JP2006046198A - 排気ガス浄化システム - Google Patents
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Abstract
【課題】排気ガス浄化用触媒におけるNOx転化率の低下を抑制ないし防止し得る排気ガス浄化システムを提供すること。
【解決手段】内燃機関の排気ガス流路に、排気ガスの流れ方向に対して上流側から水素触媒と、少なくともNOxトラップ機能を有する排気ガス浄化用触媒をこの順に配設し、上記水素触媒及び排気ガス浄化用触媒は、該触媒の劣化度合いを判断する劣化度合い判断手段をそれぞれ備え、更に上記内燃機関に及び/又は水素触媒より上流側の排気ガス流路に、少なくとも該水素触媒の有する機能を回復させる回復処理手段を備える排気ガス浄化システム。備える排気ガス浄化用触媒の劣化度合い判断手段が、該排気ガス浄化用触媒が劣化していると判断し、且つ上記水素触媒の劣化度合い判断手段が、該水素触媒が劣化していると判断したときに、上記回復処理手段が水素触媒の回復処理を実行する。
【選択図】なし
【解決手段】内燃機関の排気ガス流路に、排気ガスの流れ方向に対して上流側から水素触媒と、少なくともNOxトラップ機能を有する排気ガス浄化用触媒をこの順に配設し、上記水素触媒及び排気ガス浄化用触媒は、該触媒の劣化度合いを判断する劣化度合い判断手段をそれぞれ備え、更に上記内燃機関に及び/又は水素触媒より上流側の排気ガス流路に、少なくとも該水素触媒の有する機能を回復させる回復処理手段を備える排気ガス浄化システム。備える排気ガス浄化用触媒の劣化度合い判断手段が、該排気ガス浄化用触媒が劣化していると判断し、且つ上記水素触媒の劣化度合い判断手段が、該水素触媒が劣化していると判断したときに、上記回復処理手段が水素触媒の回復処理を実行する。
【選択図】なし
Description
本発明は、排気ガス浄化システムに係り、更に詳細には、排気ガス流路の上流側に水素触媒を備え、下流側に少なくともNOxトラップ機能を有する排気ガス浄化用触媒を備え、更にこれらの性能回復機能を有する排気ガス浄化システムに関する。
近年、燃費向上の社会的要請から内燃機関としてリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンが用いられている。
このような内燃機関の排気ガス浄化システムとして、内燃機関の排気ガス流路の上流側に水素触媒を備え、下流側にNOx吸着触媒を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
このような内燃機関の排気ガス浄化システムとして、内燃機関の排気ガス流路の上流側に水素触媒を備え、下流側にNOx吸着触媒を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
NOx吸着触媒単独では、排気ガスの空燃比がリーン域のときに排気ガス中のNOxをトラップし、トラップしたNOxを排気ガスの空燃比がストイキないしリッチ域のときに脱離浄化する。
しかし、NOx機能(吸着・脱離浄化機能)を発揮するには触媒の活性化(例えば触媒温度が300℃以上)が条件となるが、上流側に水素触媒を備えると、排気ガス中の還元性ガスにおける水素濃度を高めること、特にH2/CO比を高めることができ、これにより触媒が十分に活性化していない、例えば200〜250℃付近においてもNOxトラップ触媒の脱離浄化性能を発揮させることができるなどNOx転化率をより向上させることが可能となる。
特開平11−169670号公報
しかし、NOx機能(吸着・脱離浄化機能)を発揮するには触媒の活性化(例えば触媒温度が300℃以上)が条件となるが、上流側に水素触媒を備えると、排気ガス中の還元性ガスにおける水素濃度を高めること、特にH2/CO比を高めることができ、これにより触媒が十分に活性化していない、例えば200〜250℃付近においてもNOxトラップ触媒の脱離浄化性能を発揮させることができるなどNOx転化率をより向上させることが可能となる。
しかしながら、このような内燃機関の排気ガス浄化システムは、長時間使用するとCO被毒により水素触媒の性能低下(劣化)により、水素触媒通過後のH2/CO比が小さくなり、NOx吸着触媒におけるNOx転化率が低下(劣化)し始めるという技術知見を得た。
ここで「CO被毒」とは、例えば白金のような貴金属がCOを吸着し、貴金属がCOにより表面を覆われて触媒活性が失われるという一般的なものだけでなく、水素触媒中の酸素吸蔵材(例えばセリウム酸化物)と酸化されたCO2とが比較的安定な炭酸塩を形成するようにして水素触媒で進行すると推測されているCOシフト反応の活性点(酸素吸蔵材)が覆われて触媒活性が失われるというものも含む。
ここで「CO被毒」とは、例えば白金のような貴金属がCOを吸着し、貴金属がCOにより表面を覆われて触媒活性が失われるという一般的なものだけでなく、水素触媒中の酸素吸蔵材(例えばセリウム酸化物)と酸化されたCO2とが比較的安定な炭酸塩を形成するようにして水素触媒で進行すると推測されているCOシフト反応の活性点(酸素吸蔵材)が覆われて触媒活性が失われるというものも含む。
本発明は、このような技術知見に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガス浄化用触媒におけるNOx転化率の低下を抑制ないし防止し得る排気ガス浄化システムを提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水素触媒の劣化を抑制ないし防止することなどにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気ガス流路に、排気ガスの流れ方向に対して上流側から排気ガス中の少なくともCOを低減しH2を生成する及び/又はCOを低減しH2を透過する機能を有する水素触媒と、少なくともNOxトラップ機能を有する排気ガス浄化用触媒をこの順に配設し、上記水素触媒及び排気ガス浄化用触媒は、該触媒の劣化度合いを判断する劣化度合い判断手段をそれぞれ備え、更に上記内燃機関に及び/又は水素触媒より上流側の排気ガス流路に、少なくとも該水素触媒の有する機能を回復させる回復処理手段を備える。
そして、備える排気ガス浄化用触媒の劣化度合い判断手段が、該排気ガス浄化用触媒が劣化していると判断し、且つ上記水素触媒の劣化度合い判断手段が、該水素触媒が劣化していると判断したときに、上記回復処理手段が水素触媒の回復処理を実行する。
そして、備える排気ガス浄化用触媒の劣化度合い判断手段が、該排気ガス浄化用触媒が劣化していると判断し、且つ上記水素触媒の劣化度合い判断手段が、該水素触媒が劣化していると判断したときに、上記回復処理手段が水素触媒の回復処理を実行する。
本発明によれば、水素触媒の劣化を抑制ないし防止することなどとしたため、排気ガス浄化用触媒におけるNOx転化率の低下を抑制ないし防止し得る排気ガス浄化システムを提供することができる。
以下、本発明の排気ガス浄化システムを図面に基いて説明する。
図1は、本発明の排気ガス浄化システムの一実施形態を示す模式的説明図である。同図に示すように、排気ガス浄化システム1は、内燃機関の1種であるリーンバーンガソリンエンジン40の排気ガス流路に水素触媒10と排気ガス浄化用触媒20を備える。
また、水素触媒10はその入口近傍に排気ガス空燃比を検出する検出器(A/Fセンサ)30aを備え、出口近傍にA/Fセンサ30aを備える。一方、排気ガス浄化用触媒20はその入口近傍に排気ガスのNOx濃度、排気ガス空燃比及び排気ガス温度を検出する検出器(NOxセンサ、A/Fセンサ及び温度センサを組み合わせたセンサ(以下、3種センサと表記する。))30bを備え、出口近傍に3種センサ30bを備える。
A/Fセンサ30aと3種センサ30bは図示しないコントロールユニット(C/U)50の一部である車載自己診断装置(On−Board Diagnosis:OBD)52とそれぞれ接続されている。本例の場合、2つのA/Fセンサ30aとOBD52が協働して、水素触媒劣化度合い判断手段Aとして機能し、2つの3種センサ30bとOBD52が協働して、排気ガス浄化用触媒劣化度合い判断手段Bとして機能する。更に、本例の場合、回復処理手段60はエンジン40が兼ねる。
図1は、本発明の排気ガス浄化システムの一実施形態を示す模式的説明図である。同図に示すように、排気ガス浄化システム1は、内燃機関の1種であるリーンバーンガソリンエンジン40の排気ガス流路に水素触媒10と排気ガス浄化用触媒20を備える。
また、水素触媒10はその入口近傍に排気ガス空燃比を検出する検出器(A/Fセンサ)30aを備え、出口近傍にA/Fセンサ30aを備える。一方、排気ガス浄化用触媒20はその入口近傍に排気ガスのNOx濃度、排気ガス空燃比及び排気ガス温度を検出する検出器(NOxセンサ、A/Fセンサ及び温度センサを組み合わせたセンサ(以下、3種センサと表記する。))30bを備え、出口近傍に3種センサ30bを備える。
A/Fセンサ30aと3種センサ30bは図示しないコントロールユニット(C/U)50の一部である車載自己診断装置(On−Board Diagnosis:OBD)52とそれぞれ接続されている。本例の場合、2つのA/Fセンサ30aとOBD52が協働して、水素触媒劣化度合い判断手段Aとして機能し、2つの3種センサ30bとOBD52が協働して、排気ガス浄化用触媒劣化度合い判断手段Bとして機能する。更に、本例の場合、回復処理手段60はエンジン40が兼ねる。
本発明において、排気ガス浄化用触媒20の入口及び出口近傍に配設される検出器30bは、上述したような排気ガスの少なくとも1つ状態を入口側と出口側で検出できれば、特に限定されるものではなく、NOxセンサ、A/Fセンサ又は温度センサの少なくとも1つで足りるが、3つのセンサを組み合わせて用いると劣化判断をより適切にすることができる。一方、水素触媒の入口及び出口近傍に配設される検出器30aは、例えば排気ガス空燃比やO2ストレージ量などの排気ガスの少なくとも1つの状態を入口側と出口側で検出できれば、特に限定されるものではなく、A/FセンサやO2センサなどを用いることができ、上述したように組み合わせて用いてもよい。なお、水素触媒10の出口側の検出器30aと排気ガス浄化用触媒20の入口側の検出器30bは取り付け位置を適宜調整することなどにより、兼用させることも可能となる。
エンジン40から排出される排気ガスは排気ガス流路を矢印の方向に流れ、水素触媒10と排気ガス浄化触媒20を通って浄化される。
その際に、水素触媒10はエンジン40の詳しくは後述するNOx脱離浄化制御(リッチスパイク制御)により発生した排気ガス中のHCやH2、COなどの還元性ガスのうち、少なくともCOを低減しH2を生成する機能及びCOを低減しH2を透過する機能の一方又は双方を有し、水素触媒10を通過前より通過後の排気ガスのH2/CO比を高めるものであり、例えば、HCとCOからH2を生成する触媒、より具体的にはPt、Pd又はRh及びこれらの任意の混合物に係る貴金属を含有する貴金属触媒や、CO・HC選択酸化触媒、より具体的にはジルコニウム酸化物を含有する触媒、好ましくはRhを更に併用した触媒、更には、H2の消費を抑制する触媒、より具体的には固体酸性ジルコニウム酸化物を含有する触媒、好ましくはPtを併用した触媒を用いることができる。
その際に、水素触媒10はエンジン40の詳しくは後述するNOx脱離浄化制御(リッチスパイク制御)により発生した排気ガス中のHCやH2、COなどの還元性ガスのうち、少なくともCOを低減しH2を生成する機能及びCOを低減しH2を透過する機能の一方又は双方を有し、水素触媒10を通過前より通過後の排気ガスのH2/CO比を高めるものであり、例えば、HCとCOからH2を生成する触媒、より具体的にはPt、Pd又はRh及びこれらの任意の混合物に係る貴金属を含有する貴金属触媒や、CO・HC選択酸化触媒、より具体的にはジルコニウム酸化物を含有する触媒、好ましくはRhを更に併用した触媒、更には、H2の消費を抑制する触媒、より具体的には固体酸性ジルコニウム酸化物を含有する触媒、好ましくはPtを併用した触媒を用いることができる。
排気ガス浄化用触媒20は排気ガスのうち少なくともNOxをトラップする機能を有し、上述したようなH2/CO比が高められた還元性ガスなどが到達し、排気ガス浄化触媒20の周りの雰囲気がストイキないしリッチ域となると、トラップしていたNOxをより効率良く脱離浄化するものであり、例えば、Pt、Pd又はRh及びこれらの任意の混合物とアルカリ土類金属の一例であるバリウムとセリアを含む触媒を用いることができる。また、排気ガス浄化用触媒はHCトラップ機能を更に有していてもよい。例えば、Pt−Pd−Rhを含む触媒で担体にアルミナとβゼオライトとを用い、βゼオライトと貴金属担持アルミナとを積層した触媒を用いることができる。
ここで、NOx脱離浄化制御について説明する。
図2は、排気ガス浄化用触媒20のNOxトラップ量推定を含むNOx脱離浄化制御のフローチャートである。
S1では、運転条件(エンジン回転数、負荷、空燃比等)より、エンジン40からの単位時間当たりのNOx排出量を(DNOx)を算出(予測)する。
S2では、次式(1)のように、単位時間当たりのNOx排出量(DNOx)に所定のトラップ率(KT)を乗じた値を積算することで、NOxトラップ量(TNOx)を算出・更新する。
TNOx=TNOx’+DNOx×KT…(1)
このNOxトラップ量(TNOx)は、エンジン停止後もC/U50に内蔵の記憶内容を保持できるメモリに記憶する。なお、式(1)中のTNOx’はメモリに記憶されたNOxトラップ量の初期値(リセットされている場合にはゼロである。)である。また、トラップ率(KT)は触媒種、更には内燃機関種や搭載される車種などによって、適宜設定されるものである。
NOxトラップ量の推定は、これに限定されるものではなく、走行距離を積算したり、リーン雰囲気に置かれた時間を積算したりして得られた積算値に基いて行ってもよい。
図2は、排気ガス浄化用触媒20のNOxトラップ量推定を含むNOx脱離浄化制御のフローチャートである。
S1では、運転条件(エンジン回転数、負荷、空燃比等)より、エンジン40からの単位時間当たりのNOx排出量を(DNOx)を算出(予測)する。
S2では、次式(1)のように、単位時間当たりのNOx排出量(DNOx)に所定のトラップ率(KT)を乗じた値を積算することで、NOxトラップ量(TNOx)を算出・更新する。
TNOx=TNOx’+DNOx×KT…(1)
このNOxトラップ量(TNOx)は、エンジン停止後もC/U50に内蔵の記憶内容を保持できるメモリに記憶する。なお、式(1)中のTNOx’はメモリに記憶されたNOxトラップ量の初期値(リセットされている場合にはゼロである。)である。また、トラップ率(KT)は触媒種、更には内燃機関種や搭載される車種などによって、適宜設定されるものである。
NOxトラップ量の推定は、これに限定されるものではなく、走行距離を積算したり、リーン雰囲気に置かれた時間を積算したりして得られた積算値に基いて行ってもよい。
S3では、NOxトラップ量(TNOx)が所定値以上となって、脱離浄化時期となったか否かを判定する。判定の結果、脱離浄化時期でない場合は、S1へ戻る。脱離浄化時期となった場合は、S4へ進む。
S4では、脱離浄化可能な運転条件(例えば、暖機後で比較的高回転・高負荷条件)か否かを判定する。判定の結果、脱離浄化可能な運転条件でない場合は、S1へ戻る。脱離浄化可能な運転条件の場合は、S5へ進む。
S4では、脱離浄化可能な運転条件(例えば、暖機後で比較的高回転・高負荷条件)か否かを判定する。判定の結果、脱離浄化可能な運転条件でない場合は、S1へ戻る。脱離浄化可能な運転条件の場合は、S5へ進む。
S5では、排気ガス浄化触媒20のNOx脱離浄化制御として、例えば吸入空気量を減少させることなどにより、排気ガスの空燃比をストイキないしリッチ域にする(リッチスパイク制御)。これにより、排気ガス浄化用触媒20にトラップされていたNOxが脱離浄化される。例えば、ディーゼルエンジンの場合にはリッチスパイク制御の際に、更に燃料噴射時期の遅角(又はポスト噴射の実行)により、排気ガス温度を上昇させてもよい。
S6では、NOxの脱離浄化に必要な所定時間が経過したか否かを判定する。経過していない場合には、S5へ戻って、NOx脱離浄化制御を続行する。経過した場合は、S7へ進む。
S7では、NOxの脱離浄化が完了したので、S2での積算値であるNOxトラップ量(TNOx)をリセットしてS1へ戻る。
S7では、NOxの脱離浄化が完了したので、S2での積算値であるNOxトラップ量(TNOx)をリセットしてS1へ戻る。
以上のようなNOx脱離浄化制御(リッチスパイク制御)により排気ガス浄化用触媒20から通常運転時にトラップしたNOxを脱離浄化させるわけであるが、排気ガス浄化用触媒20が劣化するのは好ましくないため、通常運転時(走行中)のリッチスパイク制御中に、図3のフローチャートに従って、排気ガス浄化用触媒と水素触媒の劣化診断を行い、水素触媒の回復処理を実行する。
図3は、回復処理制御のフローチャートである。
S11では、排気ガス浄化用触媒の劣化診断を行う。詳しくは後述するが、排気ガス浄化用触媒20の入口側3種センサ30bのそれぞれの出力に基づいて入口側のNOx濃度N1、空燃比AF1及び排気ガス温度T1をそれぞれ検出し、排気ガス浄化用触媒20の出口側3種センサ30bのそれぞれの出力に基づいて出口側のNOx濃度N2、空燃比AF2及び排気ガス温度T2をそれぞれ検出し、得られたデータ差に基いて行う。
各センサの少なくとも1つ又は全部のデータ差が所定値に達したときは、排気ガス浄化用触媒20が劣化していると判断する。
更に、水素触媒の劣化診断を行う。詳しくは後述するが、水素触媒10の入口側A/Fセンサ30aの出力に基づいて入口側の空燃比AF11を検出し、水素触媒10の出口側A/Fセンサ30aの出力に基づいて出口側の空燃比AF12を検出し、得られたデータ差に基いて行う。
A/Fセンサのデータ差が所定値に達したときに、水素触媒10が劣化していると判断する。双方が劣化していると判断したときはS12に進む。
S11では、排気ガス浄化用触媒の劣化診断を行う。詳しくは後述するが、排気ガス浄化用触媒20の入口側3種センサ30bのそれぞれの出力に基づいて入口側のNOx濃度N1、空燃比AF1及び排気ガス温度T1をそれぞれ検出し、排気ガス浄化用触媒20の出口側3種センサ30bのそれぞれの出力に基づいて出口側のNOx濃度N2、空燃比AF2及び排気ガス温度T2をそれぞれ検出し、得られたデータ差に基いて行う。
各センサの少なくとも1つ又は全部のデータ差が所定値に達したときは、排気ガス浄化用触媒20が劣化していると判断する。
更に、水素触媒の劣化診断を行う。詳しくは後述するが、水素触媒10の入口側A/Fセンサ30aの出力に基づいて入口側の空燃比AF11を検出し、水素触媒10の出口側A/Fセンサ30aの出力に基づいて出口側の空燃比AF12を検出し、得られたデータ差に基いて行う。
A/Fセンサのデータ差が所定値に達したときに、水素触媒10が劣化していると判断する。双方が劣化していると判断したときはS12に進む。
S12では、回復処理手段60を兼ねるエンジン70を制御して、回復処理を実行する。水素触媒回復処理は代表的には180秒間、温度680℃、A/Fが20以下の排気ガスをエンジン70から排出することにより行えばよく、少なくとも水素触媒10のCO被毒を解除できれば、これに限定されるものではない。
また、水素触媒10のCO被毒が解除されると、水素触媒10の上述したような機能が回復し、排気ガス浄化用触媒20の機能も回復する。
なお、S11で排気ガス浄化用触媒20のみが劣化していると判断したときは、リッチスパイク制御の間隔を一時的に制御してもよい。また、回復処理を実行した際には、NOx浄化制御20のNOxトラップ量の積算値はリセットされる。
また、水素触媒10のCO被毒が解除されると、水素触媒10の上述したような機能が回復し、排気ガス浄化用触媒20の機能も回復する。
なお、S11で排気ガス浄化用触媒20のみが劣化していると判断したときは、リッチスパイク制御の間隔を一時的に制御してもよい。また、回復処理を実行した際には、NOx浄化制御20のNOxトラップ量の積算値はリセットされる。
本発明において、回復処理手段は、リーンバーンガソリンエンジンやディゼルエンジンなどの内燃機関を利用することが可能であり、またERG装置を適宜利用することもできる。回復処理は、得られたデータ差に基いて、C/U50がエンジン40への吸入空気量制御、ERG装置制御、燃料噴射量制御及び燃料噴射時期制御などを行って実行する。
ここで、劣化診断について説明する。
図4は、劣化診断を説明するモデル図である。即ち、同図(a)〜(c)は排気ガス浄化用触媒20におけるNOx濃度、空燃比及び排気ガス温度の傾向を示すものであり、同図(d)は水素触媒10における空燃比の傾向を示すものである。
同図(a)に示すように、排気ガス浄化触媒20が正常であれば、NOxが浄化されるので、リッチスパイク中の排気ガス浄化用触媒20の入口側NOx濃度N1に比べ、出口側NOx濃度N2が十分に低減される結果、(N1−N2)が大きくなる。これに対し、排気ガス浄化用触媒20が劣化すると、NOxが浄化されなくなるので、入口側NOx濃度N1に対し、出口側NOx濃度N2がやや低下する程度となり、(N1−N2)が小さくなる。従って、(N1−N2)が所定値以下であるときは、排気ガス浄化用触媒20の劣化と判断する。ここでの所定値は用いる内燃機関種類や触媒種、更には搭載される車種などによって適宜設定されるものではあるが、例えばNOx転化率に換算して、各種排気ガス浄化用触媒の最大NOx転化率に対して測定されるNOx転化率の低下率が10〜20%を超えた時などに劣化と判断するように設定してもよい。なお、最大NOx転化率は予めOBDにメモリ記憶させておくものとし、更には、使用環境をメモリ記憶させ対応する最大NOx転化率に適宜設定してもよい。
図4は、劣化診断を説明するモデル図である。即ち、同図(a)〜(c)は排気ガス浄化用触媒20におけるNOx濃度、空燃比及び排気ガス温度の傾向を示すものであり、同図(d)は水素触媒10における空燃比の傾向を示すものである。
同図(a)に示すように、排気ガス浄化触媒20が正常であれば、NOxが浄化されるので、リッチスパイク中の排気ガス浄化用触媒20の入口側NOx濃度N1に比べ、出口側NOx濃度N2が十分に低減される結果、(N1−N2)が大きくなる。これに対し、排気ガス浄化用触媒20が劣化すると、NOxが浄化されなくなるので、入口側NOx濃度N1に対し、出口側NOx濃度N2がやや低下する程度となり、(N1−N2)が小さくなる。従って、(N1−N2)が所定値以下であるときは、排気ガス浄化用触媒20の劣化と判断する。ここでの所定値は用いる内燃機関種類や触媒種、更には搭載される車種などによって適宜設定されるものではあるが、例えばNOx転化率に換算して、各種排気ガス浄化用触媒の最大NOx転化率に対して測定されるNOx転化率の低下率が10〜20%を超えた時などに劣化と判断するように設定してもよい。なお、最大NOx転化率は予めOBDにメモリ記憶させておくものとし、更には、使用環境をメモリ記憶させ対応する最大NOx転化率に適宜設定してもよい。
同図(b)に示すように、リッチスパイク中の排気ガス浄化用触媒20の入口側空燃比AF1は、還元材として供給されるHCやCO、H2によりリッチ側(小)であり、排気ガス浄化用触媒20が正常であれば、NOx脱離浄化の際に還元材が消費され、出口側空燃比AF2はリーン側(大)となり、(AF2−AF1)が大きくなる。これに対し、排気ガス浄化用触媒20が劣化すると、還元材が消費されなくなるので、入口側空燃比AF1に対し出口側空燃比AF2はほとんど変化せず、(AF2−AF1)が小さくなる。従って、(AF2−AF1)が所定値以下であるときは、排気ガス浄化触媒の劣化と判断する。ここでの所定値は用いる内燃機関種類や触媒種、更には搭載される車種などによって適宜設定されるものではあるが、例えば各種排気ガス浄化用触媒の最大(AF2−AF1)に対して測定される(AF2−AF1)の変化率が20%を超えたときなどに劣化と判断するように設定してもよい。なお、最大(AF2−AF1)は予めOBDにメモリ記憶させておくものとし、更には、使用環境をメモリ記憶させ対応する最大(AF2−AF1)に適宜設定してもよい。
同図(c)に示すように、排気ガス浄化用触媒20が正常であれば、反応熱により排気ガス温度が上昇するので、入口側排気ガス温度T1に比べ、出口側排気ガス温度T2が上昇する結果、(T2−T1)が大きくなる。これに対し、排気ガス浄化用触媒20が劣化すると、反応が起こらなくなるので、入口側排気ガス温度T1に対し出口側排気ガス温度T2がやや上昇する程度か逆に低下することになり、(T2−T1)は小さくなる。従って、(T2−T1)が所定値以下であるときは、排気ガス浄化触媒の劣化と判断する。ここでの所定値は用いる内燃機関種類や触媒種、更には搭載される車種などによって適宜設定されるものではあるが、例えば各種排気ガス浄化用触媒の最大(T2−T1)に対して測定される(T2−T1)の上昇率が30%以下となったときなどに劣化と判断するように設定してもよい。もちろん(T2−T1)がマイナスとなる場合に劣化と判断するのは言うまでもない。なお、最大(T2−T1)は予めOBDにメモリ記憶させておくものとし、更には、使用環境をメモリ記憶させ対応する最大(T2−T1)に適宜設定してもよい。
同図(d)に示すように、水素触媒10が正常であれば、リッチスパイク中の水素触媒10の入口側空燃比AF11は、還元材として供給されるHCやCO、H2によりリッチ側(小)であり、水素触媒10が正常であれば、排気ガスが通過する際に還元材のうちHCやCOが特に消費され、出口側空燃比AF12はリーン側(大)となり、(AF12−AF11)が大きくなる。これに対し、水素触媒10が劣化すると、還元材が消費されなくなるので、入口側空燃比AF11に対し出口側空燃比AF12はほとんど変化せず、(AF12−AF11)が小さくなる。従って、(AF12−AF11)が所定値以下であるときは、水素触媒の劣化と判断する。ここでの所定値は用いる内燃機関種類や触媒種、更には搭載される車種などによって適宜設定されるものではあるが、例えば各種水素触媒の最大(AF12−AF1)に対して測定される(AF12−AF11)の変化率が20%を超えたときなどに劣化と判断するように設定してもよい。なお、最大(AF12−AF11)は予めOBDにメモリ記憶させておくものとし、更には、使用環境をメモリ記憶させ対応する最大(AF12−AF11)に適宜設定してもよい。
また、内燃機関がディーゼルエンジンの場合には、通常ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)が排気ガス浄化用触媒の下流側に配設されており、DPFはススなどのパティキュレートマター(PM)を一時的に捕集し、PMがあまり溜まらないうちに、エンジンの制御によって燃焼させて再生処理する。DPF再生処理は代表的には180秒間、温度700℃、A/Fが20以下の排気ガスをエンジンから排出することにより行えばよい。このように水素触媒の回復処理とDPFの再生処理はほぼ同じような処理方法なので、同期させて実行することにより、燃費や排気ガス浄化性能をより向上させることができる。
DPF再生処理や水素触媒回復処理を実行した際には、DPFの再生処理の捕集量をリセットでき、上述したようにNOxトラップ量もリセットされる。
なお、DPFとしては、上述したようにPMを捕集できればよいが、具体的には燃焼効率を高めたDPFに触媒を担持させた触媒付きDPFなどを使用することが望ましい。
DPF再生処理や水素触媒回復処理を実行した際には、DPFの再生処理の捕集量をリセットでき、上述したようにNOxトラップ量もリセットされる。
なお、DPFとしては、上述したようにPMを捕集できればよいが、具体的には燃焼効率を高めたDPFに触媒を担持させた触媒付きDPFなどを使用することが望ましい。
1 排気ガス浄化システム
10 水素触媒
20 排気ガス浄化用触媒
30a,30b 検出器
40 エンジン
10 水素触媒
20 排気ガス浄化用触媒
30a,30b 検出器
40 エンジン
Claims (4)
- 内燃機関の排気ガス流路に、排気ガスの流れ方向に対して上流側から排気ガス中の少なくともCOを低減しH2を生成する及び/又はCOを低減しH2を透過する機能を有する水素触媒と、少なくともNOxトラップ機能を有する排気ガス浄化用触媒をこの順に配設し、
上記水素触媒及び排ガス浄化用触媒は、該触媒の劣化度合いを判断する劣化度合い判断手段をそれぞれ備え、
上記内燃機関に及び/又は水素触媒より上流側の排気ガス流路に、少なくとも該水素触媒の有する機能を回復させる回復処理手段を備える排気ガス浄化システムであって、
上記排気ガス浄化用触媒の劣化度合い判断手段が、該排気ガス浄化用触媒が劣化していると判断し、且つ上記水素触媒の劣化度合い判断手段が、該水素触媒が劣化していると判断したときに、上記回復処理手段が水素触媒の回復処理を実行することを特徴とする排気ガス浄化システム。 - 請求項1に記載の排気ガス浄化システムが、上記排気ガス浄化用触媒の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタを備え、
上記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理と上記水素触媒の回復処理を同期させて実行することを特徴とする排気ガス浄化システム。 - 上記排気ガス浄化用触媒の劣化度合い判断手段が、該排気ガス浄化用触媒の入口側と出口側のNOx濃度をそれぞれ検出する検出器、該排気ガス浄化用触媒の入口側と出口側の排気ガス空燃比をそれぞれ検出する検出器、及び該排気ガス浄化用触媒の入口側と出口側の排気ガス温度をそれぞれ検出する検出器から成る群より選ばれた少なくとも1種の検出器を有し、入口側と出口側の各検出器が得るデータ差に基いて劣化度合いを判断するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の排気ガス浄化システム。
- 上記水素触媒の劣化度合い判断手段が、該水素触媒の入口側と出口側の排気ガス空燃比をそれぞれ検出する検出器及び/又はF−R O2センサを有し、入口側と出口側の各検出器が得るデータ差に基いて劣化度合いを判断するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004228846A JP2006046198A (ja) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | 排気ガス浄化システム |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010121630A (ja) * | 2010-02-01 | 2010-06-03 | Hitachi Ltd | エンジンシステム |
-
2004
- 2004-08-05 JP JP2004228846A patent/JP2006046198A/ja active Pending
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