JP3861733B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP3861733B2
JP3861733B2 JP2002102792A JP2002102792A JP3861733B2 JP 3861733 B2 JP3861733 B2 JP 3861733B2 JP 2002102792 A JP2002102792 A JP 2002102792A JP 2002102792 A JP2002102792 A JP 2002102792A JP 3861733 B2 JP3861733 B2 JP 3861733B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
poisoning recovery
poisoning
recovery control
exhaust gas
request
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002102792A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003293746A (ja
Inventor
久 大木
孝太郎 林
正明 小林
大介 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2002102792A priority Critical patent/JP3861733B2/ja
Priority to DE10315264A priority patent/DE10315264B4/de
Priority to FR0304151A priority patent/FR2838161B1/fr
Publication of JP2003293746A publication Critical patent/JP2003293746A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3861733B2 publication Critical patent/JP3861733B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳細には、排気ガス中に含まれる被毒成分に起因した排気浄化触媒の被毒を回復する被毒回復技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼル機関に代表される希薄燃焼式内燃機関では、窒素酸化物(NOx)等の排出を低減するため種々の対策が講じられている。この対策の一つに、リーンNOx触媒、および還元剤供給装置を備えて構成される排気浄化装置を使用した排気浄化技術がある。
【0003】
リーンNOx触媒は、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を主として浄化する排気浄化触媒である。より詳しくは、排気ガスの酸素濃度が高いときにその排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低いときすなわちリーンNOx触媒に流れ込む排気ガスの空燃比が低いときにその吸蔵していた窒素酸化物(NOx)を、排気ガス中の未燃燃焼成分(CO、HC)と反応させることで無害な窒素(N2)に還元する排気浄化作用を備えている。
【0004】
一方の還元剤供給装置は、通常、酸素過剰状態で機関燃焼が行われる希薄燃焼式内燃機関において、その排気ガス中に還元剤たる機関燃料を供給することで排気ガスの酸素濃度の低下させ、また、併せて未燃燃焼成分たる炭化水素(機関燃料:HC)をリーンNOx触媒に供給することで上記の排気浄化作用を促進させるものである。
【0005】
ところで、機関燃焼に供される燃料中には硫黄分なども含まれており、機関燃焼時には、窒素酸化物(NOx)のみならずSO2やSO3などの硫黄酸化物(SOx)も生成される。また、これら硫黄酸化物(SOx)は窒素酸化物(NOx)と同様にしてリーンNOx触媒に吸蔵されるが、時間の経過と共に化学的に安定した硫酸塩(BaSO4)となってリーンNOx触媒に蓄積される傾向にある。
【0006】
このため硫酸塩(BaSO4)の蓄積量すなわち硫黄酸化物(SOx)の吸蔵量が過多になると、窒素酸化物(NOx)の吸蔵能が低下し、リーンNOx触媒本来の排気浄化作用が害される。すなわち、硫黄酸化物(SOx)によって、所謂「SOx被毒」が引き起こされ、排気浄化率の低下を招く虞がある。
【0007】
このため従来では、排気浄化率の低下を受け、SOx被毒を回復すべく適切量の還元剤をリーンNOx触媒に供給して被毒成分たる硫酸塩(BaSO4)の放出を促し、排気浄化率を回復させる「SOx被毒回復制御」を実施している。すなわち、SOx被毒回復制御の実施によって被毒成分の放出が促され、リーンNOx触媒の排気浄化率が回復する。
【0008】
より詳しくは、窒素酸化物(NOx)の還元・放出作用を促すべきときの還元剤供給量に較べ、より多くの還元剤を排気浄化触媒に供給してリーンNOx触媒を昇温させ、またその供給した還元剤にて排気ガスの空燃比を大幅に低下させることで、被毒成分たる硫酸塩(BaSO4)を熱分解して放出を促す。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者等の鋭意研究によれば、上記したSOx被毒回復制御において、リーンNOx触媒の養生期間に起因した不具合が見出された。
【0010】
まず、上記したリーンNOx触媒には、通常、養生期間(初期劣化)が存在する。ここで養生期間とは、例えば、リーンNOx触媒に分散して担持される貴金属触媒が相互に密着して化学的に安定する迄に要する期間であり、換言すれば、初期シンタリングが終了する迄に要する時間である。
【0011】
また、養生期間では、上記の如く貴金属触媒の分散が良好であり、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)の吸蔵能について考えれば、その吸蔵能は、養生期間経過後に較べ高い値を維持している。すなわち、養生期間においては、本来の排気浄化特性と異なる特性を示し、本来ならばSOx被毒とみなせる程の被毒成分が蓄積している場合でも、排気通路に設けられたセンサにて排気ガスの状態を検出して排気浄化率を割り出しSOx被毒を判定する手法では、依然として排気浄化率は高い値を維持するため、SOx被毒回復の必要が生じている場合でもSOx被毒ではないと判定される状態が続く。
【0012】
そして、その状態の後、SOx被毒とみなされる排気浄化率の低下を検出した時点では、被毒が進んだ状態、つまり被毒成分の蓄積量が多い状態となってしまっている。よって、この状態でSOx被毒回復制御が実施されると、被毒成分の放出量が多くなり、臭気と感じられる許容レベル(許容濃度)を超えて被毒成分が放出されるといった問題が生じる。
【0013】
本発明は、このような技術的背景を考慮しなされたもので、硫黄酸化物(SOx)によるSOx被毒の回復など、排気浄化触媒の被毒回復制御に伴う臭気の発生を抑制可能な被毒回復技術を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するため本発明では、以下の手段とした。
【0015】
すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、所定の養生期間経過後に排気浄化特性が安定する排気浄化触媒と、
排気ガス中の被毒成分によって被毒した排気浄化触媒の排気浄化率を回復すべくその排気浄化触媒に還元剤を供給して被毒成分の放出を促し、排気浄化率を回復させる被毒回復制御を実行するための被毒回復手段と、
機関運転に即して変化する機関運転履歴に基づき排気浄化触媒の被毒を推定し、被毒と推定したときを被毒回復時期とみなして前記被毒回復手段に被毒回復制御を要求する被毒回復要求手段と、を備え、
前記排気浄化触媒の養生期間が経過する迄は、前記被毒回復要求手段の要求に応じて被毒回復制御を実施することを特徴とする。
【0016】
このように構成された本発明では、養生期間が経過する迄は、機関運転履歴に基づく被毒回復制御の要求に応じて被毒回復制御を実施する。すなわち、養生期間では排気浄化特性が安定しないため、例えば、排気浄化率の変化に基づく被毒の推定が困難である。したがって、養生期間が経過する迄は、機関運転履歴に基づき被毒を推定し、その推定結果に応じて被毒回復制御を実施する。
【0017】
また、被毒回復要求手段(これを第1の被毒回復要求手段という)に加えて、
前記排気浄化触媒の排気下流に、排気ガスの状態を検出する検出手段を設け、この検出手段にて検出される排気ガスの状態に基づき前記排気浄化触媒の被毒を推定し、被毒と推定したときを被毒回復時期とみなして前記被毒回復手段に被毒回復制御を要求する第2の被毒回復要求手段を、さらに備え、
前記排気浄化触媒の養生期間経過後は、この第2の被毒回復要求手段の要求に応じて被毒回復制御を実施するようにしてもよい。
【0018】
すなわち、養生期間の経過後は、排気浄化触媒の排気浄化特性が安定するため、排気ガスの状態つまり排気浄化率の変化に基づき被毒成分の蓄積状況を正確に把握できる。したがって、上記した第1の被毒回復要求手段と共に第2の被毒回復要求手段を併用すれば、養生期間の経過の前後にわたって、臭気の発生を抑制できる。なお、上記で排気ガスの状態とは、排気ガス中のNOx濃度、排気ガスの空燃比、排気ガス中の酸素濃度等、排気浄化率の変化に起因して変化する項目を想定している。また、第2の被毒回復要求手段を養生期間の後に用いずに、他の検出手段に基づいて被毒判定を行って被毒回復要求を行う被毒回復要求手段を養生期間の後に用いてもよい。例えば、第1の被毒回復要求手段と同様の手法で被毒判定をする手段でもよい。但し、養生期間後であることを考慮し、養生期間前とは判断基準を異ならせる必要もあろう。
【0019】
また、 前記養生期間中の被毒回復制御で、前記第1の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の要求に応じて被毒回復制御を実施することに加え、前記第2の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の要求時にも、その要求に応じて被毒回復制御を実施するようにしてもよい。
【0020】
この構成では、養生期間中において、機関運転履歴に基づく被毒の推定に加え、排気ガスの状態に基づく被毒の推定を行い、その何れか一方の被毒推定にて被毒と推定したときを被毒回復時期とみなして被毒回復制御を実施する。
【0021】
すなわち、機関運転履歴に基づく被毒推定はあくまでも間接的な被毒推定であり、例えば、想定した濃度を超える高濃度の被毒成分によって排気浄化触媒が被毒した場合には、その被毒に応じた適切な時期に被毒回復制御を要求できないといった現象が生じる。したがって、本構成では、機関運転履歴に基づく間接的な被毒推定に加え、排気浄化触媒から直に得られる排気ガスの状態変化に基づいた直接的な被毒の推定を併せて実行し、その何れか一方の要求を受けて被毒回復制御を実施することにより、被毒回復制御の実施時期を極力適正化する。
【0022】
また、前記被毒回復手段は、前記養生期間における第2の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の要求において、その被毒回復制御時には、被毒成分の放出量を抑制しながら被毒回復制御を実行するようにしてもよい。
【0023】
すなわち、養生期間における第2の被毒回復要求手段に基づいた被毒回復制御では、被毒成分の放出量を抑制しながら被毒回復制御を行う。つまり、養生期間における第2の被毒回復手段の要求に基づく被毒回復制御の要求では、上記のごとく高濃度の被毒成分に起因した被毒などが考えられ、想定した以上に被毒が進行しているとみなせる。このため、被毒回復制御に伴い放出される被毒成分の放出量も多くなる傾向にあり、本構成では、このような状況において、被毒成分の放出量を抑制しながら被毒回復制御を実施し、臭気の発生を抑制する。なお、ここで放出量とは、排気ガス流量との相対的な割合によって定められるもであり、絶対量を意図するものではない。
【0024】
また、被毒回復制御手段に関し、前記養生期間における第2の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の実施後には、前記第1の被毒回復要求手段の要求に基づく被毒回復制御の実施において、これまでの実施時期に較べてより早い時期に被毒回復制御を実施するようにしてもよい。
【0025】
すなわち、養生期間において第2の被毒回復手段の要求に基づく被毒回復制御の要求があった場合には、上記のごとく想定した以上に被毒が進行しているとみなせるため、機関運転履歴に応じた被毒推定用の判定基準を変更し、機関運転履歴に基づく間接的な被毒推定においても、早期に被毒回復制御を実施できるようにする。よって、以降、機関運転履歴に基づく被毒推定に応じた被毒回復制御の要求においても実際の被毒に応じた適切な時期に被毒回復制御が実施される。
【0026】
またなお、上記した種々の内容は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲に於いて可能な限り組み合わせることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に関し、その好適な実施形態について説明する。なお、以下に示す内燃機関の構造は、あくまでも本発明の一実施形態にすぎず、その詳細は、内燃機関の各種仕様等に応じて変更可能である。
<第1の実施の形態>
まず、本実施の形態では、ディーゼル機関等に代表される希薄燃焼式内燃機関1の排気系に触媒コンバータ50、及び還元剤供給装置20を備えて内燃機関の排気浄化装置を構成している。
【0028】
触媒コンバータ50は、ケーシング51、及びそのケーシング51内に設けられる排気浄化触媒50a,50bを備え、機関本体1から排出される排気ガス中の有害物質を浄化せしめる排気浄化作用を有する。
【0029】
より詳しくは、内燃機関のタービンハウジングの下流にケーシング51が配置され、ケーシング51内には、排気上流側から吸蔵還元型NOx触媒50a、パティキュレートフィルタ50bの順に排気浄化触媒を内蔵して触媒コンバータ50が構成されている。なお、以下の説明では、吸蔵還元型NOx触媒50aを単にリーンNOx触媒50aと称することもある。
【0030】
排気浄化触媒の一つであるリーンNOx触媒50aは、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を主として浄化する排気浄化作用を有している。より詳しくは、リーンNOx触媒50aに流れ込む排気ガスの酸素濃度が高いときにその排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低いとき、すなわちリーンNOx触媒50aに流れ込む排気ガスの空燃比が低いときにその吸収していた窒素酸化物(NOx)を排気ガス中に含まれている未燃燃焼成分(CO、HC)と反応させることで無害な窒素(N2)に還元する排気浄化能を有する。
【0031】
また、その構成は、例えばアルミナ(Al23)を担体とし、その担体上にカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)等のアルカリ金属、若しくはバリウム(Ba)、カルシウム(Ca)等のアルカリ土類、又はランタン(La)、イットリウム(Y)等の希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金(Pt)のような貴金属とを担持してなる。
【0032】
なお、ここで排気浄化作用の補足説明を行うと、本実施の形態に示す希薄燃焼式内燃機関1では、通常、酸素過剰雰囲気下で燃焼が行われている。このため燃焼に伴い排出される排気ガスの酸素濃度は、上記の還元・放出作用を促す迄に低下することは殆どなく、また、排気ガス中に含まれる未燃燃焼成分(CO,HC)の量も極僅かである。
【0033】
したがって、本実施の形態では、還元剤たる機関燃料(HC)を排気ガス中に噴射供給することで、酸素濃度の低下を促し、また、未燃燃焼成分たる炭化水素(HC)等を補給して上記の排気浄化作用を促進させている。なお、還元剤の供給は、後述の還元剤供給装置20によって行われている。また、その詳細は後に説明する。
【0034】
一方のパティキュレートフィルタ50bは、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子を酸化燃焼せしめる排気浄化作用を有している。より詳しくは、活性化酸素放出剤を担持したフィルタ58を備え、そのフィルタ58上に捕集した微粒子を活性化酸素にて酸化燃焼せしめることで除去(浄化)する排気浄化作用を備えている。
【0035】
フィルタ58単体は、図2に示されるようにコージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム形状をなし、互いに平行をなして延びる複数個の流路55,56を具備している。より具体的には、下流端が栓55aにより閉塞された排気ガス流入通路55と、上流端が栓56aにより閉塞された排気ガス流出通路56と、を備え、各排気ガス流入通路55及び排気ガス流出通路56は薄肉の隔壁57を介して該フィルタ58における縦方向及び横方向に並んで配置されている。
【0036】
また、隔壁57の表面および内部の細孔には、アルミナ(Al23)等によって形成された担体の層が設けられ、担体上には、白金(Pt)等の貴金属触媒の他、周囲に過剰酸素が存在するとその過剰酸素を吸蔵し、逆に酸素濃度が低下すると、その吸蔵した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤が担持されている。
【0037】
なお、活性酸素放出剤としては、カリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)のようなアルカリ金属、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)のようなアルカリ土類金属、ランタン(La)、イットリウム(Y)のような希土類、およびセリウム(Ce)、錫(Sn)のような遷移金属から選ばれた少なくとも一つを用いるとよい。
【0038】
また、好ましくは、カルシウム(Ca)よりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類金属、即ちカリウム(K)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、ルビジウム(Rb)、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)などを用いるとよい。
【0039】
このように構成されたパティキュレートフィルタ50bでは、まず、排気ガス流入通路55→隔壁57→排気ガス流出通路56の順に排気ガスが流れ(図2矢印a)、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子は、その隔壁57を通過する過程で、隔壁57の表面及び内部に捕集される。そして、隔壁57に捕集された微粒子は、隔壁57(フィルタ)に流れ込む排気ガスの酸素濃度を複数回に亘り変化させることで増加する活性化酸素によって酸化され、ついには輝炎を発することなく燃え尽きてフィルタ58上から除去される。
【0040】
このように本実施の形態では、吸蔵還元型NOx触媒50aおよびパティキュレートフィルタ50bを内蔵した触媒コンバータ50を排気管11に配置することで排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)および煤などの微粒子を浄化する。
【0041】
なお、本実施の形態では、上記したようにリーンNOx触媒50aとパティキュレートフィルタ50bとを直列に配置している。この理由は、リーンNOx触媒50aでの酸化・還元反応に伴う反応熱を利用してパティキュレートフィルタ50bを昇温させる、およびリーンNOx触媒50aにおける酸化・還元反応に起因して放出されるリーンNOx触媒50aからの活性化酸素をパティキュレートフィルタ50bの排気浄化作用に利用する、などの理由に基づく。なお、リーンNOx触媒50aは、上記でも明らかなように、活性化酸素放出剤と略同様の物質を担持してなる。したがって、リーンNOx触媒50aは、活性化酸素放出剤としての機能を有すると言える。
【0042】
続いて、上記した各排気浄化触媒50a,50bの排気浄化作用を促す還元剤供給装置20について説明する。
【0043】
還元剤供給装置20は、触媒コンバータ50上流の排気管11に取り付けられた還元剤添加弁21、及びその還元剤添加弁21の開閉を制御する電子制御ユニット22(ECU)等にて構成されている。
【0044】
還元剤添加弁21は、電気式の開閉弁であり、電子制御ユニット22に準備される還元剤供給プログラムのもと、適切量の還元剤を適宜のタイミングで排気ガス中に供給している。なお、還元剤添加弁21は、内燃機関の燃料供給系に接続されており、機関燃料を還元剤として還元剤の供給を行う。
【0045】
また、電子制御ユニット22は、触媒コンバータ50の下流に設けられた空燃比センサ(A/Fセンサ)23及びNOxセンサ25の出力、およびパティキュレートフィルタ50bの排気上流側および排気下流側に設けられた排気ガス温度センサ24a,24bの出力、機関運転に即して変化する各種機関運転履歴などに基づき、還元剤の供給量や供給時期を算出し、その算出した供給量および供給タイミングに基づき、還元剤添加弁21の開閉を制御している。
【0046】
このように本実施の形態では、還元剤供給装置20にて排気ガス中に還元剤たる機関燃料を供給し、触媒コンバータ50に流れ込む排気ガスの酸素濃度を低下させると共に未燃燃焼成分たる炭化水素(HC)等を補い、上記した各排気浄化触媒50a,50bの排気浄化作用を促進させている。
【0047】
ところで、上記したリーンNOx触媒50aでは、先の従来技術にも説明したように排気ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)をも窒素酸化物同様に吸蔵する。また、その吸蔵メカニズムは以下の吸蔵メカニズムにて吸蔵されるものと考えられている。
【0048】
なお、以下の説明はリーンNOx触媒50aをモデルとした硫黄酸化物(SOx)の吸蔵メカニズムであるが、上述の如くパティキュレートフィルタ50bにもリーンNOx触媒50bと略同組成の活性酸素放出剤が担持されており、パティキュレートフィルタ50bにおいても以下に示す吸蔵メカニズムと略同様にして硫黄酸化物(SOx)を吸蔵するものと考えられている。
【0049】
まず、リーンNOx触媒50aに流れ込む排気ガスの空燃比が高いときには、担体上に担持されている白金(Pt)上に排気ガス中の酸素O2がO2 -又はO2-の形で付着している。このため排気ガス中の硫黄酸化物(SOx)は、窒素酸化物(NOx)と同様にして白金(Pt)上で酸化されSO3-やSO4-となる。
【0050】
次いで、この生成されたSO3-やSO4-は、白金(Pt)上でさらに酸化され硫酸イオン(SO4 2-)となり、酸化バリウム(BaO)と結合しながらリーンNOx触媒50aに吸蔵される。また、吸蔵された硫酸イオン(SO4 2-)は時間の経過と共にバリウムイオン(Ba2+)と結合して化学的に安定した硫酸塩(BaSO4)となる。
【0051】
このように硫黄酸化物(SOx)は吸蔵されると考えられている。ところで硫黄酸化物(SOx)の吸蔵に伴い生成される硫酸塩(BaSO4)は結晶が粗大化し易く、また化学的に安定していて分解し難い物質である。このため窒素酸化物(NOx)の還元・放出と同様にして流入排気ガスの空燃比を低下させたとしても、一旦吸蔵された硫黄酸化物(SOx)は容易に放出されることなく、硫酸塩(BaSO4)として蓄積される。
【0052】
従って、硫酸塩(BaSO4)の蓄積量が過多になると窒素酸化物(NOx)の吸放出作用に寄与できる酸化バリウム(BaO)の量も自ずと減り、リーンNOx触媒50aにおいては、本来の機能である窒素酸化物(NOx)の吸蔵能を低下させることとなる。また、パティキュレートフィルタ50bにおいては活性酸素の放出量が減り、また、微粒子の酸化燃焼に寄与できるフィルタ面積も減る。すなわち、各排気浄化触媒50a,50bの排気浄化率を低下させるいわゆる「SOx被毒」を生じさせる。
【0053】
そこで本実施の形態では、以下に示す手順に従いこのSOx被毒を回復している。
【0054】
まず、触媒コンバータ50に還元剤を供給し、還元剤と触媒物質との反応熱で触媒コンバータ50を約500℃〜700℃の高温に昇温させ、蓄積されている硫酸バリウム(BaSO4)をSO3-及びSO4-に熱分解する。次いで、触媒コンバータ50に流れ込む排気ガス中に再度還元剤を供給し、その排気ガスの酸素濃度(空燃比)を比較的長い時間に亘り低下させ、硫酸バリウム(BaSO4)の熱分解により生成されたSO3-やSO4-を、排気ガス中の炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)と反応させて気体状のSO2-に還元し、触媒コンバータ50に流れ込む排気ガスと共にその気体状のSO2-を放出させる。つまり、所謂「SOx被毒回復制御」を実施して排気浄化作用を回復を図る。
【0055】
また、本実施の形態では、還元剤を供給することで触媒コンバータの昇温及び被毒成分の還元・放出を促す還元剤供給装置20、並びに還元剤供給装置20を制御する電子制御ユニット22等にて本発明に係る被毒回復手段を構成している。
【0056】
このように本実施の形態に示す排気浄化装置では、触媒コンバータ50を高温域に昇温させた後、上記した窒素酸化物(NOx)の吸放出作用と同様にして還元剤を供給することでSOx被毒を回復している。
【0057】
ところで、上記したSOx被毒の回復時期、すなわちSOx被毒回復制御の実施時期は、窒素酸化物(NOx)や微粒子の浄化を促す還元剤の供給と同様、電子制御ユニット22に準備された各種制御プログラムによって適切に管理されている。
【0058】
すなわち、触媒コンバータ50の下流に設けられた空燃比センサ(A/Fセンサ)23およびNOxセンサ25の出力、機関運転に即して変化する機関運転履歴などに基づき、SOx被毒回復制御の実施時期が決定される。
【0059】
ところが、上記したリーンNOx触媒50aやパティキュレートフィルタ50bには、通常、養生期間(初期劣化)が存在する。ここで養生期間とは、例えば、リーンNOx触媒に分散して担持される貴金属触媒が相互に密着して化学的に安定する迄に要する期間であり、換言すれば、初期シンタリングが終了する迄に要する時間である。
【0060】
また、養生期間では、上記の如く貴金属触媒の分散が良好であり、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)の吸蔵能について考えれば、その吸蔵能は、養生期間経過後に較べ高い値を維持する。すなわち、養生期間においては、本来の排気浄化特性と異なる特性を示し、本来ならばSOx被毒とみなせる程の被毒成分が蓄積しているにも拘わらず、依然として排気浄化率は高い値を維持する。
【0061】
したがって、上記した種々のセンサ出力から触媒コンバータ50の排気浄化率を割り出し、その排気浄化率の低下を受けてSOx被毒回復制御を実施すると仮定すれば、養生期間におけるSOx被毒回復制御時には、SOx被毒回復制御の遅れに起因して被毒成分の放出量も多くなり、臭気と感じられる許容レベル(許容濃度)を超えて被毒成分が放出されるといった問題が生じる。
【0062】
そこで本実施の形態に示す内燃機関では、養生期間を考慮し、被毒成分の放出時期すなわち、SOx被毒回復制御の実施時期を適切に制御する被毒回復制御プログラムを電子制御ユニット22に準備し、SOx被毒回復制御と共にその被毒回復制御プログラムを処理して臭気の発生を抑制している。
【0063】
以下、被毒回復制御プログラムの詳細について説明する。
【0064】
まず、電子制御ユニット22では、触媒コンバータ50が養生期間にあるか否かを機関運転に即して変化する機関運転履歴やNOxセンサ25の出力を加味して判定する。
【0065】
より詳しくは、機関運転履歴に基づき現在の被毒量を推定すると共に、触媒コンバータ50下流のNOx濃度すなわち排気ガスの状態をNOxセンサ25にて検出し、推定した被毒量(以下、推定被毒量と称する)に対応して定められる推定NOx濃度に対し、NOxセンサ25にて検出した現時点でのNOx濃度を比較し養生期間の判定を行う。
【0066】
なお、図3は、養生期間の判定に用いる養生期間判定マップであり、図3中の曲線A(推定被毒量−推定NOx濃度曲線)は、養生期間の判定基準たる閾値に相当する。すなわち、NOxセンサ25にて検出したNOx濃度を、養生期間判定マップに照らし合わせ、NOxセンサ25の出力が、曲線Aの上方にあるか否かで養生期間の経過の有無を推定できる。
【0067】
より具体的には、推定被毒量を図中a点とした場合、その条件下で検出されたNOx濃度が、曲線Aに対して下方に出力されれば(図中b点)、被毒が進行にも拘わらず排気浄化率が依然として高いといえ、養生期間とみなせる。また、逆に曲線Aに対してNOx濃度が上方に出力されれば(図中c点)、SOx被毒に起因して排気浄化率が低下しているといえ養生期間の経過後とみなせる。したがって、この養生期間判定マップを予め電子制御ユニット(ECU)22に記録しておき、NOxセンサ25の出力を照らし合わせることで養生期間の判定が可能となる。
【0068】
なお、機関運転履歴に基づき推定被毒量を推定するにあたって、本実施の形態では、例えば、前回のSOx被毒回復制御以降における燃料消費量の積算値、吸入空気量の積算値、機関運転時間の積算値等に基づき硫黄酸化物(SOx)の生成量を推定し、その推定した生成量を推定被毒量とみなしている。また車両用内燃機関に適用した場合には、車両の走行距離数、走行時間、機関出力の変化量の積算値等に基づき硫黄酸化物(SOx)の生成量を推定し、その推定した生成量を推定被毒量とみなしている。
【0069】
また、ここで例示した養生期間の判定方法は、あくまでも一実施形態であり、養生期間判定マップに基づく判定の他、例えば、触媒コンバータ50搭載時から現時点迄の使用時間、内燃機関稼働時からの総稼働時間、燃料消費量の積算値、また、車両用内燃機関に触媒コンバータを搭載した場合においては、車両の走行距離数、走行時間などに基づき養生期間が把握可能である。このように養生期間の判定では、種々の方法を選択できる。
【0070】
続いて、電子制御ユニット(ECU)22では、触媒コンバータ50の状態、すなわち養生期間であるか否かに応じてSOx被毒回復制御の制御体系を選択する。
【0071】
より詳しくは、養生期間の経過以前と判定されたときには、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御に加え、NOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御を実施する。また、養生期間の経過後と判定されたときには、NOxセンサ25の出力に基づきSOx被毒回復制御を実施する。
【0072】
なお、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御では、機関運転に即して変化する機関運転履歴に基づき被毒を推定し、被毒と推定したときをSOx被毒回復時期とみなしてSOx被毒回復制御を要求する処理ルーチンに基づきSOx被毒回復制御の実施時期を設定する。
【0073】
すなわち、上記同様、前回のSOx被毒回復制御の実施以降における燃料消費量の積算値、吸入空気量の積算値、走行距離の積算値等に基づき、被毒量を推定し、その被毒量が所定量に達したとき、すなわち機関運転履歴が所定条件を満たしたときをSOx被毒の回復時期とみなして、SOx被毒回復制御の要求フラグを成立させる。また、本実施の形態ではこのようにして第1の被毒回復要求手段を構成している。
【0074】
一方、NOxセンサ25に基づくSOx被毒回復制御の制御体系では、触媒コンバータ下流のNOx濃度をNOxセンサ25にて検出し、そのセンサ出力に基づき被毒を推定し、被毒と推定したときをSOx被毒回復時期とみなしてSOx被毒回復制御を実行させる処理ルーチンに基づきSOx被毒回復制御の実施時期を設定する。
【0075】
すなわち、被毒量と触媒コンバータ50下流のNOx濃度との間には上記の如く相関関係があるため、NOxセンサ25にて触媒コンバータ下流のNOx濃度を検出すれば、被毒量の推定は可能であり、その被毒量が所定量に達していれば、それを条件にSOx被毒回復制御を要求フラグを成立させることができる。また、本実施の形態ではこのようにして第2の被毒回復要求手段を構成している。
【0076】
そして、以降、養生期間の経過以前においては、その何れか一方の要求フラグの成立を受けSOx被毒回復制御を実施すべき時期とみなし、還元剤供給装置20にてSOx被毒回復制御を実施させる。また、養生期間の経過後においては、NOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御の要求フラグの成立を受け、SOx被毒回復制御を実施させる。
【0077】
すなわち、被毒回復制御プログラムでは、養生期間の経過以前における被毒回復制御において、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御の要求、およびNOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御の要求を受け、SOx被毒回復制御を実施させる。また、養生期間の経過後は、NOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御の要求を受け、SOx被毒回復制御を実施する。
【0078】
なお、養生期間の経過の有無に応じてSOx被毒回復制御の制御体系を選択する利点として、例えば、以下に示す利点があげられる。
【0079】
まず、養生期間の経過以前において、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御の要求に応じてSOx被毒回復制御を実施すれば、排気浄化触媒50a,50bの排気浄化特性が安定しない養生期間においても適切な時期に被毒成分の放出が行われ、その結果、異臭の発生が抑制される。
【0080】
すなわち、未だ養生期間であり、NOxセンサ25に基づくSOx被毒回復制御の要求が正規の被毒回復時期に遅れて出力されるような状況においても、機関運転履歴に基づく被毒の推定によってSOx被毒回復制御の要求フラグが適切な時期に成立するため、SOx被毒回復制御に伴う被毒成分の放出濃度を評価レベル以下に抑えて被毒成分を放出させることができる。
【0081】
また、養生期間の経過以前において、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御に加え、NOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御を実施するようにすれば、例えば、燃料中に含まれる硫黄分が多く、機関運転履歴に基づき被毒回復制御の要求フラグが成立する以前に排気浄化触媒50a,50bが被毒するような状況においても、その被毒に対処できる。
【0082】
また、養生期間の経過後は、排気浄化触媒50a,50bの排気浄化特性が安定し、排気ガスの状態つまり排気浄化率の変化に基づき被毒成分の蓄積状況を正確に把握できるため、NOxセンサ25の出力に基づきSOx被毒回復制御の要求フラグを適用するようにすれば、排気浄化触媒50a,50bから直に得られる排気浄化率の変化に基づきSOx被毒回復制御が実施され、養生期間の経過以降、さらに最適なタイミングでSOx被毒回復制御が実施される。
<第2の実施の形態>
続いて、本発明第2の実施形態について説明する。
【0083】
本実施形態では、上記した被毒回復制御プログラムに加え、さらに機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御を補正する補正プログラムを備えている。
【0084】
この補正プログラムでは、上記した被毒回復制御プログラムにおいて、未だ触媒コンバータ50が養生期間であると判定されたにも拘わらず、NOxセンサ25の出力に基づき要求フラグが成立した場合において機関運転履歴に基づく要求フラグの成立時期を補正する。
【0085】
すなわち、養生期間の経過以前にNOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御の要求フラグが成立する場合には、上記したように燃料中に含まれる硫黄分の濃度が想定した濃度を超えると推定できるため、このような状況では、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御においても、被毒成分の放出濃度は高くなる。したがって、本補正プログラムでは、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御において、その要求フラグの成立時期を早める方向に補正し、後のSOx被毒回復制御に伴う臭気の発生を抑制する。
【0086】
なお、具体例を示して説明すれば、以下の制御内容となる。
【0087】
まず、機関運転履歴において、前回実施したSOx被毒回復制御からの現在に至る迄の燃料消費量に基づき被毒を推定すると仮定した場合、本補正プログラムでは、本来の閾値となる燃料消費量の値を低めに補正し、低めに設定した補正後の燃料消費量を新たな閾値として適用する。そして、以降、この補正した閾値に燃料消費量が達したときをSOx被毒回復時期とみなして、要求フラグを成立させるようにする。尚、ここで閾値とは、触媒コンバータ50を被毒とみなす被毒量に相当する。
【0088】
このように本補正プログラムでは、養生期間の経過以前において、NOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御の要求がある場合には、機関運転履歴に応じた被毒推定用の判定基準(閾値)を、より早い時期で被毒とみなせる方向に補正し、以降、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御の実施においては、これまでの実施時期に較べより早い時期にSOx被毒回復制御を実施するようにする。よって、高濃度の被毒成分の流入に起因した後のSOx被毒回復制御に伴う臭気の発生が抑制される。
<第3の実施の形態>
続いて、本発明第3の実施形態について説明する。
【0089】
本実施形態では、上記した被毒回復制御プログラムに加え、さらに被毒成分の放出量を抑制しながらSOx被毒回復制御を処理する臭気抑制用のSOx被毒回復制御を実施するようにしている。
【0090】
より詳しくは、上記した被毒回復制御プログラムにおいて、未だ触媒コンバータ50が養生期間であると判定されたにも拘わらず、NOxセンサ25の出力に基づき要求フラグが成立した場合、そのSOx被毒回復制御において、被毒成分の放出量を抑制しながらSOx被毒回復制御を行う。
【0091】
まず、この被毒回復制御の詳細を説明するに先立ち、図4に示す臭気評価グラフを説明する。なお、図中横軸は、被毒量すなわち硫黄酸化物(SOx)の堆積量であり、また縦軸は、被毒成分の放出量すなわち放出濃度濃度を示している。また、図中曲線Aは、被毒量と放出濃度との相関関係を示す曲線であり、被毒量と曲線との交点を辿れば、その時の放出濃度が算出される。また、図4中の閾値は、被毒成分の放出に伴う臭気の許容レベルであり、この臭気許容レベルを超える放出濃度で排気ガス中に被毒成分が放出されると、SOx被毒回復制御に伴い臭気を放つようになる。また、臭気許容レベルは、例えば、人の臭覚にて検知できる放出濃度等によって設定してもよい。
【0092】
図4からも理解できるように、被毒量が少ないときには(図中a点)、SOx被毒回復制御を実施したとしてもそのSOx被毒制御に伴い放出される被毒成分の放出量は少なく放出濃度も許容レベル以下になる。したがってSOx被毒回復制御に伴う異臭の発生は殆ど感じられない。一方、被毒量が多い状態(図中b点)を考えれば、この時の放出濃度は臭気許容レベルを超えるためSOx被毒回復制御に伴い臭気が感じられる。
【0093】
しかしながら、触媒コンバータ50が未だ養生期間であるにも拘わらず、NOxセンサ25の出力に基づきSOx被毒回復制御の要求フラグが成立した場合には、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御の要求時に較べて被毒が進行している状態に相当するため、つまり図中b点にてSOx被毒回復制御を実施した場合と同様の現象が生じる。
【0094】
したがって、SOx被毒回復制御に伴い高濃度の被毒成分が放出されることとなる。このため養生期間におけるNOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御では、そのSOx被毒回復制御に伴い放出される被毒成分の放出濃度(放出量)を臭気許容レベル(図4中:閾値)以下に抑えながらSOx被毒回復制御を処理する。
【0095】
より具体的には、まず、SOx被毒回復制御時には、還元剤を供給して触媒コンバータ50を昇温させ、また還元剤の供給によって排気ガスの空燃比を低下させて被毒成分の放出を促すが、SOx被毒回復制御に伴い被毒成分の放出濃度は、触媒コンバータ50の温度、及び排気ガスの空燃比の低下時間に略比例して増減するため、本SOx被毒回復制御では、SOx被毒回復制御の初期において、還元剤の供給時間を減らし、被毒成分の放出濃度を低下させる。
【0096】
すなわち、図5に示されるように、SOx被毒回復制御の初期には、還元剤添加弁21の開弁時間(ONの時間)を短縮し、且つ複数回に亘り還元剤の供給を実施することで、通常のSOx被毒回復制御に較べ触媒コンバータ50の温度を下げて、排気ガスの空燃比の低下時間(リッチ時間)を短くし、被毒成分の放出量を減らして放出濃度を低下させる。よって、SOx被毒回復制御に伴う異臭の発生が抑制される。
【0097】
なお、本制御にて減らすべき被毒成分の放出量は、触媒コンバータ50内に流れ込む排気ガス流量との相対的な割合で定められ、上記還元剤の開弁時間及び還元剤の供給回数等は、各種予備実験等にて得られるデータ等に基づき適切な値に設定されている。
【0098】
また、放出量を抑制しての初期放出終了後は、触媒コンバータ50に蓄積される硫黄酸化物(SOx)の総量が減少するするため、以降、通常のSOx被毒回復制御の供給パターンに従いSOx被毒回復制御を継続する。
【0099】
このように、本実施の形態では、SOx被毒回復制御において種々の付加的制御を実施することで、SOx被毒回復制御の適性化を図り、SOx被毒回復制御に伴う臭気の発生を抑制している。
【0100】
なお、上記した種々の実施形態における制御内容の詳細、および装置構成は、種々変更可能である。
【0101】
例えば、上記した被毒回復制御プログラムでは、養生期間における被毒回復制御において、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御の要求に加え、NOxセンサ25の出力に基づくSOx被毒回復制御の要求時にも被毒回復制御を実施しているが、必ずしもその必要はなく、養生期間の経過以前においては、機関運転履歴に基づく要求フラグの成立のみを受けて、SOx被毒回復制御を実施するようにしてもよい。すなわち、本発明では、排気浄化触媒50a,50bの養生期間が経過する迄は、機関運転履歴に基づくSOx被毒回復制御を要求を受けてSOx被毒回復制御を実施できる処理ルーチンを備えればよい。
【0102】
なお、その一例を例示すれば、機関運転履歴に基づきSOx被毒回復制御を処理する処理ルーチンと、NOxセンサ25の出力に基づきSOx被毒回復制御を処理する処理ルーチンとを独立して備え、養生期間の経過の有無に応じて両者を切り換えるようにする被毒回復制御プログラム等を例示できる。
【0103】
また、上記した補正プログラムでは、被毒の判定基準の補正において、閾値たる燃料消費量の補正を具体例として説明したが、例えば、吸入空気量に基づき被毒を推定を実施している場合には、吸気空気量によって設定される閾値を低めに設定し、後のSOx被毒回復制御の実施時期を早めるなど、補正対象は、燃料噴射量に限られず、被毒を推定し得る機関運転履歴に基づくパラメータであれば、種々選択可能である。
【0104】
また、上記した実施形態では、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)に起因した排気浄化触媒の被毒回復制御を例にあげ説明したが、本発明でいう被毒成分とは、窒素酸化物(NOx)等に較べて吸蔵されやすい組成の成分全般を想定したものであり、硫黄酸化物(SOx)に限定されることはない。
【0105】
また、上記では、NOxセンサ25の出力に基づき触媒コンバータ50の被毒を推定しているが、NOxセンサ25に代え、A/Fセンサ、及びO2センサ等を備えて触媒コンバータ50の被毒を推定することもできる。この場合も上記同様い、被毒量とセンサ出力との相関関係を示すマップを準備しておき、そのマップにA/Fセンサの出力、また、O2センサの出力を照らし合わせることで、被毒量を推定可能とする。すなわち、本発明でいう検出手段とは、NOxセンサ25に限られず、排気ガスの状態に応じて被毒を推定できる手段全般を想定している。
【0106】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、排気浄化触媒の被毒回復に伴う臭気の発生を抑制可能な被毒回復技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る排気浄化装置の概略構成図。
【図2】本実施の形態に係るパティキュレートフィルタの内部構造を示す図。
【図3】本実施の形態に係る養生期間の判定方法を説明するための説明図。
【図4】被毒量と放出濃度とを相関関係を説明するための臭気評価グラフ。
【図5】本実施の形態に係る臭気抑制用のSOx被毒回復制御を説明するための説明図。
【符号の説明】
1 内燃機関(機関本体)
11 排気管
20 還元剤供給装置
21 還元剤添加弁
22 電子制御ユニット
23 空燃比センサ(A/Fセンサ)
24a,24b 排気ガス温度センサ
25 NOxセンサ
50 触媒コンバータ
50a 吸蔵還元型NOx触媒(リーンNOx触媒)
50b パティキュレートフィルタ
51 ケーシング
55 排気ガス流入通路
55a 栓
56 排気ガス流出通路
56a 栓
57 隔壁
58 フィルタ

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ、所定の養生期間経過後に排気浄化特性が安定する排気浄化触媒と、
    排気ガス中の被毒成分によって被毒した排気浄化触媒の排気浄化率を回復すべくその排気浄化触媒に還元剤を供給して被毒成分の放出を促し、排気浄化率を回復させる被毒回復制御を実行するための被毒回復手段と、
    機関運転に即して変化する機関運転履歴に基づき排気浄化触媒の被毒を推定し、被毒と推定したときを被毒回復時期とみなして前記被毒回復手段に被毒回復制御を要求する第1の被毒回復要求手段と、
    前記排気浄化触媒の排気下流に設けられ排気ガスの状態を検出する検出手段と、
    この検出手段にて検出される排気ガスの状態に基づき前記排気浄化触媒の被毒を推定し、被毒と推定したときを被毒回復時期とみなして前記被毒回復手段に被毒回復制御を要求する第2の被毒回復要求手段と、を備え、
    前記排気浄化触媒の養生期間が経過する迄は、前記第1の被毒回復要求手段の要求に応じて被毒回復制御を実施し、前記排気浄化触媒の養生期間経過後は、前記第2の被毒回復要求手段の要求に応じて被毒回復制御を実施することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記養生期間の被毒回復制御では、前記第1の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の要求に応じて被毒回復制御を実施することに加え、前記第2の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の要求時にも、その要求に応じて被毒回復制御を実施することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記被毒回復手段は、前記養生期間における第2の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の要求において、その被毒回復制御時には、被毒成分の放出量を抑制しながら被毒回復制御を実行することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記養生期間における第2の被毒回復要求手段に基づく被毒回復制御の実施後には、前記第1の被毒回復要求手段の要求に基づく被毒回復制御の実施において、これまでの実施時期に較べてより早い時期に被毒回復制御を実施することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP2002102792A 2002-04-04 2002-04-04 内燃機関の排気浄化装置 Expired - Lifetime JP3861733B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002102792A JP3861733B2 (ja) 2002-04-04 2002-04-04 内燃機関の排気浄化装置
DE10315264A DE10315264B4 (de) 2002-04-04 2003-04-03 Abgasemissionsreinigungsgerät und Verfahren für eine Brennkraftmaschine
FR0304151A FR2838161B1 (fr) 2002-04-04 2003-04-03 Dispositif et procede de purification des emissions d'echappement destines a un moteur a combustion interne

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002102792A JP3861733B2 (ja) 2002-04-04 2002-04-04 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003293746A JP2003293746A (ja) 2003-10-15
JP3861733B2 true JP3861733B2 (ja) 2006-12-20

Family

ID=28449885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002102792A Expired - Lifetime JP3861733B2 (ja) 2002-04-04 2002-04-04 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3861733B2 (ja)
DE (1) DE10315264B4 (ja)
FR (1) FR2838161B1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT1749985E (pt) * 2004-05-24 2008-09-15 Hino Motors Ltd Purificador de gás de escape
FR2892766A1 (fr) * 2005-10-27 2007-05-04 Renault Sas Dispositif de traitement d'oxydes d'azote pour gaz d'echappement de vehicule automobile
DE102007040439A1 (de) * 2007-08-28 2009-03-05 Daimler Ag Betriebs- und Diagnoseverfahren für ein SCR-Abgasnachbehandlungssystem
CN114704353B (zh) * 2022-04-26 2023-05-23 潍柴动力股份有限公司 运行模式控制方法及装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6199372B1 (en) * 1996-04-26 2001-03-13 Komatsu Ltd. Apparatus and method for regenerating NOx catalyst for diesel engine
US5832722A (en) * 1997-03-31 1998-11-10 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for maintaining catalyst efficiency of a NOx trap
DE19736384A1 (de) * 1997-08-21 1999-02-25 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Dosierung eines Reduktionsmittels in stickoxidhaltiges Abgas einer Brennkraftmaschine
DE19749400C2 (de) * 1997-11-07 2001-11-29 Siemens Ag Verfahren zur Verringerung des NOX-Gehaltes im Abgas einer Dieselbrennkraftmaschine
DE19921973A1 (de) * 1999-05-12 2000-11-16 Volkswagen Ag Verfahren zur Entschwefelung von wenigstens einem in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NO¶x¶-Speicherkatalysator
JP3558017B2 (ja) * 2000-07-21 2004-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3600522B2 (ja) * 2000-11-20 2004-12-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の還元剤供給装置
DE10126456B4 (de) * 2001-05-31 2004-05-19 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus dem Abgas mager betriebener Brennkraftmaschinen
DE10127834A1 (de) * 2001-06-08 2002-12-12 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung eines Reduktionsmittels zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen

Also Published As

Publication number Publication date
DE10315264A1 (de) 2003-11-06
JP2003293746A (ja) 2003-10-15
DE10315264B4 (de) 2006-09-07
FR2838161B1 (fr) 2007-04-06
FR2838161A1 (fr) 2003-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5037283B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2010112345A (ja) 排気浄化装置
KR100876564B1 (ko) 내연기관용 배기 가스 정화 장치
JP4415989B2 (ja) 内燃機関の排ガス浄化装置、排ガス浄化方法、及び内燃機関用s分捕捉材
WO2014033836A1 (ja) 火花点火式内燃機関の排気浄化装置
JP2004108176A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2018053882A (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP3849553B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3624815B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US20110023465A1 (en) Exhaust purification system of internal combustion engine
JP3861733B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR101724453B1 (ko) 배기 가스 정화 장치 및 이를 제어하는 방법
JP2009174445A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008298024A (ja) 排ガス浄化装置
JP5392411B1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4357918B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4075387B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2004092431A (ja) 排気ガス浄化装置
JP4144584B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4341351B2 (ja) 排気浄化器の浄化能力回復方法
JP2016205351A (ja) 内燃機関の排気浄化制御システム
JP4626439B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4175031B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2004036405A (ja) 排気ガス浄化装置
JP2003214132A (ja) 内燃機関の排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041215

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060711

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060814

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060918

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091006

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101006

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111006

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111006

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121006

Year of fee payment: 6