JPH0797957A - 内燃機関における排ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関における排ガス浄化装置

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JPH0797957A
JPH0797957A JP5244057A JP24405793A JPH0797957A JP H0797957 A JPH0797957 A JP H0797957A JP 5244057 A JP5244057 A JP 5244057A JP 24405793 A JP24405793 A JP 24405793A JP H0797957 A JPH0797957 A JP H0797957A
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exhaust
gas recirculation
amount
fuel injection
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Toru Yano
亨 矢野
Hidehito Ikebe
秀仁 池辺
Kazuhide Terada
一秀 寺田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】燃焼室に臨んで配設される点火プラグと、燃料
噴射弁が配設される吸気系と、酸化雰囲気中のＨＣ存在
下でＮＯX を還元する触媒が充填された触媒コンバータ
が介設される排気系と、排気系から吸気系への排ガス還
流量を計量制御可能な排ガス還流量制御手段とを備える
内燃機関において、ＨＣ濃度、ＨＣ種類および触媒温度
を制御してＮＯX 除去率を向上させる。 【構成】触媒コンバータ１２よりも下流側の排気系５で
ＮＯX 検出器２０により検出されたＮＯX 排出量が、回
転数検出器２２で検出される機関回転数ならびに負荷検
出器２３で検出される機関負荷に応じて設定されたＮＯ
X 排出許容量以下となるように、排ガス還流量制御手段
１７による排ガス還流量、燃料噴射弁９の燃料噴射量お
よび噴射時期、ならびに点火プラグ１４の点火時期が制
御ユニット１８で制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室に臨んで配設さ
れる点火プラグと、燃料噴射弁が配設される吸気系と、
酸化雰囲気中のＨＣ存在下でＮＯX を還元する触媒が充
填された触媒コンバータが介設される排気系と、排気系
から吸気系への排ガス還流量を計量制御可能な排ガス還
流量制御手段とを備える内燃機関において、排ガス中の
ＮＯXを除去して排ガスを浄化するための装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、かかる装置は、たとえば特開平３
−１５６１４２号公報等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のものでは、
触媒温度が高いときのＮＯX 除去率を高めるために排ガ
ス中のＨＣ濃度を高めるようにしている。しかるに酸化
雰囲気中のＨＣ存在下でＮＯX を還元する触媒によるＮ
ＯX 除去率を充分に高めるためには、ＨＣ濃度、ＨＣ種
類および触媒温度に着目した制御が必要である。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、ＨＣ濃度、ＨＣ種類および触媒温度を制御し
てＮＯX 除去率を向上させた内燃機関における排ガス浄
化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、燃焼室に臨んで配設される
点火プラグと、燃料噴射弁が配設される吸気系と、酸化
雰囲気中のＨＣ存在下でＮＯX を還元する触媒が充填さ
れた触媒コンバータが介設される排気系と、排気系から
吸気系への排ガス還流量を計量制御可能な排ガス還流量
制御手段とを備える内燃機関において、機関回転数を検
出する回転数検出器と、機関負荷を検出する負荷検出器
と、触媒コンバータよりも下流側で排気系に設けられて
ＮＯX 排出量を検出するＮＯX 検出器と、ＮＯX 検出器
で検出されたＮＯX 排出量が機関回転数および機関負荷
に応じて設定されたＮＯX 排出許容量以下となるように
排ガス還流量制御手段による排ガス還流量、燃料噴射弁
の燃料噴射量および噴射時期、ならびに点火プラグの点
火時期を制御する制御ユニットとを含むことを特徴とす
る。
【０００６】また請求項２記載の発明によれば、上記請
求項１記載の発明の構成に加えて、触媒温度を検出する
触媒温度検出器が触媒コンバータに付設され、制御ユニ
ットは、触媒温度が高くなるのに応じて排ガス還流量を
増大させるように排ガス還流量制御手段を制御する。
【０００７】
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例について
説明する。
【０００８】図１ないし図７は本発明の一実施例を示す
ものであり、図１は全体構成図、図２は触媒温度に対す
るＮＯX 除去率およびＨＣ除去率の関係を示す図、図３
はＨＣ濃度に対するＮＯX 除去率の関係を示す図、図４
は触媒温度に応じたＨＣ種類に依存したＮＯX 除去率の
関係を示す図、図５は燃料噴射量、噴射時期および点火
時期の制御手順を示すフローチャート、図６は排ガス還
流量の制御手順を示すフローチャート、図７は触媒温度
に応じた排ガス還流量補正値を示す図である。
【０００９】先ず図１において、内燃機関Ｅの燃焼室１
には、吸気弁２を介して吸気系３が接続されるとともに
排気弁４を介して排気系５が接続されており、吸気系３
は、その上流端にエアクリーナ６を有する吸気通路７の
途中にスロットル弁８が介設されるとともに、燃料を噴
射する燃料噴射弁９が吸気通路７の下流端に設けられて
成り、排気系５は排気通路１０の途中に、三元触媒を充
填した第１の触媒コンバータ１１と、第２の触媒コンバ
ータ１２とが直列に介装されて成るものであり、第２の
触媒コンバータ１２内には、酸化雰囲気中のＨＣ存在下
でＮＯX を還元する触媒１３、所謂リーンＮＯX 触媒が
充填される。
【００１０】点火装置１５により点火される点火プラグ
１４は燃焼室１内に臨んで機関本体に配設される。また
排気系５における第１の触媒コンバータ１１よりも上流
側の排気通路１０と、吸気系３におけるスロットル弁８
よりも下流側の吸気通路７との間にわたっては排ガス還
流導管１６が設けられており、この排ガス還流導管１６
の途中には、排気系５から吸気系３への排ガス還流量を
計量制御可能な排ガス還流量制御手段としての排ガス還
流量制御弁１７が介設される。
【００１１】燃料噴射弁９による燃料噴射量および噴射
時期、点火装置１５による点火プラグ１４の点火時期、
ならびに排ガス還流量制御弁１７による排ガス還流量
は、マイクロコンピュータから成る制御ユニット１８に
よって制御されるものであり、この制御ユニット１８に
は、排気系５の上流端における排ガス組成から空燃比を
検出する空燃比検出器１９、第２の触媒コンバータ１２
よりも下流側の排気通路１０でＮＯX 排出量を検出する
ＮＯX 検出器２０、第２の触媒コンバータ１２に付設さ
れて触媒１３の温度ＴCAT を検出する触媒温度検出器２
１、内燃機関Ｅの回転数ＮE を検出する回転数検出器２
２、ならびに機関負荷として吸気通路７の吸気圧ＰB を
検出する負荷検出器２３等が接続されている。
【００１２】ところで、第２の触媒コンバータ１２にお
けるＮＯX 除去率には、触媒温度Ｔ CAT 、ＨＣ濃度およ
びＨＣ種類の３つの要素が関係するものである。すなわ
ち触媒温度ＴCAT とＮＯX 除去率ηNOX との間には図２
で示すような関係があり、ＮＯX 濃度ＣNOX に対するＨ
Ｃ濃度ＣHCとＮＯX 除去率ηNOX との間には図３で示す
ような関係がある。また図４で示すように触媒温度Ｔ
CAT が低いときには低級ＨＣの存在下でＮＯX 除去率η
NOX が高められるのに対し、触媒温度ＴCAT が高いとき
には高級ＨＣの存在下でＮＯX 除去率ηNOX が高められ
るものである。
【００１３】而してＨＣ濃度は燃料噴射弁９の燃料噴射
量および噴射時期に応じて変化するものである。すなわ
ち燃料噴射量が大であるとＨＣ濃度が高くなり、希薄燃
焼域で燃料噴射終了時期を吸入行程外に、濃厚燃焼域で
燃料噴射終了時期を吸入行程内に移動するように制御す
ると、ＨＣ濃度が高くなるものである。
【００１４】また触媒温度ＴCAT すなわち排ガス温度
は、点火プラグ１４の点火時期を進角制御すると低下
し、点火時期を遅角制御すると上昇するものである。し
かるに第１の触媒コンバータ１１におけるＨＣ除去率η
HCも、図２で示すように触媒温度ＴCAT に応じて変化す
るものであるので、第２の触媒コンバータ１２において
ＨＣ濃度を高く保つためには、図２の鎖線で示すように
ＮＯX 除去率ηNOX およびＨＣ除去率ηHCのいずれをも
満足するような範囲を定める必要がある。
【００１５】さらにＨＣ種類は、排ガス還流量に応じて
変化するものであり、排ガス還流量の増大に応じて排ガ
ス中の高級ＨＣ量が増大する。
【００１６】而して制御ユニット１８では、燃料噴射弁
９の燃料噴射量および噴射時期、ならびに点火プラグ１
４の点火時期を制御する手順が図５で示すように設定さ
れており、第１ステップＳ１では、吸気圧力ＰB および
機関回転数ＮE が検出され、第２ステップＳ２では、吸
気圧力ＰB および機関回転数ＮE に応じてマップとして
予め定められているＮＯX 排出許容量が検索される。
【００１７】第３ステップＳ３では、前記ＮＯX 排出許
容量と、検出したＮＯX 排出量との差に基づくフィード
バック演算により、燃料噴射弁９の噴射時間ＴI すなわ
ち燃料噴射量および噴射時期θINJ 、ならびに点火プラ
グ１４の点火時期θIGが決定されるとともに、実行され
る。
【００１８】この際、ＨＣ濃度を高めるためには、燃料
噴射弁９の燃料噴射量が大きくされるとともに、噴射時
期が希薄燃焼域では吸入行程外に燃料噴射が終了するよ
うに、また濃厚燃焼域では吸入行程内で燃料噴射が終了
するように定められ、さらに触媒温度ＴCAT を高めるた
めには、点火プラグ１４の点火時期が遅角制御されるこ
とになる。
【００１９】第４ステップＳ４では、第２の触媒コンバ
ータ１２よりも下流側の排気通路１０を流れるＮＯX 排
出量が検出され、次の第５ステップＳ５で検出したＮＯ
X 排出量が排出許容量を超えると判断されたときには第
３ステップＳ３に戻る。
【００２０】また制御ユニット１８では、排ガス還流量
制御弁１７による排ガス還流量の制御手順が図６で示す
ように設定されており、第１ステップＮ１では、吸気圧
力Ｐ B 、機関回転数ＮE および触媒温度ＴCAT が検出さ
れ、第２ステップＮ２では、吸気圧力ＰB および機関回
転数ＮE に応じて予め定められているマップにより、基
準排ガス還流量ＥＧＲM が検索される。而して基準排ガ
ス還流量ＥＧＲM は、吸気圧力ＰB および機関回転数Ｎ
E に応じて触媒温度ＴCAT が定まったときにＮＯX 除去
率が最大となるように設定されるものである。
【００２１】第３ステップＮ３では、触媒温度ＴCAT に
応じた補正値ＫEGR が決定される。すなわち図７で示す
ように、触媒温度ＴCAT に応じた補正値ＫEGR が予め設
定されており、該補正値ＫEGR は０．５〜１．０の範囲
で触媒温度ＴCAT が高くなるつれて大きくなるように定
められる。
【００２２】第４ステップＮ４では、排ガス還流量が
（ＥＧＲM ×ＫEGR ）として算出される。すなわち触媒
温度ＴCAT が高くなるにつれて還流量が増大するように
排ガス還流量が定められ、次の第５ステップＮ５で排ガ
ス還流量制御弁１７の開度が制御されることになる。
【００２３】次にこの実施例の作用について説明する
と、機関の回転数ＮE 、ならびに機関負荷としての吸気
圧ＰB に応じて予めＮＯX 排出許容量が定められてお
り、検出したＮＯX 排出量が前記排出許容量以下となる
ように、排ガス還流量制御弁１７による排ガス還流量、
燃料噴射弁９の燃料噴射量および噴射時期、ならびに点
火プラグ１４の点火時期が制御ユニット１８で制御され
る。
【００２４】而して、酸化雰囲気中のＨＣ存在下でＮＯ
X を還元する触媒１３によるＮＯX除去率を充分に高め
るためには、ＨＣ濃度、ＨＣ種類および触媒温度に着目
した制御が必要であるが、燃料噴射弁９の燃料噴射量お
よび噴射時期の制御によりＮＯX 除去率を高めるのに必
要な値までＨＣ濃度を増大することができ、また点火プ
ラグ１４の点火時期制御によりＮＯX 除去率を高めるの
に必要な値に触媒温度をＴCAT を制御することが可能で
ある。
【００２５】また触媒温度ＴCAT が高くなるのに応じて
排ガス還流量が増大せしめられ、それにより高級ＨＣが
増大するようにして、触媒温度ＴCAT に応じて必要な種
類のＨＣを得ることが可能である。
【００２６】したがってＨＣ濃度、触媒温度およびＨＣ
種類が最適値となるように制御することが可能であり、
それによりＮＯX 除去率を効果的に向上させることが可
能となる。
【００２７】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上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
変更を行なうことが可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明に従う
装置は、機関回転数を検出する回転数検出器と、機関負
荷を検出する負荷検出器と、触媒コンバータよりも下流
側で排気系に設けられてＮＯX 排出量を検出するＮＯX
検出器と、ＮＯX 検出器で検出されたＮＯX 排出量が機
関回転数および機関負荷に応じて設定されたＮＯX 排出
許容量以下となるように排ガス還流量制御手段による排
ガス還流量、燃料噴射弁の燃料噴射量および噴射時期、
ならびに点火プラグの点火時期を制御する制御ユニット
とを含むので、ＮＯX 除去率に関与するＨＣ濃度、触媒
温度およびＨＣ種類を制御してＮＯX 除去率の向上に寄
与することができる。
【００２９】また請求項２記載の発明によれば、上記請
求項１記載の発明の構成に加えて、触媒温度を検出する
触媒温度検出器が触媒コンバータに付設され、制御ユニ
ットは、触媒温度が高くなるのに応じて排ガス還流量を
増大させるように排ガス還流量制御手段を制御するの
で、触媒温度に応じて必要となる種類のＨＣを生じさせ
ることができ、それによりＮＯX 除去率をより効果的に
向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成図である。
【図２】触媒温度に対するＮＯX 除去率およびＨＣ除去
率の関係を示す図である。
【図３】ＨＣ濃度に対するＮＯX 除去率の関係を示す図
である。
【図４】触媒温度に応じたＨＣ種類に依存したＮＯX 除
去率の関係を示す図である。
【図５】燃料噴射量、噴射時期および点火時期の制御手
順を示すフローチャートである。
【図６】排ガス還流量の制御手順を示すフローチャート
である。
【図７】触媒温度に応じた排ガス還流量補正値を示す図
である。
【符号の説明】
１ 燃焼室 ３ 吸気系 ５ 排気系 ９ 燃料噴射弁 １２ 触媒コンバータ １３ 触媒 １４ 点火プラグ １７ 排ガス還流量制御手段としての排ガス
還流量制御弁 １８ 制御ユニット ２０ ＮＯX 検出器 ２１ 触媒温度検出器 ２２ 回転数検出器 ２３ 負荷検出器 Ｅ 内燃機関
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｐ 5/15

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室（１）に臨んで配設される点火プ
    ラグ（１４）と、燃料噴射弁（９）が配設される吸気系
    （３）と、酸化雰囲気中のＨＣ存在下でＮＯ X を還元す
    る触媒（１３）が充填された触媒コンバータ（１２）が
    介設される排気系（５）と、排気系（５）から吸気系
    （３）への排ガス還流量を計量制御可能な排ガス還流量
    制御手段（１７）とを備える内燃機関において、機関回
    転数を検出する回転数検出器（２２）と、機関負荷を検
    出する負荷検出器（２３）と、触媒コンバータ（１２）
    よりも下流側で排気系（５）に設けられてＮＯX 排出量
    を検出するＮＯX 検出器（２０）と、ＮＯX 検出器（２
    ０）で検出されたＮＯX 排出量が機関回転数および機関
    負荷に応じて設定されたＮＯX 排出許容量以下となるよ
    うに排ガス還流量制御手段（１７）による排ガス還流
    量、燃料噴射弁（９）の燃料噴射量および噴射時期、な
    らびに点火プラグ（１４）の点火時期を制御する制御ユ
    ニット（１８）とを含むことを特徴とする内燃機関にお
    ける排ガス浄化装置。
  2. 【請求項２】 触媒温度を検出する触媒温度検出器（２
    １）が触媒コンバータ（１２）に付設され、制御ユニッ
    ト（１８）は、触媒温度が高くなるのに応じて排ガス還
    流量を増大させるように排ガス還流量制御手段（１７）
    を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関に
    おける排ガス浄化装置。
JP5244057A 1993-09-30 1993-09-30 内燃機関における排ガス浄化装置 Pending JPH0797957A (ja)

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JP5244057A JPH0797957A (ja) 1993-09-30 1993-09-30 内燃機関における排ガス浄化装置
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