JP3520731B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
化装置に関し、詳しくは、排気空燃比が理論空燃比より
もリーンであるときに排気中のNOxを吸収し、排気空
燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチであると
きに前記吸収したNOxを放出して還元処理するNOx
吸収触媒を備えたエンジンにおいて、前記NOx吸収触
媒に吸収されたNOxを浄化するための空燃比制御技術
に関する。
きに排気中のNOxを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
(ストイキ)又はリッチであるときに前記吸収したNO
xを脱離して還元処理するNOx吸収触媒(NOx吸収
型三元触媒)を備え、リーン燃焼中に前記NOx吸収触
媒に吸収されたNOxが飽和量に達すると、空燃比を一
時的にリッチ化(以下、リッチスパイクともいう)させ
て前記吸収されたNOxの脱離・還元処理を行わせるよ
う構成されたリーン燃焼エンジンが知られている。
ッチスパイクを与えたときの触媒下流側の空燃比センサ
の出力から、触媒の劣化度合いを検出し、該検出された
劣化度合いに応じてリッチスパイク量(リッチ時間)を
変更することが行われていた(特開平8−14030号
公報等参照)。
燃比センサの出力から劣化度合いを検出するものである
が、空燃比センサの出力から実際のNOx吸収量を精度
良く推定することは困難であるため、リッチスパイク量
を精度良く修正することができないという問題があっ
た。
けでなく、触媒温度に依存して変化し、更に、NOxの
脱離速度も触媒温度に依存して変化するので、触媒温度
によってはリッチスパイク量に過不足を生じてしまうと
いう問題もあった。
あり、種々のばらつき要因があっても、NOx吸収量に
応じたリッチスパイク量を与えることができるようにし
て、NOxの脱離・還元を確実に行わせつつ、過剰なリ
ッチスパイクによる燃費,排気性状の悪化を回避できる
排気浄化装置を提供することを目的とする。
発明は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであると
きに排気中のNOxを吸収し、排気空燃比が理論空燃比
又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収した
NOxを脱離して還元処理するNOx吸収触媒を備え、
理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行いうる
エンジンの排気浄化装置であって、前記NOx吸収触媒
に吸収されたNOxを脱離・還元処理するために、リー
ン燃焼中に空燃比を一時的にリッチ化させる制御の終期
を、前記NOx吸収触媒の上流側の排気空燃比と下流側
の排気空燃比との比率が所定値になった時点として検出
すると共に、前記比率の所定値を、エンジンの運転条件
に応じて変更する一方、前記下流側の排気空燃比がリッ
チに反転してからのリッチ方向への変化率に応じて、空
燃比のリッチ化度合いを減少修正する構成とした。
が理論空燃比よりもリーンであるときに排気中のNOx
を吸収し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比より
もリッチであるときに前記吸収したNOxを放出して還
元処理するNOx吸収触媒を備え、理論空燃比よりもリ
ーン空燃比での燃焼運転を行いうるエンジンの排気浄化
装置であって、リーン燃焼中に前記NOx吸収触媒にお
いてNOxを脱離・還元させる条件を検出する脱離条件
検出手段と、該脱離条件検出手段で脱離・還元条件の成
立が検出されたときに、燃焼混合気を一時的にリッチ化
させるべく燃料噴射量の増量補正を開始する増量開始手
段と、前記NOx吸収触媒の上流側で排気空燃比を検出
する上流側空燃比検出手段と、前記NOx吸収触媒の下
流側で排気空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記増量開始手段による増量補正の開始後に、前記上流
側空燃比検出手段で検出される排気空燃比と前記下流側
空燃比検出手段で検出される排気空燃比との比率が所定
値になった時点を、前記増量補正の終期として検出し
て、前記増量補正を停止させる増量停止手段と、前記増
量補正停止手段における前記比率の所定値を、エンジン
の運転条件に応じて変更する基準比率変更手段と、前記
下流側空燃比検出手段で検出される排気空燃比がリッチ
に反転してからのリッチ方向への変化率に応じて、前記
燃料噴射量の増量補正量を減少修正する増量補正量修正
手段と、を含んで構成される。
燃焼中にNOx吸収触媒に吸収されたNOxの脱離・還
元を行わせるべく空燃比を一時的にリッチ化させるが、
触媒前後の排気空燃比の比率に基づいてリッチ化制御の
終期を検知するものであり、触媒下流側の排気空燃比が
触媒上流側の排気空燃比に一致する前の段階で、必要十
分なリッチスパイクが与えられたものと判断して、リッ
チ化制御を終わらせることが可能となる。また、リッチ
化制御を終わらせる比率をエンジンの運転条件に応じて
変更ことで、エンジンの運転条件によって変化する脱離
処理の遅れなどを加味してリッチ化制御の終期を検出さ
せることが可能である。更に、触媒下流側の排気空燃比
がリッチに反転したときには、既に大部分のNOxが脱
離されたものと推定し、その後はリッチ化度合いを減少
修正して、過剰なリッチ化を抑制する。
と、NOxの脱離が殆ど完了していると推定される段階
で、リッチ化を終了させることが可能となり、過剰なリ
ッチスパイクをより確実に抑制でき、更に、エンジンの
運転条件による脱離の遅れを加味してNOx脱離の進行
度合いを判断し、より適正な時期にリッチ化を終了させ
ることができると共に、NOxの脱離が大部分完了した
段階で、徐々にリッチ化度合いを減少させることがで
き、過剰なリッチスパイクの抑制をより有効に行えると
いう効果がある。
する。図1は、実施の形態におけるエンジンのシステム
構成を示す図であり、エンジン1の吸入空気量はスロッ
トルバルブ2で制御される一方、エンジン1の各気筒に
は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3がそれ
ぞれ設けられており、該燃料噴射弁3による燃料噴射に
よって燃焼室内に混合気が形成される。
リーン燃焼運転及び/又は圧縮行程での燃料噴射による
成層リーン燃焼運転が行われるようになっており、マイ
クロコンピュータを内蔵したエンジンコントロールユニ
ット(以下、ECUと略す)4は目標空燃比の混合気を
形成させるべく燃料噴射弁3の燃料噴射量及び噴射タイ
ミングを制御する。
の吸気ポート部分)に燃料を噴射する構成であって、リ
ーン燃焼を行うエンジンであっても良い。前記燃料噴射
弁3からの燃料噴射で形成された混合気は、点火プラグ
5による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、N
Ox吸収触媒6を介して大気中に排出される。
論空燃比よりもリーンであるときに排気中のNOxを吸
収し、排気空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりもリ
ッチであるときに前記吸収したNOxを放出して還元処
理するNOx吸収型三元触媒である。前記ECU4に
は、燃料噴射制御等のために各種センサからの検出信号
が入力される。
入空気流量Qaを検出するエアフローメータ7,スロッ
トルバルブ2の開度TVOを検出するスロットルセンサ
8,エンジン1の冷却水温度TWを検出する水温センサ
9,クランク角を検出するクランク角センサ10,前記燃
料噴射弁3に供給される燃料の圧力を検出する燃圧セン
サ11,前記NOx吸収触媒6の上流側で排気空燃比を検
出する第1空燃比センサ12(上流側空燃比検出手段),
前記NOx吸収触媒6の下流側で排気空燃比を検出する
第2空燃比センサ13(下流側空燃比検出手段)などが設
けられている。
気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を広域に検出し得
るセンサであって、排気空燃比がリッチであるほど大き
な出力値が得られるものとする。
リーン燃焼中はNOxを吸収するのみでNOxの脱離還
元を行わないので、NOx吸収量が飽和量に達すると、
エンジン1から排出されたNOxが浄化されずにそのま
ま排出されることになってしまう。
量が飽和量に達したときには、一時的に空燃比をリッチ
化させて、それまでに吸収されたNOxの脱離・還元を
行って、NOxの吸収能力を復活させる必要があり、本
実施形態では、図2のフローチャートに示すようにし
て、前記脱離・還元のためのリッチスパイクを与える。
21(図中にはS21と記してある。以下同様)では、前記
NOx吸収触媒6においてNOxの脱離・還元を行わせ
る条件が成立しているか否かを判別する(脱離条件検出
手段)。前記脱離・還元条件とは、例えば、リーン燃焼
中であって、エンジン負荷とエンジン回転数とから推定
されるNOx吸収量が所定の飽和量に達している場合で
ある。
るときには、ステップ22へ進み、燃焼混合気の空燃比を
リッチ化させて、前記NOx吸収触媒6に吸収されてい
るNOxの脱離・還元を行わせるべく、燃料噴射量の増
量補正(リッチスパイク)を開始させる(増量開始手
段)。
の第1空燃比センサ12の出力Aと第2空燃比センサ13の
出力Bとをそれぞれに検出する。ステップ24では、第2
空燃比センサ13の出力が所定値(ストイキ又はストイキ
よりもリッチ空燃比)よりもリッチになったか否かを判
別する。
所定値よりもリッチになったこと、即ち、触媒6から脱
離されるNOxが減少してストイキに保持されている状
態からリッチに変化したことが判別されると、ステップ
25へ進み、第2空燃比センサ13の出力Bの変化率を算出
する。
間Δt前の出力を示す)
に、前記変化率が大きくなるほど前記ステップ22で開始
させた燃料噴射量の増量補正量を減少修正させる(増量
補正量修正手段)。
Aと下流側空燃比センサ出力Bとの比率A/Bが閾値S
ij 以上になっているか否かを判断し(図3参照)、比率
A/Bが閾値S ij 以上になっていれば、ステップ 28 へ進
む。この場合、増量補正量の減少と同じ割合で前記閾値
S ij を変化させると良い(図3参照)。
せ、その後、下流側排気空燃比のリッチ域でのリッチ方
向への変化率に応じて減少修正させた増量補正(リッチ
スパイク)を停止させる(増量停止手段)。尚、図3に
おいては、触媒6上流側の空燃比センサをFr空燃比セ
ンサと、触媒6下流側の空燃比センサをRr空燃比セン
サと記してある。
がストイキに保持されている状態からリッチに反転し、
大部分のNOxの脱離が終了していると推定されるよう
になると、触媒下流側のリッチ化が進むにつれて増量補
正量(リッチ化度合い)を減少させるので、過剰なリッ
チ補正による排気性状の悪化を抑制できる。
パイク解除制御を詳細に示す。
11では前記ステップ21と同様にして、NOxの脱離・還
元条件が成立しているか否かを判別し(脱離条件検出手
段)、条件が成立していれば、ステップ12へ進む。
体的にはエンジン回転数,エンジン負荷を検出する。
エンジン回転数とエンジン負荷を代表する燃料噴射量と
に応じて上流側空燃比センサ出力Aと下流側空燃比セン
サ出力Bとの比率A/Bの閾値Sij(≦1)を記憶した
マップを参照し、そのときのエンジン回転数とエンジン
負荷とに対応する閾値Sijを検索する(基準比率変更手
段)。
空気量が少なく、脱離の時間遅れが大きくなるために、
より閾値Sijを大きくして、増量補正の期間を長く確保
するようにしてある。
ッチ化させて、前記NOx吸収触媒6に吸収されている
NOxの脱離・還元を行わせるべく、燃料噴射量の増量
補正(リッチスパイク)を開始させる(増量開始手
段)。
1空燃比センサ12の出力Aと第2空燃比センサ13の出力
Bとをそれぞれに検出する。
力Aと第2空燃比センサ13の出力Bとの比率A/Bが、
前記閾値Sij以上になったか否かを判別する。そして、
図3に示すように、比率A/Bが、前記閾値Sij以上に
なったときには、ステップ17へ進んで、リッチスパイク
を解除させる(増量停止手段)。
件であれば、触媒6下流側の空燃比が、NOxの脱離が
減少してストイキからリッチに変化し、上流側の空燃比
に一致するようになる前に、リッチスパイクを解除する
ことになる。
元に必要とされるNOx吸収量に見合ったHC,COの
供給を図りつつ、過剰なHC,COの供給の抑制を図る
ことができ、更に、運転条件に応じて前記閾値Sijを変
化させることで、運転条件による処理速度の違いに対応
して適正な時期にリッチスパイクを解除させることがで
きる。
空燃比センサ13の出力Bとの比率A/Bを、リッチ化制
御の終期を判断するパラメータとすることで、空燃比セ
ンサのばらつきを吸収することが可能である。
が基本的に一定の増量補正率に基づいて行われる構成と
したが、図6に示すように、リッチスパイクの初期値を
与えた後に一定割合で増量を減少させる所謂三角増量に
よってリッチスパイクを与える構成であっても良い。
える場合には、比率A/Bが所定値以上になった時点
で、減少制御途中の増量を停止させることになり、更
に、下流側排気空燃比のリッチ域での変化率に応じて増
量補正量の減少率をより大きく修正すれば良い。
図。
ート。
子を示す図。
ャート。
Claims (2)
- 【請求項1】排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであ
るときに排気中のNOxを吸収し、排気空燃比が理論空
燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収
したNOxを脱離して還元処理するNOx吸収触媒を備
え、理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行い
うるエンジンの排気浄化装置であって、 前記NOx吸収触媒に吸収されたNOxを脱離・還元処
理するために、リーン燃焼中に空燃比を一時的にリッチ
化させる制御の終期を、前記NOx吸収触媒の上流側の
排気空燃比と下流側の排気空燃比との比率が所定値にな
った時点として検出すると共に、前記比率の所定値を、
エンジンの運転条件に応じて変更する一方、前記下流側
の排気空燃比がリッチに反転してからのリッチ方向への
変化率に応じて、空燃比のリッチ化度合いを減少修正す
ることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項2】排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであ
るときに排気中のNOxを吸収し、排気空燃比が理論空
燃比又は理論空燃比よりもリッチであるときに前記吸収
したNOxを放出して還元処理するNOx吸収触媒を備
え、理論空燃比よりもリーン空燃比での燃焼運転を行い
うるエンジンの排気浄化装置であって、 リーン燃焼中に前記NOx吸収触媒においてNOxを脱
離・還元させる条件を検出する脱離条件検出手段と、 該脱離条件検出手段で脱離・還元条件の成立が検出され
たときに、燃焼混合気を一時的にリッチ化させるべく燃
料噴射量の増量補正を開始する増量開始手段と、 前記NOx吸収触媒の上流側で排気空燃比を検出する上
流側空燃比検出手段と、 前記NOx吸収触媒の下流側で排気空燃比を検出する下
流側空燃比検出手段と、 前記増量開始手段による増量補正の開始後に、前記上流
側空燃比検出手段で検出される排気空燃比と前記下流側
空燃比検出手段で検出される排気空燃比との比率が所定
値になった時点を、前記増量補正の終期として検出し
て、前記増量補正を停止させる増量停止手段と、前記増量補正停止手段における前記比率の所定値を、エ
ンジンの運転条件に応じて変更する基準比率変更手段
と、 前記下流側空燃比検出手段で検出される排気空燃比がリ
ッチに反転してからのリッチ方向への変化率に応じて、
前記燃料噴射量の増量補正量を減少修正する増量補正量
修正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄
化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22366697A JP3520731B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | エンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22366697A JP3520731B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | エンジンの排気浄化装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003290746A Division JP3770256B2 (ja) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | エンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1162560A JPH1162560A (ja) | 1999-03-05 |
JP3520731B2 true JP3520731B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=16801755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22366697A Expired - Lifetime JP3520731B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3520731B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005048673A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの排気浄化装置 |
US10361661B2 (en) | 2015-09-01 | 2019-07-23 | Nec Corporation | Power amplification apparatus and television signal transmission system |
JP6544392B2 (ja) * | 2017-07-20 | 2019-07-17 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化装置の異常診断システム |
-
1997
- 1997-08-20 JP JP22366697A patent/JP3520731B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH1162560A (ja) | 1999-03-05 |
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