JP6360358B2 - 熱機関における排ガス酸化触媒の劣化検知・回復方法、該方法を実施する熱機関の排ガス浄化装置および該排ガス浄化装置を備えた機械装置 - Google Patents
熱機関における排ガス酸化触媒の劣化検知・回復方法、該方法を実施する熱機関の排ガス浄化装置および該排ガス浄化装置を備えた機械装置 Download PDFInfo
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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Description
前記排ガス酸化触媒の初期CO酸化率または初期HC酸化率を計測し記憶するステップと、
前記排ガス酸化触媒の初期NO酸化率を計測し記憶するステップと、
前記熱機関の積算運転時間に対する前記排ガス酸化触媒のCO酸化率の経時変化またはHC酸化率の経時変化を計測し記憶するステップと、
前記熱機関の積算運転時間に対する前記排ガス酸化触媒のNO酸化率の経時変化を計測し記憶するステップと、
各ガスの前記酸化率経時変化と前記初期酸化率とを比較するステップと、を有し、
前記CO酸化率の経時変化または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率または前記初期HC酸化率から低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものである場合は、前記排ガス酸化触媒が硫黄(S)によって被毒劣化したと判定し、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給して前記排ガス酸化触媒のS被毒を解毒するステップを行い、
前記CO酸化率の経時変化または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から一旦上昇した後に低下するものである場合は、前記排ガス酸化触媒がカルシウム(Ca)および/またはバリウム(Ba)によって被毒劣化したと判定し、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給して前記排ガス酸化触媒の酸化能を回復させるステップを行う、ことを特徴とする熱機関の排ガス酸化触媒の劣化検知・回復方法を提供する。
(i)前記CO酸化率の経時変化または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものである場合は、前記排ガス酸化触媒がリン(P)によって被毒劣化したと判定する。
前記排ガス浄化装置は、CO、HC、NOの酸化反応を担う酸化浄化機構を有し、
前記酸化浄化機構は、
CO、HC、NOを酸化する排ガス酸化触媒および該排ガス酸化触媒を担持する多孔質担体からなる酸化触媒ユニットと、
前記酸化触媒ユニットの前後段に配設され前記排ガス酸化触媒のCO酸化率を計測するための一対のCOセンサおよび/または前記排ガス酸化触媒のHC酸化率を計測するための一対のHCセンサと、
前記酸化触媒ユニットの前後段に配設され前記排ガス酸化触媒のNO酸化率を計測するための一対の窒素酸化物(NOx)センサと、
前記排ガス酸化触媒の状態を観測し制御する酸化触媒観測・制御ユニットとを有し、
前記酸化触媒観測・制御ユニットは、
前記熱機関の積算運転時間を計測し記憶する運転時間計測機構と、
前記一対のCOセンサと前記運転時間計測機構とからのデータにより、前記排ガス酸化触媒の初期CO酸化率とCO酸化率の経時変化とを計測し記憶するCO酸化率計測機構、および/または前記一対のHCセンサと前記運転時間計測機構とからのデータにより、前記排ガス酸化触媒の初期HC酸化率とHC酸化率の経時変化とを計測し記憶するHC酸化率計測機構と、
前記一対のNOxセンサと前記運転時間計測機構とからのデータにより、前記排ガス酸化触媒の初期NO酸化率とNO酸化率の経時変化とを計測し記憶するNO酸化率計測機構と、
前記CO酸化率計測機構および/または前記HC酸化率計測機構からのデータを利用して前記初期CO酸化率と前記CO酸化率の経時変化との対比演算および/または前記初期HC酸化率と前記HC酸化率の経時変化との対比演算を行い、かつ前記NO酸化率計測機構からのデータを利用して前記初期NO酸化率と前記NO酸化率の経時変化との対比演算を行う対比演算機構と、
前記対比演算機構における対比演算の結果として、前記CO酸化率の経時変化および/または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率および/または前記初期HC酸化率から低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものであると判定された場合に、前記排ガス酸化触媒が硫黄(S)によって被毒劣化した旨の通知信号および前記排ガス酸化触媒のS被毒を解毒するために理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給する旨の指示信号を出すS被毒制御機構と、
前記対比演算機構における対比演算の結果として、前記CO酸化率の経時変化および/または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率および/または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から一旦上昇した後に低下するものであると判定された場合に、前記排ガス酸化触媒がカルシウム(Ca)および/またはバリウム(Ba)によって被毒劣化した旨の通知信号および前記排ガス酸化触媒の酸化能を回復させるために理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給する旨の指示信号を出すCa/Ba被毒制御機構と、を具備することを特徴とする熱機関の排ガス浄化装置を提供する。
(ii)前記酸化触媒観測・制御ユニットは、前記対比演算機構における対比演算の結果として、前記CO酸化率の経時変化および/または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率および/または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものであると判定された場合に、前記排ガス酸化触媒がリン(P)によって被毒劣化した旨の通知信号を出すP被毒制御機構を更に具備する。
(iii)前記酸化触媒ユニットの後段にNOxの還元反応を担う還元浄化機構を更に具備する。
(iv)前記熱機関がディーゼルエンジンであり、前記機械装置が建設機械である。
前述したように、熱機関における希薄燃料燃焼(酸素過剰雰囲気燃焼)は、排ガス中に一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)を多く発生させることから、それらCO,HC,NOxを高度に浄化する技術が求められている。はじめに、CO,HC,NOxの浄化反応について簡単に説明する。
2CO + O2 → 2CO2 ・・・化学反応式(1)
CnHm + (n + m/4)O2 → nCO2 + (m/2)H2O ・・・化学反応式(2)。
2NO + O2 → 2NO2 ・・・化学反応式(3)。
ただし、生成したNO2自体が依然として有害物質であり、化学反応式(3)でNOxの浄化反応が終了するわけではない。NOxの浄化は、通常、上記の酸化反応を担う酸化機構の後段(排ガス流の下流側)に配設されるNOx浄化機構によってなされる。
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ・・・化学反応式(4)
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O ・・・化学反応式(5)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O ・・・化学反応式(6)。
上で説明したように、CO,HCの浄化は酸化反応そのものであり、NOxの浄化効率もNOの酸化反応の影響を強く受ける。すなわち、CO,HC,NOの酸化能を高めることで、CO,HC,NOxの浄化能を高めることができる。言い換えると、CO,HC,NOxの浄化能を高く維持するためには、CO,HC,NOの酸化能を高く維持することが重要である。
前述したように、CO,HC,NOの酸化触媒は、S,P,Ca,Ba成分の付着により、経時的に酸化能が被毒劣化する。本発明者等は、このとき、CO,HC,NOの各酸化率の経時変化(熱機関の積算運転時間に対する経時変化)が被毒種によって異なることを見出した(詳細は後述する)。結果を表1にまとめる。
前述したように、酸化触媒の酸化能を回復する方法(酸化触媒の解毒方法)は、被毒種によって異なる。S被毒の場合、酸化触媒の温度を高めながら還元性ガスを流通させることにより、当該酸化触媒からS成分を離脱・除去することができる。例えば、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気(酸素不足混合気)を熱機関に供給して、還元性ガス(CO,HC,H2等)を多く含む排ガスをS被毒した酸化触媒に流通させる方法が好ましい。
図1は、本発明に係る排ガス浄化装置の構成例を示す概略模式図である。図1に示したように、本発明に係る排ガス浄化装置は、熱機関から排出される排ガスが流通するように設けられ、排ガス流の上流側に、主にCO,HC,NOの酸化反応を担う酸化浄化機構が配設され、その下流側に、主にNOxの還元反応を担う還元浄化機構が配設される。本発明に係る排ガス浄化装置は、酸化浄化機構の構成に最大の特徴があり、酸化触媒の被毒劣化と被毒種とを検知・判定しオンボードで該酸化触媒の酸化能を回復させることができるという作用効果を有する。なお、本発明に係る排ガス浄化装置の還元浄化機構には特段の限定はなく、従前の技術を利用できる。
本発明に係る排ガス浄化装置の酸化浄化機構は、大別して、CO,HC,NOを酸化するための酸化触媒ユニットと、各ガスの酸化率を計測するためのガスセンサ類と、酸化触媒の状態を観測し制御するための酸化触媒観測・制御ユニットとから構成される。
酸化触媒ユニットは、CO、HC、NOを酸化する酸化触媒と該酸化触媒を担持する多孔質担体とからなる。酸化触媒としては、従前のものを利用でき、例えば、Pt,Pd,Rhから選ばれる少なくとも一種が好ましく用いられる。多孔質担体としても、従前のものを利用でき、例えば、アルミニウム(Al)を含む酸化物(例えば、コージェライト)や耐熱性金属(例えば、ステンレススチール)からなる多孔質体(ハニカム構造体を含む)が好ましく用いられる。
排ガス中のCO,HC,NOの酸化率(特に、酸化触媒ユニットを通過したことによる酸化率の変化)を計測するため、酸化触媒ユニットの前後(排ガス流の上下流)に、一対のCOセンサ、一対のHCセンサおよび一対のNOxセンサが配設されていることが、精度の観点からは最も好ましい。ただし、前述したように、CO酸化率の経時変化とHC酸化率の経時変化とは略同じ挙動を示すことから、コストの観点からは一対のCOセンサおよび一対のHCセンサの内のどちらか一方を省いてもよい。例えば、図1は、一対のCOセンサを省いた例を示したものである。
酸化触媒観測・制御ユニットは、酸化触媒の状態を観測し制御するためのものであり、ガスセンサ類と温度センサと熱機関コントローラとに接続されている。酸化触媒観測・制御ユニットは、熱機関の積算運転時間を計測し記憶する運転時間計測機構と、ガスセンサ類からの測定データと熱機関の積算運転時間とから酸化触媒ユニットにおける各ガスの初期酸化率(初期CO酸化率、初期HC酸化率、初期NO酸化率)と酸化率の経時変化(CO酸化率経時変化、HC酸化率経時変化、NO酸化率経時変化)とを計測し記憶する機構(CO酸化率計測機構、HC酸化率計測機構、NO酸化率計測機構)と、当該各ガスの酸化率計測機構からのデータを利用して各ガスの初期酸化率と経時変化とを対比演算する対比演算機構と、当該対比演算機構による対比演算結果から酸化触媒の被毒種を判定・通知し当該被毒種に対応した酸化触媒回復方法を指示する被毒制御機構(S被毒制御機構、Ca/Ba被毒制御機構、P被毒制御機構)とを有する。
前述したように、NOxの浄化は、触媒を利用してNOxと還元剤とを反応させてN2を生成させる還元反応であり、酸化浄化機構の後段に配設された還元浄化機構においてなされる。還元剤としては、COやHC(例えば、CH4,C3H6,C2H4,C2H2,C3H8)やNH3や尿素等を用いることができるが、NH3または尿素を還元剤として用いた選択触媒還元が広く利用されている。
次に、酸化触媒の被毒種を同定する上でのベースとなる酸化触媒酸化能の経時変化を確認するために行った酸化触媒の被毒劣化の加速試験について説明する。
ベーマイト粉末に対して大気中600℃で5時間の焼成を行って、アルミナ(Al2O3)粉末およびアルミナゾルを得た。次に、得られたAl2O3粉末およびAl2O3ゾルと水とを混合してAl2O3スラリーを調合した。次に、調合したAl2O3スラリーをコージェライト製ハニカム(300セル/inch2)にコーティングした後、150℃の熱風を15分間流通させて乾燥した。次に、熱風乾燥したハニカムに対して大気中600℃で1時間の焼成を行って、ハニカムの見掛け容積1 Lあたり200 gのAl2O3をコーティングしたAl2O3コートハニカムを得た。
S被毒の影響を調査するため、用意した酸化触媒ユニットに対して以下の条件でS被毒試験を行った。まず、酸化触媒ユニットを石英ガラス製反応管中に固定し、この反応管を電気炉中に設置した。次に、酸化触媒ユニットの温度を200℃に設定し、S含有ガス(NO:300 ppm,C3H6:300 ppm,CO:300 ppm,CO2:6%,O2:10%,SO2:100 ppm,H2O:6%,N2:残差)を反応管へ流通させた。S含有ガスを5〜15時間流通させて、S被毒した試料を用意した。同様に作製した試料に対して化学分析を行い、S被毒量を定量した。
用意した酸化触媒ユニットに対して所定濃度の酢酸カルシウム水溶液を含浸し、150℃で2時間の乾燥後、大気中500℃で1時間の焼成を行って、Ca被毒した試料を用意した。同様に作製した試料に対して化学分析を行い、Ca被毒量を定量した。
上記Ca被毒試験と同様に、用意した酸化触媒ユニットに対して所定濃度の酢酸バリウム水溶液を含浸し、150℃で2時間の乾燥後、大気中500℃で1時間の焼成を行って、Ba被毒した試料を用意した。同様に作製した試料に対して化学分析を行い、Ba被毒量を定量した。
上記Ca被毒試験と同様に、用意した酸化触媒ユニットに対して所定濃度のリン酸水溶液を含浸し、150℃で2時間の乾燥後、大気中500℃で1時間の焼成を行って、P被毒した試料を用意した。同様に作製した試料に対して化学分析を行い、P被毒量を定量した。
酸化触媒の酸化能を評価するため、以下の条件でCO,HC,NOに対する酸化能評価試験を行った。まず、酸化触媒ユニットの被毒試料および初期状態試料を石英ガラス製反応管中に固定し、この反応管を電気炉中に設置した。次に、各試料に対して前処理(10%O2-N2ガスを4.5 L/minで流通させながら500℃まで昇温させた後、50℃まで炉冷)を行った。その後、酸化触媒ユニットの各試料を所定の温度(150〜500℃)に設定し、理論空燃比よりも燃料希薄な混合気を燃焼させた場合の模擬排ガス(NO:300 ppm,C3H6:300 ppm,CO:300 ppm,CO2:6%,O2:10%,H2O:6%,N2:残差)を反応管へ体積空間速度45,000/hで流通させた。
CO酸化率(%)= {(流入ガスのCO濃度) − (通過ガスのCO濃度)} / (流入ガスのCO濃度)×100 ・・・定義式(1)
HC酸化率(%)= {(流入ガスのC3H6濃度) − (通過ガスのC3H6濃度)} / (流入ガスのC3H6濃度)×100 ・・・定義式(2)
NO酸化率(%)= (通過ガスのNO2濃度) / (流入ガスのNO濃度)×100 ・・・定義式(3)。
図2は、酸化触媒温度200℃の環境におけるHC酸化率とS被毒量との関係を示すグラフである。図3は、酸化触媒温度300℃の環境におけるNO酸化率とS被毒量との関係を示すグラフである。図2,図3に示したように、HC酸化率およびNO酸化率のいずれもS被毒量が増加するにつれて酸化率が低下している(すなわち、酸化能が低下している)ことが判る。言い換えると、S被毒に関して、HC酸化率およびNO酸化率は、経時的に低下する挙動を示すと言える。なお、図示は省略するが、CO酸化率は、HC酸化率と略同じ挙動を示すことを別途確認した。
図4は、酸化触媒温度200℃の環境におけるHC酸化率とCa被毒量との関係およびHC酸化率とBa被毒量との関係を示すグラフである。図5は、酸化触媒温度250℃の環境におけるNO酸化率とCa被毒量との関係およびNO酸化率とBa被毒量との関係を示すグラフである。図4に示したように、HC酸化率は、Ca被毒量およびBa被毒量のいずれにおいても、被毒量が増加するにつれて酸化率が一旦上昇した後に低下していることが判る。また、図5に示したように、NO酸化率は、Ca被毒量およびBa被毒量のいずれにおいても、被毒量が増加するにつれて酸化率が一旦上昇した後に低下していることが判る。これらの結果から、Ca被毒およびBa被毒に関して、HC酸化率およびNO酸化率は、経時的に一旦上昇した後に低下する挙動を示すと言える。なお、図示は省略するが、CO酸化率は、HC酸化率と略同じ挙動を示すことを別途確認した。
図6は、酸化触媒温度200℃の環境におけるHC酸化率とP被毒量との関係を示すグラフである。図7は、酸化触媒温度250℃の環境におけるNO酸化率とP被毒量との関係を示すグラフである。図6に示したように、HC酸化率は、P被毒量が増加するにつれて酸化率が低下していることが判る。一方、図7に示したように、NO酸化率は、P被毒量が増加するにつれて酸化率が一旦上昇した後に低下していることが判る。これらの結果から、P被毒に関して、HC酸化率は経時的に低下する挙動を示し、NO酸化率は経時的に一旦上昇した後に低下する挙動を示すと言える。なお、図示は省略するが、CO酸化率は、HC酸化率と略同じ挙動を示すことを別途確認した。
酸化能評価試験を行った各被毒試料に対して、以下の条件で酸化能の回復処理試験を行った。まず、被毒試料を石英ガラス製反応管中に固定し、この反応管を電気炉中に設置した。次に、「酸化触媒の温度を高めながら還元性ガスを流通させる処理」の一例として、被毒試料の温度を500℃に設定し、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を燃焼させた場合の模擬排ガス(NO:300 ppm,C3H6:3300 ppm,CO:300 ppm,CO2:6%,O2:10%,H2O:6%,N2:残差)を反応管へ体積空間速度45,000/hで15分間流通させた。
図8は、本発明に係る排ガス浄化装置の変形例を示す概略模式図である。図8に示した排ガス浄化装置は、図1に示した排ガス浄化装置と同様に、熱機関から排出される排ガスが流通するように設けられ、排ガス流の上流側に、主にCO,HC,NOの酸化反応を担う酸化浄化機構が配設され、その下流側に、主にNOxの還元反応を担う還元浄化機構が配設される。図1の排ガス浄化装置と図8の排ガス浄化装置とは、ガスセンサ類の種類と配置において差異があり、他の構成は同じになっている。具体的には、図8の排ガス浄化装置は、酸化触媒ユニットの前後に一対の酸素(O2)センサが配設され、還元触媒ユニットの後段に一つのNOxセンサが配設されている。本変形例は、熱機関で使用する燃料や潤滑剤の品質が安定しており、かつ出力変動が比較的小さく長期間連続的に運転される熱機関に対して、好適に用いられる例である。
(a)熱機関の運転状況と該熱機関から排出される排ガス中のCO量、HC量、NOx量との相関が予め把握され、該相関データが熱機関コントローラまたは酸化触媒観測・制御ユニットに記憶されている。
(b)還元浄化ユニットに流入するガスの温度と該還元浄化ユニットにおける還元能(流入するNOx量に対する還元率)との相関が予め把握され、該相関データが熱機関コントローラに記憶されている。
(c)酸化触媒ユニットの前後に配設された一対のO2センサ(第1O2センサ、第2O2センサ)から、酸化触媒ユニットを通過したことによるO2変化量(O2消費量)データを計測する。
(d)酸化触媒ユニットに配設された温度センサから、ガス温度データを計測する。
(e)還元触媒ユニットの後段に配設されたNOxセンサ(第1NOxセンサ)から、還元触媒ユニットを通過した後のNOx量(NO量、NO2量)データを計測する。
(f)上記a,eのデータから、eデータ計測時の還元浄化ユニットにおける還元能が導かれる。
(g)上記b,d,fのデータから、eデータ計測時の還元浄化ユニットに流入するNOx量(すなわち、酸化触媒ユニットを通過したNO量とNO2量)とが導かれる。
(h)上記a,gのデータから、酸化触媒ユニットを通過したことによるNOx変化量が導かれ、その結果、酸化触媒ユニットにおけるNO酸化率の変化(同時に、NO酸化に伴うO2消費量)が導かれる。
(i)上記c,hのデータから、酸化触媒ユニットにおけるCO酸化およびHC酸化に伴うO2消費量が導かれる。
(j)上記iのデータにおいて、CO酸化およびHC酸化に伴うO2消費量が増加すれば、酸化触媒ユニットにおけるCO酸化率およびHC酸化率が上昇したと見なせる。一方、CO酸化およびHC酸化に伴うO2消費量が減少すれば、酸化触媒ユニットにおけるCO酸化率およびHC酸化率が低下したと見なせる。
(k)上記h,jのデータを比較することにより、CO,HC,NOの各酸化率の経時変化から被毒種の判定ができる。
図9は、本発明に係る排ガス浄化装置を備えた機械装置の一例を示す断面模式図である。図9の機械装置(例えば、ディーゼルエンジンシステムと称す)は、熱機関がディーゼルエンジンであり、排ガス浄化装置が図1の構成を有する例を示した。
次に、図9を参照しながら、本発明に係る排ガス浄化装置を備えた機械装置の運転方法について、簡単に説明する。
酸化触媒ユニット11の被毒劣化が主にS被毒の場合(例えば、運転者用制御部6に表示される被毒種がいつもS被毒の場合)、S成分を多く含む燃料を使用している可能性がある。そして、S成分の起源が燃料にあると判断した場合、エンジンの運転モード(例えば、空燃比や燃料噴射タイミング)を修正して排ガスの温度を高めるようにする(例えば、300℃以上にする)ことで、酸化触媒ユニット11へのS付着が低減されS被毒を抑制することができる。
図10は、本発明に係る排ガス浄化装置を備えた機械装置の他の一例を示す側面模式図である。図10に示した機械装置は、油圧ショベル20であり、そのエンジンルーム21内に図9に示したような排ガス浄化装置を具備するディーゼルエンジンを搭載している。本発明に係る油圧ショベル20は、本発明の排ガス浄化装置を具備しているので、排ガス酸化触媒の劣化を検知しかつオンボードのままで回復させることができる。その結果、運転中の環境負荷を低減しながら、メンテナンスコストも低減することができる。
1a…シリンダ、1b…シリンダヘッド、1c…ピストン、1d…燃焼室、
1e…吸気バルブ、1f…排気バルブ、2…燃料噴射装置、3…吸気管、4…排気管、
5…エンジンコントローラ、6…運転者用制御部、
10…排ガス浄化装置、
11…酸化触媒ユニット、12a,12b…HCセンサ、13a,13b…NOxセンサ、
14…温度センサ、15…酸化触媒観測・制御ユニット、
16…還元触媒ユニット、17…還元剤噴射装置、18…還元剤タンク、
20…油圧ショベル、21…エンジンルーム。
Claims (6)
- 理論空燃比よりも燃料希薄な混合気を燃焼させる熱機関からの排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、一酸化窒素(NO)を酸化する排ガス酸化触媒の被毒劣化を検知し酸化能を回復させる方法であって、
前記排ガス酸化触媒の初期CO酸化率または初期HC酸化率を計測し記憶するステップと、
前記排ガス酸化触媒の初期NO酸化率を計測し記憶するステップと、
前記熱機関の積算運転時間に対する前記排ガス酸化触媒のCO酸化率の経時変化またはHC酸化率の経時変化を計測し記憶するステップと、
前記熱機関の積算運転時間に対する前記排ガス酸化触媒のNO酸化率の経時変化を計測し記憶するステップと、
各ガスの前記酸化率経時変化と前記初期酸化率とを比較するステップと、を有し、
前記CO酸化率の経時変化または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率または前記初期HC酸化率から低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものである場合は、前記排ガス酸化触媒が硫黄(S)によって被毒劣化したと判定し、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給して前記排ガス酸化触媒のS被毒を解毒するステップを行い、
前記CO酸化率の経時変化または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から一旦上昇した後に低下するものである場合は、前記排ガス酸化触媒がカルシウム(Ca)および/またはバリウム(Ba)によって被毒劣化したと判定し、理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給して前記排ガス酸化触媒の酸化能を回復させるステップを行う、ことを特徴とする熱機関の排ガス酸化触媒の劣化検知・回復方法。 - 理論空燃比よりも燃料希薄な混合気を燃焼させる熱機関からの排ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、一酸化窒素(NO)を浄化する排ガス浄化装置であって、
前記排ガス浄化装置は、CO、HC、NOの酸化反応を担う酸化浄化機構を有し、
前記酸化浄化機構は、
CO、HC、NOを酸化する排ガス酸化触媒および該排ガス酸化触媒を担持する多孔質担体からなる酸化触媒ユニットと、
前記酸化触媒ユニットの前後に配設され前記排ガス酸化触媒のCO酸化率を計測するための一対のCOセンサおよび/または前記排ガス酸化触媒のHC酸化率を計測するための一対のHCセンサと、
前記酸化触媒ユニットの前後に配設され前記排ガス酸化触媒のNO酸化率を計測するための一対の窒素酸化物(NOx)センサと、
前記排ガス酸化触媒の状態を観測し制御する酸化触媒観測・制御ユニットとを有し、
前記酸化触媒観測・制御ユニットは、
前記熱機関の積算運転時間を計測し記憶する運転時間計測機構と、
前記一対のCOセンサと前記運転時間計測機構とからのデータにより、前記排ガス酸化触媒の初期CO酸化率とCO酸化率の経時変化とを計測し記憶するCO酸化率計測機構、および/または前記一対のHCセンサと前記運転時間計測機構とからのデータにより、前記排ガス酸化触媒の初期HC酸化率とHC酸化率の経時変化とを計測し記憶するHC酸化率計測機構と、
前記一対のNOxセンサと前記運転時間計測機構とからのデータにより、前記排ガス酸化触媒の初期NO酸化率とNO酸化率の経時変化とを計測し記憶するNO酸化率計測機構と、
前記CO酸化率計測機構および/または前記HC酸化率計測機構からのデータを利用して前記初期CO酸化率と前記CO酸化率の経時変化との対比演算および/または前記初期HC酸化率と前記HC酸化率の経時変化との対比演算を行い、かつ前記NO酸化率計測機構からのデータを利用して前記初期NO酸化率と前記NO酸化率の経時変化との対比演算を行う対比演算機構と、
前記対比演算機構における対比演算の結果として、前記CO酸化率の経時変化および/または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率および/または前記初期HC酸化率から低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものであると判定された場合に、前記排ガス酸化触媒が硫黄(S)によって被毒劣化した旨の通知信号および前記排ガス酸化触媒のS被毒を解毒するために理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給する旨の指示信号を出すS被毒制御機構と、
前記対比演算機構における対比演算の結果として、前記CO酸化率の経時変化および/または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率および/または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から一旦上昇した後に低下するものであると判定された場合に、前記排ガス酸化触媒がカルシウム(Ca)および/またはバリウム(Ba)によって被毒劣化した旨の通知信号および前記排ガス酸化触媒の酸化能を回復させるために理論空燃比よりも燃料濃厚な混合気を前記熱機関に供給する旨の指示信号を出すCa/Ba被毒制御機構と、を具備することを特徴とする熱機関の排ガス浄化装置。 - 請求項2に記載の熱機関の排ガス浄化装置において、
前記酸化触媒観測・制御ユニットは、前記対比演算機構における対比演算の結果として、前記CO酸化率の経時変化および/または前記HC酸化率の経時変化が、前記初期CO酸化率および/または前記初期HC酸化率から一旦上昇した後に低下するものであり、かつ前記NO酸化率の経時変化が、前記初期NO酸化率から低下するものであると判定された場合に、前記排ガス酸化触媒がリン(P)によって被毒劣化した旨の通知信号を出すP被毒制御機構を更に具備することを特徴とする熱機関の排ガス浄化装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の熱機関の排ガス浄化装置において、
前記酸化触媒ユニットの後段にNOxの還元反応を担う還元浄化機構を更に具備することを特徴とする熱機関の排ガス浄化装置。 - 排ガス浄化装置を具備する機械装置であって、
前記排ガス浄化装置が請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の熱機関の排ガス浄化装置であることを特徴とする排ガス浄化装置を具備する機械装置。 - 請求項5に記載の排ガス浄化装置を具備する機械装置において、
前記熱機関がディーゼルエンジンであり、
前記機械装置が建設機械であることを特徴とする排ガス浄化装置を具備する機械装置。
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