JP2003214153A - 内燃機関の排気浄化装置及びその劣化判定方法 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置及びその劣化判定方法Info
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Abstract
センサで測定して判定を行うことが可能であるが、未だ
高精度のNOxセンサが実用レベルになく、極めてコス
ト高なため、NOxセンサを用いずに触媒の劣化判定を
行う。 【解決手段】触媒にて酸化還元反応を始める温度である
ライトオフ温度を用いて、予め劣化の基準となるライト
オフ判定温度を定め、判定を行う触媒の床温度がこのラ
イトオフ判定温度になった時点で還元剤を添加する。こ
のとき該触媒の上下流の排気温度の差を検出し、この温
度差が所定の温度以上であれば劣化していないと判断
し、温度差が発生しなければ劣化していると判断する。
Description
装置に関し、特にその劣化判定方法に関する。
る触媒の一つとして、酸素濃度過剰(リーン)状態でN
Oxを吸蔵し、排気中に還元剤である燃料を添加して酸
素濃度希薄(リッチ)状態にした時に吸蔵したNOxを
放出し、活性化された触媒(Pt等)により燃料(H
C)と反応させ、N2に還元して外気に排出する吸蔵還
元型NOx触媒がある。
NOxをリーンの時に吸蔵、リッチの時に放出するNO
x吸蔵剤と、還元剤である燃料により活性化されて、排
出されたNOxに酸化還元反応を起こさせる貴金属触媒
とから構成され、それぞれ吸蔵放出機能、活性化機能を
組み合わせて排気を浄化している。
としては、特開平11−229859号公報にあるよう
に、NOx触媒において、該触媒に設けた温度センサと
該触媒下流に設けたNOxセンサを用いて、このNOx
センサ及び温度特定手段である温度センサの経時情報に
応じたNOx触媒の高温時及び低温時のNOx浄化状態
に基づいて触媒劣化を判定する方法や、特開平7−20
8151号公報にあるように、NOx触媒下流に設けた
NOxセンサを用いて、該触媒でNOx排出完了後に前
記NOxセンサで感知するNOx濃度に応じて出力する
出力値が所定値まで上昇するまでの時間が所定時間以下
の場合に触媒劣化と判定する方法等がある。
のNOx濃度を用いて触媒の劣化を判定するものであ
り、つまりはNOx濃度を検出するNOxセンサを用い
て触媒の劣化を判定する必要がある。
られているNOxセンサは、そのNOx濃度の測定の精
度が高いものが未だ実用レベルにないものであるため、
実際にNOxセンサを用いて劣化判定を行う場合には、
極めてコスト高になるか、若しくはその劣化判定精度が
低下するものであった。
サを用いずに触媒のNOx浄化能力の劣化を判定するこ
とを課題とする。
めに、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置内に
有する触媒が、劣化していない触媒において酸化還元反
応を開始する温度に達した時に前記触媒に燃料添加を行
うと共に、前記触媒の上流側排気温度と触媒床温度とを
測定して、この触媒床温度に対する上流側排気温度の温
度差に基づいて該排気浄化装置の劣化状態を判定する、
排気浄化装置の劣化判定方法により劣化を判定する。
の排気通路に設けられて排出される排気を浄化する触媒
と、この触媒に流入する排気温度を測定する触媒流入排
気温度測定手段と、前記触媒の床温度を測定する触媒床
温度測定手段と、前記触媒に還元剤を添加する還元剤添
加手段と、前記還元剤添加手段により還元剤を触媒に添
加した際の触媒流入排気温度に対する触媒床温度の差を
検出する差分温度検出手段と、前記差分温度検出手段に
より、温度差が発生した時点での触媒流入排気温度が所
定の温度より高いか、若しくは前記差分温度検出手段に
より検出された温度差が所定の温度差より小さいかの何
れかの条件を満たすならば、該触媒が劣化していると判
定する劣化判定手段と、を備えた排気浄化装置の劣化判
定装置を用いた。
る前記還元剤添加手段は、劣化していない触媒において
酸化還元反応を開始する温度を基準として、前記触媒床
温度がこの基準温度以上に達した時に実施されることと
した。
応を起こしてH2OやCO2、N2などに変化し外気に排
出される。この触媒が活性化され、触媒上で前記のHC
やCO、NOxが酸化還元反応を開始する温度(ライト
オフ温度)は触媒が劣化するに従い上昇する。また、同
じく劣化した触媒は、NOxを吸蔵放出する能力も低下
するため、触媒上にて単位時間あたりにおいて還元剤と
反応するNOxの量も少なくなる。すなわち酸化還元反
応量も低下することとなり、この酸化還元反応量の低下
により、この酸化還元反応時の反応熱による触媒床温度
の上昇量、すなわち触媒床温度と触媒流入排気温度との
差も小さくなる。
用いて行うものであり、劣化していない触媒のライトオ
フ温度を所定の判定温度とし、この判定温度にて劣化判
定を行う触媒に還元剤添加を行い、この時の昇温反応の
程度により、触媒の劣化状態を判定する。
に触媒が酸化還元反応を開始する活性化温度以下であ
り、昇温反応が起こらないのであれば、触媒を有する排
気浄化装置は排気通路の一部となる。この状態では触媒
上流の排気温度と触媒床温度は等しい温度になる。よっ
てこの活性化温度以下で燃料添加を行えば添加された燃
料は触媒に付着した状態になるか、若しくはそのまま外
気に排出されることになる。したがって、判定を行う触
媒の床温度が、劣化していない触媒で酸化還元反応を開
始する温度以上に上昇した時点で燃料添加を行うことに
より触媒の劣化判定を行うことが可能となる。
温度測定手段とについては、その測定方法として、熱電
対等によって直接排気温度及び触媒床温度を測定する方
法や、特に触媒床温度については触媒下流の排気温度を
測定してこの温度を触媒床温度とする測定方法が例示で
きる。また差分温度検出手段については、前記触媒入流
排気温度測定手段と触媒床温度測定手段とで測定した温
度に基づいて検出した信号をECU(電子制御装置)に
て処理し、温度差(Δt)が発生する排気温度を検出す
る方法がある。
濃度過剰状態の時に排気中に存在する窒素酸化物をその
駆体に吸蔵し、同じく流入する排気が酸素濃度希薄状態
の時に駆体に吸蔵した窒素酸化物を放出還元する吸蔵還
元機能を有すると共に前記窒素酸化物の吸蔵量を推定す
る吸蔵量推定手段を有し、前記吸蔵量推定手段により窒
素酸化物の吸蔵量が所定量以下と推定されたならば、還
元剤添加手段が行われないこととした。
xを吸蔵、放出するNOx吸蔵剤及び放出されたNOx
と還元剤とを反応させる貴金属が担体上に担持されて構
成されている。よって添加された燃料がNOx吸蔵剤よ
り放出されたNOxと貴金属上で酸化還元反応を起こす
際に発生する反応熱により昇温し、この昇温反応を用い
てNOx触媒の劣化判定を行うものである。前記方法に
よるNOx触媒の劣化判定を行うには、劣化判定が行わ
れるのに必要なNOx量を予めNOx触媒に吸蔵してお
き、劣化判定を行うために還元剤と反応させる時にはこ
の吸蔵されたNOxを放出する必要がある。よって判定
を行うNOx触媒のNOx吸蔵量を推定し、この推定さ
れたNOx吸蔵量が劣化判定を行うに必要な所定量以下
であるならば、前記排気浄化装置に有するNOx触媒に
還元剤添加が行われないこと、すなわち劣化判定を実行
しないこととした。
NOx吸蔵量が必要、すなわちNOxと還元剤の酸化還
元反応による昇温反応が必要となるのは、Δtの最大値
の相違による触媒劣化の判定方法である。よってこの判
定方法に必要なNOxの吸蔵量を前記推定される吸蔵量
として用いれば他の判定方法も行うことが可能となる。
また、吸蔵量推定手段としては、内燃機関の負荷状態、
燃焼室内に添加される燃料添加量、排気温度、NOx吸
蔵に必要な時間等を把握した状態で、新触媒において同
様にΔtの最大値が出るまでに必要なNOx吸蔵量を予
め算出してNOx吸蔵量マップとしてECUに記憶して
おく。このマップから劣化判定する触媒に最低限吸蔵さ
れるNOx吸蔵量を推定し、この値をNOx吸蔵量とし
て用いる方法等がある。
装置の劣化判定装置及び方法を、ディーゼルエンジンシ
ステムに適用した実施の形態について説明する。
という)1は、燃料供給系10、燃焼室20、吸気系3
0及び排気系40等を主要部として構成される直列4気
筒のディーゼルエンジンシステムである。以下、本ディ
ーゼルエンジンシステムの構成について説明する。
蓄圧室(コモンレール)12、燃料噴射弁13、遮断弁
14、燃料添加ノズル17、機関燃料通路P1及び添加
燃料通路P2等を備えて構成される。
からくみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路P1を介
してコモンレール12に供給する。コモンレール12は
サプライポンプ11から供給された高圧燃料を所定の圧
力に保持(蓄圧)する機能を有し、この蓄圧した燃料を
各燃料噴射弁13に分配する。燃料噴射弁13はその内
部に電磁ソレノイド(図外)を備えた電磁弁であり、適
宜開弁して燃焼室20内に燃料を供給噴射する。
からくみ上げた燃料の一部を添加燃料通路P2を介して
燃料添加ノズル17に供給する。燃料通路P2にはサプ
ライポンプ11から燃料添加ノズル17に向かって遮断
弁14が配設されている。遮断弁14は緊急時におい
て、添加燃料通路P2を遮断し、燃料供給を中止する。
燃料添加ノズル17は燃料噴射弁13と同様な電磁弁で
あり、排気系40内に還元剤である燃料を噴射添加す
る。
る吸気空気の通路(吸気通路)を形成する。一方、排気
系40は、各燃焼室20から排出される排気ガスの通路
(排気通路)を形成する。
(ターボチャージャ)50が備えられている。ターボチ
ャージャ50は、シャフト51を介して連結されたター
ビンホイール52とコンプレッサ53とを備える。一方
のコンプレッサ53は吸気系30内の吸気に晒され、他
方のタービンホイール52は排気系40内の排気ガスに
晒されている。このような構成を有するターボチャージ
ャ50は、タービンホイール52が受ける排気流(排気
圧)を利用してコンプレッサ53を回転させ、吸気圧を
高める効果(過給効果)を有する。
0に設けられたインタークーラ31は、過給によって昇
温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ31よ
りも更に下流に設けられたスロットル弁32は、その開
度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉弁
であり、所定の条件下において吸気通路の流路面積を絞
り、同吸入空気の供給量を調整(低減)する機能を有す
る。
(吸気系30)及び下流(排気系40)をバイパスする
排気環流通路(EGR通路)60が形成されている。具
体的には、EGR通路60は排気系40におけるターボ
チャージャ50上流の排気集合管40aと吸気系30に
おけるスロットル弁32の下流側を連通している。この
EGR通路60は、排気ガスの一部を適宜吸気系30に
戻す機能を有する。EGR通路60には、電子制御によ
って無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在
に調節することが可能なEGR弁61と、EGR通路6
0を通過(環流)する排気ガスを冷却するためのEGR
クーラ62が設けられている。
続する排気集合管40a、タービンホイール52が設け
られた部位より下流側には、排気ガスの流路に沿って排
気通路40b、その下流にNOx触媒ケーシング42、
更に下流に排気通路40cが順次連結されている。NO
x触媒ケーシング42には、後述するように排気ガス中
に含まれるNOx等の有害成分を浄化する吸蔵還元型N
Ox触媒42bが収容されている。
サが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジ
ン1の運転状態に関する信号を出力する。
レール12内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。燃圧センサ71は、添加燃料通路P2
内を流通する燃料のうち、燃料添加ノズル17へ導入さ
れる燃料の圧力(燃圧)に応じた検出信号を出力する。
エアフローメータ72は、吸気系30内のスロットル弁
32上流において吸入空気の流量(吸気量)に応じた検
出信号を出力する。空燃比(A/F)センサ73は、排
気系40の触媒ケーシング42上流において排気ガス中
の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力す
る。触媒流出排気温度センサ74は、同じく排気系40
の触媒ケーシング42下流において排気ガスの温度(排
気温度)に応じた検出信号を出力する。触媒流入排気温
度センサ78は触媒ケーシング42入口において流入す
る排気ガスの温度に応じた検出信号を出力する。
ペダル(図外)に取り付けられ、同ペダルの踏込量に応
じてエンジン1において要求する仕事量の基となる検出
信号を出力する。クランク角センサ77は、エンジン1
の出力軸(クランクシャフト)が一定角度回転する毎に
検出信号(パルス)を出力する。これら各センサ70〜
79は、電子制御装置(ECU)80と電気的に接続さ
れている。
処理装置(CPU)81、読み出し専用メモリ(RO
M)82、ランダムアクセスメモリ(RAM)83及び
運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップ
RAM84、タイマカウンタ85等と、A/D変換器を
含む入力ポート86と、出力ポート87とが、双方向性
バス88により接続されて構成される論理演算回路を備
える。
を入力ポート86を介して入力し、これら信号に基づい
てECU80に有するCPU81において、ROM82
に記憶されているプログラムから、エンジン1の燃料噴
射等についての基本制御を行う他、還元剤(還元剤とし
て機能する燃料)添加に係る燃料噴射の供給量の決定や
添加時期等に関する還元剤(燃料)添加制御等、エンジ
ン1の運転状態に関係する各種制御を行う。
を供給する燃料供給系10、排気系40に備えられたN
Ox触媒、及びこれら燃料供給係10やNOx触媒の機
能を制御するECU80等は、併せて本実施の形態に係
るエンジン1の排気浄化装置を構成する。前記燃料添加
制御等は、当該制御に関する指令信号を出力するECU
80を含め、この排気浄化装置を構成する各種部材の作
動を通じて実施される。
のうち、排気系40に設けられた触媒ケーシング42に
ついて、その構成及び機能を詳しく説明する。
を、その内部構造の一部と共に拡大して示す断面図であ
る。触媒ケーシング42は、その内部に吸蔵還元型NO
x触媒42bを収容する。
L2O3)を主材料とした担体とし、この担体の表面にN
Ox吸蔵剤として機能する、例えばカリウム(K)、ナ
トリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(C
s)のようなアルカリ金属、バリウム(Ba)、カルシ
ウム(Ca)、のようなアルカリ土類金属、あるいはイ
ットリウム(Y)のような希土類と、酸化触媒(貴金属
触媒)として機能する、例えば白金(Pt)のような貴
金属とが担持されることによって構成される。
高い状態ではNOxを保持し、排気ガス中の酸素濃度が
低い状態ではNOxを放出する特性を有する。また、排
気ガス中にNOxが放出された時、排気ガス中にHCや
CO等が存在していれば、貴金属触媒がこれらHCやC
Oの酸化反応を促すことで、NOxを酸化成分、HCや
COを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。
すなわち、HCやCOはCO2やH2Oに酸化され、NO
xはN2に還元される。
金属触媒はHCの酸化を促して、HCの酸化反応熱によ
り床温を昇温する。
度が高い状態である時にでも所定の限界量のNOxを保
持すると、それ以上NOxを保持しなくなる。エンジン
1では、触媒ケーシング42内に収容されたNOx触媒
42bのNOx保持量が限界に達する前に、排気通路の
触媒ケーシング42上流に還元剤を添加供給すること
で、NOx触媒42bを活性化して保持されたNOxを
還元浄化し、NOx触媒42bのNOx保持能力を回復
させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度
が、殆どの運転領域で高濃度状態にある。燃焼に供され
る混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引い
てそのまま排気ガス中の酸素濃度に反映されるのが通常
であり、混合気中の酸素濃度(空燃比)が高ければ、排
気ガス中の酸素濃度(空燃比)も基本的には同様に高く
なる。
は排気ガス中の酸素濃度が高ければNOxを保持し、低
ければNOxをNO2若しくはNOに還元する特性を有
するため、排気ガス中の酸素が高濃度にある限りNOx
を保持し続ける。但し、当該NOx触媒42bのNOx
保持量には限界が存在し、同NOx触媒42bが限界量
のNOxを保持した状態では、排気ガス中のNOxは同
NOx触媒42bに保持されず触媒ケーシング42を素
通りする。
させるため、還元剤をNOx触媒42b中のNOx吸蔵
剤に添加する必要があるが、エンジンの構成上、通常の
燃料噴射を行った場合に、酸素濃度が低い、すなわち還
元剤である燃料を多量に含んだ排気ガスは排出され難
い。
力転化用の主燃料噴射とは別に主に未燃焼燃料として燃
料を噴射する副次的燃料噴射を行う方法や、排気通路に
設けられ、排気ガス中に燃料を噴射する方法などにより
燃料を排気ガス中に添加して排気ガス中の還元剤成分を
増量させ、この還元成分によりNOx保持作用を復帰、
再生させる(NOx触媒再生制御)。
生を行うNOx触媒42bの床温度(排気温度)、NO
x吸蔵量等により、還元剤である燃料の添加量や添加時
期等が異なるものである。また、この添加量や添加時期
を決定するにあたっては、車両搭載時のNOx触媒42
bの浄化能力に基づいた値が設定されている。しかし長
期間NOx触媒42bを使用すると、その経年劣化等に
より、該NOx触媒42bの排気浄化能力が変化してく
る。よってNOx触媒42bの劣化程度を判定し、その
劣化程度に即したNOx触媒再生制御の各制御値の変更
等が必要となる。
化判定について述べる。触媒の排気浄化性能が衰えて発
生する問題としては、図4に示すように、酸化還元能力
の低下により、排気中に添加された還元剤とNOx触媒
42bより排出するNOxとの酸化還元反応を開始する
温度(ライトオフ温度)の上昇や、NOx触媒42bに
吸蔵するNOx量の低下及びNOxの放出量等のNOx
吸蔵反応性能の低下等が例示できる。これにより新しい
状態の触媒(新触媒)のライトオフ温度等を所定の温度
として劣化した触媒でNOx浄化制御を行うと、そのラ
イトオフ温度の違いから十分なNOx浄化が行えない。
つまりは、新触媒のライトオフ温度近傍温度で劣化した
触媒に燃料添加を行うと、酸化還元反応が進行しないた
め該触媒に燃料が付着するか、若しくはそのまま未燃焼
ガスとして大気中に放出される。
おいても、劣化した触媒ではその酸化還元反応による昇
温の最高到達温度が低くなると共にその反応速度も遅く
なる。前記事項に基づいて新触媒を基にした触媒再生制
御を行うと、劣化した触媒でその触媒床温度が酸化還元
反応にて生じる温度の最高点に達したとしても、新触媒
を基にした触媒再生制御では、触媒で反応を行う燃料が
不十分なため温度上昇が進まないと判断される。この判
断により、NOxを浄化するに必要な燃料量よりも多量
の燃料を触媒に添加してしまう可能性もある。よって、
この場合には触媒再生後に、燃料がそのまま触媒に付着
したままになるか、若しくはその付着した燃料が未燃焼
ガスとして大気中に放出される。
は、触媒流入排気温度センサ78と触媒流出排気温度セ
ンサ74とを用いて測定する。排気中に還元剤が含まれ
ていないか、若しくは還元剤が含まれていてもNOx触
媒42bが活性化温度以下であるならば、NOx触媒4
2bにて燃料及びNOxによる酸化還元反応は行われな
い。よって、この状態ではNOx触媒42bの流入側排
気温度:Tinと排出側排気温度:Texはほぼ同等な
温度を示す。
された燃料によりNOxが浄化されると、この浄化に伴
う酸化還元反応によりTexは上昇してTin<Tex
となり、ここにTinとTexの間に温度差:Δtが発
生する。よってこのΔtが発生した時点でのTinの温
度がライトオフ温度となる。
とTexとの温度差Δtに着目する。劣化した触媒では
酸化還元反応に必要なNOxの吸蔵放出能力の低下、特
に放出能力の低下により、触媒雰囲気がリッチになった
状態でも新触媒に比較して排気中に放出するNOxの単
位時間あたりの放出量が減少する。排気中には放出され
たNOxと酸化還元反応を行って触媒床温度を上昇させ
るに十分な燃料が存在するため、酸化還元反応の単位時
間あたりの反応量はNOxの排出量により決定される。
応量の違いにより、酸化還元時の触媒床温度上昇値に差
が発生する。すなわち、図5に示すように、酸化還元反
応量の少ない劣化した触媒では、TinとTexの間の
Δt(Tex−Tin)は余り大きくならないが、酸化
還元反応量の多い新触媒ではΔtが大きくなる。
力も低下するため、酸化還元反応を行うNOxの放出量
の低下と前記酸化還元能力の低下との相乗的な作用によ
り、劣化した触媒は、劣化していない触媒と比較して、
その酸化還元反応による触媒床温度の最高値は低くなる
結果となる。
劣化していない触媒でのライトオフ温度時での温度差の
違いを基にして触媒の劣化判定を行う。判定方法として
は、先に劣化の判定基準となるライトオフ判定温度を定
めておき、このライトオフ判定温度に判定を行う触媒が
到達した時に燃料添加を行い、この時の昇温反応の有無
及び程度により該触媒の劣化判定を行う。
なるライトオフ判定温度を定めておくと共に、このライ
トオフ判定温度が該ライトオフ温度となる触媒での燃料
添加時の温度上昇値を測定してこれを所定の温度上昇値
と定め、ECU80内のROM82に記憶しておく。こ
れに対して劣化判定を行うNOx触媒42bに排気を流
入させると共にこのNOx触媒42b前後でTin、T
exをそれぞれ触媒流入排気温度センサ78と触媒流出
排気温度センサ74とで測定する。そしてTin、Te
xがライトオフ判定温度になったことをCPU81で認
識した時点で燃料添加ノズル17へ信号を送り排気中に
所定の燃料量を添加する。
x触媒42bにNOxが所定量吸蔵されていることを確
認する。この所定量としては、NOx触媒42bが燃料
添加による酸化還元反応により昇温し、この昇温によっ
て触媒床温度が最高値を示すまでの酸化還元反応に必要
なNOx吸蔵量とする。よって、前記の所定の燃料添加
量もこのNOx吸蔵量と酸化還元反応を行う際に必要な
量となる。
は、エンジン1での燃料噴射量、アクセル開度センサ7
6,空燃比センサ73などの情報からエンジン1より排
出されるNOx量を算出するマップを予めROM82に
記憶しておく。このマップと前回燃料添加を行った時間
から今回燃料添加を行う時間により、NOx触媒42b
にどれだけの量のNOxが流入したかを算出する。そし
てこの値が所定のNOx吸蔵量になった時に前記NOx
触媒42bに所定のNOx量が吸蔵されたと推定する。
度センサ78と触媒流出排気温度センサ74より検出さ
れる温度であるTinとTexの間に温度差Δtがない
のであれば、NOx触媒42bが劣化しているとCPU
81で判定される。また、前記Δtが所定の値以上ある
のであれば、NOx触媒42bは劣化していないと判定
される。
還元剤添加を行い触媒の劣化を判定する。前記判定方法
で、ライトオフ判定温度にて燃料添加を行った際に、昇
温反応は見られるがΔtが所定値より下の場合には、N
Ox吸蔵量若しくは還元剤添加量不足等で十分な昇温反
応が行われなかった疑いがあるので、この場合には判定
を行わずに終了するか、又は再度前記判定方法を行い劣
化判定を行う。
CU80が実施する「劣化触媒判定制御」に関し、具体
的な処理手順について図6に示すフローチャートを参照
して説明する。
がライトオフ判定温度になるようにする。S601にて
排気温度がライトオフ判定温度より高いならば、低くな
るまでこのステップを繰り返し、ライトオフ判定温度よ
り低くなった時点で次のステップに進む。S602で触
媒床温度を昇温させて触媒床温度=ライトオフ判定温度
になった時点で次のステップへ進む。
度になったことを確認し、S604に進んで所定量の燃
料添加を行う。このS603の時点で触媒床温度=ライ
トオフ判定温度が確認されなかった場合にはS602若
しくはS601に戻って再度触媒床温度=ライトオフ判
定温度となるまで触媒の温度調整を行う。
て触媒流入排気温度センサ78より検出される流入排気
温度と触媒流出排気温度センサ74より検出される流出
排気温度の温度差(流出排気温度−流入排気温度)が所
定値以上かどうか判断する。判断結果が所定値以上であ
るならばS609に進み触媒は劣化していないと判断し
て本チャートを終了する。判定結果が所定値より下であ
るならば次のステップへ進む。
する。前記温度差が0℃以下ならばS608へ進み、該
触媒は劣化してると判定され、その後本チャートを終了
する。また前記温度差が0℃より上であるならば、S6
07へ進み、酸化還元反応不足のため明確な判定をせず
に終了するか、若しくはS601に戻り、再度同じ判定
を行う。
トオフ判定温度で燃料添加を行い、このときの昇温反応
の有無と昇温反応量とを同時に判定したものであるが、
これを個別に行っても良い。つまり、最初に触媒が昇温
反応を始める温度を検出し、この検出した温度でのΔt
を求め、この値をそれぞれライトオフ判定温度と比較し
て劣化判定を行っても良い。このとき前記触媒が昇温反
応を始める温度の検出方法としては、ライトオフ温度を
検出する触媒にて、温度が低い状態、例えば新触媒のラ
イトオフ温度の時点で燃料添加を行い、触媒床に燃量を
付着させる。こののち触媒床温度を昇温させ、付着した
燃料によりTinとTexに差が出る温度であるライト
オフ温度を検出する方法等がある。そしてライトオフ温
度を検出した後Δtmaxも同様に検出する。この判定
方法であれば劣化の有無の他に、ライトオフ温度の上昇
程度により、劣化判定を行う触媒の劣化程度も判断する
ことが可能となる。
態では排気通路中に燃料噴射装置である燃料添加ノズル
17を設けてこれにより燃料を排気中に添加したが、添
加手段としてはこれに限るものでは無い。例えば燃焼室
内に燃料を添加する際に、燃焼工程以外で燃料添加し、
未燃焼のまま排気してこの未燃焼燃料を還元剤として用
いても良い。要は排気浄化装置に還元剤を添加できれば
特に手段にこだわるものでは無い。
法を用いることにより、NOxセンサを用いずに触媒の
NOx浄化能力の劣化を判定することが可能となる。
主眼としてその構成及び方法を述べたものであるが、吸
蔵還元型NOx触媒に限らず、NOxを浄化する際に昇
温する触媒、例えばガソリンエンジンの排気浄化等に用
いられる三元触媒等でも同様な構成でNOxセンサを用
いずにNOx浄化能力を測定することが可能となる。
ステムを示す概略構成図。
図。
念図。
温度の関係を示すグラフ。
を示すグラフ。
フローチャート。
Claims (4)
- 【請求項1】内燃機関の排気通路に設けられて排出され
る排気を浄化する触媒と、 この触媒に流入する排気温度を測定する触媒流入排気温
度測定手段と、 前記触媒の床温度を測定する触媒床温度測定手段と、 前記触媒に還元剤を添加する還元剤添加手段と、 前記還元剤添加手段により還元剤を触媒に添加した際の
触媒流入排気温度に対する触媒床温度の差を検出する差
分温度検出手段と、 前記差分温度検出手段により、温度差が発生した時点で
の触媒流入排気温度が所定の温度より高いか、若しくは
前記差分温度検出手段により検出された温度差が所定の
温度差より小さいかの何れかの条件を満たすならば、該
触媒が劣化していると判定する劣化判定手段と、を備え
た排気浄化装置の劣化判定装置。 - 【請求項2】前記還元剤添加手段は、劣化していない触
媒において酸化還元反応を開始する温度を基準として、
前記触媒床温度がこの基準温度以上に達した時に実施さ
れることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置の
劣化判定装置。 - 【請求項3】前記排気浄化装置は、流入する排気が酸素
濃度過剰状態の時に排気中に存在する窒素酸化物をその
駆体に吸蔵し、同じく流入する排気が酸素濃度希薄状態
の時に駆体に吸蔵した窒素酸化物を放出還元する吸蔵還
元機能を有すると共に前記窒素酸化物の吸蔵量を推定す
る吸蔵量推定手段を有し、 前記吸蔵量推定手段により窒素酸化物の吸蔵量が所定量
以下と推定されたならば、還元剤添加手段が行われない
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の排気浄化装置
の劣化判定装置。 - 【請求項4】内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装
置内に有する触媒が、劣化していない触媒において酸化
還元反応を開始する温度以上に達した時に前記触媒に燃
料添加を行うと共に、前記触媒の上流側排気温度と触媒
床温度とを測定して、この触媒床温度に対する上流側排
気温度の温度差に基づいて該排気浄化装置の劣化状態を
判定する、排気浄化装置の劣化判定方法。
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