JP2019132237A

JP2019132237A - 電磁波制御装置

Info

Publication number: JP2019132237A
Application number: JP2018016585A
Authority: JP
Inventors: 耕平岡; Kohei Oka
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-08-08

Abstract

【課題】排ガスの浄化性能の低下を防止すること。【解決手段】電磁波制御装置２００は、内燃機関からの排ガスが流れる排ガス流路１にＤＯＣ２が設けられた後処理装置１００に用いられる。電磁波制御装置２００は、金粒子を含むＤＯＣ２の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部２０１と、上流側温度が閾値未満である場合、金粒子が発熱可能な波長の電磁波をＤＯＣ２に照射するように電磁波発生装置８を制御する照射制御部２０２と、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、電磁波制御装置に関する。

車両には、内燃機関から排出される排ガスを浄化する後処理装置が搭載されている。

例えば特許文献１には、排ガス流路において上流側から順に、浄化手段として、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）、およびＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）を備えた後処理装置が開示されている。

特開２０１４−２０２１８５号公報

ＤＯＣは、例えば白金やパラジウムで構成されるが、このようなＤＯＣを備えた後処理装置では、排ガスが低温である場合、ＤＯＣの触媒活性が低下し、排ガスの浄化性能が低下するおそれがある。

本開示の目的は、排ガスの浄化性能の低下を防止できる電磁波制御装置を提供することである。

本開示の一態様に係る電磁波制御装置は、内燃機関からの排ガスが流れる排ガス流路に酸化触媒が設けられた後処理装置に用いられる電磁波制御装置であって、金粒子を含む前記酸化触媒の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部と、前記上流側温度が前記閾値未満である場合、前記金粒子が発熱可能な波長の電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う照射制御部と、を有する。

本開示によれば、排ガスの浄化性能の低下を防止できる。

本開示の実施の形態に係る後処理装置の構成の一例を示す模式図本開示の実施の形態に係る電磁波制御装置の構成の一例を示すブロック図本開示の実施の形態に係る電磁波制御装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本実施の形態に係る後処理装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、後処理装置１００の構成の一例を示す模式図である。図１において、実線の矢印は、排ガスの流れを示しており、破線の矢印は、電気信号の流れを示している。

図１に示すように、後処理装置１００は、排ガス流路１（例えば、排気管）に、浄化手段として、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）４、およびＡＳＣ（Ammonia Slip Catalyst）を有し、それらによって車両のディーゼルエンジン（図示略。内燃機関の一例）から排出される排ガスに含まれる有害成分を浄化する。有害成分は、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣｓ）、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等である。

ディーゼルエンジンから排出された排ガスは、実線の矢印に示すように、排ガス流路１を図中の左側から右側へ流れる。よって、排ガスは、ＤＯＣ２、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、ＡＳＣ５の順に通過する。

ＤＯＣ２（酸化触媒の一例）は、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）や炭化水素（ＨＣｓ）を酸化させて二酸化窒素（ＮＯ_２）と水を生成する触媒である。

ＤＯＣ２は、金粒子（Ａｕ粒子）を含む。金粒子は、電磁波発生装置８からＤＯＣ２に対して照射される電磁波により発熱し、例えば５００〜６００℃に達する。金粒子の形状は、棒状または球状のいずれでもよい。棒状の金粒子は、「金ナノロッド」と呼ばれる。

なお、ＤＯＣ２は、金粒子のみで構成されてもよいし、金粒子以外に、例えば白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等を含んで構成されてもよい。

ＤＰＦ３（微粒子除去フィルタの一例）は、排ガス中の粒子状物質を捕集して取り除くフィルタである。

ＳＣＲ４（選択還元触媒の一例）は、アンモニア（ＮＨ_３）によって、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化する触媒である。なお、図示は省略するが、排ガス流路１において、ＤＰＦ３の下流側かつＳＣＲ４の上流側には、排ガス流路１内に尿素水を噴射する尿素水噴射弁が設けられている。この尿素水噴射弁から噴射された尿素水は、加水分解によりアンモニアを発生する。このアンモニアは、ＳＣＲ４に供給される。

ＡＳＣ５（アンモニアスリップ触媒の一例）は、ＳＣＲ４で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。

ＤＯＣ２、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、およびＡＳＣ５を通過した排ガスは、排出口（図示略）から車外へ排出される。

また、排ガス流路１には、ＤＯＣ２の上流側に上流側温度検出部６が設けられており、ＤＯＣ２の下流側に下流側温度検出部７が設けられている。

上流側温度検出部６は、適宜、ＤＯＣ２の上流側の排ガスの温度（以下、上流側温度という）を検出し、検出された上流側温度を示す信号（以下、上流側温度情報という）を電磁波制御装置２００へ出力する。

下流側温度検出部７は、適宜、ＤＯＣ２の下流側の排ガスの温度（以下、下流側温度という）を検出し、検出された下流側温度を示す信号（以下、下流側温度情報という）を電磁波制御装置２００へ出力する。

上流側温度検出部６および下流側温度検出部７は、例えば、サーミスタ、センサ、または、熱電対である。

なお、上流側温度検出部６および下流側温度検出部７の設置位置は、図１に示す位置に限定されない。

また、後処理装置１００には、ＤＯＣ２に対して電磁波を照射可能な位置に、電磁波発生装置８が設けられている。

電磁波発生装置８は、ＤＯＣ２に含まれる金粒子が発熱する波長の電磁波（例えば、マイクロ波）を発生させ、その電磁波をＤＯＣ２に照射する。電磁波発生装置８による電磁波の照射は、電磁波制御装置２００によって制御される。

以上、後処理装置１００の構成について説明した。

次に、本実施の形態に係る電磁波制御装置２００の構成について、図２を用いて説明する。図２は、電磁波制御装置２００の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示す電磁波制御装置２００は、後処理装置１００と同じ車両に搭載される。電磁波制御装置２００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路（いずれも図示略）を有する。図２に示す各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。

図２に示すように、電磁波制御装置２００は、温度判定部２０１と、照射制御部２０２と、を有する。

温度判定部２０１は、上流側温度検出部６から上流側温度情報を受け取り、その上流側温度情報に示される上流側温度が、予め定められた閾値未満であるか否かを判定する。

閾値は、予め実施された実験やシミュレーション等により得られた、ＤＯＣ２の触媒活性が低下しないことが想定される温度である。

また、温度判定部２０１は、電磁波発生装置８による電磁波の照射が開始された後、下流側温度検出部７から下流側温度情報を受け取り、その下流側温度情報に示される下流側温度が、上述した閾値以上であるか否かを判定する。

照射制御部２０２は、温度判定部２０１によって上流側温度が閾値未満であると判定された場合、ＤＯＣ２に対する電磁波の照射を開始するように電磁波発生装置８を制御する。これにより、電磁波発生装置８は、ＤＯＣ２に対する電磁波の照射を開始する。照射される電磁波の波長は、ＤＯＣ２に含まれる金粒子が発熱可能な波長である。

また、照射制御部２０２は、電磁波の照射の開始後、温度判定部２０１によって下流側温度が閾値以上であると判定された場合、ＤＯＣ２に対する電磁波の照射を停止するように電磁波発生装置８を制御する。これにより、電磁波発生装置８は、ＤＯＣ２に対する電磁波の照射を停止する。

以上、電磁波制御装置２００の構成について説明した。

次に、本実施の形態に係る電磁波制御装置２００の動作について、図３を用いて説明する。図３は、電磁波制御装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローは、例えば、内燃機関の駆動開始後に行われる。

まず、温度判定部２０１は、上流側温度検出部６から上流側温度情報を受け取る（ステップＳ１０１）。

次に、温度判定部２０１は、上流側温度情報に示される上流側温度が、閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

上流側温度が閾値未満ではない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、フローは終了する。

一方、上流側温度が閾値未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、照射制御部２０２は、ＤＯＣ２に対する電磁波の照射を開始するように電磁波発生装置８を制御する（ステップＳ１０３）。

これにより、電磁波発生装置８からＤＯＣ２への電磁波の照射が開始される。ＤＯＣ２に含まれる金粒子は電磁波の照射によって発熱し、その結果、ＤＯＣ２を通過する排ガスの温度が上昇する。

次に、温度判定部２０１は、電磁波発生装置８による電磁波の照射が開始された後、下流側温度検出部７から下流側温度情報を受け取る（ステップＳ１０４）。

次に、温度判定部２０１は、下流側温度情報に示される下流側温度が、閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

下流側温度が閾値以上ではない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、フローはステップＳ１０３へ戻る。この場合、電磁波の照射が継続される。

一方、下流側温度が閾値以上である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、照射制御部２０２は、ＤＯＣ２に対する電磁波の照射を停止するように電磁波発生装置８を制御する（ステップＳ１０６）。

これにより、電磁波発生装置８からＤＯＣ２への電磁波の照射が停止される。

以上、電磁波制御装置２００の動作について説明した。

ここまで詳述したように、本実施の形態の電磁波制御装置２００によれば、ＤＯＣ２の上流側温度が閾値未満である場合、ＤＯＣ２に対して電磁波を照射するように制御する。これにより、ＤＯＣ２に含まれる金粒子が発熱し、ＤＯＣ２を通過する排ガスの温度が上昇する。よって、ＤＯＣ２の触媒活性の低下を防止でき、その結果、排ガスの浄化性能の低下を防止できる。

なお、本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態では、閾値が、ＤＯＣ２の触媒活性が低下しないことが想定される温度である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

例えば、閾値は、ＤＯＣ２、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、およびＡＳＣ５全ての活性が低下しないことが想定される温度であってもよい。

また、実施の形態では、ＤＯＣ２の下流側の浄化手段として、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、およびＡＳＣ５が設けられる場合を例に挙げて説明したが、それらに限定されない。

例えば、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、およびＡＳＣ５のうち少なくとも１つが設けられる構成であってもよいし、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、およびＡＳＣ５以外の浄化手段（例えば、ＬＮＴ（Lean NOx Trap）等）が設けられる構成であってもよい。

［変形例２］
実施の形態では、下流側温度が閾値以上となったときに電磁波の照射を停止する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

例えば、温度判定部２０１は、電磁波の照射開始後、上流側温度が閾値以上になったか否かを判定し、照射制御部２０２は、上流側温度が閾値以上になった場合に、電磁波の照射を停止するように電磁波発生装置８を制御してもよい。

または、例えば、照射制御部２０２は、温度判定部２０１の判定結果によらず、予め定められた時間の間、電磁波の照射を行うように電磁波発生装置８を制御してもよい。

［変形例３］
実施の形態では、電磁波制御装置２００と電磁波発生装置８とが別体である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

例えば、電磁波発生装置８が上述した電磁波制御装置２００の機能（図２に示した温度判定部２０１および照射制御部２０２）を備えてもよい。

以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、適宜組み合わせて実施されてもよい。

＜本開示のまとめ＞
本開示の一態様に係る電磁波制御装置は、内燃機関からの排ガスが流れる排ガス流路に酸化触媒が設けられた後処理装置に用いられる電磁波制御装置であって、金粒子を含む前記酸化触媒の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部と、前記上流側温度が前記閾値未満である場合、前記金粒子が発熱可能な波長の電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う照射制御部と、を有する。

なお、上記電磁波制御装置において、前記照射制御部は、予め定められた時間の間、前記電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行ってもよい。

また、上記電磁波制御装置において、前記温度判定部は、前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の下流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、前記照射制御部は、前記下流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行ってもよい。

また、上記電磁波制御装置において、前記温度判定部は、前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の上流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、前記照射制御部は、前記上流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行ってもよい。

また、上記電磁波制御装置において、前記閾値は、前記酸化触媒の活性が低下しないことが想定される温度、または、前記酸化触媒および前記酸化触媒の下流側に設けられた少なくとも１つの浄化手段の全ての活性が低下しないことが想定される温度であってもよい。

また、上記電磁波制御装置において、前記少なくとも１つの浄化手段は、微粒子除去フィルタ、選択還元触媒、およびアンモニアスリップ触媒のうち少なくとも１つを含んでもよい。

また、上記電磁波制御装置において、前記金粒子の形状は、棒状または球状のいずれかであってもよい。

本開示の電磁波制御装置は、内燃機関の排ガスを浄化する技術に適用できる。

１排ガス流路
２ＤＯＣ
３ＤＰＦ
４ＳＣＲ
５ＡＳＣ
６上流側温度検出部
７下流側温度検出部
８電磁波発生装置
１００後処理装置
２００電磁波制御装置
２０１温度判定部
２０２照射制御部

Claims

内燃機関からの排ガスが流れる排ガス流路に酸化触媒が設けられた後処理装置に用いられる電磁波制御装置であって、
金粒子を含む前記酸化触媒の上流側温度が予め定められた閾値未満であるか否かを判定する温度判定部と、
前記上流側温度が前記閾値未満である場合、前記金粒子が発熱可能な波長の電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う照射制御部と、を有する、
電磁波制御装置。
前記照射制御部は、
予め定められた時間の間、前記電磁波を前記酸化触媒に照射する制御を行う、
請求項１に記載の電磁波制御装置。
前記温度判定部は、
前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の下流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、
前記照射制御部は、
前記下流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行う、
請求項１に記載の電磁波制御装置。
前記温度判定部は、
前記電磁波の照射の開始後、前記酸化触媒の上流側温度が前記閾値以上であるか否かを判定し、
前記照射制御部は、
前記上流側温度が前記閾値以上である場合、前記電磁波の照射を停止する制御を行う、
請求項１に記載の電磁波制御装置。
前記閾値は、
前記酸化触媒の活性が低下しないことが想定される温度、または、前記酸化触媒および前記酸化触媒の下流側に設けられた少なくとも１つの浄化手段の全ての活性が低下しないことが想定される温度である、
請求項３または４に記載の電磁波制御装置。
前記少なくとも１つの浄化手段は、
微粒子除去フィルタ、選択還元触媒、およびアンモニアスリップ触媒のうち少なくとも１つを含む、
請求項５に記載の電磁波制御装置。
前記金粒子の形状は、
棒状または球状のいずれかである、
請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁波制御装置。