JPH11257125A - 触媒温度制御方法 - Google Patents

触媒温度制御方法

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JPH11257125A
JPH11257125A JP10061403A JP6140398A JPH11257125A JP H11257125 A JPH11257125 A JP H11257125A JP 10061403 A JP10061403 A JP 10061403A JP 6140398 A JP6140398 A JP 6140398A JP H11257125 A JPH11257125 A JP H11257125A
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JP
Japan
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catalyst
temperature
exhaust gas
poisoning
vehicle
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Withdrawn
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JP10061403A
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English (en)
Inventor
Shigeki Omichi
重樹 大道
Shinya Hirota
信也 広田
Eiji Iwasaki
▲英▼二 岩崎
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンの排ガス処理用のNOx
触媒がHCの付着によって被毒するのを防止すると共
に、触媒を被毒状態から回復させる。 【解決手段】 車両に搭載されたエンジンの場合、減速
運転状態になると排ガスの温度が低下するために、NO
x処理のために触媒の上流側の排ガス中に添加されるH
Cが触媒に付着し易くなる。そこで、ステップ202に
おいてHC付着量の推算値QHCが所定値よりも大きくな
って判定手段が被毒状態であることを検出すると共に、
ステップ204において減速運転状態であることを検出
すると、ステップ205において吸気絞り弁を全閉させ
ると共に、EGR弁を全開させる。それによって排ガス
と触媒の温度低下が防止される。更に、触媒に付着した
HCが脱離して酸化反応を起こすことにより触媒の温度
を上昇させるので、減速運転状態でもHCの付着による
触媒の被毒を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載された
ディーゼルエンジンから排ガスと共に排出される窒素酸
化物(以下NOxと略称する)を触媒によって浄化する
触媒浄化システムにおいて、触媒の上流側に添加される
炭化水素(以下HCと略称する)による触媒の性能の劣
化、いわゆる「触媒被毒」の回復操作を行う際の触媒温
度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】車両に搭載されたディーゼルエンジンか
ら排出される排ガスに含まれているNOxを浄化するた
めに、触媒コンバータを用いた触媒浄化システムが検討
されている。NOxは、この触媒コンバータ内で排ガス
中のHCと反応して浄化されるが、ディーゼルエンジン
の場合は排ガス中に含まれるHC量が少ないので十分に
NOxを浄化することができない。そのため、触媒コン
バータの上流側に燃料等のHCを添加することが行われ
ている。ところが、長時間排ガス中にHCを添加し続け
ていると、NOxと反応すべきHCが触媒そのものと反
応するので、HCが排ガス中のNOxと反応して消費さ
れる前にHCが触媒の活性点に吸着して、触媒活性を著
しく低下させる所謂「触媒被毒」が起こるという問題が
ある。
【0003】触媒被毒が起こった場合には、触媒温度を
上昇させることによって、触媒に吸着しているHCを脱
離させる操作が必要となる。この操作にやや似た例とし
て、HCによる触媒被毒とは異なるが、排気微粒子を捕
集するために使用される触媒付きトラップにおいて、捕
集された固体状の排気微粒子を触媒付きトラップ上から
除去するための手段として、実開昭63−21718号
公報には、排気微粒子処理装置において、排ガス温度が
300℃を越えたときに排気還流、吸気絞り、及び噴射
時期遅角を組み合わせた処理操作を行うことにより、排
ガス温度が400℃以上になるように制御して、排気微
粒子を焼却除去する排気微粒子除去操作が記載されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の排気微粒子
処理装置の発明においては、排気微粒子の除去操作を実
行する際のエンジンの運転条件についての具体的な開示
はない。しかし、一定温度以上になったときに初めて排
ガス温度の昇温操作に入ることから考えると、負荷の高
い条件である車両の加速運転時、又は高速定速運転時に
おいて排気微粒子の除去操作を行うものと考えられる。
なぜなら、車両の減速運転時においてはエンジンの排ガ
ス温度が極めて低くなるので、減速運転時に排ガス温度
を一定温度以上の高さまで昇温させようとすると非常に
大きな追加エネルギーを必要とするが、これは発明の趣
旨に反することから、減速運転時に排気微粒子の除去操
作を行うとは考えられないからである。
【0005】しかし、これをHCによる触媒被毒という
観点から考えてみると、排ガス温度はアイドリング時を
除くと車両の減速運転時に最も低くなるため、この状態
において触媒被毒が進行しやすいという事情があるの
で、触媒被毒の回復操作を実行するのは車両の減速運転
時が最適であり、また、加速運転時や高速定速運転時に
おいて触媒被毒回復操作を行うと出力不足になる恐れが
あるので、この時期は避ける必要があることから、触媒
被毒回復操作と排気微粒子の除去操作とは、自ずから実
行すべき時期が異なって来る。従って、触媒被毒回復操
作に排気微粒子の除去操作の技術を転用することはでき
ない。
【0006】本発明は、従来技術における前述のような
問題に鑑み、触媒被毒の回復操作を行うために最適であ
って、しかも新規な触媒温度制御方法を提供することを
目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記実情に鑑み
てなされたもので、前記本発明の課題を解決して車両の
減速運転時等のHCによる触媒被毒の進行を抑制すると
共に、被毒の回復操作を行うために、特許請求の範囲の
各請求項に記載された触媒温度制御方法を提供する。
【0008】請求項1記載の触媒温度制御方法を実行す
れば、判定手段によって触媒が被毒状態にあると判定さ
れた場合に、車両の減速運転時において吸気絞り弁を閉
弁させると共に、排ガスの再循環弁を開弁させることに
よって触媒の温度低下を防止することにより、触媒に付
着したHCの脱離と酸化反応を促し、更に、その酸化反
応熱によって触媒温度を上昇させて、車両の減速運転時
に生じやすい触媒のHCによる被毒を未然に防止しなが
ら、被毒の回復を図ることができる。
【0009】本発明の制御方法は、触媒昇温手段として
特に加熱用のヒータ等を使用しないで、車両の減速運転
時に吸気を絞ると共に排ガスの再循環(EGRと略称す
る)を行うことにより触媒を昇温させる点に特徴があ
る。車両の減速運転時には通常は燃料供給を停止してい
るため、エンジンから排出される排ガス温度は極めて低
い。この低温の排ガスをそのまま触媒コンバータへ供給
すると触媒温度が低下するため、被毒の進行を抑制する
ことが難しい。そこで、本発明においては車両の減速運
転時に吸気を絞り、併せてEGRを行う。これによっ
て、エンジン内を燃焼直後の高温の排ガスが循環するよ
うになり、触媒温度の低下が抑えられて、前述のような
作用、効果が得られる。
【0010】請求項2記載の触媒温度制御方法において
は、判定手段によって触媒が被毒状態にあると判定され
た場合に、請求項1記載の制御方法を実行するのに加え
て、エンジンへの燃料噴射時期の遅角制御をも行う。そ
れによって、排ガスの温度が更に上昇し、触媒温度の上
昇を促進して、触媒に付着したHCの脱離と酸化反応を
助長させることができるので、触媒の被毒の回復と、車
両の減速運転状態における新たなHCの付着を一層確実
に防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の制御方法を図示実
施形態に基づいて説明する。図1に本発明の触媒温度制
御法を実行するための、車両搭載用のディーゼルエンジ
ンの全体構成を示す。エンジン11は、例えば排気量4
200ccの6気筒直噴ディーゼルエンジンである。エン
ジン11から排出される排ガスには人体に有害な成分と
してHC,NOx等が含まれているが、それらの有害成
分は内径60mmの排気管12を通って体積3.4Lの触
媒コンバータ13内へ流入し、浄化処理された後に大気
中へ排出される。この触媒コンバータ13における触媒
は、例えば多孔質ゼオライトの一種にアルミナ層をコー
トしてから白金を担持させたものであり、NOxはこの
触媒の介在の下に排ガス中のHCと反応して浄化され
る。
【0012】一般的にそうであるように、ディーゼルエ
ンジン11においては、排ガス中にNOxを完全に浄化
するために十分な量のHCが含まれていないので、不足
する分のHCを補うために排気管12に炭化水素添加装
置10が設置されている。炭化水素添加装置10は、燃
料として用いられる軽油を排気管12内を流れる排ガス
に添加する装置であって、添加ノズル15、インジェク
タ16、インジェクタ制御用電源17から構成されてい
る。
【0013】このエンジンシステムには、システム全体
を制御するために電子式の制御装置(ECU)18が設
けられており、車速センサ21からの車速信号31、図
示しない回転数センサからのエンジン回転数信号32、
運転者が操作するアクセルペダル22の踏み込み量を検
出する図示しないアクセル開度センサからのアクセル開
度信号33、触媒コンバータ13の入口温度を検出する
温度センサ14からの触媒入ガス温度信号34等の情報
がECU18に取り込まれる。
【0014】ECU18の役割の1つは、エンジン回転
数信号32と触媒入ガス温度信号34を取り込んで、必
要なHC添加量を演算するとにより、インジェクタ制御
用電源17を駆動して、インジェクタ16の添加ノズル
15から排気管中へ必要な量のHCの噴射を指令するこ
とである。また、ECU18の他の役割は、吸気アクチ
ュエータ19に指令を出して、吸気通路に設けられた吸
気絞り弁23に必要な開度を与えることと、排気ガス再
循環装置を構成する排気再循環通路24に設けられたE
GR弁20に必要な開度を、図示しないEGR弁用アク
チュエータに対して指令することである。
【0015】本発明の制御方法による被毒回復の工程
は、大略的には図2に示したフローチャートのようにな
る。エンジン11が起動されると、予め定められたある
タイミングにおいてプログラムがスタートし、まずステ
ップ101において触媒のHC吸着量の推算を行う。次
に、ステップ102において、この推算結果のHC吸着
量が所定値と比較される。推算値が所定値よりも小さく
て(No)、被毒なしと判定された場合は、再びステッ
プ101に戻ってHC吸着量推算を繰り返すが、HC吸
着量の推算値が所定値よりも大きくて(Yes)、被毒
ありと判定されたときは、ステップ103へ進んで被毒
回復操作を行う。
【0016】この制御方法を更に具体化したものとし
て、1つの詳細な制御手順の内容を、図3に例示したフ
ローチャートを用いて説明する。所定の時期にこのプロ
グラムがスタートすると、ステップ201においてHC
吸着量QHCの推算を行う。この推算の方法としては、い
く通りかの方法を使用することができる。例えば、間接
的な方法として、あらかじめ、エンジン11の運転条件
と、触媒コンバータ13へ流入する排ガスの成分濃度と
の関係を測定しておき、いくつかの仮定の下で触媒への
HCの吸着、触媒からの脱離、触媒における反応等を考
慮して触媒の使用開始からの累積計算を行って、現在の
HC吸着量QHCを推算する方法がある。
【0017】また、より直接的な方法としては、触媒コ
ンバータ13の入口及び出口におけるHC濃度を図示し
ないHCセンサによって測定して、その差にさらに触媒
における反応を考慮して触媒へのHC吸着量QHCを推算
することもできる。さらに直接的な方法としては、触媒
上のHC吸着量を直接に分析するという方法もある。以
上のいずれかの方法によって、触媒のHC吸着量QHC
推算する。
【0018】次にステップ202に進んで触媒の被毒判
定を行う。これは、HC吸着量QHCの値を、これ以上H
Cが吸着すると被毒の回復ができなくなるという一定の
被毒限界値Qdeacと比較して、QHCがQdeacよりも大き
いとき(Yes)は被毒回復を行う必要があると判断す
る。
【0019】被毒回復の必要があると判定されたとき
は、まず車両の運転状態を調べるためにステップ203
において、車速センサ21から車速信号31(その値は
H)を取り込み、次にステップ204において車速Hの
時間的変化ΔH/Δtの正負を調べて、その符号が負
(Yes)ならば車両の減速運転状態、±0ならば定速
運転状態、正(No)ならば加速運転状態と判断する。
【0020】そして、車両の減速運転状態と判断された
場合にのみステップ205に進んで本発明の被毒回復操
作を実行する。本発明の制御方法による被毒回復操作の
特徴は、吸気絞りアクチュエータ19を作動させて吸気
絞り弁23を閉じると共に、EGR弁20を開き、更
に、必要な場合にはエンジン11への燃料噴射時期の遅
角制御を行うことによって触媒に付着したHCの脱離と
酸化反応を促すと共に、触媒温度を上昇させて車両の減
速運転状態におけるHCによる触媒被毒を防止すること
にある。
【0021】ステップ204の判定において、車速Hの
時間的変化ΔH/Δtが±0の定速状態、或いは正の値
となる加速状態のときは、それ以上被毒が進行する恐れ
がないのと、被毒回復操作を行うとエンジン11の出力
が若干低下するため、加速状態等は被毒回復操作を行う
のに適当な時期とは言えないので、いずれの場合も被毒
回復操作の実行を見合わせる必要上、ステップ206に
進んで吸気絞り弁23を開弁状態に、EGR弁20を閉
弁状態に維持する。
【0022】次に、前述の制御方法による効果について
説明する。図4はこの制御方法を用いて触媒入ガス温度
を上昇させた場合の温度上昇を示したものである。触媒
が被毒状態と推定された場合で、しかも車両が減速運転
状態にあることが検出されると、吸気絞り弁23を全
閉、EGR弁20を全開とすることによって、車両の減
速運転時の低い入ガス温度による触媒の冷却を避けて触
媒の保温を行う。即ち、前述のような制御を行うと、触
媒に付着していたHCが脱離して酸化反応を起こすの
で、それによって得られた熱が触媒上に蓄積されて触媒
温度が上昇し、更にHCが触媒に付着するのを防止する
ことができる。
【0023】その結果、図5に示すように、触媒の浄化
率を被毒前の浄化率程度まで回復させることができる。
なお、図5において、「回復操作なし」及び「回復操作
後」というのは、いずれも耐久運転を行った後の試験結
果である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の触媒温度制御方法を実行するディーゼ
ルエンジンシステムを示す概略図である。
【図2】本発明の被毒回復工程の概略を示すフローチャ
ートである。
【図3】本発明の被毒回復工程の詳細な例を示すフロー
チャートである。
【図4】本発明の制御方法による触媒の温度上昇を示す
線図である。
【図5】本発明による浄化率の回復効果を例示する図で
ある。
【符号の説明】
10…炭化水素(HC)添加装置 11…ディーゼルエンジン 12…排気管 13…触媒(触媒コンバータ) 14…温度センサ 15…添加ノズル 18…電子式制御装置(ECU) 20…EGR弁 21…車速センサ 22…アクセルペダル 23…吸気絞り弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/08 301 F02D 21/08 301D 41/04 360 41/04 360Z 385 385Z F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J (72)発明者 岩崎 ▲英▼二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載されたディーゼルエンジンの
    排気通路に設置された窒素酸化物浄化用触媒と、該触媒
    の上流側の排気通路中に炭化水素を供給する炭化水素供
    給手段と、前記触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段
    と、窒素酸化物浄化のために炭化水素を供給すべき温度
    であるか否か、及び炭化水素による触媒被毒が起きてい
    るか否かを判定する判定手段とを備えているディーゼル
    エンジンの排ガス処理用の触媒システムにおいて、前記
    判定手段によって触媒が被毒状態であると判定された場
    合に、被毒回復の操作を行うために、車両の減速時に吸
    気を絞ると共に、排ガスの再循環を行うことによって、
    触媒の温度低下を防止することを特徴とする触媒温度制
    御方法。
  2. 【請求項2】 被毒回復の操作を行うために、更にエン
    ジンへの燃料噴射時期の遅角制御をも行うことを特徴と
    する請求項1記載の触媒温度制御方法。
JP10061403A 1998-03-12 1998-03-12 触媒温度制御方法 Withdrawn JPH11257125A (ja)

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