(57)【要約】【課題】本発明の課題は、ＳＯｘ吸蔵剤の再生が車輛走行中に実施されることによって引き起こされる燃費悪化や、ＳＯｘ吸蔵触媒の不完全な再生を防止することにある。【解決手段】車輛５０に交換可能に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったことが回収ステーション７０に報知される。その後、回収ステーション７０においてＳＯｘ吸蔵触媒１９が回収され、回収されたＳＯｘ吸蔵触媒１９よりもＳＯｘ吸蔵可能量多いＳＯｘ吸蔵触媒１９を車輛５０に取り付ける。【選択図】　図２
2004068731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輛の排気通路に配置され、排気ガスに含まれるＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ吸蔵触媒を交換する方法であって、前記ＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったことを前記車輛から車輛管理者に報知する再生時期報知工程と、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収工程と、回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付ける取り付け工程と、を含むＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項２】
前記再生時期報知工程後、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収ステーションに前記ＳＯｘ吸蔵触媒の回収時期を報知する回収時期報知工程を更に含む請求項１に記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項３】
車輛の排気通路に配置され、排気ガスに含まれるＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ吸蔵触媒を交換する方法であって、前記ＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったことを、前記車輛からＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収ステーションに報知する再生時期報知工程と、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収工程と、回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付ける取り付け工程と、を含むＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項４】
前記再生時期報知工程後、前記車輛管理者に前記ＳＯｘ吸蔵触媒の回収時期を前記回収ステーションから報知する回収時期報知工程を更に含む請求項３に記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項５】
前記回収工程は、前記車輛の待機場所にて前記車輛から前記ＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す工程と、取り外された前記ＳＯｘ吸蔵触媒を前記回収ステーションに持ち込む工程と、を含む請求項２から４のいずれかに記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項６】
前記回収工程は、前記車輛を前記回収ステーションに持ち込む工程と、持ち込まれた車輛から前記ＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す工程と、を含む請求項２から４のいずれかに記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項７】
前記回収ステーションは移動可能に構成され、前記回収工程は、前記回収ステーションが前記車輛の待機場所まで移動する工程と、前記車輛から前記ＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す工程と、取り外されたＳＯｘ吸蔵触媒を回収する工程と、を含む請求項２から４のいずれかに記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項８】
前記回収工程後、前記回収ステーションにおいて前記回収したＳＯｘ吸蔵触媒を再生するＳＯｘ吸蔵触媒再生工程を更に含み、前記取り付け工程は再生されたＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取付けることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【請求項９】
前記取り付け工程は、前記車輛に前記ＳＯｘ吸蔵触媒とは別個の新品のＳＯｘ吸蔵触媒を取り付けることを特徴とする１から７のいずれかに記載のＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＯｘ吸蔵触媒の交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リーン混合気による燃焼を基本とする内燃機関において、流入する排気ガスに含まれるＮＯｘをリーンの空燃比で吸蔵し、ストイキ又はリッチの空燃比であって還元剤の存在下において吸蔵したＮＯｘを還元する触媒（以下ＮＯｘ触媒）を排気通路に配置した内燃機関が提案されている。ＮＯｘ触媒は排気ガスに含まれるＮＯｘを吸蔵する機能のほか、燃料や潤滑油に含まれる硫黄分が機関筒内で燃焼することにより生成されたＳＯｘをも吸蔵する。触媒に吸蔵されたＳＯｘは硫酸塩を形成し、流入する排気ガスの空燃比をリッチとしても分解されずそのまま残る。従って、ＮＯｘ触媒内には時間が経過するに連れて硫酸塩が増大することとなりＮＯｘの吸蔵を阻害する。そこで、ＮＯｘ触媒の排気上流側にＳＯｘをリーン空燃比で吸蔵し、ストイキ又はリッチ空燃比でＳＯ２として放出するＳＯｘ吸蔵触媒を配置し、ＮＯｘ触媒へＳＯｘが流入するのを抑制する構成が提案されている（特許第２６０５５５９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵可能なＳＯｘ量にも限界があるため、時折吸蔵したＳＯｘを放出させ再生する必要がある。ＳＯｘ吸蔵触媒を高温（例えば６００℃以上）に維持し、空燃比をストイキ又はリッチとすれば、吸蔵されたＳＯｘはＳＯ２として放出されるが、ＳＯｘ吸蔵触媒を６００℃まで昇温させるための昇温制御や排気ガスの空燃比をストイキ又はリッチとする制御は通常の運転状態と比較して燃料を多く消費するため燃費が悪化してしまう。また、ＳＯｘ吸蔵触媒を６００℃以上まで昇温させるためには時間がかかるため、機関運転状態によってはＳＯｘ吸蔵触媒の再生を完了できない場合もある。
【０００４】
本発明の課題は、ＳＯｘ吸蔵剤の再生が車輛走行中に実施されることによって引き起こされる燃費悪化や、ＳＯｘ吸蔵触媒の不完全な再生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、車輛の排気通路に配置され、排気ガスに含まれるＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ吸蔵触媒を交換する方法であって、前記ＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったことを前記車輛から車輛管理者に報知する再生時期報知工程と、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収工程と、回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付ける取り付け工程と、を含む。なお、本発明における「交換」とは、車輛から回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付ける取り付ることを意味する。
【０００６】
この発明によれば、車輛に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったときにその旨が車輛管理者に報知され、報知後、劣化したＳＯｘ吸蔵触媒が回収され、回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付けるようにしたため、劣化したＳＯｘ吸蔵触媒を使い続けることによる排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記再生時期報知工程後、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収ステーションに前記ＳＯｘ吸蔵触媒の回収時期を報知する回収時期報知工程を更に含む。
【０００８】
この発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する時期を、ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収ステーション側で設定することが可能となるので、ＳＯｘ吸蔵触媒の再生装置の予約、新品のＳＯｘ吸蔵触媒の発注など充分な事前準備を行うことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、車輛の排気通路に配置され、排気ガスに含まれるＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ吸蔵触媒を交換する方法であって、前記ＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったことを、前記車輛からＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収ステーションに報知する再生時期報知工程と、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収工程と、回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付ける取り付け工程と、を含む。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、前記再生報知工程後、前記車輛管理者に前記ＳＯｘ吸蔵触媒の回収時期を前記回収ステーションから報知する回収時期報知工程と、前記回収時期報知工程後、前記ＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収工程と、を更に含む。
【００１１】
これらの発明によれば、ＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期が最初にＳＯｘ吸蔵触媒を回収する回収ステーションに報知され、回収ステーションから車輛の管理者に報知される。その後、劣化したＳＯｘ吸蔵触媒が回収され、回収した前記ＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付けるようにしたため、車輛の管理者がＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期であるにも関わらず、再生しないままＳＯｘ吸蔵触媒を使い続けることに起因する排気エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２から４のいずれかに記載の発明において、前記回収工程は、前記車輛の待機場所にて前記車輛から前記ＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す工程と、取り外された前記ＳＯｘ吸蔵触媒を前記回収ステーションに持ち込む工程と、を含む。
【００１３】
この発明によれば、ＳＯｘ吸蔵触媒を車輛から取り外し、取り外したＳＯｘ吸蔵触媒のみを回収ステーションにて回収するため、車輛自体を回収ステーションに持ち込むことに比べ輸送のコストが大幅に省ける。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２ら４のいずれかに記載の発明において、前記回収工程は、前記車輛を前記回収ステーションに持ち込む工程と、持ち込まれた車輛から前記ＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す工程と、を含む。
【００１５】この発明によれば、ＳＯｘ吸蔵触媒を取付けたままの車両を回収ステーションに持ち込み、回収ステーションにて車輛からＳＯｘ吸蔵触媒を取り外すため、車輛管理者が直接車輛からＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す手間を省くことができる。
【００１６】請求項７に記載の発明によれば、請求項２から４のいずれかに記載の発明において、前記回収ステーションは移動可能に構成され、前記回収工程は、前記回収ステーションが前記車輛の待機場所まで移動する工程と、前記車輛から前記ＳＯｘ吸蔵触媒を取り外す工程と、取り外されたＳＯｘ吸蔵触媒を回収する工程と、を含む。
【００１７】この発明によれば、回収ステーションが移動可能に構成されており、回収ステーション自体が車輛の待機場所に移動し、ＳＯｘ吸蔵触媒を回収することができるため、複数の車輛からＳＯｘ吸蔵触媒を回収する時には回収の効率が向上する。
【００１８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項２から７のいずれかに記載の発明において、前記回収工程後、前記回収ステーションにおいて前記ＳＯｘ吸蔵触媒を再生するＳＯｘ吸蔵触媒再生工程を更に含み、前記取り付け工程は再生されたＳＯｘ吸蔵触媒を前記車輛に取り付けることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、回収ステーションにて回収されたＳＯｘ吸蔵触媒を再生し、ＳＯｘ吸蔵可能量が多くなった状態で再度車輛に取り付けられる。ＳＯｘ吸蔵触媒が劣化してＳＯｘ吸蔵量可能量が減少したとしても、ＳＯｘ吸蔵触媒に使用されている貴金属は劣化しておらず利用可能な状態であるため、このようにすることで貴金属を有効に利用することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１から７のいずれかに記載の発明において、前記取り付け工程は、前記車輛に前記ＳＯｘ吸蔵触媒とは別個の新品のＳＯｘ吸蔵触媒を取り付けることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、ＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期となった車輛には常に新品のＳＯｘ吸蔵触媒が取り付けられるため、再生したＳＯｘ吸蔵触媒を再度取付けることに比べてより排気エミッションが向上する。
【発明の実施の形態】
【００２２】
図１を用いて本発明を適用できるディーゼル車輛に搭載した内燃機関について説明する。１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気マニホルド１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７および排気管１８を介して触媒コンバータ２０とＮＯｘ触媒２１に連結される。触媒コンバータ２０にはＳＯｘ吸蔵触媒１９が収容されている。
【００２３】
ＳＯｘ吸蔵触媒１９は排気管１８に着脱可能な形態で配置されている。ＳＯｘ吸蔵触媒１９を収容した触媒コンバータ２０は排気管１８に複数のボルトによってフランジ接合され、ボルトを外すことでＳＯｘ吸蔵触媒１９を収容したまま触媒コンバータ２０を取り外すことができる。または、触媒コンバータ２０の側面、もしくは底面が排気流れ方向を軸として開閉可能となっており、ＳＯｘ吸蔵触媒１９のみを着脱可能できる、いわゆるカセット式で構成されていれば、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の着脱が容易でありより好ましい。
【００２４】
また、車輛の排気量が大きい程ＳＯｘ吸蔵触媒を通過する排気ガス量が多くなり、必然的にＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されるＳＯｘの量も多くなる。そのためＳＯｘ吸蔵触媒の容量は装着される車輛の排気量に基づいて設定される。ここで、ＳＯｘ吸蔵触媒の容量を統一し、排気量が大きい車輛には複数のＳＯｘ吸蔵触媒を配置し、排気量が小さい車輛には一つのＳＯｘ吸蔵触媒を配置するようにすることが好ましい。こうすることで、後述するＳＯｘ吸蔵触媒再生装置の構成も簡略化し、新品のＳＯｘ吸蔵触媒の在庫管理も容易となる。
【００２５】
排気マニホルド１７とサージタンク１２とはＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。各燃料噴射弁６は燃料供給管２４を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２５に連結される。このコモンレール２５内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２６から燃料が供給され、コモンレール２５内に供給された燃料は各燃料供給管２４を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２５にはコモンレール２５内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２７が取付けられ、燃料圧センサ２７の出力信号に基づいてコモンレール２５内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２６の吐出量が制御される。２８は排気マニホルド１７に設けた空燃比センサ、２９および３９はＳＯｘ吸蔵触媒１９の排気下流、且つ、ＮＯｘ触媒２１の排気上流に設けた酸素濃度センサ、及びＳＯｘセンサである。
【００２６】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。空燃比センサ２８の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、燃料圧センサ２７の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換機３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０゜回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。また、受信装置５３は通信網を介して送られた信号を受信するためのものである。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２３および燃料ポンプ２６、インジケータ５１、送信装置５２に接続される。インジケータ５１は駆動回路３８からの信号を受けて発光する発光ダイオード等で構成される。送信装置５２は通信網を介して信号を送るためのものである。
【００２７】
ＮＯｘ触媒２１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、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金属、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のような貴金属が担持されている。機関吸気通路およびＮＯｘ触媒２１上流の排気通路内に供給された空気および燃料（軽油）の比をＮＯｘ触媒２１へ流入する排気ガスの空燃比と称すると、このＮＯｘ触媒２１は流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がストイキまたはリッチとなると、還元剤の存在下において吸蔵したＮＯｘを還元して浄化する作用を有する。
【００２８】
上述のＮＯｘ触媒２１を機関排気通路内に配置すればこのＮＯｘ触媒２１は実際にＮＯｘの吸蔵還元作用を行うが、この吸蔵還元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。しかしながらこの吸蔵還元作用は次のようなメカニズムで行われていると考えられる。このメカニズムについて担体に白金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、他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００２９】
即ち、ＮＯｘ触媒２１に流入する排気ガスがかなりリーンとなると排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、これら酸素Ｏ２がＯ２―又はＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ２―又はＯ２−と反応しＮＯｘとなる（２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２）。次いで生成されたＮＯ２の一分は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸蔵剤内に吸蔵された酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオンＮＯ３−の形で吸蔵剤内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸蔵剤に吸蔵される。
【００３０】
流入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、吸蔵剤のＮＯｘ吸蔵能力が上限に達しない限りＮＯ２が吸蔵剤に吸蔵されて硝酸イオンＮＯ３−が生成される。これに対して流入排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ２の生成量が低下すると、反応が逆の方向（ＮＯ３−→ＮＯ２）に進み、かくして吸蔵剤内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯ２の形で吸蔵剤内から放出され、排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯによって還元される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとＮＯｘ触媒２１からＮＯｘが還元される。
【００３１】
ここで「吸蔵」という文言の意味は、少なくとも一時的に触媒上にＮＯｘ、ＳＯｘ等が留まる現象のことを指し、「吸収」「吸着」等の物理的、化学的な現象を含む。言い換えると、少なくとも一時的に触媒上にＮＯｘ、ＳＯｘ等が留まれば、その形態には限定されない。
【００３２】
ところで排気ガス中にはＳＯｘが含まれており、ＮＯｘ触媒２１にはＮＯｘばかりでなくＳＯｘも吸蔵される。このＮＯｘ触媒へのＳＯｘの吸蔵メカニズムはＮＯｘの場合と同じであると考えられる。しかしながら、ＳＯｘの吸蔵により触媒内に生成される硫酸塩は安定していて分解し難く、流入する排気ガスをストイキまたはリッチとしても分解されずにそのまま残留する。従ってＮＯｘ触媒内には機関運転時間が経過するに連れて硫酸塩が増大することになり、かくしてＮＯｘ触媒２１が吸蔵し得るＮＯｘ量が低下することになる。
【００３３】
そこで本発明では、ＮＯｘ触媒２１にＳＯｘが流入するのを抑制するために、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ吸蔵触媒１９をＮＯｘ触媒２１の排気上流側に配置している。ＳＯｘ吸蔵触媒１９としては、アルミナからなる担体上に鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、ニッケルＮｉ，錫Ｓｎのような遷移金属およびリチウムＬｉから選ばれた少なくとも一つを担持した吸蔵触媒を用いることができる。特にアルミナからなる担体上にリチウムＬｉを担持させた吸蔵触媒が好ましいことが判明している。
【００３４】
このＳＯｘ吸蔵触媒１９によりＮＯｘ触媒２１へのＳＯｘの流入するのを抑制することができるが、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量にも限界があるため、ＳＯｘ吸蔵触媒１９がＳＯｘを吸蔵できなくなる前に、再度ＳＯｘを吸蔵できるよう再生する必要がある。
【００３５】
ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量の限界を知るためには、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量を求める必要がある。ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量を推定する方法として燃料中の硫黄濃度を推定し、硫黄濃度と燃料消費量の積を累積することによってＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量を推定する方法がある。燃料中の硫黄濃度は、燃料中の硫黄濃度が多い程排気通路に設けられた酸素濃度センサ２９の出力の最大値が小さいことを利用することで推定できる。また、国や地域によって燃料中の硫黄濃度はある程度一定であるため、予め国別、地域別にＲＯＭ３２に記憶しておいてもよい。燃料消費量は一定時間毎に燃料タンク内に残留した燃料を直接比較することで検出してもよいし、車輛走行距離で代替しても良い。
【００３６】
このように推定されたＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上の時は、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量が上限に近い量となっていると判断される。この場合、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量の上限を示す所定量は、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に担持された触媒の材料によってある程度決められる量であり、事前に実験等で求めることができる。さらに、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の使用条件（例えば温度）は車輛毎に異なるため、車輛の運転履歴に応じて所定量を補正してもよい。また、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量の上限を示す所定量は、ＳＯｘ吸蔵触媒の回収までの時間を考慮してある程度余裕を持った量にする必要がある。
【００３７】
また、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量を推定するのではなく、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の下流に設けられたＳＯｘセンサ３９の出力を利用する方法もある。ＳＯｘ吸蔵触媒１９がＳＯｘ吸蔵可能な状態であれば、下流に設けられたＳＯｘセンサの出力はほとんど零であるため、ＳＯｘセンサ３９の出力が所定値より大きければ、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量はＳＯｘ吸蔵能の限界に達していると推定できる。ここで、一時的にＳＯｘセンサ３９の出力が所定値以上となったとしても、燃焼条件の悪化等が原因である可能性があるため、ＳＯｘセンサ３９の出力が所定時間所定値以上となったときにＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量が限界を超えたと判断する方がより好ましい。
【００３８】
ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量が限界に近づいた場合、速やかにＳＯｘ吸蔵触媒１９をＳＯｘ吸蔵可能な状態に戻す必要があるため、その旨を車輛管理者に報知する。ここで車輛管理者とは、車輛運転者、車輛を所有する所有者、車輛の運行をモニタする者等を含む。
【００３９】
［第１の実施形態］
図２（ａ）は本発明における第１の実施形態を示す図であり、車輛、車輛管理ステーション、回収ステーションの概要を示している。
【００４０】
５０は図１に示した内燃機関を搭載した車輛であり、排気通路にはＳＯｘ吸蔵触媒１９を具備している。５１はインジケータ、５２は送信装置、５３は受信装置を示している。
【００４１】
６０は車輛の運行を管理する車輛管理ステーションであり、車輛の車庫等に併設されている施設である。６１は通信網を介して車輛５０に配置された受信装置５３や、回収ステーション７０に配置された受信装置７６に信号を送信するための装置である。６２は受信装置であり、車輛に具備された送信装置５２の信号を受信するためのものである。車輛管理ステーション６０には、車輛の運行を管理している車輛管理ステーションの管理者が常駐しており、車輛管理ステーションの管理者は無線やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）を介して各車輛の位置を把握することができ、種々の手段により車輛管理者（車輛運転者）と通信を行うことができる。
【００４２】
７０は回収ステーションであり、車輛に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒を回収するための施設である。回収ステーション７０は本実施形態において車輛の販売店、整備工場、用品販売店、給油所等の形態を取ることができ、車輛管理者にとって利用し易いように広い範囲に渡って複数の施設を配置することがより好ましい。送信装置７５、受信装置７６は通信網を介して信号を送受信するためのものである。
【００４３】
回収ステーション７０には、持ち込まれたＳＯｘ吸蔵触媒１９を再生し、再度ＳＯｘを吸蔵することが可能な状態に戻すためのＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１が配置されている。ＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１は、ＳＯｘ還元ガス発生装置７２、加熱装置７３、ＳＯｘ処理装置７４から構成される。ＳＯｘ還元ガス発生装置７２は、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘを還元し、ＳＯｘ吸蔵触媒１９から放出させるための還元ガス（例えばＣＯ）を発生させる。ＳＯｘ吸蔵触媒１９から放出させるためのガスはＳＯｘ吸蔵触媒１９に満遍なく導入される。加熱装置７３は、ＳＯｘ吸蔵触媒１９からＳＯｘが放出される温度（例えば６００〜７００℃）にまでＳＯｘ吸蔵触媒１９を加熱する炉である。上記ＳＯｘ還元ガス発生装置７２とこの加熱装置７３によりＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘはＳＯ２として放出される。放出されたＳＯｘはＳＯｘ処理装置７４に導入され無害な状態にされる。ＳＯｘ処理装置７４の代わりに、ＳＯｘ吸蔵触媒１９から放出されたＳＯ２を捕集するタンクを設け、一旦タンクにＳＯ２を捕集した後、別の場所で無害な状態にされてもよい。
【００４４】
上述したＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量を推定する方法に基づいて算出されたＳＯｘ量は、記憶されたＳＯｘ吸蔵量の上限を示す所定量と比較される。比較の結果、推定されたＳＯｘ量が所定量を超えたと判断された時に発光ダイオード等で構成されたインジケータ５１が発光する。インジケータ５１に代えて、駆動回路３８に接続されたナビゲーション装置のディスプレイや携帯電話等によりＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期を報知してもよいし、音声を用いて再生時期を報知してもよい。この場合、発光ダイオードによる報知に比べて、より明確に車輛運転者に再生時期を報知することができる。
【００４５】
また、車輛運転者以外（例えば車輛管理ステーション６０に待機した車輛管理者）にＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期を報知する時には、推定されたＳＯｘ量が所定量を超えたと判断された時に出力ポート３６から送信装置５２に接続された駆動回路３８に駆動信号が伝達され、駆動信号を受けた送信装置５２は通信網を介して車輛管理ステーション６０に配置された受信装置６２に信号を伝達する。このように車輛運転者だけではなく、車輛管理ステーション６０にもＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を報知することにより、車輛管理ステーション６０に待機した車輛管理者は管理する各車輛のＳＯｘ吸蔵触媒１９の状態を把握することができる。
【００４６】
もちろん、車輛５０の運転者、車両管理ステーション６０に待機した車輛管理者のいずれか一方のみにＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を報知してもよいし、車輛５０の運転者、車両管理ステーション６０に待機した車輛管理者の両者に報知してもよい。
【００４７】
ＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期を知った車輛管理者は車輛５０自体を回収ステーション７０に持ち込むか、もしくは車輛５０からＳＯｘ吸蔵触媒１９（もしくはＳＯｘ吸蔵触媒１９を収容した触媒コンバータ２０）を取り外して回収ステーション７０に持ち込む。車輛５０自体を回収ステーション７０に持ち込んだ場合は、回収ステーション７０に待機した従業員等が車輛５０からＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外す。この場合、車輛管理者自身が車輛５０によるＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外す手間が省けるため利便性が高い。また、車輛管理者自身が車輛５０からＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外し、取り外されたＳＯｘ吸蔵触媒１９のみを回収ステーション７０に持ち込むことにより、車輛５０自体を回収ステーション７０に持ち込むことに比べ運送の手間が省ける。また、複数の車輛５０から取り外されたＳＯｘ吸蔵触媒１９を一度に回収ステーション７０に持ち込むことで、ＳＯｘ吸蔵触媒１個当たりの輸送コストが少なくて済む。
【００４８】
上述したＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１により、回収ステーション７０に持ち込まれたＳＯｘ吸蔵触媒１９が再生される。ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量は再生前の状態に比べ新品時に近い状態にまで再生される。ＳＯｘ吸蔵触媒１９が回収ステーション７０に車輛ごと持ち込まれた場合には、再生されたＳＯｘ吸蔵触媒１９は持ちこまれた車輛５０に装着される。
【００４９】
このように、車輛走行中にＳＯｘ吸蔵触媒１９の温度を上昇させ、流入する排気ガスの空燃比をストイキ又はリッチにしていた従来のＳＯｘ再生処理方法に比べ、本発明によれば車輛運転状態でＳＯｘ再生処理を行う必要がないため、機関の制御がより簡易となる。また、車輛運転状態では、ＳＯｘ吸蔵触媒にとって必ずしも最適の条件で再生することができない。そのためＳＯｘ吸蔵触媒が過度の高温に晒され、ＳＯｘ吸蔵触媒に担持された貴金属が凝集して表面積が小さくなり、結果的に排気ガス中の有害成分との接触面積が減少して触媒としての機能を低下させる可能性がある。それに比べ本発明によれば、ＳＯｘ吸蔵触媒を最適な条件で再生することができるため、上記のような問題の発生を抑制することができる。
【００５０】
ここで、回収ステーション７０側では車輛５０に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収するのみとし、車輛５０には回収されたＳＯｘ吸蔵触媒１９とは別個の新品のＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り付けても良い。ＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１により再生されたとしても、新品と同量のＳＯｘを吸蔵するまでは再生されないため、次回以降の再生時期が早く訪れる。回収されたＳＯｘ吸蔵触媒の代わりに新品のＳＯｘ吸蔵触媒を取り付けることで再生の頻度を少なくすることができる。
【００５１】
また、車輛５０に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を車輛５０から車輛管理者に報知した後、車輛管理者がＳＯｘ吸蔵触媒１９の回収時期を回収ステーション７０に報知してもよい。ここで、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期はＳＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＳＯｘ量に基づいて一義的に決まる時期であるのに対し、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の回収時期とはＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期に加え、車輛管理者、及び回収ステーション７０側の都合に基づいて設定される時期である。このことから回収時期は再生時期を越えない時期に設定する必要がある。
【００５２】
図２（ｂ）は車輛管理者がＳＯｘ吸蔵触媒１９の回収時期を回収ステーション７０に報知することを示した図である。インジケータ５１を介して車輛運転者、または車輛５０から送信装置５２を介して車輛管理ステーション６０にＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を報知する点は第１の実施形態と同様である。ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を知った車輛管理者は、実際にＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収する時期を回収ステーション７０に報知する。上述したようにＳＯｘ吸蔵触媒１９の回収時期は、車輛管理者がＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収ステーション７０に持ち込むのであれば、その日にちや時刻である。報知する方法は、電話や手紙、その他周知の通信手段を用いることができる。
【００５３】
図２（ｂ）では、回収ステーション７０に回収時期が報知されるため、回収ステーション７０の従業員が車輛５０の待機場所に赴き、車輛５０に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外し、取り外したＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収ステーション７０に持ち込むことが可能となる。このことにより車輛管理者が回収ステーション７０にＳＯｘ吸蔵触媒１９を持ち込む必要がなくなり、車輛管理者の負担が軽減される。
【００５４】
［第２の実施形態］
図３（ａ）は第３の実施例における車輛５０、車輛管理ステーション６０、回収ステーション７０の概要を示したものである。第２の実施形態は、第１の実施例とは車輛５０に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を車輛５０から最初に回収ステーション７０に報知される点で異なる。第１の実施形態は、ＳＯｘ吸蔵触媒の再生時期を知った車輛管理者がＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収ステーション７０に持ち込んだり、回収ステーション７０に回収時期を知らせたりと、車輛管理者が主体の回収方法であるのに対し、本実施形態では回収ステーション７０が主体の回収方法である。
【００５５】
車輛５０に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期は車輛５０に配置された送信手段５２から通信網を介して回収ステーション７０の受信装置７６に報知される。ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を知った回収ステーション７０側では、第１の実施形態のように回収ステーション７０の従業員が車輛５０の待機場所に赴き、車輛５０に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外し、取り外したＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収ステーション７０に持ち込む。
【００５６】
図３（ｂ）はＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を知った回収ステーション７０側から、車輛管理者に対してＳＯｘ吸蔵触媒１９の回収時期を報知することを示した図である。図３（ｂ）において、車輛５０に具備された送信装置５２から送信されたＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期に関する情報は、通信網を介して回収ステーション７０が具備する受信装置７６によって受信される。受信装置７６によって受信された情報に基づいて、回収ステーション７０では、ＳＯｘ吸蔵剤再生装置７１の準備やＳＯｘ吸蔵剤１９の劣化状況に応じて新品のＳＯｘ吸蔵剤１９を発注する。このようにＳＯｘ吸蔵剤１９の再生、又は交換の準備を進めた後、車輛管理者に対してＳＯｘ吸蔵触媒１９の回収時期を報知する。報知する方法は、電話や手紙、その他周知の通信手段を用いることができる。
【００５７】
この実施形態では、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を最初に回収ステーション７０側が把握することで、その後に続く、ＳＯｘ吸蔵剤１９を再生するためのＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１の使用予約や、ＳＯｘ吸蔵剤１９の劣化が進んで新品のＳＯｘ吸蔵剤１９に交換する必要がある時は、新品のＳＯｘ吸蔵剤１９を予め発注することができる。そのため、車輛管理者の都合でＳＯｘ吸蔵剤１９を回収ステーション７０に持ち込まれるのに比べてＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１や新品のＳＯｘ吸蔵剤の需要予測が立て易い。
【００５８】
さらに、ＳＯｘ吸蔵触媒１９が再生時期となったことが車輛管理者に報知されたとしても、ＳＯｘ吸蔵触媒１９を回収ステーション７０に持ち込むという行為は車輛管理者の自主性に任されているため、ＳＯｘ吸蔵触媒１９が劣化したまま使用され続ける可能性は否定できない。そこで、第２の実施形態のようにＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期が回収ステーション７０に報知されることにより、ＳＯｘ吸蔵触媒１９を再生させるためのきっかけを回収ステーション７０側から車輛管理者に与えることができる。また、回収ステーション７０側から強制的に車輛５０のＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生、もしくは交換が可能であるため、劣化したＳＯｘ吸蔵触媒１９を使い続けることによる排気エミッションの悪化をより抑制することができる。
【００５９】
［第３の実施形態］
図４は第３の実施形態を示した図である。第３の実施形態は、上記実施例と前記ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量が所定量以上となったことを最初に車輛５０から回収ステーション７０に報知する点で同じだが、回収ステーション７０は固定された施設ではなく、車輛のように移動可能に構成されている点で異なる。ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期もしくは回収時期を上記実施形態に示した工程により報知された回収ステーション７０側では、ＳＯｘ吸蔵触媒１９が配置された車輛５０が保管してある車庫等に赴き、車輛５０からＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外して回収する。回収ステーション７０には、上述したＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１や新品のＳＯｘ吸蔵触媒１９が具備されているため、車輛５０の待機場所においてＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生や新品のＳＯｘ吸蔵触媒１９の取り付けが可能となる。回収ステーション７０が車輛５０の待機場所まで赴くことが前提であるため、車輛管理者にとって利便性が高い。また、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期となった車輛が複数の場合、それぞれの車輛の待機場所に赴いてＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り外し、取り外したＳＯｘ吸蔵触媒１９を固定された施設である回収ステーション７０に持ち込む上記実施形態に比べ効率が良い。
【００６０】
上記実施例ではＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期を車輛管理者、回収ステーション７０に報知したが、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵されたＳＯｘ量と比較する所定量を複数設定し、所定量を超える毎に車輛管理者、回収ステーション７０に報知してもよい。このことによりＳＯｘ吸蔵触媒１９の劣化度合いを逐一把握することができ、ＳＯｘ吸蔵触媒１９の再生時期（再生時期）の予測も可能となる。
【００６１】
また、ＳＯｘ吸蔵触媒再生装置７１によりＳＯｘ放出処理が施されても、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に吸蔵可能なＳＯｘ量が所定量以下となったときに、貴金属回収装置によりＳＯｘ吸蔵触媒１９に担持された貴金属を回収するようにしてもよい。また、回収ステーション７０には貴金属回収装置のみを有し、最初にＳＯｘ吸蔵触媒再生時期となったときに車輛５０から取り外されたＳＯｘ吸蔵触媒１９に担持された貴金属を回収するようにし、車輛５０には新品のＳＯｘ吸蔵触媒１９を取り付けるようにしてもよい。
【００６２】
車輛に配置され、再生を要する排気浄化触媒としてパティキュレートフィルタがあるが、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートは流入する排気ガスの空燃比がリーンの状態でフィルタを高温（例えば６００℃以上）に所定時間継続すればよく、機関膨張行程に筒内に燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射等を実施して排気温度を上昇させることにより、車輛走行中においてもフィルタを再生条件とすることが可能である。それに対し、ＳＯｘ吸蔵触媒１９は、触媒を高温（例えば６００℃以上）にするという条件は同じだが、さらに触媒に流入する排気ガスの空燃比をストイキ又はリッチにする必要がある。車輛走行中に排気ガスの空燃比をストイキ又はリッチとするためには、ＳＯｘ吸蔵触媒１９に機関筒内から未燃ＨＣを供給する必要がある。供給する未燃ＨＣ量が過剰となると、ＳＯｘ吸蔵触媒１９をすり抜ける未燃ＨＣの量も多くなり排気エミッションが悪化する。本発明では、パティキュレートフィルタの再生より困難なＳＯｘ吸蔵触媒の再生を回収ステーションにて行うことで、排気エミッション悪化を防止する。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、車輛に配置されたＳＯｘ吸蔵触媒を確実に回収し、回収したＳＯｘ吸蔵触媒よりもＳＯｘ吸蔵可能量が多いＳＯｘ吸蔵触媒を車輛に取り付けることで、ＳＯｘ吸蔵剤の再生が車輛走行中に実施されることによって引き起こされる燃費悪化や、ＳＯｘ吸蔵触媒の不完全な再生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車輛の内燃機関の概略を示す図である。
【図２】本発明における第１の実施形態を示す図である。
【図３】本発明における第２の実施形態を示す図である。
【図４】本発明における第３の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１　機関本体
２　シリンダブロック
３　シリンダヘッド
４　ピストン
５　燃焼室
６　電気制御式燃料噴射弁
７　吸気弁
８　吸気ポート
９　排気弁
１０　排気ポート
１１　吸気マニホルド
１２　サージタンク
１３　吸気ダクト
１４　エアクリーナ
１５　電気モータ
１６　スロットル弁
１７　排気マニホルド
１８　排気管
１９　ＳＯｘ吸蔵触媒
２０　触媒コンバータ
２１　ＮＯｘ触媒
２２　ＥＧＲ通路
２３　電気制御式ＥＧＲ制御弁
２４　燃料供給管
２５　コモンレール
２６　燃料ポンプ
２７　燃料圧センサ
２８　空燃比センサ
２９　酸素濃度センサ
３０　電子制御ユニット
３１　双方向バス
３２　ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）
３３　ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
３４　ＣＰＵ（中央演算処理装置）
３５　入力ポート
３６　出力ポート
３７　ＡＤ変換器
３８　駆動回路
３９　ＳＯｘセンサ
４０　アクセルペダル
４１　負荷センサ
５０　車輛
５１　インジケータ
５２　送信装置
５３　受信装置
６０　車輛管理ステーション
６１　送信装置
６２　受信装置
７０　回収ステーション
７１　ＳＯｘ吸蔵触媒再生装置
７２　ＳＯｘ還元ガス発生装置
７３　加熱装置
７４　ＳＯｘ処理装置
７５　送信装置
７６　受信装置
【図１】
2004068731.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004068731.tif 000005
【図４】
2004068731.tif 000006