオライトからな
る吸着剤の温度が例えば400℃以上のときに吸着触媒
装置4内でHCが酸化される。前記吸着触媒装置4上流
のバイパス通路3には第1排気切換弁5が介装され、バ
イパス通路3との分岐部下流の排気通路2には第2排気
切換弁6が介装されている。これら第1及び第2排気切
換弁5,6はマイクロコンピュータ等からなる吸着量演
算手段としての制御装置7により、開閉制御される。
【0008】前記吸着触媒装置4上流のバイパス通路3
には排気中のHC濃度を検出する第1濃度検出手段とし
ての第1HC濃度センサ8が設けられ吸着触媒装置4
下流のバイパス通路3には第2濃度検出手段としての第
2HC濃度センサ9が設けられ、これらセンサ8,9の
検出信号は前記制御装置7に入力されている。また、制
御装置7には、排気流量検出手段としてのエアフローメ
ータ10からの吸入空気量検出信号と、水温センサ11
からの冷却水温度検出信号と、が入力されている。
に、吸着触媒装置4には温度検出手段として吸着剤温度
を検出する吸着剤温度センサ31が取付けられ、吸着剤
温度センサ31の検出信号は制御装置7に入力されてい
る。
【0009】制御装置7は図3のフローチャートに従っ
て作動し表示器12を作動させるようになっている。次
に、作用を図3のフローチャートに従って説明する。こ
のルーチンは例えば0.5秒毎に時間同期で実行され
る。S31では、吸入空気量,吸着剤温度の検出信号を
読込む。
【0010】S32では、検出された吸着剤温度に基づ
いて、第1排気切換弁5の開度をマップから検索し、こ
の検索値になるように第1排気切換弁5の開度を制御す
る。 第1排気切換弁5の開度は、図4に示すように吸着
剤温度が約200℃以下でHCの吸着を行うために全開
される共に吸着剤温度が約300℃以上でHCの脱離を
行うために全開されるように設定されている。また、前
記開度は図4に示すように吸着剤温度が約220℃〜約
270℃の範囲で最小開度に設定され、さらに他の温度
領域においては吸着剤温度に応じた中間温度に設定され
ている。
【0011】S33では、検出された吸着剤温度に基づ
いて、第2排気切換弁6の開度をマップから検索し、こ
の検索値になるように第2排気切換弁6の開度を制御す
る。第2排気切換弁6の開度は、図5に示すように吸着
剤温度が約200℃以下で排気をバイパス通路3に流通
させるべく全閉させ、吸着剤温度が約220〜230℃
以上で全開させ、他の温度領域で吸着剤温度に応じた中
間温度に設定されている。
【0012】S4では、S32にて検索された開度TV
O1に基づいて第1排気切換弁5のボア開口面積S1を
次式により演算する。 S1=π(R1)2 (1−COSTVO1) R1
は第1排気切換弁5のボア半径である。 S5では、S33にて検索された開度TVO2に基づい
て第2排気切換弁6のボア開口面積S2を次式により演
算する。
【0013】 S2=π(R2)2 (1−COSTVO2) R2
は第2排気切換弁6のボア半径である。 S6では、第1HC濃度センサ8の検出信号から吸着
装置4の入口側HC濃度HC1を読込む。S7では、
第2HC濃度センサ9の検出信号から吸着触媒装置4の
出口側HC濃度HC2を読込む。
【0014】そして、S34では検出された吸着剤温度
は400℃以上か否かを判定し、YESのときにはS3
5に進み、NOのときにはS8に進む。ここで、銅,パ
ラジ ウムをイオン交換したゼオライトからなる吸着剤の
温度が400℃以上のときに吸着触媒装置4内でHCが
酸化される。 したがって、吸着剤温度が400℃以上と
判定されたときにはS35において今回ルーチンにおけ
る吸着HC重量MHCを零に設定し、S9に進む。一
方、吸着剤温度が400℃未満のときにはS8において
後述のように今回ルーチンにおける吸着HC重量を演算
し、S9に進む。
【0015】S8では、前記S4及びS5にて演算され
たボア開口面積S1,S2と入口側及び出口側HC濃度
HC1,HC2と検出された吸入空気量Qとに基づい
て、今回ルーチンの0.5秒間に吸着触媒装置4に吸着
される吸着HC重量MHCを次式により演算する。 MHC=K×Q×(HC1−HC2)×S1/(S1+S2) Kは、定数であり、吸着状態にあるときには正の値に、
脱離状態にあるときには負の値に、平衡状態のときには
零に設定される。ここで、{Q×S1/(S1+S
2)}は吸着触媒装置4を通過する排気流量に相当す
る。
【0016】S9では、S8若しくはS35にて演算さ
れた吸着HC重量MHCを前回ルーチンにて算出された
総吸着HC重量TMHCに加算して、新たな総吸着HC
重量を求める。S10では、イグニッションスイッチが
オンか否かを判定し、YESのときにはS11に進み
NOのときにはS12に進む。S11では、S9にて求
められた総吸着HC重量を表示装置12に表示させ、運
転者にHC吸着量を知らせる。これにより、HC吸着量
が多いときにはHCを酸化除去させるために運転者に高
速(例えば40km/h)以上の運転を行わせるように促
すことができる。
【0017】S12では、総吸着HC重量を次回の運転
時のデータとして、RAMに記憶させる。以上説明した
ように、吸着触媒装置4の入口側及び出口側のHC濃度
と吸着 装置4に導入される排気流量とに基づいて総
吸着HC重量を演算して表示装置12にて表示させるよ
うにしたので、吸着触媒装置4のHC吸着,脱離状況を
運転者がモニタでき、もって吸着量が多いときには運転
者に高速運転(例えば40km/h)を促して吸着量を確
実に減少させることができ、また北米の排気対策にも対
応できる。また、吸着剤温度に応じて吸着HC重量を変
化させるようにしているので、総吸着HC重量を正確に
推定でき、吸着量のモニタ精度を高めることができる。
【0018】次に、本発明の第2実施例を図6〜図10
に基づいて説明する。尚、第2実施例における構成は前
記第1実施例と同一要素には図2と同一符号を付して説
明を省略し、また以下の実施例におけるフローチャート
においては前記第1実施例のフローチャートと同一ステ
ップには図3と同一ステップ数を付して説明を省略す
る。
【0019】図6において、吸着触媒装置4には温度検
出手段として排気温度を検出する排気温度センサ21が
取付けられ、排気温度センサ21の出力信号は制御装置
に入力されている。そして、図7のS21において、
吸入空気量,排気温度の検出信号を読込む。S22で
は、検出された排気温度に基づいて、第1排気切換弁5
の開度をマップから検索し、この検索値になるように第
1排気切換弁5の開度を制御する。第1排気切換弁5の
開度は図8に示すように排気温度が約200℃以下で
HCの吸着を行うために全開されると共に排気温度が約
300℃以上でHCの脱離を行うために全開されるよう
に設定されている。また、前記開度は図8に示すように
排気温度が約220℃〜約270℃の範囲で最小開度に
設定され、さらに他の温度領域においては排気温度に応
じた中間開度に設定されている。
【0020】S23では、検出された排気温度に基づい
て、第2排気切換弁6の開度をマップから検索し、この
検索値になるように第2排気切換弁6の開度を制御す
る。第2排気切換弁6の開度は、図9に示すように排気
温度が約200℃以下で排気をバイパス通路3に流通さ
せるべく全閉させ、排気温度が約220〜230℃以上
で全開させ、他の温度領域で排気温度に応じた中間温度
に設定されている。
【0021】そして、第1実施例と同様に、S4及びS
5では、第1及び第2排気切換弁5,6のポート開口面
積を夫々演算すると共に、S6及びS7では、吸着触媒
装置4の入口側及び出口側のHC濃度を検出する。
【0022】そして、S41において検出された排気
温度が400℃以上か否かを判定しYESのときには
S42に進みNOのときにはS45に進む。ここで、
排気温度が400℃以上のときに吸着触媒装置4内でH
Cが酸化されるようになる。
【0023】そして、排気温度が400℃以上と判定さ
れたときには、S42においてタイマのカウント値に
0.5秒を加算してカウントを開始若しくは継続させ
る。S43では、タイマのカウント時間に基づいて、吸
触媒装置4内におけるHC酸化量HC3をマップから
検索する。前記吸着触媒装置4内におけるHC酸化量は
図10に示すように排気温度が400℃に達した時点か
ら急激に増大した後経時と共に徐々に減少するようにな
っている。
【0024】S44では、検索されたHC酸化量HC3
に基づいて、今回ルーチンにおける吸着HC重量MHC
を次式により演算する。 MHC=K×Q×(HC1−HC3)×S1/(S1+S2) Kは定数,Qは吸入空気量,HC1は吸着触媒装置4の
入口側HC濃度,S1は第1排気切換弁5のボア開口面
積,S2は第2排気切換弁6のボア開口面積である。
【0025】一方、排気温度が400℃未満と判定され
たときにはS45においてタイマのカウント値を初期
値(=0)にリセットした後S8に進み、吸着触媒装置
4の入口側と出口側のHC濃度に基づいて今回ルーチン
における吸着HC重量を演算する。そして、S9におい
て、S8若しくはS44にて求められた吸着HC重量に
基づいて総吸着HC重量を演算する。
【0026】このようにして、HC酸化量を減算して総
吸着HC重量を求めるときには総吸着HC重量が負の値
になる可能性がある。このため、S46においてS9に
て演算された総吸着HC重量が零以上か否かを判定し、
YESのときにはS47を通過することなくS10に進
み、NOのときにはS47において総吸着HC重量を零
に設定した後S10に進む。
【0027】そして、イグニッションスイッチオン時に
表示装置12に総吸着HC重量を表示させ(S11)、
イグニッションスイッチオフ時に総吸着HC重量をRA
Mに記憶させる(S12)。本実施例においても、前記
第1実施例と同様な効果を奏する他、吸着触媒装置4内
にて酸化処理されるHC酸化量を求めるようにしたの
で、総吸着HC重量をより高精度に求めることができ、
もってモニタ精度を向上できる。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、吸着
装置の入口側及び出口側の未燃成分濃度と排気流量と
温度とに基づいて吸着触媒装置の吸着量を演算するよう
にしたので、吸着量をモニタすることができるため、未
燃成分の吸着,脱離状態を判断できる。特に吸着触媒装
置の温度又は吸着触媒装置内の排気温度を考慮すること
で、所定温度以上での未燃成分の酸化による吸着量の変
化に対応でき、吸着量のモニタ精度を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のクレーム対応図。
【図2】 本発明の第1実施例を示す構成図。
【図3】 同上のフローチャート。
【図4】 同上の作用を説明するための特性図。
【図5】 同上の作用を説明するための他の特性図。
【図6】 本発明の第2実施例を示す構成図。
【図7】 同上のフローチャート。
【図8】 同上の作用を説明するための特性図。
【図9】 同上の作用を説明するための他の特性図。
【図10】 同上の作用を説明するための他の特性図。
【符号の説明】
4 吸着触媒装置 7 制御装置 8 第1HC濃度センサ 9 第2HC濃度センサ10 エアフローメータ 12 表示器21 排気温度センサ 31 吸着剤温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 F01N 9/00 - 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関の排気系に排気中の未燃成分を吸着す
    と共に所定温度以上では未燃成分を酸化する吸着触媒
    装置を備える内燃機関の排気浄化装置において、 前記吸着触媒装置入口の排気中の未燃成分濃度を検出す
    る第1濃度検出手段と、前記吸着触媒装置出口の排気中
    の未燃成分濃度を検出する第2濃度検出手段と、前記吸
    触媒装置を通過する排気流量を検出する排気流量検出
    手段と、前記吸着触媒装置の温度又は前記吸着触媒装置
    内の排気温度を検出する温度検出手段と、検出された入
    口側未燃成分濃度と出口側未燃成分濃度と排気流量と
    度とに基づいて前記吸着触媒装置に吸着される未燃成分
    量を演算する吸着量演算手段と、を備えたことを特徴と
    する内燃機関の排気浄化装置。
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