JP2010156243A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】酸化機能を有する触媒の劣化度合いをより正確に判定する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒3と、排気中のNOx
濃度を測定するNOxセンサ6と、触媒3よりも下流側でpHを測定するpHセンサ25
と、NOxセンサ6により得られるNOx濃度及びpHセンサ25により得られるpHに基づいてNOx中のNO2の比率を推定する推定手段と、を備える。pHからNO2濃度ま
たはNO2量を算出する。
【選択図】図1
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒3と、排気中のNOx
濃度を測定するNOxセンサ6と、触媒3よりも下流側でpHを測定するpHセンサ25
と、NOxセンサ6により得られるNOx濃度及びpHセンサ25により得られるpHに基づいてNOx中のNO2の比率を推定する推定手段と、を備える。pHからNO2濃度ま
たはNO2量を算出する。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
NOx触媒よりも上流に備わる酸化触媒の劣化を、NOx触媒よりも下流に備わるNOx
センサにより得られるNOx濃度に基づいて判定する技術が知られている(例えば、特許
文献1参照。)。この技術は、NOx触媒におけるNOxの還元反応の影響を受けるため、NOx触媒が劣化していたり還元剤供給装置に異常があったりすると、酸化触媒の劣化判
定を誤る虞がある。つまり、NOx触媒が劣化しておらず且つ還元剤供給装置に異常がな
いという条件下で酸化触媒の劣化判定を行う必要がある。
センサにより得られるNOx濃度に基づいて判定する技術が知られている(例えば、特許
文献1参照。)。この技術は、NOx触媒におけるNOxの還元反応の影響を受けるため、NOx触媒が劣化していたり還元剤供給装置に異常があったりすると、酸化触媒の劣化判
定を誤る虞がある。つまり、NOx触媒が劣化しておらず且つ還元剤供給装置に異常がな
いという条件下で酸化触媒の劣化判定を行う必要がある。
また、触媒よりも下流のpHを触媒よりも上流のNOx濃度から推定し、この推定され
るpHと、触媒よりも下流のpHセンサから得られるpHと、を比較して触媒の活性度合いを判定する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、触媒よりも上流のNOx濃度から推定されるpHは、条件によっては実際の値からずれることがある。
そのため、活性度合いの判定精度が低くなる虞がある。
特表2008−523305号公報
特開2008−138553号公報
特開2007−247589号公報
特開2008−180200号公報
るpHと、触媒よりも下流のpHセンサから得られるpHと、を比較して触媒の活性度合いを判定する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、触媒よりも上流のNOx濃度から推定されるpHは、条件によっては実際の値からずれることがある。
そのため、活性度合いの判定精度が低くなる虞がある。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化機能を有する触媒の劣化度合いをより正確に判定することにある。
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒と、
排気中のNOx濃度を測定するNOxセンサと、
前記触媒よりも下流側でpHを測定するpHセンサと、
前記NOxセンサにより得られるNOx濃度及び前記pHセンサにより得られるpHに基づいてNOx中のNO2の比率を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする。
内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒と、
排気中のNOx濃度を測定するNOxセンサと、
前記触媒よりも下流側でpHを測定するpHセンサと、
前記NOxセンサにより得られるNOx濃度及び前記pHセンサにより得られるpHに基づいてNOx中のNO2の比率を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする。
酸化機能を有する触媒は、排気中のNOをNO2に酸化させる。この触媒の劣化度合いが高くなると、NOを酸化させる能力が低下する。つまり、触媒の劣化が進行すると、触媒よりも下流側のNOの比率が高くなり、NO2の比率が低くなる。
NOxセンサは、排気中のNOx濃度を測定するが、測定する場所は触媒より上流側であっても下流側であっても良い。これは、NOxが触媒を通過することによりNOがNO2
となるが、NOもNO2もNOxであるためNOx濃度自体は変わらないことによる。
となるが、NOもNO2もNOxであるためNOx濃度自体は変わらないことによる。
ここで、pHセンサにより測定されるpHは、排気中のNO2量またはNO2濃度によって変わる。つまり、pHとNO2量またはNO2濃度とは相関関係にある。例えば同体積中のNO2量を考えると、NO2量が多くなるほどpHは低くなる。
そして、排気中のNOx量とNO2量とから、NOx中のNO2の比率を算出することができる。また、排気中のNOx濃度とNO2濃度とから、NOx中のNO2の比率を算出することもできる。NOxセンサから得られるNOx濃度からNOx量を算出しても良い。ま
た、pHセンサから得られるNO2量からNO2濃度を算出しても良い。
た、pHセンサから得られるNO2量からNO2濃度を算出しても良い。
このようにして算出されるNO2の比率は、センサにより測定される実測値に基づくものであるため、精度が高い。なお、NOxはNO2及びNOからなるとすると、NO2の
比率からNOの比率を算出することもできる。
比率からNOの比率を算出することもできる。
そして、NOx中のNO2の比率を得ることができれば、触媒の酸化能力を判定するこ
とができるため、触媒の劣化の度合いを求めることができる。つまり、NOx中のNO2
の比率が低いほど、触媒の劣化度合いが高いと判定することができる。また、この酸化能力を有する触媒よりも下流側にNOx触媒を備えている場合には、該NOx触媒に流入するNOx中のNO2の比率が分かっているため、該NOx触媒の劣化判定をより正確に行うことができる。さらに、NOx触媒に供給すべき還元剤量をより正確に求めることができる
。
とができるため、触媒の劣化の度合いを求めることができる。つまり、NOx中のNO2
の比率が低いほど、触媒の劣化度合いが高いと判定することができる。また、この酸化能力を有する触媒よりも下流側にNOx触媒を備えている場合には、該NOx触媒に流入するNOx中のNO2の比率が分かっているため、該NOx触媒の劣化判定をより正確に行うことができる。さらに、NOx触媒に供給すべき還元剤量をより正確に求めることができる
。
本発明においては、排気を凝縮させる凝縮装置を備え、
前記pHセンサは、前記凝縮装置により得られる凝縮液のpHを測定することができる。
前記pHセンサは、前記凝縮装置により得られる凝縮液のpHを測定することができる。
このように凝縮装置を備え、凝縮液のpHを測定することにより、排気のpHを容易に測定できる。凝縮装置は、排気通路を流通する排気の一部を凝縮しても良く、全部を凝縮しても良い。
本発明においては、所定期間に前記凝縮装置で凝縮される排気の量を測定する測定装置を備え、
前記所定期間中に前記NOxセンサにより得られるNOx濃度と、前記排気の量と、からNOx量を算出し、
前記所定期間に生じる凝縮液を前記pHセンサで測定することにより得られるpHからNO2量を算出し、
前記NO2量と、前記NOx量と、からNOx中のNO2の比率を算出することができる。
前記所定期間中に前記NOxセンサにより得られるNOx濃度と、前記排気の量と、からNOx量を算出し、
前記所定期間に生じる凝縮液を前記pHセンサで測定することにより得られるpHからNO2量を算出し、
前記NO2量と、前記NOx量と、からNOx中のNO2の比率を算出することができる。
ここで、所定期間中に凝縮装置に流れ込む排気の量にNOx濃度を乗じることにより、
該排気の量中のNOx量(総NOx量)を算出することができる。この総NOx量は、所定
期間に凝縮装置に流入するNOx量とすることができる。また、pHから排気の量中のN
O2量(総NO2量)を算出することができる。このNO2量は、所定期間に凝縮装置に流入するNO2量とすることができる。つまり、所定期間に凝縮装置に流入するNOx量
とNO2量とを算出することができるため、NO2の比率を算出することができる。所定期間は、NOx量及びNO2量を測定可能な期間とする。これは、凝縮装置に流れ込む排
気の量が、NOx量及びNO2量を測定可能な量に達するまでの期間としても良い。
該排気の量中のNOx量(総NOx量)を算出することができる。この総NOx量は、所定
期間に凝縮装置に流入するNOx量とすることができる。また、pHから排気の量中のN
O2量(総NO2量)を算出することができる。このNO2量は、所定期間に凝縮装置に流入するNO2量とすることができる。つまり、所定期間に凝縮装置に流入するNOx量
とNO2量とを算出することができるため、NO2の比率を算出することができる。所定期間は、NOx量及びNO2量を測定可能な期間とする。これは、凝縮装置に流れ込む排
気の量が、NOx量及びNO2量を測定可能な量に達するまでの期間としても良い。
本発明においては、前記NO2の比率が閾値よりも低いときに前記触媒が劣化していると判定する判定手段を備えることができる。
ここで、内燃機関から排出されるNOx中のNO及びNO2の比率は、内燃機関の運転
状態等に応じた略一定の値となる。そして、酸化機能を有する触媒が劣化していなければ、触媒にてNOが一定の割合で酸化されてNO2となるため、該触媒よりも下流側のNO
及びNO2の比率も略一定となる。これに対し、触媒の劣化が進行すると、触媒にて酸化されるNOの割合が低くなるため、触媒が劣化していないときと比較してNO2の比率が低くなる。つまり、NO2の比率が許容範囲を超えて低くなった場合には、触媒が劣化していると判定できる。閾値は、触媒が劣化していない場合のNO2の比率の下限値としても良い。
状態等に応じた略一定の値となる。そして、酸化機能を有する触媒が劣化していなければ、触媒にてNOが一定の割合で酸化されてNO2となるため、該触媒よりも下流側のNO
及びNO2の比率も略一定となる。これに対し、触媒の劣化が進行すると、触媒にて酸化されるNOの割合が低くなるため、触媒が劣化していないときと比較してNO2の比率が低くなる。つまり、NO2の比率が許容範囲を超えて低くなった場合には、触媒が劣化していると判定できる。閾値は、触媒が劣化していない場合のNO2の比率の下限値としても良い。
本発明によれば、酸化機能を有する触媒の劣化度合いをより正確に判定することができる。
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。そして本実施例では、尿素SCRシステムを採用している。
内燃機関1には、排気通路2が接続されている。この排気通路2の途中には、上流側から順に、酸化触媒3と、選択還元型NOx触媒4(以下、NOx触媒4という。)とが備えられている。酸化触媒3は酸化能力を有する他の触媒(例えば三元触媒)であっても良い。なお、本実施例においては酸化触媒3が、本発明における酸化機能を有する触媒に相当する。
また、酸化触媒3よりも下流で且つNOx触媒4よりも上流の排気通路2には、排気中
に尿素水を噴射する噴射弁5が取り付けられている。噴射弁5は、後述するECU10からの信号により開弁して排気中へ尿素水を噴射する。噴射弁5から噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア(NH3)となり、NOx触媒4に吸着する。このN
H3がNOxを還元させる。
に尿素水を噴射する噴射弁5が取り付けられている。噴射弁5は、後述するECU10からの信号により開弁して排気中へ尿素水を噴射する。噴射弁5から噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア(NH3)となり、NOx触媒4に吸着する。このN
H3がNOxを還元させる。
酸化触媒3よりも下流で且つ噴射弁5よりも上流の排気通路2には、排気中のNOx濃
度を測定するNOxセンサ6が取り付けられている。なお、NOxセンサ6は、酸化触媒3よりも上流の排気通路2に取り付けても良い。また、酸化触媒3よりも下流で且つ噴射弁5よりも上流の排気通路2には、排気のpHを測定するpHセンサ25が取り付けられている。
度を測定するNOxセンサ6が取り付けられている。なお、NOxセンサ6は、酸化触媒3よりも上流の排気通路2に取り付けても良い。また、酸化触媒3よりも下流で且つ噴射弁5よりも上流の排気通路2には、排気のpHを測定するpHセンサ25が取り付けられている。
また、内燃機関1には、吸気通路30が接続されている。この吸気通路30の途中には、該吸気通路30内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ31が設けられている。
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU10が併設されている。このECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
また、ECU10には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル11を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ12、および機関回転数を検出するクランクポジションセンサ13が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU10に入力されるようになっている。
一方、ECU10には、噴射弁5が電気配線を介して接続されており、該ECU10により噴射弁5の開閉時期が制御される。
ところで、NOx触媒4では以下の反応が起こると考えられる。
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
これは、全温度領域で起こるNOとNO2との浄化反応である。そして、この反応によればNOとNO2とが等しい数だけ浄化される。
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
これは、全温度領域で起こるNOとNO2との浄化反応である。そして、この反応によればNOとNO2とが等しい数だけ浄化される。
このような関係から、NO2の比率が50%のときに浄化率が最高になると考えられる。しかし、内燃機関1から排出されるNOx中のNOの比率が例えば70%程度である。
そのため、酸化触媒3によりNOを酸化させてNO2とし、NOx中のNOとNO2との
比率を近づけている。
そのため、酸化触媒3によりNOを酸化させてNO2とし、NOx中のNOとNO2との
比率を近づけている。
しかし、酸化触媒3が劣化すると酸化されるNOが少なくなるため、NOx触媒4にお
けるNOx浄化率が低下し得る。そこで本実施例では、酸化触媒3の劣化すなわち酸化機
能の低下を、pHセンサ25により得られるpHに基づいて検知する。
けるNOx浄化率が低下し得る。そこで本実施例では、酸化触媒3の劣化すなわち酸化機
能の低下を、pHセンサ25により得られるpHに基づいて検知する。
ここで、図2は、酸化触媒3よりも上流側及び下流側のNOx濃度とNOx中のNO2の比率とを示した図である。実線は酸化触媒3に劣化がない場合のNO2の比率であり、破線は酸化触媒3が劣化している場合のNO2の比率であり、一点鎖線は酸化触媒3に劣化がない場合のNOx濃度であり、二点鎖線は酸化触媒3が劣化している場合のNOx濃度である。
図2のように、酸化触媒3の劣化の有無によってNOx濃度はほとんど変わらない。つ
まり、NOもNO2もNOxとして測定されるため、酸化触媒3の劣化の影響は受けない
。しかし、NO2比率は酸化触媒3の劣化の有無により変化する。これは、本実施例に係る酸化触媒3に含まれる、パラジウム(Pd)及び白金(Pt)の特性による。すなわち、酸化触媒3にPdが含まれていると、排気中のNO2とHC及びCOとが反応し、H2O,CO2,及びNOが生じる。つまり、NO2からNOが生じる。一方、酸化触媒3にPtが含まれていると、排気中のHC,CO,及びNOが酸化される。つまり、NOからNO2が生じる。
まり、NOもNO2もNOxとして測定されるため、酸化触媒3の劣化の影響は受けない
。しかし、NO2比率は酸化触媒3の劣化の有無により変化する。これは、本実施例に係る酸化触媒3に含まれる、パラジウム(Pd)及び白金(Pt)の特性による。すなわち、酸化触媒3にPdが含まれていると、排気中のNO2とHC及びCOとが反応し、H2O,CO2,及びNOが生じる。つまり、NO2からNOが生じる。一方、酸化触媒3にPtが含まれていると、排気中のHC,CO,及びNOが酸化される。つまり、NOからNO2が生じる。
ここで、PdとPtとを比較すると、Ptのほうが低い温度で劣化する。また、Pdは高温で且つリッチ雰囲気とならなければ殆ど劣化しない。つまり、Ptのほうが劣化し易い。そして、Ptの劣化が進行すると、酸化されるNO量が減少する。一方、Pdは劣化し難いため、NO2から一定のNOが生じる。つまり、酸化触媒3の劣化が進行すると、Ptにより酸化されるNO量(NO2の増加量)よりも、Pdにより生じるNO量(NO2の減少量)のほうが多くなるため、全体としてNO2比率が低下する。
ところで、NOxセンサ6は、NOx濃度を測定することはできるが、NOとNO2との比率を測定することはできない。つまり、NOxセンサ6のみでは、NO2の比率を測定
することができないため、酸化触媒3の劣化を判定することは困難である。
することができないため、酸化触媒3の劣化を判定することは困難である。
そこで本実施例では、pHセンサ25により得られるpHに基づいてNOx中のNO2
の比率を求める。ここで、排気のpH(水溶液中のH+モル濃度)は、排気中のNO2濃度またはNO2量に比例している。つまり、両者は相関関係にある。これは、以下の式による。
NO2+H2O→HNO3+H+
の比率を求める。ここで、排気のpH(水溶液中のH+モル濃度)は、排気中のNO2濃度またはNO2量に比例している。つまり、両者は相関関係にある。これは、以下の式による。
NO2+H2O→HNO3+H+
つまり、排気のpHに基づいて排気中のNO2濃度を求めることができる。そして、排
気中のNOx濃度とNO2濃度とから、NOx中のNO2比率(NO2/NOx)を算出す
ることができる。なお、pHとNO2濃度との関係を予め求めてECU10に記憶させておいても良い。
気中のNOx濃度とNO2濃度とから、NOx中のNO2比率(NO2/NOx)を算出す
ることができる。なお、pHとNO2濃度との関係を予め求めてECU10に記憶させておいても良い。
図3は、本実施例に係る酸化触媒3の劣化判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定時間毎に実行される。
ステップS101では、酸化触媒3の温度が所定値以上であるか否か判定される。所定値とは、酸化触媒3がライトオフ後の温度で且つNO2比率が一定となる温度である。これは、酸化触媒3の完全暖機後としても良い。つまり、酸化触媒3の酸化機能が十分に発揮される温度である。このような温度以上であれば、酸化触媒3が劣化していない場合にNOx中のNO2の比率が一定となるため、劣化判定を容易に行うことができる。
ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、否定判定がなされた場合には正確な判定ができないため本ルーチンを一旦終了させる。
ステップS103では、NO2濃度が推定される。つまり、pHセンサ25により得られるpHからNO2濃度が算出される。
ステップS103では、NOx濃度が読み込まれる。つまり、NOxセンサ6により得られるNOx濃度が読み込まれる。
ステップS104では、NO2比率が算出される。つまり、NOx濃度とNO2濃度と
から、NO2比率が算出される。なお、本実施例ではステップS104を処理するECU10が、本発明における推定手段に相当する。
から、NO2比率が算出される。なお、本実施例ではステップS104を処理するECU10が、本発明における推定手段に相当する。
ステップS105では、NO2比率が閾値以上であるか否か判定される。この閾値とは、酸化触媒3が正常であるときのNO2比率の下限値である。この閾値は、内燃機関1の運転状態と関連付けて予め実験等により求めておく。ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS106へ進み、酸化触媒3は正常であると記憶される。ステップS105で否定判定がなされた場合にはステップS107へ進み、酸化触媒3が劣化していると記憶される。なお、本実施例ではステップS107を処理するECU10が、本発明における判定手段に相当する。
なお、本ルーチンでは、ステップS101で酸化触媒3の温度が所定値以上であるか否か判定し、肯定判定がなされた場合に限り酸化触媒3の劣化判定を行っているが、これに代えて、酸化触媒3の温度に応じて劣化判定を行っても良い。つまり、酸化触媒3の温度が十分に高くなる前(完全活性前)では、NO2比率は酸化触媒3の温度によって変わるため、酸化触媒3の温度に応じてステップS105の閾値を変更しても良い。
このようにして酸化触媒3の劣化を判定することができる。また、NO2比率が分かれば、NOx触媒4の劣化判定を行うこともできる。さらに、噴射弁5から噴射する尿素水
の量を決定することができる。
の量を決定することができる。
以上説明したように本実施例によれば、pHに基づいてNOx中のNO2比率を算出す
ることができる。これにより、酸化触媒3の劣化判定を行うことができる。さらに、NOx触媒4の劣化判定や尿素水の噴射量の決定を行うことができる。本実施例におけるNO
2比率は、センサによる実測に基づいて算出されるため、より正確な値を得ることができる。また、pHはNOx触媒4の劣化や噴射弁5の異常の影響を受けないため、NOx触媒4や噴射弁5の状態によらず正確なNO2比率を得ることができる。
ることができる。これにより、酸化触媒3の劣化判定を行うことができる。さらに、NOx触媒4の劣化判定や尿素水の噴射量の決定を行うことができる。本実施例におけるNO
2比率は、センサによる実測に基づいて算出されるため、より正確な値を得ることができる。また、pHはNOx触媒4の劣化や噴射弁5の異常の影響を受けないため、NOx触媒4や噴射弁5の状態によらず正確なNO2比率を得ることができる。
本実施例では、排気を凝縮させることにより凝縮水を得る。そして、この凝縮水のpHを測定する。ここで、NO2は殆どが水に溶け込むが、NOは殆ど水に溶け込まない。つまり、凝縮水のpHは、NO2量によって変わる。例えば、凝縮水に溶け込むNO2量が多いほど、凝縮水のpHは低くなる。
図4は、本実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図4に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。本実施例では、主に図1と異なる点について説明する。また、図1と同じ部材については同じ符号を付して説明を省略する。
酸化触媒3よりも下流で且つNOx触媒4よりも上流の排気通路には、分岐通路21が
接続されている。この分岐通路21には、上流側から順に遮断弁22、排気量センサ23、冷却装置24、及びpHセンサ25が設けられている。
接続されている。この分岐通路21には、上流側から順に遮断弁22、排気量センサ23、冷却装置24、及びpHセンサ25が設けられている。
冷却装置24は、熱交換器であり、例えば空気と排気との熱交換により排気を冷却する。この冷却装置24は、排気中の水分等が凝縮するまで排気を冷却する。なお、本実施例においては冷却装置24が、本発明における凝縮装置に相当する。
そして冷却装置24により排気が凝縮すると、凝縮液が冷却装置24よりも下流側へ流れる。この凝縮液が流れる箇所にpHセンサ25が設けられている。pHセンサ25は、凝縮液のpHを測定する。pHを測定するときには、遮断弁22が開かれる。また、排気量センサ23は、分岐通路21を流通する排気の量を測定する。なお、本実施例においては排気量センサ23が、本発明における測定装置に相当する。
次に、本実施例に係るNOx中のNO2比率を求めるフローについて説明する。図5は
、本実施例に係るNOx中のNO2比率を求めるフローを示したフローチャートである。
本ルーチンは所定時間毎に実行される。なお、本ルーチンは、所定期間に冷却装置24に流れ込むNOx量とNO2量とを求めてからNO2比率を算出している。そして、本実施
例では図5に示すフローを処理するECU10が、本発明における推定手段に相当する。
、本実施例に係るNOx中のNO2比率を求めるフローを示したフローチャートである。
本ルーチンは所定時間毎に実行される。なお、本ルーチンは、所定期間に冷却装置24に流れ込むNOx量とNO2量とを求めてからNO2比率を算出している。そして、本実施
例では図5に示すフローを処理するECU10が、本発明における推定手段に相当する。
ステップS201では、検出条件が成立しているか否か判定される。例えば内燃機関1の運転状態が、pHの測定に適した状態となっているか否か判定される。酸化触媒3が活性状態にあるか否か判定しても良い。ステップS201で肯定判定がなされた場合にはステップS202へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップS202では、遮断弁22が開かれる。つまり、冷却装置24に排気を導入する。
ステップS203では、遮断弁22が開かれてから分岐通路21を通過した排気の量を積算する。つまり、排気量センサ23により得られる排気の量を積算することで、分岐通路21を流通する排気の総量を算出する。これは、冷却装置24に流入する排気の総量としても良い。本実施例では、この排気の総量に含まれるNOx量及びNO2量を算出する
。
。
ステップS204では、遮断弁22が開かれてから経過した時間をカウントする。遮断弁22を短時間開いただけでは、算出するNOx量及びNO2量の誤差が大きくなるため
、ある程度の時間、冷却装置24に排気を導入する。このための時間をカウントしている。
、ある程度の時間、冷却装置24に排気を導入する。このための時間をカウントしている。
ステップS205では、遮断弁22が開かれてから分岐通路21を流通するNOx量が
積算される。つまり、分岐通路21を流通するNOxの総量を算出する。このNOxの総量は、NOxセンサ6により得られるNOx濃度と、ステップS203で算出される排気の総量と、から算出される。
積算される。つまり、分岐通路21を流通するNOxの総量を算出する。このNOxの総量は、NOxセンサ6により得られるNOx濃度と、ステップS203で算出される排気の総量と、から算出される。
ステップS206では、ステップS203で算出される排気の量が所定値以上であるか否か判定される。本ステップでは、NO2比率を算出するのに十分な量の排気が冷却装置24に導入されたか否か判定している。なお、ステップS204で排気の量が所定値以上となる時間までをカウントするようにしても良い。ステップS206で肯定判定がなされた場合にはステップS207へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップS207では、pHからNO2量を算出する。ここでpHには以下の関係がある。
pH=−log10[H+]=−log10[NO2]
つまり、NO2量は以下の式により求まる。
NO2量=A×M(NO2)[g]=A×10(−pH)/B×46
ただし、Aは補正係数である。冷却装置24に導入された水分等が全て凝縮するわけではなく、また、排気中のNO2が全て凝縮液中に存在するわけでもないため、この点を補正する。なお、補正係数Aは予め実験等により求めておく。例えば遮断弁22の開弁してからの経過時間に応じて補正係数Aを決定する。すなわち、経過時間が長いほど、より多くの凝縮水が生じ、より多くのNO2が凝縮水に溶け込むため、補正係数Aを小さくする。また、Bはアボガドロ定数(6×1023)である。46は、NO2の分子量である。この式に、pHセンサ25で得られるpH値を代入することによりNO2量を得ることができる。
pH=−log10[H+]=−log10[NO2]
つまり、NO2量は以下の式により求まる。
NO2量=A×M(NO2)[g]=A×10(−pH)/B×46
ただし、Aは補正係数である。冷却装置24に導入された水分等が全て凝縮するわけではなく、また、排気中のNO2が全て凝縮液中に存在するわけでもないため、この点を補正する。なお、補正係数Aは予め実験等により求めておく。例えば遮断弁22の開弁してからの経過時間に応じて補正係数Aを決定する。すなわち、経過時間が長いほど、より多くの凝縮水が生じ、より多くのNO2が凝縮水に溶け込むため、補正係数Aを小さくする。また、Bはアボガドロ定数(6×1023)である。46は、NO2の分子量である。この式に、pHセンサ25で得られるpH値を代入することによりNO2量を得ることができる。
ステップS208では、NO2比率が算出される。これは、ステップS207で算出されるNO2量を、ステップS205で算出されるNOx量で除することにより求まる。
なお、本実施例では、排気通路2を流通する排気の一部を冷却装置24に導入しているが、排気の全部を冷却装置24に導入しても良い。この場合、排気の量は、エアフローメータ31により得られる吸入空気量とECU10により算出される燃料噴射量とに基づいて算出しても良い。
以上説明したように本実施例によれば、pHに基づいてNOx中のNO2比率を算出す
ることができる。これにより、酸化触媒3の劣化判定を行うことができる。さらに、NOx触媒4の劣化判定や尿素水の噴射量の決定を行うことができる。本実施例におけるNO
2比率は、センサによる実測に基づいて算出されるため、より正確な値を得ることができる。また、pHはNOx触媒4の劣化や噴射弁5の異常の影響を受けないため、NOx触媒4や噴射弁5の状態によらず正確なNO2比率を得ることができる。
ることができる。これにより、酸化触媒3の劣化判定を行うことができる。さらに、NOx触媒4の劣化判定や尿素水の噴射量の決定を行うことができる。本実施例におけるNO
2比率は、センサによる実測に基づいて算出されるため、より正確な値を得ることができる。また、pHはNOx触媒4の劣化や噴射弁5の異常の影響を受けないため、NOx触媒4や噴射弁5の状態によらず正確なNO2比率を得ることができる。
1 内燃機関
2 排気通路
3 酸化触媒
4 選択還元型NOx触媒
5 噴射弁
6 NOxセンサ
10 ECU
11 アクセルペダル
12 アクセル開度センサ
13 クランクポジションセンサ
21 分岐通路
22 遮断弁
23 排気量センサ
24 冷却装置
25 pHセンサ
30 吸気通路
31 エアフローメータ
2 排気通路
3 酸化触媒
4 選択還元型NOx触媒
5 噴射弁
6 NOxセンサ
10 ECU
11 アクセルペダル
12 アクセル開度センサ
13 クランクポジションセンサ
21 分岐通路
22 遮断弁
23 排気量センサ
24 冷却装置
25 pHセンサ
30 吸気通路
31 エアフローメータ
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒と、
排気中のNOx濃度を測定するNOxセンサと、
前記触媒よりも下流側でpHを測定するpHセンサと、
前記NOxセンサにより得られるNOx濃度及び前記pHセンサにより得られるpHに基づいてNOx中のNO2の比率を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気を凝縮させる凝縮装置を備え、
前記pHセンサは、前記凝縮装置により得られる凝縮液のpHを測定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 所定期間に前記凝縮装置で凝縮される排気の量を測定する測定装置を備え、
前記所定期間中に前記NOxセンサにより得られるNOx濃度と、前記排気の量と、からNOx量を算出し、
前記所定期間に生じる凝縮液を前記pHセンサで測定することにより得られるpHからNO2量を算出し、
前記NO2量と、前記NOx量と、からNOx中のNO2の比率を算出することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記NO2の比率が閾値よりも低いときに前記触媒が劣化していると判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008334281A JP2010156243A (ja) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008334281A JP2010156243A (ja) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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ID=42574335
Family Applications (1)
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JP (1) | JP2010156243A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014062541A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-04-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸化触媒の劣化診断装置 |
DE102017006165A1 (de) | 2016-07-05 | 2018-01-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Verfahren zur bestimmung einer verschlechterung eines katalysators |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008138553A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
2008
- 2008-12-26 JP JP2008334281A patent/JP2010156243A/ja active Pending
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DE102017006165A1 (de) | 2016-07-05 | 2018-01-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Verfahren zur bestimmung einer verschlechterung eines katalysators |
US10428717B2 (en) | 2016-07-05 | 2019-10-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for diagnosing degradation in catalyst |
DE102017006165B4 (de) | 2016-07-05 | 2023-07-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Verfahren zur bestimmung einer verschlechterung eines katalysators |
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