JP2000240432A - 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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JP2000240432A
JP2000240432A JP11045740A JP4574099A JP2000240432A JP 2000240432 A JP2000240432 A JP 2000240432A JP 11045740 A JP11045740 A JP 11045740A JP 4574099 A JP4574099 A JP 4574099A JP 2000240432 A JP2000240432 A JP 2000240432A
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JP
Japan
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exhaust
air
fuel ratio
secondary air
engine
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JP11045740A
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English (en)
Inventor
Keiji Okada
圭司 岡田
Takashi Fukuda
隆 福田
Kazuhiko Kanetoshi
和彦 兼利
Taro Yokoi
太郎 横井
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EGCの着火時において、未燃状態のHC,
COが大気中へ放出されるのを抑制する。 【解決手段】 エンジン1の排気管2に配設される触媒
6と、この触媒6上流側の排気管2に配設される燃焼室
5と、この燃焼室5上流側の排気管2に2次空気を供給
する2次空気ポンプ3と、前記触媒6を昇温すべきとき
に、エンジン1に供給する混合気の空燃比が理論空燃比
よりもリッチ側となるよう燃料供給量を制御するととも
に、前記燃焼室5内の空燃比が燃焼可能なリーン限界の
空燃比となるよう2次空気量を制御するコントロールユ
ニット8とを備えた構成とした。

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
化装置に係り、特に、内燃機関始動直後に触媒上流に設
置した燃焼器を利用して触媒を急速加熱し、触媒を早期
活性化させる装置を備えた排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気ガス浄化には、貴金属(白
金、ロジウム等)またはその他の金属を担持した触媒が
従来から使われている。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、あるいは
還元させることによって浄化している。この触媒による
浄化は、触媒温度の影響が強く、一般に、350〜40
0℃以上の温度を必要とする。エンジンの始動直後で
は、排気ガス温度が低く、触媒が活性温度(350〜4
00℃以上)に達していないため、有害成分の浄化はほ
とんど行なわれない。さらにエンジンを始動した直後の
ような冷間時にはHC,COの排出量が非常に多くな
り、大気中への放出量が増大するおそれがある。このよ
うな従来の内燃機関の排気浄化装置の問題を解決するた
めに、エンジンの排気通路に設けられている触媒の上流
側に排気燃焼器(Exhaust GasCombus
tor:以下、EGCと称す)を設置し、この燃焼エネ
ルギによって触媒を急速加熱するもの(特表平6−50
8409号公報)が考案されている。上記の考案では、
始動直後の触媒の活性していない期間に、エンジンの空
燃比(以下、A/Fと称す)を過濃に保つとともにエア
ポンプ等により空気を供給し排気ガスを可燃混合気と
し、点火栓により燃焼させ、この燃焼エネルギによって
触媒を急速加熱し、早期活性化させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な内燃機関の排気浄化装置にあっては、EGCの着火時
に排気管内の圧力が上昇する(図8)ことにより2次空
気の供給量が減少し、EGC内のA/Fが一時的にリッ
チとなりHC,COの一部が未燃状態で大気中に放出さ
れる可能性があるという問題点があった。本発明は、こ
のような従来の問題点に注目してなされたもので、EG
Cの着火時に2次空気供給量が減少しても、HC,CO
が全て燃焼するようエンジンのA/Fおよび2次空気供
給量を制御することにより、上記問題点を解決すること
を目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、機関の排気通路に配設される排気浄化用触媒と、こ
の排気浄化用触媒上流側の排気通路に配設される排気燃
焼器と、この排気燃焼器上流側の排気通路に2次空気を
供給する2次空気供給手段と、前記排気浄化用触媒を昇
温すべきときに、機関に供給する混合気の空燃比が理論
空燃比よりもリッチ側となるよう燃料供給量を制御する
とともに、前記排気燃焼器内の空燃比が燃焼可能なリー
ン限界の空燃比となるよう2次空気量を制御する制御手
段と、を備える構成とした。上記構成によれば、排気燃
焼器での燃焼開始時に排気通路内の圧力が上昇して2次
空気供給量が一時的に減少しても、排気燃焼器内の空燃
比が理論空燃比よりもリッチとなることを抑制でき、H
C,COが未燃のまま大気中に放出されることを抑制で
きる。また、請求項2記載の発明のように、前記制御手
段が、前記排気浄化用触媒を昇温すべきときに、機関に
供給する混合気の空燃比が安定燃焼可能なリッチ限界の
空燃比となるよう燃料供給量を制御する構成とすれば、
排気燃焼機内の空燃比が理論空燃比となるときの2次空
気量と燃焼可能なリーン限界の空燃比となるときの2次
空気量との差(2次空気の余裕代)を最大とすることが
でき、排気燃焼器燃焼開始時のHC,COの放出をより
有効に抑制することができる。また、請求項3記載の発
明のように、前記排気燃焼器で燃焼が開始される時期を
判定する排気燃焼器着火判定手段を備え、前記制御手段
が、前記排気燃焼器での燃焼開始が判定されてから所定
期間だけ燃料供給量を減量補正する構成とすれば、2次
空気の余裕代だけでは燃焼開始時の排気燃焼器内のリッ
チ化を避けきれないような場合においても、HC,CO
の放出を抑制することができる。また、請求項4記載の
発明のように、前記排気燃焼器で燃焼が開始される時期
を判定する排気燃焼器着火判定手段を備え、前記制御手
段が、前記排気燃焼器での燃焼開始が判定されてから所
定期間だけ2次空気供給量を増量補正する構成として
も、請求項3記載の発明と同様の効果を得ることができ
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 (実施の形態1)図1は、この発明の実施の形態1の構
成を示す図である。エンジン1の排気管2には触媒6が
設けられている。触媒6には温度センサ7が設けられて
いる。また触媒6の上流にはEGCの燃焼室5および2
次空気ポンプ3、点火栓4が設けられている。コントロ
ールユニット8は、エンジン1の冷却水温や温度センサ
7の出力等を参照して、エンジン1の空燃比や2次空気
ポンプ3、点火栓4を駆動し、排気燃焼器を制御する。
【0006】次に実施の形態の作用を図2に示すフロー
チャートに従って説明する。ここでは、本発明の主であ
るEGC使用時の燃料噴射制御および2次空気量制御に
ついて述べる。ステップ1(以下、ステップをSと称
す)にてEGC使用条件か、つまり触媒6が不活性状態
かを判断する。これは始動時冷却水温が所定値以下もし
くは触媒温度が所定値以下等で使用条件とする。EGC
使用条件でない場合にはS3にて通常の空燃比制御を行
ない終了する。EGC使用条件である場合には、S2へ
進む。S2では、エンジン1のA/Fをエンジン1が安
定して燃焼するリッチ限界に設定するためにインジェク
タの燃料噴射パルス幅TIをTI=RLEGCとし、E
GC内A/FをEGCの燃焼可能リーン限界に設定する
ために2次空気ポンプ3の駆動信号KAPをKAP=L
LAPとして図3の点Aの条件に設定する。これによ
り、2次空気量に十分な余裕代を持たせてルーチンを終
了する。
【0007】以上説明してきたように、本実施の形態の
内燃機関の排気浄化装置にあっては、EGCは図3の点
Aに示される条件で燃焼させられるため、着火時の排気
管内圧力の上昇に伴い2次空気量が減少しても、2次空
気量には十分な余裕代があるため、EGC内のA/Fは
リッチ化せず、HC,COの大気中への放出が抑制され
る。
【0008】(実施の形態2)本実施の形態の構成は実
施の形態1と同様である。次に本実施の形態の作用を説
明する。本実施の形態は、EGC着火時の2次空気量減
少分が大きく、実施の形態1の対応だけでは、EGC着
火時のEGC内A/Fが理論空燃比よりもリッチ側まで
ずれてしまい、HC,COが排出される可能性のある場
合に適用する。
【0009】本実施の形態の作用を図4に示すフローチ
ャートに従って説明する。ここでは、本発明の主である
EGC使用時の燃料噴射制御および2次空気量制御につ
いて述べる。まず、IGN on時には、後述するフラ
グFEGCは0にクリアされる。S21にてEGC使用
条件か、つまり触媒6が不活性状態かを判断する。これ
は始動時冷却水温が所定値以下もしくは触媒温度が所定
値以下等で使用条件とする。EGC使用条件でない場合
にはS23にて通常の空燃比制御を行ない終了する。E
GC使用条件である場合には、S22にて、フラグFE
GCが0かを判断する。フラグFEGCはEGCが燃焼
中であるかを示すものであり、後述するようにEGCが
燃焼中の揚合はFEGC=1となる。S22にてFEG
C=1の場合は、後述のS28へ進み、EGCの着火に
より上昇した排気管内圧力が元のレベルに戻ったかの判
定を行なう。FEGC=0の場合はEGCを燃焼させる
ためS24へ進む。S24では、エンジン1のA/Fを
エンジン1が安定して燃焼するリッチ限界に設定するた
めにインジェクタの燃料噴射パルス幅TIをTI=RL
EGCとし、EGC内A/FをEGCの燃焼可能リーン
限界に設定するために2次空気ポンプ3の駆動信号KA
PをKAP=LLAPとする(図5の点A)。S25で
はEGCの着火タイミングとなったかを判断する。EG
Cは通常、エンジン1の始動からある遅れ時間を経て着
火する。この着火遅れ時間は、エンジン1と排気系が同
一であれば常に一定であり実験的に決めることができ
る。よってエンジン1の始動からの経過時間がこの所定
の着火遅れ時間に達したかで判断すればよい。または、
別の実施の形態としては、EGC内あるいはEGC直上
流に圧力センサを設け、圧力センサ出力の立上りでEG
Cの着火を判定してもよい。これらの判定によりEGC
の着火タイミングとなったと判断された場合にはS26
へ進む。EGCの着火タイミングになっていない場合
は、そのままルーチンを終了する。S26では、EGC
着火時の圧力上昇により2次空気量が減少するのに対応
して、エンジン1のA/Fをリーン化させる。EGC着
火時の2次空気量減少代は同じ条件でエンジン1を運転
している限り一定であるため、エンジン1のA/Fのリ
ーン化代は実験的に求めることが可能である。よってS
26では、インジェクタの燃料噴射パルス幅TIを所定
値RAPだけ減量したTI=RLEGC−RAPとし、
図5の点Bの条件に設定する。S27ではEGCが着火
燃焼していることを示すフラグFEGCを1としてS2
8へ進む。S28ではEGCの着火により上昇した圧力
が元のレベルに戻ったかを判断する。これはEGCが着
火してから所定時間経過したかで判断すればよい。また
は、圧力センサを設けている場合には圧力センサの出力
が所定値以下になったかで判断してもよい。圧力が元の
レベルに戻っていないと判断された場合にはそのままル
ーチンを終了する。圧力が元のレベルに戻ったと判断さ
れた場合には、S29へ進み、エンジン1のA/Fと2
次空気量を通常の設定(図5の点C)とするためにイン
ジェクタの燃料噴射パルス幅TIをTI=LLEGC、
2次空気ポンプ3の駆動信号KAPをKAP=STAP
としてルーチンを終了する。
【0010】以上説明してきたように、本実施の形態の
内燃機関の排気浄化装置にあっては、エンジン1のA/
Fと2次空気量は、2次空気量に余裕を持たせるため図
5の点Aの条件に設定され、着火と同時に排気管内圧力
の上昇に応じてエンジン1のA/Fがリーン化されて図
5の点Bに設定されるため、EGC内のA/Fはリッチ
化せず、HC,COの大気中への放出が抑制される。
【0011】(実施の形態3)本実施の形態の構成は実
施の形態1と同様である。次に本実施の形態の作用を説
明する。本実施の形態は実施の形態2においてEGCの
着火の瞬間にエンジン1のA/Fのリーン化を行なうか
わりに2次空気量の増量を行なうものであり、実施の形
態2と異なる部分のみを図6に示すフローチャートに従
って説明する。S25でEGCの着火タイミングとなっ
たと判断された場合にはS36へ進み、EGC着火時の
圧力上昇により2次空気量が減少するのに対応して、2
次空気量を増量させる。EGC着火時の2次空気量減少
代は同じ条件でエンジン1を運転している限り一定であ
るため、2次空気の増量代は実験的に求めることが可能
である。よってS36では、2次空気量ポンプ駆動信号
KAPを所定値LAPだけ増量したKAP=LLAP+
LAPとし、図7の点Bの条件に設定する。
【0012】以上説明してきたように、本実施の形態の
内燃機関の排気浄化装置にあっては、エンジン1のA/
Fと2次空気量は、2次空気量に余裕を持たせるため図
7の点Aの条件に設定され、着火と同時に排気管内圧力
の上昇に応じて2次空気が増量されて図7の点Bに設定
されるため、EGC内のA/Fはリッチ化せず、HC,
COの大気中への放出が抑制される。
【0013】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の内燃
機関の排気浄化装置にあっては、EGCの着火時に2次
空気供給量が減少しても、HC,COが全て燃焼するよ
うエンジンのA/Fおよび2次空気供給量を制御するこ
とによって、HC,COが未燃状態で大気中へ放出され
るのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の構成図である。
【図2】実施の形態1のフローチャートである。
【図3】実施の形態1のエンジンA/Fと2次空気供給
量との関係を示す図である。
【図4】実施の形態2のフローチャートである。
【図5】実施の形態2のエンジンA/Fと2次空気供給
量との関係を示す図である。
【図6】実施の形態3のフローチャートである。
【図7】実施の形態3のエンジンA/Fと2次空気供給
量との関係を示す図である。
【図8】従来例の問題点を示す図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 排気管 3 2次空気ポンプ 4 点火栓 5 燃焼室 6 触媒 7 温度センサ 8 コントロールユニット
フロントページの続き (72)発明者 横井 太郎 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 Fターム(参考) 3G091 AB01 AB16 BA03 BA17 CA01 CA22 CB02 DA01 DA02 DB07 DB10 DC01 EA16 EA18 EA32 FA01 HA35 HA38

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関の排気通路に配設される排気浄化用
    触媒と、 この排気浄化用触媒上流側の排気通路に配設される排気
    燃焼器と、 この排気燃焼器上流側の排気通路に2次空気を供給する
    2次空気供給手段と、 前記排気浄化用触媒を昇温すべきときに、機関に供給す
    る混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるよ
    う燃料供給量を制御するとともに、前記排気燃焼器内の
    空燃比が燃焼可能なリーン限界の空燃比となるよう2次
    空気量を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段が、前記排気浄化用触媒を
    昇温すべきときに、機関に供給する混合気の空燃比が安
    定燃焼可能なリッチ限界の空燃比となるよう燃料供給量
    を制御す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。
  3. 【請求項3】 前記排気燃焼器で燃焼が開始される時期
    を判定する排気燃焼器着火判定手段を備え、 前記制御手段が、前記排気燃焼器での燃焼開始が判定さ
    れてから所定期間だけ燃料供給量を減量補正することを
    特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項4】 前記排気燃焼器で燃焼が開始される時期
    を判定する排気燃焼器着火判定手段を備え、 前記制御手段が、前記排気燃焼器での燃焼開始が判定さ
    れてから所定期間だけ2次空気供給量を増量補正するこ
    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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116892437A (zh) * 2022-04-06 2023-10-17 保时捷股份公司 内燃机和相关的运行方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116892437A (zh) * 2022-04-06 2023-10-17 保时捷股份公司 内燃机和相关的运行方法
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