JPH10121948A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い浄化率を確保した排気ガス浄化装置を提
供する。 【解決手段】 排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒１７
を機関排気通路内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前
記触媒が予め定められた温度範囲内において前記還元剤
の還元作用により予め定められた浄化率で浄化作用を行
う内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上
流端２０の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値より低
く且つ前記触媒の下流端２４の触媒温度が前記温度範囲
の下限温度値以上である時に触媒に供給する還元剤を増
大する。
供する。 【解決手段】 排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒１７
を機関排気通路内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前
記触媒が予め定められた温度範囲内において前記還元剤
の還元作用により予め定められた浄化率で浄化作用を行
う内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上
流端２０の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値より低
く且つ前記触媒の下流端２４の触媒温度が前記温度範囲
の下限温度値以上である時に触媒に供給する還元剤を増
大する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化装置に関する。
浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス中に含まれる酸化窒素（以下、
ＮＯX ）を浄化するＮＯX 触媒を機関排気通路内に備え
た内燃機関の排気ガス浄化装置が知られている。ＮＯX
触媒は予め定められた温度範囲で高いＮＯX 浄化率を示
す。従って、ＮＯX 触媒は、その温度が上記予め定めら
れた温度範囲内にある時に、排気ガス中の炭化水素（以
下、ＨＣ）によりＮＯX を窒素（以下、Ｎ2 ）へ還元し
てＮＯX を浄化する。即ち、高いＮＯX 浄化率を確保す
るには、排気ガス中のＨＣ濃度をＮＯX を還元するのに
適した濃度に維持することが好ましい。例えば、特開昭
６３−２８３７２７号公報には、排気ガス中のＨＣ濃度
がＮＯX 還元にとって不十分である場合には、気体状の
ＨＣをＮＯX 触媒へ供給して排気ガス中のＨＣ濃度を増
大させることが開示されている。
ＮＯX ）を浄化するＮＯX 触媒を機関排気通路内に備え
た内燃機関の排気ガス浄化装置が知られている。ＮＯX
触媒は予め定められた温度範囲で高いＮＯX 浄化率を示
す。従って、ＮＯX 触媒は、その温度が上記予め定めら
れた温度範囲内にある時に、排気ガス中の炭化水素（以
下、ＨＣ）によりＮＯX を窒素（以下、Ｎ2 ）へ還元し
てＮＯX を浄化する。即ち、高いＮＯX 浄化率を確保す
るには、排気ガス中のＨＣ濃度をＮＯX を還元するのに
適した濃度に維持することが好ましい。例えば、特開昭
６３−２８３７２７号公報には、排気ガス中のＨＣ濃度
がＮＯX 還元にとって不十分である場合には、気体状の
ＨＣをＮＯX 触媒へ供給して排気ガス中のＨＣ濃度を増
大させることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＮＯX は一酸化窒素
（以下、ＮＯ）または二酸化窒素（以下、ＮＯ2 ）の形
で排気ガス中に存在する。ＮＯ2 はＨＣの還元作用によ
りＮ2 へ還元され易いが、ＮＯは還元され難い。このた
め、ＮＯは、ＮＯX 触媒において、排気ガス中の酸素
（以下、Ｏ2 ）によりＮＯ2 へ酸化されてからＨＣによ
りＮ2 へ還元される。しかしながら、ＮＯX 触媒の温度
が高いＮＯX 浄化率を示す上記予め定められた温度範囲
内にある時にＨＣが供給されると、該温度範囲内ではＨ
ＣとＯ2 との反応が活発であるため、ＨＣをＮＯX 触媒
へ供給しても、ＮＯX 触媒内においてＮＯがＮＯ2 へ酸
化されにくいため、ＮＯを浄化できず、触媒の浄化率が
低下するという問題が生じる。従って、本発明の目的は
常に高いＮＯX 浄化率を確保できる排気ガス浄化装置を
提供することにある。
（以下、ＮＯ）または二酸化窒素（以下、ＮＯ2 ）の形
で排気ガス中に存在する。ＮＯ2 はＨＣの還元作用によ
りＮ2 へ還元され易いが、ＮＯは還元され難い。このた
め、ＮＯは、ＮＯX 触媒において、排気ガス中の酸素
（以下、Ｏ2 ）によりＮＯ2 へ酸化されてからＨＣによ
りＮ2 へ還元される。しかしながら、ＮＯX 触媒の温度
が高いＮＯX 浄化率を示す上記予め定められた温度範囲
内にある時にＨＣが供給されると、該温度範囲内ではＨ
ＣとＯ2 との反応が活発であるため、ＨＣをＮＯX 触媒
へ供給しても、ＮＯX 触媒内においてＮＯがＮＯ2 へ酸
化されにくいため、ＮＯを浄化できず、触媒の浄化率が
低下するという問題が生じる。従って、本発明の目的は
常に高いＮＯX 浄化率を確保できる排気ガス浄化装置を
提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒を機関排気通路
内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前記触媒が予め定
められた温度範囲内において前記還元剤の還元作用によ
り予め定められた浄化率で浄化作用を行う内燃機関の排
気ガス浄化装置において、前記触媒の上流端の触媒温度
が前記温度範囲の下限温度値より低く且つ前記触媒の下
流端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値以上である
時に触媒に供給する還元剤の量を増大する。本発明の請
求項２によれば、排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒を
機関排気通路内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前記
触媒が予め定められた温度範囲内において前記還元剤の
還元作用により予め定められた浄化率で浄化作用を行う
内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上流
端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値より低く且つ
前記触媒の下流端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度
値以上である時にのみ還元剤を触媒に供給する。また、
本発明の請求項３によれば、請求項１または２に記載の
内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記予め定めら
れた浄化率が最大浄化率の略半分以上である。上記発明
により、触媒の上流端の温度が予め定められた浄化率で
浄化作用を行う温度範囲から外れている時に供給された
還元剤が、触媒の上流端において還元作用を行わずに触
媒に吸着する。
ば、排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒を機関排気通路
内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前記触媒が予め定
められた温度範囲内において前記還元剤の還元作用によ
り予め定められた浄化率で浄化作用を行う内燃機関の排
気ガス浄化装置において、前記触媒の上流端の触媒温度
が前記温度範囲の下限温度値より低く且つ前記触媒の下
流端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値以上である
時に触媒に供給する還元剤の量を増大する。本発明の請
求項２によれば、排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒を
機関排気通路内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前記
触媒が予め定められた温度範囲内において前記還元剤の
還元作用により予め定められた浄化率で浄化作用を行う
内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上流
端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値より低く且つ
前記触媒の下流端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度
値以上である時にのみ還元剤を触媒に供給する。また、
本発明の請求項３によれば、請求項１または２に記載の
内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記予め定めら
れた浄化率が最大浄化率の略半分以上である。上記発明
により、触媒の上流端の温度が予め定められた浄化率で
浄化作用を行う温度範囲から外れている時に供給された
還元剤が、触媒の上流端において還元作用を行わずに触
媒に吸着する。
【０００５】
【発明の実施の形態】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は点火栓、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は対応するインテークマニホルド
９を介してサージタンク１０に連結され、各インテーク
マニホルド９には夫々吸気ポート６内に向けて燃料を噴
射する燃料噴射弁１１が取り付けられる。サージタンク
１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結
され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配置さ
れる。一方、排気ポート８はエキゾーストマニホルド１
５および排気管１６を介してＮＯX 触媒１７を内蔵した
ケーシング１８に接続される。ＮＯX 触媒１７の上流側
の排気管１６にはＨＣ供給弁１９が設けられている。本
明細書において『上流』および『下流』という用語は排
気管１６内を流れる排気ガスの流れに対するものであ
り、また本発明は、主に、ディーゼルエンジンまたはリ
ーンバーンエンジンのような酸素を過剰に含む排気ガス
を排出する内燃機関に適用される。
体、２はピストン、３は燃焼室、４は点火栓、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は対応するインテークマニホルド
９を介してサージタンク１０に連結され、各インテーク
マニホルド９には夫々吸気ポート６内に向けて燃料を噴
射する燃料噴射弁１１が取り付けられる。サージタンク
１０は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結
され、吸気ダクト１２内にはスロットル弁１４が配置さ
れる。一方、排気ポート８はエキゾーストマニホルド１
５および排気管１６を介してＮＯX 触媒１７を内蔵した
ケーシング１８に接続される。ＮＯX 触媒１７の上流側
の排気管１６にはＨＣ供給弁１９が設けられている。本
明細書において『上流』および『下流』という用語は排
気管１６内を流れる排気ガスの流れに対するものであ
り、また本発明は、主に、ディーゼルエンジンまたはリ
ーンバーンエンジンのような酸素を過剰に含む排気ガス
を排出する内燃機関に適用される。
【０００６】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＲＯＭ（リードオンメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。サージタンク１０内にはサージタンク１０内の絶対
圧ＰＭに比例した出力電圧を発生する圧力センサ２８が
取り付けられ、この圧力センサ２８の出力電圧がＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５には機関本体１のクランクシャフトが例
えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク
角センサ３０が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パ
ルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算出される。
更に、ＮＯ X 触媒１７の上流端２０には触媒温度に比例
した出力電圧を発生する上流側温度センサ３２が取り付
けられ、この上流側温度センサ３２の出力電圧はＡＤ変
換器４８を介して入力ポート４５に入力される。ＮＯX
触媒１７の下流端２４にも触媒温度に比例した出力電圧
を発生する下流側温度センサ３４が取り付けられ、この
下流側温度センサ３４の出力電圧はＡＤ変換器４９を介
して入力ポート４５に入力される。一方、出力ポート４
６は駆動回路５０を介してＨＣ供給弁１９に接続され
る。
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＲＯＭ（リードオンメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。サージタンク１０内にはサージタンク１０内の絶対
圧ＰＭに比例した出力電圧を発生する圧力センサ２８が
取り付けられ、この圧力センサ２８の出力電圧がＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５には機関本体１のクランクシャフトが例
えば３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク
角センサ３０が接続される。ＣＰＵ４４ではこの出力パ
ルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算出される。
更に、ＮＯ X 触媒１７の上流端２０には触媒温度に比例
した出力電圧を発生する上流側温度センサ３２が取り付
けられ、この上流側温度センサ３２の出力電圧はＡＤ変
換器４８を介して入力ポート４５に入力される。ＮＯX
触媒１７の下流端２４にも触媒温度に比例した出力電圧
を発生する下流側温度センサ３４が取り付けられ、この
下流側温度センサ３４の出力電圧はＡＤ変換器４９を介
して入力ポート４５に入力される。一方、出力ポート４
６は駆動回路５０を介してＨＣ供給弁１９に接続され
る。
【０００７】ＮＯX 触媒１７は予め定められた温度範囲
内において予め定められた高いＮＯ X 浄化率を示す。触
媒温度とＮＯX 浄化率との関係を示した図２にあるよう
に、本実施形態における予め定められた温度範囲Ｗは、
ＮＯX 浄化率が約３５％以上となる下限温度値Ｔ1 と上
限温度値Ｔ2 との間の範囲である。従って、本実施形態
では予め定められた高いＮＯX 浄化率を示す温度範囲Ｗ
とは約３５％以上のＮＯX 浄化率を示す温度範囲と定義
される。しかしながら、これは本発明を限定するもので
はなく、予め定められた高いＮＯX 浄化率を示す温度範
囲Ｗを最大ＮＯ X 浄化率の略半分以上、即ち約２５％以
上の浄化率を示す温度範囲と定義することもできる。ま
た、下限温度値Ｔ1 は最大ＮＯX 浄化率を示す触媒温度
Ｔm より小さくなければならない。更に、上限温度値Ｔ
2 は最大ＮＯX 浄化率を示す触媒温度Ｔm 以上であるこ
とが好ましいが、Ｔ1 ＜Ｔ2 を満たせば触媒温度Ｔm よ
り小さくてもよい。
内において予め定められた高いＮＯ X 浄化率を示す。触
媒温度とＮＯX 浄化率との関係を示した図２にあるよう
に、本実施形態における予め定められた温度範囲Ｗは、
ＮＯX 浄化率が約３５％以上となる下限温度値Ｔ1 と上
限温度値Ｔ2 との間の範囲である。従って、本実施形態
では予め定められた高いＮＯX 浄化率を示す温度範囲Ｗ
とは約３５％以上のＮＯX 浄化率を示す温度範囲と定義
される。しかしながら、これは本発明を限定するもので
はなく、予め定められた高いＮＯX 浄化率を示す温度範
囲Ｗを最大ＮＯ X 浄化率の略半分以上、即ち約２５％以
上の浄化率を示す温度範囲と定義することもできる。ま
た、下限温度値Ｔ1 は最大ＮＯX 浄化率を示す触媒温度
Ｔm より小さくなければならない。更に、上限温度値Ｔ
2 は最大ＮＯX 浄化率を示す触媒温度Ｔm 以上であるこ
とが好ましいが、Ｔ1 ＜Ｔ2 を満たせば触媒温度Ｔm よ
り小さくてもよい。
【０００８】本発明では、ＮＯX 触媒１７の上流端２０
の温度ＴＵが予め定められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ
1 よりも小さく且つＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
ＴＤが予め定められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上
である時（以下、状態Ｃ1 ）には、予め定められた開弁
時間ｔｖ1 だけＨＣ供給弁１９を開弁して時間ｔ1 でＮ
ＯX を浄化するのに適した量Ｍ1 のＨＣをＮＯX 触媒１
７へ供給する。また、上記以外の温度状態である時（以
下、状態Ｃ2 ）には、予め定められた開弁時間ｔｖ2 だ
け開弁して時間ｔ2 でＮＯX を浄化するのに適した量Ｍ
2 のＨＣをＮＯ X 触媒１７へ供給する。尚、ここでは、
ｔ1 ＞ｔ2 、Ｍ1 ＞Ｍ2 の関係を満たす。時間ｔ1 また
はｔ2 が経過する直前に触媒温度を検出し、触媒温度が
いずれの温度状態にあるかを判別して次に供給すべきＨ
Ｃの量Ｍ1 またはＭ2 を決定する。次に本発明の作動を
図３を参照して説明する。噴射タイミングｔｉ1 の直前
ｔｉ1 −αでは触媒の温度が状態Ｃ1 であるため、量Ｍ
1 のＨＣを供給する。以下、αは微小時間である。噴射
タイミングｔｉ1 から時間ｔ1 を経過した噴射タイミン
グｔｉ2 の直前ｔｉ2 −αの触媒の温度が状態Ｃ2 であ
るため、量Ｍ2 のＨＣを供給する。更に、噴射タイミン
グｔｉ2 から時間ｔ2 を経過した噴射タイミングｔｉ3
の直前ｔｉ3 −αの触媒の温度が状態Ｃ1 であるため、
量Ｍ1 のＨＣを供給する。以下、同様に触媒の温度の状
態を判別してＨＣの供給量を決定する。
の温度ＴＵが予め定められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ
1 よりも小さく且つＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度
ＴＤが予め定められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上
である時（以下、状態Ｃ1 ）には、予め定められた開弁
時間ｔｖ1 だけＨＣ供給弁１９を開弁して時間ｔ1 でＮ
ＯX を浄化するのに適した量Ｍ1 のＨＣをＮＯX 触媒１
７へ供給する。また、上記以外の温度状態である時（以
下、状態Ｃ2 ）には、予め定められた開弁時間ｔｖ2 だ
け開弁して時間ｔ2 でＮＯX を浄化するのに適した量Ｍ
2 のＨＣをＮＯ X 触媒１７へ供給する。尚、ここでは、
ｔ1 ＞ｔ2 、Ｍ1 ＞Ｍ2 の関係を満たす。時間ｔ1 また
はｔ2 が経過する直前に触媒温度を検出し、触媒温度が
いずれの温度状態にあるかを判別して次に供給すべきＨ
Ｃの量Ｍ1 またはＭ2 を決定する。次に本発明の作動を
図３を参照して説明する。噴射タイミングｔｉ1 の直前
ｔｉ1 −αでは触媒の温度が状態Ｃ1 であるため、量Ｍ
1 のＨＣを供給する。以下、αは微小時間である。噴射
タイミングｔｉ1 から時間ｔ1 を経過した噴射タイミン
グｔｉ2 の直前ｔｉ2 −αの触媒の温度が状態Ｃ2 であ
るため、量Ｍ2 のＨＣを供給する。更に、噴射タイミン
グｔｉ2 から時間ｔ2 を経過した噴射タイミングｔｉ3
の直前ｔｉ3 −αの触媒の温度が状態Ｃ1 であるため、
量Ｍ1 のＨＣを供給する。以下、同様に触媒の温度の状
態を判別してＨＣの供給量を決定する。
【０００９】上述した時間ｔ1 またはｔ2 でＮＯX を浄
化する量Ｍ1 またはＭ2 は、排気ガス中のＮＯX の量に
応じて決定される。排気ガス中のＮＯX 量は、例えば、
以下のようにして推定する。機関回転数Ｎが高くなるほ
ど機関から単位時間当たり排出される排気ガス量が増大
するので機関回転数Ｎが高くなるにつれて機関から単位
時間当たり排出されるＮＯX 量は増大する。また、機関
負荷が高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧
ＰＭが高くなるほど各燃焼室３から排出される排気ガス
量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるので機関負荷が
高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが
高くなるほど機関から単位時間当たり排出されるＮＯX
量が増大する。図４は実験により求められた単位時間当
たりに機関から排出されるＮＯX 量と、サージタンク１
０内の絶対圧ＰＭ、機関回転数Ｎとの関係を示してお
り、図４において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。
図４に示されるように単位時間当たり機関から排出され
るＮＯX 量はサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが高くな
るほど多くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くな
る。尚、図４に示したＮＯX 量は図５に示すようなマッ
プの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。しかしな
がら、一回に供給するＨＣの量の上限をＨＣが還元作用
をせずにＮＯ X 触媒を通過してしまわない量に設定して
おく。
化する量Ｍ1 またはＭ2 は、排気ガス中のＮＯX の量に
応じて決定される。排気ガス中のＮＯX 量は、例えば、
以下のようにして推定する。機関回転数Ｎが高くなるほ
ど機関から単位時間当たり排出される排気ガス量が増大
するので機関回転数Ｎが高くなるにつれて機関から単位
時間当たり排出されるＮＯX 量は増大する。また、機関
負荷が高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧
ＰＭが高くなるほど各燃焼室３から排出される排気ガス
量が増大し、しかも燃焼温度が高くなるので機関負荷が
高くなるほど、即ちサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが
高くなるほど機関から単位時間当たり排出されるＮＯX
量が増大する。図４は実験により求められた単位時間当
たりに機関から排出されるＮＯX 量と、サージタンク１
０内の絶対圧ＰＭ、機関回転数Ｎとの関係を示してお
り、図４において各曲線は同一ＮＯX 量を示している。
図４に示されるように単位時間当たり機関から排出され
るＮＯX 量はサージタンク１０内の絶対圧ＰＭが高くな
るほど多くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くな
る。尚、図４に示したＮＯX 量は図５に示すようなマッ
プの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。しかしな
がら、一回に供給するＨＣの量の上限をＨＣが還元作用
をせずにＮＯ X 触媒を通過してしまわない量に設定して
おく。
【００１０】図６には本発明の第一実施形態に従ったＨ
Ｃ供給制御のフローチャートを示している。ステップＳ
６１０においてフラッグＦが１であるか否かが判別され
る。フラッグＦが１であると判別された時にはステップ
Ｓ６１２へ進み、時間ｔ1 −αが経過したか否かが判別
される。時間ｔ1 −αが経過したと判別された時にはス
テップＳ６１４へ進む。ステップＳ６１０においてフラ
ッグＦが１ではないと判別された時にはステップＳ６１
６へ進み、時間ｔ2 −αが経過したか否かが判別され
る。時間ｔ2 −αが経過したと判別された時にはステッ
プＳ６１４へ進む。ステップＳ６１２で時間ｔ1 −αが
経過していないと判別された時、およびステップＳ６１
６で時間ｔ2 −αが経過していないと判別された時には
サイクルを終了する。ステップＳ６１４ではＮＯX 触媒
１７の上流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さ
いか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上流端２０の
温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さい時にはステップＳ
６１８へ進む。ステップＳ６１８ではＮＯX 触媒１７の
下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上であるか否
かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度Ｔ
Ｄが下限温度値Ｔ1 以上である時にはステップＳ６２０
へ進み、ＨＣ供給弁１９を予め定められた開弁時間ｔｖ
1 だけ開弁し、ステップＳ６２２でフラッグＦに１を入
力して処理サイクルを終了する。一方、ステップＳ６１
４においてＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが下
限温度値Ｔ1 より小さくないと判別された時、およびス
テップＳ６１８においてＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上ではないと判別された時
にはステップＳ６２４へ進み、ＨＣ供給弁１９を予め定
められた開弁時間ｔｖ2 だけ開弁し、ステップＳ６２６
でフラッグＦに０を入力して処理サイクルを終了する。
Ｃ供給制御のフローチャートを示している。ステップＳ
６１０においてフラッグＦが１であるか否かが判別され
る。フラッグＦが１であると判別された時にはステップ
Ｓ６１２へ進み、時間ｔ1 −αが経過したか否かが判別
される。時間ｔ1 −αが経過したと判別された時にはス
テップＳ６１４へ進む。ステップＳ６１０においてフラ
ッグＦが１ではないと判別された時にはステップＳ６１
６へ進み、時間ｔ2 −αが経過したか否かが判別され
る。時間ｔ2 −αが経過したと判別された時にはステッ
プＳ６１４へ進む。ステップＳ６１２で時間ｔ1 −αが
経過していないと判別された時、およびステップＳ６１
６で時間ｔ2 −αが経過していないと判別された時には
サイクルを終了する。ステップＳ６１４ではＮＯX 触媒
１７の上流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さ
いか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上流端２０の
温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さい時にはステップＳ
６１８へ進む。ステップＳ６１８ではＮＯX 触媒１７の
下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上であるか否
かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度Ｔ
Ｄが下限温度値Ｔ1 以上である時にはステップＳ６２０
へ進み、ＨＣ供給弁１９を予め定められた開弁時間ｔｖ
1 だけ開弁し、ステップＳ６２２でフラッグＦに１を入
力して処理サイクルを終了する。一方、ステップＳ６１
４においてＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが下
限温度値Ｔ1 より小さくないと判別された時、およびス
テップＳ６１８においてＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上ではないと判別された時
にはステップＳ６２４へ進み、ＨＣ供給弁１９を予め定
められた開弁時間ｔｖ2 だけ開弁し、ステップＳ６２６
でフラッグＦに０を入力して処理サイクルを終了する。
【００１１】上記本発明のＨＣ供給制御に従ってＮＯX
触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが予め定められた温度
範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さく且つＮＯX 触媒１
７の下流端２４の温度ＴＤが予め定められた温度範囲Ｗ
の下限温度値Ｔ1 以上である時（状態Ｃ1 ）にＮＯX 触
媒へ供給されたＨＣは、ＮＯX 触媒の上流端の温度が下
限温度値よりも小さく、ＮＯX 触媒の触媒金属周辺に気
体として存在しないため、ＮＯX 触媒の上流端では還元
作用を活発には行わない。即ち、ＨＣの大部分は排気ガ
ス中のＮＯ2 やＯ2 と還元反応せずにＮＯX 触媒の上流
端に吸着する。また、ＨＣによりＯ2 が還元されないた
め、排気ガス中の酸度濃度は高いままに維持される。従
って、ＮＯが酸化されてＮＯ2 となる活性化温度が下限
温度値Ｔ 1 より小さいため、ＮＯはＮＯX 触媒の上流端
の領域において排気ガス中のＯ2により酸化されてＮＯ
2 とされる。ＮＯX 触媒の上流端に吸着したＨＣは、排
気ガスの流れに沿って徐々に下流へと移動する。ＨＣ
は、温度が上記予め定められた温度範囲Ｗ内にあるＮＯ
X 触媒の領域に到達した時に、還元作用を活発に行い、
ＮＯX 触媒の上流端の領域で酸化されたＮＯ2 を含む排
気ガス中のＮＯ2 を還元してＮ2 とする。上記一連の流
れが時間ｔ1 の間続けられる。これによりＮＯを高い浄
化率で浄化できるため、従来のＮＯX 触媒におけるＮＯ
X 浄化率よりも高いＮＯX 浄化率が確保される。また、
ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが予め定められ
た温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さく且つＮＯX
触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが予め定められた温度
範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上ではない時（状態Ｃ2 ）に
ＮＯX 触媒へ供給されたＨＣは、一般的なＮＯX 触媒と
同じＮＯX 浄化率でＮＯX を浄化する。即ち、本実施形
態によれば、ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが
予め定められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さ
く且つＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが予め定
められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上である時（状
態Ｃ1 ）において、従来よりも高いＮＯX 浄化率が確保
できるため、全体としても高いＮＯX 浄化率を確保する
ことができる。
触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが予め定められた温度
範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さく且つＮＯX 触媒１
７の下流端２４の温度ＴＤが予め定められた温度範囲Ｗ
の下限温度値Ｔ1 以上である時（状態Ｃ1 ）にＮＯX 触
媒へ供給されたＨＣは、ＮＯX 触媒の上流端の温度が下
限温度値よりも小さく、ＮＯX 触媒の触媒金属周辺に気
体として存在しないため、ＮＯX 触媒の上流端では還元
作用を活発には行わない。即ち、ＨＣの大部分は排気ガ
ス中のＮＯ2 やＯ2 と還元反応せずにＮＯX 触媒の上流
端に吸着する。また、ＨＣによりＯ2 が還元されないた
め、排気ガス中の酸度濃度は高いままに維持される。従
って、ＮＯが酸化されてＮＯ2 となる活性化温度が下限
温度値Ｔ 1 より小さいため、ＮＯはＮＯX 触媒の上流端
の領域において排気ガス中のＯ2により酸化されてＮＯ
2 とされる。ＮＯX 触媒の上流端に吸着したＨＣは、排
気ガスの流れに沿って徐々に下流へと移動する。ＨＣ
は、温度が上記予め定められた温度範囲Ｗ内にあるＮＯ
X 触媒の領域に到達した時に、還元作用を活発に行い、
ＮＯX 触媒の上流端の領域で酸化されたＮＯ2 を含む排
気ガス中のＮＯ2 を還元してＮ2 とする。上記一連の流
れが時間ｔ1 の間続けられる。これによりＮＯを高い浄
化率で浄化できるため、従来のＮＯX 触媒におけるＮＯ
X 浄化率よりも高いＮＯX 浄化率が確保される。また、
ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが予め定められ
た温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さく且つＮＯX
触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが予め定められた温度
範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上ではない時（状態Ｃ2 ）に
ＮＯX 触媒へ供給されたＨＣは、一般的なＮＯX 触媒と
同じＮＯX 浄化率でＮＯX を浄化する。即ち、本実施形
態によれば、ＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが
予め定められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さ
く且つＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが予め定
められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上である時（状
態Ｃ1 ）において、従来よりも高いＮＯX 浄化率が確保
できるため、全体としても高いＮＯX 浄化率を確保する
ことができる。
【００１２】図７は本発明の第二実施形態の内燃機関の
排気ガス浄化装置のＨＣ供給制御を示す図である。本発
明ではＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが予め定
められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さく、且
つＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが予め定めら
れた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上である時（状態Ｃ
1 ）にのみＨＣ供給弁１９を予め定められた開弁時間ｔ
ｖ3 だけ開弁してＨＣをＮＯX 触媒へ供給する。上記以
外の触媒温度条件においてはＨＣの供給は行わない。更
に、本実施形態では、一回に供給するＨＣの量は、ＮＯ
X 触媒１７の上流端２０の温度を次のＨＣ供給タイミン
グまでの時間ｔ3 だけ下限温度値Ｔ1 よりも低く維持で
き、且つ供給されたＨＣがそのままＮＯX 触媒を通過し
てしまわない量Ｍ3 に設定される。
排気ガス浄化装置のＨＣ供給制御を示す図である。本発
明ではＮＯX 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが予め定
められた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 よりも小さく、且
つＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが予め定めら
れた温度範囲Ｗの下限温度値Ｔ1 以上である時（状態Ｃ
1 ）にのみＨＣ供給弁１９を予め定められた開弁時間ｔ
ｖ3 だけ開弁してＨＣをＮＯX 触媒へ供給する。上記以
外の触媒温度条件においてはＨＣの供給は行わない。更
に、本実施形態では、一回に供給するＨＣの量は、ＮＯ
X 触媒１７の上流端２０の温度を次のＨＣ供給タイミン
グまでの時間ｔ3 だけ下限温度値Ｔ1 よりも低く維持で
き、且つ供給されたＨＣがそのままＮＯX 触媒を通過し
てしまわない量Ｍ3 に設定される。
【００１３】図８は本発明の第二実施形態の内燃機関の
排気ガス浄化装置に従ったＨＣ供給制御のフローチャー
トを示している。ステップＳ８１０において時間ｔ3 −
αを経過したか否かが判別される。時間ｔ3 −αを経過
したと判別された時にはステップＳ８１２へ進み、ＮＯ
X 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1よ
り小さいか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上流端
２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さい時にはステ
ップＳ８１４へ進む。ステップＳ８１４ではＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上であ
るか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上である時にはステップＳ
８１６へ進み、ＨＣ供給弁１９を予め定められた開弁時
間ｔｖ3だけ開弁してサイクルを終了する。ステップＳ
８１０において時間ｔ3 −αを経過していないと判別さ
れた時、ステップＳ８１２においてＮＯX 触媒１７の上
流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さくないと
判別された時、およびステップＳ８１４においてＮＯX
触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1以上
ではないと判別された時には、処理サイクルを終了す
る。尚、本発明においてＮＯX 触媒の上流端の温度が下
限温度値以上である場合にＨＣ供給弁を開弁してＮＯX
触媒の上流端の温度を下限温度値より小さくし、その
後、上記のＨＣ供給制御を行うことも可能である。
排気ガス浄化装置に従ったＨＣ供給制御のフローチャー
トを示している。ステップＳ８１０において時間ｔ3 −
αを経過したか否かが判別される。時間ｔ3 −αを経過
したと判別された時にはステップＳ８１２へ進み、ＮＯ
X 触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1よ
り小さいか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上流端
２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さい時にはステ
ップＳ８１４へ進む。ステップＳ８１４ではＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上であ
るか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の下流端２４の
温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 以上である時にはステップＳ
８１６へ進み、ＨＣ供給弁１９を予め定められた開弁時
間ｔｖ3だけ開弁してサイクルを終了する。ステップＳ
８１０において時間ｔ3 −αを経過していないと判別さ
れた時、ステップＳ８１２においてＮＯX 触媒１７の上
流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 より小さくないと
判別された時、およびステップＳ８１４においてＮＯX
触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1以上
ではないと判別された時には、処理サイクルを終了す
る。尚、本発明においてＮＯX 触媒の上流端の温度が下
限温度値以上である場合にＨＣ供給弁を開弁してＮＯX
触媒の上流端の温度を下限温度値より小さくし、その
後、上記のＨＣ供給制御を行うことも可能である。
【００１４】図９は本発明の第二実施形態を示した図で
ある。本実施形態では、ＮＯX 触媒１７の上流端２０に
その上流端２０を冷却する冷却装置２２を設け、ＮＯX
触媒１７の下流端２４にその下流端２４を加熱する加熱
装置２６を設けている。冷却装置２２としては空冷式ま
たは水冷式といった従来の装置を用いる。加熱装置２６
としては電気式のヒータといった従来の装置を用いる。
これ以外の構成については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、ＮＯX 触媒の上流端および下流端の温
度に応じて上記冷却装置および加熱装置を作動し、ＮＯ
X 触媒の上流端の温度が下限温度値より小さく且つＮＯ
X 触媒の下流端の温度が下限温度値以上となるようにＮ
ＯX 触媒の上流端および下流端の温度を制御する。
ある。本実施形態では、ＮＯX 触媒１７の上流端２０に
その上流端２０を冷却する冷却装置２２を設け、ＮＯX
触媒１７の下流端２４にその下流端２４を加熱する加熱
装置２６を設けている。冷却装置２２としては空冷式ま
たは水冷式といった従来の装置を用いる。加熱装置２６
としては電気式のヒータといった従来の装置を用いる。
これ以外の構成については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、ＮＯX 触媒の上流端および下流端の温
度に応じて上記冷却装置および加熱装置を作動し、ＮＯ
X 触媒の上流端の温度が下限温度値より小さく且つＮＯ
X 触媒の下流端の温度が下限温度値以上となるようにＮ
ＯX 触媒の上流端および下流端の温度を制御する。
【００１５】図１０は本発明の第二実施形態の内燃機関
の排気ガス浄化装置における触媒温度制御のフローチャ
ートを示している。ステップＳ１０１０においてＮＯX
触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 以上
であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上流端２
０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 以上である時にはステッ
プＳ１０１２へ進み冷却装置２２を作動（ＯＮ）し、ス
テップＳ１０１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流端２０
の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 以上でない時にはステップ
Ｓ１０１４へ進み冷却装置２２の作動を停止（ＯＦＦ）
し、ステップＳ１０１６へ進む。次にステップＳ１０１
６では、ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが下限
温度値Ｔ1 より小さいか否かが判別される。ＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 より小さ
い時にはステップＳ１０１８へ進み加熱装置２６を作動
（ＯＮ）し、処理サイクルを終了する。ＮＯX 触媒１７
の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 より小さくな
い時にはステップＳ１０２０へ進み加熱装置２６の作動
を停止（ＯＦＦ）し、処理サイクルを終了する。尚、本
実施形態のＨＣ供給制御は第一または第二実施形態と同
様である。
の排気ガス浄化装置における触媒温度制御のフローチャ
ートを示している。ステップＳ１０１０においてＮＯX
触媒１７の上流端２０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 以上
であるか否かが判別される。ＮＯX 触媒１７の上流端２
０の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 以上である時にはステッ
プＳ１０１２へ進み冷却装置２２を作動（ＯＮ）し、ス
テップＳ１０１６へ進む。ＮＯX 触媒１７の上流端２０
の温度ＴＵが下限温度値Ｔ1 以上でない時にはステップ
Ｓ１０１４へ進み冷却装置２２の作動を停止（ＯＦＦ）
し、ステップＳ１０１６へ進む。次にステップＳ１０１
６では、ＮＯX 触媒１７の下流端２４の温度ＴＤが下限
温度値Ｔ1 より小さいか否かが判別される。ＮＯX 触媒
１７の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 より小さ
い時にはステップＳ１０１８へ進み加熱装置２６を作動
（ＯＮ）し、処理サイクルを終了する。ＮＯX 触媒１７
の下流端２４の温度ＴＤが下限温度値Ｔ1 より小さくな
い時にはステップＳ１０２０へ進み加熱装置２６の作動
を停止（ＯＦＦ）し、処理サイクルを終了する。尚、本
実施形態のＨＣ供給制御は第一または第二実施形態と同
様である。
【００１６】上記触媒温度制御により、大部分の機関運
転期間において、ＮＯX 触媒の上流端の温度が下限温度
値より小さく且つＮＯX 触媒の下流端の温度が下限温度
値以上に維持されるため、より高いＮＯX 浄化率を確保
することができる。
転期間において、ＮＯX 触媒の上流端の温度が下限温度
値より小さく且つＮＯX 触媒の下流端の温度が下限温度
値以上に維持されるため、より高いＮＯX 浄化率を確保
することができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明では、触媒の上流端の温度が予め
定められた浄化率で浄化作用を行う温度範囲から外れて
いる時に供給された還元剤が、触媒の上流端において還
元作用を行わずに触媒に吸着する。触媒の上流端におい
て還元剤が還元作用を行わないため、排気ガス中の酸素
濃度が高く維持され、ＮＯX 中のＮＯが排気ガス中の酸
素によりＮＯ2 へ酸化される。上記ＮＯ2 は還元され易
いため、触媒の下流側へと移動したＮＯ2 は、上記温度
範囲から外れた上流端から上記温度範囲内にある下流側
へ移動したＨＣによりＮ2 へ容易に還元される。従っ
て、本発明によれば、触媒の高い浄化率を確保すること
ができる。
定められた浄化率で浄化作用を行う温度範囲から外れて
いる時に供給された還元剤が、触媒の上流端において還
元作用を行わずに触媒に吸着する。触媒の上流端におい
て還元剤が還元作用を行わないため、排気ガス中の酸素
濃度が高く維持され、ＮＯX 中のＮＯが排気ガス中の酸
素によりＮＯ2 へ酸化される。上記ＮＯ2 は還元され易
いため、触媒の下流側へと移動したＮＯ2 は、上記温度
範囲から外れた上流端から上記温度範囲内にある下流側
へ移動したＨＣによりＮ2 へ容易に還元される。従っ
て、本発明によれば、触媒の高い浄化率を確保すること
ができる。
【図１】本発明の第一実施形態の排気ガス浄化装置を備
えた内燃機関を示す図である。
えた内燃機関を示す図である。
【図２】触媒温度とＨＣおよびＮＯX の浄化率との関係
を示した図である。
を示した図である。
【図３】本発明の第一実施形態の排気ガス浄化装置のＨ
Ｃ供給制御の実例を示す図である。
Ｃ供給制御の実例を示す図である。
【図４】機関本体から排出されるＮＯX 量を示す図であ
る。
る。
【図５】機関本体から排出されるＮＯX 量を推定するた
めのマップを示す図である。
めのマップを示す図である。
【図６】第一実施形態のＨＣ供給制御を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図７】本発明の第二実施形態の排気ガス浄化装置のＨ
Ｃ供給制御の実例を示す図である。
Ｃ供給制御の実例を示す図である。
【図８】第一実施形態のＨＣ供給制御を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図９】本発明の第二実施形態の排気ガス浄化装置を備
えた内燃機関を示す図である。
えた内燃機関を示す図である。
【図１０】第二実施形態の触媒温度制御を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
１７…ＮＯX 触媒 １９…ＨＣ供給弁 ２０…上流端 ２４…下流端
Claims (3)
- 【請求項１】 排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒を機
関排気通路内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前記触
媒が予め定められた温度範囲内において前記還元剤の還
元作用により予め定められた浄化率で浄化作用を行う内
燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上流端
の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値より低く且つ前
記触媒の下流端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値
以上である時に触媒に供給する還元剤の量を増大したこ
とを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 排気ガス中のＮＯX を浄化する触媒を機
関排気通路内に備え、該触媒に還元剤を供給し、前記触
媒が予め定められた温度範囲内において前記還元剤の還
元作用により予め定められた浄化率で浄化作用を行う内
燃機関の排気ガス浄化装置において、前記触媒の上流端
の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値より低く且つ前
記触媒の下流端の触媒温度が前記温度範囲の下限温度値
以上である時にのみ還元剤を触媒に供給することを特徴
とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】 前記予め定められた浄化率が最大浄化率
の略半分以上であることを特徴とする請求項１または２
に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
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