JP4178797B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、好適には、ディーゼルエンジンの排気通路中の触媒のSOx被毒を抑制する排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
希薄燃焼可能な車両用の内燃機関より排出される排気ガスからNOxを浄化する技術として、吸蔵還元型NOx触媒を用いた排気浄化装置がある。
【0003】
この吸蔵還元型NOx触媒は、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通路に配置される。そして、リーン空燃比(即ち、酸素過剰雰囲気下)の排気ガスが流れたときには、排気ガス中のNOxは触媒に吸蔵される。そして、ストイキ(理論空燃比)あるいはリッチ空燃比(即ち、酸素希薄雰囲気下)の排気ガスが流れたときに、触媒に吸蔵されていたNOxはNO2として放出される。そしてさらに、排気ガス中のHCやCOなどの還元成分によってN2に還元される。現在このようなNOxを浄化する技術が開発されている。
【0004】
ところで、内燃機関の燃料には、一般的に硫黄分が含まれているため、内燃機関で燃料を燃焼すると、燃料中の硫黄分が燃焼してSO2やSO3などの硫黄酸化物(SOx)が発生する。吸蔵還元型NOx触媒は、NOxの吸蔵作用と同じメカニズムで排気ガス中のSOxが吸蔵される。そのため、内燃機関の排気通路にNOx触媒を配置した場合、このNOx触媒にはNOxのみならずSOxも吸蔵される。
【0005】
そして、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたSOxは、時間経過とともに安定な硫酸塩を形成する。そのため、NOx触媒からNOxの放出、還元を行う場合と同じ条件においては、分解あるいは放出されにくく、NOx触媒内に蓄積され易い傾向がある。その結果、吸蔵還元型NOx触媒内のSOx蓄積量が増大すると、触媒のNOx吸蔵容量が減少して排気ガス中のNOxの除去を十分に行うことができなくなり、NOx浄化効率が低下する。これが所謂S被毒である。
【0006】
したがって、吸蔵還元型NOx触媒の排気浄化能力を長期に亘って高く維持するためには、触媒に吸蔵されるSOxを分解して触媒から放出させ、S被毒から回復させる必要がある。
【0007】
そこで、特開平6-272541号公報等には、S被毒を回復するため、NOx触媒を通常の再生操作時より高い温度(例えば600度C以上)に昇温し、かつ排気ガスの空燃比をリッチにしてS被毒回復処理を定期的に行う技術が開示されている。
【0008】
上記公報に開示された処理技術では、NOx触媒に流入する排気の空燃比がリーンのときにNOx を吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOx を放出するようなNOx触媒を、内燃機関の排気通路に配置する。そして排気中のNOx を吸蔵させ、その後NOx触媒に流入する排気空燃比をリッチにして、NOx触媒から吸蔵したNOx を放出させる。
【0009】
さらに、NOx触媒と、排気中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタとを相互に熱伝達可能な位置に配置する。そして、NOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチにして、NOx の放出と還元浄化を行う。その後、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させ、このパティキュレート燃焼操作終了後に再度NOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチにして、NOx触媒のS被毒を回復する。
【0010】
しかしながら、排気触媒のS被毒の原因は、燃料中の硫黄分以外にも考えられる。その主なものとして、エンジンオイル(潤滑油)に起因するブローバイガスがある。
【0011】
ブローバイガスは、燃焼室内の燃焼ガスが、燃焼の圧力によりピストンリングとシリンダ壁の隙間より漏れ、クランクケースに流れ込むものである。そのため、ブローバイガスは、クランクケース内の汚濁、オイルの劣化を防ぐため浄化する必要がある。
【0012】
そこで、ブローバイガス浄化装置としては、特開平10-103039号公報に開示されているように、ブローバイガス中のオイル分をフィルタで捕集し、光触媒の分解作用により水と二酸化酸素に分解することにより、オイル分を浄化し、大気へ排出する技術が開発されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブローバイガスは、クランクケース内の潤滑油中の硫黄分などを含んでいる。そのため、ブローバイガスは吸気系に循環されたのち燃焼室を経て排気通路へと流入し、排気触媒をS被毒する。排気触媒のS被毒を回復させる処理としては、従来のような排気通路の硫黄分の浄化のみが問題となるわけではなく、ブローバイガス中の硫黄分の浄化もまた問題となる。
【0014】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ブローバイガス中の硫黄分をトラップすることにより、排気通路中の触媒のS被毒を抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。本発明に係る内燃機関としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等を例示することができる。
【0016】
その内燃機関のブローバイガスをクランクケースから吸気系に再循環させるブローバイガス通路に、ブローバイガス中の硫黄分をトラップするSOxトラップ剤を備え、ブローバイガス中のSOxを予め除去して、吸気系に再循環させることで、排気触媒のS被毒を抑制できる。
【0017】
このSOxトラップ剤は、例えばアルミナやチタンあるいはジルコニア等の金属酸化物がコーティングされた焼結メタルからなる担体上に、銅(Cu)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、のような遷移金属や、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、リチウム(Li)、バリウム(Ba)のようなアルカリまたはアルカリ土類金属等から選ばれた少なくとも1つとを担持して構成される。更に、担体上には、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の金属を担持することにより、SOxは、硫酸イオンの形でトラップされやすくなる。
【0018】
排気触媒としては、酸化能を有する触媒として、酸化触媒やNOx触媒を例示することができ、NOx触媒として、選択還元型NOx触媒や吸蔵還元型NOx触媒を例示することができる。選択還元型NOx触媒には、ゼオライトにCu等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。吸蔵還元型NOx触媒とは、例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム(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、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と、白金(Pt)のような貴金属とが担持されて構成された触媒である。この吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときはNOxを吸蔵(吸収・吸着)し、流入する排気ガスの酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出する。
【0019】
上記SOxトラップ剤のS被毒回復処理(トラップしたSOxを放出する)を行うために、SOxトラップ剤を加熱する加熱手段を備えた構成とすることもできる。この加熱手段としては、焼結メタルからなるフィルタ担体の一部あるいは全体を、通電すると発熱する電気発熱体で構成してもよいし、触媒の担持されていない焼結メタル部に電気発熱体を埋め込んで一体化した構成にしてもよい。
【0020】
また、SOxトラップ剤にトラップしたSOxを所定時期に放出することで、排気系のNOx触媒の再被毒を抑制することができる。
【0021】
所定時期とは、放出した硫黄分が排気通路に流入して、排気系のNOx触媒を再被毒しない時期である。つまり、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はその近傍であるストイキ、あるいは理論空燃比より過濃であるリッチなときである。
【0022】
さらに、S被毒回復処理が完了した直後においては、SOxトラップ剤の温度が極めて高いため、吸蔵性能が低くなる。そこで、SOxトラップ剤のS被毒回復処理が完了した後は、SOxトラップ剤を吸蔵性能の高い温度まで素早く冷却するために、冷却手段を備えた構造とすることもできる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。尚、以下に記載する実施の形態は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関として車両用ディーゼルエンジン1に適用した態様である。
【0024】
図1に示すように、ディーゼルエンジン1は、吸気通路2、ブローバイガス通路3、排気通路4、ピストン・クランク機構5、弁機構6を有しており、ピストン5により空気を断熱圧縮し、その中に重油又は軽油の燃料を噴射することで点火、燃焼させるものである。
【0025】
このエンジンの燃焼過程において、ピストンリングとシリンダブロック7の隙間より漏れたガスがブローバイガス9である。このブローバイガス9は、ブローバイガス通路3を通って、クランクケース8から吸気系(吸気通路2)へ再循環させられる。このブローバイガス通路3には、硫黄分をトラップ(吸収・吸着)することができるSトラップ11が設置される。
【0026】
このSトラップ11は、図2に示すように、本発明でいうSOxトラップ剤15を有し、SOx トラップ剤15は、焼結メタル14からなるフィルタの表面上に、塩基性物質(ゼオライト、ジロコニア、Li、Naのアルカリ金属など)を担持させることにより、ブローバイガス9中の硫黄分をトラップする。
【0027】
ところで、SOxトラップ剤15の硫黄分トラップ能力には限界があり、所定量の硫黄分をトラップすると飽和し、それ以上トラップすることができなくなり硫黄分をそのまま通過させてしまう。そこで、SOxトラップ剤15の硫黄分トラップ能力が飽和する前に、所定のタイミングで硫黄分を放出するため、SOxトラップ剤15を昇温する必要がある。
【0028】
そのため、Sトラップ11の焼結メタル担体14はヒータ機能を備えており、電流を流すと発熱し、SOxトラップ剤15を加熱する。つまり、このSトラップ11は加熱手段が一体化されていてもよい。Sトラップ11の焼結メタル担体14はヒータリレー22に電気的に接続されており、このヒータリレー22は電子制御ユニット(ECU21)からの指令信号によってON/OFF制御され、これにより焼結メタル14からなるヒータがON/OFF制御される。
【0029】
また、SOxトラップ剤15の触媒床温度を測定するため、入ガス温センサ23および出ガス温センサ24をブローバイガス通路3に取り付ける。この入ガス温センサ23と出ガス温センサ24は、Sトラップ11の入口近傍と出口近傍に配置される。そして、Sトラップ11に流入する排気ガスの温度、あるいはSトラップ11から流出する排気ガスの温度に対応した出力信号をECU21に出力する。これら入ガス温センサ23と出ガス温センサ24の出力信号に基づいて、ECU21はSOxトラップ剤15の触媒床温度を演算する。
【0030】
あるいは、Sトラップ11の入口近傍に、入ガス温センサ23のみを取り付けてもよい。そして、Sトラップ11に流入するブローバイガス9の温度に対応した出力信号をECU21に出力する。これは、この入ガス温センサ23で検出されるブローバイガス温度は、SOxトラップ剤15の触媒床温度にほぼ等しく、SOxトラップ剤15の触媒床温度の代用とすることもできるからである。
【0031】
S被毒回復処理が完了した直後においては、SOxトラップ剤15の触媒床温度が極めて高いため、トラップ性能が低くなる。そこで、S被毒回復処理制御が終了した後、つまり、Sトラップ11の通電をOFFにした後、SOxトラップ剤15の触媒床温度をトラップ性能の高い温度まで素早く冷却する冷却手段を備える。冷却手段は、空冷式であってもよいし、水冷式であってもよい。
【0032】
本実施形態において、排気触媒12は、ディーゼルエンジン1の排気ガスに含まれる粒子状物質(PM)、NOx、SOx、HC、COを一つの触媒で同時に低減することができるDPNR触媒12とする。DPNR触媒12は、多孔質セラミック構造体からなるパティキュレートフィルタに吸蔵還元型NOx触媒を担持したものである。
【0033】
還元剤供給装置13は、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路4に還元剤を供給して、NOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチにする。
【0034】
本実施形態ではディーゼルエンジン1に適用しているため、還元剤としてディーゼルエンジン1の燃料が使用される。また、この還元剤供給装置13は、機関燃料系統から供給された燃料を排気通路4内に霧状に噴射するノズルを備える。
【0035】
パティキュレートフィルタと還元剤供給装置13との間の排気通路4には、排気温センサ25が配置される。この排気温センサ25からの検出信号は、電子制御ユニット(ECU21)に入力される。このECU21は、CPU(中央演算装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリーメモリ)、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなる。そして、燃料噴射量制御等のエンジンの基本制御を実行するほかに、Sトラップ11の回復処理、吸蔵還元型NOx触媒の再生、パティキュレートの燃焼、吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理等の制御も実行する。
【0036】
また図示しないが、排気通路4を開閉する排気絞り弁、およびこの絞り弁を開閉駆動するアクチュエータが、排気通路4に配置される。この吸気絞り弁は、通常時は全開とされており、吸蔵還元型NOx触媒の再生を行う際に閉弁され、内燃機関の吸入空気量を絞りDPNR触媒12に流入する排気流量を低減する。これにより、排気中の酸素を消費するので、DPNR触媒12雰囲気の酸素濃度を低下させるために必要な還元剤の量は低減される。アクチュエータは吸気絞り弁を駆動するソレノイド、あるいは負圧アクチュエータ等の適宜な形式のものであればよい。
【0037】
本実施形態では、ディーゼルエンジン1を適用しているため、通常時の排気の空燃比はリーンであり、DPNR触媒12は排気中のNOx を吸蔵する。また、還元剤が、還元剤供給装置13からパティキュレートフィルタの上流側の排気通路4に供給されて、流入排気の空燃比がリッチになると、DPNR触媒12は吸蔵したNOx を放出する。
【0038】
ここで、NOx吸放出作用について、図3を参照して説明する。この吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もあるが、以下に示されるようなメカニズムで行われていると考えられる。本実施形態では、白金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとって説明するが、その他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【0039】
DPNR触媒12に流入する排気ガスが、かなりリーンになると排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大する。そして、図3(A)に示されるように、これら酸素O2 はO2ーまたはO2ーの形で白金Ptの表面に付着する。一方では、排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2ーまたはO2ーと反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。次いで生成されたNO2 の一部は、白金Pt上で更に酸化されつつDPNR触媒12内に吸蔵されて、酸化バリウムBaOと結合する。そして、図3(A)に示されるように、硝酸イオンNO3ーの形でDPNR触媒12内に拡散する。このようにして、NOx がDPNR触媒12内に吸蔵される。
【0040】
DPNR触媒12に流入する排気ガス中の酸素濃度が高い限り、白金Ptの表面でNO2 が生成される。そして、DPNR触媒12のNOx 吸蔵能力が飽和しない限り、NO2 はDPNR触媒12内に吸蔵されて、硝酸イオンNO3ーが生成される。
【0041】
これに対して、DPNR触媒12に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下した場合、反応が逆方向(NO3ー→NO2 )に進む。こうして、DPNR触媒12内の硝酸イオンNO3ーがNO2 の形でDPNR触媒12から放出される。すなわち、DPNR触媒12に流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると、DPNR触媒12からNOx が放出されることになる。流入する排気ガスのリーンの度合いが低くなれば、排気ガス中の酸素濃度は低下する。従って、DPNR触媒12に流入する排気ガスのリーンの度合いを低くすれば、DPNR触媒12からNOx が放出されることになる。
【0042】
一方、このときDPNR触媒12に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、HC,COは白金Pt上の酸素O2ーまたはO2ーと反応して酸化される。また、排気ガスの空燃比をリッチにすると、排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために、DPNR触媒12からNO2 が放出される。このNO2 は、図3(B)に示されるように、未燃焼のHC,COと反応して還元浄化される。このようにして、白金Ptの表面上にNO2 が存在しなくなると、DPNR触媒12から次々とNO2 が放出される。従って、DPNR触媒12に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、短時間でNOxがDPNR触媒12から放出されて、還元浄化される。
【0043】
尚、ここでいうDPNR触媒12に流入する排気ガスの空燃比とは、DPNR触媒12上流側の排気通路4と燃焼室または吸気通路2に、供給された空気と燃料との比率をいう。従って、排気通路4に空気や還元剤が供給されていないときには、排気空燃比は運転空燃比(燃焼室内の燃焼空燃比)に等しくなる。また、本発明に使用される還元剤としては、排気中で炭化水素や一酸化炭素等の還元成分を発生するものであれば良い。つまり、水素、一酸化炭素等の気体、プロパン、プロピレン、ブタン等の液体又は気体の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が使用できる。本実施形態では、貯蔵、補給等の際の煩雑さを避けるため前述のようにディーゼルエンジン1の燃料である軽油を還元剤として使用する。
【0044】
次に、DPNR触媒12のS被毒のメカニズムについて説明する。DPNR触媒12に流入する排気ガス中にSOx 成分が含まれている場合、DPNR触媒12は上述のNOx の吸蔵と同じメカニズムで排気中のSOx を吸蔵する。すなわち、DPNR触媒12に流入する排気の空燃比がリーンのとき、排気中のSOx (例えばSO2 )は白金Pt上で酸化されてSO3ー、SO4ーとなる。そして、酸化バリウムBaOと結合して、BaSO4 を生成する。BaSO4 は比較的安定であり、また、結晶が粗大化しやすいため、一旦生成されると分解、放出されにくい。このため、DPNR触媒12中のBaSO4 の生成量が増大すると、NOx の吸蔵に関与できるBaOの量が減少してしまうので、NOx の吸蔵能力が低下する。このS被毒を回復するためには、DPNR触媒12中に生成されたBaSO4 を高温で分解するとともに、これにより生成されたSO3ー、SO4ーの硫酸イオンをリッチ雰囲気下で還元し、気体状のSO2 に転換して、DPNR触媒12から放出させる必要がある。
【0045】
従って、SOx 被毒を回復するためには、DPNR触媒12を高温かつリッチ雰囲気の状態にすることが必要である。
【0046】
ここで、排気触媒のS被毒回復処理について説明する。S被毒回復処理は、排気触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることができれば、その構成は特に限定されるものではない。本実施形態では、排気触媒12としてDPNR触媒12を利用しているので、排気通路4中に吸蔵還元型NOx触媒を担持したパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質(PM:Particulate Matter)の燃焼後、絞り弁が閉弁され、還元供給装置からパティキュレートフィルタに還元剤が供給される。そして、粒子状物質燃焼時に発生する熱により、吸蔵還元型NOx触媒は高温になっているため、吸蔵還元型NOx触媒は高温且つリッチ雰囲気下におかれる。このようにして、S被毒を速やかに回復する。
【0047】
尚、パティキュレートフィルタは、多孔質セラミックで形成される。パティキュレートフィルタ内には、上流側に栓が施された第1通路と下流側に栓が施された第2通路とが交互に配置され、ハニカム状をなしている。排気ガスが上流側から下流側に向かって流れると、排気ガスは第2通路から多孔質セラミックの流路壁面を通過して第1通路に流入し、下流側に流れる。このとき、排気ガス中の粒子状物質は多孔質セラミックによって捕集されるため、粒子状物質の大気への放出は防止される。
【0048】
次に図4および図5を参照にして、本実施形態の制御システムについて説明する。図4はSトラップのS被毒回復処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはECU21により一定時間毎の割込みによって実行される。
【0049】
まず、ステップ110で排気触媒12である吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御を開始するか否かを判断する。吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御の開始条件は、例えば、減速時であり、NOx触媒が活性化温度以上であり、かつ前回再生を実行してから所定時間以上経過していること等である。
【0050】
吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御を開始すべきでないと判断した場合、メインプログラムに戻る。
【0051】
一方、ステップ110において、排気触媒12である吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理制御を開始すると判断した場合、ステップ120に進み、SトラップのS被毒回復処理制御を開始する。吸蔵還元型NOx触媒のS被毒回復処理時に、SトラップのS被毒回復処理を実行することにより、吸蔵還元型NOx触媒のS再被毒が抑制される。
【0052】
次にステップ130において、エンジン出ガスから放出される硫黄分がNOx触媒に吸蔵されない条件が成立しているか否かを判断する。このステップでは、S被毒を回復するために必要な条件、つまり吸蔵還元型NOx触媒が高温かつリッチ雰囲気の状態であるか否かを判断する。本実施形態では、この条件をNOx触媒の床温が600℃以上であり、且つ吸入排気ガスの空燃比が14.5以下とする。
【0053】
この条件を満した場合、つまり、吸蔵還元型NOx触媒が高温かつリッチ雰囲気の状態であると判断した場合、ステップ140に進む。そして、ブローバイガス通路3に配置されたSトラップ11に通電を行い、Sトラップ11中のSOxトラップ剤15を加熱する。そして、SOxトラップ剤15の温度を600℃から650℃になるように、電力を制御する。
【0054】
一方、上記条件が満たされなかった場合、つまり、吸蔵還元型NOx触媒が高温かつリッチ雰囲気の状態ではないと判断した場合、メインプログラムに戻る。
【0055】
次にステップ150に進み、Sトラップ11の被毒回復処理制御を終了するか否かを判断する。
【0056】
この条件を満した場合、ステップ160に進み、Sトラップ11の通電をOFFにして、SOxトラップ剤15の加熱を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0057】
一方、この条件が満たされなかった場合、ステップ170に進む。そして、Sトラップ11に通電を行い、SOxトラップ剤15を加熱した時間が所定時間以上であるか否かを判断する。つまり、SOxトラップ剤15に吸蔵された硫黄分が、SOxトラップ剤15から放出されたか否かを判断する。
【0058】
この条件を満たした場合、ステップ160に進み、Sトラップ11の通電をOFFにして、SOxトラップ剤15の加熱を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0059】
一方、この条件が満たされなかった場合、ステップ130に戻り、エンジン出ガスから放出される硫黄分がNOx触媒に吸蔵されない条件が成立しているか否かを再度判断する。そして、上記ステップを繰り返す。
【0060】
次に図5を参照にしながら、本実施形態の冷却手段の制御について説明する。図5は冷却手段の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0061】
まず、ステップ210で、SトラップのS被毒回復処理制御が終了したか否かを判断する。
【0062】
SトラップのS被毒回復処理が終了した直後は、SOxトラップ剤15の触媒床温度が高く、トラップ性能が低い。そこで、SトラップのS被毒回復処理制御が終了した後、SOxトラップ剤15の触媒床温度をトラップ性能の高い温度まで素早く冷却する。
【0063】
まず、ステップ210において、SトラップのS被毒回復処理制御が終了したか否かが判断される。この条件は、Sトラップ11の通電がOFFになったこととしてもよい。その場合、SトラップのS被毒回復回復処理の制御ルーチンが終了した後、本ルーチンを実行する。
【0064】
SトラップのS被毒回復処理制御は終了していないと判定した場合、メインプログラムに戻る。
【0065】
一方、ステップ210において、SトラップのS被毒回復処理制御が終了したと判断した場合、ステップ220に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を開始する。
【0066】
次にステップ230に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了するか否かを判断する。
【0067】
この条件を満した場合、ステップ240に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了して、Sトラップ11の冷却を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0068】
一方、この条件を満たさなかった場合、ステップ250に進む。そして、SOxトラップ剤15を冷却した時間が所定時間以上であるか否かを判断する。つまり、SOxトラップ剤15の触媒床温度がトラップ性能の高い温度まで下がったか否かを判定する。
【0069】
この条件を満たした場合、ステップ240に進み、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了して、Sトラップ11(SOxトラップ剤15)の冷却を終了する。そして、メインプログラムに戻る。
【0070】
一方、この条件を満たさなかった場合、ステップ230に戻り、Sトラップ11の冷却手段の制御を終了するか否かを再度判断する。そして、上記ステップを繰り返す。
【0071】
なお、本実施形態によれば、SOxトラップ剤は、ブローバイガス中の硫黄分を捕捉するため、排気触媒に堆積するアッシュを低減できる。さらに、SOxトラップ剤は、ブローバイガス中の硫黄分のみでなく、リン分も捕集できるため、リン被着による触媒の酸化活性の低下を抑制する。
【0072】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本発明に係る排気浄化装置を備えた内燃機関は、SOxトラップ剤によってブローバイガス中の硫黄分をトラップする。その結果、排気通路中の触媒のS被毒を抑制することができ、S被毒回復処理を行う頻度を大幅に減少できるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の示す内燃機関の概略構造図。
【図2】Sトラップの拡大図。
【図3】吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸放出作用のメカニズムを示す図。
【図4】SトラップのS被毒回復処理の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図5】Sトラップの冷却手段の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
1…車両用ディーゼルエンジン
2…吸気通路
3…ブローバイガス通路
4…排気通路
5…ピストン・クランク機構
6…弁機構
7…シリンダブロック
8…クランクケース
9…ブローバイガス
11…Sトラップ
12…DPNR触媒
13…還元剤供給装置
14…焼結メタル
15…SOxトラップ剤
21…ECU
22…ヒータリレー
23…入ガス温センサ
24…出ガス温センサ
25…排気温センサ
Claims (4)
- 内燃機関のブローバイガスをクランクケースから吸気系に再循環させるブローバイガス通路と、排気通路中に排気触媒とを有する内燃機関において、前記ブローバイガス中の硫黄成分をトラップするSOxトラップ剤を前記ブローバイガス通路中に備え、前記内燃機関はディーゼルエンジンであると共に、前記排気触媒はNOx触媒であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
- 前記SOxトラップ剤を加熱する加熱手段を備え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。
- 前記加熱手段は、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はその近傍であるストイキあるいは理論空燃比より過濃であるリッチのとき、前記SOxトラップ剤を加熱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SOxトラップ剤を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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