JPH06336915A - 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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- JPH06336915A JPH06336915A JP12866393A JP12866393A JPH06336915A JP H06336915 A JPH06336915 A JP H06336915A JP 12866393 A JP12866393 A JP 12866393A JP 12866393 A JP12866393 A JP 12866393A JP H06336915 A JPH06336915 A JP H06336915A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/18—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an adsorber or absorber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/12—Hydrocarbons
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷温始動時に吸着剤に吸着されたＨＣを、短
時間に脱離処理できる内燃機関の排気浄化装置を提供す
る。 【構成】 内燃機関１の排気通路２中には、排気浄化用
の触媒３が設けられている。触媒３の上流に設けられた
ハウジング４内に、通電によって加熱可能な電気加熱触
媒５と排気ガス中の未燃ガスを吸着し、かつ通電によっ
て加熱可能な電気加熱吸着剤６が収納されている。ハウ
ジング４内で、電気加熱触媒５は下流側に、電気加熱吸
着剤６は上流側に配設されている。１１は、電気加熱触
媒５の温度が活性温度以下の時に電気加熱触媒５に通電
し、電気加熱触媒５の温度が活性温度以上で、かつ電気
加熱吸着剤６の温度が所定値以下の時に電気加熱吸着剤
６に通電するよう制御するコントロールユニットであ
る。
時間に脱離処理できる内燃機関の排気浄化装置を提供す
る。 【構成】 内燃機関１の排気通路２中には、排気浄化用
の触媒３が設けられている。触媒３の上流に設けられた
ハウジング４内に、通電によって加熱可能な電気加熱触
媒５と排気ガス中の未燃ガスを吸着し、かつ通電によっ
て加熱可能な電気加熱吸着剤６が収納されている。ハウ
ジング４内で、電気加熱触媒５は下流側に、電気加熱吸
着剤６は上流側に配設されている。１１は、電気加熱触
媒５の温度が活性温度以下の時に電気加熱触媒５に通電
し、電気加熱触媒５の温度が活性温度以上で、かつ電気
加熱吸着剤６の温度が所定値以下の時に電気加熱吸着剤
６に通電するよう制御するコントロールユニットであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の排気浄化
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの冷温始動直後は燃焼状態が悪
く、その分濃い混合気を供給しなければならない。この
ときの排気ガス中には炭化水素（ＨＣ）を代表とする未
燃ガスが多量に含まれている。また、始動直後は排気温
度が低く、排気浄化用の触媒が未燃ガスを有効に浄化で
きる温度（活性温度）にまで昇温するのに時間がかかる
ため、浄化されないままの未燃ガスが大気中に放出され
てしまう。
く、その分濃い混合気を供給しなければならない。この
ときの排気ガス中には炭化水素（ＨＣ）を代表とする未
燃ガスが多量に含まれている。また、始動直後は排気温
度が低く、排気浄化用の触媒が未燃ガスを有効に浄化で
きる温度（活性温度）にまで昇温するのに時間がかかる
ため、浄化されないままの未燃ガスが大気中に放出され
てしまう。
【０００３】この対策として、図３に示すような、排気
浄化用触媒２３の上流にＨＣを吸着する吸着剤２６を配
置した装置が提案されている（例えば、特開平２−１３
５１２６号公報等参照）。吸着剤２６としては、モノリ
ス担体にゼオライトをコートしたものがある。図３の装
置は、触媒２３と吸着剤２６を直列に配置するほか、吸
着剤をコートしたモノリス担体の一部に触媒金属を担持
させている。
浄化用触媒２３の上流にＨＣを吸着する吸着剤２６を配
置した装置が提案されている（例えば、特開平２−１３
５１２６号公報等参照）。吸着剤２６としては、モノリ
ス担体にゼオライトをコートしたものがある。図３の装
置は、触媒２３と吸着剤２６を直列に配置するほか、吸
着剤をコートしたモノリス担体の一部に触媒金属を担持
させている。
【０００４】この装置によれば、冷温始動時等の排気温
度が低いときに排出されたＨＣは、吸着剤２６に吸着さ
れる。次に、排気温度が上昇すると、吸着剤に吸着され
ていたＨＣが脱離し始める。このとき、触媒２３は十分
加熱および活性化されていない。しかしながら、吸着剤
２６に担持された触媒金属は、下流側の触媒よりも早く
加熱され、ＨＣが吸着剤２６から脱離を始める段階にお
いても比較的良好にＨＣを浄化する。さらに排気温度が
上昇すると下流側の触媒２３も活性化し、ＨＣその他を
十分に浄化処理するようになる。
度が低いときに排出されたＨＣは、吸着剤２６に吸着さ
れる。次に、排気温度が上昇すると、吸着剤に吸着され
ていたＨＣが脱離し始める。このとき、触媒２３は十分
加熱および活性化されていない。しかしながら、吸着剤
２６に担持された触媒金属は、下流側の触媒よりも早く
加熱され、ＨＣが吸着剤２６から脱離を始める段階にお
いても比較的良好にＨＣを浄化する。さらに排気温度が
上昇すると下流側の触媒２３も活性化し、ＨＣその他を
十分に浄化処理するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の吸着剤を持つ排気浄化装置にあっては、排気
ガスの温度上昇により吸着剤からＨＣを脱離させている
ため、脱離処理が不確実であるという問題がある。例え
ば、冷温始動後に低負荷運転状態を続け、排気ガスの温
度が十分に上昇しない内に運転を停止した場合、吸着剤
中に脱離しなかったＨＣが残留してしまい、再運転時の
ＨＣ吸着容量が不十分になることが考えられる。
うな従来の吸着剤を持つ排気浄化装置にあっては、排気
ガスの温度上昇により吸着剤からＨＣを脱離させている
ため、脱離処理が不確実であるという問題がある。例え
ば、冷温始動後に低負荷運転状態を続け、排気ガスの温
度が十分に上昇しない内に運転を停止した場合、吸着剤
中に脱離しなかったＨＣが残留してしまい、再運転時の
ＨＣ吸着容量が不十分になることが考えられる。
【０００６】本発明は、冷温始動時に吸着剤に吸着され
たＨＣを、短時間に脱離処理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。
たＨＣを、短時間に脱離処理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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、内燃機関の排気通路中に設けられ、通電
によって加熱可能な電気加熱触媒と、前記排気通路中の
前記電気加熱触媒上流側に設けられ、排気ガス中の未燃
ガスを吸着し、かつ通電によって加熱可能な電気加熱吸
着剤と、前記電気加熱触媒の温度が活性温度以下の時に
前記電気加熱触媒に通電し、前記電気加熱触媒の温度が
活性温度以上で、かつ前記電気加熱吸着剤の温度が所定
値以下の時に前記吸着剤に通電するよう制御する制御手
段と、を有する内燃機関の排気浄化装置を特徴とする。
め、本発明は、内燃機関の排気通路中に設けられ、通電
によって加熱可能な電気加熱触媒と、前記排気通路中の
前記電気加熱触媒上流側に設けられ、排気ガス中の未燃
ガスを吸着し、かつ通電によって加熱可能な電気加熱吸
着剤と、前記電気加熱触媒の温度が活性温度以下の時に
前記電気加熱触媒に通電し、前記電気加熱触媒の温度が
活性温度以上で、かつ前記電気加熱吸着剤の温度が所定
値以下の時に前記吸着剤に通電するよう制御する制御手
段と、を有する内燃機関の排気浄化装置を特徴とする。
【０００８】
【作用】上記構成に基づき、作用を説明する。
【０００９】冷温始動直後などは、電気加熱触媒の内部
温度が活性温度以下であり、制御手段によって電気加熱
触媒に通電され、活性化が促進される。未燃ガスは、上
流側の電気加熱吸着剤に吸着される。電気加熱触媒の温
度が活性温度に達し、かつ電気加熱吸着剤の温度が所定
値以下のときに、制御手段によって電気加熱吸着剤に通
電され、吸着されていた未燃ガスの脱離が促進される。
脱離した未燃ガスは、活性化した電気加熱触媒によって
浄化される。
温度が活性温度以下であり、制御手段によって電気加熱
触媒に通電され、活性化が促進される。未燃ガスは、上
流側の電気加熱吸着剤に吸着される。電気加熱触媒の温
度が活性温度に達し、かつ電気加熱吸着剤の温度が所定
値以下のときに、制御手段によって電気加熱吸着剤に通
電され、吸着されていた未燃ガスの脱離が促進される。
脱離した未燃ガスは、活性化した電気加熱触媒によって
浄化される。
【００１０】
【実施例】本発明にかかる実施例を、図１、図２に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１１】内燃機関１の排気通路２中には、排気浄化
用の触媒（三元触媒）３が設けられている。触媒３の上
流に設けられたハウジング４内に、本発明による電気加
熱触媒５と電気加熱吸着剤６が収納されている。ハウジ
ング４内で、電気加熱触媒５は下流側に、電気加熱吸着
剤６は上流側に配設されている。電気加熱触媒５は、電
流を流すことによって発熱する担体に三元触媒を担持さ
せたものである。また電気加熱吸着剤６は、電流を流す
ことによって発熱する担体に、ＨＣを良く吸着するゼオ
ライト等を担持させたものである。電気加熱触媒５の活
性化を早めるためには、できるだけ排気ガス温度の高い
排気通路２の上流に電気加熱触媒５を位置させることが
望ましい。このため、電気加熱吸着剤６の直下流に電気
加熱触媒５を配置している。電気加熱触媒５と電気加熱
吸着剤６との間には、必要に応じて外気を排気通路内に
導入する外気導入装置７が設けられている。水温センサ
８、触媒温度センサ９、吸着剤温度センサ１０は、それ
ぞれ冷却水温TW、電気加熱触媒５の触媒温度TR、電気加
熱吸着剤６の吸着剤温度TFを検出し、制御手段としての
コントロールユニット１１に出力する。コントロールユ
ニット１１は、各センサ８、９、１０からの信号を基
に、電気加熱触媒５と電気加熱吸着剤６の電流と、外気
導入装置７による外気の導入を制御する。
用の触媒（三元触媒）３が設けられている。触媒３の上
流に設けられたハウジング４内に、本発明による電気加
熱触媒５と電気加熱吸着剤６が収納されている。ハウジ
ング４内で、電気加熱触媒５は下流側に、電気加熱吸着
剤６は上流側に配設されている。電気加熱触媒５は、電
流を流すことによって発熱する担体に三元触媒を担持さ
せたものである。また電気加熱吸着剤６は、電流を流す
ことによって発熱する担体に、ＨＣを良く吸着するゼオ
ライト等を担持させたものである。電気加熱触媒５の活
性化を早めるためには、できるだけ排気ガス温度の高い
排気通路２の上流に電気加熱触媒５を位置させることが
望ましい。このため、電気加熱吸着剤６の直下流に電気
加熱触媒５を配置している。電気加熱触媒５と電気加熱
吸着剤６との間には、必要に応じて外気を排気通路内に
導入する外気導入装置７が設けられている。水温センサ
８、触媒温度センサ９、吸着剤温度センサ１０は、それ
ぞれ冷却水温TW、電気加熱触媒５の触媒温度TR、電気加
熱吸着剤６の吸着剤温度TFを検出し、制御手段としての
コントロールユニット１１に出力する。コントロールユ
ニット１１は、各センサ８、９、１０からの信号を基
に、電気加熱触媒５と電気加熱吸着剤６の電流と、外気
導入装置７による外気の導入を制御する。
【００１２】図２は、上記装置を制御するための基本的
なフローチャートである。このフローチャートに従い、
上記装置の作用を説明する。
なフローチャートである。このフローチャートに従い、
上記装置の作用を説明する。
【００１３】Ｓ１０１では内燃機関のイグニッション信
号を読み取る。Ｓ１０２でイグニッション信号がＯＮで
あるときは、機関１が始動したと判断し、排気浄化装置
の制御を開始する。Ｓ１０３では冷却水温TWを読み取
る。Ｓ１０４で冷却水温TWが所定温度T1（例えば、３５
〜４５[℃]）より小さいときは、機関１が冷温状態で、
各触媒３、５が非活性であると判断し、電気加熱触媒５
の活性化を促進するためＳ１０５に進む。各触媒３、５
が非活性である間に機関１から排出されるＨＣは、電気
加熱吸着剤６に吸着される。冷却水温TWがT1以上の場合
は、触媒３が活性化しているので排気浄化装置の制御を
終了する。Ｓ１０５では、電気加熱触媒５に電流を流す
と共に、外気導入装置７をＯＮにする。外気を導入する
のは、酸素過剰下で加熱した方が触媒の活性化を早める
ことができるためである。Ｓ１０６では触媒温度TRを読
み取り、Ｓ１０７で電気加熱触媒５の活性状態を判断す
る。触媒温度TRが所定温度T2（例えば、４００〜５００
[℃]）より高い場合は、電気加熱触媒５が十分活性化さ
れたと判断しＳ１０８に進む。Ｓ１０８では、電気加熱
触媒５の電流と外気導入装置７をＯＦＦし、電気加熱吸
着剤６に電流を流し加熱する。本実施例では、電気加熱
吸着剤６からＨＣの脱離が始まる前に電気加熱触媒５が
活性化するように電気加熱触媒５に与える電力を決定し
てある。Ｓ１０９では吸着剤温度TFを読み取り、Ｓ１１
０で電気加熱吸着剤６からのＨＣ脱離を判断する。吸着
剤温度TFが所定温度T3（例えば、１５０〜２００[℃]）
を越えたら、吸着剤に吸着されていたＨＣが脱離し始め
ると判断しＳ１１１に進む。Ｓ１１１ではＨＣの浄化処
理に必要な酸素を補うために外気導入装置７をＯＮにす
る。Ｓ１１２では吸着剤温度TFを読み取り、Ｓ１１３で
脱離の完了を判断する。吸着剤温度TFが所定温度T4（例
えば、３５０〜４００[℃]）より高くなったら、吸着し
ていたＨＣが完全に脱離したと判断し、Ｓ１１４で電気
加熱吸着剤６の電流と外気導入装置７をＯＦＦし、排気
浄化装置の制御を終了する。
号を読み取る。Ｓ１０２でイグニッション信号がＯＮで
あるときは、機関１が始動したと判断し、排気浄化装置
の制御を開始する。Ｓ１０３では冷却水温TWを読み取
る。Ｓ１０４で冷却水温TWが所定温度T1（例えば、３５
〜４５[℃]）より小さいときは、機関１が冷温状態で、
各触媒３、５が非活性であると判断し、電気加熱触媒５
の活性化を促進するためＳ１０５に進む。各触媒３、５
が非活性である間に機関１から排出されるＨＣは、電気
加熱吸着剤６に吸着される。冷却水温TWがT1以上の場合
は、触媒３が活性化しているので排気浄化装置の制御を
終了する。Ｓ１０５では、電気加熱触媒５に電流を流す
と共に、外気導入装置７をＯＮにする。外気を導入する
のは、酸素過剰下で加熱した方が触媒の活性化を早める
ことができるためである。Ｓ１０６では触媒温度TRを読
み取り、Ｓ１０７で電気加熱触媒５の活性状態を判断す
る。触媒温度TRが所定温度T2（例えば、４００〜５００
[℃]）より高い場合は、電気加熱触媒５が十分活性化さ
れたと判断しＳ１０８に進む。Ｓ１０８では、電気加熱
触媒５の電流と外気導入装置７をＯＦＦし、電気加熱吸
着剤６に電流を流し加熱する。本実施例では、電気加熱
吸着剤６からＨＣの脱離が始まる前に電気加熱触媒５が
活性化するように電気加熱触媒５に与える電力を決定し
てある。Ｓ１０９では吸着剤温度TFを読み取り、Ｓ１１
０で電気加熱吸着剤６からのＨＣ脱離を判断する。吸着
剤温度TFが所定温度T3（例えば、１５０〜２００[℃]）
を越えたら、吸着剤に吸着されていたＨＣが脱離し始め
ると判断しＳ１１１に進む。Ｓ１１１ではＨＣの浄化処
理に必要な酸素を補うために外気導入装置７をＯＮにす
る。Ｓ１１２では吸着剤温度TFを読み取り、Ｓ１１３で
脱離の完了を判断する。吸着剤温度TFが所定温度T4（例
えば、３５０〜４００[℃]）より高くなったら、吸着し
ていたＨＣが完全に脱離したと判断し、Ｓ１１４で電気
加熱吸着剤６の電流と外気導入装置７をＯＦＦし、排気
浄化装置の制御を終了する。
【００１４】上記作用により、ＨＣの脱離を排気温度の
上昇によっていたものに比べ、機関始動から脱離処理完
了までの時間が大幅に短縮でき、機関始動後短時間で機
関を停止してしまう場合であっても、吸着剤中にＨＣが
残留する可能性が低減する。
上昇によっていたものに比べ、機関始動から脱離処理完
了までの時間が大幅に短縮でき、機関始動後短時間で機
関を停止してしまう場合であっても、吸着剤中にＨＣが
残留する可能性が低減する。
【００１５】また、電気加熱触媒５が完全に活性化した
後にＨＣの脱離が起こるようにしておくため、ＨＣの浄
化率が非常に良好である。
後にＨＣの脱離が起こるようにしておくため、ＨＣの浄
化率が非常に良好である。
【００１６】さらに、電気加熱触媒５は、電気加熱吸着
剤６が脱離温度に達するまでの間に活性化させれば良い
ので、電気加熱式の触媒のみによる排気浄化装置のよう
にごく短時間の内に触媒を活性温度まで昇温させる必要
がなく、より小さな電力で良好なＨＣ浄化率を実現する
ことができる。
剤６が脱離温度に達するまでの間に活性化させれば良い
ので、電気加熱式の触媒のみによる排気浄化装置のよう
にごく短時間の内に触媒を活性温度まで昇温させる必要
がなく、より小さな電力で良好なＨＣ浄化率を実現する
ことができる。
【００１７】電気加熱吸着剤６に吸着されるＨＣ量は、
始動から冷却水温TWが所定値に達するまで（暖機が終了
するまで）の間の機関回転と燃料噴射量から推定するこ
とができる。電気加熱吸着剤６に流す電流をこの推定Ｈ
Ｃ量に応じて制御することにより、電力の効率的な使用
が可能になる。また、ＨＣ脱離処理が完了する前に機関
の運転が停止された場合、次回の脱離処理で、前回の推
定ＨＣ量を加えた量のＨＣが電気加熱吸着剤６に吸着さ
れているものとして電気加熱吸着剤６に流す電流を決定
すれば、電気加熱吸着剤６に残留ＨＣが蓄積されていく
ようなことがない。
始動から冷却水温TWが所定値に達するまで（暖機が終了
するまで）の間の機関回転と燃料噴射量から推定するこ
とができる。電気加熱吸着剤６に流す電流をこの推定Ｈ
Ｃ量に応じて制御することにより、電力の効率的な使用
が可能になる。また、ＨＣ脱離処理が完了する前に機関
の運転が停止された場合、次回の脱離処理で、前回の推
定ＨＣ量を加えた量のＨＣが電気加熱吸着剤６に吸着さ
れているものとして電気加熱吸着剤６に流す電流を決定
すれば、電気加熱吸着剤６に残留ＨＣが蓄積されていく
ようなことがない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は、触
媒を電気的に強制加熱可能な電気加熱触媒とし、機関始
動から触媒活性化までの時間を短縮するとともに、吸着
剤も電気的に強制加熱可能な電気加熱吸着剤として、未
燃ガスが吸着剤から脱離するのに必要な時間も短縮す
る。よって、機関始動から脱離処理完了までの時間が大
幅に短縮でき、吸着剤中に未燃ガスが残留する可能性が
低減する。
媒を電気的に強制加熱可能な電気加熱触媒とし、機関始
動から触媒活性化までの時間を短縮するとともに、吸着
剤も電気的に強制加熱可能な電気加熱吸着剤として、未
燃ガスが吸着剤から脱離するのに必要な時間も短縮す
る。よって、機関始動から脱離処理完了までの時間が大
幅に短縮でき、吸着剤中に未燃ガスが残留する可能性が
低減する。
【図１】本発明にかかる実施例の全体構成を示すシステ
ム構成図
ム構成図
【図２】実施例の制御内容を示すフローチャート
【図３】従来例を示す図
１ 内燃機関 ２ 排気通路 ５ 電気加熱触媒 ６ 電気加熱吸着剤 １１ コントロールユニット（制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 尚志 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排気通路中に設けられ、通電に
よって加熱可能な電気加熱触媒と、 前記排気通路中の前記電気加熱触媒上流側に設けられ、
排気ガス中の未燃ガスを吸着し、かつ通電によって加熱
可能な電気加熱吸着剤と、 前記電気加熱触媒の温度が活性温度以下の時に前記電気
加熱触媒に通電し、前記電気加熱触媒の温度が活性温度
以上で、かつ前記電気加熱吸着剤の温度が所定値以下の
時に前記電気加熱吸着剤に通電するよう制御する制御手
段と、 を有する内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12866393A JPH06336915A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12866393A JPH06336915A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-05-31 JP JP12866393A patent/JPH06336915A/ja active Pending
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