JPH0693839A - 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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- JPH0693839A JPH0693839A JP4242350A JP24235092A JPH0693839A JP H0693839 A JPH0693839 A JP H0693839A JP 4242350 A JP4242350 A JP 4242350A JP 24235092 A JP24235092 A JP 24235092A JP H0693839 A JPH0693839 A JP H0693839A
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- Japan
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- exhaust gas
- temperature
- catalyst
- nitrogen oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 理論空燃比よりも希薄（リーン）な空燃比の
状態での運転時にも、常時転化率の高い状態で窒素酸化
物還元触媒を使用し、燃費の向上と排気ガス中の有害物
質低減を達成する。 【構成】 窒素酸化物還元触媒と、主触媒と、バイパス
通路を備えた排気通路と、バイパス通路と主排気通路の
分岐点に設置した排気通路切換弁と、温度センサと、空
燃比センサと、二次空気供給装置から構成し、自動車の
運転状態に応じて変動する空燃比範囲を少なくともリッ
チ空燃比とリーン空燃比の２つ以上に分割し、それぞれ
の領域において、窒素酸化物還元触媒の使用可能な温度
領域は排気通路切換弁と燃料供給量で制御し、排気ガス
中に必要な酸素濃度状態は排気ガスへの二次空気の供給
量で制御する。 【効果】 常時転化率の高い状態で窒素酸化物還元触媒
を使用でき、リーン運転時での窒素酸化物の窒素への還
元が有効に行われる。これにより、燃費の向上と排気ガ
スの有害物質の低減ができる。
状態での運転時にも、常時転化率の高い状態で窒素酸化
物還元触媒を使用し、燃費の向上と排気ガス中の有害物
質低減を達成する。 【構成】 窒素酸化物還元触媒と、主触媒と、バイパス
通路を備えた排気通路と、バイパス通路と主排気通路の
分岐点に設置した排気通路切換弁と、温度センサと、空
燃比センサと、二次空気供給装置から構成し、自動車の
運転状態に応じて変動する空燃比範囲を少なくともリッ
チ空燃比とリーン空燃比の２つ以上に分割し、それぞれ
の領域において、窒素酸化物還元触媒の使用可能な温度
領域は排気通路切換弁と燃料供給量で制御し、排気ガス
中に必要な酸素濃度状態は排気ガスへの二次空気の供給
量で制御する。 【効果】 常時転化率の高い状態で窒素酸化物還元触媒
を使用でき、リーン運転時での窒素酸化物の窒素への還
元が有効に行われる。これにより、燃費の向上と排気ガ
スの有害物質の低減ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希薄空燃比での運転を
可能とする内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に、
主触媒に加え窒素酸化物還元触媒を備えた内燃機関の排
気ガス浄化装置に関するものである。
可能とする内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に、
主触媒に加え窒素酸化物還元触媒を備えた内燃機関の排
気ガス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車排気ガスの浄化はＰｔ，Ｒ
ｈ，Ｐｄ等を活性成分とする三元触媒を使用する方法が
主流となっている。この方法では、三元触媒の作用によ
り排気ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ），一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）を酸化して無害化すると同時に、窒素酸化物（ＮＯ
X）をも窒素（Ｎ2）に還元して無害化する。この三元触
媒は、それ以前に用いられていた酸化触媒（ＨＣ，ＣＯ
を同時に処理する）と比べ、ＮＯXの触媒処理が可能と
なり、そのためＥＧＲ（排気ガスの還流）量を減少させ
ることができ、したがって、高出力化・低燃費化が可能
となった。
ｈ，Ｐｄ等を活性成分とする三元触媒を使用する方法が
主流となっている。この方法では、三元触媒の作用によ
り排気ガス中の未燃炭化水素（ＨＣ），一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）を酸化して無害化すると同時に、窒素酸化物（ＮＯ
X）をも窒素（Ｎ2）に還元して無害化する。この三元触
媒は、それ以前に用いられていた酸化触媒（ＨＣ，ＣＯ
を同時に処理する）と比べ、ＮＯXの触媒処理が可能と
なり、そのためＥＧＲ（排気ガスの還流）量を減少させ
ることができ、したがって、高出力化・低燃費化が可能
となった。
【０００３】図２３は、酸化触媒、三元触媒、並びにＮ
ＯX触媒（後述する）における空燃比とＨＣ，ＣＯ，Ｎ
ＯX浄化率の関係を示したものである。図２３から理解
されるように、三元触媒は、その浄化特性から、ウィン
ドウと称される理論空燃比付近における排気ガス（共存
Ｏ2 濃度０．５％以下）でしか、効果的にＨＣ，ＣＯ，
ＮＯXを同時に浄化することができないため、燃費的に
絶対有利とはいえない。そこで、燃費を良好にしようと
して理論空燃比よりも希薄（リーン）域でエンジンの運
転を行おうとすると、希薄域では酸素量が多いため未燃
炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）は酸化できる
が、窒素酸化物（ＮＯX）を窒素（Ｎ2）に還元すること
ができないという不具合があった。このように、ＮＯX
低減と低燃費、換言すれば、低公害性と経済性の実現は
相反するものがあり、その実現の両立性はきわめて困難
であった。
ＯX触媒（後述する）における空燃比とＨＣ，ＣＯ，Ｎ
ＯX浄化率の関係を示したものである。図２３から理解
されるように、三元触媒は、その浄化特性から、ウィン
ドウと称される理論空燃比付近における排気ガス（共存
Ｏ2 濃度０．５％以下）でしか、効果的にＨＣ，ＣＯ，
ＮＯXを同時に浄化することができないため、燃費的に
絶対有利とはいえない。そこで、燃費を良好にしようと
して理論空燃比よりも希薄（リーン）域でエンジンの運
転を行おうとすると、希薄域では酸素量が多いため未燃
炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）は酸化できる
が、窒素酸化物（ＮＯX）を窒素（Ｎ2）に還元すること
ができないという不具合があった。このように、ＮＯX
低減と低燃費、換言すれば、低公害性と経済性の実現は
相反するものがあり、その実現の両立性はきわめて困難
であった。
【０００４】自動車排出ガス規制対策としては、まず第
一に低公害性を追求しなければならないが、従来技術に
おいては、空燃比は自動車の運転状況に応じて変化する
ものの、その変動範囲は原則として理論空燃比（Ａ／Ｆ
＝１４．７）を上限とせざるを得ないものであり、その
結果、燃費性の改善がなされないままになっていた。こ
のようなことから、燃費性向上のため理論空燃比よりも
希薄（リーン）な空燃比状態でエンジンの運転ができ、
さらにはＮＯXのような排気ガス中の有害物質をも許容
値まで低減させることのできるリーンバーンと称される
希薄燃焼技術の開発が進展し、最近では空燃比の変動範
囲をよりリーンな領域まで拡大（Ａ／Ｆ＝２４近傍）さ
せる動きが顕著である。
一に低公害性を追求しなければならないが、従来技術に
おいては、空燃比は自動車の運転状況に応じて変化する
ものの、その変動範囲は原則として理論空燃比（Ａ／Ｆ
＝１４．７）を上限とせざるを得ないものであり、その
結果、燃費性の改善がなされないままになっていた。こ
のようなことから、燃費性向上のため理論空燃比よりも
希薄（リーン）な空燃比状態でエンジンの運転ができ、
さらにはＮＯXのような排気ガス中の有害物質をも許容
値まで低減させることのできるリーンバーンと称される
希薄燃焼技術の開発が進展し、最近では空燃比の変動範
囲をよりリーンな領域まで拡大（Ａ／Ｆ＝２４近傍）さ
せる動きが顕著である。
【０００５】リーンバーン用排気ガスの浄化技術とし
て、例えば、酸素共存下で窒素酸化物（ＮＯX）を窒素
（Ｎ2）に還元できるＣｕ−ゼオライライト等からなる
窒素酸化物還元触媒（以下、ＮＯX触媒という）が、例
えば、特開平１-１３０７３５号公報に開示されてい
る。図２３に示したＮＯX触媒における空燃比とＮＯX浄
化率との関係図から理解されるように、ＮＯX触媒はリ
ーンバーン領域において高いＮＯX浄化効果を示してい
る。
て、例えば、酸素共存下で窒素酸化物（ＮＯX）を窒素
（Ｎ2）に還元できるＣｕ−ゼオライライト等からなる
窒素酸化物還元触媒（以下、ＮＯX触媒という）が、例
えば、特開平１-１３０７３５号公報に開示されてい
る。図２３に示したＮＯX触媒における空燃比とＮＯX浄
化率との関係図から理解されるように、ＮＯX触媒はリ
ーンバーン領域において高いＮＯX浄化効果を示してい
る。
【０００６】また、エンジンの排気ガス浄化装置とし
て、ＮＯX触媒と三元触媒または酸化触媒とを連結させ
て設けるとともに、ＮＯX触媒をバイパスする通路、及
び排気の流れをＮＯX触媒とバイパスする通路との間に
切換弁を設けて、空燃比がリーンからリッチに変化する
前にＮＯX触媒をバイパスするように排気の流れを制御
して、空燃比リッチな排気がＮＯX触媒に導入されるこ
とを防止するようにしたものが、例えば、特開平３-２
２５０１３号公報に記載されている。
て、ＮＯX触媒と三元触媒または酸化触媒とを連結させ
て設けるとともに、ＮＯX触媒をバイパスする通路、及
び排気の流れをＮＯX触媒とバイパスする通路との間に
切換弁を設けて、空燃比がリーンからリッチに変化する
前にＮＯX触媒をバイパスするように排気の流れを制御
して、空燃比リッチな排気がＮＯX触媒に導入されるこ
とを防止するようにしたものが、例えば、特開平３-２
２５０１３号公報に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の如き、従来のＮ
ＯX触媒を用いたエンジンの排気ガス浄化装置において
は、空燃比リッチな排気がＮＯX触媒に導入されるのを
回避させ、ＮＯX触媒の耐久劣化を防止することを企図
している。しかしながら、現在使用されているＮＯ X触
媒は高温（例えば６００℃以上）での劣化が著しく、高
温域での使用は好ましくない。したがって、リーンバー
ン領域で運転中、排気ガスが耐熱温度以上に上昇した場
合にもＮＯX触媒を継続して使用すると、ＮＯX触媒自体
が劣化して回復不能となってしまい、満足のいくＮＯX
浄化効果が得られないという問題点があった。また、リ
ーンバーン領域は空燃比リッチ領域と比べて酸素濃度が
高くなっているけれども、排気ガス中に所望の酸素濃度
（例えば、３％）が得られなければ、常時、高い転化率
（例えば、５０％）でＮＯX触媒を使用することができ
ず、そのため、リーン運転時での窒素酸化物の窒素への
還元が有効になされないという問題点があった。
ＯX触媒を用いたエンジンの排気ガス浄化装置において
は、空燃比リッチな排気がＮＯX触媒に導入されるのを
回避させ、ＮＯX触媒の耐久劣化を防止することを企図
している。しかしながら、現在使用されているＮＯ X触
媒は高温（例えば６００℃以上）での劣化が著しく、高
温域での使用は好ましくない。したがって、リーンバー
ン領域で運転中、排気ガスが耐熱温度以上に上昇した場
合にもＮＯX触媒を継続して使用すると、ＮＯX触媒自体
が劣化して回復不能となってしまい、満足のいくＮＯX
浄化効果が得られないという問題点があった。また、リ
ーンバーン領域は空燃比リッチ領域と比べて酸素濃度が
高くなっているけれども、排気ガス中に所望の酸素濃度
（例えば、３％）が得られなければ、常時、高い転化率
（例えば、５０％）でＮＯX触媒を使用することができ
ず、そのため、リーン運転時での窒素酸化物の窒素への
還元が有効になされないという問題点があった。
【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、空燃比リッチ領域での排
気ガス中の有害物質の低減を確保するとともに、リーン
バーン領域での窒素酸化物の浄化性能を向上させ、しか
も、窒素酸化物還元触媒の耐久性を確保することがで
き、同時に、低燃費の実現を達成することのできるエン
ジンの排気ガス浄化装置を提供することである。
たものであって、その目的は、空燃比リッチ領域での排
気ガス中の有害物質の低減を確保するとともに、リーン
バーン領域での窒素酸化物の浄化性能を向上させ、しか
も、窒素酸化物還元触媒の耐久性を確保することがで
き、同時に、低燃費の実現を達成することのできるエン
ジンの排気ガス浄化装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明に係わる内燃機関の排気ガス浄化装置は、基
本的には、内燃機関の排気ガス排出用の排気ガス流路上
に設置された主触媒と窒素酸化物還元触媒を備えた内燃
機関の排気ガス浄化装置において、少なくとも２つ以上
の運転状態パラメータから決定される運転状態に基づい
て少なくとも２つ以上の領域に分割された空燃比範囲の
各領域に対応して、前記窒素酸化物還元触媒の使用を制
御する手段を備えたことを特徴としている。
く、本発明に係わる内燃機関の排気ガス浄化装置は、基
本的には、内燃機関の排気ガス排出用の排気ガス流路上
に設置された主触媒と窒素酸化物還元触媒を備えた内燃
機関の排気ガス浄化装置において、少なくとも２つ以上
の運転状態パラメータから決定される運転状態に基づい
て少なくとも２つ以上の領域に分割された空燃比範囲の
各領域に対応して、前記窒素酸化物還元触媒の使用を制
御する手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】そして、より具体的な例としては、内燃機
関の排気ガス排出用の排気ガス主流路上に設置された主
触媒と、前記排気ガス主流路途中に設けられ該排気ガス
主流路の上流と下流とを結ぶバイパス流路と、前記バイ
パス流路上または前記排気ガス主流路上に配置された窒
素酸化物還元触媒と、前記排気ガス主流路と前記バイパ
ス流路の分岐点に設置され、かつ排出ガスの流路を切り
換え可能に構成することにより前記窒素酸化物還元触媒
の使用を制御する手段を備えた内燃機関の排気ガス浄化
装置において、前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、前記窒素酸化物還元触媒の温度または排気ガ
ス温度に応じて排出ガス流路の切換え制御を行う少なく
とも１つ以上のバルブから構成したものが挙げられる。
関の排気ガス排出用の排気ガス主流路上に設置された主
触媒と、前記排気ガス主流路途中に設けられ該排気ガス
主流路の上流と下流とを結ぶバイパス流路と、前記バイ
パス流路上または前記排気ガス主流路上に配置された窒
素酸化物還元触媒と、前記排気ガス主流路と前記バイパ
ス流路の分岐点に設置され、かつ排出ガスの流路を切り
換え可能に構成することにより前記窒素酸化物還元触媒
の使用を制御する手段を備えた内燃機関の排気ガス浄化
装置において、前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、前記窒素酸化物還元触媒の温度または排気ガ
ス温度に応じて排出ガス流路の切換え制御を行う少なく
とも１つ以上のバルブから構成したものが挙げられる。
【００１１】さらに、内燃機関の排気ガス排出用の排気
ガス主流路上に設置された主触媒と、前記排気ガス主流
路途中に設けられ該排気ガス主流路の上流と下流とを結
ぶバイパス流路と、前記バイパス流路上または前記排気
ガス主流路上に配置された窒素酸化物還元触媒と、前記
排気ガス主流路と前記バイパス流路の分岐点に設置さ
れ、かつ排出ガスの流路を切り換え可能に構成された窒
素酸化物還元触媒の使用を制御する手段を備えた内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記窒素酸化物還元触
媒の温度または排気ガス温度、並びに少なくとも２つ以
上の運転状態パラメータから決定される運転状態に基づ
いて少なくとも２つ以上に分割された空燃比範囲領域に
対応して排出ガス流路の切り換え制御を行う少なくとも
１つ以上のバルブからなる構成したものが挙げられる。
ガス主流路上に設置された主触媒と、前記排気ガス主流
路途中に設けられ該排気ガス主流路の上流と下流とを結
ぶバイパス流路と、前記バイパス流路上または前記排気
ガス主流路上に配置された窒素酸化物還元触媒と、前記
排気ガス主流路と前記バイパス流路の分岐点に設置さ
れ、かつ排出ガスの流路を切り換え可能に構成された窒
素酸化物還元触媒の使用を制御する手段を備えた内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記窒素酸化物還元触
媒の温度または排気ガス温度、並びに少なくとも２つ以
上の運転状態パラメータから決定される運転状態に基づ
いて少なくとも２つ以上に分割された空燃比範囲領域に
対応して排出ガス流路の切り換え制御を行う少なくとも
１つ以上のバルブからなる構成したものが挙げられる。
【００１２】そして、運転状態、及び／又は、排気ガス
温度または窒素酸化物還元触媒の温度が窒素酸化物還元
触媒の限界耐熱温度よりも高いか低いか、あるいは設定
温度範囲内にあるか否かの入力信号により排気ガスを前
記窒素酸化物還元触媒へ経由させるか否かを制御するよ
うに構成したものが挙げられ、また、排気ガス温度また
は窒素酸化物還元触媒の温度が該窒素酸化物還元触媒の
限界耐熱温度以上に達した場合に、空燃比をリッチ側に
シフトするように構成されたものが挙げられる。
温度または窒素酸化物還元触媒の温度が窒素酸化物還元
触媒の限界耐熱温度よりも高いか低いか、あるいは設定
温度範囲内にあるか否かの入力信号により排気ガスを前
記窒素酸化物還元触媒へ経由させるか否かを制御するよ
うに構成したものが挙げられ、また、排気ガス温度また
は窒素酸化物還元触媒の温度が該窒素酸化物還元触媒の
限界耐熱温度以上に達した場合に、空燃比をリッチ側に
シフトするように構成されたものが挙げられる。
【００１３】さらに、窒素酸化物還元触媒の上流に接続
された排気ガス主流路に酸素供給装置を連設し、前記窒
素酸化物還元触媒の上流における排気ガス中に共存する
酸素濃度が所定濃度以下の場合に、前記酸素供給装置に
より酸素を注入するよう構成したものが挙げられる。
された排気ガス主流路に酸素供給装置を連設し、前記窒
素酸化物還元触媒の上流における排気ガス中に共存する
酸素濃度が所定濃度以下の場合に、前記酸素供給装置に
より酸素を注入するよう構成したものが挙げられる。
【００１４】
【作用】前述の特徴を備えた本発明に係わる内燃機関の
排気ガス浄化装置においては、まず自動車の運転状態に
応じてどの空燃比範囲の領域で運転中かを判定し、排気
ガス温度またはＮＯX触媒の温度がＮＯX触媒の限界耐熱
温度より高いか低いかの判定を行い、その結果により、
ＮＯX触媒を使用するか否かの決定がなされる。他方、
ＮＯX触媒が活性化するのに必要なＯ2濃度との比較がな
され、Ｏ2濃度不足の場合には排気ガスに酸素供給装置
より酸素が供給される。
排気ガス浄化装置においては、まず自動車の運転状態に
応じてどの空燃比範囲の領域で運転中かを判定し、排気
ガス温度またはＮＯX触媒の温度がＮＯX触媒の限界耐熱
温度より高いか低いかの判定を行い、その結果により、
ＮＯX触媒を使用するか否かの決定がなされる。他方、
ＮＯX触媒が活性化するのに必要なＯ2濃度との比較がな
され、Ｏ2濃度不足の場合には排気ガスに酸素供給装置
より酸素が供給される。
【００１５】
【実施例】以下に添付の図を参照して本発明の一実施例
を詳細に説明する。先ず、本発明に係わる内燃機関の排
気ガス浄化装置の全体構成について説明する。図１は本
発明に係わる排気ガス浄化装置を４気筒エンジンに用い
た場合の全体システム図、図２はその入出力仕様を示す
ブロック図の一例である。
を詳細に説明する。先ず、本発明に係わる内燃機関の排
気ガス浄化装置の全体構成について説明する。図１は本
発明に係わる排気ガス浄化装置を４気筒エンジンに用い
た場合の全体システム図、図２はその入出力仕様を示す
ブロック図の一例である。
【００１６】エアクリーナー１のエンジン吸気側には、
エアクリーナー１で濾過されたエンジンへの吸入空気の
質量（流量）を検出するエアフローセンサ２が設けられ
ている。この吸入空気量はＥＣＭ（Electronic Control
Module）２５からの制御信号２０４で制御されるＩＳ
Ｃ（Idle Speed Control）バルブ１０の開度とスロット
ルバルブの開度から決定され、その制御信号はスロット
ルセンサ３の信号値１０７、アイドルスイッチの信号値
１０２としてＥＣＭ２５へ出力される。また、吸気管に
は吸入空気温度を検出する吸気温センサ３０が設けら
れ、その検出値１１０はＥＣＭ２５に出力される。さら
に、吸気管のエンジン入口部にはＥＣＭ２５の制御信号
２０８により制御されるスワール・コントロール・バル
ブ２３が設けられ、このスワール・コントロール・バル
ブ２３において吸入空気は横渦となる空気流（スワー
ル）に形成されシリンダへ吸入される。
エアクリーナー１で濾過されたエンジンへの吸入空気の
質量（流量）を検出するエアフローセンサ２が設けられ
ている。この吸入空気量はＥＣＭ（Electronic Control
Module）２５からの制御信号２０４で制御されるＩＳ
Ｃ（Idle Speed Control）バルブ１０の開度とスロット
ルバルブの開度から決定され、その制御信号はスロット
ルセンサ３の信号値１０７、アイドルスイッチの信号値
１０２としてＥＣＭ２５へ出力される。また、吸気管に
は吸入空気温度を検出する吸気温センサ３０が設けら
れ、その検出値１１０はＥＣＭ２５に出力される。さら
に、吸気管のエンジン入口部にはＥＣＭ２５の制御信号
２０８により制御されるスワール・コントロール・バル
ブ２３が設けられ、このスワール・コントロール・バル
ブ２３において吸入空気は横渦となる空気流（スワー
ル）に形成されシリンダへ吸入される。
【００１７】吸気管のエンジン入口近傍には燃料噴射の
ためのインジェクタ４が設けられるとともに、燃料タン
ク（図示せず）にはその噴射用供給燃料をインジェクタ
４に吐出するための燃料ポンプ１１が設置されており、
そしてインジェクタ４及び燃料ポンプ１１は配管によっ
て連結され、配管の中間部には燃料性状センサ１２が設
けられている。一方、インジェクタ４にはエアカットバ
ルブ６が連結され、さらに、エアカットバルブ６はソレ
ノイドバルブ９に連結されている。エアカットバルブ６
から送られた空気はインジェクタ４から噴射された燃料
と衝突することにより燃料の微粒化を促進させる。
ためのインジェクタ４が設けられるとともに、燃料タン
ク（図示せず）にはその噴射用供給燃料をインジェクタ
４に吐出するための燃料ポンプ１１が設置されており、
そしてインジェクタ４及び燃料ポンプ１１は配管によっ
て連結され、配管の中間部には燃料性状センサ１２が設
けられている。一方、インジェクタ４にはエアカットバ
ルブ６が連結され、さらに、エアカットバルブ６はソレ
ノイドバルブ９に連結されている。エアカットバルブ６
から送られた空気はインジェクタ４から噴射された燃料
と衝突することにより燃料の微粒化を促進させる。
【００１８】エアカットバルブ６への空気量はＥＣＭ２
５からの制御信号２０６によってソレノイドバルブ９に
より決定される。一方、燃料の噴射量２０１は、エンジ
ンの冷却水温を検出する水温センサ２８により検出され
た値１０５、エアフローセンサ２で検出された値１０
０、クランク角センサ２９により検出された値１０１、
燃料性状センサ１２で検出された値１１１などを入力信
号とするＥＣＭ２５により算出され決定される。
５からの制御信号２０６によってソレノイドバルブ９に
より決定される。一方、燃料の噴射量２０１は、エンジ
ンの冷却水温を検出する水温センサ２８により検出され
た値１０５、エアフローセンサ２で検出された値１０
０、クランク角センサ２９により検出された値１０１、
燃料性状センサ１２で検出された値１１１などを入力信
号とするＥＣＭ２５により算出され決定される。
【００１９】シリンダの上部には点火プラグ５が設けら
れ、この点火プラグ５はＥＣＭ２５からの制御信号２０
２によりイグニッションコイルで発生した高電圧の電気
エネルギーを導き、シリンダに吸入された混合気を着
火、爆発、燃焼させ、排気バルブを介して排出させるよ
うになっている。エンジンのシリンダブロックにはノッ
クセンサ２６が設けられ、点火制御の間、ノックセンサ
２６で異常燃焼によるノッキング検出を行い、検出値１
０８をＥＣＭ２５に出力する。燃焼した混合気は排気ガ
スとなり排出される。
れ、この点火プラグ５はＥＣＭ２５からの制御信号２０
２によりイグニッションコイルで発生した高電圧の電気
エネルギーを導き、シリンダに吸入された混合気を着
火、爆発、燃焼させ、排気バルブを介して排出させるよ
うになっている。エンジンのシリンダブロックにはノッ
クセンサ２６が設けられ、点火制御の間、ノックセンサ
２６で異常燃焼によるノッキング検出を行い、検出値１
０８をＥＣＭ２５に出力する。燃焼した混合気は排気ガ
スとなり排出される。
【００２０】ＥＣＭ２５の制御信号２０９により制御さ
れるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ７及
びＥＧＲコントロールバルブ８を介して、エキゾースト
マニホールドからインテークマニホールドに通じる連通
路が設けられ、これにより排出された排気ガスの一部が
吸気管に還流され、不活性ガスである排気ガスは吸入混
合ガスと共にシリンダ内に吸入され、高温燃焼時に発生
する窒素酸化物が抑制される。ＥＧＲ量を制御するため
の吸気管内圧力の検出は圧力センサ２７により行われ、
その検出値１０９はＥＣＭ２５へ出力される。
れるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ７及
びＥＧＲコントロールバルブ８を介して、エキゾースト
マニホールドからインテークマニホールドに通じる連通
路が設けられ、これにより排出された排気ガスの一部が
吸気管に還流され、不活性ガスである排気ガスは吸入混
合ガスと共にシリンダ内に吸入され、高温燃焼時に発生
する窒素酸化物が抑制される。ＥＧＲ量を制御するため
の吸気管内圧力の検出は圧力センサ２７により行われ、
その検出値１０９はＥＣＭ２５へ出力される。
【００２１】マニホールド触媒１７の上流にはＯ2セン
サ１９が取り付けられており、このＯ2センサ１９によ
り排気ガス中に含まれるＯ2濃度からシリンダ内で起っ
た燃焼状態および触媒状態が検出される。Ｏ2センサは
１つ以上とし、Ａ／Ｆセンサでも代用可能である。Ｏ2
センサ１９が活性化すると、その検出値１０４をもとに
フィードバック制御が行われる。
サ１９が取り付けられており、このＯ2センサ１９によ
り排気ガス中に含まれるＯ2濃度からシリンダ内で起っ
た燃焼状態および触媒状態が検出される。Ｏ2センサは
１つ以上とし、Ａ／Ｆセンサでも代用可能である。Ｏ2
センサ１９が活性化すると、その検出値１０４をもとに
フィードバック制御が行われる。
【００２２】ＥＧＲ取り込み位置の下流には二次空気を
供給するための二次空気用ポンプ１３が設けられてい
る。二次空気量はＥＣＭ２５からの制御信号２０７によ
ってＶＣカットソレノイドバルブ１６でコントロールさ
れ、さらにエアカットバルブ１４で調整されるようにな
っている。また、排気ガスの逆流防止はチェックバルブ
１５により行われ、二次空気用ポンプ１３の駆動はＥＣ
Ｍ２５からの制御信号２０５により出力される。二次空
気と混合された排気ガスはサーマルリアクタ効果により
炭化水素、一酸化炭素が低減される。
供給するための二次空気用ポンプ１３が設けられてい
る。二次空気量はＥＣＭ２５からの制御信号２０７によ
ってＶＣカットソレノイドバルブ１６でコントロールさ
れ、さらにエアカットバルブ１４で調整されるようにな
っている。また、排気ガスの逆流防止はチェックバルブ
１５により行われ、二次空気用ポンプ１３の駆動はＥＣ
Ｍ２５からの制御信号２０５により出力される。二次空
気と混合された排気ガスはサーマルリアクタ効果により
炭化水素、一酸化炭素が低減される。
【００２３】マニホールド触媒１７の下流にはＮＯX還
元触媒１８及び主触媒（三元触媒または酸化触媒）２４
が連接されている。主触媒２４の上流、並びにＮＯX還
元触媒１８の上流には温度センサ２１がそれぞれ設置さ
れており、これら温度センサ２１により排気ガス温度ま
たは触媒温度が検出され、その検出値１１２はＥＣＭ２
５に出力される。マニホールド触媒１７から下流の排気
流路内には排気流路切り換え用バルブ３１が設けられ、
温度センサ２１により検出された排気ガス温度または触
媒温度が所定温度以上に達した場合には、ＥＣＭ２５の
制御信号２１０により排気流路切り換え用バルブ３１を
制御し、ＮＯX触媒１８に排気ガスが流れないようにバ
イパスへ経由させるようになっている。また、ＮＯX触
媒１８の上流にはＨＣ検出センサまたはＮＯX検出セン
サ２２が、主触媒２４の下流にはＯ2センサまたはＡ／
Ｆセンサ２０が設置されている。
元触媒１８及び主触媒（三元触媒または酸化触媒）２４
が連接されている。主触媒２４の上流、並びにＮＯX還
元触媒１８の上流には温度センサ２１がそれぞれ設置さ
れており、これら温度センサ２１により排気ガス温度ま
たは触媒温度が検出され、その検出値１１２はＥＣＭ２
５に出力される。マニホールド触媒１７から下流の排気
流路内には排気流路切り換え用バルブ３１が設けられ、
温度センサ２１により検出された排気ガス温度または触
媒温度が所定温度以上に達した場合には、ＥＣＭ２５の
制御信号２１０により排気流路切り換え用バルブ３１を
制御し、ＮＯX触媒１８に排気ガスが流れないようにバ
イパスへ経由させるようになっている。また、ＮＯX触
媒１８の上流にはＨＣ検出センサまたはＮＯX検出セン
サ２２が、主触媒２４の下流にはＯ2センサまたはＡ／
Ｆセンサ２０が設置されている。
【００２４】次に、図３〜７により、本発明に係わるＮ
ＯX触媒及び主触媒からなる触媒の構成（レイアウト）
について詳述する。以下の図示例においては、基本的構
成は図１に示した例と同じであるが、説明の便宜上、Ｎ
ＯX触媒及び主触媒からなる触媒の要部構成を重点的に
記載している。また、以下の説明において、図１に示し
た全体図の各部に対応する部分には同一の符号を付して
重複説明を省略する。
ＯX触媒及び主触媒からなる触媒の構成（レイアウト）
について詳述する。以下の図示例においては、基本的構
成は図１に示した例と同じであるが、説明の便宜上、Ｎ
ＯX触媒及び主触媒からなる触媒の要部構成を重点的に
記載している。また、以下の説明において、図１に示し
た全体図の各部に対応する部分には同一の符号を付して
重複説明を省略する。
【００２５】図３はＮＯX触媒１８を排気ガス主流路上
に、かつ主触媒２４の上流に設置した場合の排気ガス浄
化装置の一実施例を示す。図３において、ＮＯX触媒１
８は排気ガス主流路上で主触媒２４の上流側に連結して
配置されている。さらに、ＮＯX触媒１８の上流側と下
流側とを連結させるべくバイパス流路Ｂが設けられると
ともに、バイパス流路Ｂ入口には運転条件等に応じて排
気ガスの流れ方向を変換させる排気流路切替バルブ３１
が設けられている。
に、かつ主触媒２４の上流に設置した場合の排気ガス浄
化装置の一実施例を示す。図３において、ＮＯX触媒１
８は排気ガス主流路上で主触媒２４の上流側に連結して
配置されている。さらに、ＮＯX触媒１８の上流側と下
流側とを連結させるべくバイパス流路Ｂが設けられると
ともに、バイパス流路Ｂ入口には運転条件等に応じて排
気ガスの流れ方向を変換させる排気流路切替バルブ３１
が設けられている。
【００２６】このような構成により、エアクリーナ１で
濾過された吸入空気の空気量はエアフローセンサ２で検
出されるとともに、エンジン９９内で燃焼されてエネル
ギーとして変換される。本実施例によれば、排出された
排気ガスの熱エネルギーは最も効果的にＮＯX触媒１８
を加熱・昇温させるため、ＮＯX触媒１８の早期活性化
とリーン運転の早期開始においては最も有利なレイアウ
トである。
濾過された吸入空気の空気量はエアフローセンサ２で検
出されるとともに、エンジン９９内で燃焼されてエネル
ギーとして変換される。本実施例によれば、排出された
排気ガスの熱エネルギーは最も効果的にＮＯX触媒１８
を加熱・昇温させるため、ＮＯX触媒１８の早期活性化
とリーン運転の早期開始においては最も有利なレイアウ
トである。
【００２７】図４はＮＯX触媒を効率的に使用するため
の排気ガス浄化装置のブロック図である。ＥＣＭ２５は
入力信号としてクランク角センサ２９により検出される
エンジン回転数信号１０１，Ａ／Ｆセンサ２０による信
号１０４，エアフローセンサ２により検出される吸入空
気量の制御信号１００，Ｏ2センサ１９の出力信号１１
０，温度センサ２１によるＮＯX触媒温度１１５，温度
センサ２１による排気ガス温度信号１１６，さらには、
図示しない車速センサからの信号１１４，吸気管圧力を
検出する圧力センサ信号１０９，スロットル開度を検出
するスロットルセンサ信号１０７，などを取り込む。他
にも、図示していないが、エンジン冷却水温度信号，ス
タータ信号，バッテリ電圧信号，アイドル・スイッチ信
号，などの情報からＥＣＭ２５は運転条件である空燃比
を決定（運転状態判定）し、排気流路切替バルブ３１，
インジェクタ４，エアポンプ１３を制御する。
の排気ガス浄化装置のブロック図である。ＥＣＭ２５は
入力信号としてクランク角センサ２９により検出される
エンジン回転数信号１０１，Ａ／Ｆセンサ２０による信
号１０４，エアフローセンサ２により検出される吸入空
気量の制御信号１００，Ｏ2センサ１９の出力信号１１
０，温度センサ２１によるＮＯX触媒温度１１５，温度
センサ２１による排気ガス温度信号１１６，さらには、
図示しない車速センサからの信号１１４，吸気管圧力を
検出する圧力センサ信号１０９，スロットル開度を検出
するスロットルセンサ信号１０７，などを取り込む。他
にも、図示していないが、エンジン冷却水温度信号，ス
タータ信号，バッテリ電圧信号，アイドル・スイッチ信
号，などの情報からＥＣＭ２５は運転条件である空燃比
を決定（運転状態判定）し、排気流路切替バルブ３１，
インジェクタ４，エアポンプ１３を制御する。
【００２８】すなわち、まず、排気ガス中のＯ2濃度が
所定値となるようにＥＣＭ２５で二次空気供給量を決定
し、エアポンプ１３を駆動させる。次に、ＮＯX触媒１
８と排気ガスの温度信号１１５，１１６を取り込み、Ｎ
ＯX触媒１８が限界耐熱温度の場合には空燃比をリッチ
シフトさせるためにインジェクタ４への燃料増量を行
う。空燃比を濃くするとガソリンの気化熱による冷却
と、酸素不足による燃焼効率の低下により燃焼温度が低
下するため、排出ガス温度が下がる。さらに、運転条件
と各温度状態からＮＯX触媒１８が使用温度領域となる
ように排気流路切換バルブ３１の位置をａまたはｂに切
り換える。
所定値となるようにＥＣＭ２５で二次空気供給量を決定
し、エアポンプ１３を駆動させる。次に、ＮＯX触媒１
８と排気ガスの温度信号１１５，１１６を取り込み、Ｎ
ＯX触媒１８が限界耐熱温度の場合には空燃比をリッチ
シフトさせるためにインジェクタ４への燃料増量を行
う。空燃比を濃くするとガソリンの気化熱による冷却
と、酸素不足による燃焼効率の低下により燃焼温度が低
下するため、排出ガス温度が下がる。さらに、運転条件
と各温度状態からＮＯX触媒１８が使用温度領域となる
ように排気流路切換バルブ３１の位置をａまたはｂに切
り換える。
【００２９】次に、図５により本発明の排気ガス浄化装
置の他の実施例について説明する。図５において、排気
ガス主流路上に主触媒２４が設けられるとともに、その
排気ガス主流路上の主触媒２４よりも上流にバイパス流
路Ｂが配設され、かつ、バイパス流路Ｂ上にＮＯX触媒
１８が設置されている。このような構成により、エアク
リーナ１で濾過された吸入空気の空気量はエアフローセ
ンサ２で検出されるとともに、エンジン９９内で燃焼さ
れてエネルギーとして変換される。排出された排気ガス
の熱エネルギーはバイパス流路Ｂ上に設置されたＮＯX
触媒１８を加熱・昇温させるようになっているが、ＮＯ
X触媒１８はエンジン９９から比較的遠い距離に位置す
るため、ＮＯX触媒１８には比較的低温の熱エネルギー
が供給され、ＮＯX触媒１８の耐熱性、並びにリーン運
転の早期開始においては比較的有利なレイアウトであ
る。また排気流路切替バルブ３１をａの位置にしたとき
には主触媒２４の早期活性化が可能である。
置の他の実施例について説明する。図５において、排気
ガス主流路上に主触媒２４が設けられるとともに、その
排気ガス主流路上の主触媒２４よりも上流にバイパス流
路Ｂが配設され、かつ、バイパス流路Ｂ上にＮＯX触媒
１８が設置されている。このような構成により、エアク
リーナ１で濾過された吸入空気の空気量はエアフローセ
ンサ２で検出されるとともに、エンジン９９内で燃焼さ
れてエネルギーとして変換される。排出された排気ガス
の熱エネルギーはバイパス流路Ｂ上に設置されたＮＯX
触媒１８を加熱・昇温させるようになっているが、ＮＯ
X触媒１８はエンジン９９から比較的遠い距離に位置す
るため、ＮＯX触媒１８には比較的低温の熱エネルギー
が供給され、ＮＯX触媒１８の耐熱性、並びにリーン運
転の早期開始においては比較的有利なレイアウトであ
る。また排気流路切替バルブ３１をａの位置にしたとき
には主触媒２４の早期活性化が可能である。
【００３０】さらに、図６により本発明の排気ガス浄化
装置の他の実施例について説明する。本実施例は、図３
の図示例でのバイパス流路Ｂを含むＮＯX触媒１８と主
触媒２４との配置を入れ替えたものであり、バイパス流
路Ｂ入口には排気流路切替バルブ３１が設けられてい
る。
装置の他の実施例について説明する。本実施例は、図３
の図示例でのバイパス流路Ｂを含むＮＯX触媒１８と主
触媒２４との配置を入れ替えたものであり、バイパス流
路Ｂ入口には排気流路切替バルブ３１が設けられてい
る。
【００３１】このような構成により、排出された排気ガ
スの熱エネルギーは最も効果的に主触媒２４を加熱・昇
温させることができ、主触媒２４の早期活性化が可能と
なり、かつＮＯX触媒１８はエンジン９９から比較的遠
い距離に位置するため、エミッション対応とＮＯX触媒
１８の耐熱性においては比較的有利なレイアウトであ
る。
スの熱エネルギーは最も効果的に主触媒２４を加熱・昇
温させることができ、主触媒２４の早期活性化が可能と
なり、かつＮＯX触媒１８はエンジン９９から比較的遠
い距離に位置するため、エミッション対応とＮＯX触媒
１８の耐熱性においては比較的有利なレイアウトであ
る。
【００３２】さらに、図７により本発明の排気ガス浄化
装置の他の実施例について説明する。本実施例は、図５
の図示例でのバイパス流路Ｂ上に設けられたＮＯX触媒
１８と主触媒２４との配置を入れ替えたものである。こ
のような構成により、排出された排気ガスの熱エネルギ
ーは最も効果的に主触媒を加熱・昇温させることがで
き、主触媒の早期活性化が可能となり、かつＮＯX触媒
１８はエンジン９９から最も遠い距離に位置するた
め、、エミッション対応、並びにＮＯX触媒の耐熱性に
おいては最も有利なレイアウトである。
装置の他の実施例について説明する。本実施例は、図５
の図示例でのバイパス流路Ｂ上に設けられたＮＯX触媒
１８と主触媒２４との配置を入れ替えたものである。こ
のような構成により、排出された排気ガスの熱エネルギ
ーは最も効果的に主触媒を加熱・昇温させることがで
き、主触媒の早期活性化が可能となり、かつＮＯX触媒
１８はエンジン９９から最も遠い距離に位置するた
め、、エミッション対応、並びにＮＯX触媒の耐熱性に
おいては最も有利なレイアウトである。
【００３３】次に、図８〜１７に示したテーブルマップ
は、種々の運転状態に応じて空燃比範囲の領域を分割し
たものであり、ＮＯX触媒の使用及びその制限を行う際
に用いられるものである。以下の各実施例は、空燃比範
囲を４つの領域に分類した場合を例示したものであり、
例えば、以下のように設定している。 領域 I …λ＞１：理論空燃比よりリーン状態で運転時 領域 II …λ＝１：理論空燃比での運転時（アイドル、
定常状態） 領域 III…λ＜１：理論空燃比よりリッチ状態で運転時
（高負荷） 領域 IV …λ≪１：始動および暖機時 各領域の区分けは、例えば、エンジン回転数、軸トル
ク、燃料噴射パルス幅、車速、吸気管圧力の内、２つ以
上のパラメータにより決定される運転状態における空燃
比範囲に基づいて定められるものであるが、以下の図８
〜１７に示した各実施例は２つのパラメータにより決定
された運転状態に関して、空燃比範囲領域の区分けがな
されている。
は、種々の運転状態に応じて空燃比範囲の領域を分割し
たものであり、ＮＯX触媒の使用及びその制限を行う際
に用いられるものである。以下の各実施例は、空燃比範
囲を４つの領域に分類した場合を例示したものであり、
例えば、以下のように設定している。 領域 I …λ＞１：理論空燃比よりリーン状態で運転時 領域 II …λ＝１：理論空燃比での運転時（アイドル、
定常状態） 領域 III…λ＜１：理論空燃比よりリッチ状態で運転時
（高負荷） 領域 IV …λ≪１：始動および暖機時 各領域の区分けは、例えば、エンジン回転数、軸トル
ク、燃料噴射パルス幅、車速、吸気管圧力の内、２つ以
上のパラメータにより決定される運転状態における空燃
比範囲に基づいて定められるものであるが、以下の図８
〜１７に示した各実施例は２つのパラメータにより決定
された運転状態に関して、空燃比範囲領域の区分けがな
されている。
【００３４】図８はエンジン回転数と軸トルク、図９は
エンジン回転数と燃料噴射パルス幅、図１０はエンジン
回転数と吸気管圧力、図１１はエンジン回転数と車速、
図１２は車速と軸トルク、図１３は車速と燃料噴射パル
ス幅、図１４は車速と吸気管圧力、図１５は燃料噴射パ
ルス幅と吸気管圧力，図１６は燃料噴射パルス幅と軸ト
ルク、図１７は吸気管圧力と軸トルクを、それぞれパラ
メータした例を示す。
エンジン回転数と燃料噴射パルス幅、図１０はエンジン
回転数と吸気管圧力、図１１はエンジン回転数と車速、
図１２は車速と軸トルク、図１３は車速と燃料噴射パル
ス幅、図１４は車速と吸気管圧力、図１５は燃料噴射パ
ルス幅と吸気管圧力，図１６は燃料噴射パルス幅と軸ト
ルク、図１７は吸気管圧力と軸トルクを、それぞれパラ
メータした例を示す。
【００３５】図１８、１９の表は、各領域と使用する触
媒について示したもので、主触媒として酸化触媒（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）または三元触媒（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯX）を用
いた場合について、それぞれ示している。表中、○は使
用、×は未使用を、（ ）は条件に応じて切り換えるこ
とを示している。バルブ位置とは図３〜７の各実施例に
おける排気流路切替バルブ３１のバルブ切り換え位置を
表わし、ａは排気ガスをＮＯX触媒へ経由させない位置
（未使用）を、ｂはＮＯX触媒へ経由させる位置（使
用）を示している。
媒について示したもので、主触媒として酸化触媒（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）または三元触媒（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯX）を用
いた場合について、それぞれ示している。表中、○は使
用、×は未使用を、（ ）は条件に応じて切り換えるこ
とを示している。バルブ位置とは図３〜７の各実施例に
おける排気流路切替バルブ３１のバルブ切り換え位置を
表わし、ａは排気ガスをＮＯX触媒へ経由させない位置
（未使用）を、ｂはＮＯX触媒へ経由させる位置（使
用）を示している。
【００３６】図２０はＮＯX触媒の温度または排気ガス
温度によりバルブの切換え制御をする場合の一例を示し
たものであり、温度による排気ガス通路の切り換えは、
前記実施例と同様に、例えばＮＯX触媒の上流に設置さ
れた排気流路切替バルブ３１により行われる。
温度によりバルブの切換え制御をする場合の一例を示し
たものであり、温度による排気ガス通路の切り換えは、
前記実施例と同様に、例えばＮＯX触媒の上流に設置さ
れた排気流路切替バルブ３１により行われる。
【００３７】図２０において、（１）はＮＯX触媒の温
度または排気ガス温度がＮＯX触媒の限界耐熱温度Ｔ
1（例えば６００℃）以上の場合に、排気ガスをＮＯX触
媒へ経由させないようにバルブ３１の位置をｂ→ａへ切
り換えることを示したものである。ＮＯX触媒は、例え
ば３５０℃以下になると、その表面にハイドロカーボン
の被膜がこびりつき（コーキング現象）触媒の活性作用
が阻害される。しかしながら、（１）は始動後のように
ＮＯX触媒が活性化温度以下の状態時にこれを加熱する
場合であり、コーキング現象が発生する温度域Ｔ0（例
えば３５０℃以下）で排気流路切替バルブ３１の位置を
ｂに設定して（ＮＯX触媒の使用）も、コーキング現象
は起こらない。
度または排気ガス温度がＮＯX触媒の限界耐熱温度Ｔ
1（例えば６００℃）以上の場合に、排気ガスをＮＯX触
媒へ経由させないようにバルブ３１の位置をｂ→ａへ切
り換えることを示したものである。ＮＯX触媒は、例え
ば３５０℃以下になると、その表面にハイドロカーボン
の被膜がこびりつき（コーキング現象）触媒の活性作用
が阻害される。しかしながら、（１）は始動後のように
ＮＯX触媒が活性化温度以下の状態時にこれを加熱する
場合であり、コーキング現象が発生する温度域Ｔ0（例
えば３５０℃以下）で排気流路切替バルブ３１の位置を
ｂに設定して（ＮＯX触媒の使用）も、コーキング現象
は起こらない。
【００３８】他方、（２）はＮＯX触媒が活性後での切
り換えを示している。温度特性からコーキング現象が発
生する温度域Ｔ0以下でＮＯX触媒の使用を行わないよう
に排気流路切替バルブ３１の位置をｂ→ａに切り換える
ことを示したものである。また、減速直後や減速時アフ
ターバーンが発生しそうな場合でのＮＯX触媒の溶損防
止のためには、排気流路切替バルブ３１の位置をｂ→ａ
に切り換えを行うことが可能である。なお、排気流路切
替バルブ３１の位置を切り換える場合にはヒステリシス
をもたせる方が良い。
り換えを示している。温度特性からコーキング現象が発
生する温度域Ｔ0以下でＮＯX触媒の使用を行わないよう
に排気流路切替バルブ３１の位置をｂ→ａに切り換える
ことを示したものである。また、減速直後や減速時アフ
ターバーンが発生しそうな場合でのＮＯX触媒の溶損防
止のためには、排気流路切替バルブ３１の位置をｂ→ａ
に切り換えを行うことが可能である。なお、排気流路切
替バルブ３１の位置を切り換える場合にはヒステリシス
をもたせる方が良い。
【００３９】図２１は排気ガス中に共存する酸素濃度と
二次空気供給量との関係の一例を示したものであり、図
２１（１）は排気ガス中に共存する酸素濃度とＮＯX触
媒のＮＯX転化率を示した図、図２１（２）は空気過剰
率λの範囲値におけるＮＯX触媒入口での排気ガス中の
Ｏ2濃度と二次空気量との関係を示した図である。図２
１（１）において、ＮＯX触媒を高い転化率で使用する
ためには（例えば転化率５０％とした場合）、ＮＯX触
媒入口での排気ガス中のＯ2濃度はｍ％（例えば３％）
が必要になる。そこで、図２１（２）により排気ガス中
のＯ2濃度がｍ％となる二次空気供給量が求められる。
λ≦１となるリッチ運転域では排気ガス中のＯ2濃度は
通常０．５％以下であり、Ｏ2濃度をｍ％とするために
はＮＯX触媒の上流から二次空気を供給する必要があ
る。またλ＞１となるリーン運転域での排気ガス中には
数％のＯ2濃度が存在するが、その濃度は空燃比に影響
されるため、Ｏ2濃度がｍ％以下であれば同様に二次空
気を供給する必要がある。Ｏ2濃度が低いλ≦１となる
リッチ運転状態での二次空気の供給量は、λ＞１となる
リーン運転域よりも二次空気の供給量は増加する。
二次空気供給量との関係の一例を示したものであり、図
２１（１）は排気ガス中に共存する酸素濃度とＮＯX触
媒のＮＯX転化率を示した図、図２１（２）は空気過剰
率λの範囲値におけるＮＯX触媒入口での排気ガス中の
Ｏ2濃度と二次空気量との関係を示した図である。図２
１（１）において、ＮＯX触媒を高い転化率で使用する
ためには（例えば転化率５０％とした場合）、ＮＯX触
媒入口での排気ガス中のＯ2濃度はｍ％（例えば３％）
が必要になる。そこで、図２１（２）により排気ガス中
のＯ2濃度がｍ％となる二次空気供給量が求められる。
λ≦１となるリッチ運転域では排気ガス中のＯ2濃度は
通常０．５％以下であり、Ｏ2濃度をｍ％とするために
はＮＯX触媒の上流から二次空気を供給する必要があ
る。またλ＞１となるリーン運転域での排気ガス中には
数％のＯ2濃度が存在するが、その濃度は空燃比に影響
されるため、Ｏ2濃度がｍ％以下であれば同様に二次空
気を供給する必要がある。Ｏ2濃度が低いλ≦１となる
リッチ運転状態での二次空気の供給量は、λ＞１となる
リーン運転域よりも二次空気の供給量は増加する。
【００４０】図２２に、本システムのフローチャートを
示す。具体的には、図３のレイアウトにおいて、図１９
の触媒条件、かつ、図２０（１）の温度条件下での例を
示す。ステップ１００１，１００２，１００３では運転
条件，空燃比状態，温度状態を検出する。検出する信号
は、図２及び図４の入出力仕様の入力信号に示したエン
ジン回転数１０１、車速１１４、ＮＯX触媒温度１１
５、Ｏ2センサ出力１０４などである。ステップ１００
４ではステップ１００１，１００２の検出信号を基に運
転状態の判定を行う。ここでは、アイドル、加速、減
速、定常を判別し、どの空燃比領域で運転中かを判定す
る。そして、ステップ１００５で図１９に示した表に基
づきＮＯX触媒の使用判定を行い、排気流路切換バルブ
３１の基準位置を決定する。ステップ１００６ではＮＯ
X触媒温度１１５または排気ガス温度１１６と、ＮＯX触
媒の限界耐熱温度Ｔ1との比較を行う。運転中に限界耐
熱温度Ｔ 1以下の温度であれば、ステップ１００７にて
排ガス中でＮＯX触媒が活性化するのに必要なＯ2濃度ｍ
％との比較を行う。もしＯ2濃度がｍ％未満であれば、
排気ガスに二次空気を注入しＯ2濃度を高める。この注
入量は、例えばエンジンの吸入空気量と空燃比状態から
算出され、エアポンプ１３の出力が決定される。この結
果に基づき、ステップ１００９にてエアポンプ１３の駆
動を行う。
示す。具体的には、図３のレイアウトにおいて、図１９
の触媒条件、かつ、図２０（１）の温度条件下での例を
示す。ステップ１００１，１００２，１００３では運転
条件，空燃比状態，温度状態を検出する。検出する信号
は、図２及び図４の入出力仕様の入力信号に示したエン
ジン回転数１０１、車速１１４、ＮＯX触媒温度１１
５、Ｏ2センサ出力１０４などである。ステップ１００
４ではステップ１００１，１００２の検出信号を基に運
転状態の判定を行う。ここでは、アイドル、加速、減
速、定常を判別し、どの空燃比領域で運転中かを判定す
る。そして、ステップ１００５で図１９に示した表に基
づきＮＯX触媒の使用判定を行い、排気流路切換バルブ
３１の基準位置を決定する。ステップ１００６ではＮＯ
X触媒温度１１５または排気ガス温度１１６と、ＮＯX触
媒の限界耐熱温度Ｔ1との比較を行う。運転中に限界耐
熱温度Ｔ 1以下の温度であれば、ステップ１００７にて
排ガス中でＮＯX触媒が活性化するのに必要なＯ2濃度ｍ
％との比較を行う。もしＯ2濃度がｍ％未満であれば、
排気ガスに二次空気を注入しＯ2濃度を高める。この注
入量は、例えばエンジンの吸入空気量と空燃比状態から
算出され、エアポンプ１３の出力が決定される。この結
果に基づき、ステップ１００９にてエアポンプ１３の駆
動を行う。
【００４１】他方、ステップ１００６で限界耐熱温度Ｔ
1以上に温度が上昇した場合はステップ１０１０で排気
流路切換バルブバルブ３１の位置ａ，ｂを確認し、もし
バルブ位置がｂにある場合には、ステップ１０１１にて
バルブ位置をｂからａに切り換える。さらに、ステップ
１０１２にて燃料増量を行い、排気ガス温度１１６を低
下させるための空燃比のリッチシフトを行う。以上によ
り、ＮＯX触媒を転化率の高い状態で使用することが可
能となる。
1以上に温度が上昇した場合はステップ１０１０で排気
流路切換バルブバルブ３１の位置ａ，ｂを確認し、もし
バルブ位置がｂにある場合には、ステップ１０１１にて
バルブ位置をｂからａに切り換える。さらに、ステップ
１０１２にて燃料増量を行い、排気ガス温度１１６を低
下させるための空燃比のリッチシフトを行う。以上によ
り、ＮＯX触媒を転化率の高い状態で使用することが可
能となる。
【００４２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設
計変更を行うことが可能である。たとえば、図３〜７に
おいては、図示していないがエアポンプ１３の吐出口を
主触媒とＮＯX触媒の間に設置するレイアウトも考えら
れる。
明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設
計変更を行うことが可能である。たとえば、図３〜７に
おいては、図示していないがエアポンプ１３の吐出口を
主触媒とＮＯX触媒の間に設置するレイアウトも考えら
れる。
【００４３】また、空燃比範囲を３つ、或いは２つの領
域に分割した場合は、上記領域 I〜IV の中で選択する
（但し、領域 I は必ず包含することとする）。さら
に、空燃比領域を区分するための運転状態として、スロ
ットル開度、吸入空気量などをパラメータとすることが
可能であり、また、エンジン回転数と燃料噴射パルス幅
と車速、あるいは、エンジン回転数と燃料噴射パルス幅
と吸気管圧力などのように３つのパラメータにより決定
する方法も可能である。
域に分割した場合は、上記領域 I〜IV の中で選択する
（但し、領域 I は必ず包含することとする）。さら
に、空燃比領域を区分するための運転状態として、スロ
ットル開度、吸入空気量などをパラメータとすることが
可能であり、また、エンジン回転数と燃料噴射パルス幅
と車速、あるいは、エンジン回転数と燃料噴射パルス幅
と吸気管圧力などのように３つのパラメータにより決定
する方法も可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明による内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、空燃比
リッチ領域での排気ガス中の有害物質の低減を確保する
とともに、リーンバーン領域での窒素酸化物の浄化性能
の向上をも可能とし、しかも、窒素酸化物還元触媒の耐
久性を確保することができ、同時に低燃費の実現を達成
することができる等の優れた効果が得られる。
明による内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、空燃比
リッチ領域での排気ガス中の有害物質の低減を確保する
とともに、リーンバーン領域での窒素酸化物の浄化性能
の向上をも可能とし、しかも、窒素酸化物還元触媒の耐
久性を確保することができ、同時に低燃費の実現を達成
することができる等の優れた効果が得られる。
【図１】 本発明に係わる内燃機関の排気ガス浄化装置
の全体システム図。
の全体システム図。
【図２】 図１のブロック図。
【図３】 図１のＮＯX触媒と主触媒のレイアウトの一
実施例を示す要部構成図。
実施例を示す要部構成図。
【図４】 排気ガス浄化装置の制御ブロック図。
【図５】 ＮＯX触媒と主触媒のレイアウトの他の実施
例を示す要部構成図。
例を示す要部構成図。
【図６】 ＮＯX触媒と主触媒のレイアウトの他の実施
例を示す要部構成図。
例を示す要部構成図。
【図７】 ＮＯX触媒と主触媒のレイアウトの他の実施
例を示す要部構成図。
例を示す要部構成図。
【図８】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図９】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１０】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１１】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１２】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１３】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１４】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１５】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１６】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１７】 運転状態に応じた空燃比範囲の領域を示す
図。
図。
【図１８】 空燃比範囲領域と使用する触媒との関係を
示す表。
示す表。
【図１９】 空燃比範囲領域と使用する触媒との関係を
示す表。
示す表。
【図２０】 ＮＯX触媒の温度または排気ガス温度とバ
ルブの切り換えの関係を示す図。
ルブの切り換えの関係を示す図。
【図２１】 排気ガス中に共存する酸素濃度と二次空気
供給量の関係を示す。
供給量の関係を示す。
【図２２】 排気ガス浄化装置の制御フローチャート。
【図２３】 触媒における空燃比と排気ガス浄化率との
関係図。
関係図。
１…エアクリーナ，２…エアフローセンサ，３…スロッ
トル弁，４…インジェクタ，５…点火プラグ，６…エア
カットバルブ，７…ＥＧＲバルブ，１０…ＩＳＣバル
ブ，１３…エアポンプ，１７…マニホールド触媒，１８
…ＮＯX触媒，１９・２０…空燃比センサ（酸素セン
サ），２１…温度センサ，２４…主触媒，２５…ＥＣ
Ｍ，３１…排気流路切替バルブ，９９…エンジン
トル弁，４…インジェクタ，５…点火プラグ，６…エア
カットバルブ，７…ＥＧＲバルブ，１０…ＩＳＣバル
ブ，１３…エアポンプ，１７…マニホールド触媒，１８
…ＮＯX触媒，１９・２０…空燃比センサ（酸素セン
サ），２１…温度センサ，２４…主触媒，２５…ＥＣ
Ｍ，３１…排気流路切替バルブ，９９…エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿田子 武士 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 黒田 修 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 舘 隆広 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】 内燃機関の排気ガス排出用の排気ガス流
路上に設置された主触媒と、 窒素酸化物還元触媒を備えた内燃機関の排気ガス浄化装
置において、 少なくとも２つ以上の運転状態パラメータから決定され
る運転状態に基づいて少なくとも２つ以上の領域に分割
された空燃比範囲の各領域に対応して、前記窒素酸化物
還元触媒の使用を制御する手段を備えたことを特徴とす
る内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 内燃機関の排気ガス排出用の排気ガス主
流路上に設置された主触媒と、 前記排気ガス主流路途中に設けられ該排気ガス主流路の
上流と下流とを結ぶバイパス流路と、 前記バイパス流路上または前記排気ガス主流路上に配置
された窒素酸化物還元触媒と、 前記排気ガス主流路と前記バイパス流路の分岐点に設置
され、かつ排出ガスの流路を切り換え可能に構成するこ
とにより前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御する手段
を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、 前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御する手段は、前記
窒素酸化物還元触媒の温度または排気ガス温度に応じて
排出ガス流路の切換え制御を行う少なくとも１つ以上の
バルブからなることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄
化装置。 - 【請求項３】 内燃機関の排気ガス排出用の排気ガス主
流路上に設置された主触媒と、 前記排気ガス主流路途中に設けられ該排気ガス主流路の
上流と下流とを結ぶバイパス流路と、 前記バイパス流路上または前記排気ガス主流路上に配置
された窒素酸化物還元触媒と、 前記排気ガス主流路と前記バイパス流路の分岐点に設置
され、かつ排出ガスの流路を切り換え可能に構成された
窒素酸化物還元触媒の使用を制御する手段を備えた内燃
機関の排気ガス浄化装置において、 前記窒素酸化物還元触媒の温度または排気ガス温度、並
びに少なくとも２つ以上の運転状態パラメータから決定
される運転状態に基づいて少なくとも２つ以上に分割さ
れた空燃比範囲領域に対応して排出ガス流路の切り換え
制御を行う少なくとも１つ以上のバルブからなることを
特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項４】 前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、理論空燃比よりリーン運転時で、かつ排気ガ
ス温度または窒素酸化物還元触媒の温度が該窒素酸化物
還元触媒の限界耐熱温度以下あるいは設定温度範囲内に
ある場合に、排気ガスを前記窒素酸化物還元触媒へ経由
させるべく構成された少なくとも１つ以上のバルブから
なることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の内燃
機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項５】 前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、理論空燃比付近での運転時で、かつ排気ガス
温度または窒素酸化物還元触媒の温度が該窒素酸化物還
元触媒の限界耐熱温度以下あるいは設定温度範囲内にあ
る場合に、排気ガスを前記窒素酸化物還元触媒へ経由さ
せるべく構成された少なくとも１つ以上のバルブからな
ることを特徴とする請求項１、２、又は３記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項６】 前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、理論空燃比よりリッチ運転時で、かつ排気ガ
ス温度または窒素酸化物還元触媒の温度が該窒素酸化物
還元触媒の限界耐熱温度以下あるいは設定温度範囲内に
ある場合に、排気ガスを前記窒素酸化物還元触媒へ経由
させるべく構成された少なくとも１つ以上のバルブから
なることを特徴とする請求項１、２又は３記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項７】 前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、内燃機関の始動時または暖機時に、排気ガス
を窒素酸化物還元触媒へ経由させるべく構成された少な
くとも１つ以上のバルブからなることを特徴とする請求
項１、２又は３に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項８】 前記窒素酸化物還元触媒の使用を制御す
る手段は、排気ガス温度または窒素酸化物還元触媒の温
度が該窒素酸化物還元触媒の限界耐熱温度以上あるいは
設定温度範囲外にある場合に、排気ガスを前記窒素酸化
物還元触媒へ経由させないように構成された少なくとも
１つ以上のバルブからなることを特徴とする請求項２又
は３記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項９】 排気ガス温度または窒素酸化物還元触媒
の温度が該窒素酸化物還元触媒の限界耐熱温度以上の場
合に、空燃比をリッチ側にシフトする手段を備えたこと
を特徴とする請求項１、２又は３記載の内燃機関の排気
ガス浄化装置。 - 【請求項１０】 窒素酸化物還元触媒の上流における排
気ガス中に共存する酸素濃度が所定濃度以下の場合に、
窒素酸化物還元触媒の上流に接続された排気ガス主流路
に酸素を注入する酸素供給装置を備えたことを特徴とす
る請求項１、２、又は３記載の内燃機関の排ガス浄化装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4242350A JPH0693839A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4242350A JPH0693839A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693839A true JPH0693839A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17087892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4242350A Pending JPH0693839A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693839A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2005083242A1 (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-09 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | 内燃機関の排気浄化装置及び排気浄化方法 |
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| CN115217584A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 氢气发动机的排气处理装置及排气处理方法、车辆 |
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-
1992
- 1992-09-10 JP JP4242350A patent/JPH0693839A/ja active Pending
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