JP2000517426A - ＮＯｘ触媒を監視するセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＮＯｘを吸着するための貯蔵材料を有し、その際該貯蔵材料がセンサの感応性素子を形成する、ＮＯｘ触媒を監視するセンサを提供する。それにより貯蔵材料の実負荷度を測定しかつＮＯｘの貯蔵のための準線形制御を可能にすることができる。貯蔵材料の負荷度が正確に監視されることにより、貯蔵容量を一層良好に利用しかつ触媒を廉価な寸法に設計することができる。濃厚化への転化段階を精確に予測し、ひいては運転サイクルに好ましく組み入れることができる。該ＮＯｘ触媒の環視のためのセンサは、特にガソリン直接噴射装置を有する内燃機関又はディーゼルエンジンの排気ガス路内に組み込むために適当である。

Description

【発明の詳細な説明】 ＮＯｘ触媒を監視するセンサ 従来の技術 本発明は、請求項１に記載の形式のＮＯｘ触媒から出発する。内燃機関の排気 ガス浄化のための慣用の３路触媒は、極めて効果的に、もっとも、排気ガス組成 がほぼ化学量論的空気／燃料値にあるという、運転サイクル中に支配的であると いう前提条件においてのみ、排気ガス成分ＮＯ、ＣＯ及びＮＯｘを除去する。例 えばリーンミックスエンジン及びディーゼルエンジンからの酸化性排気ガスのた めには、ＮＯｘ吸着／還元触媒が普及しており、該触媒は、以下の原理に基づき 動作する： 運転サイクルで主要な、希薄な排気ガス排出の段階中に、ＮＯｘを吸着材料内に 貯蔵し、次いで濃厚パルス内で脱着しかつ還元する。このようなＮＯｘ触媒は、 例えばＥＰ−Ａ−０５６０９９１に記載されている。該明細書中には、吸着物質 としてアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属並びに貴金属が挙げられ、 これらは担体物質、例えば酸化アルミニウムに施される。推測される反応機構と しては、希薄段階で、排気ガスからのＮＯｘと反応してＮＯ₂を形成するＯ₂ ^-の 形の酸素の吸着が挙げられる。形成されたＮＯ₂の一 部は更に酸化されかつ硝酸イオンの形で吸着物質内に拡散する。排気ガス組成が 濃厚の方にシフトすると、前記の反応順序は逆方向で行われる、即ちＮＯｘは濃 厚な排気ガスの還元性成分ＨＣ及びＣＯで遊離酸素に還元される。触媒は、主と して希薄段階で働き、希薄段階の濃厚パルスに対する時間的割合は、約５０：１ である。 重要な問題は、吸着剤の貯蔵能力が使い尽くされかつ濃厚パルスがセットされ ねばならない時点を知ることである。そのために、ＥＰ−Ａ−０５６０９９１に よれば、累積の自動車速度が測定されかつそれから吸着物質の負荷度が評価され る。負荷度の精確な認識は、この方法によれば不可能である。 発明の利点 それに対して、請求項１に記載の特徴を有する本発明によるセンサは、触媒の 貯蔵材料の精確な負荷度が測定されかつＮＯｘの貯蔵のための準線形の制御が可 能になるという利点を有する。 貯蔵材料の負荷度が精確に監視されることにより、貯蔵容量を一層良好に利用 しかつ触媒を廉価な寸法に設計することができる。濃厚化の転化段階を、精確に 予測し、ひいては運転サイクル内に一層好ましく組み入れることができる。 触媒の貯蔵材料は同時に負荷測定のためのセンサ用の基礎部材として機能する ので、後触媒ゾンデ（Nach katalysatorsonde）に対するスペース及びコストを倹約する解決手段が達成され る。 請求項２以降に記載の手段により、請求項１に記載のセンサの有利なさらなる 構成及び改良が可能である。 該センサは、吸着されたＮＯｘ量に伴って変化する貯蔵材料の電気的又は電磁 気的特性に応答するように構成するのが有利である。特に簡単には、該センサは 、その容量が、貯蔵材料のＮＯｘ負荷度に依存する誘電率で変化するコンデンサ として構成されていてもよい。 有利には、該センサは、共振器、中空共振器又は充填された導波体として構成 されていてもよく、それにより、平面状のコンデンサにおけるとは異なり、大量 のＮＯｘ量を受容することができる大容積の構造が可能である。さらに、高い周 波数で測定することができるので、測定すべき電気的もしくは電磁気的量に対す る貯蔵材料の影響が増幅される。 コンデンサは特に低周波数のために好適である。プレート寸法が電磁波の波長 の程度である場合には、信号をもはや簡単に解釈することができない。 図面 本発明の実施例は、図面に簡略化して示されており、該実施例について以下に 詳細に説明する。図１は本発明によるセンサの簡明化した図及び図２は電極部分 の横断面図である。 実施例の説明 図１及び２には、実施例として、空気／燃料比の測定のために公知のラムダゾ ンデに類似して、センサが平面状のゾンデの形で示されている。該ゾンデは、図 示されていないＮＯｘ貯蔵触媒内に組み込まれている。 有利には酸化アルミニウムからなる平面状のセラミック支持体上に、重ね合わ された層において被覆７を有するヒータ６、リード線２ａを有する底部電極２、 ＮＯｘ触媒の貯蔵材料を含有する層８並びにリード線３ａを有するカバー電極３ が施されている。しかしながら、ヒータを有しないセンサを使用することも可能 である。 電極のためには、通常の電極物質、例えば白金又は白金族金属を使用する。カ バー電極は、互いに導電性結合されかつ貯蔵材料８への排気ガスの到達を可能に する多孔質粒子からなる。 貯蔵材料としては、例えば支持体上に施されたアルカリ金属、アルカリ土類金 属、希土類金属及び／又は貴金属のような慣用のＮＯｘ貯蔵物質を使用する。 該センサは、機械的保護層として及び／又は触媒層として多孔質カバーリング ９を担持することができる。 リードケーブル５を介して、電極及びヒータのため の電気端子を案内する。キャップナット４で、ゾンデを図示されていないＮＯｘ 触媒内に固定する。 ゾンデ原理としては、触媒−貯蔵材料の電気的又は電磁気的特性の変化を使用 する。 本発明によるセンサを、ＮＯｘ含有ガス流、例えば希薄又はディーゼルエンジ ン内に組み込むと、触媒の貯蔵材料は益々ＮＯｘで負荷される。 同時に、極性のＮＯｘ分子の含量が増大するに伴い例えば貯蔵材料の誘電率、 ひいては誘電体が貯蔵材料であるコンデンサの容量が変化する。このようにして 、貯蔵材料の実負荷度を測定することができる。触媒の貯蔵容量が使用し尽くさ れると、適当な装置を介して濃厚パルスが発生されかつひいてはＮＯｘ脱着が公 知方法で行われる。 本発明によるセンサは、ヒータ６を介して、水又はその他の成分の蓄積が行わ れず、ひいては横感度が改良される適当な温度範囲に組み込むことができる。 被覆層の適当な選択により、場合による必要な前反応を触媒しかつ機械的保護 を保証することができる。 しかしながら、本発明によれば、センサのための基礎として働く、吸着された ＮＯｘ量に伴い変化する触媒−貯蔵材料の別の特性、例えば誘電損率、透過性、 磁気損率又は抵抗被膜を測定することができる。これらのパラメータは、特に良 好に共振器、中空共振器又は充填された導波体において測定することができる。 この場合には、触媒自体は完全に又は部分的に、又は分離した及び元来の触媒と 同一のもしくは変更した形で前記のセンサ構造において使用することができる。 前記のセンサは共通の原理、貯蔵材料への極性ＮＯｘ分子の作用よる電磁界の衰 退を基礎とする。 また、貯蔵材料での吸着されたガス、特にこのガスの化合物の分子による電磁 線の吸収の測定により負荷状態を検出することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＮＯｘを吸着するための貯蔵材料（８）を有し、その際該貯蔵材料（８） がセンサの感応性素子を形成すること特徴とする、ＮＯｘ触媒を監視するセンサ 。 ２．センサが、吸着されたＮＯｘ量に伴い変化する電気的又は電磁気的特性に 応答する、請求項１記載のセンサ。 ３．電気的特性が誘電損率である、請求項２記載のセンサ。 ４．センサがコンデンサとして構成されている、請求項３記載のセンサ。 ５．電磁気特性が誘電損率、透磁性又は磁気損率である、請求項２記載のセン サ。 ６．センサが共振器、中空共振器又充填された導波体として構成されている、 請求項２記載のセンサ。 ７．電磁特性が電磁線の吸収である、請求項２記載のセンサ。 ８．センサが触媒内に組み込まれている、請求項１記載のセンサ。 ９．感応性素子がアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及び／又は貴 金属を含有する、請求項１記載のセンサ。