JPH11257061A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒の早期活性化のための排気再燃焼器５の
着火遅れ期間を短くし、その間の未燃成分の排出を防止
する。 【解決手段】 内燃機関１の排気通路２の触媒装置６上
流側に、排気再燃焼器５が設けられており、その上流側
に、２次空気ポンプ３が接続される。触媒装置６は、触
媒温度センサ７を具備する。エンジンコントロールユニ
ット８は、始動の際に先に２次空気ポンプ３を最大流量
で動作させ、排気通路２内の排気ガスを掃気する。クラ
ンキングが開始したら燃料噴射装置１１を介して内燃機
関１の空燃比をリッチ化し、２次空気を加えて、再燃焼
させる。再燃焼開始初期の２次空気供給量は、排気通路
２内の空気量を考慮して減量補正される。可燃成分が排
気再燃焼器５に供給される初期の段階から適正な濃度と
なるので、着火遅れがなく速やかに燃焼する。
着火遅れ期間を短くし、その間の未燃成分の排出を防止
する。 【解決手段】 内燃機関１の排気通路２の触媒装置６上
流側に、排気再燃焼器５が設けられており、その上流側
に、２次空気ポンプ３が接続される。触媒装置６は、触
媒温度センサ７を具備する。エンジンコントロールユニ
ット８は、始動の際に先に２次空気ポンプ３を最大流量
で動作させ、排気通路２内の排気ガスを掃気する。クラ
ンキングが開始したら燃料噴射装置１１を介して内燃機
関１の空燃比をリッチ化し、２次空気を加えて、再燃焼
させる。再燃焼開始初期の２次空気供給量は、排気通路
２内の空気量を考慮して減量補正される。可燃成分が排
気再燃焼器５に供給される初期の段階から適正な濃度と
なるので、着火遅れがなく速やかに燃焼する。
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、特に始動直後の排気ガスの排気浄化を図った排
気浄化装置に関する。
化装置、特に始動直後の排気ガスの排気浄化を図った排
気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の内燃機関から排出される排気ガ
スの浄化には、貴金属（白金、ロジウム等）またはその
他の金属からなる触媒を担持した触媒装置が従来から広
く使われている。このような触媒は、排気ガス中の有害
成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を酸化および還元して
浄化している。ところで、この触媒作用を得るためには
排気温度が高くなければならず、例えば３００℃前後の
温度が必要である。しかし、内燃機関の始動直後では、
排気ガス温度が低く、触媒が活性化する温度（３００℃
前後）に達しないため、排気有害成分の浄化はほとんど
行われず、比較的多量の排気有害物質が大気中へ放出さ
れる、という問題がある。
スの浄化には、貴金属（白金、ロジウム等）またはその
他の金属からなる触媒を担持した触媒装置が従来から広
く使われている。このような触媒は、排気ガス中の有害
成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を酸化および還元して
浄化している。ところで、この触媒作用を得るためには
排気温度が高くなければならず、例えば３００℃前後の
温度が必要である。しかし、内燃機関の始動直後では、
排気ガス温度が低く、触媒が活性化する温度（３００℃
前後）に達しないため、排気有害成分の浄化はほとんど
行われず、比較的多量の排気有害物質が大気中へ放出さ
れる、という問題がある。
【０００３】そこで、上記問題を解決するため、内燃機
関の排気系に配設された触媒装置の上流側に、さらに、
排気再燃焼器を設け、始動直後に、この再燃焼器におい
て可燃性の排気ガスを燃焼させて、その燃焼熱により触
媒を早期活性化させるものが公知である（特表平６−５
０８４０９号公報等）。この排気浄化装置は、排気再燃
焼器に燃料を噴射するものではなく、内燃機関の空燃比
をリッチにし、かつ２次空気を供給して、可燃成分およ
び空気を含む可燃性の排気ガスを生成し、点火装置でこ
の可燃性ガスを燃焼させるものであり、非常に簡素な構
成でもって触媒の早期活性化を実現できる。しかも、触
媒活性前においても、ＨＣ、ＣＯを燃焼により浄化する
ことができるため、全体的な排気ガスの清浄化に非常に
有効な手段である、と言える。
関の排気系に配設された触媒装置の上流側に、さらに、
排気再燃焼器を設け、始動直後に、この再燃焼器におい
て可燃性の排気ガスを燃焼させて、その燃焼熱により触
媒を早期活性化させるものが公知である（特表平６−５
０８４０９号公報等）。この排気浄化装置は、排気再燃
焼器に燃料を噴射するものではなく、内燃機関の空燃比
をリッチにし、かつ２次空気を供給して、可燃成分およ
び空気を含む可燃性の排気ガスを生成し、点火装置でこ
の可燃性ガスを燃焼させるものであり、非常に簡素な構
成でもって触媒の早期活性化を実現できる。しかも、触
媒活性前においても、ＨＣ、ＣＯを燃焼により浄化する
ことができるため、全体的な排気ガスの清浄化に非常に
有効な手段である、と言える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気浄化装置においては、始動時から直ちに排気再
燃焼が行われれば問題はないものの、実際には、排気再
燃焼器内のガスを可燃領域に制御し、かつこれに着火さ
せるのに数秒程度の遅れが存在するため、その期間に未
燃成分を比較的大量に放出してしまう欠点がある。
来の排気浄化装置においては、始動時から直ちに排気再
燃焼が行われれば問題はないものの、実際には、排気再
燃焼器内のガスを可燃領域に制御し、かつこれに着火さ
せるのに数秒程度の遅れが存在するため、その期間に未
燃成分を比較的大量に放出してしまう欠点がある。
【０００５】特に、排気再燃焼器を作動させる前提とし
て、例えば内燃機関で燃焼する混合気の空燃比をリッチ
状態に設定すると、これに伴って未燃成分も増加するた
め、排気再燃焼の遅れに伴う未燃成分の排出は大きな問
題となる。
て、例えば内燃機関で燃焼する混合気の空燃比をリッチ
状態に設定すると、これに伴って未燃成分も増加するた
め、排気再燃焼の遅れに伴う未燃成分の排出は大きな問
題となる。
【０００６】このような排気再燃焼器の着火遅れの一つ
の要因は、機関始動時に排気通路内に不活性ガスである
排気ガスが滞留しているため、上流側で可燃性のガスを
生成しても、排気再燃焼器に達するまでに、滞留してい
た排気ガスによって希釈されてしまい、着火性が悪化す
ることにある。つまり、生成された可燃性ガスと滞留し
ていた排気ガスとが混合したガスが、着火可能な濃度に
なるまで着火に至らず、その間、未燃成分の一部が大気
に放出されてしまうのである。
の要因は、機関始動時に排気通路内に不活性ガスである
排気ガスが滞留しているため、上流側で可燃性のガスを
生成しても、排気再燃焼器に達するまでに、滞留してい
た排気ガスによって希釈されてしまい、着火性が悪化す
ることにある。つまり、生成された可燃性ガスと滞留し
ていた排気ガスとが混合したガスが、着火可能な濃度に
なるまで着火に至らず、その間、未燃成分の一部が大気
に放出されてしまうのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
の課題を解決するために、排気再燃焼器を作動させる
前、つまり可燃性ガスの供給を開始する前に、排気通路
内の滞留排気ガスを空気に置換し、可燃性ガスの供給開
始時に速やかに着火燃焼するようにした。さらに、この
置換した空気による希釈を考慮して、排気再燃焼器作動
初期の２次空気供給量を減量することで、一層確実な着
火燃焼を図った。
の課題を解決するために、排気再燃焼器を作動させる
前、つまり可燃性ガスの供給を開始する前に、排気通路
内の滞留排気ガスを空気に置換し、可燃性ガスの供給開
始時に速やかに着火燃焼するようにした。さらに、この
置換した空気による希釈を考慮して、排気再燃焼器作動
初期の２次空気供給量を減量することで、一層確実な着
火燃焼を図った。
【０００８】すなわち、請求項１に係る内燃機関の排気
浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置
と、この触媒装置の上流に位置し、かつ点火手段を備え
た排気再燃焼器と、この排気再燃焼器へ供給される排気
ガスを可燃性の状態にする可燃性ガス生成手段と、を備
えてなる内燃機関の排気浄化装置において、上記可燃性
ガス生成手段による可燃性排気ガスの供給に先立って、
排気通路内に滞留していた排気ガスを予め空気に置換す
る置換手段を備えている。
浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒装置
と、この触媒装置の上流に位置し、かつ点火手段を備え
た排気再燃焼器と、この排気再燃焼器へ供給される排気
ガスを可燃性の状態にする可燃性ガス生成手段と、を備
えてなる内燃機関の排気浄化装置において、上記可燃性
ガス生成手段による可燃性排気ガスの供給に先立って、
排気通路内に滞留していた排気ガスを予め空気に置換す
る置換手段を備えている。
【０００９】上記可燃性ガス生成手段は、例えば請求項
２のように、排気ガス中の未燃成分を一時的に増加させ
る未燃成分供給手段と、上記排気再燃焼器の上流側にお
いて排気ガス中に２次空気を供給する２次空気供給装置
と、から構成される。また、上記未燃成分供給手段は、
例えば、請求項３のように、内燃機関の空燃比を一時的
にリッチ状態とする空燃比制御手段からなる。あるい
は、個別の燃料噴射装置等を設けることもできる。
２のように、排気ガス中の未燃成分を一時的に増加させ
る未燃成分供給手段と、上記排気再燃焼器の上流側にお
いて排気ガス中に２次空気を供給する２次空気供給装置
と、から構成される。また、上記未燃成分供給手段は、
例えば、請求項３のように、内燃機関の空燃比を一時的
にリッチ状態とする空燃比制御手段からなる。あるい
は、個別の燃料噴射装置等を設けることもできる。
【００１０】上記置換手段としては、適宜な掃気用ポン
プ等を用いることができるが、上記のように２次空気供
給装置を具備する場合には、請求項４のように、この２
次空気供給装置によって置換手段を構成することができ
る。
プ等を用いることができるが、上記のように２次空気供
給装置を具備する場合には、請求項４のように、この２
次空気供給装置によって置換手段を構成することができ
る。
【００１１】排気通路中の排気ガスと空気との置換は、
排気再燃焼器の作動の際に完了していればよい。請求項
５の発明では、内燃機関の始動の直前に上記２次空気供
給装置を作動させ、排気通路内の排気ガスを空気に置換
するようにしている。また請求項６の発明では、内燃機
関の運転終了時に上記２次空気供給装置を作動させ、排
気通路内の排気ガスを空気に置換するようにしている。
排気再燃焼器の作動の際に完了していればよい。請求項
５の発明では、内燃機関の始動の直前に上記２次空気供
給装置を作動させ、排気通路内の排気ガスを空気に置換
するようにしている。また請求項６の発明では、内燃機
関の運転終了時に上記２次空気供給装置を作動させ、排
気通路内の排気ガスを空気に置換するようにしている。
【００１２】このように排気通路の排気ガスを予め空気
と置換することにより、不活性ガスである排気ガスによ
る希釈がなく、着火性が向上するため、可燃性ガスの供
給に伴って速やかに着火燃焼が可能となる。
と置換することにより、不活性ガスである排気ガスによ
る希釈がなく、着火性が向上するため、可燃性ガスの供
給に伴って速やかに着火燃焼が可能となる。
【００１３】また請求項７の発明は、上記２次空気供給
装置による排気再燃焼開始初期の２次空気供給量を、排
気通路内の置換した空気量を考慮して減量補正すること
を特徴としている。
装置による排気再燃焼開始初期の２次空気供給量を、排
気通路内の置換した空気量を考慮して減量補正すること
を特徴としている。
【００１４】図１０は、排気再燃焼器の燃焼開始時に該
排気再燃焼器に流入するガス量を示した説明図であり、
従来のものでは、（ａ）に示すように、可燃成分を含む
過濃排気ガスと２次空気と排気通路内の残留排気ガスと
の三者が混合して流入する。この場合、残留排気ガスが
不活性ガスであることから、着火性が大幅に悪化する。
これに対し、排気通路内の残留排気ガスを空気に置換す
れば、（ｂ）に示すようになり、不活性ガスが存在しな
いことから、着火性が向上する。但し、図示するよう
に、排気通路内の空気が２次空気に上乗せされる形とな
るため、過濃排気ガスと２次空気との混合気がさらに排
気通路内空気によって希釈され、やや希薄の混合気とな
ってしまい、ある程度の着火遅れが発生する。これに対
し、（ｃ）に示すように、排気通路内の置換した空気量
を考慮して２次空気供給量を減量補正すれば、混合した
ガス全体で適正混合気となり、一層速やかに着火燃焼に
至る。
排気再燃焼器に流入するガス量を示した説明図であり、
従来のものでは、（ａ）に示すように、可燃成分を含む
過濃排気ガスと２次空気と排気通路内の残留排気ガスと
の三者が混合して流入する。この場合、残留排気ガスが
不活性ガスであることから、着火性が大幅に悪化する。
これに対し、排気通路内の残留排気ガスを空気に置換す
れば、（ｂ）に示すようになり、不活性ガスが存在しな
いことから、着火性が向上する。但し、図示するよう
に、排気通路内の空気が２次空気に上乗せされる形とな
るため、過濃排気ガスと２次空気との混合気がさらに排
気通路内空気によって希釈され、やや希薄の混合気とな
ってしまい、ある程度の着火遅れが発生する。これに対
し、（ｃ）に示すように、排気通路内の置換した空気量
を考慮して２次空気供給量を減量補正すれば、混合した
ガス全体で適正混合気となり、一層速やかに着火燃焼に
至る。
【００１５】この減量補正は、排気通路内に当初存在す
るガスが全て排気再燃焼器を通過するまで継続すればよ
い。内燃機関の吸入空気量が多いほど排気ガス量も多く
なり、それだけ当初存在していたガスが排気再燃焼器を
通過するまでの時間が短くなる。従って、請求項８の発
明では、減量補正する時間が内燃機関の吸入空気量に基
づいて設定される。
るガスが全て排気再燃焼器を通過するまで継続すればよ
い。内燃機関の吸入空気量が多いほど排気ガス量も多く
なり、それだけ当初存在していたガスが排気再燃焼器を
通過するまでの時間が短くなる。従って、請求項８の発
明では、減量補正する時間が内燃機関の吸入空気量に基
づいて設定される。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、排気通路に残留した排
気ガスに起因する排気再燃焼器で実際に再燃焼が生じる
までの着火遅れ期間を短縮することができ、その間に大
気に排出されるＨＣ等の未燃成分が大幅に減少する。従
って、排気再燃焼による触媒の早期活性化と併せて、内
燃機関全体として、冷間始動時に排出される有害成分を
大幅に低減することが可能となる。
気ガスに起因する排気再燃焼器で実際に再燃焼が生じる
までの着火遅れ期間を短縮することができ、その間に大
気に排出されるＨＣ等の未燃成分が大幅に減少する。従
って、排気再燃焼による触媒の早期活性化と併せて、内
燃機関全体として、冷間始動時に排出される有害成分を
大幅に低減することが可能となる。
【００１７】特に、請求項７および請求項８のように、
置換した排気通路内の空気量を考慮して２次空気供給量
を減量補正すれば、当初から適正な濃度の可燃性ガスが
排気再燃焼器に供給され、一層速やかに着火燃焼を開始
できる。
置換した排気通路内の空気量を考慮して２次空気供給量
を減量補正すれば、当初から適正な濃度の可燃性ガスが
排気再燃焼器に供給され、一層速やかに着火燃焼を開始
できる。
【００１８】また、請求項４のように、排気再燃焼に必
要な２次空気供給装置を利用して排気ガスと空気との置
換を行うことにより、新たなポンプ等の付加が不要とな
り、その置換を非常に簡単に実現することができる。
要な２次空気供給装置を利用して排気ガスと空気との置
換を行うことにより、新たなポンプ等の付加が不要とな
り、その置換を非常に簡単に実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】図１は、本発明の一実施例の構成を示すも
のである。内燃機関１の排気通路２には、白金等の触媒
をセラミックス等からなる担体に担持させてなる三元触
媒装置６が設けられており、この触媒装置６の上流側
に、排気再燃焼器５が設けられている。この排気再燃焼
器５は、点火手段として点火プラグ４を備えている。上
記点火プラグ４は点火コイル等からなる図示せぬ点火装
置に接続されており、この点火装置によって火花放電を
行うようになっている。この実施例では、触媒装置６と
排気再燃焼器５とは、同一のケーシング内に収容されて
いる。
のである。内燃機関１の排気通路２には、白金等の触媒
をセラミックス等からなる担体に担持させてなる三元触
媒装置６が設けられており、この触媒装置６の上流側
に、排気再燃焼器５が設けられている。この排気再燃焼
器５は、点火手段として点火プラグ４を備えている。上
記点火プラグ４は点火コイル等からなる図示せぬ点火装
置に接続されており、この点火装置によって火花放電を
行うようになっている。この実施例では、触媒装置６と
排気再燃焼器５とは、同一のケーシング内に収容されて
いる。
【００２１】上記排気再燃焼器５の上流側には、２次空
気供給装置として２次空気ポンプ３が接続されている。
また触媒装置６には、該触媒装置６の内部温度つまり触
媒温度を検出する触媒温度センサ７が設けられており、
内燃機関１には、その冷却水温度を検出する水温センサ
９が設けられている。これらの触媒温度センサ７や水温
センサ９の検出信号は、エンジンコントロールユニット
８に入力される。
気供給装置として２次空気ポンプ３が接続されている。
また触媒装置６には、該触媒装置６の内部温度つまり触
媒温度を検出する触媒温度センサ７が設けられており、
内燃機関１には、その冷却水温度を検出する水温センサ
９が設けられている。これらの触媒温度センサ７や水温
センサ９の検出信号は、エンジンコントロールユニット
８に入力される。
【００２２】上記２次空気ポンプ３および上述した点火
装置は、それぞれ上記エンジンコントロールユニット８
からの制御信号によって制御され、後述するように排気
再燃焼時に、それぞれ２次空気の供給および点火を行う
ようになっている。
装置は、それぞれ上記エンジンコントロールユニット８
からの制御信号によって制御され、後述するように排気
再燃焼時に、それぞれ２次空気の供給および点火を行う
ようになっている。
【００２３】また内燃機関１の吸気通路１０には、燃料
噴射装置１１が取り付けられており、エンジンコントロ
ールユニット８からの噴射信号によって燃料を噴射する
ようになっている。この燃料噴射量は、基本的には内燃
機関１の運転条件に応じて制御されるものであるが、排
気再燃焼時には、燃料噴射量を増量することにより空燃
比がリッチに保たれる。
噴射装置１１が取り付けられており、エンジンコントロ
ールユニット８からの噴射信号によって燃料を噴射する
ようになっている。この燃料噴射量は、基本的には内燃
機関１の運転条件に応じて制御されるものであるが、排
気再燃焼時には、燃料噴射量を増量することにより空燃
比がリッチに保たれる。
【００２４】上記排気浄化装置の基本的な作用を説明す
ると、内燃機関１の始動の際（イグニッションスイッチ
ＯＮ時）に、触媒装置６内部の温度が所定温度（例えば
３００℃）以下であれば、三元触媒は未活性であると判
定する。未活性と判定した場合、クランキングの前に、
直ちに２次空気ポンプ３を作動開始し、排気通路２内に
残留していた排気ガスを２次空気でもって押し出す。つ
まり、残留排気ガスと空気との置換を行う。そして、ス
タータスイッチがＯＮとなり、クランキングが開始され
たら、これと同時に、排気再燃焼器５の作動を開始す
る。具体的には、エンジンコントロールユニット８から
の信号により、空燃比が非常にリッチ（空燃比で１０以
下）になるように、燃料噴射装置１１によって燃料を増
量して噴射する。同時に、エンジンコントロールユニッ
ト８の制御信号によって、２次空気ポンプ３ならびに点
火プラグ４が作動し、２次空気の供給と火花放電が開始
される。
ると、内燃機関１の始動の際（イグニッションスイッチ
ＯＮ時）に、触媒装置６内部の温度が所定温度（例えば
３００℃）以下であれば、三元触媒は未活性であると判
定する。未活性と判定した場合、クランキングの前に、
直ちに２次空気ポンプ３を作動開始し、排気通路２内に
残留していた排気ガスを２次空気でもって押し出す。つ
まり、残留排気ガスと空気との置換を行う。そして、ス
タータスイッチがＯＮとなり、クランキングが開始され
たら、これと同時に、排気再燃焼器５の作動を開始す
る。具体的には、エンジンコントロールユニット８から
の信号により、空燃比が非常にリッチ（空燃比で１０以
下）になるように、燃料噴射装置１１によって燃料を増
量して噴射する。同時に、エンジンコントロールユニッ
ト８の制御信号によって、２次空気ポンプ３ならびに点
火プラグ４が作動し、２次空気の供給と火花放電が開始
される。
【００２５】この結果、排気ガスからの可燃成分（Ｈ
Ｃ、ＣＯ、Ｈ2）と２次空気によるＯ2が混合した状態で
下流側へ供給され、これが点火プラグ４の火花により着
火して排気再燃焼器５で燃焼する。この排気再燃焼によ
る熱で、触媒装置６の活性化が促進される。ここで、初
期の２次空気供給量は、排気通路２内に存在する空気量
を考慮して、可燃混合気が希薄とならないように、減量
補正され、所定の期間が経過した時点で、通常の２次空
気供給量に戻される。
Ｃ、ＣＯ、Ｈ2）と２次空気によるＯ2が混合した状態で
下流側へ供給され、これが点火プラグ４の火花により着
火して排気再燃焼器５で燃焼する。この排気再燃焼によ
る熱で、触媒装置６の活性化が促進される。ここで、初
期の２次空気供給量は、排気通路２内に存在する空気量
を考慮して、可燃混合気が希薄とならないように、減量
補正され、所定の期間が経過した時点で、通常の２次空
気供給量に戻される。
【００２６】この排気再燃焼に伴い触媒装置６内部の温
度が所定温度（例えば３５０℃）以上になったら、三元
触媒は完全に活性したと判定し、点火プラグ４の放電を
停止するとともに、２次空気ポンプ３の作動を止めて、
排気再燃焼器５での排気再燃焼を終了する。また同時
に、触媒装置６における三元触媒を効率良く作用させる
ために、空燃比が理論空燃比になるように燃料噴射量を
制御する。
度が所定温度（例えば３５０℃）以上になったら、三元
触媒は完全に活性したと判定し、点火プラグ４の放電を
停止するとともに、２次空気ポンプ３の作動を止めて、
排気再燃焼器５での排気再燃焼を終了する。また同時
に、触媒装置６における三元触媒を効率良く作用させる
ために、空燃比が理論空燃比になるように燃料噴射量を
制御する。
【００２７】以上のように、この排気浄化装置では、内
燃機関始動時に排気通路２内の排気ガスを空気に置換す
ることにより、実際に再燃焼するまでの着火遅れ期間が
短縮する。図２は、この本発明の作用を説明するための
特性図であって、縦軸は排気再燃焼器５入口での可燃混
合気濃度（上流側で生成された濃度を１００％とす
る）、横軸は排気再燃焼器５作動開始からの経過時間を
示している。排気通路２内に排気ガスが残留する従来の
ものでは、内燃機関１から排気再燃焼器５までのガスの
輸送遅れ期間に加えて、可燃混合気濃度の緩慢な立ち上
がりによる着火遅れ期間が存在する。これに対し、本発
明では、ガスが排気再燃焼器５に到達した最初の段階か
ら十分な濃度が確保され、着火遅れ期間が短くなる。こ
れにより、触媒の早期活性化と相俟って、冷間始動時に
排出される有害成分が全体として大幅に低減する。
燃機関始動時に排気通路２内の排気ガスを空気に置換す
ることにより、実際に再燃焼するまでの着火遅れ期間が
短縮する。図２は、この本発明の作用を説明するための
特性図であって、縦軸は排気再燃焼器５入口での可燃混
合気濃度（上流側で生成された濃度を１００％とす
る）、横軸は排気再燃焼器５作動開始からの経過時間を
示している。排気通路２内に排気ガスが残留する従来の
ものでは、内燃機関１から排気再燃焼器５までのガスの
輸送遅れ期間に加えて、可燃混合気濃度の緩慢な立ち上
がりによる着火遅れ期間が存在する。これに対し、本発
明では、ガスが排気再燃焼器５に到達した最初の段階か
ら十分な濃度が確保され、着火遅れ期間が短くなる。こ
れにより、触媒の早期活性化と相俟って、冷間始動時に
排出される有害成分が全体として大幅に低減する。
【００２８】上記の作動を、図３のフローチャートに基
づいてさらに具体的に説明する。本ルーチンは、内燃機
関１のイグニッションスイッチＯＮと同時に開始され、
かつ繰り返し実行されるものであり、後述するフラグＦ
ＥＮＤＥＧＣおよびフラグＦＥＧＣは、制御開始時にい
ずれも０に初期化される。先ずステップ１（図では、Ｓ
１のように略記する）で、排気再燃焼器５を作動させる
べき条件であるか否かを、始動時の触媒温度もしくは始
動時の冷却水温に基づいて判定する。例えば触媒温度が
３００℃以下であれば、排気再燃焼を行うものとする。
作動させるべき条件であれば、ステップ２へ進み、排気
再燃焼が終了したことを示すフラグＦＥＮＤＥＧＣを参
照する。初期状態では０であるから、ステップ２からス
テップ３へ進み、排気再燃焼器５が作動中であることを
示すフラグＦＥＧＣを参照する。初期状態では、やはり
０であるから、ステップ３からステップ４へ進む。ステ
ップ４では、２次空気ポンプ３の作動開始から所定時間
Ｔ１が経過したか否かを判定しており、所定時間Ｔ１が
経過するまでステップ５へ進んで、２次空気ポンプ３を
動作させる。特に、このときには、ポンプ駆動信号ＫＡ
Ｐを最大流量に相当するＭＡＸＡＰとし、２次空気ポン
プ３から排気通路２内に排気掃気用の空気を供給する。
づいてさらに具体的に説明する。本ルーチンは、内燃機
関１のイグニッションスイッチＯＮと同時に開始され、
かつ繰り返し実行されるものであり、後述するフラグＦ
ＥＮＤＥＧＣおよびフラグＦＥＧＣは、制御開始時にい
ずれも０に初期化される。先ずステップ１（図では、Ｓ
１のように略記する）で、排気再燃焼器５を作動させる
べき条件であるか否かを、始動時の触媒温度もしくは始
動時の冷却水温に基づいて判定する。例えば触媒温度が
３００℃以下であれば、排気再燃焼を行うものとする。
作動させるべき条件であれば、ステップ２へ進み、排気
再燃焼が終了したことを示すフラグＦＥＮＤＥＧＣを参
照する。初期状態では０であるから、ステップ２からス
テップ３へ進み、排気再燃焼器５が作動中であることを
示すフラグＦＥＧＣを参照する。初期状態では、やはり
０であるから、ステップ３からステップ４へ進む。ステ
ップ４では、２次空気ポンプ３の作動開始から所定時間
Ｔ１が経過したか否かを判定しており、所定時間Ｔ１が
経過するまでステップ５へ進んで、２次空気ポンプ３を
動作させる。特に、このときには、ポンプ駆動信号ＫＡ
Ｐを最大流量に相当するＭＡＸＡＰとし、２次空気ポン
プ３から排気通路２内に排気掃気用の空気を供給する。
【００２９】次のステップ７では、スタータスイッチが
ＯＮとなったか判定し、ＮＯであれば、以上の処理を継
続する。従って、スタータスイッチがＯＮとなるまで、
あるいは所定時間Ｔ１が経過するまで、２次空気ポンプ
３による空気の供給が最大限になされ、排気通路２内の
排気ガスが空気に置換される。２次空気ポンプ３による
空気の供給を最大限にしているのは、運転者が、イグニ
ッションスイッチをＯＮした後、直ちにスタータスイッ
チをＯＮにした場合、排気通路２内の排気ガスを空気に
置換する時間を十分に確保できないことに対処したもの
である。
ＯＮとなったか判定し、ＮＯであれば、以上の処理を継
続する。従って、スタータスイッチがＯＮとなるまで、
あるいは所定時間Ｔ１が経過するまで、２次空気ポンプ
３による空気の供給が最大限になされ、排気通路２内の
排気ガスが空気に置換される。２次空気ポンプ３による
空気の供給を最大限にしているのは、運転者が、イグニ
ッションスイッチをＯＮした後、直ちにスタータスイッ
チをＯＮにした場合、排気通路２内の排気ガスを空気に
置換する時間を十分に確保できないことに対処したもの
である。
【００３０】スタータスイッチがＯＮとなる前に所定時
間Ｔ１が経過した場合には、ステップ４からステップ６
へ進み、２次空気ポンプ３が一旦停止する。
間Ｔ１が経過した場合には、ステップ４からステップ６
へ進み、２次空気ポンプ３が一旦停止する。
【００３１】スタータスイッチがＯＮとなると、図示せ
ぬスタータモータによってクランキングが開始される
が、それと同時にステップ８以降へ進んで、排気再燃焼
器５の作動を開始する。すなわち、ステップ８におい
て、空燃比をリッチに設定し、かつ点火プラグ４の放電
を開始するとともに、２次空気ポンプ３を作動させる。
特に、このときには、２次空気供給量を減量補正するた
めに、ポンプ駆動信号ＫＡＰとして、基本供給量ＴＢＬ
ＫＡＰから補正量ＤＡＰを差し引いた値が与えられる。
ここで、基本供給量ＴＢＬＫＡＰは、図４に示すよう
に、冷却水温に応じて設定され、低温時ほど流量が大と
なる。なお、上記の空燃比も低温時ほどリッチに設定さ
れる。また、上記の補正量ＤＡＰは、排気通路２内に存
在する空気を考慮したものである。
ぬスタータモータによってクランキングが開始される
が、それと同時にステップ８以降へ進んで、排気再燃焼
器５の作動を開始する。すなわち、ステップ８におい
て、空燃比をリッチに設定し、かつ点火プラグ４の放電
を開始するとともに、２次空気ポンプ３を作動させる。
特に、このときには、２次空気供給量を減量補正するた
めに、ポンプ駆動信号ＫＡＰとして、基本供給量ＴＢＬ
ＫＡＰから補正量ＤＡＰを差し引いた値が与えられる。
ここで、基本供給量ＴＢＬＫＡＰは、図４に示すよう
に、冷却水温に応じて設定され、低温時ほど流量が大と
なる。なお、上記の空燃比も低温時ほどリッチに設定さ
れる。また、上記の補正量ＤＡＰは、排気通路２内に存
在する空気を考慮したものである。
【００３２】このようにして、排気再燃焼器５に可燃性
排気ガスが当初から適正な濃度でもって供給されるの
で、直ちに着火燃焼に至る。
排気ガスが当初から適正な濃度でもって供給されるの
で、直ちに着火燃焼に至る。
【００３３】ステップ９では、排気再燃焼器５が作動中
であることを示すフラグＦＥＧＣを１とする。これによ
り、以後はステップ３からステップ１０へ進むようにな
る。ステップ１０では、排気再燃焼器５の作動が開始し
てから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定しており、
所定時間Ｔ２が経過するまで、上記のように２次空気供
給量を減量補正した状態で排気再燃焼器５の作動が継続
される。この所定時間Ｔ２は、排気通路２内に予め導入
された空気の影響が無くなるまでの期間に対応してい
る。この所定時間Ｔ２が経過したら、ステップ１１へ進
み、２次空気ポンプ３の駆動信号ＫＡＰを、基本供給量
ＴＢＬＫＡＰとする。
であることを示すフラグＦＥＧＣを１とする。これによ
り、以後はステップ３からステップ１０へ進むようにな
る。ステップ１０では、排気再燃焼器５の作動が開始し
てから所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定しており、
所定時間Ｔ２が経過するまで、上記のように２次空気供
給量を減量補正した状態で排気再燃焼器５の作動が継続
される。この所定時間Ｔ２は、排気通路２内に予め導入
された空気の影響が無くなるまでの期間に対応してい
る。この所定時間Ｔ２が経過したら、ステップ１１へ進
み、２次空気ポンプ３の駆動信号ＫＡＰを、基本供給量
ＴＢＬＫＡＰとする。
【００３４】この図３のフローチャートでは、排気再燃
焼の開始時点での処理のみを示しているが、前述したよ
うに、例えば触媒装置６の温度が所定温度に達した時点
等において排気再燃焼器５の作動が停止する。そして、
この時点で、上記のフラグＦＥＮＤＥＧＣが１となる。
焼の開始時点での処理のみを示しているが、前述したよ
うに、例えば触媒装置６の温度が所定温度に達した時点
等において排気再燃焼器５の作動が停止する。そして、
この時点で、上記のフラグＦＥＮＤＥＧＣが１となる。
【００３５】なお、上記実施例では、スタータスイッチ
がＯＮとなってクランキングが開始すると同時に排気再
燃焼器５を作動開始するように説明したが、クランキン
グ開始時に、燃料噴射の開始を僅かに遅らせると、排気
通路２内の掃気が一層確実なものとなる。つまり、クラ
ンキング開始後、所定期間の間は、燃料を噴射せずに、
吸入した空気をそのまま排気通路２に送るようにすれ
ば、イグニッションスイッチＯＮからスタータスイッチ
ＯＮまでの時間つまり２次空気ポンプ３による置換の期
間が短い場合でも、それを補うことができる。
がＯＮとなってクランキングが開始すると同時に排気再
燃焼器５を作動開始するように説明したが、クランキン
グ開始時に、燃料噴射の開始を僅かに遅らせると、排気
通路２内の掃気が一層確実なものとなる。つまり、クラ
ンキング開始後、所定期間の間は、燃料を噴射せずに、
吸入した空気をそのまま排気通路２に送るようにすれ
ば、イグニッションスイッチＯＮからスタータスイッチ
ＯＮまでの時間つまり２次空気ポンプ３による置換の期
間が短い場合でも、それを補うことができる。
【００３６】次に、第２の実施例を図５のフローチャー
トに基づいて説明する。これは、上記のステップ１０の
処理を一部変更したものであり、図５には、その要部の
みを示し、図３と同一の部分は省略してある。
トに基づいて説明する。これは、上記のステップ１０の
処理を一部変更したものであり、図５には、その要部の
みを示し、図３と同一の部分は省略してある。
【００３７】前述したステップ９でフラグＦＥＧＣを１
としたら、ステップ３１へ進み、冷却水温ＴＷを読み込
む。そして、ステップ３２で、この冷却水温ＴＷから内
燃機関１の吸入空気量ＱＡを図６のような特性に基づい
て推定する。なお、図示せぬエアフロメータによって吸
入空気量ＱＡを直接検出するようにしてもよい。次のス
テップ３３で、この吸入空気量ＱＡから、図７に示すよ
うな特性に基づいて、２次空気供給量補正時間ＴＡＰを
決定する。そして、ステップ３４で、排気再燃焼器５の
作動が開始してから上記の補正時間ＴＡＰが経過したか
否かを判定し、この補正時間ＴＡＰが経過した時点で、
前述したステップ１１へ進み、２次空気ポンプ３の駆動
信号ＫＡＰを、基本供給量ＴＢＬＫＡＰとする。
としたら、ステップ３１へ進み、冷却水温ＴＷを読み込
む。そして、ステップ３２で、この冷却水温ＴＷから内
燃機関１の吸入空気量ＱＡを図６のような特性に基づい
て推定する。なお、図示せぬエアフロメータによって吸
入空気量ＱＡを直接検出するようにしてもよい。次のス
テップ３３で、この吸入空気量ＱＡから、図７に示すよ
うな特性に基づいて、２次空気供給量補正時間ＴＡＰを
決定する。そして、ステップ３４で、排気再燃焼器５の
作動が開始してから上記の補正時間ＴＡＰが経過したか
否かを判定し、この補正時間ＴＡＰが経過した時点で、
前述したステップ１１へ進み、２次空気ポンプ３の駆動
信号ＫＡＰを、基本供給量ＴＢＬＫＡＰとする。
【００３８】すなわち、図３の実施例では２次空気を減
量する補正時間が固定的に与えられるのに対し、この実
施例では、補正時間ＴＡＰが、吸入空気量ＱＡに対応し
て与えられる。これは、吸入空気量ＱＡが大であるほど
排気ガス量も多く、排気通路２内の残存空気と混合した
初期の可燃性排気ガスが排気再燃焼器５を通過するまで
の時間が短くなることを考慮したものであり、このよう
にすれば、排気再燃焼器５における可燃性ガスの濃度の
変動が一層小さくなる。
量する補正時間が固定的に与えられるのに対し、この実
施例では、補正時間ＴＡＰが、吸入空気量ＱＡに対応し
て与えられる。これは、吸入空気量ＱＡが大であるほど
排気ガス量も多く、排気通路２内の残存空気と混合した
初期の可燃性排気ガスが排気再燃焼器５を通過するまで
の時間が短くなることを考慮したものであり、このよう
にすれば、排気再燃焼器５における可燃性ガスの濃度の
変動が一層小さくなる。
【００３９】次に図８および図９は、この発明の第３の
実施例を示すフローチャートである。この実施例は、機
関の運転終了時に排気通路２内の排気ガスを空気と置換
する点に特徴がある。
実施例を示すフローチャートである。この実施例は、機
関の運転終了時に排気通路２内の排気ガスを空気と置換
する点に特徴がある。
【００４０】図８は、内燃機関１停止時に実行される処
理の流れを示しており、ステップ１０１において、イグ
ニッションスイッチがＯＦＦとなったと判定したら、ス
テップ１０２へ進んで２次空気ポンプ３を作動させる。
この２次空気ポンプ３の作動は、掃気に十分なように予
め設定された所定時間ＴＥＡＰ継続され（ステップ１０
３）、この時間ＴＥＡＰが経過した時点で２次空気ポン
プ３が停止し（ステップ１０４）、一連の制御が終了す
る。
理の流れを示しており、ステップ１０１において、イグ
ニッションスイッチがＯＦＦとなったと判定したら、ス
テップ１０２へ進んで２次空気ポンプ３を作動させる。
この２次空気ポンプ３の作動は、掃気に十分なように予
め設定された所定時間ＴＥＡＰ継続され（ステップ１０
３）、この時間ＴＥＡＰが経過した時点で２次空気ポン
プ３が停止し（ステップ１０４）、一連の制御が終了す
る。
【００４１】このように運転終了時に２次空気ポンプ３
により掃気することにより、排気通路２内の排気ガスは
確実に空気と置換される。特に、掃気の時間を十分に長
く設定できるので、排気通路２の容積が大きい場合や２
次空気ポンプ３が比較的小型である場合でも、排気通路
２内に排気ガスが残存することなく、完全に置換するこ
とが可能である。
により掃気することにより、排気通路２内の排気ガスは
確実に空気と置換される。特に、掃気の時間を十分に長
く設定できるので、排気通路２の容積が大きい場合や２
次空気ポンプ３が比較的小型である場合でも、排気通路
２内に排気ガスが残存することなく、完全に置換するこ
とが可能である。
【００４２】このように予め空気と置換しておくことに
より、次回の始動時には格別な置換処理は不要となる。
図９のフローチャートは、この始動時の処理の流れを示
しているが、これは、図３のフローチャートから置換処
理に相当するステップ４〜ステップ６の処理を省いたも
のに過ぎないので、その詳細な説明は省略する。なお、
図５のように補正時間を吸入空気量ＱＡに対応したもの
とすることもできる。
より、次回の始動時には格別な置換処理は不要となる。
図９のフローチャートは、この始動時の処理の流れを示
しているが、これは、図３のフローチャートから置換処
理に相当するステップ４〜ステップ６の処理を省いたも
のに過ぎないので、その詳細な説明は省略する。なお、
図５のように補正時間を吸入空気量ＱＡに対応したもの
とすることもできる。
【図１】本発明に係る排気浄化装置の機械的構成を示す
構成図。
構成図。
【図２】排気再燃焼器入口での可燃混合気濃度の時間変
化を本発明と従来とで対比して示す特性図。
化を本発明と従来とで対比して示す特性図。
【図３】この排気浄化装置の制御の一実施例を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図４】水温ＴＷと２次空気ポンプの基本駆動信号ＴＢ
ＬＫＡＰとの関係を示す説明図。
ＬＫＡＰとの関係を示す説明図。
【図５】第２の実施例の要部のみを示すフローチャー
ト。
ト。
【図６】水温ＴＷと吸入空気量ＱＡとの関係を示す説明
図。
図。
【図７】吸入空気量ＱＡと２次空気供給量補正時間ＴＡ
Ｐとの関係を示す特性図。
Ｐとの関係を示す特性図。
【図８】第３の実施例を示す運転終了時の処理のフロー
チャート。
チャート。
【図９】同じく第３の実施例を示す運転開始時のフロー
チャート。
チャート。
【図１０】排気再燃焼器に流入するガス量を従来のもの
と対比して示す説明図。
と対比して示す説明図。
１…内燃機関 ２…排気通路 ３…２次空気ポンプ ４…点火プラグ ５…排気再燃焼器 ６…触媒装置 ７…触媒温度センサ ８…エンジンコントロールユニット １１…燃料噴射装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＬ Ｆ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢ ３０５ ３０５Ａ (72)発明者 椎野 俊一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた触媒装
置と、この触媒装置の上流に位置し、かつ点火手段を備
えた排気再燃焼器と、この排気再燃焼器へ供給される排
気ガスを可燃性の状態にする可燃性ガス生成手段と、を
備えてなる内燃機関の排気浄化装置において、 上記可燃性ガス生成手段による可燃性排気ガスの供給に
先立って、排気通路内に滞留していた排気ガスを予め空
気に置換する置換手段を備えたことを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 上記可燃性ガス生成手段は、排気ガス中
の未燃成分を一時的に増加させる未燃成分供給手段と、
上記排気再燃焼器の上流側において排気ガス中に２次空
気を供給する２次空気供給装置と、から構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項３】 上記未燃成分供給手段は、内燃機関の空
燃比を一時的にリッチ状態とする空燃比制御手段からな
ることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項４】 上記置換手段は、上記２次空気供給装置
によって構成されていることを特徴とする請求項２また
は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 内燃機関の始動の直前に上記２次空気供
給装置を作動させ、排気通路内の排気ガスを空気に置換
することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項６】 内燃機関の運転終了時に上記２次空気供
給装置を作動させ、排気通路内の排気ガスを空気に置換
することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項７】 上記２次空気供給装置による排気再燃焼
開始初期の２次空気供給量を、排気通路内の置換した空
気量を考慮して減量補正することを特徴とする請求項２
〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項８】 減量補正する時間が内燃機関の吸入空気
量に基づいて設定されることを特徴とする請求項７記載
の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05562998A JP3644237B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05562998A JP3644237B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257061A true JPH11257061A (ja) | 1999-09-21 |
| JP3644237B2 JP3644237B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=13004086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05562998A Expired - Fee Related JP3644237B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3644237B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014507591A (ja) * | 2011-01-31 | 2014-03-27 | テンネコ・オートモティブ・オペレーティング・カンパニー・インコーポレイテッド | 同軸入口／出口排気処理デバイス |
| CN107703178A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-02-16 | 西安多维机器视觉检测技术有限公司 | 一种点火延迟期的检测装置和方法 |
-
1998
- 1998-03-09 JP JP05562998A patent/JP3644237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014507591A (ja) * | 2011-01-31 | 2014-03-27 | テンネコ・オートモティブ・オペレーティング・カンパニー・インコーポレイテッド | 同軸入口／出口排気処理デバイス |
| US9140158B2 (en) | 2011-01-31 | 2015-09-22 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Coaxial inlet and outlet exhaust treatment device |
| CN107703178A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-02-16 | 西安多维机器视觉检测技术有限公司 | 一种点火延迟期的检测装置和方法 |
| CN107703178B (zh) * | 2017-09-26 | 2020-06-23 | 西安多维机器视觉检测技术有限公司 | 一种点火延迟期的检测装置和方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3644237B2 (ja) | 2005-04-27 |
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