(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯxがＳＯx吸収材をすり抜けたとしてもＮＯx触媒におけるＳＯx被毒の進行を抑制する。【解決手段】内燃機関１の排気通路に設けられ排気中のＳＯxを吸収するＳＯx吸収材５と、ＳＯx吸収材５よりも下流の排気通路３で複数に分岐する分岐通路３１，３２と、分岐通路３１，３２の夫々に備わり排気中のＮＯxを吸蔵する吸蔵還元型ＮＯx触媒６１，６２と、排気を流通させる分岐通路３１，３２を切り替える切替装置７と、ＳＯx吸収材に流入するＳＯx量に対する該ＳＯx吸収材に吸収されるＳＯx量の比であるＳＯx吸収率を推定する吸収率推定手段１０と、吸収率推定手段１０により推定されるＳＯx吸収率が規定値よりも低い場合には、高い場合よりも、排気を流通させる分岐通路３１，３２の数を減少させる減少手段１０と、を備える。【選択図】図１
2010236419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＳＯxを吸収するＳＯx吸収材と、
前記ＳＯx吸収材よりも下流の排気通路で複数に分岐する分岐通路と、
前記分岐通路の夫々に備わり排気中のＮＯxを吸蔵する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
排気を流通させる分岐通路を切り替える切替装置と、
前記ＳＯx吸収材に流入するＳＯx量に対する該ＳＯx吸収材に吸収されるＳＯx量の比であるＳＯx吸収率を推定する吸収率推定手段と、
前記吸収率推定手段により推定されるＳＯx吸収率が規定値よりも低い場合には、高い
場合よりも、排気を流通させる分岐通路の数を減少させる減少手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入するＳＯx量に対する該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵さ
れるＳＯx量の比であるＳＯx被毒率を推定する被毒率推定手段を更に備え、
前記規定値は、前記被毒率推定手段により推定されるＳＯx被毒率であることを特徴と
する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気中に含まれるＳＯxを吸収するＳＯx吸収材と、該ＳＯx吸収材よりも下流側のメイ
ンＮＯx触媒と、該メインＮＯx触媒を迂回するバイパス通路と、該バイパス通路の途中に設けられるサブＮＯx触媒と、を備え、ＳＯx吸収材の再生時には排気をバイパス通路に導くことによりメインＮＯx触媒へ排気が流通しないようにし、非再生時には排気をメイン
ＮＯx触媒へ導くことによりバイパス通路へ排気が流通しないようにする技術が知られて
いる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、ＳＯx吸収材におけるＳＯx吸収率（流入するＳＯx量に対して吸収されるＳ
Ｏx量の比）は、ＳＯx吸収材の温度、ＳＯx吸収材における空間速度（ＳＶ）、及びＳＯx吸収材に吸収されているＳＯxの量（以下、ＳＯx吸収量という。）に応じて変化する。具体的には、ＳＯx吸収材の温度が低いほど、またＳＶが大きいほど、さらにはＳＯx吸収量が多いほど、ＳＯx吸収効率は低くなる。
【０００４】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒にはＳＯxもＮＯxと同様に吸蔵される。吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されたＳＯxはＮＯxよりも放出されにくく、吸蔵還元型ＮＯx触媒内に蓄積さ
れる。そして、ＳＯxが吸蔵されている分、吸蔵可能なＮＯx量が減少し、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下する。これを硫黄被毒（ＳＯx被毒）という。
【０００５】
そして、特許文献１に開示されているように、ＮＯx触媒よりも上流側にＳＯx吸収材を配置している場合には、ＳＯx吸収材の塩基性をＮＯx触媒の塩基性よりも通常高くしている。これにより、ＳＯx吸収材をすり抜けたＳＯxは、通常ＮＯx触媒もすり抜けるため、
ＳＯx被毒の進行が抑制される。しかし、上記したようにＳＯx吸収材におけるＳＯx吸収
率が低下すると、ＳＯx吸収材の塩基性よりもＮＯx触媒の塩基性のほうが高くなる虞がある。そうすると、ＳＯx吸収材をすり抜けたＳＯxによりＮＯx触媒が被毒する虞があるた
め、ＮＯx浄化率が低下する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯxがＳＯx吸収材をすり抜けたとしてもＮＯx触媒におけるＳＯx被毒の進行を抑制することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中のＳＯxを吸収するＳＯx吸収材と、
前記ＳＯx吸収材よりも下流の排気通路で複数に分岐する分岐通路と、
前記分岐通路の夫々に備わり排気中のＮＯxを吸蔵する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
排気を流通させる分岐通路を切り替える切替装置と、
前記ＳＯx吸収材に流入するＳＯx量に対する該ＳＯx吸収材に吸収されるＳＯx量の比であるＳＯx吸収率を推定する吸収率推定手段と、
前記吸収率推定手段により推定されるＳＯx吸収率が規定値よりも低い場合には、高い
場合よりも、排気を流通させる分岐通路の数を減少させる減少手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
規定値は、ＮＯx触媒におけるＳＯx被毒を進行させる値、若しくは、ある程度の余裕を持たせ、ＮＯx触媒におけるＳＯx被毒を進行させる虞のある値としても良い。
【００１０】
吸蔵還元型ＮＯx触媒は、ＳＯx吸収材の下流に並列に複数設けられている。排気を流通させる分岐通路の数を減少させると、排気が流通する吸蔵還元型ＮＯx触媒では、各吸蔵
還元型ＮＯx触媒を流通する排気の流量が夫々増加する。つまり、排気が流通する吸蔵還
元型ＮＯx触媒においてはＳＶが大きくなる。ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＳＶが大きくなると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒にＳＯxが吸蔵され難くなる。つまり、ＳＯx吸
収材におけるＳＯx吸収率が低下したときには、排気を流通させる分岐通路の数を減少さ
せることにより、排気が流通している吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＳＶを高めることが
できるため、ＳＯx被毒の進行を抑制できる。
【００１１】
一方、排気が流通しない吸蔵還元型ＮＯx触媒では、新たにＳＯxが流入しないため、ＳＯx被毒の進行を抑制できる。
【００１２】
本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入するＳＯx量に対する該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されるＳＯx量の比であるＳＯx被毒率を推定する被毒率推定手段を更に
備え、
前記規定値は、前記被毒率推定手段により推定されるＳＯx被毒率であっても良い。
【００１３】
ここで、ＳＯx吸収材のＳＯx吸収量が多くなり、ＳＯxがＳＯx吸収材をすり抜けるようになっても、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＳＯxが吸蔵されなければ、ＳＯx被毒は進行しない
。つまり、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＳＯxが吸蔵されない状態であれば、排気を流通させる分岐通路の数を減少させる必要はない。
【００１４】
そして、ＳＯx吸収材の塩基性が吸蔵還元型ＮＯx触媒の塩基性以上であれば、ＳＯx吸
収材をすり抜けたＳＯxは吸蔵還元型ＮＯx触媒もすり抜けるため、ＳＯx被毒の進行が抑
制される。
【００１５】
ＳＯx吸収材の塩基性はＳＯx吸収率と相関関係にあり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の塩基性
はＳＯx被毒率と相関関係にある。これらを比較することで、ＳＯx吸収材をすり抜けるＳＯxが、吸蔵還元型ＮＯx触媒もすり抜けるか否か判定することができる。つまり、吸収率推定手段により推定されるＳＯx吸収率が、被毒率推定手段により推定されるＳＯx被毒率よりも低い場合には、排気を流通させる分岐通路の数を減少させることにより、ＳＯx被
毒が進行することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、ＳＯxがＳＯx吸収材をすり抜けたとしてもＮＯx触媒におけるＳＯx被毒の進行を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る切替弁の制御フローを示したフローチャートである。
【図３】ＳＯx吸収材におけるＳＯx吸収率とＳＶと温度との関係を示した図である。
【図４】ＳＯx吸収材に吸収されているＳＯx量と、補正係数との関係を示した図である。
【図５】ＮＯx触媒におけるＳＯx被毒率とＳＶと温度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本実施例に係る内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００２０】
内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。この吸気通路２の途中には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が設けられている。このエアフローメータ４により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。また、この吸入空気量に基づいて排気の量を求めることもできる。
【００２１】
一方、排気通路３の途中には、ＳＯx吸収材５が設けられている。このＳＯx吸収材５よりも下流で排気通路３は、第１分岐通路３１と第２分岐通路３２とに分岐する。第１分岐通路３１には、第１吸蔵還元型ＮＯx触媒６１（以下、第１ＮＯx触媒６１という。）が設けられ、第２分岐通路３２には、第２吸蔵還元型ＮＯx触媒６２（以下、第２ＮＯx触媒６２という。）が設けられている。
【００２２】
第１ＮＯx触媒６１及び第２ＮＯx触媒６２は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低く且つ還元剤が存在するときは吸蔵
していたＮＯxを還元する機能を有する。なお、第１ＮＯx触媒６１と第２ＮＯx触媒６２
とを区別しない場合には、単にＮＯx触媒６と称する。
【００２３】
そして、第１ＮＯx触媒６１と第２ＮＯx触媒６２との下流で、第１分岐通路３１と第２分岐通路３２とが合流している。なお、第１分岐通路３１と第２分岐通路３２とを区別しない場合には、単に分岐通路３０と称する。
【００２４】
第１分岐通路３１と第２分岐通路３２とが分岐する箇所には、排気の流路を切り替える切替弁７が設けられている。この切替弁７は、第１分岐通路３１若しくは第２分岐通路３２の何れか一方、または両方に排気を流すことができる。なお、本実施例では切替弁７が、本発明における切替装置に相当する。
【００２５】
また、ＳＯx吸収材５よりも下流で且つ切替弁７よりも上流の排気通路３には、該排気
通路３を流通する排気の温度を検出する温度センサ９が取り付けられている。
【００２６】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２７】
ＥＣＵ１０には、上述したエアフローメータ４及び温度センサ９を含む各種センサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、切替弁７が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ１０により切替弁７が制御される。
【００２８】
そして本実施例では、ＳＯx吸収材５をすり抜けたＳＯxによりＮＯx触媒６のＳＯx被毒
が進行することを抑制するために、ＮＯx触媒６におけるＳＶを変更する。
【００２９】
ここで、ＳＯx吸収材５の塩基性はＮＯx触媒６の塩基性よりも通常は高くなっている。つまり、ＳＯx吸収材５のほうがＮＯx触媒６よりもＳＯxを捕捉する能力が高い。このた
め、ＳＯx吸収材５すり抜けたＳＯxはＮＯx触媒６には殆ど吸蔵されない。しかし、ＳＯx吸収材５に吸収されているＳＯx量（ＳＯx吸収量）が増加するに従って該ＳＯx吸収材５
の塩基性が低下する。これにより、ＳＯx吸収材５の塩基性よりも、ＮＯx触媒６の塩基性のほうが高くなり得る。そうすると、ＳＯx吸収材５をすり抜けたＳＯxが、ＮＯx触媒６
に吸蔵されてしまう。
【００３０】
これに対し本実施例では、ＳＯx吸収材５をＳＯxがすり抜ける場合には、ＮＯx触媒６
にＳＯxが吸蔵されないように、切替弁７を操作する。具体的には、切替弁７により、第
１ＮＯx触媒６１または第２ＮＯx触媒６２の何れか一方のみに排気を流通させる。
【００３１】
このようにすることで、一方のＮＯx触媒６には排気の全てが流通し、他方のＮＯx触媒６には排気が流通しない。そして、一方のＮＯx触媒６では、ＳＶが高くなることにより
ＳＯxが吸蔵され難くなるため、ＳＯx被毒の進行を抑制できる。また、他方のＮＯx触媒
６では、排気が流通しないためＳＯx被毒の進行を抑制できる。
【００３２】
このようにして、両ＮＯx触媒６においてＳＯx被毒の進行を抑制できる。なお、排気を流通させるのは、どちらのＮＯx触媒６であっても構わない。例えば、ＳＯx被毒量が少ない方としても良く、予め定めておいた方としても良い。また、所定時間毎に排気を流通させるＮＯx触媒６を切り替えても良い。
【００３３】
図２は、本実施例に係る切替弁７の制御フローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３４】
ステップＳ１０１では、ＳＯx吸収材５におけるＳＶ及びＳＯx吸収材５の温度が取得される。
【００３５】
ＳＯx吸収材５におけるＳＶは、エアフローメータ４により得られる吸入空気量及び内
燃機関１への燃料供給量に基づいて算出する。なお、ＳＶに代えて、ＳＯx吸収材５を通
過する単位時間あたりの排気の量を取得しても良い。また、ＳＯx吸収材５の温度は、温
度センサ９により得られる温度に基づいて推定することができる。
【００３６】
ステップＳ１０２では、ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率を取得する。このＳＯx吸
収率は、ＳＯx吸収材５に流入するＳＯx量に対してＳＯx吸収材５に吸収されるＳＯx量とする。本ステップで取得するＳＯx吸収率は、ＳＯx吸収材５にＳＯxが吸収されていない
場合の値であって、マップから得る。
【００３７】
ここで、ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率は、ＳＯx吸収材５の温度及びＳＯx吸収材５におけるＳＶに応じて変化する。そして図３は、ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率とＳＶと温度との関係を示した図である。縦軸が温度、横軸がＳＶである。ＳＶが高くなるほど、また、温度が低くなるほど、ＳＯx吸収率は低くなる。この図は、予め実験等によ
り求めておく。この図３に従ってＳＯx吸収率を取得する。
【００３８】
ステップＳ１０３では、ＳＯx吸収率の補正係数を取得する。ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率は、該ＳＯx吸収材５に吸収されているＳＯx量によっても変化する。つまり、
ＳＯx吸収材５に吸収されているＳＯx量が多くなるほど、ＳＯxを吸収し難くなるため、
ＳＯx吸収率は低下する。
【００３９】
ここで図４は、ＳＯx吸収材５に吸収されているＳＯx量と、補正係数との関係を示した図である。この図は、予め実験等により求めておく。この図４に従って補正係数を得る。この補正係数は、ステップＳ１０２で取得したＳＯx吸収率に乗じることにより用いられ
る。
【００４０】
ステップＳ１０４では、ＳＯx吸収材５における補正後のＳＯx吸収率を算出する。すなわち、ステップＳ１０２で取得したＳＯx吸収率に、ステップＳ１０３で取得した補正係
数を乗じて補正後のＳＯx吸収率を得る。なお、本実施例ではステップＳ１０１からステ
ップＳ１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における吸収率推定手段に相当する。
【００４１】
ステップＳ１０５では、ＮＯx触媒６におけるＳＶ及びＮＯx触媒６の温度が取得される。このときには、両ＮＯx触媒６におけるＳＶ及び温度が夫々等しいとして、一方のＮＯx触媒６におけるＳＶ及び温度を取得しても良い。また、第１ＮＯx触媒６１及び第２ＮＯx触媒６２の平均値を取得しても良い。さらには、ＳＯxを吸蔵し易いほうのＮＯx触媒６の値を取得しても良い。
【００４２】
第１ＮＯx触媒６１及び第２ＮＯx触媒６２におけるＳＶは、エアフローメータ４により得られる吸入空気量及び内燃機関１への燃料供給量に基づいて算出する。なお、ＳＶに代えて、ＮＯx触媒６を通過する単位時間あたりの排気の量を取得しても良い。また、ＮＯx触媒６の温度は、温度センサ９により得られる温度に基づいて推定することができる。
【００４３】
ステップＳ１０６では、ＮＯx触媒６におけるＳＯx被毒率を取得する。このＳＯx被毒
率は、ＮＯx触媒６に流入するＳＯx量に対してＮＯx触媒６に吸蔵されるＳＯx量とする。本ステップで取得するＳＯx被毒率は、ＮＯx触媒６にＳＯxが吸蔵されていない場合の値
であって、マップから得られる。
【００４４】
ここで、ＮＯx触媒６におけるＳＯx被毒率は、ＮＯx触媒６の温度及びＮＯx触媒６におけるＳＶに応じて変化する。そして図５は、ＮＯx触媒６におけるＳＯx被毒率とＳＶと温度との関係を示した図である。縦軸が温度、横軸がＳＶである。ＳＶが高くなるほど、また、温度が低くなるほど、ＳＯx被毒率は低くなる。この図は、予め実験等により求めて
おく。この図５に従ってＳＯx被毒率を取得する。
【００４５】
ステップＳ１０７では、ＳＯx被毒率の補正係数を取得する。ＮＯx触媒６におけるＳＯx被毒率は、該ＮＯx触媒６に吸蔵されているＳＯx量によっても変化する。つまり、ＮＯx触媒６に吸蔵されているＳＯx量が多くなるほど、ＳＯxを吸蔵し難くなるため、ＳＯx被
毒率は低下する。本ステップでは、ステップＳ１０３と同様にして補正係数を得る。この補正係数は、ステップＳ１０６で取得したＳＯx被毒率に乗じることにより用いられる。
【００４６】
ステップＳ１０８では、ＮＯx触媒６における補正後のＳＯx被毒率を算出する。すなわち、ステップＳ１０６で取得したＳＯx被毒率に、ステップＳ１０７で取得した補正係数
を乗じて補正後のＳＯx被毒率を得る。なお、本実施例ではステップＳ１０５からステッ
プＳ１０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における被毒率推定手段に相当する。
【００４７】
ステップＳ１０９では、ＳＯx吸収材５における補正後のＳＯx吸収率がＮＯx触媒６に
おける補正後のＳＯx被毒率よりも低いか否か判定される。つまり、ＳＯx吸収材５をすり抜けたＳＯxが、ＮＯx触媒６に吸蔵されるか否か判定される。ステップＳ１０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進む。
【００４８】
ステップＳ１１０では、第１分岐通路３１または第２分岐通路３２の何れか一方のみに排気を流すように切替弁７が操作される。つまり、排気を流通させる分岐通路３０の数を減少させて、１つのＮＯx触媒６に排気を流通させる。これにより、両ＮＯx触媒６においてＳＯx被毒が進行することを抑制できる。なお、本実施例ではステップＳ１１０を処理
するＥＣＵ１０が、本発明における減少手段に相当する。
【００４９】
ステップＳ１１１では、第１分岐通路３１及び第２分岐通路３２の両方に排気を流すように切替弁７が操作される。つまり、２つのＮＯx触媒６に排気を流通させる。これによ
り、ＮＯx触媒６におけるＮＯxの浄化性能を高くすることができる。
【００５０】
なお、ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率が規定値よりも低くなった場合に、第１分岐通路３１または第２分岐通路３２の何れか一方のみに排気を流しても良い。つまり、ＳＯx吸収材５をすり抜けるＳＯxが多くなったときに第１分岐通路３１または第２分岐通路３２の何れか一方のみに排気を流しても良い。これにより、ＮＯx触媒６におけるＳＯx被毒率等を算出することなくＳＯx被毒の進行を抑制できる。
【００５１】
さらに、排気通路３が３つ以上に分岐して夫々の分岐通路にＮＯx触媒６を備えている
場合には、ＳＯx吸収材５のＳＯx吸収率が低いほど、排気を流す分岐通路の数を減少させても良い。
【００５２】
以上説明したように本実施例によれば、ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率が低下した場合には、第１分岐通路３１または第２分岐通路３２の何れか一方のみに排気を流すため、一方のＮＯx触媒６ではＳＶが増加してＳＯx被毒の進行が抑制され、他方のＮＯx触媒
６では排気が流通しないためＳＯx被毒の進行が抑制される。
【００５３】
また、ＳＯx吸収材５におけるＳＯx吸収率が高い場合には、第１分岐通路３１及び第２分岐通路３２に排気を流すため、両ＮＯx触媒６によりＮＯxを吸蔵させることができる。これにより、ＮＯxの浄化率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     エアフローメータ
５     ＳＯx吸収材
７     切替弁
９     温度センサ
１０   ＥＣＵ
３１   第１分岐通路
３２   第２分岐通路
６１   第１ＮＯx触媒
６２   第２ＮＯx触媒
【図１】
2010236419.tif 000003
【図２】
2010236419.tif 000004
【図３】
2010236419.tif 000005
【図４】
2010236419.tif 000006
【図５】
2010236419.tif 000007