JPH10176523A - 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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- JPH10176523A JPH10176523A JP35416496A JP35416496A JPH10176523A JP H10176523 A JPH10176523 A JP H10176523A JP 35416496 A JP35416496 A JP 35416496A JP 35416496 A JP35416496 A JP 35416496A JP H10176523 A JPH10176523 A JP H10176523A
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Abstract
熱劣化させることなくNOx 吸収剤からNOx を効率的
に放出できるようにし、リーン空燃比時における排気性
能を良好に維持する。 【解決手段】リーン空燃比時に排気ガス中のNOx を吸
収しストイキ又はリッチ空燃比時に吸収したNOx を放
出するNOx 吸収剤14を排気通路10内に配置し、N
Ox 吸収剤14を迂回するバイパス通路11を設け、切
替弁12により排気通路10とバイパス通路11とを切
替え、排気通路10のNOx 吸収剤14の下流側であっ
て且つ切替弁12の上流側から排気を取り出して内燃機
関1の吸気通路3に還流する排気還流通路15を設け
る。
Description
機関の排気系に、リーン空燃比時に排気ガス中のNOx
を吸着する一方、理論空燃比(以下、ストイキともい
う)又はリッチ空燃比時に吸着したNOx を放出するN
Ox 吸着材を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
領域で燃焼させる、いわゆるリーンバーン内燃機関の実
用化が進んでいる。空燃比がストイキよりも大きいリー
ン空燃比領域においては、従来の三元触媒では排気ガス
中のNOx を浄化できないことから、リーン空燃比領域
であってもNOx を浄化できる触媒が、例えば特開平3
−225,013号公報にて提案されている。この種の
リーンNOx 触媒は、遷移金属あるいは貴金属を担持し
たゼオライトからなり、内燃機関の排気通路に設けられ
て、酸化雰囲気中、HCの存在下で、排気ガス中のNO
x を還元する。
ちリッチ空燃比領域に置かれると、劣化が進行するの
で、上記公報に開示されたものでは、排気通路から分岐
してリーンNOx 触媒を迂回させるバイパス通路を設
け、リッチ空燃比時には、排気ガスをバイパス通路に流
し、これによりリーンNOx 触媒の劣化防止が図られて
いる。
のNOx を浄化する手段として、上述した還元触媒タイ
プのリーンNOx 触媒に代えて、NOx を吸着するタイ
プのNOx 吸着材を用いる試みがなされている。すなわ
ち、この種のNOx 吸着材は、排気ガスの酸素濃度が高
い時、すなわちリーン空燃比時には、排気ガス中のNO
x を吸着する一方で、排気ガスの酸素濃度が低い時、す
なわちストイキ又はリッチ空燃比時には、既に吸着した
NOx を最終的にN2 に変化させて放出するものであ
る。
イキ又はリッチ空燃比時には、リーン空燃比時に比べて
排気ガスの温度が高いため、NOx 吸着材が高温の排気
ガスに触れると、熱劣化するといった問題がある。この
ため、上記公報に開示された排気通路のバイパス構造を
利用し、排気通路からNOx 吸着材を迂回するバイパス
通路を設け、リーン空燃比時には、排気通路内のNOx
吸着材に排気ガスを導く一方で、ストイキ又はリッチ空
燃比時には、バイパス通路に排気ガスを導くようにして
いる。これにより、ストイキ又はリッチ空燃比時におけ
るNOx 吸着材の熱劣化が防止される。
時に、排気ガスがバイパス通路を流れた場合、酸素濃度
が低い排気ガスはNOx 吸着材に触れないため、NOx
吸着材の熱劣化は防止されるものの、既に吸着したNO
x を放出することはできない。したがって、この状態か
らリーン空燃比に切り替わり、NOx 吸着量が吸着能力
の限界に達してしまうと、その後のNOx は吸着できず
に大気に放出されることになる。
はNOx 吸着材を熱劣化させることなくNOx 吸着材か
らNOx を効率的に放出でき、リーン空燃比時における
排気性能を良好に維持できる内燃機関の排気浄化装置を
提供することを目的とする。
に、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排
気通路に設けられ、空燃比がリーンのとき排気ガス中の
NOx を吸着するとともに、空燃比が理論空燃比若しく
はリッチのとき吸着したNOx を放出するNOx 吸着材
と、前記排気通路から分岐して前記NOx 吸着材を迂回
し、再び前記排気通路に合流するバイパス通路と、前記
排気通路と前記バイパス通路との合流部に設けられ、前
記内燃機関の運転状態に応じて、排気ガスの流れを前記
排気通路若しくは前記バイパス通路に切り替える切替弁
と、前記排気通路の前記NOx 吸着材の下流側であって
前記切替弁の上流側から排気ガスを取り出し、当該排気
ガスを前記内燃機関の吸気通路へ還流させる排気還流手
段と、を備えたことを特徴とする。
は、空燃比がリーンのときNOx 吸着材に排気ガスを導
くとともに、空燃比がストイキ若しくはリッチのときN
Ox 吸着材を迂回するように、前記切替弁を制御するこ
とを特徴とする。
気通路のNOx 吸着材の下流側であって切替弁の上流側
から、排気ガスを取り出し、当該排気ガスを内燃機関の
吸気通路へ還流させる排気還流手段が設けられているの
で、理論空燃比又はリッチ空燃比時には、バイパス通路
を流れて大気に出ていく排気ガスの流れ以外に、排気通
路に入りNOx 吸着材を通過して吸気通路に戻る排気ガ
スの別の流れ(排気還流)ができる。
リッチのものであり、酸素濃度が低いため、この排気還
流により、既にNOx 吸着材に吸着されているNOx を
放出することができる。このとき、排気還流は、空燃比
が理論空燃比又はリッチであり、温度が比較的高かった
としても、排気還流の流量が比較的少量であるため、N
Ox 吸着材が熱劣化することは殆どない。したがって、
理論空燃比又はリッチ空燃比時にNOx 吸着材を熱劣化
させることなく、NOx 吸着材からNOx を効率的に放
出させることができ、リーン空燃比おける排気性能を良
好に維持することができる。
ば、ストイキ又はリッチ空燃比時にNOx 吸着材を熱劣
化することなくNOx 吸着材からNOx を放出させてい
るため、NOx 吸着材の吸着及び放出作用を効率的に行
うことができ、リーン空燃比時における排気性能を良好
に維持できる。
基づいて説明する。図1は、本発明の内燃機関の排気浄
化装置の実施形態を示す機器系統図であり、同図に示さ
れるように、ガソリン機関又はディーゼル機関のリーン
バーン内燃機関1は、燃料噴射量や点火時期等に関して
ECU2が電子制御するようになっている。内燃機関1
の吸気通路3には、上流にエアフローメータ4が配置し
てあり、このエアフローメータ4により検出した吸気ガ
ス流量値は、ECU2に入力するようにしてある。エア
フローメータ4の下流に、スロットル弁5が設けてあ
り、このスロットル弁5の開度はスロットル開度センサ
6により検出してECU2に入力するようにしてある。
スロットル弁5の下流には、排気還流弁(EGR弁)7
が設けてあり、後述する排気還流通路15から弁開度に
応じた流量の排気ガスを吸気通路3に還流するようにし
てある。このEGR弁7は、内燃機関1の運転状態に応
じてECU2が算出した弁開度の指令に基づいてアクチ
ュエータ8(たとえばステップモータ)により駆動する
ようにしてある。
ガスの酸素濃度を検出する02 センサ9が設けてあり、
検出した酸素濃度値はECU2に入力するようにしてあ
る。このO2 センサ9の下流には、排気通路10と、こ
の排気通路10をバイパスするバイパス通路11とが設
けてある。排気通路10内には、リーン空燃比時排気ガ
ス中のNOx を吸着しストイキ又はリッチ空燃比時既に
吸着したNOx を放出するNOx 吸着材14が配置して
ある。このNOx 吸着材14の吸放出作用については後
述する。さらに、両通路10,11下流の合流部には、
これらを切替える切替弁12が配置してある。この切替
弁12は、ECU2の指令に基づいてアクチュエータ1
3により駆動するようにしてあり、リーン空燃比時、排
気通路10内のNOx 吸着材14に排気ガスを導き、ス
トイキ又はリッチ空燃比時、バイパス通路11に排気ガ
スを導き、NOx 吸着材14を迂回するように切り替わ
るようになっている。
は、排気ガスを取り出して吸気通路3のEGR弁7に還
流する排気還流通路15が設けてある。この排気還流通
路15の入口16は、排気通路10のNOx 吸着材14
の下流側であって且つ切替弁12の上流側に位置させて
ある。これにより、ストイキ又はリッチ空燃比時、バイ
パス通路11を流れて大気に出ていく排気ガスの流れ以
外に、排気通路10に入りNOx 吸着材14を通過して
排気還流通路15に浸入して吸気通路3に戻る排気ガス
の別途の流れ(排気還流)ができる。
気ガスを浄化する三元触媒17が配置してある。この三
元触媒17がNOx 吸着材14の下流側に位置させてあ
るのは、リーン空燃比の排気ガスはストイキ空燃比の排
気ガスより温度が低く、NOx 吸着材14の温度要求を
満足させるためである。さらに、内燃機関1には、クラ
ンク角度を検出してECU2に入力するためのクランク
角度検出センサ18が設けてある。
する。NOx 吸着材14を排気通路10内に配置すれ
ば、NOx 吸着材14は、実際にNOx 吸放出作用を行
うが、この吸放出作用の詳細なメカニズムについては明
らかでない部分もある。しかし、この吸放出作用は図2
に示すようなメカニズムで行われているものと考えられ
る。このメカニズムについて、担体上に白金Ptおよび
バリウムBaを担持させた場合を例にとって説明する
が、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類
を用いても同様なメカニズムとなる。
入排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図2(A)に
示すように、これら酸素O2 がO2 -の形で白金Ptの表
面に付着する。一方、流入排気ガス中のNOは白金Pt
の表面上でO2 -と反応し、NO2 となる(2NO+O2
→2NO2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金P
t上で更に酸化されつつ吸着材内に吸着されて酸化バリ
ウムBaOと結合しながら、図2(A)に示すように硝
酸イオンNO3 -の形で吸着材内に拡散する。このように
してNOx がNOx 吸着材14内に吸着される。
Ptの表面でNO2 が生成され、吸着材のNOx 吸着能
力が飽和しない限りNO2 が吸着材内に吸着されて硝酸
イオンNO3 -が生成される。これに対して流入排気ガス
中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下すると反
応が逆方向(NO3 -→NO2 )に進み、斯くして吸着材
内の硝酸イオンNO3 -がNO2 の形で吸着材から放出さ
れる。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると、
NOx 吸着材14からNOx が放出されることになる。
を参照して、本実施の形態の作用を説明する。図3に示
すように、ステップS1では、エアフローメータ4、ス
ロットル開度センサ6、02 センサ9、及びクランク角
度検出センサ18の各検出値をECU2に読込む。
ンの処理を行う。ステップS21で、エアフローメータ
4の検出値に基づいて吸入空気量Qを算出し、ステップ
S22で、クランク角度検出センサ18の検出値に基づ
いてエンジン回転数Nを算出する。次いで、ステップS
23では、これらの情報に基づいて、基本燃料噴射量T
p(=k×Q/N 但し、kは定数)を算出し、ステッ
プS24で、基本点火時期BADVをルックアップす
る。
する。スロットル開度変化率△TVOが、△TVO>β
ならば、急加減速であり、非定常運転であるため、YE
Sに進み、ステップS6へジャンプする。但し、βは、
例えば20°/sである。△TVO<βならば、ほぼ定
常運転であり、NOとしてステップS4に進む。
を判定する。基本燃料噴射量Tp>αならば、高負荷運
転であるため、YESとしてステップS6に進む。但
し、αは、例えば5.0msである。Tp<αならば、
軽負荷運転(リーン運転)であるため、NOとしてステ
ップ5に進む。
は、排気通路10とバイパス通路11とを切替える切替
弁12の切替動作に対応しており、FLEAN=1で
は、リーン運転時であり、排気通路10が開成し、FL
EAN=0では、ストイキ又はリッチ運転時であり、バ
イパス通路11が開成する。
ンの処理を行う。ステップS71では、リーン時燃料噴
射量LTp をルックアップし、ステップS72では、リ
ーン時点火時期LADVをルックアップする。なお、図
8に、リーン時燃料噴射量LTp マップの概略図を示
し、図9に、リーン時点火時期LADVマップの概略図
を示す。
ンの処理を行う。ステップS81では、ステップS5及
びS6におけるFLEANを読込み、ステップS82
で、FLEANが1か0かを判定する。FLEAN=1
の場合には、リーン運転状態であり、ステップS83に
進み、排気通路10を開成するように切替弁12を制御
する。FLEAN=0の場合には、ストイキ又はリッチ
運転状態であり、ステップS84に進み、バイパス通路
11を開成するように切替弁12を制御する。
ンの処理を行い、排気還流率(EGR率)に応じたEG
R弁7の開度を算出する。すなわち、ステップS91で
は、ステップS5及びS6におけるFLEANを読込
み、ステップS92で、FLEANが1か0かを判定す
る。FLEAN=1の場合には、リーン運転状態であ
り、ステップS93に進み、EGR弁7を全閉するよう
に制御する。FLEAN=0の場合には、ストイキ又は
リッチ運転状態であり、ステップ94に進み、EGR弁
7の開度をルックアップする。なお、図10に、各運転
条件におけるEGR流量マップを示す。
噴射量の信号を、点火プラグに点火時期を、EGR弁に
EGR弁開度信号をECU2からそれぞれ出力する。
転時には、切替弁12が排気通路10を開成するように
切替え、排気ガスが排気通路10内のNOx 吸着材14
を通過するようになっているため、排気ガス中のNOx
はこのNOx 吸着材14が吸着し、排気ガス中のNOx
以外のHC,CO等の成分は、下流側の三元触媒17が
浄化する。
った時には、切替弁12がバイパス通路11を開成する
ように切替え、排気ガスはバイパス通路11を通過して
NOx 吸着材14を迂回する。この時、EGR弁7がE
GR率に応じた開度で開成し、バイパス通路11を通過
する排気ガスの流れ以外に、排気通路10に入りNOx
吸着材14を通過して排気還流通路15に浸入して吸気
通路3に戻る排気ガスの別の流れ(排気還流)ができ
る。この排気還流は、空燃比がストイキ又はリッチのも
のであり、酸素濃度が低いため、この排気還流により、
既にNOx 吸着材に吸着したNOx を放出することがで
きる。この際、排気還流は空燃比がストイキ又はリッチ
であり、温度が比較的高かったとしても、排気還流の流
量は比較的少量であるため、NOx 吸着材が劣化するこ
とは殆どない。従って、NOx 吸着材14を熱劣化する
ことなくNOx を効果的に放出することができる。
気ガス中のNOx 、CO、及びHCは、三元触媒17が
浄化する。
も、高負荷高回転の運転時には、EGR弁7を閉成して
排気還流が流れないようにし、高負荷高回転時における
非常に高温の排気ガスをNOx 吸着材14に全く導かな
いようにし、NOx 吸着材14の熱劣化を防止してい
る。
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
装置の機器系統図である。
である。
装置のメインルーチンのフローチャートである。
ルーチンのフローチャートである。
ップS7サブ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。
ーチンのフローチャートである。
る。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】内燃機関の排気通路に設けられ、空燃比が
リーンのとき排気ガス中のNOx を吸着するとともに、
空燃比が理論空燃比若しくはリッチのとき吸着したNO
x を放出するNOx 吸着材と、 前記排気通路から分岐して前記NOx 吸着材を迂回し、
再び前記排気通路に合流するバイパス通路と、 前記排気通路と前記バイパス通路との合流部に設けら
れ、前記内燃機関の運転状態に応じて、排気ガスの流れ
を前記排気通路若しくは前記バイパス通路に切り替える
切替弁と、 前記排気通路の前記NOx 吸着材の下流側であって前記
切替弁の上流側から排気ガスを取り出し、当該排気ガス
を前記内燃機関の吸気通路へ還流させる排気還流手段
と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項2】空燃比がリーンのとき前記NOx 吸着材に
排気ガスを導くとともに、空燃比が理論空燃比若しくは
リッチのとき前記NOx 吸着材を迂回するように、前記
切替弁を制御することを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35416496A JP3684730B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35416496A JP3684730B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10176523A true JPH10176523A (ja) | 1998-06-30 |
JP3684730B2 JP3684730B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=18435721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35416496A Expired - Lifetime JP3684730B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3684730B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004339553A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Nkk Steel Sheet & Strip Corp | 溶融金属めっき鋼帯の製造方法 |
US8079210B2 (en) | 2005-09-06 | 2011-12-20 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Engine |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP35416496A patent/JP3684730B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004339553A (ja) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Nkk Steel Sheet & Strip Corp | 溶融金属めっき鋼帯の製造方法 |
US8079210B2 (en) | 2005-09-06 | 2011-12-20 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Engine |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3684730B2 (ja) | 2005-08-17 |
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