JPH09209746A - 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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- JPH09209746A JPH09209746A JP8020955A JP2095596A JPH09209746A JP H09209746 A JPH09209746 A JP H09209746A JP 8020955 A JP8020955 A JP 8020955A JP 2095596 A JP2095596 A JP 2095596A JP H09209746 A JPH09209746 A JP H09209746A
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- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
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- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 還元剤を供給してＮＯX 吸収剤からＮＯX を
放出された直後のＮＯX吸収剤の触媒温度を低下させ
る。 【解決手段】 空燃比がリーンのときにＮＯX を吸収す
るＮＯX 吸収剤１５を機関排気通路内に設ける。ＮＯX
吸収剤１５上流の排気通路内に還元剤供給弁１７と空気
供給弁２０を配置する。ＮＯX 吸収剤１５からＮＯX を
放出すべきときには還元剤供給弁１７から還元剤を供給
する。このときＮＯX 吸収剤１５の触媒温度が設定値を
越えて上昇すると予測されるときには還元剤の供給完了
後ただちに空気供給弁２０から冷却用空気を供給する。
放出された直後のＮＯX吸収剤の触媒温度を低下させ
る。 【解決手段】 空燃比がリーンのときにＮＯX を吸収す
るＮＯX 吸収剤１５を機関排気通路内に設ける。ＮＯX
吸収剤１５上流の排気通路内に還元剤供給弁１７と空気
供給弁２０を配置する。ＮＯX 吸収剤１５からＮＯX を
放出すべきときには還元剤供給弁１７から還元剤を供給
する。このときＮＯX 吸収剤１５の触媒温度が設定値を
越えて上昇すると予測されるときには還元剤の供給完了
後ただちに空気供給弁２０から冷却用空気を供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
チになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を機
関排気通路内に配置した内燃機関が公知である（特開平
６−１２９２３５号公報参照）。このＮＯX 吸収剤はＮ
ＯX 吸収剤の担体上に担持された触媒の温度が例えば２
００℃から３５０℃程度の一定範囲のときに高いＮＯX
吸収能力を有し、従ってこのＮＯX 吸収剤を使用する場
合には触媒の温度を一定の範囲内に維持する必要があ
る。
きにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
チになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収剤を機
関排気通路内に配置した内燃機関が公知である（特開平
６−１２９２３５号公報参照）。このＮＯX 吸収剤はＮ
ＯX 吸収剤の担体上に担持された触媒の温度が例えば２
００℃から３５０℃程度の一定範囲のときに高いＮＯX
吸収能力を有し、従ってこのＮＯX 吸収剤を使用する場
合には触媒の温度を一定の範囲内に維持する必要があ
る。
【０００３】そこでこの内燃機関ではＮＯX 吸収剤から
流出する排気ガスの温度を検出し、この排気ガスの温度
が予め定められた設定温度を越えたときにはＮＯX 吸収
剤に冷却用空気を供給してＮＯX 吸収剤の温度を低下さ
せるようにしている。
流出する排気ガスの温度を検出し、この排気ガスの温度
が予め定められた設定温度を越えたときにはＮＯX 吸収
剤に冷却用空気を供給してＮＯX 吸収剤の温度を低下さ
せるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述の内燃機
関ではＮＯX 吸収剤の担体上に担持された触媒の温度と
ＮＯX 吸収剤から流出する排気ガスの温度との間には一
定の関係があることを前提として、即ちＮＯX 吸収剤か
ら流出する排気ガスの温度が高くなればＮＯX 吸収剤の
担体上に担持された触媒の温度も同様に高くなっている
ということを前提としてＮＯX 吸収剤の温度を制御する
ようにしている。しかしながら実際にはＮＯX 吸収剤の
担体上に担持された触媒の温度とＮＯX 吸収剤から流出
する排気ガスの温度との間には必ずしも一定の関係が存
在するとは限らないのである。
関ではＮＯX 吸収剤の担体上に担持された触媒の温度と
ＮＯX 吸収剤から流出する排気ガスの温度との間には一
定の関係があることを前提として、即ちＮＯX 吸収剤か
ら流出する排気ガスの温度が高くなればＮＯX 吸収剤の
担体上に担持された触媒の温度も同様に高くなっている
ということを前提としてＮＯX 吸収剤の温度を制御する
ようにしている。しかしながら実際にはＮＯX 吸収剤の
担体上に担持された触媒の温度とＮＯX 吸収剤から流出
する排気ガスの温度との間には必ずしも一定の関係が存
在するとは限らないのである。
【０００５】例えばＮＯX 吸収剤において酸化反応が行
われた場合、この酸化反応はＮＯX吸収剤の担体上に担
持された触媒上において行われるために触媒の温度は急
速に上昇する。ところが担体上に分散されている微小粒
径の触媒の温度が急速に上昇したとしても担体の温度は
ただちに上昇せず、従って担体内を通過する排気ガスの
温度もただちに上昇しない。即ち、この場合には触媒の
温度がかなり高くなっているにもかかわらずに排気ガス
温はさほど上昇していないことになる。従って上述の内
燃機関におけるように排気ガス温に基いて冷却用空気の
供給制御を行うと触媒温度がかなり高くなっても冷却用
空気は供給されず、斯くしてＮＯX を良好に吸収しえな
いという問題を生ずる。
われた場合、この酸化反応はＮＯX吸収剤の担体上に担
持された触媒上において行われるために触媒の温度は急
速に上昇する。ところが担体上に分散されている微小粒
径の触媒の温度が急速に上昇したとしても担体の温度は
ただちに上昇せず、従って担体内を通過する排気ガスの
温度もただちに上昇しない。即ち、この場合には触媒の
温度がかなり高くなっているにもかかわらずに排気ガス
温はさほど上昇していないことになる。従って上述の内
燃機関におけるように排気ガス温に基いて冷却用空気の
供給制御を行うと触媒温度がかなり高くなっても冷却用
空気は供給されず、斯くしてＮＯX を良好に吸収しえな
いという問題を生ずる。
【０００６】また、上述したように触媒の温度が急速に
上昇しても担体の温度はただちに上昇せず、従ってＮＯ
X 吸収剤の担体温度を検出してこれに基づき冷却用空気
の供給制御を行っても上述の問題と同じ問題を生ずる。
即ち、ＮＯX 浄化能力は担体により担持された触媒の温
度により左右されるがこの触媒の温度を検出することは
ほとんど不可能であるので検出された温度のみに基づい
て触媒の温度を一定の範囲内に制御することは困難であ
る。
上昇しても担体の温度はただちに上昇せず、従ってＮＯ
X 吸収剤の担体温度を検出してこれに基づき冷却用空気
の供給制御を行っても上述の問題と同じ問題を生ずる。
即ち、ＮＯX 浄化能力は担体により担持された触媒の温
度により左右されるがこの触媒の温度を検出することは
ほとんど不可能であるので検出された温度のみに基づい
て触媒の温度を一定の範囲内に制御することは困難であ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリー
ンのときにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比
がリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収
剤を機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置
において、ＮＯX 吸収剤の触媒温度が急上昇して予め定
められた設定温度を越えるか否かを予測する予測手段
と、予測手段によりＮＯX 吸収剤の触媒温度が予め定め
られた設定値を越えるであろうと判断されたときにＮＯ
X 吸収剤に冷却用空気を供給する空気供給手段とを具備
している。
めに本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリー
ンのときにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比
がリッチになると吸収したＮＯX を放出するＮＯX 吸収
剤を機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置
において、ＮＯX 吸収剤の触媒温度が急上昇して予め定
められた設定温度を越えるか否かを予測する予測手段
と、予測手段によりＮＯX 吸収剤の触媒温度が予め定め
られた設定値を越えるであろうと判断されたときにＮＯ
X 吸収剤に冷却用空気を供給する空気供給手段とを具備
している。
【０００８】即ち、本発明ではＮＯX 吸収剤の触媒温度
が急上昇する場合には触媒温度が設定値を越えるか否か
を予測し、この予測に基づいて冷却用空気の供給制御が
行われる。
が急上昇する場合には触媒温度が設定値を越えるか否か
を予測し、この予測に基づいて冷却用空気の供給制御が
行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明をディーゼル機関に
適用した場合を示している。図１を参照すると、１は機
関本体、２はピストン、３は燃焼室、４は燃料噴射弁、
５は吸気弁、６は吸気ポート、７は排気弁、８は排気ポ
ートを夫々示す。吸気ポート６は対応する枝管９を介し
てサージタンク１０に連結され、サージタンク１０は吸
気ダクト１１を介してエアクリーナ１２に連結される。
一方、排気ポート８は排気マニホルド１３および排気管
１４を介してＮＯX 吸収剤１５を内蔵したケーシング１
６に接続される。
適用した場合を示している。図１を参照すると、１は機
関本体、２はピストン、３は燃焼室、４は燃料噴射弁、
５は吸気弁、６は吸気ポート、７は排気弁、８は排気ポ
ートを夫々示す。吸気ポート６は対応する枝管９を介し
てサージタンク１０に連結され、サージタンク１０は吸
気ダクト１１を介してエアクリーナ１２に連結される。
一方、排気ポート８は排気マニホルド１３および排気管
１４を介してＮＯX 吸収剤１５を内蔵したケーシング１
６に接続される。
【００１０】図１に示されるようにＮＯX 吸収剤１５上
流の排気管１４内には還元剤供給弁１７が配置され、こ
の還元剤供給弁１７は供給ポンプ１８を介して還元剤タ
ンク１９に連結される。還元剤タンク１９内にはガソリ
ン、イソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油の
ような炭化水素、或いは液体の状態で保存しうるブタ
ン、プロパンのような炭化水素が充填されている。更
に、ＮＯX 吸収剤１５上流の排気管１４内には空気供給
弁２０が配置され、この空気供給弁２０は例えば電気的
に駆動されるエアポンプ２１に連結される。
流の排気管１４内には還元剤供給弁１７が配置され、こ
の還元剤供給弁１７は供給ポンプ１８を介して還元剤タ
ンク１９に連結される。還元剤タンク１９内にはガソリ
ン、イソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油の
ような炭化水素、或いは液体の状態で保存しうるブタ
ン、プロパンのような炭化水素が充填されている。更
に、ＮＯX 吸収剤１５上流の排気管１４内には空気供給
弁２０が配置され、この空気供給弁２０は例えば電気的
に駆動されるエアポンプ２１に連結される。
【００１１】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。ケーシング１６内にはＮＯX 吸収剤１５の担体
の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ２２が
取付けられ、この温度センサ２２の出力電圧が対応する
ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
また、入力ポート３５には機関回転数を表わす出力パル
スを発生する回転数センサ２３が接続され、更に入力ポ
ート３５にはアクセルペダル２４の踏込み量に比例した
出力電圧を発生する負荷センサ２５が対応するＡＤ変換
器３７を介して接続される。一方、出力ポート３６は対
応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁４、還元剤供給
弁１７、供給ポンプ１８、空気供給弁２０およびエアポ
ンプ２１に接続される。
ュータからなり、双方向性バス３１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。ケーシング１６内にはＮＯX 吸収剤１５の担体
の温度に比例した出力電圧を発生する温度センサ２２が
取付けられ、この温度センサ２２の出力電圧が対応する
ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
また、入力ポート３５には機関回転数を表わす出力パル
スを発生する回転数センサ２３が接続され、更に入力ポ
ート３５にはアクセルペダル２４の踏込み量に比例した
出力電圧を発生する負荷センサ２５が対応するＡＤ変換
器３７を介して接続される。一方、出力ポート３６は対
応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁４、還元剤供給
弁１７、供給ポンプ１８、空気供給弁２０およびエアポ
ンプ２１に接続される。
【００１２】ケーシング１６内に収容されている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。機関
吸気通路およびＮＯX 吸収剤１５上流の排気通路内に供
給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯ X 吸収
剤１５への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯX
吸収剤１５は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには
ＮＯX を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用を行
う。
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。機関
吸気通路およびＮＯX 吸収剤１５上流の排気通路内に供
給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯ X 吸収
剤１５への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯX
吸収剤１５は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには
ＮＯX を吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したＮＯX を放出するＮＯX の吸放出作用を行
う。
【００１３】このＮＯX 吸収剤１５を機関排気通路内に
配置すればこのＮＯX 吸収剤１５は実際にＮＯX の吸放
出作用を行うが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
出作用は第２図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。
配置すればこのＮＯX 吸収剤１５は実際にＮＯX の吸放
出作用を行うが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
出作用は第２図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。
【００１４】即ち、流入排気ガスがリーンのときには流
入排気ガス中の酸素濃度が高く、従ってこのとき第２図
（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ
2 2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、このとき
流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又は
Ｏ2 2- と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ
2 ）。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ＢａＯと
結合しながら第２図（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Ｎ
ＯX がＮＯX 吸収剤１５内に吸収される。流入排気ガス
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。
入排気ガス中の酸素濃度が高く、従ってこのとき第２図
（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ
2 2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、このとき
流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又は
Ｏ2 2- と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ
2 ）。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ＢａＯと
結合しながら第２図（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Ｎ
ＯX がＮＯX 吸収剤１５内に吸収される。流入排気ガス
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。
【００１５】これに対し流入排気ガス中の酸素濃度が低
下してＮＯ2 の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ
3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオン
ＮＯ 3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から放出される。即ち、
流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとＮＯX 吸収剤１
５からＮＯX が放出されることになる。一方、このとき
流入排気ガスの空燃比がリッチとされ、流入排気ガスが
多量の未燃ＨＣ，ＣＯを含むようになるとこれら未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ 2 - 又はＯ2 2- と反応し
て酸化せしめられる。また、流入排気ガスの空燃比がリ
ッチになると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下す
るために吸収剤からＮＯ 2 が放出され、このＮＯ2 は第
２図（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して
還元せしめられる。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ＮＯ
2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比をリッチ
にすると短時間のうちにＮＯX 吸収剤１５からＮＯX が
放出されることになる。
下してＮＯ2 の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ
3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオン
ＮＯ 3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から放出される。即ち、
流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとＮＯX 吸収剤１
５からＮＯX が放出されることになる。一方、このとき
流入排気ガスの空燃比がリッチとされ、流入排気ガスが
多量の未燃ＨＣ，ＣＯを含むようになるとこれら未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯは白金Ｐｔ上の酸素Ｏ 2 - 又はＯ2 2- と反応し
て酸化せしめられる。また、流入排気ガスの空燃比がリ
ッチになると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下す
るために吸収剤からＮＯ 2 が放出され、このＮＯ2 は第
２図（Ｂ）に示されるように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して
還元せしめられる。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ＮＯ
2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比をリッチ
にすると短時間のうちにＮＯX 吸収剤１５からＮＯX が
放出されることになる。
【００１６】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず初めに未燃ＨＣ，ＣＯが白金Ｐｔ上のＯ2 - 又
はＯ2 2- とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白
金Ｐｔ上のＯ2 - 又はＯ2 2- が消費されてもまだ未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯが残っていればこの未燃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Ｎ
ＯX が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比
をリッチにすれば短時間のうちにＮＯX 吸収剤１５に吸
収されているＮＯX が放出され、しかもこの放出された
ＮＯX が還元されるために大気中にＮＯX が排出される
のを阻止することができることになる。
るとまず初めに未燃ＨＣ，ＣＯが白金Ｐｔ上のＯ2 - 又
はＯ2 2- とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白
金Ｐｔ上のＯ2 - 又はＯ2 2- が消費されてもまだ未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯが残っていればこの未燃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Ｎ
ＯX が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比
をリッチにすれば短時間のうちにＮＯX 吸収剤１５に吸
収されているＮＯX が放出され、しかもこの放出された
ＮＯX が還元されるために大気中にＮＯX が排出される
のを阻止することができることになる。
【００１７】図３は流入排気ガスの空燃比がリーンであ
るときにＮＯX 吸収剤１５に吸収されるＮＯX の吸収率
Ｒを示している。なお、横軸ＴはＮＯX 吸収剤１５に担
持されている触媒の温度を示している。図３からわかる
ようにＮＯX 吸収剤１５の触媒温度がＴ1 で示される２
００℃程度よりも低くなるとＮＯX の酸化作用（２ＮＯ
＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）が弱まるためにＮＯX 吸収率Ｒが低
下する。一方、ＮＯX吸収剤１５の温度ＴがＴ2 で示さ
れる３５０℃程度よりも高くなるとＮＯX 吸収剤１５に
吸収されているＮＯX が分解してＮＯX がＮＯX 吸収剤
１５から自然放出されるためにＮＯX 吸収率Ｒは低下す
る。従ってＮＯX はＮＯX 吸収剤１５の温度Ｔが一定温
度範囲（Ｔ1 ＜Ｔ＜Ｔ2 ）内にあるときにＮＯX 吸収剤
１５に良好に吸収されることになる。なお、図１に示さ
れるようなディーゼル機関ではＮＯX 吸収剤１５の触媒
温度Ｔは通常この一定温度範囲（Ｔ1 ＜Ｔ＜Ｔ2 ）内と
なっている。
るときにＮＯX 吸収剤１５に吸収されるＮＯX の吸収率
Ｒを示している。なお、横軸ＴはＮＯX 吸収剤１５に担
持されている触媒の温度を示している。図３からわかる
ようにＮＯX 吸収剤１５の触媒温度がＴ1 で示される２
００℃程度よりも低くなるとＮＯX の酸化作用（２ＮＯ
＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）が弱まるためにＮＯX 吸収率Ｒが低
下する。一方、ＮＯX吸収剤１５の温度ＴがＴ2 で示さ
れる３５０℃程度よりも高くなるとＮＯX 吸収剤１５に
吸収されているＮＯX が分解してＮＯX がＮＯX 吸収剤
１５から自然放出されるためにＮＯX 吸収率Ｒは低下す
る。従ってＮＯX はＮＯX 吸収剤１５の温度Ｔが一定温
度範囲（Ｔ1 ＜Ｔ＜Ｔ2 ）内にあるときにＮＯX 吸収剤
１５に良好に吸収されることになる。なお、図１に示さ
れるようなディーゼル機関ではＮＯX 吸収剤１５の触媒
温度Ｔは通常この一定温度範囲（Ｔ1 ＜Ｔ＜Ｔ2 ）内と
なっている。
【００１８】図１に示されるディーゼル機関では通常燃
焼室３内の混合気は空気過剰のもとで、即ち平均空燃比
がリーンの状態で燃焼せしめられており、従ってこのと
き機関から排出されたＮＯX はＮＯX 吸収剤１５に吸収
される。一方、平均空燃比がリーンの状態での燃焼が継
続するとＮＯX がＮＯX 吸収剤１５に次第に蓄積し、従
ってＮＯX 吸収剤１５の吸収能力が飽和する前にＮＯX
吸収剤１５からＮＯXを放出する必要がある。
焼室３内の混合気は空気過剰のもとで、即ち平均空燃比
がリーンの状態で燃焼せしめられており、従ってこのと
き機関から排出されたＮＯX はＮＯX 吸収剤１５に吸収
される。一方、平均空燃比がリーンの状態での燃焼が継
続するとＮＯX がＮＯX 吸収剤１５に次第に蓄積し、従
ってＮＯX 吸収剤１５の吸収能力が飽和する前にＮＯX
吸収剤１５からＮＯXを放出する必要がある。
【００１９】そこで本発明による実施例ではＮＯX 吸収
剤１５からＮＯX を放出するために周期的に、例えば一
定時間毎に還元剤供給弁１７から還元剤、即ち炭化水素
が供給される。このときの還元剤の供給量はＮＯX 吸収
剤１５に流入する流入排気ガスの空燃比が例えば１２．
０程度のリッチ空燃比となるように制御される。本発明
による実施例では還元剤の供給量は還元剤供給弁１７の
開弁時間を変えることによって制御される。流入排気ガ
スの空燃比を１２．０程度とするのに必要な還元剤供給
弁１７の開弁時間ＴＲはアクセルペダル２４の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図４に示すマップの
形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
剤１５からＮＯX を放出するために周期的に、例えば一
定時間毎に還元剤供給弁１７から還元剤、即ち炭化水素
が供給される。このときの還元剤の供給量はＮＯX 吸収
剤１５に流入する流入排気ガスの空燃比が例えば１２．
０程度のリッチ空燃比となるように制御される。本発明
による実施例では還元剤の供給量は還元剤供給弁１７の
開弁時間を変えることによって制御される。流入排気ガ
スの空燃比を１２．０程度とするのに必要な還元剤供給
弁１７の開弁時間ＴＲはアクセルペダル２４の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図４に示すマップの
形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２０】ＮＯX 吸収剤１５からＮＯX を放出すべく
還元剤、即ち炭化水素が供給されるとその一部は排気ガ
ス中の酸素によって酸化され、残りの炭化水素はＮＯX
吸収剤１５の担体上に担持された触媒、即ち白金Ｐｔ上
で酸化せしめられる。このとき酸化反応熱によって触媒
の温度は急速に上昇する。しかしながらこのときＮＯ X
吸収剤１５の担体の温度およびＮＯX 吸収剤１５から排
出される排気ガスの温度はただちに上昇しない。
還元剤、即ち炭化水素が供給されるとその一部は排気ガ
ス中の酸素によって酸化され、残りの炭化水素はＮＯX
吸収剤１５の担体上に担持された触媒、即ち白金Ｐｔ上
で酸化せしめられる。このとき酸化反応熱によって触媒
の温度は急速に上昇する。しかしながらこのときＮＯ X
吸収剤１５の担体の温度およびＮＯX 吸収剤１５から排
出される排気ガスの温度はただちに上昇しない。
【００２１】次いで還元剤の供給が停止されるとＮＯX
吸収剤１５に流入する排気ガスの空燃比は再びリーンと
なり、ＮＯX 吸収剤１５によるＮＯX の吸収作用が開始
される。ところが還元剤の供給時に酸化反応熱によって
触媒の温度Ｔが図３のＴ2 を越えてしまうと還元剤の供
給が停止せしめられたときにＮＯX 吸収剤１５のＮＯ X
吸収率Ｒ（図３）が低くなってしまい、斯くしてＮＯX
がＮＯX 吸収剤１５に十分に吸収されないために多量の
ＮＯX が大気中に放出されるという問題を生ずる。そこ
で本発明では還元剤の供給時に酸化反応熱によって触媒
の温度が図３のＴ2 を越えてしまうと予測されるときに
は還元剤の供給停止後ただちに空気供給弁２０から冷却
用空気を供給するようにしている。
吸収剤１５に流入する排気ガスの空燃比は再びリーンと
なり、ＮＯX 吸収剤１５によるＮＯX の吸収作用が開始
される。ところが還元剤の供給時に酸化反応熱によって
触媒の温度Ｔが図３のＴ2 を越えてしまうと還元剤の供
給が停止せしめられたときにＮＯX 吸収剤１５のＮＯ X
吸収率Ｒ（図３）が低くなってしまい、斯くしてＮＯX
がＮＯX 吸収剤１５に十分に吸収されないために多量の
ＮＯX が大気中に放出されるという問題を生ずる。そこ
で本発明では還元剤の供給時に酸化反応熱によって触媒
の温度が図３のＴ2 を越えてしまうと予測されるときに
は還元剤の供給停止後ただちに空気供給弁２０から冷却
用空気を供給するようにしている。
【００２２】即ち、本発明による実施例では前述したよ
うに図５に示される如く周期的に還元剤供給弁１７が開
弁せしめられ、その後還元剤供給弁１７が閉弁せしめら
れるとただちに空気制御弁２０が開弁せしめられて排気
管１４内に冷却用空気が供給される。なお、図５にはＮ
ＯX 吸収剤１５に流入する流入排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ
の変化も同時に示されている。
うに図５に示される如く周期的に還元剤供給弁１７が開
弁せしめられ、その後還元剤供給弁１７が閉弁せしめら
れるとただちに空気制御弁２０が開弁せしめられて排気
管１４内に冷却用空気が供給される。なお、図５にはＮ
ＯX 吸収剤１５に流入する流入排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ
の変化も同時に示されている。
【００２３】ところで冒頭で述べたようにＮＯX 吸収剤
１５の担体上に担持された触媒の温度を検出することは
困難であり、従って触媒の温度変化は推定しなければな
らないことになる。次にこの触媒の温度の推定方法につ
いて説明する。通常の運転時にはＮＯX 吸収剤１５の触
媒の温度Ｔは担体の温度或いはＮＯX吸収剤１５から流
出する排気ガスの温度にほぼ追従して変化し、従ってこ
のときには触媒の温度Ｔを担体の温度或いはＮＯX 吸収
剤１５からの流出排気ガスの温度で代表することができ
る。図１に示される実施例ではＮＯX 吸収剤１５の担体
の温度ＴＯを温度センサ２２により検出しており、従っ
て通常の運転時には温度センサ２２により検出された温
度ＴＯを触媒の温度Ｔを示す代表値として用いることが
できる。
１５の担体上に担持された触媒の温度を検出することは
困難であり、従って触媒の温度変化は推定しなければな
らないことになる。次にこの触媒の温度の推定方法につ
いて説明する。通常の運転時にはＮＯX 吸収剤１５の触
媒の温度Ｔは担体の温度或いはＮＯX吸収剤１５から流
出する排気ガスの温度にほぼ追従して変化し、従ってこ
のときには触媒の温度Ｔを担体の温度或いはＮＯX 吸収
剤１５からの流出排気ガスの温度で代表することができ
る。図１に示される実施例ではＮＯX 吸収剤１５の担体
の温度ＴＯを温度センサ２２により検出しており、従っ
て通常の運転時には温度センサ２２により検出された温
度ＴＯを触媒の温度Ｔを示す代表値として用いることが
できる。
【００２４】一方、通常の運転時には触媒の温度Ｔは機
関負荷および機関回転数が定まるとおおよそ定まる。従
って定常運転時における触媒の温度ＴＯとアクセルペダ
ル２４の踏込み量、機関回転数との関係を予め実験によ
り求め、この触媒の温度ＴＯをアクセルペダル２４の踏
込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図６（Ａ）に
示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶し、こ
の記憶された値から触媒の温度ＴＯを求めることもでき
る。
関負荷および機関回転数が定まるとおおよそ定まる。従
って定常運転時における触媒の温度ＴＯとアクセルペダ
ル２４の踏込み量、機関回転数との関係を予め実験によ
り求め、この触媒の温度ＴＯをアクセルペダル２４の踏
込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として図６（Ａ）に
示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶し、こ
の記憶された値から触媒の温度ＴＯを求めることもでき
る。
【００２５】次に還元剤を供給したときの触媒の温度Ｔ
の推定方法について説明する。還元剤を供給したときに
は還元剤の供給量、図１に示す実施例では還元剤の供給
時間ＴＲが増大するほど触媒温度の上昇量ΔＴは大きく
なる。即ち、図６（Ｂ）に示されるように還元剤の供給
時間ＴＲから触媒の温度上昇量ΔＴを予測できることに
なり、従って還元剤供給停止後の触媒温度ＴはＴＯ＋Δ
Ｔになるものと予測できることになる。
の推定方法について説明する。還元剤を供給したときに
は還元剤の供給量、図１に示す実施例では還元剤の供給
時間ＴＲが増大するほど触媒温度の上昇量ΔＴは大きく
なる。即ち、図６（Ｂ）に示されるように還元剤の供給
時間ＴＲから触媒の温度上昇量ΔＴを予測できることに
なり、従って還元剤供給停止後の触媒温度ＴはＴＯ＋Δ
Ｔになるものと予測できることになる。
【００２６】次に触媒温度Ｔが図３のＴ2 を越えると予
測されるときに触媒温度Ｔを図３のＴ1 とＴ2 との間ま
で低下させるのに必要な冷却用空気量について説明す
る。この冷却用空気量は触媒温度Ｔの予測上昇温度が高
いほど増大せしめられる。図１に示される実施例では冷
却用空気量は空気供給弁２０の開弁時間を変えることに
よって制御しており、従ってこの実施例では図６（Ｃ）
に示されるように触媒温度Ｔ（＝ＴＯ＋ΔＴ）が高くな
るほど空気供給時間ＴＡが増大せしめられる。
測されるときに触媒温度Ｔを図３のＴ1 とＴ2 との間ま
で低下させるのに必要な冷却用空気量について説明す
る。この冷却用空気量は触媒温度Ｔの予測上昇温度が高
いほど増大せしめられる。図１に示される実施例では冷
却用空気量は空気供給弁２０の開弁時間を変えることに
よって制御しており、従ってこの実施例では図６（Ｃ）
に示されるように触媒温度Ｔ（＝ＴＯ＋ΔＴ）が高くな
るほど空気供給時間ＴＡが増大せしめられる。
【００２７】次に図７を参照しつつＮＯX 放出および空
気供給制御を行うためのルーチンについて説明する。図
７を参照するとまず初めにステップ５０においてＮＯX
放出実行開始命令が出されているか否かが判別される。
この実行開始命令は一定時間毎に出される。実行開始命
令が出されるとステップ５１に進んで図４に示すマップ
から還元剤供給時間ＴＲが算出され、次いでステップ５
２では供給ポンプ１８を駆動し、還元剤供給弁１７を開
弁することによって還元剤の供給処理が行われる。次い
でステップ５３では還元剤の供給作用が完了したか否か
が判別され、還元剤の供給作用が完了したときにはステ
ップ５４に進む。
気供給制御を行うためのルーチンについて説明する。図
７を参照するとまず初めにステップ５０においてＮＯX
放出実行開始命令が出されているか否かが判別される。
この実行開始命令は一定時間毎に出される。実行開始命
令が出されるとステップ５１に進んで図４に示すマップ
から還元剤供給時間ＴＲが算出され、次いでステップ５
２では供給ポンプ１８を駆動し、還元剤供給弁１７を開
弁することによって還元剤の供給処理が行われる。次い
でステップ５３では還元剤の供給作用が完了したか否か
が判別され、還元剤の供給作用が完了したときにはステ
ップ５４に進む。
【００２８】ステップ５４では図６（Ｂ）に基づき算出
されるΔＴにＴＯを加算することによって上昇したとき
の触媒温度Ｔが算出される。なお、この場合、ＴＯとし
ては温度センサ２２により検出された温度、又は図６
（Ａ）のマップから算出された温度が使用される。次い
でステップ５５では上昇したときの触媒温度Ｔが図３の
Ｔ2 よりも低いか否かが判別される。Ｔ≦Ｔ2 のときに
は処理サイクルを完了し、従ってこのときには冷却用空
気は供給されない。これに対してＴ＞Ｔ2 のときにはス
テップ５６に進んで図５（Ｃ）に示す関係から空気供給
時間ＴＡが算出される。次いでステップ５７ではエアポ
ンプ２１を駆動し、空気供給弁２０を開弁させる空気供
給処理が行われる。
されるΔＴにＴＯを加算することによって上昇したとき
の触媒温度Ｔが算出される。なお、この場合、ＴＯとし
ては温度センサ２２により検出された温度、又は図６
（Ａ）のマップから算出された温度が使用される。次い
でステップ５５では上昇したときの触媒温度Ｔが図３の
Ｔ2 よりも低いか否かが判別される。Ｔ≦Ｔ2 のときに
は処理サイクルを完了し、従ってこのときには冷却用空
気は供給されない。これに対してＴ＞Ｔ2 のときにはス
テップ５６に進んで図５（Ｃ）に示す関係から空気供給
時間ＴＡが算出される。次いでステップ５７ではエアポ
ンプ２１を駆動し、空気供給弁２０を開弁させる空気供
給処理が行われる。
【００２９】
【発明の効果】ＮＯX 吸収剤により常時良好にＮＯX を
吸収することができる。
吸収することができる。
【図１】ディーゼル機関の全体図である。
【図２】ＮＯX の吸放出作用を説明するための図であ
る。
る。
【図３】ＮＯX 吸収率Ｒを示す図である。
【図４】還元剤供給時間ＴＲのマップを示す図である。
【図５】還元剤供給弁および空気供給弁の開閉タイミン
グを示すタイムチャートである。
グを示すタイムチャートである。
【図６】空気供給時間ＴＡ等を示す図である。
【図７】ＮＯX 放出および空気供給制御を行うためのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
４…燃料噴射弁 １４…排気管 １５…ＮＯX 吸収剤 １７…還元剤供給弁 ２０…空気供給弁
Claims (1)
- 【請求項１】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにＮＯX を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
チになると吸収したＮＯX 放出するＮＯX 吸収剤を機関
排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置におい
て、ＮＯX 吸収剤の触媒温度が急上昇して予め定められ
た設定温度を越えるか否かを予測する予測手段と、該予
測手段によりＮＯX 吸収剤の触媒温度が予め定められた
設定値を越えるであろうと判断されたときにＮＯX 吸収
剤に冷却用空気を供給する空気供給手段とを具備した内
燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02095596A JP3632274B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02095596A JP3632274B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209746A true JPH09209746A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3632274B2 JP3632274B2 (ja) | 2005-03-23 |
Family
ID=12041616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02095596A Expired - Lifetime JP3632274B2 (ja) | 1996-02-07 | 1996-02-07 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3632274B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856645A1 (de) * | 1997-01-30 | 1998-08-05 | Ford Global Technologies, Inc. | Verfahren zur Regelung der Temperatur einer Katalysatoranordnung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| WO1999035379A1 (en) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Ford Global Technologies, Inc. | Temperature monitoring of an exhaust system having a cooling loop, for internal combustion engines |
| EP0994245A2 (de) * | 1998-10-15 | 2000-04-19 | Audi Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der abgasseitigen Bauteilbelastung von Brennkraftmaschinen |
| JP2002047974A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-15 | Mazda Motor Corp | エンジンの排気浄化装置 |
| JP2011117310A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-16 | Toyota Motor Corp | 車両の制御装置 |
| JP4707292B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2011-06-22 | フォルクスワーゲン・アクチェンゲゼルシャフト | 内燃機関の運転モード制御方法 |
-
1996
- 1996-02-07 JP JP02095596A patent/JP3632274B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0856645A1 (de) * | 1997-01-30 | 1998-08-05 | Ford Global Technologies, Inc. | Verfahren zur Regelung der Temperatur einer Katalysatoranordnung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| WO1999035379A1 (en) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Ford Global Technologies, Inc. | Temperature monitoring of an exhaust system having a cooling loop, for internal combustion engines |
| EP0937869A1 (de) * | 1998-01-09 | 1999-08-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Temperaturüberwachung einer Abgasanlage mit Kühlschleife für Verbrennungskraftmaschinen |
| EP0994245A2 (de) * | 1998-10-15 | 2000-04-19 | Audi Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der abgasseitigen Bauteilbelastung von Brennkraftmaschinen |
| EP0994245A3 (de) * | 1998-10-15 | 2002-12-04 | Audi Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der abgasseitigen Bauteilbelastung von Brennkraftmaschinen |
| JP4707292B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2011-06-22 | フォルクスワーゲン・アクチェンゲゼルシャフト | 内燃機関の運転モード制御方法 |
| JP2002047974A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-15 | Mazda Motor Corp | エンジンの排気浄化装置 |
| JP4491932B2 (ja) * | 2000-08-07 | 2010-06-30 | マツダ株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
| JP2011117310A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-16 | Toyota Motor Corp | 車両の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3632274B2 (ja) | 2005-03-23 |
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