(57)【要約】【課題】触媒を担持した担体の壁面を通過する前の排ガスの温度と、壁面を通過した後の排ガスの温度の差から、触媒の粒径を推定し、その粒径の成長に応じた触媒の劣化程度を判定することができる触媒の劣化判定方法と排ガス浄化システムを提供する。【解決手段】排ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ３内に設けられ、排ガスが通過する多孔質セル６の壁面６ａを通過する前の排ガスの通過前温度ｔ１と、壁面６ａを通過した後の排ガスの通過後温度ｔ２との温度差Δｔｘを測定し、温度差Δｔｘを用いて、触媒７の貴金属Ｐｔの粒径Φｘを推定し、粒径Φｘに応じた劣化程度を判定する。【選択図】図１
2014101802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集装置内に設けられ、排ガスが通過する壁面として形成された担体に担持された触媒の劣化判定方法において、
前記壁面を通過する前の排ガスの通過前温度と、前記壁面を通過した後の排ガスの通過後温度との温度差を測定し、
前記温度差を用いて、前記触媒の粒径を推定し、前記粒径に応じた前記触媒の劣化程度を判定することを特徴とする触媒の劣化判定方法。
【請求項２】
予め測定した前記温度差と、予め測定した前記温度差より導出された前記触媒と前記微粒子状物質との反応に伴う発熱量の減少分から算出された前記触媒の粒径と、に基づいて、前記触媒の劣化程度を段階的に区分した劣化程度マップを作成し、
前記温度差と前記劣化程度マップとを比較して前記触媒の劣化程度を段階的に判定することを特徴とする請求項１に記載の触媒の劣化判定方法。
【請求項３】
前記壁面の局部に筒状部材を挿入して設けると共に、該筒状部材の上流側に上流温度センサーと、該筒状部材の下流側に下流温度センサーとをそれぞれ配置した温度差センサー部で、前記通過前温度と前記通過後温度を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の触媒の劣化判定方法。
【請求項４】
排ガスが通過する壁面として形成された担体に担持された触媒を有し、排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集装置を備える排ガス浄化システムにおいて、
前記壁面を通過する前の排ガスの通過前温度と、前記壁面を通過した後の排ガスの通過後温度との温度差を測定する温度差測定手段と、
前記温度差を用いて、前記触媒の粒径を推定し、前記粒径に応じた前記触媒の劣化程度を判定する劣化程度判定手段と、を有する制御装置を備えることを特徴とする排ガス浄化システム。
【請求項５】
前記制御装置が、
予め測定した前記温度差と、予め測定した前記温度差より導出された前記触媒と前記微粒子状物質との反応に伴う発熱量の減少分から算出された前記触媒の粒径と、に基づいて、前記触媒の劣化程度を段階的に区分した劣化程度マップを有し、
前記劣化程度判定手段として、前記温度差と前記劣化程度マップを比較して、前記触媒の劣化程度を段階的に判定する手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化システム。
【請求項６】
前記壁面の局部に筒状部材を挿入して設けると共に、該筒状部材の上流側に前記通過前温度を検知する上流温度センサーと、該筒状部材の下流側に前記通過後温度を検知する下流温度センサーとをそれぞれ配置して形成した温度差センサー部を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の排ガス浄化システム。
【請求項７】
前記筒状部材の内側の前記壁面の壁厚を、前記筒状部材の外側の前記壁面の壁厚よりも薄くして、前記温度差センサー部を経由した排ガスの圧力損失と、前記温度差センサー部を経由しない排ガスの圧力損失とを等しくすることを特徴とする請求項６に記載の排ガス浄化システム。
【請求項８】
前記捕集装置内に前記温度差センサー部を複数設けることを特徴とする請求項６又は７に記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスが通過する壁面として形成された担体に担持された触媒を有し、排ガス中の粒子状物質を捕集し、触媒で微粒子状物質を反応させて再生効率を向上する触媒の劣化判定方法と排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン（内燃機関）から排出される排ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集し、ＰＭの排出を抑制する技術として、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ−；捕集装置）が知られている。このＤＰＦは、主としてセラミックのハニカム細孔にＰＭを一時的にトラップし、ＰＭがある程度堆積したところで、適時燃料噴射などによってＤＰＦの温度を上昇して、捕集されたＰＭを高温燃焼し、分解している。
【０００３】
ＰＭを高温燃焼し、分解する操作をＤＰＦ再生と呼ぶが、ＤＰＦ再生時に、ＤＰＦを燃料噴射などにより６００℃から８００℃程度に昇温させることが必要となる。通常の運転条件において、ＤＰＦの温度が６００℃から８００℃になることはなく、ＤＰＦ再生時には、アフター噴射やポスト噴射などによりＤＰＦ昇温のために多くの燃料を消費している。
【０００４】
これに対して、セラミックのハニカム細孔の壁面に貴金属などの触媒を塗工したＤＰＦが提案されている。このＤＰＦは、貴金属などの触媒により再生効率を向上することができるが、貴金属などの触媒が経年劣化などによりその効果が低減する場合があり、再生効率の低下を招く問題があった。
【０００５】
これは、貴金属などの触媒が、高温の排ガスに長時間晒されると、貴金属の粒子が凝集し、シンタリング（粒成長）が生じて比表面積が減少し、ＰＭと反応しうる場所も減少するからである。
【０００６】
そこで、排ガス浄化用触媒に温度センサーを装着し、運転時間と前記温度センサーにより検知された温度とに基づいて前記排ガス浄化用触媒の劣化の程度を判定する工程と、前記触媒が劣化状態にあると判定された後に酸素を含む酸化雰囲気中にて加熱する酸化処理、及び還元処理を施す工程と、を含んだ触媒の再生方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この方法は、触媒の劣化程度を確認しながら再生処理を施すことができるためより効率よく触媒を再生させることを可能とした。しかし、運転状況によって、触媒の劣化の進行は様々であり、上記の方法では正確な触媒の劣化程度を判定することができなかった。また、触媒の劣化程度にも様々な段階があり、その各段階を正確に判定することもできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２８９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒を担持した担体の壁面を通過する前の排ガスの温度と、壁面を通過した後の排ガスの温度の差から、触媒
と微粒子状物質との反応に伴う発熱量を推定し、その発熱量と相関関係にある触媒の総表面積の減少分から触媒の粒径を推定し、その粒径の成長に応じた触媒の劣化程度を判定することができる触媒の劣化判定方法と排ガス浄化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を解決するための本発明の触媒の劣化判定方法は、排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集装置内に設けられ、排ガスが通過する壁面として形成された担体に担持された触媒の劣化判定方法において、前記壁面を通過する前の排ガスの通過前温度と、前記壁面を通過した後の排ガスの通過後温度との温度差を測定し、前記温度差を用いて、前記触媒の粒径を推定し、前記粒径に応じた前記触媒の劣化程度を判定することを特徴とする方法である。
【００１１】
この方法によれば、捕集装置の内部の温度測定結果である温度差から、触媒と微粒子状物質との反応に伴う発熱量を推定し、その発熱量と相関関係にある触媒の表面積の減少分、つまり触媒の粒径を推定し、その粒径の成長に応じた触媒の劣化程度を判定することができる。
【００１２】
例えば、Ｐｔ（白金）などの貴金属などの触媒は劣化が進行すると触媒が凝集し、触媒の粒径が成長する。その際に触媒の微粒子状物質と反応可能な総表面積は低下する。そして、触媒の総表面積が低下することに伴い、微粒子状物質と反応しうる場所も減少することから、触媒と微粒子状物質との反応に伴う発熱量と触媒の総表面積には相関関係が成立する。つまり、本発明は、捕集装置の触媒と微粒子状物質との反応で発生する発熱量の減少分と、触媒の総表面積の減少分が相関関係にあることとを用いて、触媒の劣化程度を判定している。
【００１３】
また、上記の触媒の劣化判定方法において、予め測定した前記温度差と、予め測定した前記温度差より導出された前記触媒と前記微粒子状物質との反応に伴う発熱量の減少分から算出された前記触媒の粒径と、に基づいて、前記触媒の劣化程度を段階的に区分した劣化程度マップを作成し、前記温度差と前記劣化程度マップとを比較して前記触媒の劣化程度を段階的に判定すると、触媒の劣化程度を段階的に判定することにより、触媒の劣化程度に応じて適切な温度制御を行うことを可能とする。
【００１４】
これにより、排ガスに含まれる有害物質の大気中への拡散を抑制することができる。例えば、劣化程度が触媒の能力が低下した状態を示す場合は、アフター噴射やポスト噴射を行い捕集装置の温度を上昇させて触媒を活性することができ、また、劣化程度が一定限度を超え、交換が必要な状態を示す場合は、適切な時期に交換を促すことができる。さらに、劣化程度が悪化した場合は、エンジンの運転を規制するなど運転条件を制限することで、排ガス量を減らすことができる。
【００１５】
加えて、上記の触媒の劣化判定方法において、前記壁面の局部に筒状部材を挿入して設けると共に、該筒状部材の上流側に上流温度センサーと、該筒状部材の下流側に下流温度センサーとをそれぞれ配置した温度差センサー部で、前記通過前温度と前記通過後温度を検知すると、壁面の局部に筒状部材を設けて、局部的に温度差を測定することにより、排ガスが全体通過するよりも精密な測定が可能となる。これにより、正確な温度差を測定することが可能となり、触媒の劣化程度の推算も正確にすることができる。
【００１６】
なお、筒状部材を熱伝導率の小さい物質で形成すると、センサー部の周辺との熱交換、あるいは熱伝達の影響を小さくすることができる。
【００１７】
一方、上記の目的を解決するための本発明の排ガス浄化システムは、排ガスが通過する
壁面として形成された担体に担持された触媒を有し、排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集装置を備える排ガス浄化システムにおいて、前記壁面を通過する前の排ガスの通過前温度と、前記壁面を通過した後の排ガスの通過後温度との温度差を測定する温度差測定手段と、前記温度差を用いて、前記触媒の粒径を推定し、前記粒径に応じた前記触媒の劣化程度を判定する劣化程度判定手段と、を有する制御装置を備えて構成される。
【００１８】
この構成によれば、センサー信号を適切に処理する制御装置が、捕集装置の内部の温度測定結果である温度差から、触媒の総表面積の減少分、つまり触媒の粒径を推定し、その粒径の成長に応じた触媒の劣化程度を判定することができる。
【００１９】
また、上記の排ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、予め測定した前記温度差と、予め測定した前記温度差より導出された前記触媒と前記微粒子状物質との反応に伴う発熱量の減少分から算出された前記触媒の粒径と、に基づいて、前記触媒の劣化程度を段階的に区分した劣化程度マップを有し、前記劣化程度判定手段として、前記温度差と前記劣化程度マップを比較して、前記触媒の劣化程度を段階的に判定する手段を備えると、触媒の劣化程度を段階的に判定することにより、触媒の劣化程度に応じて適切な温度制御を行うことを可能とする。
【００２０】
加えて、上記の排ガス浄化システムにおいて、前記壁面の局部に筒状部材を挿入して設けると共に、該筒状部材の上流側に前記通過前温度を検知する上流温度センサーと、該筒状部材の下流側に前記通過後温度を検知する下流温度センサーとをそれぞれ配置して形成した温度差センサー部を備えると、局部的に測定することにより、排ガスが全体通過するよりも精密な測定が可能となる。
【００２１】
さらに、上記の排ガス浄化システムにおいて、前記筒状部材の内側の前記壁面の壁厚を、前記筒状部材の外側の前記壁面の壁厚よりも薄くして、前記温度差センサー部を経由した排ガスの圧力損失と、前記温度差センサー部を経由しない排ガスの圧力損失とを等しくすると、温度差センサー部を設けた箇所とその他の壁面との間で、通過する排ガス流量に差が生じないため、温度差センサー部の測定結果が周辺部の状態を正確に反映することができる。
【００２２】
その上、上記の排ガス浄化システムにおいて、前記捕集装置内に前記温度差センサー部を複数設けると、複数の温度差センサー部を設けることにより、捕集装置内の各局部での劣化度合が正確に分かり、全体の劣化度合の推定精度を向上することができる。また、カルシウム化合物などの灰分（アッシュ）等により引き起こされる捕集装置の閉塞が招く流れの不均一さなどの故障診断にも応用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、触媒を担持した担体の壁面を通過する前の排ガスの温度と、壁面を通過した後の排ガスの温度の差から、触媒と微粒子状物質との反応に伴う発熱量を推定し、その発熱量と相関関係にある触媒の総表面積の減少分から触媒の粒径を推定し、その粒径の成長に応じた触媒の劣化程度を判定することができる。
【００２４】
これにより、触媒の劣化程度に応じて適切な温度制御や警告を行うことを可能にし、排ガスに含まれる有害物質の大気中への拡散を抑制することができる。
【００２５】
また、壁面を局部的に測定することにより、排ガスが全体通過するよりも精密な測定が可能となるので、より正確な触媒の劣化程度を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の排ガス浄化システムを示す図であり、（ａ）は排ガス浄化システムの構成図を示し、（ｂ）は（ａ）に示す温度差センサー部の拡大図である。
【図２】図１に示す制御装置の構成図である。
【図３】図２の劣化程度マップを示したマップである。
【図４】図１に示す排ガス浄化システムにおける触媒の劣化判定方法における補足の図であり、（ａ）は温度差センサー部の拡大図であり、（ｂ）は触媒と微粒子状物質の酸化の熱収支を表す図である。
【図５】本発明に係る第２の実施の形態の排ガス浄化システムの温度差センサー部を示した斜視図である。
【図６】図５の温度差センサー部を示す拡大図であり、（ａ）は温度差センサー部の平面図であり、（ｂ）は温度差センサー部の測面の断面図である。
【図７】本発明に係る第３の実施の形態の排ガス浄化システムの捕集装置に複数の温度差センサー部を設けた図であり、（ａ）は捕集装置の平面図を示し、（ｂ）は捕集装置の側面図を示す。
【図８】図７の各温度差センサー部が測定した、微粒子状物質の燃焼時における捕集装置内部の温度分布を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の触媒の劣化判定方法と排ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、ディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定せずに、ガソリンエンジンにも適用することができ、その気筒数や、気筒の配列は限定しない。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
【００２８】
図１、図５、及び図７に示す第１〜第３の実施の形態の排ガス浄化システム１、２０、及び３０は、温度差センサー部１０、２１、及び３１ａ〜３１ｆ以外の構成については同様の構成となるため、図１の（ａ）に示す第１の実施の形態の排ガス浄化システム１の構成を説明し、以下、第２及び第３の実施の形態の説明ではその構成については説明を省略する。
【００２９】
排ガス浄化システム１は、図示しないエンジン（内燃機関）の排気通路２に設けられたＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ；捕集装置）３を備える。ＤＰＦ３は、ハニカムセラミックスのフィルタ４を備える。フィルタ４には、多数のセル５を設け、シリコンカーバイドやコージライトを基材に蜂の巣状に形成された多孔質セル（担体）６を備える。また、この多孔質セル６の壁面６ａは、貴金属Ｐｔを含有する触媒７が被覆担持され、多孔質セル６の排ガスの供給側及び排出側のいずれか一端を、目封じ小片８によって、交互に封止されている。
【００３０】
また、この排ガス浄化システム１は、エンジンコントロールユニットと呼ばれ、電気回路によってエンジンの制御を担当している電気的な制御を総合的に行うマイクロコントローラであるＥＣＵ（制御装置）９がセンサー信号を適切に処理し、温度制御している。
【００３１】
この排ガス浄化システム１は、排ガス中のＰＭを捕集し、貴金属Ｐｔを含有する触媒７を担持しているため、ＥＣＵ９による燃料噴射などによって６００℃〜８００℃程度に昇温させなくとも、ＰＭを酸化、燃焼することができる。しかし、その貴金属Ｐｔを含有する触媒７は経年劣化などによりその効果が低減する場合がある。
【００３２】
そこで、本発明に係る第１の実施の形態の排ガス浄化システム１は、触媒７の劣化程度
を判定するために、図１の（ｂ）に示すように、ＤＰＦ３の多孔質セル６の壁面６ａを通過する前の排ガスの通過前温度ｔ１と、壁面６ａを通過した後の排ガスの通過後温度ｔ２とを検知する温度差センサー部１０を備えると共に、図２に示すように、ＥＣＵ９に、温度差測定手段Ｃ１と劣化程度判定手段Ｃ２を備えて構成される。
【００３３】
そして、温度差測定手段Ｃ１が温度差センサー部１０で通過前温度ｔ１と通過後温度ｔ２との温度差Δｔｘを測定し、劣化程度判定手段Ｃ２が温度差Δｔｘを用いて、貴金属Ｐｔの粒径Φｘを推定し、粒径Φｘに応じた触媒７の劣化程度を判定するように構成される。
【００３４】
加えて、ＥＣＵ９は、劣化程度マップＭ１、触媒活性手段Ｃ３、警告手段Ｃ４、及び運転条件制限手段Ｃ５を備え、劣化程度判定手段Ｃ２が、温度差Δｔｘと劣化程度マップＭ１を比較して、触媒７の劣化程度を段階的に判定し、その劣化程度に応じて、触媒活性手段Ｃ３、警告手段Ｃ４、及び運転条件制限手段Ｃ５のいずれかが適切な温度制御や警告を行うように構成される。
【００３５】
温度差センサー部１０は、通過前温度ｔ１と通過後温度ｔ２との温度差Δｔｘを測定するセンサーであり、図１の（ｂ）に示すように、多孔質セル６の壁面６ａの局部に設けられたセンサーであり、上流温度センサー１１と下流温度センサー１２から構成される。
【００３６】
上流温度センサー１１は、壁面６ａの局部の上流側に、つまり貴金属Ｐｔとウォッシュコート７ａからなる触媒７が担持された側に配置され、排ガスが壁面６ａを通過する前の、詳しくは貴金属Ｐｔと排ガス中のＰＭとが反応する前の通過前温度ｔ１を検知するセンサーである。また、下流温度センサー１２は、壁面６ａの局部の下流側に、つまり担持された触媒７の反対側に配置され、排ガスが壁面６ａを通過した後の、詳しくは貴金属ＰｔとＰＭとが反応した後の通過後温度ｔ２を検知するセンサーである。
【００３７】
なお、上記の上流温度センサー１１と下流温度センサー１２は、この実施の形態では、微細な熱電対で構成されるが、局部的な温度測定が可能であり、且つ、実用に耐えうるものであれば、これに限定しない。例えば、測温抵抗体などを用いることもできる。
【００３８】
また、この温度差センサー部１０は、多孔質セル６の壁面６ａの局部において、壁面６ａを通過する前の排ガスの温度ｔ１と、壁面６ａを通過した後の排ガスの温度ｔ２を測定することができればよく、上記の構成に限定しない。
【００３９】
温度差測定手段Ｃ１は、上記に記載の温度差センサー部１０で通過前温度ｔ１と通過後温度ｔ２との温度差Δｔｘを測定する手段である。
【００４０】
劣化程度判定手段Ｃ２は、温度差Δｔｘを用いて、貴金属Ｐｔの粒径Φｘを推定し、触媒７の劣化程度を判定する手段であり、詳しくは、この劣化程度判定手段Ｃ２は、貴金属Ｐｔの情報から各種パラメータ（貴金属Ｐｔの粒子の表面積、測定温度範囲（単位表面積）Ａ当りに存在する貴金属Ｐｔの粒子数ｎなど）を算出し、貴金属Ｐｔ上におけるＰＭ反応に伴う発熱量Ｑｏｘを局部的な温度測定により測定した結果（温度差Δｔｘ）と組み合わせて比較することにより貴金属Ｐｔの劣化程度を段階的に判定する手段である。
【００４１】
貴金属Ｐｔが、高温の排ガスに長時間晒されると、貴金属Ｐｔの粒子が凝集し、シンタリング（粒成長）が生じて比表面積が減少し、これに伴いＰＭと反応しうる場所も減少する。よって、この劣化程度判定手段Ｃ２は、温度差Δｔｘより貴金属ＰｔとＰＭの反応による発熱量の減少分を導出する。その発熱量と多孔質セル６に担持された貴金属Ｐｔの総表面積との間に成立する相関関係を利用し、総表面積の減少分から貴金属Ｐｔの粒径Φｘ
を逆算して、その粒径Φｘに応じた触媒７の劣化程度を判定している。
【００４２】
具体的には、図３に示す、ＥＣＵ９が備える劣化程度マップＭ１と温度差Δｔｘとを比較して貴金属Ｐｔの劣化程度を判定する。この劣化程度マップＭ１は、予め測定した温度差Δｔｘと、予め測定した温度差Δｔｘより導出された貴金属ＰｔとＰＭとの反応に伴う発熱量Ｑｏｘの減少分から算出された貴金属Ｐｔの粒径Φｘと、に基づいて、触媒７の劣化程度を段階的に区分したマップであり、予め貴金属Ｐｔの粒径Φｘと温度差Δｔｘの相関関係を求めておき、温度差Δｔｘに応じた粒径Φｘに基づいた貴金属Ｐｔの各劣化程度が記憶されているマップである。
【００４３】
この実施の形態では、温度差Δｔｘに閾値を設け、その閾値を超えた場合に、進行した劣化程度となるように区分する。例えば、劣化程度Ｌｅｖｅｌ０は新車相当の状態、劣化程度Ｌｅｖｅｌ１は通常の状態、劣化程度Ｌｅｖｅｌ２は能力が低下した状態、劣化程度Ｌｅｖｅｌ３は点検が必要な状態、そして劣化程度Ｌｅｖｅｌ４は運転制限が必要な状態を示す。
【００４４】
なお、通常の状態とは、新車相当からある程度使用した状態であり、新車相当よりは触媒７とＰＭとの反応が減少している状態ではあるが、温度制御が必要ではない状態、能力が低下した状態とは、ＤＰＦ３の温度を上昇させて触媒７の活性化が必要な状態であり、点検が必要な状態とは、触媒７が粒成長し、触媒７の交換が必要な状態であり、運転状況の制限が必要な状態とは、排ガスのエミッションが規定値を超える可能性がある状態である。
【００４５】
この劣化程度マップＭ１は、発熱量Ｑｏｘの減少分と、温度測定範囲Ａの貴金属Ｐｔの総表面積Ｓの減少分との相関関係を用いて貴金属Ｐｔの粒径Φｘを求め、その粒径Φｘに応じた劣化程度を区分して作成することができるが、その作成方法には様々な方法がある。
【００４６】
例えば、予め貴金属Ｐｔの粒径Φｘに応じた触媒７の各劣化程度の温度差Δｔｘを求めておく方法がある。ここで、図４の（ａ）に示すように、壁面６ａの局部を測定温度範囲Ａとする。また、劣化程度マップＭ１を作成する条件として、ＤＰＦ３内の温度をＰＭが貴金属Ｐｔ上での反応しか進行しない温度域（５００℃〜６００℃）に設定する。さらに、ＤＰＦ３内の排ガスの流量を一定の排ガス流量Ｑｇａとする。
【００４７】
まず、劣化程度Ｌｅｖｅｌ０の場合を算出する。一定体積である温度測定範囲Ａに存在する貴金属Ｐｔの平均粒子数ｎ、及び貴金属Ｐｔの粒径Φｘは製造時に設定した値の平均値より導出する。このときの測定温度範囲Ａの排ガスが壁面６ａを通過する前の通過前温度ｔ１及び排ガスが壁面６ａを通過した後の通過後温度ｔ２を測定し、温度差Δｔｘを算出する。
【００４８】
同様にして、貴金属Ｐｔの粒径Φｘが劣化程度Ｌｅｖｅｌ０よりも成長した場合の劣化程度Ｌｅｖｅｌ１、粒径Φｘが劣化程度Ｌｅｖｅｌ１よりも成長した場合の劣化程度Ｌｅｖｅｌ２、粒径Φｘが劣化程度Ｌｅｖｅｌ２よりも成長した場合の劣化程度Ｌｅｖｅｌ３、及び粒径Φｘが劣化程度Ｌｅｖｅｌ３よりも成長した場合の劣化程度Ｌｅｖｅｌ４での温度差Δｔｘを算出し、その結果を劣化程度マップＭ１に記憶する。
【００４９】
また、別の方法として、予め測定した温度差Δｔｘから以下の算出ロジックを用いて貴金属Ｐｔの粒径Φｘを算出し、その粒径Φｘに応じて各劣化程度を区分する方法がある。測定温度範囲Ａに堆積するＰＭ堆積量（Ｓｏｏｔ  ｃａｋｅ  ｌａｙｅｒ量）が、通常、ＰＭが壁面６ａの表面にその大部分が堆積し、内部にはほとんど堆積しない（壁面６ａか
ら数十μｍまでとする）ことから、一定の量とすると、図４の（ｂ）に示すＰＭ酸化に伴う熱収支（下記の数式（１）に示す）による発熱量Ｑｏｘは、下記の数式（２）及び（３）に示す炭素酸化反応熱と各種伝熱式（この実施の形態のように、局所的に平板（多孔質セル６）の伝熱を仮定した場合は下記の数式（４）の式が適用出来る）から導出する方法や、予め実測することからその発熱量Ｑｏｘを求めておく方法がある。
【数１】
2014101802.tif 000003
【００５０】
ここで、伝導伝熱による移動分（伝熱量）をＱｃｄ、対流熱伝達で移動した分をＱｃｖとする。
【数２】
2014101802.tif 000004
【数３】
2014101802.tif 000005
【数４】
2014101802.tif 000006
【００５１】
ここで、パラメータは、伝熱量をＱｃｄ、熱伝導率をｋ、仮定した平板面積（測定温度範囲）をＡ、仮定した平板厚さをＬとする。
【００５２】
上記の算出方法では、測定温度範囲Ａに存在する貴金属Ｐｔの平均粒子数ｎが、測定温度範囲Ａの壁面６ａに担持される貴金属Ｐｔの総量（ＰＭ堆積量）Ｖ１と貴金属Ｐｔの平均粒径Φｘから求められること、Ｓｏｏｔ（ＰＭの堆積物）と貴金属Ｐｔとが接触する部分が、貴金属Ｐｔを真球と仮定すると、貴金属Ｐｔの表面積Ｓ０より算出されること、貴金属Ｐｔの表面近傍で燃焼するＰＭ層（ＳｏｏｔとＰｔの接触部分）の厚さが、反応に伴う上記の数式（１）に示す発熱量と各種伝熱式（例えば、上記の数式（４））、及びＳｏｏｔの酸化開始温度（５５０℃程度）より算出されることを、用いる。
【００５３】
上記の方法によって、予め測定した温度差Δｔｘと、その温度差Δｔｘより導出される貴金属ＰｔとＰＭとの反応に伴う発熱量Ｑｏｘの減少分から算出された貴金属Ｐｔの粒径Φｘと、に基づいて、貴金属Ｐｔの劣化程度を段階的に区分した劣化程度マップＭ１を作成することができる。
【００５４】
なお、図３に示す劣化程度マップＭ１において、Δｔ０＞＞Δｔ１＞Δｔ２＞Δｔ３であり、且つΦ０＜Φ１＜Φ２＜Φ３であるので、温度差Δｔｘが低ければ低いほど、貴金
属ＰｔとＰＭとの反応による発熱量Ｑｏｘは低く、貴金属Ｐｔの表面積Ｓｘは小さくなるため、貴金属Ｐｔの粒子数ｎは少なく、且つ貴金属Ｐｔの粒径Φｘは大きくなる。
【００５５】
次に、この排ガス浄化システム１の貴金属Ｐｔの劣化判定方法について、説明する。まず、温度差センサー部１０の上流温度センサー１１の通過前温度ｔ１が、予め定めた判定温度Ｔになったときに、温度差センサー部１０が、通過前温度ｔ１と通過後温度ｔ２を検知する（ステップＳ１０）。この予め定めた判定温度Ｔは、任意の温度に設定することができるが、好ましくはＰＭが貴金属Ｐｔ上での反応しか進行しない温度域（５００℃〜６００℃）に設定すると、より正確に貴金属Ｐｔの劣化程度を判定することができる。
【００５６】
次に、温度差算出手段Ｃ１が、温度差Δｔｘを算出する（ステップＳ２０）。次に、劣化判定手段Ｃ２がその温度差Δｔｘと劣化程度マップＭ１とを比較して、貴金属Ｐｔの劣化程度を判定する（ステップＳ３０）。
【００５７】
貴金属Ｐｔの粒径Φｘに応じた劣化程度が判定されると、ＥＣＵ９は、その劣化程度に応じて適切な温度制御や警告などを行う。例えば、この実施の形態であれば、温度差ΔｔｘがΔｔ２≦Δｔｘ＜Δｔ１まで低下した、劣化程度Ｌｅｖｅｌ２の場合は、貴金属ＰｔとＰＭとの反応が低下していると判定されため、触媒活性手段Ｃ３が、アフター噴射やポスト噴射でのインジェクタ（図示せず）の燃料噴射量を増加して、あるいは噴射タイミングを長くして、高温の排ガスをＤＰＦ３へ送り、ＤＰＦ３の温度を上昇させて貴金属Ｐｔの活性を維持する。
【００５８】
また、温度差ΔｔｘがΔｔ３≦Δｔｘ＜Δｔ２まで低下した劣化程度Ｌｅｖｅｌ３の場合は、要点検の状態であり、警告手段Ｃ５が警告灯（図示せず）を点灯させ、運転者に貴金属Ｐｔの交換を促す。
【００５９】
さらに、温度差ΔｔがΔｔｘ＜Δｔ３まで低下した劣化程度Ｌｅｖｅｌ４の場合は、排ガスのエミッションが規定値を超える可能性があるため、運転条件制限手段Ｃ５が、エンジンやトランスミッションなどを制御して、運転条件に制限を掛け、排ガス量を抑えるなどの対処を行う。
【００６０】
この方法によれば、ＤＰＦ３の内部の多孔質セル６の壁面６ａの局部の温度測定結果である温度差Δｔｘから、貴金属ＰｔとＰＭとの反応に伴う発熱量Ｑｏｘを推定し、その発熱量Ｑｏｘと相関関係にある貴金属Ｐｔの表面積Ｓｘの減少分、つまり貴金属Ｐｔの粒径Φｘを推定し、その粒径Φｘの成長に応じた貴金属Ｐｔの劣化程度を判定することができる。
【００６１】
これにより、貴金属Ｐｔの劣化程度を段階的に判定することにより、貴金属Ｐｔの劣化程度に応じて適切な温度制御や警告などを行うことを可能とするので、排ガスに含まれる有害物質の大気中への拡散を抑制することができる。
【００６２】
次に、本発明に係る第２の実施の形態の排ガス浄化システム２０の温度差センサー部２１について、図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第２の実施の形態の排ガス浄化システムの構成は温度差センサー部２１を除いては第１の実施の形態の排ガス浄化システム１と同様であるため、図面及びその説明は省略する。なお、図５及び図６において、排ガスの流れる方向（ＤＰＦ３の長手方向）をｘ方向、排ガスが壁面６ａを通過する方向の一方をｙ方向、他方をｚ方向とし、この実施の形態では、ｙ方向に排ガスが壁面６ａを通過する場合を例に説明する。
【００６３】
温度差センサー部２１は、図５に示すように、多孔質セル６の壁面６ａの局部に設けら
れた温度差Δｔｘを測定するセンサーであり、壁面６ａの局部に筒状部材２２を挿入して設けると共に、筒状部材２２の上流側に排ガスの通過前温度ｔ１を検知する上流温度センサー２３と、筒状部材２２の下流側に通過後温度ｔ２を検知する下流温度センサー２４とをそれぞれ配置して形成される。
【００６４】
筒状部材２２は、多孔質セル６の壁面６ａの局部に筒状の流路を形成するものであり、予め定めておいたエンジン運転状態において、その流路内部を通過する排ガス量が一定になるような構造を有している。この実施の形態では、図６の（ａ）に示すように、円筒状に形成したが、その形状は特に限定しない。
【００６５】
また、この筒状部材２２を、熱伝導率の小さい物質で形成すると、温度差センサー部２１とその周辺部との熱交換、あるいは熱伝達の影響を小さくし、正確な温度を測定することができる。さらに、シリカ（ＳｉＯ２）で形成すると、強度も高く、且つ使用温度領域も広いため好ましい。
【００６６】
上流温度センサー２３と下流温度センサー２４は、この実施の形態では、微細な熱電対で構成されるが、局部的な温度測定が可能であり、且つ、実用に耐えうるものであれば、これに限定しない。例えば、測温抵抗体などを用いることもできる。
【００６７】
この温度差センサー部２１を通過する排ガス流量（筒状部材２２の内部を通過する排ガス流量）と、この温度差センサー部２１を通過しない排ガス流量（筒状部材２２の外部を通過する排ガス流量）に差が生じないように、図６の（ｂ）に示すように、筒状部材２２の内側の多孔質セル６の壁面６ｂの壁厚ｄ１を、筒状部材２２の外側の壁面６ａの壁厚ｄ２よりも薄く形成する。好ましくは壁面６ｂを上流温度センサー２３と下流温度センサー２４の抵抗が増加する分だけ薄く形成する。
【００６８】
壁面６ｂを壁面６ａよりも薄く形成することで、温度差センサー部２１を経由した排ガスの圧力損失ΔＰｓと、温度差センサー部２１を経由しない排ガスの圧力損失ΔＰｗとを等しくすることができる。これにより、温度差センサー部２１の周辺部の状態を正確に反映するので、温度差センサー部２１の測定結果の正確性を向上することができる。
【００６９】
この温度差センサー部２１によれば、壁面６ａの局部に筒状部材２２を設けて、局部的に温度差Δｔｘを測定することにより、排ガスが全体通過するよりも精密な測定が可能となる。また、温度差センサー部２１を通過した排ガスの圧力損失ΔＰｓと、温度差センサー部２１を通過しない排ガスの圧力損失ΔＰｗとが等しくなるので、温度差センサー部２１の測定結果が周辺部の状態を正確に反映することができる。
【００７０】
よって、この温度差センサー部２１を設けた第２の実施の形態の排ガス浄化システム２０は、より正確に貴金属Ｐｔの劣化程度を判定することができる。
【００７１】
次に、本発明に係る第３の実施の形態の排ガス浄化システム３０について、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、この第３の実施の形態の排ガス浄化システム３０の構成も、第１の実施の形態の排ガス浄化システム１と同様のため、説明は省略する。
【００７２】
この第３の実施の形態の排ガス浄化システム３０は、図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の実施の形態の温度差センサー部２１と同様の構成の複数の温度差センサー部３１ａ〜３１ｆをＤＰＦ３内に設けて構成される。
【００７３】
ここで図７の図中において、ＤＰＦ３の排ガスが流れる方向をｘ方向とし、図７の（ａ）をｘ方向から見た正面図、（ｂ）を側面図とする。この実施の形態では、ＤＰＦ３の中心Ｐの上流側、真ん中近傍、下流側に温度差センサー部３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃをそれぞれ配置し、ＤＰＦ３の外周側Ｑの上流側、真ん中近傍、下流側に温度差センサー部３１ｄ、３１ｅ、及び３１ｆをそれぞれ配置した。このように複数の温度差センサー部３１ａ〜３１ｆを配置することで、図８のグラフに示すように、ＤＰＦ３内の各局部で異なる熱履歴を知ることができる。
【００７４】
この構成によれば、貴金属Ｐｔの劣化は曝露された、図８に示す熱履歴に左右されるため、ＤＰＦ３内の各局部での貴金属Ｐｔの劣化程度が正確に分かり、全体の劣化程度の推定精度を向上することができる。また、カルシウム化合物などの灰分（アッシュ）等により引き起こされるＤＰＦ３の閉塞が招く流れの不均一さなどの故障診断にも応用することができる。
【００７５】
なお、本発明はこれに限定せずに、任意の数の温度差センサー部をＤＰＦ３内の任意の場所に配置すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の触媒の劣化判定方法は、触媒を担持した担体の壁面を通過する前と後の温度差から、触媒と微粒子状物質との反応に伴う発熱量を推定し、その発熱量と相関関係にある触媒の表面積の減少分、つまり触媒の粒径を推定し、その粒径の成長に応じた触媒の劣化程度を判定することができるので、特にディーゼルエンジンを搭載するトラックなどの車両に利用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１、２０、３０  排ガス浄化システム
２  排気通路
３  ＤＰＦ（捕集装置）
４  フィルタ
５  セル
６  多孔質セル（担体）
７  触媒
８  目封じ小片
９  ＥＣＵ（制御装置）
１０、２１、３１ａ〜３１ｆ  温度差センサー部
１１、２３  上流温度センサー
１２、２４  下流温度センサー
２２  筒状部材
Ｃ１  温度差測定手段
Ｃ２  劣化程度判定手段
Ｃ３  温度制御手段
Ｃ４  警告手段
Ｃ５  運転状況制御手段
Ｍ１  劣化程度マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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