JP2006274908A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内燃機関の排気通路に介装されており、内部に複数の流路が並設され、且つ、各流路内の排気流れを直列方向に組み合わせるとともに、リーン運転時に排気中のNOxを吸蔵してリッチ運転時に吸蔵されたNOxを放出還元するNOx吸蔵触媒と、NOx吸蔵触媒に配設され、直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの方向を逆転させることが可能な切換弁と、直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの両端箇所に対するNOxの吸蔵量を推定するNOx吸蔵量推定手段と、リッチスパイク時には、両端箇所の推定されたNOxの吸蔵量のうち、いずれか多い方の箇所が上流側となるように、切換弁を作動させる切換弁制御手段とを具備する(S301−S305)。
【選択図】 図3
Description
詳しくは、当該排気浄化装置は、並列に区分された第1から第3までの3つの構造体を備え、これら第1から第3の各構造体内には、NOx吸収剤、SOx吸収剤、或いは酸化触媒等がそれぞれ備えられている。これにより、NOxの吸蔵や放出、SOxの捕捉や放出、HC及びCOの浄化等の各機能が発揮されるとともに、構造のコンパクト化が図られる。
すなわち、上記特許文献1に記載の排気浄化装置では、各構造体の前段部分を活性させるために排気の流れ方向を切り換える点については考慮されているが、リッチスパイク時における排気の流れ方向の切り換えについては格別の配慮がなされていない。
図1は本発明に係る排気浄化装置が適用されるディーゼル機関(以下、エンジンという)2を示す。同図に示されるように、エンジン2の各気筒4には燃料噴射装置を有した燃料供給系6が配設されている。この気筒4には、吸気弁8の開弁により燃焼室10に新気を導入させる吸気通路12と、排気弁14の開弁により燃焼室10からの排気を導出させる排気通路16とが接続されている。
一方、排気通路16の下流側の適宜位置には後述するNOx吸蔵触媒50が介装されている。このNOx吸蔵触媒50は、排気空燃比がストイキオよりも希薄(リーン)状態のときに排気中のNOxを吸蔵するのに対し、排気空燃比が過濃(リッチ)状態にて排気中に還元剤としての未燃燃料(HC)や一酸化炭素(CO)が存在するときに、吸蔵したNOxの放出還元を行う。なお、NOx吸蔵触媒50の機能については公知である。
エアクリーナからの新気は、過給機18を介して吸気通路12に入ってインタークーラ20に達し、給気スロットル22で調整された後、各気筒4の燃焼室10内に導かれる。そして、燃料供給系6から供給される燃料の燃焼により、クランク軸30及びフライホイール32を作動させる。燃焼が終了すると、排気は排気通路16に排出され、NOx吸蔵触媒50に導入される。
具体的には、図2に示されるように、NOx吸蔵触媒50は円筒状の触媒本体500を備え、この触媒本体500の内部は3つの流路501,502,503が区画されている。より詳しくは、第1の流路501及び第3の流路503は触媒本体500の長手軸方向に沿って筒状に延び(同図(a))、これら流路501及び流路503は触媒本体500の外周縁に沿ってこの縁の内側に形成されており、触媒本体500の直径部分を境にして上側には流路501が(同図(b))、下側には流路503が(同図(c))それぞれ配設されている。
触媒本体500の中心軸部分、つまり、流路502の中央部分には、上記長手軸方向に沿って筒状のロッド支持部504が配設されており、ロッド支持部504内にはロッド506が貫挿されている。このロッド506の両端部分は触媒本体500の両端面からそれぞれ突出し、ロッド506の一端側には係止部514を介して流入方向切換弁(切換弁)508が固定され、ロッド506の他端側にも係止部516を介して流入方向切換弁(切換弁)518が固定されている。更に、このロッド506の他端側は継手524を介して駆動軸526に連結され、駆動軸526はECU60からの指示信号に応じて回転される。つまり、ECU60からオン信号が出力されると、この駆動軸526の回転がロッド506に伝達され、各流入方向切換弁508,518もロッド506と同方向に回転される。
再び図1に戻ると、本実施形態においては、NOx吸蔵触媒50の上流側の適宜位置に、HCをNOx吸蔵触媒50に直接供給する添加インジェクタ44が配設され、この添加インジェクタ44は燃料添加ライン46を介してポンプ48に接続されている。
ここで、上述したNOx吸蔵触媒50は酸化雰囲気にて排気中のNOxを吸蔵する一方、NOx吸蔵量の増加に伴う触媒の性能低下を抑制すべく、NOx吸蔵量が飽和に至る前にリッチ運転へ間欠的に切り換えるリッチスパイクを行ってNOx吸蔵触媒50の再生を図る。これにより排気の浄化が良好に行われる。
このNOx吸蔵量推定部62では、流路501及び流路503に対するNOxの吸蔵量を推定している。より具体的には、リーン運転時には、吸入空気量から求められた排気通路16の排気流量、NOxセンサ36,40からのNOx濃度に基づいてNOxの吸蔵量を演算する。これに対し、筒外リッチ中には、上記排気流量、ECU60のマップで読み出された上流側の空気過剰率及び排気温度センサ38からの排気温度に基づいてNOx放出量をマップで演算する。そして、上記演算されたNOx吸蔵量から上記演算されたNOx放出量を減算し、各流路501及び流路503の現在のNOx吸蔵量Pi(i=1,3)をそれぞれ推定している。その結果は切換弁制御部64に出力される。
図3には、上記NOx吸蔵量推定部62及び切換弁制御部64による排気流入方向の切り換え制御のフローチャートが示されており、以下、上記のように構成された排気浄化装置の本発明に係る作用について説明する。
ステップS302では、NOx吸蔵量推定部62にてNOx吸蔵量Pi、つまり、流路501の現在のNOx吸蔵量P1及び流路503の現在のNOx吸蔵量P3をそれぞれ推定する。
更に、流路501では60程度が供給され、この供給されたHCの総ての作用が求められたとしても、この流路501のNOx吸蔵量の推定値は元々少ないことから、上記従来に比して影響は少なくなる。
例えば、上記実施形態では、NOx吸蔵触媒50が3つの流路501,502,503に区画されているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。つまり、任意の複数の流路に区画することができ、この場合にも上記と同様に、リッチスパイク時にNOxが多く吸蔵されている箇所に高濃度の還元剤を供給する効果を奏する。
16 排気通路
50 NOx吸蔵触媒
60 ECU(電子コントロールユニット)
62 NOx吸蔵量推定部(NOx吸蔵量推定手段)
64 切換弁制御部(切換弁制御手段)
501 流路(1)
502 流路(2)
503 流路(3)
508 流入方向切換弁(切換弁)
518 流入方向切換弁(切換弁)
Claims (2)
- 内燃機関の排気通路に介装されており、内部に複数の流路が並設され、且つ、該各流路内の排気流れを直列方向に組み合わせるとともに、リーン運転時に排気中のNOxを吸蔵してリッチ運転時に該吸蔵されたNOxを放出還元するNOx吸蔵触媒と、
該NOx吸蔵触媒に配設され、前記直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの方向を逆転させることが可能な切換弁と、
前記直列方向に組み合わされた各流路内の排気流れの両端箇所に対するNOxの吸蔵量を推定するNOx吸蔵量推定手段と、
リッチスパイク時には、前記両端箇所の推定されたNOxの吸蔵量のうち、いずれか多い方の箇所が上流側となるように前記切換弁を作動させる切換弁制御手段と
を具備したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記NOx吸蔵量推定手段は、前記リッチ運転時には前記NOx吸蔵触媒の入口側の空気過剰率及び温度を用いてNOxの放出量を演算し、該演算されたNOxの放出量に基づいて前記両端箇所に対するNOxの吸蔵量を推定していることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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JP2005094553A JP2006274908A (ja) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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