WO1997013058A1

WO1997013058A1 - APPAREIL ET PROCEDE DE DETECTION DE LA DETERIORATION DU CATALYSEUR ANTI-NOx D'UN MOTEUR DIESEL

Info

Publication number: WO1997013058A1
Application number: PCT/JP1996/002857
Authority: WO
Inventors: Koutarou Wakamoto
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1997-04-10
Also published as: GB9806354D0; DE19681596T1; GB2320581B; GB2320581A; US6079203A; JP3852788B2; JPH0996215A

Description

明細書ディーゼルエンジンの Ν Ο χ 触媒の劣化検出装置およびその劣化検出方法技術分野

本発明は、ディーゼルエンジンから排出される Ν Ο χ を低減する Ν Οχ 触媒の性能低下を正確に検出する装置および方法に関する。背景技術

従来、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれる Ν Οχ を還元分解するディーゼル機関の触媒式排気浄化装置としては、特開平 4 - 3 3 0 3 1 4号公報が知られている。同公報によれば、ディーゼル機関の排気経路に設けられた銅ゼォライト系の Ν Ο χ 触媒と、 Ν Οχ 触媒の上流側の排気経路に設けられ、排気ガス中の炭化水素澹度を検出する炭化水素センサと、炭化水素センサの上流側の排気経路に設けられ、炭化水素センサの検出値に基づいて排気ガス中の炭化水素濃度を所定範囲にすべく排気経路に燃料を噴霧する燃料噴霧手段とから構成されている。かかる構成によれば、炭化水素濃度の検出値に基づいて燃料噴霧手段から排気経路内に適宜燃料が噴霧され、排気ガス中の炭化水素濃度が所定範囲に保たれる。燃料噴霧手段から噴霧された燃料は炭化水素系の還元剤として作用し、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれる酸素と協同して銅ゼォライト系の Ν Ο χ 触媒を活性化させる。この結果、排気ガス中の Ν Οχ の還元が促進されることが提唱されている。

しかしながら、同公報においては Ν Ο χ 触媒の上流側に炭化水素センサが設けられ、この炭化水素センサの検出値に基づいて燃料噴霧手段から炭化水素澳度を所定範囲にすべく排気経路に燃料を噴霧している。これにより、排ガス中の N O X は適正に還元浄化されるが、 N O x 触媒は使用にともない経時的に劣化し、 N Οχ 浄化性能が低下して行く。一般に、 NOx 触媒の NOx 浄化性能は還元剤炭化水素の添加量を増やすことによって向上する。従って、 NOx 触媒が劣化した場合においても排出 NOx 濃度を所要レベル以下に抑えるには、 NOx 触媒の劣化に応じて還元剤炭化水素の添加量を補正増量させる必要がある。このために、 NOx 触媒の性能の低下を正確に検出する必要があり、その装置および方法の開発が望まれているが、最適なものは未だ提供されていない。発明の開示

本発明は、ディーゼルエンジンから排出される NOx を低減する NOx 触媒の性能低下を正確に検出する装置および方法を提供することを目的としている。本発明に係る劣化検出装置の第 1の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を還元浄化するディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置において、ディーゼルェンジンの回転速度を測定する回転速度センサと、ディ一ゼルェンジンの負荷を検出する負荷センサと、 NOx 触媒の後方に配設され、この NOx 触媒から排出される排ガス中の炭化水素量を検出する炭化水素センサと、これら回転速度センサおよび負荷センサからの信号によりディーゼルェンジンが運転されている条件を検知し、この運転条件が所定の条件を満した場合の NOx 触媒から排出される排ガス中の炭化水素量の経時的な変化を基にして、 NOx 触媒の劣化を求める劣化検出手段とから構成されている。

劣化検出装置の第 2の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を還元浄化するディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置において、ディーゼルエンジンの回転速度を測定する回転速度センサと、ディーゼルェンジンの負荷を検出する負荷センサと、 NO_x 触媒の後方に配設された炭化水素センサと、これら回転速度センサおよび負荷センサからの信号によりディーゼルエンジンが運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡って運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時の運転条件によって决まる N O x 触媒から排出される炭化水素量を演算して求めると共に、求めた炭化水素量と炭化水素センサにより測定した炭化水素量とを比較し、 N Ox 触媒の劣化を求める N Ox 触媒劣化検出手段とから構成されている。

劣化検出装置の第 3の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の N Ox 触媒により排気 N O x を還元浄化するディーゼルエンジンの N Ox 触媒の劣化検出装置において、ディーゼルエンジンの回転速度を測定する回転速度センサと、ディーゼルエンジンの負荷を検出する負荷センサと、排気管路中の N O x 触媒の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒と、これら N O x 触媒と酸化触媒との間に配設された酸化触媒前側温度センサと、酸化触媒の後方に配設された酸化触媒後側温度センサと、回転速度センサおよび負荷センサからの信号によりディーゼルェンジンが運転されている条件を検知し、この運転条件が所定の条件を満した場合の両温度センサからの信号による温度差の経時的な変化を基にして、 N Ox 触媒の劣化を求める劣化検出手段とから構成されている。

劣化検出装置の第 4の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の N Ox 触媒により排気 N Ox を還元浄化するディーゼルエンジンの N Ox 触媒の劣化検出装置において、ディーゼルエンジンの回転速度を測定する回転速度センサと、ディーゼルエンジンの負荷を検出する負荷センサと、排気管路中の N O x 触媒の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒と、 N Ox 触媒と酸化触媒との間に配設された酸化触媒前側温度センサと、酸化触媒の後方に配設された酸化触媒後側温度センサと、これら回転速度センサぉよび負荷センサからの信号によりディ一ゼルェンジンが運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡って運転条件の変動巾が規定値以内に収まつていることを確認できた場合に、その時のディーゼルェンジン運転条件によって決まる両温度センサの温度差を演算して求め、求めた温度差と実際の温度差を比較して， N O x 触媒の劣化を求める劣化検出手段とから構成されている。劣化検出装置の第 1力、ら第 4の発明のいずれかを主体とする第 5の発明は、 N Ox 触媒の劣化検出時に、ディーゼルエンジンと NOx 触媒の間の排気管路中に設けた還元剤燃料添加ノズルから、この NOx 触媒に供給される還元剤燃料の添加量を増加する指令を出力する劣化検出手段を備えている。

本発明に係る劣化検出方法の第 1の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を還元浄化するディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法において、ディーゼルエンジンの回転速度および負荷より、このディ一ゼルエンジンが運転されている条件を検知し、この運転条件が所定の条件を満した場合の NOx 触媒から排出される排ガス中の炭化水素量の経時的な変化を基にして、この NOx 触媒の劣化を求めることから構成されている。

劣化検出方法の第 2の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を通元浄化するディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法において、ディーゼルエンジンの回転速度および負荷より、このディ一ゼルェンジンが運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡つてこの運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時のディーゼルエンジンの運転条件によって決まる N Ox 触媒から排出される炭化水素量を演算して求めると共に、求めた炭化水素量と炭化水素センサにより測定した炭化水素童とを比較して、 NOx 触媒の劣化を求めることから構成されている。

劣化検出方法の第 3の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 N0_X を還元浄化するディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法において、排気管路 2中の NOx 触媒の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒の前方の温度および後方の温度を測定すると共に、このディーゼルエンジンが運転されている条件を検知し、所定の条件を満した場合の温度差の経時的な変化を基にして、 NOx 触媒の劣化を求めることから構成されている。劣化検出方法の第 4の発明は、灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を還元浄化するディ —ゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法において、排気管路中の NOx 触媒の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒の前方の温度および後方の温度を測定すると共に、このディーゼルエンジンが運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡って運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時のディーゼルエンジンの運転条件によって決まるこの酸化触媒の前後の温度差を演算し、この演算した温度差と実際の温度差とを比較して， N Ox 触媒の劣化を求めることことから構成されている。

劣化検出方法の第 1力、ら第 4の発明のいずれ力、を主体とする第 5の発明は、 N Ox 触媒の劣化検出時に、ディーゼルエンジンと NOx 触媒の間の排気管路中に設けた還元剤燃料添加ノズルから、この NOx 触媒に供給される還元剤燃料の添加量を増加している。

かかる構成によれば、 NOx 触媒の性能が低下するに伴い炭化水素を酸化する能力が劣化し、 NOx 触媒から未反応の炭化水素が排出される。

装置及び方法の第 1の発明では、ディ一ゼルェンジンが所定の運転条件を満した場合の炭化水素の排出量を経時的に把握し、これを基にして NOx 触媒の性能低下を正確に検出している。

装置及び方法の第 2の発明では、ディーゼルエンジンの運転条件の変動巾が規定値以内に収まっている時、その運転条件によって決まる NOx 触媒から排出される炭化水素量を演算して求めると共に、求めた炭化水素量と実際に測定した炭化水素量とを比較して、 NOx 触媒の性能低下を正確に検出している。

また、排気管路中の NOx 触媒の後方に酸化触媒を配設し、その酸化触媒において排ガス中の未反応炭化水素が触媒燃焼することによって酸化触媒前後の温度に差を生じさせる。この温度差は、ディーゼルエンジンの運転条件が同一の場合に炭化水素の量と相関性があるので、 NOx 触媒から排出される未反応の炭化水素量を検知でき、 NOx 触媒の劣化が求められる。これを利用して、装置及び方法の第 3の発明では、ディーゼルエンジンが所定の運転条件を満した場合の温度差を経時的に把握し、これを基にして NO_x 触媒の性能低下を正確に検出している。

装置及び方法の第 4の発明では、ディ一ゼルェンジンの運転条件の変動巾が規定値以内に収まっている時、その運転条件によつて決まる酸化触媒の前後の温度差を演算し、この演算した温度差と実際の温度差とを比較して， NO_x 触媒の性能低下を正確に検出している。

装置及び方法の第 5の発明では、前記第 1から第 4の発明のいずれかの構成において、 NOx 触媒の性能低下を検出した時に、劣化検出手段から指令を出力して、 NO_x 触媒に供給される還元剤燃料の添加量を増加している。これにより、還元剤燃料の添加量の残量が少ない場合でも、 NOx 触媒から排出される炭化水素量を正確に測定でき、 NOx 触媒の性能低下をより正確に検出できる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施例に係るディ一ゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置の構成説明図である。

図 2は N Ox 触媒の劣化検出方法の第 1の検出方法のフローチヤートである。図 3は NO_x 触媒の劣化検出方法の第 2の検出方法のフローチヤ一トである。図 4は本発明の第 2実施例に係るディーゼルェンジンの NOx 触媒の劣化検出装置の構成説明図である。

図 5は NO_x 触媒の劣化検出方法の第 3の検出方法のフローチヤ一トである。図 6は NOx 触媒の劣化検出方法の第 4の検出方法のフローチヤ一卜である。図 7は NO_x 触媒の劣化検出方法の第 5の検出方法のフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施例に係るディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置およびその劣化検出方法について、図 1と図 2を参照して詳細に説明する. 図 1において、ディーゼルエンジン 1からの排気管 2には、排気ガス中の NO X を浄化する NOx 触媒 3が配設されている。また、ディーゼルエンジン 1には、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサ 4と、図示しないアクセルベタルに連動するレバーに、燃料噴射量を測定して負荷を検出する負荷センサ 5が付設されている。ディーゼルエンジン 1と NOx 触媒 3間の排気管 2中には、還元剤燃料を排気ガスに添加する還元剤燃料添加ノズル 7が配設されている。還元剤燃料添加ノズル 7はポンプ 8からの燃料を流量制御弁 9を介して供給されている。流量制御弁 9は、後述するコントローラからの指令によりディーゼルエンジン 1の使用条件に合わせて制御され、所定の還元剤燃料を還元剤燃料添加ノズル 7 に供袷している。 NOx 触媒 3の後方の排気管 2中には、本実施例の NOx 触媒劣化検出装置 1 0が配設されている。 NOx 触媒劣化検出装置 1 0は、炭化水素センサ 1 1と、劣化検出手段である劣化検出部 1 2とから構成されている。劣化検出部 1 2はコントローラにより構成され、回転速度センサ 4、噴射量検出センサ 5、および炭化水素センサ 1 1からの信号を受けて、 NOx 触媒 3の劣化を検出している。

かかる構成において、 NOx 触媒 3の劣化検出方法の第 1の検出方法を、図 2 に示すフローチャートにより説明する。

ステップ 1では、 NOx 触媒 3の後の基準の排出炭化水素量 HC_S を設定するため、当初は演算式の変数 S (以下変数 Sという）を S = 0にリセットする。ステップ 2では、運転継続時間 tを t = 0にリセットする。

ステップ 3では、回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号により、ディーゼルエンジン 1の回転速度 Nとディーゼルエンジン 1に作用している負荷 P s とに基ずくディーゼルエンジン 1の運転状況を、劣化検出部 1 2に読み込みを行う。

ステップ 4では、読み込まれた回転速度 Nと負荷 Ps とが所定の設定されている範囲に入っている力、、否かを劣化検出部 1 2で判断している。即ち、回転速度 Nが N_a ≤N≤N_b にあるか、および負荷 Ps が P, ≤Ps ≤P_b にある力、、を判定している。

ステップ 4で、回転速度 Nと負荷 Ps が所定の設定されている範囲に入っていない場合には、ステップ 2に戻る。ステップ 4で、回転速度 Nと負荷 Ps が所定の設定されている範囲に入っている場合には、ステップ 5に行く。

ステップ 5では、回転速度 Nと負荷 Ps が所定の設定値内に維持され、連続してディーゼルエンジン 1が運転されている時間（t = t + l) を計測している。ステップ 6では、所定の設定値内で連続して運転されている時間 tが所定時間 tc を経過した力、、否力、を判定している。ステップ 6で、運転時間 t力《所定時間 tc を経過していない場合（t < t_c ) は、ステップ 3に戻る。ステップ 6で、運転時間 t力、'所定時間 t c を経過している場合（t≥ t_c ) は、ステップ 7に行ステップ 7では、ディ一ゼルェンジン 1力所定の運転条件で、所定時間 t c だけ連続運転されて NO_x 触媒 3内の反応が安定状態になった時、 NOx 触媒 3の後の排出炭化水素量 H C , e a _kを読み込む。

ステップ 8では、ステップ 7にて読み込んだ NOx触媒 3の後の排出炭化水素量 HC_{l e},_kを基準の排出炭化水素量 HC_S として処理するか否かを、変数 Sの値により判断している。即ち、ステップ 1で S = 0にリセットしているため、当初は初期の S = 0であり、 YE Sにに進んでステップ 9に行く。

ステップ 9では、 NOx 触媒 3の後の排出炭化水素量 HC_leakを基準の排出炭化水素量 HC_S とする（HC_S =HC_le") 。

ステップ 1 0では、排出炭化水素量 HC_le4kを基準の排出炭化水素量 HC_S として劣化検出部 1 2に記憶するとともに、変数 Sを S= 1にしてステップ 2に戻。

次に、 2回目のフローでは、

ステップ 2で、運転継続時間 tを t = 0にリセッ卜する。

ステップ 3からステップ 7までは 1回目のフローと同様に行われる。ステップ 8でも、 1回目のフローと同様に変数 Sの値により判断している。しかし、 2回目のフローでは ΝΟχ 触媒 3の後の基準の排出炭化水素量 HC_S は設定されており、ステップ 1 0で既に S= 1にしているため NOに進み、ステップ 1 1に行く。

ステップ 1 1では、 NOx 触媒 3の後の排出炭化水素量 HC_leakが基準の排出炭化水素量 HC_S よりも所定値 HC以上に大きいか、否かを判定している。即ち、 HCea.-HCs 〉HCを劣化検出部 1 2で演算して求めている。

ステップ 1 1で小さい場合（NO) 、ステップ 1 2に進み、劣化検出部 1 2は ΓΝΟ_χ 触媒 3は未劣化」と判断し、ステップ 2に戻る。ステップ 1 1で大きい場合（YES) 、ステップ 1 3に進み、劣化検出部 1 2は「NOx 触媒 3は劣化」と判断し、劣化検出ルーチンを終了する。次に、 NOx 触媒 3の劣化検出方法の第 2の検出方法を、図 3に示すフローチヤー卜により説明する。

ステップ 2 1では、運転継続時間 tを t = 0にリセッ卜する。

ステップ 2 2では、運転継続時間 t = 0の直後の回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号により、ディーゼルエンジン 1の基準回転速度 N。およびェンジンに作用している基準負荷 P _soを劣化検出部 1 2に人力する。

ステップ 2 3では、その後、さらに回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号により、ディーゼルエンジン 1の回転速度 N、およびエンジンに作用している負荷 Ps の運転状況を劣化検出部 1 2に入力する。

ステップ 2 4では、ステップ 2 3で読み込まれたディーゼルエンジン 1の回転速度 Nおよびこのエンジンに作用している負荷 P_s と、ステップ 2 2で読み込まれたディーゼルエンジン 1の基準回転速度 N。およびこのエンジンに作用している基準負荷 P _soとの差 5が、それぞれ所定の設定されている範囲に入っているか否かを、劣化検出部 1 2で判断している。即ち、

回転速度の差（N— N。）の絶対値が所定値 (5 Nより小さいか否かの判定： I N— N。 I ≤<5N、および負荷の差（P_s -Pso) の絶対値が所定値 (5P_S より小さいか否かの判定： | P_S — P_S0 | ≤(5P_S をしている。

ステップ 2 4で大きい場合（NO) には、ステップ 2 1に戻る。ステップ 2 4 で小さい場合（YES) には、ステップ 25にいく。

ステップ 2 5では、ディーゼルエンジン 1の回転速度 N、およびこのエンジンに作用している負荷 Ps の変動巾が、所定値内に維持され、且つ連続して運転されている時間（ t = t + 1 ) を計測している。

ステップ 2 6では、所定の変動巾内で連続して運転されている時間 tが所定値 tc を経過したか、否かを判定している。

ステップ 2 6で、運転時間 tが所定値 tc を経過していない場合（tく t_c ) は、ステップ 2 3に戻る。ステップ 26で、運転時間 t力《所定値 t_c を経過している場合（t≥ t_c ) は、ステップ 27に行く。

ステップ 2 7では、 NOx 触媒 3の後の排出炭化水素量 HC_leakを読み込む。ステップ 2 8ではステップ 22の運転条件、即ちエンジンの基準回転速度 N。およびエンジンに作用している基準負荷 p_soの時の、 NOx 触媒 3の後の基準の排出炭化水素量 H C _soを劣化検出部 1 2に記憶されているェンジン運転マップょり読み込む。このエンジン運転マップは、横軸の回転速度 Nと縦軸の負荷 Ps から、基準の排出炭化水素量 H C _soの算出できるマツプである。

ステップ 2 9では、 N〇_x 触媒 3の後の実際に排出されている排出炭化水素量

HCe. K が、エンジン運転マップより読み込んだ基準の排出炭化水素量 HCso よりも所定値 HC以上大きいか、否かを判定している。すなわち、 HC_leak— H C_S0〉HCを劣化検出部 1 2で演算して求めている。

ステップ 2 9で小さい場合（NO) 、ステップ 3 0にいき、劣化検出部 1 2は「NOx 触媒 3は未劣化」と判断し、ステップ 2 1に戻る。ステップ 2 9で大きい場合（YES) 、ステップ 3 1にいき、劣化検出部 1 2は「ΝΟχ 触媒 3は劣化」と判断し、劣化検出ルーチンを終了する。次に、本発明の第 2実施例に係るディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置を、図 4により説明する。なお、第 1実施例と同一部品には同一符号を付して説明を省略する。

NOx 触媒劣化検出装置 2 0は、排気管路 2中の NOx 触媒 3の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒 2 1と、 NOx 触媒 3と酸化触媒 2 1との間で、かつ、酸化触媒 2 1の前に配設された酸化触媒前側温度センサ 2 2と、酸化触媒 2 1の後方に配設された酸化触媒後側温度センサ 2 3と、両温度センサ 2 2、 2 3からの信号により温度差を求めるとともに、 NOx 触媒の劣化を求める劣化検出部 2 4とから構成されている。

かかる構成において、 NOx 触媒 3の劣化検出方法の第 3の検出方法を、図 5 に示すフローチャートにより説明する。なお、劣化検出方法の第 1の検出方法と同一のステップには、同一のステッブ番号を付して説明を省略する。

ステップ 1からステップ 6までは、第 1の検出方法と同一に行う。

ステップ 4 1では、酸化触媒前側温度センサ 2 2は、酸化触媒 2 1の前方の温度 Ta a (以下、前方温度 Ta aという）を測定し、その測定値を劣化検出部 2 4に送る。

ステップ 4 2では、酸化触媒後側温度センサ 2 3は、酸化触媒 2 1の後方の温度 T_bb (以下、後方温度 T_bbという）を測定し、その測定値を劣化検出部 2 4にステップ 4 3では、ステップ 4 1で測定した前方温度 T_aaと、ステップ 4 2で測定した後方温度 T_{b b}との温度差 T_a (Ta = T_{b b}- Ta a) を求める。

ステップ 4 4では、ステップ 4 3で求めた温度差 T, を基準の温度差 T_s として処理するか否かを、変数 Sの値により判断している。即ち、ステップ 1で S = 0にリセットしているため、当初は初期の S= 0であり、 YE Sに進んでステツプ 4 5にいく。

ステップ 4 5では、求めた温度差 T_a を基準の温度差 Ts とする（T_s =T_a

) o ステップ 4 6では、基準の温度差 T_s を劣化検出部 2 4に記憶するとともに、 S= 1にして、ステップ 2に戻る。

次に、 2回目のフローでは、

ステップ 2で、運転継続時間 tを t = 0にリセッ卜する。ステップ 3からステップ 4 3までは 1回目のフローと同様に行われる。

ステップ 4 4でも、 1回目のフローと同様に変数 Sの値により判断している。しかし、 2回目のフローでは基準の温度差 Ts は設定されており、ステップ 4 6 で既に S= 1にしているため NOに進み、ステップ 4 7に行く。

ステップ 4 7では、その後、酸化触媒 2 1の前後を測定して求めた温度差 T_a が、基準の温度差 Ts よりも設定値 T\ 以上大きいか、否かを判定している。即ち、 T_a -Ts >T_C を劣化検出部 2 4で演算して求めている。

ステップ 4 7で小さい場合（NO) 、ステップ 4 8にいき、劣化検出部 2 4は ΓΝΟχ 触媒 3は未劣化」と判断し、ステップ 2に戻る。

ステップ 4 7で大きい場合（YES) 、ステップ 4 9にいき、劣化検出部 24 は「NOx 触媒 3は劣化」と判断し、劣化検出ルーチンを終了する。次に、図 6に示すフローチャートにしたがって、 NOx 触媒 3の劣化検出方法の第 4の検出方法について説明する。なお、劣化検出方法の第 2の検出方法と同 —のステップには同一のステップ番号を付して、説明を省略する。

ステップ 2 1からステップ 2 6までは、第 2の検出方法と同一に行う。

ステップ 5 1では、酸化触媒前側温度センサ 2 2は、酸化触媒 2 1の前方温度 Τ,,を測定し、その測定値を劣化検出部 2 4に送る。

ステップ 5 2では、酸化触媒後側温度センサ 2 3は、酸化触媒 2 1の後方温度 T_bbを測定し、その測定値を劣化検出部 2 4に送る。

ステップ 5 3では、ステップ 5 1で求めた前方温度 T_aaと、ステップ 5 2で測定した後方温度 T_bbとの温度差 T_a =T_bb-T,_a を求める。

ステップ 5 4では、ステップ 2 2の運転条件、即ち、ディーゼルエンジン 1の基準回転速度 N。およびこのエンジンに作用している基準負荷 P_so における酸化触媒 2 1前後の基準の温度差 T_s。を、劣化検出部 2 4に記憶されているェンジン運転マップより読み込む。このエンジン運転マップは、横軸の回転速度 Nと縦軸の負荷 P_s から、基準の温度差 T_soの算出できるマップである。

ステップ 5 5では、酸化触媒 2 1前後の実際に測定して求めた温度差 T_a 力 \ エンジン運転マップより読み込んだ基準の温度差 Tsoよりも、所定値 T_c 以上大きいか否かを判定している。即ち、 T_a -Tso>T_c を劣化検出部 2 4で演算して求めている。

ステップ 5 5で小さい場合（NO) 、ステップ 5 6にいき、劣化検出部 2 4は「NO_x 触媒 3は未劣化」と判断し、ステップ 2 1に戻る。

ステップ 5 5で大きい場合（YES) 、ステップ 5 7にいき、劣化検出部 24 は「NOx 触媒 3は劣化」と判断し、劣化検出ルーチンを終了する。次に、図 7に示すフローチャートにしたがって、 NOx 触媒 3の劣化検出方法の第 5の検出方法について説明する。なお、劣化検出方法の第 1の検出方法と同 —のステップには同一のステップ番号を付して、説明を省略する。ここでは、劣化検出方法の第 1の検出方法に適用した場合を説明しているが、前記第 2から第 4の検出方法に対しても同様に適用することが可能である。

ステップ 6 1では、劣化検出部 1 2は流量制御弁 9に指令を出力し、ステップ 3の運転状況に適合した排気ガスに添加する還元剤燃料の添加量 qよりも多い（例えば、 k倍）所定の還元剤燃料の添加量 k X qを還元剤燃料添加ノズル 7から排気管 2中の NOx 触媒 3に供給する。

ステップ 6 2では、回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号により、その時（還元剤燃料の添加量 kxq供給時）のディーゼルエンジン 1の回転速度 Nおよびこのエンジンに作用している負荷 Ps を劣化検出部 1 2に読み込む。ステップ 6 3では、読み込まれたディーゼルエンジン 1の回転速度 N、およびこのエンジンに作用している負荷 P_s 力所定の設定されている範囲に入っているか否かを、劣化検出部 1 2で判断している。即ち、回転速度 Nが N_a ≤N≤

N_b にある力、、負荷 P_S が Pa ≤Ps ≤P_b にある力、、を判定している。

ステップ 63で、回転速度 Nおよび負荷 P_s 力 \ 所定の設定されている範囲に入っていない場合（NO) にはステップ 64にいき、還元剤燃料の添加量 kxq を運転状況に適合した添加量 Qに戻し、ステップ 2に戻る。

ステップ 63で、回転速度 Nおよび負荷 P_s 、所定の設定されている範囲に入っている場合（YES) には、ステップ 65に行く。

ステップ 65では、回転速度 Nおよび負荷 Ps の変動巾が所定値内に維持されてディーゼルエンジン 1が連続して運転されている時間（t = t + l) を計測している。

ステップ 66では、所定の変動巾内で連続して運転されている時間 t力所定値 t cを経過した力、、否かを判定している。

ステップ 66で、運転時間 tが所定値 t_c を経過していない場合（t < t_c ) は、ステップ 62に戻る。ステップ 66で、運転時間 tが所定値 t_c を経過している場合（t≥ tc ) は、第 1の検出方法と同一のステップ 7に行く。

ステップ 7では、所定の運転条件において N Ox 触媒 3内の反応が安定状態になった時、 ΝΟχ 触媒 3の後の排出炭化水素量 HC_leakを読み込む。

ステップ 8からステップ 1 3までは、第 1の検出方法と同一の方法で行われる

0

これにより、 NOx 触媒 3から排出される還元剤燃料の添加量 qの残量が少ない場合でも、一時的に通元剤燃料添加ノズル 7から NOx触媒 3に供給する還元剤燃料の添加量（kxq) を増すことにより、炭化水素センサ 1 1により NOx 触媒 3から排出される排出炭化水素量 HC_leakを正確に測定でき、 NOx 触媒の性能低下をより正確に検出できる。産業上の利用可能性本発明は、ディーゼルエンジンから排出される NOx を低減する NOx 触媒の性能低下を正確に検出する装置および方法として有用である。これにより、適時 NOx 触媒の再生を行い、大気中への NOx ガスの排出を減少できる。

Claims

請求の範囲

1. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 ΝΟχ を還元浄化するディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出装置において、

前記ディーゼルエンジン 1の回転速度を測定する回転速度センサ 4と、前記デイーゼルエンジン 1の負荷を検出する負荷センサ 5と、前記 ΝΟχ 触媒 3の後方に配設され、この ΝΟχ 触媒 3から排出される排ガス中の炭化水素量を検出する炭化水素センサ 1 1と、これら回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号によりディーゼルェンジン 1が運転されている条件を検知し、この運転条件が所定の条件を満した場合の Ν 0 X 触媒 3から排出される排ガス中の炭化水素量の経時的な変化を基にして、 ΝΟχ 触媒の劣化を求める劣化検出手段 1 2とからなることを特徴とするディーゼルェンジンの Ν 0 X 触媒の劣化検出装置。

2. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の ΝΟχ 触媒により排気 ΝΟχ を還元浄化するディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出装置において、

前記ディーゼルエンジン 1の回転速度を測定する回転速度センサ 4と、前記デイーゼルエンジン 1の負荷を検出する負荷センサ 5と、 ΝΟχ 触媒 3の後方に配設された炭化水素センサ 1 1と、回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号によりディーゼルエンジン 1力、'運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡つて運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時の運転条件によって決まる N Ox 触媒 3から排出される炭化水素量を演算して求めるとともに、求めた炭化水素量 HC_S0と炭化水素センサ 1 1により測定した炭化水素量 HC_{l ealt}とを比較し、 NOx 触媒 3の劣化を求める NOx 触媒劣化検出手段 1 2とからなることを特徴とするディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置。

3. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の ΝΟχ 触媒により排気 ΝΟχ を還元浄化するディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出装置において、

前記ディ一ゼルエンジン 1の回転速度を測定する回転速度センサ 4と、前記デイーゼルエンジン 1の負荷を検出する負荷センサ 5と、排気管路 2中の ΝΟχ 触媒 3の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒 2 1と、これら ΝΟχ 触媒 3 と酸化触媒 2 1との間に配設された酸化触媒前側温度センサ 2 2と、酸化触媒 3 の後方に配設された酸化触媒後側温度センサ 2 3と、回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号によりディ一ゼルェンジン 1が運転されている条件を検知し、この運転条件が所定の条件を満した場合の両温度センサ 2 し 2 2からの信号による温度差の経時的な変化を基にして、 ΝΟχ 触媒の劣化を求める劣化検出手段 2 4とからなることを特徽とするディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出装置。

4. 灯油等の燃料を遝元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の ΝΟχ 触媒により排気 ΝΟχ を還元浄化するディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出装置において、

前記ディーゼルエンジン 1の回転速度を測定する回転速度センサ 4と、前記デイーゼルンジン 1の負荷を検出する負荷センサ 5と、排気管路 2中の ΝΟχ 触媒 3の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒 2 1と、 ΝΟχ 触媒 3と酸化触媒 2 1との間に配設された酸化触媒前側温度センサ 2 2と、酸化触媒 2 1の後方に配設された酸化触媒後側温度センサ 2 3と、これら回転速度センサ 4および負荷センサ 5からの信号によりディ一ゼルエンジン 1力《運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡って運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時のディ一ゼルエンジン 1運転条件によって決まる両温度センサ 2 2, 2 3の温度差 Tsoを演算して求め、求めた温度差 T_soと実際の温度差 T_a を比較して， NOx 触媒の劣化を求める劣化検出手段 2 4とからなることを特徴とするディーゼルェンジンの N 0 触媒の劣化検出装置。

.

5. 前記 NOx 触媒 3の劣化検出時に、前記ディーゼルエンジン 1と NOx 触媒 3の間の排気管路中に設けた還元剤燃料添加ノズル 7から、この NOx 触媒 3に供給される還元剤燃料の添加量を増加する指令を出力する劣化検出手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 1力、ら 4のいずれかに記載のディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出装置。

6. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供袷し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を還元浄化するディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法において、

前記ディーゼルエンジン 1の回転速度 Nおよび負荷 P_s より、このディーゼルエンジン 1が運転されている条件を検知し、この運転条件が所定の条件を満した場合の前記 N 0 触媒 3から排出される排ガス中の炭化水素量 H C > _{β a k}の経時的な変化を基にして、この NOx 触媒 3の劣化を求めることを特徴とするディーゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法。

7. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 NOx を還元浄化するディーゼルエンジンの NO_x 触媒の劣化検出方法において、

前記ディーゼルエンジン 1の回転速度 Nおよび負荷 Ps より、このディーゼルエンジン 1が運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡つてこの運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時のディ一ゼルエンジン運転条件によって決まる前記 NOx 触媒 3から排出される炭化水素量 H C _soを演算して求めると共に、求めた炭化水素量 H C _soと炭化水素センサ 1 1により測定した炭化水素量 HC_{l eak}とを比較して、 Ox 触媒の劣化を求めることを特徴とするディーゼルェンジンの N 0 触媒の劣化検出方法。

8. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の ΝΟχ 触媒により排気 ΝΟχ を還元浄化するディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出方法において、

前記排気管路 2中の N Ox 触媒 3の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒 2 Iの前方の温度 T_aaおよび後方の温度 T を測定すると共に、このディーゼルエンジン 1が運転されている条件を検知し、所定の条件を満した場合の温度差 T_a の経時的な変化を基にして、 ΝΟχ 触媒の劣化を求めることを特徴とするデイーゼルエンジンの Ν Ο_χ 触媒の劣化検出方法。

9. 灯油等の燃料を還元用炭化水素として排気管路中に供給し、この排気管路中の NOx 触媒により排気 ΝΟχ を還元浄化するディーゼルエンジンの ΝΟχ 触媒の劣化検出方法において、

前記排気管路 2中の NOx 触媒 3の後方に所定間隔離間して配設された酸化触媒 2 1の前方の温度 T_aaおよび後方の温度 T_bbを測定すると共に、このディーゼルエンジン 1が運転されている条件を検知し、所定時間以上に渡って運転条件の変動巾が規定値以内に収まっていることを確認できた場合に、その時のディーゼルエンジン 1の運転条件によって決まるこの酸化触媒 2 1の前後の温度差 T_soを演算し、この演算した温度差 Tsoと実際の温度差 T, とを比較して， NOx 触媒の劣化を求めることを特徴とするディーゼルェンジンの N 0 X 触媒の劣化検出方

&。

1 0. 前記 NOx 触媒 3の劣化検出時に、前記ディーゼルエンジン 1と NOx 触媒 3の間の排気管路中に設けた還元剤燃料添加ノズル 7から、この NOx 触媒 3 に供袷される還元剤燃料の添加量を増加することを特徴とする請求の範囲 6から 9のいずれかに記載のディ一ゼルエンジンの NOx 触媒の劣化検出方法。