JPH07103021A - 車両用排気ガス浄化装置 - Google Patents

車両用排気ガス浄化装置

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JPH07103021A
JPH07103021A JP5249267A JP24926793A JPH07103021A JP H07103021 A JPH07103021 A JP H07103021A JP 5249267 A JP5249267 A JP 5249267A JP 24926793 A JP24926793 A JP 24926793A JP H07103021 A JPH07103021 A JP H07103021A
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exhaust
engine
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Toshiyuki Sekiya
俊之 関谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス中のＨＣ濃度をＮＯｘ濃度より高く
することでリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元性能を十分に
発揮させることでができる車両用排気ガス浄化装置を提
供する。 【構成】 エンジン制御ユニット３により燃料噴射時期
が制御される希薄燃焼可能なエンジン２の排気系に設置
されたリーンＮＯｘ触媒７の排気上流側である排気管上
流部分４ａとキャニスタ６とをポンプ１０を介して連通
するキャニスタパージライン９を設けると共に、リーン
ＮＯｘ触媒７の排気上流側である排気管上流部分４ａに
空燃比センサ１１，ＨＣ濃度センサ１２，ＮＯｘ濃度セ
ンサ１３を設け、これらの検出信号に基づき、エンジン
制御ユニット３が空燃比リーン領域ではＨＣ濃度がＮＯ
ｘ濃度より低い場合に第１段階の制御として燃料噴射時
期を遅らせ、第２段階の制御としてキャニスタパージラ
イン９のポンプ１０を駆動することでＨＣ濃度をＮＯｘ
濃度より高くする車両用排気ガス浄化装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用の排気ガス浄化
装置に関し、詳しくは、空燃比リーン領域でのＮＯｘの
浄化性能を向上させた車両用排気ガス浄化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】車両用排気ガス浄化装置として現在主流
となっているものに、Ｏ2 センサの検出信号に基づき空
燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比（ストイキオ）付近に制御
し、三元触媒（ＴＷＣ）によってＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの
有害３成分を同時に浄化処理するものがある。
【０００３】ここで前記三元触媒（ＴＷＣ）は、以下の
反応式 ４ＨＣ＋５Ｏ2 → ２Ｈ2 Ｏ＋４ＣＯ2 ２ＣＯ＋Ｏ2 → ２ＣＯ2 ２ＣＯ＋２ＮＯ → Ｎ2 ＋ＣＯ2 によってＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの有害３成分を浄化処理す
るのであるが、これらを同時に浄化処理できるのは空燃
比が理論空燃比付近である場合に限られ、空燃比が酸素
過剰のリーン領域である場合には、ＨＣ及びＣＯの酸化
反応が優先的に進行し、ＮＯｘの還元反応は殆ど行われ
なくなってしまう。
【０００４】しかるに、エンジンとしては混合気を理論
空燃比より希薄化することが燃費を向上させる上で有効
な手段とされており、希薄混合気による希薄燃焼が可能
な、いわゆるリーンバーンエンジンの研究開発が盛んに
行われている。
【０００５】そこで近年、このようなリーンバーンエン
ジンの排気系に適用して、空燃比リーン領域でも排気ガ
ス中のＮＯｘを還元処理できる、いわゆるリーンＮＯｘ
触媒が開発され、その実用化研究が進められている。こ
のリーンＮＯｘ触媒として現在主流となっているもの
は、銅イオン交換ＺＳＭ５ゼオライト触媒に代表される
ような、共存炭化水素によって選択的に還元反応を行う
ものであり、そのＮＯｘ浄化率はＨＣ濃度により大きく
左右され、ＨＣ量が基準値より少ないとＮＯｘ浄化率が
低下することが知られている。
【０００６】ところで、前述したリーンバーンエンジン
では、排気ガス中のＨＣ量が不足しがちであり、現在主
流となっている銅イオン交換ＺＳＭ５ゼオライト触媒の
ようなリーンＮＯｘ触媒はそのＮＯｘ還元性能を十分発
揮できない虞がある。そこで、このようなリーンバーン
エンジンにおいて、不足しがちなＨＣ量を補充してリー
ンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元性能を維持するようにした先
行技術も開示されている（特開平３−２１７６４０号公
報、特開平３−１２４９０９号公報参照）。
【０００７】ここで、特開平３−２１７６４０号公報に
記載の先行技術は、リーンＮＯｘ触媒に流入する排気ガ
ス中のＨＣ濃度をＨＣセンサで検出し、ＨＣ量が不足と
判定した場合には、インジェクタの燃料噴射時期を変更
することにより混合気の不完全燃焼を誘発して排気ガス
中のＨＣ量を増やすものである。また特開平３−１２４
９０９号公報に記載の先行技術は、ＨＣ量が不足と判定
した場合に、燃料タンク内に発生した燃料蒸発ガス（未
燃ＨＣ成分）をリーンＮＯｘ触媒の排気流入口付近に導
くようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＨＣ成分
はリーンＮＯｘ触媒の還元剤として選択的還元反応を促
進するのであるが、ＨＣ量が基準値以上あっても排気ガ
ス中のＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低い場合には、リーン
ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元性能が十分に発揮されないこと
が判明した。
【０００９】そこで本発明は、排気ガス中のＨＣ濃度を
ＮＯｘ濃度より高くすることでリーンＮＯｘ触媒のＮＯ
ｘ還元性能を十分に発揮させることでができる車両用排
気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的のため本発明
は、エンジン制御ユニットにより少なくとも燃料噴射時
期が制御される希薄燃焼可能なエンジンの排気系にリー
ンＮＯｘ触媒を設置した車両用排気ガス浄化装置におい
て、燃料蒸発ガスを吸着するキャニスタと上記リーンＮ
Ｏｘ触媒より排気上流側の排気系とをポンプを介して連
通するキャニスタパージラインを設けると共に、上記リ
ーンＮＯｘ触媒より排気上流側の排気系にて排気ガスの
空燃比，排気ガス中のＨＣ濃度及びＮＯｘ濃度をそれぞ
れ検出し、その検出信号をそれぞれ上記エンジン制御ユ
ニットに出力する空燃比センサ，ＨＣ濃度センサ，ＮＯ
ｘ濃度センサを設け、上記エンジン制御ユニットは、空
燃比センサ，ＨＣ濃度センサ，ＮＯｘ濃度センサの各検
出信号に基づき、空燃比リーン領域ではＨＣ濃度がＮＯ
ｘ濃度より低い場合に第１段階の制御として燃料噴射時
期を通常時期よりずらし、第２段階の制御としてキャニ
スタパージラインのポンプを駆動するように構成したこ
とを手段としている。
【００１１】
【作用】このような手段を採用した本発明の車両用排気
ガス浄化装置では、希薄燃焼可能なエンジンが空燃比リ
ーン領域での運転を開始すると、エンジン制御ユニット
は、空燃比センサ，ＨＣ濃度センサ，ＮＯｘ濃度センサ
の各検出信号に基づきＨＣ濃度とＮＯｘ濃度との比較を
開始し、ＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低い場合には第１段
階の制御として燃料噴射時期を通常時期よりずらす。こ
のため、エンジンは燃焼状態が若干悪化して不完全燃焼
部分が発生し、それに応じて排気ガス中のＨＣ成分が増
加するので、リーンＮＯｘ触媒に流入する排気ガスはＨ
Ｃ濃度がＮＯｘ濃度より高くなり、リーンＮＯｘ触媒は
十分にＮＯｘ還元性能を発揮するようになる。
【００１２】ここで、第１段階の制御として燃料噴射時
期を通常時期よりずらしても、ＨＣ濃度が未だＮＯｘ濃
度より低い場合には、エンジン制御ユニットは第２段階
の制御としてキャニスタパージラインのポンプを駆動す
る。するとキャニスタに吸着された燃料蒸発ガスがキャ
ニスタパージラインを介してリーンＮＯｘ触媒より排気
上流側の排気系に供給されることで、リーンＮＯｘ触媒
に流入する排気ガス中のＨＣ成分が増加する。このた
め、リーンＮＯｘ触媒に流入する排気ガスはＨＣ濃度が
ＮＯｘ濃度より高くなり、リーンＮＯｘ触媒は十分にＮ
Ｏｘ還元性能を発揮するようになる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付の図面を参照
して具体的に説明する。一実施例による車両用排気ガス
浄化装置１の概略全体構成を示す図１において、符号２
はエンジン制御ユニット３により運転状態が制御される
希薄燃焼可能なエンジン、符号４はその排気系を構成す
る排気管、符号５は燃料タンク、符号６は燃料タンク５
の上部空間に連通して燃料蒸発ガスを吸着するキャニス
タをそれぞれ示している。
【００１４】ここで前記排気管４の途中には、空燃比リ
ーン領域で排気ガス中の有害成分であるＮＯｘを還元反
応により浄化処理するリーンＮＯｘ触媒７が排気上流側
に位置して設置され、また、理論空燃比領域でＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘの有害３成分を同時に浄化処理でき、空燃比
リーン領域でもＨＣ，ＣＯの有害２成分を同時に浄化処
理できる三元触媒８が排気下流側に位置して設置されて
いる。
【００１５】ここで、前記エンジン２とリーンＮＯｘ触
媒７との間の排気管上流部分４ａに前記キャニスタ６を
連通するキャニスタパージライン９が設けられ、このキ
ャニスタパージライン９の途中には、キャニスタ６内の
燃料蒸発ガスを上記排気管上流部分４ａに供給するポン
プ１０が設置されている。
【００１６】また、前記排気管上流部分４ａにおいて、
エンジン２寄りの箇所には排気ガスの空燃比を検出する
空燃比センサ１１が設置されると共に、リーンＮＯｘ触
媒７寄りの箇所には排気ガス中のＨＣ濃度及びＮＯｘ濃
度をそれぞれ検出するＨＣ濃度センサ１２とＮＯｘ濃度
センサ１３とがそれぞれ設置されている。
【００１７】ここで前記エンジン制御ユニット３は、図
２に示すように、エンジン回転数センサ１４，スロット
ル開度センサ１５，吸入管負圧センサ１６からの各検出
信号に基づき、エンジン２の運転状態に応じた燃料噴射
量、燃料噴射時期、点火時期などを決定してインジェク
タ１７，イグナイタ１８を制御するようになっている。
そしてこのようなエンジン制御ユニット３には、前記空
燃比センサ１１，ＨＣ濃度センサ１２，ＮＯｘ濃度セン
サ１３からの各検出信号が入力し、その出力信号により
前記ポンプ１０の駆動が制御されるようになっている。
【００１８】次に、このように構成された一実施例につ
き、図３のエンジンスタートからエンジンストップの間
で行われるエンジン制御ユニット３の制御フローと共に
その作用を説明する。
【００１９】まずエンジン２の運転中、排気管４中に排
出された排気ガスはリーンＮＯｘ触媒７及び三元触媒８
によって有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘが浄化処理され
る。この場合、エンジン２が理論空燃比付近で燃焼して
いる場合は専ら三元触媒８が有害３成分ＨＣ，ＣＯ，Ｎ
Ｏｘを同時に浄化処理し、エンジン２が空燃比リーン領
域で希薄燃焼している場合には、リーンＮＯｘ触媒７が
ＮＯｘを還元処理し、三元触媒８は主としてＨＣ，ＣＯ
を酸化処理する。
【００２０】ここでエンジン２がスタートすると（ステ
ップＳ１）、空燃比センサ１１がエンジン２寄りの排気
管上流部分４ａにおける排気ガス中の空燃比を検出する
と共に、ＨＣ濃度センサ１２及びＮＯｘ濃度センサ１３
がリーンＮＯｘ触媒７寄りの排気管上流部分４ａにおけ
る排気ガス中のＨＣ濃度及びＮＯｘ濃度をそれぞれ検出
する。そこでステップＳ２では空燃比センサ１１からの
空燃比信号を入力し、続くステップＳ３では、上記空燃
比信号に基づきエンジン２が空燃比リーン領域での希薄
燃焼、すなわちリーンバーンをしているか否かの判定を
行う。
【００２１】前記ステップＳ３の判定がＹＥＳであって
エンジン２がリーンバーン状態であるときは、続くステ
ップＳ４でＨＣ濃度センサ１２からのＨＣ濃度信号及び
ＮＯｘ濃度センサ１３からのＮＯｘ濃度信号を入力す
る。そして続くステップＳ５では、ＨＣ濃度とＮＯｘ濃
度とを比較してＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低いか否かの
判定を行う。
【００２２】前記ステップＳ５での判定がＹＥＳであっ
てＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低い場合には、第１段階の
制御としてインジェクタ１７の燃料噴射時期を遅延制御
する（ステップＳ６）。そしてこの燃料噴射時期の遅延
制御によりエンジン２は若干燃焼状態が悪化して不完全
燃焼が部分的に発生し、排気ガス中に未燃成分としての
ＨＣを排出するようになる。
【００２３】そこで再度、ステップＳ７でＨＣ濃度セン
サ１２からのＨＣ濃度信号及びＮＯｘ濃度センサ１３か
らのＮＯｘ濃度信号を入力し、ステップＳ８でＨＣ濃度
とＮＯｘ濃度とを比較してＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低
いか否かの判定を行う。
【００２４】前記ステップＳ８の判定がＮＯであってＨ
Ｃ濃度がＮＯｘ濃度より高くなっている場合には、リー
ンＮＯｘ触媒７は十分にＮＯｘ還元性能を発揮するの
で、ステップＳ２に戻るが、ステップＳ８の判定がＹＥ
Ｓであって未だＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低い場合に
は、第２段階の制御としてキャニスタパージライン９中
のポンプ１０を駆動する（ステップＳ９）。このポンプ
１０の駆動によりキャニスタ６内に吸着されている燃料
蒸発ガスがキャニスタパージライン９を介して排気管４
の排気管上流部分４ａに供給されるのであり、リーンＮ
Ｏｘ触媒７にはＨＣ未燃成分が導入されるようになる
（ステップＳ１０）。このため、リーンＮＯｘ触媒７に
流入する排気ガスはＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より高くな
り、リーンＮＯｘ触媒７は十分にＮＯｘ還元性能を発揮
するようになる。
【００２５】前記ステップＳ１０に続くステップＳ１１
では、エンジン回転数センサ１４の検出信号などにより
エンジン２がストップしたか否かが判定され、ＹＥＳで
あれば制御フローを終了するが、ＮＯであってエンジン
２が運転中の場合には再びステップＳ２に戻る。
【００２６】なお、前記ステップＳ３の判定がＮＯであ
ってエンジン２がリーンバーン状態にないときは、イン
ジェクタ１７の燃料噴射時期は通常制御のままとし（ス
テップＳ１２）、その後ステップＳ１１に進んでエンジ
ン２がストップしたか否かが判定される。
【００２７】このように一実施例では、エンジン２が理
論空燃比付近で燃焼している場合には、その燃焼を悪化
しないようにインジェクタ１７の燃料噴射時期は通常制
御され、その際、排気ガス中の有害３成分ＨＣ，ＣＯ，
ＮＯｘは、専ら三元触媒８によって浄化処理される。そ
してエンジン２が空燃比リーン領域での希薄燃焼をして
いる場合には、排気ガス中のＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より
低い場合に限ってリーンＮＯｘ触媒７のＮＯｘ還元性能
を向上するようにＨＣ濃度を高めるための第１段階及び
第２段階の制御が行われ、その際、排気ガス中の有害成
分ＮＯｘはリーンＮＯｘ触媒７によって効率的に還元処
理され、排気ガス中の有害成分ＨＣ，ＣＯは主として三
元触媒８により酸化処理される。
【００２８】ここでＨＣ濃度を高めるための制御は、イ
ンジェクタ１７の燃料噴射時期を遅延させる第１段階の
制御に加えて燃料蒸発ガスの供給を行う第２段階の制御
を併用しているので、第１段階の制御に伴うエンジンの
燃焼悪化の弊害は極力少なくすることができる。
【００２９】なお、前記実施例では、第１段階の制御と
してインジェクタ１７の燃料噴射時期を遅延させたが、
燃料噴射時期を早めてエンジン２に不完全燃焼部分を発
生させるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明では、希薄燃
焼可能なエンジンが空燃比リーン領域での運転を開始す
ると、エンジン制御ユニットは、ＨＣ濃度がＮＯｘ濃度
より低い場合に、第１段階の制御として燃料噴射時期を
通常時期よりずらし、エンジンの不完全燃焼が部分的に
発生し、リーンＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＨＣ
濃度を増加させる。それでもＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より
も低い場合には、エンジン制御ユニットは、第２段階の
制御としてキャニスタパージラインのポンプを駆動し、
燃料蒸発ガスをリーンＮＯｘ触媒の排気上流側に供給す
ることでリーンＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＨＣ
濃度を増加させる。
【００３１】従って本発明によれば、リーンＮＯｘ触媒
に流入する排気ガスはＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より高くな
ってリーンＮＯｘ触媒が十分にＮＯｘ還元性能を発揮す
るので、空燃比リーン領域でのＮＯｘの浄化性能を向上
することができる。
【００３２】ここでリーンＮＯｘ触媒に流入する排気ガ
ス中のＨＣ濃度を増加させる制御として、燃料噴射時期
を通常正常時期よりずらせる第１段階の制御に加えて燃
料蒸発ガスの供給を行う第２段階の制御を併用している
ので、第１段階の制御に伴うエンジンの燃焼悪化の弊害
は極力少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用排気ガス浄化装置の一実施
例の概略全体構成を示す構成図である。
【図２】一実施例におけるエンジン制御ユニットの入出
力関係を示すブロック図である。
【図３】一実施例におけるエンジン制御ユニットの作用
を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 車両用排気ガス浄化装置 ２ エンジン ３ エンジン制御ユニット ４ 排気管 ４ａ 排気管上流部分 ５ 燃料タンク ６ キャニスタ ７ リーンＮＯｘ触媒 ８ 三元触媒 ９ キャニスタパージライン １０ ポンプ １１ 空燃比センサ １２ ＨＣ濃度センサ １３ ＮＯｘ濃度センサ １４ エンジン回転数センサ １５ スロットル開度センサ １６ 吸入管負圧センサ １７ インジェクタ １８ イグナイタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｔ Ｊ Ｆ０２Ｍ 25/08 ３０１ Ｕ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン制御ユニットにより少なくとも
    燃料噴射時期が制御される希薄燃焼可能なエンジンの排
    気系にリーンＮＯｘ触媒を設置した車両用排気ガス浄化
    装置において、 燃料蒸発ガスを吸着するキャニスタと上記リーンＮＯｘ
    触媒より排気上流側の排気系とをポンプを介して連通す
    るキャニスタパージラインを設けると共に、 上記リーンＮＯｘ触媒より排気上流側の排気系にて排気
    ガスの空燃比，排気ガス中のＨＣ濃度及びＮＯｘ濃度を
    それぞれ検出し、その検出信号をそれぞれ上記エンジン
    制御ユニットに出力する空燃比センサ，ＨＣ濃度セン
    サ，ＮＯｘ濃度センサを設け、 上記エンジン制御ユニットは、空燃比センサ，ＨＣ濃度
    センサ，ＮＯｘ濃度センサの各検出信号に基づき、空燃
    比リーン領域ではＨＣ濃度がＮＯｘ濃度より低い場合に
    第１段階の制御として燃料噴射時期を通常時期よりずら
    し、第２段階の制御としてキャニスタパージラインのポ
    ンプを駆動するように構成したことを特徴とする車両用
    排気ガス浄化装置。
JP5249267A 1993-10-05 1993-10-05 車両用排気ガス浄化装置 Pending JPH07103021A (ja)

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Cited By (6)

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