JP4165374B2 - 排気濃度フィードバック装置 - Google Patents
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Description
また、上記目的は内燃機関の排気ガスを触媒を用いて浄化する排気浄化装置において、前記触媒の浄化効率が良くなるように吸気バルブまたは排気バルブのバルブタイミングを変化させ、複数の排気成分の濃度をある特定の値になるようにすることを特徴とする排気濃度フィードバック装置によっても達成される。
HCの濃度は後述するように、空燃比と運転状態(回転数,負荷,温度)から推定することができる。この場合は、センサ7は空燃比を検出するセンサでよい。
1.2〜0.7付近が最も良いことが実験で確認できた。本発明では、このために排気ガス中の濃度を制御する。また図5に、触媒の温度とNOxの浄化率の関係を示した。ある温度範囲以下でも、以上でも浄化効率は低下する。このため、本発明では触媒の温度を、加熱,冷却系を設けて制御する。
16bを設けた。これは、例えばNOxとHCの吸収波長の光フィルタを設ける。図8に、光の波長と透過率の関係を示す。例えば、λ1はNOxの吸収波長、λ2がHCの吸収波長とすると、その波長の光はガスに吸収され受光量が減少する。このため、受光素子の出力を検出すれば、ガスの濃度がわかる。
HCを知りたいので、それぞれの検出値の割算の結果を出力する回路の一実施例を図10に示す。光フィルタ16a,16bと受光素子11a,11bを介したNOx,HCそれぞれに対応した信号が、アンプ17a,17bにより増幅される。これらの信号を割算器18に入力し、NOx/HCの信号を作る。この信号を、マイクロコンピュータ5に入力し制御に使用する。
16に、エンジン始動直後のHC状況を示した。始動直後は排気温度が低く、HC排出量が多い。また、この時期は、NOx排出量は少ないので、NOx/HCの値が最適とならずNOx分解触媒の浄化効率が低下する。始動直後のHC排出量を平滑化する必要がある。吸着材で用いた場合の効果を図12に示す。始動直後はHCが吸着されるので、排気管へのHC排出量は少ない。このため、NOx/HCを最適な状態に保つことができる。この様に、吸着材はHCの平滑化に有効である。
40前では、二次空気量を増加してもNOx,HCは変化しない。酸化触媒40後では、二次空気量の増加とともに、HC濃度のみが変化する。勿論、二次空気中の酸素も変化する。このように、二次空気量を変化させることにより、HC濃度が制御できる。ここで図24に示すようにNOx/HCの値が最適になる、(イ)の領域が制御の目標値である。ここの二次空気量になるように、マイクロコンピュータ5により、制御弁41が制御される。制御量の決定は、排気濃度センサ7の信号に基づいて行われる。センサ7が検出したHC量に応じて導入する二次空気量を決定し、制御弁41を動作させる。センサ7は、酸化触媒40とNOx分解触媒1の間でもよい。この場合は、NOx/HCの値が最適になっているか検証しながら制御弁41を制御する、いわゆるフィードバック制御となる。以上のような動作は、エンジンの運転状態が、リッチでもリーンでも有効である。
NOx/HCの検出は、後に述べるように運転状態からの推定でもよい。
NOx分解触媒1前の排気管中の排気のうち、NOxの濃度を制御する。このために、排気管2の排気を吸気管50に戻す通路51と制御弁52を設けた。つまり排気還流装置である。この排気還流(EGR)を行った場合の排気還流量(EGR)と排気濃度との関係を図32に示す。EGR量が増加するとNOx排出量は減少する。燃焼が悪化して、HCが増加し始める(イ)まではEGR量の変化によりNOx量を制御することができる。排気濃度センサ7の検出値をもとに、NOx/HCが最適な値になるように、EGRによるNOxの制御を行う。
362で両者とも小さい場合は、フローを終わる。NOの場合は、ステップ363で二次空気量Qa2 を調節する。この二次空気量Qa2 の調節のフローの一実施例を図37に示す。ステップ370でNOxが小さくHCが大きい場合は、ステップ371で二次空気量Qa2 を増加させ、HC量のみを小さくする。ステップ372でまたNOxが大きく、
HCが小さい場合は、ステップ373で二次空気量Qa2 を減少させ、HCを大きくし
NOx/HCを最適な値にする。
44に示す。図13に示したように、従来HCは、排気行程の初期と後期に排気管に排出される。一方NOxの排出は行程中平均化されている。このため、NOx,HC比が時間的に変動して、効率の良い値に保つことができない。図45に、触媒1のあとの浄化後の
HC,NOxの濃度を示した。HC濃度が排気行程中で変動しているので、NOx,HCとも排気行程中で浄化されたり、されなかったりする。
HC排出量は平均化されている。このため、排気行程中でNOxとHCの比が一定になっている。この効果により触媒1は、常に浄化効率の最もよい排気濃度で動作される。触媒1後の、HC,NOxの濃度を、図47に示した。両者とも浄化されているのがわかる。燃料粒子を小さくした噴射弁を用いることは、NOx分解触媒にとって効果的である。
Claims (4)
- 内燃機関の排気ガス浄化する排気浄化装置の制御装置において、前記排気浄化装置には、NOxを酸化雰囲気でも分解することのできる触媒と排気ガス中のガス濃度を検出するためのセンサとHC平滑手段とが設けられ、
前記制御装置は、前記センサの値から直接又は間接的に求められるNOx/HCの値が、0.7〜1.2の範囲に収まるように前記HC平滑手段を制御することを特徴とする制御装置。 - 請求項1において、前記HC平滑手段は、スワールコントロールバルブであることを特徴とする制御装置。
- 請求項1において、前記HC平滑手段は、吸気バルブまたは排気バルブのバルブタイミングを変化させる手段であることを特徴とする制御装置。
- 請求項1において、エンジンに供給する空燃比を制御することにより、NOx/HCの値が、0.7〜1.2の範囲に収まるようにすることを特徴とする制御装置。
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