JP3482876B2 - 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 Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に関する。
ス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に三元触媒と共にそ
の下流にＨＣ吸着機能を有する触媒を介装したものが知
られている（例えば特開平７−１４４１１９号参照）。
これは機関の始動直後など、三元触媒が活性温度に達し
ていない冷間運転時に生じるＨＣを一次的にＨＣ吸着触
媒に吸着し、外部への排出を抑制するものである。
の下流にＨＣ吸着機能を有する触媒を介装したものが知
られている（例えば特開平７−１４４１１９号参照）。
これは機関の始動直後など、三元触媒が活性温度に達し
ていない冷間運転時に生じるＨＣを一次的にＨＣ吸着触
媒に吸着し、外部への排出を抑制するものである。
【０００３】このＨＣ吸着触媒は、所定の温度以上で
は、吸着していたＨＣを脱離してしまうので、この脱離
温度に達すると、空燃比を一次的にリーン化し、酸素雰
囲気のもとで脱離したＨＣを触媒内で酸化するようにし
ている。
は、吸着していたＨＣを脱離してしまうので、この脱離
温度に達すると、空燃比を一次的にリーン化し、酸素雰
囲気のもとで脱離したＨＣを触媒内で酸化するようにし
ている。
【０００４】この場合、空燃比のリーン化を脱離したＨ
Ｃ量に対応して正確に制御するために、特開平６−８１
６３７号にもあるが、ＨＣ吸着触媒の下流側に空燃比セ
ンサを設置し、リーン度合いを目標値にフィードバック
制御したり、あるいはＨＣの脱離開始までの燃料供給量
を積算して吸着量を推定し、これに対応してリーン度合
いを制御したりしている。
Ｃ量に対応して正確に制御するために、特開平６−８１
６３７号にもあるが、ＨＣ吸着触媒の下流側に空燃比セ
ンサを設置し、リーン度合いを目標値にフィードバック
制御したり、あるいはＨＣの脱離開始までの燃料供給量
を積算して吸着量を推定し、これに対応してリーン度合
いを制御したりしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＨＣ吸着触
媒からＨＣが脱離するときに、空燃比をリーン化する
と、この間に排気中に含まれるＮＯｘについては、上流
の三元触媒での還元作用が弱くなるため、ＮＯｘの多く
がそのまま排出されてしまう。
媒からＨＣが脱離するときに、空燃比をリーン化する
と、この間に排気中に含まれるＮＯｘについては、上流
の三元触媒での還元作用が弱くなるため、ＮＯｘの多く
がそのまま排出されてしまう。
【０００６】とくにリーン制御中に機関が高負荷状態に
なると、エンジンから排出されるＮＯｘが急増するた
め、ＮＯｘ排出量の増大が問題となる。
なると、エンジンから排出されるＮＯｘが急増するた
め、ＮＯｘ排出量の増大が問題となる。
【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
に提案されたもので、脱離ＨＣの酸化のための空燃比の
リーン制御を負荷に応じて変化させることにより、ＮＯ
ｘの排出を極力低減することを目的とする。
に提案されたもので、脱離ＨＣの酸化のための空燃比の
リーン制御を負荷に応じて変化させることにより、ＮＯ
ｘの排出を極力低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、排気通路
に配置した三元触媒と、その下流に配置したＨＣの吸着
機能と酸化機能をもつＨＣ処理装置と、ＨＣ処理装置で
のＨＣの脱離を判定する手段と、ＨＣの脱離判定中は空
燃比をリーンに制御する手段とを備えた内燃機関におい
て、機関負荷を検出する手段と、負荷が大きくなるほど
リーン度合いを小さくするように負荷に応じてＨＣ脱離
時の前記空燃比のリーン度合いを補正する手段とを備え
たことを特徴とする。
に配置した三元触媒と、その下流に配置したＨＣの吸着
機能と酸化機能をもつＨＣ処理装置と、ＨＣ処理装置で
のＨＣの脱離を判定する手段と、ＨＣの脱離判定中は空
燃比をリーンに制御する手段とを備えた内燃機関におい
て、機関負荷を検出する手段と、負荷が大きくなるほど
リーン度合いを小さくするように負荷に応じてＨＣ脱離
時の前記空燃比のリーン度合いを補正する手段とを備え
たことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】第２の発明は、第１の発明において、前記
空燃比の補正手段は、アイドル運転時にリーン度合いを
大きくする。
空燃比の補正手段は、アイドル運転時にリーン度合いを
大きくする。
【００１１】第３の発明は、第１の発明において、前記
空燃比の補正手段は、減速時にリーン度合いを大きくす
る。
空燃比の補正手段は、減速時にリーン度合いを大きくす
る。
【００１２】第４の発明は、第１〜第３の発明におい
て、前記空燃比の補正手段は、ＨＣの脱離開始からの経
過時間が長くなるほどリーン度合いを小さくする。
て、前記空燃比の補正手段は、ＨＣの脱離開始からの経
過時間が長くなるほどリーン度合いを小さくする。
【００１３】第５の発明は、第１〜第４の発明におい
て、前記空燃比の補正手段は、リーン制御中に機関負荷
が高負荷に移行したら一時的に空燃比を理論空燃比より
もリッチ化する。
て、前記空燃比の補正手段は、リーン制御中に機関負荷
が高負荷に移行したら一時的に空燃比を理論空燃比より
もリッチ化する。
【００１４】
【発明の作用、効果】本発明によれば、ＨＣ処理装置か
らのＨＣの脱離時に空燃比をリーン制御するにあたり、
そのときの負荷に応じてリーン度合いを補正している。
このため、ＨＣ処理装置での脱離ＨＣの酸化機能は維持
する一方で、その上流における三元触媒でのＮＯｘ還元
機能が低下するのを防いでいる。したがって排気中のＮ
Ｏｘが増加する負荷の大きい運転時など、リーン度合い
を減らすことにより、ＮＯｘ還元率を高め、ＮＯｘの排
出量の増大を抑制できる。
らのＨＣの脱離時に空燃比をリーン制御するにあたり、
そのときの負荷に応じてリーン度合いを補正している。
このため、ＨＣ処理装置での脱離ＨＣの酸化機能は維持
する一方で、その上流における三元触媒でのＮＯｘ還元
機能が低下するのを防いでいる。したがって排気中のＮ
Ｏｘが増加する負荷の大きい運転時など、リーン度合い
を減らすことにより、ＮＯｘ還元率を高め、ＮＯｘの排
出量の増大を抑制できる。
【００１５】第２、第３の発明では、負荷の小さいアイ
ドル時や減速時など、もともとＮＯｘの少ない運転時に
は、リーン度合いを大きくして、ＨＣ処理装置での脱離
ＨＣの酸化作用の確実性を高められる。
ドル時や減速時など、もともとＮＯｘの少ない運転時に
は、リーン度合いを大きくして、ＨＣ処理装置での脱離
ＨＣの酸化作用の確実性を高められる。
【００１６】第４の発明では、ＨＣ脱離開始直後に脱離
量が多く、時間の経過とともに徐々に脱離量が少なくな
るＨＣ処理装置のＨＣ脱離特性に適合した過不足のない
量の酸素をＨＣ処理装置に供給できる。
量が多く、時間の経過とともに徐々に脱離量が少なくな
るＨＣ処理装置のＨＣ脱離特性に適合した過不足のない
量の酸素をＨＣ処理装置に供給できる。
【００１７】第５の発明では、空燃比のリーン制御中に
高負荷に移行したときは、一時的にリッチ空燃比とする
ことにより、それまでのリーン制御によって三元触媒に
ストレージされていた酸素を速やかに放出させ、三元触
媒を三元点近傍に戻すことができ、以降の高負荷におけ
るＮＯｘ還元性能を確保することができる。
高負荷に移行したときは、一時的にリッチ空燃比とする
ことにより、それまでのリーン制御によって三元触媒に
ストレージされていた酸素を速やかに放出させ、三元触
媒を三元点近傍に戻すことができ、以降の高負荷におけ
るＮＯｘ還元性能を確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の最良の実施形態を
図面にしたがって説明する。
図面にしたがって説明する。
【００１９】図１において、１は内燃機関、２はその吸
気通路、３は排気通路である。４は吸気通路２の途中に
設けたエアフローメータ、５と６はスロットル弁と、そ
の開度を検出するスロットル開度センサである。７は機
関吸気ポートに燃料を噴射供給する燃料噴射弁、８は点
火栓である。
気通路、３は排気通路である。４は吸気通路２の途中に
設けたエアフローメータ、５と６はスロットル弁と、そ
の開度を検出するスロットル開度センサである。７は機
関吸気ポートに燃料を噴射供給する燃料噴射弁、８は点
火栓である。
【００２０】９は排気通路３に介装した三元触媒、１０
はその下流に配置され、排気低温時には排気中のＨＣを
吸着すると共に、排気温度の上昇により吸着されたＨＣ
の脱離時にはこれを酸化する触媒機能を併有するＨＣ処
理装置である。１１は三元触媒９の上流に配置された空
燃比センサ、１２はＨＣ処理装置１０の温度を検出する
温度センサである。
はその下流に配置され、排気低温時には排気中のＨＣを
吸着すると共に、排気温度の上昇により吸着されたＨＣ
の脱離時にはこれを酸化する触媒機能を併有するＨＣ処
理装置である。１１は三元触媒９の上流に配置された空
燃比センサ、１２はＨＣ処理装置１０の温度を検出する
温度センサである。
【００２１】１３は前記エアフローメータ４からの吸入
空気量信号、図示しない回転数センサからの機関回転数
信号、空燃比センサ１１からの排気空燃比信号、スロッ
トル開度センサ６からのスロットル開度信号等にもとづ
いて、空燃比や点火時期を制御するコントローラであ
る。
空気量信号、図示しない回転数センサからの機関回転数
信号、空燃比センサ１１からの排気空燃比信号、スロッ
トル開度センサ６からのスロットル開度信号等にもとづ
いて、空燃比や点火時期を制御するコントローラであ
る。
【００２２】とくにこのコントローラ１３は、ＨＣ処理
装置１０が吸着したＨＣの脱離時期を判定し、このとき
に空燃比を一時的にリーンに制御することでＨＣの酸化
を行うにあたり、そのときの運転条件、すなわち負荷状
態に応じてリーン度合いを補正（変化）させ、ＨＣの浄
化機能を保ちつつ、三元触媒９でのＮＯｘの浄化率の悪
化を抑制するようになっている。
装置１０が吸着したＨＣの脱離時期を判定し、このとき
に空燃比を一時的にリーンに制御することでＨＣの酸化
を行うにあたり、そのときの運転条件、すなわち負荷状
態に応じてリーン度合いを補正（変化）させ、ＨＣの浄
化機能を保ちつつ、三元触媒９でのＮＯｘの浄化率の悪
化を抑制するようになっている。
【００２３】この空燃比のリーン制御について、図２の
フローチャートにしたがって、詳しく説明する。なお、
このフローは所定の単位時間でもって繰り返される。
フローチャートにしたがって、詳しく説明する。なお、
このフローは所定の単位時間でもって繰り返される。
【００２４】まず、ステップＳ１で機関のコールド状態
にあるかどうかの判定を行う。このコールド状態とは、
ＨＣ処理装置１０がＨＣを吸着しうる状態にあるかどう
かを判定するもので、もし処理装置の温度が十分に高
く、ＨＣが完全に脱離してしまっているならば、そのま
ま制御を終了する。
にあるかどうかの判定を行う。このコールド状態とは、
ＨＣ処理装置１０がＨＣを吸着しうる状態にあるかどう
かを判定するもので、もし処理装置の温度が十分に高
く、ＨＣが完全に脱離してしまっているならば、そのま
ま制御を終了する。
【００２５】コールド状態のときは、ステップＳ２に進
んで、ＨＣ処理装置１０が吸着したＨＣの脱離開始状態
にあるかどうか判定する。この脱離開始の判定は温度セ
ンサ１２の出力に基づいて行われるが、これに限らず、
例えば運転開始からの履歴等に基づいて触媒温度を推定
し、判断することもできる。ＨＣの脱離開始と判断され
たときは、ステップＳ３で脱離が終了したかどうかを、
例えば脱離開始後の経過時間等に基づいて判断する。Ｈ
Ｃの脱離が開始されてから終了するまでの時間は、脱離
開始時のＨＣの吸着量、そのときの排気流量などによっ
ても変化するので、これらに対応して判定される。
んで、ＨＣ処理装置１０が吸着したＨＣの脱離開始状態
にあるかどうか判定する。この脱離開始の判定は温度セ
ンサ１２の出力に基づいて行われるが、これに限らず、
例えば運転開始からの履歴等に基づいて触媒温度を推定
し、判断することもできる。ＨＣの脱離開始と判断され
たときは、ステップＳ３で脱離が終了したかどうかを、
例えば脱離開始後の経過時間等に基づいて判断する。Ｈ
Ｃの脱離が開始されてから終了するまでの時間は、脱離
開始時のＨＣの吸着量、そのときの排気流量などによっ
ても変化するので、これらに対応して判定される。
【００２６】ＨＣの脱離中であると判定されると、ステ
ップＳ４に移行して、機関の負荷条件を推定（検出）す
る。負荷条件の推定は、機関回転数、車速、スロットル
開度、アイドルスイッチのオンオフ、吸入空気量、エン
ジンブースト等のパラメータに基づいて推定される。
ップＳ４に移行して、機関の負荷条件を推定（検出）す
る。負荷条件の推定は、機関回転数、車速、スロットル
開度、アイドルスイッチのオンオフ、吸入空気量、エン
ジンブースト等のパラメータに基づいて推定される。
【００２７】そして、ステップＳ５ではこの推定負荷に
基づいて空燃比のリーン度合いを決定し、燃料噴射弁か
らの噴射量を制御する。空燃比は、そのときの負荷が大
きくなるほど、つまりＮＯｘが発生しやすい状態になる
ほどリーン度合いを小さくし、これによりＨＣ処理装置
での脱離ＨＣの酸化処理を維持しつつ、その上流の三元
触媒でのＮＯｘの還元処理能力を高め、ＮＯｘの排出を
抑制する。
基づいて空燃比のリーン度合いを決定し、燃料噴射弁か
らの噴射量を制御する。空燃比は、そのときの負荷が大
きくなるほど、つまりＮＯｘが発生しやすい状態になる
ほどリーン度合いを小さくし、これによりＨＣ処理装置
での脱離ＨＣの酸化処理を維持しつつ、その上流の三元
触媒でのＮＯｘの還元処理能力を高め、ＮＯｘの排出を
抑制する。
【００２８】また空燃比のリーン化は、ＮＯｘの発生が
極めて少ないアイドル時などリーン度合いを最大にし、
同じく減速時などの過渡運転時にもリーン度合いを大き
くする。さらに、上記いずれの場合についても、脱離開
始からの時間の経過に伴い徐々にリーン度合いを小さく
していくことで、脱離開始後の時間経過とともに徐々に
脱離量が減少していく特性に適合させられる。
極めて少ないアイドル時などリーン度合いを最大にし、
同じく減速時などの過渡運転時にもリーン度合いを大き
くする。さらに、上記いずれの場合についても、脱離開
始からの時間の経過に伴い徐々にリーン度合いを小さく
していくことで、脱離開始後の時間経過とともに徐々に
脱離量が減少していく特性に適合させられる。
【００２９】このようにして、ＨＣの脱離中は空燃比の
リーン度合いをそのときの負荷状態に応じて制御し、Ｈ
Ｃの酸化と共にＮＯｘの低減を図る。
リーン度合いをそのときの負荷状態に応じて制御し、Ｈ
Ｃの酸化と共にＮＯｘの低減を図る。
【００３０】次に全体的な作用について説明する。
【００３１】機関のコールド運転時など三元触媒９が活
性化する前の状態にあっては、排気中のＨＣは触媒で酸
化されないが、ＨＣ処理装置１０で吸着され、外部への
放出が防止される。
性化する前の状態にあっては、排気中のＨＣは触媒で酸
化されないが、ＨＣ処理装置１０で吸着され、外部への
放出が防止される。
【００３２】ＨＣ処理装置１０では排気温度が上昇し、
所定の温度に達すると、それまで吸着保持されていたＨ
Ｃが脱離を始める。この脱離したＨＣの排出を防ぐた
め、脱離開始が判定されると、コントローラ１３により
空燃比のリーン化制御が行われる。空燃比をリーンにす
ることで、排気中の酸素濃度が増し、脱離したＨＣをＨ
Ｃ処理装置１０の触媒機能で酸化処理することができ
る。
所定の温度に達すると、それまで吸着保持されていたＨ
Ｃが脱離を始める。この脱離したＨＣの排出を防ぐた
め、脱離開始が判定されると、コントローラ１３により
空燃比のリーン化制御が行われる。空燃比をリーンにす
ることで、排気中の酸素濃度が増し、脱離したＨＣをＨ
Ｃ処理装置１０の触媒機能で酸化処理することができ
る。
【００３３】ただし、この空燃比のリーン化により、上
流側の三元触媒９は、酸化還元作用のうち、還元作用の
働きが弱まり、排気中のＨＣ、ＣＯの酸化はできても、
ＮＯｘの還元が不十分になる。
流側の三元触媒９は、酸化還元作用のうち、還元作用の
働きが弱まり、排気中のＨＣ、ＣＯの酸化はできても、
ＮＯｘの還元が不十分になる。
【００３４】そこでコントローラ１３は、ＨＣの脱離中
の負荷状態を判断し、負荷が大きいときほど空燃比のリ
ーン化度合いを小さくする。排気中のＮＯｘ量は、機関
負荷に依存して変動し、負荷の増大に応じて排出量も増
える傾向がある。したがって、このような状態では、空
燃比のリーン化度合いを小さくすると、三元触媒９での
ＮＯｘ還元作用が強まり、ＮＯｘの浄化率の悪化を抑制
できる。
の負荷状態を判断し、負荷が大きいときほど空燃比のリ
ーン化度合いを小さくする。排気中のＮＯｘ量は、機関
負荷に依存して変動し、負荷の増大に応じて排出量も増
える傾向がある。したがって、このような状態では、空
燃比のリーン化度合いを小さくすると、三元触媒９での
ＮＯｘ還元作用が強まり、ＮＯｘの浄化率の悪化を抑制
できる。
【００３５】ただしこの場合でも、空燃比自体はリーン
であるので、ＨＣ処理装置１０での脱離ＨＣの酸化機能
は維持され、ＨＣの排出量も抑制される。
であるので、ＨＣ処理装置１０での脱離ＨＣの酸化機能
は維持され、ＨＣの排出量も抑制される。
【００３６】排気中のＮＯｘ量はエンジン負荷が小さい
とき、例えばアイドル時や減速時などには非常に少な
く、このようなときには三元触媒９での還元作用が弱く
ても問題はなく、したがってこの状態では、空燃比のリ
ーン度合いを脱離ＨＣの特性に合わせて大きくすること
で、ＨＣの酸化処理の確実性を高める。
とき、例えばアイドル時や減速時などには非常に少な
く、このようなときには三元触媒９での還元作用が弱く
ても問題はなく、したがってこの状態では、空燃比のリ
ーン度合いを脱離ＨＣの特性に合わせて大きくすること
で、ＨＣの酸化処理の確実性を高める。
【００３７】なお、ＨＣの脱離に対しての空燃比のリー
ン制御中に機関が高負荷に移行したら、空燃比を一時的
に理論空燃比よりもリッチな状態すると、それまで三元
触媒９にストレージされていた酸素が消費され、触媒中
の酸素が減り、三元触媒内を三元点に戻すことができ、
高負荷での良好なＮＯｘ還元特性を確保できる。
ン制御中に機関が高負荷に移行したら、空燃比を一時的
に理論空燃比よりもリッチな状態すると、それまで三元
触媒９にストレージされていた酸素が消費され、触媒中
の酸素が減り、三元触媒内を三元点に戻すことができ、
高負荷での良好なＮＯｘ還元特性を確保できる。
【００３８】上記において、ＨＣ処理装置１０として
は、同一の触媒担体の上流側にゼオライト等のＨＣ吸着
剤を担持させ、下流側に触媒を担持させたり、あるいは
互いに混合状態にして担持させたり、触媒担体の表層に
触媒、深層にＨＣ吸着剤を担持させたりすることができ
る。
は、同一の触媒担体の上流側にゼオライト等のＨＣ吸着
剤を担持させ、下流側に触媒を担持させたり、あるいは
互いに混合状態にして担持させたり、触媒担体の表層に
触媒、深層にＨＣ吸着剤を担持させたりすることができ
る。
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図。
【図２】空燃比のリーン制御の内容を示すフローチャー
ト。
ト。
１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ 排気通路
９ 三元触媒
１０ ＨＣ処理装置
１２ 温度センサ
１３ コントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ａ
Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ
(72)発明者 佐藤 立男
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−91294（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−228828（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−144802（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/04 305
B01D 53/94
F01N 3/08
F01N 3/24
F02D 41/14 310
Claims (5)
- 【請求項１】排気通路に配置した三元触媒と、その下流
に配置したＨＣの吸着機能と酸化機能をもつＨＣ処理装
置と、ＨＣ処理装置でのＨＣの脱離を判定する手段と、
ＨＣの脱離判定中は空燃比をリーンに制御する手段とを
備えた内燃機関において、機関負荷を検出する手段と、
負荷が大きくなるほどリーン度合いを小さくするように
負荷に応じてＨＣ脱離時の前記空燃比のリーン度合いを
補正する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。 - 【請求項２】前記空燃比の補正手段は、アイドル運転時
にリーン度合いを大きくする請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置。 - 【請求項３】前記空燃比の補正手段は、減速時にリーン
度合いを大きくする請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項４】前記空燃比の補正手段は、ＨＣの脱離開始
からの経過時間が長くなるほどリーン度合いを小さくす
る請求項１〜３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項５】前記空燃比の補正手段は、リーン制御中に
機関負荷が高負荷に移行したら一時的に空燃比を理論空
燃比よりもリッチ化する請求項１〜４のいずれか一つに
記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16688498A JP3482876B2 (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16688498A JP3482876B2 (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002132A JP2000002132A (ja) | 2000-01-07 |
| JP3482876B2 true JP3482876B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=15839413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16688498A Expired - Fee Related JP3482876B2 (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
1998
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