JPH04262016A - 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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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気系にゼオライト系
ＮＯｘ 還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関
し、とくに、ＮＯｘ の浄化とＨＣエミッションの低減
とを両立させた内燃機関の排気浄化装置に関する。
ＮＯｘ 還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関
し、とくに、ＮＯｘ の浄化とＨＣエミッションの低減
とを両立させた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃費の向上、ＣＯ２ の低減を同時に達
成するために、希薄燃焼可能な内燃機関が一部実用化さ
れている。三元触媒は空燃比がストイキ近傍での燃焼の
排気中のＮＯｘ 、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化するのに有
効であるが、希薄燃焼の酸素過剰雰囲気すなわち酸化雰
囲気中ではＮＯｘ をほとんど還元できない。特開平１
−１３９１４５号公報は、空燃比リーンの燃焼の排気中
のＮＯｘ を効果的に還元して浄化できる触媒として、
銅等の遷移金属をイオン交換してゼオライトに担持せし
めたＣｕ−ゼオライト触媒を開示しており、またその下
流に三元触媒を配置することを開示している。
成するために、希薄燃焼可能な内燃機関が一部実用化さ
れている。三元触媒は空燃比がストイキ近傍での燃焼の
排気中のＮＯｘ 、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化するのに有
効であるが、希薄燃焼の酸素過剰雰囲気すなわち酸化雰
囲気中ではＮＯｘ をほとんど還元できない。特開平１
−１３９１４５号公報は、空燃比リーンの燃焼の排気中
のＮＯｘ を効果的に還元して浄化できる触媒として、
銅等の遷移金属をイオン交換してゼオライトに担持せし
めたＣｕ−ゼオライト触媒を開示しており、またその下
流に三元触媒を配置することを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｃｕ−ゼオラ
イト触媒は、約６００°Ｃ以上にするとＣｕが溶出する
ので、耐熱温度が低く、約８００°Ｃ以上にもなる排気
系上流部に配置すると熱劣化が激しくなって耐久性が悪
化する。Ｃｕ−ゼオライト触媒を排気系の下流部に配置
すると、さらにそれより下流の三元触媒が活性温度に達
せず、ＨＣ（炭化水素）エミッションが増大してしまう
。また、三元触媒とＣｕ−ゼオライト触媒の配設順序を
逆にして、三元触媒を排気系上流部に、Ｃｕ−ゼオライ
ト触媒を排気系下流部に配設すると、三元触媒がＨＣを
Ｈ２ ＯとＣＯ２ に酸化してしまうために、Ｃｕ−ゼ
オライト触媒がＮＯｘ 還元反応上必要とするＨＣがＣ
ｕ−ゼオライト触媒に流入しなくなるという問題が生じ
る。 すなわち、従来技術においては、Ｃｕ−ゼオライト触媒
の熱的耐久性の向上とＨＣエミッションの低減とが両立
し得なかった。
イト触媒は、約６００°Ｃ以上にするとＣｕが溶出する
ので、耐熱温度が低く、約８００°Ｃ以上にもなる排気
系上流部に配置すると熱劣化が激しくなって耐久性が悪
化する。Ｃｕ−ゼオライト触媒を排気系の下流部に配置
すると、さらにそれより下流の三元触媒が活性温度に達
せず、ＨＣ（炭化水素）エミッションが増大してしまう
。また、三元触媒とＣｕ−ゼオライト触媒の配設順序を
逆にして、三元触媒を排気系上流部に、Ｃｕ−ゼオライ
ト触媒を排気系下流部に配設すると、三元触媒がＨＣを
Ｈ２ ＯとＣＯ２ に酸化してしまうために、Ｃｕ−ゼ
オライト触媒がＮＯｘ 還元反応上必要とするＨＣがＣ
ｕ−ゼオライト触媒に流入しなくなるという問題が生じ
る。 すなわち、従来技術においては、Ｃｕ−ゼオライト触媒
の熱的耐久性の向上とＨＣエミッションの低減とが両立
し得なかった。
【０００４】本発明は、排気系にゼオライト系ＮＯｘ
還元触媒と三元触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置
において、ゼオライト系ＮＯｘ 還元触媒の熱的耐久性
の向上と三元触媒によるＨＣエミッションの低減とを両
立させることを目的とする。
還元触媒と三元触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置
において、ゼオライト系ＮＯｘ 還元触媒の熱的耐久性
の向上と三元触媒によるＨＣエミッションの低減とを両
立させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次の手段を
備えた、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によって
達成される。希薄燃焼可能な内燃機関、前記内燃機関の
排気系に設けられた三元触媒、前記三元触媒より下流側
の内燃機関の排気系に設けられ、遷移金属あるいは貴金
属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、
ＨＣ存在下で、ＮＯｘ を還元する触媒（以下、リーン
ＮＯｘ 触媒という）、および前記三元触媒より上流の
排気系部分を前記三元触媒をバイパスして前記三元触媒
より下流でかつ前記リーンＮＯｘ 触媒より上流の排気
系部分に接続するバイパス通路。
備えた、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によって
達成される。希薄燃焼可能な内燃機関、前記内燃機関の
排気系に設けられた三元触媒、前記三元触媒より下流側
の内燃機関の排気系に設けられ、遷移金属あるいは貴金
属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、
ＨＣ存在下で、ＮＯｘ を還元する触媒（以下、リーン
ＮＯｘ 触媒という）、および前記三元触媒より上流の
排気系部分を前記三元触媒をバイパスして前記三元触媒
より下流でかつ前記リーンＮＯｘ 触媒より上流の排気
系部分に接続するバイパス通路。
【０００６】
【作用】三元触媒の下流にリーンＮＯｘ 触媒を配置す
るという配設順序にしたので、三元触媒を排気系の高温
部で暖機性の良い部分に配設でき、かつリーンＮＯｘ
触媒を排気系の低温部に配設できる。したがって、三元
触媒によりＨＣエミッションが低減され、リーンＮＯｘ
触媒の触媒床温がその耐熱温度（約６００°Ｃ）以下
に保たれて耐久性が向上する。また、バイパス通路を介
して三元触媒上流の未燃ＨＣを含んだ排気ガスがリーン
ＮＯｘ 触媒に供給されるので、リーンＮＯｘ 触媒の
ＮＯｘ 還元作用が低下することもない。排気バイパス
量は、バイパス通路にオリフィス等を設けて常に一定割
合としてもよく、制御弁で必要時に必要量のみを流すよ
うにしてもよい。
るという配設順序にしたので、三元触媒を排気系の高温
部で暖機性の良い部分に配設でき、かつリーンＮＯｘ
触媒を排気系の低温部に配設できる。したがって、三元
触媒によりＨＣエミッションが低減され、リーンＮＯｘ
触媒の触媒床温がその耐熱温度（約６００°Ｃ）以下
に保たれて耐久性が向上する。また、バイパス通路を介
して三元触媒上流の未燃ＨＣを含んだ排気ガスがリーン
ＮＯｘ 触媒に供給されるので、リーンＮＯｘ 触媒の
ＮＯｘ 還元作用が低下することもない。排気バイパス
量は、バイパス通路にオリフィス等を設けて常に一定割
合としてもよく、制御弁で必要時に必要量のみを流すよ
うにしてもよい。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を４例説明する。実施例１は
排気バイパス量が固定オリフィスにより一定割合とされ
る場合で、図１に示してある。実施例２は排気バイパス
量が制御弁により可変とされる場合で、図２−図５に示
してある。実施例３は排気バイパス量が制御されるもう
一つの例で、図６および図７に示してある。実施例４は
排気バイパス量がＯＮ−ＯＦＦ制御される場合で、図８
および図９に示してある。
排気バイパス量が固定オリフィスにより一定割合とされ
る場合で、図１に示してある。実施例２は排気バイパス
量が制御弁により可変とされる場合で、図２−図５に示
してある。実施例３は排気バイパス量が制御されるもう
一つの例で、図６および図７に示してある。実施例４は
排気バイパス量がＯＮ−ＯＦＦ制御される場合で、図８
および図９に示してある。
【０００８】まず、全ての実施例に共通な構成を、たと
えば図１を参照して説明する。図１において、２は希薄
燃焼可能な内燃機関で、その排気系４の上流側部分の高
温（約６００°Ｃ以上）となる部分に三元触媒６が配置
されており、その下流の低温（約６００°Ｃ以下、ただ
し３００°Ｃ以上）となる部分にリーンＮＯｘ 触媒８
が設けられている。約６００°Ｃ以上となる部分に三元
触媒６を配置するのは、三元触媒６が活性化してＣＯ、
ＨＣを浄化し空燃比がストイキ近傍の時にはＮＯｘ も
浄化できるようにするためである。また、リーンＮＯｘ
触媒８を６００°Ｃから３００°Ｃの範囲の近傍に設
けるのは、６００°Ｃ以上ではリーンＮＯｘ 触媒８の
熱劣化が激しくなること、およびリーンＮＯｘ 触媒８
のＮＯｘ 浄化率が３００°Ｃ−５５０°Ｃの温度範囲
においてピークとなるからである。また、三元触媒６、
その下流にリーンＮＯｘ 触媒８の配置順序としたのは
、三元触媒６を高温部分に、リーンＮＯｘ 触媒８を低
温部分に配設できるようにするためである。
えば図１を参照して説明する。図１において、２は希薄
燃焼可能な内燃機関で、その排気系４の上流側部分の高
温（約６００°Ｃ以上）となる部分に三元触媒６が配置
されており、その下流の低温（約６００°Ｃ以下、ただ
し３００°Ｃ以上）となる部分にリーンＮＯｘ 触媒８
が設けられている。約６００°Ｃ以上となる部分に三元
触媒６を配置するのは、三元触媒６が活性化してＣＯ、
ＨＣを浄化し空燃比がストイキ近傍の時にはＮＯｘ も
浄化できるようにするためである。また、リーンＮＯｘ
触媒８を６００°Ｃから３００°Ｃの範囲の近傍に設
けるのは、６００°Ｃ以上ではリーンＮＯｘ 触媒８の
熱劣化が激しくなること、およびリーンＮＯｘ 触媒８
のＮＯｘ 浄化率が３００°Ｃ−５５０°Ｃの温度範囲
においてピークとなるからである。また、三元触媒６、
その下流にリーンＮＯｘ 触媒８の配置順序としたのは
、三元触媒６を高温部分に、リーンＮＯｘ 触媒８を低
温部分に配設できるようにするためである。
【０００９】上流の三元触媒６をスタート触媒として用
いる場合、すなわち触媒の暖機性をよくするために小型
の触媒とする場合には、定常走行時のＨＣエミッション
低減能力をさらに増加するために、リーンＮＯｘ 触媒
８の下流に、さらに三元触媒１０（図６に図示してある
）または酸化触媒を設けてもよい。ただし、下流に設け
る三元触媒１０は低温でも良好なＨＣ、ＣＯ低減能力の
あるもの、すなわち低温型のものを用いることが必要で
ある。
いる場合、すなわち触媒の暖機性をよくするために小型
の触媒とする場合には、定常走行時のＨＣエミッション
低減能力をさらに増加するために、リーンＮＯｘ 触媒
８の下流に、さらに三元触媒１０（図６に図示してある
）または酸化触媒を設けてもよい。ただし、下流に設け
る三元触媒１０は低温でも良好なＨＣ、ＣＯ低減能力の
あるもの、すなわち低温型のものを用いることが必要で
ある。
【００１０】排気系４に対して、三元触媒６をバイパス
するバイパス通路１２が設けられる。このバイパス通路
１２は、三元触媒６より上流の排気系部分を、三元触媒
６をバイパスして、三元触媒６より下流でかつリーンＮ
Ｏｘ 触媒８より上流側の排気系部分に接続する。リー
ンＮＯｘ 触媒８におけるＮＯｘ 還元メカニズムは、
排気中のＨＣが一部、部分酸化することによって生成さ
れた活性種とＮＯｘ との反応であると推定される。し
たがって、ＮＯｘ の浄化にはＨＣが必要であり、排気
中のＨＣ量が多い程ＮＯｘ 浄化率は高くなる。三元触
媒６をリーンＮＯｘ 触媒８より上流側に設けると、三
元触媒６は空燃比リーン域においてもＨＣをＨ２ Ｏと
ＣＯ２ に酸化してしまうので、リーンＮＯｘ 触媒８
に流入する排気中のＨＣが極めて少なくなり、リーンＮ
Ｏｘ 触媒８において必要とされるＨＣが不足する。Ｎ
Ｏｘ の主成分はＮＯで、ＮＯの還元にはＮＯとほぼ同
量のＨＣが必要であるが、三元触媒６による酸化によっ
て、リーンＮＯｘ 触媒８に流入するＨＣが不足する。 バイパス通路１２を設ける理由は、三元触媒６より上流
の、未燃ＨＣをまだ多量に含んでいる排気を、そのまま
リーンＮＯｘ 触媒８に導いて、ＨＣ不足を解消するた
めである。
するバイパス通路１２が設けられる。このバイパス通路
１２は、三元触媒６より上流の排気系部分を、三元触媒
６をバイパスして、三元触媒６より下流でかつリーンＮ
Ｏｘ 触媒８より上流側の排気系部分に接続する。リー
ンＮＯｘ 触媒８におけるＮＯｘ 還元メカニズムは、
排気中のＨＣが一部、部分酸化することによって生成さ
れた活性種とＮＯｘ との反応であると推定される。し
たがって、ＮＯｘ の浄化にはＨＣが必要であり、排気
中のＨＣ量が多い程ＮＯｘ 浄化率は高くなる。三元触
媒６をリーンＮＯｘ 触媒８より上流側に設けると、三
元触媒６は空燃比リーン域においてもＨＣをＨ２ Ｏと
ＣＯ２ に酸化してしまうので、リーンＮＯｘ 触媒８
に流入する排気中のＨＣが極めて少なくなり、リーンＮ
Ｏｘ 触媒８において必要とされるＨＣが不足する。Ｎ
Ｏｘ の主成分はＮＯで、ＮＯの還元にはＮＯとほぼ同
量のＨＣが必要であるが、三元触媒６による酸化によっ
て、リーンＮＯｘ 触媒８に流入するＨＣが不足する。 バイパス通路１２を設ける理由は、三元触媒６より上流
の、未燃ＨＣをまだ多量に含んでいる排気を、そのまま
リーンＮＯｘ 触媒８に導いて、ＨＣ不足を解消するた
めである。
【００１１】内燃機関２の運転を制御するために種種の
センサ、制御弁が設けられ、制御弁は電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）１４によって制御される。センサ類としては、吸
入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１６、スロット
ル弁の開度を検出するスロットル開度センサ１８、吸気
圧力を検出する吸気圧力センサ２０、気筒の燃焼圧を検
出する燃焼圧センサ２２、シリンダブロックやシリンダ
ヘッドを流れるエンジン冷却水の温度ＴＨＷを検出する
水温センサ２４、クランク角を検出するクランク角セン
サ２６、基準クランク角を検出する基準クランク角セン
サ２８、排気中のＮＯｘ 濃度を検出するＮＯｘ セン
サ３０、排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ３２、
排気温を検出する排気温センサ３４等がある。そして、
これらのセンサ出力はＥＣＵ１４に入力される。ＥＣＵ
１４の出力に従って、ＥＧＲ弁３６の開度は制御される
。ＥＧＲ（排気再循環）量が多くなると、ＮＯｘ は減
少し、燃焼も悪くなって未燃ＨＣが増えるため三元触媒
上流での排気中のＨＣが増える。
センサ、制御弁が設けられ、制御弁は電子制御装置（Ｅ
ＣＵ）１４によって制御される。センサ類としては、吸
入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１６、スロット
ル弁の開度を検出するスロットル開度センサ１８、吸気
圧力を検出する吸気圧力センサ２０、気筒の燃焼圧を検
出する燃焼圧センサ２２、シリンダブロックやシリンダ
ヘッドを流れるエンジン冷却水の温度ＴＨＷを検出する
水温センサ２４、クランク角を検出するクランク角セン
サ２６、基準クランク角を検出する基準クランク角セン
サ２８、排気中のＮＯｘ 濃度を検出するＮＯｘ セン
サ３０、排気中のＨＣ濃度を検出するＨＣセンサ３２、
排気温を検出する排気温センサ３４等がある。そして、
これらのセンサ出力はＥＣＵ１４に入力される。ＥＣＵ
１４の出力に従って、ＥＧＲ弁３６の開度は制御される
。ＥＧＲ（排気再循環）量が多くなると、ＮＯｘ は減
少し、燃焼も悪くなって未燃ＨＣが増えるため三元触媒
上流での排気中のＨＣが増える。
【００１２】ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータから
なり、インプットインターフェイス、アウトプットイン
ターフェイス、アナログ信号をディジタル信号に変換し
てインプットインターフェイスに入力するアナログ／デ
ィジタル変換器、読出し専用記憶部のリードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムアクセスメモリ（
ＲＡＭ）、演算を実行するセントラルプロセッサユニッ
ト（ＣＰＵ）を有する。センサの出力は、ディジタル信
号の場合はインプットインターフェイスに、アナログ信
号の場合はアナログ／ディジタル変換器を介してインプ
ットインターフェイスに入力され、アウトプットインタ
ーフェイスからのＥＣＵ出力は、各種の弁のアクチュエ
ータに出力される。
なり、インプットインターフェイス、アウトプットイン
ターフェイス、アナログ信号をディジタル信号に変換し
てインプットインターフェイスに入力するアナログ／デ
ィジタル変換器、読出し専用記憶部のリードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）、一時記憶用のランダムアクセスメモリ（
ＲＡＭ）、演算を実行するセントラルプロセッサユニッ
ト（ＣＰＵ）を有する。センサの出力は、ディジタル信
号の場合はインプットインターフェイスに、アナログ信
号の場合はアナログ／ディジタル変換器を介してインプ
ットインターフェイスに入力され、アウトプットインタ
ーフェイスからのＥＣＵ出力は、各種の弁のアクチュエ
ータに出力される。
【００１３】つぎに、各実施例に特有な構成とその作用
を説明する。実施例１では、図１に示すように、バイパ
ス通路１２に固定のオリフィス３８が設けられており、
バイパス通路１２を流れる排気量と三元触媒６を流れる
排気量との比を一定割合にしている。排気系４の下流側
にリーンＮＯｘ 触媒８を配置できるので、リーンＮＯ
ｘ 触媒８の床温をリーンＮＯｘ 触媒８の耐熱温度以
下にできる。また、三元触媒６を上流側に配置するので
、三元触媒６の床温を高温に維持でき、三元触媒６のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘ の浄化率も向上する。さらに、バイ
パス通路１２によって一定割合の、未燃ＨＣを含んだ排
気ガスをリーンＮＯｘ 触媒８に供給できるので、リー
ンＮＯｘ 触媒８のＮＯｘ 還元作用が低下することも
ない。この結果、リーンＮＯｘ 触媒８の耐久性とＨＣ
のエミッション低減とが両立する。
を説明する。実施例１では、図１に示すように、バイパ
ス通路１２に固定のオリフィス３８が設けられており、
バイパス通路１２を流れる排気量と三元触媒６を流れる
排気量との比を一定割合にしている。排気系４の下流側
にリーンＮＯｘ 触媒８を配置できるので、リーンＮＯ
ｘ 触媒８の床温をリーンＮＯｘ 触媒８の耐熱温度以
下にできる。また、三元触媒６を上流側に配置するので
、三元触媒６の床温を高温に維持でき、三元触媒６のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘ の浄化率も向上する。さらに、バイ
パス通路１２によって一定割合の、未燃ＨＣを含んだ排
気ガスをリーンＮＯｘ 触媒８に供給できるので、リー
ンＮＯｘ 触媒８のＮＯｘ 還元作用が低下することも
ない。この結果、リーンＮＯｘ 触媒８の耐久性とＨＣ
のエミッション低減とが両立する。
【００１４】実施例２では、図２に示すように、バイパ
ス通路１２に開度可変の制御弁４０が設けられている。 制御弁４０はＥＣＵ１４の出力に従って制御される。Ｅ
ＣＵ１４のＲＯＭは、図３−図５のルーチン、マップを
格納しており、ＣＰＵはこれらを読出して演算を実行し
、制御弁４０の開閉を制御する。
ス通路１２に開度可変の制御弁４０が設けられている。 制御弁４０はＥＣＵ１４の出力に従って制御される。Ｅ
ＣＵ１４のＲＯＭは、図３−図５のルーチン、マップを
格納しており、ＣＰＵはこれらを読出して演算を実行し
、制御弁４０の開閉を制御する。
【００１５】図３のルーチンは、一定時間毎、たとえば
５０ミリｓｅｃ毎に割込まれる。ステップ１０２で、エ
ンジン冷却水温ＴＨＷ（水温センサ２４の出力）が４０
°Ｃ以下か否かによって、機関が暖機中か否かを判定す
る。暖機中なら空燃比はリッチでかつリーンＮＯｘ 触
媒８の触媒床温度も活性化温度以下であり、かつ排気中
のＮＯｘ 量も少ない状態にあるから、リーンＮＯｘ
触媒８にＮＯｘ 還元作用をさせる必要がない状態であ
る。したがって、ステップ１０８に進んで、制御弁４０
の開度ＶＡを０とする処理を実行してリターンする。こ
の時は排気の全量が三元触媒６側に流れ、三元触媒６が
速やかに暖機、活性化されて、空燃比がストイキ近傍で
、ＮＯｘ 、ＨＣ、ＣＯが効果的に浄化される。
５０ミリｓｅｃ毎に割込まれる。ステップ１０２で、エ
ンジン冷却水温ＴＨＷ（水温センサ２４の出力）が４０
°Ｃ以下か否かによって、機関が暖機中か否かを判定す
る。暖機中なら空燃比はリッチでかつリーンＮＯｘ 触
媒８の触媒床温度も活性化温度以下であり、かつ排気中
のＮＯｘ 量も少ない状態にあるから、リーンＮＯｘ
触媒８にＮＯｘ 還元作用をさせる必要がない状態であ
る。したがって、ステップ１０８に進んで、制御弁４０
の開度ＶＡを０とする処理を実行してリターンする。こ
の時は排気の全量が三元触媒６側に流れ、三元触媒６が
速やかに暖機、活性化されて、空燃比がストイキ近傍で
、ＮＯｘ 、ＨＣ、ＣＯが効果的に浄化される。
【００１６】ステップ１０２で暖機中でないと判定され
ると、ステップ１０４に進み、機関負荷Ｑ／Ｎ（エアフ
ローメータ１６の出力Ｑとクランク角センサ２６からの
エンジン回転数Ｎから演算される）と、機関回転速度Ｎ
Ｅ（クランク角センサ２６からのエンジン回転数Ｎから
演算される）に基づいて、図５のＱ／Ｎ対ＮＥマップか
ら制御弁開度ＶＡを読出す。次いでステップ１０６に進
んで、ＶＡを出力し、制御弁開度をＶＡにする処理を実
行し、次いでリターンする。
ると、ステップ１０４に進み、機関負荷Ｑ／Ｎ（エアフ
ローメータ１６の出力Ｑとクランク角センサ２６からの
エンジン回転数Ｎから演算される）と、機関回転速度Ｎ
Ｅ（クランク角センサ２６からのエンジン回転数Ｎから
演算される）に基づいて、図５のＱ／Ｎ対ＮＥマップか
ら制御弁開度ＶＡを読出す。次いでステップ１０６に進
んで、ＶＡを出力し、制御弁開度をＶＡにする処理を実
行し、次いでリターンする。
【００１７】図４はＱ／Ｎ対ＮＥ座標上で与えられた設
定空燃比マップを示している。図４と図５から、制御弁
開度ＶＡは次のように設定されている。高負荷時は空燃
比はストイキよりリッチとしてあり、このときは排気は
酸化雰囲気中ではないからリーンＮＯｘ 触媒８は働か
ないので、排気をバイパスさせてＨＣを供給しても意味
がないので、制御弁開度ＶＡを全閉とし、排気の全量を
三元触媒６に流すようにする。低負荷低速回転時は、設
定空燃比がストイキよりリーン域内のリッチ側にあり、
ＮＯｘ が多量に排出される領域であるから、最もＨＣ
が不足する領域のため、制御弁開度ＶＡを全閉として、
排気の全量をバイパス通路１２側に流して、多量のＨＣ
をリーンＮＯｘ 触媒８に供給する。低負荷かつ中、高
速回転時は、設定空燃比ガリーンでリーンＮＯｘ 触媒
８が働く領域であり、排出ＮＯｘ 量が余り多くない領
域のため、制御弁開度ＶＡを半開とする。この時は、排
気の半分が三元触媒６に通されてＣＯ、ＨＣが低減され
、残りの半分がバイパス通路１２を流れて適量のＨＣを
リーンＮＯｘ 触媒８に供給するために、ＮＯｘ 浄化
率も向上する。 かくの如くにして、最適なＨＣエミッションの低減と最
適なＮＯｘ 浄化とが行われ、両者は両立する。
定空燃比マップを示している。図４と図５から、制御弁
開度ＶＡは次のように設定されている。高負荷時は空燃
比はストイキよりリッチとしてあり、このときは排気は
酸化雰囲気中ではないからリーンＮＯｘ 触媒８は働か
ないので、排気をバイパスさせてＨＣを供給しても意味
がないので、制御弁開度ＶＡを全閉とし、排気の全量を
三元触媒６に流すようにする。低負荷低速回転時は、設
定空燃比がストイキよりリーン域内のリッチ側にあり、
ＮＯｘ が多量に排出される領域であるから、最もＨＣ
が不足する領域のため、制御弁開度ＶＡを全閉として、
排気の全量をバイパス通路１２側に流して、多量のＨＣ
をリーンＮＯｘ 触媒８に供給する。低負荷かつ中、高
速回転時は、設定空燃比ガリーンでリーンＮＯｘ 触媒
８が働く領域であり、排出ＮＯｘ 量が余り多くない領
域のため、制御弁開度ＶＡを半開とする。この時は、排
気の半分が三元触媒６に通されてＣＯ、ＨＣが低減され
、残りの半分がバイパス通路１２を流れて適量のＨＣを
リーンＮＯｘ 触媒８に供給するために、ＮＯｘ 浄化
率も向上する。 かくの如くにして、最適なＨＣエミッションの低減と最
適なＮＯｘ 浄化とが行われ、両者は両立する。
【００１８】実施例３では、図６に示すように、リーン
ＮＯｘ 触媒８の下流に、低温型三元触媒１０が設けら
れている。上流側の三元触媒６はエンジン始動時に早急
に働くスタート触媒とされ、熱容量を小にするために小
型とされ、必要に応じて（暖機用）ヒータを具備する。 バイパス通路１２には、必要に応じて、バイパス通路１
２をリーンＮＯｘ 触媒８の下流でかつ低温型三元触媒
１０の上流に接続する分岐バイパス通路４２が設けられ
る。 分岐バイパス通路４２は、リーンＮＯｘ 触媒８の入り
ガス温度がリーンＮＯｘ 触媒８の許容温度（約６００
°Ｃ）以上になる場合に、リーンＮＯｘ 触媒８をバイ
パスして排気を流す通路である。バイパス通路１２と分
岐バイパス通路４２との分岐部には、バイパスバルブ４
４が設けられ、排気の流れを切替えることができるよう
になっている。バイパスバルブ４４はＥＣＵ１４の指令
によって作動する。
ＮＯｘ 触媒８の下流に、低温型三元触媒１０が設けら
れている。上流側の三元触媒６はエンジン始動時に早急
に働くスタート触媒とされ、熱容量を小にするために小
型とされ、必要に応じて（暖機用）ヒータを具備する。 バイパス通路１２には、必要に応じて、バイパス通路１
２をリーンＮＯｘ 触媒８の下流でかつ低温型三元触媒
１０の上流に接続する分岐バイパス通路４２が設けられ
る。 分岐バイパス通路４２は、リーンＮＯｘ 触媒８の入り
ガス温度がリーンＮＯｘ 触媒８の許容温度（約６００
°Ｃ）以上になる場合に、リーンＮＯｘ 触媒８をバイ
パスして排気を流す通路である。バイパス通路１２と分
岐バイパス通路４２との分岐部には、バイパスバルブ４
４が設けられ、排気の流れを切替えることができるよう
になっている。バイパスバルブ４４はＥＣＵ１４の指令
によって作動する。
【００１９】上流側三元触媒６をバイパスするバイパス
通路１２には、熱交換器４６が設けられ、バイパス通路
１２を通ってリーンＮＯｘ 触媒４６に流入する排気温
を制御する。熱交換器４６によって回収された熱エネル
ギは、車両の冷暖房、電気エネルギとして利用すること
も可能である。
通路１２には、熱交換器４６が設けられ、バイパス通路
１２を通ってリーンＮＯｘ 触媒４６に流入する排気温
を制御する。熱交換器４６によって回収された熱エネル
ギは、車両の冷暖房、電気エネルギとして利用すること
も可能である。
【００２０】実施例３において、制御弁４０の開閉は、
図７のルーチンにしたがって行われる。図７のルーチン
はＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、ＣＰＵに読出
されて演算が実行される。図７のルーチンは一定時間毎
に、たとえば５０ミリｓｅｃ毎に割込まれる。ステップ
２０２で水温センサ２４の出力ＴＨＷを読込み、ステッ
プ２０４で暖機後か否か、すなわちＴＨＷが４０°Ｃ以
上か否かを判定する。
図７のルーチンにしたがって行われる。図７のルーチン
はＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、ＣＰＵに読出
されて演算が実行される。図７のルーチンは一定時間毎
に、たとえば５０ミリｓｅｃ毎に割込まれる。ステップ
２０２で水温センサ２４の出力ＴＨＷを読込み、ステッ
プ２０４で暖機後か否か、すなわちＴＨＷが４０°Ｃ以
上か否かを判定する。
【００２１】暖機後であれば、三元触媒６は既に活性化
されていて、リーンＮＯｘ 触媒８によるＮＯｘ 浄化
が必要となる場合があるので、制御弁４０の開度を最適
に制御するために、ステップ２０６へ進む。ステップ２
０６で、ＨＣセンサ３２の出力ＶＨＣとＮＯｘ センサ
３０の出力ＶＮＯｘ を読込む。次いでステップ２０８
に進み、ＨＣ／ＮＯｘ を演算し、ステップ２１０で、
制御弁４０の目標開度ｆ（ＨＣ／ＮＯｘ ）を求める。 ＮＯｘは通常ＮＯの型で存在し、ＮＯを浄化するのにＮ
Ｏとほぼ同量のＨＣが必要とされる。したがって、ステ
ップ２０８でＨＣ／ＮＯｘ が１より小だと目標開度ｆ
は大の値をとり、ＨＣ／ＮＯｘ が１より大だと目標開
度ｆは小の値をとる。ステップ２１０で目標開度ｆが定
まると、ステップ２１４に進んで、制御弁４０の開度を
、目標開度ｆにする処理を実行し、次いでリターンする
。
されていて、リーンＮＯｘ 触媒８によるＮＯｘ 浄化
が必要となる場合があるので、制御弁４０の開度を最適
に制御するために、ステップ２０６へ進む。ステップ２
０６で、ＨＣセンサ３２の出力ＶＨＣとＮＯｘ センサ
３０の出力ＶＮＯｘ を読込む。次いでステップ２０８
に進み、ＨＣ／ＮＯｘ を演算し、ステップ２１０で、
制御弁４０の目標開度ｆ（ＨＣ／ＮＯｘ ）を求める。 ＮＯｘは通常ＮＯの型で存在し、ＮＯを浄化するのにＮ
Ｏとほぼ同量のＨＣが必要とされる。したがって、ステ
ップ２０８でＨＣ／ＮＯｘ が１より小だと目標開度ｆ
は大の値をとり、ＨＣ／ＮＯｘ が１より大だと目標開
度ｆは小の値をとる。ステップ２１０で目標開度ｆが定
まると、ステップ２１４に進んで、制御弁４０の開度を
、目標開度ｆにする処理を実行し、次いでリターンする
。
【００２２】ステップ２０４でＴＨＷが４０°Ｃより小
で、暖機中と判定されると、ステップ２１２に進んで、
制御弁４０の目標開度を０とおいて、ステップ２１４に
進んで制御弁４０を全閉とし、排気を全量三元触媒６に
流す。暖機中は空燃比リッチのためリーンＮＯｘ 触媒
８のＮＯｘ 還元能力はなく、この状態でリーンＮＯｘ
触媒８にＨＣを供給しても意味がない。また、暖機中
は空燃比リッチのため排気中のＨＣも多く、ＨＣエミッ
ション低減のため三元触媒６に排気を流す必要がある。 また、三元触媒６を早期に暖機するためにも、排気を全
量三元触媒６に流す方がよい。かくして、暖機時のＨＣ
エミッション低減と、暖機後のリーンＮＯｘ 触媒８に
よるＮＯｘ 浄化率の向上とが達成され、両者が両立す
る。
で、暖機中と判定されると、ステップ２１２に進んで、
制御弁４０の目標開度を０とおいて、ステップ２１４に
進んで制御弁４０を全閉とし、排気を全量三元触媒６に
流す。暖機中は空燃比リッチのためリーンＮＯｘ 触媒
８のＮＯｘ 還元能力はなく、この状態でリーンＮＯｘ
触媒８にＨＣを供給しても意味がない。また、暖機中
は空燃比リッチのため排気中のＨＣも多く、ＨＣエミッ
ション低減のため三元触媒６に排気を流す必要がある。 また、三元触媒６を早期に暖機するためにも、排気を全
量三元触媒６に流す方がよい。かくして、暖機時のＨＣ
エミッション低減と、暖機後のリーンＮＯｘ 触媒８に
よるＮＯｘ 浄化率の向上とが達成され、両者が両立す
る。
【００２３】実施例４では、図８に示すように、バイパ
スがＯＮ−ＯＦＦされる。図６のシステムは実施例４に
そのまま適用される。図８のルーチンには、一定時間毎
に、たとえば５０ミリｓｅｃ毎に割込まれる。ステップ
３０２で暖機後か否か、すなわちエンジン冷却水温ＴＨ
Ｗが４０°Ｃ以上か否かが判定される。暖機後であれば
、実施例３で説明したと同様に、ステップ３０６でＨＣ
濃度ＶＨＣ、ＮＯｘ 濃度ＶＮＯｘ を読込み、ステッ
プ３０８でＨＣ／ＮＯｘを演算し、ステップ３１０でＨ
Ｃ／ＮＯがα（ただし、αは１に近いが１より若干大き
な値）か否かを判定する。ＨＣ／ＮＯがαより小だと、
ＨＣが不足するとみなして、ステップ３１２で制御弁４
０を全開（ＶＡ＝１００％）としてバイパスＯＮにし、
排気の全量をバイパス通路１２に流して多量のＨＣをリ
ーンＮＯｘ 触媒８に供給する。ステップ３０４で暖機
中の場合、およびステップ３１０でＨＣ／ＮＯがα以上
の場合はＨＣを供給しても意味がないかまたはＨＣが足
りた状態とみなして、ステップ３１４に進み、制御弁４
０を全閉（ＶＡ＝０％）としてバイパスＯＦＦにし、排
気の全量を三元触媒６に流してＨＣエミッションを低減
させる。図９にαと制御弁４０の開度ＶＡとの関係を示
す。 実施例４のようにしても、ＨＣエミッションの低減とリ
ーンＮＯｘ 触媒８のＮＯｘ浄化率の向上との両立がは
かられる。
スがＯＮ−ＯＦＦされる。図６のシステムは実施例４に
そのまま適用される。図８のルーチンには、一定時間毎
に、たとえば５０ミリｓｅｃ毎に割込まれる。ステップ
３０２で暖機後か否か、すなわちエンジン冷却水温ＴＨ
Ｗが４０°Ｃ以上か否かが判定される。暖機後であれば
、実施例３で説明したと同様に、ステップ３０６でＨＣ
濃度ＶＨＣ、ＮＯｘ 濃度ＶＮＯｘ を読込み、ステッ
プ３０８でＨＣ／ＮＯｘを演算し、ステップ３１０でＨ
Ｃ／ＮＯがα（ただし、αは１に近いが１より若干大き
な値）か否かを判定する。ＨＣ／ＮＯがαより小だと、
ＨＣが不足するとみなして、ステップ３１２で制御弁４
０を全開（ＶＡ＝１００％）としてバイパスＯＮにし、
排気の全量をバイパス通路１２に流して多量のＨＣをリ
ーンＮＯｘ 触媒８に供給する。ステップ３０４で暖機
中の場合、およびステップ３１０でＨＣ／ＮＯがα以上
の場合はＨＣを供給しても意味がないかまたはＨＣが足
りた状態とみなして、ステップ３１４に進み、制御弁４
０を全閉（ＶＡ＝０％）としてバイパスＯＦＦにし、排
気の全量を三元触媒６に流してＨＣエミッションを低減
させる。図９にαと制御弁４０の開度ＶＡとの関係を示
す。 実施例４のようにしても、ＨＣエミッションの低減とリ
ーンＮＯｘ 触媒８のＮＯｘ浄化率の向上との両立がは
かられる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、三元触媒６の下流にリ
ーンＮＯｘ 触媒８を配置し、かつ三元触媒６をバイパ
スするバイパス通路１２を設けたので、三元触媒６を排
気系高温部に配置できて三元触媒６によるＨＣエミッシ
ョンの低減をはかることができるとともに、リーンＮＯ
ｘ 触媒８を排気系低温部に配置できてリーンＮＯｘ
触媒８の熱劣化を防止でき、両者を両立させることがで
きる。 しかも、バイパス通路１２を設けてあるので、リーンＮ
Ｏｘ 触媒８のＮＯｘ 還元反応に必要なＨＣを、三元
触媒６によるＨＣ浄化を経ないで、リーンＮＯｘ 触媒
８に供給でき、リーンＮＯｘ 触媒８のＮＯｘ 浄化率
を、三元触媒６より下流の配置に拘らず、高く維持する
ことができる。
ーンＮＯｘ 触媒８を配置し、かつ三元触媒６をバイパ
スするバイパス通路１２を設けたので、三元触媒６を排
気系高温部に配置できて三元触媒６によるＨＣエミッシ
ョンの低減をはかることができるとともに、リーンＮＯ
ｘ 触媒８を排気系低温部に配置できてリーンＮＯｘ
触媒８の熱劣化を防止でき、両者を両立させることがで
きる。 しかも、バイパス通路１２を設けてあるので、リーンＮ
Ｏｘ 触媒８のＮＯｘ 還元反応に必要なＨＣを、三元
触媒６によるＨＣ浄化を経ないで、リーンＮＯｘ 触媒
８に供給でき、リーンＮＯｘ 触媒８のＮＯｘ 浄化率
を、三元触媒６より下流の配置に拘らず、高く維持する
ことができる。
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装
置の系統図である。
置の系統図である。
【図２】本発明の実施例２に係る内燃機関の排気浄化装
置の系統図である。
置の系統図である。
【図３】本発明の実施例２における制御弁開閉制御ルー
チンのフローチャートである。
チンのフローチャートである。
【図４】機関負荷Ｑ／Ｎ対機関回転速度ＮＥ座標上の運
転領域と設定空燃比との関係を示すマップである。
転領域と設定空燃比との関係を示すマップである。
【図５】Ｑ／Ｎ対ＮＥ座標上の運転領域と制御弁の開閉
度との関係を示すマップである。
度との関係を示すマップである。
【図６】本発明の実施例３に係る内燃機関の排気浄化装
置の系統図である。
置の系統図である。
【図７】本発明の実施例３における制御弁開閉制御ルー
チンのフローチャートである。
チンのフローチャートである。
【図８】本発明の実施例４における制御弁開閉制御ルー
チンのフローチャートである。
チンのフローチャートである。
【図９】本発明の実施例４におけるＨＣ／ＮＯ（＝α）
に対する制御弁開度ＶＡの特性図である。
に対する制御弁開度ＶＡの特性図である。
２ 内燃機関
４ 排気系
６ 三元触媒
８ リーンＮＯｘ 触媒
１２ バイパス通路
１４ ＥＣＵ
３８ オリフィス
４０ 制御弁
Claims (1)
- 【請求項１】 希薄燃焼可能な内燃機関と、前記内燃
機関の排気系に設けられた三元触媒と、前記三元触媒よ
り下流側の内燃機関排気系に設けられ、遷移金属あるい
は貴金属を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲
気中、ＨＣ存在下で、ＮＯｘ を還元するリーンＮＯｘ
触媒と、前記三元触媒より上流の排気系部分を前記三
元触媒をバイパスして前記三元触媒より下流でかつ前記
リーンＮＯｘ 触媒より上流の排気系部分に接続するバ
イパス通路と、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 |
|---|---|---|---|
| JP3042317A JP2850551B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3042317A JP2850551B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04262016A true JPH04262016A (ja) | 1992-09-17 |
| JP2850551B2 JP2850551B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=12632642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3042317A Expired - Fee Related JP2850551B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850551B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0629771A2 (en) * | 1993-06-11 | 1994-12-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | An engine exhaust gas purification device |
| US5551231A (en) * | 1993-11-25 | 1996-09-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine exhaust gas purification device |
| WO1999043934A1 (fr) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | Institut Francais Du Petrole | Procede de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne et ligne d'echappement associee |
| JP2002188432A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Isuzu Motors Ltd | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP3042317A patent/JP2850551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5461857A (en) * | 1993-06-11 | 1995-10-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine exhaust gas purification device |
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| FR2775498A1 (fr) * | 1998-02-27 | 1999-09-03 | Inst Francais Du Petrole | Procede de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne et ligne d'echappement associee |
| JP2002188432A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Isuzu Motors Ltd | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2850551B2 (ja) | 1999-01-27 |
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