WO2011070687A1 - 硫黄成分検出装置 - Google Patents

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holding
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sulfur component
holding unit
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西岡寛真
塚本佳久
押川克彦
大月寛
松尾潤一
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sulfur component detection apparatus.
  • An SO X concentration sensor for detecting the SO X concentration in exhaust gas is known.
  • a general SO X concentration sensor measures an electromotive force generated when SO X changes to sulfate ions in a solid electrolyte, and detects the SO X concentration in the exhaust gas.
  • the SO X concentration sensor for detecting the SO X concentration in such instant when the low SO X concentration in the exhaust gas, it is difficult to detect an accurate SO X concentration.
  • a sulfur component detection device that cannot detect the instantaneous SO X concentration in the exhaust gas but can detect the integrated amount of SO X that has passed through the exhaust gas passage during a certain period. (See Patent Document 1).
  • the sulfur component detecting device has a stored SO X material for holding the SO X contained in the exhaust gas, electricity stored SO X material which changes with increasing SO X amount held in the stored SO X material resistance, volume, or the characteristics of the heat capacity such measures, and to detect the cumulative amount of sO X passing through the exhaust gas passage during a period of time from the measured properties.
  • an object of the present invention is to provide a sulfur component detection device capable of detecting a cumulative amount of SO X that has passed through an exhaust gas passage during a certain period or a value based on this cumulative amount relatively accurately. is there.
  • Sulfur component detecting device as claimed in claim 1 according to the present invention, an exhaust gas passage through the holding the SO X and NO X in the exhaust gas, SO X held amount the NO X holding possible amount decreases as increasing A holding unit, estimating the SO X holding amount based on the NO X holding amount held in the holding unit, and obtaining the integrated amount or the integrated amount of SO X that has passed through the exhaust gas passage for a certain period of time; in sulfur component detecting device for detecting a value based on an estimate of the stored SO X amount of accumulated amount, or for detecting a value based on the integrated amount of the SO X is the current to the holding unit the NO X holding possible amount of It is prohibited when NO X is not held.
  • the sulfur component detection device is the sulfur component detection device according to claim 1, wherein the SO X integrated amount or the SO X retention amount for detecting a value based on the integrated amount is detected. This estimation is prohibited when the temperature of the holding part is outside the set temperature range.
  • the sulfur component detection device according to claim 3 of the present invention is the sulfur component detection device according to claim 2, wherein the current NO X holdable amount of the holding portion is maximized within the set temperature range. The temperature of the holding part is included.
  • a sulfur component detection device is the sulfur component detection device according to the first aspect, wherein when all the NO X and SO X held in the holding portion are released, a set interval is set.
  • the sulfur component detection device is the sulfur component detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the holding portion holds NO X in the exhaust gas as nitrate. And oxygen is supplied in the vicinity of the holding portion.
  • the sulfur component detecting device as claimed in claim 1 according to the present invention, it holds the SO X and NO X in the exhaust gas passing through the exhaust gas passage, the higher the NO X holding amount capable stored SO X amount increases Since the holding unit is decreased, the SO X holding amount can be estimated based on the NO X holding amount held in the holding unit, and a certain ratio of the SO X amount passing through the exhaust gas passage is a sulfur component detection device.
  • the integrated amount of SO X that has passed through the exhaust gas passage for a certain period or a value based on the integrated amount is detected Can do.
  • estimation of the stored SO X amount for detecting a value based on the integrated amount or integrated amount of SO X it is necessary to NO X in the current of the NO X holdable amount is held in the holder , If the stored SO X amount based on the nO X holding amount is estimated when the nO X in the current of the nO X holdable amount holding unit is not retained, stored SO X amount estimated is made larger than the actual End up. Thereby, the estimation of the SO X accumulated amount or the SO X retention amount for detecting the value based on the accumulated amount is prohibited when the current NO X retention amount NO X is not retained in the retaining portion. It is like that.
  • the current NO X holdable amount of the holding portion varies depending on the temperature of the holding portion.
  • the estimated Since the SO X retention amount becomes larger (or less) than the actual amount the estimation of the SO X retention amount for detecting the integrated amount of SO X or a value based on the integral amount is performed by setting the temperature of the retaining portion to the set temperature. It is prohibited when it is out of range.
  • the current NO X holdable amount of the holding portion is maximized within the set temperature range.
  • the temperature of the holding part is included.
  • the NO X holding amount detected is when the maximum The value is set to the current NO X holdable amount of the holding unit when SO X is not held.
  • the SO X retention amount can be estimated relatively accurately based on the NO X retention amount of the retention portion.
  • the holding unit holds NO X in the exhaust gas as nitrate. Therefore, when oxygen is supplied in the vicinity of the holding part, NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the supplied oxygen, and then is easily held as nitrate in the holding part.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an engine exhaust system in which a sulfur component detection device according to the present invention is arranged.
  • 1 is an exhaust gas passage of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is an internal combustion engine that performs lean combustion, such as a diesel engine or a direct injection spark ignition internal combustion engine.
  • the exhaust gas of such an internal combustion engine in order to contain a relatively large amount of NO X, in the exhaust gas passage 1, NO X catalyst device 2 for purifying NO X is arranged.
  • the NO X catalyst device 2 carries a NO X holding material and a noble metal catalyst such as platinum Pt.
  • the NO X holding material is at least selected from an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, an alkaline earth metal such as barium Ba and calcium Ca, and a rare earth such as lanthanum La and yttrium Y.
  • an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs
  • an alkaline earth metal such as barium Ba and calcium Ca
  • a rare earth such as lanthanum La and yttrium Y.
  • NO X cannot be held indefinitely, and as a regeneration process, the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced before the NO X hold amount reaches the NO X holdable amount and can no longer hold NO X.
  • the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio is set, that is, the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced.
  • the retained NO X is desorbed, that is, the absorbed NO X is released, and the adsorbed NO 2 is desorbed, and the desorbed NO X is reduced and purified to N 2 by the reducing substance in the exhaust gas.
  • an S trap device 3 for storing SO X in the exhaust gas is disposed upstream of the NO X catalyst device 2 in the exhaust gas passage 1 to suppress S poisoning of the NO X catalyst device 2.
  • the sulfur component detection device 4 according to the present invention is disposed, for example, between the S trap device 3 and the NO X catalyst device 2 to detect the integrated amount of SO X passing through the S trap device 3, and this integrated amount is set.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the sulfur component detection device 4 according to the present invention.
  • reference numeral 10 denotes an outer wall of the exhaust gas passage 1.
  • 41 is a substrate of the sulfur component detection device 4.
  • a temperature sensor 42 such as a thermocouple is disposed on one side of the substrate 1 (preferably on the exhaust upstream side).
  • An electric heater 43 is arranged on the other side of the substrate 1.
  • Reference numeral 44 denotes a NO X and SO X holding portion arranged so as to cover the temperature sensitive portion of the temperature sensor 42.
  • Reference numeral 45 denotes a cylindrical case that surrounds the sulfur component detection device 4 thus configured and penetrates the outer wall 10 of the exhaust gas passage 1.
  • a plurality of opening holes 45 a are formed in the case 45, and exhaust gas passing through the exhaust gas passage 1 flows into the case 45 through the opening holes 45 a.
  • Reference numeral 46 denotes an oxygen pump for supplying oxygen (for example, oxygen in the atmosphere) to the vicinity of the holding portion 44 in the case 45.
  • the oxygen pump 46 is positioned around the integrated temperature sensor 42, the substrate 41, and the electric heater 43. The space around the holding portion 44 in 45 is separated from the atmospheric chamber.
  • the oxygen pump 46 is formed of zirconia or the like, and is capable of moving oxygen in the atmosphere to the vicinity of the holding portion 44 in the case 45 by applying a voltage in reverse to the zirconia oxygen concentration sensor.
  • the holding unit 44 holds NO X and SO X in the exhaust gas.
  • the holding unit 44 applies the above-described NO X holding material and a noble metal catalyst such as platinum Pt to the temperature sensing unit of the temperature sensor 42. Can be formed.
  • the holding portion 44 formed in this manner stores NO X in the exhaust gas as nitrate, and stores SO X in the exhaust gas as sulfate instead of NO X.
  • Holding unit 44 depending on the amount of the NO X holding material, SO X has the the NO X holding possible amount B when not held (or holdable amount of the NO X and SO X), as compared to nitrate Since sulfate is a stable substance, the current NO X retention amount decreases as the SO X retention amount increases with reference to the NO X retention amount B when SO X is not retained. It will be. Based on this relationship, the accumulated amount of SO X that has passed through the exhaust gas passage 1 at the position of the sulfur component detection device 4 during a certain period, or a value based on the accumulated amount of SO X during the certain period.
  • FIG. 3 is a flowchart for detecting the integrated amount of SO X or a value based on the integrated amount by the sulfur component detecting device 4, and is implemented in an electronic control device (not shown).
  • step 101 whether the detection timing of the integrated amount of SO X is determined. Although it ends when this determination is negative, if needed to detect the cumulative amount of regularly or irregularly SO X, the determination in step 101, the process proceeds it is affirmative to step 102.
  • step 102 it is determined whether or not an elapsed time t, which will be described later in detail, has reached a set time t ', and this determination is repeated until affirmative. If the determination in step 102 is affirmed, the temperature T of the holding unit 44 of the sulfur component detection device 4 is measured by the temperature sensor 42 in step 103, and the measured temperature T is set to the first set temperature T1 (for example, 350 ° C. to 380 °). C) It is determined whether or not the temperature is within the set temperature range of the second set temperature T2 (400 ° C. to 430 ° C.) or less. This determination is also repeated until affirmative.
  • the electric heater 43 may be operated so that the determination in step 103 is affirmed. In addition, the electric heater 43 may be operated as necessary so that the temperature T of the holding unit 44 is always maintained within a set temperature range (T1 or more and T2 or less). If the determination in step 103 is affirmative, the air-fuel ratio of the exhaust gas in the vicinity of the holding unit 44 is made rich to reduce the oxygen concentration in the vicinity of the holding unit 44. Thereby, NO X is released from the holding portion 44 and reduced as follows.
  • the temperature rise value ⁇ T (Ta ⁇ Tb) is measured by the temperature sensor 42, and in step 104, the NO X retention amount A (mol) held in the holding portion 44 is detected based on the temperature rise value ⁇ T.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas is returned to lean during normal operation.
  • the NO X holding possible amount B from the NO X holding amount A of the holding portion 44 when the SO X is not held is small, it becomes the SO X is held in the holding section 44, at step 105, The current SO X retention amount (B ⁇ A) is estimated.
  • step 106 Based on the fact that a fixed ratio of the SO X amount passing through the exhaust gas passage 1 at the position of the sulfur component detection device 4 is held in the holding unit 44 of the sulfur component detection device 4, in step 106, the current SO X hold amount is set. Based on this, the integrated amount of SO X that has passed through the exhaust gas passage 1 at the position of the sulfur component detection device 4 during a certain period is detected.
  • step 107 the elapsed time t is reset to 0, and the process ends.
  • the NO X holding amount A of the holding unit 44 detected in step 104 is determined by holding the SO X.
  • the holding unit 44 holds the current NO X holding amount. It is necessary that a possible amount of NO x is retained. If the stored SO X amount based on the NO X holding amount when the NO X in the current of the NO X holdable amount holding unit is not retained is estimated, stored SO X amount estimated is made larger than the actual End up. In this flowchart, when the elapsed time t has not reached the set time t ′, the determination in step 102 is negative because there is a possibility that the current NO X holdable amount of NO X may not be held in the holding unit 44.
  • the processing after step 103 including the estimation of the SO X retention amount for detecting the SO X integrated amount is prohibited (not implemented).
  • the elapsed time t is set to 0 when the internal combustion engine is started for the first time, and is reset to 0 in step 107 of this flowchart. In other cases, the elapsed time t is reset to 0 when all NO X is released from the holding unit 44. For example, in the regeneration process of the NO X catalyst device 2, the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, since all of the NO X is released from the holding portion 44, to zero the elapsed time t at the end of the reproduction process Reset.
  • the current NO X holdable amount of the holding unit 44 varies depending on the temperature of the holding unit 44.
  • the holding portion 44 formed from the NO X holding material (Ba) as illustrated in FIG. 4 as an example of the NO X holdable amount B when the SO X is not held, the NO X with respect to each SO X holding amount.
  • the amount of X that can be held increases most when the temperature of the holding portion 44 is T1 (350 ° C to 380 ° C), and the temperature of the holding portion 44 is from T1 to T2 (400 ° C to 430 ° C). Remains relatively high when it is between.
  • the temperature of the holding portion 44 when detecting the current of the NO X holdable amount A of the holding portion 44 It is preferable to make T coincide with the set temperature of the holding unit 44 that provides the NO X holdable amount B when the SO X determined as the reference is not held.
  • the temperature T of the holding portion 44 when a set temperature range including the set temperature, it is preferable to prohibit the stored SO X amount estimation to detect the cumulative amount of SO X.
  • the stored SO X amount based on the NO X holding amount when the temperature T is the NO X holding amount capable by the temperature change of the holding portion 44 becomes the set temperature range has been reduced in the holding portion 44 is estimated, the estimated In addition, the SO X retention amount becomes larger than the actual amount.
  • step 104 including the stored SO X amount estimation to detect the cumulative amount of SO X Subsequent processing is prohibited (not implemented).
  • the set temperature of the holding unit 44 that provides the NO X holdable amount B when the SO X determined as the reference is not held is set to 350 ° C., for example, and the NO X holdable amount B is maximized.
  • the set temperature range of step 103 preferably includes the temperature of the holding unit (for example, 350 ° C.) that maximizes the current NO X holdable amount of the holding unit.
  • the holding unit 44 of the sulfur component detection device 4 holds NO X in the exhaust gas as nitrate as in the present embodiment
  • NO is oxidized to NO 2 by the supplied oxygen, and then is easily held in the holding unit 44 as nitrate.
  • the oxygen pump 46 is operated to supply oxygen to the vicinity of the holding portion 44 and NO in the exhaust gas is held in the holding portion 44.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas in the vicinity of the holding portion 44 is about 40 or more.
  • the current NO X holdable amount with respect to each SO X hold amount of the holding unit 44 gradually decreases due to deterioration.
  • the holding portion when the SO X be defined as a reference is not held NO X It is necessary to update the holdable amount B to the current value. If the holding unit 44 deteriorates and the current NO X holdable amount of the holding unit decreases, if the SO X holding amount is estimated with the reference as it is, the estimated SO X holding amount is larger than the actual amount. turn into.
  • FIG. 5 is a flowchart for updating the NO X holdable amount when the SO X used as the reference is not held, and is implemented in the electronic control unit.
  • the holding unit 44 is intended to detect the integrated amount of SO X that has passed through the exhaust gas passage 1 at the position of the sulfur component detection device 4 during a new fixed period, or a value based on the integrated amount of SO X. It may be required to reset the SO X retention amount to zero. In step 201, in such a case, it is determined whether or not the release of all SO X from the holding unit 44 has been completed.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich to reduce the oxygen concentration in the vicinity of the holding unit 44, and the temperature of the holding unit 44 is raised to a high temperature (for example, 650 ° C.). It is necessary to.
  • the reducing substance in the exhaust gas may be oxidized using the noble metal catalyst of the holding unit 44 to increase the temperature of the holding unit 44, but the temperature of the holding unit 44 may be increased by the electric heater 43.
  • NO X held as a nitrate that is more unstable than the sulfate is also released from the holding unit 44.
  • step 201 When the determination in step 201 is negative, the process is terminated as it is. However, when the determination in step 201 is affirmative, the elapsed time t is reset to 0 in step 202 as described in the flowchart of FIG. Next, in step 203, it is determined whether or not the elapsed time t has reached the set time interval ts, and this determination is repeated until affirmative. If the determination in step 203 is affirmative, at step 204, is the NO X holding amount A held in the holding unit 44 in the time interval setting ts is detected by the rich air-fuel ratio of as before the exhaust gases.
  • step 205 it is determined whether or not the NO X retention amount A detected this time is substantially equal to the NO X retention amount A ′ detected last time. Initially, for the NO X holding amount A which is previously detected 'is 0, the determination in step 205 proceeds denied to step 206. In step 206, the NO X retention amount A detected this time is set as the NO X retention amount A ′ detected last time. Next, in step 207, the set time interval ts described above is increased by a, and the process returns to step 202.
  • the NO X retention amount A of the holding unit 44 detected in this way is a short time (several minutes or several tens of minutes) after the release of all NO X and SO X held in the holding unit 44.
  • the NO X retention amount A detected this time is set as the current NO X retention amount B of the retention unit 44 when SO X is not retained.
  • step 209 the previously detected NO X retention amount A ′ is reset to 0, and the process ends.
  • the current NO X holdable amount B of the holding unit 44 when the reference SO X is not held is updated, and the SO X holding amount (B ⁇ A) of the holding unit 44 in step 105 of the flowchart of FIG. 3 is updated.
  • the elapsed time t during which the holding unit 44 holds NO X may be a travel distance.
  • the temperature rise value of the holding portion 44 by the air-fuel ratio of the exhaust gas rich for detecting the NO X holding amount A of the holding portion 44 is to be measured, which is intended to limit the present invention
  • NO X held in the holding unit 44 is released even if the oxygen concentration is not lowered if the temperature of the holding unit is about 500 ° C.
  • heating the holding portion 44 by the electric heater 43, the holding portion 44 on the basis of the amount of heat used to release all NO X, so as to detect the NO X holding amount A of the holding portion 44 May be.
  • the combustion air-fuel ratio of the internal combustion engine is made rich, the exhaust stroke or the expansion stroke
  • additional fuel may be supplied into the cylinder, or fuel may be supplied into the exhaust gas in the exhaust gas passage 1.

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Abstract

本硫黄成分検出装置は、排気ガス通路を通過する排気ガス中のＳＯX及びＮＯXを保持し、ＳＯX保持量が増加するほどＮＯX保持可能量が減少する保持部を具備し、保持部に保持されたＮＯX保持量に基づきＳＯX保持量を推定し、一定期間の間に前記排気ガス通路を通過したＳＯXの積算量又は積算量に基づく値を検出する硫黄成分検出装置において、ＳＯXの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯX保持量の推定（ステップ１０５）は、保持部に現在のＮＯX保持可能量のＮＯXが保持されていない時は禁止される（ステップ１０２）。

Description

硫黄成分検出装置
　本発明は、硫黄成分検出装置に関する。
　排気ガス中のＳＯＸ濃度を検出するためのＳＯＸ濃度センサが公知である。一般的なＳＯＸ濃度センサは、固体電解質においてＳＯＸが硫酸イオンに変化することにより生じる起電力を測定し、排気ガス中のＳＯＸ濃度を検出するようにしている。しかしながら、このような瞬時のＳＯＸ濃度を検出するＳＯＸ濃度センサでは、排気ガス中のＳＯＸ濃度が低いと、正確なＳＯＸ濃度を検出することが難しくなる。
　このような瞬時の排気ガス中のＳＯＸ濃度を検出することはできないが、一定期間の間に排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量を検出することができる硫黄成分検出装置が提案されている（特許文献１参照）。
　この硫黄成分検出装置は、排気ガス中に含まれるＳＯＸを保持するＳＯＸ保持材を有し、ＳＯＸ保持材に保持されたＳＯＸ量の増大に伴って変化するＳＯＸ保持材の電気抵抗、体積、又は、熱容量等の特性を計測し、計測された特性から一定期間の間に排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量を検出するようにしている。
特開２００８−１７５６２３
　電気抵抗、体積、又は、熱容量等の特性変化を正確に計測することは困難であり、前述の硫黄成分検出装置では、一定期間の間に排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量を正確に検出することができないことがある。
　従って、本発明の目的は、一定期間の間に排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量又はこの積算量に基づく値を比較的正確に検出することができる硫黄成分検出装置を提供することである。
　本発明による請求項１に記載の硫黄成分検出装置は、排気ガス通路を通過する排気ガス中のＳＯＸ及びＮＯＸを保持し、ＳＯＸ保持量が増加するほどＮＯＸ保持可能量が減少する保持部を具備し、前記保持部に保持されたＮＯＸ保持量に基づき前記ＳＯＸ保持量を推定し、一定期間の間に前記排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量又は前記積算量に基づく値を検出する硫黄成分検出装置において、前記ＳＯＸの積算量又は前記積算量に基づく値を検出するための前記ＳＯＸ保持量の推定は、前記保持部に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていない時は禁止されることを特徴とする。
　本発明による請求項２に記載の硫黄成分検出装置は、請求項１に記載の硫黄成分検出装置において、前記ＳＯＸの積算量又は前記積算量に基づく値を検出するための前記ＳＯＸ保持量の推定は、前記保持部の温度が設定温度範囲外である時には禁止されることを特徴とする。
　本発明による請求項３に記載の硫黄成分検出装置は、請求項２に記載の硫黄成分検出装置において、前記設定温度範囲内には、前記保持部の現在のＮＯＸ保持可能量を最大にする前記保持部の温度が含まれることを特徴とする。
　本発明による請求項４に記載の硫黄成分検出装置は、請求項１に記載の硫黄成分検出装置において、前記保持部に保持されていた全てのＮＯＸ及びＳＯＸを放出させた時には、設定間隔において前記保持部に保持されたＮＯＸ保持量をその全てを放出させて検出することを、前記設定間隔を徐々に長くして繰り返し実施し、検出された前記ＮＯＸ保持量が最大となった時の値を、ＳＯＸが保持されていない時の前記保持部の現在のＮＯＸ保持可能量とすることを特徴とする。
　本発明による請求項５に記載の硫黄成分検出装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載の硫黄成分検出装置において、前記保持部は排気ガス中のＮＯＸを硝酸塩として保持するものであり、前記保持部近傍には酸素が供給されることを特徴とする。
　本発明による請求項１に記載の硫黄成分検出装置によれば、排気ガス通路を通過する排気ガス中のＳＯＸ及びＮＯＸを保持し、ＳＯＸ保持量が増加するほどＮＯＸ保持可能量が減少する保持部を具備するために、保持部に保持されたＮＯＸ保持量に基づきＳＯＸ保持量を推定することができ、排気ガス通路を通過するＳＯＸ量の一定割合が硫黄成分検出装置の保持部に保持されるために、保持部に保持されているＳＯＸ保持量に基づき、一定期間の間に排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出することができる。ここで、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定は、保持部に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていることが必要であり、もし、保持部に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていない時にＮＯＸ保持量に基づきＳＯＸ保持量が推定されると、推定されたＳＯＸ保持量は実際より多くなってしまう。それにより、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定は、保持部に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていない時は禁止されるようになっている。
　本発明による請求項２に記載の硫黄成分検出装置によれば、請求項１に記載の硫黄成分検出装置において、保持部の現在のＮＯＸ保持可能量は保持部の温度により変化するものであり、保持部の温度が設定温度範囲外となって保持部の温度変化によりＮＯＸ保持可能量が減少（又は増加）した時にＮＯＸ保持量に基づきＳＯＸ保持量が推定されると、推定されたＳＯＸ保持量は実際より多く（又は少なく）なってしまうために、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定は、保持部の温度が設定温度範囲外である時には禁止されるようになっている。
　本発明による請求項３に記載の硫黄成分検出装置によれば、請求項２に記載の硫黄成分検出装置において、設定温度範囲内には、保持部の現在のＮＯＸ保持可能量を最大にする保持部の温度が含まれるようになっている。それにより、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定に際して、保持部のＮＯＸ保持量を比較的多くしてＮＯＸ保持量を測定し易くすることができる。
　本発明による請求項４に記載の硫黄成分検出装置によれば、請求項１に記載の硫黄成分検出装置において、保持部に保持されていた全てのＮＯＸ及びＳＯＸを放出させた時には、設定間隔において保持部に保持されたＮＯＸ保持量をその全てを放出させて検出することを、設定間隔を徐々に長くして繰り返し実施し、検出されたＮＯＸ保持量が最大となった時の値を、ＳＯＸが保持されていない時の保持部の現在のＮＯＸ保持可能量とするようになっている。こうして、保持部に保持されていた全てのＮＯＸ及びＳＯＸを放出させた時には、保持部を長期間排気ガスに晒すことなく、保持部に殆どＳＯＸが保持されないようにして、劣化により変化するＳＯＸが保持されていない時の保持部の現在のＮＯＸ保持可能量を確実に更新することができ、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定に際し、保持部のＮＯＸ保持量に基づきＳＯＸ保持量を比較的正確に推定することが可能となる。
　本発明による請求項５に記載の硫黄成分検出装置によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の硫黄成分検出装置において、保持部は排気ガス中のＮＯＸを硝酸塩として保持するものであるために、保持部近傍に酸素が供給されると、排気ガス中のＮＯは、供給された酸素によりＮＯ２に酸化され、次いで、硝酸塩として保持部に保持され易くなる。
本発明による硫黄成分検出装置が配置された機関排気系を示す概略図である。 本発明による硫黄成分検出装置の実施形態を示す概略断面図である。 本発明による硫黄成分検出装置によりＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのフローチャートである。 本発明による硫黄成分検出装置の保持部における温度とＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量の関係を示すグラフである。 本発明による硫黄成分検出装置のＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量を更新するためのフローチャートである。
　図１は本発明による硫黄成分検出装置が配置された機関排気系を示す概略図であり、同図において、１は内燃機関の排気ガス通路である。内燃機関は、ディーゼルエンジン又は筒内噴射式火花点火内燃機関のような希薄燃焼を実施する内燃機関である。このような内燃機関の排気ガス中には、比較的多くのＮＯＸが含まれるために、排気ガス通路１には、ＮＯＸを浄化するためのＮＯＸ触媒装置２が配置されている。
　ＮＯＸ触媒装置２には、ＮＯＸ保持材と白金Ｐｔのような貴金属触媒とが担持されている。ＮＯＸ保持材は、カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つである。
　ＮＯＸ触媒装置２は、排気ガスがリーン空燃比である時、すなわち、排気ガス中の酸素濃度が高い時に、排気ガス中のＮＯＸを良好に保持し、すなわち、硝酸塩として良好に吸収したり、ＮＯ２として良好に吸着したりする。しかしながら、無制限にＮＯＸを保持することはできず、ＮＯＸ保持量がＮＯＸ保持可能量に達してさらにＮＯＸを保持することができなくなる前に、再生処理として、排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とし、すなわち、排気ガス中の酸素濃度を低下させる。それにより、保持ＮＯＸは離脱され、すなわち、吸収ＮＯＸは放出され、また、吸着ＮＯ２は脱離され、これら離脱ＮＯＸは排気ガス中の還元物質によりＮ２へ還元浄化される。
　このようなＮＯＸ触媒装置２が排気ガス中のＳＯＸを硫酸塩として吸蔵してしまうと、硫酸塩は硝酸塩に比較して安定な物質であるために再生処理では放出させることができず、ＮＯＸ吸蔵可能量が低下してしまう（Ｓ被毒）。それにより、排気ガス通路１のＮＯＸ触媒装置２の上流側には、排気ガス中のＳＯＸを吸蔵するＳトラップ装置３が配置され、ＮＯＸ触媒装置２のＳ被毒を抑制している。
　本発明による硫黄成分検出装置４は、例えば、Ｓトラップ装置３とＮＯＸ触媒装置２との間に配置されて、Ｓトラップ装置３をすり抜けるＳＯＸの積算量を検出し、この積算量が設定値に達した時にはＳトラップ装置３の交換時期と判断することができる。
　図２は、本発明による硫黄成分検出装置４の実施形態を示す概略断面図である。同図において、１０は排気ガス通路１の外壁である。４１は硫黄成分検出装置４の基板である。基板１の一方側（好ましくは排気上流側）には熱電対等の温度センサ４２が配置されている。また、基板１の他方側には電気ヒータ４３が配置されている。４４は温度センサ４２の感温部を覆うように配置されたＮＯＸ及びＳＯＸの保持部である。４５は、このように構成された硫黄成分検出装置４を取り囲んで排気ガス通路１の外壁１０を貫通する円筒状のケースである。
　ケース４５には複数の開口穴４５ａが形成され、開口穴４５ａを介して排気ガス通路１を通過する排気ガスがケース４５内へ流入するようになっている。４６はケース４５内の保持部４４近傍へ酸素（例えば大気中の酸素）を供給するための酸素ポンプであり、一体的な温度センサ４２、基板４１、及び電気ヒータ４３の回りに位置してケース４５内の保持部４４回りの空間と大気室とを分離する。酸素ポンプ４６は、ジルコニア等から形成され、ジルコニア式酸素濃度センサとは逆に電圧が印加されることにより、大気中の酸素をケース４５内の保持部４４近傍へ移動させることができる。
　保持部４４は、排気ガス中のＮＯＸ及びＳＯＸを保持するものであり、例えば、前述したＮＯＸ保持材と白金Ｐｔのような貴金属触媒とを温度センサ４２の感温部に塗布することにより形成することができる。
　このように形成された保持部４４は、前述したように、排気ガス中のＮＯＸを硝酸塩として吸蔵し、また、排気ガス中のＳＯＸをＮＯＸの代わりに硫酸塩として吸蔵する。保持部４４は、ＮＯＸ保持材の量に応じて、ＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量Ｂ（又はＮＯＸ及びＳＯＸの保持可能量）を有し、硝酸塩に比較して硫酸塩は安定な物質であるために、ＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量Ｂを基準として、ＳＯＸ保持量が増加するほど、現在のＮＯＸ保持可能量は減少することとなる。
　このような関係に基づき、一定期間の間に硫黄成分検出装置４の位置において排気ガス通路１を通過したＳＯＸの積算量、又は、ＳＯＸの積算量に基づく値として、一定期間の間に硫黄成分検出装置４の位置において排気ガス通路１を通過した排気ガス中のＳＯＸ濃度の平均値又は一定期間の間に硫黄成分検出装置４の位置において排気ガス通路１を通過した排気ガス中の平均ＳＯＸ量を検出することができる。
　図３は、硫黄成分検出装置４によりＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのフローチャートであり、電子制御装置（図示せず）において実施される。先ず、ステップ１０１において、ＳＯＸの積算量の検出時期であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、定期的又は不定期的にＳＯＸの積算量の検出が必要となれば、ステップ１０１の判断は肯定されてステップ１０２へ進む。
　ステップ１０２において、詳しくは後述される経過時間ｔが設定時間ｔ’に達したか否かが判断され、この判断は肯定されるまで繰り返される。ステップ１０２の判断が肯定されると、ステップ１０３において温度センサ４２により硫黄成分検出装置４の保持部４４の温度Ｔが測定され、測定温度Ｔが第一設定温度Ｔ１（例えば３５０°Ｃ~３８０°Ｃ）以上第二設定温度Ｔ２（４００°Ｃ~４３０°Ｃ）以下の設定温度範囲内であるか否かが判断される。この判断も肯定されるまで繰り返される。排気ガス温度が低い場合には、例えばステップ１０１の判断が肯定された時に、電気ヒータ４３を作動させて、ステップ１０３の判断が肯定されるようにしても良い。また、必要に応じて電気ヒータ４３を作動させて、保持部４４の温度Ｔを常に設定温度範囲（Ｔ１以上Ｔ２以下）内に維持するようにしても良い。
　ステップ１０３の判断が肯定されれば、保持部４４近傍の排気ガスの空燃比をリッチにして保持部４４近傍の酸素濃度を低下させる。それにより、以下のように保持部４４からＮＯＸが放出されて還元される。
　１／２Ｂａ（ＮＯ３）２→１／２ＢａＯ＋ＮＯ＋３／４Ｏ２−３０９．６ｋＪ／ｍｏｌ
　ＣＯ＋ＮＯ→１／２Ｎ２＋２ＣＯ２＋３７３．２ｋＪ／ｍｏｌ
　３／２ＣＯ＋３／４Ｏ２→３／２ＣＯ２＋４２４．５ｋＪ／ｍｏｌ
　こうして、１ｍｏｌのＮＯに対して約４９０ｋＪの発熱が発生する。それにより、保持部４４近傍の排気ガスの空燃比がリッチにされる前の保持部４４の温度Ｔｂと保持部４４近傍の排気ガスの空燃比がリッチにされた後の最高温度Ｔａとの間の温度上昇値ΔＴ（Ｔａ−Ｔｂ）を温度センサ４２により測定し、ステップ１０４において、この温度上昇値ΔＴに基づいて保持部４４に保持されていたＮＯＸ保持量Ａ（ｍｏｌ）を検出する。温度上昇値ΔＴの測定が完了すれば、排気ガスの空燃比は通常運転時のリーンに戻される。
　ＳＯＸが保持されていない時の保持部４４のＮＯＸ保持可能量ＢよりＮＯＸ保持量Ａが少ない場合には、保持部４４にはＳＯＸが保持されていることとなり、ステップ１０５において、現在のＳＯＸ保持量（Ｂ−Ａ）を推定する。
　硫黄成分検出装置４の位置において排気ガス通路１の通過するＳＯＸ量の一定割合が硫黄成分検出装置４の保持部４４に保持されることに基づき、ステップ１０６において、現在のＳＯＸ保持量に基づき、一定期間の間に硫黄成分検出装置４の位置において排気ガス通路１を通過したＳＯＸの積算量を検出する。次いで、ステップ１０７において経過時間ｔを０にリセットして終了する。
　本フローチャートにおいて、ステップ１０５の保持部４４のＳＯＸ保持量（Ｂ−Ａ）を正確に推定するためには、ステップ１０４において検出した保持部４４のＮＯＸ保持量Ａが、ＳＯＸの保持により減少した現在のＮＯＸ保持可能量と等しくなければならず、すなわち、ステップ１０５において保持部４４のＳＯＸ保持量（Ｂ−Ａ）を推定する際には、保持部４４に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていることが必要である。もし、保持部に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持量に基づきＳＯＸ保持量が推定されると、推定されたＳＯＸ保持量は実際より多くなってしまう。
　本フローチャートにおいては、経過時間ｔが設定時間ｔ’に達していない時には、保持部４４に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていない可能性があるとして、ステップ１０２の判断が否定され、ＳＯＸの積算量を検出するためのＳＯＸ保持量の推定を含むステップ１０３以降の処理は、禁止される（実施されない）ようになっている。
　経過時間ｔは、初めて内燃機関を始動する時には０にセットされており、本フローチャートのステップ１０７において０にリセットされる。それ以外においても、経過時間ｔは、保持部４４から全てのＮＯＸが放出された時に０にリセットされる。例えば、ＮＯＸ触媒装置２の再生処理においても、排気ガスの空燃比はリッチにされて、保持部４４から全てのＮＯＸが放出されるために、再生処理の終了時には経過時間ｔは０にリセットされる。また、ＳＯＸの積算量をリセットするために、保持部４４から保持された全てのＳＯＸを放出させることがある。この時には、保持部４４から全てのＮＯＸも放出されるために、経過時間ｔは０にリセットされる。
　ところで、保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量は保持部４４の温度により変化する。例えばＮＯＸ保持材（Ｂａ）から形成された保持部４４の場合では、図４にＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量Ｂを例示したように、各ＳＯＸ保持量に対するＮＯＸ保持可能量は、いずれも、保持部４４の温度がＴ１（３５０°Ｃ~３８０°Ｃ）の時において最も多くなり、保持部４４の温度がＴ１からＴ２（４００°Ｃ~４３０°Ｃ）の間である時において比較的多く維持される。
　こうして、ＳＯＸの積算量を検出するためのＳＯＸ保持量の推定を正確なものにするためには、保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量Ａを検出する際の保持部４４の温度Ｔを、基準として定められたＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量Ｂをもたらす保持部４４の設定温度に一致させることが好ましい。また、少なくとも、保持部４４の温度Ｔが、この設定温度を含む設定温度範囲外である時には、ＳＯＸの積算量を検出するためのＳＯＸ保持量の推定を禁止することが好ましい。例えば、保持部４４の温度Ｔが設定温度範囲外となって保持部４４の温度変化によりＮＯＸ保持可能量が減少した時にＮＯＸ保持量に基づきＳＯＸ保持量が推定されると、推定されたＳＯＸ保持量は実際より多くなってしまう。
　それにより、本フローチャートにおいては、保持部４４の温度が設定温度範囲外である時には、ステップ１０３の判断が否定され、ＳＯＸの積算量を検出するためのＳＯＸ保持量の推定を含むステップ１０４以降の処理は、禁止される（実施されない）ようになっている。
　ここで、基準として定められたＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量Ｂをもたらす保持部４４の設定温度は、例えば３５０°ＣとしてＮＯＸ保持可能量Ｂを最も多くすることが好ましく、ステップ１０３の設定温度範囲内には、保持部の現在のＮＯＸ保持可能量を最も多くする保持部の温度（例えば３５０°Ｃ）が含まれるようにすることが好ましい。こうすることにより、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定に際して、保持部４４のＮＯＸ保持量を比較的多くしてＮＯＸ保持量を測定し易くすることができる。
　ところで、本実施形態のように、硫黄成分検出装置４の保持部４４が排気ガス中のＮＯＸを硝酸塩として保持する場合には、保持部４４近傍に酸素が供給されると、排気ガス中のＮＯは、供給された酸素によりＮＯ２に酸化され、次いで、硝酸塩として保持部４４に保持され易くなる。
　機関運転状態によっては、ケース４５内へ流入する排気ガスの酸素濃度が比較的低くなることがあるために、ＮＯＸ触媒装置２の再生処理及び前述の保持部４４からのＮＯＸの放出処理等のように意図的に排気ガスの空燃比がリッチにされる間を除いて、酸素ポンプ４６を作動させて、保持部４４近傍へ酸素を供給して排気ガス中のＮＯが保持部４４に保持され易くすることが好ましく、特に、保持部４４近傍の排気ガスの空燃比を約４０以上とすることが好ましい。
　ところで、保持部４４の各ＳＯＸ保持量に対する現在のＮＯＸ保持可能量は、劣化により徐々に少なくなる。それにより、ＳＯＸの積算量又は積算量に基づく値を検出するためのＳＯＸ保持量の推定を正確にするためには、基準として定めるＳＯＸが保持されていない時の保持部のＮＯＸ保持可能量Ｂを現在の値に更新することが必要となる。もし、保持部４４が劣化して保持部の現在のＮＯＸ保持可能量が少なくなった時に、基準をそのままとしてＳＯＸ保持量が推定されると、推定されたＳＯＸ保持量は実際より多くなってしまう。
　図５は、基準として使用するＳＯＸが保持されていない時のＮＯＸ保持可能量を更新するためのフローチャートであり、電子制御装置において実施される。
　新たな一定期間の間の硫黄成分検出装置４の位置において排気ガス通路１を通過したＳＯＸの積算量、又は、ＳＯＸの積算量に基づく値を検出することを意図して、保持部４４のＳＯＸ保持量を０にリセットすることが要求されることがある。ステップ２０１では、このような場合において保持部４４からの全てのＳＯＸの放出が完了したか否かが判断される。
　保持部４４からＳＯＸを放出させるためには、排気ガスの空燃比をリッチにして保持部４４近傍の酸素濃度を低下させるだけでなく、保持部４４の温度を高温（例えば６５０°Ｃ）にすることが必要である。そのためには、排気ガス中の還元物質を保持部４４の貴金属触媒を利用して酸化させて保持部４４の温度を高めるようにしても良いが、電気ヒータ４３により保持部４４の温度を高めるようにしても良い。こうして、保持部４４に硫酸塩として保持されているＳＯＸを放出させると、もちろん、硫酸塩より不安定な硝酸塩として保持されているＮＯＸも保持部４４から放出される。
　ステップ２０１の判断が否定される時にはそのまま終了するが、ステップ２０１の判断が肯定される時には、ステップ２０２において、図３のフローチャートにおいて説明したように経過時間ｔは０にリセットされる。次いで、ステップ２０３において、経過時間ｔが設定時間間隔ｔｓに達したか否かが判断され、この判断は肯定されるまで繰り返される。ステップ２０３の判断が肯定されると、ステップ２０４において、設定時間間隔ｔｓにおいて保持部４４に保持されたＮＯＸ保持量Ａが前述同様に排気ガスの空燃比をリッチして検出される。
　次いで、ステップ２０５において、今回検出されたＮＯＸ保持量Ａが前回検出されたＮＯＸ保持量Ａ’とほぼ等しくなったか否かが判断される。当初は、前回検出されたＮＯＸ保持量Ａ’が０であるために、ステップ２０５の判断は否定されてステップ２０６へ進む。
　ステップ２０６において、今回検出されたＮＯＸ保持量Ａを前回検出されたＮＯＸ保持量Ａ’とする。次いで、ステップ２０７において、前述した設定時間間隔ｔｓをａだけ増加させて、ステップ２０２へ戻る。
　このような処理が繰り返されると、設定時間間隔ｔｓが徐々に長くされるために、設定時間間隔ｔｓの間に保持部４４に保持されるＮＯＸ保持量は徐々に増加し、遂には、保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されようになる。それにより、次回には、今回検出されたＮＯＸ保持量Ａが前回検出されたＮＯＸ保持量Ａ’とほぼ等しくなり、ステップ２０５の判断が肯定され、ステップ２０８へ進む。このようにして、短時間で保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量を正確に検出することができる。
　こうして検出された保持部４４のＮＯＸ保持量Ａは、保持部４４に保持されていた全てのＮＯＸ及びＳＯＸを放出させた時から保持部４４を短時間（数分又は十数分）しか排気ガスに晒していない時のＮＯＸ保持可能量であり、このような短時間では、保持部４４にＳＯＸは殆ど保持されず、すなわち、ＳＯＸが保持されていない時の保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量Ｂとなる。それにより、ステップ２０８において、今回検出されたＮＯＸ保持量ＡをＳＯＸが保持されていない時の保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量Ｂとする。次いで、ステップ２０９において、前回検出されたＮＯＸ保持量Ａ’を０にリセットして終了する。
　こうして、基準となるＳＯＸが保持されていない時の保持部４４の現在のＮＯＸ保持可能量Ｂが更新され、図３のフローチャートのステップ１０５の保持部４４のＳＯＸ保持量（Ｂ−Ａ）の推定に使用することができる。
　図３及び図５のフローチャートにおいて、保持部４４にＮＯＸを保持させる経過時間ｔは、走行距離としても良い。また、保持部４４のＮＯＸ保持量Ａを検出するのに排気ガスの空燃比をリッチにして保持部４４の温度上昇値が測定されるようにしたが、これは本発明を限定するものではなく、例えば、保持部４４に保持されているＮＯＸは、保持部の温度を約５００°Ｃとすれば酸素濃度を低下させなくても放出される。これを利用して、電気ヒータ４３により保持部４４を加熱し、保持部４４が全てのＮＯＸを放出するのに使用した熱量に基づき、保持部４４のＮＯＸ保持量Ａを検出するようにしても良い。
　ＮＯＸ触媒装置２の再生処理及び保持部４４のＮＯＸ保持量の検出に際して、排気ガスの空燃比をリッチにする場合には、内燃機関の燃焼空燃比をリッチにしたり、排気行程又は膨張行程において気筒内へ追加燃料を供給したり、又は、排気ガス通路１において排気ガス中に燃料を供給したりすれば良い。
　１　　排気ガス通路
　２　　ＮＯＸ触媒装置
　３　　Ｓトラップ装置
　４　　硫黄成分検出装置
　４２　　温度センサ
　４３　　電気ヒータ
　４４　　保持部

Claims (5)

  1. 　排気ガス通路を通過する排気ガス中のＳＯＸ及びＮＯＸを保持し、ＳＯＸ保持量が増加するほどＮＯＸ保持可能量が減少する保持部を具備し、前記保持部に保持されたＮＯＸ保持量に基づき前記ＳＯＸ保持量を推定し、一定期間の間に前記排気ガス通路を通過したＳＯＸの積算量又は前記積算量に基づく値を検出する硫黄成分検出装置において、前記ＳＯＸの積算量又は前記積算量に基づく値を検出するための前記ＳＯＸ保持量の推定は、前記保持部に現在のＮＯＸ保持可能量のＮＯＸが保持されていない時は禁止されることを特徴とする硫黄成分検出装置。
  2. 　前記ＳＯＸの積算量又は前記積算量に基づく値を検出するための前記ＳＯＸ保持量の推定は、前記保持部の温度が設定温度範囲外である時には禁止されることを特徴とする請求項１に記載の硫黄成分検出装置。
  3. 　前記設定温度範囲内には、前記保持部の現在のＮＯＸ保持可能量を最大にする前記保持部の温度が含まれることを特徴とする請求項２に記載の硫黄成分検出装置。
  4. 　前記保持部に保持されていた全てのＮＯＸ及びＳＯＸを放出させた時には、設定間隔において前記保持部に保持されたＮＯＸ保持量をその全てを放出させて検出することを、前記設定間隔を徐々に長くして繰り返し実施し、検出された前記ＮＯＸ保持量が最大となった時の値を、ＳＯＸが保持されていない時の前記保持部の現在のＮＯＸ保持可能量とすることを特徴とする請求項１に記載の硫黄成分検出装置。
  5. 　前記保持部は排気ガス中のＮＯＸを硝酸塩として保持するものであり、前記保持部近傍には酸素が供給されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の硫黄成分検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2570801B1 (en) * 2010-05-12 2014-09-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for detecting sulfur component
US9732659B2 (en) * 2013-07-12 2017-08-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha SOx concentration detection device of internal combustion engine
JP6235270B2 (ja) * 2013-08-23 2017-11-22 株式会社Ｓｏｋｅｎ 内燃機関の制御装置および制御方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004092431A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化装置
WO2008088072A1 (ja) * 2007-01-17 2008-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 硫黄成分検出装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4186176A (en) * 1977-08-04 1980-01-29 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Method of simultaneously removing sulfur dioxide and nitrogen oxides from exhaust gases
US5397708A (en) * 1993-05-13 1995-03-14 Nalco Chemical Company Method for detection of sulfides
JP2001503668A (ja) * 1996-08-19 2001-03-21 フォルクスワーゲン・アクチェンゲゼルシャフト ＮＯ▲下ｘ▼吸収体
JP2001003735A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Hitachi Ltd エンジン排気浄化装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004092431A (ja) * 2002-08-29 2004-03-25 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化装置
WO2008088072A1 (ja) * 2007-01-17 2008-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 硫黄成分検出装置

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