JP5768608B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
さらに、この排気浄化装置は、前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御手段と、前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記NOxトラップ触媒から前記硫黄成分を脱離するS脱離処理を実行するS脱離処理実行手段とを備える。前記S脱離処理実行手段は、前記空燃比制御手段によって前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対してリッチとリーンとの間でスイングさせ前記NOxトラップ触媒の下流側の空燃比が定常的にリッチとなるように前記スイングのリッチ度合い及びリーン度合いを制御するとともに、前記遮断弁制御部によって前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比がリーンの場合にのみ前記遮断弁を開放させる。
(4)前記酸化触媒が、前記排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材を添加されたものであることが好ましい。
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン(内燃機関)1に適用される。図1には、エンジン1に設けられる複数のシリンダ2のうちの一つを示すが、他のシリンダ2も同様の構成である。エンジン1のシリンダ2内には、上下方向に往復摺動するピストン3が設けられる。ピストン3は、コネクティングロッド4を介してクランクシャフト5に接続される。ピストン3は、その頂面に燃焼室となるキャビティ3aが形成されている。
前段酸化触媒21は、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属,セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
次に、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の制御構成について、図1及び図2(a)を用いて説明する。なお、以下、排気浄化装置20が図2に示す構成の場合を説明する。
ECU30は、上記のSパージを実行するために、吸着S量推定部31としての機能要素と、判定部32としての機能要素と、遮断弁制御部33としての機能要素と、空燃比制御部34としての機能要素と、Sパージ実行部35としての機能要素とを有している。
S=SAD=ΣF×k ・・・(1)
推定された吸着S量SADの情報は、判定部32に伝達される。
(2)吸着S量SAD≧所定値STH
(3)NOxトラップ触媒23の温度≧S脱離開始温度
(4)NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気がリッチ
なお、S脱離開始温度とは、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気がリッチの場合にNOxトラップ触媒23から硫黄成分が脱離し始めるときの温度であり、触媒によって異なる。
(5)空燃比を理論空燃比(ストイキ)に対してリッチとリーンとの間でスイングさせる。
(6)空燃比がリーンの場合にのみ遮断弁16を開とする。
次に、図3を用いてECU30で実行される臭気抑制Sパージの制御(S脱離処理制御)の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期T(例えば、数[s]周期)で動作する。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能(手段)が、ソフトウェア(コンピュータプログラム)によって動作することによって実施される。
したがって、本排気浄化装置によれば、NOxトラップ触媒23に吸着された硫黄成分を放出するS脱離処理(Sパージ)を実施する際に、NOxトラップ触媒23から放出された硫黄成分の大部分は還元剤と反応してH2Sとなり後段酸化触媒24を通過する。このとき、後段酸化触媒24に対してバイパス通路15を経由して(NOxトラップ触媒23を迂回して)酸素を含んだ排気が送られることにより、後段酸化触媒24においてH2Sの一部をSO2に変換することができる。つまり、NOxトラップ触媒23のSパージにおいて、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出される速度(S放出速度)を低下させることなく、大気中に放出されるH2Sの量を減らすことができ、H2Sの臭気を抑制することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、判定部32によりSパージが必要であると判定された場合に、常に臭気抑制Sパージを実行しているが、例えば、吸着S量推定部31により推定された吸着S量SADに応じて臭気抑制Sパージを実施するか否か(すなわち、通常のSパージを実施するか)の判定を追加して、吸着S量SADがある所定の量以上の場合にのみ臭気抑制Sパージを実施するようにしてもよい。
また、遮断弁制御部33は、Sパージ以外において遮断弁16を閉状態に制御していればよいため、空燃比がリッチのときに遮断弁16を開放してもよい。この場合、酸素を含まない排気も後段酸化触媒24に供給されることとなるが、制御構成は簡素化される。
また、吸着S量SADの推定は、上記の他に、例えば吸着S量とエンジン1の作動時間との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、エンジン1の作動時間を積算して、積算した作動時間をこのマップに適用することにより吸着S量SADを推定してもよい。また、例えば、吸着S量と走行距離との関係を予めマップ化しておき、前回Sパージを実施したときからの走行距離を取得してこのマップに適用することにより推定してもよい。また、マップではなく予め実験等により求めた数式を用いて推定してもよい。
また、排気浄化装置20(前段酸化触媒21,フィルタ22,NOxトラップ触媒23及び後段酸化触媒24)は、排気通路13上に上記の順に配置されていればよく、図1や図2のような形状及び収納状態に限られない。例えば、NOxトラップ触媒が複数直列に設けられたような構成でもよい。また、バイパス通路15の構成も図2のものに限られない。
また、NOxトラップ触媒を有するものであればディーゼルエンジンに限られない。
13 排気通路
14 燃料添加装置
15 バイパス通路
16 遮断弁
17 内側配管(配管)
18 外側配管
20 排気浄化装置
21 前段酸化触媒
22 フィルタ
23 NOxトラップ触媒
24 後段酸化触媒(酸化触媒)
27 ガス分配リング(混合部材)
30 ECU(電子制御装置)
31 吸着S量推定部
32 判定部
33 遮断弁制御部(遮断弁制御手段)
34 空燃比制御部(空燃比制御手段)
35 Sパージ実行部(S脱離処理実行手段)
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するNOxトラップ触媒と、前記排気通路において前記NOxトラップ触媒の下流側に設けられ、前記排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒とを備え、前記空燃比をリッチとして高温及び還元雰囲気にし前記NOxトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を放出するS脱離処理を実施する内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気通路において前記NOxトラップ触媒の上流側に設けられ、前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加装置と、
前記燃料添加装置の下流側であって前記NOxトラップ触媒の上流側において前記排気通路から分岐し、前記NOxトラップ触媒の下流側であって前記酸化触媒の上流側において前記排気通路と合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路上に設けられ、前記バイパス通路を流れる排気を遮断する遮断弁と、
前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御手段と、
前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記NOxトラップ触媒から前記硫黄成分を脱離するS脱離処理を実行するS脱離処理実行手段とを備え、
前記S脱離処理実行手段は、前記空燃比制御手段によって前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対してリッチとリーンとの間でスイングさせ前記NOxトラップ触媒の下流側の空燃比が定常的にリッチとなるように前記スイングのリッチ度合い及びリーン度合いを制御するとともに、前記遮断弁制御部によって前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比がリーンの場合にのみ前記遮断弁を開放させる
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。 - 前記NOxトラップ触媒が前記排気通路としての配管内に収容され、
前記バイパス通路が、前記配管の外周に沿って設けられる
ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記配管内であって前記排気通路と前記バイパス通路が合流する部分に設けられ、前記排気通路を流通した排気と前記バイパス通路を流通した排気とを均一化して混合する混合部材を備える
ことを特徴とする、請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記酸化触媒が、前記排気中の酸素を吸蔵する酸素吸蔵材を添加されたものである
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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