JPH11229973A

JPH11229973A - エンジンのｅｇｒ装置

Info

Publication number: JPH11229973A
Application number: JP10034566A
Authority: JP
Inventors: Koji Natsume; 浩司夏目
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】排気通路に触媒を有するエンジンにおいて、Ｅ
ＧＲを行ってＮＯｘの発生を減少させながら、触媒低温
状態又は冷間時始動では触媒の温度上昇を早めることが
でき、触媒活性状態又は暖機後では触媒の温度低下を抑
制して、触媒の温度を浄化率の高い活性温度域内に維持
して、排気ガスを効率よく浄化できるエンジンのＥＧＲ
装置を提供する。【解決手段】排気通路に排気ガス浄化用の触媒を有する
ＥＧＲ装置において、触媒の上流側と下流側に、第１、
第２ＥＧＲ通路をそれぞれ接続して設け、触媒低温状態
検出手段が触媒低温状態を検出した場合には第２ＥＧＲ
通路経由で、触媒低温状態でないことを検出した場合に
は第１ＥＧＲ通路経由でそれぞれＥＧＲガスを還流する
ように制御する制御手段を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンなどにおいて、ＮＯｘの排出量を低減するために、排
気ガスの一部を吸気側に還流するエンジンのＥＧＲ装置
に関するものである。より詳細には、このＥＧＲ装置と
共に、触媒を排気通路に有するエンジンのＥＧＲ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の排気ガス対策に
おいて、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を
低減するために、不活性ガスである排気ガスの一部、即
ちＥＧＲガスを吸気系に還流することによって、燃焼温
度を低く抑えて、ＮＯｘの生成を抑制するＥＧＲ（排気
再循環）が有効であることが知られており、広く実用化
されている。

【０００３】このＥＧＲ装置は図３に示すように排気マ
ニホールド３等の排気系から排気ガスＧの一部であるＥ
ＧＲガスＧｅを、ＥＧＲ通路26を経由して吸気通路７の
新気Ａに混入して吸気マニホールド２へ還流させてＥＧ
Ｒを行っている。また、エンジンの運転状態に応じたＥ
ＧＲ率になるようにコントローラ14で、ＥＧＲ通路26に
配設したＥＧＲ弁25の弁開度を調整制御することによっ
て、ＥＧＲ通路26を通過するＥＧＲガスＧｅの流量調整
を行いながらＥＧＲを行って、燃焼状態を良好に保ちな
がらＮＯｘを低減している。

【０００４】また、一方で、ディーゼルエンジンや一部
のガソリンエンジン等では、図３に示すように、エンジ
ン１の排気通路10に触媒（触媒コンバータ）４を設け
て、排気ガスＧ中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭
素）、ＮＯｘ等を酸化あるいは還元除去して排気ガスＧ
を浄化して、清浄化した排気ガスＧｃにして排出してい
る。

【０００５】この触媒による排気ガスの浄化は、自分自
身は変化せずに化学変化を助けて反応を促進して、ガス
を清浄化する作用を利用したものであり、この触媒は一
般に担体（触媒担持体）、活性成分（触媒成分）と助触
媒や安定剤等の添加成分とから構成されている。この活
性成分を担持する担体には、活性アルミナやセラミック
が一般的に用いられ、ペレット状やハニカム状に形成さ
れることが多い。また、触媒の活性成分としては、ＮＯ
ｘの還元触媒の場合には、Ｃｕ−ゼオライト系や貴金属
系のＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，及びＩｒを用い、それぞれの水
溶性塩を用いてＡｌ₂０₃等の担体に含浸し担持した貴
金属担持触媒が用いられ、３元触媒の場合には、Ｐｔ−
Ｒｈ（ロジウム）やＰｔ−Ｐｄ−Ｒｈ系の混合物が一般
的に使用されている。

【０００６】そして、ＮＯｘを還元除去する場合には、
エンジンの燃焼室から排出される未燃ＨＣ（炭化水素）
や、排気管中に噴射供給される燃料等の還元剤（還元成
分）を排気ガス中に混入させることが必要であり、これ
らの還元剤を含む排気ガスが触媒の活性成分に触れる
と、ＮＯｘと還元剤との間の化学反応が促進されてＮＯ
ｘが還元されてＮ2 となり、排気ガスが浄化される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すように、これらの触媒の触媒活性は、温度Ｔによっ
て変化し、特に低い温度範囲ＴL ではＨＣ、ＮＯｘを浄
化する能力を示す浄化率（転化率）Ｒが著しく低下す
る。これらの温度依存性は触媒の種類によって異なる
が、一例をあげると、Ｃｕを含有するＮＯｘ浄化触媒で
は５００℃前後で、また、Ｐｔを担持したＮＯｘ浄化触
媒では２５０℃前後で浄化率が高くなっている。

【０００８】昨今の厳しい排気ガス規制によって、冷間
始動時の排気ガスも含めて浄化することが重要になって
きているが、浄化率Ｒが図４のような温度依存性を有し
ているために、冷間始動時は、触媒が殆ど機能せず排気
ガスを十分に浄化できず、十分な対応ができないという
問題がある。従来の図３に示すようなＥＧＲ装置では、
触媒温度が低い冷間始動時においては、ＥＧＲを行うこ
とにより、ＮＯｘを低減できるが、触媒４を通過する排
気ガス量ＧがＥＧＲによってＥＧＲガス量Ｇｅの分だけ
減少するために、触媒４の温度上昇が遅れ、それに伴い
浄化率の上昇も遅れるので、排出される排気ガスＧｃ中
のＨＣやＮＯｘ等の成分の浄化を十分に行うことができ
ないという問題がある。

【０００９】また、冷間始動時に、低温である触媒に高
温の排気ガスを全量通過させて触媒の温度上昇を早める
ために、ＥＧＲガスＧｅの取入口を触媒４の下流側に設
けた図５に示すＥＧＲ装置では、暖機して触媒温度が一
度活性温度域Ｔｏ内になってから、高負荷走行や加速運
転等の後で、アイドリング走行（無負荷走行）や一定速
度走行を行った場合に、触媒４の温度よりも排気ガスＧ
の温度の方が低くなるために、ＥＧＲガスＧｃｅも含め
た排気ガス全量Ｇを触媒４に通過させると、触媒４の温
度低下を早めて、ひいては浄化率の低下を招くという問
題がある。

【００１０】従って、冷間始動時や冬季の長時間アイド
ル運転等の触媒温度が低温域にある場合は、ＥＧＲガス
も含めて触媒に流し、暖機後の触媒温度が活性温度域内
にある時はＥＧＲガスは触媒に流さない方がよいという
ことになる。更に、冷間始動時とは別の問題として、図
４に示すように、触媒が更に高温域ＴU になると燃料に
含まれていたＳ（硫黄）に対する触媒作用が活性化し、
酸化率（浄化率）が上昇し、ＳＯ4 を排出するようにな
り、硫酸や硫酸塩等であるサルフェートが析出して、排
気流路内を腐蝕したり、また、触媒内の狭い流路を閉塞
したり、更には、排気ガスと共に排出されてパーティキ
ューレートと呼ばれる粒子状物質（ＰＭ）の排出量が増
加するという問題がある。

【００１１】また、一方で、特開平３−７４５６１号公
報に、低負荷、高負荷により、ＥＧＲガスの取入口を触
媒の上流と下流れに切り換えて、低負荷では上流から高
負荷時には下流から還流させるＥＧＲ装置が記載されて
いるが、このＥＧＲ装置では、低負荷時には触媒の上流
からＥＧＲガスを還流させるので、触媒を通過する排気
ガス量が減少して、触媒への熱移動量が少なくなるの
で、冷間始動時等の触媒温度が低い時には触媒の温度上
昇に関して不利となり、また、高負荷時には触媒の下流
から還流させることになるので、触媒の温度が過度に上
昇して浄化率の低下やパーティキューレート（ＰＭ）の
悪化を招く原因となるという問題がある。

【００１２】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、排気通路に触媒を有す
るエンジンにおいて、ＥＧＲを行ってＮＯｘの発生を減
少させながら、冷間始動時等の触媒低温状態では触媒の
温度上昇を早めることができ、暖機運転時等の触媒活性
状態では触媒の温度低下を抑制して、触媒の温度を浄化
率の高い活性温度域内に維持して、排気ガスを効率よく
浄化できるエンジンのＥＧＲ装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するためのエンジンのＥＧＲ装置は、排気通路に排気ガ
ス浄化用の触媒を有すると共に、前記触媒の上流側に接
続した第１ＥＧＲ通路と、前記触媒の下流に接続した第
２ＥＧＲ通路とを有してＥＧＲガスを吸気系に還流する
ＥＧＲ装置であって、更に、前記触媒が触媒低温状態で
あることを検出する触媒低温状態検出手段と、該触媒低
温状態検出手段が触媒低温状態であることを検出した場
合には、前記第２ＥＧＲ通路経由でＥＧＲガスを還流
し、触媒低温状態でないことを検出した場合には、前記
第１ＥＧＲ通路経由でＥＧＲガスを還流するように制御
する制御手段を備えていることを特徴とする。

【００１４】この構成により、ＥＧＲを行ってＮＯｘの
発生を減少させながら、触媒低温状態では、ＥＧＲガス
を含めた排気ガスを全量触媒を経由して流すことができ
るので触媒の温度上昇を早めることができ、触媒活性状
態では、排気ガスからＥＧＲガスを差し引いた流量を触
媒を経由して流すので、排気ガス温度が触媒温度よりも
低い温度になった場合に触媒の温度低下を抑制すること
ができ、触媒の温度を浄化率の高い活性温度域内に維持
して、排気ガスを効率よく浄化できる。

【００１５】そして、この触媒低温状態検出手段として
は、エンジンの冷却水温度センサ、燃料温度センサ、触
媒自体の温度を計測する触媒温度センサ等が可能であ
り、いずれも予め設定されたそれぞれの所定の温度以下
であれば、触媒温度も低いと推定し、触媒低温状態であ
ると判定する。このように、触媒低温状態検出手段は、
触媒に関連した温度センサだけに限定されるものではな
い。

【００１６】しかし、さらに好適な前記触媒低温状態検
出手段は、前記触媒の上流側に設けた第１温度センサと
下流側に設けた第２温度センサと、両者の温度センサの
検出温度を比較する比較手段を備えて構成されたことを
特徴とする。つまり、触媒の前後に温度センサを設け
て、その温度差を検出することである。この原理は、酸
化作用を有する触媒が活性化している時に、排気ガスが
通過すると、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化及び還元するの
で、触媒通過前よりも通過後の排気ガス温度が高くなる
ことを利用している。そして、通過後温度Ｔ２と通過前
温度Ｔ１の差が所定の値Ｔｓよりも大きければ、即ち
（Ｔ２−Ｔ１）＞Ｔｓであれば、浄化作用が働いている
ので触媒温度は十分に高く、触媒低温状態ではないと判
定するものである。

【００１７】このＴｓは排気ガスの通過に伴う放熱も含
めて、浄化率の狙い値に応じて設定される値であり、ゼ
ロを含んでもよく、触媒等における排気通路外部への放
熱量が多ければ、稀ではあるがマイナスの値を取ること
もある。また、この触媒低温状態は、触媒の種類や、同
じ触媒でも処理する排気ガスの量や成分や各成分の量に
よっても異なるが、触媒使用目標温度以下の状態であ
り、この触媒使用目標温度は、実験や計算や設計によっ
て予め定めることができる値である。

【００１８】以上の装置では、触媒低温状態によって、
第１、第２ＥＧＲ通路を切り換える構成のＥＧＲ装置で
あるが、エンジンの冷間時始動によって、第１、第２Ｅ
ＧＲ通路を切り換える構成のエンジンのＥＧＲ装置も上
記課題を解決できる。このエンジンのＥＧＲ装置は、排
気通路に排気ガス浄化用の触媒を有すると共に、前記触
媒の上流側に接続した第１ＥＧＲ通路と、前記触媒の下
流に接続した第２ＥＧＲ通路とを有してＥＧＲガスを吸
気系に還流するＥＧＲ装置であって、更に、エンジンの
運転状態が冷間時始動であることを検出する冷間時始動
検出手段と、該冷間時始動検出手段が冷間時始動である
ことを検出した場合には、前記第２ＥＧＲ通路経由でＥ
ＧＲガスを還流し、冷間時始動でないことを検出した場
合には、前記第１ＥＧＲ通路経由でＥＧＲガスを還流す
るように制御する制御手段を備えていることを特徴とす
る。

【００１９】この構成により、ＥＧＲを行ってＮＯｘの
発生を減少させながら、冷間始動時では、ＥＧＲガスを
含めた排気ガスを全量触媒を経由して流すことができる
ので触媒の温度上昇を早めることができ、暖機運転時で
は、排気ガスからＥＧＲガスを差し引いた流量を触媒を
経由して流すので、排気ガス温度が触媒温度よりも低い
温度になった場合に触媒の温度低下を抑制することがで
き、触媒の温度を浄化率の高い活性温度域内に維持し
て、排気ガスを効率よく浄化できる。

【００２０】そして、この冷間時始動検出手段として、
前記触媒低温状態検出手段と同様にエンジンの冷却水温
度センサ、燃料温度センサ、触媒自体の温度を計測する
触媒温度センサ等が可能であり、いずれも予め設定され
たそれぞれの所定の温度以下であれば、冷間時始動であ
ると判定する。また、大気温度センサとタイマの組み合
わせから、大気温度が低くかつエンジンの停止状態が長
く続いていることを検出して、これを、冷間時始動と判
断するような検出手段であってもよい。

【００２１】しかし、さらに好適な前記冷間時始動検出
手段としては、前記触媒の上流側に設けた第１温度セン
サと下流側に設けた第２温度センサと、両者の温度セン
サの検出温度を比較する比較手段を備えて構成されたこ
とを特徴とするものである。この触媒の前後の温度差を
検出することで、前記触媒低温状態検出手段と同様に触
媒の活性化度合いを推定し、この活性化度合いからエン
ジンの状態を推定して、冷間時始動か否かを判定するも
のである。

【００２２】そして、それぞれのエンジンのＥＧＲ装置
において、別の実施の形態として、更に、前記第１ＥＧ
Ｒ通路と前記第２ＥＧＲ通路を三方切換弁を介して合流
させると共に、前記触媒の温度を検出する触媒温度検出
手段と、該触媒温度検出手段が検出した前記触媒の温度
が所定の切換温度以上になった時に、排気ガスの少なく
とも一部を前記第２ＥＧＲ通路を通過させて触媒を迂回
させるように前記切換弁を切り換える切換手段とを備え
て構成する。

【００２３】この切換温度、即ち、排気ガス迂回開始温
度は、触媒において、硫黄分が酸化されてＳＯ4 にな
り、ＰＭの発生が著しくなる温度であり、実験や計算な
どで予め決定できる値であり、通常は６００℃である
が、使用する触媒によって異なるので、触媒に合わせて
設定することができる。このＥＧＲ装置によると、触媒
が高温になることを防止できるので、燃料中に含まれる
サルフェートの析出が防止される。

【００２４】なお、触媒低温状態と冷間時始動は重なり
合うときが多いが、完全に一致するとは限らないので、
それぞれのエンジンの運転制御目的に合わせて触媒低温
状態検出手段或いは冷間時始動検出手段を使い分ける。
例えば、冬季の長時間アイドル運転等では冷間時始動で
はないが触媒温度が低温域になるし、或いはＥＧＲや触
媒の制御とは別に設けたセンサーによって冷間時始動を
容易に判定し得る場合もある。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
るエンジンのＥＧＲ装置の実施の形態を説明する。〔第１の実施の形態：図１〕本発明に係るエンジンのＥ
ＧＲ装置の第１の実施の形態は、図１に示すように、エ
ンジン１の排気通路10に排気ガス浄化用の触媒（触媒コ
ンバータ）４を設ける。この触媒４には、Ｃｕ−ゼオラ
イト系や貴金属系のＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，及びＩｒ等の触
媒や３元触媒等を用いることができ、これによって排気
ガスＧ中のＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、Ｎ
Ｏｘ（窒素酸化物）等を酸化あるいは還元除去して排気
ガスＧを浄化して排出するように構成する。

【００２６】また、吸気通路７にＥＧＲガスＧｅを排気
還流するための第１ＥＧＲ通路６を、吸気通路７と触媒
４の上流とに接続して設ける。図１では排気マニホール
ド３に接続しているが、触媒４の上流側の排気通路10ｕ
に接続して設けてもよい。更に、触媒４を通過した後の
ＥＧＲガスＧｃｅを排気還流するための第２ＥＧＲ通路
９を、第１ＥＧＲ通路６と触媒４の下流の排気通路10ｄ
とに接続して設ける。

【００２７】そして、この第１ＥＧＲ通路６と第２ＥＧ
Ｒ通路９に、即ち、合流ＥＧＲ通路20の合流点21の上流
側に、第１ＥＧＲ弁５と第２ＥＧＲ弁８をそれぞれ設け
て、それぞれの第１、第２ＥＧＲ通路６、９のＥＧＲガ
スＧｅ、Ｇｃｅの流量を独立して調整できるように構成
する。これらの第１ＥＧＲ弁５と第２ＥＧＲ弁８の弁開
度の調整は、エンジン１の運転状態のデータ（回転速度
Ｎｅ、負荷等）を各種センサから入力して、エンジン１
の運転状態に応じたＥＧＲ率でＥＧＲを行うように操作
信号を出力するコントローラ14によって制御される。

【００２８】以上の構成に加えて、触媒低温状態である
ことを検出する触媒低温状態検出手段を設ける。この触
媒低温状態検出手段として、触媒４の上流側に設けた第
１温度センサ12と下流側に設けた第２温度センサ13と、
両者の温度センサの検出温度Ｔ１、Ｔ２を比較する比較
手段を設ける。この両温度Ｔ１、Ｔ２の比較手段は通常
はエンジン１の運転やＥＧＲ弁５、８等を制御するコン
トローラ14の一部に含んで構成される。

【００２９】そして、この第２温度センサ13で検出され
る触媒４を通過した後の排気ガス温度Ｔ２と第１温度セ
ンサ12で検出される触媒４を通過する前の排気ガス温度
Ｔ１の差が、予め設定された判定値Ｔｓよりも小さけれ
ば、即ち（Ｔ２−Ｔ１）＜Ｔｓであれば、触媒低温状態
であることを検出したとして、第１ＥＧＲ弁５を閉じ、
第２ＥＧＲ弁８の弁開度を調整して第２ＥＧＲ通路９経
由でＥＧＲガスＧｃｅを還流し、また、（Ｔ２−Ｔ１）
＞Ｔｓであれば、触媒低温状態でないことを検出したと
して、第２ＥＧＲ弁８を閉じ、第１ＥＧＲ弁５の弁開度
を調整して第１ＥＧＲ通路６からＥＧＲガスＧｅを還流
する制御を行うようにコントローラ14を構成する。な
お、（Ｔ２−Ｔ１）＝Ｔｓについての判断は適宜どちら
かに入れればよい。

【００３０】触媒低温状態でない、即ち、触媒活性状態
では、第１ＥＧＲ弁５の弁開度の調整により、エンジン
の運転状態に応じたＥＧＲ率でＥＧＲを行う。そして、
ＥＧＲが不要な場合には、第１ＥＧＲ弁５と第２ＥＧＲ
弁８を両方とも閉弁する。この実施の形態では、触媒低
温状態検出を、触媒４の前後に温度センサ12、13を設け
て、その温度差を検出することによって行っている。こ
の検出手段は、酸化作用を有する触媒４が活性化してい
る時に、排気ガスＧが通過すると、ＨＣ、ＣＯを酸化す
る酸化反応、即ち燃焼反応によって発熱するので、この
発熱によって触媒通過後の排気ガスＧｃの温度Ｔ２が触
媒通過前の排気ガスＧの温度Ｔ１よりも高くなることを
利用している。

【００３１】即ち、触媒４通過後の排気ガスＧｃの温度
が上昇しない時には、触媒４は殆ど活性化されておら
ず、エンジン１は触媒低温状態にあると判断し、酸化作
用により排気ガスＧｃの温度が上昇すれば、触媒４は活
性温度域にあり、浄化作用が十分に発揮され、触媒低温
状態ではないと判断する。また、この判定値Ｔｓは排気
ガスＧの通過に伴う触媒４から放熱も含めて、浄化率の
狙い値に応じて設定される値であり、ゼロを含んでもよ
く、触媒通過に伴う外部への放熱量が多ければ、マイナ
スの値を取ってもよい。また、この判定値Ｔｓは、排気
ガスＧの温度Ｔ１によって変化する値、即ち温度Ｔ１の
関数Ｔｓ（Ｔ１）であってよい。

【００３２】この触媒低温状態検出手段は、上述したよ
うな触媒４の上流と下流に設けた温度センサ12、13と温
度比較手段に限定することなく、エンジン１の冷却水温
度センサ、燃料温度センサ、触媒自体の温度を計測する
触媒温度センサ等のいずれか一つで形成してもよく、複
数の組み合わせで形成してもよい。この場合は、各セン
サによって検出される各温度と予め設定されているそれ
ぞれに対応した判定温度値との比較で触媒低温状態であ
るか否かの判定を行うことができる。

【００３３】或いは、上記の触媒低温状態検出手段の代
わりに、エンジンの冷間時始動検出手段を設ける。この
冷間時始動検出手段は、前記触媒低温状態検出手段と同
様に、触媒の前後に設けた第１温度センサ12と第２温度
センサ13と、両者の温度センサの検出温度Ｔ１、Ｔ２を
比較する比較手段で構成する。そして、前記触媒低温状
態検出手段と同様に（Ｔ２−Ｔ１）＜Ｔｓであれば、冷
間時始動状態であるとして、第１ＥＧＲ弁５を閉じ、第
２ＥＧＲ弁８の弁開度を調整して第２ＥＧＲ通路９経由
でＥＧＲガスＧｃｅを還流し、また、（Ｔ２−Ｔ１）＞
Ｔｓであれば、冷間時始動状態でないとして、第２ＥＧ
Ｒ弁８を閉じ、第１ＥＧＲ弁５の弁開度を調整して第１
ＥＧＲ通路６からＥＧＲガスＧｅを還流する制御を行う
ようにコントローラ14を構成する。

【００３４】そして、この冷間時始動検出手段として
は、前記触媒低温状態検出手段と同様にエンジンの冷却
水温度センサ、燃料温度センサ、触媒自体の温度を計測
する触媒温度センサ等が可能であり、いずれも予め設定
されたそれぞれの所定の温度以下であれば、冷間始動で
あると判定する。また、更に、大気温度センサとタイマ
の組み合わせから、大気気温が低いことと機関の停止状
態が長く続いていることを検出して、これらが両方と満
足された時を、冷間時始動と判断する検出手段でもあっ
てもよい。即ち、必ずしも触媒温度を推定する手段であ
る必要はなく、冷間時始動を推定できる手段であればよ
い。〔運転制御と効果〕以上のような構成のエンジンのＥＧ
Ｒ装置によれば、以下のような運転制御を行うことがで
き、次のような効果を奏することができる。

【００３５】先ず、触媒低温状態又はエンジン１の始動
直後の冷間時始動状態で、ＥＧＲを実施する場合は第２
ＥＧＲ弁８を開弁して、触媒４の下流から取り入れたＥ
ＧＲガスＧｃｅを第２ＥＧＲ通路９と合流ＥＧＲ通路20
を経由して吸気通路７に還流する。この触媒低温状態又
は冷間時始動ではＥＧＲガス温度Ｔ１は触媒４の温度よ
り高いため、触媒４を流れる排気ガスＧの流量を多くし
た方が排気ガスＧから触媒４への熱移動量を増加でき
て、触媒４の温度上昇を早めることができる。

【００３６】そして、触媒低温状態でない時又は暖機後
ある時に、ＥＧＲを実施する場合は第１ＥＧＲ弁５を開
弁して、触媒４の上流から取り入れたＥＧＲガスＧｅを
第１ＥＧＲ通路６と合流ＥＧＲ通路20を経由して吸気通
路７に還流する。これにより、走行後のアイドリングや
加速後の一定速度走行時など、排気ガスＧの温度が触媒
４の温度より低くなった場合に、触媒４を流れる排気ガ
スＧの流量をＥＧＲガスＧｅの分だけ減少させて触媒４
の温度低下を抑制することができる。

【００３７】従って、以上のＥＧＲ装置によれば、触媒
４に関して、触媒低温状態Ｔl 又は冷間始動時では早期
に温度上昇でき、また、触媒活性状態Ｔo 又は暖機後の
状態では温度低下を抑制して、出来るだけ長い間、触媒
４の温度を浄化率のよい活性温度域Ｔo 内に維持するこ
とができるので、排気ガスＧを効率よく浄化して排気ガ
スＧの浄化性能を向上することができ、排気ガスＧｃに
よる公害を防止できる。〔第２の実施の形態：図２〕次に、図２に示す第２の実
施の形態について、説明する。

【００３８】このエンジンのＥＧＲ装置においては、第
１の実施の形態の図１のＥＧＲ装置の第１、第２ＥＧＲ
通路６、９と第１、第２ＥＧＲ弁５、８の代わりに、第
１ＥＧＲ通路16と第２ＥＧＲ通路19を三方切換弁11を介
して、ＥＧＲ弁15を配設した合流ＥＧＲ通路20に接続し
て構成し、更に、触媒４の温度を検出する触媒温度検出
手段を設けると共に、この触媒温度検出手段が検出した
触媒４の温度が所定の切換温度以上になった時に、排気
ガスＧの少なくとも一部の排気ガス（バイパスガス）Ｇ
ｂを第２ＥＧＲ通路19を通過させて触媒４を迂回して下
流側の排気通路10ｄに流入させるように三方切換弁11を
切り換える切換手段とを備えて構成する。

【００３９】そして、触媒温度検出手段を、第１温度セ
ンサ12と第２温度センサ13を用いて構成し、この平均温
度（Ｔ１＋Ｔ２）／２を触媒温度と見なして上記三方切
換弁11の制御を行う。しかし、触媒温度検出手段はこれ
に限定されることなく、第１温度センサ12と第２温度セ
ンサ13とは別に触媒４に設けた温度センサ等の別の手段
や他のセンサからのデータから間接的に推定して検出す
る手段を採用してもよい。

【００４０】この切換温度Ｔｃは実験や計算等で定めら
れる値で、触媒４の浄化特性と排気温度Ｔ１との関係か
ら決まる温度であり、予めコントローラ14にデータとし
て入力される値であり、通常は２５０℃〜６００℃の範
囲内の値であり、使用する触媒の性能や排気ガスの狙い
値によって予め設定される。また、三方切換弁11の切換
手段は通常は、エンジン１の運転を制御するコントロー
ラ14内に設けられる制御プログラムと、このコントロー
ラ14からの作動信号を受けて三方切換弁11を作動する図
示しないアクチュエータとからなる。

【００４１】この三方切換弁11は、図２に示すように、
（ａ）第１ＥＧＲ通路16と合流ＥＧＲ通路20、（ｂ）第
２ＥＧＲ通路19と合流ＥＧＲ通路20、（ｃ）第２ＥＧＲ
通路19と第１ＥＧＲ通路16とが、それぞれ連通するよう
に切り換える構成とする。〔運転制御と効果〕以上の構成により、第１の実施の形
態と同じ、触媒低温状態又は冷間始動時状態とＥＧＲに
関する制御ができ、同じ効果を奏することができる。

【００４２】即ち、触媒低温状態又は冷間始動時でＥＧ
Ｒを実施する場合には、三方切換弁11を（ｂ）第２ＥＧ
Ｒ通路19と合流ＥＧＲ通路20が連通する状態に切り換え
て、触媒４の下流から取り入れたＥＧＲガスＧｃｅを第
２ＥＧＲ通路19と合流ＥＧＲ通路20を経由して吸気通路
７に還流し、暖機後のＥＧＲの場合には、三方切換弁11
を（ａ）第１ＥＧＲ通路16と合流ＥＧＲ通路20が連通す
る状態に切り換えて、触媒４の上流から取り入れたＥＧ
ＲガスＧｅを第１ＥＧＲ通路16と合流ＥＧＲ通路20を経
由して吸気通路７に還流する。また、ＥＧＲガスＧｃｅ
及びＧｃの流量調整は、両方に場合とも合流ＥＧＲ通路
20に設けたＥＧＲ弁15で行う。

【００４３】これによって、触媒４に関して、触媒低温
状態又は冷間始動時には早期に温度上昇でき、また、触
媒活性状態又は暖機後の状態では温度低下を抑制して、
出来るだけ長い間、触媒４の温度を浄化率のよい温度範
囲ＴO 内に維持することができるので、排気ガスＧを効
率よく浄化することができ、排気ガスによる公害を防止
できる。

【００４４】そして、この図２に示す本発明に係る第２
の実施の形態によれば、更に、これらに加えて以下の制
御が可能になり、それに伴う次の効果を奏することがで
きる。即ち、特に高負荷運転等で、排気ガスＧの温度が
上昇して、触媒４の温度が浄化率の良い、活性温度域Ｔ
O より高温側の温度域ＴU に上昇しそうな時を、触媒温
度検出手段よって検出して、三方切換弁11を（ｃ）第２
ＥＧＲ通路19と第１ＥＧＲ通路16とが連通するように切
換えて、排気ガスＧの一部であるバイパスガスＧｂを第
２ＥＧＲ通路19から排気通路10ｄに流出させて、触媒４
に流入する高温の排気ガスＧの流量を減少する。これに
よって、触媒４の温度上昇を抑制する。

【００４５】このバイパスガスＧｂが触媒４を迂回する
ことによって、触媒４の温度の過剰上昇と、それに伴う
浄化率の低下を防止できると共に、排気ガスＧ中の硫黄
分が触媒４により酸化されて、ＳＯ4 として排出される
ことや、サルフェートの析出も防止することができ、触
媒４内の流路の閉塞や排気流路３内の腐蝕も防止でき
る。また、高温によって発生するサルフェートによるパ
ティキュレート（ＰＭ）の排出量の増加も防止できる。
また、排気ガスの一部Ｇｂは触媒４を通過しないので、
このバイパスガスＧｂからＳＯ4 、サルフェートが発生
することがなくなるので、これによってもこれらの成分
の増加を抑制できる。

【００４６】なお、この（ｃ）の状態への切換操作を行
うとＥＧＲの実施ができないが、ＥＧＲは常に行うもの
ではなく、触媒４が高温になるような場合、特に上記し
た高負荷域では空気過剰率が低下しスモーク悪化の原因
となることと、もともとＮＯｘの発生量が少ないためＥ
ＧＲを行わないので、三方切換弁11をＥＧＲを実施でき
ない（ｃ）の状態にしても問題は生じない。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明のエンジン
のＥＧＲ装置によれば、排気通路に排気ガス浄化用の触
媒を有するＥＧＲ装置において、触媒の上流側と下流側
に、第１ＥＧＲ通路と、第２ＥＧＲ通路をそれぞれ接続
して設けると共に、触媒低温状態検出手段が触媒低温状
態であることを検出した場合には第２ＥＧＲ通路経由
で、触媒低温状態でないことを検出した場合には第１Ｅ
ＧＲ通路経由で、それぞれＥＧＲガスを還流するように
制御する制御手段を備えて構成したので、或いは、冷間
時始動検出手段がエンジンが冷間時始動状態であること
を検出した場合には第２ＥＧＲ通路経由で、冷間時始動
状態でないことを検出した場合には第１ＥＧＲ通路経由
で、それぞれＥＧＲガスを還流するように制御する制御
手段を備えて構成したので、次の効果を奏することがで
きる。

【００４８】この構成により、触媒低温状態又は冷間始
動時では、ＥＧＲを行ってＮＯｘの発生を減少させなが
ら、ＥＧＲガスを含めた排気ガスを全量触媒を経由して
流すことができるので触媒の温度上昇を早めることがで
きる。また、触媒活性状態又は暖機後の運転におけるＥ
ＧＲ実施時では、ＥＧＲを行ってＮＯｘの発生を減少さ
せながら、排気ガスからＥＧＲガスを差し引いた流量を
触媒を経由して流すことができるので、走行後のアイド
リングや加速後の一定速度走行時などの、排気ガス温度
が触媒温度よりも低い温度になった場合に触媒の温度低
下を抑制することができ、触媒の温度を浄化率の高い活
性温度域内に維持して、排気ガスを効率よく浄化でき
る。

【００４９】更に、第１ＥＧＲ通路と第２ＥＧＲ通路を
三方切換弁を介して合流させて、触媒温度検出手段が検
出した触媒の温度が所定の切換温度以上の時に、排気ガ
スの少なくとも一部を触媒を迂回する第２ＥＧＲ通路に
流入させる切換手段を備えて構成したことにより、上記
効果に加えて、次の効果を得ることができる。即ち、特
に高負荷運転等で、排気ガス温度が上昇して、触媒温度
が浄化率の良い活性温度域から高温域側に移る時を、触
媒温度検出手段よって検出して、三方切換弁11を排気ガ
スの一部が触媒を迂回するように切換制御するので、触
媒に流入する高温の排気ガスの流量を減少することがで
き、これによって、触媒の温度が上昇し過ぎるのを防止
して、触媒の浄化率の低下を防止できると共に、排気ガ
ス中の硫黄分の酸化を防止してＳＯ4 、サルフェートの
増加を防止でき、つまり、パティキュレート（ＰＭ）の
増加を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンジンのＥＧＲ装置を第１の実
施の形態示すシステム構成図である。

【図２】本発明に係るエンジンのＥＧＲ装置の第２の実
施の形態を示すシステム構成図である。

【図３】従来技術のエンジンのＥＧＲ装置を示すシステ
ム構成図である。

【図４】触媒の浄化率と排気温度の関係を示す図であ
る。

【図５】改良技術のエンジンのＥＧＲ装置を示すシステ
ム構成図である。

【符号の説明】

１エンジン本体２吸気マニホール
ド３排気マニホールド４触媒（触媒コン
バータ）５第１ＥＧＲ弁６第１ＥＧＲ通路７吸気通路８第２ＥＧＲ弁９第２ＥＧＲ通路 10ｄ排気通路（触媒
の下流側） 10ｕ排気通路（触媒の上流側）11 三方切換弁 12 第１ガス温度センサ 13 第１ガス温度セ
ンサ 14 コントロールユニット 20 ＥＧＲ合流通路 15、25 ＥＧＲ弁 26、29 ＥＧＲ通路Ａ新気（吸気）Ｇ排気ガスＧｂ排気ガスの一部（バイパスガス）Ｇｃ浄化された排気ガスＧｃｅ浄化されたＥ
ＧＲガスＴ１触媒下流側温度Ｔ２触媒上流側温度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路に排気ガス浄化用の触媒を有す
ると共に、前記触媒の上流側に接続した第１ＥＧＲ通路
と、前記触媒の下流に接続した第２ＥＧＲ通路とを有し
てＥＧＲガスを吸気系に還流するＥＧＲ装置であって、
更に、前記触媒が触媒低温状態であることを検出する触
媒低温状態検出手段と、該触媒低温状態検出手段が触媒
低温状態であることを検出した場合には、前記第２ＥＧ
Ｒ通路経由でＥＧＲガスを還流し、触媒低温状態でない
ことを検出した場合には、前記第１ＥＧＲ通路経由でＥ
ＧＲガスを還流するように制御する制御手段を備えてい
ることを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項２】前記触媒低温状態検出手段は、前記触媒
の上流側に設けた第１温度センサと下流側に設けた第２
温度センサと、両者の温度センサの検出温度を比較する
比較手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の
エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項３】排気通路に排気ガス浄化用の触媒を有す
ると共に、前記触媒の上流側に接続した第１ＥＧＲ通路
と、前記触媒の下流に接続した第２ＥＧＲ通路とを有し
てＥＧＲガスを吸気系に還流するＥＧＲ装置であって、
更に、エンジンの運転状態が冷間時始動であることを検
出する冷間時始動検出手段と、該冷間時始動検出手段が
冷間時始動であることを検出した場合には、前記第２Ｅ
ＧＲ通路経由でＥＧＲガスを還流し、冷間時始動でない
ことを検出した場合には、前記第１ＥＧＲ通路経由でＥ
ＧＲガスを還流するように制御する制御手段を備えてい
ることを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項４】前記冷間時始動検出手段は、前記触媒の
上流側に設けた第１温度センサと下流側に設けた第２温
度センサと、両者の温度センサの検出温度を比較する比
較手段を備えていることを特徴とする請求項３記載のエ
ンジンのＥＧＲ装置。
【請求項５】前記第１ＥＧＲ通路と前記第２ＥＧＲ通
路を三方切換弁を介して合流させると共に、前記触媒の
温度を検出する触媒温度検出手段と、該触媒温度検出手
段が検出した前記触媒の温度が所定の切換温度以上にな
った時に、排気ガスの少なくとも一部を前記第２ＥＧＲ
通路を通過させて触媒を迂回させるように前記切換弁を
切り換える切換手段とを備えていることを特徴とする請
求項１〜４の何れか記載のエンジンのＥＧＲ装置。