JP2003214149A - ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関 - Google Patents
ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関Info
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＯｘ吸蔵触媒の復元にディーゼルリッチ運
転を行う必要のないＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関を提供
し、出力変動を抑止してスムースな連続運転を可能にす
る。 【解決手段】 第１〜第４気筒４１〜４４に接続した排
気管５７に、第１〜第４気筒４１〜４４から排気された
排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒５９を設
けたＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関７３において、第１〜
第４気筒４１〜４４とＮＯｘ吸蔵触媒５９との間の排気
管５７に一酸化炭素発生手段を介装した。一酸化炭素発
生手段は、一酸化炭素発生用内燃機関６１であることが
好ましい。更に、一酸化炭素発生用内燃機関６１は、出
力軸６１ａに、発電機７１の入力軸７１ａを接続したも
のであってもよい。
転を行う必要のないＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関を提供
し、出力変動を抑止してスムースな連続運転を可能にす
る。 【解決手段】 第１〜第４気筒４１〜４４に接続した排
気管５７に、第１〜第４気筒４１〜４４から排気された
排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒５９を設
けたＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関７３において、第１〜
第４気筒４１〜４４とＮＯｘ吸蔵触媒５９との間の排気
管５７に一酸化炭素発生手段を介装した。一酸化炭素発
生手段は、一酸化炭素発生用内燃機関６１であることが
好ましい。更に、一酸化炭素発生用内燃機関６１は、出
力軸６１ａに、発電機７１の入力軸７１ａを接続したも
のであってもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＯｘの放出・還
元運転を必要とするＮＯｘ吸蔵触媒を排気系に備えたＮ
Ｏｘ吸蔵触媒付き内燃機関に関し、特に、内燃機関が直
接噴射式ディーゼル機関である場合に好適なものであ
る。
元運転を必要とするＮＯｘ吸蔵触媒を排気系に備えたＮ
Ｏｘ吸蔵触媒付き内燃機関に関し、特に、内燃機関が直
接噴射式ディーゼル機関である場合に好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】陸舶用の内燃機関であるディーゼルエン
ジンは、あらかじめ空気と混合させた燃料を燃焼させる
予混合燃焼方式のガソリンエンジンと異なり、高圧縮に
よって高温となった空気に直接、燃料（軽油）を注入し
て自然着火し、燃料が燃えながら拡がっていく拡散燃焼
方式をとり、燃料を燃焼させることで発生する高温、高
圧のガスエネルギにより、気筒群を構成するシリンダ内
でピストンを往復動させ、これをクランクシャフトで変
換して回転動力を得る。このような内燃機関において
は、近年の環境問題対策として、窒素酸化物（ＮＯｘ）
の排出量を低減する目的で、排気系にＮＯｘ吸蔵触媒を
備えたものが開発されている。
ジンは、あらかじめ空気と混合させた燃料を燃焼させる
予混合燃焼方式のガソリンエンジンと異なり、高圧縮に
よって高温となった空気に直接、燃料（軽油）を注入し
て自然着火し、燃料が燃えながら拡がっていく拡散燃焼
方式をとり、燃料を燃焼させることで発生する高温、高
圧のガスエネルギにより、気筒群を構成するシリンダ内
でピストンを往復動させ、これをクランクシャフトで変
換して回転動力を得る。このような内燃機関において
は、近年の環境問題対策として、窒素酸化物（ＮＯｘ）
の排出量を低減する目的で、排気系にＮＯｘ吸蔵触媒を
備えたものが開発されている。
【０００３】図６は、従来のＮＯｘ吸蔵触媒を備えたレ
シプロ型内燃機関（以下、単に内燃機関と呼ぶ）とし
て、４気筒直接噴射式ディーゼルエンジンの構成例を示
したものである。図６において、符号1は四気筒からな
るディーゼルエンジン、２ａ〜２ｄはシリンダとピスト
ンからなる第１〜第４気筒、３は第１〜第４気筒２ａ〜
２ｄの各々に設けられて排気ガスを排出するための排気
弁、４は排気弁３と排気マニホールド５を介して接続さ
れる排気管、６は排気管４の途中位置に設けられたＮＯ
ｘ吸蔵触媒である。
シプロ型内燃機関（以下、単に内燃機関と呼ぶ）とし
て、４気筒直接噴射式ディーゼルエンジンの構成例を示
したものである。図６において、符号1は四気筒からな
るディーゼルエンジン、２ａ〜２ｄはシリンダとピスト
ンからなる第１〜第４気筒、３は第１〜第４気筒２ａ〜
２ｄの各々に設けられて排気ガスを排出するための排気
弁、４は排気弁３と排気マニホールド５を介して接続さ
れる排気管、６は排気管４の途中位置に設けられたＮＯ
ｘ吸蔵触媒である。
【０００４】上記構成のＮＯｘ吸蔵触媒６を備えたディ
ーゼルエンジン1では、通常の運転であるリーン運転
時、第１〜第４気筒２ａ〜２ｄの各々から排気ガスが排
出されると、その排気ガス中のＮＯｘが、排気管４のＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６によって吸蔵される。このため、排気ガ
ス中に含まれるＮＯｘの濃度は、ＮＯｘ吸蔵触媒６の入
口（シリンダ）側と出口側とを比較すると、ＮＯｘ吸蔵
触媒６における吸蔵分だけ出口側が低濃度となる。
ーゼルエンジン1では、通常の運転であるリーン運転
時、第１〜第４気筒２ａ〜２ｄの各々から排気ガスが排
出されると、その排気ガス中のＮＯｘが、排気管４のＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６によって吸蔵される。このため、排気ガ
ス中に含まれるＮＯｘの濃度は、ＮＯｘ吸蔵触媒６の入
口（シリンダ）側と出口側とを比較すると、ＮＯｘ吸蔵
触媒６における吸蔵分だけ出口側が低濃度となる。
【０００５】ところが、ＮＯｘ吸蔵触媒６のＮＯｘ吸蔵
量には限度があるので、ＮＯｘ吸蔵量が飽和する頃には
短時間（例えば０．５〜５秒程度）でＮＯｘの放出・還
元運転を実施する必要がある。このようなＮＯｘの放出
・還元時には一酸化炭素を必要とするため、空気過剰率
を1より低くしたリッチ運転が行われている。リッチ運
転は、一般的に、イ）排気再循環管路３１のＥＧＲ弁３
２を開とし、ロ）吸気管のスロットル弁７又は図示しな
い排気管の絞り弁を絞り、ハ）燃料噴射量の増量、二）
燃料噴射時期の進角、といった制御の全て若しくは一部
を適宜組み合わせることにより実施される。
量には限度があるので、ＮＯｘ吸蔵量が飽和する頃には
短時間（例えば０．５〜５秒程度）でＮＯｘの放出・還
元運転を実施する必要がある。このようなＮＯｘの放出
・還元時には一酸化炭素を必要とするため、空気過剰率
を1より低くしたリッチ運転が行われている。リッチ運
転は、一般的に、イ）排気再循環管路３１のＥＧＲ弁３
２を開とし、ロ）吸気管のスロットル弁７又は図示しな
い排気管の絞り弁を絞り、ハ）燃料噴射量の増量、二）
燃料噴射時期の進角、といった制御の全て若しくは一部
を適宜組み合わせることにより実施される。
【０００６】このリッチ運転によって得た一酸化炭素を
多く含む排気ガスが、排気管４に導かれることによって
ＮＯｘ吸蔵触媒６がＮＯｘの放出・還元を行う。このよ
うな空気過剰率（λ）は、各気筒を構成するシリンダ内
の空気重量（Ｗ）と、燃料を完全燃焼させるために化学
的に必要な空気重量（Ｗｔ）と以下の関係となってい
る。 λ＝Ｗ／Ｗｔ
多く含む排気ガスが、排気管４に導かれることによって
ＮＯｘ吸蔵触媒６がＮＯｘの放出・還元を行う。このよ
うな空気過剰率（λ）は、各気筒を構成するシリンダ内
の空気重量（Ｗ）と、燃料を完全燃焼させるために化学
的に必要な空気重量（Ｗｔ）と以下の関係となってい
る。 λ＝Ｗ／Ｗｔ
【０００７】従って、ＮＯｘ吸蔵触媒６を備えたディー
ゼルエンジン1は、図７に示すように、比較的時間の長
いリーン運転と、比較的時間の短いリッチ運転とが交互
に行われており、それらの運転は図示しない制御部から
リーン運転信号ｂ及びリッチ運転信号ａが入力されるこ
とにより行われている。なお、図６において、符号３３
はＥＧＲ弁３２を開閉させるＥＧＲ弁駆動回路、３４は
取り込まれた排気ガスを冷却するＥＧＲクーラーであ
る。
ゼルエンジン1は、図７に示すように、比較的時間の長
いリーン運転と、比較的時間の短いリッチ運転とが交互
に行われており、それらの運転は図示しない制御部から
リーン運転信号ｂ及びリッチ運転信号ａが入力されるこ
とにより行われている。なお、図６において、符号３３
はＥＧＲ弁３２を開閉させるＥＧＲ弁駆動回路、３４は
取り込まれた排気ガスを冷却するＥＧＲクーラーであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６を備えたディーゼルエンジン1は、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒６に吸蔵されたＮＯｘ量が飽和した頃、リッ
チ運転を行うことによってＮＯｘを排出・還元させてＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６の機能を復元させている。
Ｏｘ吸蔵触媒６を備えたディーゼルエンジン1は、ＮＯ
ｘ吸蔵触媒６に吸蔵されたＮＯｘ量が飽和した頃、リッ
チ運転を行うことによってＮＯｘを排出・還元させてＮ
Ｏｘ吸蔵触媒６の機能を復元させている。
【０００９】しかしながら、リッチ運転すると、燃焼性
能が悪化する結果、エンジンの出力が低下する。特に、
ディーゼルエンジン1にあっては、空気中に燃料を噴射
して、燃料と空気が混合しながら燃焼する拡散燃焼の形
態となっているため、空気過剰率が1より低いリッチ運
転を行うと、燃焼性能が極端に悪化してしまう。そのた
め、自動車用エンジンとして使用した場合、車速の低下
やトルクショックが発生し、また発電用エンジンとして
使用した場合、発電電力が低下するという問題があっ
た。
能が悪化する結果、エンジンの出力が低下する。特に、
ディーゼルエンジン1にあっては、空気中に燃料を噴射
して、燃料と空気が混合しながら燃焼する拡散燃焼の形
態となっているため、空気過剰率が1より低いリッチ運
転を行うと、燃焼性能が極端に悪化してしまう。そのた
め、自動車用エンジンとして使用した場合、車速の低下
やトルクショックが発生し、また発電用エンジンとして
使用した場合、発電電力が低下するという問題があっ
た。
【００１０】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、ＮＯｘ吸蔵触媒の復元にディーゼルリッチ運転を行
う必要のないＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関を提供し、も
って、出力変動を抑止してスムースな連続運転を可能に
することを目的とする。
で、ＮＯｘ吸蔵触媒の復元にディーゼルリッチ運転を行
う必要のないＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関を提供し、も
って、出力変動を抑止してスムースな連続運転を可能に
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関は、気筒に接続した排気管に、前記気筒から排気さ
れた排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を設
けたＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関において、前記気筒と
前記ＮＯｘ吸蔵触媒との間の前記排気管に一酸化炭素発
生手段を介装したことを特徴とする。
の本発明に係る請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関は、気筒に接続した排気管に、前記気筒から排気さ
れた排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を設
けたＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関において、前記気筒と
前記ＮＯｘ吸蔵触媒との間の前記排気管に一酸化炭素発
生手段を介装したことを特徴とする。
【００１２】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒の復元時に、一酸化炭素発生手段を作動さ
せることで、ＮＯｘ吸蔵触媒に一酸化炭素を供給し、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒に対するＮＯｘの放出・還元を行わせるこ
とができる。このため、従来、ＮＯｘ吸蔵触媒へ一酸化
炭素を供給するために行っていた主内燃機関のリッチ運
転を不要にできる。この結果、主内燃機関を常に通常運
転（リーン運転）させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒付
き内燃機関の出力変動を抑止して、スムースな連続運転
が実現可能となる。
Ｏｘ吸蔵触媒の復元時に、一酸化炭素発生手段を作動さ
せることで、ＮＯｘ吸蔵触媒に一酸化炭素を供給し、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒に対するＮＯｘの放出・還元を行わせるこ
とができる。このため、従来、ＮＯｘ吸蔵触媒へ一酸化
炭素を供給するために行っていた主内燃機関のリッチ運
転を不要にできる。この結果、主内燃機関を常に通常運
転（リーン運転）させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒付
き内燃機関の出力変動を抑止して、スムースな連続運転
が実現可能となる。
【００１３】請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機
関は、請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生手段が、一酸化炭素発生用内
燃機関であることを特徴とする。
関は、請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生手段が、一酸化炭素発生用内
燃機関であることを特徴とする。
【００１４】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、一酸化炭素発生用内燃機関に所要量の燃料を供給し
て一酸化炭素発生用内燃機関にリッチ運転を行わせ、そ
れによって発生させた一酸化炭素を多く含んだ排気ガス
をＮＯｘ吸蔵触媒に供給する。これにより、主内燃機関
は通常運転のままで、必要量の一酸化炭素をＮＯｘ吸蔵
触媒に供給できるようになる。
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、一酸化炭素発生用内燃機関に所要量の燃料を供給し
て一酸化炭素発生用内燃機関にリッチ運転を行わせ、そ
れによって発生させた一酸化炭素を多く含んだ排気ガス
をＮＯｘ吸蔵触媒に供給する。これにより、主内燃機関
は通常運転のままで、必要量の一酸化炭素をＮＯｘ吸蔵
触媒に供給できるようになる。
【００１５】請求項３記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機
関は、請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生手段が、バーナーであること
を特徴とする。
関は、請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生手段が、バーナーであること
を特徴とする。
【００１６】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、所要量の燃料をバーナーに供給して燃焼させること
で、必要量の一酸化炭素がＮＯｘ吸蔵触媒へ供給可能と
なる。また、バーナーを用いることで、一酸化炭素発生
手段が簡素な構造で実現可能になる。そして、主内燃機
関と同一燃料をバーナーの燃料として用いることができ
るので、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関全体の燃料が一種
類となる。
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、所要量の燃料をバーナーに供給して燃焼させること
で、必要量の一酸化炭素がＮＯｘ吸蔵触媒へ供給可能と
なる。また、バーナーを用いることで、一酸化炭素発生
手段が簡素な構造で実現可能になる。そして、主内燃機
関と同一燃料をバーナーの燃料として用いることができ
るので、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関全体の燃料が一種
類となる。
【００１７】請求項４記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸に、発電
機の入力軸を接続したことを特徴とする。
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸に、発電
機の入力軸を接続したことを特徴とする。
【００１８】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、一酸化炭素発生用内燃機関が作動すると、一酸化炭
素発生用内燃機関の発生動力が発電機を駆動し、発電機
が発生動力を電気エネルギに変換する。
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、一酸化炭素発生用内燃機関が作動すると、一酸化炭
素発生用内燃機関の発生動力が発電機を駆動し、発電機
が発生動力を電気エネルギに変換する。
【００１９】請求項５記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸を、前記
気筒を有する主内燃機関の出力軸に、動力伝達手段を介
して接続したことを特徴とする。
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸を、前記
気筒を有する主内燃機関の出力軸に、動力伝達手段を介
して接続したことを特徴とする。
【００２０】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、Ｎ
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、一酸化炭素発生用内燃機関が作動すると、一酸化炭
素発生用内燃機関の発生動力が、動力伝達手段を介して
主内燃機関の出力軸に伝達し、主内燃機関の発生動力に
寄与する。これにより、主内燃機関の燃費を向上させる
ことができる。また、一酸化炭素発生用内燃機関の回転
数と主内燃機関の回転数とが同期するので、主内燃機関
の吸排気タイミングに、一酸化炭素発生用内燃機関の吸
排気タイミングを一致させ、一酸化炭素発生用内燃機関
を主内燃機関の排気流に対し低抵抗に動作させることが
可能となる。
Ｏｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
き、一酸化炭素発生用内燃機関が作動すると、一酸化炭
素発生用内燃機関の発生動力が、動力伝達手段を介して
主内燃機関の出力軸に伝達し、主内燃機関の発生動力に
寄与する。これにより、主内燃機関の燃費を向上させる
ことができる。また、一酸化炭素発生用内燃機関の回転
数と主内燃機関の回転数とが同期するので、主内燃機関
の吸排気タイミングに、一酸化炭素発生用内燃機関の吸
排気タイミングを一致させ、一酸化炭素発生用内燃機関
を主内燃機関の排気流に対し低抵抗に動作させることが
可能となる。
【００２１】請求項６記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパ
ス管を前記排気管に設け、該バイパス管、及び該バイパ
ス管と前記一酸化炭素発生用内燃機関との間の排気管の
それぞれに電磁開閉弁を介装したことを特徴とする。
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパ
ス管を前記排気管に設け、該バイパス管、及び該バイパ
ス管と前記一酸化炭素発生用内燃機関との間の排気管の
それぞれに電磁開閉弁を介装したことを特徴とする。
【００２２】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、電
磁開閉弁を切り替えることで、主内燃機関からの排気ガ
スが、一酸化炭素発生用内燃機関を通過せずに、バイパ
ス管を通りＮＯｘ吸蔵触媒へ直接流入することになる。
これにより、必要なときだけ一酸化炭素発生用内燃機関
へ排気ガスを流すことができるようになり、通常運転時
において、一酸化炭素発生用内燃機関を介装したことに
伴う排気抵抗の増加がなくなる。
磁開閉弁を切り替えることで、主内燃機関からの排気ガ
スが、一酸化炭素発生用内燃機関を通過せずに、バイパ
ス管を通りＮＯｘ吸蔵触媒へ直接流入することになる。
これにより、必要なときだけ一酸化炭素発生用内燃機関
へ排気ガスを流すことができるようになり、通常運転時
において、一酸化炭素発生用内燃機関を介装したことに
伴う排気抵抗の増加がなくなる。
【００２３】請求項７記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパ
ス管を前記排気管に設け、該バイパス管に電磁開閉弁を
設け、前記バイパス管と前記一酸化炭素発生用内燃機関
との間の排気管に第一の電磁駆動スロットル弁を介装
し、前記電磁開閉弁より上流側のバイパス配管又は排気
管に外気へ開放する分岐管を接続し、該分岐管に第二の
電磁駆動スロットル弁を設けたことを特徴とする。
関は、請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関にお
いて、前記一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパ
ス管を前記排気管に設け、該バイパス管に電磁開閉弁を
設け、前記バイパス管と前記一酸化炭素発生用内燃機関
との間の排気管に第一の電磁駆動スロットル弁を介装
し、前記電磁開閉弁より上流側のバイパス配管又は排気
管に外気へ開放する分岐管を接続し、該分岐管に第二の
電磁駆動スロットル弁を設けたことを特徴とする。
【００２４】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関では、第
一の電磁駆動スロットル弁で一酸化炭素発生用内燃機関
への排気流入量を調整することで、必要一酸化炭素を発
生させるための最少量の酸素を一酸化炭素発生用内燃機
関へ供給できる。これにより、一酸化炭素発生用内燃機
関への燃料噴射量を最小限に抑えることができる。な
お、余剰の排気ガスは、第二の電磁駆動スロットル弁を
通過して、ＮＯｘ吸蔵触媒を通過せずに排気される。こ
れにより、酸素を多く含んだ排気がＮＯｘ吸蔵触媒の上
流で一酸化炭素発生用内燃機関からの排気と合流し、一
酸化炭素発生用内燃機関から排出された一酸化炭素が酸
化して二酸化炭素となり、ＮＯｘ吸蔵触媒の復元効力を
消失させることを防止することができる。
一の電磁駆動スロットル弁で一酸化炭素発生用内燃機関
への排気流入量を調整することで、必要一酸化炭素を発
生させるための最少量の酸素を一酸化炭素発生用内燃機
関へ供給できる。これにより、一酸化炭素発生用内燃機
関への燃料噴射量を最小限に抑えることができる。な
お、余剰の排気ガスは、第二の電磁駆動スロットル弁を
通過して、ＮＯｘ吸蔵触媒を通過せずに排気される。こ
れにより、酸素を多く含んだ排気がＮＯｘ吸蔵触媒の上
流で一酸化炭素発生用内燃機関からの排気と合流し、一
酸化炭素発生用内燃機関から排出された一酸化炭素が酸
化して二酸化炭素となり、ＮＯｘ吸蔵触媒の復元効力を
消失させることを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＮＯｘ吸蔵触
媒付き内燃機関の好適な実施の形態を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き
内燃機関の第一の実施の形態を表すブロック図、図２は
図１のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関における主内燃機関
と一酸化炭素発生用内燃機関との運転状況を表すタイム
チャートである。
媒付き内燃機関の好適な実施の形態を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き
内燃機関の第一の実施の形態を表すブロック図、図２は
図１のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関における主内燃機関
と一酸化炭素発生用内燃機関との運転状況を表すタイム
チャートである。
【００２６】図１において、４０は四気筒からなる主内
燃機関（ディーゼルエンジン）、４１〜４４はシリンダ
とその内部で往復動するピストンによって構成された第
１〜第４気筒、４５は燃料噴射弁、４７は吸気弁、４９
は排気弁、５１は図示しないスロットル弁を有する吸気
管である。
燃機関（ディーゼルエンジン）、４１〜４４はシリンダ
とその内部で往復動するピストンによって構成された第
１〜第４気筒、４５は燃料噴射弁、４７は吸気弁、４９
は排気弁、５１は図示しないスロットル弁を有する吸気
管である。
【００２７】主内燃機関４０は、吸気管５１内のスロッ
トル弁によって吸気（空気）量が調整され、その調整さ
れた吸気が吸気弁４７によって第１〜第４気筒４１〜４
４内に供給されると共に、燃料噴射弁４５によって燃料
が噴射されることにより燃焼し、これによって所定のエ
ンジン出力が得られる。燃料噴射弁４５には燃料噴射装
置コントローラ５３を接続してあり、燃料噴射装置コン
トローラ５３は燃料噴射弁４５を開閉動作することによ
り、第１〜第４気筒４１〜４４内に噴射する燃料噴射量
や燃料噴射時期を制御する。また、燃料噴射装置コント
ローラ５３は、スロットル弁の開度も調整することによ
り、第１〜第４気筒４１〜４４に供給すべき吸気量を調
整する。
トル弁によって吸気（空気）量が調整され、その調整さ
れた吸気が吸気弁４７によって第１〜第４気筒４１〜４
４内に供給されると共に、燃料噴射弁４５によって燃料
が噴射されることにより燃焼し、これによって所定のエ
ンジン出力が得られる。燃料噴射弁４５には燃料噴射装
置コントローラ５３を接続してあり、燃料噴射装置コン
トローラ５３は燃料噴射弁４５を開閉動作することによ
り、第１〜第４気筒４１〜４４内に噴射する燃料噴射量
や燃料噴射時期を制御する。また、燃料噴射装置コント
ローラ５３は、スロットル弁の開度も調整することによ
り、第１〜第４気筒４１〜４４に供給すべき吸気量を調
整する。
【００２８】第１〜第４気筒４１〜４４内で燃料（軽
油）が燃焼すると、燃焼ガスが発生するが、その燃焼ガ
スが排気ガスとなって排気弁４９からマニホールド５５
に流入し、排気管５７に導かれ、排気管５７の途中位置
に設けられているＮＯｘ吸蔵触媒５９を通過して大気へ
放出される。
油）が燃焼すると、燃焼ガスが発生するが、その燃焼ガ
スが排気ガスとなって排気弁４９からマニホールド５５
に流入し、排気管５７に導かれ、排気管５７の途中位置
に設けられているＮＯｘ吸蔵触媒５９を通過して大気へ
放出される。
【００２９】ＮＯｘ吸蔵触媒５９は、上述したように排
気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵する機能を有している
が、その吸蔵量には限界がある。そこで、ＮＯｘ吸蔵触
媒５９が吸蔵したＮＯｘが飽和すると（若しくは飽和す
る前に）、短時間（例えば０．５〜５秒程度）だけ一酸
化炭素（ＣＯ）の排出量を増加させて、吸蔵したＮＯｘ
を放出・還元することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の機
能を復元させる必要がある。
気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵する機能を有している
が、その吸蔵量には限界がある。そこで、ＮＯｘ吸蔵触
媒５９が吸蔵したＮＯｘが飽和すると（若しくは飽和す
る前に）、短時間（例えば０．５〜５秒程度）だけ一酸
化炭素（ＣＯ）の排出量を増加させて、吸蔵したＮＯｘ
を放出・還元することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の機
能を復元させる必要がある。
【００３０】本実施の形態によるＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関では、一酸化炭素の排出量を増加させるため、第
１〜第４気筒４１〜４４とＮＯｘ吸蔵触媒５９との間の
排気管５７に一酸化炭素発生手段である一酸化炭素発生
用内燃機関６１を介装している。この一酸化炭素発生用
内燃機関６１としては、ガソリン、圧縮天然ガス（ＣＮ
Ｇ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を燃料とする予混合方
式の内燃機関（オットーエンジン）を好適に用いること
ができる。このようなガソリン等を燃料とする内燃機関
によれば、ディーゼルエンジンに比べて空気と燃料との
混合が容易となり、安定したリッチ運転を実現すること
ができる。
燃機関では、一酸化炭素の排出量を増加させるため、第
１〜第４気筒４１〜４４とＮＯｘ吸蔵触媒５９との間の
排気管５７に一酸化炭素発生手段である一酸化炭素発生
用内燃機関６１を介装している。この一酸化炭素発生用
内燃機関６１としては、ガソリン、圧縮天然ガス（ＣＮ
Ｇ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を燃料とする予混合方
式の内燃機関（オットーエンジン）を好適に用いること
ができる。このようなガソリン等を燃料とする内燃機関
によれば、ディーゼルエンジンに比べて空気と燃料との
混合が容易となり、安定したリッチ運転を実現すること
ができる。
【００３１】一酸化炭素発生用内燃機関６１の上流側の
排気管５７には、この一酸化炭素発生用内燃機関６１へ
燃料を供給する燃料噴射装置６３を設けている。燃料噴
射装置６３は、噴射制御装置６５によって制御される。
噴射制御装置６５には、主内燃機関４０の上流側の吸気
管５１に設けた空気流量計測手段６７と、燃料噴射装置
６３の上流側の排気管５７に設けた酸素濃度計測手段６
９と、主内燃機関４０の燃料噴射を制御する上記の燃料
噴射装置コントローラ５３とを接続している。
排気管５７には、この一酸化炭素発生用内燃機関６１へ
燃料を供給する燃料噴射装置６３を設けている。燃料噴
射装置６３は、噴射制御装置６５によって制御される。
噴射制御装置６５には、主内燃機関４０の上流側の吸気
管５１に設けた空気流量計測手段６７と、燃料噴射装置
６３の上流側の排気管５７に設けた酸素濃度計測手段６
９と、主内燃機関４０の燃料噴射を制御する上記の燃料
噴射装置コントローラ５３とを接続している。
【００３２】一酸化炭素発生用内燃機関６１への燃料噴
射は、噴射制御装置６５によって制御される。噴射制御
装置６５は、空気流量計測手段６７より得た空気量と、
燃料噴射装置コントローラ５３の出力する燃料噴射量
と、酸素濃度計測手段６９より得た酸素濃度とに基づ
き、排気ガス中の酸素量を推定し、所望の一酸化炭素を
得るために必要な一酸化炭素発生用内燃機関６１への所
要燃料噴射量を算出する。そして、この所要燃料噴射量
を噴射するよう燃料噴射装置６３へ制御信号を送出す
る。
射は、噴射制御装置６５によって制御される。噴射制御
装置６５は、空気流量計測手段６７より得た空気量と、
燃料噴射装置コントローラ５３の出力する燃料噴射量
と、酸素濃度計測手段６９より得た酸素濃度とに基づ
き、排気ガス中の酸素量を推定し、所望の一酸化炭素を
得るために必要な一酸化炭素発生用内燃機関６１への所
要燃料噴射量を算出する。そして、この所要燃料噴射量
を噴射するよう燃料噴射装置６３へ制御信号を送出す
る。
【００３３】一酸化炭素発生用内燃機関６１を作動させ
る期間は、図２（ｂ）に示すように、従来と同様の短時
間（例えば０．５〜５秒程度）で行う。一酸化炭素発生
用内燃機関６１は、一定間隔で短時間で一酸化炭素発生
のためのリッチ運転を行う。一酸化炭素発生用内燃機関
６１は、この運転時以外は、燃料を供給せず、空転状態
とさせておく。
る期間は、図２（ｂ）に示すように、従来と同様の短時
間（例えば０．５〜５秒程度）で行う。一酸化炭素発生
用内燃機関６１は、一定間隔で短時間で一酸化炭素発生
のためのリッチ運転を行う。一酸化炭素発生用内燃機関
６１は、この運転時以外は、燃料を供給せず、空転状態
とさせておく。
【００３４】本実施の形態では、一酸化炭素発生用内燃
機関６１の出力軸６１ａを、発電機７１の入力軸７１ａ
に接続している。従って、ＮＯｘ吸蔵触媒５９において
ＮＯｘの放出・還元が必要なとき、一酸化炭素発生用内
燃機関６１が作動すると、一酸化炭素発生用内燃機関６
１の発生動力が発電機７１を駆動し、発電機７１が発生
動力を電気エネルギに変換する。つまり、一酸化炭素発
生用内燃機関６１の発生動力が電気エネルギとして回収
できるようになっている。
機関６１の出力軸６１ａを、発電機７１の入力軸７１ａ
に接続している。従って、ＮＯｘ吸蔵触媒５９において
ＮＯｘの放出・還元が必要なとき、一酸化炭素発生用内
燃機関６１が作動すると、一酸化炭素発生用内燃機関６
１の発生動力が発電機７１を駆動し、発電機７１が発生
動力を電気エネルギに変換する。つまり、一酸化炭素発
生用内燃機関６１の発生動力が電気エネルギとして回収
できるようになっている。
【００３５】なお、空気流量は、主内燃機関４０の回転
数からも算出できるため、この回転数を噴射制御装置６
５へ入力可能とすれば、空気流量計測手段６７を省略す
ることもできる。
数からも算出できるため、この回転数を噴射制御装置６
５へ入力可能とすれば、空気流量計測手段６７を省略す
ることもできる。
【００３６】また、噴射制御装置６５は、一酸化炭素発
生用内燃機関６１の下流側の排気管５７に、図示しない
一酸化炭素センサを設け、一酸化炭素濃度を検出できる
ようにしたものであってもよい。このような構成とすれ
ば、一酸化炭素センサによって得た一酸化炭素濃度に基
づき燃料噴射装置６３をフィードバック制御すること
で、一酸化炭素発生濃度をより高精度に制御することが
できる。
生用内燃機関６１の下流側の排気管５７に、図示しない
一酸化炭素センサを設け、一酸化炭素濃度を検出できる
ようにしたものであってもよい。このような構成とすれ
ば、一酸化炭素センサによって得た一酸化炭素濃度に基
づき燃料噴射装置６３をフィードバック制御すること
で、一酸化炭素発生濃度をより高精度に制御することが
できる。
【００３７】更に、図示しないＮＯｘセンサを、ＮＯｘ
吸蔵触媒５９の下流側の排気管５７に設け、ＮＯｘ吸蔵
触媒５９を通過した後のＮＯｘ濃度を噴射制御装置６５
にて検出できるようにしてもよい。このような構成とす
れば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の実際のＮＯｘ飽和タイミン
グを検出できるようになり、一酸化炭素発生用内燃機関
６１によるＮＯｘ吸蔵触媒５９への還元動作を効率良く
作用させることができるようになる。
吸蔵触媒５９の下流側の排気管５７に設け、ＮＯｘ吸蔵
触媒５９を通過した後のＮＯｘ濃度を噴射制御装置６５
にて検出できるようにしてもよい。このような構成とす
れば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の実際のＮＯｘ飽和タイミン
グを検出できるようになり、一酸化炭素発生用内燃機関
６１によるＮＯｘ吸蔵触媒５９への還元動作を効率良く
作用させることができるようになる。
【００３８】この実施の形態によるＮＯｘ吸蔵触媒付き
内燃機関７３によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の復元時
に、一酸化炭素発生用内燃機関６１を作動させること
で、ＮＯｘ吸蔵触媒５９に一酸化炭素を供給し、ＮＯｘ
吸蔵触媒５９に対するＮＯｘの放出・還元を行わせるこ
とができる。このため、従来、ＮＯｘ吸蔵触媒５９へ一
酸化炭素を供給するために行っていた主内燃機関４０の
リッチ運転を不要にできる。この結果、主内燃機関４０
を図２（ａ）に示すように常に通常運転（リーン運転）
させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関７３の
出力変動をなくして、スムースな連続運転を実現するこ
とができる。
内燃機関７３によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の復元時
に、一酸化炭素発生用内燃機関６１を作動させること
で、ＮＯｘ吸蔵触媒５９に一酸化炭素を供給し、ＮＯｘ
吸蔵触媒５９に対するＮＯｘの放出・還元を行わせるこ
とができる。このため、従来、ＮＯｘ吸蔵触媒５９へ一
酸化炭素を供給するために行っていた主内燃機関４０の
リッチ運転を不要にできる。この結果、主内燃機関４０
を図２（ａ）に示すように常に通常運転（リーン運転）
させることができ、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関７３の
出力変動をなくして、スムースな連続運転を実現するこ
とができる。
【００３９】また、ＮＯｘ吸蔵触媒５９におけるＮＯｘ
の放出・還元が必要なとき、一酸化炭素発生用内燃機関
６１が作動すると、一酸化炭素発生用内燃機関６１の発
生動力が発電機７１を駆動するので、発電機７１が発生
動力を電気エネルギに変換し、発生動力を電気エネルギ
として回収することもできる。
の放出・還元が必要なとき、一酸化炭素発生用内燃機関
６１が作動すると、一酸化炭素発生用内燃機関６１の発
生動力が発電機７１を駆動するので、発電機７１が発生
動力を電気エネルギに変換し、発生動力を電気エネルギ
として回収することもできる。
【００４０】なお、上記の実施の形態では、一酸化炭素
発生手段として一酸化炭素発生用内燃機関６１を排気管
５７に介装する場合を説明したが、本発明に係るＮＯｘ
吸蔵触媒付き内燃機関は、この他の一酸化炭素発生手段
として例えば図示しないバーナーを介装するものであっ
てもよい。一酸化炭素発生手段としてバーナーを用いれ
ば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９におけるＮＯｘの放出・還元が
必要なとき、所要量の燃料をバーナーに供給して燃焼さ
せることで、必要量の一酸化炭素がＮＯｘ吸蔵触媒５９
へ供給可能となる。そして、バーナーを用いれば、一酸
化炭素発生手段が簡素な構造で実現可能になると共に、
主内燃機関４０と同一燃料をバーナーの燃料として用い
ることができるので、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関全体
の燃料を一種類にすることができる。
発生手段として一酸化炭素発生用内燃機関６１を排気管
５７に介装する場合を説明したが、本発明に係るＮＯｘ
吸蔵触媒付き内燃機関は、この他の一酸化炭素発生手段
として例えば図示しないバーナーを介装するものであっ
てもよい。一酸化炭素発生手段としてバーナーを用いれ
ば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９におけるＮＯｘの放出・還元が
必要なとき、所要量の燃料をバーナーに供給して燃焼さ
せることで、必要量の一酸化炭素がＮＯｘ吸蔵触媒５９
へ供給可能となる。そして、バーナーを用いれば、一酸
化炭素発生手段が簡素な構造で実現可能になると共に、
主内燃機関４０と同一燃料をバーナーの燃料として用い
ることができるので、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関全体
の燃料を一種類にすることができる。
【００４１】また、上記した実施の形態では、マニホー
ルド５５より下流側の排気管５７に一つの一酸化炭素発
生手段を設けたが、本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関は、マニホールド５５より上流の各第１〜第４気
筒４１〜４４に接続した排気管のそれぞれに、一酸化炭
素発生手段を設けるものであってもよい。このような構
成とすることにより、複数の一酸化炭素発生手段を並列
に介装でき、一酸化炭素発生量を増大させることができ
る。
ルド５５より下流側の排気管５７に一つの一酸化炭素発
生手段を設けたが、本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関は、マニホールド５５より上流の各第１〜第４気
筒４１〜４４に接続した排気管のそれぞれに、一酸化炭
素発生手段を設けるものであってもよい。このような構
成とすることにより、複数の一酸化炭素発生手段を並列
に介装でき、一酸化炭素発生量を増大させることができ
る。
【００４２】次に、本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関の第二の実施の形態を説明する。図３は本発明に
係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の第二の実施の形態を
表すブロック図である。なお、図１に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するも
のとする。
燃機関の第二の実施の形態を説明する。図３は本発明に
係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の第二の実施の形態を
表すブロック図である。なお、図１に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するも
のとする。
【００４３】この実施の形態によるＮＯｘ吸蔵触媒付き
内燃機関８１は、一酸化炭素発生用内燃機関６１の出力
軸６１ａを、主内燃機関４０の出力軸４０ａに、動力伝
達手段である歯車列８３を介して接続している。他の構
成は、上記したＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関７３と同様
である。
内燃機関８１は、一酸化炭素発生用内燃機関６１の出力
軸６１ａを、主内燃機関４０の出力軸４０ａに、動力伝
達手段である歯車列８３を介して接続している。他の構
成は、上記したＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関７３と同様
である。
【００４４】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関８１によ
れば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９におけるＮＯｘの放出・還元
が必要なとき、一酸化炭素発生用内燃機関６１が作動す
ると、一酸化炭素発生用内燃機関６１の発生動力が、歯
車列８３を介して主内燃機関４０の出力軸４０ａに伝達
し、主内燃機関４０の発生動力に寄与する。これによ
り、主内燃機関４０の燃費を向上させることができる。
また、一酸化炭素発生用内燃機関６１の回転数と主内燃
機関４０の回転数とが同期するので、主内燃機関４０の
吸排気タイミングに、一酸化炭素発生用内燃機関６１の
吸排気タイミングを一致させ、一酸化炭素発生用内燃機
関６１を主内燃機関４０の排気流に対し低抵抗に動作さ
せることができる。
れば、ＮＯｘ吸蔵触媒５９におけるＮＯｘの放出・還元
が必要なとき、一酸化炭素発生用内燃機関６１が作動す
ると、一酸化炭素発生用内燃機関６１の発生動力が、歯
車列８３を介して主内燃機関４０の出力軸４０ａに伝達
し、主内燃機関４０の発生動力に寄与する。これによ
り、主内燃機関４０の燃費を向上させることができる。
また、一酸化炭素発生用内燃機関６１の回転数と主内燃
機関４０の回転数とが同期するので、主内燃機関４０の
吸排気タイミングに、一酸化炭素発生用内燃機関６１の
吸排気タイミングを一致させ、一酸化炭素発生用内燃機
関６１を主内燃機関４０の排気流に対し低抵抗に動作さ
せることができる。
【００４５】なお、本実施の形態では、動力伝達手段と
して歯車列８３を用いたが、この他、動力伝達手段とし
ては、動力の入力軸と出力軸に間隔が変えられる側板を
持つプーリーを取付け、これをスチールベルト等で連結
したベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を用いてもよい。こ
のようなベルト式無段変速機を用いれば、側板にテーパ
をつけておくことで、プーリーの幅を広くするとベルト
が軸中心に近づき、ギヤの径を小さくして歯車の数を少
なくしたのと同じ効果が得られる。従って、プーリーの
幅を油圧でコントロールすれば、一酸化炭素発生用内燃
機関６１の発生動力、又は主内燃機関４０の発生動力を
無段変速して伝達することができる。
して歯車列８３を用いたが、この他、動力伝達手段とし
ては、動力の入力軸と出力軸に間隔が変えられる側板を
持つプーリーを取付け、これをスチールベルト等で連結
したベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を用いてもよい。こ
のようなベルト式無段変速機を用いれば、側板にテーパ
をつけておくことで、プーリーの幅を広くするとベルト
が軸中心に近づき、ギヤの径を小さくして歯車の数を少
なくしたのと同じ効果が得られる。従って、プーリーの
幅を油圧でコントロールすれば、一酸化炭素発生用内燃
機関６１の発生動力、又は主内燃機関４０の発生動力を
無段変速して伝達することができる。
【００４６】次に、本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関の第三の実施の形態を説明する。図４は本発明に
係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の第三の実施の形態を
表すブロック図である。なお、図３に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するも
のとする。
燃機関の第三の実施の形態を説明する。図４は本発明に
係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の第三の実施の形態を
表すブロック図である。なお、図３に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するも
のとする。
【００４７】この実施の形態によるＮＯｘ吸蔵触媒付き
内燃機関９１は、一酸化炭素発生用内燃機関６１を迂回
するバイパス管９３を排気管５７に設け、このバイパス
管９３、及びバイパス管９３と一酸化炭素発生用内燃機
関６１との間の排気管５７のそれぞれに電磁開閉弁９
５、９７を介装している。他の構成は、上記したＮＯｘ
吸蔵触媒付き内燃機関８１と同様である。
内燃機関９１は、一酸化炭素発生用内燃機関６１を迂回
するバイパス管９３を排気管５７に設け、このバイパス
管９３、及びバイパス管９３と一酸化炭素発生用内燃機
関６１との間の排気管５７のそれぞれに電磁開閉弁９
５、９７を介装している。他の構成は、上記したＮＯｘ
吸蔵触媒付き内燃機関８１と同様である。
【００４８】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関９１によ
れば、電磁開閉弁９５、９７を切り替えることで、主内
燃機関４０からの排気ガスが、一酸化炭素発生用内燃機
関６１を通過せずに、バイパス管９３を通りＮＯｘ吸蔵
触媒５９へ直接流入することになる。これにより、必要
なときだけ一酸化炭素発生用内燃機関６１へ排気ガスを
流すことができるようになり、通常運転時において、一
酸化炭素発生用内燃機関６１を介装したことに伴う排気
抵抗の増加をなくすことができる。
れば、電磁開閉弁９５、９７を切り替えることで、主内
燃機関４０からの排気ガスが、一酸化炭素発生用内燃機
関６１を通過せずに、バイパス管９３を通りＮＯｘ吸蔵
触媒５９へ直接流入することになる。これにより、必要
なときだけ一酸化炭素発生用内燃機関６１へ排気ガスを
流すことができるようになり、通常運転時において、一
酸化炭素発生用内燃機関６１を介装したことに伴う排気
抵抗の増加をなくすことができる。
【００４９】次に、本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関の第四の実施の形態を説明する。図５は本発明に
係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の第四の実施の形態を
表すブロック図である。なお、図３に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するも
のとする。
燃機関の第四の実施の形態を説明する。図５は本発明に
係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の第四の実施の形態を
表すブロック図である。なお、図３に示した部材と同一
の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するも
のとする。
【００５０】この実施の形態によるＮＯｘ吸蔵触媒付き
内燃機関１０１は、一酸化炭素発生用内燃機関６１を迂
回するバイパス管９３を排気管５７に設け、このバイパ
ス管９３に電磁開閉弁９７を設けている。また、バイパ
ス管９３と一酸化炭素発生用内燃機関６１との間の排気
管５７に、第一の電磁駆動スロットル弁１０３を介装し
ている。更に、電磁開閉弁９７より上流側のバイパス配
管９３又は排気管５７に、外気へ開放する分岐管１０５
を接続し、この分岐管１０５に第二の電磁駆動スロット
ル弁１０７を設けている。他の構成は、上記したＮＯｘ
吸蔵触媒付き内燃機関８１と同様である。
内燃機関１０１は、一酸化炭素発生用内燃機関６１を迂
回するバイパス管９３を排気管５７に設け、このバイパ
ス管９３に電磁開閉弁９７を設けている。また、バイパ
ス管９３と一酸化炭素発生用内燃機関６１との間の排気
管５７に、第一の電磁駆動スロットル弁１０３を介装し
ている。更に、電磁開閉弁９７より上流側のバイパス配
管９３又は排気管５７に、外気へ開放する分岐管１０５
を接続し、この分岐管１０５に第二の電磁駆動スロット
ル弁１０７を設けている。他の構成は、上記したＮＯｘ
吸蔵触媒付き内燃機関８１と同様である。
【００５１】このＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関１０１に
よれば、第一の電磁駆動スロットル弁１０３で一酸化炭
素発生用内燃機関６１への排気流入量を調整すること
で、必要一酸化炭素を発生させるための最少量の酸素を
一酸化炭素発生用内燃機関６１へ供給できる。これによ
り、一酸化炭素発生用内燃機関６１への燃料噴射量を最
小限に抑えることができる。
よれば、第一の電磁駆動スロットル弁１０３で一酸化炭
素発生用内燃機関６１への排気流入量を調整すること
で、必要一酸化炭素を発生させるための最少量の酸素を
一酸化炭素発生用内燃機関６１へ供給できる。これによ
り、一酸化炭素発生用内燃機関６１への燃料噴射量を最
小限に抑えることができる。
【００５２】そして、余剰の排気ガスは、第二の電磁駆
動スロットル弁１０７を通過して、ＮＯｘ吸蔵触媒５９
を通過せずに分岐管１０５から大気へ排気される。これ
により、酸素を多く含んだ排気がＮＯｘ吸蔵触媒５９の
上流で、一酸化炭素発生用内燃機関６１からの排気と合
流することがない。このため、一酸化炭素発生用内燃機
関６１から排出された一酸化炭素が、酸化して二酸化炭
素となり、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の復元効力を消失させる
ことを防止できる。
動スロットル弁１０７を通過して、ＮＯｘ吸蔵触媒５９
を通過せずに分岐管１０５から大気へ排気される。これ
により、酸素を多く含んだ排気がＮＯｘ吸蔵触媒５９の
上流で、一酸化炭素発生用内燃機関６１からの排気と合
流することがない。このため、一酸化炭素発生用内燃機
関６１から排出された一酸化炭素が、酸化して二酸化炭
素となり、ＮＯｘ吸蔵触媒５９の復元効力を消失させる
ことを防止できる。
【００５３】なお、上記の各実施の形態では、一酸化炭
素発生用内燃機関６１が、ガソリン、圧縮天然ガス（Ｃ
ＮＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を燃料とする予混合
方式の内燃機関（オットーエンジン）である場合を例に
説明したが、空気と燃料との混合制御が容易に行え、安
定したリッチ運転が可能であれば一酸化炭素発生用内燃
機関としてディーゼルエンジンを用いてもよく、この場
合、主内燃機関４０と同一の燃料を用いることができ、
ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の使用燃料を一種類にする
ことができる。
素発生用内燃機関６１が、ガソリン、圧縮天然ガス（Ｃ
ＮＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等を燃料とする予混合
方式の内燃機関（オットーエンジン）である場合を例に
説明したが、空気と燃料との混合制御が容易に行え、安
定したリッチ運転が可能であれば一酸化炭素発生用内燃
機関としてディーゼルエンジンを用いてもよく、この場
合、主内燃機関４０と同一の燃料を用いることができ、
ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の使用燃料を一種類にする
ことができる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る請求項１のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関によれば、気
筒とＮＯｘ吸蔵触媒との間の排気管に一酸化炭素発生手
段を介装したので、ＮＯｘ吸蔵触媒の復元時に、一酸化
炭素発生手段を作動させてＮＯｘ吸蔵触媒に一酸化炭素
を供給し、ＮＯｘ吸蔵触媒に対するＮＯｘの放出・還元
を行わせることができる。このため、従来、ＮＯｘ吸蔵
触媒へ一酸化炭素を供給するために行っていた主内燃機
関のリッチ運転を不要にでき、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関の出力変動を抑止して、スムースな連続運転を実現
することができる。
る請求項１のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関によれば、気
筒とＮＯｘ吸蔵触媒との間の排気管に一酸化炭素発生手
段を介装したので、ＮＯｘ吸蔵触媒の復元時に、一酸化
炭素発生手段を作動させてＮＯｘ吸蔵触媒に一酸化炭素
を供給し、ＮＯｘ吸蔵触媒に対するＮＯｘの放出・還元
を行わせることができる。このため、従来、ＮＯｘ吸蔵
触媒へ一酸化炭素を供給するために行っていた主内燃機
関のリッチ運転を不要にでき、ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関の出力変動を抑止して、スムースな連続運転を実現
することができる。
【００５５】請求項２のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関に
よれば、一酸化炭素発生手段を、一酸化炭素発生用内燃
機関としたので、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出
・還元が必要なときには、一酸化炭素発生用内燃機関に
所要量の燃料を供給することでリッチ運転を行わせ、必
要量の一酸化炭素をＮＯｘ吸蔵触媒へ供給することがで
きる。
よれば、一酸化炭素発生手段を、一酸化炭素発生用内燃
機関としたので、ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出
・還元が必要なときには、一酸化炭素発生用内燃機関に
所要量の燃料を供給することでリッチ運転を行わせ、必
要量の一酸化炭素をＮＯｘ吸蔵触媒へ供給することがで
きる。
【００５６】請求項３のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関に
よれば、一酸化炭素発生手段を、バーナーとしたので、
ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
きには、所要量の燃料をバーナーに供給して燃焼させる
ことで、必要量の一酸化炭素をＮＯｘ吸蔵触媒へ供給す
ることができる。また、バーナーを用いることで、一酸
化炭素発生手段を簡素な構造のものにできる。そして、
内燃機関と同一燃料をバーナーの燃焼用燃料として用い
ることができる。
よれば、一酸化炭素発生手段を、バーナーとしたので、
ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの放出・還元が必要なと
きには、所要量の燃料をバーナーに供給して燃焼させる
ことで、必要量の一酸化炭素をＮＯｘ吸蔵触媒へ供給す
ることができる。また、バーナーを用いることで、一酸
化炭素発生手段を簡素な構造のものにできる。そして、
内燃機関と同一燃料をバーナーの燃焼用燃料として用い
ることができる。
【００５７】請求項４のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関に
よれば、一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸に、発電機
の入力軸を接続したので、一酸化炭素発生用内燃機関の
作動時に生じる発生動力を、発電機によって電気エネル
ギに変換して回収することができる。
よれば、一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸に、発電機
の入力軸を接続したので、一酸化炭素発生用内燃機関の
作動時に生じる発生動力を、発電機によって電気エネル
ギに変換して回収することができる。
【００５８】請求項５のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関に
よれば、一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸を、主内燃
機関の出力軸に動力伝達手段を介して接続したので、一
酸化炭素発生用内燃機関の作動時に生じる発生動力を、
主内燃機関の発生動力に寄与させて回収できる。その結
果、主内燃機関の燃費を向上させることができる。ま
た、一酸化炭素発生用内燃機関の回転数と主内燃機関の
回転数とが同期するので、一酸化炭素発生用内燃機関を
排気流に対し低抵抗に動作させることができる。
よれば、一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸を、主内燃
機関の出力軸に動力伝達手段を介して接続したので、一
酸化炭素発生用内燃機関の作動時に生じる発生動力を、
主内燃機関の発生動力に寄与させて回収できる。その結
果、主内燃機関の燃費を向上させることができる。ま
た、一酸化炭素発生用内燃機関の回転数と主内燃機関の
回転数とが同期するので、一酸化炭素発生用内燃機関を
排気流に対し低抵抗に動作させることができる。
【００５９】請求項６のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関に
よれば、一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパス
管を排気管に設け、このバイパス管、及びバイパス管と
一酸化炭素発生用内燃機関との間の排気管に電磁開閉弁
を介装したので、電磁開閉弁を切り替えて必要なときだ
け一酸化炭素発生用内燃機関へ排気ガスを流すことがで
き、通常運転時における排気抵抗の増加をなくすことが
できる。
よれば、一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパス
管を排気管に設け、このバイパス管、及びバイパス管と
一酸化炭素発生用内燃機関との間の排気管に電磁開閉弁
を介装したので、電磁開閉弁を切り替えて必要なときだ
け一酸化炭素発生用内燃機関へ排気ガスを流すことがで
き、通常運転時における排気抵抗の増加をなくすことが
できる。
【００６０】請求項７のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関に
よれば、バイパス管と一酸化炭素発生用内燃機関との間
の排気管に第一の電磁駆動スロットル弁を介装し、電磁
開閉弁より上流側のバイパス配管又は排気管のそれぞれ
に外気へ開放する分岐管を接続し、この分岐管に第二の
電磁駆動スロットル弁を設けたので、第一の電磁駆動ス
ロットル弁で一酸化炭素発生用内燃機関への排気流入量
を調整することで、必要一酸化炭素を発生させるための
最少量の酸素を一酸化炭素発生用内燃機関へ供給できる
ようになり、その結果、一酸化炭素発生用内燃機関への
燃料噴射量を最小限に抑えることができる。
よれば、バイパス管と一酸化炭素発生用内燃機関との間
の排気管に第一の電磁駆動スロットル弁を介装し、電磁
開閉弁より上流側のバイパス配管又は排気管のそれぞれ
に外気へ開放する分岐管を接続し、この分岐管に第二の
電磁駆動スロットル弁を設けたので、第一の電磁駆動ス
ロットル弁で一酸化炭素発生用内燃機関への排気流入量
を調整することで、必要一酸化炭素を発生させるための
最少量の酸素を一酸化炭素発生用内燃機関へ供給できる
ようになり、その結果、一酸化炭素発生用内燃機関への
燃料噴射量を最小限に抑えることができる。
【図１】 本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の
第一の実施の形態を表すブロック図である。
第一の実施の形態を表すブロック図である。
【図２】 図１のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関における
主内燃機関と一酸化炭素発生用内燃機関との運転状況を
表すタイムチャートである。
主内燃機関と一酸化炭素発生用内燃機関との運転状況を
表すタイムチャートである。
【図３】 本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の
第二の実施の形態を表すブロック図である。
第二の実施の形態を表すブロック図である。
【図４】 本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の
第三の実施の形態を表すブロック図である。
第三の実施の形態を表すブロック図である。
【図５】 本発明に係るＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関の
第四の実施の形態を表すブロック図である。
第四の実施の形態を表すブロック図である。
【図６】 従来のディーゼルエンジンを示すブロック図
である。
である。
【図７】 従来のディーゼルエンジンにおけるリーン運
転とリッチ運転とを表すタイムチャートである。
転とリッチ運転とを表すタイムチャートである。
４０…主内燃機関
４０ａ…主内燃機関の出力軸
４１〜４４…第１〜第４気筒
５７…排気管
５９…ＮＯｘ吸蔵触媒
６１…一酸化炭素発生用内燃機関（一酸化炭素発生手
段） ６１ａ…一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸 ７１…発電機 ７１ａ…発電機の入力軸 ７３…ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関 ８３…歯車列（動力伝達手段） ９３…バイパス管 ９５、９７…電磁開閉弁 １０３…第一の電磁駆動スロットル弁 １０５…分岐管 １０７…第二の電磁駆動スロットル弁
段） ６１ａ…一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸 ７１…発電機 ７１ａ…発電機の入力軸 ７３…ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関 ８３…歯車列（動力伝達手段） ９３…バイパス管 ９５、９７…電磁開閉弁 １０３…第一の電磁駆動スロットル弁 １０５…分岐管 １０７…第二の電磁駆動スロットル弁
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ
3/36 3/36 Ｎ
Ｆ０２Ｄ 25/02 Ｆ０２Ｄ 25/02
29/06 29/06 Ｚ
Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA17 AA18 AA19 AB06
AB09 BA14 CA02 CA16 CB01
CB02 CB03 EA07 EA08 EA09
EA33 FB05 FB09 HA01 HA36
HB02 HB03
3G092 AA00 AA01 AA02 AA06 AA20
AB02 AB03 AB07 AB08 BA01
BA04 BB01 BB06 DC14 DC15
DE01S DE03S DF01 DF02
DF08 DF09 DG07 EA11 EA26
EA27 EA28 EA29 FA15 FA17
FA24 HA01X HA01Z HA06X
HA06Z HB01X HB01Z HB02X
HB02Z HD04X HD04Z HF01X
3G093 AA01 AB01 BA19 BA20 DA06
DA09 DA11 DB28 EA04 EA05
EA09 EB08
Claims (7)
- 【請求項１】 気筒に接続した排気管に、前記気筒から
排気された排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触
媒を設けたＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関において、 前記気筒と前記ＮＯｘ吸蔵触媒との間の前記排気管に一
酸化炭素発生手段を介装したことを特徴とするＮＯｘ吸
蔵触媒付き内燃機関。 - 【請求項２】 請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関において、 前記一酸化炭素発生手段が、一酸化炭素発生用内燃機関
であることを特徴とするＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関。 - 【請求項３】 請求項１記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関において、 前記一酸化炭素発生手段が、バーナーであることを特徴
とするＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関。 - 【請求項４】 請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関において、 前記一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸に、発電機の入
力軸を接続したことを特徴とするＮＯｘ吸蔵触媒付き内
燃機関。 - 【請求項５】 請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関において、 前記一酸化炭素発生用内燃機関の出力軸を、前記気筒を
有する主内燃機関の出力軸に、動力伝達手段を介して接
続したことを特徴とするＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関。 - 【請求項６】 請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関において、 前記一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパス管を
前記排気管に設け、該バイパス管、及び該バイパス管と
前記一酸化炭素発生用内燃機関との間の排気管のそれぞ
れに電磁開閉弁を介装したことを特徴とするＮＯｘ吸蔵
触媒付き内燃機関。 - 【請求項７】 請求項２記載のＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃
機関において、 前記一酸化炭素発生用内燃機関を迂回するバイパス管を
前記排気管に設け、該バイパス管に電磁開閉弁を設け、
前記バイパス管と前記一酸化炭素発生用内燃機関との間
の排気管に第一の電磁駆動スロットル弁を介装し、前記
電磁開閉弁より上流側のバイパス配管又は排気管に外気
へ開放する分岐管を接続し、該分岐管に第二の電磁駆動
スロットル弁を設けたことを特徴とするＮＯｘ吸蔵触媒
付き内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011672A JP2003214149A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011672A JP2003214149A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214149A true JP2003214149A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=27649097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002011672A Pending JP2003214149A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | ＮＯｘ吸蔵触媒付き内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003214149A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006112313A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Yanmar Co Ltd | 排気ガス浄化装置及びその制御方法 |
| WO2012004831A1 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002011672A patent/JP2003214149A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006112313A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Yanmar Co Ltd | 排気ガス浄化装置及びその制御方法 |
| WO2012004831A1 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| CN103080493A (zh) * | 2010-07-07 | 2013-05-01 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机 |
| JP5299572B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2013-09-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
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