JP2010029816A - 大気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジエータに担持された吸着材の吸着能力を精度良く診断することができる大気浄化装置を提供する。
【解決手段】大気浄化装置は、大気中の特定の物質を低温で吸着し且つ高温で離脱させる吸着材を担持したラジエータ４と、ラジエータを通過した気体の流通路内に配置されると共に気体中のＮＯ_Xの濃度を検出するＮＯ_Xセンサ１２と、吸着材の温度を検出する温度センサ１１と、ＮＯ_Xセンサによって検出されたＮＯ_Xの濃度に基づいて吸着材の吸着能力を診断する診断手段１３とを具備する。診断手段は、吸着材の温度が上昇している間の濃度検出期間中に濃度検出手段によって検出される特定の物質の濃度に基づいて吸着材の吸着能力を診断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気中のオゾン（Ｏ₃）や窒素酸化物（ＮＯ_X）等の成分を浄化する大気浄化装置に関する。

車両が走行することにより、その車体表面やラジエータ表面等に空気が接触して流れることに着目して、車体表面やラジエータ表面等に大気中の有害物質を浄化する触媒等を配置して、大気中の有害物質を浄化する装置が知られている。

このような装置の一つとして、ラジエータ表面にオゾンを浄化するオゾン浄化触媒を配置し、車両を走行させることにより大気中のオゾンを浄化するオゾン浄化装置が挙げられる。特に、特許文献１には、オゾン浄化触媒の劣化を検出する機能を備えた車両用オゾン浄化装置が開示されている。すなわち、ラジエータ表面に埃等の異物が付着したり、大気中の硫黄酸化物（ＳＯ_X）等が吸蔵されたりすると、オゾン浄化触媒が劣化してしまう。そこで、特許文献１に記載の車両用オゾン浄化装置では、オゾン浄化触媒の前後にオゾン濃度検出センサを設けて、オゾン浄化触媒に流入する空気中のオゾン濃度とオゾン量か触媒から流出する空気中のオゾン濃度とを検出し、これら検出値に基づいてオゾン浄化触媒の劣化を検出するようにしている。

特開２００１−３４７８２９号公報 特開２００３−８３０４２号公報 特開２００７−６４６８３号公報 米国特許第６６９５４７３号明細書 特開昭５７−１６４８０７号公報

ところで、上述したようなオゾン浄化触媒では、一般に、ラジエータの温度が低温である期間中にはそのオゾン浄化能力が低下してしまう。そこで、低温においてもオゾンを浄化することができるように、ラジエータにオゾン浄化触媒に加えてオゾン等の物質を吸着可能な吸着材を担持させることが提案されている。これにより、ラジエータの温度が低温である期間中にはラジエータを通過する空気中のオゾン等は吸着材に吸着されると共に、ラジエータの温度が或る程度高温になると吸着していたオゾン等が吸着材から離脱し、オゾン浄化触媒によって浄化される。

しかしながら、このような吸着材も、上記特許文献１に記載のオゾン浄化触媒と同様に劣化してしまう場合がある。また、例えば、ラジエータが交換されると、新しいラジエータには吸着材が担持されていない場合がある。このように車両の使用や修理に伴い、吸着材の吸着能力が低下してしまうことがあるため、吸着材の吸着能力を一定以上に維持するためには定期的に吸着材の吸着能力を診断する必要がある。

ところが、例えば上記文献１に記載のオゾン浄化触媒の劣化診断方法と同様に、吸着材の前後にセンサを設けて吸着材に流出入する空気中のオゾン等の濃度を検出しても、吸着材の吸着能力を高精度に診断するのは困難である。この理由は、空気中のオゾン等の濃度がそもそも低いことや、空気が吸着材を備えたラジエータを通過する時間が短いことによりラジエータの通過前後でオゾン等の濃度変化が低いこと等が挙げられる。

そこで、本発明の目的は、ラジエータに担持された吸着材の吸着能力を精度良く診断することができる大気浄化装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明では、大気中の特定の物質を低温で吸着し且つ高温で離脱させる吸着材を担持したラジエータと、該ラジエータを通過した気体の流通路内に配置されると共に該気体中の特定の物質の濃度を検出する濃度検出手段と、上記吸着材の温度を検出する温度検出手段と、上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度に基づいて吸着材の吸着能力を診断する診断手段とを具備し、上記診断手段は、前記吸着材の温度が上昇している期間である濃度検出期間中に上記濃度検出手段によって検出される上記特定の物質の濃度に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する。
第１の発明によれば、吸着材の温度の上昇中に濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて吸着材の吸着能力が診断される。ここで、吸着材の温度が上昇するときには、吸着材に吸着されていた特定の物質が離脱され、このときラジエータを通過した気体中には比較的多量に特定の物質が含まれる。従って、濃度検出手段によって検出される特定の物質の濃度は、濃度検出手段による検出が困難なほど低くはない。また、吸着材から離脱される特定の物質の量、すなわち濃度検出手段によって検出される特定の物質の濃度は吸着材の吸着能力によって変化する。このため、濃度検出手段によって特定の物質の濃度に基づいて吸着材の吸着能力を比較的高精度に診断することができる。

上記課題を解決するために、第２の発明では、大気中の特定の物質を低温で吸着し且つ高温で離脱させる吸着材を担持したラジエータと、該ラジエータを通過した気体の流通路内に配置されると共に該気体中の特定の物質の濃度を検出する濃度検出手段と、上記吸着材の温度を検出する温度検出手段と、上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度に基づいて吸着材の吸着能力を診断する診断手段とを具備し、上記診断手段は、前記吸着材の温度が離脱開始温度以上に達してから濃度検出手段によって検出される濃度がほぼ零になるまでの間の期間である濃度検出期間中に上記濃度検出手段によって検出される上記特定の物質の濃度に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記診断手段は、上記濃度検出期間中における温度検出手段によって検出された温度の変化に対する濃度検出手段によって検出された濃度の変化の割合に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する。

第４の発明では、第１又は第２の発明において、上記診断手段は、上記濃度検出期間中における上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度の積算値に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する。

第５の発明では、第１又は第２の発明において、上記診断手段は、上記濃度検出期間中における上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度の変化量に基づいて吸着材の吸着能力を診断する。

第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、上記ラジエータは大気中のオゾンの分解浄化を促進するオゾン浄化触媒をさらに担持する。

第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、上記ラジエータを搭載する車両は、該車両の客室内に車両外の外気を導入する外気導入モードと車両の客室内に車両外の外気を導入しない内気循環モードとの間で切替可能な空調機器を具備し、上記吸着材から特定の物質が離脱しているとき又は該特定の物質が離脱すると予想されるときには、上記空調機器が外気導入モードから内気循環モードに切り替えられる。

第８の発明では、第１〜第７のいずれか一つの発明において、上記特定の物質はＮＯ_Xである。

本発明によれば、ラジエータに担持された吸着材の吸着能力を精度良く診断することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

図１は、本発明の大気浄化装置が搭載された内燃機関の冷却系統を概略的に示す図である。図１に示したように、機関本体１の冷却水流通路は、上流側連通管２及び下流側連通管３を介してラジエータ４に連結される。上流側連通管２内では機関本体１の冷却水流通路からラジエータ４に向かって冷却水が流れ、下流側連通管３内ではラジエータ４から機関本体１の冷却水流通路に向かって冷却水が流れる。

下流側連通管３にはサーモスタット５及びウォータポンプ６が設けられている。サーモスタット５には、上流側連通管２から分岐したバイパス管７が連結される。サーモスタット５は、機関本体１内の冷却水の温度を一定温度以上に保つためのものであり、機関本体１内の冷却水の温度が一定温度よりも低いときには閉じられる。サーモスタット５が閉じられると、ラジエータ４からサーモスタット５へと向かう下流側連通管３内の冷却水の流れが遮断され、従って冷却水はラジエータ４内を流れなくなる。また、サーモスタット５が閉じられると、同時にバイパス管７の下流側連通管３への出口が開かれ、よって冷却水はバイパス管７を通って流れるようになる。すなわち、サーモスタット５が閉じられると、冷却水は図１中の白矢印に示したように流れることになる。

一方、サーモスタット５が開かれると、ラジエータ４からサーモスタット５へと向かう下流側連通管３内の冷却水の流れが許可され、従って冷却水はラジエータ４内を流れるようになる。また、サーモスタット５が開かれると、同時にバイパス管７の下流側連通管３への出口が閉じられ、よって冷却水はバイパス管７を通っては流れなくなる。すなわち、サーモスタット５が開かれると、冷却水は図１中の黒矢印に示したように流れることになる。

図１に示した内燃機関を搭載した車両の進行方向は図１の下向きであり、よって車両の走行により発生する空気流は、ラジエータ４に対して図１に斜線付き矢印Ａで示した方向に流れる。この空気流により、ラジエータ４からの放熱が行われ、ラジエータ４内を流れる高温の冷却水が冷やされる。また、車両の停車時にはラジエータ４に取り付けられたファン８が駆動せしめられ、このファン８によって発生した空気流も、ラジエータ４に対して図１に矢印Ａで示した方向に流れ、よってラジエータ４内を流れる高温の冷却水が冷やされる。

また、ラジエータ４にはラジエータ４の表面の温度を検出する温度センサ１１が設けられる。さらに、エンジンルーム内であってラジエータ４を通過した空気が流れる場所、すなわちラジエータ４を通過する空気流のラジエータ４下流側の場所には、ＮＯ_Xの濃度を検出するためのＮＯ_Xセンサ１２が設けられる。従って、このＮＯ_Xセンサ１２では、ラジエータ４を通って流れた空気流中に含まれるＮＯ_Xの濃度が検出される。これら温度センサ１１及びＮＯ_Xセンサ１２は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３に接続され、温度センサ１１及びＮＯ_Xセンサ１２の出力がＥＣＵ１３に入力される。なお、温度センサ１１はラジエータ４自体の温度ではなく、ラジエータ４内を流れる冷却水の温度を検出してもよい。

図２はラジエータ４を概略的に示す正面図であり、図３はラジエータ４の一部を部分的に示す拡大断面図である。図２に示したように本実施形態のラジエータ４は水平方向に延びる複数の冷却水流通部４１と、これら冷却水流通部４１間で波状に延びるフィン４２とを具備する。ラジエータ４に流入した冷却水は冷却水流通部４１を通って流れる。一方、ラジエータ４を通って流れる空気は、フィン４２の間及びフィン４２と冷却水流通部４１との間を通って流れる。この空気により直接的に又はフィン４２を介して冷却水流通部４１内を流れる冷却水が冷却される。

また、図３に示したように、フィン４２の表面上及び冷却水流通部４１の外側表面上には触媒・吸着材層４３が設けられる。触媒・吸着材層４３には空気中の特定の物質（例えばオゾン等）を還元浄化する浄化触媒と、上記空気中の特定の物質及びこの物質とは別の物質（例えば、ＮＯ_X、ＨＣ）を吸着する吸着材とが担持される。浄化触媒としては、例えば、酸化マンガン（ＭｎＯ₂）等が用いられる。一方、吸着材としては、活性炭、ゼオライト等が用いられる。なお、活性炭は浄化触媒としても用いることが可能であるため、吸着材として活性炭を用いた場合には別に浄化触媒を設けなくてもよい。以下では、浄化触媒として酸化マンガンを用い、吸着材として活性炭を用いた場合を例にとって説明する。

浄化触媒である酸化マンガン（ＭｎＯ）では下記反応式（１）、（２）で表される化学反応によりオゾンが浄化される。
ＭｎＯ＋Ｏ₃→ＭｎＯ₂＋Ｏ₂ …（１）
ＭｎＯ₂＋Ｏ₃→ＭｎＯ＋２Ｏ₂ …（２）
上述した化学反応は比較的低温でも発生し、ラジエータ４の温度が例えば８０℃以上（放熱のために冷却水が流れている場合のラジエータ４の温度）であれば、ラジエータ４を流通する空気流中に含まれているほとんどのオゾンを浄化することができる。また、ラジエータ４の温度がそれよりも低い場合であっても、上記化学反応により或る程度オゾンを浄化することができる。

吸着材はオゾン、ＮＯ_X及びＨＣ等を吸着することができる。以下では、オゾンとＮＯ_Xを例にとって説明する。上述したようにラジエータ４を流通する空気流中に含まれているオゾンは基本的に触媒・吸着材層４３中の浄化触媒によって浄化されることになるが、ラジエータ４が低温であることによって浄化触媒によっては浄化されずに残ったオゾンは触媒・吸着材層４３中の吸着材に吸着されることになる。このように吸着材に吸着されたオゾンはラジエータ４の温度が上昇すると吸着材から離脱せしめられ、離脱されたオゾンは浄化触媒によって浄化される。

ところで、吸着材の吸着能力は様々な要因で低下する。吸着能力の低下要因としては、例えば、ラジエータ４に担持されていた吸着材が剥離すること、埃等の異物が吸着材表面上に付着すること、ユーザによりラジエータ４が触媒・吸着材層４３を有していないラジエータに交換されてしまうこと等が考えられる。このため、ラジエータ４によるオゾンやＮＯ_Xの浄化能力を維持するためには、吸着材の吸着能力の診断を定期的に行うことが必要である。

吸着材の吸着能力の診断方法としては、例えば、ラジエータ４の上流及び下流にそれぞれオゾンセンサ又はＮＯ_Xセンサを設け、上流側のセンサの出力と下流側のセンサの出力とを比較し、上流側のセンサによって検出されたオゾン濃度又はＮＯ_X濃度と下流側のセンサによって検出されたオゾン濃度又はＮＯ_X濃度との差が小さくなったときに吸着材の吸着能力が低下していると診断する方法が考えられる。

ところが、このような方法では吸着材の吸着能力の診断は困難である。すなわち、ラジエータ４を流通する空気流中に含まれているオゾン又はＮＯ_Xの濃度は比較的低いため、ラジエータ４を通過する前後で空気流中に含まれているオゾン又はＮＯ_Xの濃度の差はあまり大きくない。このため、オゾン又はＮＯ_Xの濃度の差に基づく出力の差とセンサ等に含まれるノイズとの判別が困難であり、よって吸着材の吸着能力の診断精度が低くなってしまう。

ここで、上述したように、吸着材に吸着されたＮＯ_Xはラジエータ４の温度が上昇すると離脱せしめられるが、吸着材の吸着能力が低下するとこのＮＯ_Xの離脱量が減少する。特に、ラジエータ４を触媒・吸着材層４３のないラジエータに交換したような場合には、ＮＯ_Xはラジエータ４には全く吸着されず、よってラジエータ４の温度が上昇してもＮＯ_Xは全く離脱せしめられない。

図４はラジエータ４の温度とラジエータ４を通った空気流中に含まれるＮＯ_Xの濃度とのタイムチャートである。図中の実線は吸着材の吸着能力が高いときのラジエータ４下流の空気流中に含まれているＮＯ_Xの濃度の推移を示しており、破線及び一点鎖線は吸着材の吸着能力が低いとき及び吸着材が全く存在しないときのラジエータ４下流の空気流中に含まれているＮＯ_Xの濃度の推移を示している。

図示した例では、時刻Ｔ₀からＴ₁にかけてラジエータ４の温度が２５℃から８０℃まで昇温された場合を示している。図示したように、時刻Ｔ₀まではラジエータ４の温度は２５℃であり、このときラジエータ４を流通する空気流からはラジエータ４においてＮＯ_Xが除去（吸着材に吸着）されるため、ラジエータ４下流の空気流中にはＮＯ_Xはほとんど含まれていない。

その後、機関本体１内の冷却水の温度が上昇してサーモスタット５が開き、ラジエータ４内に高温の冷却水が流入すると、ラジエータ４の温度が上昇する。このラジエータ４の温度の上昇に伴って吸着材に吸着されているＮＯ_Xの離脱量が増大し、その結果ラジエータ４下流の空気流中に含まれているＮＯ_Xの濃度が上昇していく。その後、ＮＯ_X濃度は、ピークに達した後徐々に低下していき、最終的にはラジエータ４の温度が高温であってもＮＯ_Xが離脱されなくなり、ほぼ零となる。

吸着材の吸着能力が高いときには、図４に実線で示したように、時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁において単位時間当たりのＮＯ_X濃度の上昇量（変化量）が大きく、温度の上昇量（変化量）に対するＮＯ_X濃度の上昇量（変化量）の割合が大きく、また時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁又は時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₂（ラジエータ４下流の空気流中のＮＯ_X濃度がほぼ零となった時刻）におけるＮＯ_X濃度の積分値が大きい。

一方、吸着材の吸着能力が低いときには、図４に破線で示したように、ＮＯ_X濃度は、ラジエータ４の温度が上昇している時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁の間ずっと上昇していくわけではなく、ラジエータ４の温度の上昇途中にＮＯ_X濃度はピークとなり、その後徐々に低下していく。そして、吸着材の吸着能力が低いときには、時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁において単位時間当たりのＮＯ_X濃度の上昇量（変化量）が小さく、温度の上昇量（変化量）に対するＮＯ_X濃度の上昇量（変化量）の割合も小さく、また時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁又は時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₃（ラジエータ４下流の空気流中のＮＯ_X濃度がほぼ零となった時刻）におけるＮＯ_X濃度の積分値が大きい。さらに、ラジエータ４を触媒・吸着材層のないものに交換したこと等により吸着材の吸着能力が零であるときには、図４に一点鎖線で示したように、ラジエータ４の温度が上昇してもＮＯ_X濃度はほぼ零のままである。

そこで、本実施形態では、吸着材のこのような性質を利用して、吸着材の吸着能力を診断することとしている。すなわち、ラジエータ４の温度が上昇している（図４中の時刻Ｔ₀からＴ₁）間、又は吸着材の温度が吸着材に吸着されているＮＯ_Xが離脱を開始する温度（以下、「離脱開始温度」という）Ｔｅｍに達した時期からＮＯ_Xセンサ１２によって検出されるＮＯ_X濃度がほぼ零になる時期までの間（図４中に実線で示した例の場合、時刻Ｔ₄から時刻Ｔ₂）にＮＯ_Xセンサ１２によって検出されたＮＯ_X濃度に基づいて吸着材の吸着能力が診断される。

具体的には、例えば、ラジエータ４の温度が上昇している間（図４中の時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁）に検出された単位時間当たりのＮＯ_X濃度の上昇量（変化量）が多い場合には吸着材の吸着能力が高いと診断し、逆に増大量が少ない場合には吸着能力が低下していると診断する。或いは、ラジエータ４の温度が上昇している間（図４中の時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁）に検出されたＮＯ_X濃度上昇量（変化量）の温度上昇量（変化量）に対する割合が大きい場合には吸着材の吸着能力が高いと診断し、逆にＮＯ_X濃度増大量の温度上昇量に対する割合が低い場合には吸着能力が低下していると診断する。または、ラジエータ４の温度が上昇している間（図４中の時刻Ｔ₀〜時刻Ｔ₁）、又は吸着材の温度が離脱開始温度Ｔｅｍに達した時期からＮＯ_X濃度がほぼ零になる時期までの間（例えば、図４中の時刻Ｔ₄〜時刻Ｔ₂）に検出されたＮＯ_X濃度の積分値が大きい場合には吸着材の吸着能力が高いと診断し、逆にＮＯ_X濃度の積分値が低い場合には吸着能力が低下していると診断する。或いは、これらパラメータのうち二つ以上のパラメータに基づいて吸着材の吸着能力を診断するようにしてもよい。

本実施形態では、このようにしてＮＯ_Xセンサ１２によって検出されたＮＯ_X濃度に基づいて吸着材の吸着能力が診断される。特に、ラジエータ４の温度が上昇して吸着材からＮＯ_Xが離脱せしめられたときのＮＯ_X濃度は大気中のＮＯ_X濃度よりも比較的高いことから、センサに含まれるノイズとの判別は困難ではなく、よって吸着材の吸着能力の診断精度は高い。

なお、上記実施形態では、ラジエータ４の温度を検出する温度センサ１１によって検出されたラジエータ４の温度に基づいてＮＯ_X濃度の検出期間を特定しているが、他の方法によって特定することも可能である。例えば、サーモスタット５の開弁中にはラジエータ４の温度が高くなることから、サーモスタット５の開閉弁タイミングに基づいてＮＯ_X濃度の検出期間を特定してもよい。

図５は、吸着材の吸着能力の診断を行う診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図５に示したフローチャートでは、吸着材の吸着能力が零となっていないか、すなわちラジエータ４が触媒・吸着材層４３を有していないラジエータに交換されていないかを診断する制御を示している。

図５を参照すると、ステップＳ１０において機関本体１内の冷却水の温度を検出する温度センサ（図示せず）によって検出された本体冷却水温Ｔｔｈｗが冷間始動判定温度Ｔａよりも低いか否かが判定される。ここで冷間始動判定温度Ｔａは始動時に内燃機関が冷間であるか否かを判定するための温度であり、本体冷却水温Ｔｔｈｗが冷間始動判定温度Ｔａよりも低い場合に内燃機関の冷間始動時であると判定される。ステップＳ１０において本体冷却水温Ｔｔｈｗが冷間始動判定温度Ｔａ以上であると判定された場合、すなわち内燃機関の冷間始動時ではない場合には制御ルーチンが終了せしめられる。

一方、ステップＳ１０において本体冷却水温Ｔｔｈｗが冷間始動判定温度Ｔａよりも低いと判定された場合、すなわち内燃機関の冷間始動時であると判定された場合にはステップＳ１１へと進む。ステップＳ１１では、本体冷却水温Ｔｔｈｗがサーモスタット開弁温度Ｔｔｈｏｐ以上となったか否かが判定される。すなわち、上述したようにサーモスタット５が開弁しない限りラジエータ４には高温の冷却水が流れず、よってラジエータ４の温度は上昇しない。従って、サーモスタット４が開弁したことはラジエータ４の温度が上昇することを意味する。従って、ステップＳ１１では、ラジエータ４の温度が上昇するか否かを判定しているといえる。

ステップＳ１１において、本体冷却水温Ｔｔｈｗがサーモスタット開弁温度Ｔｔｈｏｐよりも低いと判定された場合、すなわちラジエータ４の温度はまだ上昇しないと判定された場合には、ステップＳ１１が繰り返される。その後、本体冷却水温Ｔｔｈｗがサーモスタット開弁温度Ｔｔｈｏｐ以上になったと判定された場合、すなわちラジエータ４の温度が上昇すると判定された場合には、ステップＳ１２へと進む。

ステップＳ１２では、ＮＯ_Xセンサ１２によりラジエータ４を通って流れた空気流中のＮＯ_Xの濃度の検出が開始される。次いで、ステップＳ１３では、ＮＯ_Xセンサ１２によって検出された単位時間当たりのＮＯ_X濃度の変化量ΔＣｎｏｘを、ラジエータ４に取り付けられた温度センサ１１によって検出された単位時間当たりの温度の変化量ΔＴｔｈｗｒで除算した値（ΔＣｎｏｘ／ΔＴｔｈｗｒ）が予め定められた値Ｘよりも大きいか否かが判定される。ここで、予め定められた値Ｘは、それ以上ΔＣｎｏｘ／ΔＴｔｈｗｒの値が小さいとラジエータ４を通って流れた空気流中のＮＯ_X濃度が低すぎて、吸着材の吸着能力がほぼ零となっていると考えられるような値である。

ステップＳ１３において値ΔＣｎｏｘ／ΔＴｔｈｗｒが予め定められた値Ｘ以下であると判定された場合、すなわち吸着材からＮＯ_Xがほとんど離脱されていないと判定された場合には、ステップＳ１４へと進む。ステップＳ１４では、ラジエータ４、特に吸着材に異常があると診断され、ユーザに対して異常表示がなされる。一方、ステップＳ１３において値ΔＣｎｏｘ／ΔＴｔｈｗｒが予め定められた値Ｘよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１５へと進む。

ステップＳ１５では、温度センサ１１によって検出されたラジエータ４の温度Ｔｔｈｗｒが完全暖機判定温度Ｔｂ以上であるか否かが判定される。完全暖機判定温度Ｔｂは、サーモスタット５が開かれてラジエータ４に高温の冷却水が流れているときにラジエータ４が通常到達する温度である。ステップＳ１５において、ラジエータ４の温度Ｔｔｈｗｒが完全暖機判定温度Ｔｂよりも低いと判定された場合には、ステップＳ１３が繰り返される。一方、ステップＳ１５においてラジエータ４の温度Ｔｔｈｗｒが完全暖機判定温度Ｔｂ以上になったと判定された場合にはステップＳ１６へと進む。ステップＳ１６では、ラジエータ４、特に吸着材には異常がないと診断され、制御ルーチンが終了せしめられる。

ところで、内燃機関１を搭載した車両は、通常、エアーコンディショナ等の空調機器（図示せず）を具備している。この空調機器では、車両の客室内に車両外の外気を導入する外気導入モードと、車両の客室内に車両外の外気を導入せずに客室内の空気を循環させる内気循環モードとを備えており、これら外気導入モードと内気循環モードとの両空調モードはユーザにより手動で又はＥＣＵ１３により自動で切り替えられる。

一方、上述したようにラジエータ４の吸着材からＮＯ_X等が離脱する場合、離脱したＮＯ_X等はエンジンルーム内に流入することになる。ここで、上記空調モードを外気導入モードにしている場合の客室への空気取込口はエンジンルーム付近に配置されることが多く、従って吸着材からＮＯ_X等が脱離しているときに空調モードを外気導入モードにしていると、離脱されたＮＯ_Xが客室内に侵入してしまうことになる。

そこで、本実施形態では、ラジエータ４の吸着材からＮＯ_X等が離脱せしめられるとき、又は吸着材からＮＯ_X等が離脱せしめられると予想されるときには、空調モードが外気導入モードになっている場合、内気循環モードに強制的に切り替えるようにしている。これにより、ラジエータ４の吸着材からＮＯ_X等が離脱せしめられるときでも、客室内にＮＯ_X等が侵入してしまうことが防止される。

図６は、空調機器を制御する空調制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図６のステップＳ２０、２１は基本的に図５のステップＳ１０、１１と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２１において、本体冷却水温Ｔｔｈｗがサーモスタット開弁温度Ｔｔｈｏｐ以上になったと判定された場合、すなわちラジエータ４の温度が上昇して吸着材からＮＯ_X等が離脱することが予想されると判定された場合には、ステップＳ２２へと進む。ステップＳ２２では、現在の空調モードが外気導入モードとなっているか否かが判定される。ステップＳ２２において、現在の空調モードが内気循環モードになっていると判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ２２において、現在の空調モードが外気導入モードとなっていると判定された場合にはステップＳ２３へと進む。ステップＳ２３では、空調モードが外気導入モードから内気循環モードへと切り替えられる。

次いでステップＳ２４では、温度センサ１１によって検出されたラジエータ４の温度Ｔｔｈｗｒが完全暖機判定温度Ｔｂ以上であるか否かが判定され、完全暖機判定温度Ｔｂよりも低いと判定されている間はステップＳ２４が繰り返される。その後、ラジエータ４の温度が上昇してラジエータ４の温度Ｔｔｈｗｒが完全暖機判定温度Ｔｂ以上になったと判定された場合にはステップＳ２５へと進む。ステップＳ２５では、空調モードが内気循環モードから外気導入モードへと戻され、制御ルーチンが終了せしめられる。

次に、本発明の第二実施形態の大気浄化装置について説明する。図７に示したように、第二実施形態の大気浄化装置の構成は、基本的に第一実施形態の大気浄化装置の構成と同様である。ただし、上記第一実施形態では、浄化触媒として酸化マンガン（ＭｎＯ）が用いられているのに対して、本実施形態では電磁波を吸収することができるフェライトが用いられる。

なお、本実施形態では、浄化触媒としてフェライトを用いているが、浄化触媒として酸化マンガン（ＭｎＯ）等を用いると共に、浄化触媒とは別にフェライト等の電磁波を吸収することができる物質を触媒・吸着材層４３に担持させてもよい。

また、本実施形態では、ラジエータ４の両側に電磁波発信機１５と電磁波受信機１６とが設けられる。図７に示した例では、ラジエータ４を空気が流れる方向において上流側に電磁波発信機１５が配置されると共に下流側に電磁波受信機１６が配置される。電磁波発信機１５は、ラジエータ４の表面に向けて電磁波を放射し、電磁波受信機１６は電磁波発信機１５による電磁波の放射方向に配置されて、電磁波発信機１５から放射された電磁波を受信する。

このように構成された大気浄化装置では、内燃機関の始動時等に、フェライトが吸収可能な周波数の電磁波及びフェライトが吸収不能な周波数の電磁波が電磁波発信機１５から放射される。ラジエータ４としてフェライトが担持された触媒・吸着材層４３を備えるラジエータが用いられている場合には、電磁波発信機１５からフェライトが吸収可能な周波数の電磁波が放射されると、この電磁波がラジエータ４のフェライトにより吸収され、よって電磁波受信機１６では全く電磁波を受信できなくなるか、弱い電磁波（すなわち、電磁波発信機１５によって放射された電磁波よりも強度の弱い電磁波）しか受信できなくなる。一方、この場合、電磁波発信機１５からフェライトが吸収不能な周波数の電磁波が放射されても、この電磁波はフェライトには吸収されず、よって電磁波受信機１６は強い電磁波（すなわち、電磁波発信機１５によって放射された電磁波と同程度の強度の電磁波）を受信することができる。

一方、ラジエータ４が触媒・吸着材層４３を備えていないラジエータに交換されてしまった場合には、電磁波発信機１５からフェライトが吸収可能な周波数の電磁波が放射されても、この電磁波はラジエータ４において吸収されることはなく、よって電磁波受信機１６では強い電磁波を受信することができる。また、この場合、電磁波発信機１５からフェライトが吸収不能な周波数の電磁波が放射されても、この電磁波はラジエータ４において吸収されることはなく、よって電磁波受信機１６では強い電磁波を受信することができる。

このように、電磁波発信機１５からフェライトが吸収可能な周波数の電磁波を放射したときに、ラジエータ４としてフェライトが担持された触媒・吸着材層４３を備えるラジエータが用いられている場合には電磁波受信機１６は弱い電磁波を受信し、ラジエータ４として触媒・吸着材層４３を備えていないラジエータが用いられている場合には電磁波受信機１６は強い電磁波を受信する。従って、本実施形態では、電磁波発信機１５からフェライトが吸収可能な周波数の電磁波を放射することにより、ラジエータ４が触媒・吸着材層４３を備えていないラジエータに交換されてしまっているか否かを診断することができる。

また、電磁波発信機１５からフェライトが吸収不能な周波数の電磁波を放射したときには、ラジエータ４が触媒・吸着材層４３を備えているか否かに関わらず、電磁波受信機１６では強い電磁波を受信する。従って、電磁波発信機１５からフェライトが吸収不能な周波数の電磁波を放射したときに電磁波受信機１６が強い電磁波を受信しなければ、電磁波発信機１５又は電磁波受信機１６自体が故障していると診断されることになる。すなわち、本実施形態では、ラジエータ４が触媒・吸着材層４３を備えていないラジエータに交換されてしまっているか否かの診断に加えて電磁波発信機１５又は電磁波受信機１６の故障診断をすることができる。

本発明の大気浄化装置が搭載された内燃機関の冷却系統を概略的に示す図である。 ラジエータの概略正面図である。 ラジエータの一部を部分的に示す拡大断面図である。 ラジエータの温度とラジエータを通った空気流中に含まれるＮＯ_Xの濃度とのタイムチャートである。 吸着材の吸着能力の診断を行う診断制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 空調機器を制御する空調制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 第二実施形態の大気浄化装置が搭載された内燃機関の冷却系統を概略的に示す図である。

符号の説明

１ 機関本体
２ 上流側連通管
３ 下流側連通管
４ ラジエータ
５ サーモスタット
６ ウォータポンプ
７ バイパス管
８ ファン
１１ 温度センサ
１２ ＮＯ_Xセンサ
１３ ＥＣＵ
４１ 冷却水流通部
４２ フィン
４３ 触媒・吸収剤層

Claims (8)

1. 大気中の特定の物質を低温で吸着し且つ高温で離脱させる吸着材を担持したラジエータと、該ラジエータを通過した気体の流通路内に配置されると共に該気体中の特定の物質の濃度を検出する濃度検出手段と、上記吸着材の温度を検出する温度検出手段と、上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度に基づいて吸着材の吸着能力を診断する診断手段とを具備し、
   上記診断手段は、前記吸着材の温度が上昇している期間である濃度検出期間中に上記濃度検出手段によって検出される上記特定の物質の濃度に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する、大気浄化装置。
2. 大気中の特定の物質を低温で吸着し且つ高温で離脱させる吸着材を担持したラジエータと、該ラジエータを通過した気体の流通路内に配置されると共に該気体中の特定の物質の濃度を検出する濃度検出手段と、上記吸着材の温度を検出する温度検出手段と、上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度に基づいて吸着材の吸着能力を診断する診断手段とを具備し、
   上記診断手段は、前記吸着材の温度が離脱開始温度以上に達してから濃度検出手段によって検出される濃度がほぼ零になるまでの間の期間である濃度検出期間中に上記濃度検出手段によって検出される上記特定の物質の濃度に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する、大気浄化装置。
3. 上記診断手段は、上記濃度検出期間中における温度検出手段によって検出された温度の変化に対する濃度検出手段によって検出された濃度の変化の割合に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する、請求項１又は２に記載の大気浄化装置。
4. 上記診断手段は、上記濃度検出期間中における上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度の積算値に基づいて上記吸着材の吸着能力を診断する、請求項１又は２に記載の大気浄化装置。
5. 上記診断手段は、上記濃度検出期間中における上記濃度検出手段によって検出された上記特定の物質の濃度の変化量に基づいて吸着材の吸着能力を診断する、請求項１又は２に記載の大気浄化装置。
6. 上記ラジエータは大気中のオゾンの分解浄化を促進するオゾン浄化触媒をさらに担持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の大気浄化装置。
7. 上記ラジエータを搭載する車両は、該車両の客室内に車両外の外気を導入する外気導入モードと車両の客室内に車両外の外気を導入しない内気循環モードとの間で切替可能な空調機器を具備し、
   上記吸着材から特定の物質が離脱しているとき又は該特定の物質が離脱すると予想されるときには、上記空調機器が外気導入モードから内気循環モードに切り替えられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の大気浄化装置。
8. 上記特定の物質はＮＯ_Xである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の大気浄化装置。

Images