JPH11229864A - 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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- JPH11229864A JPH11229864A JP10026889A JP2688998A JPH11229864A JP H11229864 A JPH11229864 A JP H11229864A JP 10026889 A JP10026889 A JP 10026889A JP 2688998 A JP2688998 A JP 2688998A JP H11229864 A JPH11229864 A JP H11229864A
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- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 NOx 触媒の劣化状態を正確に検出してNOx の
排出量を正確かつ確実に低減する。 【解決手段】 理論空燃比近傍の雰囲気中で少なくとも
排気中のNOx を還元する三元触媒２０と、三元触媒２０
の上流に設けられ酸素過剰雰囲気中で排気中のNO x を吸
蔵すると共に酸素濃度低下雰囲気中で吸蔵したNOx を放
出し三元触媒２０よりも還元機能が弱いNOx 触媒１９と
からなり、排気中のNOx 濃度を検出するNO x センサ２２
を三元触媒２０とNOx 触媒１９との間に設け、酸素濃度
低下雰囲気中にNOx 触媒１９から排出されNOx が還元さ
れていない排気ガスのNOx の濃度がNOx センサ１９によ
り検出され、NOx 触媒１９の劣化を正確に把握する共に
NOxを三元触媒２０で還元させ、NOx 触媒１９の劣化状
態を正確に検出してNOx の排出量を正確かつ確実に低減
する。
排出量を正確かつ確実に低減する。 【解決手段】 理論空燃比近傍の雰囲気中で少なくとも
排気中のNOx を還元する三元触媒２０と、三元触媒２０
の上流に設けられ酸素過剰雰囲気中で排気中のNO x を吸
蔵すると共に酸素濃度低下雰囲気中で吸蔵したNOx を放
出し三元触媒２０よりも還元機能が弱いNOx 触媒１９と
からなり、排気中のNOx 濃度を検出するNO x センサ２２
を三元触媒２０とNOx 触媒１９との間に設け、酸素濃度
低下雰囲気中にNOx 触媒１９から排出されNOx が還元さ
れていない排気ガスのNOx の濃度がNOx センサ１９によ
り検出され、NOx 触媒１９の劣化を正確に把握する共に
NOxを三元触媒２０で還元させ、NOx 触媒１９の劣化状
態を正確に検出してNOx の排出量を正確かつ確実に低減
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合気の空燃比を
理論空燃比よりも燃料希薄側に制御して燃費特性を改善
した内燃機関の排気浄化装置に関する。
理論空燃比よりも燃料希薄側に制御して燃費特性を改善
した内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気中のNOx を十分に浄化するNOx 触媒
としては、酸素過剰雰囲気中ではNOxを触媒上に吸蔵さ
せることにより排気中のNOx を浄化し、酸素濃度が低下
すると付着したNOx を放出する機能を有していることが
知られている。つまり、NOx 触媒は、酸素濃度過剰雰囲
気では、排気中のNOx を酸化させて硝酸塩を生成し、こ
れによりNOx を吸蔵する一方、酸素濃度が低下した雰囲
気では、NOx 触媒に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとを反
応させて炭酸塩を生成し、これによりNOx を放出させる
ようになっている。所定時間酸素過剰雰囲気での運転が
実行された後、排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気にし
て（燃料の投入）NOx を放出させるようにしている（リ
ッチスパイク）。
としては、酸素過剰雰囲気中ではNOxを触媒上に吸蔵さ
せることにより排気中のNOx を浄化し、酸素濃度が低下
すると付着したNOx を放出する機能を有していることが
知られている。つまり、NOx 触媒は、酸素濃度過剰雰囲
気では、排気中のNOx を酸化させて硝酸塩を生成し、こ
れによりNOx を吸蔵する一方、酸素濃度が低下した雰囲
気では、NOx 触媒に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとを反
応させて炭酸塩を生成し、これによりNOx を放出させる
ようになっている。所定時間酸素過剰雰囲気での運転が
実行された後、排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気にし
て（燃料の投入）NOx を放出させるようにしている（リ
ッチスパイク）。
【０００３】ところで、燃料や潤滑油内には、イオウ成
分（Ｓ成分）が含まれており、このようなイオウ成分も
排気中に含まれている。NOx 触媒では、酸素濃度過剰雰
囲気で、NOx の吸蔵とともにイオウ成分も吸蔵する。つ
まり、イオウ成分は燃焼し、更にNOx 触媒上で酸化され
てSO3 になる。そして、このSO3 の一部はNOx 触媒上で
さらにNOx 用の吸蔵剤と反応して硫酸塩となってNOx 触
媒に吸蔵する。
分（Ｓ成分）が含まれており、このようなイオウ成分も
排気中に含まれている。NOx 触媒では、酸素濃度過剰雰
囲気で、NOx の吸蔵とともにイオウ成分も吸蔵する。つ
まり、イオウ成分は燃焼し、更にNOx 触媒上で酸化され
てSO3 になる。そして、このSO3 の一部はNOx 触媒上で
さらにNOx 用の吸蔵剤と反応して硫酸塩となってNOx 触
媒に吸蔵する。
【０００４】従って、NOx 触媒には、硝酸塩と硫酸塩と
が付着することになるが、硫酸塩は硝酸塩よりも塩とし
ての安定度が高く、酸素濃度が低下した雰囲気になって
もその一部しか分解されないため、NOx 触媒に残留する
硫酸塩の量は時間とともに増加する。これにより、NOx
触媒の吸蔵能力が時間とともに低下し、NOx 触媒として
の性能が悪化することになる（Ｓ被毒）。
が付着することになるが、硫酸塩は硝酸塩よりも塩とし
ての安定度が高く、酸素濃度が低下した雰囲気になって
もその一部しか分解されないため、NOx 触媒に残留する
硫酸塩の量は時間とともに増加する。これにより、NOx
触媒の吸蔵能力が時間とともに低下し、NOx 触媒として
の性能が悪化することになる（Ｓ被毒）。
【０００５】NOx 触媒のNOx 吸蔵能力を低下させる硫酸
塩は、温度が高くなると分解する性質を有している。こ
のため、NOx 触媒に一定量以上のイオウ成分（SOx ）が
付着したときに、排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気に
して（燃料の投入）多量のHCやCOを発生させ、NOx 触媒
を高温にすることで、SOx を放出するようにしている
（Ｓパージ運転）。
塩は、温度が高くなると分解する性質を有している。こ
のため、NOx 触媒に一定量以上のイオウ成分（SOx ）が
付着したときに、排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気に
して（燃料の投入）多量のHCやCOを発生させ、NOx 触媒
を高温にすることで、SOx を放出するようにしている
（Ｓパージ運転）。
【０００６】Ｓパージ運転実施の要否判定のためにNOx
触媒の劣化具合を把握するため、NO x 触媒の後流側にNO
x センサを装着し、リッチスパイク後の排気中のNOx 濃
度をNOx センサで検出することで、NOx 触媒の劣化具合
を判定するようにしている（特開平7-208151号公報）。
触媒の劣化具合を把握するため、NO x 触媒の後流側にNO
x センサを装着し、リッチスパイク後の排気中のNOx 濃
度をNOx センサで検出することで、NOx 触媒の劣化具合
を判定するようにしている（特開平7-208151号公報）。
【０００７】しかしながら、リッチスパイク後の酸素過
剰雰囲気中で検出する場合には、NO x 触媒から大気中に
放出されるNOx 濃度は、NOx 触媒が飽和状態近くなるま
では微小なまま変化が少なく、このような変化量が少な
いNOx 濃度の時間的変化に基づいて劣化判定すると誤判
定する虞が高い。また逆に、NOx 濃度の差がはっきりと
し変化した時には、既にNOx 触媒が飽和状態近くなった
時であり、この状態ではNOx 触媒から大気中に大量のNO
x が放出されているという事態もあり得る。
剰雰囲気中で検出する場合には、NO x 触媒から大気中に
放出されるNOx 濃度は、NOx 触媒が飽和状態近くなるま
では微小なまま変化が少なく、このような変化量が少な
いNOx 濃度の時間的変化に基づいて劣化判定すると誤判
定する虞が高い。また逆に、NOx 濃度の差がはっきりと
し変化した時には、既にNOx 触媒が飽和状態近くなった
時であり、この状態ではNOx 触媒から大気中に大量のNO
x が放出されているという事態もあり得る。
【０００８】そこで、NOx センサで排気中のNOx 濃度を
検出する場合、酸素濃度低下雰囲気で検出を実施する方
法が考えられる。即ち、酸素濃度低下雰囲気で検出を実
施するとNOx 触媒の劣化前後のNOx 濃度の差が酸素過剰
雰囲気中で検出する場合よりも大きくなるため、NOx セ
ンサでの劣化状態の検出が容易に行える。
検出する場合、酸素濃度低下雰囲気で検出を実施する方
法が考えられる。即ち、酸素濃度低下雰囲気で検出を実
施するとNOx 触媒の劣化前後のNOx 濃度の差が酸素過剰
雰囲気中で検出する場合よりも大きくなるため、NOx セ
ンサでの劣化状態の検出が容易に行える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、NOx セ
ンサにより酸素濃度低下雰囲気で排気中のNOx 濃度を検
出する場合にも次のような問題がある。即ち、内燃機関
に備えられたNOx 触媒は通常三元機能を有しているの
で、NOx 触媒の三元性能が強いと、酸素濃度低下雰囲気
になることにより放出されたNOx がNOx 触媒上で即還元
されてしまう。このため、NOx センサによる検出値は大
部分のNOx が還元された後の排気のNOx 濃度となり、正
確にはNOx 触媒の劣化状態を検出することができなかっ
た。従って、NOx の排出を確実に低減することが困難で
あった。
ンサにより酸素濃度低下雰囲気で排気中のNOx 濃度を検
出する場合にも次のような問題がある。即ち、内燃機関
に備えられたNOx 触媒は通常三元機能を有しているの
で、NOx 触媒の三元性能が強いと、酸素濃度低下雰囲気
になることにより放出されたNOx がNOx 触媒上で即還元
されてしまう。このため、NOx センサによる検出値は大
部分のNOx が還元された後の排気のNOx 濃度となり、正
確にはNOx 触媒の劣化状態を検出することができなかっ
た。従って、NOx の排出を確実に低減することが困難で
あった。
【００１０】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、NOx 触媒の劣化状態を正確に検出してNOx の排出を
確実に低減することができる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的とする。
で、NOx 触媒の劣化状態を正確に検出してNOx の排出を
確実に低減することができる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、酸素濃度低下雰囲気中及び理論空燃比近傍
の雰囲気中で少なくとも排気中のNOx を還元する還元触
媒と、還元触媒の上流に設けられ酸素過剰雰囲気中で排
気中のNOx を吸蔵すると共に酸素濃度低下雰囲気中で吸
蔵したNOx を放出し還元触媒よりも還元機能が弱いNOx
触媒とからなり、排気中のNOx 濃度を検出するNOx セン
サを還元触媒とNOx 触媒との間に設け、酸素濃度低下雰
囲気でNOx センサによりNOx の濃度を検出することで、
NOx 触媒から排出されNOx が還元されていない排気のNO
x の濃度がNOx センサにより検出されてNOx 触媒の劣化
が正確に把握され、NOx は還元触媒で還元され大気中へ
排出されるNOx は低減される。
本発明では、酸素濃度低下雰囲気中及び理論空燃比近傍
の雰囲気中で少なくとも排気中のNOx を還元する還元触
媒と、還元触媒の上流に設けられ酸素過剰雰囲気中で排
気中のNOx を吸蔵すると共に酸素濃度低下雰囲気中で吸
蔵したNOx を放出し還元触媒よりも還元機能が弱いNOx
触媒とからなり、排気中のNOx 濃度を検出するNOx セン
サを還元触媒とNOx 触媒との間に設け、酸素濃度低下雰
囲気でNOx センサによりNOx の濃度を検出することで、
NOx 触媒から排出されNOx が還元されていない排気のNO
x の濃度がNOx センサにより検出されてNOx 触媒の劣化
が正確に把握され、NOx は還元触媒で還元され大気中へ
排出されるNOx は低減される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の一実
施形態例を説明する。本実施形態例は、混合気の空燃比
を理論空燃比よりも燃料希薄側に制御して燃費特性を改
善した内燃機関として、燃焼室内に燃料を直接噴射する
ようにした多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明
してある。図１には本発明の一実施形態例に係る排気浄
化装置を備えた内燃機関の概略構成、図２には燃料噴射
制御マップを示してある。
施形態例を説明する。本実施形態例は、混合気の空燃比
を理論空燃比よりも燃料希薄側に制御して燃費特性を改
善した内燃機関として、燃焼室内に燃料を直接噴射する
ようにした多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明
してある。図１には本発明の一実施形態例に係る排気浄
化装置を備えた内燃機関の概略構成、図２には燃料噴射
制御マップを示してある。
【００１３】多気筒型筒内噴射内燃機関としては、例え
ば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列４気筒
ガソリンエンジン（筒内噴射エンジン）１が適用され
る。筒内噴射エンジン１は、燃焼室や吸気装置及び排気
ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）等が筒内噴射専用に設計
されている。
ば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列４気筒
ガソリンエンジン（筒内噴射エンジン）１が適用され
る。筒内噴射エンジン１は、燃焼室や吸気装置及び排気
ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）等が筒内噴射専用に設計
されている。
【００１４】筒内噴射エンジン１のシリンダヘッド２に
は各気筒毎に点火プラグ３が取り付けられると共に、各
気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が取り付けられている。
燃焼室５内には燃料噴射弁４の噴射口が開口し、燃料噴
射弁４から噴射される燃料が燃焼室５内に直接噴射され
るようになっている。筒内噴射エンジン１のシリンダ６
にはピストン７が上下方向に摺動自在に支持され、ピス
トン７の頂面には半球状に窪んだキャビティ８が形成さ
れている。キャビティ８により、吸気流に通常のタンブ
ル流とは逆の逆タンブル流を発生させるようになってい
る。
は各気筒毎に点火プラグ３が取り付けられると共に、各
気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が取り付けられている。
燃焼室５内には燃料噴射弁４の噴射口が開口し、燃料噴
射弁４から噴射される燃料が燃焼室５内に直接噴射され
るようになっている。筒内噴射エンジン１のシリンダ６
にはピストン７が上下方向に摺動自在に支持され、ピス
トン７の頂面には半球状に窪んだキャビティ８が形成さ
れている。キャビティ８により、吸気流に通常のタンブ
ル流とは逆の逆タンブル流を発生させるようになってい
る。
【００１５】シリンダヘッド２には燃焼室５を臨む吸気
ポート９及び排気ポート１０が形成され、吸気ポート９
は吸気弁１１の駆動によって開閉され、排気ポート１０
は排気弁１２の駆動によって開閉される。排気ポート１
０には大径の排気ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１
３が分岐している。
ポート９及び排気ポート１０が形成され、吸気ポート９
は吸気弁１１の駆動によって開閉され、排気ポート１０
は排気弁１２の駆動によって開閉される。排気ポート１
０には大径の排気ガス再循環ポート（ＥＧＲポート）１
３が分岐している。
【００１６】吸気ポート９には吸気管１４が接続され、
吸気管１４には図示しないサージタンク、エアクリー
ナ、スロットルボデー等が接続されている。一方、排気
ポート１０には排気管１５が接続され、排気管１５には
排気浄化装置としての触媒１６及び図示しないマフラー
が備えられている。また、ＥＧＲポート１３は大径のＥ
ＧＲパイプ１７を介して吸気管１４側に接続され、ＥＧ
Ｒパイプ１７にはステッパモータ式のＥＧＲ弁１８が設
けられている。
吸気管１４には図示しないサージタンク、エアクリー
ナ、スロットルボデー等が接続されている。一方、排気
ポート１０には排気管１５が接続され、排気管１５には
排気浄化装置としての触媒１６及び図示しないマフラー
が備えられている。また、ＥＧＲポート１３は大径のＥ
ＧＲパイプ１７を介して吸気管１４側に接続され、ＥＧ
Ｒパイプ１７にはステッパモータ式のＥＧＲ弁１８が設
けられている。
【００１７】車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３
が設けられ、このＥＣＵ２３には、入出力装置、制御プ
ログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処
理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣ
Ｕ２３によって筒内噴射エンジン１の総合的な制御が実
施される。各種センサ類の検出情報はＥＣＵ２３に入力
され、ＥＣＵ２３は各種センサ類の検出情報に基づい
て、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期
やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４や点火
プラグ３、ＥＧＲ弁１８等を駆動制御する。
が設けられ、このＥＣＵ２３には、入出力装置、制御プ
ログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処
理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣ
Ｕ２３によって筒内噴射エンジン１の総合的な制御が実
施される。各種センサ類の検出情報はＥＣＵ２３に入力
され、ＥＣＵ２３は各種センサ類の検出情報に基づい
て、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期
やＥＧＲガスの導入量等を決定し、燃料噴射弁４や点火
プラグ３、ＥＧＲ弁１８等を駆動制御する。
【００１８】上述した筒内噴射エンジン１では、吸気ポ
ート９から燃焼室５内に流入した吸気流が逆タンブル流
を形成し、圧縮行程後期に燃料を噴射して逆タンブル流
を利用しながら燃焼室５の頂部中央に配設された点火プ
ラグ３の近傍のみに少量の燃料を集め、点火プラグ３か
ら離隔した部分で極めてリーンな空燃比状態とする。点
火プラグ３の近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比
とすることで、安定した層状燃焼（層状超リーン燃焼）
を実現しながら燃料消費を抑制する。
ート９から燃焼室５内に流入した吸気流が逆タンブル流
を形成し、圧縮行程後期に燃料を噴射して逆タンブル流
を利用しながら燃焼室５の頂部中央に配設された点火プ
ラグ３の近傍のみに少量の燃料を集め、点火プラグ３か
ら離隔した部分で極めてリーンな空燃比状態とする。点
火プラグ３の近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比
とすることで、安定した層状燃焼（層状超リーン燃焼）
を実現しながら燃料消費を抑制する。
【００１９】また、このエンジンから高出力を得る場合
には、インジェクタ８からの燃料を吸気行程に噴射する
ことにより燃焼室１全体に均質化し、予混合燃焼を行
う。もちろん、理論空燃比もしくはリッチ空燃比による
方がリーン空燃比によるよりも高出力が得られるため、
この際にも、燃料の霧化及び気化が十分に行なわれるよ
うなタイミングで燃料噴射を行ない、効率よく高出力を
得るようにしている。
には、インジェクタ８からの燃料を吸気行程に噴射する
ことにより燃焼室１全体に均質化し、予混合燃焼を行
う。もちろん、理論空燃比もしくはリッチ空燃比による
方がリーン空燃比によるよりも高出力が得られるため、
この際にも、燃料の霧化及び気化が十分に行なわれるよ
うなタイミングで燃料噴射を行ない、効率よく高出力を
得るようにしている。
【００２０】ＥＣＵ２３は、スロットル弁の開度に応じ
た運転中の負荷Peと機関回転速度Neとに基づき、図２の
燃料噴射マップから現在の燃料噴射領域を検索して燃料
噴射モードを決定する。これにより、各燃料噴射モード
での目標空燃比に応じた燃料噴射量が決定され、この燃
料噴射量に応じて燃料噴射弁４が駆動制御されると共
に、点火プラグ３が駆動制御される。また、同時にＥＧ
Ｒ弁１８の開閉制御も実施される。
た運転中の負荷Peと機関回転速度Neとに基づき、図２の
燃料噴射マップから現在の燃料噴射領域を検索して燃料
噴射モードを決定する。これにより、各燃料噴射モード
での目標空燃比に応じた燃料噴射量が決定され、この燃
料噴射量に応じて燃料噴射弁４が駆動制御されると共
に、点火プラグ３が駆動制御される。また、同時にＥＧ
Ｒ弁１８の開閉制御も実施される。
【００２１】アイドル運転時や低速走行時等の低負荷領
域では、燃料噴射領域は図２中の後期噴射リーンモード
（圧縮リーンモード）が選択される。圧縮リーンモード
では、層状超リーン燃焼によるリーン運転を実現し燃費
を向上させるため、圧縮行程中（特に圧縮行程後半）に
燃料噴射を行う。
域では、燃料噴射領域は図２中の後期噴射リーンモード
（圧縮リーンモード）が選択される。圧縮リーンモード
では、層状超リーン燃焼によるリーン運転を実現し燃費
を向上させるため、圧縮行程中（特に圧縮行程後半）に
燃料噴射を行う。
【００２２】定速走行時等の中負荷領域では、燃料噴射
領域は図２中の前期噴射リーンモード（吸気リーンモー
ド）、あるいはストイキオフィードバックモードが選択
される。吸気リーンモードでは、予混合燃焼によるリー
ン運転を実現し緩加速による出力を得るため、吸気行程
中（特に吸気行程前半）に燃料噴射を行う。ストイキオ
フィードバックモードでは、予混合燃焼によるストイキ
オ運転（理論空燃比運転）を実現し吸気リーンモードよ
り出力を向上させるため、吸気行程中に燃料噴射を行
う。
領域は図２中の前期噴射リーンモード（吸気リーンモー
ド）、あるいはストイキオフィードバックモードが選択
される。吸気リーンモードでは、予混合燃焼によるリー
ン運転を実現し緩加速による出力を得るため、吸気行程
中（特に吸気行程前半）に燃料噴射を行う。ストイキオ
フィードバックモードでは、予混合燃焼によるストイキ
オ運転（理論空燃比運転）を実現し吸気リーンモードよ
り出力を向上させるため、吸気行程中に燃料噴射を行
う。
【００２３】急加速時や高速走行時等の高負荷領域で
は、燃料噴射領域は図２中のオープンループモードが選
択される。オープンループモードでは、予混合燃焼によ
るリッチ運転を実現しストイキオフィードバックモード
より出力を向上させる。更に、惰性走行や停止に移行す
る走行でスロットル弁が略全閉状態にされた領域では、
燃料噴射領域は図２中の燃料カットモードとなり、燃焼
室５内への燃料の供給が停止される。
は、燃料噴射領域は図２中のオープンループモードが選
択される。オープンループモードでは、予混合燃焼によ
るリッチ運転を実現しストイキオフィードバックモード
より出力を向上させる。更に、惰性走行や停止に移行す
る走行でスロットル弁が略全閉状態にされた領域では、
燃料噴射領域は図２中の燃料カットモードとなり、燃焼
室５内への燃料の供給が停止される。
【００２４】次に、本発明の一実施形態例に係る排気浄
化装置としての触媒１６の構成を図３に基づいて説明す
る。図３には触媒１６の概略構成を示してある。
化装置としての触媒１６の構成を図３に基づいて説明す
る。図３には触媒１６の概略構成を示してある。
【００２５】図に示すように、触媒１６は、酸素過剰雰
囲気中ではNOx を触媒上に吸蔵させることにより排気中
のNOx を浄化し、酸素濃度が低下すると付着したNOx を
放出する機能を有したNOx 触媒１９と、理論空燃比の雰
囲気でCO,HC 及びNOx を浄化可能な三元機能を有した還
元触媒としての三元触媒２０とを備えている。NOx 触媒
１９は三元触媒２０の上流側における排気管１５に配置
され、還元性能をほとんど有していない。
囲気中ではNOx を触媒上に吸蔵させることにより排気中
のNOx を浄化し、酸素濃度が低下すると付着したNOx を
放出する機能を有したNOx 触媒１９と、理論空燃比の雰
囲気でCO,HC 及びNOx を浄化可能な三元機能を有した還
元触媒としての三元触媒２０とを備えている。NOx 触媒
１９は三元触媒２０の上流側における排気管１５に配置
され、還元性能をほとんど有していない。
【００２６】NOx 触媒１９と三元触媒２０との間にはNO
x センサ２２が設けられ、NOx 触媒１９により酸素濃度
が低下した雰囲気でNOx 触媒１９の後流側の排気中のNO
x の濃度が検出される。リーンモードでの運転時に触媒
１６に排気が流入すると、NO x がNOx 触媒１９で吸蔵さ
れ、三元触媒２０でHCやCO等が浄化されて排出される。
所定時間リーンモードでの運転が連続すると、別の所定
時間排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気とし（リッチス
パイク）、付着したNOx をNOx 触媒１９から放出させる
と共に放出されたNOx が三元触媒２０で還元されて浄化
される。このリッチスパイク中にNOx センサ２２により
NOx 触媒１９の後流側の排気中のNOx の濃度が検出さ
れ、NOx センサ２２の検出値に基づいてNOx 触媒１９の
吸蔵能力が低下（劣化）していないかが判定される。
x センサ２２が設けられ、NOx 触媒１９により酸素濃度
が低下した雰囲気でNOx 触媒１９の後流側の排気中のNO
x の濃度が検出される。リーンモードでの運転時に触媒
１６に排気が流入すると、NO x がNOx 触媒１９で吸蔵さ
れ、三元触媒２０でHCやCO等が浄化されて排出される。
所定時間リーンモードでの運転が連続すると、別の所定
時間排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気とし（リッチス
パイク）、付着したNOx をNOx 触媒１９から放出させる
と共に放出されたNOx が三元触媒２０で還元されて浄化
される。このリッチスパイク中にNOx センサ２２により
NOx 触媒１９の後流側の排気中のNOx の濃度が検出さ
れ、NOx センサ２２の検出値に基づいてNOx 触媒１９の
吸蔵能力が低下（劣化）していないかが判定される。
【００２７】つまり、NOx 触媒１９は、圧縮リーンモー
ドや吸気リーンモードにおける層状超リーン燃焼運転時
のような酸素濃度過剰雰囲気では、排気中のNOx が酸化
されて硝酸塩が生成され、これによりNOx が吸蔵され、
排気の浄化が行われる。
ドや吸気リーンモードにおける層状超リーン燃焼運転時
のような酸素濃度過剰雰囲気では、排気中のNOx が酸化
されて硝酸塩が生成され、これによりNOx が吸蔵され、
排気の浄化が行われる。
【００２８】一方、酸素濃度が低下した雰囲気では、NO
x 触媒１９に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとが反応して
炭酸塩が生成され、これによりNOx が放出される。従っ
て、NOx 触媒１９へのNOx の吸蔵が進むと、追加の燃料
噴射を行う等して酸素濃度を低下させてNOx 触媒１９か
らNOx を放出させて三元触媒２０で還元し、NOx 触媒１
９の機能を維持する。
x 触媒１９に吸蔵した硝酸塩と排気中のCOとが反応して
炭酸塩が生成され、これによりNOx が放出される。従っ
て、NOx 触媒１９へのNOx の吸蔵が進むと、追加の燃料
噴射を行う等して酸素濃度を低下させてNOx 触媒１９か
らNOx を放出させて三元触媒２０で還元し、NOx 触媒１
９の機能を維持する。
【００２９】ところで、燃料や潤滑油内に含まれるイオ
ウ成分（SOx ）も排気中に存在し、NOx 触媒１９では、
酸素濃度過剰雰囲気で、NOx の吸蔵とともにSOx も吸蔵
する。つまり、イオウ成分は燃焼し、更にNOx 触媒１９
上で酸化されてSO3 になる。そして、このSO3 の一部は
NOx 触媒１９上でさらにNOx 用の吸蔵剤と反応して硫酸
塩となってNOx 触媒１９に吸蔵する。
ウ成分（SOx ）も排気中に存在し、NOx 触媒１９では、
酸素濃度過剰雰囲気で、NOx の吸蔵とともにSOx も吸蔵
する。つまり、イオウ成分は燃焼し、更にNOx 触媒１９
上で酸化されてSO3 になる。そして、このSO3 の一部は
NOx 触媒１９上でさらにNOx 用の吸蔵剤と反応して硫酸
塩となってNOx 触媒１９に吸蔵する。
【００３０】また、NOx 触媒１９は、酸素濃度が低下す
ると付着したSOx を放出する機能を有している。つま
り、酸素濃度が低下した雰囲気では、NOx 触媒１９に吸
蔵した硫酸塩の一部と排気中のCOとが反応して炭酸塩が
生成されてSO3 が放出される。
ると付着したSOx を放出する機能を有している。つま
り、酸素濃度が低下した雰囲気では、NOx 触媒１９に吸
蔵した硫酸塩の一部と排気中のCOとが反応して炭酸塩が
生成されてSO3 が放出される。
【００３１】しかし、硫酸塩は硝酸塩よりも塩としての
安定度が高く、酸素濃度が低下した雰囲気になってもそ
の一部しか分解されないため、NOx 触媒１９に残留する
硫酸塩の量は時間とともに増加する。これにより、NOx
触媒１９の吸蔵能力が時間とともに低下し、吸蔵されな
いNOx 量が増加して三元触媒２０で還元できずに触媒１
６から排出されるNOx が多くなってしまう。
安定度が高く、酸素濃度が低下した雰囲気になってもそ
の一部しか分解されないため、NOx 触媒１９に残留する
硫酸塩の量は時間とともに増加する。これにより、NOx
触媒１９の吸蔵能力が時間とともに低下し、吸蔵されな
いNOx 量が増加して三元触媒２０で還元できずに触媒１
６から排出されるNOx が多くなってしまう。
【００３２】このため、NOx 触媒１９に一定量以上のイ
オウ成分（SOx ）が付着してNOx 触媒１９が劣化したこ
とを把握し、NOx 触媒１９が劣化したときには、燃料の
投入等により、排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気にし
て多量のHCやCOを発生させ、NOx 触媒１９を高温にし、
吸蔵したSOx を放出するようにしている。
オウ成分（SOx ）が付着してNOx 触媒１９が劣化したこ
とを把握し、NOx 触媒１９が劣化したときには、燃料の
投入等により、排気の空燃比を酸素濃度低下雰囲気にし
て多量のHCやCOを発生させ、NOx 触媒１９を高温にし、
吸蔵したSOx を放出するようにしている。
【００３３】即ち、燃焼室５内の通常の燃焼のための主
燃料噴射（圧縮行程や吸気行程での燃料噴射）における
燃料噴射弁４の駆動とは別に、機関の出力に影響しにく
いタイミング（膨張行程の末期）で燃料噴射弁４を駆動
して追加燃料を噴射し、この追加燃料を燃焼させること
によりNOx 触媒１９に多量のHCやCOを供給し、SO3 を還
元させると共にNOx 触媒１９を高温にすることで、吸蔵
したSOx を放出する。
燃料噴射（圧縮行程や吸気行程での燃料噴射）における
燃料噴射弁４の駆動とは別に、機関の出力に影響しにく
いタイミング（膨張行程の末期）で燃料噴射弁４を駆動
して追加燃料を噴射し、この追加燃料を燃焼させること
によりNOx 触媒１９に多量のHCやCOを供給し、SO3 を還
元させると共にNOx 触媒１９を高温にすることで、吸蔵
したSOx を放出する。
【００３４】NOx 触媒１９が劣化したことを把握するた
め、NOx 触媒１９と三元触媒２０の間に設けられたNOx
センサ２２により、酸素濃度が低下した雰囲気中にNOx
触媒１９から排出されるNOx の濃度を検出するようにな
っている。酸素濃度が低下した雰囲気中では、NOx 触媒
１９が劣化する前後のNOx の濃度が大きく変化し、しか
も、NOx 触媒１９では放出されたNOx が還元されること
がないので、NOx センサ２２でNOx の濃度を検出するこ
とによりNOx 触媒１９の劣化を確実に判定することがで
き、NOx 触媒の劣化状態を正確に検出することができ
る。NOx 触媒１９から排出されたNOx は三元触媒２０で
還元されて浄化され、大気中へ排出されてNOx が低減さ
れる。
め、NOx 触媒１９と三元触媒２０の間に設けられたNOx
センサ２２により、酸素濃度が低下した雰囲気中にNOx
触媒１９から排出されるNOx の濃度を検出するようにな
っている。酸素濃度が低下した雰囲気中では、NOx 触媒
１９が劣化する前後のNOx の濃度が大きく変化し、しか
も、NOx 触媒１９では放出されたNOx が還元されること
がないので、NOx センサ２２でNOx の濃度を検出するこ
とによりNOx 触媒１９の劣化を確実に判定することがで
き、NOx 触媒の劣化状態を正確に検出することができ
る。NOx 触媒１９から排出されたNOx は三元触媒２０で
還元されて浄化され、大気中へ排出されてNOx が低減さ
れる。
【００３５】NOx センサ２２の検出情報に基づいてNOx
触媒１９の劣化が判定されると、NO x やSOx の放出処理
を適宜実行し、NOx 触媒１９の再生を実施する。NOx 触
媒１９の劣化を確実に判定することで、的確にNOx やSO
x の放出処理を行い、NOx 触媒１９の吸蔵能力を維持
し、常に正確にNOx の排出量を低減する。
触媒１９の劣化が判定されると、NO x やSOx の放出処理
を適宜実行し、NOx 触媒１９の再生を実施する。NOx 触
媒１９の劣化を確実に判定することで、的確にNOx やSO
x の放出処理を行い、NOx 触媒１９の吸蔵能力を維持
し、常に正確にNOx の排出量を低減する。
【００３６】上記構成の触媒１６を用いることにより、
酸素濃度が低下した雰囲気中で放出されたNOx がほとん
どNOx 触媒１９で還元されることがなく、NOx 触媒１９
の後流でNOx センサ２２によりNOx の濃度を正確に検出
でき、NOx 触媒１９の劣化を確実に判定することができ
ると共に、NOx 触媒１９から排出されたNOx は三元触媒
２０で浄化されてNOx の排出量を低減することができ
る。
酸素濃度が低下した雰囲気中で放出されたNOx がほとん
どNOx 触媒１９で還元されることがなく、NOx 触媒１９
の後流でNOx センサ２２によりNOx の濃度を正確に検出
でき、NOx 触媒１９の劣化を確実に判定することができ
ると共に、NOx 触媒１９から排出されたNOx は三元触媒
２０で浄化されてNOx の排出量を低減することができ
る。
【００３７】従って、上述した触媒１６により、NOx 触
媒１９の劣化を確実に判定することでNOx 触媒１９の吸
蔵能力を維持することができ、三元触媒２０での浄化と
合わせて常に正確にNOx の排出量を低減することができ
る。
媒１９の劣化を確実に判定することでNOx 触媒１９の吸
蔵能力を維持することができ、三元触媒２０での浄化と
合わせて常に正確にNOx の排出量を低減することができ
る。
【００３８】尚、触媒によっては還元雰囲気でNOx 触媒
から放出されたNOx の一部が触媒上での反応によりNH3
となる場合があり、その際、NOx センサがNOx 濃度に加
えNH 3 濃度も検出するものである場合は、両者の濃度の
合計として出力されるNOx センサ出力値を基に劣化判定
を行うようにしてもよい。
から放出されたNOx の一部が触媒上での反応によりNH3
となる場合があり、その際、NOx センサがNOx 濃度に加
えNH 3 濃度も検出するものである場合は、両者の濃度の
合計として出力されるNOx センサ出力値を基に劣化判定
を行うようにしてもよい。
【００３９】尚、上述した触媒１６は、筒内噴射エンジ
ン１以外にもディーゼルエンジン等様々な態様の内燃機
関に適用することが可能である。
ン１以外にもディーゼルエンジン等様々な態様の内燃機
関に適用することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明の内燃機関の浄化装置は、NOx 触
媒から排出された還元されていない排気のNOx の濃度が
NOx センサにより検出される。この結果、NOx 触媒の劣
化を正確に把握することができると共にNOx を還元触媒
で還元させることができ、NOx触媒の劣化状態を正確に
検出してNOx の排出量を正確かつ確実に低減できる。
媒から排出された還元されていない排気のNOx の濃度が
NOx センサにより検出される。この結果、NOx 触媒の劣
化を正確に把握することができると共にNOx を還元触媒
で還元させることができ、NOx触媒の劣化状態を正確に
検出してNOx の排出量を正確かつ確実に低減できる。
【図１】本発明の一実施形態例に係る浄化装置を備えた
内燃機関の概略構成図。
内燃機関の概略構成図。
【図２】燃料噴射制御マップ。
【図３】触媒の概略構成図。
１ 筒内噴射エンジン １９ NOx 触媒 ２０ 三元触媒 ２２ NOx センサ ２３ 電子制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｆ
Claims (1)
- 【請求項１】 機関の排気通路に設けられ酸素濃度低下
雰囲気中及び理論空燃比近傍の雰囲気中で少なくとも排
気中のNOx を還元する還元触媒と、前記還元触媒の上流
の前記排気通路に設けられ酸素過剰雰囲気中で排気中の
NOx を吸蔵すると共に酸素濃度低下雰囲気中で吸蔵した
NOx を放出し前記還元触媒よりも還元機能が弱いNOx 触
媒と、前記還元触媒と前記NOx 触媒との間に設けられ排
気中のNOx 濃度を検出するNOx センサとを備えたことを
特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10026889A JPH11229864A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10026889A JPH11229864A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229864A true JPH11229864A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12205832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10026889A Withdrawn JPH11229864A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11229864A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001049990A1 (de) * | 1999-12-31 | 2001-07-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum betreiben eines speicherkatalysators einer brennkraftmaschine |
| JP2006077675A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Isuzu Motors Ltd | 誘導構造及び排気ガス浄化装置 |
| JP2008057404A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Toyota Motor Corp | 触媒劣化診断装置 |
| JP2013053583A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| KR20140035982A (ko) * | 2011-06-01 | 2014-03-24 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | 냉 시동 촉매 및 배기 시스템에서 그것의 사용 |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP10026889A patent/JPH11229864A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001049990A1 (de) * | 1999-12-31 | 2001-07-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum betreiben eines speicherkatalysators einer brennkraftmaschine |
| US6550236B1 (en) | 1999-12-31 | 2003-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating a three-way catalyst of an internal combustion engine |
| JP2006077675A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Isuzu Motors Ltd | 誘導構造及び排気ガス浄化装置 |
| US7963109B2 (en) | 2004-09-09 | 2011-06-21 | Isuzu Motors Limited | Guide structure and exhaust gas purification device |
| JP2008057404A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Toyota Motor Corp | 触媒劣化診断装置 |
| KR20140035982A (ko) * | 2011-06-01 | 2014-03-24 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | 냉 시동 촉매 및 배기 시스템에서 그것의 사용 |
| JP2014519975A (ja) * | 2011-06-01 | 2014-08-21 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | コールドスタート触媒および排気システムにおけるその使用 |
| JP2013053583A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |