JPH1082315A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH1082315A
JPH1082315A JP8237938A JP23793896A JPH1082315A JP H1082315 A JPH1082315 A JP H1082315A JP 8237938 A JP8237938 A JP 8237938A JP 23793896 A JP23793896 A JP 23793896A JP H1082315 A JPH1082315 A JP H1082315A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次的に供給される還元剤量を最適にする。 【解決手段】 ディーゼル機関の排気通路内に、還元剤
を含む酸素雰囲気において流入する排気中のＮＯX を選
択的に還元可能なリーンＮＯX 触媒を１６を配置し、リ
ーンＮＯX 触媒１６上流の排気通路内に還元剤を２次的
に供給可能な還元剤噴射弁２４を配置する。ＥＧＲ弁２
０または吸気絞り弁２３の開度を制御してＥＧＲガス量
を制御することより排気温度を制御し、それによってリ
ーンＮＯX触媒１６の温度が最適温度となるようにす
る。ＥＧＲガス量が多くなるにつれて還元剤噴射弁２４
からの還元剤量を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【０００２】
【従来の技術】リーン運転、すなわち空燃比が理論空燃
比よりもリーン側の機関運転が行われる内燃機関の排気
浄化装置であって、排気通路内に配置されて還元剤を含
む酸素雰囲気において流入する排気中のＮＯX を選択的
に還元可能なリーンＮＯX 触媒と、このリーンＮＯX 触
媒上流の排気通路内に還元剤を２次的に供給する還元剤
供給装置とを具備した排気浄化装置が公知である（特開
平５−１１３１１６号公報参照）。リーン運転が行われ
る機関の排気は未燃炭化水素（未燃ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）などの還元剤を含む酸素雰囲気になっており、
したがってこの排気をリーンＮＯX 触媒に導けば排気中
のＮＯX の一部はこれら未燃ＨＣやＣＯにより浄化され
る。ところが、機関から排出される未燃ＨＣなどはＮＯ
X に対し極めて少なく、したがってＮＯX 浄化のための
還元剤が不足する。そこで、この排気浄化装置では還元
剤供給装置を設けてリーンＮＯX 触媒上流の排気通路内
に還元剤を２次的に供給し、それによってＮＯX に対し
還元剤が不足しないようにしている。なお、リーンＮＯ
X 触媒は例えばゼオライトに遷移金属をイオン交換によ
り担持させ或いは貴金属を担持させた触媒から形成され
る。
【０００３】一方、従来より排気の一部をＥＧＲガスと
して吸気通路内に再循環させる排気再循環装置が知られ
ている。機関にＥＧＲガスを供給すると機関から排出さ
れるＮＯX 量を低減することができる。この場合、機関
に供給される新気量とＥＧＲガス量との和に対するＥＧ
Ｒガス量の比であるＥＧＲ率を例えば機関運転状態に応
じて制御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＧＲ
率を変更するとそれに応じて機関から排出されるＮＯX
量、未燃ＨＣ量、およびＣＯ量が変動する。したがっ
て、上述の排気浄化装置に排気再循環装置を適用した場
合にただ単に還元剤を供給すると浄化すべきＮＯXに対
し還元剤が過剰になり或いは不足する恐れがあるという
問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、リーン運転が行われる内燃機
関の排気浄化装置であって、排気通路内に配置されて還
元剤を含む酸素雰囲気において流入する排気中のＮＯX
を選択的に還元可能なリーンＮＯX 触媒と、このリーン
ＮＯX 触媒上流の排気通路内または機関燃焼室内に還元
剤を２次的に供給する還元剤供給手段とを具備した排気
浄化装置において、内燃機関にＥＧＲ率を制御可能な排
気再循環装置が設けられており、ＥＧＲ率に応じて還元
剤供給手段からの還元剤量を制御する還元剤量制御手段
を具備している。すなわち１番目の発明では、２次的に
供給される還元剤量が機関から排出されるＮＯX 量およ
び未燃ＨＣ量などに応じて制御されるので２次的に供給
される還元剤量に過不足が生ずるのが阻止される。
【０００６】また、上記課題を解決するために２番目の
発明によれば、リーン運転が行われる排気再循環装置付
き内燃機関において、排気通路内に配置されて還元剤を
含む酸素雰囲気において流入する排気中のＮＯX を選択
的に還元可能なリーンＮＯX触媒と、このリーンＮＯX
触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、排気再循環
装置を制御してＥＧＲ率を制御するＥＧＲ率制御手段
と、機関運転状態に基づいて基本ＥＧＲ率を算出する基
本ＥＧＲ率算出手段と、触媒温度検出手段の検出結果に
基づいてリーンＮＯX 触媒の温度が予め定められた目標
温度または目標温度範囲内となるように排気温度を制御
するために基本ＥＧＲ率を補正する補正量を算出するＥ
ＧＲ率補正量算出手段と、リーンＮＯX 触媒上流の排気
通路内または機関燃焼室内に還元剤を２次的に供給する
還元剤供給手段と、機関運転状態に基づいて予め定めら
れた基本ＥＧＲ率に対する基本還元剤量を算出する基本
還元剤量算出手段と、ＥＧＲ率の補正量に応じて基本還
元剤量を補正する還元剤量補正手段とを具備している。
すなわち２番目の発明でも２次的に供給される還元剤量
が機関から排出されるＮＯX 量および未燃ＨＣ量などに
応じて制御されるので、触媒温度を制御すべくＥＧＲ率
を制御する場合でも２次的に供給される還元剤量が最適
にされる。
【０００７】
【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。しかしながら、本発明を火
花点火式ガソリン機関に適用することもできる。図１を
参照すると、１はシリンダブロック、２はピストン、３
はシリンダヘッド、４は燃焼室、５は吸気ポート、６は
吸気弁、７は排気ポート、８は排気弁、９は燃焼室４内
に燃料を直接噴射する燃料噴射弁をそれぞれ示す。各気
筒の吸気ポート５はそれぞれ対応する吸気枝管１０を介
して共通のサージタンク１１に接続され、サージタンク
１１は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に接続
される。一方、各気筒の排気ポート７は共通の排気マニ
ホルド１４に接続され、この排気マニホルド１４は排気
管１５を介してリーンＮＯX 触媒１６を内蔵した触媒コ
ンバータ１７に接続される。なお、燃料噴射弁９は電子
制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御され
る。
【０００８】また、図１に示されるように、排気マニホ
ルド１４の集合部とサージタンク１１とがＥＧＲ通路１
９によって互いに連結される。このＥＧＲ通路１９内に
は、ＥＧＲ通路１９内を流通するＥＧＲガス量を制御す
るＥＧＲ弁２０が配置される。ＥＧＲ弁２０は例えば電
磁式のアクチュエータ２１により駆動される。なお、ア
クチュエータ２１は電子制御ユニット３０からの出力信
号に基づいて制御される。
【０００９】さらに、吸気ダクト１２内には例えば電磁
式のアクチュエータ２２により駆動される吸気絞り弁２
３が配置される。この吸気絞り弁２３は通常全開に維持
されており、機関負荷または機関回転数が極低いときの
みわずかに閉弁される。なお、アクチュエータ２２は電
子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御され
る。
【００１０】ＥＧＲ弁２０が開弁されるとＥＧＲガスが
燃焼室４内に供給される。この場合、同一の機関運転状
態および同一の吸気絞り弁２３開度に対してＥＧＲ弁２
０の開度が大きくなるにつれてＥＧＲガス量が多くな
る。また、同一の機関運転状態および同一のＥＧＲ弁２
０開度に対して吸気絞り弁２３の開度が小さくなるにつ
れてＥＧＲガス量が多くなる。なお、図１に示すような
ディーゼル機関では、気筒内に吸入される新気量とＥＧ
Ｒガス量との和は機関運転状態によらずほぼ一定であ
る。したがってＥＧＲガス量はＥＧＲ率に比例し、以下
ではＥＧＲ量を参照して説明する。
【００１１】さらに図１を参照すると、排気管１５内に
は還元剤を２次的に供給する還元剤噴射弁２４が取り付
けられる。還元剤として例えばガソリン、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
ような炭化水素を用いることができる。しかしながら、
図１のディーゼル機関では、燃料噴射弁９から噴射され
る機関の燃料と同一の燃料を還元剤噴射弁２４から噴射
するようにしている。したがって還元剤供給用の追加の
還元剤タンクを必要としない。なお、還元剤噴射弁２４
は電子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御
される。
【００１２】電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０はデジタ
ルコンピュータからなり、双方向性バス３１を介して相
互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、Ｒ
ＡＭ（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。リーンＮＯX 触媒１６にはリーンＮ
ＯX 触媒１６の温度（以下、触媒温度と称する）ＴＣＡ
Ｔに比例した出力電圧を発生する温度センサ３７が取り
付けられ、この温度センサ３７の出力電圧はＡＤ変換器
３８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３９が接
続される。ＣＰＵ３４ではこの出力パルスに基づいて機
関回転数Ｎが算出される。さらに、入力ポート３５には
アクセルペダル４０の踏み込み量ＤＥＰに比例した出力
電圧を発生する踏み込み量センサ４１が接続される。一
方、出力ポート３６はそれぞれ対応する駆動回路４２を
介して各燃料噴射弁９、各アクチュエータ２１，２２、
および還元剤噴射弁２４にそれぞれ接続される。
【００１３】リーンＮＯX 触媒１６は例えばゼオライト
に遷移金属をイオン交換により担持させ或いは貴金属を
担持させた触媒から形成される。このリーンＮＯX 触媒
１６は例えば炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）な
どの還元剤を含む酸素雰囲気において流入する排気中の
ＮＯX をこれらＨＣ、ＣＯなどと選択的に反応せしめ、
それによってＮＯX を窒素に還元することができる。す
なわち、リーンＮＯX触媒１６は流入する排気中が還元
剤を含んでいると、たとえ酸素雰囲気であっても流入す
る排気中のＮＯX を還元することができる。
【００１４】図２はリーンＮＯX 触媒１６のＮＯX 浄化
率ＥＮを示している。図２を参照すると、浄化率ＥＮは
リーンＮＯX 触媒１６の触媒温度ＴＣＡＴに応じて定ま
り、すなわち触媒温度ＴＣＡＴが下限しきい温度ＴＬ以
上でありかつ上限しきい温度以下であると許容最低浄化
率ＥＡＬよりも高くなる。すなわち、下限しきい温度Ｔ
Ｌから上限しきい温度ＴＨまでを最適温度範囲と称する
と、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲内にあるとリーン
ＮＯX 触媒１６は流入する排気中のＮＯX を良好に浄化
することができる。なお、図２からわかるように触媒温
度ＴＣＡＴがＴＭのときにＮＯX 浄化率ＥＮは最大値Ｅ
ＭＡＸとなり、したがってＴＭを最適温度と称する。
【００１５】次に、まずＥＧＲ弁２０の開度制御につい
て説明する。図１のディーゼル機関においてＥＧＲ弁２
０の開度ＶＥは次式に基づいて算出される。 ＶＥ＝ＶＥＰ・ＫＥ ここでＶＥＰは基本ＥＧＲ弁開度を表しており、ＫＥは
ＥＧＲ弁開度補正係数を表している。基本ＥＧＲ弁開度
ＶＥＰは、機関から排出されるＮＯX 量をできるだけ少
なくしかつ機関出力トルクをできるだけ大きくしかつト
ルク変動率をできるだけ小さくするのに最適なＥＧＲガ
ス量を得るために必要なＥＧＲ弁開度である。この基本
ＥＧＲ弁開度ＶＥＰは予め実験により求められており、
アクセルペダル４０の踏み込み量ＤＥＰと機関回転数Ｎ
の関数として図３に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内
に記憶されている。
【００１６】ＥＧＲ弁開度補正係数ＫＥは温度センサ３
７の出力信号に基づいて触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範
囲内または最適温度ＴＭとなるようにＥＧＲ弁開度ＶＥ
をフィードバック制御するためのものである。すなわ
ち、一定の機関運転状態および一定の吸気絞り弁開度Ｖ
ＡにおけるＥＧＲ弁開度ＶＥと排気温度ＴＥＧとの関係
を示す図４からわかるように、ＥＧＲ弁開度ＶＥが大き
くなってＥＧＲガス量が多くなるにつれてリーンＮＯX
触媒１６に流入する排気の温度ＴＥＧが上昇する。これ
は、ＥＧＲガス量が多くなるにつれて、比較的低温であ
りかつ大きな比熱の新気量が減少するためである。一
方、図２を参照して説明したように、リーンＮＯX 触媒
１６は触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲内にあるとＮＯ
X を良好に浄化し、最適温度ＴＭであるとさらに良好に
浄化する。そこで、ＥＧＲ弁開度ＶＥを制御してＥＧＲ
ガス量を制御することにより排気温度ＴＥＧを制御し、
それによって触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲内または
最適温度ＴＭとなるように制御することによりＮＯX の
良好な浄化作用を確保するようにしている。
【００１７】このＥＧＲ弁開度補正係数ＫＥは図５に示
されるように触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭのときに
１であり、ＴＭから低くなるにつれて大きくなり、ＴＭ
から高くなるにつれて小さくなる。また、触媒温度ＴＣ
ＡＴが最適温度範囲から外れると勾配が大きくなる。触
媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭよりも低いときにはＥＧ
Ｒ弁開度補正係数ＫＥが１よりも大きくなってＥＧＲ弁
開度ＶＥが大きくされるのでＥＧＲガス量が増大せしめ
られ、斯くして触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭに向け
て上昇せしめられる。触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭ
よりも高いときにはＥＧＲ弁開度補正係数ＫＥが１より
も小さくなってＥＧＲ弁開度ＶＥが小さくされるのでＥ
ＧＲガス量が減少せしめられ、斯くして触媒温度ＴＣＡ
Ｔが最適温度ＴＭに向けて下降せしめられる。
【００１８】なお、本実施態様ではＥＧＲ条件が成立し
たときにＥＧＲガス供給作用が行われる。例えば、機関
始動時でなくかつ暖機運転時でなくかつ加速運転時でな
くかつアイドリング運転時でないときにＥＧＲ条件が成
立していると判断される。次に、吸気絞り弁２３の開度
制御について説明する。図１のディーゼル機関において
吸気絞り弁２３の開度ＶＡは次式に基づいて算出され
る。
【００１９】ＶＡ＝ＶＡＰ・ＫＡ ここでＶＡＰは基本吸気絞り弁開度を表しており、ＫＡ
は吸気絞り弁開度補正係数を表している。基本吸気絞り
弁開度ＶＡＰは、機関負荷または機関回転数が低いとき
に過剰の新気が燃焼室４内に流入するのを阻止しつつ大
きな出力トルクを確保するために最適な吸気絞り弁開度
である。この基本吸気絞り弁開度ＶＡＰは予め実験によ
り求められており、アクセルペダル４０の踏み込み量Ｄ
ＥＰと機関回転数Ｎの関数として図６に示すマップの形
で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２０】吸気絞り弁開度補正係数ＫＡは温度センサ
３７の出力信号に基づいて触媒温度ＴＣＡＴが最適温度
範囲内または最適温度ＴＭとなるように吸気絞り弁開度
ＶＡをフィードバック制御するためのものである。すな
わち、一定の機関運転状態および一定のＥＧＲ弁開度Ｖ
Ｅにおける吸気絞り弁開度ＶＡと排気温度ＴＥＧとの関
係を示す図７からわかるように、吸気絞り弁開度ＶＡが
小さくなってＥＧＲガス量が多くなるにつれて排気温度
ＴＥＧが上昇する。そこで、吸気絞り弁開度ＶＡを制御
してＥＧＲガス量を制御することにより排気温度ＴＥＧ
を制御し、それによって触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範
囲内または最適温度ＴＭとなるように制御することによ
りＮＯX の良好な浄化作用を確保するようにしている。
【００２１】この吸気絞り弁開度補正係数ＫＡは図８に
示されるように触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭのとき
に１であり、ＴＭから低くなるにつれて小さくなり、Ｔ
Ｍから高くなるにつれて大きくなる。また、触媒温度Ｔ
ＣＡＴが最適温度範囲から外れると勾配が大きくなる。
触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭよりも低いときには吸
気絞り弁開度補正係数ＫＡが１よりも小さくなって吸気
絞り弁開度ＶＡが小さくされるのでＥＧＲガス量が増大
せしめられ、斯くして触媒温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭ
に向けて上昇せしめられる。触媒温度ＴＣＡＴが最適温
度ＴＭよりも高いときには吸気絞り弁開度補正係数ＫＡ
が１よりも大きくなって吸気絞り弁開度ＶＡが大きくさ
れるのでＥＧＲガス量が減少せしめられ、斯くして触媒
温度ＴＣＡＴが最適温度ＴＭに向けて下降せしめられ
る。
【００２２】ところで、ディーゼル機関において空燃比
が理論空燃比よりもリッチであるリッチ運転を行うと気
筒から好ましくないスモークやパティキュレートが排出
される。そこで、図１のディーゼル機関では各気筒にお
いて常時、空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリー
ン運転を行うようにしている。したがって、各気筒から
排出される排気は常時、酸素雰囲気になっている。
【００２３】この排気は次いでリーンＮＯX 触媒１６内
に流入し、排気中のＮＯX の一部は機関から排出される
未燃ＨＣやＣＯなどにより還元される。しかしながら、
冒頭で述べたように、機関から排出される未燃ＨＣなど
に比べて浄化すべきＮＯX 量は圧倒的に多く、すなわち
ＮＯX を良好に浄化するための還元剤が不足する。そこ
で、還元剤噴射弁２４から排気管１５内に還元剤を２次
的に供給し、それによってＮＯX に対し還元剤が不足し
ないようにしている。
【００２４】なお、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲外
のときにはたとえ還元剤を供給したとしてもリーンＮＯ
X 触媒１６においてＮＯX が良好に浄化されない（図２
参照）。したがって、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲
よりも低いときに還元剤を供給してもこの還元剤はＮＯ
X を浄化することなく大気中に放出されてしまう。ま
た、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲よりも高いときに
は還元剤はＮＯX を還元することなく酸化されてしま
う。そこで、図１のディーゼル機関では触媒温度ＴＣＡ
Ｔが最適温度範囲内のときに還元剤噴射弁２４による還
元剤供給作用を行い、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲
外のときには還元剤噴射弁２４による還元剤供給作用を
停止するようにしている。
【００２５】次に、還元剤量制御について説明する。図
１のディーゼル機関において還元剤噴射弁２４から噴射
される還元剤量ＱＲは次式に基づいて算出される。 ＱＲ＝ＱＲＰ・ＫＲ ここでＱＲＰは基本還元剤量を表しており、ＫＲは還元
剤量補正係数を表している。基本還元剤量ＱＲＰは、予
め定められた基準ＥＧＲガス量においてリーンＮＯX 触
媒１６に流入するＮＯX を良好に浄化するのに最適な還
元剤量である。基準ＥＧＲガス量をどのように定めても
よいが、図１のディーゼル機関ではＥＧＲ弁２０の開度
ＶＥが基本ＥＧＲ弁開度ＶＥＰでありかつ吸気絞り弁２
３の開度ＶＡが基本吸気絞り弁開度ＶＡＰのときのＥＧ
Ｒガス量を基準ＥＧＲガス量としている。この基本還元
剤量ＱＲＰは予め実験により求められており、アクセル
ペダル４０の踏み込み量ＤＥＰと機関回転数Ｎの関数と
して図９に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れている。
【００２６】ところで、図１のディーゼル機関では触媒
温度ＴＣＡＴが最適温度範囲内または最適温度ＴＭとな
るようにＥＧＲ弁開度ＶＥまたは吸気絞り弁開度ＶＡを
補正するようにしている。このため、ＥＧＲ弁開度補正
係数ＫＥおよび吸気絞り弁開度補正係数ＫＡが共に１で
ない限り実際のＥＧＲガス量が基準ＥＧＲガス量からず
れることになる。ところが、上述したように基本還元剤
量ＱＲは基準ＥＧＲガス量における最適な還元剤量であ
るので実際のＥＧＲガス量が基準ＥＧＲガス量からずれ
ると還元剤に過不足が生ずることになる。
【００２７】すなわち、一定の機関運転状態および一定
の吸気絞り弁開度ＶＡにおけるＥＧＲ弁開度ＶＥと、機
関から排出されるＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）および未燃ＨＣ
量Ｑ（ＨＣ）との関係を示す図４に示されるように、Ｅ
ＧＲ弁開度ＶＥが大きくなってＥＧＲガス量が多くなる
につれてＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）は減少し、これに対して
未燃ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）は増大する。また、一定の機関運
転状態および一定のＥＧＲ弁開度ＶＥにおける吸気絞り
弁開度ＶＡと、機関から排出されるＮＯX 量Ｑ（Ｎ
ＯX ）および未燃ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）との関係を示す図７
に示されるように、吸気絞り弁開度ＶＡが小さくなって
ＥＧＲガス量が多くなるにつれてＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）
は減少し、これに対して未燃ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）は増大す
る。
【００２８】言い換えると、基準ＥＧＲガス量に対し最
適である基本還元剤量を供給しているときにＥＧＲガス
の増量補正が行われると浄化すべき２次的に供給される
還元剤がＮＯX に対し過剰となり、ＥＧＲガスの減量補
正が行われると２次的に供給される還元剤が不足するこ
とになる。そこで、ＥＧＲガス量の増量補正が行われる
ときに還元剤量ＱＲを減少させ、ＥＧＲガス量の減量補
正が行われるときに還元剤量ＱＲを増大させる還元剤量
補正係数ＫＲを導入し、それによって還元剤に過不足を
生じさせることなくＮＯXを良好に浄化するようにして
いる。この場合、ＥＧＲガス量の補正量が大きいときほ
ど還元剤量の補正量を大きくしている。
【００２９】この還元剤量補正係数ＫＲは図１０（Ａ）
に示されるようにＥＧＲ弁開度補正係数ＫＥが１のとき
に１であり、１から小さくなるにつれて大きくなり、１
から大きくなるにつれて小さくなる。ＥＧＲガス量を減
量すべくＥＧＲ弁開度補正係数ＫＥが１よりも小さくな
ってＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）が増大しかつ未燃ＨＣ量Ｑ
（ＨＣ）が減少すると還元剤量補正係数ＫＲが１よりも
大きくなるので還元剤量ＱＲが不足するのが阻止され
る。また、ＥＧＲガス量を増量すべくＥＧＲ弁開度補正
係数ＫＥが１よりも大きくなってＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）
が減少しかつ未燃ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）が増大すると還元剤
量補正係数ＫＲが１よりも小さくなるので還元剤量ＱＲ
が過剰になるのが阻止される。
【００３０】また、還元剤量補正係数ＫＲは図１０
（Ｂ）に示されるように吸気絞り弁開度補正係数ＫＡが
１のときに１であり、１から小さくなるにつれて小さく
なり、１から大きくなるにつれて大きくなる。ＥＧＲガ
ス量を減量すべく吸気絞り弁開度補正係数ＫＡが１より
も大きくなってＮＯX 量Ｑ（ＮＯX ）が増大しかつ未燃
ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）が減少すると還元剤量補正係数ＫＲが
１よりも大きくなるので還元剤量ＱＲが不足するのが阻
止される。また、ＥＧＲガス量を増量すべく吸気絞り弁
開度補正係数ＫＡが１よりも小さくなってＮＯX 量Ｑ
（ＮＯX ）が減少しかつ未燃ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）が増大す
ると還元剤量補正係数ＫＲが１よりも小さくなるので還
元剤量ＱＲが過剰になるのが阻止される。この還元剤量
補正係数ＫＲは図１０（Ｃ）に示すマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されている。
【００３１】なお、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲外
のとき、例えば下限しきい温度よりも低いときには上述
したようにＥＧＲ弁２０の開度ＶＥが大きくされ或いは
吸気絞り弁２３の開度ＶＡが小さくされている。ＥＧＲ
弁２０の開度ＶＥが大きくされ或いは吸気絞り弁２３の
開度ＶＡが小さくされると、図４および図７を参照して
上述したように機関から排出されるＮＯX 量Ｑ（Ｎ
ＯX ）が減少し、一方未燃ＨＣ量Ｑ（ＨＣ）が増大す
る。したがって、触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲外の
ときにリーンＮＯX 触媒１６から排出されるＮＯX 量が
低減されている。
【００３２】図１１はＥＧＲ弁２０の開度を制御するた
めのルーチンを示している。このルーチンは予め定めら
れた設定時間毎の割り込みにって実行される。図１１を
参照すると、まずステップ５０では上述のＥＧＲ条件が
成立しているか否かが判別される。ＥＧＲ条件が成立し
ているときには次いでステップ５１に進み、図３のマッ
プから基本ＥＧＲ弁開度ＶＥＰが算出される。続くステ
ップ５２では図５のマップからＥＧＲ弁開度補正係数Ｋ
Ｅが算出される。続くステップ５３では次式に基づいて
ＥＧＲ弁開度ＶＥが算出される。
【００３３】ＶＥ＝ＶＥＰ・ＫＥ アクチュエータ２１はＥＧＲ弁２０の開度がＶＥとなる
ようにＥＧＲ弁２０を駆動する。一方、ステップ５０に
おいてＥＧＲ条件が成立していないときには次いでステ
ップ５４に進み、ＥＧＲ弁開度ＶＥを零として処理サイ
クルを終了する。すなわち、ＥＧＲ条件不成立のときに
はＥＧＲガス供給作用を停止する。
【００３４】図１２は吸気絞り弁２３の開度を制御する
ためのルーチンを示している。このルーチンは予め定め
られた設定時間毎の割り込みにって実行される。図１２
を参照すると、まずステップ６０では図６のマップから
基本吸気絞り弁開度ＶＡＰが算出される。続くステップ
６１では図８のマップから吸気絞り弁開度補正係数ＫＡ
が算出される。続くステップ６２では次式に基づいて吸
気絞り弁開度ＶＡが算出される。
【００３５】ＶＡ＝ＶＡＰ・ＫＡ アクチュエータ２２は吸気絞り弁２３の開度がＶＡとな
るように吸気絞り弁２３を駆動する。図１３は還元剤噴
射弁２４から供給される還元剤量を制御するためのルー
チンを示している。このルーチンは予め定められた設定
時間毎の割り込みにって実行される。
【００３６】図１３を参照すると、まずステップ７０で
は触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲内か否かが判別され
る。触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲内のときには次い
でステップ７１に進み、図９のマップから基本還元剤量
ＱＲＰが算出される。続くステップ７２では図１０
（Ｃ）のマップから還元剤量補正係数ＫＲが算出され
る。続くステップ７３では次式に基づいて還元剤量ＱＲ
が算出される。
【００３７】ＱＲ＝ＱＲＰ・ＫＲ 還元剤噴射弁２４からはＱＲだけ還元剤が噴射される。
一方、ステップ７０において触媒温度ＴＣＡＴが最適温
度範囲外のときには次いでステップ７４に進み、還元剤
量ＱＲを零として処理サイクルを終了する。すなわち、
触媒温度ＴＣＡＴが最適温度範囲外のときには還元剤噴
射弁２４からの還元剤供給作用を停止する。
【００３８】上述の実施態様では、排気中に還元剤を２
次的に供給するために還元剤噴射弁２４を設けている。
しかしながら、例えば圧縮上死点周りに行われる通常の
燃料噴射に加えて、燃料噴射弁９から膨張行程後半また
は排気行程に２回目の燃料噴射を行い、それによって排
気中に還元剤を２次的に供給するようにしてもよい。こ
の場合、排気温度が比較的高い膨張行程後半に２次的な
燃料噴射を行うのが好ましい。なお、このような２次的
な燃料噴射による燃料は機関出力に寄与しない。またこ
の場合、各気筒の１燃焼サイクルにおいて複数回燃料噴
射を行うために機関は燃料用蓄圧室を具備し、燃料ポン
プから吐出された燃料はこの蓄圧室を介して各燃料噴射
弁９に分配される。
【００３９】また、上述の実施態様では、触媒温度ＴＣ
ＡＴを検出するために温度センサ３７を設けている。し
かしながら、触媒温度ＴＣＡＴはリーンＮＯX 触媒１６
に流入する排気温度ＴＥＧから推定することができ、こ
の排気温度ＴＥＧは機関運転状態、すなわち例えばアク
セルペダル４０の踏み込み量ＤＥＰおよび機関回転数Ｎ
から推定することができる。したがって、触媒温度ＴＣ
ＡＴを機関運転状態から推定するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】２次的に供給される還元剤量を最適にす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】リーンＮＯX 触媒の浄化率を示す線図である。
【図３】基本ＥＧＲ弁開度を示す線図である。
【図４】ＥＧＲ弁開度と、排出ＮＯX 量、排出未燃ＨＣ
量、および排気温度との関係を示す線図である。
【図５】ＥＧＲ弁開度補正係数を示す線図である。
【図６】基本吸気絞り弁開度を示す線図である。
【図７】吸気絞り弁開度と、排出ＮＯX 量、排出未燃Ｈ
Ｃ量、および排気温度との関係を示す線図である。
【図８】吸気絞り弁開度補正係数を示す線図である。
【図９】基本還元剤量を示す線図である。
【図１０】還元剤量補正係数を示す線図である。
【図１１】ＥＧＲ弁開度制御を実行するためのフローチ
ャートである。
【図１２】吸気絞り弁開度制御を実行するためのフロー
チャートである。
【図１３】還元剤量制御を実行するためのフローチャー
トである。
【符号の説明】
４…燃焼室 ９…燃料噴射弁 １１…サージタンク １４…排気マニホルド １５…排気管 １６…リーンＮＯX 触媒 １９…ＥＧＲ通路 ２０…ＥＧＲ弁 ２３…吸気絞り弁 ２４…還元剤噴射弁 ３７…温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｎ ３０１Ｔ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ ５５０Ｒ ５５０Ｇ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リーン運転が行われる内燃機関の排気浄
    化装置であって、排気通路内に配置されて還元剤を含む
    酸素雰囲気において流入する排気中のＮＯXを選択的に
    還元可能なリーンＮＯX 触媒と、該リーンＮＯX 触媒上
    流の排気通路内または機関燃焼室内に還元剤を２次的に
    供給する還元剤供給手段とを具備した排気浄化装置にお
    いて、内燃機関にＥＧＲ率を制御可能な排気再循環装置
    が設けられており、ＥＧＲ率に応じて還元剤供給手段か
    らの還元剤量を制御する還元剤量制御手段を具備した排
    気浄化装置。
  2. 【請求項２】 リーン運転が行われる排気再循環装置付
    き内燃機関において、排気通路内に配置されて還元剤を
    含む酸素雰囲気において流入する排気中のＮＯX を選択
    的に還元可能なリーンＮＯX 触媒と、該リーンＮＯX 触
    媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、排気再循環装
    置を制御してＥＧＲ率を制御するＥＧＲ率制御手段と、
    機関運転状態に基づいて基本ＥＧＲ率を算出する基本Ｅ
    ＧＲ率算出手段と、触媒温度検出手段の検出結果に基づ
    いてリーンＮＯX 触媒の温度が予め定められた目標温度
    または目標温度範囲内となるように排気温度を制御する
    ために基本ＥＧＲ率を補正する補正量を算出するＥＧＲ
    率補正量算出手段と、リーンＮＯX 触媒上流の排気通路
    内または機関燃焼室内に還元剤を２次的に供給する還元
    剤供給手段と、機関運転状態に基づいて予め定められた
    基本ＥＧＲ率に対する基本還元剤量を算出する基本還元
    剤量算出手段と、ＥＧＲ率の補正量に応じて基本還元剤
    量を補正する還元剤量補正手段とを具備した排気浄化装
    置。
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