JPH05133260A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気ガス浄化装置Info
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- JPH05133260A JPH05133260A JP3322414A JP32241491A JPH05133260A JP H05133260 A JPH05133260 A JP H05133260A JP 3322414 A JP3322414 A JP 3322414A JP 32241491 A JP32241491 A JP 32241491A JP H05133260 A JPH05133260 A JP H05133260A
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Abstract
ス浄化装置のNOx 浄化率の向上。 【構成】 排気系4に貴金属系NOx 触媒6を設置した
内燃機関の排気ガス浄化装置における、空燃比制御プロ
グラムに、希薄燃焼用目標空燃比をリッチ側とリーン側
に交互に強制的に変動させるサブプログラムを設け、空
燃比を変動させた直後に2−3分にわたってあらわれる
一時的NOx 浄化率の向上状態を繰り返し作り出して、
エンジンのリーン運転時間全体にわたって、排気ガス浄
化装置のNOx 浄化率を向上させた。
Description
せた、貴金属系NOx 触媒を具備した内燃機関の排気浄
化装置に関する。
足させるエンジンとして希薄燃焼可能なエンジン(リー
ンバーンエンジン)の開発が進められ、一部実用化され
ている。リーンバーンエンジンの問題は、空燃比リーン
の排気中で従来の三元触媒がNOx を浄化できないの
で、三元触媒に代わるNOx 浄化触媒またはシステムを
開発しなければならないことである。
リーンの排気中においても、HCの存在下のもとにNO
x を還元できるCu/ゼオライト触媒を開示している。
また、Pt/アルミナ又はゼオライト触媒も空燃比リー
ンの排気中でNOx を浄化できる。
イト触媒等のゼオライト系触媒は、熱劣化が激しく耐久
性が乏しいという問題がある。また、Pt/アルミナ触
媒等の貴金属系触媒は耐熱耐久性を有するが、Cu/ゼ
オライト触媒程にはNOx 浄化率が高くなく、十分なN
Ox 浄化性能をもったシステムが開発されていない。
備えた内燃機関の排気浄化装置であって、NOx 浄化率
を向上させた排気浄化装置を提供することにある。
れば、次の内燃機関の排気ガス浄化装置によって達成さ
れる。すなわち、希薄燃焼可能な内燃機関およびその
吸、排気系と、前記排気系に設置された、アルミナまた
はゼオライトに貴金属を担持させたNOx 触媒と、前記
吸気系または前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁
と、前記排気系に設置された空燃比センサと、前記燃料
噴射弁および前記空燃比センサに接続された電子制御装
置に記憶されたプログラム手段から成り、前記内燃機関
の運転条件が希薄燃焼条件にあるときは、希薄燃焼用の
目標空燃比を求め、内燃機関の実際の空燃比を前記目標
空燃比にフィードバック制御するステップを含んでい
る、空燃比制御手段と、 前記空燃比制御手段中の前記
希薄燃焼用の目標空燃比をリッチ側とリーン側に交互に
変化させる希薄燃焼用目標空燃比変動手段と、を備えた
内燃機関の排気ガス浄化装置。
ンジンにおいて、空燃比がリッチとリーンとの間に変動
すると、変動直後の2−3分間、貴金属系NOx 触媒の
NOx 浄化率が向上することが判明した。本発明では、
希薄燃焼用目標空燃比変動手段によって、リーンバーン
状態において目標空燃比が強制的にリッチとリーンとに
交互に変動されるので、上記の空燃比過渡状態によるN
Ox 浄化率向上の状態が強制的に繰返し作られることに
なり、排気浄化装置のNOx 浄化率が向上する。
化装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図1〜図5は全実施例に共通な構成、作用を、図6、図
12は第1実施例を、図7、図8、図13は第2実施例
を、図9、図10、図14は第3実施例を、図11、図
15は第4実施例を、それぞれ、示している。
成、作用を説明する。図1に示すように、希薄燃焼可能
な内燃機関2(図示例はガソリンエンジンを示している
が、ディーゼルエンジンでもよい)の排気通路4には、
貴金属系NOx 触媒6が設置されている。貴金属系NO
x 触媒6は、たとえばPt、Pdなどの貴金属をアルミ
ナ、ゼオライトなどの担体に担持させた触媒から成る。
このうち、Pt/アルミナ触媒は、耐熱耐久性にとくに
優れ、空燃比リーンの排気中で、比較的低温域におい
て、NOx を浄化する。このような貴金属系NOx 触媒
のNOx 浄化率は、定常状態において、約40%程度で
あるが、本発明装置では、後述するように空燃比の過渡
状態を強制的に作って、排気浄化システムとしてのNO
x 浄化率を向上させてある。
気筒に燃料を供給するために、燃料噴射弁10が設けら
れている。空燃比のフィードバック制御を行うために、
排気系4には空燃比センサ14(たとえば、酸素セン
サ)が設けられており、その出力はマイクロコンピュー
タから成る電子制御装置(ECU)12に入力されてい
る。また、ECU12での演算に用いるための機関運転
条件を知るために、吸気系8に吸気圧力センサ18、ス
ロットル開度センサ20が設けられ、またエンジンクラ
ンクシャフト12に連動させて駆動されるディストリビ
ュータにはエンジン回転数センサ16が内蔵されてお
り、それぞれのセンサ18、20、16の出力は、EC
U12に入力される。
A/Dコンバータ、入力インタフェース、出力インタフ
ェースを有する。上記各種センサからの時々刻々変化す
る入力値は、アナログ信号はA/Dコンバータでディジ
タル信号に変えられ、ディジタル信号はそのまま、入力
インターフェースに入力され、RAMに一時記憶され、
CPUに読出されて演算が実行される。また、ROMは
図4−図11に示すようなプログラムを記憶しており、
これらのプログラムはCPUに読出され、演算が実行さ
れる。演算で求められた燃料噴射量の信号は、出力イン
タフェースを介して燃料噴射弁10に送られ、燃料噴射
弁10を前記信号に対応した時間だけ開弁して燃料噴射
を実行する。
れて演算が実行される、空燃比制御のためのプログラム
から成る空燃比制御手段を示している。図4のプログラ
ムは、希薄燃焼用(FB)目標空燃比変動サブルーチン
を呼ぶステップ58を除けば、従来の空燃比制御プログ
ラム手段と同じである。
0で機関の運転状態、たとえばエンジン回転数NE(エ
ンジン回転数センサ16の出力)、吸気管負圧PM(吸
気圧力センサ18の出力、負荷に対応する信号)を読込
む。続いてステップ52に進み、図5のマップを利用し
て、機関運転状態に基づいて、基本燃料噴射量TPを求
める。TPはストイキ運転に対応する燃料噴射量であ
り、加速時等の出力運転時には、このTPの量だけの燃
料が噴射される。
件がリーンバーン条件にあるか否かを判定する。加速時
等の出力条件時には、ステップ74に進み、TAU=T
Pとおいてステップ76に進んで、TAUだけの燃料噴
射時間の燃料噴射を実行するが、リーンバーン条件時に
はステップ55でリーン補正係数KLEANを算出した
後ステップ56に進む。 ステップ56では、希薄燃焼
用(F/B)目標空燃比A/F−T(Tはターゲット)
を、図示略の希薄燃焼用マップを利用して、求める。従
来は、このままステップ60−72に進んで、実際の空
燃比A/Fが目標空燃比A/F−Tになるようにフィー
ドバック制御を行っていたのであるが、本発明では、ス
テップ56からステップ58に進み、希薄燃焼用(F/
B)目標空燃比を強制的にリッチ側とリーン側とに交互
に変化させる、F/B空燃比変動サブルーチンに進み、
該サブルーチンの演算が実行される。このF/B目標空
燃比サブルーチンは、希薄燃焼用目標空燃比変動手段を
構成する。この希薄燃焼用目標空燃比を変動手段は、図
6−図11にその第1実施例−第4実施例が示されてお
り、後述する。
/F−Tはリッチ側とリーン側に交互に変動する状態に
ある。続いてステップ60に進み、空燃比センサ(A/
Fセンサ)14の出力を読み、ステップ62で該出力を
演算することにより、現在の、実際の空燃比A/Fを求
める。続いてステップ64に進み、目標空燃比A/F−
Tと実際の空燃比A/Fの差Dを求め、ステップ66で
Dがプラスならステップ68に進んで補正係数FAFを
αだけ小にし、ステップ66でDがマイナスならステッ
プ70に進んで補正係数FAFをαだけ大にして、ステ
ップ72に進む。ステップ72で燃料噴射時間TAUを
TP*KLEAN*FAFにより演算する。続いてステ
ップ66に進み、リーンの目標空燃比にするように補正
された燃料噴射の噴射実行処理をする。
時には空燃比はストイキ(理論空燃比)に制御され、リ
ーンバーン条件時には、希薄燃焼用(F/B)目標空燃
比A/F−Tに制御される。ただし、リーンバーン条件
時には、ステップ58を通ることにより、希薄燃焼用目
標空燃比変動手段によって、目標空燃比A/F−Tはリ
ッチ側とリーン側に交互に変動されている。
側に交互に変動させることにより生じるであろう作用効
果を、図2が示している。図2は、空燃比をリッチ側
(たとえば、ストイキ)とリーン側(たとえばA/F=
18.5)に変動させた場合の、10モード試験におけ
る、Pt/アルミナ触媒の入ガスのNOx濃度と出ガス
のNOx 濃度の時間的変化を示している。入ガスNOx
濃度と出ガスNOx 濃度の差が、Pt/アルミナ触媒に
よって浄化されたNOx 濃度分である。図2からわかる
ように、リッチ側とリーン側とに空燃比を変動させた直
後の2−3分間は、NOx 浄化率が異常に高くなってい
る。本発明の希薄燃焼用目標空燃比変動手段は、この空
燃比過渡状態を強制的に作り出して、排気浄化装置のN
Ox 浄化率を向上させる作用効果をもつことが理解され
る。
トルク変動および機関排出直後のNOx 濃度変動を示し
ている。図3に示すように、目標空燃比を変動させる
と、トルクも変動するが、余り大きく目標空燃比を変動
させるとトルクショックが出るので、トルクショックが
問題とならない程度の目標空燃比変動とする必要があ
る。たとえば、目標空燃比A/Fを1(リーン側)およ
び−1(リッチ側)に変動させる程度では、トルク変動
は問題にならないオーダであり、しかも図2に示すよう
な顕著なNOx 濃度低減作用をもつことが、発明者によ
る試験により確認された。
を図6−図15を参照して説明する。 第1実施例(図6、図12) 図6は第1実施例における希薄燃焼用(F/B)目標空
燃比変動手段を示している。図6では、ステップ102
で、リーン補正フラグFLEANが1か0かを判定する
ことにより、目標空燃比をリーン側に補正すべき状態に
あるかリッチ側に補正すべき状態にあるかを判定する。
EANが1、すなわちリーン側に補正すべき状態にある
と判定されると、ステップ104に進む。ステップ10
4では、希薄燃焼用(F/B)目標空燃比A/F−T
を、1回の割込みあたり所定量だけ、リーン側に補正す
る。すなわち、A/F−Tを所定量だけ大にする。何回
かこのサブルーチンのステップ104を通っているうち
に、A/F−Tは次第に大きくなっていく。
フラグFLEANが1にセットされると同時にカウント
を開始したタイマのカウント時間が所定時間を経過した
か否か、すなわち、目標空燃比がリーン側に補正され続
けている時間が所定時間を経過したか否かを判定する。
ステップ106で、所定時間を超えていなければ、その
ままリターンして、リーン補正を続ける。ステップ10
6で、所定時間を超えたと判定されると、ステップ10
8に進み、リーン補正フラグFLEANをリセットして
0とし、リッチ側補正のタイマをONにしてカウントを
開始し、ついでリターンする。
EANが0、すなわちリッチ側に補正すべき状態にある
と判定されると、ステップ110に進む。ステップ11
0では希薄燃焼用(F/B)目標空燃比AF/Tを、1
回の割込みあたり所定量だけ、リッチ側に補正する。つ
いでステップ112に進み、リッチ側補正のタイマカウ
ント時間が所定時間経過したか否かを判定し、経過して
いなければそのままリターンしてリッチ側補正を続け、
経過したならステップ114に進んで、リーン補正フラ
グFLEANを1にセットするとともに、リーン側補正
のタイマのカウントを開始する。
って、目標空燃比は図12に示すように、図4のステッ
プ56で演算された目標空燃比を中心にして、リッチ側
とリーン側とに交互に強制的に変動される。そして、リ
ーン補正フラグFLEANが1のときにリーン側に変化
され、FLEANが0のときにリッチ側に変化される。
チ側、リーン側に変化させる時間tを、機関運転状態に
より変化させるようにし、よりきめ細かなNOx 低減の
ための空燃比制御をするプログラムである。すなわち、
図4の空燃比制御のステップ58でまず図7のプログラ
ムに入り、続いて図6のプログラムに入る。図7では、
ステップ202で機関運転状態NE、PMを読込み(ス
テップ50で読んだものを利用してもよい)、現在の運
転状態より、たとえば図8のマップを用いて、空燃比切
換え時間tを求める。これによって、tを最適なtに変
化させることができる。続いて、図6に入り、その後図
4のステップ60にリターンする。
間が変化するので、図13に示すように、リーン補正フ
ラグFLEANの1または0となっている時間が変化
し、空燃比の変動巾も変化する。
燃比変動手段を示している。第3実施例はリーン側とリ
ッチ側の目標空燃比変動巾αを特定した場合であり、図
示例ではα、−αに設定している。このようにαを特定
することによって、トルク変動が不測的に大にならない
ようにし、トルクショックが防止できる。図9では、ス
テップ302で、リーン補正をフラグFLEANが1か
0かを判定することによって、リーン側補正条件にある
かリッチ側補正条件にあるかを判定する。
に進み、希薄燃焼用(F/B)目標空燃比A/F−Tを
リーン側に補正して補正目標空燃比A/F−T´を求め
る。ついで、ステップ306で、割込み毎に増えていく
A/F−T´とA/F−Tとの差を求め、この差がαを
超える迄はそのままリターンしてリーン側補正を続け、
αを超えるとステップ308に進んで、FLEANを0
にリセットする。
ちリッチ側補正条件と判定された場合は、ステップ31
0に進み、希薄燃焼用(F/B)目標空燃比をリッチ側
に補正してA/F−T´を求める。ついでステップ31
2に進み、A/F−TとA/F−T´との差を求め、こ
の差がαを超えたか否かを判定する。αを超えていなけ
ればリターンしてリッチ側補正を続け、αを超えたな
ら、ステップ314に進んで、リーン補正フラグFLE
ANを1にセットする。第3実施例は、補正目標空燃比
がA/F−T´であるなら、図4のステップ64では図
10のステップ64´に示すように、A/F−T´とA
/Fの差から、TPの補正量を求めなければならない。
うに制御される。すなわち、FLEANが1のときは、
目標空燃比A/F−T´はリーン側に補正されていき、
図4のステップ56で求められた目標空燃比A/F−T
にαを加えた値になる迄、リーンにされていく。逆にF
LEANが0のときは、目標空燃比A/F−T´はリッ
チ側に補正されていき、図4のステップ56で求められ
たA/F−Tからαを引いた値になる迄、リッチにされ
ていく。
燃比A/F−Tをリッチ側にのみ間欠的に振る場合を示
している。図11において、ステップ402で、リッチ
補正フラグFRICHが1か0かを判定することによ
り、リッチ化中か否かを判定する。
わちリッチ化中でないと判定されると、ステップ404
に進む。ステップ404で、リーンタイマカウント時間
T1 が所定リーン時間t1 を超える迄はリターンしてリ
ーン状態を続け、T1 がt1 を超えるとステップ406
へ進み、リッチ化処理をする。すなわち、ステップ40
6でリッチ補正フラグFRICHを1にセットし、ステ
ップ408でリッチカウントタイマのカウント時間T2
を0にクリアし、ステップ410で、図4のステップ5
6で求めた目標空燃比A/F−Tを、βだけリッチ側に
補正する。ついでリターンする。
ちリッチ化中と判定されると、ステップ412に進み、
リッチカウントタイマのカウント時間T2 が所定リッチ
時間t2 を超える迄は、ステップ410に進み、図4の
ステップ56を通るときに求めた目標空燃比A/F−T
を、βだけリッチ側に補正する。これによって、リッチ
化中は、目標空燃比はA/F−T−βに保たれる。
定されると、リーン側に戻すべきであるから、ステップ
414に進み、リッチ補正フラグFRICHを0にリセ
ットし、ついでステップ416でリーンカウントタイマ
のカウント時間T1 を0にクリアし、リターンする。
に制御される。すなわち、リッチ補正フラグFRICH
が0のときは、目標空燃比は図4のステップ56で求め
たA/F−Tの値をとり、リッチ補正フラグFRICH
が1のときは、目標空燃比はA/F−Tからβだけひい
た値をとる。T1 、T2 はリーン状態、リッチ状態のタ
イマのカウント時間の変化を示す。
ーン側に交互に変動される。第1−第4実施例の何れの
場合も、目標空燃比が振られることにより、過渡状態が
作り出され、図2の一時的NOx 浄化率の向上が得ら
れ、これを繰り返すことによって、空燃比リーンの運転
時間全体にわたって、NOx 浄化率が高められる。
のプログラム手段)に希薄燃焼用目標空燃比変動手段
(図6−図10のプログラム手段)を設けて、希薄燃焼
用の目標空燃比をリッチ側とリーン側に交互に変化させ
るようにしたので、過渡的なNOx 浄化率の向上(図
2)を繰返させることができ、空燃比リーンの運転時間
全体にわたって、排気ガス浄化装置のNOx 浄化率を向
上できる。
化装置の系統図である。
化特性図である。
動を示すグラフである。
本燃料噴射量を求めるときに用いるマップである。
燃比変動サブルーチンのフローチャートである。
を変化させるときに用いるフローチャートである。
時間を求めるときに用いるマップである。
燃比変動サブルーチンのフローチャートである。
とって代わるステップ64´を示すステップ図である。
空燃比変動サブルーチンのフローチャートである。
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
のタイムチャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 希薄燃焼可能な内燃機関およびその吸、
排気系と、 前記排気系に設置された、アルミナまたはゼオライトに
貴金属を担持させたNOx 触媒と、 前記吸気系または前記内燃機関に燃料を供給する燃料噴
射弁と、 前記排気系に設置された空燃比センサと、 前記燃料噴射弁および前記空燃比センサに接続された電
子制御装置に記憶されたプログラム手段から成り、前記
内燃機関の運転条件が希薄燃焼条件にあるときは、希薄
燃焼用の目標空燃比を求め、内燃機関の実際の空燃比を
前記目標空燃比にフィードバック制御するステップを含
んでいる、空燃比制御手段と、 前記空燃比制御手段中
の前記希薄燃焼用の目標空燃比をリッチ側とリーン側に
交互に変化させる希薄燃焼用目標空燃比変動手段と、を
備えた内燃機関の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32241491A JP3301093B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32241491A JP3301093B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05133260A true JPH05133260A (ja) | 1993-05-28 |
JP3301093B2 JP3301093B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=18143403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32241491A Expired - Lifetime JP3301093B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3301093B2 (ja) |
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