JPH1047048A - 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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JPH1047048A
JPH1047048A JP8204954A JP20495496A JPH1047048A JP H1047048 A JPH1047048 A JP H1047048A JP 8204954 A JP8204954 A JP 8204954A JP 20495496 A JP20495496 A JP 20495496A JP H1047048 A JPH1047048 A JP H1047048A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーンＮＯX 触媒の過度の温度上昇を抑制す
ることによって過渡時においても適正な浄化率を維持す
ることの可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 リーンＮＯX 触媒３０７の浄化効率を向
上するために軽油噴射孔３１１からＮＯX を還元するた
めの炭化水素剤である軽油が供給される。基本軽油供給
量はエアフローメータ３０２で検出される吸入空気量か
ら算出される触媒の運転状態を表す状態量であるスペー
スベロシティＳＶと出口排気ガス温度センサ３２２で検
出される触媒温度に基づいて決定される。そして基本軽
油供給量は入口排気ガス温度センサ３２１で検出される
入口排気ガス温度と触媒温度の温度差に基づいて補正さ
れ、過渡時に触媒の浄化率が低下することを防止する。

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
装置に係わり、特にリーンＮＯX 触媒を使用する内燃機
関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排出ガスの浄化装置として一
酸化炭素、炭化水素および窒素酸化物を同時に浄化する
いわゆる三元触媒が広く使用されているが、三元触媒で
効率的に排気ガスを浄化するためには内燃機関に供給さ
れる混合気の空燃比をほぼ理論空燃比に制御する必要が
あった。
【０００３】しかし低燃費化を図るために通常走行時の
空燃比をリーンに設定するリーンバーン内燃機関に三元
触媒を適用した場合には一酸化炭素および炭化水素を除
去することはできるものの窒素酸化物を除去することは
できないため、遷移金属でイオン交換されたゼオライト
を使用したいわゆるリーンＮＯX 触媒が開発され実用化
されている。
【０００４】このリーンＮＯX 触媒でＮＯX を浄化する
ためには炭化水素の存在が必須であり、リーンＮＯX 触
媒の上流に炭化水素を供給することが必要である。しか
し供給された炭化水素はリーンＮＯX 触媒内における酸
化する際に発熱するため、リーンＮＯX 触媒の温度が過
度に上昇して適正な浄化率の得られる温度範囲（ウィン
ドウ）を逸脱する場合がある。
【０００５】そこで、リーンＮＯX 触媒の運転状態を表
す状態量（リーンＮＯX 触媒温度とリーンＮＯX 触媒を
通過する排気ガス流量を表すスペースベロシティ、ある
いは内燃機関回転数とアクセル開度）に基づいて炭化水
素の供給量を制御する内燃機関の排気浄化装置が提案さ
れている（特開平４−２１４９１９号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし炭化水素供給量
を決定するためのマップは状態量がほぼ定常状態である
ときの炭化水素供給量を決定するためのものであって、
過渡的な運転状態、即ち加減速が発生したときに触媒温
度がウィンドウを逸脱し浄化率の悪化を回避することは
できない。
【０００７】図２は上記課題の説明図であって、横軸は
時間を、縦軸は温度を表す。即ち、時刻ｔ1 以前の定常
状態においては、触媒温度ＴC は供給される炭化水素の
酸化による発熱分だけ触媒入口排気ガス温度Ｔgiより高
温となる。時刻ｔ1 において加速状態となると入口排気
ガス温度Ｔgiは上昇し、入口排気ガス温度Ｔgiが触媒温
度Ｔc 以上となる時刻ｔ2 以後リーンＮＯX 触媒を加熱
し始める。
【０００８】しかし、触媒温度ＴC はリーンＮＯX 触媒
の熱容量のためにすぐには上昇せず時刻ｔ3 に至って昇
温が始まり、時刻ｔ4 でウィンドウを逸脱して上昇す
る。同様の課題は減速状態においても発生し、触媒温度
ＴC は減速開始後しばらくして低下しウィンドウを逸脱
する。本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、
リーンＮＯX 触媒の過度の温度変動を抑制することによ
って過渡時にも適正な浄化率を維持することの可能な内
燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る内燃
機関の排気浄化装置の基本構成図であって、内燃機関の
排気管に設置されたリーンＮＯX 触媒１１と、リーンＮ
ＯX 触媒１１の上流でＮＯX を還元するための炭化水素
を排気ガス中に供給する炭化水素供給手段１２と、リー
ンＮＯX 触媒に流入する排気ガスの温度を検出する流入
排気ガス温度検出手段１３と、リーンＮＯX 触媒の温度
を検出する触媒温度検出手段１４と、触媒温度検出手段
１４によって検出されたリーンＮＯX 触媒１１の温度に
基づき供給された炭化水素がＮＯX を還元する際に発生
する反応熱によるリーンＮＯX 触媒１１の温度上昇を考
慮して炭化水素供給手段１２による基本炭化水素供給量
を決定する基本炭化水素供給量決定手段１５と、基本炭
化水素供給量決定手段１５で決定された基本炭化水素供
給量を流入排気ガス温度検出手段１３で検出される流入
排気ガス温度と触媒温度検出手段１４で検出されるリー
ンＮＯX 触媒温度との差に応じて補正する炭化水素供給
量補正手段１６と、を具備する。
【００１０】本装置にあっては、流入排気ガス温度と触
媒温度の差に応じてＮＯX を還元するための炭化水素の
供給量が補正されるため、過渡的に入口排気ガス温度が
変動した場合にもリーンＮＯX 触媒の過度の温度変動は
抑制されリーンＮＯX 触媒温度がウィンドウを逸脱する
ことにより浄化率が低下することが防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】図３は本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の実施例の構成図であって、内燃機関３０の
吸入空気はエアクリーナ３０１、エアフローメタ３０２
およびインテークマニホールド３０３を介して供給され
る。内燃機関３０の排気ガスは排気マニホールド３０
５、排気管３０６を介してリーンＮＯX 触媒を内蔵する
排気浄化装置３０７に供給され、有毒成分が除去されて
大気に放出される。
【００１２】排気浄化装置３０７の上流の排気管３０６
には軽油噴射孔３１１が挿入され、軽油タンク３１２に
貯蔵され軽油ポンプ３１３で加圧されたＮＯX 還元剤と
して機能する軽油が排気ガス中に噴射される。なお軽油
の噴射量は電磁弁３１４の開度を調整することによって
制御される。排気浄化装置３０７の入口および出口には
排気ガス温度を検出するための入口排気ガス温度センサ
３２１および出口排気ガス温度センサ３２２が設置され
ている。なお、本実施例においてはリーンＮＯX 触媒の
温度を直接検出することは困難であるため、出口排気ガ
ス温度センサ３２２で検出される温度を触媒温度として
使用する。
【００１３】以上の内燃機関の排気浄化装置はマイクロ
コンピュータシステムである制御部３３によって制御さ
れるが、制御部３３はバス３３１を中心として、ＣＰＵ
３３２、メモリ３３３、出力インターフェイス３３４お
よび入力インターフェイス３３５から構成される。入力
インターフェイス３３５には内燃機関回転数センサ３０
４、エアフローメータ３０２、入口排気ガス温度センサ
３２１および出口排気ガス温度センサ３２２が接続さ
れ、出力インターフェイス３３４には電磁弁３１４が接
続される。
【００１４】図４はメモリ３３３内に記憶されＣＰＵ３
３２で実行される軽油供給量制御ルーチンのフローチャ
ートであって、予め定められた所定間隔毎に実行され
る。ステップ４０２で、エアフローメータ３０２で検出
される吸入空気量Ｑa 、入口排気ガス温度センサ３２１
で検出される入口排気ガス温度Ｔgiおよび出口排気ガス
温度センサ３２２検出される出口排気ガス温度Ｔgoを読
み込む。
【００１５】ステップ４０４で、吸入空気量Ｑa に基づ
いて排気浄化装置３０７の運転状態を表す状態量である
スペースベロシティＳＶを算出する。 ＳＶ←ＳＶ（Ｑa ） 次にステップ４０６で、スペースベロシティＳＶおよび
触媒温度の代わりに使用される出口排気ガス温度Ｔgoの
関数として基本軽油供給量ＨＣbaseを算出する。
【００１６】ＨＣbase←ＨＣbase（ＳＶ，Ｔgo） 図５は基本軽油供給量ＨＣbaseを決定するためのマップ
であって、横軸はスペースベロシティＳＶを、縦軸は出
口排気ガス温度Ｔgoを、等高線は基本軽油供給量ＨＣ
baseを表す。なおＨＣbase0 からＨＣbase3 に向かって
基本軽油供給量ＨＣbaseは多くなる。さらに図５にはＸ
1 −Ｘ1 、Ｘ2 −Ｘ2 、Ｘ3 −Ｘ3 断面も図示してい
る。
【００１７】即ち基本軽油供給量ＨＣbaseは、ウィンド
ウ領域では中央で最も供給量が多くなり境界に近づくほ
ど供給量が少なくなる山形形状を有し、ウィンドウを逸
脱すると "０" となる。即ち各断面の高さが基本軽油供
給量ＨＣbaseを表す。さらにウィンドウ内では右上方
（矢印Ｙの方向）に向かうほど山の高さは高くなる、即
ち基本軽油供給量ＨＣbaseは多くなる。
【００１８】ステップ４０８において入口排気ガス温度
Ｔgiと出口排気ガス温度Ｔgoの温度差ΔＴが算出され、
ステップ４１０で温度差ΔＴの関数として補正軽油供給
量ΔＨＣが算出される。 ΔＴ←Ｔgi−Ｔgo ΔＨＣ←ΔＨＣ（ΔＴ） 図６は補正軽油供給量ΔＨＣを決定するためのマップで
あって、横軸は温度差ΔＴを、縦軸は補正軽油供給量Δ
ＨＣを表す。
【００１９】即ち定常状態において補正軽油供給量ΔＨ
Ｃを "０" とするために、出口排気ガス温度Ｔgoが入口
排気ガス温度Ｔgiより基本軽油供給量ＨＣbaseの発熱分
だけ高温である状態を表すａ点において横軸を横切る。
そして温度差ΔＴが大きくなるほど、即ち入口排気ガス
温度Ｔgiが上昇しリーンＮＯX 触媒を加熱する度合が大
きくなるほど、リーンＮＯX 触媒の昇温を抑制するため
に補正軽油供給量ΔＨＣを減少する（負の値として絶対
値を増加する）。逆に入口排気ガス温度Ｔgiが下がる場
合は、リーンＮＯX 触媒を昇温するために補正軽油供給
量ΔＨＣを増加する。
【００２０】なお、図６は一次関数を示しているが、温
度差ΔＴが大きいほど補正軽油供給量ΔＨＣが減少し、
温度差ΔＴが小さいほど補正軽油供給量ΔＨＣが増加す
る関数であれば他の関数を使用することも可能である。
ステップ４１２で基本軽油供給量ＨＣbaseと補正軽油供
給量ΔＨＣとを加算して軽油供給量ＨＣを算出し、ステ
ップ４１４で軽油供給量ＨＣに対応するデューティ比を
有するパルス列を出力インターフェイス３３４を介して
電磁弁３１４に供給し、軽油噴射孔３１１から噴射する
軽油の量を制御する。
【００２１】図７は本発明の効果の説明図であって、横
軸に時間を、縦軸に温度（上段）および軽油供給量（下
段）をとる。上段のグラフで実線は入口排気ガス温度Ｔ
giを、破線は触媒温度Ｔc を表す。また２つのグラフに
おいて、太破線は本発明を適用した場合、細破線は本発
明を適用しない場合を示す。
【００２２】時刻ｔ1 以前の定常状態においてスペース
ベロシティがＳＶ1 、出口排気ガス温度Ｔgo（即ち触媒
温度Ｔc ）であるＡ点（図５）で運転されている場合を
考える。まず本発明を適用しない場合、即ち基本軽油供
給量のみを使用する場合の状況は以下の通りである。
【００２３】時刻ｔ1 で加速が開始されると吸入空気量
が増加するためスペースベロシティも増加するが、触媒
温度Ｔc はリーンＮＯX 触媒の熱容量のためにほとんど
変動しない。従って運転点はＡ点から右方向に移動する
ため、下段細破線に示すように軽油供給量は徐々に増加
し入口排気ガス温度Ｔgiが最高温度となる時刻ｔ2 にお
いて最大となる。
【００２４】このため、リーンＮＯX 触媒の受熱量は排
気ガスの温度上昇だけでなく軽油供給量の増加によって
も増加し、上段細破線に示すように触媒温度Ｔc は次第
に上昇し時刻ｔ3 でウィンドウを逸脱してしまう。これ
に対し本発明を適用した場合には、時刻ｔ1 以後入口排
気ガス温度Ｔgiが上昇すると、入口排気ガス温度Ｔgiと
出口排気ガス温度Ｔgoの温度差ΔＴが増加するため、下
段太破線に示すように補正軽油供給量ΔＨが軽油供給量
の増加を抑制する。
【００２５】従って排気ガスの温度上昇によってリーン
ＮＯX 触媒の受熱量は増加するものの、軽油供給量が抑
制されるため軽油によるＮＯX 還元の際の発熱量はむし
ろ減少するため、上段太破線に示すように触媒温度Ｔc
がウィンドウを逸脱することが防止される。なお上記実
施例においては、基本軽油供給量ＨＣbaseをスペースベ
ロシティＳＶおよび出口排気ガス温度Ｔgoで代用される
触媒温度のマップから決定しているが内燃機関回転数お
よび吸入空気量のマップから決定してもよい。この場
合、内燃機関回転数は回転数センサ３０４によって検出
される。
【００２６】さらに上記実施例においては、ＮＯX を還
元する炭化水素剤として軽油を使用しているが、他の炭
化水素剤、例えばアルコールを使用することも可能であ
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、リーンＮＯX 触媒の運転状態を表す状態量に基
づいて決定された基本炭化水素供給量を流入排気ガス温
度と触媒温度との温度差に応じて補正することにより、
加減速時にリーンＮＯX 触媒温度がウィンドウを逸脱し
て浄化率が低下することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の基本構
成図である。
【図２】課題の説明図である。
【図３】実施例の構成図である。
【図４】軽油供給量制御ルーチンのフローチャートであ
る。
【図５】基本軽油供給量を決定するためのマップであ
る。
【図６】補正軽油供給量を決定するためのマップであ
る。
【図７】効果の説明図である。
【符号の説明】
３０…内燃機関 ３０１…エアクリーナ ３０２…エアフローメータ ３０３…インテークマニホールド ３０４…回転数センサ ３０５…排気マニホールド ３０６…排気管 ３０７…リーンＮＯX 触媒 ３１１…軽油噴射孔 ３１２…軽油タンク ３１３…軽油ポンプ ３１４…電磁弁 ３２１…入口ガス温度センサ ３２２…出口ガス温度センサ ３３…制御部 ３３１…バス ３３２…ＣＰＵ ３３３…メモリ ３３４…出力インターフェイス ３３５…入力インターフェイス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気管に設置されたリーンＮ
    ＯX 触媒と、 前記リーンＮＯX 触媒の上流でＮＯX を還元するための
    炭化水素を排気ガス中に供給する炭化水素供給手段と、 前記リーンＮＯX 触媒に流入する排気ガスの温度を検出
    する流入排気ガス温度検出手段と、 前記リーンＮＯX 触媒の温度を検出する触媒温度検出手
    段と、 前記触媒温度検出手段によって検出された前記リーンＮ
    ＯX 触媒の温度に基づき、供給された炭化水素がＮＯX
    を還元する際に発生する反応熱による前記リーンＮＯX
    触媒の温度上昇を考慮して前記炭化水素供給手段による
    基本炭化水素供給量を決定する基本炭化水素供給量決定
    手段と、 前記基本炭化水素供給量決定手段で決定された基本炭化
    水素供給量を、前記流入排気ガス温度検出手段で検出さ
    れる流入排気ガス温度と前記触媒温度検出手段で検出さ
    れるリーンＮＯX 触媒温度との差に応じて補正する炭化
    水素供給量補正手段と、を具備する内燃機関の排気浄化
    装置。
JP8204954A 1996-08-02 1996-08-02 内燃機関の排気浄化装置 Pending JPH1047048A (ja)

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JP8204954A JPH1047048A (ja) 1996-08-02 1996-08-02 内燃機関の排気浄化装置
US08/903,706 US5842341A (en) 1996-08-02 1997-07-31 Exhaust emission purification apparatus for an internal combustion engine
EP97113359A EP0822323B1 (en) 1996-08-02 1997-08-01 An exhaust emission purification apparatus and method for an internal combustion engine
DE69720883T DE69720883T2 (de) 1996-08-02 1997-08-01 Abgasreinigungsvorrichtung und Verfahen für eine Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8204954A JPH1047048A (ja) 1996-08-02 1996-08-02 内燃機関の排気浄化装置

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