JPH06129239A - 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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- JPH06129239A JPH06129239A JP27603092A JP27603092A JPH06129239A JP H06129239 A JPH06129239 A JP H06129239A JP 27603092 A JP27603092 A JP 27603092A JP 27603092 A JP27603092 A JP 27603092A JP H06129239 A JPH06129239 A JP H06129239A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＮＯX 吸収剤に正確に必要量の還元剤を供給
し、還元剤供給量の過不足により生じる問題を防止す
る。 【構成】 ＮＯX 吸収剤１５上流側の機関排気通路３
に、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１０
と、排気中に還元剤を供給する還元剤噴射弁１１ａを配
置し、検出された酸素濃度に基づいて、電子制御ユニッ
ト２０により排気中の酸素を消費するのに必要とされる
還元剤供給量を算出するとともに、還元剤噴射弁１１ａ
から必要量の還元剤を排気に導入する。ＮＯX 吸収剤に
は、排気酸素濃度に応じた適切な量の還元剤が供給され
るため、還元剤供給量の過不足が生じない。
し、還元剤供給量の過不足により生じる問題を防止す
る。 【構成】 ＮＯX 吸収剤１５上流側の機関排気通路３
に、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１０
と、排気中に還元剤を供給する還元剤噴射弁１１ａを配
置し、検出された酸素濃度に基づいて、電子制御ユニッ
ト２０により排気中の酸素を消費するのに必要とされる
還元剤供給量を算出するとともに、還元剤噴射弁１１ａ
から必要量の還元剤を排気に導入する。ＮＯX 吸収剤に
は、排気酸素濃度に応じた適切な量の還元剤が供給され
るため、還元剤供給量の過不足が生じない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細には、ディーゼルエンジンや希薄混合気
の燃焼を行うガソリンエンジン等、大部分の運転領域に
おいてリーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排気中のＮ
ＯX を効果的に除去可能な排気浄化装置に関する。
置に関し、詳細には、ディーゼルエンジンや希薄混合気
の燃焼を行うガソリンエンジン等、大部分の運転領域に
おいてリーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排気中のＮ
ＯX を効果的に除去可能な排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の排気浄化装置の例としては、従
来、例えば特開昭６２─１０６８２６号公報に開示され
たものがある。同公報の装置は、ディーゼル機関の排気
通路に酸素の存在下でＮＯX を吸収する触媒（吸収剤）
を配置して排気中のＮＯX を吸収させ、該触媒のＮＯX
吸収効率が低下した場合に触媒への排気の流入を遮断し
て触媒に還元剤を供給することにより、触媒からＮＯX
を放出させると共に、放出されたＮＯX を還元浄化する
ものである。
来、例えば特開昭６２─１０６８２６号公報に開示され
たものがある。同公報の装置は、ディーゼル機関の排気
通路に酸素の存在下でＮＯX を吸収する触媒（吸収剤）
を配置して排気中のＮＯX を吸収させ、該触媒のＮＯX
吸収効率が低下した場合に触媒への排気の流入を遮断し
て触媒に還元剤を供給することにより、触媒からＮＯX
を放出させると共に、放出されたＮＯX を還元浄化する
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように酸素濃度
を低下させ、吸収剤に吸収されたＮＯX の放出と還元浄
化を適切に行うためには吸収剤部分の排気中に存在する
酸素を消費し、吸収剤に吸収されたＮＯX を還元するの
に必要なだけの還元剤の量を正確に吸収剤に供給する必
要がある。ところが、排気中の酸素量や吸収剤のＮＯX
吸収量は機関運転条件や吸収剤のＮＯX 吸収量により異
なってくるため、還元剤の供給量もこれらの条件に応じ
て変える必要がある。しかし、上記特開昭６２─１０６
８２６号公報の装置では、還元剤供給量を運転条件に基
づいて正確に算出することは行われておらず、運転条件
に応じた適切な量の還元剤を吸収剤に供給することはで
きない。
を低下させ、吸収剤に吸収されたＮＯX の放出と還元浄
化を適切に行うためには吸収剤部分の排気中に存在する
酸素を消費し、吸収剤に吸収されたＮＯX を還元するの
に必要なだけの還元剤の量を正確に吸収剤に供給する必
要がある。ところが、排気中の酸素量や吸収剤のＮＯX
吸収量は機関運転条件や吸収剤のＮＯX 吸収量により異
なってくるため、還元剤の供給量もこれらの条件に応じ
て変える必要がある。しかし、上記特開昭６２─１０６
８２６号公報の装置では、還元剤供給量を運転条件に基
づいて正確に算出することは行われておらず、運転条件
に応じた適切な量の還元剤を吸収剤に供給することはで
きない。
【０００４】このため、上記公報の装置では、例えば、
還元剤供給量の不足のためＮＯX の還元が不十分となり
ＮＯX が大気に放出されたり、逆に還元剤供給量過多の
ためアンモニアが発生したり、余剰の還元剤が無駄に大
気に放出されたりする等の問題を生じる恐れがある。本
発明は、上記問題に鑑み、運転条件に応じて適切な量の
還元剤を吸収剤に正確に供給し、排気中のＮＯX の効率
的な除去を行うことのできる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的としている。
還元剤供給量の不足のためＮＯX の還元が不十分となり
ＮＯX が大気に放出されたり、逆に還元剤供給量過多の
ためアンモニアが発生したり、余剰の還元剤が無駄に大
気に放出されたりする等の問題を生じる恐れがある。本
発明は、上記問題に鑑み、運転条件に応じて適切な量の
還元剤を吸収剤に正確に供給し、排気中のＮＯX の効率
的な除去を行うことのできる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも大部分の機関運転領域においてリーン空燃比の燃焼
を行う内燃機関の排気通路に、流入排気の空燃比がリー
ンのときにＮＯX を吸収し、流入排気の酸素濃度が低下
したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を配
置し、所定の運転条件下で排気中に還元剤を導入して排
気の酸素濃度を低下させＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯ
X を放出させると共に該ＮＯX を還元浄化する内燃機関
の排気浄化装置において、機関排気中の酸素量を検出す
る手段と、該検出された酸素量に基づいて必要とされる
還元剤供給量を算出する手段と、該算出結果に基づいて
必要量の還元剤を排気に導入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が提供される。
とも大部分の機関運転領域においてリーン空燃比の燃焼
を行う内燃機関の排気通路に、流入排気の空燃比がリー
ンのときにＮＯX を吸収し、流入排気の酸素濃度が低下
したときに吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を配
置し、所定の運転条件下で排気中に還元剤を導入して排
気の酸素濃度を低下させＮＯX 吸収剤から吸収したＮＯ
X を放出させると共に該ＮＯX を還元浄化する内燃機関
の排気浄化装置において、機関排気中の酸素量を検出す
る手段と、該検出された酸素量に基づいて必要とされる
還元剤供給量を算出する手段と、該算出結果に基づいて
必要量の還元剤を排気に導入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が提供される。
【０００６】
【作用】排気中の酸素量に基づいて必要な還元剤供給量
を決定するため、ＮＯX の放出、還元の際、吸収剤には
常に運転条件に応じた適切な量の還元剤が供給される。
を決定するため、ＮＯX の放出、還元の際、吸収剤には
常に運転条件に応じた適切な量の還元剤が供給される。
【０００７】
【実施例】図１を参照して、本発明をディーゼルエンジ
ンに適用した場合の実施例について説明する。図１にお
いて、１はディーゼルエンジン、２はエンジンの吸気
管、３はエンジンの排気管を示す。本実施例では、エン
ジンの吸気管２にはシャッターバルブ６が設けられてい
る。
ンに適用した場合の実施例について説明する。図１にお
いて、１はディーゼルエンジン、２はエンジンの吸気
管、３はエンジンの排気管を示す。本実施例では、エン
ジンの吸気管２にはシャッターバルブ６が設けられてい
る。
【０００８】シャッターバルブ６は全開時の吸気抵抗の
少ないバタフライ弁の形式であり、エンジンの通常運転
時には全開に保持されており、後述のＮＯX 吸収剤に吸
収されたＮＯX の放出、還元操作時に所定開度まで閉弁
され、吸気管２を絞ってエンジンに吸入される空気量を
低下させる。７は後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２
０からの信号を受けてシャッターバルブ６を開閉駆動す
るステップモータ、負圧アクチュエータなどの適宜な形
式のアクチュエータ、８はシャッターバルブの開度を検
出する開度センサである。
少ないバタフライ弁の形式であり、エンジンの通常運転
時には全開に保持されており、後述のＮＯX 吸収剤に吸
収されたＮＯX の放出、還元操作時に所定開度まで閉弁
され、吸気管２を絞ってエンジンに吸入される空気量を
低下させる。７は後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）２
０からの信号を受けてシャッターバルブ６を開閉駆動す
るステップモータ、負圧アクチュエータなどの適宜な形
式のアクチュエータ、８はシャッターバルブの開度を検
出する開度センサである。
【０００９】又、エンジン排気管３には酸素濃度センサ
１０と、その下流側に還元剤添加装置１１が配置されて
おり、排気管３は、更にその下流部でＮＯX 吸収剤１５
を収容したケーシングに接続されている。酸素濃度セン
サ１０には、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化す
る信号を出力するリーンミクスチャセンサが使用されて
いる。
１０と、その下流側に還元剤添加装置１１が配置されて
おり、排気管３は、更にその下流部でＮＯX 吸収剤１５
を収容したケーシングに接続されている。酸素濃度セン
サ１０には、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化す
る信号を出力するリーンミクスチャセンサが使用されて
いる。
【００１０】還元剤添加装置１１は、ＮＯX 吸収剤１５
の上流側の排気管３に還元剤を噴射する噴射弁１１ａを
備え、ＥＣＵ２０からの入力信号に応じた開度をとり、
所定の流量の還元剤を排気管３内に注入する。本発明に
使用可能な還元剤としては、排気中で炭化水素や一酸化
炭素等の還元成分を発生するものであれば良く、プロパ
ン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、
ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。本
実施例では還元剤としてエンジンの燃料と同じ軽油を使
用しており、軽油は図示しないエンジンの燃料タンクか
ら供給ポンプにより加圧されて噴射弁１１ａに供給され
る。
の上流側の排気管３に還元剤を噴射する噴射弁１１ａを
備え、ＥＣＵ２０からの入力信号に応じた開度をとり、
所定の流量の還元剤を排気管３内に注入する。本発明に
使用可能な還元剤としては、排気中で炭化水素や一酸化
炭素等の還元成分を発生するものであれば良く、プロパ
ン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、
ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。本
実施例では還元剤としてエンジンの燃料と同じ軽油を使
用しており、軽油は図示しないエンジンの燃料タンクか
ら供給ポンプにより加圧されて噴射弁１１ａに供給され
る。
【００１１】また、図に２０で示すのはエンジン１の電
子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０はＣＰＵ
２１，ＲＡＭ２２，ＲＯＭ２３及び入力ポート２４、出
力ポート２５を相互に双方向バス２６で接続した構成の
ディジタルコンピュータからなり、エンジンの燃料噴射
量制御等の基本制御を行うほか、本実施例では還元剤の
供給量の演算及び還元剤噴射弁１１ａの噴射量制御を行
っている。これらの制御のためＥＣＵ２０の入力ポート
２４には、酸素濃度センサ１０から排気中の酸素濃度信
号が、またシャッターバルブ開度センサ８からシャッタ
ーバルブの開度信号が、それぞれ入力されている他、エ
ンジン回転数、アクセル開度、エンジン排気温度等の信
号がそれぞれ図示しないセンサから入力されている。
子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０はＣＰＵ
２１，ＲＡＭ２２，ＲＯＭ２３及び入力ポート２４、出
力ポート２５を相互に双方向バス２６で接続した構成の
ディジタルコンピュータからなり、エンジンの燃料噴射
量制御等の基本制御を行うほか、本実施例では還元剤の
供給量の演算及び還元剤噴射弁１１ａの噴射量制御を行
っている。これらの制御のためＥＣＵ２０の入力ポート
２４には、酸素濃度センサ１０から排気中の酸素濃度信
号が、またシャッターバルブ開度センサ８からシャッタ
ーバルブの開度信号が、それぞれ入力されている他、エ
ンジン回転数、アクセル開度、エンジン排気温度等の信
号がそれぞれ図示しないセンサから入力されている。
【００１２】ＮＯx 吸収剤１５は例えばアルミナを担体
とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮa
，リチウムＬi ，セシウムＣs のようなアルカリ金
属、バリウムＢa , カルシウムＣa のようなアルカリ土
類、ランタンＬa ，イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt のような貴金属と
が担持されている。このＮＯX 吸収剤１５は流入する排
気の空燃比がリーンのばあいにはＮＯX を吸収し、酸素
濃度が低下するとＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用
を行う。
とし、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮa
，リチウムＬi ，セシウムＣs のようなアルカリ金
属、バリウムＢa , カルシウムＣa のようなアルカリ土
類、ランタンＬa ，イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐt のような貴金属と
が担持されている。このＮＯX 吸収剤１５は流入する排
気の空燃比がリーンのばあいにはＮＯX を吸収し、酸素
濃度が低下するとＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用
を行う。
【００１３】なお、上述の排気空燃比とは、ここではＮ
ＯX 吸収剤１５の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、
吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料の
合計の比を意味するものとする。従って、ＮＯX 吸収剤
１５の上流側排気通路に燃料または空気が供給されない
場合には排気空燃比はエンジンの運転空燃比（エンジン
燃焼室内の燃焼における空燃比）と等しくなる。
ＯX 吸収剤１５の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、
吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料の
合計の比を意味するものとする。従って、ＮＯX 吸収剤
１５の上流側排気通路に燃料または空気が供給されない
場合には排気空燃比はエンジンの運転空燃比（エンジン
燃焼室内の燃焼における空燃比）と等しくなる。
【００１４】本実施例では、ディーゼルエンジンが使用
されているため、通常運転時の排気空燃比はリーンであ
り、ＮＯX 吸収剤１５は排気中のＮＯX の吸収を行う。
また、後述の操作により排気中に還元剤が導入されて酸
素濃度が低下すると、ＮＯX吸収剤１５は吸収した還元
剤の放出を行う。この吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図２に示すようなメカニズムで行われている
ものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上
に白金Ｐt およびバリウムＢa を担持させた場合を例に
とって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ
土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
されているため、通常運転時の排気空燃比はリーンであ
り、ＮＯX 吸収剤１５は排気中のＮＯX の吸収を行う。
また、後述の操作により排気中に還元剤が導入されて酸
素濃度が低下すると、ＮＯX吸収剤１５は吸収した還元
剤の放出を行う。この吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図２に示すようなメカニズムで行われている
ものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上
に白金Ｐt およびバリウムＢa を担持させた場合を例に
とって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ
土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００１５】即ち、流入排気がかなりリーンになると流
入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図２(A) に示され
るようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - の形で白金Ｐt の表面
に付着する。一方、流入排気中のＮＯは白金Ｐt の表面
上でＯ2 - と反応し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２
ＮＯ2 ) 。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上
で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａ
Ｏと結合しながら、図２(A) に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
ＮＯx がＮＯx 吸収剤１５内に吸収される。
入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図２(A) に示され
るようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - の形で白金Ｐt の表面
に付着する。一方、流入排気中のＮＯは白金Ｐt の表面
上でＯ2 - と反応し、ＮＯ2となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２
ＮＯ2 ) 。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上
で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａ
Ｏと結合しながら、図２(A) に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
ＮＯx がＮＯx 吸収剤１５内に吸収される。
【００１６】従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り
白金Ｐt の表面でＮＯ2 が生成され、吸収剤のＮＯx 吸
収能力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して流入排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が減少すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気中の酸素濃度が低下すると
ＮＯx 吸収剤１５からＮＯx が放出されることになる。
白金Ｐt の表面でＮＯ2 が生成され、吸収剤のＮＯx 吸
収能力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して流入排
気中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が減少すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気中の酸素濃度が低下すると
ＮＯx 吸収剤１５からＮＯx が放出されることになる。
【００１７】一方、流入排気中にＨＣ，ＣＯ等の還元成
分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の酸素Ｏ2
- と反応して酸化され、排気中の酸素を消費して排気中
の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸素濃度低下
によりＮＯX 吸収剤１５から放出されたＮＯ2 は図２
(B) に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元される。こ
のようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ2 が存在しなくな
ると吸収剤から次から次へとＮＯ2 が放出される。従っ
て流入排気中のＨＣ，ＣＯ成分が増加すると短時間のう
ちにＮＯx 吸収剤１５からＮＯx が放出され、還元され
ることになる。
分が存在すると、これらの成分は白金Ｐt 上の酸素Ｏ2
- と反応して酸化され、排気中の酸素を消費して排気中
の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸素濃度低下
によりＮＯX 吸収剤１５から放出されたＮＯ2 は図２
(B) に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元される。こ
のようにして白金Ｐt の表面上にＮＯ2 が存在しなくな
ると吸収剤から次から次へとＮＯ2 が放出される。従っ
て流入排気中のＨＣ，ＣＯ成分が増加すると短時間のう
ちにＮＯx 吸収剤１５からＮＯx が放出され、還元され
ることになる。
【００１８】即ち、流入排気中のＨＣ，ＣＯは、まず白
金Ｐt 上のＯ2 - とただちに反応して酸化され、次いで
白金Ｐt 上のＯ2 - が消費されてもまだＨＣ，ＣＯが残
っていればこのＨＣ，ＣＯによって吸収剤から放出され
たＮＯx および機関から排出されたＮＯx が還元され
る。従って、エンジン運転中にＮＯX の放出、還元を行
うために必要な還元剤の量は、（１）排気の希釈及び白
金Ｐt 上での酸化による酸素消費により排気中の酸素濃
度を充分に低下させるのに必要な量と、（２）ＮＯX 吸
収剤１５から放出される全ＮＯX 及びエンジンから排出
される全ＮＯX を還元するのに必要な量との合計とな
る。
金Ｐt 上のＯ2 - とただちに反応して酸化され、次いで
白金Ｐt 上のＯ2 - が消費されてもまだＨＣ，ＣＯが残
っていればこのＨＣ，ＣＯによって吸収剤から放出され
たＮＯx および機関から排出されたＮＯx が還元され
る。従って、エンジン運転中にＮＯX の放出、還元を行
うために必要な還元剤の量は、（１）排気の希釈及び白
金Ｐt 上での酸化による酸素消費により排気中の酸素濃
度を充分に低下させるのに必要な量と、（２）ＮＯX 吸
収剤１５から放出される全ＮＯX 及びエンジンから排出
される全ＮＯX を還元するのに必要な量との合計とな
る。
【００１９】しかし、ディーゼルエンジンでは、排気中
の酸素濃度は負荷等の運転条件により大幅に変動する。
また、ＮＯX 吸収剤に吸収されているＮＯX の量も運転
条件により異なってくるため、必要な量の還元剤を正確
にＮＯX 吸収剤に供給するためにはこれらの条件に応じ
て還元剤の供給量を調節する必要がある。本実施例で
は、以下に説明する方法により正確に必要量の還元剤を
ＮＯX 吸収剤に供給して還元剤の過不足により生じる前
述の問題を防止している。
の酸素濃度は負荷等の運転条件により大幅に変動する。
また、ＮＯX 吸収剤に吸収されているＮＯX の量も運転
条件により異なってくるため、必要な量の還元剤を正確
にＮＯX 吸収剤に供給するためにはこれらの条件に応じ
て還元剤の供給量を調節する必要がある。本実施例で
は、以下に説明する方法により正確に必要量の還元剤を
ＮＯX 吸収剤に供給して還元剤の過不足により生じる前
述の問題を防止している。
【００２０】図３はＮＯX 吸収剤への還元剤供給量制御
を示すフローチャートの一例を示している。本ルーチン
は一定時間毎にＥＣＵ２０により実行される。図３にお
いてルーチンがスタートするとステップ３０１、３０３
ではＮＯX 吸収剤のＮＯX 放出及び還元（以下「再生」
という）のための条件が成立しているか否かが判定され
る。すなわち、ステップ３０１ではエンジン回転数Ｎ、
アクセル開度ＡCC、エンジン排気温度ＴEXがそれぞれの
センサから入力されると共に、後述のルーチンで計算さ
れＲＡＭ２２に格納されたＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量
Ｗがよみこまれ、ステップ３０３では、これらを基にＮ
ＯX 吸収剤の再生実行条件が成立しているか否かが判定
される。
を示すフローチャートの一例を示している。本ルーチン
は一定時間毎にＥＣＵ２０により実行される。図３にお
いてルーチンがスタートするとステップ３０１、３０３
ではＮＯX 吸収剤のＮＯX 放出及び還元（以下「再生」
という）のための条件が成立しているか否かが判定され
る。すなわち、ステップ３０１ではエンジン回転数Ｎ、
アクセル開度ＡCC、エンジン排気温度ＴEXがそれぞれの
センサから入力されると共に、後述のルーチンで計算さ
れＲＡＭ２２に格納されたＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量
Ｗがよみこまれ、ステップ３０３では、これらを基にＮ
ＯX 吸収剤の再生実行条件が成立しているか否かが判定
される。
【００２１】ここで、ＮＯX 吸収剤の再生実行条件は、
（１）アクセル開度ＡCCが所定値以下、かつ、エンジン
回転数Ｎが所定値以上であること（すなわちエンジンが
減速運転中であること）、（２）エンジン排気温度ＴEX
が所定温度以上であること、（３）ＮＯX 吸収剤のＮＯ
X 吸収量Ｗが所定量以上であること、等であり、上記
（１）〜（３）の条件が全部成立した場合のみにステッ
プ３０５以下のＮＯX吸収剤再生操作を行う。
（１）アクセル開度ＡCCが所定値以下、かつ、エンジン
回転数Ｎが所定値以上であること（すなわちエンジンが
減速運転中であること）、（２）エンジン排気温度ＴEX
が所定温度以上であること、（３）ＮＯX 吸収剤のＮＯ
X 吸収量Ｗが所定量以上であること、等であり、上記
（１）〜（３）の条件が全部成立した場合のみにステッ
プ３０５以下のＮＯX吸収剤再生操作を行う。
【００２２】ここで、ＮＯX 吸収剤の再生をエンジン減
速時にのみ行うのは（上記条件（１））、再生時には後
述のように吸気シャッターバルブを閉じて吸入空気量を
低減する必要があるため、通常運転中に再生を行うとト
ルクショックを生じ運転性が悪化するためである。ま
た、排気温度が所定値以上（上記条件（２））とするの
は、ＮＯX 吸収剤がＮＯX 放出、還元作用の活性化する
活性化温度に達していることが必要だからである。ま
た、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が所定量以上であるこ
と（上記条件（３））を再生実行条件としているのは頻
繁な再生操作を避けて真に再生が必要な場合にのみ再生
操作を行うようにするためである。なお、上記ＮＯX 吸
収量の所定値は、例えばＮＯX 吸収剤１５が吸収しうる
ＮＯX の最大量の３０パーセント程度とされる。
速時にのみ行うのは（上記条件（１））、再生時には後
述のように吸気シャッターバルブを閉じて吸入空気量を
低減する必要があるため、通常運転中に再生を行うとト
ルクショックを生じ運転性が悪化するためである。ま
た、排気温度が所定値以上（上記条件（２））とするの
は、ＮＯX 吸収剤がＮＯX 放出、還元作用の活性化する
活性化温度に達していることが必要だからである。ま
た、ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が所定量以上であるこ
と（上記条件（３））を再生実行条件としているのは頻
繁な再生操作を避けて真に再生が必要な場合にのみ再生
操作を行うようにするためである。なお、上記ＮＯX 吸
収量の所定値は、例えばＮＯX 吸収剤１５が吸収しうる
ＮＯX の最大量の３０パーセント程度とされる。
【００２３】ステップ３０３でＮＯX 吸収剤の再生条件
が成立している場合には、ステップ３０５に進みエンジ
ン吸気管２のシャッターバルブ６を所定の開度まで閉弁
する。シャッターバルブの開度は急激な減速が生じるの
を防止するため、予めエンジン回転数の関数として設定
されており、この関数はＥＣＵ２０のＲＯＭ２３に数値
テーブルの形で格納されている。ステップ３０５では、
エンジン回転数を基に数値テーブルからシャッターバル
ブ６の開度設定値を読みだし、シャッターバルブ開度セ
ンサ８で検出した開度が上記設定値に等しくなるように
シャッターバルブアクチュエータ７を駆動してシャッタ
ーバルブ６を所定開度に制御する。
が成立している場合には、ステップ３０５に進みエンジ
ン吸気管２のシャッターバルブ６を所定の開度まで閉弁
する。シャッターバルブの開度は急激な減速が生じるの
を防止するため、予めエンジン回転数の関数として設定
されており、この関数はＥＣＵ２０のＲＯＭ２３に数値
テーブルの形で格納されている。ステップ３０５では、
エンジン回転数を基に数値テーブルからシャッターバル
ブ６の開度設定値を読みだし、シャッターバルブ開度セ
ンサ８で検出した開度が上記設定値に等しくなるように
シャッターバルブアクチュエータ７を駆動してシャッタ
ーバルブ６を所定開度に制御する。
【００２４】次いで、ステップ３０７ではエンジン排気
管の酸素濃度センサ１０から排気中の酸素濃度ＣＯＸが
読み込まれ、ステップ３０９ではエンジン吸入空気量Ｑ
が算出される。シャッターバルブ閉弁時には、エンジン
吸入空気量Ｑはシャッターバルブ開度とエンジン回転数
との関数になっているが、本実施例では、エンジン吸入
空気量Ｑとシャッターバルブ開度及びエンジン回転数と
の関係は予め実測等により求めてありＥＣＵ２０のＲＯ
Ｍ２３に数値テーブルの形で格納されている。ステップ
３０９では、ステップ３０５で設定したシャッターバル
ブ開度とエンジン回転数とを基に、この数値テーブルか
らエンジン吸入空気量Ｑを求める。
管の酸素濃度センサ１０から排気中の酸素濃度ＣＯＸが
読み込まれ、ステップ３０９ではエンジン吸入空気量Ｑ
が算出される。シャッターバルブ閉弁時には、エンジン
吸入空気量Ｑはシャッターバルブ開度とエンジン回転数
との関数になっているが、本実施例では、エンジン吸入
空気量Ｑとシャッターバルブ開度及びエンジン回転数と
の関係は予め実測等により求めてありＥＣＵ２０のＲＯ
Ｍ２３に数値テーブルの形で格納されている。ステップ
３０９では、ステップ３０５で設定したシャッターバル
ブ開度とエンジン回転数とを基に、この数値テーブルか
らエンジン吸入空気量Ｑを求める。
【００２５】次いで、ステップ３１１では、上記により
求めた吸入空気量Ｑとステップ３０７で読み込んだ酸素
濃度ＣＯＸとから排気中の総酸素量ＷＯ（ＷＯ＝Ｑ×Ｃ
ＯＸ）が算出される。更に、ステップ３１３では、上記
により算出した酸素量ＷＯを消費するのに必要とされる
還元剤の量Ｒ1 が算出される。例えば、炭化水素成分Ｃ
n Ｈm は、 Ｃn Ｈm ＋（ｎ＋ｍ／４）Ｏ2 →ｎＣＯ2 ＋（ｍ／２）
Ｈ2 Ｏ の反応により（ｎ＋ｍ／４）Ｏ2 のＯ2 を消費するの
で、還元剤所要量Ｒ1 は還元剤に含まれる各炭化水素成
分の量から上記式により求められる。
求めた吸入空気量Ｑとステップ３０７で読み込んだ酸素
濃度ＣＯＸとから排気中の総酸素量ＷＯ（ＷＯ＝Ｑ×Ｃ
ＯＸ）が算出される。更に、ステップ３１３では、上記
により算出した酸素量ＷＯを消費するのに必要とされる
還元剤の量Ｒ1 が算出される。例えば、炭化水素成分Ｃ
n Ｈm は、 Ｃn Ｈm ＋（ｎ＋ｍ／４）Ｏ2 →ｎＣＯ2 ＋（ｍ／２）
Ｈ2 Ｏ の反応により（ｎ＋ｍ／４）Ｏ2 のＯ2 を消費するの
で、還元剤所要量Ｒ1 は還元剤に含まれる各炭化水素成
分の量から上記式により求められる。
【００２６】次いで、ステップ３１５では、ＮＯX 吸収
剤のＮＯX 吸収量Ｗを還元するのに必要とされる還元剤
の量Ｒ2 が、 Ｃn Ｈm ＋1/2 ・（２ｎ＋ｍ／２）ＮＯ2 →ｎＣＯ2 ＋
ｍ／２・Ｈ2 Ｏ＋1/4(２ｎ＋ｍ/2）Ｎ2 により算出される。
剤のＮＯX 吸収量Ｗを還元するのに必要とされる還元剤
の量Ｒ2 が、 Ｃn Ｈm ＋1/2 ・（２ｎ＋ｍ／２）ＮＯ2 →ｎＣＯ2 ＋
ｍ／２・Ｈ2 Ｏ＋1/4(２ｎ＋ｍ/2）Ｎ2 により算出される。
【００２７】ステップ３１７では必要とされる還元剤の
総量Ｒが上記Ｒ1 とＲ2 との合計として求められ、ステ
ップ３１９では、総量Ｒの還元剤を所定の再生時間内に
供給するための還元剤噴射弁開度が設定される。これに
より、排気中の酸素量とＮＯ X 吸収剤のＮＯX 吸収量と
に応じた量の還元剤がＮＯX 吸収剤上流に供給される。
総量Ｒが上記Ｒ1 とＲ2 との合計として求められ、ステ
ップ３１９では、総量Ｒの還元剤を所定の再生時間内に
供給するための還元剤噴射弁開度が設定される。これに
より、排気中の酸素量とＮＯ X 吸収剤のＮＯX 吸収量と
に応じた量の還元剤がＮＯX 吸収剤上流に供給される。
【００２８】次いで、ステップ３２０では、ステップ３
０３で再生条件が成立してから所定の再生時間が経過し
ているか否かが判定され、再生時間が経過している場合
には再生が終了したと判断されるためＮＯX 吸収剤のＮ
ＯX 吸収量Ｗをゼロに設定してルーチンを終了する。ス
テップ３２０で吸収量Ｗがゼロに設定されると、次回の
ルーチン実行時にはステップ３０３で再生条件が成立し
なくなるため、ステップ３２３、３２５でシャッターバ
ルブ６が全開にされるとともに還元剤噴射弁１１ａから
の還元剤供給が停止され、ＮＯX 吸収剤の再生処理が終
了する。
０３で再生条件が成立してから所定の再生時間が経過し
ているか否かが判定され、再生時間が経過している場合
には再生が終了したと判断されるためＮＯX 吸収剤のＮ
ＯX 吸収量Ｗをゼロに設定してルーチンを終了する。ス
テップ３２０で吸収量Ｗがゼロに設定されると、次回の
ルーチン実行時にはステップ３０３で再生条件が成立し
なくなるため、ステップ３２３、３２５でシャッターバ
ルブ６が全開にされるとともに還元剤噴射弁１１ａから
の還元剤供給が停止され、ＮＯX 吸収剤の再生処理が終
了する。
【００２９】次に、図４にＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量
の算出動作を示す。本ルーチンもＥＣＵ２０により、一
定時間毎に実行される。図４においてルーチンがスター
トすると、ステップ４０１ではエンジン回転数Ｎ、アク
セル開度ＡCCがそれぞれのセンサから入力される。次い
で、ステップ図４においてルーチンがスタートすると、
ステップ４０１ではエンジン回転数Ｎ、アクセル開度Ａ
CCがそれぞれのセンサから入力される。次いで、ステッ
プ４０３ではＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が算出され
る。ここで、エンジン燃焼室で発生するＮＯX 量はエン
ジン負荷が高くなるほど増大し、エンジン負荷はディー
ゼルエンジンにおいてはアクセル開度と回転数に比例す
ると考えられるため、ＮＯX吸収剤に吸収されているＮ
ＯX 量は前回ルーチン実行時に較べて、Ｋ×ＡCC×Ｎ
（Ｋは定数）だけ増加していると考えられる。従ってス
テップ４０３ではＮＯX吸収量Ｗが、Ｗ←Ｗ＋Ｋ×ＡCC
×Ｎとして求められる。
の算出動作を示す。本ルーチンもＥＣＵ２０により、一
定時間毎に実行される。図４においてルーチンがスター
トすると、ステップ４０１ではエンジン回転数Ｎ、アク
セル開度ＡCCがそれぞれのセンサから入力される。次い
で、ステップ図４においてルーチンがスタートすると、
ステップ４０１ではエンジン回転数Ｎ、アクセル開度Ａ
CCがそれぞれのセンサから入力される。次いで、ステッ
プ４０３ではＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量が算出され
る。ここで、エンジン燃焼室で発生するＮＯX 量はエン
ジン負荷が高くなるほど増大し、エンジン負荷はディー
ゼルエンジンにおいてはアクセル開度と回転数に比例す
ると考えられるため、ＮＯX吸収剤に吸収されているＮ
ＯX 量は前回ルーチン実行時に較べて、Ｋ×ＡCC×Ｎ
（Ｋは定数）だけ増加していると考えられる。従ってス
テップ４０３ではＮＯX吸収量Ｗが、Ｗ←Ｗ＋Ｋ×ＡCC
×Ｎとして求められる。
【００３０】次いで、ステップ４０５では上記により求
めたＮＯX 吸収量ＷがＲＡＭ２２に格納され、本ルーチ
ンは終了する。なお、上記実施例ではＮＯX 吸収剤に吸
収されているＮＯX 量の増加分を、Ｋ×ＡCC×Ｎとして
求めたが（ステップ４０３）、エンジン回転数Ｎとアク
セル開度ＡCCとＮＯX 吸収量の増加分ΔＷとの関係を予
め求めておき、エンジン回転数Ｎとアクセル開度ＡCCと
の数値マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭ２３に格納して
おいて、エンジン回転数Ｎとアクセル開度ＡCCとを用い
てＲＯＭ２３から増加分を読み出すようにしてもよい。
図５はこの場合の図４に相当するルーチンを示してい
る。すなわち、ルーチンがスタートすると、ステップ５
０１ではエンジン回転数Ｎ、アクセル開度ＡCCがそれぞ
れのセンサから入力され、ステップ５０３ではこのエン
ジン回転数Ｎ、アクセル開度ＡCCを用いてＥＣＵ２０の
ＲＯＭ２３からＮＯX 吸収剤に吸収されているＮＯX 量
の増加分ΔＷが読み出される。次いでステップ５０５で
は今回ルーチン実行時のＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量Ｗ
をＷ←Ｗ＋Ｋ1 ×ΔＷ（Ｋ1 は定数）として求め、ステ
ップ５０７では上記より求めたＮＯX 吸収量ＷをＲＡＭ
２２に格納してルーチンを終了する。
めたＮＯX 吸収量ＷがＲＡＭ２２に格納され、本ルーチ
ンは終了する。なお、上記実施例ではＮＯX 吸収剤に吸
収されているＮＯX 量の増加分を、Ｋ×ＡCC×Ｎとして
求めたが（ステップ４０３）、エンジン回転数Ｎとアク
セル開度ＡCCとＮＯX 吸収量の増加分ΔＷとの関係を予
め求めておき、エンジン回転数Ｎとアクセル開度ＡCCと
の数値マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭ２３に格納して
おいて、エンジン回転数Ｎとアクセル開度ＡCCとを用い
てＲＯＭ２３から増加分を読み出すようにしてもよい。
図５はこの場合の図４に相当するルーチンを示してい
る。すなわち、ルーチンがスタートすると、ステップ５
０１ではエンジン回転数Ｎ、アクセル開度ＡCCがそれぞ
れのセンサから入力され、ステップ５０３ではこのエン
ジン回転数Ｎ、アクセル開度ＡCCを用いてＥＣＵ２０の
ＲＯＭ２３からＮＯX 吸収剤に吸収されているＮＯX 量
の増加分ΔＷが読み出される。次いでステップ５０５で
は今回ルーチン実行時のＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量Ｗ
をＷ←Ｗ＋Ｋ1 ×ΔＷ（Ｋ1 は定数）として求め、ステ
ップ５０７では上記より求めたＮＯX 吸収量ＷをＲＡＭ
２２に格納してルーチンを終了する。
【００３１】
【発明の効果】本発明の排気浄化装置は、上述のように
運転条件により変化する排気中の酸素濃度に応じて必要
な量だけの還元剤をＮＯX 吸収剤に供給するため、還元
剤の過剰供給による還元剤消費量の増大や、還元剤不足
によるＮＯX のエミッション悪化を防止し、排気中のＮ
ＯX を効率的に除去することができる。
運転条件により変化する排気中の酸素濃度に応じて必要
な量だけの還元剤をＮＯX 吸収剤に供給するため、還元
剤の過剰供給による還元剤消費量の増大や、還元剤不足
によるＮＯX のエミッション悪化を防止し、排気中のＮ
ＯX を効率的に除去することができる。
【図１】本発明をディーゼルエンジンに適用した実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図２】ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸放出作用を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】ＮＯX 吸収剤への還元剤供給量制御を示すフロ
ーチャートの一実施例である。
ーチャートの一実施例である。
【図４】ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量算出を示すフロー
チャートの一実施例である。
チャートの一実施例である。
【図５】ＮＯX 吸収剤のＮＯX 吸収量算出を示すフロー
チャートの図４とは別の実施例である。
チャートの図４とは別の実施例である。
１…ディーゼルエンジン ２…エンジン吸気管 ３…エンジン排気管 ６…シャッターバルブ ７…アクチュエータ ８…シャッターバルブ開度センサ １０…酸素濃度センサ １１ａ…還元剤噴射弁 １５…ＮＯX 吸収剤 ２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも大部分の機関運転領域におい
てリーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排気通路に、流
入排気の空燃比がリーンのときにＮＯX を吸収し、流入
排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯX を放出
するＮＯX 吸収剤を配置し、所定の運転条件下で排気中
に還元剤を導入して排気の酸素濃度を低下させＮＯX 吸
収剤から吸収したＮＯX を放出させると共に該ＮＯX を
還元浄化する内燃機関の排気浄化装置において、機関排
気中の酸素量を検出する手段と、該検出された酸素量に
基づいて、必要とされる還元剤供給量を算出する手段
と、該算出結果に基づいて必要量の還元剤を排気に導入
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27603092A JP2845056B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27603092A JP2845056B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129239A true JPH06129239A (ja) | 1994-05-10 |
| JP2845056B2 JP2845056B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=17563819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27603092A Expired - Lifetime JP2845056B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845056B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6233925B1 (en) | 1998-08-28 | 2001-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust discharge control device for internal combustion engine |
| DE10056408C1 (de) * | 2000-11-14 | 2002-03-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Überwachung eines Prozessors |
| KR100395518B1 (ko) * | 1999-01-21 | 2003-08-25 | 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 | 내연기관의 배기 정화장치 |
| US6619035B2 (en) | 2000-07-24 | 2003-09-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
| EP1291498A3 (en) * | 2001-09-11 | 2003-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Emission control system for internal combustion engine |
| JP2012117510A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Hyundai Motor Co Ltd | 窒素酸化物低減触媒の再生予測方法及びこれを用いた排気装置 |
| US9133746B2 (en) | 2010-12-02 | 2015-09-15 | Hyundai Motor Company | Method for predicting NOx loading at DeNOx catalyst and exhaust system using the same |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003065042A (ja) | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4586321B2 (ja) * | 2001-09-05 | 2010-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP3835241B2 (ja) | 2001-10-15 | 2006-10-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4042388B2 (ja) * | 2001-11-12 | 2008-02-06 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1992
- 1992-10-14 JP JP27603092A patent/JP2845056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| US6233925B1 (en) | 1998-08-28 | 2001-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust discharge control device for internal combustion engine |
| KR100395518B1 (ko) * | 1999-01-21 | 2003-08-25 | 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 | 내연기관의 배기 정화장치 |
| US6718756B1 (en) | 1999-01-21 | 2004-04-13 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifier for use in internal combustion engine |
| US6976356B2 (en) | 1999-01-21 | 2005-12-20 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifier for use in internal combustion engine |
| US6619035B2 (en) | 2000-07-24 | 2003-09-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
| DE10056408C1 (de) * | 2000-11-14 | 2002-03-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Überwachung eines Prozessors |
| EP1291498A3 (en) * | 2001-09-11 | 2003-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Emission control system for internal combustion engine |
| JP2012117510A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Hyundai Motor Co Ltd | 窒素酸化物低減触媒の再生予測方法及びこれを用いた排気装置 |
| US9133746B2 (en) | 2010-12-02 | 2015-09-15 | Hyundai Motor Company | Method for predicting NOx loading at DeNOx catalyst and exhaust system using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2845056B2 (ja) | 1999-01-13 |
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