JP3201237B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の排気浄化装置の例としては、例
えば特開平６−１０８８２６号公報に記載されたものが
ある。同公報には、内燃機関の排気通路にＮＯX 吸収剤
を配置して排気中のＮＯX を除去する排気浄化装置が開
示されている。ＮＯX 吸収剤は、流入する排気の空燃比
がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し、流入する排
気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放出
するＮＯX の吸放出作用を行う。同公報の排気浄化装置
は、リーン空燃比運転を行う機関の排気中のＮＯ X を上
記ＮＯX 吸収剤を用いて吸収し、その後ＮＯX 吸収剤に
流入する排気の酸素濃度を低下させ、同時に排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ成分を増加させることにより、ＮＯX 吸収剤か
ら吸収したＮＯX を放出させるとともに放出されたＮＯ
X をＨＣ、ＣＯ成分で還元するようにしている。
えば特開平６−１０８８２６号公報に記載されたものが
ある。同公報には、内燃機関の排気通路にＮＯX 吸収剤
を配置して排気中のＮＯX を除去する排気浄化装置が開
示されている。ＮＯX 吸収剤は、流入する排気の空燃比
がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し、流入する排
気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放出
するＮＯX の吸放出作用を行う。同公報の排気浄化装置
は、リーン空燃比運転を行う機関の排気中のＮＯ X を上
記ＮＯX 吸収剤を用いて吸収し、その後ＮＯX 吸収剤に
流入する排気の酸素濃度を低下させ、同時に排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ成分を増加させることにより、ＮＯX 吸収剤か
ら吸収したＮＯX を放出させるとともに放出されたＮＯ
X をＨＣ、ＣＯ成分で還元するようにしている。
【０００３】ところで、上記公報の装置ではＨＣ、ＣＯ
成分の供給源として燃料油等の液体炭化水素を使用して
いる。この場合、ＮＯX 吸収剤温度が十分に上昇してい
れば供給された炭化水素はＮＯX 吸収剤上で燃焼し、多
量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を生成するためＮＯX 吸収剤か
らのＮＯX の放出と還元とが生じる。しかし、機関排気
温度が低く、ＮＯX 吸収剤温度が十分に高くない場合に
液体炭化水素を供給すると、供給された液体炭化水素は
ＮＯX 吸収剤上で燃焼せずＮＯX 吸収剤表面に付着する
傾向があるため、ＮＯX 吸収剤からのＮＯX の放出、還
元ができないばかりかＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収能力ま
で低下してしまう問題がある。
成分の供給源として燃料油等の液体炭化水素を使用して
いる。この場合、ＮＯX 吸収剤温度が十分に上昇してい
れば供給された炭化水素はＮＯX 吸収剤上で燃焼し、多
量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を生成するためＮＯX 吸収剤か
らのＮＯX の放出と還元とが生じる。しかし、機関排気
温度が低く、ＮＯX 吸収剤温度が十分に高くない場合に
液体炭化水素を供給すると、供給された液体炭化水素は
ＮＯX 吸収剤上で燃焼せずＮＯX 吸収剤表面に付着する
傾向があるため、ＮＯX 吸収剤からのＮＯX の放出、還
元ができないばかりかＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収能力ま
で低下してしまう問題がある。
【０００４】上記公報の排気浄化装置では、ＮＯX 吸収
剤の上流側部分に酸化触媒を担持させるとともに、この
酸化触媒部分を電気ヒータで加熱するようにして、この
問題の解決を図っている。すなわち、同公報の排気浄化
装置では、機関排気温度が低いときには、炭化水素成分
の供給開始と同時に上流側の触媒の電気ヒータに通電を
行い、ヒータにより触媒を加熱して短時間で触媒温度を
活性化温度に到達させるようにして、供給された炭化水
素成分がＮＯX 吸収剤上流側に担持した触媒で燃焼する
ようにしている。触媒で炭化水素成分が燃焼すると、排
気中の酸素濃度が低下するとともに、多量の未燃ＨＣ、
ＣＯ成分が発生する。また、燃焼により排気温度が上昇
するためＮＯX 吸収剤下流側部分には酸素濃度が低く、
多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含んだ高温の排気が流入す
るようになり、機関排気温度が低い場合でもＮＯX 吸収
剤からのＮＯX 放出と還元とが行われるようになる。ま
た、上記公報の装置では、ＨＣ、ＣＯ供給源として燃料
油等の、分子量の大きいＨＣ成分を多く含む液体炭化水
素を使用した場合も触媒での燃焼により燃料油の高分子
量成分が分解し、低分子量のＨＣ成分が多く発生するよ
うになるため、ＮＯX 吸収剤でのＮＯXの放出と還元と
が促進される効果がある。
剤の上流側部分に酸化触媒を担持させるとともに、この
酸化触媒部分を電気ヒータで加熱するようにして、この
問題の解決を図っている。すなわち、同公報の排気浄化
装置では、機関排気温度が低いときには、炭化水素成分
の供給開始と同時に上流側の触媒の電気ヒータに通電を
行い、ヒータにより触媒を加熱して短時間で触媒温度を
活性化温度に到達させるようにして、供給された炭化水
素成分がＮＯX 吸収剤上流側に担持した触媒で燃焼する
ようにしている。触媒で炭化水素成分が燃焼すると、排
気中の酸素濃度が低下するとともに、多量の未燃ＨＣ、
ＣＯ成分が発生する。また、燃焼により排気温度が上昇
するためＮＯX 吸収剤下流側部分には酸素濃度が低く、
多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含んだ高温の排気が流入す
るようになり、機関排気温度が低い場合でもＮＯX 吸収
剤からのＮＯX 放出と還元とが行われるようになる。ま
た、上記公報の装置では、ＨＣ、ＣＯ供給源として燃料
油等の、分子量の大きいＨＣ成分を多く含む液体炭化水
素を使用した場合も触媒での燃焼により燃料油の高分子
量成分が分解し、低分子量のＨＣ成分が多く発生するよ
うになるため、ＮＯX 吸収剤でのＮＯXの放出と還元と
が促進される効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
装置のように排気温度が低いときに触媒に排気を流通さ
せたままで電気ヒータによる加熱を行うと触媒の昇温が
遅れる問題がある。すなわち、排気温度が低い場合には
電気ヒータにより発生した熱はその一部が排気に奪われ
るため、触媒の温度上昇は遅くなる。このため、電気ヒ
ータへの通電と同時に炭化水素を触媒に供給すると、触
媒が活性化温度に達していないために触媒での炭化水素
の燃焼が発生しない。また、液体炭化水素を供給した場
合には、液体炭化水素の蒸発により電気ヒータの熱が奪
われるため、更に触媒の昇温が遅れることになる。この
ため、触媒が活性化温度に到達するまではＮＯX 吸収剤
でのＮＯX の放出、還元が生じず、供給された炭化水素
はＮＯX 吸収剤で消費することなく大気に放出されるこ
とになり、排気エミッションが悪化する問題が生じる。
装置のように排気温度が低いときに触媒に排気を流通さ
せたままで電気ヒータによる加熱を行うと触媒の昇温が
遅れる問題がある。すなわち、排気温度が低い場合には
電気ヒータにより発生した熱はその一部が排気に奪われ
るため、触媒の温度上昇は遅くなる。このため、電気ヒ
ータへの通電と同時に炭化水素を触媒に供給すると、触
媒が活性化温度に達していないために触媒での炭化水素
の燃焼が発生しない。また、液体炭化水素を供給した場
合には、液体炭化水素の蒸発により電気ヒータの熱が奪
われるため、更に触媒の昇温が遅れることになる。この
ため、触媒が活性化温度に到達するまではＮＯX 吸収剤
でのＮＯX の放出、還元が生じず、供給された炭化水素
はＮＯX 吸収剤で消費することなく大気に放出されるこ
とになり、排気エミッションが悪化する問題が生じる。
【０００６】例えばヒータに供給する電流を大幅に増大
してヒータの発生熱量を増加させればこの問題をある程
度解決することは可能であるが、ヒータ電流の増大によ
りバッテリ負荷が増加する問題が生じてしまう。また、
ヒータにより触媒が加熱され十分に温度が上昇するまで
炭化水素成分の供給を行わないようにすれば、排気エミ
ッションの悪化を防止することは可能だが、この場合も
触媒に排気を流したままでヒータ加熱を行ったのでは、
触媒の昇温に長時間を要するため、機関始動後にＮＯX
吸収剤からのＮＯX の放出、還元を開始できるようにな
るのが遅れる問題が生じる。
してヒータの発生熱量を増加させればこの問題をある程
度解決することは可能であるが、ヒータ電流の増大によ
りバッテリ負荷が増加する問題が生じてしまう。また、
ヒータにより触媒が加熱され十分に温度が上昇するまで
炭化水素成分の供給を行わないようにすれば、排気エミ
ッションの悪化を防止することは可能だが、この場合も
触媒に排気を流したままでヒータ加熱を行ったのでは、
触媒の昇温に長時間を要するため、機関始動後にＮＯX
吸収剤からのＮＯX の放出、還元を開始できるようにな
るのが遅れる問題が生じる。
【０００７】上記は、ＮＯX 吸収剤に供給するＨＣ、Ｃ
Ｏ成分を電気ヒータ付触媒で発生させる場合の問題につ
いて説明したが、他の場合にも同様な問題が生じる。例
えばディーゼルエンジンのパティキュレートフィルタ上
流側に電気ヒータ付触媒を配置し、この電気ヒータ付触
媒に燃料を供給して燃焼させることによりパティキュレ
ートフィルタの温度を上昇させて、パティキュレートフ
ィルタに捕集された煤を燃焼させる排気浄化装置の場合
にも排気温度が低い場合には同様な問題が生じ得る。
Ｏ成分を電気ヒータ付触媒で発生させる場合の問題につ
いて説明したが、他の場合にも同様な問題が生じる。例
えばディーゼルエンジンのパティキュレートフィルタ上
流側に電気ヒータ付触媒を配置し、この電気ヒータ付触
媒に燃料を供給して燃焼させることによりパティキュレ
ートフィルタの温度を上昇させて、パティキュレートフ
ィルタに捕集された煤を燃焼させる排気浄化装置の場合
にも排気温度が低い場合には同様な問題が生じ得る。
【０００８】本発明は、上記問題に鑑み、電気ヒータ付
触媒上で炭化水素成分を燃焼させる構成を有する排気浄
化装置において、ヒータ電流を増加させることなく短時
間で触媒の昇温を行い、炭化水素成分の燃焼を開始させ
ることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供すること
を目的としている。
触媒上で炭化水素成分を燃焼させる構成を有する排気浄
化装置において、ヒータ電流を増加させることなく短時
間で触媒の昇温を行い、炭化水素成分の燃焼を開始させ
ることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供すること
を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関の排気通路に配置された触媒と、該触媒を加熱する電
気ヒータと、前記触媒上流側の排気通路に炭化水素成分
を供給するＨＣ供給装置と、前記触媒をバイパスして触
媒上流側の排気通路と下流側の排気通路とを接続するバ
イパス通路と、前記バイパス通路を通る排気流量を制御
するバイパス制御弁と、前記触媒の温度と機関排気温度
とをそれぞれ検出する温度検出手段と、前記触媒温度が
予め定めた所定温度以下であり、かつ機関排気温度が前
記所定温度以下のときに、前記バイパス制御弁を開弁し
少なくとも機関排気の一部をバイパス通路に流すととも
に前記電気ヒータに電流を供給する制御手段と、を備え
た内燃機関の排気浄化装置が提供される。
関の排気通路に配置された触媒と、該触媒を加熱する電
気ヒータと、前記触媒上流側の排気通路に炭化水素成分
を供給するＨＣ供給装置と、前記触媒をバイパスして触
媒上流側の排気通路と下流側の排気通路とを接続するバ
イパス通路と、前記バイパス通路を通る排気流量を制御
するバイパス制御弁と、前記触媒の温度と機関排気温度
とをそれぞれ検出する温度検出手段と、前記触媒温度が
予め定めた所定温度以下であり、かつ機関排気温度が前
記所定温度以下のときに、前記バイパス制御弁を開弁し
少なくとも機関排気の一部をバイパス通路に流すととも
に前記電気ヒータに電流を供給する制御手段と、を備え
た内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【００１０】本発明の排気浄化装置では、触媒温度と排
気温度との両方が所定温度（例えば触媒の活性化温度）
以下の場合には制御手段は少なくとも機関排気の一部を
バイパス通路に流した状態で電気ヒータへの通電を行
う。このため、触媒に流入する排気が遮断、若しくは低
減された状態で電気ヒータによる加熱が行われ、低温の
排気により触媒から奪われる熱量が低減され触媒が短時
間で昇温する。
気温度との両方が所定温度（例えば触媒の活性化温度）
以下の場合には制御手段は少なくとも機関排気の一部を
バイパス通路に流した状態で電気ヒータへの通電を行
う。このため、触媒に流入する排気が遮断、若しくは低
減された状態で電気ヒータによる加熱が行われ、低温の
排気により触媒から奪われる熱量が低減され触媒が短時
間で昇温する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施形態について説明する。図１は、本発明の排気浄化
装置の構成を示す図である。図１において、１はディー
ゼルエンジン（図には１気筒のみの断面を示す）、２は
エンジン１の吸気通路、３は排気通路、４はエンジン１
の各気筒の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁をそれぞ
れ示している。
実施形態について説明する。図１は、本発明の排気浄化
装置の構成を示す図である。図１において、１はディー
ゼルエンジン（図には１気筒のみの断面を示す）、２は
エンジン１の吸気通路、３は排気通路、４はエンジン１
の各気筒の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁をそれぞ
れ示している。
【００１２】また、本実施形態では、エンジン１の排気
通路３には上流側から、酸化触媒５、排気中の煤を捕集
するＤＰＦ７、排気中のＮＯX を吸収するＮＯX 吸収剤
９がそれぞれ配置されている。これらの要素については
後に説明する。また、本実施形態では、酸化触媒５をバ
イパスして酸化触媒５入口側と出口側の排気通路とを接
続するバイパス通路６がを設けられ、バイパス通路６上
にはバイパス通路６を通過する排気流量を制御するバイ
パス制御弁８が設けられている。バイパス制御弁８は、
ステップモータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式の
アクチュエータ８ａを備え、後述するエンジン制御回路
２０からの制御信号に応じた開度をとり、バイパス通路
６を通過する排気流量を制御する。
通路３には上流側から、酸化触媒５、排気中の煤を捕集
するＤＰＦ７、排気中のＮＯX を吸収するＮＯX 吸収剤
９がそれぞれ配置されている。これらの要素については
後に説明する。また、本実施形態では、酸化触媒５をバ
イパスして酸化触媒５入口側と出口側の排気通路とを接
続するバイパス通路６がを設けられ、バイパス通路６上
にはバイパス通路６を通過する排気流量を制御するバイ
パス制御弁８が設けられている。バイパス制御弁８は、
ステップモータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式の
アクチュエータ８ａを備え、後述するエンジン制御回路
２０からの制御信号に応じた開度をとり、バイパス通路
６を通過する排気流量を制御する。
【００１３】図１に２０で示すのはエンジン制御回路
（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）２１、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２２、リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）２３、入力ポート２４、出
力ポート２５を互いに双方向性バス２６で接続した公知
の構成のディジタルコンピュータからなり、エンジン１
の燃料噴射制御などの基本制御を行うほか、本実施形態
ではＤＰＦ７で捕集した煤の燃焼（以下「ＤＰＦの再生
操作」という）とＮＯX 吸収剤９からのＮＯX の放出と
還元（以下「ＮＯX 吸収剤の再生操作」という）とを制
御している。
（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）２１、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２２、リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）２３、入力ポート２４、出
力ポート２５を互いに双方向性バス２６で接続した公知
の構成のディジタルコンピュータからなり、エンジン１
の燃料噴射制御などの基本制御を行うほか、本実施形態
ではＤＰＦ７で捕集した煤の燃焼（以下「ＤＰＦの再生
操作」という）とＮＯX 吸収剤９からのＮＯX の放出と
還元（以下「ＮＯX 吸収剤の再生操作」という）とを制
御している。
【００１４】これらの制御のために、ＥＣＵ２０の入力
ポート２４には、エンジン回転数、アクセル開度等の信
号が、それぞれ図示しないセンサから入力されている
他、酸化触媒５の触媒床に設けられた触媒温度センサ１
０から触媒５温度に応じた信号が入力されている。ま
た、ＥＣＵ２０の出力ポート２５は図示しない駆動回路
を介して、エンジン１の燃料噴射弁４とバイパス制御弁
８のアクチュエータ８ａにそれぞれ接続され、エンジン
の燃料噴射量、噴射時期、及び排気低温時にバイパス通
路６を通る排気流量をそれぞれ制御している。
ポート２４には、エンジン回転数、アクセル開度等の信
号が、それぞれ図示しないセンサから入力されている
他、酸化触媒５の触媒床に設けられた触媒温度センサ１
０から触媒５温度に応じた信号が入力されている。ま
た、ＥＣＵ２０の出力ポート２５は図示しない駆動回路
を介して、エンジン１の燃料噴射弁４とバイパス制御弁
８のアクチュエータ８ａにそれぞれ接続され、エンジン
の燃料噴射量、噴射時期、及び排気低温時にバイパス通
路６を通る排気流量をそれぞれ制御している。
【００１５】酸化触媒５は、例えばコージェライト製の
モノリス担体にアルミナの触媒担持層をコーティングに
より形成し、この担持層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ等
の触媒成分を担持させたものが使用される。酸化触媒５
は、排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに排気中
のＨＣ、ＣＯ成分を酸化するとともに、排気中に含まれ
るＮＯ成分を酸化してＮＯ2 成分を生成する。なお、本
明細書では排気系のある部分より上流側に供給された空
気量と燃料量との比を、その部分における排気空燃比と
称する。すなわち、排気通路に二次空気や燃料が供給さ
れていない場合には、排気系の各部分における排気空燃
比は機関の燃焼空燃比（燃焼室内の燃焼における空気と
燃料との比）に等しくなる。
モノリス担体にアルミナの触媒担持層をコーティングに
より形成し、この担持層に白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ等
の触媒成分を担持させたものが使用される。酸化触媒５
は、排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに排気中
のＨＣ、ＣＯ成分を酸化するとともに、排気中に含まれ
るＮＯ成分を酸化してＮＯ2 成分を生成する。なお、本
明細書では排気系のある部分より上流側に供給された空
気量と燃料量との比を、その部分における排気空燃比と
称する。すなわち、排気通路に二次空気や燃料が供給さ
れていない場合には、排気系の各部分における排気空燃
比は機関の燃焼空燃比（燃焼室内の燃焼における空気と
燃料との比）に等しくなる。
【００１６】また、本実施形態では、酸化触媒５の上流
側端面には、排気温度が低いエンジン始動直後の状態等
で酸化触媒５を加熱して触媒反応を開始させるための電
気ヒータ５ａが設けられている。電気ヒータ５ａのリレ
ー５ｂにはＥＣＵ２０の出力ポート２５からの制御信号
が入力されており、ＥＣＵ２０により電気ヒータ５ａの
ＯＮ、ＯＦＦが制御される。後述するように、このヒー
タ５ａは排気温度が低いときに触媒５を加熱し、活性化
温度（例えば２５０℃程度）に昇温する他、ＤＰＦ７再
生時に排気温度を上昇させるためにも使用される。
側端面には、排気温度が低いエンジン始動直後の状態等
で酸化触媒５を加熱して触媒反応を開始させるための電
気ヒータ５ａが設けられている。電気ヒータ５ａのリレ
ー５ｂにはＥＣＵ２０の出力ポート２５からの制御信号
が入力されており、ＥＣＵ２０により電気ヒータ５ａの
ＯＮ、ＯＦＦが制御される。後述するように、このヒー
タ５ａは排気温度が低いときに触媒５を加熱し、活性化
温度（例えば２５０℃程度）に昇温する他、ＤＰＦ７再
生時に排気温度を上昇させるためにも使用される。
【００１７】なお、本実施形態では、触媒５とヒータ５
ａとを別個に形成しているが、例えば担体として金属製
のモノリス担体を使用し、この担体に直接通電して担体
そのものをヒータとして機能させるようにしたヒータ付
触媒を使用しても良い。ＤＰＦ７は、多数の排気通路が
互いに平行に形成されたコージェライト製のハニカムフ
ィルタが使用される。ＤＰＦ７内の排気通路は、上流側
端部と下流側端部とが閉鎖されたものが交互に配列され
ており、排気は上流側端部が開放された排気通路内に流
入し、排気通路間を隔てる多孔質の壁面から下流側端部
が開放された排気通路に流入して下流側に流出する。こ
のため、壁面通過時に排気中の煤等の微粒子が排気壁面
に捕集される。また、本実施形態では後述するように捕
集した煤がＮＯ2 により容易に燃焼せしめられるよう
に、ＤＰＦ７の壁面には白金Ｐｔを担持させたアルミナ
層が形成されている。
ａとを別個に形成しているが、例えば担体として金属製
のモノリス担体を使用し、この担体に直接通電して担体
そのものをヒータとして機能させるようにしたヒータ付
触媒を使用しても良い。ＤＰＦ７は、多数の排気通路が
互いに平行に形成されたコージェライト製のハニカムフ
ィルタが使用される。ＤＰＦ７内の排気通路は、上流側
端部と下流側端部とが閉鎖されたものが交互に配列され
ており、排気は上流側端部が開放された排気通路内に流
入し、排気通路間を隔てる多孔質の壁面から下流側端部
が開放された排気通路に流入して下流側に流出する。こ
のため、壁面通過時に排気中の煤等の微粒子が排気壁面
に捕集される。また、本実施形態では後述するように捕
集した煤がＮＯ2 により容易に燃焼せしめられるよう
に、ＤＰＦ７の壁面には白金Ｐｔを担持させたアルミナ
層が形成されている。
【００１８】次に、本発明に使用するＮＯX 吸収剤９に
ついて説明する。ＮＯX 吸収剤９としては、例えばコー
ジェライト製のモノリス担体にアルミナ等の担持層を形
成し、この担持層上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮ
a 、リチウムＬi 、セシウムＣs のようなアルカリ金
属、バリウムＢa , カルシウムＣaのようなアルカリ土
類、ランタンＬa 、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt のような貴金属と
を担持したものを使用する。ＮＯX 吸収剤９は流入する
排気の空燃比がリーンの場合にはＮＯX を吸収し、酸素
濃度が低下するとＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用
を行う。
ついて説明する。ＮＯX 吸収剤９としては、例えばコー
ジェライト製のモノリス担体にアルミナ等の担持層を形
成し、この担持層上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮ
a 、リチウムＬi 、セシウムＣs のようなアルカリ金
属、バリウムＢa , カルシウムＣaのようなアルカリ土
類、ランタンＬa 、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt のような貴金属と
を担持したものを使用する。ＮＯX 吸収剤９は流入する
排気の空燃比がリーンの場合にはＮＯX を吸収し、酸素
濃度が低下するとＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用
を行う。
【００１９】例えば、担持層上に白金Ｐｔ、バリウムＢ
ａを担持させたものに例をとって説明すると、排気空燃
比がリーンのときには、機関排気中のＮＯX （窒素酸化
物）の大部分を占めるＮＯは、白金Ｐｔ上に付着したＯ
2 - またはＯ2-などにより酸化されて硝酸イオンＮＯ3
- を生成する。次いで、この硝酸イオンＮＯ3 - が酸化
バリウムＢａＯと結合しながらＢａＯ内に拡散するた
め、排気中のＮＯは硝酸イオンＮＯ3 - の形でＮＯX 吸
収剤９内に吸収される。また、排気空燃比が理論空燃比
またはリッチ空燃比になると、流入排気中の酸素濃度が
低下して白金Ｐｔ上でのＮＯ2 の生成量が減少する。こ
れにより反応は上記とは逆にＮＯ3 - →ＮＯ2 の方向に
進み、ＢａＯ内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で放
出される。すなわち、流入排気中の酸素濃度が低下する
とＮＯX 吸収剤９からＮＯX が放出されることになる。
ａを担持させたものに例をとって説明すると、排気空燃
比がリーンのときには、機関排気中のＮＯX （窒素酸化
物）の大部分を占めるＮＯは、白金Ｐｔ上に付着したＯ
2 - またはＯ2-などにより酸化されて硝酸イオンＮＯ3
- を生成する。次いで、この硝酸イオンＮＯ3 - が酸化
バリウムＢａＯと結合しながらＢａＯ内に拡散するた
め、排気中のＮＯは硝酸イオンＮＯ3 - の形でＮＯX 吸
収剤９内に吸収される。また、排気空燃比が理論空燃比
またはリッチ空燃比になると、流入排気中の酸素濃度が
低下して白金Ｐｔ上でのＮＯ2 の生成量が減少する。こ
れにより反応は上記とは逆にＮＯ3 - →ＮＯ2 の方向に
進み、ＢａＯ内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で放
出される。すなわち、流入排気中の酸素濃度が低下する
とＮＯX 吸収剤９からＮＯX が放出されることになる。
【００２０】一方、流入排気中に還元剤や未燃ＨＣ、Ｃ
Ｏ等の成分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の
酸素Ｏ2 - またはＯ2-と反応して酸化され、排気中の酸
素を消費して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排
気中の酸素濃度低下によりＮＯX 吸収剤９から放出され
たＮＯ2 はＨＣ、ＣＯと反応して還元され、Ｎ2 、ＣＯ
2 、Ｈ2 Ｏ等を生成する。従って、ＨＣ、ＣＯ成分によ
り白金Ｐt の表面上でＮＯ2 が還元されると、吸収剤か
ら次から次へとＮＯ2 が放出され、排気中のＨＣ、ＣＯ
成分と反応するようになる。
Ｏ等の成分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の
酸素Ｏ2 - またはＯ2-と反応して酸化され、排気中の酸
素を消費して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排
気中の酸素濃度低下によりＮＯX 吸収剤９から放出され
たＮＯ2 はＨＣ、ＣＯと反応して還元され、Ｎ2 、ＣＯ
2 、Ｈ2 Ｏ等を生成する。従って、ＨＣ、ＣＯ成分によ
り白金Ｐt の表面上でＮＯ2 が還元されると、吸収剤か
ら次から次へとＮＯ2 が放出され、排気中のＨＣ、ＣＯ
成分と反応するようになる。
【００２１】すなわち、ＮＯX 吸収剤９はリーン空燃比
時に流入する排気中のＮＯX を除去し、リッチ空燃比時
には吸収したＮＯX を放出するとともに、流入する排気
中のＨＣ、ＣＯ成分と反応させる作用を行う。つまり、
ＮＯX 吸収剤は排気中のＨＣ、ＣＯ成分とＮＯX 成分と
を同時に浄化することができる。次に、本実施形態の作
用について説明する。
時に流入する排気中のＮＯX を除去し、リッチ空燃比時
には吸収したＮＯX を放出するとともに、流入する排気
中のＨＣ、ＣＯ成分と反応させる作用を行う。つまり、
ＮＯX 吸収剤は排気中のＨＣ、ＣＯ成分とＮＯX 成分と
を同時に浄化することができる。次に、本実施形態の作
用について説明する。
【００２２】本実施形態では、ディーゼルエンジン１が
使用されるため通常運転中の排気空燃比はかなりリーン
になっている（例えば空燃比で３０程度）。また、エン
ジン出口での排気には少量のＮＯX （主にＮＯ）と比較
的多量の煤が含まれている。この排気は、まず酸化触媒
５を通過し、排気中のＮＯが酸化され、 ２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 の反応によりＮＯ2 が生成される。
使用されるため通常運転中の排気空燃比はかなりリーン
になっている（例えば空燃比で３０程度）。また、エン
ジン出口での排気には少量のＮＯX （主にＮＯ）と比較
的多量の煤が含まれている。この排気は、まず酸化触媒
５を通過し、排気中のＮＯが酸化され、 ２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 の反応によりＮＯ2 が生成される。
【００２３】次いで、この排気はＤＰＦに流入し、排気
中の煤がＤＰＦに捕集される。ＤＰＦに捕集された煤
は、一部が上記により生成されたＮＯ2 と反応し、 ＮＯ2 ＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ の反応を生じＣＯとＮＯとが発生する。しかし、エンジ
ンで発生するＮＯの量に較べて煤の量が多いこと、及び
ディーゼルエンジンの通常運転時の排気温度が低く（例
えば２００℃程度）、実際には上記反応があまり生じな
いことから、ＤＰＦ７上には捕集された煤が徐々に蓄積
される。一方、上記反応により生成したＮＯと、煤と反
応せずにＤＰＦ７を通過したＮＯ2 とを含む排気は、次
にＮＯX 吸収剤９に流入する。通常運転時では、ディー
ゼルエンジン１の排気空燃比はリーンであるため、この
排気中のＮＯ、ＮＯ2 はＮＯX 吸収剤９に吸収され排気
から除去される。これにより、通常運転時には排気は煤
とＮＯX とをほとんど含まない状態でＮＯX 吸収剤９か
ら排出される。
中の煤がＤＰＦに捕集される。ＤＰＦに捕集された煤
は、一部が上記により生成されたＮＯ2 と反応し、 ＮＯ2 ＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ の反応を生じＣＯとＮＯとが発生する。しかし、エンジ
ンで発生するＮＯの量に較べて煤の量が多いこと、及び
ディーゼルエンジンの通常運転時の排気温度が低く（例
えば２００℃程度）、実際には上記反応があまり生じな
いことから、ＤＰＦ７上には捕集された煤が徐々に蓄積
される。一方、上記反応により生成したＮＯと、煤と反
応せずにＤＰＦ７を通過したＮＯ2 とを含む排気は、次
にＮＯX 吸収剤９に流入する。通常運転時では、ディー
ゼルエンジン１の排気空燃比はリーンであるため、この
排気中のＮＯ、ＮＯ2 はＮＯX 吸収剤９に吸収され排気
から除去される。これにより、通常運転時には排気は煤
とＮＯX とをほとんど含まない状態でＮＯX 吸収剤９か
ら排出される。
【００２４】上述のように、通常運転時エンジン排気中
の煤はＤＰＦ７により、ＮＯX （ＮＯ、ＮＯ2 ）はＮＯ
X 吸収剤９により、それぞれ除去されるが、これにより
ＤＰＦ７には煤が、また、ＮＯX 吸収剤９にはＮＯX が
徐々に蓄積される。ＤＰＦ７に蓄積された煤の量が増大
するとＤＰＦ７での排気圧損が上昇するため、排気背圧
の増大によりエンジン出力の低下等の問題が生じる。ま
た、ＮＯX 吸収剤９に蓄積されたＮＯX 量が増大すると
ＮＯX 吸収剤９のＮＯX 吸収能力は低下し、大気に放出
されるＮＯX の量が増大する問題が生じる。
の煤はＤＰＦ７により、ＮＯX （ＮＯ、ＮＯ2 ）はＮＯ
X 吸収剤９により、それぞれ除去されるが、これにより
ＤＰＦ７には煤が、また、ＮＯX 吸収剤９にはＮＯX が
徐々に蓄積される。ＤＰＦ７に蓄積された煤の量が増大
するとＤＰＦ７での排気圧損が上昇するため、排気背圧
の増大によりエンジン出力の低下等の問題が生じる。ま
た、ＮＯX 吸収剤９に蓄積されたＮＯX 量が増大すると
ＮＯX 吸収剤９のＮＯX 吸収能力は低下し、大気に放出
されるＮＯX の量が増大する問題が生じる。
【００２５】そこで、本実施形態では以下に説明するら
うに、定期的に前述のＮＯX 吸収剤の再生操作を行いＮ
ＯX 吸収剤９から吸収したＮＯX を放出させ、ＮＯX 吸
収能力を回復させるとともに、定期的にＤＰＦの再生操
作を行い、ＤＰＦ７に捕集された煤を燃焼させて圧損を
低減させるようにしている。まず、ＮＯX 吸収剤９の再
生操作について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ２０
により実行される図示しないルーチンによりＮＯX 吸収
剤９の再生操作が実行される。ＮＯX 吸収剤９の再生操
作の際には、ＥＣＵ２０は酸化触媒５に短時間炭化水素
成分を供給し、触媒５上で燃焼させることにより排気中
の酸素濃度を低下させるとともに未燃ＨＣ、ＣＯ成分を
生成してＮＯX 吸収剤９に供給する。酸化触媒５を通過
した、ＨＣ、ＣＯ成分を含む酸素濃度の低い排気は、Ｄ
ＰＦ７を通過してＮＯX 吸収剤９に到達する。このた
め、前述したようにＮＯX 吸収剤９からはＮＯX が放出
され、排気中のＨＣ、ＣＯ成分により還元浄化される。
うに、定期的に前述のＮＯX 吸収剤の再生操作を行いＮ
ＯX 吸収剤９から吸収したＮＯX を放出させ、ＮＯX 吸
収能力を回復させるとともに、定期的にＤＰＦの再生操
作を行い、ＤＰＦ７に捕集された煤を燃焼させて圧損を
低減させるようにしている。まず、ＮＯX 吸収剤９の再
生操作について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ２０
により実行される図示しないルーチンによりＮＯX 吸収
剤９の再生操作が実行される。ＮＯX 吸収剤９の再生操
作の際には、ＥＣＵ２０は酸化触媒５に短時間炭化水素
成分を供給し、触媒５上で燃焼させることにより排気中
の酸素濃度を低下させるとともに未燃ＨＣ、ＣＯ成分を
生成してＮＯX 吸収剤９に供給する。酸化触媒５を通過
した、ＨＣ、ＣＯ成分を含む酸素濃度の低い排気は、Ｄ
ＰＦ７を通過してＮＯX 吸収剤９に到達する。このた
め、前述したようにＮＯX 吸収剤９からはＮＯX が放出
され、排気中のＨＣ、ＣＯ成分により還元浄化される。
【００２６】本実施形態では、エンジン１の燃焼室に噴
射された燃料を炭化水素供給源として使用する。すなわ
ち、ＥＣＵ２０はＮＯX 吸収剤９再生時にエンジン１の
燃料噴射弁４から各気筒の１サイクル当たり２回の燃料
噴射を行う。通常運転時、ＥＣＵ２０は機関アクセルペ
ダルの踏み込み量（アクセル開度）と機関回転数とか
ら、予め定めた関係に基づいて燃料噴射量を算出し、算
出した量の燃料を燃料噴射弁４から各気筒の圧縮行程後
期に気筒内に噴射する。通常時には、この燃料噴射によ
り機関空燃比は大幅なリーン（例えば空燃比で３０程
度）に維持されている。しかし、酸化触媒５に炭化水素
を供給する場合には、ＥＣＵ２０は上記通常時の圧縮行
程後期燃料噴射のみでなく、各気筒の排気行程にも再度
燃料噴射弁４から燃料噴射を行う。
射された燃料を炭化水素供給源として使用する。すなわ
ち、ＥＣＵ２０はＮＯX 吸収剤９再生時にエンジン１の
燃料噴射弁４から各気筒の１サイクル当たり２回の燃料
噴射を行う。通常運転時、ＥＣＵ２０は機関アクセルペ
ダルの踏み込み量（アクセル開度）と機関回転数とか
ら、予め定めた関係に基づいて燃料噴射量を算出し、算
出した量の燃料を燃料噴射弁４から各気筒の圧縮行程後
期に気筒内に噴射する。通常時には、この燃料噴射によ
り機関空燃比は大幅なリーン（例えば空燃比で３０程
度）に維持されている。しかし、酸化触媒５に炭化水素
を供給する場合には、ＥＣＵ２０は上記通常時の圧縮行
程後期燃料噴射のみでなく、各気筒の排気行程にも再度
燃料噴射弁４から燃料噴射を行う。
【００２７】排気行程中に気筒内に噴射された燃料は、
その一部は気筒内で燃焼するものの機関の出力増大には
寄与しない。また、燃焼しなかった大部分の燃料は気筒
内で気化して排気とともに排気通路に排出され、酸化触
媒５に供給される。酸化触媒５が活性化温度に到達して
いれば、この気化燃料の大部分は酸化触媒により燃焼
し、多量のＨＣ、ＣＯ成分を発生する。また、酸化触媒
５で燃焼しなかった残りの燃料も燃焼により高温になっ
た触媒５の通過時に熱分解し、分子量の大きい高沸点炭
化水素成分が分子量の小さい低沸点の未燃ＨＣ成分に転
換される。このため、ＮＯX 吸収剤９には酸素濃度が低
く、多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含む排気が流入するこ
とになり、短時間でＮＯX 吸収剤９の再生が完了する。
その一部は気筒内で燃焼するものの機関の出力増大には
寄与しない。また、燃焼しなかった大部分の燃料は気筒
内で気化して排気とともに排気通路に排出され、酸化触
媒５に供給される。酸化触媒５が活性化温度に到達して
いれば、この気化燃料の大部分は酸化触媒により燃焼
し、多量のＨＣ、ＣＯ成分を発生する。また、酸化触媒
５で燃焼しなかった残りの燃料も燃焼により高温になっ
た触媒５の通過時に熱分解し、分子量の大きい高沸点炭
化水素成分が分子量の小さい低沸点の未燃ＨＣ成分に転
換される。このため、ＮＯX 吸収剤９には酸素濃度が低
く、多量の未燃ＨＣ、ＣＯ成分を含む排気が流入するこ
とになり、短時間でＮＯX 吸収剤９の再生が完了する。
【００２８】次に、ＤＰＦ７の再生操作について説明す
る。本実施形態では前述したように排気中のＮＯ2 とＤ
ＰＦに堆積した煤（カーボン）とを反応させて煤を燃焼
させる。また、このときに発生するＮＯ成分をＤＰＦ７
下流側のＮＯX 吸収剤９に吸収させて大気への放出を防
止する必要がある。このため、ＤＰＦ７の再生時には、
排気空燃比がリーンとなっていることが必要となる。ま
た、ＮＯ2 と煤との反応を促進するためには、排気温度
は高い方が好ましい。そこで、本実施形態ではＥＣＵ２
０は図示しないルーチンにより、排気空燃比がリッチに
ならない範囲で、ＮＯX 吸収剤９の再生時と同様、通常
の圧縮行程後期の噴射に加えて排気行程での燃料噴射を
行い、この燃料を酸化触媒５で燃焼させることにより排
気温度を上昇させる。また、排気温度を上昇させるた
め、ＤＰＦ７再生時には必要に応じて酸化触媒５の電気
ヒータ５ａに通電を行う。電気ヒータ５ａにより酸化触
媒５を通過する排気が加熱され、さらに排気行程中に噴
射された燃料が酸化触媒５で燃焼するため、ＤＰＦ７に
は通常より高い温度（例えば４００℃から５００℃程
度）の排気が流入することになる。このため、排気中の
ＮＯ2 はＤＰＦ７に堆積した煤と容易に反応し、煤が燃
焼、除去されてＤＰＦ７の圧損が低下する。また、ＤＰ
Ｆ７を通過する排気は、全体としてまだリーン空燃比で
あるため、ＮＯ2と煤との反応により発生したＮＯは、
下流側のＮＯX 吸収剤９により吸収され、排気から除去
される。
る。本実施形態では前述したように排気中のＮＯ2 とＤ
ＰＦに堆積した煤（カーボン）とを反応させて煤を燃焼
させる。また、このときに発生するＮＯ成分をＤＰＦ７
下流側のＮＯX 吸収剤９に吸収させて大気への放出を防
止する必要がある。このため、ＤＰＦ７の再生時には、
排気空燃比がリーンとなっていることが必要となる。ま
た、ＮＯ2 と煤との反応を促進するためには、排気温度
は高い方が好ましい。そこで、本実施形態ではＥＣＵ２
０は図示しないルーチンにより、排気空燃比がリッチに
ならない範囲で、ＮＯX 吸収剤９の再生時と同様、通常
の圧縮行程後期の噴射に加えて排気行程での燃料噴射を
行い、この燃料を酸化触媒５で燃焼させることにより排
気温度を上昇させる。また、排気温度を上昇させるた
め、ＤＰＦ７再生時には必要に応じて酸化触媒５の電気
ヒータ５ａに通電を行う。電気ヒータ５ａにより酸化触
媒５を通過する排気が加熱され、さらに排気行程中に噴
射された燃料が酸化触媒５で燃焼するため、ＤＰＦ７に
は通常より高い温度（例えば４００℃から５００℃程
度）の排気が流入することになる。このため、排気中の
ＮＯ2 はＤＰＦ７に堆積した煤と容易に反応し、煤が燃
焼、除去されてＤＰＦ７の圧損が低下する。また、ＤＰ
Ｆ７を通過する排気は、全体としてまだリーン空燃比で
あるため、ＮＯ2と煤との反応により発生したＮＯは、
下流側のＮＯX 吸収剤９により吸収され、排気から除去
される。
【００２９】本実施形態では、ＤＰＦ７の再生操作は数
十分から数時間の間隔で行い、再生時の空燃比は２０程
度のリーン空燃比に維持される。また、このときＤＰＦ
７の再生は数分程度で完了する。なお、前述したように
ＮＯX 吸収剤９の再生操作は数十秒から数分の間隔で実
行されるが、本実施形態ではＤＰＦ７の再生操作中もＮ
ＯX 吸収剤９の再生操作のタイミングになった場合に
は、排気行程時の燃料噴射量を更に増大し排気空燃比を
１３程度まで低下させる。これにより、ＤＰＦ７再生操
作中は、通常のＮＯ X 吸収剤９再生操作に加えて、通常
より高い排気温度で再生操作が実行されるようになり、
ＮＯX 吸収剤９の再生がより完全に行われる。
十分から数時間の間隔で行い、再生時の空燃比は２０程
度のリーン空燃比に維持される。また、このときＤＰＦ
７の再生は数分程度で完了する。なお、前述したように
ＮＯX 吸収剤９の再生操作は数十秒から数分の間隔で実
行されるが、本実施形態ではＤＰＦ７の再生操作中もＮ
ＯX 吸収剤９の再生操作のタイミングになった場合に
は、排気行程時の燃料噴射量を更に増大し排気空燃比を
１３程度まで低下させる。これにより、ＤＰＦ７再生操
作中は、通常のＮＯ X 吸収剤９再生操作に加えて、通常
より高い排気温度で再生操作が実行されるようになり、
ＮＯX 吸収剤９の再生がより完全に行われる。
【００３０】ところが、上記のＮＯX 吸収剤９とＤＰＦ
７の再生操作実行時にはいずれも酸化触媒５で燃料を燃
焼させることが必要となるため、再生操作実行時には酸
化触媒５が触媒の活性化温度（例えば２５０℃程度）に
なっていることが必要とされる。通常運転中、酸化触媒
５は通過する排気により加熱され排気温度に応じた温度
に昇温されるが、機関冷間始動後のアイドル運転等では
排気温度は触媒の活性化温度よりかなり低くなってい
る。また、一般にディーゼルエンジンの通常運転時の排
気温度はガソリンエンジンに較べて低く、低負荷運転時
等は上記触媒活性化温度より低くなっている場合があ
る。このような状態では、酸化触媒５の温度も活性化温
度以下になっており、この状態でＮＯX 吸収剤９やＤＰ
Ｆ７の再生操作を実行するために、排気行程での燃料噴
射を実行しても酸化触媒５では燃料が燃焼しないため、
前述したように排気エミッションの悪化等の問題が生じ
る。また、この場合には低温の排気が大量に酸化触媒５
を通過することになるため、酸化触媒５を昇温するため
に電気ヒータ５ａに通電をおこなっても、電気ヒータ５
ａの発生する熱は酸化触媒５を通過する大量の排気に奪
われてしまい、酸化触媒５の温度を迅速に上昇させるこ
とはできない。
７の再生操作実行時にはいずれも酸化触媒５で燃料を燃
焼させることが必要となるため、再生操作実行時には酸
化触媒５が触媒の活性化温度（例えば２５０℃程度）に
なっていることが必要とされる。通常運転中、酸化触媒
５は通過する排気により加熱され排気温度に応じた温度
に昇温されるが、機関冷間始動後のアイドル運転等では
排気温度は触媒の活性化温度よりかなり低くなってい
る。また、一般にディーゼルエンジンの通常運転時の排
気温度はガソリンエンジンに較べて低く、低負荷運転時
等は上記触媒活性化温度より低くなっている場合があ
る。このような状態では、酸化触媒５の温度も活性化温
度以下になっており、この状態でＮＯX 吸収剤９やＤＰ
Ｆ７の再生操作を実行するために、排気行程での燃料噴
射を実行しても酸化触媒５では燃料が燃焼しないため、
前述したように排気エミッションの悪化等の問題が生じ
る。また、この場合には低温の排気が大量に酸化触媒５
を通過することになるため、酸化触媒５を昇温するため
に電気ヒータ５ａに通電をおこなっても、電気ヒータ５
ａの発生する熱は酸化触媒５を通過する大量の排気に奪
われてしまい、酸化触媒５の温度を迅速に上昇させるこ
とはできない。
【００３１】そこで、本実施形態では、機関排気温度
と、酸化触媒５の温度との両方が所定の温度より低い場
合には、バイパス制御弁８を開弁して大部分の排気を酸
化触媒５をバイパスして流した状態で電気ヒータ５ａに
通電を行うようにしている。バイパス制御弁８ａ開弁時
には、排気の殆どはバイパス通路６を通って流れ、酸化
触媒５には殆ど排気が流入しない。このため、電気ヒー
タ５ａの発生した熱を酸化触媒５の加熱のみに使用する
ことができ、短時間で酸化触媒５を活性化温度まで昇温
させることが可能となる。なお、本実施形態では、バイ
パス通路６上にバイパス制御弁８を設けているためバイ
パス制御弁８開弁時にも少量の排気が酸化触媒５を通過
するが、バイパス通路６と排気通路３との接続部に排気
切換弁を設けて、排気温度が低いときには排気の全量を
バイパス通路６に流すようにして酸化触媒５への排気の
流入を完全に遮断すれば、さらに触媒５の昇温をを早め
ることが可能となる。
と、酸化触媒５の温度との両方が所定の温度より低い場
合には、バイパス制御弁８を開弁して大部分の排気を酸
化触媒５をバイパスして流した状態で電気ヒータ５ａに
通電を行うようにしている。バイパス制御弁８ａ開弁時
には、排気の殆どはバイパス通路６を通って流れ、酸化
触媒５には殆ど排気が流入しない。このため、電気ヒー
タ５ａの発生した熱を酸化触媒５の加熱のみに使用する
ことができ、短時間で酸化触媒５を活性化温度まで昇温
させることが可能となる。なお、本実施形態では、バイ
パス通路６上にバイパス制御弁８を設けているためバイ
パス制御弁８開弁時にも少量の排気が酸化触媒５を通過
するが、バイパス通路６と排気通路３との接続部に排気
切換弁を設けて、排気温度が低いときには排気の全量を
バイパス通路６に流すようにして酸化触媒５への排気の
流入を完全に遮断すれば、さらに触媒５の昇温をを早め
ることが可能となる。
【００３２】なお、排気温度が低い場合でも、上記によ
り触媒温度が活性化温度に到達すると排気中の未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯ成分や、排気行程噴射による気化燃料が触媒５
で燃焼するようになるため触媒５の温度が上昇し触媒５
が高温に維持されるようになる。図２は、上記排気温度
低温時のバイパス制御弁８と電気ヒータ５ａを用いた触
媒加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。本ル
ーチンは、ＥＣＵ２０により一定時間毎に実行される。
り触媒温度が活性化温度に到達すると排気中の未燃Ｈ
Ｃ、ＣＯ成分や、排気行程噴射による気化燃料が触媒５
で燃焼するようになるため触媒５の温度が上昇し触媒５
が高温に維持されるようになる。図２は、上記排気温度
低温時のバイパス制御弁８と電気ヒータ５ａを用いた触
媒加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。本ル
ーチンは、ＥＣＵ２０により一定時間毎に実行される。
【００３３】図２においてルーチンがスタートすると、
ステップ２０１では、エンジン１のアクセル開度ＡCCと
エンジン回転数ＮＥとがそれぞれ対応するセンサから、
また酸化触媒５温度ＴＨＣが触媒温度センサ１０から読
み込まれる。次いで、ステップ２０３では、上記により
読み込んだアクセル開度ＡCCと機関回転数ＮＥとからエ
ンジン排気温度ＴEXが算出される。本実施形態では、エ
ンジン排気温度は予めアクセル開度と機関回転数の各条
件下で実測して求めてあり、アクセル開度ＡCCと機関回
転数ＮＥとを用いた数値マップとしてＥＣＵ２０のＲＯ
Ｍ２３に格納してある。ステップ２０３では、このマッ
プを用いて、ステップ２０１で読み込んだＡCCとＮＥと
を用いて排気温度ＴEXが算出される。なお、本実施形態
では、上述のように、アクセル開度ＡCCと機関回転数Ｎ
Ｅとを用いて間接的にエンジン排気温度を検出している
が、排気通路３の酸化触媒入口部分に排気温度センサを
設けて直接排気温度を検出するようにすることも可能で
ある。
ステップ２０１では、エンジン１のアクセル開度ＡCCと
エンジン回転数ＮＥとがそれぞれ対応するセンサから、
また酸化触媒５温度ＴＨＣが触媒温度センサ１０から読
み込まれる。次いで、ステップ２０３では、上記により
読み込んだアクセル開度ＡCCと機関回転数ＮＥとからエ
ンジン排気温度ＴEXが算出される。本実施形態では、エ
ンジン排気温度は予めアクセル開度と機関回転数の各条
件下で実測して求めてあり、アクセル開度ＡCCと機関回
転数ＮＥとを用いた数値マップとしてＥＣＵ２０のＲＯ
Ｍ２３に格納してある。ステップ２０３では、このマッ
プを用いて、ステップ２０１で読み込んだＡCCとＮＥと
を用いて排気温度ＴEXが算出される。なお、本実施形態
では、上述のように、アクセル開度ＡCCと機関回転数Ｎ
Ｅとを用いて間接的にエンジン排気温度を検出している
が、排気通路３の酸化触媒入口部分に排気温度センサを
設けて直接排気温度を検出するようにすることも可能で
ある。
【００３４】上記により、排気温度ＴEX算出後、次いで
ステップ２０５とステップ２０７では、この排気温度Ｔ
EXとステップ２０１で読み込んだ酸化触媒５温度ＴＨＣ
が所定値Ｔ0 以下か否かがそれぞれ判定される。ここ
で、Ｔ0 は酸化触媒の活性化温度またはそれ以上の温度
とされ、例えば本実施形態では酸化触媒５の活性化温度
（２５０℃）程度の温度に設定される。
ステップ２０５とステップ２０７では、この排気温度Ｔ
EXとステップ２０１で読み込んだ酸化触媒５温度ＴＨＣ
が所定値Ｔ0 以下か否かがそれぞれ判定される。ここ
で、Ｔ0 は酸化触媒の活性化温度またはそれ以上の温度
とされ、例えば本実施形態では酸化触媒５の活性化温度
（２５０℃）程度の温度に設定される。
【００３５】ステップ２０５と２０７で、排気温度ＴEX
と触媒温度ＴＨＣとの両方が所定温度Ｔ0 以下であった
場合、すなわち排気温度が低く、かつ触媒５も活性化温
度に到達していない場合には、早期に触媒を活性化温度
に到達させる必要がある。そこで、この場合ステップ２
０９で、電気ヒータ５ａのリレー５ｂがオンにされ、電
気ヒータ５ａに通電が行われるとともに、ステップ２１
１でバイパス制御弁８が開弁される。これにより、触媒
５への排気流入が制限された状態でヒータ５に通電が行
われることになるため、触媒５が速やかに昇温し活性化
温度に到達する。
と触媒温度ＴＨＣとの両方が所定温度Ｔ0 以下であった
場合、すなわち排気温度が低く、かつ触媒５も活性化温
度に到達していない場合には、早期に触媒を活性化温度
に到達させる必要がある。そこで、この場合ステップ２
０９で、電気ヒータ５ａのリレー５ｂがオンにされ、電
気ヒータ５ａに通電が行われるとともに、ステップ２１
１でバイパス制御弁８が開弁される。これにより、触媒
５への排気流入が制限された状態でヒータ５に通電が行
われることになるため、触媒５が速やかに昇温し活性化
温度に到達する。
【００３６】一方、ステップ２０５とステップ２０７で
排気温度ＴEXと触媒温度ＴＨＣとのうちいずれか１つ以
上が所定温度Ｔ0 を越えていた場合には、ステップ２１
３とステップ２１５とが実行され、ヒータ５ａへの通電
が停止されるとともに、バイパス制御弁８が閉弁され
る。これにより、機関からの排気の全量が触媒５を通過
するようになる。なお、触媒温度ＴＨＣが所定値Ｔ0 以
下であっても排気温度がＴ0 以上であった場合にはヒー
タ通電を停止し、排気全量を触媒５に流すようにしたの
は、排気温度がＴ0 を越えて高温になっているため排気
の全量を触媒５に流すことにより、ヒータ５ａで加熱し
なくとも触媒５の温度が速やかに上昇するためである。
排気温度ＴEXと触媒温度ＴＨＣとのうちいずれか１つ以
上が所定温度Ｔ0 を越えていた場合には、ステップ２１
３とステップ２１５とが実行され、ヒータ５ａへの通電
が停止されるとともに、バイパス制御弁８が閉弁され
る。これにより、機関からの排気の全量が触媒５を通過
するようになる。なお、触媒温度ＴＨＣが所定値Ｔ0 以
下であっても排気温度がＴ0 以上であった場合にはヒー
タ通電を停止し、排気全量を触媒５に流すようにしたの
は、排気温度がＴ0 を越えて高温になっているため排気
の全量を触媒５に流すことにより、ヒータ５ａで加熱し
なくとも触媒５の温度が速やかに上昇するためである。
【００３７】また、前述したように、排気温度ＴEXがＴ
0 以下であった場合でも触媒５の温度がＴ0 以上になっ
ていれば、触媒５に排気を供給することにより触媒５で
排気中のＨＣ、ＣＯ成分の酸化反応が生じるため、触媒
５温度は高温に維持されることになる。図２のルーチン
によれば、排気温度と触媒５温度との両方が低い場合に
は、触媒を通過する排気流量が制限された状態で電気ヒ
ータ５ａによる加熱が行われ、速やかに触媒５温度が活
性化温度に到達するため、排気温度が低い状態でも供給
された炭化水素成分を燃焼させることが可能となる。ま
た、排気温度または触媒５温度が高温になった場合には
電気ヒータの通電が停止され、同時に排気の全量が触媒
５を通過するようになる。このため、本実施形態によれ
ば電気ヒータ５の通電時間を短縮し、バッテリ負荷を軽
減することが可能となる。
0 以下であった場合でも触媒５の温度がＴ0 以上になっ
ていれば、触媒５に排気を供給することにより触媒５で
排気中のＨＣ、ＣＯ成分の酸化反応が生じるため、触媒
５温度は高温に維持されることになる。図２のルーチン
によれば、排気温度と触媒５温度との両方が低い場合に
は、触媒を通過する排気流量が制限された状態で電気ヒ
ータ５ａによる加熱が行われ、速やかに触媒５温度が活
性化温度に到達するため、排気温度が低い状態でも供給
された炭化水素成分を燃焼させることが可能となる。ま
た、排気温度または触媒５温度が高温になった場合には
電気ヒータの通電が停止され、同時に排気の全量が触媒
５を通過するようになる。このため、本実施形態によれ
ば電気ヒータ５の通電時間を短縮し、バッテリ負荷を軽
減することが可能となる。
【００３８】なお、上記実施形態ではＨＣ、ＣＯ供給装
置としてエンジンの燃料噴射弁を用いてディーゼルエン
ジンの排気行程に燃料噴射を行っているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、触媒上流側の排気通路に
炭化水素成分（例えば、軽油、ガソリン等）を供給する
ＨＣ、ＣＯ供給装置を燃料噴射弁とは別に設けても良
い。この場合、例えばポンプ等の加圧炭化水素供給源
と、排気通路に炭化水素を噴射する噴射弁とを設け、こ
れらを接続する配管に流量制御弁を設けてＥＣＵからこ
の流量制御弁を開閉制御することにより触媒への炭化水
素成分の供給を制御するようにすれば良い。
置としてエンジンの燃料噴射弁を用いてディーゼルエン
ジンの排気行程に燃料噴射を行っているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、触媒上流側の排気通路に
炭化水素成分（例えば、軽油、ガソリン等）を供給する
ＨＣ、ＣＯ供給装置を燃料噴射弁とは別に設けても良
い。この場合、例えばポンプ等の加圧炭化水素供給源
と、排気通路に炭化水素を噴射する噴射弁とを設け、こ
れらを接続する配管に流量制御弁を設けてＥＣＵからこ
の流量制御弁を開閉制御することにより触媒への炭化水
素成分の供給を制御するようにすれば良い。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、電気ヒータによる触媒
加熱時に触媒への排気流入を制限するようにしたことに
より、バッテリ負荷を増大することなく短時間で触媒を
活性化温度に到達させることが可能となり、排気温度が
低い状態でも供給された炭化水素成分を早期に燃焼させ
ることが可能となる効果を奏する。
加熱時に触媒への排気流入を制限するようにしたことに
より、バッテリ負荷を増大することなく短時間で触媒を
活性化温度に到達させることが可能となり、排気温度が
低い状態でも供給された炭化水素成分を早期に燃焼させ
ることが可能となる効果を奏する。
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施形態の概略構成
を説明する図である。
を説明する図である。
【図２】本発明の排気浄化方法における、触媒の昇温操
作を説明するフローチャートである。
作を説明するフローチャートである。
１…ディーゼルエンジン ２…吸気通路 ３…排気通路 ４…燃料噴射弁 ５…酸化触媒 ６…バイパス通路 ８…バイパス制御弁 ７…ＤＰＦ ９…ＮＯX 吸収剤 ２０…エンジン制御回路（ＥＣＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/10 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/10 ＺＡＢＡ 3/24 3/24 Ｅ ＺＡＢ ＺＡＢＬ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０Ｒ (72)発明者 小島 康一 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 実開 昭63−98424（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−75124（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−71120（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 - 3/24 F02D 45/00
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置された触媒
と、該触媒を加熱する電気ヒータと、 前記触媒上流側の排気通路に炭化水素成分を供給するＨ
Ｃ供給装置と、 前記触媒をバイパスして触媒上流側の排気通路と下流側
の排気通路とを接続するバイパス通路と、 前記バイパス通路を通る排気流量を制御するバイパス制
御弁と、 前記触媒の温度と機関排気温度とをそれぞれ検出する温
度検出手段と、 前記触媒温度が予め定めた所定温度以下であり、かつ機
関排気温度が前記所定温度以下のときに、前記バイパス
制御弁を開弁し少なくとも機関排気の一部をバイパス通
路に流すとともに前記電気ヒータに電流を供給する制御
手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29652795A JP3201237B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29652795A JP3201237B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09137716A JPH09137716A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3201237B2 true JP3201237B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=17834691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29652795A Expired - Lifetime JP3201237B2 (ja) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3201237B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3264226B2 (ja) * | 1997-08-25 | 2002-03-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP3252793B2 (ja) * | 1998-05-15 | 2002-02-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP3620291B2 (ja) * | 1998-06-22 | 2005-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| FR2787037B1 (fr) * | 1998-12-09 | 2002-01-11 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif d'elimination des oxydes d'azote dans une ligne d'echappement de moteur a combustion interne |
| JP2002030924A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
| JP2002188432A (ja) | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Isuzu Motors Ltd | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
| JP3797125B2 (ja) * | 2001-03-15 | 2006-07-12 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化装置及びその再生制御方法 |
| JP3864723B2 (ja) * | 2001-05-17 | 2007-01-10 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US6951098B2 (en) | 2002-11-01 | 2005-10-04 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for controlling temperature of an internal combustion engine exhaust gas aftertreatment device |
| JP2004162626A (ja) | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Hitachi Ltd | 排ガス浄化装置 |
| SE0303201D0 (sv) * | 2003-09-09 | 2003-11-25 | Volvo Lastvagnar Ab | Förbränningsmotor av kolvtyp och metod att styra densamma |
| JP4507697B2 (ja) * | 2004-05-21 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
| JP2007023888A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP4969225B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2012-07-04 | 三菱重工業株式会社 | Ｄｐｆ装置をそなえたエンジンの排気装置 |
| WO2008081153A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Perkins Engines Company Limited | Exhaust apparatus |
| JP2009091909A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| US8516802B2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-08-27 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | High volume exhaust gas treatment system |
| DE202011000703U1 (de) * | 2011-03-28 | 2012-07-03 | Hjs Emission Technology Gmbh & Co. Kg | Heizmodul für eine Abgasreinigungsanlage |
| JP2016089727A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | ヤンマー株式会社 | エンジン |
| JP6790787B2 (ja) * | 2016-12-13 | 2020-11-25 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
| CN109441597A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-03-08 | 潍柴动力股份有限公司 | 后处理保护系统和后处理保护方法 |
-
1995
- 1995-11-15 JP JP29652795A patent/JP3201237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09137716A (ja) | 1997-05-27 |
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