(57)【要約】【課題】必要最小限の燃料の添加により効率良くＮＯx吸蔵還元触媒を再生し得るようにする。【解決手段】エンジン１からの排気ガス９を導く排気管１１の途中にＮＯx吸蔵還元触媒１２を介装し、該ＮＯx吸蔵還元触媒１２より上流側の排気管１１に還元剤として燃料を添加するインジェクタ１３を燃料添加手段として備えた排気浄化装置に関し、前記エンジン１の各気筒８におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段として可変バルブ機構１７を備えると共に、該可変バルブ機構１７に対し車両の減速時にバルブ動作休止指令として制御信号１７ａを出力する制御装置１６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガスを導く排気流路の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を介装し、該ＮＯx吸蔵還元触媒より上流側の排気流路に還元剤として燃料を添加する燃料添加手段を備えた排気浄化装置であって、前記エンジンの各気筒におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段と、該バルブ動作休止手段に対し車両の減速時にバルブ動作休止指令を出力する制御装置とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
バルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段が、各気筒のバルブの開閉タイミング及びリフトを調節し得るようにした可変バルブ機構により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排気管の途中に装備した排気浄化用触媒により排気浄化を図ることが行われており、この種の排気浄化用触媒としては、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス中のＯ2濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたＮＯx吸蔵還元触媒が知られている。
【０００３】
この種のＮＯx吸蔵還元触媒としては、白金・バリウム・アルミナ触媒や、白金・カリウム・アルミナ触媒等が前述した如き性質を有するものとして既に知られている。
【０００４】
そして、ＮＯx吸蔵還元触媒においては、ＮＯxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のＮＯxを吸蔵できなくなるため、定期的にＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスのＯ2濃度を低下させてＮＯxを分解放出させる必要がある。
【０００５】
例えば、ガソリン機関に使用した場合であれば、機関の運転空燃比を低下（機関をリッチ空燃比で運転）することにより、排気ガス中のＯ2濃度を低下し且つ排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯ等の還元成分を増加してＮＯxの分解放出を促すことができるが、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼル機関の排気浄化装置として使用した場合には機関をリッチ空燃比で運転することが困難である。
【０００６】
このため、エンジン側でも燃料噴射制御による低λ運転（λ：空気過剰率）を極力行いつつＮＯx吸蔵還元触媒の上流側で排気ガス中に燃料（ＨＣ）を添加し、この添加燃料を還元剤としてＮＯx吸蔵還元触媒上でＯ2と反応させることで排気ガス中のＯ2濃度を低下させる必要があった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このように燃料添加により排気ガス中の酸素濃度を低下させてＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図る方式では、エンジン側での低λ運転に加えて燃料添加を実施することにより燃料消費量が多く必要となって大幅な燃費悪化を招くという問題があり、特に排気ガスの流量が多く且つ流速が高い条件下では、ＮＯx吸蔵還元触媒周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度を下げるのに多量の燃料添加が必要となる上、そのような多量の燃料添加を実施してもなお十分なＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図ることが困難となっていた。
【０００８】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、必要最小限の燃料の添加により効率良くＮＯx吸蔵還元触媒を再生し得るようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エンジンからの排気ガスを導く排気流路の途中にＮＯx吸蔵還元触媒を介装し、該ＮＯx吸蔵還元触媒より上流側の排気流路に還元剤として燃料を添加する燃料添加手段を備えた排気浄化装置であって、前記エンジンの各気筒におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段と、該バルブ動作休止手段に対し車両の減速時にバルブ動作休止指令を出力する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
而して、このようにすれば、車両が減速する度に各気筒におけるバルブの開弁動作が不作動となってエンジンから導かれる排気（気筒から排気流路側へ排出された圧縮空気：減速時はアクセルオフにより燃料噴射なし）が殆ど無くなり、ＮＯx吸蔵還元触媒の周囲に残留する排気に対し従来より少ない燃料添加を行うだけでＮＯx吸蔵還元触媒周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度が効果的に低下し、しかも、ＮＯx吸蔵還元触媒周囲の排気の流速も殆ど無くなって十分な反応時間が確保されるので、必要最小限の燃料添加により効率良くＮＯx吸蔵還元触媒の再生を図ることが可能となる。
【００１１】
この際、エンジンの各気筒では、吸排気のバルブが閉じた状態に保持されて内部に空気が封止されることになるが、この空気は各気筒内で拡縮されるだけで出力を下げる作用が生じることはなく（圧縮時の抵抗が膨張時に相殺されるため）、寧ろバルブの開弁動作を継続させた場合（燃料噴射だけをカットした場合）に空気が出入りすることで生じる抵抗が回避されることになる。
【００１２】
尚、ＮＯx吸蔵還元触媒への排気を減らす目的で単純に排気側のバルブを閉じるだけでは、排気が堰き止められることによる排気抵抗の増加作用（排気ブレーキの作用）が生じて車両の減速時に運転者が意図しない制動力がかかってしまうが、吸気側も同時に閉じれば、エンジン側でのポンピングロスが喪失して単なるフリクションのみの惰性運転となり、ドライバビリティが良好に維持されることになる。
【００１３】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、バルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段を、各気筒のバルブの開閉タイミング及びリフトを調節し得るようにした可変バルブ機構により構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、従来より少ない燃料添加を行うだけでＮＯx吸蔵還元触媒周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度を効果的に低下し且つ十分な反応時間を確保することができるので、必要最小限の燃料添加により効率良くＮＯx吸蔵還元触媒を再生することができて、ＮＯx吸蔵還元触媒を用いた排気浄化装置における燃費の悪化を従来より大幅に軽減することができ、しかも、エンジン側でのポンピングロスを零として単なるフリクションのみの惰性運転とすることができるので、車両の減速時に運転者の意図しない制動力がかかることを回避してドライバビリティを良好に維持することができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１はターボチャージャ２を備えたものとなっていて、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてエンジン１の各気筒８に分配されるようになっている。
【００１７】
そして、このエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１へ導かれて該排気管１１途中のＮＯx吸蔵還元触媒１２を通され、ここでＮＯxを低減された上で車外へ排出されるようになっている。
【００１８】
このＮＯx吸蔵還元触媒１２の入側の排気管１１には、該排気管１１内に燃料を噴射する燃料添加手段としてインジェクタ１３が設けられており、このインジェクタ１３により添加される燃料を還元剤として前記ＮＯx吸蔵還元触媒１２の再生が図られるようにしてある。
【００１９】
また、図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１４（負荷センサ）が備えられていると共に、エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ１５が装備されており、これらアクセルセンサ１４及び回転センサ１５からのアクセル開度信号１４ａ及び回転数信号１５ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１６（制御装置）に入力されるようになっている。
【００２０】
更に、ここに図示しているエンジン１では、その回転数に応じた最適な熱効率を実現して燃費の向上を図ること等を目的として、エンジン１の各気筒におけるバルブの開閉タイミング及びリフトを変化させ得るようにした可変バルブ機構１７が採用されているが、本形態例においては、この可変バルブ機構１７を前記エンジン１の各気筒８におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段として活用するようにしている。
【００２１】
即ち、制御装置１６において、アクセル開度信号１４ａと回転数信号１５ａとから判断される現在の運転状態に基づいて、所定の回転数以上（車両が走行状態にある）でアクセルオフが確認された車両の減速時に、制御装置１６から可変バルブ機構１７に向け制御信号１７ａがバルブ動作休止指令として出力されて各気筒８におけるバルブ１８の開弁動作が不作動となるようになっている。
【００２２】
また、制御装置１６から可変バルブ機構１７に向け制御信号１７ａが出力される際には、前記インジェクタ１３へも噴射指令信号１３ａが出力されるようになっており、各気筒８におけるバルブ１８の開弁動作が不作動となっている状態で前記インジェクタ１３に燃料添加を実行せしめるようにしてある。
【００２３】
図２は前述の可変バルブ機構１７の詳細を示すもので、気筒８の並び方向に延びるカムシャフト２０に、各気筒８に対応して吸気用と排気用のカム２１（図中では吸気用のカムを図示）が並設されており、前記カムシャフト２０の近傍を平行に延びるロッカーシャフト２２には、前記カム２１により一端をローラ２３ａを介し押し上げられて傾動するロッカーアーム２３が装備されている。
【００２４】
そして、このロッカーアーム２３の一端が上方の油圧ユニット２４に備えられたマスターピストン２５を押し上げ、前記油圧ユニット２４内に穿設された開弁用油通路２６に油圧を発生させてブリッジ１９直上のスレーブピストン２７を下降せしめ、このスレーブピストン２７によりブリッジ１９を介し両バルブ１８（図中には吸気弁を図示）を押し下げて開弁し得るようになっている。
【００２５】
ここで、前記油圧ユニット２４内の開弁用油通路２６には、該開弁用油通路２６の油圧の保持・開放を切り替えるための３ウェイ式のソレノイドバルブ２８（油圧供給手段）を介して給油通路２９が接続されており、図示しないエンジン駆動のオイルポンプにより送り込まれる作動油３０を開弁用油通路２６に導き入れて該開弁用油通路２６内を満たし、マスターピストン２５の作動時には、前述の制御装置１６からの制御信号１７ａに基づき、開弁用油通路２６の油圧の保持・開放を適宜に切り替えてスレーブピストン２７の追従時期や作動量を制御することでバルブ１８の開閉タイミングやリフトを調節し得るようにしてある。
【００２６】
即ち、マスターピストン２５の作動時において、ソレノイドバルブ２８により開弁用油通路２６の油圧を保持すれば、マスターピストン２５の作動に直ちに追従してスレーブピストン２７が作動することになるが、マスターピストン２５の作動により生じる開弁用油通路２６の油圧をソレノイドバルブ２８の切り替えでアキュームレータ等へ逃がせば、マスターピストン２５が作動していてもスレーブピストン２７が追従しなくなるので、その追従時期を遅らせたり作動量を減らしたりすることが可能となり、更には、バルブ１８の開弁動作を全く不作動とすることも可能となる。
【００２７】
従って、エンジン１の各気筒８におけるバルブ１８の開弁動作を車両の制動時に不作動とするバルブ動作休止手段として可変バルブ機構１７を利用するにあたっては、制御装置１６で車両の減速が確認された際に、制御装置１６から制御信号１７ａがバルブ動作休止指令として可変バルブ機構１７のソレノイドバルブ２８に出力されて、該ソレノイドバルブ２８がアキュームレータ等へ油圧を開放した状態に保持されるようにしておけば良い。
【００２８】
ただし、以上に述べた車両の減速時におけるバルブ動作の休止と燃料添加は、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の入側の排気温度を温度センサ３１で検出し、該温度センサ３１からの検出信号３１ａに基づいて、ＮＯx吸蔵還元触媒１２へ流入する排気の温度が所定の反応可能温度に達していることを確認した上で実行するようにしておく。
【００２９】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、車両が減速する度に各気筒８におけるバルブ１８の開弁動作が不作動となってエンジン１から導かれる排気（気筒８から排気流路側へ排出された圧縮空気：減速時はアクセルオフにより燃料噴射なし）が殆ど無くなり、ＮＯx吸蔵還元触媒１２の周囲に残留する排気に対し従来より少ない燃料添加を行うだけでＮＯx吸蔵還元触媒１２周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度が効果的に低下し、しかも、ＮＯx吸蔵還元触媒１２周囲の排気の流速も殆ど無くなって十分な反応時間が確保されるので、必要最小限の燃料添加により効率良くＮＯx吸蔵還元触媒１２の再生を図ることが可能となる。
【００３０】
この際、エンジン１の各気筒８では、吸排気のバルブ１８が閉じた状態に保持されて内部に空気が封止されることになるが、図３に筒内圧力とシリンダ容積との関係をＰ−Ｖ線図で示す如く、この空気は各気筒８内で拡縮されるだけで出力を下げる作用が生じることはなく（圧縮時の抵抗が膨張時に相殺されるため）、寧ろバルブ１８の開弁動作を継続させた場合（燃料噴射だけをカットした場合）に空気が出入りすることで生じる抵抗が回避されることになる。
【００３１】
尚、ＮＯx吸蔵還元触媒１２への排気を減らす目的で単純に排気側のバルブ１８を閉じるだけでは、排気が堰き止められることによる排気抵抗の増加作用（排気ブレーキの作用）が生じて車両の減速時に運転者が意図しない制動力がかかってしまうが、吸気側も同時に閉じれば、エンジン１側でのポンピングロスが喪失（図３参照）して単なるフリクションのみの惰性運転となってドライバビリティが良好に維持されることになる。
【００３２】
従って、上記形態例によれば、従来より少ない燃料添加を行うだけでＮＯx吸蔵還元触媒１２周囲の雰囲気中におけるＯ2濃度を効果的に低下し且つ十分な反応時間を確保することができるので、必要最小限の燃料添加により効率良くＮＯx吸蔵還元触媒１２を再生することができ、ＮＯx吸蔵還元触媒１２を用いた排気浄化装置における燃費の悪化を従来より大幅に軽減することができる。
【００３３】
しかも、エンジン１側でのポンピングロスを零として単なるフリクションのみの惰性運転とすることができるので、車両の減速時に運転者の意図しない制動力がかかることを回避してドライバビリティを良好に維持することもできる。
【００３４】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、車両の減速に関する判定には先の形態例で説明した手法以外にも各種の手法を用い得ること、また、バルブ動作休止手段には必ずしも図示の如き油圧式の可変バルブ機構を用いなくて良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のエンジンに用いられている可変バルブ機構の一例を示す概略図である。
【図３】減速時における筒内圧力とシリンダ容積との関係を示すＰ−Ｖ線図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  エンジン
４  吸気
８  気筒
９  排気ガス
１１  排気管（排気流路）
１２  ＮＯx吸蔵還元触媒
１３  インジェクタ（燃料添加手段）
１６  制御装置
１７  可変バルブ機構（バルブ動作休止手段）
１７ａ  制御信号（バルブ動作休止指令）
１８  バルブ
【図１】
2006214400.tif 000003
【図２】
2006214400.tif 000004
【図３】
2006214400.tif 000005