JP4642549B2 - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
ST1では、上流側と下流側の両方に備えられた加熱装置15により、酸化触媒の種類により予め設定されたパティキュレート検知温度まで上流側パティキュレートセンサ12及び下流側パティキュレートセンサ13を昇温する。検知温度は、実際に用いる酸化触媒に所定量のパティキュレートを接触させた後、DTA測定を行うことにより求めることができる。具体的には、検知可能下限のパティキュレート量のDTA曲線におけるピーク温度をパティキュレート検知温度とすることが好ましい。
ST10では、上流側と下流側の両方に備えられた加熱装置15により、上流側パティキュレートセンサ12及び下流側パティキュレートフィルタ13をMil点灯温度まで昇温する。このMil点灯温度は、実際に用いる酸化触媒の種類により予め設定される。具体的には、酸化触媒に所定量のパティキュレートを接触させた後、DTA測定を行うことにより得られるDTA特性に基づいて設定される。
所定の酸化触媒に所定量のパティキュレートを接触させたときのDTA曲線を図4に示す。図4に示す通り、パティキュレート量が増加するに従って、ピークトップは高温側にシフトするものの、燃焼温度領域はほぼ一定である。これは、燃焼温度領域は酸化触媒の種類に依存し、パティキュレート量の影響を受けないことを意味する。従って、パティキュレート検知温度を、この燃焼温度領域、好ましくは、検知可能下限のパティキュレート量を接触させたときのピーク温度に設定することにより、パティキュレート量を正確且つ高感度に検知できる。
パティキュレートを堆積させた酸化触媒について、パティキュレート量と積算示差熱値との関係を図5に示す。図5に示す通り、パティキュレート検知温度下において、パティキュレート量と積算示差熱値とは比例関係にある。即ち、予め再生パティキュレート量を設定することにより、再生示差熱積算値が決定される。従って、本発明のパティキュレートフィルタ再生手段により、的確な再生時期を判断できる。
パティキュレートを堆積させた酸化触媒について、パティキュレートセンサをパティキュレート検知温度からMil点灯温度まで段階的に昇温させたときのDTA曲線を図6に示す。Mil点灯温度より低温側では、パティキュレート量に関わらず、DTA値は0であり、触媒は正常レベルにある。しかしながら、図7に示すように、Mil点灯温度より高温側では、いずれもDTA値は正となり、劣化していることが分かる。
本発明に係るENG制御マップの一例を図8に示す。図8は、パティキュレート量と触媒劣化度からENG制御マップを作成したものである。例えば、パティキュレート量が多い場合又は触媒劣化度が大きい場合には、燃料噴射量が多く、燃料噴射のタイミングが早いことが分かり、燃料噴射量を少なくし、燃料噴射のタイミングを遅くすべきであることが分かる。即ち、検知されるパティキュレート量又は触媒劣化度と、このENG制御マップとに基づいて、燃料噴射量や燃料噴射タイミングを最適に制御できる。
<試験例1:LaMnO3/Cs+1重量%PM>
市販の特級試薬の硝酸ランタン、硝酸マンガン、及び、H2Oを所定の組成となるように秤量し水溶液1とした。炭酸セシウム及びH2Oを所定の組成となるように秤量し水溶液2とした。水溶液1を水溶液2へ滴下して60℃×1Hr熟成を行った後、ろ過、水洗して350℃で仮焼後、2μm以下の粉末となるように整粒し、粉末を800℃×1OHrで焼成して触媒Aとした。この触媒Aに対し、100:1(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例1の触媒Aに対し、100:6(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例1の触媒Aに対し、100:9(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例1の触媒Aに対し、100:13(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
市販の特級試薬の硝酸ランタン、硝酸マンガン、及び、H2Oを所定の組成となるように秤量し水溶液1とした。炭酸ナトリウム及びH2Oを所定の組成となるように秤量し水溶液2とした。水溶液1を水溶液2へ滴下して60℃×1Hr熟成を行った後、ろ過、水洗して350℃で仮焼後、2μm以下の粉末となるように整粒し、粉末を800℃×1OHrで焼成して触媒Bとした。この触媒Bに対し、Cs2CO3を10重量%となるように粉砕混合し、800℃×1Hrで焼成し、固相反応させたものを触媒Cとした。この触媒Cに対し、20:1(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例5の触媒Cを900℃、5Hrでサーマルエージングしたものを触媒Dとし、この触媒Dに対し、20:1(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例5の触媒Cを1000℃、5Hrでサーマルエージングしたものを触媒Eとし、この触媒Eに対し、20:1(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例5の触媒Cに対し、20:1(重量比)で粒子状物質Aを接触させた。
試験例5の触媒Cに対し、20:1(重量比)で粒子状物質Bを接触させた。
Idle状態でのディーゼル発電機より採取した微粒子状物質Aを準備した。
3600rpm状態でのディーゼル発電機より採取した微粒状物質Bを準備した。
10 パティキュレートフィルタ
11 パティキュレート除去装置
12 上流側パティキュレートセンサ
13 下流側パティキュレートセンサ
14 熱電対
15 加熱装置
100 制御手段
110 フィルタ制御手段
111 検知温度加熱手段
112 検知温度下示差熱検知手段
113 パティキュレートフィルタ再生手段
114 Mil点灯温度加熱手段
115 Mil点灯温度下示差熱検知手段
116 触媒劣化警告手段
120 内燃機関制御手段
121 昇温過程示差熱検知手段
122 燃料噴射量制御手段
123 燃料噴射タイミング制御手段
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に設けられ前記内燃機関から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集して堆積する、第一酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートを燃焼除去して前記パティキュレートフィルタを再生するパティキュレート除去装置と、
前記パティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量に基づいて、前記パティキュレート除去装置を駆動させるフィルタ制御手段と、を備える排ガス浄化装置であって、
前記排気通路の前記パティキュレートフィルタより上流側に配置され第二酸化触媒から構成される上流側パティキュレートセンサと、
前記排気通路の前記パティキュレートフィルタより下流側に配置され前記第二酸化触媒から構成される下流側パティキュレートセンサと、
これらパティキュレートセンサ同士を接続し、熱起電力により前記パティキュレートセンサ同士の示差熱を検出する熱電対と、を備え、
前記フィルタ制御手段は、前記熱電対により、前記パティキュレートフィルタに流入する排ガス及び前記上流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、前記パティキュレートフィルタを通過した排ガス及び前記下流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、の差である示差熱値を検知する示差熱検知手段と、
前記示差熱値を積算して積算示差熱値を算出し、この積算示差熱値が所定値以上になると、前記パティキュレート除去装置を駆動させるパティキュレートフィルタ再生手段と、を備える排ガス浄化装置。 - 前記排気通路の上流側及び下流側に設けられた加熱装置をさらに備え、
前記フィルタ制御手段は、前記加熱装置で前記両パティキュレートセンサを構成する第二酸化触媒の種類に応じて予め設定された検知温度になるまで前記両パティキュレートセンサを加熱する検知温度加熱手段と、
前記検知温度下で、前記熱電対により、前記パティキュレートフィルタに流入する排ガス及び前記上流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、前記パティキュレートフィルタを通過した排ガス及び前記下流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、の差である示差熱値を検知する検知温度下示差熱検知手段と、を
さらに備える請求項1記載の排ガス浄化装置。 - 前記第二酸化触媒は、前記排ガスを通過させ前記パティキュレートを捕集する担体上に少なくとも一種の触媒材料を担持して形成されたものであり、
前記フィルタ制御手段は、前記加熱装置で前記両パティキュレートセンサを構成する第二酸化触媒の種類に応じて予め設定されたMil点灯温度になるまで前記両パティキュレートセンサを加熱するMil点灯温度加熱手段と、
前記Mil点灯温度下で、前記熱電対により、前記パティキュレートフィルタに流入する排ガス及び前記上流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、前記パティキュレートフィルタを通過した排ガス及び前記下流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、の差である示差熱値を検知するMil点灯温度下示差熱検知手段と、
前記示差熱値が正であると、前記パティキュレートフィルタに担持された第一酸化触媒が劣化状態であると判断し、警告する触媒劣化警告手段と、をさらに備える請求項2記載の排ガス浄化装置。 - 前記Mil点灯温度加熱手段による昇温過程において、前記熱電対により、前記パティキュレートフィルタに流入する排ガス及び前記上流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、前記パティキュレートフィルタを通過した排ガス及び前記下流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、の差である示差熱値を検知する昇温過程示差熱検知手段と、
前記昇温過程示差熱検知手段で検知された示差熱値と、前記パティキュレートフィルタの触媒劣化度から予め設定されたENG制御マップに基づいて、前記内燃機関の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段及び前記燃料噴射のタイミングを制御する燃料噴射タイミング制御手段と、を有する内燃機関制御手段をさらに備える請求項3記載の排ガス浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ前記内燃機関から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集して堆積する、第一酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートを燃焼除去して前記パティキュレートフィルタを再生するパティキュレート除去装置と、
前記パティキュレートフィルタのパティキュレート堆積量に基づいて、前記パティキュレート除去装置を駆動させる制御手段と、を備える排ガス浄化装置のパティキュレートフィルタ再生方法であって、
前記排気通路の前記パティキュレートフィルタより上流側に配置され第二酸化触媒から構成される上流側パティキュレートセンサと、
前記排気通路の前記パティキュレートフィルタより下流側に配置され前記第二酸化触媒から構成される下流側パティキュレートセンサと、
これらパティキュレートセンサ同士を接続し、熱起電力により前記パティキュレートセンサ同士の示差熱を検出する熱電対と、を設け、
前記熱電対により、前記パティキュレートフィルタに流入する排ガス及び前記上流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、前記パティキュレートフィルタを通過した排ガス及び前記下流側パティキュレートセンサの酸化触媒反応による発熱温度と、の差である示差熱値を検知する示差熱検知手順と、
前記示差熱値を積算して積算示差熱値を算出し、この積算示差熱値が所定値以上になると、前記パティキュレート除去装置を駆動させるパティキュレートフィルタ再生手順と、を備えるパティキュレートフィルタ再生方法。
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