JP3159131B2 - 排気循環装置を備えた排気浄化装置 - Google Patents
排気循環装置を備えた排気浄化装置Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
- F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
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- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/55—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
- F02M26/56—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
- F02M26/57—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気循環装置を備え
た排気浄化装置に関する。
た排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される窒素酸化物（以
下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化装置が公知であ
る。例えば、特開平６−７４０２２号公報にはＮＯX を
浄化するために、ＮＯX と炭化水素（以下、ＨＣ）とを
触媒表面に吸着してＮＯX およびＨＣを活性化し、この
活性化したＮＯX とＨＣとを反応させることによりＮＯ
X を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）
と、該ＮＯX 触媒にＨＣを供給するＨＣ供給弁とを備え
た排気浄化装置が開示されている。
下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化装置が公知であ
る。例えば、特開平６−７４０２２号公報にはＮＯX を
浄化するために、ＮＯX と炭化水素（以下、ＨＣ）とを
触媒表面に吸着してＮＯX およびＨＣを活性化し、この
活性化したＮＯX とＨＣとを反応させることによりＮＯ
X を浄化するＮＯX 選択還元触媒（以下、ＮＯX 触媒）
と、該ＮＯX 触媒にＨＣを供給するＨＣ供給弁とを備え
た排気浄化装置が開示されている。
【０００３】また、内燃機関において生成されるＮＯX
量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多くなる。ま
た、ＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高いほど多くな
る。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を緩慢にする
ため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の不活性ガス
量が多いほど小さくなる。また、不活性ガスは燃焼時の
熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入空気中の不
活性ガス量が多いほど低くなる。そこで特開平６−７４
０２２号公報に開示された排気浄化装置では不活性ガス
であるＣＯ2 やＨ2 Ｏが含まれている排気ガスを吸入空
気に導入し、燃焼時の火炎伝播速度を小さくすると共に
燃焼時の燃焼温度を低くすることにより、燃焼に伴うＮ
ＯX の生成を抑制している。
量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多くなる。ま
た、ＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高いほど多くな
る。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を緩慢にする
ため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の不活性ガス
量が多いほど小さくなる。また、不活性ガスは燃焼時の
熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入空気中の不
活性ガス量が多いほど低くなる。そこで特開平６−７４
０２２号公報に開示された排気浄化装置では不活性ガス
であるＣＯ2 やＨ2 Ｏが含まれている排気ガスを吸入空
気に導入し、燃焼時の火炎伝播速度を小さくすると共に
燃焼時の燃焼温度を低くすることにより、燃焼に伴うＮ
ＯX の生成を抑制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公知の排気浄化装
置では、吸入空気中に導入すべき排気ガスを取り込むた
めの排気通路と、ＨＣを供給する排気通路とを分け、排
気ガスを吸入空気中に導入する際にＨＣが排気ガスと共
に吸入空気中に混入しないようにしている。しかしなが
ら、ＨＣが供給される排気通路内の排気圧が排気ガスを
取り込むための排気通路の排気圧より高くなることがあ
る。このときにはＨＣが排気ガスを取り込むための排気
通路内に流入して排気ガスと共に吸入空気中に導入され
てしまう。したがって本発明の目的は浄化用に供給され
たＨＣが吸入空気中に導入されることを防止する。
置では、吸入空気中に導入すべき排気ガスを取り込むた
めの排気通路と、ＨＣを供給する排気通路とを分け、排
気ガスを吸入空気中に導入する際にＨＣが排気ガスと共
に吸入空気中に混入しないようにしている。しかしなが
ら、ＨＣが供給される排気通路内の排気圧が排気ガスを
取り込むための排気通路の排気圧より高くなることがあ
る。このときにはＨＣが排気ガスを取り込むための排気
通路内に流入して排気ガスと共に吸入空気中に導入され
てしまう。したがって本発明の目的は浄化用に供給され
たＨＣが吸入空気中に導入されることを防止する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、順に膨張行程を実行する複数の気筒
を具備し、各気筒に排気枝管を接続し、これら排気枝管
をその下流にて合流せしめ、共通の排気通路に接続し、
還元剤により排気ガス中のＮＯｘを浄化することができ
るＮＯｘ触媒を前記排気通路に配置した内燃機関の排気
浄化装置において、前記排気枝管のうち予め定められた
排気枝管に接続された気筒において膨張行程または排気
行程が実行されているときに該予め定められた排気枝管
に還元剤を供給し、該予め定められた排気枝管が接続さ
れた気筒の排気行程の次に排気行程が実行される気筒に
接続された排気枝管のみから排気ガスを吸気系に導入す
る。すなわち還元剤が供給される排気枝管とは別の排気
枝管から吸気系に排気ガスを導入され、この排気循環用
の排気枝管が接続された気筒における排気行程は還元剤
が供給される排気枝管が接続された気筒における排気行
程の次に実行される。
に本発明によれば、順に膨張行程を実行する複数の気筒
を具備し、各気筒に排気枝管を接続し、これら排気枝管
をその下流にて合流せしめ、共通の排気通路に接続し、
還元剤により排気ガス中のＮＯｘを浄化することができ
るＮＯｘ触媒を前記排気通路に配置した内燃機関の排気
浄化装置において、前記排気枝管のうち予め定められた
排気枝管に接続された気筒において膨張行程または排気
行程が実行されているときに該予め定められた排気枝管
に還元剤を供給し、該予め定められた排気枝管が接続さ
れた気筒の排気行程の次に排気行程が実行される気筒に
接続された排気枝管のみから排気ガスを吸気系に導入す
る。すなわち還元剤が供給される排気枝管とは別の排気
枝管から吸気系に排気ガスを導入され、この排気循環用
の排気枝管が接続された気筒における排気行程は還元剤
が供給される排気枝管が接続された気筒における排気行
程の次に実行される。
【０００６】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施形態
を説明する。図１は本実施形態の内燃機関の排気浄化装
置を示す図である。図１において、１は機関本体、♯
１、♯２、♯３および♯４はそれぞれ機関本体１内に形
成された第一気筒、第二気筒、第三気筒および第四気
筒、２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはそれぞれ対応する気
筒♯１〜♯４内に機関燃焼用の燃料と排気ガス浄化用の
燃料とを供給するための第一燃料噴射弁、第二燃料噴射
弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴射弁、３は吸気通
路、４は吸気通路３に接続されたインテークマニホルド
である。インテークマニホルド４には吸入空気量を算出
するために吸入空気圧を検出する吸気圧センサ５が取り
付けられる。また、本実施形態の内燃機関はクランク角
を検出するクランク角センサ６を具備する。なお、各燃
料噴射弁２ａ〜２ｄにはこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄに
共通の燃料室または蓄圧室（図示せず）から燃料が供給
される。燃料室内には予め定められた圧力に加圧された
燃料が一時的に蓄積される。また、本実施形態では第一
気筒♯１、第三気筒♯３、第四気筒♯４、第一気筒♯１
の順で点火される。なお、本実施形態において吸気系と
は吸気通路またはインテークマニホルドである。
を説明する。図１は本実施形態の内燃機関の排気浄化装
置を示す図である。図１において、１は機関本体、♯
１、♯２、♯３および♯４はそれぞれ機関本体１内に形
成された第一気筒、第二気筒、第三気筒および第四気
筒、２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄはそれぞれ対応する気
筒♯１〜♯４内に機関燃焼用の燃料と排気ガス浄化用の
燃料とを供給するための第一燃料噴射弁、第二燃料噴射
弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴射弁、３は吸気通
路、４は吸気通路３に接続されたインテークマニホルド
である。インテークマニホルド４には吸入空気量を算出
するために吸入空気圧を検出する吸気圧センサ５が取り
付けられる。また、本実施形態の内燃機関はクランク角
を検出するクランク角センサ６を具備する。なお、各燃
料噴射弁２ａ〜２ｄにはこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄに
共通の燃料室または蓄圧室（図示せず）から燃料が供給
される。燃料室内には予め定められた圧力に加圧された
燃料が一時的に蓄積される。また、本実施形態では第一
気筒♯１、第三気筒♯３、第四気筒♯４、第一気筒♯１
の順で点火される。なお、本実施形態において吸気系と
は吸気通路またはインテークマニホルドである。
【０００７】第一気筒♯１、第二気筒♯２、第三気筒♯
３および第四気筒♯４にはそれぞれ対応して第一排気枝
管７ａ、第二排気枝管７ｂ、第三排気枝管７ｃおよび第
四排気枝管７ｄが接続される。第一排気枝管７ａと第二
排気枝管７ｂと第四排気枝管７ｄとは機関本体１の下流
側の上流側合流部８において合流せしめられ、集合管９
に接続される。集合管９と第三排気枝管７ｃとは上流側
合流部８のさらに下流側の下流側合流部１０において合
流せしめられる。なお、本明細書において『上流』およ
び『下流』とは排気ガスの流れに沿った方向について用
いる用語である。
３および第四気筒♯４にはそれぞれ対応して第一排気枝
管７ａ、第二排気枝管７ｂ、第三排気枝管７ｃおよび第
四排気枝管７ｄが接続される。第一排気枝管７ａと第二
排気枝管７ｂと第四排気枝管７ｄとは機関本体１の下流
側の上流側合流部８において合流せしめられ、集合管９
に接続される。集合管９と第三排気枝管７ｃとは上流側
合流部８のさらに下流側の下流側合流部１０において合
流せしめられる。なお、本明細書において『上流』およ
び『下流』とは排気ガスの流れに沿った方向について用
いる用語である。
【０００８】本実施形態の内燃機関は吸入される空気量
を増大するために吸入空気を過給する過給機１１を具備
する。過給機１１はインテークマニホルド４の上流側の
吸気通路３に配置された吸気側タービンホイール１１ａ
と、下流側合流部１０の下流側の排気通路２０内に配置
された排気側タービンホイール１１ｂとを具備する。各
気筒♯１〜♯４から排出された排気ガスが合流する位置
に排気側タービンホイール１１ｂが配置されているた
め、過給機の過給効果を最大限に維持することができ
る。
を増大するために吸入空気を過給する過給機１１を具備
する。過給機１１はインテークマニホルド４の上流側の
吸気通路３に配置された吸気側タービンホイール１１ａ
と、下流側合流部１０の下流側の排気通路２０内に配置
された排気側タービンホイール１１ｂとを具備する。各
気筒♯１〜♯４から排出された排気ガスが合流する位置
に排気側タービンホイール１１ｂが配置されているた
め、過給機の過給効果を最大限に維持することができ
る。
【０００９】吸気側タービンホイール１１ａと排気側タ
ービンホイール１１ｂとは一つのシャフト１１ｃにより
互いに連結される。排気側タービンホイール１１ｂはこ
の排気側タービンホイール１１ｂの回転面と平行な方向
から排気ガスを受けて回転せしめられ、この回転面に対
して垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸
気側タービンホイール１１ａは排気側タービンホイール
１１ｂの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービ
ンホイール１１ａの回転面に対して垂直な方向から空気
を引き込み、上記回転面と平行な方向へ向けて吸入空気
を送りだす。
ービンホイール１１ｂとは一つのシャフト１１ｃにより
互いに連結される。排気側タービンホイール１１ｂはこ
の排気側タービンホイール１１ｂの回転面と平行な方向
から排気ガスを受けて回転せしめられ、この回転面に対
して垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸
気側タービンホイール１１ａは排気側タービンホイール
１１ｂの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービ
ンホイール１１ａの回転面に対して垂直な方向から空気
を引き込み、上記回転面と平行な方向へ向けて吸入空気
を送りだす。
【００１０】排気側タービンホイール１１ｂの下流側の
排気通路２０には内燃機関から排出される窒素酸化物
（以下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化触媒１２が
配置される。本実施形態の排気浄化触媒１２は、ＮＯX
と炭化水素（以下、ＨＣ）とを触媒表面に吸着してＮＯ
X およびＨＣを活性化し、この活性化したＮＯX とＨＣ
とを反応させることによりＮＯX を浄化するＮＯX 選択
還元触媒（以下、ＮＯX触媒）である。ＮＯX 触媒１２
は予め定められた触媒温度範囲においてＮＯX 浄化作用
を行う。ＮＯX 触媒１２の上流端部分には該上流端部分
の温度を検出する上流側温度センサ１３が配置され、Ｎ
ＯX 触媒１２の下流端部分には該下流側部分の温度を検
出する下流側温度センサ１４が配置される。
排気通路２０には内燃機関から排出される窒素酸化物
（以下、ＮＯX ）を浄化するための排気浄化触媒１２が
配置される。本実施形態の排気浄化触媒１２は、ＮＯX
と炭化水素（以下、ＨＣ）とを触媒表面に吸着してＮＯ
X およびＨＣを活性化し、この活性化したＮＯX とＨＣ
とを反応させることによりＮＯX を浄化するＮＯX 選択
還元触媒（以下、ＮＯX触媒）である。ＮＯX 触媒１２
は予め定められた触媒温度範囲においてＮＯX 浄化作用
を行う。ＮＯX 触媒１２の上流端部分には該上流端部分
の温度を検出する上流側温度センサ１３が配置され、Ｎ
ＯX 触媒１２の下流端部分には該下流側部分の温度を検
出する下流側温度センサ１４が配置される。
【００１１】第四排気枝管７ｄには排気ガスを吸入空気
中に導入するための排気循環管１５が接続される。排気
循環管１５の他端はインテークマニホルド４に接続され
る。排気循環管１５には吸入空気中への排気ガスの導入
の有無を制御するための排気循環弁１６が配置される。
排気循環弁１６は三方弁１７を介して吸引ポンプ１８お
よび大気に連通される。排気循環弁１６は機関運転状態
に応じて開閉制御される。三方弁１７により排気循環弁
１６と大気とが連通せしめられると排気循環弁１６内に
大気圧がかかり排気循環弁１６は閉弁せしめられる。一
方、三方弁１７により排気循環弁１６と吸引ポンプ１８
とが連通せしめられると排気循環弁１６内に負圧がかか
り排気循環弁１６が開弁せしめられる。これにより排気
ガスが吸入空気中に導入される。内燃機関において生成
されるＮＯX 量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多
くなる。また、ＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高い
ほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を
緩慢にするため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の
不活性ガス量が多いほど小さくなる。また、不活性ガス
は燃焼時の熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入
空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。したがって
不活性ガスであるＣＯ2 やＨ2 Ｏが含まれている排気ガ
スが吸入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が
小さくなり且つ燃焼時の燃焼温度が低く抑制されるた
め、燃焼に伴うＮＯX の生成が抑制される。
中に導入するための排気循環管１５が接続される。排気
循環管１５の他端はインテークマニホルド４に接続され
る。排気循環管１５には吸入空気中への排気ガスの導入
の有無を制御するための排気循環弁１６が配置される。
排気循環弁１６は三方弁１７を介して吸引ポンプ１８お
よび大気に連通される。排気循環弁１６は機関運転状態
に応じて開閉制御される。三方弁１７により排気循環弁
１６と大気とが連通せしめられると排気循環弁１６内に
大気圧がかかり排気循環弁１６は閉弁せしめられる。一
方、三方弁１７により排気循環弁１６と吸引ポンプ１８
とが連通せしめられると排気循環弁１６内に負圧がかか
り排気循環弁１６が開弁せしめられる。これにより排気
ガスが吸入空気中に導入される。内燃機関において生成
されるＮＯX 量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多
くなる。また、ＮＯX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高い
ほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を
緩慢にするため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の
不活性ガス量が多いほど小さくなる。また、不活性ガス
は燃焼時の熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入
空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。したがって
不活性ガスであるＣＯ2 やＨ2 Ｏが含まれている排気ガ
スが吸入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が
小さくなり且つ燃焼時の燃焼温度が低く抑制されるた
め、燃焼に伴うＮＯX の生成が抑制される。
【００１２】図１において制御装置（ＥＣＵ）４０はデ
ジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介し
て相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４
２、ＲＯＭ（リードオンメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡＭ（バックアップラ
ンダムアクセスメモリ）４５、入力ポート４６、出力ポ
ート４７およびクロック発生器４８を具備する。吸気圧
センサ５、上流側温度センサ１３および下流側温度セン
サ１４の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４９を
介して入力ポート４６に入力される。また、クランク角
センサ６の出力電圧は直接入力ポート４６に入力され
る。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路
５０を介して各燃料噴射弁２ａ〜２ｄおよび三方弁１７
に接続される。
ジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１を介し
て相互に接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４
２、ＲＯＭ（リードオンメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４４、Ｂ−ＲＡＭ（バックアップラ
ンダムアクセスメモリ）４５、入力ポート４６、出力ポ
ート４７およびクロック発生器４８を具備する。吸気圧
センサ５、上流側温度センサ１３および下流側温度セン
サ１４の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器４９を
介して入力ポート４６に入力される。また、クランク角
センサ６の出力電圧は直接入力ポート４６に入力され
る。一方、出力ポート４７はそれぞれ対応する駆動回路
５０を介して各燃料噴射弁２ａ〜２ｄおよび三方弁１７
に接続される。
【００１３】図２は本実施形態の機関本体１を示す図で
ある。図２において、２１はシリンダ２２内に配置され
たピストン、２３はインテークマニホルド４に接続され
た吸気ポート、２４は吸気ポート２３内に配置された吸
気弁、２５は排気枝管７ａ〜７ｄに接続された排気ポー
ト、２６は排気ポート２５内に配置された排気弁であ
る。なお、２ａ〜２ｄは図１の第一から第四燃料噴射
弁、４０は図１の制御装置（ＥＣＵ）である。
ある。図２において、２１はシリンダ２２内に配置され
たピストン、２３はインテークマニホルド４に接続され
た吸気ポート、２４は吸気ポート２３内に配置された吸
気弁、２５は排気枝管７ａ〜７ｄに接続された排気ポー
ト、２６は排気ポート２５内に配置された排気弁であ
る。なお、２ａ〜２ｄは図１の第一から第四燃料噴射
弁、４０は図１の制御装置（ＥＣＵ）である。
【００１４】次に本実施形態の作動を説明する。本実施
形態では、第三気筒♯３の圧縮行程において第三気筒♯
３内に供給される燃焼用ＨＣとは別個に、第三気筒♯３
の膨張行程または排気行程中に第三気筒♯３において排
気ガス浄化用のＨＣ（以下、浄化用ＨＣ）を噴射する。
本実施形態では図４（ａ）に示すように第一気筒♯１、
第三気筒♯３、第四気筒♯４、第二気筒♯２の順で排気
行程が行われる。すなわち本実施形態では排気循環管１
５が接続された第四排気枝管７ｄに対応する第四気筒♯
４の排気行程の直前に排気行程が行われる第三気筒♯３
の膨張行程または排気行程において浄化用のＨＣを第三
気筒♯３に供給する。
形態では、第三気筒♯３の圧縮行程において第三気筒♯
３内に供給される燃焼用ＨＣとは別個に、第三気筒♯３
の膨張行程または排気行程中に第三気筒♯３において排
気ガス浄化用のＨＣ（以下、浄化用ＨＣ）を噴射する。
本実施形態では図４（ａ）に示すように第一気筒♯１、
第三気筒♯３、第四気筒♯４、第二気筒♯２の順で排気
行程が行われる。すなわち本実施形態では排気循環管１
５が接続された第四排気枝管７ｄに対応する第四気筒♯
４の排気行程の直前に排気行程が行われる第三気筒♯３
の膨張行程または排気行程において浄化用のＨＣを第三
気筒♯３に供給する。
【００１５】各気筒♯１〜♯４の排気行程において排気
弁２６はクランク角１８０°より大きい角度にわたり開
弁せしめられる。したがって各気筒♯１〜♯４における
排気圧は図４（ｂ）に示すようになる。すなわち第三気
筒♯３の排気行程が終了するまえに第四気筒♯４の排気
行程が開始される。このため、図４（ｃ）に示したよう
に第三気筒♯３の膨張行程または排気行程において第三
燃料噴射弁２ｃから供給された浄化用ＨＣが下流側合流
部１０に到達せしめられたとき、第四排気枝管７ｄおよ
び集合管９内の圧力は増大せしめられている。すなわち
本実施形態では、排気循環管が接続された排気枝管内の
圧力が増大せしめられている間に他の気筒において供給
された浄化用ＨＣが上記排気循環管が接続された排気枝
管との合流部に到達するタイミングで浄化用ＨＣを供給
する。
弁２６はクランク角１８０°より大きい角度にわたり開
弁せしめられる。したがって各気筒♯１〜♯４における
排気圧は図４（ｂ）に示すようになる。すなわち第三気
筒♯３の排気行程が終了するまえに第四気筒♯４の排気
行程が開始される。このため、図４（ｃ）に示したよう
に第三気筒♯３の膨張行程または排気行程において第三
燃料噴射弁２ｃから供給された浄化用ＨＣが下流側合流
部１０に到達せしめられたとき、第四排気枝管７ｄおよ
び集合管９内の圧力は増大せしめられている。すなわち
本実施形態では、排気循環管が接続された排気枝管内の
圧力が増大せしめられている間に他の気筒において供給
された浄化用ＨＣが上記排気循環管が接続された排気枝
管との合流部に到達するタイミングで浄化用ＨＣを供給
する。
【００１６】したがって第四排気枝管７ｄ内の排気ガス
が機関運転状態に応じて排気循環管１５を介して吸入空
気中に導入されているときに第三排気枝管７ｃ内の浄化
用ＨＣが集合管９、第四排気枝管７ｄおよび排気循環管
１５を介して吸入空気中に導入されることが防止され
る。このため第三排気枝管７ｃ内の浄化用ＨＣは確実に
ＮＯX 触媒１２に到達せしめられる。排気ガス中のＮＯ
X は供給された浄化用ＨＣの還元作用によりＮＯX 触媒
１２において浄化される。また、第三排気枝管７ｃから
集合管９へ排気ガスが流れることが防止されるため、第
一気筒♯１、第二気筒♯２および第四気筒♯４からの排
気ガス排出性能が高く維持される。
が機関運転状態に応じて排気循環管１５を介して吸入空
気中に導入されているときに第三排気枝管７ｃ内の浄化
用ＨＣが集合管９、第四排気枝管７ｄおよび排気循環管
１５を介して吸入空気中に導入されることが防止され
る。このため第三排気枝管７ｃ内の浄化用ＨＣは確実に
ＮＯX 触媒１２に到達せしめられる。排気ガス中のＮＯ
X は供給された浄化用ＨＣの還元作用によりＮＯX 触媒
１２において浄化される。また、第三排気枝管７ｃから
集合管９へ排気ガスが流れることが防止されるため、第
一気筒♯１、第二気筒♯２および第四気筒♯４からの排
気ガス排出性能が高く維持される。
【００１７】また、上述したように第三排気枝管７ｃは
上流側合流部８より下流側の下流側合流部１０において
集合管９、そして第四排気枝管７ｄと合流せしめられ
る。したがって第三排気枝管７ｃ、集合管９および第四
排気枝管７ｄを介した第三気筒♯３から排気循環管１５
の開口２７までの距離は、第一排気枝管７ａおよび第四
排気枝管７ｄを介した第一気筒♯１から排気循環管１５
の開口２７までの距離、或いは第二排気枝管７ａおよび
第四排気枝管７ｄを介した第二気筒♯２から排気循環管
１５の開口２７までの距離より長い。このため、仮に第
一気筒♯１または第二気筒♯２において浄化用ＨＣが供
給されたと仮定した場合、第三気筒♯３において供給さ
れた浄化用ＨＣは第一気筒♯１または第二気筒♯２にお
いて供給された浄化用ＨＣに比べて排気循環管１５の開
口２７に到達しずらい。
上流側合流部８より下流側の下流側合流部１０において
集合管９、そして第四排気枝管７ｄと合流せしめられ
る。したがって第三排気枝管７ｃ、集合管９および第四
排気枝管７ｄを介した第三気筒♯３から排気循環管１５
の開口２７までの距離は、第一排気枝管７ａおよび第四
排気枝管７ｄを介した第一気筒♯１から排気循環管１５
の開口２７までの距離、或いは第二排気枝管７ａおよび
第四排気枝管７ｄを介した第二気筒♯２から排気循環管
１５の開口２７までの距離より長い。このため、仮に第
一気筒♯１または第二気筒♯２において浄化用ＨＣが供
給されたと仮定した場合、第三気筒♯３において供給さ
れた浄化用ＨＣは第一気筒♯１または第二気筒♯２にお
いて供給された浄化用ＨＣに比べて排気循環管１５の開
口２７に到達しずらい。
【００１８】また、第三排気枝管７ｃと集合管９とが下
流側合流部１０において互いに平行に集合せしめられて
いるため、第三排気枝管７ｃから集合管９へ排気ガスが
流れることが防止され、第一気筒♯１、第二気筒♯２お
よび第四気筒♯４からの排気ガス排出性能が高く維持さ
れる。なお、第三燃料噴射弁２ｃから供給する浄化用Ｈ
Ｃ量は吸気圧センサ５およびクランク角センサ６の出力
から推定したＮＯX 量と上流側温度センサ１３および下
流側温度センサ１４の出力から推定したＮＯX 触媒温度
とに基づいて算出される。
流側合流部１０において互いに平行に集合せしめられて
いるため、第三排気枝管７ｃから集合管９へ排気ガスが
流れることが防止され、第一気筒♯１、第二気筒♯２お
よび第四気筒♯４からの排気ガス排出性能が高く維持さ
れる。なお、第三燃料噴射弁２ｃから供給する浄化用Ｈ
Ｃ量は吸気圧センサ５およびクランク角センサ６の出力
から推定したＮＯX 量と上流側温度センサ１３および下
流側温度センサ１４の出力から推定したＮＯX 触媒温度
とに基づいて算出される。
【００１９】次に図３のフローチャートを参照して本実
施形態の浄化用ＨＣ供給制御を詳細に説明する。ステッ
プＳ１１０において第三燃料噴射弁２ｃから供給すべき
浄化用ＨＣ供給量を算出する。浄化用ＨＣ供給量は上述
したように吸気圧センサ５、クランク角センサ６、上流
側温度センサ１３および下流側温度センサ１４の出力に
基づいて算出される。
施形態の浄化用ＨＣ供給制御を詳細に説明する。ステッ
プＳ１１０において第三燃料噴射弁２ｃから供給すべき
浄化用ＨＣ供給量を算出する。浄化用ＨＣ供給量は上述
したように吸気圧センサ５、クランク角センサ６、上流
側温度センサ１３および下流側温度センサ１４の出力に
基づいて算出される。
【００２０】次にステップＳ１１２に進んで現在のクラ
ンク角Ａが予め定められた角度Ａ３である（Ａ＝Ａ３）
か否かが判別される。なお、予め定められた角度Ａ３は
第三気筒♯３の膨張行程または排気行程における角度で
あって浄化用ＨＣを第三燃料噴射弁２ｃから第三気筒♯
３内に噴射すべきときの角度である。ステップＳ１１２
においてＡ＝Ａ３であると判別されると、ステップＳ１
１４に進んで第三燃料噴射弁２ｃを作動し、ステップＳ
１１０において算出された量の浄化用ＨＣを第三気筒♯
３に供給し、処理を終了する。一方、ステップＳ１１２
においてＡ＝Ａ３ではないと判別されると、処理を終了
する。
ンク角Ａが予め定められた角度Ａ３である（Ａ＝Ａ３）
か否かが判別される。なお、予め定められた角度Ａ３は
第三気筒♯３の膨張行程または排気行程における角度で
あって浄化用ＨＣを第三燃料噴射弁２ｃから第三気筒♯
３内に噴射すべきときの角度である。ステップＳ１１２
においてＡ＝Ａ３であると判別されると、ステップＳ１
１４に進んで第三燃料噴射弁２ｃを作動し、ステップＳ
１１０において算出された量の浄化用ＨＣを第三気筒♯
３に供給し、処理を終了する。一方、ステップＳ１１２
においてＡ＝Ａ３ではないと判別されると、処理を終了
する。
【００２１】なお、本実施形態の第三排気枝管は還元剤
が供給される排気枝管に、本実施形態の集合管は残りの
排気枝管に、本実施形態の浄化用ＨＣは還元剤に、本実
施形態の排気循環管は排気循環装置に、本実施形態の燃
料噴射弁は還元剤供給手段に相当する。また、還元剤供
給手段として第三排気枝管に取り付けられた浄化用ＨＣ
供給弁を用いてもよい。また、浄化用ＨＣが下流側合流
部に到達したときの集合管内の圧力をさらに増大するた
めに、下流側合流部における集合管の開口を小さくする
こともできる。
が供給される排気枝管に、本実施形態の集合管は残りの
排気枝管に、本実施形態の浄化用ＨＣは還元剤に、本実
施形態の排気循環管は排気循環装置に、本実施形態の燃
料噴射弁は還元剤供給手段に相当する。また、還元剤供
給手段として第三排気枝管に取り付けられた浄化用ＨＣ
供給弁を用いてもよい。また、浄化用ＨＣが下流側合流
部に到達したときの集合管内の圧力をさらに増大するた
めに、下流側合流部における集合管の開口を小さくする
こともできる。
【００２２】また、本実施形態では排気循環弁１６の開
閉の有無に係わらず、第三気筒♯３においてのみ浄化用
ＨＣを供給したが、排気循環弁１６が開弁しているとき
には排気循環管１５が接続された第四気筒♯４の排気行
程に続いて排気行程が行われる気筒、本実施形態では第
三気筒♯３を選択して浄化用ＨＣを供給し、排気循環弁
１６が閉弁しているときには第一〜第四気筒♯１〜♯４
において浄化用ＨＣを供給してもよい。
閉の有無に係わらず、第三気筒♯３においてのみ浄化用
ＨＣを供給したが、排気循環弁１６が開弁しているとき
には排気循環管１５が接続された第四気筒♯４の排気行
程に続いて排気行程が行われる気筒、本実施形態では第
三気筒♯３を選択して浄化用ＨＣを供給し、排気循環弁
１６が閉弁しているときには第一〜第四気筒♯１〜♯４
において浄化用ＨＣを供給してもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、還元剤が供給される排
気枝管とは別の排気枝管から吸気系に排気ガスを導入
し、この排気循環用の排気枝管が接続された気筒におけ
る排気行程は還元剤が供給される排気枝管が接続された
気筒における排気行程の次に実行される。このため還元
剤が排気枝管の合流地点に達した直後には排気循環用の
排気枝管から排気ガスが流出する。したがって還元剤を
含んだ排気ガスがこの排気循環用の排気枝管に流入する
ことはない。このため還元剤が吸気系に流入してしまう
ことが防止される。
気枝管とは別の排気枝管から吸気系に排気ガスを導入
し、この排気循環用の排気枝管が接続された気筒におけ
る排気行程は還元剤が供給される排気枝管が接続された
気筒における排気行程の次に実行される。このため還元
剤が排気枝管の合流地点に達した直後には排気循環用の
排気枝管から排気ガスが流出する。したがって還元剤を
含んだ排気ガスがこの排気循環用の排気枝管に流入する
ことはない。このため還元剤が吸気系に流入してしまう
ことが防止される。
【図１】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置を示す図
である。
である。
【図２】本実施形態の内燃機関の機関本体の断面図であ
る。
る。
【図３】本実施形態の浄化用ＨＣ供給制御を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】本実施形態の作動を説明するための図である。
１…機関本体 ７ａ…第一排気枝管 ７ｂ…第二排気枝管 ７ｃ…第三排気枝管 ７ｄ…第四排気枝管 ９…集合管 １１…過給機 １１ａ…吸気側タービンホイール １１ｂ…排気側タービンホイール １２…ＮＯX 触媒 １５…排気循環管 １６…排気循環弁 １７…三方弁 ２０…排気通路
フロントページの続き (72)発明者 秋田 浩市 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−74022（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−121149（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−112251（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117228（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−200045（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−62219（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 F02M 25/07
Claims (1)
- 【請求項１】 順に膨張行程を実行する複数の気筒を具
備し、各気筒に排気枝管を接続し、これら排気枝管をそ
の下流にて合流せしめ、共通の排気通路に接続し、還元
剤により排気ガス中のＮＯｘを浄化することができるＮ
Ｏｘ触媒を前記排気通路に配置した内燃機関の排気浄化
装置において、前記排気枝管のうち予め定められた排気
枝管に接続された気筒において膨張行程または排気行程
が実行されているときに該予め定められた排気枝管に還
元剤を供給し、該予め定められた排気枝管が接続された
気筒の排気行程の次に排気行程が実行される気筒に接続
された排気枝管のみから排気ガスを吸気系に導入するよ
うにしたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17844397A JP3159131B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 排気循環装置を備えた排気浄化装置 |
| US09/095,763 US5987884A (en) | 1997-06-19 | 1998-06-11 | Exhaust gas purification device |
| DE69804269T DE69804269T2 (de) | 1997-06-19 | 1998-06-18 | Abgasreinigungsvorrichtung |
| EP98111244A EP0886044B1 (en) | 1997-06-19 | 1998-06-18 | An exhaust gas purification device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17844397A JP3159131B2 (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 排気循環装置を備えた排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1122450A JPH1122450A (ja) | 1999-01-26 |
| JP3159131B2 true JP3159131B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=16048620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17844397A Expired - Fee Related JP3159131B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-07-03 | 排気循環装置を備えた排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3159131B2 (ja) |
-
1997
- 1997-07-03 JP JP17844397A patent/JP3159131B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1122450A (ja) | 1999-01-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
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