JPH1071325A - エンジン排ガス系の制御方法および触媒／吸着手段の劣化検出方法 - Google Patents

エンジン排ガス系の制御方法および触媒／吸着手段の劣化検出方法

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JPH1071325A
JPH1071325A JP9139022A JP13902297A JPH1071325A JP H1071325 A JPH1071325 A JP H1071325A JP 9139022 A JP9139022 A JP 9139022A JP 13902297 A JP13902297 A JP 13902297A JP H1071325 A JPH1071325 A JP H1071325A
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lean
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伸秀 加藤
Hiroshi Kurachi
寛 倉知
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを効率よく低
濃度に処理することができるエンジン排ガス系の制御方
法と、それに用いる触媒の劣化を的確に検出できる劣化
検出方法を提供する。 【解決手段】 主としてリーン条件で運転されるエンジ
ン２０の排気系に設けられたリーン雰囲気下で窒素酸化
物を吸着しうるＮＯｘ還元触媒３０と、少なくともＮＯ
ｘ還元触媒３０の下流に設けられたＮＯｘセンサ４０と
を含むエンジン排ガス系の制御方法である。空気／燃料
比（Ａ／Ｆ）制御回路部５０が、ＮＯｘ排出濃度に対応
するＮＯｘセンサ４０の出力値を検知して所定値と比較
し、当該出力値が所定の値に達した段階で、Ａ／Ｆ制御
回路部５０からの信号に基づいて燃料注入量制御部６０
により、エンジン２０に供給する空気／燃料比（Ａ／
Ｆ）が化学量論組成またはリッチ組成となるように燃料
注入量を制御する。このような制御を行うことにより、
ＮＯｘ還元触媒３０に吸着されていたＮＯｘを脱着ある
いは分解せしめ、再びエンジン２０をリーン条件で運転
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は内燃機関の排気ガ
ス中に含まれる窒素酸化物を処理するにあたり、窒素酸
化物センサと窒素酸化物吸着手段とを用いて効率良くリ
ーンバーンエンジン排気ガス中の窒素酸化物を除去でき
るエンジン排ガス系の制御方法、およびその方法に用い
る触媒、吸着手段の劣化を検出する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】 従来、リーンバーンエンジンにおい
て、排気系に設けた三元触媒に窒素酸化物（以下ＮＯｘ
と言う）を吸着させ、これに間欠的に化学量論組成また
はリッチ組成の排気ガスを流すことによりＮＯｘを処理
する方法が、例えば米国自動車技術者協会技術論文（Ｓ
ＡＥペーパー）９５２４９０に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、この
システムでは化学量論組成またはリッチ組成とするか、
あるいは燃料を注入するタイミングおよび注入量は、運
転条件に対応した設定値であるため、実際のＮＯｘの吸
着量に対して、注入のタイミングが早すぎたり、遅すぎ
たり、あるいは量が多すぎたり、少なすぎたりすると言
う不正確さが避けられなかった。このため、注入のタイ
ミングが早すぎると、燃費が低下し、遅すぎるとＮＯｘ
が多量に排出されるという不都合があった。更に、ＮＯ
ｘ触媒が劣化すると、多量のＮＯｘが排出されることに
なるにもかかわらず、その劣化を検出する信頼性の高い
方法も無かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明はこれら従来の
方法の欠点を解決するものであって、内燃機関の排気ガ
ス中の窒素酸化物を効率よく低濃度に処理することがで
きるエンジン排ガス系のの制御方法と、それに用いる触
媒の劣化を的確に検出することができる劣化検出方法を
提供することを目的とする。本発明によれば、主として
リーン条件で運転される内燃機関の排気系に設けられた
リーン雰囲気下で窒素酸化物を吸着しうる窒素酸化物還
元触媒と、少なくとも前記窒素酸化物還元触媒の下流に
設けられた窒素酸化物センサ、とを含むエンジン排ガス
系の制御方法であって、該窒素酸化物センサの出力値を
所定値と比較して前記内燃機関の運転条件を一時的に化
学量論組成またはリッチ組成とすることにより、前記窒
素酸化物還元触媒に吸着されていた窒素酸化物を脱着あ
るいは分解せしめ、再び前記内燃機関をリーン条件で運
転せしめることを特徴とするエンジン排ガス系の制御方
法、が提供される。
【０００５】 また、本発明によれば、主としてリーン
条件で運転される内燃機関の排気系に設けられたリーン
雰囲気下で窒素酸化物を吸着しうる窒素酸化物還元触媒
と、少なくとも前記窒素酸化物還元触媒の下流に設けら
れた窒素酸化物センサ、とを含むエンジン排ガス系の制
御方法であって、該窒素酸化物センサの出力値を所定値
と比較して前記窒素酸化物還元触媒の上流に燃料を注入
することにより、該窒素酸化物還元触媒に吸着されてい
た窒素酸化物を脱着あるいは分解せしめ、再び前記内燃
機関をリーン条件で運転せしめることを特徴とするエン
ジン排ガス系の制御方法、が提供される。
【０００６】 さらに本発明によれば、主としてリーン
条件で運転される内燃機関の排気系に設けられたリーン
雰囲気下で窒素酸化物を吸着しうる吸着手段と、該吸着
手段の下流に、または該吸着手段と一体的に設けられた
窒素酸化物還元触媒と、少なくとも前記吸着手段の下流
に設けられた窒素酸化物センサ、とを含むエンジン排ガ
ス系の制御方法であって、該窒素酸化物センサの出力値
を所定値と比較して前記内燃機関の運転条件を一時的に
化学量論組成またはリッチ組成とすることにより、前記
吸着手段に吸着されていた窒素酸化物を脱着あるいは分
解せしめ、再び前記内燃機関をリーン条件で運転せしめ
ることを特徴とするエンジン排ガス系の制御方法、が提
供される。
【０００７】 さらにまた、本発明によれば、主として
リーン条件で運転される内燃機関の排気系に設けられた
リーン雰囲気下で窒素酸化物を吸着しうる吸着手段と、
該吸着手段の下流に、または該吸着手段と一体的に設け
られた窒素酸化物還元触媒と、少なくとも前記吸着手段
の下流に設けられた窒素酸化物センサ、とを含むエンジ
ン排ガス系の制御方法であって、該窒素酸化物センサの
出力値を所定値と比較して前記吸着手段の上流に燃料を
注入することにより、該吸着手段に吸着されていた窒素
酸化物を脱着あるいは分解せしめ、再び前記内燃機関を
リーン条件で運転せしめることを特徴とするエンジン排
ガス系の制御方法、が提供される。
【０００８】 更に、本発明によれば、上記したエンジ
ン排ガス系の制御方法において、いずれかの工程におけ
る窒素酸化物センサの出力値、リーンの継続時間、また
はリーンとリッチの繰り返し周期に基づいて、前記窒素
酸化物還元触媒または前記吸着手段の劣化を検出するこ
とを特徴とする劣化検出方法が提供される。この劣化検
出方法によれば、窒素酸化物還元触媒の性能のばらつき
や使用中の経時変化があっても、エンジン排気ガスを化
学量論組成またはリッチ組成とするタイミング、および
リーン組成に戻すタイミングを正確に検出することによ
り、上記制御方法をより効率に優れ且つＮＯｘ排出量を
正確に制御した状態で運転し、更に触媒の劣化をも正確
に検出することができる。ここで、窒素酸化物還元触媒
とは、窒素酸化物を吸着し、吸着した触媒表面部分でＮ
ＯｘガスをＮ2 とＯ2 に還元もしくは分解する触媒をい
う。
【０００９】
【発明の実施の形態】 図１〜図３は、本発明のエンジ
ン排ガス系の制御方法の実施例を示す説明図である。図
１において、２０はエンジンであり、主としてリーン条
件で運転されている。エンジン２０の排ガス系には、リ
ーン雰囲気下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸着しうるＮＯ
ｘ還元触媒３０と、ＮＯｘ還元触媒３０の下流にはＮＯ
ｘセンサ４０が設けられている。このエンジン排ガス系
において、空気／燃料比（Ａ／Ｆ）制御回路部５０が、
ＮＯｘ排出濃度に対応するＮＯｘセンサ４０の出力値を
検知して所定値と比較し、当該出力値が所定の値に達し
た段階で、Ａ／Ｆ制御回路部５０からの信号に基づいて
燃料注入量制御部６０により、エンジン２０に供給する
空気／燃料比（Ａ／Ｆ）が化学量論組成またはリッチ組
成となるように燃料注入量を制御する。このようにエン
ジン２０に供給する空気／燃料比（Ａ／Ｆ）を化学量論
組成またはリッチ組成とする制御を行うことにより、Ｎ
Ｏｘ還元触媒３０に吸着されていたＮＯｘを脱着あるい
は分解せしめ、再びエンジン２０をリーン条件で運転さ
せることができる。
【００１０】 図２は、間欠的に燃料を注入する制御方
法を示す実施例であり、注入・解除時期判断部７０が、
ＮＯｘ排出濃度に対応するＮＯｘセンサ４０の出力値を
検知して所定値と比較し、当該出力値が所定の値に達し
た段階で、注入・解除時期判断部７０からの信号に基づ
いて注入手段８０により、ＮＯｘ還元触媒３０の上流に
燃料を注入する。このようにＮＯｘ還元触媒３０の上流
に燃料を注入することにより、ＮＯｘ還元触媒３０に吸
着されていたＮＯｘを脱着あるいは分解せしめ、再びエ
ンジン２０をリーン条件で運転させることができる。な
お、図３の実施例は、図１におけるＮＯｘ還元触媒３０
の代わりに、窒素酸化物吸着体（ＮＯｘ吸着体）３１と
その下流にＮＯｘ触媒３２を配置し、ＮＯｘの吸着と分
解を別の部分で行わせるようにしたものである。ここ
で、ＮＯｘセンサとしては、内燃機関の排気ガス中に共
存する酸素、水素、一酸化炭素、炭化水素、水蒸気、炭
酸ガス等の影響の少ないセンサ、例えば図１０に示す特
願平７−４８５５１号に記載のものがＮＯｘの測定値の
精度、応答速度に優れている点で好ましい。また、ＮＯ
ｘ吸着体とは、リーン雰囲気で窒素酸化物を吸着させ、
リッチ雰囲気でＮＯｘを脱着するものをいう。
【００１１】 図１０は本発明に用いることが望ましい
特願平７−４８５５１号に記載のＮＯｘセンサの基本的
な構成を示す。図１０において、ジルコニア磁器等の酸
素イオン伝導性固体電解質からなる隔壁１の両面に白金
等の内側ポンプ電極２及び外側ポンプ電極３が設けら
れ、電気化学的ポンプセル４を構成する。電気化学的ポ
ンプセル４の内側ポンプ電極２及び外側ポンプ電極３間
には、電気回路１６が設けられて電源８から制御電圧が
印加されるように主ポンプ手段１７を構成している。こ
の構成において、第一の拡散抵抗部５を介して被測定ガ
ス空間６に連通する第一の内部空所７の雰囲気は、内側
ポンプ電極２，外側ポンプ電極３間へ印加される電源８
からの制御電圧による第一のポンプ電流によって、ＮＯ
が実質的に分解されない範囲の所定の低い酸素分圧に制
御される。
【００１２】 この酸素分圧を一定値に制御されたガス
は、第二の拡散抵抗部９を介して、第二の内部空所１０
に導かれる。第二の内部空所１０には、隔壁１の両面に
検出電極１１，基準電極１２が設けられてなる電気化学
的ポンプセル１３を有し、かつ検出電極１１，基準電極
１２間に電気回路１９が設けられて電気信号変換手段１
８を構成している。また、検出電極１１上には、ＮＯｘ
の分解を促進する触媒１４が備えられている。そこで、
第二の拡散抵抗部９を通って第二の内部空所１０に拡散
してきたガス中のＮＯｘは、この触媒１４により窒素と
酸素とに分解され、その反応で生成した酸素は、検出電
極１１から基準電極１２を経て基準ガス存在空間６’に
汲み出され、その際流れる電流（第二のポンプ電流）と
して電流検出手段１５で測定される。
【００１３】 図４は、図１の制御方法に基づいてＮＯ
ｘ排出濃度を制御する場合のＮＯｘ排出濃度、Ａ／Ｆ制
御値、および排気ガス中の残留酸素量、すなわち図１０
に示すＮＯｘセンサを用いた場合の電気化学的ポンプセ
ル４の第一のポンプ電流の時間との関係を示す。すなわ
ち、時点ＡではＡ／Ｆ制御値はリーンであり、ＮＯｘ吸
着体へのＮＯｘの吸着が進行するにつれて吸着能力が低
下するため、ＮＯｘ排出濃度は徐々に増加する。ＮＯｘ
排出濃度が所定の値に達した時点ＢでＡ／Ｆ制御値を化
学量論比またはリッチに切り換える。時点Ｃでは排気ガ
ス中の炭化水素や一酸化炭素が増加するため、吸着され
ていたＮＯｘが分解され、且つエンジンからのＮＯｘも
減少するので、ＮＯｘ排出濃度は急激に減少する。ま
た、時点Ｂの直後では吸着されていたＮＯｘと炭化水素
や一酸化炭素が反応し排気ガス中の残存酸素量は比較的
多く、第一のポンプ電流は多い。しかし、吸着されてい
たＮＯｘが反応により消費されるに従い、炭化水素や一
酸化炭素が残留酸素と反応する割合が多くなり、残留酸
素量は次第に減少し、ポンプ電流もこれにつれて減少す
る。ポンプ電流の減少が飽和するか、電流値が所定の値
になった時点が吸着されていたＮＯｘがほぼ分解され尽
くしたと判断でき、このポンプ電流値を用いるか、また
はＮＯｘ排出濃度そのものを閾値として用いるか、ある
いはエンジン回転数、燃料噴射量等の函数として予め設
定された時間を用いて、時点Ｄで再びＡ／Ｆ制御値をリ
ーンとする。
【００１４】 図５は、図２の制御システムに基づいて
ＮＯｘ排出濃度を制御する場合のＮＯｘ排出濃度、Ａ／
Ｆ制御値、および排気ガス中の残留酸素量、すなわち図
１０のＮＯｘセンサを用いた場合の電気化学的ポンプセ
ル４の第一のポンプ電流の時間との関係を示す。すなわ
ち、時点ＡではＡ／Ｆ制御値はリーンであり、ＮＯｘ吸
着体へのＮＯｘの吸着が進行するにつれて吸着能力が低
下するため、ＮＯｘ排出濃度は徐々に増加する。ＮＯｘ
排出濃度が所定の値に達した時点Ｂで燃料の注入を開始
する。時点Ｃでは注入した燃料により、吸着されていた
ＮＯｘが分解され、且つエンジンからのＮＯｘも減少す
るので、ＮＯｘ排出濃度は急激に減少する。また、時点
Ｂの直後では吸着されていたＮＯｘと燃料とが反応する
ため排気ガス中の残存酸素量は比較的多く、ポンプ電流
は多い。しかし、吸着されていたＮＯｘが反応により消
費されるに従い、排気ガス中の炭化水素や一酸化炭素が
残留酸素と反応する割合が多くなり、残留酸素量は次第
に減少し、ポンプ電流もこれにつれて減少する。ポンプ
電流の減少が飽和するか、電流値が所定の値になった時
点が吸着されていたＮＯｘがほぼ分解され尽くしたと判
断でき、このポンプ電流値を用いるか、あるいはＮＯｘ
排出濃度そのものを閾値として、時点Ｄで再び燃料の注
入を停止する。なお、本発明で、燃料としてはガソリ
ン、軽油、一酸化炭素、水素、ＬＰＧ、アルコール等の
可燃物や、アンモニア（ＮＨ3）などのＮＯｘ還元性を
有するガスを用いることができる。
【００１５】 次に、本発明の更に具体的な制御方法の
実施例について説明する。図６は、図２に示す制御方法
の変形例である。ＮＯｘ触媒３０の上流側と下流側とに
それぞれ図１０に示すＮＯｘセンサ４０，４１を設けた
もので、下流側のＮＯｘセンサ４０と上流側のＮＯｘセ
ンサ４１のＮＯｘ出力値を比較することにより、燃料の
注入を制御する。ＮＯｘ出力値の比較は指示値比、指示
値偏差等で行う。なお、図６では、燃料の注入を制御し
ているが、図１に示すような、化学量論比またはリッチ
への切り換えにも、同様に適用することができる。上流
側のＮＯｘセンサ４１の電気化学的ポンプセル４のポン
プ電流をＩｐ１とすると、この値は燃焼排ガス中の酸素
濃度から炭化水素、一酸化炭素の燃焼に要した酸素量を
差し引いた残量に対応した値となる。一方、下流側のＮ
Ｏｘセンサ４０の電気化学的ポンプセル４のポンプ電流
をＩｐ２とすると、この値は、炭化水素、一酸化炭素が
ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘと反応することにより酸
素との反応量が削減されるため、前記のＩｐ１の値に較
べ、ＮＯｘ触媒３０に吸着されたＮＯｘによって供給さ
れる酸素量の分だけ大きくなる。このポンプ電流の比率
Ｉｐ１／Ｉｐ２またはポンプ電流の差Ｉｐ１−Ｉｐ２が
所定の値となった時点で吸着されていたＮＯｘがほぼ消
費され尽くしたものと判断し、Ａ／Ｆをリーンに復帰さ
せたり、燃料の注入を停止するものである。この方法は
復帰時期の検出精度が高いという特徴がある。
【００１６】 燃料の注入時やＡ／Ｆを化学量論組成と
する期間は、ＮＯｘが減少する期間でもあり、ＮＯｘを
測定する必要がないので、ＮＯｘセンサの電気化学的ポ
ンプセルへの通電を一時中止して酸素濃淡電池として機
能させ、この電気化学的ポンプセルの起電力を計測する
ことにより下流側のＡ／Ｆを測定し、このＡ／Ｆ値でリ
ーンへの切替えを開始させることもできる。勿論、電気
化学的ポンプセルへ通電したままで酸素濃淡電池の起電
力を測定してもよく、この場合はポンプ電流に応じてポ
ンプのインピーダンスによる電圧降下分を補正するのが
よい。
【００１７】 図７は、ＮＯｘ触媒３０の上流側に酸素
センサ４２あるいは拡散限界電流式Ａ／Ｆセンサ４３を
設けた場合を示す。上流側に酸素センサ４２を用いた場
合は、酸素センサ４２で制御されるＡ／Ｆ値は一定の値
であるから、この値と、下流側に設けたＮＯｘセンサ４
０によるＡ／Ｆ計測値とを比較する。この際、ＮＯｘセ
ンサ４０の電気化学的ポンプセル１３への通電を一時中
止し、且つ、ＮＯｘセンサ４０の第一の内部空所７の酸
素分圧をＮＯｘが分解する値に制御してその際のポンプ
電流値からＡ／Ｆを求めるのが良い。これとは別に、下
流側のＮＯｘセンサ４０の電気化学的ポンプセル１３へ
の通電を中止して酸素濃淡電池として作動させることも
可能であり、その場合は上流側の酸素センサ４２の起電
力をＶ１とし、下流側の酸素センサの起電力をＶ２とす
ると、Ｖ１＝Ｖ２の時点が吸着されたＮＯｘの還元が終
了した時であり、Ｖ１とＶ２との差または比率が所定値
を越えた場合に燃料の注入を停止したり、Ａ／Ｆをリー
ンに戻す。
【００１８】 一方、上流側に拡散限界電流式Ａ／Ｆセ
ンサを用いた場合は、Ａ／Ｆセンサ４３の出力値と、下
流側に設けたＮＯｘセンサ４０の第一の内部空所７のポ
ンプ電流値によるＡ／Ｆ計測値とを比較する。この場合
もＮＯｘセンサ４０の電気化学的ポンプセル１３への通
電を一時中止し、且つ、ＮＯｘセンサ４０の第一の内部
空所７の酸素分圧をＮＯｘが分解する値に制御するのが
良い。
【００１９】 リーンへの切替え時期の判断は、この
他、Ａ／Ｆ変化速度（ＮＯｘセンサ４０の電気化学的ポ
ンプセル４のポンプ電流の変化速度）を用いることがで
きる。即ち、ＮＯｘセンサ４０の電気化学的ポンプセル
４のポンプ電流は、各燃料注入量に対し図８に示すよう
な減衰曲線で変化するので、所定の注入量に対し、減衰
速度が遅くなり、所定の値を越えた時点でリーンへの切
替え時期と判断することができる。
【００２０】 更に、上流側Ａ／Ｆセンサ４３の指示値
は排気ガス中の酸素と燃料が反応した残留酸素濃度に対
応した値であり、一方、ＮＯｘセンサ４０の電気化学的
ポンプセル４のポンプ電流は酸素と燃料、吸着ＮＯｘが
反応した残留酸素濃度を表し、その差は吸着ＮＯｘの分
解量を表すことから、ＮＯｘセンサ４０の電気化学的ポ
ンプセル４のポンプ電流値と上流側Ａ／Ｆセンサ４３の
指示値から与えられる目標ポンプ電流値との差（即ち吸
着ＮＯｘの分解量）と排気ガス流量からＮＯｘ分解量を
求め、これを積分して、この値が所定値になった時点を
リーンへの切替え時期と判断することもできる。また、
この積分値をＮＯｘの重量値に換算して用いることもで
きる。
【００２１】 リーンから化学量論比組成，リッチまた
は燃料注入への切替え時期の判断は、ＮＯｘセンサ出力
の積分値で行っても良く、微分値で行っても良い。内燃
機関がリーンで運転されている期間では、運転条件が多
少変化してもＮＯｘ濃度は殆ど影響を受けないので、Ｎ
Ｏｘの吸着が飽和することによるＮＯｘ濃度の急増は比
較的容易に検出できるので、ＮＯｘセンサ出力の微分値
でも十分判定ができる。また、ＮＯｘ濃度の情報に排気
ガス流量、走行距離の情報を加味し、ＮＯｘ排出量（グ
ラム／マイル）の情報に変換し、この値あるいはその積
分値が所定の値になった時点でこれらの切替えを行うこ
とが排気ガス規制に適合する上で好ましい。
【００２２】 次に、本発明における触媒の劣化検出方
法について説明する。この検出方法は、前記のＮＯｘセ
ンサを含むエンジン排ガス系において、ＮＯｘの吸着、
脱着または分解に要する時間、あるいはこれらの繰り返
しの周期がＮＯｘ還元触媒の吸着容量に依存することを
応用し、リーンの期間、リッチまたは化学量論組成の期
間、あるいはこれらの周期が所定の時間を下回った時点
で、ＮＯｘ還元触媒の劣化と判断するものである。すな
わち、ＮＯｘ還元触媒の吸着容量が減少すると、リーン
期間に内燃機関から排出されるＮＯｘは短時間でＮＯｘ
還元触媒への吸着が飽和し、ＮＯｘ還元触媒の下流側へ
流出してくるＮＯｘが早く増加しはじめる。このため、
リーンからリッチまたは化学量論組成への切替えが早く
なる。従って、リーン期間をモニターし、所定時間以下
となった時点でＮＯｘ還元触媒の劣化と判断する。
【００２３】 上記の切替え時間やその周期は、内燃機
関の運転条件、例えば回転数、Ａ／Ｆ値により排気ガス
流量やＮＯｘ濃度が変化するため、これらの情報を加え
て標準化する必要がある。例えば、図９に示すように、
内燃機関の運転条件を基にリーンになってからのＮＯｘ
排出量を算出し、その値に対応したリーン期間の下限値
を設定し、実際のリーン期間と比較する。また、内燃機
関の運転条件を基にリーンになってからのＮＯｘ排出量
を積分して総排出量を求め、所定の総排出量となるに要
する切替え時間を予め定めた標準時間と比較することも
できる。
【００２４】 リッチ、化学量論組成、または燃料注入
の期間も吸着されたＮＯｘ量を代表する値であり、この
時間でＮＯｘ還元触媒の吸着容量の劣化を判断すること
ができる。この場合も、前記のリーンの場合と同様、内
燃機関の運転条件を基にＮＯｘの排出量や総排出量に対
応した時間を予め設定し、実際の期間とを比較すれば良
い。
【００２５】 ＮＯｘセンサをＮＯｘ還元触媒の上流側
と下流側の両方に設けた場合は、上流側ＮＯｘセンサの
出力と下流側ＮＯｘセンサの出力との差とガス流量の情
報からＮＯｘ還元触媒に吸着されたＮＯｘ量を求め、こ
の吸着量について、リーン切替え直後または所定時間後
の値が所定値以下であった場合を劣化と判断することも
できる。また、吸着量の代わりに、ＮＯｘ還元触媒の上
流側と下流側とのＮＯｘ濃度の比（上流側のＮＯｘ濃度
／下流側のＮＯｘ濃度）が所定値以下となった場合を劣
化としてもよい。なお、以上はＮＯｘ還元触媒について
説明したが、ＮＯｘ吸着体についても同様に適用するこ
とができ、ＮＯｘ吸着体の劣化も検出することができ
る。
【００２６】
【発明の効果】 以上の説明により明らかな通り、本発
明の方法によれば、ＮＯｘ還元触媒、ＮＯｘ吸着体の能
力を有効に利用することにより、内燃機関排気ガス中の
ＮＯｘを極めて低い濃度に処理することが可能であり、
更にＮＯｘ還元触媒、ＮＯｘ吸着体の劣化を的確に検出
することも可能であり、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のエンジン排ガス系の制御方法の一実
施例を示す説明図である。
【図２】 本発明のエンジン排ガス系の制御方法の他の
実施例を示す説明図である。
【図３】 本発明のエンジン排ガス系の制御方法のさら
に他の実施例を示す説明図である。
【図４】 図１に示す本発明の制御方法におけるＮＯｘ
排出濃度、Ａ／Ｆ制御値、および第一のポンプ電流の時
間との関係を示すグラフである。
【図５】 図２に示す本発明の制御方法におけるＮＯｘ
排出濃度、Ａ／Ｆ制御値、および第一のポンプ電流の時
間との関係を示すグラフである。
【図６】 本発明のエンジン排ガス系の制御方法のさら
に他の実施例を示す説明図である。
【図７】 本発明のエンジン排ガス系の制御方法のさら
に別の実施例を示す説明図である。
【図８】 燃料注入量に対する第一のポンプ電流の変化
速度を示すグラフである。
【図９】 ＮＯｘ総排出量と基準リーン時間との関係を
示すグラフである。
【図１０】 本発明に用いるＮＯｘセンサの一例の基本
的な構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…固体電解質からなる隔壁、２…電極、３…電極、４
…電気化学的ポンプセル、５…第一の拡散抵抗部、６…
被測定ガス空間、７…第一の内部空所、８…電源、９…
第二の拡散抵抗部、１０…第二の内部空所、１１…電
極、１２…電極、１３…電気化学的ポンプセル、１４…
触媒、１５…電流検出手段、２０…エンジン、３０…Ｎ
Ｏｘ還元触媒、３１…ＮＯｘ吸着体、３２…ＮＯｘ触
媒、４０…ＮＯｘセンサ、５０…Ａ／Ｆ制御回路部、６
０…燃料注入量制御部、７０…注入・解除時期判断部、
８０…注入手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/14 ＺＡＢ 41/14 ＺＡＢ ３１０Ｄ ３１０ Ｇ０１Ｎ 27/00 Ｌ Ｇ０１Ｎ 27/00 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 27/27 Ｇ０１Ｎ 27/46 Ａ 27/416 ３３１ ３７１Ｇ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主としてリーン条件で運転される内燃機
    関の排気系に設けられたリーン雰囲気下で窒素酸化物を
    吸着しうる窒素酸化物還元触媒と、少なくとも前記窒素
    酸化物還元触媒の下流に設けられた窒素酸化物センサ、
    とを含むエンジン排ガス系の制御方法であって、 該窒素酸化物センサの出力値を所定値と比較して前記内
    燃機関の運転条件を一時的に化学量論組成またはリッチ
    組成とすることにより、前記窒素酸化物還元触媒に吸着
    されていた窒素酸化物を脱着あるいは分解せしめ、再び
    前記内燃機関をリーン条件で運転せしめることを特徴と
    するエンジン排ガス系の制御方法。
  2. 【請求項２】 主としてリーン条件で運転される内燃機
    関の排気系に設けられたリーン雰囲気下で窒素酸化物を
    吸着しうる窒素酸化物還元触媒と、少なくとも前記窒素
    酸化物還元触媒の下流に設けられた窒素酸化物センサ、
    とを含むエンジン排ガス系の制御方法であって、 該窒素酸化物センサの出力値を所定値と比較して前記窒
    素酸化物還元触媒の上流に燃料を注入することにより、
    該窒素酸化物還元触媒に吸着されていた窒素酸化物を脱
    着あるいは分解せしめ、再び前記内燃機関をリーン条件
    で運転せしめることを特徴とするエンジン排ガス系の制
    御方法。
  3. 【請求項３】 窒素酸化物センサを、窒素酸化物還元触
    媒の上流及び下流に設ける請求項１又は２記載のエンジ
    ン排ガス系の制御方法。
  4. 【請求項４】 主としてリーン条件で運転される内燃機
    関の排気系に設けられたリーン雰囲気下で窒素酸化物を
    吸着しうる吸着手段と、該吸着手段の下流に、または該
    吸着手段と一体的に設けられた窒素酸化物還元触媒と、
    少なくとも前記吸着手段の下流に設けられた窒素酸化物
    センサ、とを含むエンジン排ガス系の制御方法であっ
    て、 該窒素酸化物センサの出力値を所定値と比較して前記内
    燃機関の運転条件を一時的に化学量論組成またはリッチ
    組成とすることにより、前記吸着手段に吸着されていた
    窒素酸化物を脱着あるいは分解せしめ、再び前記内燃機
    関をリーン条件で運転せしめることを特徴とするエンジ
    ン排ガス系の制御方法。
  5. 【請求項５】 主としてリーン条件で運転される内燃機
    関の排気系に設けられたリーン雰囲気下で窒素酸化物を
    吸着しうる吸着手段と、該吸着手段の下流に、または該
    吸着手段と一体的に設けられた窒素酸化物還元触媒と、
    少なくとも前記吸着手段の下流に設けられた窒素酸化物
    センサ、とを含むエンジン排ガス系の制御方法であっ
    て、 該窒素酸化物センサの出力値を所定値と比較して前記吸
    着手段の上流に燃料を注入することにより、該吸着手段
    に吸着されていた窒素酸化物を脱着あるいは分解せし
    め、再び前記内燃機関をリーン条件で運転せしめること
    を特徴とするエンジン排ガス系の制御方法。
  6. 【請求項６】 窒素酸化物センサを、吸着手段の上流及
    び下流に設ける請求項４又は５記載のエンジン排ガス系
    の制御方法。
  7. 【請求項７】 リーン条件での運転開始を窒素酸化物セ
    ンサの出力値に基づいて行う請求項１〜６のいずれか１
    項に記載のエンジン排ガス系の制御方法。
  8. 【請求項８】 リーン条件での運転開始を内燃機関の運
    転条件に基づいて予めプログラムされた時間に基づいて
    行う請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジン排ガ
    ス系の制御方法。
  9. 【請求項９】 前記窒素酸化物センサが、酸素イオン伝
    導性固体電解質からなる基体と、該基体の内外に配設さ
    れる内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からなる電気化
    学的ポンプセルを有し、且つ外部空間から導入された被
    測定ガスに含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と外側
    ポンプ電極間に印加される制御電圧に基づいてポンピン
    グ処理する主ポンプ手段と、一方が前記主ポンプ手段に
    てポンピング処理された被測定ガスが導入される側に設
    けられた一対の検出電極を有し、前記主ポンプ手段にて
    ポンピング処理された後の被測定ガスに含まれるＮＯｘ
    の分解あるいは還元により発生する酸素の量に応じた電
    気信号を発生する電気信号変換手段とを備えたものであ
    る請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンジン排ガス
    系の制御方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    エンジン排ガス系の制御方法において、窒素酸化物セン
    サの出力値、リーンの継続時間、またはリーンとリッチ
    の繰り返し周期に基づいて前記窒素酸化物還元触媒また
    は前記吸着手段の劣化を検出することを特徴とする触媒
    ／吸着手段の劣化検出方法。
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