JP2005083354A - 排気浄化器の浄化能力回復方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の浄化能力回復方法では、フィルタ23に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しフィルタの温度を所定温度範囲内に維持するHC・SOF除去工程と、空燃比をリーンに維持しフィルタの温度を所定温度範囲以上の温度に維持するSoot除去工程と、排気ガスの空燃比をリッチに維持しフィルタの温度を所定温度範囲以上の温度に維持する硫黄除去工程と、排気ガスの空燃比をリッチに維持しフィルタの温度を上記所定温度範囲内に維持する酸素除去工程のうちいずれか一つの除去工程を実行すべきであると判定されたときには、この順序でこれら除去工程を実行する。
【選択図】 図2
Description
また、NOx保持剤は排気ガス中のNOxだけでなくSOx等の硫黄成分を保持してしまい、これによりNOx保持剤のNOx保持能力が低下してしまうため、定期的にフィルタに担持されているNOx保持剤に保持されている硫黄成分を離脱させる必要がある。さらに、一般に、フィルタ表面上には貴金属を担持する担体層が設けられるが、この担体層に保持されている酸素量が多くなると、白金(Pt)等の貴金属(触媒金属)の酸化能力が低下してしまう。このため、フィルタ表面上の担体層に保持されている酸素を離脱させることも必要である。
一方、上述した各除去処理においては、排気ガスの空燃比制御やフィルタの昇温等が必要であり、したがってこれら除去処理を実行するために燃料が消費される。
第1の発明によれば、HC・SOF除去工程、Soot除去工程、硫黄除去工程および酸素除去工程の各除去工程が別々に実行されるのではなく、一度に実行される。このため、或る除去工程を実行することによって昇温された排気浄化器の温度を通常運転時における温度にまで低下させることなくそのまま別の除去工程が実行されるため、この別の除去工程における昇温制御に必要な燃料が低減される。
なお、「排気浄化器」とは、担体と、この担体に担持された触媒作用を示す物質(例えば貴金属)とから成るものを意味し、この担体には排気ガス中の粒子状物質(煤分およびSOF)を捕集するパティキュレートフィルタも含まれるものとする。
第2の発明によれば、排気浄化器へのHC・SOF堆積量、Soot堆積量、硫黄保持量、および酸素保持量に対して最低限必要な維持時間だけ最低限必要な維持温度において各除去工程が実行されるようにすれば、燃料消費量を最小限に抑えつつHCおよびSOF、Soot、硫黄成分および酸素を確実に除去することができる。
Soot除去工程および硫黄除去工程では、排気浄化器の温度が所定温度範囲以上の温度にまで昇温されるため、燃料消費量が多い。一方、HC・SOF除去工程および酸素除去工程は、比較的少ない燃料消費量で実行することができる。そこで、第3の発明では、一連の除去工程全てを実行するのをSoot除去工程または硫黄除去工程を実行すべきときに限っている。これにより、いずれにせよ排気浄化器を所定温度範囲以上の温度に昇温しなければならないときにのみ一連の除去工程全てが実行されるため、燃料消費量を少なく抑えることができる。
一般に、内燃機関を搭載した車両の走行中等に上記各除去工程を実行しても、内燃機関の運転状態が様々に変化するため、各除去工程の実行条件を維持すること(例えば、排気ガスの空燃比をリッチに維持すること)は困難である。このため、各除去工程の実行には無駄に長い時間が必要となってしまう。第4の発明によれば、内燃機関の停止命令が検出されたとき、すなわち車両が走行しておらずに内燃機関の運転状態を自由に変更可能なときに行われるため、各除去工程に最適となるように排気ガスの空燃比および排気浄化器の温度を維持することができ、必要最低限の時間で各除去工程を完了することができる。
第5の発明では、本発明の浄化能力回復方法の実行開始時にSoot除去工程が実行されている場合には、Soot除去工程以降の除去工程のみが実行される。これにより、Soot除去工程の実行条件が満たされているにも関わらず、HC・SOF除去工程から順々に除去工程を実行して再びSoot除去工程を実行するという無駄な制御を行う必要がなく、燃料消費量を少なく抑えることができる。
第6の発明では、本発明の浄化能力回復方法の実行開始時に硫黄除去工程が実行されている場合には、硫黄除去工程以降の除去工程のみが実行される。これにより、硫黄除去工程の実行条件が満たされているにも関わらず、HC・SOF除去工程から順々に除去工程を実行して再び硫黄除去工程を実行するという無駄な制御を行う必要がなく、燃料消費量を少なく抑えることができる。
第7の発明によれば、車両が電動機のみによって駆動されているとき、すなわち車両の走行中に一連の除去工程が実行されるため、硫黄除去工程により硫黄成分が排出されても、排出された硫黄成分が大気中の特定の領域のみに溜まってしまうことが抑制される。
フィルタ23に流入する排気ガス中には煤分が含まれており、これら煤分はフィルタ23を構成する隔壁の表面上または隔壁内に形成された細孔の表面上に付着することで捕集される。捕集された煤分はフィルタ23の表面上に徐々に堆積するため、堆積量が増えるとフィルタ23の細孔が閉塞してしまう。一方、フィルタ23に流入した排気ガスはこの細孔を通ってフィルタ23から排出される。このため、閉塞した細孔の数が増大すると、フィルタ23による排気ガスに対する流抵抗が大きくなり、フィルタ23に起因する圧損が大きくなってしまう。
排気ガス中には、燃焼室5内で燃焼していない未燃の炭化水素が含まれる。この未燃の炭化水素は、フィルタ23の表面上、すなわちフィルタ23を構成する隔壁壁面上または隔壁内に形成された細孔の表面上に吸着する。また、排気ガス中には、燃焼時の高温で蒸発した燃料とエンジンオイル中の炭化水素(HC)が膨張行程の低温下で析出し、粒子状になったもの(可溶性有機物質。以下、「SOF」と称す)が含まれる。このSOFは、沸点の高い炭化水素であり、粘着性がある。このため、SOFはフィルタ23の表面上に付着する。
NOx保持剤では、通常、NOx保持量が増大してNOx保持能力が低下した場合には、NOx保持剤に流入する排気ガスの空燃比をほぼ理論空燃比またはリッチにすることにより保持されているNOxを離脱・還元してNOx保持能力を回復するようにしている。一方、フィルタ23に流入する排気ガス中にはSOxが含まれており、このSOxはNOx保持剤に保持される。NOx保持剤に保持されたSOxは上述したようにNOxを離脱・還元するときにもNOx保持剤から離脱しない。このため、NOx保持剤が保持しているSOxの量(以下、「SOx保持量」と称す)が増大すると、NOx保持剤のNOx保持能力が低下してしまう(硫黄被毒)。
フィルタ23に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには、排気ガス中には多量の酸素が含まれている。これら酸素は、フィルタ23の表面上に吸着し、すなわちNOx保持剤および貴金属を覆うように吸着する。また、白金(Pt)等の貴金属は高温となると互いに結合して大粒となり、この結合反応はフィルタ23の表面上の担体層に保持されている酸素によって促進される。このため、フィルタ23の表面上に保持されている酸素の量(以下、「酸素保持量」と称す)が増大すると、NOx保持剤のNOx保持能力や貴金属の酸化能力等が低下せしめられる(酸素被毒)。
6…燃料噴射弁
23…パティキュレートフィルタ(フィルタ)
24…ケーシング
40…電子制御ユニット(ECU)
52…差圧センサ
53…温度センサ
Claims (7)
- 内燃機関の排気通路上に設けられたNOx保持剤および貴金属を担持した排気浄化器の浄化能力回復方法であって、
上記排気浄化器に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持し、該排気浄化器の温度を所定温度範囲内に維持して、上記排気浄化器の表面上に堆積したHCおよびSOFを除去するHC・SOF除去工程と、
上記排気浄化器に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持し、該排気浄化器の温度を上記所定温度範囲以上の温度に維持して、上記排気浄化器の表面上に堆積した煤分を除去するSoot除去工程と、
上記排気浄化器に流入する排気ガスの空燃比をリッチに維持し、該排気浄化器の温度を上記所定温度範囲以上の温度に維持して、上記NOx保持剤に保持された硫黄成分を離脱させる硫黄除去工程と、
上記排気浄化器に流入する排気ガスの空燃比をリッチに維持し、該排気浄化器の温度を上記所定温度範囲内に維持して、上記排気浄化器に保持された酸素を離脱させる酸素除去工程とを具備する排気浄化器の浄化能力回復方法において、
上記除去工程のうちいずれか一つの除去工程を実行すべきであると判定されたときには、HC・SOF除去工程、Soot除去工程、硫黄除去工程および酸素除去工程をこの順序で実行する排気浄化器の浄化能力回復方法。 - 上記HC・SOF除去工程、Soot除去工程、硫黄除去工程、および酸素除去工程の維持時間および各除去工程実行時における上記排気浄化器の維持温度は、それぞれ上記排気浄化器へのHC・SOF堆積量、煤堆積量、硫黄保持量、および酸素保持量に応じて変更される請求項1に記載の排気浄化器の浄化能力回復方法。
- 上記除去工程のうちいずれか一つの除去工程を実行すべきであると判定されるときとは、Soot除去工程または硫黄除去工程を実行すべきであるときである請求項1または2に記載の排気浄化器の浄化能力回復方法。
- 上記除去工程のうちいずれか一つの除去工程を実行すべきであると判定されるときとは、内燃機関の停止命令が検出されたときであって上記排気浄化器の表面上への煤分の堆積量が所定堆積量以上となっているときまたは上記NOx保持剤の硫黄成分保持量が所定保持量以上となっているときである請求項1または2に記載の排気浄化器の浄化能力回復方法。
- 内燃機関の停止命令が検出されたときであって上記排気浄化器の表面上への煤分の堆積量が所定堆積量以上となっているときまたは上記NOx保持剤の硫黄成分保持量が所定保持量以上となっているときであっても、上記停止命令が検出されたときに上記排気浄化器に流入する排気ガスの空燃比がリーンであって、上記排気浄化器の温度が上記所定温度範囲以上である場合には、上記HC・SOF除去工程を実行せず、上記Soot除去工程、硫黄除去工程および酸素除去工程をこの順序で実行する請求項3に記載の排気浄化器の浄化能力回復方法。
- 内燃機関の停止命令が検出されたときであって上記排気浄化器の表面上への煤分の堆積量が所定堆積量以上となっているときまたは上記NOx保持剤の硫黄成分保持量が所定保持量以上となっているときであっても、排気ガスの空燃比がリッチであって上記排気浄化器の温度が上記所定温度範囲以上である場合には、上記HC・SOF除去工程およびSoot除去工程を実行せず、上記硫黄除去工程および酸素除去工程をこの順序で実行する請求項3に記載の排気浄化器の浄化能力回復方法。
- 上記内燃機関を搭載した車両が該内燃機関と電動機とにより選択的にまたは同時に駆動されており、上記内燃機関の停止命令が検出されたときとは、上記車両が電動機のみによって駆動されているときである請求項4に記載の排気浄化器の浄化能力回復方法。
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