JPS6361708A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 童栗上０Ｊ）ｉＪＪｌｆＪｉ互 本発明は、触媒を用いたエンジンの排気浄化装置に関す
るものであり、さらに詳細には、理論空燃比より問い空
燃比で運転するリーンバーン運転時における排気の浄化
を図ったエンジンの排気浄化装置に関するものである。

宏丘共巷− エンジンから排出される排気ガス中に含まれる一酸化炭
素、炭化水素および窒素酸化物は、大気汚染など公害の
原因となるため、近年、排気ガス中のこれらの有害成分
を低減させることが重要な問題となっている。

かかる問題を解決するため、種々の方法が提案されてお
り、これらの方法のうちでも、排気ガスを触媒に接触さ
せて、酸化還元反応を生しさせ、−酸化炭素、炭化水素
および窒素酸化物の排出量を低減させる方法は、最も一
般的なものの一つである。また、この方法に使用する触
媒としても、種々のものが開発されており、いわゆる三
元触媒や白金を主成分とする触媒などは、広く用いられ
ている。

他方、燃費の良化を図るために、運転状態に応じて、理
論空燃比より高い空燃比で運転を行う方法としていわゆ
るリーンバーン運転方式が知られている。（たとえば、
特開昭５９−１８８０５３号公報など。） 発明の解決しょう也する問題へ しかしながら、上記の触媒は、理論空燃比における運転
状態での排気ガスの構成成分を前提に設計されているた
め、リーンバーン運転を行うときには、−酸化炭素、炭
化水素および窒素酸化物の排出量を所望の程度に低減さ
せることができず、その結果、運転状態に応じて、リー
ンバーン運転を行って、有効に燃費の良化を図ることも
国難であった。ずなわら、上記触媒は、排気ガス中の窒
素酸化物を還元して酸素を取り去り、他方、−酸化炭素
および炭化水素を酸化する反応を起こさせることによっ
て、これらの有害成分をそれぞれ所定値以下に低減させ
る働きをするものであり、その組成および反応条件は、
通常の運転状態において、酸化還元反応の結果、各有害
成分がいずれも所定値以下になるように、設計されてい
るのが現状である。しかし、リーンバーン運転を行うと
きには、通常の運転状態に比し、排気中の酸素量が必然
的に多くなり、排気ガスの構成成分が変化するため、通
常の運転状態での排気ガスの構成成分を前提に設計され
た従来の触媒を用いて、排気ガス中の有害成分の除去を
図る場合には、触媒の浄化能力範囲を逸脱してしまい、
窒素酸化物を還元が不十分で、窒素酸化物を所望の程度
に低減させることができず、結局、リーンバーン運転を
適切に行うことによって燃費を良化させることもまたで
きなかった。

発刊ｐ１圓ｊ１ 本発明は、リーンバーン運転時においても、−酸化炭素
、炭化水素および窒素酸化物の排出量を十分に低減させ
ることのできるエンジンの排気浄化装置を提供すること
を目的とするものである。

ｕｑ騒 本発明のかかる目的は、触媒の上流の排気通路に、炭化
水素を供給する炭化水素供給手段および触媒の浄化能力
範囲からの偏倚量に応じて、炭化水素供給量を制御する
炭化水素供給制御手段を設けることによって達成される
。

このように、触媒の浄化能力範囲からの空燃比偏倚量に
応じて、触媒の上流の排気通路に、炭化水素を供給する
ことにより、排気ガスが触媒と接触する前に、供給され
た炭化水素の一部が燃焼して過剰の酸素の一部が消費さ
れるとともに一酸化炭素が生成し、結果として、初見ガ
ス中の炭化水素および一酸化炭素の割合が増加し、酸素
の割合が減少するので、排気ガス中に含有される窒素酸
化物、−酸化炭素、炭化水素および酸素の割合を触媒の
処理可能な浄化範囲内にシフトさせることができ、リー
ンバーン運転時においても、窒素酸化物、−酸化炭素お
よび炭化水素の発生量をそれぞれ所定の値以下に抑える
ことが可能となる。

本発明の好ましい実施態様においては、触媒の上流の排
気通路に、ブローバイガスを供給するブローハイガス供
給手段および触媒の浄化能力範囲からの空燃比偏倚量に
応じて、ブローバイガスの供給量を制御するブローバイ
ガス供給制御手段が設けられている。ブローバイガスは
、燃焼時に、ピストンと燃焼室との間の隙間からクラン
ク室内に抜け、爆発燃焼による高温のためにミスト化し
ているエンジンオイルを同伴して、シリンダ外に設けら
れているオイル通路などを経てロソカーカハー上部のオ
イルセパレータに溜まった後、適当なタイミングで吸気
側にリサイクルされるのが通常であったが、このように
、吸気側にリサイクルする場合は、リーンバーン運転時
に吸気に含まれている過剰の酸素により、爆発燃焼の際
、炭化水素よりなるオイルが完全に酸化されて、二酸化
炭素および水が生成しまい、排気ガス中の窒素酸化物、
炭化水素、−酸化炭素および酸素の割合を、触媒の浄化
能力範囲内にシフトさせることができない。これに反し
、ブローバイガスを触媒の上流の排気通路に供給すると
、ブローバイガスに同伴されている炭化水素よりなるオ
イルの一部が排気中に含まれている過剰の酸素の一部と
反応して燃焼し、−酸化炭素が生成するため、結果的に
、排気ガス中の炭化水素及び−酸化炭素の割合は相対的
に増加し、他方、窒素酸化物および酸素の割合は減少す
るので、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、−酸化炭
素および酸素の割合を、触媒の処理可能な浄化能力範囲
内にシフトすること、換言すれば、触媒と接触して酸化
還元反応が起こった際に、窒素酸化物、炭化水素および
一酸化炭素の排出量を、所望の値以下に低減させること
ができる範囲にシフトすることが可能となり、触媒の組
成や反応条件などを変えるという繁雑な操作を要するこ
となく、排気ガス中の有害成分を所望の値以下に抑える
ことが可能となる。

実施例 以下、添付図面に基づき、本発明の実施例について詳細
に説明を加える。

第１図は、エンジンおよび本発明の一実施例に係る排気
浄化装置の全体概略図である。

第１図において、■はエンジン、２はロッカーカバー、
３はロッカーカバー２の上部に設けられたオイルセパレ
ータ、４はエクゾーストマニフォールド、５は排気通路
、６はブローバイガスを排気通路５へ供給するメタリン
グポンプ、７は排気ガス中の酸素量を検出する０□セン
サ、８はたとえば、三元触媒や特公昭５６〜４．３７７
３号公報に開示されているような白金を主成分とする触
媒などの排気浄化用の触媒を含む反応器である。

第２図は、第１図に示された本発明の実施例における排
気浄化のフローチャートである。

第１図および第２図において、図示しないクランク角セ
ンサによりエンジン回転数が検出され、また図示しない
スロットル弁開度などによりエンジン負荷が検出され、
これらの検出値に基づき、リーンバーン運転か否かが判
定される。判定の結果、リーンバーン運転ではなく、通
常の運転領域であるときは、所定の空燃比になるように
、燃料量がフィードバック制御され、排気ガスは、従来
の方法によって、触媒により浄化される。他方、リーン
バーン運転をすべきと判定されたときは、メタリングポ
ンプ６が開かれているが否がが判定され、開かれていな
いときはメタリングポンプ６が開かれ、ブローハイガス
が排気１ＪＩｌ路５のエクゾーストマニフォールド４の
下流で反応器８の−に流に供給される。メタリングポン
プ６が開かれているときは、すでにリーンバーン運転が
開始されており、ブローバイガスは排気通路５中に供給
されているので、後述の０２センサ７が検出した排気ガ
ス中の酸素濃度にしたがって、最適量のブローハイガス
が排気通路５中に供給されるように、メタリングポンプ
６の開度が制御される。ブローバイガスは、混合気が、
エンジン１内に吸入されて、圧縮点火され、爆発燃焼せ
しめられる際、図示しないピストンと燃焼室の間の隙間
から、エンジン１の下方のクランク室（図示せず）内に
抜け、爆発燃焼による高温のためにミスト化しているエ
ンジンオイルを同伴して、図示しないシリンダ外のオイ
ル通路などを経て、ロッカーカバー２の」二部のオイル
セパレータ３へ送られており、オイルセパレータ３にお
いて、オイルが分離され、オイルミストの一部を同伴し
た状態でメタリングポンプ６を経て、排気通路５へ供給
される。こうして、排気通路５内に供給されたブローハ
イガスの一部は、排気ガス中に過剰に含まれる酸素の一
部と反応して燃焼し、−酸化炭素を生成し、排気ガス中
の酸素量が減少するとともに一酸化炭素量および炭化水
素量が増大し、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、−
酸化炭素および酸素の割合がシフトせしめられる。次い
で、０□センサ７によって、排気ガス中の酸素濃度が検
出され、検出信号は図示しないメタリングポンプ制御手
段に送られ、メタリングポンプ６の開度がフィードバッ
ク制御される。このように、ブローバイガスが供給され
、その一部が燃焼して、ガス組成がシフトせしめられた
排気ガスは、触媒を含む反応器８に送られ、酸化還元反
応を起こす。ここに、ブローバイガスが供給され、その
一部が燃焼をすることにより、排気ガスのガス組成は、
反応器８中の触媒が浄化しうる組成に変えられているの
で、リーンバーン運転にもかかわらず、通常の運転時と
同様に、窒素酸化物、炭化水素および一酸化炭素の排出
量が、所定値以下に低減するように、排気ガスは反応器
８によって処理される。

第３図は、本実施例において用いられているメタリング
ポンプ６の詳細図であって、その開度制御の例を示すも
のである。第３図において、１０はブローバイガスの吸
入通路、１１はブローハイガスの吐出通路、１２はその
側面部に溝を有する斜板ウオームホイール、１３は斜＋
反つォーＪ、ホイールの側面部の溝に係合して、斜板ウ
オームホイールを回転させるウオームギヤであり、１４
はその側面部に切り欠き溝を有するプランジャー、１５
はコントロールレバ゛−１１６はコントロールレバー１
５によりその位置が上下に移動可能とされたコントロー
ルビンである。このように構成されたメタリングポンプ
６は、次のようにして、ブローハイガスを排気通路５に
供給する。つＡ−ムギャ１３の回転に伴って、斜板ウオ
ームホイール１３が回転し、プランジャー１４は」二下
に移動せしめられ、最上昇した位置において、プランジ
ャー１４の下方空間に吸入通路１０を経てブローバイガ
スを吸入し、斜板ウオームホイール１３の回転につれて
プランジャー１４は下降し、ブローバイガスを圧縮する
。プランジャー１４の切り欠き溝が吐出通路１１と合致
すると、ブローバイガスの吸入通路１０と吐出通路１１
とは連通し、ブローハイガスは排気通路５へ供給される
。このように動作するメタリングポンプ６のブローハイ
ガス供給量は、メタリングポンプ制御手段により、コン
トロールレバー１５を回転し、コントロールビン１６を
、斜板ウオームホイール１３が所望の位置で回転するよ
うな位置に設定することによってなされる。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能で
あり、それらも本発明の範囲内に包含されることは、言
うまでもない。

たとえば、前記実施例においては、ブローハイガスを排
気通路５に供給し、燃焼させることにより、排気ガス中
の窒素酸化物、炭化水素、−酸化炭素および酸素の割合
を、触媒の浄化範囲内にシフトさせているが、前述の如
く、要は、炭化水素を排気通路５内に供給し、燃焼させ
ればよいのであって、ブローバイガスを利用せずに、と
くに炭化水素を供給する手段を設けてもよいのは、もと
よりである。

発明の効果 本発明によれば、排気ガス中の窒素酸化物、炭化水素、
−酸化炭素および酸素の割合が、排気浄化用の触媒の浄
化能力範囲を逸脱するリーンバーン運転時においても、
従来の触媒を用いて、排気ガスの浄化が可能であり、排
気ガス中の有害成分の所定値以下に低減させ、かつ燃費
性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エンジンおよび本発明の実施例を示す排気浄
化装置の全体概略図であり、第２図は、この実施例にお
ける排気浄化のフローチャートである。第３図は、本発
明の実施例において用いたメタリングポンプの詳細図で
ある。 １・・・エンジン、　　２・・・ロッカーカバー、３・
・・オイルセパレータ、 ４・・・エクゾーストマニフォールド、５・・・排気通
路、 ６・・・メタリングポンプ、 ７・・・０□センサ、　８・・・反応器、１０・・・ブ
ローバイガスの吸入通路、１１・・・ブローバイガスの
吐出通路、１２・・・斜板ウオームホイール、 １３・・・ウオームギヤ、 １４・・・プランジャー、 １５・・・コントロールレバー、 １Ｇ・・・コントロールビン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 触媒により排気ガス中の有害成分の浄化を図るエンジン
   の排気浄化装置において、前記触媒の上流の排気通路に
   炭化水素を供給する炭化水素供給手段と、前記触媒の浄
   化能力範囲からの偏倚量に応じて、該炭化水素の供給量
   を制御する炭化水素供給制御手段とを備えたことを特徴
   とするエンジンの排気浄化装置。