JP2006112285A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006112285A JP2006112285A JP2004299558A JP2004299558A JP2006112285A JP 2006112285 A JP2006112285 A JP 2006112285A JP 2004299558 A JP2004299558 A JP 2004299558A JP 2004299558 A JP2004299558 A JP 2004299558A JP 2006112285 A JP2006112285 A JP 2006112285A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- internal combustion
- combustion engine
- valve
- exhaust
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
【課題】 排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を効率よく浄化することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供すること。
【解決手段】 排気ガス浄化装置において、エンジン1の排気通路3に三元触媒17,37をそれぞれ内蔵する2つの触媒コンバータ16,36を配置する。また、後段に配置した触媒コンバータ36の下流にO2センサ34を配置する。このO2センサ34の出力電圧Vrが所定値V1を上回ったときからの経過時間が所定時間T1に達したときに(S5:YES)、VVT機構40を作動させて吸気バルブ48の開弁タイミングを進角させて(S7)、内部EGR効果によりNOxの排出を低減する。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purifying device for an internal combustion engine capable of efficiently purifying toxic gas three components (CO, HC, NOx) in exhaust gas.
In an exhaust gas purifying apparatus, two catalytic converters 16 and 36 each incorporating a three-way catalyst 17 and 37 are disposed in an exhaust passage 3 of an engine 1. Further, the O2 sensor 34 is disposed downstream of the catalytic converter 36 disposed in the subsequent stage. When the elapsed time from when the output voltage Vr of the O2 sensor 34 exceeds the predetermined value V1 reaches the predetermined time T1 (S5: YES), the VVT mechanism 40 is operated to set the opening timing of the intake valve 48. The lead angle is advanced (S7), and NOx emission is reduced by the internal EGR effect.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
従来から、内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分を浄化する排気ガス浄化装置が実用化されている。そして、近年、環境問題の関係等から排気ガス中の有害成分をより浄化するために、触媒コンバータを2つ配置する排気ガス浄化装置が多くなっている。このような排気ガス浄化装置には、内燃機関の排気系に配置された触媒コンバータの劣化を検出するための検出手段が設けられているものがある。 Conventionally, exhaust gas purification apparatuses that purify harmful components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine have been put into practical use. In recent years, in order to further purify harmful components in exhaust gas due to environmental problems and the like, exhaust gas purifying devices having two catalytic converters are increasing. Some of such exhaust gas purification devices are provided with detection means for detecting deterioration of the catalytic converter disposed in the exhaust system of the internal combustion engine.
そのうちの1つとして例えば、特開平11−107741号公報に開示されているものがある。ここに開示されている排気ガス浄化装置では、前段にNOx触媒を配置し、後段に三元触媒を配置している。そして、前段に配置されたNOx触媒の上流と下流にそれぞれO2センサを設け、これらのO2センサの出力が等しくなるまでの時間が所定時間未満であれば、触媒が劣化したと判定している。そして、その判定結果に基づき、内燃機関のリッチ運転条件を制御することにより、NOx触媒を活性化させて排気ガス中のNOx を低減するようになっている。 One of them is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-107741. In the exhaust gas purifying apparatus disclosed herein, a NOx catalyst is disposed in the front stage and a three-way catalyst is disposed in the rear stage. Then, an O2 sensor is provided upstream and downstream of the NOx catalyst arranged in the preceding stage, and if the time until the outputs of these O2 sensors become equal is less than a predetermined time, it is determined that the catalyst has deteriorated. Based on the determination result, the rich operating conditions of the internal combustion engine are controlled to activate the NOx catalyst and reduce NOx in the exhaust gas.
ところが、NOx触媒は、窒素酸化物(NOx)を効率的に浄化することができる一方、一酸化炭素(CO)および炭化水素(HC)の浄化率が低い。このため、NOx触媒を使用することなく、三元触媒を2つ配置した排気ガス浄化装置が実用化されている。これにより、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)および窒素酸化物(NOx)の浄化率を高めるようにしている。そして、このような排気ガス浄化装置でも、前段の触媒の上流と下流とにそれぞれO2センサを設け、これらのO2センサの出力に基づき触媒の劣化判定が行われている。 However, while the NOx catalyst can efficiently purify nitrogen oxides (NOx), the purification rate of carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) is low. For this reason, an exhaust gas purification apparatus in which two three-way catalysts are arranged without using a NOx catalyst has been put into practical use. Thereby, the purification rate of carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) and nitrogen oxide (NOx) is increased. Also in such an exhaust gas purification device, O2 sensors are provided upstream and downstream of the catalyst in the previous stage, respectively, and catalyst deterioration is determined based on the outputs of these O2 sensors.
しかしながら、上記した排気ガス浄化装置では、排気ガス中のNOxを効率的に低減することができないという問題があった。なぜなら、上記した排気ガス浄化装置において、触媒が劣化していると判定されているときに、後段に配置された触媒(三元触媒)の酸素濃度が低下すると、排気ガス中のNOxの浄化性能が低下するからである。特に、触媒の温度が低い場合(400℃程度)には、図6に示すように、触媒の酸素濃度が低下すると、NOxの浄化率の低下が顕著となる。 However, the above-described exhaust gas purification device has a problem that NOx in the exhaust gas cannot be efficiently reduced. This is because, in the exhaust gas purification device described above, when the oxygen concentration of the catalyst (three-way catalyst) disposed in the subsequent stage decreases when it is determined that the catalyst has deteriorated, the NOx purification performance in the exhaust gas This is because of a decrease. In particular, when the temperature of the catalyst is low (about 400 ° C.), as shown in FIG. 6, when the oxygen concentration of the catalyst decreases, the NOx purification rate decreases significantly.
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を効率よく浄化することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that can efficiently purify the three harmful gas components (CO, HC, NOx) in the exhaust gas. It is an issue to provide.
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に配置され、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒コンバータと、前記触媒コンバータの下流に配置されたO2 センサと、内燃機関がリーン状態になった後に前記O2 センサの出力電圧が所定値を上回ったときからの経過時間を計測する計測手段と、吸気バルブあるいは排気バルブの少なくとも一方の開閉動作特性を可変するバルブ開閉動作可変手段と、 前記計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときに、バルブオーバーラップ期間が増大されるように前記バルブ開閉動作可変手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is disposed in an exhaust system of the internal combustion engine, and is a catalytic converter that purifies harmful components in the exhaust gas, and a downstream of the catalytic converter. At least one of an intake valve and an exhaust valve, an O 2 sensor disposed at a position, a measuring means for measuring an elapsed time from when the output voltage of the O 2 sensor exceeds a predetermined value after the internal combustion engine enters a lean state, and One valve opening / closing operation variable means for varying the opening / closing operation characteristics, and the valve opening / closing operation variable means so that the valve overlap period is increased when the elapsed time measured by the measuring means exceeds a predetermined time. And a control means for controlling the operation.
この排気ガス浄化装置では、内燃機関の排気系に配置された触媒コンバータの下流にO2センサが設けられている。そして、このO2センサの出力電圧が内燃機関がリーン状態になった後に所定値を上回ったときからの経過時間が、計測手段によって計測されている。その後、計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になると、制御手段により、バルブオーバーラップ期間が増大されるようにバルブ開閉動作可変手段の動作が制御される。 In this exhaust gas purification device, an O2 sensor is provided downstream of a catalytic converter disposed in the exhaust system of the internal combustion engine. The elapsed time from when the output voltage of the O2 sensor exceeds a predetermined value after the internal combustion engine enters the lean state is measured by the measuring means. Thereafter, when the elapsed time measured by the measuring means reaches a predetermined time or more, the control means controls the operation of the valve opening / closing operation varying means so that the valve overlap period is increased.
具体的には、吸気バルブの開弁タイミングを進角させる、あるいは排気バルブの開弁タイミングを遅角させることにより、バルブオーバーラップ期間を長くし、排気系から吸気系に吹き返すガス量を増大させることができる。また、吸気バルブの開弁タイミングを遅角させる、あるいは排気バルブの開弁タイミングを進角させることにより、バルブオーバーラップ期間を長くし、吸気系から排気系に吹き抜けるガス量を減少させることができる。したがって、このような吸気バルブあるいは排気バルブの動作制御により、内燃機関の燃焼室内に残留する排気が増量されるので、内部EGRの効果を得ることができる。 Specifically, the valve overlap period is lengthened by advancing the opening timing of the intake valve or retarding the opening timing of the exhaust valve, and the amount of gas blown back from the exhaust system to the intake system is increased. be able to. Further, by retarding the opening timing of the intake valve or advancing the opening timing of the exhaust valve, the valve overlap period can be lengthened and the amount of gas blown from the intake system to the exhaust system can be reduced. . Therefore, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber of the internal combustion engine is increased by such an operation control of the intake valve or the exhaust valve, so that the effect of internal EGR can be obtained.
なお、所定時間は、リッチ状態が継続して触媒のNOx浄化率が低下し、触媒からNOxが排出され始めるまでの時間を設定すればよい。したがって、この所定時間は、内燃機関の仕様などにより異なるため、実験等により各内燃機関ごとに最適な時間を設定することになる。 In addition, what is necessary is just to set the time until a rich state continues and the NOx purification rate of a catalyst falls and NOx begins to be discharged | emitted from a catalyst as predetermined time. Therefore, since this predetermined time varies depending on the specifications of the internal combustion engine, an optimum time is set for each internal combustion engine by experiments or the like.
このため、計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときには、触媒の酸素濃度が低下してNOx浄化率が悪化している。そこで、この排気ガス浄化装置では、計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときに、制御手段によりバルブ開閉動作可変手段の動作を制御してバルブオーバーラップ期間を増大させる。これにより、触媒コンバータの酸素濃度が低下してNOx浄化率が悪化した場合であっても、内部EGR効果を得ることができるため、NOxの排出を効率的に低減することができる。したがって、本発明に係る排気ガス浄化装置によれば、触媒コンバータにおけるNOx浄化率が悪化した場合であっても、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を効率よく浄化することができる。 For this reason, when the elapsed time measured by the measuring means becomes a predetermined time or more, the oxygen concentration of the catalyst is lowered and the NOx purification rate is deteriorated. Therefore, in this exhaust gas purifying apparatus, when the elapsed time measured by the measuring means becomes a predetermined time or more, the control means controls the operation of the valve opening / closing operation varying means to increase the valve overlap period. As a result, even when the oxygen concentration of the catalytic converter is lowered and the NOx purification rate is deteriorated, the internal EGR effect can be obtained, so that NOx emission can be efficiently reduced. Therefore, according to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, even if the NOx purification rate in the catalytic converter is deteriorated, the harmful gas three components (CO, HC, NOx) in the exhaust gas can be efficiently purified. Can do.
そして、前記制御手段は、内燃機関の運転条件に基づきバルブオーバーラップ期間の増大量を決定するようにすればよい。これにより、内燃機関の性能に悪影響を与えることなく、内部EGR効果を得ることができるからである。 And the said control means should just determine the increase amount of a valve overlap period based on the driving | running condition of an internal combustion engine. This is because the internal EGR effect can be obtained without adversely affecting the performance of the internal combustion engine.
また、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置おいては、前記内燃機関の運転条件には車速が含まれており、前記オーバーラップ期間可変手段は、車速がゼロの場合にはバルブオーバーラップ期間の増大量をゼロに設定することが望ましい。 In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the operating condition of the internal combustion engine includes a vehicle speed, and the overlap period varying means is configured to provide a valve overlap when the vehicle speed is zero. It is desirable to set the period increment to zero.
車速がゼロの場合にバルブオーバーラップ期間を増大させると、ノッキング等の問題が生じるからである。 This is because if the valve overlap period is increased when the vehicle speed is zero, problems such as knocking occur.
また、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置おいては、前記触媒コンバータは、内燃機関の排気系に複数個配置されており、前記O2センサは、前記複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものの下流に配置されていることが望ましい。 In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a plurality of the catalytic converters are arranged in an exhaust system of the internal combustion engine, and the O2 sensor is disposed at the last stage of the plurality of catalytic converters. It is desirable that it is arranged downstream of the arranged one.
触媒コンバータを内燃機関の排気系に複数個配置することにより、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)をより低減することができる。そして、複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものが最も温度が上がりにくい。このため、最後段に配置された触媒コンバータの酸素濃度が低下するとNOx浄化率がより悪化する。そこで、複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものの下流にO2センサを配置して、上記したようにバルブオーバーラップ期間の増大させることにより、内部EGR効果によってNOxの排出を効率的に低減することができる。その結果、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を非常に効率よく低減することができる。 By arranging a plurality of catalytic converters in the exhaust system of the internal combustion engine, it is possible to further reduce the three harmful gas components (CO, HC, NOx) in the exhaust gas. Of the plurality of catalytic converters, the one arranged at the last stage is least likely to rise in temperature. For this reason, when the oxygen concentration of the catalytic converter arranged in the last stage is lowered, the NOx purification rate is further deteriorated. Therefore, by arranging an O2 sensor downstream of the catalytic converter that is arranged at the last stage among a plurality of catalytic converters and increasing the valve overlap period as described above, NOx emissions are efficiently reduced by the internal EGR effect. can do. As a result, the harmful gas three components (CO, HC, NOx) in the exhaust gas can be reduced very efficiently.
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、上記した通り、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を効率よく浄化することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, as described above, the three harmful gas components (CO, HC, NOx) in the exhaust gas can be efficiently purified.
以下、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、本発明の排気ガス浄化装置を自動車のエンジンシステムに適用したものである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a most preferred embodiment that embodies an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to an engine system of an automobile.
そこで、本実施の形態に係るエンジンシステムの構成を図1に示す。図1は、自動車に搭載されたエンジンシステムの概略構成を示す図である。図1のエンジンシステムにおいて、多気筒のエンジン1は、周知の構造を有するレシプロタイプのものであり、この実施の形態では、1番気筒#1〜6番気筒#6の6気筒を有する。エンジン1は、吸気通路2を通じて吸入される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒#1〜#6の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路3を通じて排出させることにより、ピストン(図示しない)を動作させてクランクシャフト4を回転させ、動力を得るようになっている。
Therefore, the configuration of the engine system according to the present embodiment is shown in FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an engine system mounted on an automobile. In the engine system of FIG. 1, a
吸気通路2に設けられたスロットルバルブ5は、同通路2を通じて各気筒#1〜#6に吸入される空気量(吸気量)GAを調節するために開閉される。このバルブ5は、運転席に設けられたアクセルペダル6の操作に連動して作動する。スロットルバルブ5に対して設けられたスロットルセンサ21は、このバルブ5の開度(スロットル開度)TAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路2に設けられた吸気圧センサ22は、スロットルバルブ5より下流の吸気通路2における吸気圧PMを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
The
各気筒#1〜#6に対応して設けられた複数の燃料噴射弁(インジェクタ)7は、各気筒#1〜#6の吸気ポートに対して燃料を噴射する。これらインジェクタ7は、一つのデリバリパイプ8に接続される。デリバリパイプ8には、燃料タンク9に内蔵された燃料ポンプ13が燃料パイプ14を介して接続される。燃料パイプ14の途中には、燃料フィルタ15が設けられる。燃料タンク9の中の燃料は、燃料ポンプ13により燃料パイプ14へ吐出され、燃料フィルタ15で異物が除去された後、デリバリパイプ8へ圧送されて各インジェクタ7へ分配される。分配された燃料は、各インジェクタ7が作動することにより、吸気ポートへ噴射され、空気との可燃混合気を形成して各気筒#1〜#6に取り込まれる。
A plurality of fuel injection valves (injectors) 7 provided corresponding to the
各気筒#1〜#6に対応してエンジン1に設けられた複数の点火プラグ10は、ディストリビュータ11から分配される点火信号を受けて作動する。ディストリビュータ11は、イグナイタ12から出力される高電圧をクランクシャフト4の回転角、すなわち「クランク角(°CA)」の変化に対応して各点火プラグ10へ分配する。各点火プラグ10による点火時期は、イグナイタ12から出力される高電圧の出力タイミングにより決定される。つまり、イグナイタ12が制御されることにより、各気筒#1〜#6における各点火プラグ10の点火時期が制御される。
A plurality of
排気通路3に設けられた触媒コンバータ16,36は、エンジン1から排出される排気ガスを浄化するための三元触媒17,37を内蔵する。周知のように、三元触媒17,37は、排気ガス中の一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の酸化と、窒素酸化物(NOx)の還元を同時に行う。これにより排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC、NOx)を、無害な二酸化炭素(CO2)、水蒸気(H2O)及び窒素(N2)に清浄化する。三元触媒17,37の持つ排気清浄化特性は、エンジン1における設定空燃比により大きく変わる。すなわち、空燃比が薄いときには、燃焼後の酸素(O2)の量が多くなり、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。この酸化と還元のバランスがとれたとき(理論空燃比に近付いたとき)、三元触媒17,37は最も有効に働くことになる。
The
排気通路3において、三元触媒17の上流側にはO2センサ23が、下流側にはO2センサ24がそれぞれ設けられる。また、三元触媒37の下流側にO2センサ34が設けられる。O2センサ23は、エンジン1から排気通路3へ排出される排気ガス中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。O2センサ24は、三元触媒17を通過した排気ガス中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。O2センサ34は、三元触媒37を通過した排気ガス中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号(出力電圧Vr)を出力する。そして、O2センサ23とO2センサ24との出力電圧等に基づいて、三元触媒17に対する公知の触媒劣化診断が実施されるようになっている。
In the
ディストリビュータ11に設けられた回転速度センサ25は、クランクシャフト4の角速度、すなわち、エンジン回転速度NEを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。ディストリビュータ11には、クランクシャフト4の回転に連動して回転し外周に複数の歯を有するロータ(図示しない)が内蔵される。回転速度センサ25は、このロータと、ロータの外周に対向配置された電磁ピックアップ(図示しない)とを備える。このロータの回転に伴い電磁ピックアップが各歯の通過を検出する毎に、回転速度センサ25から一つのパルス信号が出力される。この実施の形態では、クランク角が30°CA進む毎に、回転速度センサ25から一つのパルス信号が出力される。
The
同じく、ディストリビュータ11には、ロータの回転に応じてクランク角の変化を所定の割合で検出するための気筒判別センサ26が設けられる。この実施の形態では、1番気筒#1〜6番気筒#6の全てがそれぞれ燃焼行程を終了するまでにクランクシャフト4が2回転するものとして、720°CA毎の割合で、気筒判別センサ26から基準位置信号GSとしての一つのパルス信号が出力される。
Similarly, the distributor 11 is provided with a
エンジン1に設けられ水温センサ27は、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温)THWを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。この冷却水温THWは、エンジン1の温度状態を反映している。
A
また、上記のエンジンシステムが搭載される車両側には、その車両の車速を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する車速センサ28が取り付けられている。
A
この実施の形態で、電子制御装置(ECU)30は、各種センサ21〜28から出力される各種信号を入力する。ECU30は、これら入力信号に基づいて空燃比制御を含む燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、各インジェクタ7及びイグナイタ12をそれぞれ制御する。併せて、ECU30は、上記各種信号に基づいて後述するVVT機構40の動作を制御するものであり、本発明の制御手段に相当する。
In this embodiment, the electronic control unit (ECU) 30 inputs various signals output from the
ここで、燃料噴射制御とは、エンジン1の運転状態に応じて各インジェクタ7を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを制御することである。空燃比制御とは、少なくともO2センサ23からの出力電圧に基づいて、各インジェクタ7を制御することにより、エンジン1の空燃比を理論空燃比等の所定の空燃比にフィードバック制御することである。点火時期制御とは、エンジン1の運転状態に応じてイグナイタ12を制御することにより、各点火プラグ10による点火時期を制御することである。
Here, the fuel injection control is to control the fuel injection amount and the fuel injection timing by controlling each injector 7 in accordance with the operating state of the
そして、周知のようにECU30は、中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及びバックアップRAM等を備える。ROMは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ECU(CPU)30は、これら制御プログラムに従い前述した各種制御等を実行する。
As is well known, the
またエンジン1には、吸気バルブ(あるいは排気バルブ)の開閉動作タイミングを可変制御する周知のバルブタイミング可変機構が搭載されている。そこで、エンジン1に搭載されるバルブタイミング可変機構の概略構成を図2を参照しながら説明する。図2は、バルブタイミング可変機構の概略構成を示す斜視図である。
The
バルブタイミング可変機構(以下、VVT機構という)40は、エンジン1の吸気カムシャフト41の先端部に装着されており、吸気カムシャフト41と相対回転可能になっている。また、吸気カムシャフト41の先端部には、VVT機構40と一体に回転するように設けられた吸気カムスプロケット42が備わっている。 一方、排気カムシャフト43の先端部には、排気カムシャフト43と一体に回転するように設けられた排気カムスプロケット44が備わっている。なお、VVT機構40は、本発明のバルブ開閉動作可変手段に相当する。
A variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as a VVT mechanism) 40 is mounted at the tip of an
そして、吸気カムスプロケット42と、排気カムスプロケット44と、エンジン1のクランクシャフト4にクランクシャフト4と一体に回転するように設けられたクランクシャフト・スプロケット(図示しない)とが、タイミングチェーン45を介して駆動連結されている。クランクシャフト・スプロケットと吸気カムスプロケット42(あるいは排気カムスプロケット44)とのギア比は1:2であり、クランクシャフト・スプロケットが1回転する間に吸気カムスプロケット42(あるいは排気カムスプロケット44)は2回転するようになっている。
An
吸気カムシャフト41および排気カムシャフト43には、それぞれ複数の吸気カム46および排気カム47が一体回転可能に設けられている。吸気カム46および排気カム47は、その押圧に基づき吸気バルブ48および排気バルブ49を開閉駆動するようになっている。VVT機構40は、ECU30の指令信号に基づいて油圧駆動され、吸気カムシャフト41との相対的な回転位相を所望の状態に調整する機能を有している。すなわち、排気カムシャフト43がクランクシャフト4と同期して回転するのに対し、吸気カムシャフト41とクランクシャフト4との相対回転位相はVVT機構40によって可変とされる。このようにして、エンジン1では、VVT機構40の機能を通じ、吸気バルブ48の開閉弁動作タイミング(排気バルブ49に対する相対的な動作タイミング)が適宜変更することができるようになっている。
A plurality of
次に、ECU30が実行する排気ガス浄化処理の内容について、図3を参照しながら説明する。図3は、排気ガス浄化処理の内容を示すフローチャートである。そして、ECU30は、この処理ルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。
Next, the contents of the exhaust gas purification process executed by the
まず、ECU30は、三元触媒17が劣化しているか否かを判断する(S1)。三元触媒17の劣化判断は、O2センサ23とO2センサ24との出力電圧等に基づく公知の劣化診断方法をよって行えばよい。そして、ECU30は、三元触媒17が劣化していると判断したときには(S1:YES)、O2センサ34の出力電圧Vrが所定電圧V1を超えているか否かを判断する(S2)。ここで、所定電圧V1は、理論空燃比における出力電圧を設定すればよい。そして、O2センサ34の出力電圧Vrが所定電圧V1を超えていない場合には(S2:NO)、ECU30は、エンジン1の燃焼状態がリーン状態からリッチ状態に移行してからの時間を計測するリッチ継続時間カウンタのカウント値をクリアする(S3)。なお、S1において、ECU30は、三元触媒17が劣化していない判断したときには(S1:NO)、この処理ルーチンを終了する。
First, the
そして、O2センサ34の出力電圧Vrが所定電圧V1を超える、つまりエンジン1の燃焼状態がリーン状態からリッチ状態に移行すると(S2:YES)、ECU30は、リッチ継続時間カウンタのカウント値をカウントアップする(S4)。このカウントアップは、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値T1に達するまで継続される(S5:NO)。
When the output voltage Vr of the
その後、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値T1に達すると(S5:YES)、ECU30は、車速センサ28の出力信号に基づき車速がゼロより大きいか否かを判断する(S6)。このとき、車速がゼロより大きい場合には(S6:YES)、ECU30は、従来から行われているVVT制御における進角量にVVT補正量を加算し、加算後の進角量に基づきVVT機構40を作動させる(S7)。これにより、吸気バルブ48の開弁タイミングが所定角だけ進角させられるので、吸気バルブ48と排気バルブ49とのバルブオーバーラップ期間が増大する。
Thereafter, when the count value of the rich duration counter reaches a predetermined value T1 (S5: YES), the
ここで、VVT補正量は、エンジン1の性能に悪影響を与えないような値に設定されている。具体的に、VVT補正量は、図4に示すように、エンジン回転数NEとエンジン負荷とによって定めている。そして、図4に示すVVT補正量をマップ化してECU30のROM内に記憶させている。これにより、ECU30は、リッチ継続時間カウンタのカウンタ値が所定値T1に達したときのエンジン回転数NEとエンジン負荷とに基づきVVT補正量を決定する。
Here, the VVT correction amount is set to a value that does not adversely affect the performance of the
そして、所定値T1として、リッチ状態が継続して三元触媒37のNOx浄化率が悪化し、三元触媒37からNOxが排出され始めるまでのカウント値(時間)が設定されている。このため、三元触媒37のNOx浄化率が悪化しても、吸気バルブ48と排気バルブ49とのバルブオーバーラップ期間が増大するので、内部EGR効果によりエンジン1から排出されるNOxが低減される。したがって、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を効率よく浄化することができる。
The count value (time) until the rich state continues and the NOx purification rate of the three-
なお、車速がゼロの場合には(S6:NO)、ECU30は、VVT補正量をゼロに設定する。また、車速がゼロの場合には、従来のVVT制御におけるVVT進角量もゼロである。つまり、車速がゼロの場合には、VVT機構40は作動しない。これにより、車速がゼロの場合に、ノッキング等の問題を発生させないようにしている。
If the vehicle speed is zero (S6: NO),
ここで、上記の処理ルーチンを実行した場合における、空燃比、NOx排出量、O2センサ出力Vr、リッチ継続時間(カウント値)、吸気バルブの進角量、および車速の挙動について、図5を参照しながら説明する。図5は、三元触媒17が劣化していると判断された後におけるNOx排出量、O2センサ出力Vr、リッチ継続時間(カウント値)、吸気バルブの進角量、および車速の挙動を示すタイムチャートである。
Here, see FIG. 5 for the behavior of the air-fuel ratio, NOx emission amount, O2 sensor output Vr, rich duration (count value), intake valve advance amount, and vehicle speed when the above processing routine is executed. While explaining. FIG. 5 shows the NOx emission amount, O2 sensor output Vr, rich duration (count value), intake valve advance amount, and vehicle speed behavior after it is determined that the three-
まず、三元触媒17が劣化していると判断されているので(S1:YES)、S2の処理が実施されることになる。そして、減速時において燃料カットが実施された直後の時刻t1では、O2センサ34の出力電圧Vrは、所定電圧V1よりも小さい(S2:NO)。このため、リッチ継続時間カウンタのカウント値がクリアされる(S3)。したがって、リッチ継続時間(カウンタ値)はゼロとなっている。そして、時刻t2において、O2センサ34の出力電圧Vrが、所定電圧V1を超える(S2:YES)。このため、リッチ継続時間カウンタのカウントアップが開始される(S4)。
First, since it is determined that the three-
そして、時刻t3において、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値T1に達する(S5:YES)。このとき、NOx排出量が多くなり始める。しかしながら、本実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、リッチ継続時間カウンタのカウント値が所定値T1に達したときに、車速がゼロではないので(S6:YES)、吸気バルブ48の開弁タイミングが、従来のVVT制御において行われる進角よりもさらに進角させられる(S7)。なお、破線は従来のVVT制御での進角量を示す。このように、吸気バルブ48の開弁タイミングが進角させられるので、吸気バルブ48と排気バルブ49とのバルブオーバーラップ期間が増大する。その結果、内部EGR効果により、NOxの排出を低減することができる。そして、このような処理を実施しない従来の排気ガス浄化装置に対して、NOx排出量を60〜70%程度とすることができた。なお、破線は、従来の排気ガス浄化装置のNOx排出量を示す。
At time t3, the count value of the rich continuation time counter reaches a predetermined value T1 (S5: YES). At this time, NOx emission starts to increase. However, in the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment, when the count value of the rich duration time counter reaches the predetermined value T1, the vehicle speed is not zero (S6: YES), so the opening timing of the
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、エンジン1の排気通路3に三元触媒17,37をそれぞれ内蔵する2つの触媒コンバータ16,36を配置している。そして、後段に位置する触媒コンバータ36の下流に配置したO2センサ34の出力電圧Vrが所定値V1を上回ったときからの経過時間が所定時間T1に達したときに、VVT機構40を作動させて吸気バルブ48の開弁タイミングを進角させる。これにより、三元触媒37のNOx浄化率が低下しても、吸気バルブ48と排気バルブ49とのバルブオーバーラップ期間が増大されるので、内部EGR効果によりエンジン1から排出されるNOxを低減することができる。その結果、本実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、排気ガス中の有害ガス三成分(CO,HC,NOx)を効率よく浄化することができる。
As described above in detail, in the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment, the two
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、吸気バルブ48と排気バルブ49とのバルブオーバーラップ期間を増大させるために、吸気バルブ48の開弁タイミングを進角させているが、排気バルブ49の開弁タイミングを遅角させるようにしてもよい。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, in order to increase the valve overlap period between the
また、吸気バルブ48の開弁タイミングを遅角させる、あるいは排気バルブ49の開弁タイミングを進角させて、バルブオーバーラップ期間を長くしても、吸気系から排気系に吹き抜けるガス量を減少させることができるので、内部EGRの効果を得ることができる。
Even if the valve opening timing of the
さらに、上記した実施の形態では、2つの触媒コンバータ16,36を備えるエンジンシステムを例示したが、本発明は、触媒コンバータを1つ、あるいは2つ以上備えるエンジンシステムに適用することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the engine system including the two
1 エンジン
28 車速センサ
30 ECU
36 触媒コンバータ
37 三元触媒
34 O2センサ
40 バルブタイミング可変機構
1
36
Claims (4)
前記触媒コンバータの下流に配置されたO2センサと、
内燃機関がリーン状態になった後に前記O2センサの出力電圧が所定値を上回ったときからの経過時間を計測する計測手段と、
吸気バルブあるいは排気バルブの少なくとも一方の開閉動作特性を可変するバルブ開閉動作可変手段と、
前記計測手段で計測される経過時間が所定時間以上になったときに、バルブオーバーラップ期間が増大されるように前記バルブ開閉動作可変手段の動作を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 A catalytic converter disposed in an exhaust system of an internal combustion engine for purifying harmful components in exhaust gas;
An O2 sensor disposed downstream of the catalytic converter;
Measuring means for measuring an elapsed time from when the output voltage of the O2 sensor exceeds a predetermined value after the internal combustion engine is in a lean state;
A valve opening / closing operation variable means for changing an opening / closing operation characteristic of at least one of the intake valve and the exhaust valve;
Control means for controlling the operation of the valve opening / closing operation variable means so that the valve overlap period is increased when the elapsed time measured by the measuring means becomes a predetermined time or more;
An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、内燃機関の運転条件に基づきバルブオーバーラップ期間の増大量を決定することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means determines an increase amount of a valve overlap period based on an operating condition of the internal combustion engine.
前記内燃機関の運転条件には車速が含まれており、
前記制御手段は、車速がゼロの場合にはバルブオーバーラップ期間の増大量をゼロに設定することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
The operating conditions of the internal combustion engine include vehicle speed,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the control means sets the increase amount of the valve overlap period to zero when the vehicle speed is zero.
前記触媒コンバータは、内燃機関の排気系に複数個配置されており、
前記O2センサは、前記複数の触媒コンバータのうち最後段に配置されたものの下流に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of the catalytic converters are arranged in the exhaust system of the internal combustion engine,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the O2 sensor is disposed downstream of the plurality of catalytic converters disposed at the last stage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004299558A JP2006112285A (en) | 2004-10-14 | 2004-10-14 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004299558A JP2006112285A (en) | 2004-10-14 | 2004-10-14 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006112285A true JP2006112285A (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=36381017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004299558A Pending JP2006112285A (en) | 2004-10-14 | 2004-10-14 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006112285A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113586214A (en) * | 2021-09-13 | 2021-11-02 | 潍柴动力股份有限公司 | Three-way catalyst monitoring method, vehicle exhaust system and vehicle |
-
2004
- 2004-10-14 JP JP2004299558A patent/JP2006112285A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113586214A (en) * | 2021-09-13 | 2021-11-02 | 潍柴动力股份有限公司 | Three-way catalyst monitoring method, vehicle exhaust system and vehicle |
| CN113586214B (en) * | 2021-09-13 | 2022-08-23 | 潍柴动力股份有限公司 | Three-way catalyst monitoring method, vehicle exhaust system and vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100269842B1 (en) | Exhaust purifier for internal combustion engine | |
| US8661789B2 (en) | Exhaust purification system for internal combustion engine | |
| US20030051465A1 (en) | Lean engine control with multiple catalysts | |
| JP3939079B2 (en) | Variable valve timing control device for internal combustion engine | |
| US20110203260A1 (en) | Exhaust purification system of internal combustion engine | |
| US7454895B2 (en) | Diagnosing an aftertreatment system with a nonthermal plasma discharge device coupled to a lean burn engine | |
| US10655547B2 (en) | Internal combustion engine | |
| JP5397551B2 (en) | Air-fuel ratio control device | |
| JP4645585B2 (en) | Engine torque control device | |
| JP5050941B2 (en) | Engine air-fuel ratio control | |
| JPH10184418A (en) | Lean combustion engine exhaust purification system | |
| JP2009264341A (en) | Internal combustion engine | |
| JP2006112285A (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP2000097088A (en) | Fuel injection amount control device for internal combustion engine | |
| JP5083398B2 (en) | Engine torque control device | |
| JP4556345B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP2006112286A (en) | Catalyst temperature estimation device for internal combustion engine | |
| JP4407442B2 (en) | Fuel pressure control device for in-cylinder injection engine | |
| JP4232373B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
| JP2009024496A (en) | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine | |
| JP4063743B2 (en) | Fuel injection timing control device for internal combustion engine | |
| JP5811319B2 (en) | Engine exhaust purification system | |
| JP3551083B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
| JP4273700B2 (en) | Variable valve timing control device for internal combustion engine | |
| JP2001227440A (en) | Catalyst warm-up retard control device for internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070314 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090305 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090818 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091215 |