JP5018687B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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前記CO吸着材に対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置され、活性酸素により酸化された状態で触媒活性温度以下のときに酸素が遊離可能となるメイン触媒と、
前記メイン触媒に活性酸素を供給する触媒用活性酸素供給手段と、
を備えることを特徴とする。
前記メイン触媒は、少なくともAgまたはAuを触媒成分として含む構成としている。
前記CO吸着材の温度を検出する吸着材温度検出手段と、
前記CO吸着材から一酸化炭素が脱離する脱離温度よりも前記CO吸着材の温度が高いときに、前記触媒用活性酸素供給手段により前記メイン触媒に活性酸素を供給する脱離対応制御手段と、
を備える構成としている。
前記CO吸着材に吸着された一酸化炭素の吸着量を取得する吸着量取得手段と、
前記吸着量取得手段により取得した吸着量が前記CO吸着材の飽和吸着量に対応する飽和判定値よりも大きいときに、前記触媒用活性酸素供給手段により前記メイン触媒に活性酸素を供給する飽和対応制御手段と、
を備える構成としている。
前記CO吸着材に流入する排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出するCOセンサを備え、
前記吸着量取得手段は、前記COセンサの検出値を用いて前記一酸化炭素の吸着量を算出する構成としている。
前記排気通路内の環境に応じて変化するパラメータを検出する検出手段と、
前記パラメータと排気ガス中の一酸化炭素濃度との関係をデータ化したCO濃度特性データと、を備え、
前記吸着量取得手段は、前記パラメータの検出値と前記CO濃度特性データとを用いて前記一酸化炭素の吸着量を算出する構成としている。
前記パラメータは、少なくとも内燃機関の運転状態に応じて変化する制御パラメータを含んでなる構成としている。
前記CO吸着材の上流側で排気ガス中に活性酸素を供給する吸着材用活性酸素供給手段を備える構成としている。
排気ガス中の炭化水素量または当該炭化水素量と関連するパラメータを取得する取得手段と、
前記炭化水素量と前記パラメータのうち少なくとも一方の取得値に応じて前記吸着材用活性酸素供給手段を制御し、前記CO吸着材の上流側に対する活性酸素の供給状態を変化させるHC対応制御手段と、
を備える構成としている。
前記排気通路に設けられ、少なくとも排気ガス中の炭化水素を浄化する補助触媒と、
前記補助触媒の温度を前記パラメータとして検出する触媒温度検出手段と、を備え、
前記HC対応制御手段は、前記補助触媒の温度が当該触媒の活性化温度よりも低いときに、前記CO吸着材の上流側に活性酸素を供給する構成としている。
前記補助触媒は前記CO吸着材の上流側に配置し、前記吸着材用活性酸素供給手段は前記補助触媒と前記CO吸着材との間に活性酸素を供給する構成としている。
前記補助触媒の下流側における排気ガス中のHC濃度を取得するHC濃度取得手段を備え、
前記HC対応制御手段は、前記HC濃度取得手段により取得したHC濃度に応じて前記CO吸着材の上流側に供給する活性酸素の供給量を制御する構成としている。
前記HC濃度取得手段は、排気空燃比と、前記補助触媒の温度と、前記補助触媒のHC浄化率とを用いて前記HC濃度を算出する構成としている。
排気ガスの空燃比を前記パラメータとして取得する空燃比取得手段を備え、
前記HC対応制御手段は、排気ガスの空燃比がリッチ状態となったときに、前記CO吸着材の上流側に活性酸素を供給する構成としている。
前記排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を浄化する補助触媒を備える構成としている。
前記活性酸素供給装置は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としている。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図3を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。まず、図1は、実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。図1に示すように、本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関10を備えている。内燃機関10は、気筒内に吸入空気を吸込む吸気通路12と、気筒から排出された排気ガスが流れる排気通路14とを備えている。
本実施の形態では、Ag触媒20にオゾンを供給することにより、排気ガス中のCOを浄化する構成としている。Ag触媒20とオゾンが共存する状態では、触媒のCO酸化活性が低温から発現する。図2は、Ag触媒の温度とCO浄化率との関係を示している。
また、機関の暖機が進むことにより、CO吸着材18の温度が前述の脱離温度に達すると、CO吸着材18に吸着されていたCOは脱離し、排気ガス中に放出されるようになる。このため、本実施の形態では、以下に述べる脱離対応制御を実施することにより、COの脱離が生じる温度領域ではAg触媒20にオゾンを供給する。
次に、図4乃至図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図4は、本実施の形態によるシステム構成を示す全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態1とほぼ同様に、オゾン発生器40を備えている。しかし、オゾン発生器40は、2つのオゾン供給口42,44を備えている点で、実施の形態1と構成が異なっている。
本実施の形態では、オゾンの酸化力を利用して、排気ガス中のCOだけでなく、HCも分解する。図5は、HCをオゾンにより分解したときに生じる生成物を示している。この図に示すように、オゾンは強力な酸化力を有しているため、室温程度の極端な低温でもHCを分解することができる。HCの分解により生じた生成物中には、CO、CO2等が含まれており、生成したCOの濃度は、図5に示す実験例において、10〜20%程度となっている。
図6は、本実施の形態において実行されるHC対応制御のフローチャートを示している。なお、本実施の形態では、実施の形態1によるフローチャート(図3)と並行して、図6のフロチャートを実行するものとする。
次に、図7乃至図9を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図7は、本発明の実施の形態3によるシステム構成を示す全体構成図である。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態1とほぼ同様の構成を採用しているものの、COセンサ60を備えており、この点で実施の形態1と構成が異なっている。COセンサ60は、CO吸着材18の上流側で排気通路14に配置されており、この位置で排気ガス中のCO濃度を検出する。COセンサ60の出力は、吸着材18により吸着されたCOの吸着量Qaを取得するために用いられる。
図8は、CO吸着材の稼働時間とCO通過率との関係を示す特性線図である。CO通過率とは、CO吸着材18に流入したCOのうち、吸着されずに流出するCOの割合を示している。ここで、CO吸着材18は、吸着量の限界値(吸着飽和量)を有しており、この吸着飽和量よりも多量のCOを吸着することはできない。また、実際の吸着量が吸着飽和量に近くなると、CO吸着材18の吸着能力は徐々に低下する。
図9は、本発明の実施の形態3において実行される飽和対応制御のフローチャートを示している。飽和対応制御では、まず、前述した処理により、CO吸着量Qaを取得する(ステップ300)。そして、CO吸着量Qaが飽和判定値Qよりも大きいか否かを判定する(ステップ302)。この判定が成立したときには、オゾン発生器22を作動させることにより、Ag触媒20にオゾンを供給する(ステップ304)。また、前記判定が不成立のときには、Ag触媒20へのオゾン供給を実施しない(ステップ306)。
次に、図10を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態3とほぼ同様の構成および制御(図7,図9)を採用しているものの、COセンサ60は廃止している。
図10は、本発明の実施の形態4において、内燃機関の空燃比(A/F)と排気ガス中のCO濃度との関係を示す特性線図である。この図中の実測値(個々の点)に示すように、A/FとCO濃度との間には相関関係がある。図10中のCO濃度特性データは、両者の相関関係をデータ化したものであり、例えば任意のA/Fにおいて生じ得るCO濃度のほぼ最大値を与えるように設定されている。本実施の形態において、図10中に示すCO濃度特性データは、ECU30に予め記憶されている。
12 吸気通路
14 排気通路
16 前段触媒(補助触媒)
18 CO吸着材
20 Ag触媒(メイン触媒)
22,40 オゾン発生器(活性酸素供給手段)
24,42,44 オゾン供給口
26 A/Fセンサ
28 吸着材温度センサ(吸着材温度検出手段)
30 ECU
46 触媒温度センサ(触媒温度検出手段)
48 HC濃度センサ(HC濃度取得手段)
60 COセンサ
Claims (14)
- 内燃機関の排気ガスが流通する排気通路に設けられ、排気ガス中の一酸化炭素を吸着するCO吸着材と、
少なくともAgまたはAuを触媒成分として含む触媒であって、前記CO吸着材に対して排気ガスの流れ方向の下流側に配置され、活性酸素により酸化された状態で触媒活性温度以下のときに酸素が遊離可能となるメイン触媒と、
前記メイン触媒に活性酸素を供給する触媒用活性酸素供給手段と、
前記CO吸着材の温度を検出する吸着材温度検出手段と、
前記CO吸着材から一酸化炭素が脱離する脱離温度よりも前記CO吸着材の温度が高いときに、前記触媒用活性酸素供給手段により前記メイン触媒に活性酸素を供給する脱離対応制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記CO吸着材に吸着された一酸化炭素の吸着量を取得する吸着量取得手段と、
前記吸着量取得手段により取得した吸着量が前記CO吸着材の飽和吸着量に対応する飽和判定値よりも大きいときに、前記触媒用活性酸素供給手段により前記メイン触媒に活性酸素を供給する飽和対応制御手段と、
を備えてなる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記CO吸着材に流入する排気ガス中の一酸化炭素濃度を検出するCOセンサを備え、
前記吸着量取得手段は、前記COセンサの検出値を用いて前記一酸化炭素の吸着量を算出する構成としてなる請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記排気通路内の環境に応じて変化するパラメータを検出する検出手段と、
前記パラメータと排気ガス中の一酸化炭素濃度との関係をデータ化したCO濃度特性データと、を備え、
前記吸着量取得手段は、前記パラメータの検出値と前記CO濃度特性データとを用いて前記一酸化炭素の吸着量を算出する構成としてなる請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記パラメータは、少なくとも内燃機関の運転状態に応じて変化する制御パラメータを含んでなる請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記CO吸着材の上流側で排気ガス中に活性酸素を供給する吸着材用活性酸素供給手段を備えてなる請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気ガス中の炭化水素量または当該炭化水素量と関連するパラメータを取得する取得手段と、
前記炭化水素量と前記パラメータのうち少なくとも一方の取得値に応じて前記吸着材用活性酸素供給手段を制御し、前記CO吸着材の上流側に対する活性酸素の供給状態を変化させるHC対応制御手段と、
を備えてなる請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記排気通路に設けられ、少なくとも排気ガス中の炭化水素を浄化する補助触媒と、
前記補助触媒の温度を前記パラメータとして検出する触媒温度検出手段と、を備え、
前記HC対応制御手段は、前記補助触媒の温度が当該触媒の活性化温度よりも低いときに、前記CO吸着材の上流側に活性酸素を供給する構成としてなる請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記補助触媒は前記CO吸着材の上流側に配置し、前記吸着材用活性酸素供給手段は前記補助触媒と前記CO吸着材との間に活性酸素を供給する構成としてなる請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記補助触媒の下流側における排気ガス中のHC濃度を取得するHC濃度取得手段を備え、
前記HC対応制御手段は、前記HC濃度取得手段により取得したHC濃度に応じて前記CO吸着材の上流側に供給する活性酸素の供給量を制御する構成としてなる請求項8または9に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記HC濃度取得手段は、排気空燃比と、前記補助触媒の温度と、前記補助触媒のHC浄化率とを用いて前記HC濃度を算出する構成としてなる請求項10に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 排気ガスの空燃比を前記パラメータとして取得する空燃比取得手段を備え、
前記HC対応制御手段は、排気ガスの空燃比がリッチ状態となったときに、前記CO吸着材の上流側に活性酸素を供給する構成としてなる請求項7乃至11のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を浄化する補助触媒を備えてなる請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記活性酸素供給手段は、前記活性酸素としてオゾンを供給する構成としてなる請求項1乃至13のうち何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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