JP4290109B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
請求項3記載の発明では、前記還元触媒の排気下流に配設され、排気中のアンモニアを酸化する酸化触媒と、前記酸化触媒の排気下流におけるアンモニア濃度を検出する第2の濃度検出手段と、前記酸化触媒の排気下流におけるアンモニア濃度を推定する第2の濃度推定手段と、を備え、前記触媒劣化判定手段は、前記第1の濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度と前記第1の濃度推定手段により推定されたアンモニア濃度との差が第1の所定値以上となったときに、前記還元触媒が劣化したと判定する一方、前記第2の濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度と前記第2の濃度推定手段により推定されたアンモニア濃度との差が第2の所定値以上となったときに、前記酸化触媒が劣化したと判定することを特徴とする。
請求項6記載の発明では、前記触媒劣化判定手段により還元触媒又は酸化触媒が劣化したと判定されたときに、その旨を報知する報知手段が備えられたことを特徴とする。
請求項4記載の発明によれば、エンジン運転状態として、窒素酸化物の浄化効率と密接な関連がある回転速度,負荷及び触媒温度を用いることで、酸化触媒の排気下流におけるアンモニア濃度を高精度に推定することができる。
請求項6記載の発明によれば、還元触媒又は酸化触媒が劣化したときには、その旨が報知されるので、例えば、劣化した触媒を交換することで、排気浄化装置としての機能を維持することができ、大気中に排出される窒素酸化物を極力低減することができる。
図1は、アンモニアの前駆体としての尿素水溶液を用いて、エンジン排気中に含まれるNOxを触媒還元反応により浄化する排気浄化装置の第1実施形態を示す。
エンジン10の排気マニフォールド12に接続される排気管14には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)へと酸化させる窒素酸化触媒16と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル18と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアによりNOxを還元浄化するNOx還元触媒20と、NOx還元触媒20を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒22と、が夫々配設される。また、還元剤容器24に貯蔵される尿素水溶液は、その底部で吸込口が開口する供給配管26を通って還元剤添加装置28に供給される。そして、還元剤添加装置28は、コンピュータを内蔵した還元剤添加コントロールユニット(以下「還元剤添加ECU」という)30により制御され、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液を、空気と混合しつつ噴射ノズル18に供給する。
かかる排気浄化装置において、噴射ノズル18から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアへと転化される。転化されたアンモニアは、NOx還元触媒20において排気中のNOxと反応し、水及び無害なガスに浄化されることは知られたことである。このとき、NOx還元触媒20によるNOx浄化効率を向上させるべく、窒素酸化触媒16によりNOがNO2へと酸化され、排気中のNOとNO2との割合が触媒還元反応に適したものに改善される。また、NOx還元触媒20を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒22により酸化されるので、異臭を放つアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止できる。
ステップ1(図では「S1」と略記する。以下同様)では、CANを介して、エンジンECU38からエンジン回転速度Ne及び負荷Qを夫々読み込む。
ステップ2では、温度センサ34から触媒温度Tを読み込む。
ステップ5では、実アンモニア濃度Yから推定アンモニア濃度Xを減算した減算値(Y−X)が所定値より大であるか否かを判定する。ここで、所定値は、NOx還元触媒20が劣化しているか否かを判定するための閾値であって、推定アンモニア濃度Yの推定誤差などを考慮して適宜設定される。そして、減算値(Y−X)が所定値より大であればステップ6へと進み(Yes)、NOx還元触媒20が劣化していると判定し、その旨を示す還元触媒劣化信号を出力する。還元触媒劣化信号は、任意の時点で参照可能とすべく、RAM(Random Access Memory),EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などのメモリに記録することが望ましい。また、NOx還元触媒20が劣化していると判定されたときには、報知手段としての警報器などを作動させて、その旨を運転者に報知することが望ましい。一方、減算値(Y−X)が所定値以下であれば劣化判定処理を終了する(No)。
次に、図4を参照して、排気浄化装置の第2実施形態について説明する。本実施形態は、NOx還元触媒20の劣化判定のみならず、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒22の劣化判定を行い得るようにしたものである。なお、排気浄化装置としての基本構成は、第1実施形態と同様であるので、制御系についてのみ説明する。
ステップ11では、CANを介して、エンジンECU38からエンジン回転速度Ne及び負荷Qを夫々読み込む。
ステップ12では、温度センサ40及び42から触媒温度T1及びT2を夫々読み込む
ステップ13では、NOx還元触媒20及びアンモニア酸化触媒22の排気下流におけるエンジン運転状態に応じたアンモニア濃度X1及びX2を夫々推定する。なお、アンモニア濃度X1及びX2は、第1実施形態と同様な方法で推定することができる。
ステップ15では、NOx還元触媒22の排気下流における実アンモニア濃度Y1から推定アンモニア濃度X1を減算した減算値(Y1−X1)が第1の所定値より大であるか否かを判定する。ここで、第1の所定値は、第1実施形態における所定値と同一とすればよい。そして、減算値(Y1−X1)が第1の所定値より大であればステップ16へと進み(Yes)、NOx還元触媒20が劣化していると判定し、その旨を示す還元触媒劣化信号を出力する。一方、減算値(Y1−X1)が第1の所定値以下であればステップ17へと進む(No)。なお、第1実施形態と同様に、還元触媒劣化信号をメモリに記憶すると共に、NOx還元触媒20が劣化していると判定されたときには、その旨を運転者に報知することが望ましい(以下同様)。
14 排気管
20 NOx還元触媒
22 アンモニア酸化触媒
30 還元剤添加ECU
34 温度センサ
36 濃度センサ
38 エンジンECU
40 温度センサ
42 温度センサ
44 濃度センサ
46 濃度センサ
Claims (6)
- エンジン排気通路に配設され、アンモニア又はその前駆体を還元剤として用いて排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
前記還元触媒の排気下流におけるアンモニア濃度を検出する第1の濃度検出手段と、
エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記還元触媒の触媒温度を検出する還元触媒温度検出手段と、
前記回転速度検出手段により検出された回転速度,前記負荷検出手段により検出された負荷及び前記還元触媒温度検出手段により検出された触媒温度に基づいて、前記還元触媒の排気下流におけるエンジン運転状態に応じたアンモニア濃度を推定する第1の濃度推定手段と、
前記第1の濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度と前記第1の濃度推定手段により推定されたアンモニア濃度との差が所定値以上となったときに、前記還元触媒が劣化したと判定する触媒劣化判定手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする排気浄化装置。 - 前記第1の濃度推定手段は、エンジンの回転速度,負荷及び触媒温度に対応したアンモニア濃度が設定されたマップを参照して、エンジン運転状態に応じたアンモニア濃度を推定することを特徴とする請求項1記載の排気浄化装置。
- 前記還元触媒の排気下流に配設され、排気中のアンモニアを酸化する酸化触媒と、
前記酸化触媒の排気下流におけるアンモニア濃度を検出する第2の濃度検出手段と、
前記酸化触媒の排気下流におけるアンモニア濃度を推定する第2の濃度推定手段と、
を備え、
前記触媒劣化判定手段は、前記第1の濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度と前記第1の濃度推定手段により推定されたアンモニア濃度との差が第1の所定値以上となったときに、前記還元触媒が劣化したと判定する一方、前記第2の濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度と前記第2の濃度推定手段により推定されたアンモニア濃度との差が第2の所定値以上となったときに、前記酸化触媒が劣化したと判定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排気浄化装置。 - 前記酸化触媒の触媒温度を検出する酸化触媒温度検出手段を備え、
前記第2の濃度推定手段は、前記回転速度検出手段により検出された回転速度,前記負荷検出手段により検出された負荷及び前記酸化触媒温度検出手段により検出された触媒温度に基づいて、エンジン運転状態に応じたアンモニア濃度を推定することを特徴とする請求項3記載の排気浄化装置。 - 前記第2の濃度推定手段は、エンジンの回転速度,負荷及び触媒温度に対応したアンモニア濃度が設定されたマップを参照して、エンジン運転状態に応じたアンモニア濃度を推定することを特徴とする請求項4記載の排気浄化装置。
- 前記触媒劣化判定手段により還元触媒又は酸化触媒が劣化したと判定されたときに、その旨を報知する報知手段が備えられたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の排気浄化装置。
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