JPH01134020A

JPH01134020A - 内燃機関の排気浄化システム

Info

Publication number: JPH01134020A
Application number: JP29215787A
Authority: JP
Inventors: Akira Uchikawa; 晶内川
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1989-05-26
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2592270B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、内燃機関の三元触媒式排気浄化システムに関
し、特に、窒素酸化物（Ｎｏ、）の低減を図った排気浄
化システムに間する。

〈従来の技術〉内燃機関の排気浄化システムとして、第４図に示すよう
に、機関２の排気通路３に装着され機関排気の酸素濃度
を検出する酸素センサ１と、該酸素センサ１によって検
出された排気中酸素濃度に基づいて機関２に供給される
混合気の空燃比と目標空燃比との偏差に応じたフィード
バック補正量を設定し、該フィードバック補正量に基づ
いて混合気の空燃比をフィードバック制御する制御手段
４と、機関２の排気通路３に装着され機関排気中の三成
分（Ｃｏ、）ＩＣ，ＮＯ，）を浄化する三元触媒５と、
を含んで構成されたものが、従来より知られている。

ここで、従来の酸素センサ１は、セラミック基材の内外
表面の各一部に電極を形成すると共に、外表面に白金触
媒層を形成してなるセンサ部を有し、該センサ部の大気
に接触させた内表面側の電極と、機関排気に接触させた
外表面側の電極との間に発生する起電力により機関排気
の酸素濃度を検出するようにしたものである（特開昭５
８−２０４３６５号公報、実開昭５９−３１０５４号公
報等参照）。

そして、前記白金触媒層は、−酸化炭素ＣＯや炭化水素
ＨＣと酸素Ｏｚ　ト（７）　ＣＯ＋　％　Ｏｚ　−ＣＯ
ｚ　。

ＨＣ＋Ｏ！→ＨｚＯ＋ＣＯｔなる酸化反応を促進し、濃
混合気で燃焼させた時にその部分に残存する低濃度の０
２をＣＯやＨＣと良好に反応させて０２濃度をゼロ近く
にし、セラミック基材内外の０□濃度比を大きくして、
大きな起電力を発生させる。

一方、希薄混合気で燃焼させた時には、排気中に高濃度
の０２と低濃度のＣＯ，ＨＣがあるため、ＣＯ，ＨＣと
０□とが反応してもまだＯ！が余り、セラミック基材内
外の０□濃度比は小さく殆ど電圧は発生しない。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、このような従来の排気浄化システムにお
いては、第４図に示すように、酸素センサ１の下流側に
三元触媒５を装着した構成であネリ、酸素センサｌが排
気中酸素濃度を略適正に検出できるものではあるが、Ｎ
Ｏｘ対策としては何ら寄与するものではなかった。

即ち、酸素センサｌで検出すべき酸素０□の一部は空気
中のＮ２と反応してＮＯｘを形成するが、酸素センサ１
はこのＮＯｘを検出する能力はない。

従って、酸素センサｌはＮＯｘの濃度とは無関係に排気
中の酸素濃度を検出し、本来検出すべきＯ２濃度より薄
い状態（燃料濃い状態）を検出してしまう。言い換えれ
ば、酸素センサ１がＮＯｘの影響を受けて誤制御してし
まうのである。

このため、システムは混合気を０□濃度の濃い（燃料の
薄い）ところで制御してしまい、転化率即ち、ＮＯｘが
還元されてＮ２になる割合が低い制御範囲となって、Ｎ
Ｏｘの発生を抑えることができないという問題点があっ
た。

特に、ＮＯｘは高負荷時や高速走行時に多く発生するが
、この場合ＮＯｘのばらつきが大きくなり、良好なエミ
ッションが得られない。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、酸素
センサで検出すべき酸素０．の一部が空気中のＮ２と反
応して形成されるＮＯｘによる酸素センサの酸素濃度検
出への影響をな（し、酸素センサが適正に酸素濃度を検
出するようにした内燃機関の排気浄化システムを提供す
ることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉このため、本発明は、機関の排気通路に装着され機関排
気の酸素濃度を検出する酸素センサと、該酸素センサに
よって検出された排気中酸素濃度に基づいて機関に供給
される混合気の空燃比と目標空燃比との偏差に応じたフ
ィードバック補正量を設定し、該フィードバック補正量
に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する制
御手段と、機関の排気通路に装着され機関排気中の成分
を浄化する三元触媒と、を含んで構成される内燃機関の
排気浄化システムにおいて、前記酸素センサの上流側で
還元触媒層により窒素酸化物の還元反応を促進させる構
成とした。

〈作用〉そして、かかる構成では、酸素センサで検出すべき０□
の一部が空気中のＮ２と反応してＮＯｘが形成されるが
、このＮＯｘは還元触媒層により排気中の未燃成分Ｃｏ
、ＨＣと反応する。

このように酸素センサで酸素濃度を検出する以前で、Ｎ
Ｏｘと還元触媒層とを上記の反応を起こさせることによ
り、酸素センサは空気中のＮｚと反応した酸素センサで
検出すべき０□の一部をも加味した酸素濃度検出を行え
るようになり、本来検出すべき０２濃度を検出する。

言い換えれば、酸素センサがＮＯｘの影響を受けて誤制
御するのを、ＮＯｘの浄化により防止できるのである。

このため、システムは混合気を０２濃度の適正なところ
で制御するようになり、転化率即ち、ＮＯｘが還元、さ
れてＮ２になる割合が従来よりも高い制御範囲となって
、ＮＯｘの発生を抑えることができるようになる。

〈実施例〉以下、本発明の一実施例を図面の簡単な説明する。

第１図において、１は機関２の排気通路３に装着され機
関排気の酸素濃度を検出する酸素センサ、４は該酸素セ
ンサ１によって検出された排気中酸素濃度に基づいて機
関に供給される混合気の空燃比と目標空燃比との偏差に
応じたフィードバック補正量を設定し、該フィードバッ
ク補正量に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制
御する制御手段、５は機関２の排気通路３に装着され機
関排気中の成分を浄化する三元触媒である。

前記三元触媒５は、例えば粒状の活性アルミナ（Ａｆｆ
ｉ、Ｏ，）の担体の表面に、白金（Ｐｔ）とロジウム（
Ｒｈ）を混合した層を設けたものである。

尚、白金（Ｐｔ）は主にＣｏ、ＨＣの酸化に、ロジウム
（Ｒｈ）はＮＯｘの還元に寄与する。

そして、本発明では、前記酸素センサ１の上流側で還元
触媒層によりＮＯｘの還元反応を促進させる構成とした
。

即ち、本実施例においては、酸素センサ１の上流側に三
元触媒５を装着する。

かかる構成によると、酸素センサ１で検出すべきＯｚの
一部が空気中のＮ２と反応してＮＯｘが形、　　成され
るが、このＮＯｘは三元触媒５における還元触媒層によ
り排気中の未燃成分Ｃｏ、ＨＣと反応する。

この反応例としては、ＮＯｘ＋ＣＯ→Ｎ、十ＣＯ□ ＮＯｘ＋ＨＣ−４Ｎｚ＋Ｈｚ　Ｏ＋ＣＯｚとなる。

このように酸素センサｌで酸素濃度を検出する以前で、
ＮＯｘと還元触媒層とを上記のように反応させることに
より、酸素センサ１は空気中のＮ２と反応した酸素セン
サ１で検出すべきｏ２の一部をも加味した酸素濃度検出
を行えるようになり、本来検出すべき０□濃度を検出す
る。

言い換えれば、酸素センサ１がＮＯｘの影響を受けて誤
制御するのを、ＮＯｘの浄化により防止できるのである
。

このため、システムは混合気をＯｘ濃度の適正なところ
で制御するようになり、転化率即ち、Ｎ０×が還元され
てＮ２になる割合が従来よりも高い制御範囲となって、
ＮＯｘの発生を抑えることができるようになる。

この結果、高負荷時や高速走行時にＮＯｘが多く発生す
るのを抑制できると共に、この場合ＮＯｘのばらつきも
小さ（でき、良好なエミッシゴンを得ることができる。

尚、本実施例においては、三元触媒５の下流側に酸素セ
ンサ１を配置した結果、酸素センサＩにおける排気温度
が低下するので、酸素センサ１としてはヒータ付のもの
が好ましい。

又、本実施例のように、酸素センサｌの応答性を考慮し
て、排気マニホールド３ａに三元触媒５を設置し、その
下流に酸素センサエを設けるのが良い。

第２図は本発明の他の実施例を示すものである。

即ち、この実施例のものは、三元触媒６の装着部より上
流側の排気管３Ａにその排気通路３をバイパスするバイ
パス管６を接続し、このバイパス管６に酸素センサ１と
該酸素センサ１の上流に位置する還元触媒層７とを介装
する。

この還元触媒層７としては、ロジウム（Ｒｈ）。

ルテニウム（Ｒｕ）等を担持した活性アルミナＡ７！２
０、）、酸化チタン（Ｔ　ｉＯｔ　）　＋酸化ランタン
（Ｌａ。

０２）等を充填する。

かかる構成によると、第３図に示すように、機関排気は
排気通路３を流通すると共に一部はバイパス管６に流れ
る。

そして、酸素センサ１で検出すべき０２の一部が空気中
のＮｔと反応してＮＯｘが形成されるが、このＮＯｘは
酸素センサ１上流の還元触媒層７により排気中の未燃成
分Ｃｏ、ＨＣと反応する。

従って、かかる構成においても、このように酸素センサ
１で酸素濃度を検出する以前で、ＮＯｘと還元触媒層７
とを上記のように反応させることにより、酸素センサ１
がＮＯｘの影響を受けて誤制御するのを防止でき、ＮＯ
ｘの発生を抑えることができる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、酸素センサで酸
素濃度を検出する以前で、ＮＯｘと還元触媒層とを反応
させるようにしたから、酸素センサは空気中のＮ２と反
応した酸素センサで検出すべき０□の一部をも加味した
酸素濃度検出を行えるようになり、即ち、酸素センサが
ＮＯｘの影響を受けて誤制御するのを、ＮＯｘの浄化に
より防止でき、ＮＯｘの発生を抑えることができる。

この結果、特に、高負荷時や高速走行時にＮＯｘが多く
発生するのを抑制できると共に、ＮＯｘのばらつきも小
さくでき、良好なエミッションを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内燃機関の排気浄化システムの
一実施例を示す概略図、第２図は他の実施例を示す概略
図、第３図は同上の他の実施例の部分拡大図、第４図は
従来の排気浄化システムの一例を示す概略図である。１・・・酸素センサ　　２・・・機関　　３・・・排気
通路４・・・制御手段　　５．６・・・三元触媒　　７
・・・還元触媒層

Claims

【特許請求の範囲】

機関の排気通路に装着され機関排気の酸素濃度を検出す
る酸素センサと、該酸素センサによって検出された排気
中酸素濃度に基づいて機関に供給される混合気の空燃比
と目標空燃比との偏差に応じたフィードバック補正量を
設定し、該フィードバック補正量に基づいて混合気の空
燃比をフィードバック制御する制御手段と、機関の排気
通路に装着され機関排気中の成分を浄化する三元触媒と
、を含んで構成される内燃機関の排気浄化システムにお
いて、前記酸素センサの上流側で還元触媒層により窒素
酸化物の還元反応を促進させる構成としたことを特徴と
する内燃機関の排気浄化システム。