JP3113065B2

JP3113065B2 - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP3113065B2
Application number: JP04145327A
Authority: JP
Inventors: 元末次; 善彦今村; 一也小松; 敏嗣上岡; 秀治岩国; 誠京極
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH05340238A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気ガス浄化用触媒として、
ＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化と、Ｎ
Ｏｘ（窒素酸化物）の還元とを同時に行なう三元触媒が
一般に知られている。この三元触媒は、例えばγ−アル
ミナにＰｔ（白金）及びＲｈ（ロジウム）を担持させて
なるもので、エンジンの空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
１４．７付近に制御したときに、高い浄化効率が得られ
る。

【０００３】一方、自動車の分野では、上記空燃比を高
くしてエンジンの低燃費化を図るという要望があり、そ
のために、希薄燃焼方式の所謂リーンバーンエンジンが
開発されている。このエンジンは、混合気の霧化の改善
等を図って希薄混合気であっても安定な燃焼を実現でき
るようにしたものであり、エンジン低温度時には空燃比
を理論空燃比付近に設定し、エンジン温度が上昇して混
合気の燃焼安定性が高くなってから、空燃比が希薄（リ
ーン）側に切換えて設定されるのが通常である。その場
合、排気ガスは酸素過剰となるため、上記三元触媒で
は、ＣＯやＨＣは酸化浄化することができても、ＮＯｘ
の還元浄化ができなくなる。

【０００４】これに対して、近年は、遷移金属をイオン
交換担持させてなるゼオライト（結晶性アルミノシリケ
ート）系のＮＯｘ浄化用触媒の研究が進められている。
この触媒の場合、リーン雰囲気においても、ＮＯｘを直
接、あるいは共存する還元剤（例えば、ＣＯ，ＨＣ等）
により、Ｎ₂とＯ₂とに分解させることができる。

【０００５】例えば、特開平１−１７１６２５号公報に
は、排気通路を途中で分岐させてその一方にＮＯｘ浄化
用触媒、他方に三元触媒を設けるとともに、排気通路の
分岐部に通路切換えバルブを設け、排気ガス温度に基づ
いて、該温度が低いときにはＮＯｘ浄化用触媒に排気ガ
スを流してＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘの三成分、特にＮＯｘ
の浄化を図る一方、排気ガス温度が高くなったときに
は、上記ＮＯｘ浄化用触媒の熱劣化を防ぐために排気ガ
スを三元触媒に流すようにした排気ガス浄化装置につい
ての記載がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の如き排
気ガス浄化装置においては、排気通路の分岐部に設けら
れたバルブに排気ガス中の未燃焼ガスやカーボン等が付
着し、あるいはバルブの機械的ないしは電気的な故障に
より、当該バルブが排気ガスをＮＯｘ浄化用触媒側及び
三元触媒の双方に流すような中間開度で固着してしまう
おそれがある。特に上記バルブを中間開度にする制御状
態を有するバルブ制御手段を備えたものではその可能性
が高く、その場合、所期の効果が得られなくなる。

【０００７】すなわち、排気ガス温度が高いにも拘ら
ず、上記バイパスバルブが中間開度で固着すると、ＮＯ
ｘ浄化用触媒に高温の排気ガスが流れ、当該触媒の早期
劣化を招く。また、空燃比がリーン側に制御されている
ときに上記中間開度での固着があると、排気ガスの一部
が三元触媒に流れる結果、ＮＯｘ成分の浄化が不充分に
なる。

【０００８】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明は、
このような課題に対し、上述の如きバルブが中間開度で
固着してしまった場合にはエンジンの空燃比制御を補正
しようとするものである。

【０００９】すなわち、上記課題を解決する手段は、エ
ンジンの排気系に設けられ希薄空燃比において排気ガス
中のＮＯｘの浄化が可能なＮＯｘ浄化用触媒と、上記排
気系に設けられ上記ＮＯｘ浄化用触媒を迂回して排気ガ
スを排出するバイパス通路と、上記バイパス通路を通し
て排出される排気ガスを浄化する三元触媒と、上記バイ
パス通路を開閉するバイパスバルブと、上記エンジンの
空燃比を当該エンジンの運転状態に基づいて制御する空
燃比制御手段と、上記バイパスバルブの中間開度での固
着を検出する故障検出手段と、上記故障検出手段によっ
てバイパスバルブの中間開度での固着が検出されたとき
に上記空燃比制御手段による空燃比の制御を補正する空
燃比補正手段とを備えていること特徴とする排気ガス浄
化装置である。

【００１０】このような手段においては、バイパスバル
ブが中間開度で固着してしまった場合、例えばＮＯｘ浄
化用触媒の熱劣化防止という観点からは、空燃比をリー
ン側に補正することによって高温の排気ガスがＮＯｘ浄
化用触媒に流れることを防止することができる。また、
排気ガスの浄化という観点からは、空燃比がリーン側で
あるときにこれをリッチ方向に、つまり三元触媒に適し
た理論空燃比になるように補正することによって、当該
三元触媒が有効に働くようにして排気ガスの浄化率を高
めることができる。

【００１１】−バイパスバルブの開閉制御について− 上記バイパスバルブの開閉制御としては、上記空燃比制
御手段によって制御される空燃比がリーン側であるとき
にバイパスバルブを閉（バイパス通路を閉）とし、そう
でないときに開とするもの、排気ガス温度が低いときに
同バルブを閉とし同温度が高いときに開とするもの、あ
るいは上記ＮＯｘ浄化用触媒の温度が高いときに開とす
るものなど、いずれの制御態様をも採用することができ
る。また、このバイパスバルブは、全閉及び全開の２位
置に制御されるものだけでなく、中間開度に制御される
ものであってもよい。本手段は、バイパスバルブが中間
開度に制御されるときがあるものにおいて特に有効であ
る。その場合には、バイパスバルブが中間開度で固着す
る可能性が高いからである。

【００１２】このような中間開度制御を実行する手段と
しては、ＮＯｘ浄化用触媒の温度を検出する温度センサ
と、該温度センサによって検出される温度に基づいて該
温度が所定値以下であるときに上記バイパスバルブを中
間開度になるように制御するバルブ制御手段とを備えて
いるものが好適である。このものによれば、ＮＯｘ浄化
用触媒の温度が低いときに排気ガスの一部がＮＯｘ浄化
用触媒に流れることになり、触媒反応熱を利用して当該
触媒を加温し若しくは当該触媒を所定温度以上に保持す
ることが可能になる。

【００１３】すなわち、ＮＯｘ浄化用触媒における触媒
反応は排気ガスの空間速度（ＳＶ）に依存し、高ＳＶで
は反応しにくいものの、低ＳＶでは触媒温度が低くとも
比較的良く反応する。そして、上述の如き中間開度では
ＮＯｘ浄化用触媒に流れる排気ガスのＳＶは低く、ＨＣ
の燃焼反応が円滑に行なわれてその反応熱で当該触媒が
加熱されるものであり、同時にＮＯｘ成分の浄化も進行
することになる。このように、ＮＯｘ浄化用触媒が加熱
される結果、空燃比が例えば理論空燃比からリーンに切
換わって排気ガスの全量が当該ＮＯｘ浄化用触媒１に流
れるようになった際にも、直ちに所期のＮＯｘ浄化率が
得られるものである。

【００１４】−空燃比補正手段について− 上記空燃比補正手段としては、上記故障検出手段によっ
て検出されたバイパスバルブの固着開度が所定開度以上
であるときに、上記空燃比を理論空燃比となるように補
正するものが好適である。バイパスバルブの固着開度が
大きいということは、バイパス通路を介して三元触媒に
流れる排気ガス量が多いということであり、その場合に
空燃比が理論空燃比になるということは、それだけ当該
三元触媒を排気ガスの浄化に有効に利用することできる
からである。また、このように、空燃比を理論空燃比に
設定しても、ＮＯｘ浄化用触媒は理論空燃比であっても
ＮＯｘの浄化が可能であるから問題はない。

【００１５】この場合、上記固着開度が所定開度未満で
あるときには、それだけＮＯｘ浄化用触媒に流れる排気
ガス量が多くなるから、空燃比についてはそのままエン
ジンの運転状態に基づいて制御することができる。すな
わち、ＮＯｘ浄化用触媒自体は、空燃比がリッチ側であ
ってもリーン側であっても、排気ガスの浄化が可能であ
るから、空燃比制御を特に制限する必要はなく、かえっ
て、リーン側への制御を許容することによってエンジン
の燃費低減を図ることができ好ましい。

【００１６】また、上記空燃比補正手段は、上記故障検
出手段によってバイパスバルブの中間開度での固着が検
出されたときに、上記空燃比制御手段による空燃比の制
御を当該空燃比が低くなるように、つまり、リッチ方向
に補正するものであってもよい。このようにすると、三
元触媒を排気ガスの浄化に有効に利用するという意味で
有利だからであり、また、空燃比制御自体はエンジンの
運転状態に対応させることができ、燃費の低減も図れる
からである。

【００１７】−ＮＯｘ浄化用触媒について− 上記ＮＯｘ浄化用触媒としてはゼオライトのようなミク
ロの細孔を有する金属含有シリケートに遷移金属を担持
せしめたものが好適である。この金属含有シリケートと
しては、ゼオライトが好適であるが、これに代えて、例
えば、結晶の骨格を形成する金属として、ＡｌとＦｅ、
Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｃｕ、Ｂ、Ｐなど他の金属（半金
属）とを組み合わせてなる金属含有シリケートや、Ａｌ
を含まない非アルミノシリケートも採用することがで
き、これらは耐熱性を得る上で有効である。また、耐熱
性を向上せしめる観点からは、Ｎａ型よりもＨ型の方が
好ましく、特にＨ型ゼオライトが好適である。上記ゼオ
ライトとしては、ＺＳＭ−５が好適であるが、Ａ型、Ｘ
型、Ｙ型等であってもよい。

【００１８】遷移金属としては、Ｃｕが好適であるが、
それ以外のＣｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ等のような他
の遷移金属を用いることもできる。また、この遷移金属
は、上記金属含有シリケートにイオン交換によって担持
せしめることが好適であるが、含浸法もしくは加熱によ
り水分を除去してゼオライトに担持させる乾固法、溶液
状態で共存イオンにより担持させる共沈法等を採用する
こともできる。

【００１９】−三元触媒について− 三元触媒としては、多孔質担体に貴金属、例えばＰｔ、
Ｐｄ、Ｒｈ等を担持せしめたものが好適であり、さらに
セリア等を加えることもできる。また、この三元触媒
は、排気系における上記バイパス通路及びその下流端よ
りも下流の通路の双方に配置することが好適であり、こ
のようにすると、上記ＮＯｘ浄化触媒を通過してその後
方へ流れる排気ガス中のＨＣやＣＯを浄化することがで
きる。

【００２０】また、上記ＮＯｘ浄化用触媒及び三元触媒
は、その使用にあたっては、ペレットタイプとすること
ができるが、モノリス担体を用いることもでき、その場
合の担体としては、コーディライトが好適であり、ま
た、他の無機多孔質体を用いることもできる。

【００２１】

【発明の効果】従って、上記排気ガス浄化装置によれ
ば、バイパスバルブの中間開度での固着を検出する故障
検出手段を設け、該故障検出手段によってバイパスバル
ブの中間開度での固着が検出されたときに空燃比制御手
段による空燃比の制御を補正するようにしたから、空燃
比のリーン側への補正によって排気ガス温度の低減を図
って、ＮＯｘ浄化用触媒の熱劣化を防止したり、空燃比
を三元触媒に適した理論空燃比になるように補正して、
排気ガスの浄化率を高めたりすることができる。

【００２２】また、このような故障検出手段及び空燃比
補正手段を備えているから、ＮＯｘ浄化用触媒の温度を
検出する温度センサと、当該温度が所定値以下であると
きに上記バイパスバルブを中間開度になるように制御す
るバルブ制御手段とを設けて、ＮＯｘ浄化用触媒の温度
が低いときに排気ガスの一部をＮＯｘ浄化用触媒に流し
当該触媒を加温ないしは保温する場合においても、中間
開度固着時におけるＮＯｘ浄化用触媒の熱劣化あるいは
排気ガスの悪化が防止されるという保証が得られる。

【００２３】また、空燃比補正手段として、上記故障検
出手段によって検出されたバイパスバルブの固着開度が
所定開度以上であるときに、上記空燃比を理論空燃比と
なるように補正するものを採用した場合には、三元触媒
を排気ガスの浄化に有効に利用して、未浄化排気ガスの
排出を抑えることができる。

【００２４】さらに、上記空燃比補正手段として、上記
故障検出手段によってバイパスバルブの中間開度での固
着が検出されたときに、上記空燃比制御手段による空燃
比の制御を当該空燃比が低くなるように補正するものを
採用した場合には、空燃比をエンジンの運転状態に対応
させて制御して燃費の低減を図りながら、三元触媒を排
気ガスの浄化に有効に利用することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２６】−全体構成について− 図１には実施例の装置の構成が記載されている。同図に
おいて、１はエンジンの排気通路２に介設されたＮＯｘ
浄化用触媒、３はＮＯｘ浄化用触媒１を迂回させて排気
ガスを排出するためのバイパス通路、４はバイパス通路
３に設けられた第１三元触媒、５はバイパス通路３の下
流端（上記排気通路２とバイパス通路３との合流部）よ
りも下流に設けられた第２三元触媒である。上記排気通
路２とバイパス通路３との分岐部には上記ＮＯｘ浄化用
触媒１側とバイパス通路３側との間での排気ガスの流れ
量を調節するベーンタイプのバイパスバルブ６が設けら
れている。

【００２７】上記バイパスバルブ６は、エンジンの空燃
比及びＮＯｘ浄化用触媒１の温度に基づいてバルブ制御
手段７によって駆動が制御される。エンジンの空燃比に
ついては、エンジン温度（冷却水温度）、エンジン回転
数及びエンジン負荷に基づいてエンジンの燃料噴射弁を
制御する空燃比制御手段８によって得るようにし、ＮＯ
ｘ浄化用触媒１の温度については、該触媒入口のガス温
度を検出する温度センサ９によって得るようにしてい
る。そして、上記バイパスバルブ６には該バルブ６の故
障を検出する故障検出手段１１が設けられていて、該故
障時の対策として、バイパスバルブ６の故障状態に応じ
て上記空燃比制御手段８による空燃比制御を補正する空
燃比補正手段１２が設けられている。

【００２８】−触媒について− 上記ＮＯｘ浄化用触媒１は、リッチ雰囲気及びリーン雰
囲気のいずれにおいても排気ガス中のＮＯｘの浄化が可
能な触媒であって、ゼオライトにＣｕをイオン交換によ
って担持せしめてなる触媒材料（イオン交換率１３３
％）によって構成されている。担持量は触媒（コーディ
ライト製ハニカム担体）１リットル当たり１５０ｇであ
る。

【００２９】また、上記三元触媒４，５は、ＰｔとＲｈ
を３：１の割合で両者の総量が触媒１リットル当たりで
１．６ｇとなるようにγ−アルミナに担持させてなる触
媒材料によって構成されている。

【００３０】−バルブ制御について− 上記バルブ制御手段７は、図２に示すフローに従って上
記バイパスバルブ６を制御する。すなわち、バイパスバ
ルブ６は当初は全開（バイパス通路３が開）とされ、空
燃比制御メインルーチンにより制御されたエンジン空燃
比がリーン側であれば、バイパスバルブ６は閉とされる
（ステップＳ１〜Ｓ４）。そして、上記エンジン空燃比
がλ＝１であるときは、ＮＯｘ浄化用触媒１の温度（入
口ガス温度）Ｔｓを予め設定記憶されたマップの温度判
断基準値ｍと比較して制御角度を計算し、該計算角度に
なるようバイパスバルブ６を開動せしめる（ステップＳ
３，Ｓ５〜Ｓ７）。上記制御角度は、上記判断基準値ｍ
（温度）が低くなるほどバイパスバルブ６の開度が小さ
くなるように設定されている。

【００３１】従って、当該バルブ制御によれば、空燃比
がリーンであれば、バイパスバルブ６が全閉となり、排
気ガスの全量がＮＯｘ浄化用触媒１を介して第２三元触
媒５へ流れる。よって、排気ガス中のＮＯｘ成分はＮＯ
ｘ浄化用触媒１によって効率良く浄化されるとともに、
第２三元触媒５によって排気ガス中の他の未浄化成分も
浄化される。

【００３２】そうして、空燃比がリーンでないとき、つ
まりλ＝１であるときには、上記バイパスバルブ６は基
本的には開となるが、エンジン冷間時のようにＮＯｘ浄
化用触媒１の温度が低いときには、その温度に応じてバ
イパスバルブ６が中間開度となる。よって、排気ガス
は、その全量が第１三元触媒４に流れるのではなく、そ
の一部が上記ＮＯｘ浄化用触媒１に流れる。これによ
り、当該ＮＯｘ浄化用触媒１は、加温ないしは保温され
るわけである。

【００３３】すなわち、上述の如き中間開度ではＮＯｘ
浄化用触媒１に流れる排気ガスのＳＶは低く、ＨＣの燃
焼反応が円滑に行なわれてその反応熱で当該触媒が加熱
されるものであり、同時にＮＯｘ成分の浄化も進行する
ことになる。このように、ＮＯｘ浄化用触媒１が上記λ
＝１の運転域において加熱される結果、空燃比がリーン
に切換わって排気ガスの全量が当該ＮＯｘ浄化用触媒１
に流れるようになった際にも、直ちに所期のＮＯｘ浄化
率が得られるものである。

【００３４】以上の点を確認するために以下のテストを
行なった。すなわち、バイパスバルブ６の開度を０度
（全閉）、３０度、６０度、９０度（全開）に固定した
各例につき、ＬＡ−４モードでコールドスタートにおけ
る排気ガスの浄化率、触媒入口ガス温度及び触媒温度を
測定した。但し、各例の三元触媒については、いずれも
第２三元触媒５のみとした。結果は表１に示す通りであ
る。

【００３５】

【表１】

【００３６】ＨＣ及びＣＯの浄化率に関しては各例に大
差はないものの、ＮＯｘ浄化率に関しては差が出てい
る。バルブ開度０度（全閉）よりも中間の開度（３０
度，６０度）のＮＯｘ浄化率が高いのは、全閉の場合は
エンジン冷間時（λ＝１）にも排気ガスの全量がＮＯｘ
浄化用触媒１を介して第２三元触媒５に流れるため、第
２三元触媒５の早期昇温が図れず、λ＝１であるにも拘
らずＮＯｘ成分の浄化をＮＯｘ浄化用触媒１に依存する
ことになった結果と認められる。また、全開の場合のＮ
Ｏｘ浄化率が低いのは、エンジン温度が上昇し空燃比が
リーンになった後でも、ＮＯｘ成分の浄化を第２三元触
媒５によって行なわなければならなかった結果と認めら
れる。

【００３７】しかし、ＮＯｘ浄化用触媒１の入口ガス温
度（テスト開始２５０秒後）及び当触媒１の温度につい
てみると、バイパスバルブ６の開度が小さいほど温度が
高くなっている。このことは、低ＳＶほど触媒１の加熱
が促進されるという先の説明と一見矛盾するようである
が、排気ガスの全量がそれほど多くない場合には、かか
る結果になるものであり、矛盾はしない。いずれにせ
よ、ＮＯｘ浄化用触媒１の早期昇温を図る上では、排気
ガスを早い時期から当該触媒１に流すことが有効である
と言える。

【００３８】次に示す表２は、以上のテスト結果を背景
にＬＡ−４モードでコールドスタートにおける排気ガス
の浄化率につき、上述の中間開度のバルブ制御を有する
実施例と、比較例（空燃比に基づくバルブ全開−全閉の
切換え制御）とを比較したものである。但し、実施例及
び比較例のいずれも三元触媒については、第２三元触媒
５のみとした。

【００３９】

【表２】

【００４０】ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのいずれについても、
実施例は高い浄化率を示し、特にＮＯｘの浄化率が高く
なっており、これから、上記中間開度を有するバルブ制
御の効果が認められる。

【００４１】−空燃比制御及びその補正について− 空燃比制御手段８は、空燃比を、エンジン温度に基づい
て、該温度が所定値未満のエンジン冷間時に理論空燃比
（λ＝１）、当該温度が所定値以上のときに希薄空燃比
（Ａ／Ｆ＝２２）に設定するとともに、エンジン回転数
及びエンジン負荷に基づいて、エンジンの高回転・高負
荷運転時には理論空燃比に設定するよう制御する。

【００４２】空燃比制御の補正のための故障検出手段１
１は、バイパスバルブ６の開度を検出するバルブポジシ
ョンセンサを備え、該センサによって検出される開度
と、上記バルブ制御手段７によって設定される開度との
比較により、両開度が不一致のときにバイパスバルブ６
が特定の開度で固着し故障していると判定する。

【００４３】空燃比補正手段１２は、上記故障検出手段
１１によってバイパスバルブ６の故障が検出されたとき
に、図３に示すように、バイパスバルブ６の固着開度θ
が所定開度θo 以上であるときに、上記空燃比制御手段
８に空燃比をλ＝１とするよう補正指令を出す。上記所
定開度θo としては、図３において全閉を角度０度、全
開を角度９０度とするとき、３０〜４５度が適当であ
る。

【００４４】上記空燃比補正制御の流れは図４に示され
ており、バイパスバルブ６の故障が検出され、その固着
開度θが所定開度θo 以上であれば、空燃比はλ＝１と
なる（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。故障がないとき、及
び故障があっても上記固着開度θが所定開度θo 未満で
あれば、上記空燃比制御メインルーチンによって空燃比
制御が継続される（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１
４）。

【００４５】従って、上記空燃比の補正制御によれば、
バイパスバルブ６の故障により所定量以上の排気ガスが
三元触媒４，５のみを通って排出される事態になったと
きには、エンジンの空燃比は強制的にλ＝１に設定され
ることになる。よって、排気ガスは三元触媒４，５での
浄化に適した性状のものになり、当該三元触媒４，５に
よって効率良く浄化されることになる。その場合、一部
の排気ガスはＮＯｘ浄化用触媒１に流れるが、この触媒
１はλ＝１の空燃比の排気ガスあってもその浄化が可能
であり、問題はない。

【００４６】また、上記バイパスバルブ６の故障による
固着開度θが所定開度θo 未満であれば、通常の空燃比
制御が継続されるが、このように固着開度θが小のとき
には三元触媒４，５のみを通って排出される排気ガス量
は少なく問題にはならない。かえって、通常の空燃比制
御の実行により、燃費の低減が図れる。

【００４７】−バルブ制御におけるＳＶの影響について
− 先に説明したバルブ制御において、低ＳＶでは触媒反応
が進行し易く触媒の加熱が可能になる旨説明したが、こ
の点についてさらに詳述する。

【００４８】すなわち、図５に示す排気ガス浄化装置に
おいて、１はエンジン１０の排気通路２に介設されたＮ
Ｏｘ浄化用触媒、３はＮＯｘ浄化用触媒１を迂回するバ
イパス通路、５はバイパス通路３の下流端よりも下流に
設けられた三元触媒、１６はバイパス通路３に介設され
たバイパスバルブである。リーンバーンエンジン搭載の
自動車で定速走行したときの排気ガス温度は表３の通り
である。また、Ｃｕイオン交換ゼオライト触媒のＮＯｘ
浄化特性（ＳＶ＝５５０００ｈ^-1）は図６に示す通りで
ある。

【００４９】

【表３】

【００５０】当該自動車をコールドスタートさせ４０ｋ
ｍ／ｈの定速走行にしたときの排気ガス温度、触媒１の
下流部位の温度及びＮＯｘ浄化率をみたところ、図７の
ようになった。バイパスバルブ１６については、コール
ドスタートから所定時間系か後に開から閉に切換え、そ
の後、排気ガス温度が所定値に達した時点で空燃比をλ
＝１からリーンに切換えた。

【００５１】図７の結果は、バイパスバルブ１６を閉と
したことにより、触媒１の温度は上昇していっている
が、当該触媒温度が３００℃以上に上昇しなかったこ
と、そのために、図６から予想される通り、ＮＯｘ浄化
率が極めて低いものになっていることを示している。

【００５２】そこで、バイパスバルブ１６を完全に閉に
するのではなく、中間開度とし、その後に全閉にするよ
うに制御したところ、図８に示す結果が得られた。すな
わち、当該触媒温度は３００℃以上に上昇しており、そ
のために、高いＮＯｘ浄化率が得られている。

【００５３】この理由は、バイパスバルブ１６が当初は
全閉とならずに中間開度になったためＳＶを低く抑える
ことができ、それがためにＮＯｘ浄化用触媒１での触媒
反応が円滑に行なわれ、その応熱によって触媒温度が高
くなったことにある。

【００５４】図９はＳＶとＮＯｘ浄化率との関係を示
す。すなわち、高ＳＶ（１２００００ｈ^-1）では、触媒
温度が４００℃以上にならないと実質的なＮＯｘ浄化活
性を示さないが、ＳＶが低くなるにつれてＮＯｘ浄化活
性を示す温度が低くなり、２５０００ｈ^-1以下にする
と、３００℃程度でもＮＯｘ浄化活性を呈することがわ
かる。このことから、上記図７及び図８の結果が裏付け
られているということができる。

【００５５】−その他− 上記実施例においてバイパス通路３に第１三元触媒４を
配置しているのは、第２三元触媒５のみでは、当触媒５
がエンジン本体から離れていて触媒温度の早期上昇が望
めず、冷間時のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの全ての浄化率が低
いためである。すなわち、上記第１三元触媒４を備えた
実施例と、それを備えていない比較例とについて、エン
ジン冷間時の空燃比をλ＝１とし暖機後の空燃比をＡ／
Ｆ＝２２として、エンジン始動時から暖機後の所定時間
までの排気ガス浄化率（トータル）を測定した。結果は
表４に示す通りである。

【００５６】

【表４】

【００５７】実施例の場合、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのいず
れについても、比較例よりも浄化率が高い。この理由
は、実施例の場合はエンジン本体近くに第１三元触媒４
があって、該第１三元触媒４が比較的早く昇温し排気ガ
スの浄化に寄与したためと認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のエンジンの排気ガス浄化装置の構成図

【図２】バルブ制御のフロー図

【図３】バイパスバルブの開度と空燃比の制御との関係
を示す図

【図４】空燃比補正制御のフロー図

【図５】排気ガス浄化装置における触媒の他の配置例を
示す構成図

【図６】触媒入り口ガス温度とＮＯｘ浄化率との関係を
示す特性図

【図７】従来のバルブ制御方式による排気ガス温度、触
媒下流温度及びＮＯｘ浄化率の推移を示す図

【図８】本発明のバルブ制御方式による排気ガス温度、
触媒下流温度及びＮＯｘ浄化率の推移を示す図

【図９】ＮＯｘ浄化率とＳＶとの関係を示す特性図

【符号の説明】１ＮＯｘ浄化用触媒２排気通路３バイパス通路４第１三元触媒５第２三元触媒１６，６バイパスバルブ７バルブ制御手段８空燃比制御手段９触媒温度センサ１０エンジン本体１１故障検出手段１２空燃比補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上岡敏嗣広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者岩国秀治広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者京極誠広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開平３−225013（ＪＰ，Ａ) 特開平１−171625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/20 F01N 3/24 F02D 41/00 - 41/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気系に設けられ希薄空燃比に
おいて排気ガス中のＮＯｘの浄化が可能なＮＯｘ浄化用
触媒と、上記排気系に設けられ上記ＮＯｘ浄化用触媒を迂回して
排気ガスを排出するバイパス通路と、上記バイパス通路を通して排出される排気ガスを浄化す
る三元触媒と、上記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、上記エンジンの空燃比を当該エンジンの運転状態に基づ
いて制御する空燃比制御手段と、上記バイパスバルブの中間開度での固着を検出する故障
検出手段と、上記故障検出手段によってバイパスバルブの中間開度で
の固着が検出されたときに上記空燃比制御手段による空
燃比の制御を補正する空燃比補正手段とを備えているこ
と特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】ＮＯｘ浄化用触媒の温度を検出する温度セ
ンサと、該温度センサによって検出される温度に基づい
て該温度が所定値以下であるときに上記バイパスバルブ
を中間開度になるように制御するバルブ制御手段とを備
えている請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装
置。
【請求項３】上記空燃比補正手段は、上記故障検出手段
によって検出されたバイパスバルブの固着開度が所定開
度以上であるときに、上記空燃比を理論空燃比となるよ
うに補正する請求項１又は請求項２に記載の排気ガス浄
化装置。
【請求項４】上記空燃比補正手段は、上記故障検出手段
によってバイパスバルブの中間開度での固着が検出され
たときに、上記空燃比制御手段による空燃比の制御を当
該空燃比が低くなるように補正する請求項１又は請求項
２に記載の排気ガス浄化装置。