JP3489410B2 - 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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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、所要の運転条件
下では理論空燃比よりも希薄側のリーン空燃比運転を行
う内燃機関の排気浄化装置に関する。
下では理論空燃比よりも希薄側のリーン空燃比運転を行
う内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リーン空燃比で運転される内燃機
関の排気浄化装置として、排気管にＮＯｘ吸蔵触媒を配
置して、ＮＯｘ吸蔵触媒により、リーン空燃比での運転
時に機関から排出されるＮＯｘを吸収すると共に、ＮＯ
ｘの吸収後、リッチ空燃比で運転して、ＮＯｘ吸蔵触媒
が吸収していたＮＯｘを脱離し、これを排気中に含まれ
るＨＣ，ＣＯにより還元する技術が知られている。
関の排気浄化装置として、排気管にＮＯｘ吸蔵触媒を配
置して、ＮＯｘ吸蔵触媒により、リーン空燃比での運転
時に機関から排出されるＮＯｘを吸収すると共に、ＮＯ
ｘの吸収後、リッチ空燃比で運転して、ＮＯｘ吸蔵触媒
が吸収していたＮＯｘを脱離し、これを排気中に含まれ
るＨＣ，ＣＯにより還元する技術が知られている。
【０００３】このＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの最大吸収量
は、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化してくると、低下するように
なる。
は、ＮＯｘ吸蔵触媒が劣化してくると、低下するように
なる。
【０００４】そのため、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化の度合を
判定する判定手段を設け、その判定に応じてＮＯｘ吸蔵
触媒のＮＯｘの許容吸収レベルを変更して、リーン空燃
比からリッチ空燃比への運転の切換時期等を制御するも
のが提案されている。
判定する判定手段を設け、その判定に応じてＮＯｘ吸蔵
触媒のＮＯｘの許容吸収レベルを変更して、リーン空燃
比からリッチ空燃比への運転の切換時期等を制御するも
のが提案されている。
【０００５】この判定手段としては、空燃比をリーンか
らリッチに切換えると、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流の排気が
一時的に理論空燃比になった後、リッチになり、ＮＯｘ
吸蔵触媒の劣化に応じてその理論空燃比の状態が変わる
ことから、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に排気中の空燃比に比
例した出力を発生する空燃比センサを設け、リーンから
リッチに切換えた際に、空燃比センサが発生する出力の
ピークあるいはその出力の変化過程の差異に基づいてＮ
Ｏｘ吸蔵触媒の劣化の度合が判定される。
らリッチに切換えると、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流の排気が
一時的に理論空燃比になった後、リッチになり、ＮＯｘ
吸蔵触媒の劣化に応じてその理論空燃比の状態が変わる
ことから、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に排気中の空燃比に比
例した出力を発生する空燃比センサを設け、リーンから
リッチに切換えた際に、空燃比センサが発生する出力の
ピークあるいはその出力の変化過程の差異に基づいてＮ
Ｏｘ吸蔵触媒の劣化の度合が判定される。
【０００６】したがって、リーン空燃比での運転時に、
機関の負荷と回転数等から機関のＮＯｘの排出量を演算
してＮＯｘ吸蔵触媒に吸収されるＮＯｘの吸収量を推定
し、推定したＮＯｘ吸収量が許容吸収レベルに達する
と、空燃比を一時的にリッチにするように制御すると共
に、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化の度合の判定に応じて、ＮＯ
ｘの許容吸収レベルを変更することにより、ＮＯｘ吸蔵
触媒のＮＯｘの吸収量に合ったＮＯｘの浄化が行われ
る。
機関の負荷と回転数等から機関のＮＯｘの排出量を演算
してＮＯｘ吸蔵触媒に吸収されるＮＯｘの吸収量を推定
し、推定したＮＯｘ吸収量が許容吸収レベルに達する
と、空燃比を一時的にリッチにするように制御すると共
に、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化の度合の判定に応じて、ＮＯ
ｘの許容吸収レベルを変更することにより、ＮＯｘ吸蔵
触媒のＮＯｘの吸収量に合ったＮＯｘの浄化が行われ
る。
【０００７】なお、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化の度合が大き
くなった場合は、リッチ空燃比での運転時にリッチ度を
小さくしながら運転時間が長くされ、これによって再生
される（特開平８ー０１４０３０号、２３２６４４号公
報等参照）。
くなった場合は、リッチ空燃比での運転時にリッチ度を
小さくしながら運転時間が長くされ、これによって再生
される（特開平８ー０１４０３０号、２３２６４４号公
報等参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあって、機関のＮＯｘの排出量は大気
圧、乾湿温度、ＥＧＲ量（排気還流量）、暖機状態等に
よっても変動するので、機関の負荷、回転数等からＮＯ
ｘの排出量を求めてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収量を
推定していても、正確な値は得にくい。
うな従来装置にあって、機関のＮＯｘの排出量は大気
圧、乾湿温度、ＥＧＲ量（排気還流量）、暖機状態等に
よっても変動するので、機関の負荷、回転数等からＮＯ
ｘの排出量を求めてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収量を
推定していても、正確な値は得にくい。
【０００９】このため、ＮＯｘの排出量つまりＮＯｘ吸
蔵触媒が吸収すべきＮＯｘの量が許容吸収レベルを越え
ても、リーン運転を継続することがあり、ＮＯｘを大気
へ放出してしまう可能性がある。
蔵触媒が吸収すべきＮＯｘの量が許容吸収レベルを越え
ても、リーン運転を継続することがあり、ＮＯｘを大気
へ放出してしまう可能性がある。
【００１０】この場合、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化の度合に
応じて許容吸収レベルを変更しても、推定したＮＯｘの
吸収量に基づきリッチ運転を行うのでは、やはりＮＯｘ
を大気へ放出してしまう可能性がある。
応じて許容吸収レベルを変更しても、推定したＮＯｘの
吸収量に基づきリッチ運転を行うのでは、やはりＮＯｘ
を大気へ放出してしまう可能性がある。
【００１１】また、許容吸収レベルを下げてリッチ運転
の時期を早めるのでは、リーン空燃比での運転期間が短
くなり、燃費効果を損なうことになってしまう。
の時期を早めるのでは、リーン空燃比での運転期間が短
くなり、燃費効果を損なうことになってしまう。
【００１２】この発明は、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸
収レベルを的確に把握でき、リーン空燃比からリッチ空
燃比への運転の切換えを適正に制御できる排気浄化装置
を提供することを目的としている。
収レベルを的確に把握でき、リーン空燃比からリッチ空
燃比への運転の切換えを適正に制御できる排気浄化装置
を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、排気管に
ＮＯｘ吸蔵触媒を配置すると共に、所要の運転条件下で
は理論空燃比よりも希薄側のリーン空燃比運転を行う内
燃機関において、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排気管に
それぞれ排気ガス中の酸素濃度に比例した出力を発生す
る空燃比センサを設置し、リーン空燃比運転中にこれら
の空燃比センサの出力に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯ
ｘの吸収レベルを判定するＮＯｘ吸収レベル判定手段を
設けると共に、このＮＯｘの吸収レベルの判定に際し
て、ＮＯｘ吸蔵触媒の前方の空燃比センサの出力につい
てのみ、今回の出力値と前回の出力値とを平均化した値
を用いる。
ＮＯｘ吸蔵触媒を配置すると共に、所要の運転条件下で
は理論空燃比よりも希薄側のリーン空燃比運転を行う内
燃機関において、前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排気管に
それぞれ排気ガス中の酸素濃度に比例した出力を発生す
る空燃比センサを設置し、リーン空燃比運転中にこれら
の空燃比センサの出力に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯ
ｘの吸収レベルを判定するＮＯｘ吸収レベル判定手段を
設けると共に、このＮＯｘの吸収レベルの判定に際し
て、ＮＯｘ吸蔵触媒の前方の空燃比センサの出力につい
てのみ、今回の出力値と前回の出力値とを平均化した値
を用いる。
【００１４】第２の発明は、排気管にＮＯｘ吸蔵触媒を
配置すると共に、所要の運転条件下では理論空燃比より
も希薄側のリーン空燃比運転を行う内燃機関において、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排気管にそれぞれ排気ガス
中の酸素濃度に比例した出力を発生する空燃比センサを
設置し、リーン空燃比運転中にこれらの空燃比センサの
出力がほぼ等しくなったときに一時的に空燃比を理論空
燃比以上のリッチ空燃比に切換える空燃比切換手段を設
けると共に、この空燃比センサの出力の比較に際して、
ＮＯｘ吸蔵触媒の前方の空燃比センサの出力についての
み、今回の出力値と前回の出力値とを平均化した値を用
いる。
配置すると共に、所要の運転条件下では理論空燃比より
も希薄側のリーン空燃比運転を行う内燃機関において、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排気管にそれぞれ排気ガス
中の酸素濃度に比例した出力を発生する空燃比センサを
設置し、リーン空燃比運転中にこれらの空燃比センサの
出力がほぼ等しくなったときに一時的に空燃比を理論空
燃比以上のリッチ空燃比に切換える空燃比切換手段を設
けると共に、この空燃比センサの出力の比較に際して、
ＮＯｘ吸蔵触媒の前方の空燃比センサの出力についての
み、今回の出力値と前回の出力値とを平均化した値を用
いる。
【００１５】第３の発明は、第１、第２の発明におい
て、ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の空燃比センサの出力レベル
を調整する出力レベル調整手段を備える。
て、ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の空燃比センサの出力レベル
を調整する出力レベル調整手段を備える。
【００１６】第４の発明は、第３の発明において、出力
レベル調整手段は、燃料カット運転時と理論空燃比運転
時の空燃比センサの出力に基づき空燃比センサの出力レ
ベルを調整する。
レベル調整手段は、燃料カット運転時と理論空燃比運転
時の空燃比センサの出力に基づき空燃比センサの出力レ
ベルを調整する。
【００１７】
【発明の効果】リーン空燃比運転中、ＮＯｘ吸蔵触媒が
ＮＯｘを吸収している間は、ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排
気ガス中の酸素濃度が異なり、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ
の吸収量が最大（飽和状態）になると、ＮＯｘ吸蔵触媒
の前後の排気ガス中の酸素濃度がほぼ等しくなる。
ＮＯｘを吸収している間は、ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排
気ガス中の酸素濃度が異なり、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ
の吸収量が最大（飽和状態）になると、ＮＯｘ吸蔵触媒
の前後の排気ガス中の酸素濃度がほぼ等しくなる。
【００１８】したがって、第１の発明によれば、ＮＯｘ
吸蔵触媒の前後に設けた空燃比センサの出力に基づい
て、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収レベル、即ち機関の
運転条件、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化等を含めたそのときの
ＮＯｘ吸蔵触媒の飽和状態を判定できる。
吸蔵触媒の前後に設けた空燃比センサの出力に基づい
て、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収レベル、即ち機関の
運転条件、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化等を含めたそのときの
ＮＯｘ吸蔵触媒の飽和状態を判定できる。
【００１９】第２の発明によれば、リーン空燃比運転中
に、機関の運転条件、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化等を含め、
ＮＯｘ吸蔵触媒がそのときの飽和状態に近付いたとき
に、理論空燃比以上のリッチ空燃比運転を行って、ＮＯ
ｘの外部への放出を十分に低減できると共に、ＮＯｘ吸
蔵触媒の飽和状態近くまでリーン空燃比運転を行えるの
で、燃費を十分に向上できる。
に、機関の運転条件、ＮＯｘ吸蔵触媒の劣化等を含め、
ＮＯｘ吸蔵触媒がそのときの飽和状態に近付いたとき
に、理論空燃比以上のリッチ空燃比運転を行って、ＮＯ
ｘの外部への放出を十分に低減できると共に、ＮＯｘ吸
蔵触媒の飽和状態近くまでリーン空燃比運転を行えるの
で、燃費を十分に向上できる。
【００２０】第３の発明によれば、空燃比センサの固体
差等を解消でき、リーン空燃比運転からリッチ運転への
切換えを的確に制御できる。
差等を解消でき、リーン空燃比運転からリッチ運転への
切換えを的確に制御できる。
【００２１】第４の発明によれば、空燃比センサの出力
レベルを適正に調整できる。
レベルを適正に調整できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００２３】図１において、１０はエンジン本体、１１
は吸気通路（吸気管）、１２は排気通路（排気管）を示
し、エンジン本体１０には燃焼室内に直接的に燃料を噴
射する燃料噴射弁１３が設けられる。
は吸気通路（吸気管）、１２は排気通路（排気管）を示
し、エンジン本体１０には燃焼室内に直接的に燃料を噴
射する燃料噴射弁１３が設けられる。
【００２４】燃料噴射弁１３からは、機関低負荷域等、
燃料が圧縮行程の後半に噴射され、圧縮上死点で点火栓
１４の近傍にのみ可燃混合気層を形成し、全体の空燃比
がＡ／Ｆ＝４０を越える超リーン空燃比の混合気の成層
燃焼を行い、機関中負荷域および高負荷域等では燃料が
吸気行程で噴射され、燃焼室全体で燃料と空気を予混合
し、理論空燃比および理論空燃比よりもリッチ空燃比の
混合気での均質燃焼を行うようになっている。
燃料が圧縮行程の後半に噴射され、圧縮上死点で点火栓
１４の近傍にのみ可燃混合気層を形成し、全体の空燃比
がＡ／Ｆ＝４０を越える超リーン空燃比の混合気の成層
燃焼を行い、機関中負荷域および高負荷域等では燃料が
吸気行程で噴射され、燃焼室全体で燃料と空気を予混合
し、理論空燃比および理論空燃比よりもリッチ空燃比の
混合気での均質燃焼を行うようになっている。
【００２５】排気通路１２にはＮＯｘ吸蔵触媒１５が配
置される。ＮＯｘ吸蔵触媒１５は、アルミナ等に担体上
に、白金Ｐｔのような貴金属と、カリウムＫ、ナトリウ
ムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ
金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ
土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類の
少なくとも１つとが担持される。
置される。ＮＯｘ吸蔵触媒１５は、アルミナ等に担体上
に、白金Ｐｔのような貴金属と、カリウムＫ、ナトリウ
ムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ
金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ
土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類の
少なくとも１つとが担持される。
【００２６】このＮＯｘ吸蔵触媒１５として、白金Ｐ
ｔ、バリウムＢａを用いたものを例に述べると、リーン
空燃比での運転時に機関から排出されるＮＯｘは、白金
Ｐｔ上で酸素Ｏ2と結びつき、バリウムＢａによって硝
酸バリウムの形態をもって吸収される。この状態にて、
理論空燃比以上のリッチ空燃比で運転すると、吸収した
ＮＯｘが脱離され、排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯの
働きによって還元される。
ｔ、バリウムＢａを用いたものを例に述べると、リーン
空燃比での運転時に機関から排出されるＮＯｘは、白金
Ｐｔ上で酸素Ｏ2と結びつき、バリウムＢａによって硝
酸バリウムの形態をもって吸収される。この状態にて、
理論空燃比以上のリッチ空燃比で運転すると、吸収した
ＮＯｘが脱離され、排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯの
働きによって還元される。
【００２７】ＮＯｘ吸蔵触媒１５の排気通路１２の上流
側と下流側には、それぞれ排気ガス中の酸素濃度に比例
した出力を発生する第１、第２の空燃比センサ１６，１
７が設置され、これらの出力はコントロールユニット１
８に入力される。
側と下流側には、それぞれ排気ガス中の酸素濃度に比例
した出力を発生する第１、第２の空燃比センサ１６，１
７が設置され、これらの出力はコントロールユニット１
８に入力される。
【００２８】また、機関の運転条件を検出する手段とし
て、機関の回転数、クランク角を検出する回転数センサ
（クランク角センサ）２０、機関の吸入空気量（負荷）
を検出する吸気センサ２１、アクセル開度を検出するア
クセル開度センサ２２、機関の冷却水温を検出する水温
センサ２３等が設けられ、これらの信号もコントロール
ユニット１８に入力される。
て、機関の回転数、クランク角を検出する回転数センサ
（クランク角センサ）２０、機関の吸入空気量（負荷）
を検出する吸気センサ２１、アクセル開度を検出するア
クセル開度センサ２２、機関の冷却水温を検出する水温
センサ２３等が設けられ、これらの信号もコントロール
ユニット１８に入力される。
【００２９】これらのセンサ出力、信号に基づき、コン
トロールユニット１８によって、運転条件に応じて成層
燃焼と均質燃焼を行うように燃料噴射量、噴射時期が制
御されると共に、空燃比センサ１６，１７の出力からＮ
Ｏｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸収レベルが判定され、リー
ン運転時（成層燃焼運転時）にその判定に応じて一時的
に理論空燃比以上のリッチ運転に切換えるように制御さ
れる。
トロールユニット１８によって、運転条件に応じて成層
燃焼と均質燃焼を行うように燃料噴射量、噴射時期が制
御されると共に、空燃比センサ１６，１７の出力からＮ
Ｏｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘ吸収レベルが判定され、リー
ン運転時（成層燃焼運転時）にその判定に応じて一時的
に理論空燃比以上のリッチ運転に切換えるように制御さ
れる。
【００３０】次に、制御内容を図２〜図４のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお、これらのフローは所定
の制御周期で実行する。
ートに基づいて説明する。なお、これらのフローは所定
の制御周期で実行する。
【００３１】図２に示すように、ステップ１では機関の
回転数と吸入空気量等から基本燃料噴射量（または噴射
時間）Ｔｐを算出する。
回転数と吸入空気量等から基本燃料噴射量（または噴射
時間）Ｔｐを算出する。
【００３２】ステップ２では、機関の回転数と目標トル
ク（基本燃料噴射量Ｔｐ等）を基に定めた目標空燃比マ
ップから目標空燃比ＫＭＡＰを求める。機関の低速低負
荷域ではＫＭＡＰ＜１．０（理論空燃比よりもリー
ン）、中速中負荷域ではＫＭＡＰ＝１．０（理論空燃
比）、高速高負荷域ではＫＭＡＰ＞１．０（理論空燃比
よりもリッチ）に設定している。
ク（基本燃料噴射量Ｔｐ等）を基に定めた目標空燃比マ
ップから目標空燃比ＫＭＡＰを求める。機関の低速低負
荷域ではＫＭＡＰ＜１．０（理論空燃比よりもリー
ン）、中速中負荷域ではＫＭＡＰ＝１．０（理論空燃
比）、高速高負荷域ではＫＭＡＰ＞１．０（理論空燃比
よりもリッチ）に設定している。
【００３３】ステップ３では、目標空燃比ＫＭＡＰ≧
１．０かどうかを判定する。
１．０かどうかを判定する。
【００３４】目標空燃比ＫＭＡＰ≧１．０のときは、ス
テップ４にてＫＭＡＰの値を空燃比補正係数Ｋにセット
すると共に、ステップ５〜７にてλコントロール収束
（ＫＭＡＰ＝１．０の運転中、空燃比センサ１６の出力
に基づく空燃比のフィードバック制御によって、実空燃
比が理論空燃比を中心にした所定の範囲内に収束）のと
きはλコントロール収束フラグＦＬＧＬＭＤに１をセッ
ト、λコントロールにないときおよびλコントロール非
収束のときはλコントロール収束フラグＦＬＧＬＭＤを
クリアする。
テップ４にてＫＭＡＰの値を空燃比補正係数Ｋにセット
すると共に、ステップ５〜７にてλコントロール収束
（ＫＭＡＰ＝１．０の運転中、空燃比センサ１６の出力
に基づく空燃比のフィードバック制御によって、実空燃
比が理論空燃比を中心にした所定の範囲内に収束）のと
きはλコントロール収束フラグＦＬＧＬＭＤに１をセッ
ト、λコントロールにないときおよびλコントロール非
収束のときはλコントロール収束フラグＦＬＧＬＭＤを
クリアする。
【００３５】目標空燃比ＫＭＡＰ＜１．０のときつまり
リーン空燃比域のときは、ステップ８，９にてλコント
ロール収束フラグＦＬＧＬＭＤをクリアして、リッチ要
求フラグＦＬＧＲＩＣＨが有る（＝１）かどうかを確認
する。
リーン空燃比域のときは、ステップ８，９にてλコント
ロール収束フラグＦＬＧＬＭＤをクリアして、リッチ要
求フラグＦＬＧＲＩＣＨが有る（＝１）かどうかを確認
する。
【００３６】リッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨが無いと
きは、ステップ１０，１１にてＫＭＡＰの値を空燃比補
正係数Ｋにセットして、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の第
１、第２の空燃比センサ１６，１７の出力の差ＤＬＴＡ
Ｆ（デルタＡ／Ｆ）を設定値ＲＩＣＨ１と比較する。
きは、ステップ１０，１１にてＫＭＡＰの値を空燃比補
正係数Ｋにセットして、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の第
１、第２の空燃比センサ１６，１７の出力の差ＤＬＴＡ
Ｆ（デルタＡ／Ｆ）を設定値ＲＩＣＨ１と比較する。
【００３７】リーン空燃比の運転中（燃料カット時を除
く）、ＮＯｘ吸蔵触媒１５がＮＯｘを吸収している間
は、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の排気ガス中の酸素濃度
が異なり、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸収量が最大
（飽和状態）になると、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の排
気ガス中の酸素濃度がほぼ等しくなる。即ち、リーン空
燃比の運転中、ＮＯｘ吸蔵触媒１５がＮＯｘを吸収する
際、排気ガス中の酸素を消費する（前述したようにＮＯ
ｘと酸素Ｏ2が触媒１５の白金Ｐｔ上で結びつき、バリ
ウムＢａによって硝酸バリウムの形態をもってＮＯｘを
吸収する）一方、ＮＯｘ吸蔵触媒１５がＮＯｘを吸収し
なくなると、排気ガス中の酸素を消費しなくなることか
ら、その前後の第１、第２の空燃比センサ１６，１７の
出力が異なれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸収量
は非飽和レベルを表し、第１、第２の空燃比センサ１
６，１７の出力がほぼ同じになれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１
５のＮＯｘの吸収量は飽和レベルを表す。
く）、ＮＯｘ吸蔵触媒１５がＮＯｘを吸収している間
は、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の排気ガス中の酸素濃度
が異なり、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸収量が最大
（飽和状態）になると、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の排
気ガス中の酸素濃度がほぼ等しくなる。即ち、リーン空
燃比の運転中、ＮＯｘ吸蔵触媒１５がＮＯｘを吸収する
際、排気ガス中の酸素を消費する（前述したようにＮＯ
ｘと酸素Ｏ2が触媒１５の白金Ｐｔ上で結びつき、バリ
ウムＢａによって硝酸バリウムの形態をもってＮＯｘを
吸収する）一方、ＮＯｘ吸蔵触媒１５がＮＯｘを吸収し
なくなると、排気ガス中の酸素を消費しなくなることか
ら、その前後の第１、第２の空燃比センサ１６，１７の
出力が異なれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸収量
は非飽和レベルを表し、第１、第２の空燃比センサ１
６，１７の出力がほぼ同じになれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１
５のＮＯｘの吸収量は飽和レベルを表す。
【００３８】したがって、ステップ１１にてＤＬＴＡＦ
が設定値ＲＩＣＨ１以上であれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１５
のＮＯｘの吸収量は非飽和レベルにあると判定でき、Ｄ
ＬＴＡＦが設定値ＲＩＣＨ１以内であれば、ＮＯｘ吸蔵
触媒１５のＮＯｘの吸収量は飽和レベルに近いと判定で
きる。
が設定値ＲＩＣＨ１以上であれば、ＮＯｘ吸蔵触媒１５
のＮＯｘの吸収量は非飽和レベルにあると判定でき、Ｄ
ＬＴＡＦが設定値ＲＩＣＨ１以内であれば、ＮＯｘ吸蔵
触媒１５のＮＯｘの吸収量は飽和レベルに近いと判定で
きる。
【００３９】非飽和レベルにある場合、リーン運転を継
続する。
続する。
【００４０】飽和レベルに近い場合、ＮＯｘ吸蔵触媒１
５のＮＯｘを脱離、還元するために、ステップ１２，１
３にてリッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨに１を、リッチ
運転時間ＣＨＡＲＧＥに所定の時間データＭＡＸＮＯを
セットする。
５のＮＯｘを脱離、還元するために、ステップ１２，１
３にてリッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨに１を、リッチ
運転時間ＣＨＡＲＧＥに所定の時間データＭＡＸＮＯを
セットする。
【００４１】この時間データＭＡＸＮＯは、ＮＯｘ吸蔵
触媒１５が劣化の無い状態にて吸収できるＮＯｘの最大
量を脱離する時間に設定している。なお、ＮＯｘ吸蔵触
媒１５の温度状態によってＮＯｘの脱離速度が変わるた
め（温度が高いほど速い）、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度
あるいはその前後の排気ガスの温度を検出して、その温
度に応じて時間データＭＡＸＮＯを変更するようにして
良い。
触媒１５が劣化の無い状態にて吸収できるＮＯｘの最大
量を脱離する時間に設定している。なお、ＮＯｘ吸蔵触
媒１５の温度状態によってＮＯｘの脱離速度が変わるた
め（温度が高いほど速い）、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度
あるいはその前後の排気ガスの温度を検出して、その温
度に応じて時間データＭＡＸＮＯを変更するようにして
良い。
【００４２】ステップ１４〜１６では、燃料カット要求
があれば（例えば減速時等）燃料カットフラグＦＬＧＦ
ＣＴに１をセット、燃料カット要求がなければ燃料カッ
トフラグＦＬＧＦＣＴをクリアする。
があれば（例えば減速時等）燃料カットフラグＦＬＧＦ
ＣＴに１をセット、燃料カット要求がなければ燃料カッ
トフラグＦＬＧＦＣＴをクリアする。
【００４３】一方、ステップ９にてリッチ要求フラグＦ
ＬＧＲＩＣＨが有る（＝１）と、ステップ１７にて所定
の空燃比値ＫＲＩＣＨを空燃比補正係数Ｋにセットし
て、ステップ１８，１９にてリッチ運転時間ＣＨＡＲＧ
Ｅをカウントすると共に、ステップ１６にて燃料カット
フラグＦＬＧＦＣＴをクリアする。
ＬＧＲＩＣＨが有る（＝１）と、ステップ１７にて所定
の空燃比値ＫＲＩＣＨを空燃比補正係数Ｋにセットし
て、ステップ１８，１９にてリッチ運転時間ＣＨＡＲＧ
Ｅをカウントすると共に、ステップ１６にて燃料カット
フラグＦＬＧＦＣＴをクリアする。
【００４４】この空燃比値ＫＲＩＣＨは、理論空燃比以
上のリッチ空燃比に設定している。なお、ＮＯｘ吸蔵触
媒１５の温度状態によってＮＯｘの脱離速度が変わるた
め、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度あるいはその前後の排気
ガスの温度を検出して、その温度に応じて空燃比値ＫＲ
ＩＣＨを変更するようにして良い。
上のリッチ空燃比に設定している。なお、ＮＯｘ吸蔵触
媒１５の温度状態によってＮＯｘの脱離速度が変わるた
め、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の温度あるいはその前後の排気
ガスの温度を検出して、その温度に応じて空燃比値ＫＲ
ＩＣＨを変更するようにして良い。
【００４５】リッチ運転時間ＣＨＡＲＧＥが経過する
と、ステップ２０にてリッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨ
をクリアする。
と、ステップ２０にてリッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨ
をクリアする。
【００４６】ステップ２１では、セットした空燃比補正
係数Ｋを基本燃料噴射量Ｔｐに乗算して、燃料噴射量
（または噴射時間）ＴＭＩＮＪを決定する。なお、目標
空燃比ＫＭＡＰ＝１．０の運転中は、空燃比センサ１６
の出力に基づく空燃比のフィードバック係数を設定す
る。
係数Ｋを基本燃料噴射量Ｔｐに乗算して、燃料噴射量
（または噴射時間）ＴＭＩＮＪを決定する。なお、目標
空燃比ＫＭＡＰ＝１．０の運転中は、空燃比センサ１６
の出力に基づく空燃比のフィードバック係数を設定す
る。
【００４７】図３は第１、第２の空燃比センサ１６，１
７の出力の差ＤＬＴＡＦを演算するためのフロー、図４
は第１、第２の空燃比センサ１６，１７の出力レベルを
調整するためのフローである。
７の出力の差ＤＬＴＡＦを演算するためのフロー、図４
は第１、第２の空燃比センサ１６，１７の出力レベルを
調整するためのフローである。
【００４８】図３にて、ステップ３１ではリッチ要求フ
ラグＦＬＧＲＩＣＨが有る（＝１）かどうかを確認す
る。
ラグＦＬＧＲＩＣＨが有る（＝１）かどうかを確認す
る。
【００４９】リッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨが有ると
きは、リーン運転中にないため、以下の処理は行わず、
リッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨが無い場合、実行す
る。
きは、リーン運転中にないため、以下の処理は行わず、
リッチ要求フラグＦＬＧＲＩＣＨが無い場合、実行す
る。
【００５０】ステップ３２では、第１の空燃比センサ１
６の出力ＡＦ１を読み込み、その今回の値ＡＦ１NEWと
前回読み込んだ値ＡＦ１OLDとの平均値を第１の空燃比
センサ１６の出力値ＡＦ１とする。この平均化処理は、
ＮＯｘ吸蔵触媒１５の上流の排気ガスの空燃比が機関の
運転状態で刻々変化するので行う。なお、前述したＮＯ
ｘ吸蔵触媒１５の酸素消費特性によって、ＮＯｘ吸蔵触
媒１５の下流の排気ガスの空燃比は上流ほど変化しな
い。
６の出力ＡＦ１を読み込み、その今回の値ＡＦ１NEWと
前回読み込んだ値ＡＦ１OLDとの平均値を第１の空燃比
センサ１６の出力値ＡＦ１とする。この平均化処理は、
ＮＯｘ吸蔵触媒１５の上流の排気ガスの空燃比が機関の
運転状態で刻々変化するので行う。なお、前述したＮＯ
ｘ吸蔵触媒１５の酸素消費特性によって、ＮＯｘ吸蔵触
媒１５の下流の排気ガスの空燃比は上流ほど変化しな
い。
【００５１】ステップ３３では、その第１の空燃比セン
サ１６の出力値ＡＦ１と、図４の処理により出力レベル
を修正後の第２の空燃比センサ１７の修正出力値ＲＲＡ
Ｆ２との差から、ＤＬＴＡＦを求める。
サ１６の出力値ＡＦ１と、図４の処理により出力レベル
を修正後の第２の空燃比センサ１７の修正出力値ＲＲＡ
Ｆ２との差から、ＤＬＴＡＦを求める。
【００５２】図４にて、ステップ４１，４２ではλコン
トロール収束フラグＦＬＧＬＭＤが１、即ち理論空燃比
（理論空燃比を中心にした所定の範囲内）で運転を行っ
ているときに第１、第２の空燃比センサ１６，１７の出
力ＡＦ１、ＡＦ２を読み込み、その第１の空燃比センサ
１６の出力ＡＦ１をメモリＹ２に、第２の空燃比センサ
１７の出力ＡＦ２をメモリＸ２に記憶しておく。
トロール収束フラグＦＬＧＬＭＤが１、即ち理論空燃比
（理論空燃比を中心にした所定の範囲内）で運転を行っ
ているときに第１、第２の空燃比センサ１６，１７の出
力ＡＦ１、ＡＦ２を読み込み、その第１の空燃比センサ
１６の出力ＡＦ１をメモリＹ２に、第２の空燃比センサ
１７の出力ＡＦ２をメモリＸ２に記憶しておく。
【００５３】ステップ４３，４４では、燃料カットフラ
グＦＬＧＦＣＴが１、即ち燃料噴射量が０のときに第
１、第２の空燃比センサ１６，１７の出力ＡＦ１、ＡＦ
２を読み込み、その第１の空燃比センサ１６の出力ＡＦ
１をメモリＹ１に、第２の空燃比センサ１７の出力ＡＦ
２をメモリＸ１に記憶しておく。
グＦＬＧＦＣＴが１、即ち燃料噴射量が０のときに第
１、第２の空燃比センサ１６，１７の出力ＡＦ１、ＡＦ
２を読み込み、その第１の空燃比センサ１６の出力ＡＦ
１をメモリＹ１に、第２の空燃比センサ１７の出力ＡＦ
２をメモリＸ１に記憶しておく。
【００５４】なお、燃料カットを実施しないことがある
ので、この場合ステップ４５，４６にてメモリＹ１、Ｘ
１にそれぞれ所定の値ＡＦＦＣＴをセットする。
ので、この場合ステップ４５，４６にてメモリＹ１、Ｘ
１にそれぞれ所定の値ＡＦＦＣＴをセットする。
【００５５】ステップ４７では、メモリＹ２、Ｘ２、Ｙ
１、Ｘ１の値と現在読み込んだ第２の空燃比センサ１７
の出力ＡＦ２とから、式ＲＲＡＦ２＝（Ｙ２−Ｙ１）／
（Ｘ２−Ｘ１）×（ＡＦ２−Ｘ１）＋Ｙ１により、第２
の空燃比センサ１７の修正出力値ＲＲＡＦ２を求める。
１、Ｘ１の値と現在読み込んだ第２の空燃比センサ１７
の出力ＡＦ２とから、式ＲＲＡＦ２＝（Ｙ２−Ｙ１）／
（Ｘ２−Ｘ１）×（ＡＦ２−Ｘ１）＋Ｙ１により、第２
の空燃比センサ１７の修正出力値ＲＲＡＦ２を求める。
【００５６】即ち、酸素濃度が最大となる燃料カット時
と理論空燃比時の第１、第２の空燃比センサ１６，１７
の出力を基準に第２の空燃比センサ１７の出力を修正す
るので、センサの固体差等に拘わらず第１、第２の空燃
比センサ１６，１７の出力レベルを適正に調整すること
ができる。そのため、第１、第２の空燃比センサ１６，
１７の出力を基に、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の空燃比
の差ＤＬＴＡＦを精度良く検出できる。
と理論空燃比時の第１、第２の空燃比センサ１６，１７
の出力を基準に第２の空燃比センサ１７の出力を修正す
るので、センサの固体差等に拘わらず第１、第２の空燃
比センサ１６，１７の出力レベルを適正に調整すること
ができる。そのため、第１、第２の空燃比センサ１６，
１７の出力を基に、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の空燃比
の差ＤＬＴＡＦを精度良く検出できる。
【００５７】このように構成したため、リーン運転中に
機関から排出されるＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸収
されると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸収量が
飽和レベル（許容吸収レベル）に近付くと、ＮＯｘ吸蔵
触媒１５の前後の排気ガスの空燃比（酸素濃度）がほぼ
等しくなって、これが第１、第２の空燃比センサ１６，
１７により検出されて、所定時間、理論空燃比以上のリ
ッチ運転が行われ、そのリッチ運転によってＮＯｘ吸蔵
触媒１５が吸収していたＮＯｘが脱離され、排気ガス中
のＨＣ，ＣＯにより還元される。
機関から排出されるＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒１５に吸収
されると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒１５のＮＯｘの吸収量が
飽和レベル（許容吸収レベル）に近付くと、ＮＯｘ吸蔵
触媒１５の前後の排気ガスの空燃比（酸素濃度）がほぼ
等しくなって、これが第１、第２の空燃比センサ１６，
１７により検出されて、所定時間、理論空燃比以上のリ
ッチ運転が行われ、そのリッチ運転によってＮＯｘ吸蔵
触媒１５が吸収していたＮＯｘが脱離され、排気ガス中
のＨＣ，ＣＯにより還元される。
【００５８】この場合、機関の負荷、回転数等から機関
のＮＯｘの排出量を求めてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸
収量を推定するのでは、機関のＮＯｘの排出量が大気
圧、乾湿温度、ＥＧＲ量（排気還流量）、暖機状態等に
よっても変動するので、ＮＯｘ吸蔵触媒の飽和レベルが
正確には把握されないが、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の
排気ガスの空燃比がほぼ等しくなることを利用して、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒１５が飽和レベルに近付くと、第１、第２
の空燃比センサ１６，１７により的確に把握される。
のＮＯｘの排出量を求めてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸
収量を推定するのでは、機関のＮＯｘの排出量が大気
圧、乾湿温度、ＥＧＲ量（排気還流量）、暖機状態等に
よっても変動するので、ＮＯｘ吸蔵触媒の飽和レベルが
正確には把握されないが、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の前後の
排気ガスの空燃比がほぼ等しくなることを利用して、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒１５が飽和レベルに近付くと、第１、第２
の空燃比センサ１６，１７により的確に把握される。
【００５９】また、ＮＯｘ吸蔵触媒１５に劣化があって
も、劣化判定手段を設けることなく、ＮＯｘ吸蔵触媒１
５がそのときの状態における飽和レベルに近付くと、即
ち機関の運転条件、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の劣化等にかか
わらず、そのときの状態にてＮＯｘ吸蔵触媒１５が吸収
できるＮＯｘ量に近付くと、第１、第２の空燃比センサ
１６，１７により的確に把握される。
も、劣化判定手段を設けることなく、ＮＯｘ吸蔵触媒１
５がそのときの状態における飽和レベルに近付くと、即
ち機関の運転条件、ＮＯｘ吸蔵触媒１５の劣化等にかか
わらず、そのときの状態にてＮＯｘ吸蔵触媒１５が吸収
できるＮＯｘ量に近付くと、第１、第２の空燃比センサ
１６，１７により的確に把握される。
【００６０】このため、リッチ運転への切換えを的確に
行え、従来例のようにＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収量
が飽和レベルおよびＮＯｘ吸蔵触媒に劣化がある場合に
そのときの飽和レベルを越えたことが分からずリーン運
転が継続されるといったことはない。
行え、従来例のようにＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収量
が飽和レベルおよびＮＯｘ吸蔵触媒に劣化がある場合に
そのときの飽和レベルを越えたことが分からずリーン運
転が継続されるといったことはない。
【００６１】したがって、ＮＯｘの外部への放出を十分
に低減できる。また、常にＮＯｘ吸蔵触媒１５の吸収で
きる飽和レベル近くまでリーン運転を行えるため、リー
ン運転期間が長くなり、燃費を向上することができる。
に低減できる。また、常にＮＯｘ吸蔵触媒１５の吸収で
きる飽和レベル近くまでリーン運転を行えるため、リー
ン運転期間が長くなり、燃費を向上することができる。
【００６２】なお、既述したが、酸素濃度が最大となる
燃料カット時と理論空燃比時を基準に空燃比センサ１
６，１７の出力レベルを調整するので、ＮＯｘ吸蔵触媒
１５の前後の空燃比の差ＤＬＴＡＦを精度良く検出で
き、したがってリーン運転からリッチ運転への切換制御
を一層的確に行える。
燃料カット時と理論空燃比時を基準に空燃比センサ１
６，１７の出力レベルを調整するので、ＮＯｘ吸蔵触媒
１５の前後の空燃比の差ＤＬＴＡＦを精度良く検出で
き、したがってリーン運転からリッチ運転への切換制御
を一層的確に行える。
【図１】実施の形態を示す構成図である。
【図２】制御内容を示すフローチャートである。
【図３】制御内容を示すフローチャートである。
【図４】制御内容を示すフローチャートである。
１０ エンジン本体
１１ 吸気管
１２ 排気管
１３ 燃料噴射弁
１４ 点火栓
１５ ＮＯｘ吸蔵触媒
１６，１７ 空燃比センサ
１８ コントロールユニット
２０ 回転数センサ（クランク角センサ）
２１ 吸気センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ 冷却水温センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−177571（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−93744（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−93743（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−107741（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−286549（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/00 - 41/40
F01N 3/08,3/20
Claims (4)
- 【請求項１】 排気管にＮＯｘ吸蔵触媒を配置すると共
に、所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側のリ
ーン空燃比運転を行う内燃機関において、 前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排気管にそれぞれ排気ガス
中の酸素濃度に比例した出力を発生する空燃比センサを
設置し、 リーン空燃比運転中にこれらの空燃比センサの出力に基
づいてＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸収レベルを判定する
ＮＯｘ吸収レベル判定手段を設けると共に、 このＮＯｘの吸収レベルの判定に際して、ＮＯｘ吸蔵触
媒の前方の空燃比センサの出力についてのみ、今回の出
力値と前回の出力値とを平均化した値を用いる ことを特
徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 排気管にＮＯｘ吸蔵触媒を配置すると共
に、所要の運転条件下では理論空燃比よりも希薄側のリ
ーン空燃比運転を行う内燃機関において、 前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の排気管にそれぞれ排気ガス
中の酸素濃度に比例した出力を発生する空燃比センサを
設置し、 リーン空燃比運転中にこれらの空燃比センサの出力がほ
ぼ等しくなったときに一時的に空燃比を理論空燃比以上
のリッチ空燃比に切換える空燃比切換手段を設けると共
に、 この空燃比センサの出力の比較に際して、ＮＯｘ吸蔵触
媒の前方の空燃比センサの出力についてのみ、今回の出
力値と前回の出力値とを平均化した値を用いる ことを特
徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記ＮＯｘ吸蔵触媒の前後の空燃比セン
サの出力レベルを調整する出力レベル調整手段を備える
請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記出力レベル調整手段は、燃料カット
運転時と理論空燃比運転時の空燃比センサの出力に基づ
き空燃比センサの出力レベルを調整する請求項３に記載
の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26984997A JP3489410B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26984997A JP3489410B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11107808A JPH11107808A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3489410B2 true JP3489410B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=17478060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26984997A Expired - Lifetime JP3489410B2 (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489410B2 (ja) |
-
1997
- 1997-10-02 JP JP26984997A patent/JP3489410B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11107808A (ja) | 1999-04-20 |
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