JP2867788B2 - 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速時等、エンジンか
らのＮＯｘの排出量が多い時でも、ＮＯｘを十分に浄化
できる内燃機関の排気浄化装置に関する。
らのＮＯｘの排出量が多い時でも、ＮＯｘを十分に浄化
できる内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】遷移金属をイオン交換してゼオライトに
担持した触媒は、空燃比リーンで燃焼の排気中でも、Ｈ
Ｃの存在下でＮＯｘを浄化できることが知られている
（たとえば、特開平１−１３０７３５号公報。以下、こ
のような触媒をリーンＮＯｘ触媒という）。
担持した触媒は、空燃比リーンで燃焼の排気中でも、Ｈ
Ｃの存在下でＮＯｘを浄化できることが知られている
（たとえば、特開平１−１３０７３５号公報。以下、こ
のような触媒をリーンＮＯｘ触媒という）。
【０００３】リーンＮＯｘ触媒が高いＮＯｘ浄化率を示
すのは、定常状態においてある温度ウインドウ（たとえ
ば、３５０−５５０℃）に限られている。また、本出願
人は、リーンＮＯｘ触媒が、定常状態や温度下降状態に
おいてよりも、昇温状態において高いＮＯｘ浄化率を示
すことを見い出し、特願平２−３１７６６４号（ただ
し、公開前）において、内燃機関の排気系に同種のリー
ンＮＯｘ触媒を並列に配置し、排気流を交互に切替えて
触媒の昇温過程を強制的に作り出し、ＮＯｘ浄化率を向
上せしめる発明を提案した。
すのは、定常状態においてある温度ウインドウ（たとえ
ば、３５０−５５０℃）に限られている。また、本出願
人は、リーンＮＯｘ触媒が、定常状態や温度下降状態に
おいてよりも、昇温状態において高いＮＯｘ浄化率を示
すことを見い出し、特願平２−３１７６６４号（ただ
し、公開前）において、内燃機関の排気系に同種のリー
ンＮＯｘ触媒を並列に配置し、排気流を交互に切替えて
触媒の昇温過程を強制的に作り出し、ＮＯｘ浄化率を向
上せしめる発明を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先願にお
いては、リーンＮＯｘ触媒の温度を、定常状態において
高ＮＯｘ浄化率を示す温度ウインドウ（たとえば、３５
０−５５０℃）内で振らせるため、加速時のように急激
に排気ガス温度が上昇してエンジンのＮＯｘ排出量も多
くなる時には、排気ガス中のＨＣの大部分が、高温とな
っているリーンＮＯｘ触媒で直接酸化されて二酸化炭素
と水となり、ＮＯｘの還元に必要な、ＨＣの部分酸化に
よって生じる活性種が不足し、増加したＮＯｘを十分に
浄化できなくなる場合が生じるおそれがあるという問題
があった。
いては、リーンＮＯｘ触媒の温度を、定常状態において
高ＮＯｘ浄化率を示す温度ウインドウ（たとえば、３５
０−５５０℃）内で振らせるため、加速時のように急激
に排気ガス温度が上昇してエンジンのＮＯｘ排出量も多
くなる時には、排気ガス中のＨＣの大部分が、高温とな
っているリーンＮＯｘ触媒で直接酸化されて二酸化炭素
と水となり、ＮＯｘの還元に必要な、ＨＣの部分酸化に
よって生じる活性種が不足し、増加したＮＯｘを十分に
浄化できなくなる場合が生じるおそれがあるという問題
があった。
【０００５】本発明の目的は、排気ガス温が高くなりエ
ンジンからのＮＯｘ排出量も増える加速時においても、
良好なＮＯｘ浄化性能を示す、内燃機関の排気浄化装置
（システム）を提供することにある。
ンジンからのＮＯｘ排出量も増える加速時においても、
良好なＮＯｘ浄化性能を示す、内燃機関の排気浄化装置
（システム）を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、次の内燃機関の排気浄化装置によって達成され
る。すなわち、内燃機関の排気系に並列に配置された複
数のリーンＮＯｘ触媒と、前記リーンＮＯｘ触媒の触媒
床温を代表する温度を検出する温度検出手段と、前記内
燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
温度検出手段によって検出された前記触媒床温を代表す
る温度が所定温度より低いと判定したときに前記複数の
リーンＮＯｘ触媒のうち一部のリーンＮＯｘ触媒の触媒
床温を降温させ、かつ前記運転状態検出手段によって検
出された機関運転状態が加速状態にあると判定したとき
に前記一部のリーンＮＯｘ触媒の触媒床温の降温を解除
する触媒床温制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化
装置。
れば、次の内燃機関の排気浄化装置によって達成され
る。すなわち、内燃機関の排気系に並列に配置された複
数のリーンＮＯｘ触媒と、前記リーンＮＯｘ触媒の触媒
床温を代表する温度を検出する温度検出手段と、前記内
燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
温度検出手段によって検出された前記触媒床温を代表す
る温度が所定温度より低いと判定したときに前記複数の
リーンＮＯｘ触媒のうち一部のリーンＮＯｘ触媒の触媒
床温を降温させ、かつ前記運転状態検出手段によって検
出された機関運転状態が加速状態にあると判定したとき
に前記一部のリーンＮＯｘ触媒の触媒床温の降温を解除
する触媒床温制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化
装置。
【０００７】
【作用】本発明の内燃機関の排気浄化装置では、リーン
ＮＯｘ触媒床温を代表する温度（たとえば排気ガス温）
が、所定温（たとえば、リーンＮＯｘ触媒が定常状態で
高ＮＯｘ浄化率を示す温度ウインドウの下限側の温度３
５０℃）よりも低いと判定されたときは、触媒床温制御
手段による制御によってそのリーンＮＯｘ触媒はますま
す低温（たとえば、約１００℃）になる。この状態で運
転状態が加速状態になると、触媒床温制御手段による触
媒床温降温が解除されて、低温になっていたリーンＮＯ
ｘ触媒に急激に温度が上昇しつつある排気ガスが流れ
る。排気ガス中には加速時であるから多量のＮＯｘとＨ
Ｃが含まれているが、今迄低温とされていたリーンＮＯ
ｘ触媒に流れても、リーンＮＯｘ触媒自体は相当大きな
熱容量をもつためすぐには高温にならず、ＨＣの大部分
は直接酸化が抑えられて部分酸化が促進され、その結
果、多量の活性種が生成され、ＮＯｘを高ＮＯｘ浄化率
で浄化する。
ＮＯｘ触媒床温を代表する温度（たとえば排気ガス温）
が、所定温（たとえば、リーンＮＯｘ触媒が定常状態で
高ＮＯｘ浄化率を示す温度ウインドウの下限側の温度３
５０℃）よりも低いと判定されたときは、触媒床温制御
手段による制御によってそのリーンＮＯｘ触媒はますま
す低温（たとえば、約１００℃）になる。この状態で運
転状態が加速状態になると、触媒床温制御手段による触
媒床温降温が解除されて、低温になっていたリーンＮＯ
ｘ触媒に急激に温度が上昇しつつある排気ガスが流れ
る。排気ガス中には加速時であるから多量のＮＯｘとＨ
Ｃが含まれているが、今迄低温とされていたリーンＮＯ
ｘ触媒に流れても、リーンＮＯｘ触媒自体は相当大きな
熱容量をもつためすぐには高温にならず、ＨＣの大部分
は直接酸化が抑えられて部分酸化が促進され、その結
果、多量の活性種が生成され、ＮＯｘを高ＮＯｘ浄化率
で浄化する。
【０００８】すなわち、特願平２−３１７６６４号は、
温度ウインドウ内で触媒昇温を上下に振らして昇温過程
の高ＮＯｘ浄化率を繰返し利用するものであったが、本
発明では温度ウインドウ下限よりさらにリーンＮＯｘ触
媒を低温にしておき、加速時に急激に排気温が上昇して
もリーンＮＯｘ触媒が高温になる迄は触媒の低温を利用
してＨＣの部分酸化を促進し、加速時に増えるＮＯｘを
効果的に浄化するものである。かくして、特願平２−３
１７６６４号では十分に浄化しきれなかった、加速時の
多量のＮＯｘも、リーンＮＯｘ触媒が高温となってＨＣ
の大部分が直接酸化されるようになる迄は、十分に浄化
される。
温度ウインドウ内で触媒昇温を上下に振らして昇温過程
の高ＮＯｘ浄化率を繰返し利用するものであったが、本
発明では温度ウインドウ下限よりさらにリーンＮＯｘ触
媒を低温にしておき、加速時に急激に排気温が上昇して
もリーンＮＯｘ触媒が高温になる迄は触媒の低温を利用
してＨＣの部分酸化を促進し、加速時に増えるＮＯｘを
効果的に浄化するものである。かくして、特願平２−３
１７６６４号では十分に浄化しきれなかった、加速時の
多量のＮＯｘも、リーンＮＯｘ触媒が高温となってＨＣ
の大部分が直接酸化されるようになる迄は、十分に浄化
される。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装
置の望ましい実施例を、図１、図２を参照して説明す
る。図１において、空燃比リーンでの燃焼が可能な内燃
機関（たとえば、ディーゼルエンジン）２の排気系４に
は、複数の通路４ａ、４ｂが並列された通路部が設けら
れ、各通路４ａ、４ｂに、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂ
が、設けられている。すなわち、通路４ａには触媒６ａ
が、通路４ｂには触媒６ｂが設けられるといった具合で
ある。
置の望ましい実施例を、図１、図２を参照して説明す
る。図１において、空燃比リーンでの燃焼が可能な内燃
機関（たとえば、ディーゼルエンジン）２の排気系４に
は、複数の通路４ａ、４ｂが並列された通路部が設けら
れ、各通路４ａ、４ｂに、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂ
が、設けられている。すなわち、通路４ａには触媒６ａ
が、通路４ｂには触媒６ｂが設けられるといった具合で
ある。
【００１０】リーンＮＯｘ触媒は、遷移金属をイオン交
換してゼオライトまたはアルミナ、または貴金属をゼオ
ライトまたはアルミナに担持したものから成り、ＨＣの
存在下で、空燃比リーンの燃焼の排気中で、ＮＯｘを還
元する触媒である。
換してゼオライトまたはアルミナ、または貴金属をゼオ
ライトまたはアルミナに担持したものから成り、ＨＣの
存在下で、空燃比リーンの燃焼の排気中で、ＮＯｘを還
元する触媒である。
【００１１】リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂの触媒床温を
代表する温度、たとえば排気温、を検出するための温度
検出手段としての温度センサ１０が設けられている。こ
の温度センサ１０は、図１の例では複数の通路４ａ、４
ｂの分岐部に設けられている。温度センサ１０の出力は
電子制御装置（ＥＣＵ）１２に入力される。
代表する温度、たとえば排気温、を検出するための温度
検出手段としての温度センサ１０が設けられている。こ
の温度センサ１０は、図１の例では複数の通路４ａ、４
ｂの分岐部に設けられている。温度センサ１０の出力は
電子制御装置（ＥＣＵ）１２に入力される。
【００１２】また、内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段として、エンジンが加速時にあるか否かを
判定するための信号、たとえばアクセル開度、を検出す
るセンサ１４が設けられており、その出力信号ＡＣＣＰ
がＥＣＵ１２に入力される。たとえばアクセル開度から
アクセル開度の開き速度を演算し、それが一定値を超え
れば加速時と判定する。
状態検出手段として、エンジンが加速時にあるか否かを
判定するための信号、たとえばアクセル開度、を検出す
るセンサ１４が設けられており、その出力信号ＡＣＣＰ
がＥＣＵ１２に入力される。たとえばアクセル開度から
アクセル開度の開き速度を演算し、それが一定値を超え
れば加速時と判定する。
【００１３】また、触媒床温の降温、降温解除を制御す
る触媒床温制御手段が設けられる。この触媒床温制御手
段は、たとえば弁手段、弁手段の切替を制御する弁制御
手段、触媒冷却装置を含む。具体的には、各通路４ａ、
４ｂに、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂの上流側に、弁
（弁手段）８ａ、８ｂが設けられ、各弁８ａ、８ｂはリ
ーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂへの排気ガスの流れを減量で
きる弁から成る。この場合、減量の概念の中には、完全
な遮断も含む。
る触媒床温制御手段が設けられる。この触媒床温制御手
段は、たとえば弁手段、弁手段の切替を制御する弁制御
手段、触媒冷却装置を含む。具体的には、各通路４ａ、
４ｂに、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂの上流側に、弁
（弁手段）８ａ、８ｂが設けられ、各弁８ａ、８ｂはリ
ーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂへの排気ガスの流れを減量で
きる弁から成る。この場合、減量の概念の中には、完全
な遮断も含む。
【００１４】並設された複数のリーンＮＯｘ触媒６ａ、
６ｂのうち一部のリーンＮＯｘ触媒６ｂには、該リーン
ＮＯｘ触媒６ｂを冷却することができる触媒冷却装置１
６が設けられる。
６ｂのうち一部のリーンＮＯｘ触媒６ｂには、該リーン
ＮＯｘ触媒６ｂを冷却することができる触媒冷却装置１
６が設けられる。
【００１５】触媒冷却装置１６は、たとえばエンジン冷
却水の配管１６ａをリーンＮＯｘ触媒６ｂにとりまわ
し、該配管の途中に制御弁１６ｂを設け、ＥＣＵ１２か
らの指令によって制御弁１６ｂの開閉を制御して、リー
ンＮＯｘ触媒６ｂの冷却を制御するようにしたものから
成る。
却水の配管１６ａをリーンＮＯｘ触媒６ｂにとりまわ
し、該配管の途中に制御弁１６ｂを設け、ＥＣＵ１２か
らの指令によって制御弁１６ｂの開閉を制御して、リー
ンＮＯｘ触媒６ｂの冷却を制御するようにしたものから
成る。
【００１６】触媒冷却装置１６は、また、リーンＮＯｘ
触媒６ｂとその上流の弁８ｂとの間に二次空気の供給ポ
ートを設け、該ポートと二次空気供給源を結ぶエア配管
上に制御弁を設け、該制御弁をＥＣＵ１２からの指令に
よって開閉して、リーンＮＯｘ触媒６ｂの冷却を制御す
るようにしたものから成ってもよい。
触媒６ｂとその上流の弁８ｂとの間に二次空気の供給ポ
ートを設け、該ポートと二次空気供給源を結ぶエア配管
上に制御弁を設け、該制御弁をＥＣＵ１２からの指令に
よって開閉して、リーンＮＯｘ触媒６ｂの冷却を制御す
るようにしたものから成ってもよい。
【００１７】ＥＣＵ１２はマイクロコンピュータから成
り、インプットインタフェース、アウトプットインタフ
ェース、一時記憶用のランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、読出し専用の記憶素子であるリードオンリメモリ
（ＲＯＭ）、演算を実行する部分であるセントラルプロ
セッサユニット（ＣＰＵ）を有する。センサからの出力
がアナログ信号である場合はアナログ／ディジタル変換
器でディジタル信号に変換してインプットインタフェー
スに入力する。
り、インプットインタフェース、アウトプットインタフ
ェース、一時記憶用のランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、読出し専用の記憶素子であるリードオンリメモリ
（ＲＯＭ）、演算を実行する部分であるセントラルプロ
セッサユニット（ＣＰＵ）を有する。センサからの出力
がアナログ信号である場合はアナログ／ディジタル変換
器でディジタル信号に変換してインプットインタフェー
スに入力する。
【００１８】ＲＯＭには図２に示すような制御ルーチン
をもつ弁制御手段が格納されており、該制御ルーチンは
ＣＰＵに呼出されて演算が実行される。図２の制御ルー
チンは、機関運転中に、一定時間毎、たとえば０．５秒
毎に割込まれる。まず、ステップ１０２で、温度センサ
１０の出力から現在の排気温（触媒床温を代表する温
度）Ｔを読込むとともに、加速中か否かを判定するため
の機関運転状態信号、たとえばアクセル開度信号ＡＣＣ
Ｐを読込む。
をもつ弁制御手段が格納されており、該制御ルーチンは
ＣＰＵに呼出されて演算が実行される。図２の制御ルー
チンは、機関運転中に、一定時間毎、たとえば０．５秒
毎に割込まれる。まず、ステップ１０２で、温度センサ
１０の出力から現在の排気温（触媒床温を代表する温
度）Ｔを読込むとともに、加速中か否かを判定するため
の機関運転状態信号、たとえばアクセル開度信号ＡＣＣ
Ｐを読込む。
【００１９】続いて、ステップ１０４で、後述するフラ
グＣＴＨが１か否かを判定し、ＣＴＨ＝１ならステップ
１１４に進み、ＣＴＨが０ならステップ１０６に進む。
ステップ１０６で、現在の排気温Ｔが所定値Ｔ0 （たと
えば、３５０℃）より低いか否かを判定することによ
り、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂの触媒床温が、リーン
ＮＯｘ触媒が高ＮＯｘ浄化率を示す温度ウインドウの下
限値より低か否かを判定する。
グＣＴＨが１か否かを判定し、ＣＴＨ＝１ならステップ
１１４に進み、ＣＴＨが０ならステップ１０６に進む。
ステップ１０６で、現在の排気温Ｔが所定値Ｔ0 （たと
えば、３５０℃）より低いか否かを判定することによ
り、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂの触媒床温が、リーン
ＮＯｘ触媒が高ＮＯｘ浄化率を示す温度ウインドウの下
限値より低か否かを判定する。
【００２０】ステップ１０６でＴ≧Ｔ0 と判定された場
合は、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂは、高ＮＯｘ浄化率
を示せる温度ウインドウにあると判断し、その状態を続
けてＮＯｘを浄化すればよいから、そのままリターンス
テップに進む。この場合は、すべての弁８ａ、８ｂが全
開となっているので、すべてのリーンＮＯｘ触媒６ａ、
６ｂに排気ガスが流れ、低空間速度となって各リーンＮ
Ｏｘ触媒６ａ、６ｂのＮＯｘ浄化率はさらに高くなる。
合は、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂは、高ＮＯｘ浄化率
を示せる温度ウインドウにあると判断し、その状態を続
けてＮＯｘを浄化すればよいから、そのままリターンス
テップに進む。この場合は、すべての弁８ａ、８ｂが全
開となっているので、すべてのリーンＮＯｘ触媒６ａ、
６ｂに排気ガスが流れ、低空間速度となって各リーンＮ
Ｏｘ触媒６ａ、６ｂのＮＯｘ浄化率はさらに高くなる。
【００２１】ステップ１０６でＴ＜Ｔ0 と判定された場
合は、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂが不活性領域に入り
そのＮＯｘ浄化率は低下してくるが、排気温が低温にな
るようなとき、たとえばアイドル時や低速走行時はエン
ジンからのＮＯｘ排出量自体が少ないので、リーンＮＯ
ｘ触媒６ａ、６ｂのＮＯｘ浄化率が低下していても、Ｎ
Ｏｘ規制上は問題にならなくなる。この低温時を利用し
て、つぎに加速時のようにＮＯｘ排出量が多くなる時の
ＮＯｘ浄化に備えて、ステップ１０８−１２６の操作を
施す。
合は、リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂが不活性領域に入り
そのＮＯｘ浄化率は低下してくるが、排気温が低温にな
るようなとき、たとえばアイドル時や低速走行時はエン
ジンからのＮＯｘ排出量自体が少ないので、リーンＮＯ
ｘ触媒６ａ、６ｂのＮＯｘ浄化率が低下していても、Ｎ
Ｏｘ規制上は問題にならなくなる。この低温時を利用し
て、つぎに加速時のようにＮＯｘ排出量が多くなる時の
ＮＯｘ浄化に備えて、ステップ１０８−１２６の操作を
施す。
【００２２】すなわち、ステップ１０８で、複数のリー
ンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂのうち一部のリーンＮＯｘ触媒
６ｂの上流に設けた弁８ｂを閉めるかまたは絞って、下
流のリーンＮＯｘ触媒６ｂに流れる排気ガス流量を減少
（０を含む）させる。このような状態では、温度の高い
排気ガスが流れてこないリーンＮＯｘ触媒６ｂは冷却可
能の状態になる。
ンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂのうち一部のリーンＮＯｘ触媒
６ｂの上流に設けた弁８ｂを閉めるかまたは絞って、下
流のリーンＮＯｘ触媒６ｂに流れる排気ガス流量を減少
（０を含む）させる。このような状態では、温度の高い
排気ガスが流れてこないリーンＮＯｘ触媒６ｂは冷却可
能の状態になる。
【００２３】続いてステップ１１０に進み、触媒冷却装
置１６をＯＮにし、たとえば、エンジン冷却水をリーン
ＮＯｘ触媒６ｂ側に流すようにしたり、二次空気のエア
ポンプを作動させて二次空気をリーンＮＯｘ触媒６ｂの
上流に供給する。この状態が続くと、リーンＮＯｘ触媒
６ｂは冷却されていき、触媒床温が次第に下っていく。
エンジン冷却水や二次空気供給によって積極的に冷却す
る場合は、リーンＮＯｘ触媒６ｂの触媒床温は、ついに
は１００℃程度にまで下げられる。
置１６をＯＮにし、たとえば、エンジン冷却水をリーン
ＮＯｘ触媒６ｂ側に流すようにしたり、二次空気のエア
ポンプを作動させて二次空気をリーンＮＯｘ触媒６ｂの
上流に供給する。この状態が続くと、リーンＮＯｘ触媒
６ｂは冷却されていき、触媒床温が次第に下っていく。
エンジン冷却水や二次空気供給によって積極的に冷却す
る場合は、リーンＮＯｘ触媒６ｂの触媒床温は、ついに
は１００℃程度にまで下げられる。
【００２４】また、ステップ１０８で弁８ｂが完全に閉
められない場合や、ステップ１０８で弁８ｂが完全に閉
められてもリーンＮＯｘ触媒６ｂと弁８ｂとの間に二次
空気とともにＨＣが供給される場合は、冷却されつつあ
るリーンＮＯｘ触媒６にＨＣが吸着され、そのＨＣはリ
ーンＮＯｘ触媒６が低温のため全量が完全酸化されるこ
となく一部は吸着されて残る。そしてこの吸着されたＨ
Ｃは、加速時に弁８ｂが開いたときにエンジンから流れ
てくるＨＣとともにＮＯｘ浄化に有効に利用される。
められない場合や、ステップ１０８で弁８ｂが完全に閉
められてもリーンＮＯｘ触媒６ｂと弁８ｂとの間に二次
空気とともにＨＣが供給される場合は、冷却されつつあ
るリーンＮＯｘ触媒６にＨＣが吸着され、そのＨＣはリ
ーンＮＯｘ触媒６が低温のため全量が完全酸化されるこ
となく一部は吸着されて残る。そしてこの吸着されたＨ
Ｃは、加速時に弁８ｂが開いたときにエンジンから流れ
てくるＨＣとともにＮＯｘ浄化に有効に利用される。
【００２５】ステップ１１０からステップ１１２に進
み、ステップ１１２で現在の機関運転状態が加速時か否
かが判定される。加速時の判定は、たとえばスロットル
開度の開速度（ＡＣＣＰの変化の速度）が所定値を超え
たか否かで判定できる。ステップ１１２で機関運転状態
が加速時でないと判定されたときには、そのままリーン
ＮＯｘ触媒６ｂの冷却を続行させればいいから、弁８
ａ、８ｂを操作することなく、そのままリターンステッ
プに進んでリターンする。
み、ステップ１１２で現在の機関運転状態が加速時か否
かが判定される。加速時の判定は、たとえばスロットル
開度の開速度（ＡＣＣＰの変化の速度）が所定値を超え
たか否かで判定できる。ステップ１１２で機関運転状態
が加速時でないと判定されたときには、そのままリーン
ＮＯｘ触媒６ｂの冷却を続行させればいいから、弁８
ａ、８ｂを操作することなく、そのままリターンステッ
プに進んでリターンする。
【００２６】ステップ１１２で現在の機関運転状態が非
加速状態から加速時に変ったと判定されると、ステップ
１１４に進む。ステップ１１４では、今まで開となって
いた弁８ａを閉または絞り、今まで閉または絞られてい
た弁８ｂを全開または開度を大にする。続いて、ステッ
プ１１６では、さらに触媒冷却装置１６をＯＦＦにして
触媒冷却を停止させる。これにより、今まで冷却されて
いたリーンＮＯｘ触媒６ｂに、加速時になって急激に温
度が上昇するとともにＮＯｘ含有量の増えた排気ガスが
流れる。この場合、排気ガスは低温のリーンＮＯｘ触媒
６ｂに触れて触媒中で温度が低下するため、排気ガス中
に含まれているＨＣ（たとえばエンジンでの燃料の未燃
焼分）は、相当量の部分が部分酸化されて多量の活性種
を生じ、この多量の活性種がＮＯｘと反応して、ＮＯｘ
を効果的に浄化する。
加速状態から加速時に変ったと判定されると、ステップ
１１４に進む。ステップ１１４では、今まで開となって
いた弁８ａを閉または絞り、今まで閉または絞られてい
た弁８ｂを全開または開度を大にする。続いて、ステッ
プ１１６では、さらに触媒冷却装置１６をＯＦＦにして
触媒冷却を停止させる。これにより、今まで冷却されて
いたリーンＮＯｘ触媒６ｂに、加速時になって急激に温
度が上昇するとともにＮＯｘ含有量の増えた排気ガスが
流れる。この場合、排気ガスは低温のリーンＮＯｘ触媒
６ｂに触れて触媒中で温度が低下するため、排気ガス中
に含まれているＨＣ（たとえばエンジンでの燃料の未燃
焼分）は、相当量の部分が部分酸化されて多量の活性種
を生じ、この多量の活性種がＮＯｘと反応して、ＮＯｘ
を効果的に浄化する。
【００２７】もしも、ステップ１０８、１１０によるリ
ーンＮＯｘ触媒６ｂの冷却なしに加速時の排気ガスがリ
ーンＮＯｘ触媒６ｂに流れると、ＨＣは大部分が触媒中
で完全酸化されて、ＮＯｘを十分に浄化できなくなる場
合が生じるおそれがあるが、本発明では、加速時に変化
する前に一部のリーンＮＯｘ触媒６ｂが十分に冷やされ
ているので、加速時に今まで冷やされていたリーンＮＯ
ｘ触媒６ｂに高温になりつつある排気ガスが流れてきて
も、上記のようなおそれは生じず、良好なＮＯｘ浄化が
得られる。
ーンＮＯｘ触媒６ｂの冷却なしに加速時の排気ガスがリ
ーンＮＯｘ触媒６ｂに流れると、ＨＣは大部分が触媒中
で完全酸化されて、ＮＯｘを十分に浄化できなくなる場
合が生じるおそれがあるが、本発明では、加速時に変化
する前に一部のリーンＮＯｘ触媒６ｂが十分に冷やされ
ているので、加速時に今まで冷やされていたリーンＮＯ
ｘ触媒６ｂに高温になりつつある排気ガスが流れてきて
も、上記のようなおそれは生じず、良好なＮＯｘ浄化が
得られる。
【００２８】ステップ１１４、１１６による良好なＮＯ
ｘ浄化は、冷却されていたリーンＮＯｘ触媒６ｂが高温
になってＨＣの直接酸化が生じる状態になる迄のみ続
き、高温になってしまうとリーンＮＯｘ触媒６ｂの低温
によるＨＣの部分酸化促進状態は得られなくなるので、
高温になった後ではすべてのリーンＮＯｘ触媒６ａ、６
ｂに排気ガスを流して、低空間速度によるＮＯｘ浄化の
向上をはかった方がよい。この意味で、ステップ１１
４、１１６の弁８ｂの開とリーンＮＯｘ触媒６ｂへの排
気ガスの流しは、一定時間のみ続けることとすることが
望ましい。この操作をするのがステップ１１８−１２６
およびステップ１０４である。
ｘ浄化は、冷却されていたリーンＮＯｘ触媒６ｂが高温
になってＨＣの直接酸化が生じる状態になる迄のみ続
き、高温になってしまうとリーンＮＯｘ触媒６ｂの低温
によるＨＣの部分酸化促進状態は得られなくなるので、
高温になった後ではすべてのリーンＮＯｘ触媒６ａ、６
ｂに排気ガスを流して、低空間速度によるＮＯｘ浄化の
向上をはかった方がよい。この意味で、ステップ１１
４、１１６の弁８ｂの開とリーンＮＯｘ触媒６ｂへの排
気ガスの流しは、一定時間のみ続けることとすることが
望ましい。この操作をするのがステップ１１８−１２６
およびステップ１０４である。
【００２９】ステップ１１６からステップ１１８に進
み、ステップ１１８で、冷却しておいたリーンＮＯｘ触
媒６ｂに排気ガスを流し始めた時点からの時間ＣＴをカ
ウントアップしていく。ＣＴはステップ１１８を通る割
込み毎に１づつ増えていく。たとえば、割込みが０．５
秒づつあり、その割込みにおいてステップ１１８を通過
する毎に１づつＣＴは増えていく。このような割込みが
２０回続くと、１０秒間でＣＴは２０になる。
み、ステップ１１８で、冷却しておいたリーンＮＯｘ触
媒６ｂに排気ガスを流し始めた時点からの時間ＣＴをカ
ウントアップしていく。ＣＴはステップ１１８を通る割
込み毎に１づつ増えていく。たとえば、割込みが０．５
秒づつあり、その割込みにおいてステップ１１８を通過
する毎に１づつＣＴは増えていく。このような割込みが
２０回続くと、１０秒間でＣＴは２０になる。
【００３０】続いて、ステップ１２０に進み、ＣＴが所
定のＣＴ０を超えたか否かを判定する。冷却しておいた
リーンＮＯｘ触媒６ｂによるＮＯｘ浄化向上効果を加速
に変って１０秒間得るときはＣＴ０は２０と設定してお
く。ステップ１２０でＣＴがＣＴ０を超えていないな
ら、ステップ１２４でリーンＮＯｘ触媒６ｂによるＮＯ
ｘ浄化向上がホールドされていることを示すフラグＣＴ
Ｈを１（ホールド）とおいてリターンする。ステップ１
２０でＣＴがＣＴ０を超えたと判定されると、リーンＮ
Ｏｘ触媒６ｂが高温になってもはや低温によるＨＣ部分
酸化促進効果が得られなくなったと判断して、ステップ
１２２に進み、フラグ１２２を０にクリアして、ステッ
プ１２６に進み、すべての弁８ａ、８ｂを全開にする。
その後リターンする。
定のＣＴ０を超えたか否かを判定する。冷却しておいた
リーンＮＯｘ触媒６ｂによるＮＯｘ浄化向上効果を加速
に変って１０秒間得るときはＣＴ０は２０と設定してお
く。ステップ１２０でＣＴがＣＴ０を超えていないな
ら、ステップ１２４でリーンＮＯｘ触媒６ｂによるＮＯ
ｘ浄化向上がホールドされていることを示すフラグＣＴ
Ｈを１（ホールド）とおいてリターンする。ステップ１
２０でＣＴがＣＴ０を超えたと判定されると、リーンＮ
Ｏｘ触媒６ｂが高温になってもはや低温によるＨＣ部分
酸化促進効果が得られなくなったと判断して、ステップ
１２２に進み、フラグ１２２を０にクリアして、ステッ
プ１２６に進み、すべての弁８ａ、８ｂを全開にする。
その後リターンする。
【００３１】ステップ１０４でフラグＣＴＨが１か否か
を判定しＣＴＨ＝１ならステップ１０６、１１２を飛び
越えてステップ１１４に進むようにしたので、いったん
ＣＴＨがステップ１２４で１にされると一定時間ＣＴ０
だけは、ステップ１１４、１１６で設定された状態が保
持される。
を判定しＣＴＨ＝１ならステップ１０６、１１２を飛び
越えてステップ１１４に進むようにしたので、いったん
ＣＴＨがステップ１２４で１にされると一定時間ＣＴ０
だけは、ステップ１１４、１１６で設定された状態が保
持される。
【００３２】つぎに、作用を説明する。触媒床温が活性
温度域にある時、たとえば排気ガス温ＴがＴ０以上の時
は、弁８ａ、８ｂは全開で、複数のリーンＮＯｘ触媒６
ａ、６ｂのすべてを利用して低空間速度下で高ＮＯｘ浄
化率を得る。リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂが活性温度以
下になった時（Ｔ＜Ｔ０に対応）、一部のリーンＮＯｘ
触媒６ｂに流れる排気ガスを減量（完全遮断を含む）し
て、そのリーンＮＯｘ触媒６ｂを冷却する（触媒冷却装
置１６による積極的冷却を含む）。これによって、リー
ンＮＯｘ触媒６ｂは活性温度以下の、Ｔ０よりかなり低
い温度にまで冷却される。少量の排気ガスがリーンＮＯ
ｘ触媒６ｂに流れている時は、ＨＣが冷却中のリーンＮ
Ｏｘ触媒６ｂに吸着される。
温度域にある時、たとえば排気ガス温ＴがＴ０以上の時
は、弁８ａ、８ｂは全開で、複数のリーンＮＯｘ触媒６
ａ、６ｂのすべてを利用して低空間速度下で高ＮＯｘ浄
化率を得る。リーンＮＯｘ触媒６ａ、６ｂが活性温度以
下になった時（Ｔ＜Ｔ０に対応）、一部のリーンＮＯｘ
触媒６ｂに流れる排気ガスを減量（完全遮断を含む）し
て、そのリーンＮＯｘ触媒６ｂを冷却する（触媒冷却装
置１６による積極的冷却を含む）。これによって、リー
ンＮＯｘ触媒６ｂは活性温度以下の、Ｔ０よりかなり低
い温度にまで冷却される。少量の排気ガスがリーンＮＯ
ｘ触媒６ｂに流れている時は、ＨＣが冷却中のリーンＮ
Ｏｘ触媒６ｂに吸着される。
【００３３】内燃機関の運転状態が加速時に変わると、
排気ガス中のＮＯｘ量が増えるとともに、排気ガス温度
も急激に昇温する。この時、弁８ｂが開とされるか開度
が増大され、弁８ａは閉とされるか開度が減少される。
今まで冷却されていたリーンＮＯｘ触媒６ｂに排気ガス
が流れてくるが、触媒床が十分に冷却されており、熱容
量があるためすぐには触媒床温が高温にならず、一定時
間ＣＴ０の間は排気ガスが低温の触媒床に触れて低温に
なり、排気ガス中のＨＣは直接酸化することを抑えられ
て、部分酸化が促進され、多量の活性種が生成される。
この活性種が排気ガス中のＮＯｘと反応するので、ＮＯ
ｘは十分に浄化される。また、リーンＮＯｘ触媒６ｂに
ＨＣが吸着されていた場合は、そのＨＣもＮＯｘ浄化に
寄与する。
排気ガス中のＮＯｘ量が増えるとともに、排気ガス温度
も急激に昇温する。この時、弁８ｂが開とされるか開度
が増大され、弁８ａは閉とされるか開度が減少される。
今まで冷却されていたリーンＮＯｘ触媒６ｂに排気ガス
が流れてくるが、触媒床が十分に冷却されており、熱容
量があるためすぐには触媒床温が高温にならず、一定時
間ＣＴ０の間は排気ガスが低温の触媒床に触れて低温に
なり、排気ガス中のＨＣは直接酸化することを抑えられ
て、部分酸化が促進され、多量の活性種が生成される。
この活性種が排気ガス中のＮＯｘと反応するので、ＮＯ
ｘは十分に浄化される。また、リーンＮＯｘ触媒６ｂに
ＨＣが吸着されていた場合は、そのＨＣもＮＯｘ浄化に
寄与する。
【００３４】加速状態に変った後一定時間ＣＴ０が経過
すると、冷却してあったリーンＮＯｘ触媒６ｂもついに
は高温になってしまうので、すべての弁８ａ、８ｂを開
いて、通常の状態に戻し、低空間速度下でのＮＯｘ浄化
を行う。
すると、冷却してあったリーンＮＯｘ触媒６ｂもついに
は高温になってしまうので、すべての弁８ａ、８ｂを開
いて、通常の状態に戻し、低空間速度下でのＮＯｘ浄化
を行う。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、排気系に並列に複数の
リーンＮＯｘ触媒を設け、触媒床温が所定温度より低い
ときに触媒床温を降温させ、かつ機関運転状態が加速状
態になったときには前記一部のリーンＮＯｘ触媒の降温
を解除するようにしたので、加速時になったときに今ま
で冷却していたリーンＮＯｘ触媒でのＨＣの完全酸化を
抑えることができ、ＨＣの部分酸化を促進して、加速時
に増えたＮＯｘの浄化を促進することができる。
リーンＮＯｘ触媒を設け、触媒床温が所定温度より低い
ときに触媒床温を降温させ、かつ機関運転状態が加速状
態になったときには前記一部のリーンＮＯｘ触媒の降温
を解除するようにしたので、加速時になったときに今ま
で冷却していたリーンＮＯｘ触媒でのＨＣの完全酸化を
抑えることができ、ＨＣの部分酸化を促進して、加速時
に増えたＮＯｘの浄化を促進することができる。
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置
の系統図である。
の系統図である。
【図２】図１の装置のＥＣＵに格納された制御ルーチン
のフローチャートである。
のフローチャートである。
２ 内燃機関 ４ 排気系 ４ａ 通路 ４ｂ 通路 ６ａ リーンＮＯｘ触媒 ６ｂ リーンＮＯｘ触媒 ８ａ 弁 ８ｂ 弁 １０ 温度センサ １２ ＥＣＵ １４ センサ １６ 触媒冷却装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/28 301 F01N 3/20 F01N 3/24
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気系に並列に配置された複
数のリーンＮＯｘ触媒と、 前記リーンＮＯｘ触媒の触媒床温を代表する温度を検出
する温度検出手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記温度検出手段によって検出された前記触媒床温を代
表する温度が所定温度より低いと判定したときに前記複
数のリーンＮＯｘ触媒のうち一部のリーンＮＯｘ触媒の
触媒床温を降温させ、かつ前記運転状態検出手段によっ
て検出された機関運転状態が加速状態にあると判定した
ときに前記一部のリーンＮＯｘ触媒の触媒床温の降温を
解除する触媒床温制御手段と、を備えたことを特徴とす
る内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9234692A JP2867788B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9234692A JP2867788B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263633A JPH05263633A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2867788B2 true JP2867788B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=14051846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9234692A Expired - Fee Related JP2867788B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867788B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3426451B2 (ja) * | 1996-10-23 | 2003-07-14 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
| JP3680650B2 (ja) * | 1999-01-25 | 2005-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP9234692A patent/JP2867788B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05263633A (ja) | 1993-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |