JPH11270327A - 内燃機関のＮＯｘ低減装置 - Google Patents
内燃機関のＮＯｘ低減装置Info
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- JPH11270327A JPH11270327A JP10072335A JP7233598A JPH11270327A JP H11270327 A JPH11270327 A JP H11270327A JP 10072335 A JP10072335 A JP 10072335A JP 7233598 A JP7233598 A JP 7233598A JP H11270327 A JPH11270327 A JP H11270327A
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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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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒の経時変化による触媒の浄化率特性の高温
側及び低温側への移行に追従して、還元剤の供給開始温
度等の供給データを変更して、還元剤を供給してＮＯｘ
浄化率を適正に維持できる内燃機関のＮＯｘ低減装置を
提供する。 【解決手段】酸化窒素還元触媒３と還元剤供給手段10と
触媒３の経時変化を検出する触媒経時変化検出手段６を
有する内燃機関１のＮＯｘ低減装置において、経時変化
で劣化した後に賦活又は再生する触媒３を使用し、触媒
経時変化検出手段６が触媒３の触媒活性温度範囲ＴO の
高温側への移行を検出した場合は、供給開始温度Ｔupを
上昇させ、更に、高温側に移行した触媒活性温度範囲Ｔ
O の低温側への移行を検出した場合は、供給開始温度Ｔ
upを下降させる制御を行う還元剤供給基準変更手段８を
設けて構成する。
側及び低温側への移行に追従して、還元剤の供給開始温
度等の供給データを変更して、還元剤を供給してＮＯｘ
浄化率を適正に維持できる内燃機関のＮＯｘ低減装置を
提供する。 【解決手段】酸化窒素還元触媒３と還元剤供給手段10と
触媒３の経時変化を検出する触媒経時変化検出手段６を
有する内燃機関１のＮＯｘ低減装置において、経時変化
で劣化した後に賦活又は再生する触媒３を使用し、触媒
経時変化検出手段６が触媒３の触媒活性温度範囲ＴO の
高温側への移行を検出した場合は、供給開始温度Ｔupを
上昇させ、更に、高温側に移行した触媒活性温度範囲Ｔ
O の低温側への移行を検出した場合は、供給開始温度Ｔ
upを下降させる制御を行う還元剤供給基準変更手段８を
設けて構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の内燃機関において、排気ガス中のＮＯｘ低減用
に、排気ガスの触媒入口温度に対する浄化率が、経時変
化による劣化だけでなく賦活や再生によって変化する触
媒を使用した場合でも、適正なＮＯｘ浄化率を維持でき
る内燃機関のＮＯｘ低減装置に関するものである。
ン等の内燃機関において、排気ガス中のＮＯｘ低減用
に、排気ガスの触媒入口温度に対する浄化率が、経時変
化による劣化だけでなく賦活や再生によって変化する触
媒を使用した場合でも、適正なＮＯｘ浄化率を維持でき
る内燃機関のＮＯｘ低減装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンや一部のガソリンエ
ンジン等の内燃機関では、図１に示すように、触媒３を
エンジン１の排気通路２に設けて、この触媒３の酸化・
還元の促進作用を利用して排気ガスＧ中のＨＣ（炭化水
素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等を
酸化あるいは還元除去して清浄化している。
ンジン等の内燃機関では、図１に示すように、触媒３を
エンジン１の排気通路２に設けて、この触媒３の酸化・
還元の促進作用を利用して排気ガスＧ中のＨＣ（炭化水
素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等を
酸化あるいは還元除去して清浄化している。
【０００３】この触媒の活性成分としては、ＮＯｘの還
元触媒の場合には、Ｃｕ−ゼオライト系や貴金属系のＰ
ｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，及びＩｒ等の水溶性塩をＡｌ2 ０3 等
の担体に含浸して担持した貴金属担持触媒等が用いられ
ている。そして、この触媒を利用してＮＯｘを還元除去
する場合には、燃料（炭化水素）等の還元剤を排気ガス
中に混入させることが必要であり、この還元剤を、図２
に示すようなタイミングで燃料噴射弁からシリンダ内に
燃料噴射する筒内副噴射している。または、排気管に設
けた還元剤供給装置により噴射する方法等により供給
（添加）している。
元触媒の場合には、Ｃｕ−ゼオライト系や貴金属系のＰ
ｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，及びＩｒ等の水溶性塩をＡｌ2 ０3 等
の担体に含浸して担持した貴金属担持触媒等が用いられ
ている。そして、この触媒を利用してＮＯｘを還元除去
する場合には、燃料（炭化水素）等の還元剤を排気ガス
中に混入させることが必要であり、この還元剤を、図２
に示すようなタイミングで燃料噴射弁からシリンダ内に
燃料噴射する筒内副噴射している。または、排気管に設
けた還元剤供給装置により噴射する方法等により供給
（添加）している。
【０００４】これらの還元剤を含む排気ガスＧが、触媒
３の活性成分に触れると、これら還元剤とＮＯｘとの間
の化学反応が促進されて、ＮＯｘが還元されてＮ2 とな
り排気ガスＧが浄化される。この還元剤供給と機関の負
荷Ｑと回転速度Ｎｅとの関係の一例を図５に示す。
３の活性成分に触れると、これら還元剤とＮＯｘとの間
の化学反応が促進されて、ＮＯｘが還元されてＮ2 とな
り排気ガスＧが浄化される。この還元剤供給と機関の負
荷Ｑと回転速度Ｎｅとの関係の一例を図５に示す。
【０００５】しかしながら、これらのＮＯｘの浄化用触
媒の触媒活性は、図６に示すように、ＮＯｘを浄化する
能力を示す浄化率（転化率）Ｒは排気ガスＧの触媒入口
温度Ｔによって大きく変化し、触媒の温度依存性が非常
に大きく浄化率Ｒの高い範囲が限定されているという性
質がある。即ち、浄化率Ｒは排気ガスＧの触媒入口温度
Ｔの上昇と共に上昇し、ピーク温度Ｔpeakで最大値に達
した後は、排気ガスＧの触媒入口温度Ｔの上昇と共に低
下する上に凸の曲線を描く。
媒の触媒活性は、図６に示すように、ＮＯｘを浄化する
能力を示す浄化率（転化率）Ｒは排気ガスＧの触媒入口
温度Ｔによって大きく変化し、触媒の温度依存性が非常
に大きく浄化率Ｒの高い範囲が限定されているという性
質がある。即ち、浄化率Ｒは排気ガスＧの触媒入口温度
Ｔの上昇と共に上昇し、ピーク温度Ｔpeakで最大値に達
した後は、排気ガスＧの触媒入口温度Ｔの上昇と共に低
下する上に凸の曲線を描く。
【０００６】特に、触媒活性開始温度Ｔsta より低い低
温領域ＴL では浄化率（転換率）Ｒが著しく低下する。
また、触媒活性終了温度Ｔend 以上の高温領域ＴU でも
浄化率Ｒは著しく低下する。即ち、触媒活性開始温度Ｔ
sta と触媒活性終了温度Ｔend との間の温度ウインドと
呼ばれている触媒活性温度範囲（触媒活性領域）ＴOで
は効率良くＮＯｘを浄化できるが、この触媒活性温度範
囲ＴO 以外では還元剤を供給しても効果的な反応が起き
ず、ＮＯｘを浄化できないという性質がある。
温領域ＴL では浄化率（転換率）Ｒが著しく低下する。
また、触媒活性終了温度Ｔend 以上の高温領域ＴU でも
浄化率Ｒは著しく低下する。即ち、触媒活性開始温度Ｔ
sta と触媒活性終了温度Ｔend との間の温度ウインドと
呼ばれている触媒活性温度範囲（触媒活性領域）ＴOで
は効率良くＮＯｘを浄化できるが、この触媒活性温度範
囲ＴO 以外では還元剤を供給しても効果的な反応が起き
ず、ＮＯｘを浄化できないという性質がある。
【０００７】また、浄化率Ｒの低い触媒不活性の低温領
域ＴL や高温領域ＴU で還元剤のＨＣを供給すると、液
状のＨＣが触媒表面に付着して、触媒作用を妨げるとい
う被毒の問題もあるので、触媒が活性化している状態の
時に適量の還元剤をタイミング良く供給することが重要
になる
域ＴL や高温領域ＴU で還元剤のＨＣを供給すると、液
状のＨＣが触媒表面に付着して、触媒作用を妨げるとい
う被毒の問題もあるので、触媒が活性化している状態の
時に適量の還元剤をタイミング良く供給することが重要
になる
【０００８】この触媒の温度依存性は、触媒の種類によ
って異なるが、一例をあげると、Ｃｕを含有するＮＯｘ
浄化触媒では５００℃前後で、また、Ｐｔを担持したＮ
Ｏｘ浄化触媒では２５０℃前後で浄化率が高くなってお
り、各々、その前後の温度範囲が触媒反応の有効な触媒
活性温度範囲ＴO となっている。
って異なるが、一例をあげると、Ｃｕを含有するＮＯｘ
浄化触媒では５００℃前後で、また、Ｐｔを担持したＮ
Ｏｘ浄化触媒では２５０℃前後で浄化率が高くなってお
り、各々、その前後の温度範囲が触媒反応の有効な触媒
活性温度範囲ＴO となっている。
【０００９】そして、触媒は、触媒を使用していると、
図３に示すように、経時変化に伴って劣化して触媒活性
温度範囲ＴO の範囲全体が初期の低温側の浄化率曲線Ａ
から、高温側の浄化率曲線Ｂに移行する。
図３に示すように、経時変化に伴って劣化して触媒活性
温度範囲ＴO の範囲全体が初期の低温側の浄化率曲線Ａ
から、高温側の浄化率曲線Ｂに移行する。
【００１０】この触媒の低温側から高温側への経時変化
に対応するために、特開平８−３１２３３６号公報に記
載のＮＯｘ低減装置では、触媒温度ＴCAT と排気ガスの
触媒入口温度ＴINとの温度の差ΔＴ＝ＴIN−ＴCAT を基
準温度差（変化判定値）ΔＴbaseと比較することによっ
て触媒の経時変化を検出する触媒経時変化検出手段を持
ち、この触媒経時変化検出手段の触媒経時変化信号によ
って、ＨＣ供給開始の触媒の基準温度（供給開始温度）
を変更している。また、更に、触媒の経時変化（劣化）
を検知してそれに応じたマップ切り替えなどの制御を行
っている。
に対応するために、特開平８−３１２３３６号公報に記
載のＮＯｘ低減装置では、触媒温度ＴCAT と排気ガスの
触媒入口温度ＴINとの温度の差ΔＴ＝ＴIN−ＴCAT を基
準温度差（変化判定値）ΔＴbaseと比較することによっ
て触媒の経時変化を検出する触媒経時変化検出手段を持
ち、この触媒経時変化検出手段の触媒経時変化信号によ
って、ＨＣ供給開始の触媒の基準温度（供給開始温度）
を変更している。また、更に、触媒の経時変化（劣化）
を検知してそれに応じたマップ切り替えなどの制御を行
っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、触媒の種類
によっては、図３に示すように、更に高温側Ｂの状態に
なってからもある程度還元剤を添加していると触媒の活
性が再度向上し、高温シフトしたものが低温側Ａに戻る
という賦活現象を示す触媒があることが分かってきた。
によっては、図３に示すように、更に高温側Ｂの状態に
なってからもある程度還元剤を添加していると触媒の活
性が再度向上し、高温シフトしたものが低温側Ａに戻る
という賦活現象を示す触媒があることが分かってきた。
【００１２】このような賦活現象が生じる触媒の例とし
ては、Ｉｒ（イリジウム）を成分とする触媒があり、こ
の触媒では、初期の状態で触媒活性開始温度Ｔsta は約
３７０℃で、触媒活性終了温度Ｔend は約５３０℃であ
る。
ては、Ｉｒ（イリジウム）を成分とする触媒があり、こ
の触媒では、初期の状態で触媒活性開始温度Ｔsta は約
３７０℃で、触媒活性終了温度Ｔend は約５３０℃であ
る。
【００１３】また、前述の特開平８−３１２３３６号公
報のＮＯｘ低減装置は、触媒の浄化率の低温側から高温
側への移行のみを想定したもので、高温側に移行した触
媒の活性が再度向上し、再び、触媒活性温度範囲ＴO が
低温側へのシフトする、所謂賦活現象が起きた場合や再
生触媒に切り換えた場合に、低温側の初期マップに戻る
ことができず、対処できないという問題がある。
報のＮＯｘ低減装置は、触媒の浄化率の低温側から高温
側への移行のみを想定したもので、高温側に移行した触
媒の活性が再度向上し、再び、触媒活性温度範囲ＴO が
低温側へのシフトする、所謂賦活現象が起きた場合や再
生触媒に切り換えた場合に、低温側の初期マップに戻る
ことができず、対処できないという問題がある。
【００１４】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、ＮＯｘ還元触媒を備えた内燃機関
のＮＯｘ低減装置において、ＨＣ等の還元剤の供給を内
燃機関の運転状態に合わせて制御する際に、触媒の経時
変化による触媒の浄化率特性の高温側及び低温側への移
行に追従して、還元剤の供給開始温度等の供給データを
変更して、ＮＯｘ浄化率を適正に維持できる内燃機関の
ＮＯｘ低減装置を提供することを目的としている。
なされたものであり、ＮＯｘ還元触媒を備えた内燃機関
のＮＯｘ低減装置において、ＨＣ等の還元剤の供給を内
燃機関の運転状態に合わせて制御する際に、触媒の経時
変化による触媒の浄化率特性の高温側及び低温側への移
行に追従して、還元剤の供給開始温度等の供給データを
変更して、ＮＯｘ浄化率を適正に維持できる内燃機関の
ＮＯｘ低減装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための内燃機関のＮＯｘ低減装置は、酸化窒素還元
触媒と還元剤供給手段と前記触媒の経時変化を検出する
触媒経時変化検出手段を有し、前記還元剤供給手段が還
元剤の供給を開始する基準値である供給開始温度を、前
記触媒経時変化検出手段の出力によって変更する内燃機
関のＮＯｘ低減装置であって、前記触媒に経時変化で劣
化した後に賦活又は再生する触媒を使用し、前記触媒経
時変化検出手段が触媒の触媒活性温度範囲が高温側に移
行したことを検出した場合は、前記供給開始温度を上昇
させ、更に、前記高温側に移行した触媒活性温度範囲が
低温側に移行したことを検出した場合は、前記供給開始
温度を下降させる制御を行う還元剤供給基準変更手段を
設けたことを特徴とする。
するための内燃機関のＮＯｘ低減装置は、酸化窒素還元
触媒と還元剤供給手段と前記触媒の経時変化を検出する
触媒経時変化検出手段を有し、前記還元剤供給手段が還
元剤の供給を開始する基準値である供給開始温度を、前
記触媒経時変化検出手段の出力によって変更する内燃機
関のＮＯｘ低減装置であって、前記触媒に経時変化で劣
化した後に賦活又は再生する触媒を使用し、前記触媒経
時変化検出手段が触媒の触媒活性温度範囲が高温側に移
行したことを検出した場合は、前記供給開始温度を上昇
させ、更に、前記高温側に移行した触媒活性温度範囲が
低温側に移行したことを検出した場合は、前記供給開始
温度を下降させる制御を行う還元剤供給基準変更手段を
設けたことを特徴とする。
【００１６】この構成により、前記還元剤供給手段によ
って、内燃機関の運転状態の諸データに基づきながら、
経時変化による劣化や賦活又は触媒再生等に起因する触
媒活性温度範囲の高温側と低温側との間の移動に対して
も追従して、還元剤供給時期を最適な供給時期に重ねて
供給するので、触媒の浄化作用がより有効利用されて、
ＮＯｘ浄化率は所定の水準を維持しながら、ＮＯｘ浄化
が行われる。
って、内燃機関の運転状態の諸データに基づきながら、
経時変化による劣化や賦活又は触媒再生等に起因する触
媒活性温度範囲の高温側と低温側との間の移動に対して
も追従して、還元剤供給時期を最適な供給時期に重ねて
供給するので、触媒の浄化作用がより有効利用されて、
ＮＯｘ浄化率は所定の水準を維持しながら、ＮＯｘ浄化
が行われる。
【００１７】また、好ましくは、前記触媒経時変化検出
手段は、触媒温度と排気ガスの触媒入口温度との温度差
を予め定めた変化判定値と比較し、該変化判定値よりも
小さい場合に、内燃機関の運転状態に基づいて還元剤の
供給データを算定する供給データ設定マップを前記供給
開始温度が高い高温側設定マップに切り替え、更に、前
記高温側設定マップに切り替えている状態で、前記温度
差が前記変化判定値より大きくなったときは、前記供給
開始温度が低い低温側設定マップに切り替えるように構
成する。
手段は、触媒温度と排気ガスの触媒入口温度との温度差
を予め定めた変化判定値と比較し、該変化判定値よりも
小さい場合に、内燃機関の運転状態に基づいて還元剤の
供給データを算定する供給データ設定マップを前記供給
開始温度が高い高温側設定マップに切り替え、更に、前
記高温側設定マップに切り替えている状態で、前記温度
差が前記変化判定値より大きくなったときは、前記供給
開始温度が低い低温側設定マップに切り替えるように構
成する。
【００１８】この触媒経時変化検出手段によれば、触媒
反応の進行、即ち触媒の性能を直接監視するため、迅速
且つ正確に触媒の経時変化を検出することを可能にす
る。また機関運転状態から還元剤供給量を決定するマッ
プを触媒の経時変化程度ごとに作成する還元剤供給基準
変更手段によれば、制御時の演算を単純化することがで
き、制御の応答性を高めることができる。
反応の進行、即ち触媒の性能を直接監視するため、迅速
且つ正確に触媒の経時変化を検出することを可能にす
る。また機関運転状態から還元剤供給量を決定するマッ
プを触媒の経時変化程度ごとに作成する還元剤供給基準
変更手段によれば、制御時の演算を単純化することがで
き、制御の応答性を高めることができる。
【００１９】更に、好ましくは、前記触媒経時変化検出
手段による触媒の前記触媒活性温度範囲の変化の検出
を、排気ガスの触媒入口温度が、新規触媒又は再生触媒
の使用開始時の状態における、触媒の活性開始温度と浄
化率最大温度との間にある場合においてのみ行うように
構成することにより、触媒経時変化検出手段をシンプル
に構成することが可能となる。
手段による触媒の前記触媒活性温度範囲の変化の検出
を、排気ガスの触媒入口温度が、新規触媒又は再生触媒
の使用開始時の状態における、触媒の活性開始温度と浄
化率最大温度との間にある場合においてのみ行うように
構成することにより、触媒経時変化検出手段をシンプル
に構成することが可能となる。
【００２０】本発明に関する触媒は、高温側に触媒活性
温度範囲Ｔｏが移行しても、ある程度還元剤を添加する
と、再び、高温側にシフトした触媒活性温度範囲Ｔｏが
低温側に戻る賦活現象が起こるものを主に対象としてい
るが、触媒を入れ換えり、再生した時にも効果を奏する
ことができる。このような賦活現象が見られる触媒とし
ては活性金属種としてＩｒを成分とする触媒が分かって
いるが、これに限定されるものではなく、賦活現象が起
こる触媒であればよい。
温度範囲Ｔｏが移行しても、ある程度還元剤を添加する
と、再び、高温側にシフトした触媒活性温度範囲Ｔｏが
低温側に戻る賦活現象が起こるものを主に対象としてい
るが、触媒を入れ換えり、再生した時にも効果を奏する
ことができる。このような賦活現象が見られる触媒とし
ては活性金属種としてＩｒを成分とする触媒が分かって
いるが、これに限定されるものではなく、賦活現象が起
こる触媒であればよい。
【００２１】この供給開始温度と、供給開始温度の上昇
及び下降の温度範囲は、経時変化による浄化率の移行温
度幅に関係して設定される範囲であり、触媒の種類によ
って異なるが、予め実験や計算等により設定できる値で
あり、Ｉｒを含む触媒を使用した場合には、供給開始温
度は約３７０℃となる。
及び下降の温度範囲は、経時変化による浄化率の移行温
度幅に関係して設定される範囲であり、触媒の種類によ
って異なるが、予め実験や計算等により設定できる値で
あり、Ｉｒを含む触媒を使用した場合には、供給開始温
度は約３７０℃となる。
【００２２】また、供給データ設定マップとして、少な
くとも新規又は再生触媒を使用初期に使用する初期マッ
プ（低温側マップ）と、触媒が経時変化したときに使用
する経時変化マップ（高温側マップ）とが必要である
が、経時変化マップは経時変化に応じ複数用意してもよ
いが、通常は２〜３種類で十分である。
くとも新規又は再生触媒を使用初期に使用する初期マッ
プ（低温側マップ）と、触媒が経時変化したときに使用
する経時変化マップ（高温側マップ）とが必要である
が、経時変化マップは経時変化に応じ複数用意してもよ
いが、通常は２〜３種類で十分である。
【００２３】次に、温度差による浄化率変化の検出原理
について説明する。ＮＯｘの浄化に際して、還元剤を供
給すると、排気ガスの触媒入口温度に応じたＮＯｘの浄
化率で酸化還元反応をしてＮＯｘを浄化するが、このと
きの反応熱によって触媒温度は排気ガスの触媒入口温度
よりも上昇するが、この上昇温度ΔＴは、還元用ＨＣの
供給量と浄化率に依存するので、同じ還元剤の量が供給
されている場合には、浄化率の大きい時ほど、触媒温度
と排気ガスの触媒入口温度との温度差である上昇温度Δ
Ｔが大きくなる。そのため、図３に示すように、触媒の
浄化率曲線が移行していくと、同じ排気ガス温度で有っ
ても浄化率が異なるため、上昇温度ΔＴが変化する。即
ち、浄化率曲線が低温側Ａから高温側Ｂに移行する際に
は、上昇温度ΔＴは小さく、高温側Ｂから低温側Ａに移
行する際には、上昇温度ΔＴは大きくなる。
について説明する。ＮＯｘの浄化に際して、還元剤を供
給すると、排気ガスの触媒入口温度に応じたＮＯｘの浄
化率で酸化還元反応をしてＮＯｘを浄化するが、このと
きの反応熱によって触媒温度は排気ガスの触媒入口温度
よりも上昇するが、この上昇温度ΔＴは、還元用ＨＣの
供給量と浄化率に依存するので、同じ還元剤の量が供給
されている場合には、浄化率の大きい時ほど、触媒温度
と排気ガスの触媒入口温度との温度差である上昇温度Δ
Ｔが大きくなる。そのため、図３に示すように、触媒の
浄化率曲線が移行していくと、同じ排気ガス温度で有っ
ても浄化率が異なるため、上昇温度ΔＴが変化する。即
ち、浄化率曲線が低温側Ａから高温側Ｂに移行する際に
は、上昇温度ΔＴは小さく、高温側Ｂから低温側Ａに移
行する際には、上昇温度ΔＴは大きくなる。
【００２４】従って、上昇温度ΔＴを検出することによ
り、浄化率の変化を判定できる。即ち、浄化率変化の判
定の基準値である変化判定値ΔＴbaseを設定し、上昇温
度ΔＴがこの基準値Δbaseよりも小さくなった場合に触
媒の経時変化が進行し、初期状態の低温側から経時変化
状態の高温側にシフトしたと判定し、逆に大きくなった
場合には高温側から賦活状態の低温側にシフトしたと判
定することができる。
り、浄化率の変化を判定できる。即ち、浄化率変化の判
定の基準値である変化判定値ΔＴbaseを設定し、上昇温
度ΔＴがこの基準値Δbaseよりも小さくなった場合に触
媒の経時変化が進行し、初期状態の低温側から経時変化
状態の高温側にシフトしたと判定し、逆に大きくなった
場合には高温側から賦活状態の低温側にシフトしたと判
定することができる。
【００２５】なお、基準値ΔＴbaseは、一定の数値であ
っても、また、排気ガス温度の関数値であっても、エン
ジンの運転状態によって定まる値であってもよく、ま
た、供給データ設定マップの履歴によって変化する値で
あってもよい。いずれにしても、実験や計算や設計によ
って触媒の経時変化の進行度合いをどの程度まで許容す
るかによって、予め設定される値である。
っても、また、排気ガス温度の関数値であっても、エン
ジンの運転状態によって定まる値であってもよく、ま
た、供給データ設定マップの履歴によって変化する値で
あってもよい。いずれにしても、実験や計算や設計によ
って触媒の経時変化の進行度合いをどの程度まで許容す
るかによって、予め設定される値である。
【００２６】また、触媒経時変化手段としては、上記の
手段に限定されることなく、たとえば、触媒の前後の排
気ガス温度の温度差や、ＮＯｘセンサやＨＣセンサ等で
直接ＮＯｘやＨＣを測定する方法や未反応の程度をＯ2
濃度センサで測定する方法や未燃ＨＣの変化を排気ガス
濃度センサで検出する方法等も考えられる。
手段に限定されることなく、たとえば、触媒の前後の排
気ガス温度の温度差や、ＮＯｘセンサやＨＣセンサ等で
直接ＮＯｘやＨＣを測定する方法や未反応の程度をＯ2
濃度センサで測定する方法や未燃ＨＣの変化を排気ガス
濃度センサで検出する方法等も考えられる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る内燃機関のＮＯｘ低減装置の実施の形態を説明する。 〔装置の構成〕本発明に係る内燃機関のＮＯｘ低減装置
は、図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジンやガ
ソリンリーンバーン用エンジン等のエンジン（内燃機
関）１の排気通路２に排気ガス浄化用の触媒コンバータ
（触媒）３を設ける。この触媒コンバータ３の触媒に
は、賦活現象を生じる触媒を用いて、これによって排気
ガスＧ中のＮＯｘ（窒素酸化物）等を還元除去して排気
ガスＧを浄化して清浄な排気ガスＧｃとして排出するよ
うに構成する。
る内燃機関のＮＯｘ低減装置の実施の形態を説明する。 〔装置の構成〕本発明に係る内燃機関のＮＯｘ低減装置
は、図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジンやガ
ソリンリーンバーン用エンジン等のエンジン（内燃機
関）１の排気通路２に排気ガス浄化用の触媒コンバータ
（触媒）３を設ける。この触媒コンバータ３の触媒に
は、賦活現象を生じる触媒を用いて、これによって排気
ガスＧ中のＮＯｘ（窒素酸化物）等を還元除去して排気
ガスＧを浄化して清浄な排気ガスＧｃとして排出するよ
うに構成する。
【００２８】この賦活現象を生じるＮＯｘ触媒としては
活性金属種としてＩｒを含む触媒があるが、賦活現象が
起こる触媒であればこれに限定されるものではない。ま
た、還元剤供給手段10は、気筒内に燃料を噴射する燃料
噴射弁を使用して、図２に示すような適当なタイミング
で副噴射を行うことにより、燃料を還元剤として排気通
路２内に供給するように構成する。
活性金属種としてＩｒを含む触媒があるが、賦活現象が
起こる触媒であればこれに限定されるものではない。ま
た、還元剤供給手段10は、気筒内に燃料を噴射する燃料
噴射弁を使用して、図２に示すような適当なタイミング
で副噴射を行うことにより、燃料を還元剤として排気通
路２内に供給するように構成する。
【００２９】また、別の還元剤供給手段として、燃料噴
射装置と同様な噴射装置を触媒コンバータ３の上流側に
設けて、燃料の一部である炭化水素（ＨＣ）還元剤を供
給するように構成してもよい。そして、このＨＣ還元剤
供給の制御と、触媒３の経時変化を検出するために、触
媒装置３の上流側の排気管２に排気ガス温度センサ４を
取り付け、また触媒装置３に触媒温度センサ５を取り付
け、それぞれの検出信号を内燃機関１を制御するコント
ローラ（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット：電子
制御装置）７に入力して構成する。
射装置と同様な噴射装置を触媒コンバータ３の上流側に
設けて、燃料の一部である炭化水素（ＨＣ）還元剤を供
給するように構成してもよい。そして、このＨＣ還元剤
供給の制御と、触媒３の経時変化を検出するために、触
媒装置３の上流側の排気管２に排気ガス温度センサ４を
取り付け、また触媒装置３に触媒温度センサ５を取り付
け、それぞれの検出信号を内燃機関１を制御するコント
ローラ（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット：電子
制御装置）７に入力して構成する。
【００３０】そして、更に、図示しない回転速度センサ
や負荷センサによって検出される信号をコントローラ７
に入力し、副噴射の制御、即ちＨＣ供給の制御をコント
ローラ７で行うように構成する。
や負荷センサによって検出される信号をコントローラ７
に入力し、副噴射の制御、即ちＨＣ供給の制御をコント
ローラ７で行うように構成する。
【００３１】そして、排気ガス温度センサ４によって検
出された排気ガス温度Ｔinが、触媒救急開始温度Ｔupよ
りも高くなった場合に、ＨＣ等の還元剤供給用の供給デ
ータ設定マップＭＡＰを参照して還元剤供給量を算定し
て、燃料副噴射量Ｖhcや副噴射のタイミングｔｓ、ｔｅ
等の副噴射用データを算出して、還元剤供給手段10に出
力し、この還元剤供給手段10では、入力された副噴射用
データＶhc、ｔｓ、ｔｅに基づいて還元剤ＨＣを供給す
るように制御する供給手段制御装置６を設けて構成す
る。
出された排気ガス温度Ｔinが、触媒救急開始温度Ｔupよ
りも高くなった場合に、ＨＣ等の還元剤供給用の供給デ
ータ設定マップＭＡＰを参照して還元剤供給量を算定し
て、燃料副噴射量Ｖhcや副噴射のタイミングｔｓ、ｔｅ
等の副噴射用データを算出して、還元剤供給手段10に出
力し、この還元剤供給手段10では、入力された副噴射用
データＶhc、ｔｓ、ｔｅに基づいて還元剤ＨＣを供給す
るように制御する供給手段制御装置６を設けて構成す
る。
【００３２】この供給手段制御装置６は通常は、エンジ
ン１のコントローラ７の一部として構成される。また、
触媒の経時変化検出手段６は、排気通路２に設けられた
排気ガスＧの触媒入口温度Ｔinを検出するために排気ガ
ス温度センサ４と、触媒コンバータ３に設けられた触媒
温度Ｔcat を検出するための触媒温度センサ５と、この
検出した触媒入口温度Ｔinと触媒温度Ｔcat との温度差
ΔＴと変化判定値ΔＴbaseとを比較して触媒の経時変化
を検出する比較判定手段とを備えて構成される。
ン１のコントローラ７の一部として構成される。また、
触媒の経時変化検出手段６は、排気通路２に設けられた
排気ガスＧの触媒入口温度Ｔinを検出するために排気ガ
ス温度センサ４と、触媒コンバータ３に設けられた触媒
温度Ｔcat を検出するための触媒温度センサ５と、この
検出した触媒入口温度Ｔinと触媒温度Ｔcat との温度差
ΔＴと変化判定値ΔＴbaseとを比較して触媒の経時変化
を検出する比較判定手段とを備えて構成される。
【００３３】〔制御フロー〕以上のように構成した内燃
機関のＮＯｘ低減装置の動作を図４（ａ）、（ｂ）に示
したフローチャートによって説明する。
機関のＮＯｘ低減装置の動作を図４（ａ）、（ｂ）に示
したフローチャートによって説明する。
【００３４】このフローチャートは、図４（ａ）の使用
するＨＣマップを選定する触媒経時変化検出ルーチンの
フローと、図４（ｂ）の内燃機関１の燃料である還元剤
をシリンダ内に副噴射する燃料噴射弁、即ち還元剤供給
装置10を制御する還元剤供給ルーチンのフローであり、
いずれも、エンジンの運転制御プログラムから必要に応
じて繰り返し呼ばれて、スタートからリターンまでの処
理が一定時間毎に繰り返し実行される。 〔触媒経時変化検出ルーチン〕先ず、触媒の経時変化の
検出は次のようにして行われる。
するＨＣマップを選定する触媒経時変化検出ルーチンの
フローと、図４（ｂ）の内燃機関１の燃料である還元剤
をシリンダ内に副噴射する燃料噴射弁、即ち還元剤供給
装置10を制御する還元剤供給ルーチンのフローであり、
いずれも、エンジンの運転制御プログラムから必要に応
じて繰り返し呼ばれて、スタートからリターンまでの処
理が一定時間毎に繰り返し実行される。 〔触媒経時変化検出ルーチン〕先ず、触媒の経時変化の
検出は次のようにして行われる。
【００３５】先ず、この触媒経時変化検出ルーチンが呼
ばれて、このフローがスタートすると、ステップＳ11に
おいて、回転速度Ｎｅ、負荷Ｑ及び排気ガス温度Ｔin等
の運転状態を示すデータと初期活性開始温度Ｔs0と初期
浄化率最大温度Ｔp0の制御用のデータを読み込む。この
排気ガス温度Ｔinのデータは、予め、電気的なフィルタ
処理や平均化処理などの数値フィルタ処理によりノイズ
を除去しておき、ノイズによる還元剤供給手段10の誤操
作を防止する。
ばれて、このフローがスタートすると、ステップＳ11に
おいて、回転速度Ｎｅ、負荷Ｑ及び排気ガス温度Ｔin等
の運転状態を示すデータと初期活性開始温度Ｔs0と初期
浄化率最大温度Ｔp0の制御用のデータを読み込む。この
排気ガス温度Ｔinのデータは、予め、電気的なフィルタ
処理や平均化処理などの数値フィルタ処理によりノイズ
を除去しておき、ノイズによる還元剤供給手段10の誤操
作を防止する。
【００３６】次のステップＳ12において、排気ガス温度
Ｔinが初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最大温度Ｔp0
の間に有る（Ｔs0≦Ｔin≦Ｔp0）か否かを判定する。こ
の初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最大温度Ｔp0は、
触媒の活性開始の排気ガスの触媒入口温度Ｔsta と浄化
率最大（ピーク）の排気ガスＧの触媒入口温度、即ち浄
化率最大温度Ｔpeakの新規触媒又は再生触媒の使用開始
時の状態における値である。（Ｔs0＝Ｔsta 、Ｔp0＝Ｔ
peak） そして、ステップＳ12がＮＯ（Ｔs0＞Ｔin又はＴin＞Ｔ
p0）であれば、そのまま、リターンし、マップの変更は
行わない。
Ｔinが初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最大温度Ｔp0
の間に有る（Ｔs0≦Ｔin≦Ｔp0）か否かを判定する。こ
の初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最大温度Ｔp0は、
触媒の活性開始の排気ガスの触媒入口温度Ｔsta と浄化
率最大（ピーク）の排気ガスＧの触媒入口温度、即ち浄
化率最大温度Ｔpeakの新規触媒又は再生触媒の使用開始
時の状態における値である。（Ｔs0＝Ｔsta 、Ｔp0＝Ｔ
peak） そして、ステップＳ12がＮＯ（Ｔs0＞Ｔin又はＴin＞Ｔ
p0）であれば、そのまま、リターンし、マップの変更は
行わない。
【００３７】この初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最
大温度Ｔp0は変化判定値ΔＴbaseと触媒温度Ｔcat と排
気ガスの触媒入口温度Ｔinとの温度差ΔＴ＝Ｔcat −Ｔ
inを比較する領域内であるか否かを判断するためもので
ある。ステップＳ12において、ＹＥＳ（Ｔs0≦Ｔin≦Ｔ
p0）であれば、ステップＳ13に進み、温度差ΔＴ＝Ｔca
t −Ｔinを計算し、ステップＳ14で、この温度差ΔＴが
変化判定値ΔＴbaseより大きい（ΔＴ＜ΔＴbase）か否
かを判定して、触媒が初期状態又は賦活状態の低温側で
あるか、経時変化によって劣化して高温側に移行した状
態であるかを判断する。
大温度Ｔp0は変化判定値ΔＴbaseと触媒温度Ｔcat と排
気ガスの触媒入口温度Ｔinとの温度差ΔＴ＝Ｔcat −Ｔ
inを比較する領域内であるか否かを判断するためもので
ある。ステップＳ12において、ＹＥＳ（Ｔs0≦Ｔin≦Ｔ
p0）であれば、ステップＳ13に進み、温度差ΔＴ＝Ｔca
t −Ｔinを計算し、ステップＳ14で、この温度差ΔＴが
変化判定値ΔＴbaseより大きい（ΔＴ＜ΔＴbase）か否
かを判定して、触媒が初期状態又は賦活状態の低温側で
あるか、経時変化によって劣化して高温側に移行した状
態であるかを判断する。
【００３８】このステップＳ14で、ＹＥＳ（ΔＴ＜ΔＴ
base）の場合は、経時変化した劣化状態で高温側に移行
した状態であると判断して、ステップＳ15で、供給開始
温度Ｔupを高温側の供給開始温度Ｔup1 とし（Ｔup＝Ｔ
up1 ）、供給データ設定マップＭＡＰを高温側マップＭ
ＡＰ１に変更し、ステップＳ17で出力してリターンす
る。
base）の場合は、経時変化した劣化状態で高温側に移行
した状態であると判断して、ステップＳ15で、供給開始
温度Ｔupを高温側の供給開始温度Ｔup1 とし（Ｔup＝Ｔ
up1 ）、供給データ設定マップＭＡＰを高温側マップＭ
ＡＰ１に変更し、ステップＳ17で出力してリターンす
る。
【００３９】このステップＳ14で、ＮＯ（ΔＴ≧ΔＴba
se）の場合は、触媒が初期状態又は賦活状態であると判
断して、ステップＳ16で供給開始温度Ｔupを低温側の供
給開始温度Ｔup0 とし（Ｔup＝Ｔup0 ）、供給データ設
定マップＭＡＰを低温側マップＭＡＰ０に変更し、ステ
ップＳ17で出力してリターンする。つまり、ステップＳ
14、Ｓ15、Ｓ16で還元剤供給基準変更手段８を構成す
る。
se）の場合は、触媒が初期状態又は賦活状態であると判
断して、ステップＳ16で供給開始温度Ｔupを低温側の供
給開始温度Ｔup0 とし（Ｔup＝Ｔup0 ）、供給データ設
定マップＭＡＰを低温側マップＭＡＰ０に変更し、ステ
ップＳ17で出力してリターンする。つまり、ステップＳ
14、Ｓ15、Ｓ16で還元剤供給基準変更手段８を構成す
る。
【００４０】〔還元剤供給ルーチン〕次に、この還元剤
供給ルーチンが呼ばれて、このフローがスタートする
と、ステップＳ21において、触媒経時変化検出ルーチン
で設定された供給開始温度Ｔupと供給データ設定マップ
ＭＡＰの指定を読み込む。
供給ルーチンが呼ばれて、このフローがスタートする
と、ステップＳ21において、触媒経時変化検出ルーチン
で設定された供給開始温度Ｔupと供給データ設定マップ
ＭＡＰの指定を読み込む。
【００４１】次のステップＳ22において、排気ガス温度
Ｔinが供給開始温度Ｔup以上であるか否かを判定する。
そして、ＮＯ（Ｔin＜Ｔup）であれば、そのまま、リタ
ーンし、還元剤のＨＣの供給を行わない。ステップＳ22
において、ＹＥＳ（Ｔin≧Ｔup）であれば、ステップＳ
23に進み、還元剤の供給データ設定マップＭＡＰを参照
して、還元剤供給量Ｖhcや副噴射時期ｔｓ、ｔｅ等の還
元剤供給用のデータを算出して、この還元剤供給用のデ
ータＶhc、ｔｓ、ｔｅを還元剤供給手段10に出力してリ
ターンする。
Ｔinが供給開始温度Ｔup以上であるか否かを判定する。
そして、ＮＯ（Ｔin＜Ｔup）であれば、そのまま、リタ
ーンし、還元剤のＨＣの供給を行わない。ステップＳ22
において、ＹＥＳ（Ｔin≧Ｔup）であれば、ステップＳ
23に進み、還元剤の供給データ設定マップＭＡＰを参照
して、還元剤供給量Ｖhcや副噴射時期ｔｓ、ｔｅ等の還
元剤供給用のデータを算出して、この還元剤供給用のデ
ータＶhc、ｔｓ、ｔｅを還元剤供給手段10に出力してリ
ターンする。
【００４２】還元剤供給手段10は、これらのデータＶh
c、ｔｓ、ｔｅを受けて算出した還元剤の供給量Ｖhcを
副噴射時期ｔｓ、ｔｅのタイミングを合わせて副噴射し
て、還元剤を供給する。
c、ｔｓ、ｔｅを受けて算出した還元剤の供給量Ｖhcを
副噴射時期ｔｓ、ｔｅのタイミングを合わせて副噴射し
て、還元剤を供給する。
【００４３】〔具体的数値〕この実施の形態のＩｒを含
むＮＯｘ触媒の特性は、触媒入口温度を横軸、浄化率を
縦軸にとると初期状態で、図３の浄化率曲線Ａの特性を
持つもので、具体的な数値としては、排気ガスの触媒入
口温度の表示で、初期の活性開始温度Ｔs0（Ｔsta ）は
３７０℃に、初期最大浄化率温度Ｔp0＝４５０℃に、初
期活性終了温度Ｔe0（Ｔend ）は５３０℃に設定され
る。また、通常は、低温側の供給開始温度Ｔup0 は活性
開始温度Ｔs0に、高温側の供給開始温度Ｔup1 は、高温
側の活性開始温度Ｔs1と同じ４３０℃に設定される。
むＮＯｘ触媒の特性は、触媒入口温度を横軸、浄化率を
縦軸にとると初期状態で、図３の浄化率曲線Ａの特性を
持つもので、具体的な数値としては、排気ガスの触媒入
口温度の表示で、初期の活性開始温度Ｔs0（Ｔsta ）は
３７０℃に、初期最大浄化率温度Ｔp0＝４５０℃に、初
期活性終了温度Ｔe0（Ｔend ）は５３０℃に設定され
る。また、通常は、低温側の供給開始温度Ｔup0 は活性
開始温度Ｔs0に、高温側の供給開始温度Ｔup1 は、高温
側の活性開始温度Ｔs1と同じ４３０℃に設定される。
【００４４】〔経時変化の検出範囲〕また、排気ガスの
触媒入口温度Ｔinが初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率
最大温度Ｔp0の間にある時に、限定しているのは、図３
で分かるように経時変化で高温側にシフトしたときに、
初期浄化率最大温度Ｔp0以上を含む全域で判断するとＴ
p0以上の高温域では、温度差ΔＴと変化判定値ΔＴbase
との関係が逆転する場合が発生するので、これを避ける
ためである。また、賦活により低温側に戻る場合もこの
領域で見ていれば問題ない。
触媒入口温度Ｔinが初期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率
最大温度Ｔp0の間にある時に、限定しているのは、図３
で分かるように経時変化で高温側にシフトしたときに、
初期浄化率最大温度Ｔp0以上を含む全域で判断するとＴ
p0以上の高温域では、温度差ΔＴと変化判定値ΔＴbase
との関係が逆転する場合が発生するので、これを避ける
ためである。また、賦活により低温側に戻る場合もこの
領域で見ていれば問題ない。
【００４５】〔制御のまとめ〕この制御によって、図３
の下側に示すように、排気ガスの触媒入口温度Ｔinが初
期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最大温度Ｔp0の間にあ
る時に、触媒温度Ｔcat と排気ガスの触媒入口温度Ｔin
との温度差ΔＴと変化判定値ΔＴbaseとを比較して、触
媒の活性状態を判断して、それに合った供給開始温度Ｔ
upを設定すると共に、低温側マップＭＡＰ０又は高温側
マップＭＡＰ１を選択して、供給データ設定マップＭＡ
Ｐとする。
の下側に示すように、排気ガスの触媒入口温度Ｔinが初
期活性開始温度Ｔs0と初期浄化率最大温度Ｔp0の間にあ
る時に、触媒温度Ｔcat と排気ガスの触媒入口温度Ｔin
との温度差ΔＴと変化判定値ΔＴbaseとを比較して、触
媒の活性状態を判断して、それに合った供給開始温度Ｔ
upを設定すると共に、低温側マップＭＡＰ０又は高温側
マップＭＡＰ１を選択して、供給データ設定マップＭＡ
Ｐとする。
【００４６】そして、排気ガスの触媒入口温度Ｔinが供
給開始温度Ｔup以上である時に、予めセットされた供給
データ設定マップＭＡＰに従って還元剤供給用データＶ
hc、ｔｓ、ｔｅを算出して、還元剤供給手段10に出力し
て、還元剤を供給することができる。
給開始温度Ｔup以上である時に、予めセットされた供給
データ設定マップＭＡＰに従って還元剤供給用データＶ
hc、ｔｓ、ｔｅを算出して、還元剤供給手段10に出力し
て、還元剤を供給することができる。
【００４７】〔効果〕以上の内燃機関のＮＯｘ低減装置
によれば、初期の状態から経時変化で触媒活性温度範囲
ＴO が高温側にシフトした時に、供給開始温度Ｔupと還
元剤供給制御用の供給データ設定マップＭＡＰを高温側
の供給開始温度Ｔup0 と高温側マップＭＡＰ１に移行す
ることができ、また、更に、触媒３の取り替えや賦活に
より触媒活性温度範囲ＴO が高温側から低温側に再度移
行した時に、供給開始温度ＴupとＨＣ供給制御用の制御
マップＭＡＰを低温側の供給開始温度Ｔup0 と低温側マ
ップＭＡＰ０に移行することができる。
によれば、初期の状態から経時変化で触媒活性温度範囲
ＴO が高温側にシフトした時に、供給開始温度Ｔupと還
元剤供給制御用の供給データ設定マップＭＡＰを高温側
の供給開始温度Ｔup0 と高温側マップＭＡＰ１に移行す
ることができ、また、更に、触媒３の取り替えや賦活に
より触媒活性温度範囲ＴO が高温側から低温側に再度移
行した時に、供給開始温度ＴupとＨＣ供給制御用の制御
マップＭＡＰを低温側の供給開始温度Ｔup0 と低温側マ
ップＭＡＰ０に移行することができる。
【００４８】更に、触媒装置３の排気ガスの触媒入口温
度Ｔin及び触媒温度Ｔcat を検出して触媒３の経時変化
度を判定し、ＨＣ等の還元剤供給量を触媒３の経時変化
に対応するＨＣ等の還元剤の供給データ設定マップＭＡ
Ｐから制御目標値Ｖhc、ｔｓ、ｔｅを算出するようにし
たので、触媒３の経時変化特性の状態に追従して、制御
動作を確実且つ迅速に行わせることができる。
度Ｔin及び触媒温度Ｔcat を検出して触媒３の経時変化
度を判定し、ＨＣ等の還元剤供給量を触媒３の経時変化
に対応するＨＣ等の還元剤の供給データ設定マップＭＡ
Ｐから制御目標値Ｖhc、ｔｓ、ｔｅを算出するようにし
たので、触媒３の経時変化特性の状態に追従して、制御
動作を確実且つ迅速に行わせることができる。
【００４９】従って、劣化や賦活による触媒活性温度範
囲ＴO の高温側及び低温側への移動に伴って、ＨＣ供給
を対応させることができるので、触媒３の浄化作用をよ
り有効利用でき、ＮＯｘの浄化率を向上することができ
る。
囲ＴO の高温側及び低温側への移動に伴って、ＨＣ供給
を対応させることができるので、触媒３の浄化作用をよ
り有効利用でき、ＮＯｘの浄化率を向上することができ
る。
【００５０】また、触媒の主反応部分の温度Ｔcat が活
性温度領域ＴO 内にある時期と還元剤の供給時期とを一
致させることができるので、無効な還元剤の供給を防止
して排気ガス中の還元剤の一部でもあるＨＣを低減する
ことができ、燃費を向上することができる。〔その他〕
以上の実施の形態において使用する供給データ設定マッ
プＭＡＰについて説明する。
性温度領域ＴO 内にある時期と還元剤の供給時期とを一
致させることができるので、無効な還元剤の供給を防止
して排気ガス中の還元剤の一部でもあるＨＣを低減する
ことができ、燃費を向上することができる。〔その他〕
以上の実施の形態において使用する供給データ設定マッ
プＭＡＰについて説明する。
【００５１】上記では、使用する還元剤供給データマッ
プＭＡＰを低温側マップＭＡＰ０と高温側マップＭＡＰ
１の２つで説明したが、３つ以上のマップＭＡＰｉで構
成して、順番に一段階ずつ移行するように構成してもよ
い。この構成においては、一段階移行した直後は、例え
ば１０分間等の一定期間の間、供給データ設定マップＭ
ＡＰの変更を禁止して、移行した直後に発生が予想され
る反応遅れを避けるように構成するのがよい。
プＭＡＰを低温側マップＭＡＰ０と高温側マップＭＡＰ
１の２つで説明したが、３つ以上のマップＭＡＰｉで構
成して、順番に一段階ずつ移行するように構成してもよ
い。この構成においては、一段階移行した直後は、例え
ば１０分間等の一定期間の間、供給データ設定マップＭ
ＡＰの変更を禁止して、移行した直後に発生が予想され
る反応遅れを避けるように構成するのがよい。
【００５２】また、変化判定値Ｔbaseの値を一つの値の
設定せずに、高温側マップＭＡＰ１への切換の判定値Ｔ
base1 と、低温側マップＭＡＰ０への切換の判定値Ｔba
se2（Ｔbase2 ＞Ｔbase1 ）とを別の値にして構成する
こともできる。また、高温側マップＭＡＰ１は、通常は
低温側設定マップと高温側設定マップを別々に設定して
もよいが、制御をシンプルにするために、図３に示す浄
化率曲線Ａ、Ｂのように、高温側設定マップを低温側設
定マップの排気ガスの触媒入口温度だけを活性領域の温
度上昇分ΔＴａだけずらして浄化率曲線の形状は変化さ
せずに、即ち初期及び賦活後の浄化率曲線Ａを平行移動
して経時変化の劣化後の浄化率曲線Ｂとする。
設定せずに、高温側マップＭＡＰ１への切換の判定値Ｔ
base1 と、低温側マップＭＡＰ０への切換の判定値Ｔba
se2（Ｔbase2 ＞Ｔbase1 ）とを別の値にして構成する
こともできる。また、高温側マップＭＡＰ１は、通常は
低温側設定マップと高温側設定マップを別々に設定して
もよいが、制御をシンプルにするために、図３に示す浄
化率曲線Ａ、Ｂのように、高温側設定マップを低温側設
定マップの排気ガスの触媒入口温度だけを活性領域の温
度上昇分ΔＴａだけずらして浄化率曲線の形状は変化さ
せずに、即ち初期及び賦活後の浄化率曲線Ａを平行移動
して経時変化の劣化後の浄化率曲線Ｂとする。
【００５３】これは、必ずしも、浄化率曲線Ｂが実際の
浄化率曲線と一致しないが、それでも、経時変化後の浄
化率曲線Ｂの活性終了温度Ｔe1以上の温度域ではＮＯｘ
浄化率が低く、還元剤として投入される分が無駄にな
り、また、この高温領域では触媒の劣化の進行も増加す
るので、便宜的に浄化率曲線Ｂに基づいて制御すること
で、これを防いでいる。
浄化率曲線と一致しないが、それでも、経時変化後の浄
化率曲線Ｂの活性終了温度Ｔe1以上の温度域ではＮＯｘ
浄化率が低く、還元剤として投入される分が無駄にな
り、また、この高温領域では触媒の劣化の進行も増加す
るので、便宜的に浄化率曲線Ｂに基づいて制御すること
で、これを防いでいる。
【００５４】そして、上記では供給データ設定マップＭ
ＡＰを切り換える指定で制御しているが、供給データ設
定マップＭＡＰを切り換えることなく、制御用の排気ガ
ス温度Ｔを活性領域の温度上昇分ΔＴａだけマイナス側
に読み替えて制御することもでき、更に、このΔＴａを
触媒と排気ガスの触媒入口温度Ｔinとの温度差ΔＴの関
数値として設定すると制御がより簡単化される。
ＡＰを切り換える指定で制御しているが、供給データ設
定マップＭＡＰを切り換えることなく、制御用の排気ガ
ス温度Ｔを活性領域の温度上昇分ΔＴａだけマイナス側
に読み替えて制御することもでき、更に、このΔＴａを
触媒と排気ガスの触媒入口温度Ｔinとの温度差ΔＴの関
数値として設定すると制御がより簡単化される。
【００５５】また、触媒経時変化検出手段は、こ上述の
他に、触媒下流側にＮＯｘセンサーを設けて、触媒温度
（または入口温度）との比較で浄化率曲線の変化を検出
するように構成してもよい。
他に、触媒下流側にＮＯｘセンサーを設けて、触媒温度
（または入口温度）との比較で浄化率曲線の変化を検出
するように構成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る内燃
機関のＮＯｘ低減装置によれば、次のような効果を得る
ことができる。先ず、触媒の経時変化で触媒活性温度範
囲が初期の低温側から経時変化後の高温側に移行した時
に、還元剤供給制御用の供給開始温度を上昇し、更に、
触媒の賦活や再生や取り替えにより触媒活性温度範囲が
高温側から低温側に再度移行した時に、供給開始温度を
下降させることにより、経時変化による劣化や賦活等に
起因する触媒活性温度範囲の高温側と低温側との間の移
動に伴って、還元剤供給時期を最適なタイミングにして
適正な量の還元剤を供給することができるので、特に、
賦活により低温側に移行した場合に低温側の供給開始温
度に戻すことができるので、触媒の浄化作用をより有効
利用でき、効率よくＮＯｘ浄化できる。
機関のＮＯｘ低減装置によれば、次のような効果を得る
ことができる。先ず、触媒の経時変化で触媒活性温度範
囲が初期の低温側から経時変化後の高温側に移行した時
に、還元剤供給制御用の供給開始温度を上昇し、更に、
触媒の賦活や再生や取り替えにより触媒活性温度範囲が
高温側から低温側に再度移行した時に、供給開始温度を
下降させることにより、経時変化による劣化や賦活等に
起因する触媒活性温度範囲の高温側と低温側との間の移
動に伴って、還元剤供給時期を最適なタイミングにして
適正な量の還元剤を供給することができるので、特に、
賦活により低温側に移行した場合に低温側の供給開始温
度に戻すことができるので、触媒の浄化作用をより有効
利用でき、効率よくＮＯｘ浄化できる。
【００５７】更に、無効な還元剤の供給を防止して排気
ガス中の還元剤の一部でもあるＨＣを低減することがで
きるので、燃費を向上することができる。そして、触媒
の経時変化の判定を、触媒温度と排気ガスの触媒入口温
度との温度差により判定して、還元剤供給制御用の供給
データ設定マップを、触媒活性温度範囲が高温側にシフ
トした時に高温側マップに変更し、更に、低温側に再度
シフトした時に低温側マップに再変更するので、２個の
温度センサと単純な判定手段により、触媒反応の状態か
ら触媒の性能の変化を推定でき、しかも、比較的シンプ
ルな制御により、供給データ設定マップを変更させて、
還元剤供給の制御を触媒の経時変化に迅速かつ確実に対
応しさせて行うことができる。
ガス中の還元剤の一部でもあるＨＣを低減することがで
きるので、燃費を向上することができる。そして、触媒
の経時変化の判定を、触媒温度と排気ガスの触媒入口温
度との温度差により判定して、還元剤供給制御用の供給
データ設定マップを、触媒活性温度範囲が高温側にシフ
トした時に高温側マップに変更し、更に、低温側に再度
シフトした時に低温側マップに再変更するので、２個の
温度センサと単純な判定手段により、触媒反応の状態か
ら触媒の性能の変化を推定でき、しかも、比較的シンプ
ルな制御により、供給データ設定マップを変更させて、
還元剤供給の制御を触媒の経時変化に迅速かつ確実に対
応しさせて行うことができる。
【００５８】その上、触媒経時変化検出手段による触媒
の触媒活性温度範囲の変化の検出を、排気ガスの触媒入
口温度が、新規触媒又は再生触媒の使用開始時の状態に
おける、触媒の活性開始温度と浄化率ピークの浄化率最
大温度との間に絞って行うことにより、触媒経時変化検
出手段をシンプルに構成することが可能となる。
の触媒活性温度範囲の変化の検出を、排気ガスの触媒入
口温度が、新規触媒又は再生触媒の使用開始時の状態に
おける、触媒の活性開始温度と浄化率ピークの浄化率最
大温度との間に絞って行うことにより、触媒経時変化検
出手段をシンプルに構成することが可能となる。
【図１】本発明に係る内燃機関のＮＯｘ低減装置のシス
テム構成図である。
テム構成図である。
【図２】図１の装置の還元剤供給の筒内副噴射のタイミ
ングを示す図である。
ングを示す図である。
【図３】ＮＯｘ還元触媒の温度と浄化率の特性の初期状
態、経時変化状態、賦活状態と、還元剤供給制御との関
係を示す図である。
態、経時変化状態、賦活状態と、還元剤供給制御との関
係を示す図である。
【図４】還元剤供給の制御を示すフローチャート図で、
（ａ）は、触媒経時変化検出フローで、（ｂ）は還元剤
供給フローである。
（ａ）は、触媒経時変化検出フローで、（ｂ）は還元剤
供給フローである。
【図５】内燃機関の運転状態と還元剤添加領域との関係
を示す図である。
を示す図である。
【図６】ＮＯｘ還元触媒の温度と浄化率の特性と還元剤
添加領域との関係を示す図である。
添加領域との関係を示す図である。
１ エンジン本体 ２ 排気通路 ３ 触媒コンバータ（触媒） ４ 排気ガス温度セ
ンサ ５ 触媒床温度センサ ６ 触媒経時変化検
出手段 ７ コントローラ（ＥＣＵ） ８ 還元剤供給基準
変更手段 10 還元剤供給手段 Ｇ 排気ガス Ｇｃ 浄化された排気
ガス Ｔsta 触媒活性開始温度 Ｔend 触媒活性終了温
度 ＴL 低温領域 ＴO 触媒活性温度範囲 ＴU 高温領域 Ｔcat 触媒温度 Ｔs0 初期活性開始温度 Ｔs1 経時活性開始温
度 Ｔe0 初期活性終了温度 Ｔe1 経時活性終了温
度 Ｔp0 初期浄化率最大温度 Ｔp1 経時浄化率最大
温度 Ｔ、Ｔin 排気ガスの触媒入口温度 Ｔup 供給開始温度 ΔＴ 温度差 ΔＴbase 変化判定値 Ｖhc 還元剤供給量 ｔｓ、ｔｅ 副噴射時
期 ＭＡＰ 供給データ設定マップ（参照マップ） ＭＡＰ０ 低温側マップ（初期時用、賦活後用、再生後
用） ＭＡＰ１ 高温側マップ（経時変化後（劣化後）用）
ンサ ５ 触媒床温度センサ ６ 触媒経時変化検
出手段 ７ コントローラ（ＥＣＵ） ８ 還元剤供給基準
変更手段 10 還元剤供給手段 Ｇ 排気ガス Ｇｃ 浄化された排気
ガス Ｔsta 触媒活性開始温度 Ｔend 触媒活性終了温
度 ＴL 低温領域 ＴO 触媒活性温度範囲 ＴU 高温領域 Ｔcat 触媒温度 Ｔs0 初期活性開始温度 Ｔs1 経時活性開始温
度 Ｔe0 初期活性終了温度 Ｔe1 経時活性終了温
度 Ｔp0 初期浄化率最大温度 Ｔp1 経時浄化率最大
温度 Ｔ、Ｔin 排気ガスの触媒入口温度 Ｔup 供給開始温度 ΔＴ 温度差 ΔＴbase 変化判定値 Ｖhc 還元剤供給量 ｔｓ、ｔｅ 副噴射時
期 ＭＡＰ 供給データ設定マップ（参照マップ） ＭＡＰ０ 低温側マップ（初期時用、賦活後用、再生後
用） ＭＡＰ１ 高温側マップ（経時変化後（劣化後）用）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｂ
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化窒素還元触媒と還元剤供給手段と前
記触媒の経時変化を検出する触媒経時変化検出手段を有
し、前記還元剤供給手段が還元剤の供給を開始する基準
値である供給開始温度を、前記触媒経時変化検出手段の
出力によって変更する内燃機関のＮＯｘ低減装置であっ
て、前記触媒に経時変化で劣化した後に賦活又は再生す
る触媒を使用し、前記触媒経時変化検出手段が触媒の触
媒活性温度範囲が高温側に移行したことを検出した場合
は、前記供給開始温度を上昇させ、更に、前記高温側に
移行した触媒活性温度範囲が低温側に移行したことを検
出した場合は、前記供給開始温度を下降させる制御を行
う還元剤供給基準変更手段を設けたことを特徴とする内
燃機関のＮＯｘ低減装置。 - 【請求項２】 前記触媒経時変化検出手段は、触媒温度
と排気ガスの触媒入口温度との温度差を予め定めた変化
判定値と比較し、該変化判定値よりも小さい場合に、内
燃機関の運転状態に基づいて還元剤の供給データを算定
する供給データ設定マップを前記供給開始温度が高い高
温側設定マップに切り替え、更に、前記高温側設定マッ
プに切り替えている状態で、前記温度差が前記変化判定
値より大きくなったときは、前記供給開始温度が低い低
温側設定マップに切り替えるように構成したことを特徴
とする請求項１記載の内燃機関のＮＯｘ低減装置。 - 【請求項３】 前記触媒経時変化検出手段による触媒の
前記触媒活性温度範囲の変化の検出を、排気ガスの触媒
入口温度が、新規触媒又は再生触媒の使用開始時の状態
における、触媒の活性開始温度と浄化率最大温度との間
にある場合においてのみ行うことを特徴とする請求項１
又は２に記載の内燃機関のＮＯｘ低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10072335A JPH11270327A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 内燃機関のＮＯｘ低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10072335A JPH11270327A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 内燃機関のＮＯｘ低減装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270327A true JPH11270327A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13486329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10072335A Pending JPH11270327A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 内燃機関のＮＯｘ低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270327A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2381762A (en) * | 2001-09-04 | 2003-05-14 | Ford Global Tech Inc | Control of reagent addition to NOx emission reducing systems, especially vehicle exhaust systems |
| WO2004113691A3 (en) * | 2003-06-18 | 2005-06-02 | Johnson Matthey Plc | System and method of controlling reductant addition |
| WO2007060785A1 (ja) * | 2005-11-22 | 2007-05-31 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| WO2007069436A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| EP2284370A4 (en) * | 2008-06-11 | 2015-10-21 | Toyota Motor Co Ltd | APPARATUS FOR DIAGNOSING NOX CATALYST ANOMALY AND METHOD FOR DIAGNOSING ANOMALY |
| CN106677867A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | 福特环球技术公司 | 用于排气暖机策略的系统和方法 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10072335A patent/JPH11270327A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2381762A (en) * | 2001-09-04 | 2003-05-14 | Ford Global Tech Inc | Control of reagent addition to NOx emission reducing systems, especially vehicle exhaust systems |
| WO2004113691A3 (en) * | 2003-06-18 | 2005-06-02 | Johnson Matthey Plc | System and method of controlling reductant addition |
| US7861516B2 (en) | 2003-06-18 | 2011-01-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Methods of controlling reductant addition |
| US7797927B2 (en) | 2005-11-22 | 2010-09-21 | Isuzu Motors Limited | Method for control of exhaust gas purification system, and exhaust gas purification system |
| JP2007138898A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Isuzu Motors Ltd | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| WO2007060785A1 (ja) * | 2005-11-22 | 2007-05-31 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| WO2007069436A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Isuzu Motors Limited | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| JP2007162578A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Isuzu Motors Ltd | 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム |
| US8056323B2 (en) | 2005-12-14 | 2011-11-15 | Isuzu Motors Limited | Method of controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system |
| EP2284370A4 (en) * | 2008-06-11 | 2015-10-21 | Toyota Motor Co Ltd | APPARATUS FOR DIAGNOSING NOX CATALYST ANOMALY AND METHOD FOR DIAGNOSING ANOMALY |
| CN106677867A (zh) * | 2015-11-11 | 2017-05-17 | 福特环球技术公司 | 用于排气暖机策略的系统和方法 |
| CN106677867B (zh) * | 2015-11-11 | 2020-06-26 | 福特环球技术公司 | 用于排气暖机策略的系统和方法 |
| US11149614B2 (en) | 2015-11-11 | 2021-10-19 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and method for exhaust warm-up strategy |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050524 |
|
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