JP3066607B2 - ディーゼルエンジンのＮＯｘ触媒の再生装置及び再生方法 - Google Patents

ディーゼルエンジンのＮＯｘ触媒の再生装置及び再生方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ディーゼルエンジンのNOx触媒の再生装置
及び再生方法に係り、特に、性能が低下したディーゼル
エンジンのNOx触媒を再生する装置及び方法に関する。
背景技術 従来、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるNOx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、日本特開４−330314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
ゼオライト系のNOx触媒と、NOx触媒の上流側の排気経路
に設けられて、排気ガス中の炭化水素濃度を検出する炭
化水素センサと、炭化水素センサの上流側の排気経路に
設けられて、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。この
構成によれは、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共同
して銅ゼオライト系のNOx触媒を活性化させる。これに
より、排気ガス中のNOx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、この銅ゼオライト系のNOx
触媒はNOxの浄化性能が小さい。従って、高率のNOx浄化
性能を得るためには、多量の還元剤用の炭化水素を必要
とし、触媒のランニングコスト上、問題となる。
これに対してアルカリ土類又は稀土類の酸化物と貴金
属とを含むNOx触媒や、銀を活性成分とするNOx触媒は、
銅ゼオライト触媒に比べて少量の還元剤炭化水素量で高
いNOx浄化率を示すものである。
しかしながら、このアルカリ土類又は稀土類の酸化物
と貴金属とを含む高性能のNOx触媒や、銀を活性成分と
するNOx触媒は、少量の還元剤炭化水素でも高率のNOx浄
化が可能であるが、唯一SOxに対する耐久性が悪く、実
用性が困難であるという問題がある。
発明の開示 本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、デ
ィーゼルエンジンに供給される燃料中の硫黄によりNOx
触媒にSOxが蓄積されて、性能が低下したNOx触媒を再生
する再生装置及び再生方法を提供することを目的として
いる。また、本発明の適用対象となるNOx触媒は、上記
したようなアルカリ土類又は稀土類の酸化物と貴金属を
含むNOx触媒や銀を活性成分とするNOx触媒に限定される
ものではなく、一般に排気ガス中のSOxによって短期間
に劣化するNOx触媒であればどの様なものであっても適
用可能である。
上記目的を達成するため、本発明に係るディーゼルエ
ンジンのNOx触媒の再生装置の第１の発明は、灯油等の
ディーゼル燃料を還元用炭化水素である還元剤燃料とし
て排気管中に所定量添加し、排気管中に配設されると共
にSOxを吸着して性能劣化を起こし易い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触媒装
置において、還元剤燃料を排気管中に添加する還元剤燃
料添加ノズルと、還元剤燃料添加ノズルへの還元剤燃料
の供給量を制御する流量制御弁と、NOx触媒の上流側に
配設されるNOx触媒入口温度センサと、ディーゼル燃料
の種類を選択する選択スイッチとディーゼル燃料中の硫
黄含有量を検出する成分センサとのいずれか一つと、NO
x触媒入口温度センサからの信号によりNOx触媒の入口温
度が所定値以下で、流量制御弁への指令が供給量ゼロの
期間に、選択スイッチ及び成分センサのいずれか一つか
らの信号とディーゼルエンジンへ供給したディーゼル燃
料の量とから前記ゼロの期間にディーゼルエンジンより
排出されるSOx量を演算してNOx触媒に取り込まれるSOx
量を演算し、入口温度が所定値より大きくなって還元剤
燃料を添加し始める場合において、ディーゼルエンジン
の運転状況に適合する所定量よりも多い還元剤燃料量を
供給する指令を流量制御弁に出力する再生制御部とを備
え、運転状況に適合する量よりも多い還元剤燃料の添加
により、SOxによって性能劣化を起こしたNOx触媒を再生
することを特徴としている。
再生装置の第２の発明は、灯油等のディーゼル燃料を
還元用炭化水素である還元剤燃料として排気管中に所定
量添加し、排気管中に配設されると共にSOxを吸着して
性能劣化を起こし易い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触媒装置において、還
元剤燃料をNOx触媒上流側の排気管中に添加する還元剤
燃料添加ノズルと、還元剤燃料添加ノズルへの還元剤燃
料の供給量を制御する流量制御弁と、NOx触媒の上流側
に配設されるNOx触媒入口温度センサと、NOx触媒の下流
側に配設される炭化水素濃度センサと、再生制御部とを
備え、再生制御部は、NOx触媒入口温度センサからの信
号によりNOx触媒の入口温度が所定値より大きく、かつ
炭化水素濃度センサからの信号によりNOx触媒下流側の
炭化水素濃度が所定値より大きい場合、ディーゼルエン
ジンの運転状況に適合する所定量よりも多い還元剤燃料
量を添加する指令を流量制御弁に出力して、SOxによっ
て性能劣化を起こしたNOx触媒を再生することを特徴と
している。
本発明に係るディーゼルエンジンのNOx触媒の再生方
法の発明は、灯油等のディーゼル燃料を還元用炭化水素
である還元剤燃料として排気管中に所定量添加し、排気
管中に配設されると共にSOxを吸着して性能劣化を起こ
し易い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触媒による浄化方法において、SOxによ
り劣化したNOx触媒を再生する際、ディーゼルエンジン
が運転されて、かつNOx触媒の入口温度が所定温度以下
であることにより還元剤燃料の添加を中止している期間
に、NOx触媒に取り込まれるSOxの量をディーゼルエンジ
ンに供給されるディーゼル燃料中の硫黄含有量により算
出し、ディーゼルエンジンの運転条件が変動して入口温
度が所定値より大きくなって還元剤燃料を添加するとき
に、運転状況に適合する還元剤燃料量よりも多い所定の
還元剤燃料量を、SOxによる劣化を再生するために添加
することを特徴としている。
以上の本発明に関する作用原理について、アルカリ土
類又は稀土類の酸化物と貴金属とを含むNOx触媒を例に
して説明する。アルカリ土類又は稀土類の酸化物と貴金
属とを含むNOx触媒は、還元剤炭化水素が添加されてい
ない場合、或いは触媒の温度が所定の温度以下であり還
元剤炭化水素が添加されていてもNOx浄化反応として作
用しない場合には、排気ガス中のSOxによって急速に劣
化することが判った。さらに、SOxを取り込むことによ
って劣化した触媒は、温度が所定以上になり還元剤炭化
水素が反応し始めると、取り込んだSOxを触媒表面より
放出し、性能を回復する。その回復速度は、排ガスの温
度、排ガス中のNOx濃度（量）、排ガスに添加される還
元剤炭化水素の量、及びNOx触媒に取り込まれているSOx
の量に依存することが判った。本発明は以上の知見を基
になされたものである。このため、まず、NOx触媒上流
側温度及びエンジン負荷が所定値以下の時における、デ
ィーゼルエンジンへの燃料の供給量から排ガス中のSOx
量を求めて、NOx触媒に取り込まれるSOx量を算出する。
この演算処理を触媒上流側温度が所定値以下でエンジン
が運転されている期間継続し、NOx触媒に取り込まれるS
Ox量を積算する。その後、エンジンの運転条件が変動し
てNOx触媒入口の温度が所定値以上になった場合に、排
気ガス中に運転状況に適合した還元剤燃料量よりも多い
所定の還元剤燃料量を供給し、排気管中のNOx触媒を再
生する。この時に供給する還元剤燃料をエンジン運転状
況に適合した量とした場合、NOxの浄化性能は不十分で
あると同時に、SOxによって劣化したNOx触媒の再生も緩
慢なものとなる。従って、還元剤燃料の供給を開始して
からなるべく短時間のうちにNOx触媒の性能を回復させ
るために、適合量よりも多い還元剤燃料を供給する必要
が有る。
図13A〜図13Dに示すように、排気ガス中の酸素と二酸
化硫黄がNOx触媒に入ると、NOx触媒の活性金属の担体は
硫酸塩化担体となりSOx劣化状態に変質する。このSOx劣
化状態に変質した担体は炭化水素と酸化窒素が入ると、
酸性硫安が生成し、これが担体細孔内より揮発すること
によって、担体は再活性化状態に戻るものと推定してい
る。この酸性硫安の生成速度はガス中のNOx濃度、炭化
水素濃度、温度に依存し、さらに酸性硫安の揮発速度は
ガスの温度に依存する。従って、運転状況に適合した量
よりも過多な還元剤燃料を供給してNOx触媒を再生する
時間は、ディーゼルエンジンの運転状況及びNOx触媒入
口のガス温度を基にして決められるものであることが判
る。
上記NOx触媒のSOx劣化及び再生メカニズムは、NOx触
媒としてアルカリ土類又は稀土類の酸化物と貴金属を含
むものにおいてであるが、Ag/アルミナ触媒の様にSOxに
よって急速に性能劣化を示す他のNOx触媒においても同
様の再生メカニズムでSOx劣化を再生することができる
と考えられる。
図面の簡単な説明 図１は本発明の第１実施例に係るディーゼルエンジン
のNOx触媒の再生装置の構成説明図である。
図２は本発明の第１実施例に係るNOx触媒の再生方法
のフローチャートである。
図３は本発明の第１実施例に係るNOx触媒の温度とNOx
触媒中のSOx除去効率との関係を示す図である。
図４は本発明の第１実施例に係るNOx触媒の累積SOx量
のNOx触媒中のSOx除去効率との関係を示す図である。
図５は本発明の第２実施例に係るディーゼルエンジン
とNOx触媒の再生装置の構成説明図である。
図６は本発明の第２実施例に係るNOx触媒の再生方法
のフローチャートである。
図７は本発明の第３実施例に係るNOx触媒の再生方法
のフローチャートである。
図８は本発明の第３実施例に係る還元剤燃料の添加量
とNOx触媒中のSOx除去効率の関係を示す図である。
図９は本発明第４実施例に係るディーゼルエンジンの
NOx触媒の再生装置の構成説明図である。
図10は本発明の第４実施例に係るNOx触媒の再生方法
のフローチャートである。
図11は本発明の第４実施例に係る還元剤燃料の添加量
マップである。
図12は本発明の第４実施例に係るNOx浄化率、炭化水
素濃度及び炭化水素濃度所定値の関係を示す図である。
図13A〜図13Dは本発明に係るNOx触媒のSOx劣化から再
活性化までのメカニズムのステップを説明する図であっ
て、図13Aは第１ステップとなるSOx劣化過程の説明図で
ある。
図13Bは第２ステップとなるSOx劣化状態の説明図であ
る。
図13Cは第３ステップとなる再活性化過程の説明図で
ある。
図13Dは第４ステップとなる再活性化状態の説明図で
ある。
発明を実施するための最良の形態 以下に、本発明の実施例について、図面を参照して説
明する。図１は、本発明の第１実施例に係るNOx触媒３
の再生装置であって、ディーゼルエンジン１（以下、エ
ンジン１という）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。NOx触媒３
は、アルカリ土類又は稀土類の酸化物と貴金属とを含
み、かつSOxを吸着し易いNOx用触媒（例えば、酸化バリ
ウムとパラディウムとを含むNOx用触媒）、或いは銀を
活性成分としてこれをアルミナに担持されてなるNOx用
触媒から構成されている。
エンジン１には、エンジン回転速度を検出する回転速
度センサ４が配設され、アクセルペタル（図示せず）に
連動するエンジン１のレバー（図示せず）には、ディー
ゼル燃料の噴射量（即ち、エンジン１へのディーゼル燃
料の供給量）を測定する噴射量検出センサ５が配設され
ている。エンジン１とNOx触媒３との間には、還元剤燃
料（還元用炭化水素）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には、燃料タンク８よりポンプ９を経た燃料が、流量
制御弁10により流量を制御されて供給されている。流量
制御弁10は、後述するコントローラからの指令によりエ
ンジン１の運転条件に合わせて制御され、エンジン１か
ら排出されるNOxを浄化するために必要十分な量の還元
剤燃料を、還元剤燃料添加ノズル７に供給している。エ
ンジン１を運転するための燃料は、燃料タンク８から噴
射ポンプ11により噴射ノズル（図示せず）に供給され、
エンジン１のシリンダ内に噴射される。
NOx触媒３の上流側の排気管２中には、NOx触媒３入口
温度センサ14（以下、温度センサ14という）と、NOx濃
度センサ15が配設されている。また、燃料タンク８と噴
射ポンプ11の間には、エンジン１を運転するための燃料
中の硫黄含有量の成分を検出する成分検出センサ16が配
設されている。尚、成分検出センサ16の設置場所は、還
元剤燃料の流路上或いは燃料タンク８の中であってもよ
い。各センサ４、５、14、15、16は再生制御部17に接続
されている。再生制御部17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、温度セン
サ14、NOx濃度センサ15及び成分検出センサ16からの信
号を受けて、NOx触媒３の再生の指令を出力している。
本実施例では、NOx触媒３の温度は、NOx触媒３の上流側
に装着した温度センサ14により測定したが、NOx触媒３
の下流側に温度センサ14を装着して測定しても良いこと
はいうまでもない。
上記構成よるNOx触媒３の再生方法について、図２に
示すフローにしたがって説明する。
ステップ１では、成分検出センサ16によりエンジン１
を運転するための燃料に含有される硫黄の量Scを検出す
る。ステップ２では、回転速度センサ４及び噴射量検出
センサ５からの信号に基づき、エンジン１のエンジン回
転速度Na、及びエンジン１に作用している負荷Pa等、運
転状況を再生制御部17により求める。ステップ３では、
温度センサ14によりNOx触媒３の入口温度Tcatを読み込
む。
ステップ４では、NOx触媒３の入口温度Tcatがしきい
値ＴAより大きいか、否かを判定する。例えばトラック
や発電機等において、低負荷で排気温度が低い場合に
は、NOx触媒３が働かないため、還元剤の添加を止める
必要がある。この還元剤添加を中止している条件下で
は、NOx触媒３がSOx劣化を被ることになる。
ステップ４でNOx触媒３の入口温度Tcatがしきい値ＴA
より小さいときには、ステップ５に行く。ステップ５で
は、エンジン１より排出されるSOx量（ExSOx）を演算し
求める。これは、使用燃料の種類とエンジン１にて燃焼
される量により決まり、本実施例では、ステップ２で読
み取ったエンジン１の運転条件、即ちエンジン回転速度
Na及び負荷Paに基づいて、エンジン１のシリンダ内への
燃料の供給量より求める。
ステップ６では、排出されるSOx量（ExSOx）から、NO
x触媒３に取り込まれるSOx量（α・ExSOx）を求めると
ともに、累積のSOx量（CatSOx）を求める。本実施例で
は、NOx触媒３に取り込まれる累積のSOx量（CatSOx）を
〔CatSOx＝CatSOx＋α・ExSOx〕で演算する。ステップ
６の後、ステップ１に戻るが、燃料の変更は一般に頻繁
にはなされないため、ステップ２に戻ってもよい。
ステップ４で、入口温度Tcatがしきい値ＴAより大き
い場合には、ステップ７に行く。ステップ７では、累積
のSOx量（CatSOx）がしきい値ＳAより大きいか、否かを
判定している。ステップ７で累積のSOx量（CatSOx）が
しきい値ＳAより小さい場合には、ステップ８に行く。
ステップ８では、再生制御部17はエンジン１の運転条件
に合わせて制御され、エンジン１から排出されるNOxを
浄化するために適合する還元剤燃料の添加量Ｗを排気管
２中に添加するように、流量制御弁10に指令を出力す
る。
本実施例では、エンジン１の運転条件としてステップ
２にて読み取ったデータ、即ちエンジン回転速度Naとエ
ンジン１の負荷Paとにより、排気ガスの流量を求めてい
る。更に、本実施例では、NOx濃度センサ15から得られ
た排気ガス中のNOx濃度値と掛けあわせて求められる排
気NOx量と、NOx触媒３の性能とから、必要な還元剤燃料
の添加量を求めている。しかし、トラックなどの用途で
はオンボードで使えるNOx濃度センサが開発されていな
いため、予めマップデータとして、エンジン回転速度Na
及び負荷Paにより還元剤燃料の添加量を求めてもよい。
ステップ８が行われると、ステップ１に戻るが、これ
はステップ６と同様にステップ２に戻ってもよい。ステ
ップ７で累積のSOx量（CatSOx）がしきい値ＳAより大き
い場合には、ステップ９に行く。
ステップ９では、ステップ８にて算出して指令される
添加量Ｗに対して、更に所定量Ｒを増加した還元剤燃
料、即ち添加量（Ｗ＋Ｒ）を、排気管２中に添加するよ
うに、流量制御弁10に指令を出力する。この目的は、一
つには、エンジン１の運転条件に適合する添加量Ｗより
も多量の添加量Ｗ＋Ｒとしなければ、必要なNOx浄化性
能が達成できないこと、二つには、SOxによって劣化し
たNOx触媒３の再生速度を早めるためである。本実施例
では、還元剤燃料の増量分Ｒをエンジン１の運転条件に
関わらず常に一定量としているが、エンジン１の運転条
件から決まる添加量Ｗに対して一定の割合ｒだけ増量さ
せると言う制御でも良い。この場合には、ステップ８に
て実行すると同様の作業をステップ９においても実施す
ることになる。
ステップ９が行われると、ステップ10に移り、エンジ
ン１の運転条件、NOx触媒３の入口温度Tcat、累積のSOx
量（CatSOx）、及び還元剤燃料添加量Ｒに基づいて、こ
の条件下でNOx触媒３から除去されるSOx量Usを求める。
本実施例では、NOx濃度センサ15により得られた排気
中のNOx濃度を測定する。また、NOx触媒３中のSOxが除
去される効率Kaは、触媒表面にて生成する含窒素炭化水
素化合物濃度、即ち、排気中のNOx濃度と添加されてい
る還元剤燃料の量と排ガス温度とに依存する。この温度
に対して除去効率Kaは、図３に示すように最適温度があ
る。図３は、横軸に温度を、縦軸にNOx触媒３中のSOxが
除去される効率Kaをとっている。また、積算されている
SOx量（CatSOx）が大きい場合には、除去効率Kaは、図
４に示すように小さくなる。図４は、横軸にNOx触媒３
に蓄積されているSOx量を、縦軸にNOx触媒３中のSOxの
除去効率Kaをとっている。これらの全ての条件を含め
て、再生制御部17は、NOx触媒３から除去されるSOx量U
s、即ちNOx触媒３のSOx劣化の再生量Usを求める。
ステップ11では、NOx触媒３から除去されるSOx量Usに
応じて、NOx触媒３の累積SOx量（CatSOx）の数値データ
が、〔CatSOx＝CatSOx−Us〕の式に従って更新される。
ステップ11が終了すると、ステップ12に移りエンジン１
が運転されているか否かを判断する。エンジン１が引続
き運転されていると判断された場合には、ステップ１に
戻るが、これはステップ６と同様にステップ２に戻って
もよい。
この一連のサイクルを繰り返すことによって、NOx触
媒３に蓄積されているSOx量（CatSOx）は低下し、やが
てステップ７での判定動作においてNOx触媒３が再生し
終わったと判定されることになる。
ステップ12でエンジン１が停止していると判断された
場合には、制御を終了する。エンジン１が停止した時点
においては、通常、NOx触媒３はSOxによる劣化状態を維
持したままになっている。このため本実施例では、ステ
ップ13で、この時点でのNOx触媒３に蓄積されているSOx
量（CatSOx）のデータを、エンジン１が停止した状態に
おいても保持できる不揮発性メモリーに記憶させてい
る。次回のエンジン１運転時に、この記憶データを用い
てNOx触媒３のSOx劣化状態を演算することにしている。
図５は、本発明の第２実施例に係るディーゼルエンジ
ン１のNOx触媒３の再生装置の構成説明図である。な
お、第１実施例と同一部品には同一符号を付して説明は
省略する。第１実施例では、エンジン１を運転するため
の燃料の成分を検出する成分検出センサ16を用いたが、
第２実施例では、ディーゼル燃料の種類を選択する選択
スイッチ21を配設し、選択スイッチ21は再生制御部17に
接続されている。例えば、選択スイッチ21には、灯油、
或いは軽油等の選択位置が付設され、使用するディーゼ
ル燃料の種類によりオペレータにより切り換えられる。
図６に示すフローにしたがって、第２実施例での制御
方法について説明する。なお、第１実施例と同一のステ
ップには同一のステップ番号を付して説明は省略する。
ステップ21では、オペレータによって設定された選択ス
イッチ21のポジションから、再生制御部17のコントロー
ラは選択されたディーゼル燃料に含まれている硫黄量Sc
を決定する。次に、ステップ２に行くが、ステップ２以
降は第１実施例と同一のため、説明を省略する。
次に、図７に示すフローにしたがって、ディーゼルエ
ンジン１のNOx触媒３の第３実施例に係わる制御方法に
ついて説明する。第３実施例の機械構成要件は第１又は
第２実施例と同じであり、説明を省略する。なお、第１
実施例と同一のステップには同一のステップ番号を付し
て説明する。ステップ１〜７、ステップ８、及びステッ
プ11以降の動作は第１実施例と同一である。第３実施例
は、第１実施例でのステップ９とステップ10が異なる。
ステップ７でNOx触媒３の累積SOx量（CatSOx）がしき
い値ＳAより大きい場合には、ステップ39に行く。ステ
ップ39では、NOx触媒３に蓄積されたSOx（CatSOx）を除
去するため、その時点で最も効率的な、即ち最適な還元
剤燃料の添加量Reを算出する。
添加量Reについて、説明する。NOx触媒３中のSOxの除
去効率Kaは、還元剤燃料の添加量を増やすに従って高く
なるが、やがては頭打ちになる。図８は、横軸に蓄積SO
xの除去のための還元剤燃料の添加量を、縦軸にNOx触媒
３中のSOxの最高除去効率Kmaxに対する除去効率Kaの比
βをとっている。図８から分かるように、頭打ちになり
はじめる添加量は、排気ガス温度が低いほど小さくな
る。さらに、比βは第１実施例の再生方法の説明で述べ
たように、エンジン１の運転条件、NOx触媒３の入口温
度Tcat、及び積算されているSOx量（CatSOx）により異
なってくる。そこで再生制御部17は、その時点で最も効
率的にNOx触媒３から蓄積されたSOxを取り除けることの
出来る還元剤燃料の最適添加量Reを、還元剤の消費量、
即ちエンジン１の燃費を考慮にいれて決定し、この最適
添加量Reとエンジン１の運転条件に適合する添加量Ｗと
を加算し、還元剤燃料添加量Re＋Ｗを排気管２中に添加
するように、流量制御弁10に指令を出力する。
ステップ39が行われると、ステップ40に移り、この添
加量ReによるNOx触媒３のSOxの再生量Usを求めて、第１
実施例のステップ11に移り、以降の動作を実施するが、
その説明は省略する。
次に、本発明の第４実施例に係るNOx触媒３の再生に
ついて説明する。第４実施例は、図９に示すように、第
１実施例の図１に対し、成分検出センサ16及びNOx濃度
センサ15の配設を省略すると共に、NOx触媒３の下流側
の排気管２中には、炭化水素濃度センサ12を配設してい
る。炭化水素濃度センサ12により、NOx触媒３から排出
される排気ガス中の炭化水素濃度HCを検出している。
かかる構成よるNOx触媒３の再生方法について、図10
に示すフローにしたがって説明する。第１実施例と比較
して、ステップ２〜４は同一であるが、ステップ１を省
略し、更にステップ４より後のステップを変更してい
る。
ステップ４で入口温度Tcatがしきい値ＴA以下の場
合、ステップ55に行く。ステップ55で再生制御部17は、
NOx触媒３の状態変数ｎ＝１を不揮発性メモリ（図示せ
ず）に記憶させ、次にステップ２に戻る。この状態変数
ｎは、SOx蓄積によるNOx触媒３の状態を示す変数であ
り、「ｎ＝０」がNOx触媒３の未劣化状態、一方「ｎ＝
１」がNOx触媒３の劣化状態として設定している。尚、
ステップ４での「小さい」場合、NOx触媒３は必ずしも
劣化状態ではない、即ち状態判定前である。しかし、入
口温度Tcatが低温であっても、NOx触媒３にSOxが蓄積し
て劣化している可能性があるので、ステップ４での「小
さい」場合を劣化状態と設定している。
ステップ４で入口温度Tcatがしきい値ＴAより大きい
場合、ステップ57に行き、不揮発性メモリに記憶されて
いるNOx触媒３の状態変数ｎが「１」（劣化状態）であ
るか、「０」（未劣化状態）であるかを調べる」。ｎ＝
０の場合、ステップ58に、ｎ＝１の場合、ステップ59に
行く。
ステップ58で再生制御部17は、予め記憶されている添
加量マップ（図11参照）から、ステップ２で読み込んだ
エンジン回転速度Na及びエンジン負荷Pa（例えば、トル
ク）のデータに対応する還元剤燃料の添加量Wmを求め、
添加量Wmを排気管２中に添加するように、流量制御弁10
に指令する。添加量Wmは、読み込んだ回転速度Na及び負
荷Paでのエンジン１から排出されるNOxを、浄化するた
めに適合する量である。図11では、添加量Wmレベルとし
て、添加量レベル線Wm1〜Wm4（添加量:Wm1＞Wm4）だけ
を図示しているが、添加量レベル線Wm1の高負荷側及び
各添加量レベル線Wm1〜Wm4間は更に細かいメッシュに区
分され、各メッシュ毎に添加量Wm11、Wm12、・・が入力
されている。尚、回転速度Na又は負荷Paが小さい領域で
は、入口温度Tcatが低温のためNOx触媒３が有効に作動
しないので、本実施例では、還元剤燃料の添加なしとし
ている。ステップ58の後、ステップ２に戻る。
ステップ59で再生制御部17は、ステップ58にて算出し
指令される添加量Wmに対して、更に所定量Ｒを増加した
還元剤燃料、即ち添加量（Wm＋Ｒ）を、排気管２中に添
加するように、流量制御弁10に指令する。所定の添加量
Ｒ、及び増量（Wm＋Ｒ）して添加する目的は、第１実施
例と同じである。又、所定量Ｒの増加の代わりに、第１
実施例と同様に、添加量Wmに対して一定割合ｒだけ増量
させても良い。
ステップ60で再生制御部17は、炭化水素濃度センサ12
が検出したNOx触媒３下流側の添加水素濃度HCが所定値H
Co以下か否かを判定し、所定値HCo以下の場合、ステッ
プ61に行く。所定値HCo以下の場合は、図12に示すよう
に、NOx浄化率が高い状態、即ちNOx触媒３が良好な状態
である。従って、ステップ61では、NOx触媒３の状態変
数ｎ＝０を不揮発性メモリに記憶させ、ステップ２に戻
る。
炭化水素濃度HCが所定値HCoより大きい場合はステッ
プ62に行き、エンジン１が運転されているか否かを判断
する。エンジン１が引続き運転されていると判断された
場合には、ステップ２に戻る。一方、エンジン１が引続
き運転されていると判断された場合には、ステップ２に
戻る。一方、エンジン１が停止している場合には、ステ
ップ63に行き、NOx触媒３の状態変数ｎ＝１、即ち劣化
状態を不揮発性メモリに記憶させて、終了する。以上の
本実施例のサイクルを繰り返すことによっても、NOx触
媒３のSOx量（CatSOx）が低下して、NOx触媒３が再生さ
れる。
第４実施例のステップ58では、図11の添加量マップか
ら、還元剤燃料の添加量Wmを求めているが、図１のよう
にNOx濃度センサ15を配設し、第１実施例のステップ８
のようにして、添加量Ｗを求めてもよい。
以上説明したように本発明によれば、SOxによって急
速に劣化するNOx触媒33に対し、NOx触媒３の入口温度Tc
atが所定値TA以下の時のエンジン１への燃料の供給量を
求める。この所定値TA以下の期間にNOx触媒３に取り込
まれたSOx量を算出し、またエンジン１の運転条件が変
動して入口温度Tcatが所定値TAより大きくなって、還元
剤燃料を供給し始める場合は、運転状況に適合した還元
剤燃料量よりも多い所定の還元剤燃料量を排気ガス中に
供給して、排気管２中のNOx触媒３を再生する。これに
より、SOxで劣化したNOx触媒３でも十分なNOx浄化性能
を得られると共に、短時間にSOx劣化を回復させること
ができる。
産業上の利用可能性 本発明は、ディーゼルエンジンに供給される燃料中の
硫黄によりNOx触媒にSOxが蓄積されて、性能が低下した
触媒を再生できるディーゼルエンジンのNOx触媒の再生
装置及び再生方法として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/36 F01N 3/08 F01N 3/20 F01N 7/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】灯油等のディーゼル燃料を還元用炭化水素
    である還元剤燃料として排気管（２）中に所定量添加
    し、前記排気管（２）中に配設されると共にSOxを吸着
    して性能劣化を起こし易いNOx触媒（３）により、排気N
    Oxを還元浄化するディーゼルエンジンのNOx触媒装置に
    おいて、 還元剤燃料を前記排気管（２）中に添加する還元剤燃料
    添加ノズル（７）と、 前記還元剤燃料添加ノズル（７）への還元剤燃料の供給
    量を制御する流量制御弁（10）と、 前記NOx触媒（３）の上流側に配設されるNOx触媒入口温
    度センサ（14）と、ディーゼル燃料の種類を選択する選
    択スイッチ（21）とディーゼル燃料中の硫黄含有量を検
    出する成分センサ（16）とのいずれか一つと、 前記NOx触媒入口温度センサ（14）からの信号により前
    記NOx触媒（３）の入口温度が所定値以下で、前記流量
    制御弁（10）への指令が供給量ゼロの期間に、前記選択
    スイッチ（21）及び前記成分センサ（16）のいずれか一
    つからの信号とディーゼルエンジン（１）へ供給したデ
    ィーゼル燃料の量とから前記ゼロの期間にディーゼルエ
    ンジン（１）より排出されるSOx量を演算して前記NOx触
    媒（３）に取り込まれるSOx量を演算し、前記入口温度
    が所定値より大きくなって還元剤燃料を添加し始める場
    合において、前記ディーゼルエンジン（１）の運転状況
    に適合する所定量よりも多い還元剤燃料量を供給する指
    令を前記流量制御弁（10）に出力する再生制御部（17）
    とを備え、 前記運転状況に適合する量よるも多い還元剤燃料の添加
    により、SOxによって性能劣化を起こした前記NOx触媒
    （３）を再生することを特徴とするディーゼルエンジン
    のNOx触媒の再生装置。
  2. 【請求項２】灯油等のディーゼル燃料を還元用炭化水素
    である還元剤燃料として排気管（２）中に所定量添加
    し、前記排気管（２）中に配設されると共にSOxを吸着
    して性能劣化を起こし易いNOx触媒（３）により、排気N
    Oxを還元浄化するディーゼルエンジンのNOx触媒装置に
    おいて、 還元剤燃料を前記NOx触媒（３）上流側の前記排気管
    （２）中に添加する還元剤燃料添加ノズル（７）と、 前記還元剤燃料添加ノズル（７）への還元剤燃料の供給
    量を制御する流量制御弁（10）と、 前記NOx触媒（３）の上流側に配設されるNOx触媒入口温
    度センサ（14）と、 前記NOx触媒（３）の下流側に配設される炭化水素濃度
    センサ（12）と、 再生制御部（17）とを備え、 前記再生制御部（17）は、前記NOx触媒入口温度センサ
    （14）からの信号により前記NOx触媒（３）の入口温度
    が所定値より大きく、かつ前記炭化水素濃度センサ（1
    2）からの信号により前記NOx触媒（３）下流側と炭化水
    素濃度が所定値より大きい場合、前記ディーゼルエンジ
    ン（１）の運転状況に適合する所定量よりも多い還元剤
    燃料量を添加する指令を前記流量制御弁（10）に出力し
    て、SOxによって性能劣化を起こした前記NOx触媒（３）
    を再生することを特徴とするディーゼルエンジンのNOx
    触媒の再生装置。
  3. 【請求項３】灯油等のディーゼル燃料を還元用炭化水素
    である還元剤燃料として排気管（２）中に所定量添加
    し、前記排気管（２）中に配設されると共にSOxを吸着
    して性能劣化を起こし易いNOx触媒（３）により、排気N
    Oxを還元浄化するディーゼルエンジンのNOx触媒による
    浄化方法において、 SOxにより劣化した前記NOx触媒（３）を再生する際、 ディーゼルエンジン（１）が運転されて、かつ前記NOx
    触媒（３）の入口温度が所定温度以下であることにより
    還元剤燃料の添加を中止している期間に、前記NOx触媒
    （３）に取り込まれるSOxの量をディーゼルエンジン
    （１）に供給されるディーゼル燃料中の硫黄含有量によ
    り算出し、 前記ディーゼルエンジン（１）の運転条件が変動して前
    記入口温度が所定値より大きくなって還元剤燃料を添加
    するときに、運転状況に適合する還元剤燃料量よりも多
    い所定の還元剤燃料量を、SOxによる劣化を再生するた
    めに添加することを特徴とするディーゼルエンジンのNO
    x触媒の再生方法。
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