Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2722990B2 - 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

Publication number
JP2722990B2
JP2722990B2 JP5104347A JP10434793A JP2722990B2 JP 2722990 B2 JP2722990 B2 JP 2722990B2 JP 5104347 A JP5104347 A JP 5104347A JP 10434793 A JP10434793 A JP 10434793A JP 2722990 B2 JP2722990 B2 JP 2722990B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
absorbent
exhaust
engine
exhaust gas
intake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5104347A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06317142A (ja
Inventor
康 荒木
喜代志 小端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP5104347A priority Critical patent/JP2722990B2/ja
Publication of JPH06317142A publication Critical patent/JPH06317142A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2722990B2 publication Critical patent/JP2722990B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust 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
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/14Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for modifying or adapting flow area or back-pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置に関し、詳細にはディーゼルエンジンや希薄空燃比の
燃焼を行うガソリンエンジン等リーン空燃比の燃焼を行
う内燃機関の排気中のNOX 成分を効果的に除去可能な
排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排
気中のNOX を浄化する排気浄化装置の例としては、特
開昭62−106826号公報に記載されたものがあ
る。同公報の装置では、ディーゼルエンジンの排気通路
に、酸素存在下でNOX を吸収するNOX 吸収剤を配置
し、吸収剤のNOX 吸収効率が低下した時点でNO X
収剤への排気流入を遮断してNOX 吸収剤に還元剤を導
入することにより吸収したNOX を放出させ、還元浄化
している。
【0003】上記公報の装置は、酸素を多量に含む排気
がNOX 吸収剤に流入することを防止しながらNOX
収剤に還元剤を導入することによりNOX 吸収剤の雰囲
気酸素濃度を低下させてNOX 吸収剤からNOX を放出
させ、還元剤によりこのNO X を還元浄化している。し
かし、上記公報の装置では、NOX 吸収剤からのNOX
放出及び還元浄化(以下NOX 吸収剤の「再生」とい
う)を行う際にNOX 吸収剤への排気流入を遮断する必
要があるため、機関運転中にNOX の放出、浄化を行お
うとすると、排気系に複数のNOX 吸収剤を並列配置し
て順次切換えて排気流入を遮断してNO X 吸収剤の再生
を行うようにして排気流路を確保する必要があり、装置
の複雑化や車両への搭載性の悪化を生じるおそれがあ
る。
【0004】一方、本願出願人は、NOX 吸収剤の再生
時にある程度の量の排気を流したまま還元剤を導入して
NOX 吸収剤の再生を行い、NOX 吸収剤再生時にも排
気流入を遮断しない排気浄化装置を既に提案している
(特願平4−263892号)。この装置によれば、N
X 吸収剤再生時にも排気流路が確保され、単一のNO
X 吸収剤を用いて機関運転中にNOX 吸収剤の再生を行
うことができるため、複数のNOX 吸収剤を設ける必要
がないので装置の簡易化と搭載性の向上とを図ることが
できる。
【0005】上記特願平4−263892号に提案した
装置では、NOX 吸収剤上流側の排気系に排気中の酸素
を消費する酸素消費手段を設けNOX 吸収剤に流入する
排気中の酸素濃度を低減し、NOX 吸収剤再生時のNO
X の放出を容易にしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記特願平4−263
892号の装置のようにNOX 吸収剤に排気を流したま
ま再生を行う場合、流入する排気中に含まれる酸素を消
費してNOX 吸収剤の雰囲気酸素濃度を低下させる必要
が生じる。上記特願平4−263892号の装置では、
機関吸気通路に吸気絞り弁を設け、エンジンブレーキ時
に吸気絞り弁を閉弁して機関吸入空気量を絞るとともに
NOX 吸収剤上流側に設けた酸素消費手段に還元剤を供
給して燃焼させて排気中の酸素を消費し、NOX 吸収剤
に流入する排気中の酸素濃度を低下させてNOX 吸収剤
の再生を行っている。
【0007】ディーゼルエンジンなどリーン空燃比の燃
焼を行う機関では排気中に多量の酸素が含まれるため、
NOX 吸収剤に排気を流したまま再生を行う場合、排気
中の酸素を消費するために必要となる還元剤の量は非常
に多くなり還元剤消費量が増大する問題が生じる。上記
特願平4−263892号ではNOX 吸収剤再生時に機
関吸入空気量を絞ることにより機関に流入する酸素量を
低減して、排気中の酸素消費に要する還元剤の量の減少
を図っている。
【0008】NOX 吸収剤に排気を流したまま再生を行
う場合には、機関吸入空気量を減少させるほど排気中の
酸素消費に要する還元剤の量が減少する。しかし、上記
特願平4−263892号の装置のように、吸気絞り弁
を用いて機関吸入空気量を低減しようとした場合、機関
吸入空気量を大幅に低減する事ができず、還元剤消費量
の十分な低減を図ることができない問題が生じる。
【0009】すなわち、上記特願平4−263892号
の装置ではエンジンブレーキの際に吸気シャッターバル
ブの絞り量を大きくとり過ぎると、吸気マニホルドの負
圧が過度に増大し吸入行程のシリンダ内負圧が大きくな
る。このため、エンジンブレーキ時に運転者の予期した
以上の減速トルクが発生し、減速ショックが大きくなっ
て運転感覚が悪化するのみならず、シリンダ負圧の増大
によりピストンリングとシリンダ壁との間から潤滑油が
燃焼室内に入り込みエンジンの潤滑油消費量が増大する
問題が生じてしまう。このため、吸気シャッターバルブ
による機関吸入空気量の絞り量をある程度以上大きくと
ることはできず還元剤の消費量を十分に低減することが
困難になっている。
【0010】本発明は、上述の問題に鑑み、運転間隔の
悪化や機関潤滑油消費量の増大を生じることなくNOX
吸収剤再生時の還元剤消費量を低減することができる排
気浄化装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、リーン
空燃比の燃焼を行う内燃機関の排気通路に、流入排気の
空燃比がリーンのときにNOX を吸収し流入排気の酸素
濃度が低下したときに吸収したNOX を放出するNOX
吸収剤を配置して排気中のNOX を吸収させ、前記NO
X 吸収剤に還元剤を供給することにより排気中の酸素濃
度を低下させ、NOX 吸収剤から吸収したNOX を放出
させるとともに該NOX を還元浄化する内燃機関の排気
浄化装置において、前記NOX 吸収剤に還元剤を供給す
る際に、機関排気の少なくとも一部を機関吸気通路に還
流させる手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置が提供される。
【0012】
【作用】NOX 吸収剤再生時に機関排気を吸気側に還流
させることにより、吸気マニホルドの負圧を増大させる
ことなく外部から機関に吸入される新気の量が低減され
る。このため、新気の量を大幅に低減した場合でも潤滑
油の消費量増大や運転感覚の悪化を伴うことなく還元剤
消費量が大幅に低減される。
【0013】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図1は本発明の内燃機関の排気浄化装
置の一実施例の構成を示す図である。図1において、1
はディーゼルエンジン、2はエンジンの吸気管、3はエ
ンジンの排気管を示す。エンジンの吸気管2には吸気シ
ャッターバルブ6が設けられている。また、排気管3に
はNOX 吸収剤15を収容したケーシングが接続されて
おり、NOX 吸収剤15の下流側の排気管3には、排気
シャッターバルブ8が設けられており、さらに本実施例
では、排気管3のNOX 吸収剤15上流側部分と吸気管
2の吸気シャッターバルブ6下流部分とを接続する排気
再循環のためのEGR通路11が設けられている。図1
に12で示すのはEGR通路11上に設けられたEGR
弁である。EGR弁12の弁体12aには負圧アクチュ
エータ13が接続され、EGR弁12の作動を制御して
いる。負圧アクチュエータ13はダイヤフラム13aに
より形成される負圧室13bとダイヤフラム13aを押
圧付勢するばね13cとを備えており、EGR弁12の
弁体12aはダイヤフラム13aに連結されている。ば
ね13cは常時弁体12が弁座に密着する方向にダイヤ
フラム13aを押圧しており、通常時はEGR通路11
は弁体12により閉塞され、EGR通路11から吸気通
路2には排気は還流しないが、通常運転中に負圧アクチ
ュエータ13の負圧室13bに適宜な負圧源から運転状
態に応じて負圧を供給することによりEGR弁12を開
弁させ排気再循環を行うことができる。さらに、本実施
例ではばね13cの付勢力は、吸気管2内の圧力が低下
してEGR通路11内の排気圧力と吸気圧力との差が所
定値以上になったときに排気がばね13cの付勢力に抗
して弁体12aを押し上げて吸気管2内に流入するよう
に適宜に設定されている。
【0014】吸気シャッターバルブ6と排気シャッター
バルブ8は全開時に抵抗の少ないバタフライ弁等の形式
の弁とされ、エンジンの通常運転時には全開に維持され
吸気抵抗や排気抵抗を生じない。また、吸気シャッター
バルブ6は負圧アクチュエータ、ステッパモータ等の適
宜な形式のアクチュエータ7を備え、後述のNOX 吸収
剤15再生操作時に所定開度まで閉弁され吸気管2を絞
りNOX 吸収剤15を通過する排気流量を低減する。排
気シャッターバルブ8は、同様に適宜な形式のアクチュ
エータ9を備え、NOX 吸収剤15再生操作時に所定開
度まで閉弁され排気管3を絞り排気圧力を上昇させてE
GR通路11を通って吸気管2に還流する排気の流量を
増大させる。
【0015】図に30で示すのはエンジン1の電子制御
ユニット(ECU)である。ECU30はCPU21、
RAM22、ROM23及び入力ポート24、出力ポー
ト25を相互に双方向バス26で接続した構成の公知の
形式のディジタルコンピュータからなり、エンジン1の
燃料噴射弁4を制御して燃料噴射量制御等の通常制御を
行うほか、本実施例ではNOX 吸収剤15の再生操作の
ための燃料噴射制御や吸気シャッターバルブ6、排気シ
ャッターバルブ8の開閉制御を行っている。これらの制
御のためECU30の入力ポートには、エンジン回転
数、アクセル開度、排気温度等の信号がそれぞれ図示し
ないセンサから入力されている。
【0016】NOX 吸収剤15は例えばアルミナを担体
とし、この担体上に例えばカリウム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のような希土類から
選ばれた少なくとも一つと、白金Pt のような貴金属と
が担持されている。このNOX 吸収剤15は流入する排
気の空燃比がリーンの場合にはNOX を吸収し、酸素濃
度が低下するとNOX を放出するNOX の吸放出作用を
行う。
【0017】なお、上述の排気空燃比とは、ここではN
X 吸収剤15の上流側の排気通路やエンジン燃焼室、
吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料の
合計の比を意味するものとする。従って、NOX 吸収剤
15の上流側排気通路や吸気通路に燃料や還元剤または
空気が供給されない場合には排気空燃比はエンジンの運
転空燃比(エンジン燃焼室内の燃焼における空燃比)と
等しくなる。
【0018】本実施例では、ディーゼルエンジンが使用
されているため、通常運転時の排気空燃比はリーンであ
り、NOX 吸収剤15は排気中のNOX の吸収を行う。
また、後述の操作により排気中の酸素濃度が低下する
と、NOX 吸収剤15は吸収したNOX の放出を行う。
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。次
に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。
【0019】すなわち、流入排気がかなりリーンになる
と流入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図2(A) に示
されるようにこれら酸素O2 がO2 - またはO2-の形で
白金Pt の表面に付着する。一方、流入排気中のNOは
白金Pt の表面上でこのO2 - またはO2-と反応し、N
2 となる(2NO+O2 →2NO2 ) 。次いで生成さ
れたNO2 の一部は白金Pt上で酸化されつつ吸収剤内
に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら図2
(A) に示されるように硝酸イオンNO3 - の形で吸収剤
内に拡散する。このようにしてNOX がNOX 吸収剤1
5内に吸収される。
【0020】従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り
白金Pt の表面でNO2 が生成され、吸収剤のNOX
収能力が飽和しない限りNO2 が吸収剤内に吸収されて
硝酸イオンNO3 - が生成される。これに対して流入排
気中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が減少すると
反応が逆方向(NO3 - →NO2 )に進み、吸収剤内の
硝酸イオンNO3 - がNO2 の形で吸収剤から放出され
る。すなわち、流入排気中の酸素濃度が低下するとNO
X 吸収剤15からNOX が放出されることになる。
【0021】一方、流入排気中にHC,CO等の還元成
分が存在すると、これらの成分は白金Pt 上の酸素O2
- またはO2-と反応して酸化され、排気中の酸素を消費
して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸
素濃度低下によりNOX 吸収剤15から放出されたNO
2 は図2(B) に示すようにHC,COと反応して還元さ
れる。このようにして白金Pt の表面上にNO2 が存在
しなくなると吸収剤から次から次へとNO2 が放出され
る。従って流入排気中のHC,CO成分が存在すると短
時間のうちにNOX 吸収剤15からNOX が放出され、
還元されることになる。
【0022】すなわち、流入排気中のHC,COは、ま
ず白金Pt 上のO2 - またはO2-と直ちに反応して酸化
され、次いで白金Pt 上のO2 - またはO2-が消費され
てもまだHC,COが残っていればこのHC,COによ
って吸収剤から放出されたNOX および機関から排出さ
れたNOX が還元される。従って、エンジン運転中にN
X の放出、還元(再生)を行うためにNOX 吸収剤に
供給すべき還元剤の量は、酸化による酸素消費により排
気中の酸素濃度を充分に低下させるのに必要な量とNO
X 吸収剤15から放出される全NOX を還元するのに必
要な量との合計となる。しかし、ディーゼルエンジンで
は排気の空燃比は常にリーンであるため、NOX 吸収剤
15に排気を流しながらNOX の放出、還元を行おうと
すると、排気中の酸素を消費するための還元剤の量が非
常に大きくなる。このため、本実施例ではNOX 吸収剤
15の再生時に吸気管2に設けた吸気シャッターバルブ
6を閉弁して外部からエンジン1に吸入される新気の量
を低減するとともに、排気管3に設けた排気シャッター
バルブ8を閉弁してEGR通路11を介して吸気シャッ
ターバルブ6の下流側の吸気管に排気を再循環させてN
X 吸収剤に流入する酸素の量を低減している。
【0023】吸気シャッターバルブ6閉弁時に排気再循
環を行うことにより排気の大部分はNOX 吸収剤15上
流側から吸気シャッターバルブ6下流側に還流され、吸
気シャッターバルブ6から流入する少量の新気と混合し
てエンジン1に吸入されることになり、還流する排気の
量を適宜に設定することによりエンジン1に吸入される
吸気の量を過度に削減することなく新気の流入を大幅に
低減することができる。このため、本実施例によれば吸
気負圧が過度に増大して潤滑油消費量の増大や運転感覚
の悪化が生じることを防止しながら流入する酸素を消費
するための還元剤の量を低減することが可能となる。
【0024】なお、本実施例では、NOX 吸収剤15へ
供給する還元剤としてはエンジン1の燃料(軽油)を使
用し、吸気シャッターバルブ6閉弁時に燃料噴射弁4か
ら通常運転時と同様に燃焼室内に燃料を噴射することに
よりNOX 吸収剤15への還元剤供給を行う。この時燃
料噴射弁4からの燃料噴射量は、吸気シャッターバルブ
6から流入する新気中の酸素を全部消費するとともに、
NOX 吸収剤15に吸収されたNOX を還元するのに必
要な量とされる。
【0025】本実施例では排気再循環を行うことによ
り、吸気シャッターバルブ6のみにより吸気を絞る場合
に較べて新気の流入を約1/3に低減することが可能に
なっており、酸素消費のための還元剤の量もこれに応じ
て低減される。次に、本実施例の排気浄化装置の作用に
ついて説明する。本実施例では、ECU30はNOX
収剤15の再生操作実行条件が成立した時にのみNOX
吸収剤15の再生操作を行う。ここで、本実施例のNO
X 吸収剤の再生実行条件は、(1)運転者がアクセル操
作をしておらず、かつエンジン回転数が所定値以上であ
ること(すなわち、エンジンブレーキの状態であるこ
と)、(2)エンジン排気温度が所定値以上であるこ
と、(3)NOX 吸収剤のNO X 吸収量が所定値以上に
なっていること、であり上記の条件が全て成立している
場合にのみNOX 吸収剤の再生操作が行われる。
【0026】NOX 吸収剤の再生をエンジン減速時にの
み行うのは(上記条件(1))、再生時には吸気シャッ
ターバルブと排気シャッターバルブとを閉じて吸入空気
量を低減する必要があるため、通常運転中に再生を行う
とトルクショックを生じ運転性が悪化するためである。
また、排気温度が所定値以上(上記条件(2))とする
のは、NOX 吸収剤がNOX 放出、還元作用の活性化す
る活性化温度に達していることが必要だからである。さ
らに、NOX 吸収剤のNOX 吸収量が所定値以上になっ
ていること(上記条件(3))を再生実行条件としてい
るのは頻繁な再生操作を避けて真に再生が必要な場合に
のみ再生操作を行うようにするためである。
【0027】なお、NOX 吸収剤のNOX 吸収量は、例
えば単位時間当たりのエンジンからのNOX の排出量を
予めエンジン負荷(アクセル開度)とエンジン回転数等
の関数としてECU30のROM23に記憶しておき、
一定時間毎にアクセル開度と回転数とから上記関数によ
りNOX 排出量を求め、これに一定の係数を乗じたもの
を上記一定時間内のNOX 吸収剤のNOX 吸収量として
積算することにより求められる。
【0028】上記再生条件の全てが成立している場合、
ECU30は吸気シャッターバルブ6のアクチュエータ
7と排気シャッターバルブ8のアクチュエータ9とを駆
動し、吸気シャッターバルブ6と排気シャッターバルブ
8とを閉弁する。吸気シャッターバルブ6の閉弁により
吸気管2からエンジンに吸入される空気量が絞られ、流
入する新気の量が低減される。また、吸気シャッターバ
ルブ6の閉弁によりシャッターバルブ6下流側の吸気管
負圧が増大するが、同時に排気シャッターバルブ8が閉
弁され、排気圧力が増大するため、EGR弁12の弁体
12aには排気管圧力と吸気管負圧との差圧による力が
作用し、負圧アクチュエータ13の負圧室13bに負圧
が供給されていない場合でも弁体12aは弁座から離間
してEGR通路11から吸気管2に排気が流入する。
【0029】このため、吸気シャッターバルブ6を閉じ
て大幅に新気の流入を低減した場合でもエンジンの吸気
負圧は一定値以上には増大せず潤滑油消費の増大や運転
感覚の悪化は生じない。また、ECU30は吸気シャッ
ターバルブ6の閉弁と同時に燃料噴射弁4からの燃料噴
射量を予め設定された量に制御する。この燃料噴射量
は、閉弁状態の吸気シャッターバルブ6を通過して流入
する新気中の全酸素を消費するのに必要な量と、NOX
吸収剤15に吸収されたNOX を還元するのに必要な量
との和に設定される。なお、NOX 吸収剤に吸収された
NOX の還元に必要とされる燃料量は新気中の酸素を消
費するのに必要とされる燃料量に較べて少なく、NOX
吸収剤再生時の燃料(還元剤)消費量は実質的には流入
する新気の量により決定される。また、吸気シャッター
バルブ6閉弁時にはバルブ6を通る流れはチョークして
おり流入する新気の量は吸気マニホルドの負圧により決
まるため、本実施例ではエンジン回転数にかかわらず略
一定流量となる。このため、NOX 吸収剤15再生時の
燃料噴射弁4からの燃料噴射量はエンジン回転数にかか
わらず一定値に設定することができる。
【0030】上記のように、新気の量を低減して燃焼室
内に燃料を噴射することにより、噴射された燃料は気筒
内で燃焼するとともに、気筒内で燃焼しなかった燃料も
NO X 吸収剤の触媒作用により燃焼するため排気中の酸
素が消費され、上述のNOX吸収剤からのNOX の放
出、還元が行われる。上記のNOX 吸収剤の再生操作は
再生操作が所定時間実行された場合、または運転状態の
変化により上記の再生操作実行条件が成立しなくなった
場合に終了する。再生操作が終了したと判断された場
合、ECU30は吸気シャッターバルブ6と排気シャッ
ターバルブ8とを開弁し、通常の燃料噴射制御を再開す
る。これにより、EGR弁12は閉弁し、エンジン1は
通常の運転状態に復帰する。
【0031】なお、上記の実施例ではNOX 吸収剤再生
時の燃料噴射量は一定値に制御しているが、実際には排
気とともに噴射された燃料の一部も吸気側に還流しNO
X 吸収剤再生操作開始時から時間が経過するにつれて必
要とされる燃料の量は減少する。このため、NOX 吸収
剤15の下流側の排気管に排気中の酸素濃度を検出する
酸素濃度センサを配置し、NOX 吸収剤15を通過する
排気中の酸素濃度が所定レベルに維持されるように(排
気空燃比がかなりリッチになるように)NOX吸収剤再
生時の燃料噴射量をフィードバック制御するようにすれ
ば燃料供給量を低減することができる。
【0032】また、上記実施例では燃料噴射弁4からの
燃料噴射によりNOX 吸収剤に還元剤(燃料)を供給し
ているが別途還元剤供給装置を設けてNOX 吸収剤に還
元剤を供給するようにしてもよい。この場合、例えば、
吸気管2のシャッターバルブ6下流側に開口する還元剤
供給ノズルを設け、NOX 吸収剤再生時に吸気管負圧を
利用して吸気管内に還元剤を供給したり、或いはNOX
吸収剤上流側の排気管に供給ノズルを設けポンプ等の加
圧手段により排気管内に還元剤を噴射するようにするこ
ともできる。
【0033】次に図3に本発明の別の実施例を示す。図
3において、図2の実施例と同一の要素は同じ参照符号
で示している。図2の実施例では、EGR通路11はN
X吸収剤15の上流側の排気通路に接続されていた
が、本実施例ではEGR通路11はNOX 吸収剤15の
下流側の排気通路に接続され、NOX 吸収剤15と排気
シャッターバルブ8との間の部分から吸気側に排気を還
流させている点が図2の実施例と相違している。
【0034】図2の実施例では、例えば吸入圧力の低下
による圧縮不足のためエンジン1で燃焼が生じなかった
ような場合には供給された燃料の全量をNOX 吸収剤1
5で燃焼させる必要があり、排気温度等の条件によって
は燃料のHC成分が未燃焼のまま下流側に流出する可能
性がある。本実施例ではNOX 吸収剤15下流側から排
気を取り出して吸気側に還流させるようにしたことによ
り、NOX 吸収剤15を通過した未燃焼のHC成分を排
気とともに還流させることができ、NOX 吸収剤15の
再生時に燃料を有効に使用することができる。
【0035】さらに、図2の実施例では、NOX 吸収剤
15を通る排気の流れを確保するために、吸気シャッタ
ーバルブ6からある程度の新気を導入し、排気シャッタ
ーバルブ8から新気の量に相当する量の排気を外部に流
出させる必要があるが、本実施例ではNOX 吸収剤15
下流側から排気を取り出して吸気側に還流させるように
したため、吸気シャッターバルブ6から導入する新気の
量にかかわらずNOX吸収剤15を通る排気の流れを確
保することができる。このため、本実施例では、図2の
実施例よりさらに大幅に新気の量を低減することが可能
となり還元剤消費量がさらに低減される利点がある。な
お、本実施例におけるNOX 吸収剤15の再生操作は図
2の実施例と略同一であるため、ここでは説明を省略す
る。
【0036】以上、本発明の内燃機関の排気浄化装置を
ディーゼルエンジンに適用した場合について説明した
が、本発明はディーゼルエンジンにのみ適用が限定され
るわけではなく、希薄燃焼を行うガソリンエンジン等に
も適用可能であることは言うまでもない。
【0037】
【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置は、N
X 吸収剤の再生操作時に機関排気の少なくとも一部を
機関吸気側に還流させる手段を設けたことにより、機関
潤滑油消費の増大や運転感覚の悪化を生じることなくN
X 吸収剤再生時の還元剤消費量の大幅な低減が可能と
なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気浄化装置の一実施例を示す図であ
る。
【図2】NOX 吸収剤のNOX 吸放出作用を説明する図
である。
【図3】本発明の排気浄化装置の、図1とは別の実施例
を示す図である。
【符号の説明】
1…ディーゼルエンジン 2…エンジン吸気管 3…エンジン排気管 6…吸気シャッターバルブ 8…排気シャッターバルブ 11…EGR通路 12…EGR弁 15…NOX 吸収剤 30…電子制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 9/02 341 F02D 9/02 341G 9/04 9/04 E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550Z

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リーン空燃比の燃焼を行う内燃機関の排
    気通路に、流入排気の空燃比がリーンのときにNOX
    吸収し流入排気の酸素濃度が低下したときに吸収したN
    X を放出するNOX 吸収剤を配置して排気中のNOX
    を吸収させ、前記NOX 吸収剤に還元剤を供給すること
    により排気中の酸素濃度を低下させてNOX 吸収剤から
    吸収したNOX を放出させるとともに該NOX を還元浄
    化する内燃機関の排気浄化装置において、前記NOX
    収剤に還元剤を供給する際に、機関排気の少なくとも一
    部を機関吸気通路に還流させる手段を備えたことを特徴
    とする内燃機関の排気浄化装置。
JP5104347A 1993-04-30 1993-04-30 内燃機関の排気浄化装置 Expired - Lifetime JP2722990B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5104347A JP2722990B2 (ja) 1993-04-30 1993-04-30 内燃機関の排気浄化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5104347A JP2722990B2 (ja) 1993-04-30 1993-04-30 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06317142A JPH06317142A (ja) 1994-11-15
JP2722990B2 true JP2722990B2 (ja) 1998-03-09

Family

ID=14378363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5104347A Expired - Lifetime JP2722990B2 (ja) 1993-04-30 1993-04-30 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2722990B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999067511A1 (fr) * 1998-06-23 1999-12-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de reglage d'emission de gaz d'echappement dans un moteur a combustion interne

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2943641B2 (ja) * 1994-12-21 1999-08-30 トヨタ自動車株式会社 排気ガスの浄化装置
JPH0988691A (ja) * 1995-09-20 1997-03-31 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関
DE19716275C1 (de) * 1997-04-18 1998-09-24 Volkswagen Ag Verfahren zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer Brennkraftmaschine
JP3702798B2 (ja) * 2001-03-02 2005-10-05 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の触媒劣化抑制装置
WO2003069137A1 (fr) * 2002-02-12 2003-08-21 Isuzu Motors Limited Systeme de decontamination de gaz d'echappement et procede de decontamination de gaz d'echappement
JP2007327389A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999067511A1 (fr) * 1998-06-23 1999-12-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de reglage d'emission de gaz d'echappement dans un moteur a combustion interne
US6959540B2 (en) 1998-06-23 2005-11-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device of internal combustion engine
US7086222B2 (en) 1998-06-23 2006-08-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device of internal combustion engine
US7086223B2 (en) 1998-06-23 2006-08-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device of internal combustion engine
US7272924B2 (en) 1998-06-23 2007-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device of internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06317142A (ja) 1994-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0861973B1 (en) Exhaust gas purifying method for engine
JP2845103B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2722990B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2845056B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
EP1211396B1 (en) Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
JP3695378B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JP3580180B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3353650B2 (ja) 内燃機関の触媒被毒再生装置
JP2722988B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3374780B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2830668B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2842122B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2722985B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2830669B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2845068B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3496607B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3972727B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2789980B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2842135B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3324475B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3385974B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2830652B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3684730B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3496572B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3070376B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081128

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081128

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091128

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101128

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101128

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111128

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111128

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121128

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121128

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131128

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term