燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置
【課題】燃料やオイル中の硫黄濃度を検出する。
【解決手段】排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属化合物５０を配置し、金属化合物５０に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない変化する金属化合物５０の物性を計測して計測された物性から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値が算出される。一方、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると仮定したときに排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値が算出され、これらＳＯX量の実積算値とＳＯX量の想定積算値から硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されているか否かが判断される。
【解決手段】排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属化合物５０を配置し、金属化合物５０に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない変化する金属化合物５０の物性を計測して計測された物性から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値が算出される。一方、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると仮定したときに排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値が算出され、これらＳＯX量の実積算値とＳＯX量の想定積算値から硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されているか否かが判断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より排気ガス中のＳＯX濃度を検出するためのＳＯX濃度センサが公知である。これら公知のＳＯX濃度センサは通常固体電解質を用いており、ＳＯXが硫酸イオンに変化することにより生ずる起電力を計測して排気ガス中のＳＯX濃度を検出するようにしている（例えば特許文献１を参照）。ところで燃料やオイル中の硫黄濃度が変化するとそれに伴なって排気ガス中のＳＯX濃度が変化する。従って上述のＳＯX濃度センサにより排気ガス中のＳＯX濃度を検出すれば燃料やオイル中の硫黄濃度を検出することができることになる。
【特許文献１】特開２００４−２３９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながらこのようなＳＯX濃度センサを用いた従来の硫黄成分検出装置は高温のもとでしか作動せず、装置が大掛かりとなり、特にＳＯX濃度が低いときにはＳＯX濃度を検出しえないという大きな問題がある。このＳＯX濃度センサのように従来ではＳＯX濃度を瞬時に検出することばかりに目が向けられており、このようにＳＯX濃度を瞬時に検出しようとしている限りは上述した如き種々の問題が必然的に生ずる。
【０００４】
そこで本発明者は発想を転換し、瞬時のＳＯX濃度を検出するのではなくて、或る期間に亘って排出されたＳＯXの積算量を検出することに目を向けたのである。そしてこのように発想の転換を行うと或る期間に亘って排出されたＳＯXの積算量ではあるが排気ガス中のＳＯX量を容易に検出することができ、斯くして燃料やオイル中のＳＯX濃度を容易に検出しうることが判明したのである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
即ち、本発明によれば、燃料やオイルの燃焼により生成される排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属又は金属化合物を配置し、この金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない変化する金属又は金属化合物の物性を計測して計測された物性から金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量を検出し、検出された硫黄成分の量から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値を算出し、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されているとの仮定のもとで機関の運転状態に基づき排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値を算出し、ＳＯX量の実積算値がＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
燃料やオイル中の硫黄濃度を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【０００８】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口はＳＯXトラップ触媒１１の入口に連結される。また、ＳＯXトラップ触媒１１の出口はＮＯX吸蔵触媒１２に連結される。図１に示されるようにＳＯXトラップ触媒１１の下流には排気ガス中に含まれる硫黄成分、即ちＳＯXを検出するためのＳＯXセンサ１３が配置される。また、排気マニホルド５内には排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加弁１４が配置される。
【０００９】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１６が配置される。また、ＥＧＲ通路１５周りにはＥＧＲ通路１５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１７が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１７内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１８を介してコモンレール１９に連結される。このコモンレール１９内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２０によって燃料タンク２１内の燃料が供給され、コモンレール１９内に供給された燃料は各燃料供給管１８を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１０】
燃料タンク２１の燃料補充口２２は通常燃料キャップ２３により閉鎖されており、この燃料キャップ２３は燃料タンク２１内に燃料を補充するときに取りはずされる。燃料補充口２２には燃料キャップ２３が取りはずされたことを検出するためのセンサ２４が取付けられている。また、機関本体１には潤滑オイルのオイルレベルを検出するためのレベルセンサ２５が取付けられている。オイル交換時には古いオイルは抜き取られ、新しいオイルが供給されるのでこのときオイルレベルが変化する。図１に示される実施例ではオイル交換が行われた否かがレベルセンサ２５の検出信号に基づいて判断される。
【００１１】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。図１に示されるようにアクセルペダル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、各センサ２４，２５およびこの負荷センサ４１の出力電圧は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°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。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３、スロットル弁９の駆動用ステップモータ、燃料添加弁１４、ＥＧＲ制御弁１６および燃料ポンプ２０に接続される。
【００１２】
まず初めに図１に示されるＮＯX吸蔵触媒１２について説明すると、このＮＯX吸蔵触媒１２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯXを吸収し、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯXを放出する機能を有する。圧縮着火式内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンであり、従って通常排気ガス中に含まれているＮＯXがＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵される。
【００１３】
ところがこのようにリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯX吸蔵触媒１２のＮＯX吸蔵能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯX吸蔵触媒１２によりＮＯXを吸収できなくなってしまう。そこで図１に示される実施例ではＮＯX吸蔵触媒１２の吸蔵能力が飽和する前に例えば排気行程中に燃焼室２内に燃料を噴射することによって、或いは燃料添加弁１４から排気ガス中に燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯX吸蔵触媒１２からＮＯXを放出させるようにしている。
【００１４】
ところが排気ガス中にはＳＯX、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯX吸蔵触媒１２に流入するとこのＳＯ2はＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵される。この場合、吸蔵されたＳＯXの量が増大するとＮＯX吸蔵触媒１２が吸蔵しうるＮＯX量が次第に低下していく。そこで図１に示される実施例ではＮＯX吸蔵触媒１２の上流にＳＯXトラップ触媒１１を配置してこのＳＯXトラップ触媒１１により排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲し、それによってＮＯX吸蔵触媒１２にＳＯXが流入するのを制御するようにしている。
【００１５】
ところでこのように排気ガス中に含まれるＳＯX量がＮＯX吸蔵触媒のＮＯX吸蔵能力に大きな影響を与えるので排気ガス中に含まれるＳＯX量を監視する必要がある。この場合排気ガス中に含まれるＳＯX量が増大するとＮＯX吸蔵触媒１２のＮＯX吸蔵能力が急速に低下するので特に排気ガス中に含まれるＳＯX量が増大したか否かを検出する必要がある。
【００１６】
ところでこのように排気ガス中に含まれるＳＯX量が増大する典型的な場合は、予め使用することが想定されている燃料やオイルに比べて硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたときである。そこで本発明では排気ガス中の硫黄成分をＳＯXセンサ１３により検出し、このＳＯXセンサ１３による検出結果に基づいて硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたか否かを判断するようにしている。次にこの本発明による硫黄成分の検出方法について説明する。
【００１７】
図２は本発明による硫黄成分の検出原理を示している。本発明では排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属又は金属化合物、図１に示される実施例では排気ガス中のＳＯXを捕獲しうる金属又は金属化合物が配置される。この金属又は金属化合物が図２（Ａ）において符号５０で模式的に示されている。図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は硫黄を含まない金属又は金属化合物からなる。本発明による実施例ではこの金属又は金属化合物５０はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、貴金属又はそれら金属の化合物からなる。
【００１８】
次にこの金属又は金属化合物５０としてアルカリ土類金属の一つであるバリウムＢａ又はその化合物を用いた場合を例にとって硫黄成分の検出方法について説明する。
バリウムＢａは大気中では酸化バリウムＢａＯとなっている。この酸化バリウムＢａＯは排気ガス中に置かれると排気ガス中に含まれるＣＯやＣＯ2によってただちに炭酸バリウムＢａＣＯ3に変化せしめられる。更にこの炭酸バリウムＢａＣＯ3は排気ガス中に含まれるＮＯXによって硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2に変化せしめられる。
【００１９】
即ち、バリウムＢａが用いられた場合には図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は酸化バリウムＢａＯか炭酸バリウムＢａＣＯ3か又は硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2であり、この金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれた場合には硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2となる。一般的に表現すると図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は酸化物か炭酸塩か又は硝酸塩からなり、この金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれた場合には硝酸塩となる。
【００２０】
一方、排気ガス中にはＣＯやＨＣやＮＯXに比べれば少量ではあるが硫黄成分、即ちＳＯXが含まれており、このＳＯXは金属又は金属化合物５０に捕獲されて図２（Ａ）に示されるように硫黄を含む金属化合物５１に変化する。バリウムＢａが用いられた場合にはこの硫黄を含む金属化合物５１は硫酸バリウムＢａＳＯ4である。従って金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれている場合には図２（Ｂ）に示されるように硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2からなる金属化合物５０の一部の硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2が硫酸バリウムＢａＳＯ4に変化する。一般的に表現すると硝酸塩の一部が硫酸塩に変化する。この場合、金属化合物５１における硫酸塩の割合は時間が経過するにつれて、即ち捕獲される硫黄成分の量が増大するほど高くなる。
【００２１】
一方、図２（Ｃ）は金属又は金属化合物５０が貴金属又はその化合物からなる場合を示している。この貴金属としてはパラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ或いは白金Ｐｔを用いることができ、図２（Ｃ）は一例としてパラジウムＰｄを用いた場合を示している。この場合には硫黄成分が捕獲されると金属酸化物ＰｄＯが硫化物ＰｄＳに変化する。
【００２２】
硝酸塩が硫酸塩に変化すると、或いは金属酸化物が硫化物に変化すると物性が変化し、従ってこの物性の変化から捕獲された硫黄成分の量、即ちガス中の硫黄成分の量を推定することができる。そこで本発明では時間の経過に伴ない硫黄を含まない金属又は金属化合物５０が硫黄を含む金属化合物５１に変化したときに金属化合物５１の物性を計測し、計測された物性からガス中の硫黄成分を検出するようにしている。
【００２３】
即ち、本発明では別の言い方をすると、時間の経過に伴ない金属又は金属化合物５０に捕獲された硫黄成分の量が増大したときにこの捕獲硫黄成分の量の増大に伴ない変化する金属又は金属化合物５０の物性を計測して計測された物性から排気ガス中の硫黄成分を検出するようにしている。
【００２４】
次に図３から図６を参照しつつ計測すべき物性と、計測すべき物性に応じた代表的な検出方法について説明する。なお、これら図３から図６については図２（Ｂ）に示される如く硝酸塩が硫酸塩に変化する場合を例にとって説明する。
【００２５】
図３は計測される物性が電気的物性であり、計測される電気的物性が電気抵抗である場合を示している。
図３（Ａ）は硫黄Ｓの捕獲量Ｗと電気抵抗値Ｒとの関係を示している。図３（Ａ）に示されるように硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するほど、即ち硝酸塩から硫酸塩への変化量が多いほど電気抵抗値Ｒが増大する。従って電気抵抗値Ｒから硫黄Ｓの捕獲量Ｗ、即ち排気ガス中のＳＯX量の積算値を求めることができる。
【００２６】
図３（Ｂ）は図１に示されるＳＯXセンサ１３の検出部を示している。図３（Ｂ）に示されるように排気ガスの流通路内に配置されているＳＯXセンサ１３の検出部には一対の端子５２により支持された検出用金属化合物片５３と一対の端子５４により支持された参照用金属化合物片５５とが設けられている。更に、ＳＯXセンサ１３の検出部には温度センサ５６が配置されている。検出用金属化合物片５３は酸化物又は炭酸塩又は硝酸塩から形成されており、参照用金属化合物片５５は硝酸塩から形成されている。排気ガスが流通すると参照用金属化合物片５５は変化しないが検出用金属化合物片５３は硝酸塩でない場合には硝酸塩に変化し、次いで排気ガス中に含まれるＳＯXにより硝酸塩が少しずつ硫酸塩に変化する。斯くして検出用金属化合物片５３の電気抵抗値Ｒは次第に増大していくことになる。
【００２７】
検出用金属化合物片５３の電気抵抗値Ｒは周囲の温度が高くなると高くなる。従ってこのような温度変化が電気抵抗値Ｒに与える影響を除去するために参照用金属化合物片５５が設けられており、例えば図３（Ｃ）に示されるようなホイーストンブリッジを用いて検出用金属化合物片５３の電気抵抗値と参照用金属化合物片５５の電気抵抗値との差から硫黄Ｓの捕獲量を求めるようにしている。図３（Ｃ）に示すようなホイーストンブリッジを用いたときに電圧計５７に現われる電圧Ｖは図３（Ｄ）に示されるように硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するにつれて低下する。
【００２８】
図４から図６は計測される物性が熱的物性であり、計測される熱的物性が熱容量および熱伝導性である場合を示している。
図４（Ａ）に示されるように硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するほど金属化合物片の熱容量は減少する。従って図４（Ｂ）に示されるように金属化合物片の周囲の温度が上昇したときに金属化合物片の中心温度の上昇率は硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するほど高くなる。
【００２９】
図５（Ａ）はＳＯXセンサ１３の検出部を示している。図５（Ａ）に示される例では一対のリード線５８を有する検出用サーミスタ素子５９と、一対のリード線６１を有する参照用サーミスタ素子６２とが設けられている。更にこの例では検出用サーミスタ素子５９の周囲が検出用金属化合物６０によって包囲されており、参照用サーミスタ素子６２の周囲が参照用金属化合物６３によって包囲されている。
【００３０】
この例では検出用金属化合物６０周りの温度が変化したときの検出用サーミスタ素子５９の抵抗値の変化の応答性から検出用金属化合物６０の熱容量が推定され、参照用金属化合物６３周りの温度が変化したときの参照用サーミスタ素子６２の抵抗値の変化の応答性から参照用金属化合物６３の熱容量が推定され、これら熱容量の差から硫黄Ｓの捕獲量Ｗが求められる。
【００３１】
即ち、具体的に言うと図５（Ｂ）に示されるようなホイーストンブリッジを用いて検出用サーミスタ素子５９の抵抗値と参照用サーミスタ素子６２の抵抗値との差が電圧の形で求められる。この場合、この抵抗値の差を現わしている電圧計６４の電圧Ｖは図５（Ｃ）に示されるように検出用金属化合物６０に捕獲される硫黄Ｓが増大するほど低下する。また、電圧計６５の電圧から検出用金属化合物６３の温度が検出される。
【００３２】
一方、図６に示される例では検出用金属化合物６０と参照用金属化合物６３とを夫々加熱するためのヒータ６６，６７が設けられている。この例ではこれらヒータ６６，６７を発熱させることによって検出用金属化合物６０と参照用金属化合物６３の温度を上昇させることができる。
【００３３】
次に硫黄捕獲量の時間的変化を図解的に示した図７（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ燃料やオイル中の硫黄濃度の検出方法について説明する。なお、図７（Ａ），（Ｂ）において実線ＷＸは、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると仮定したときのＳＯXの想定捕獲量を示しており、破線ＷはＳＯXセンサ１３により検出された実際のＳＯXの捕獲量を示している。なお、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されている場合には機関の運転状態が定まると機関から排出されるＳＯX量が定まるので想定捕獲量ＷＸは機関の運転状態に基づいて算出されることになる。
【００３４】
さて、燃料の補充時に想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料が補充されるが、或いはオイル交換時に想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度のオイルが供給されると排気ガス中に含まれるＳＯX量が急激に増大するために図７（Ａ）において破線で示されるように実際のＳＯXの捕獲量ＷはＳＯXの想定捕獲量ＷはＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対して急速に増大する。従ってＳＯXの実捕獲量ＷがＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対して一定値以上大きくなったときには硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたと判断することができることになる。
【００３５】
一方、図７（Ｂ）は例えば排気ガス温が一時的に極度に高くなってＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出された場合を示している。この場合には図７（Ｂ）において破線で示すようにＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されている間、ＳＯXの実捕獲量Ｗが想定捕獲量ＷＸに対して一時的に増大する。従って図７（Ａ），（Ｂ）からわかるように、ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されているときの想定捕獲量ＷＸに対する実捕獲量Ｗの増大量よりも大きくかつ高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されたときの想定捕獲量ＷＸに対する実捕獲量Ｗの増大量よりも小さい値Ｋを予め定めておくと、ＳＯXの実捕獲量ＷがＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対してこの値Ｋ以上大きくなったときには硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたと判断することができる。
【００３６】
ところで排気ガス中に含まれていたＳＯX量の積算値はＷ或いはＷＸで示されるＳＯXの捕獲量に比例する。従って本発明では一般的に表現すると、検出された硫黄成分の量から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値が算出され、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されているとの仮定のもとで機関の運転状態に基づき排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値が算出され、ＳＯX量の実積算値がＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値Ｋ以上大きくなったときには予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断される。
【００３７】
なお、図７（Ａ），（Ｂ）に示される実施例ではＳＯX量の実積算値およびＳＯX量の想定積算値は予め定められた期間ＴＸ内における積算値とされている。また、図７（Ａ），（Ｂ）に示される実施例では燃料が補充されたとき又はオイル交換が行われたときにこの予め定められた期間ＴＸの進行が開始される。このようにすると高い硫黄濃度の燃料が使用されたか、或いは高い硫黄濃度のオイルが使用されたかを判断することができる。
【００３８】
次に図８および図９を参照しつつＳＯXの想定捕獲量ＷＸの求め方について説明する。
予め想定されている硫黄濃度の燃料が用いられた場合、機関から排出される硫黄成分の量は燃料噴射量に比例する。燃料噴射量は要求トルクおよび機関回転数の関数であり、従って機関から排出される硫黄成分の量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出される硫黄成分の量ＳＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図８（Ａ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３９】
また、予め想定されている硫黄濃度の潤滑オイルが用いられた場合、燃焼室２内で燃焼せしめられるオイル量、即ち機関から排出される硫黄成分の量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例ではオイルに含まれていて機関から単位時間当り排出される硫黄成分の量ＳＯＸＢが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図８（Ｂ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、これら硫黄成分の量ＳＯＸＡおよびＳＯＸＢの和を積算することによって機関から排出された硫黄成分の積算量ΣＳＯＸが算出される。
【００４０】
図９は、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると仮定した場合の硫黄成分の想定捕獲量ＷＸを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図９を参照するとまず初めにステップ７０において図８（Ａ），（Ｂ）より機関から単位時間当り排出される硫黄成分の量ＳＯＸＡおよびＳＯＸＢが読み込まれる。次いでステップ７１ではこれらＳＯＸＡおよびＳＯＸＢの和が硫黄成分の量ΣＳＯＸに加算される。一方、検出用金属化合物５３，６０に捕獲されると考えられる硫黄成分の想定捕獲量ＷＸは機関から排出される硫黄成分の積算量ΣＳＯＸに比例する。従ってステップ７２では機関から排出される硫黄成分の積算量ΣＳＯＸに比例定数Ｃを乗算することによって検出用金属化合物５３，６０に捕獲されると考えられる硫黄成分の想定捕獲量ＷＸが算出される。
【００４１】
図１０は、本発明による燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図１０を参照するとまず初めにステップ８０においてＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ８１では前回の割込み時におけるＳＯXの実捕獲量Ｗ0が読込まれる。次いでステップ８２では前回の割込みから今回の割込みの間のＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ0）が算出される。
【００４２】
次いでステップ８３では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ８４では前回の割込み時におけるＳＯXの想定捕獲量ＷＸ0が読込まれる。次いでステップ８５では前回の割込みから今回の割込みの間のＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ（＝ＷＸ−ＷＸ0）が算出される。
【００４３】
次いでステップ８６ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷがＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ0に対して図７（Ａ），（Ｂ）に示されている予め定められている値Ｋ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋであるか否かが判別される。ΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋのときにはステップ８７に進んで硫黄濃度が高い燃料又はオイルが使用されていると判断される。次いでステップ８８ではＷがＷ0として記憶され、ＷＸがＷＸ0として記憶される。
【００４４】
図１１は、燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するための別の実施例のルーチンを示している。このルーチンも一定時間毎の割込みよって実行される。
この実施例では図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように燃料の補充又はオイル交換が行われてから一定期間ＴＸが経過したときにＳＯXの実捕獲量ＷがＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対して予め定められた値Ｋよりも大きくなったときには硫黄濃度の高い燃料又はオイルが使用されたと判断するようにしている。
【００４５】
即ち、図１１を参照するとまず初めにステップ９０においてセンサ２４およびレベルセンサ２５の検出信号に基づいて燃料の補充又はオイル交換が行われたか否かが判別される。燃料の補充およびオイル交換のいずれも行われていないときにはステップ９１に進んで燃料の補充又はオイル交換が行われてから一定期間ＴＸが経過したか否かが判別される。燃料の補充およびオイル交換のいずれも行われていないときには処理サイクルを完了する。
【００４６】
一方、ステップ９０において燃料の補充又はオイル交換が行われたと判断されたときにはステップ９２に進んでＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ９３ではこの実捕獲量ＷがＷ0として記憶される。
次いでステップ９４では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ９５ではこの想定捕獲量ＷＸがＷＸ0として記憶される。
【００４７】
次の割込み時にはステップ９０からステップ９１に進み、燃料の補充又はオイル交換が行われてから一定期間ＴＸが経過するとステップ９６に進む。ステップ９６ではＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯX実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ８１では期間ＴＸ間のＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ0）が算出される。次いでステップ９８では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ９９では期間ＴＸ間のＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ（＝ＷＸ−ＷＸ0）が算出される。
【００４８】
次いでステップ１００ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷがＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ0に対して図７（Ａ），（Ｂ）に示されている予め定められている値Ｋ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋであるか否かが判別される。ΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋのときにはステップ１０１に進んで硫黄濃度が高い燃料又はオイルが使用されていると判断される。
【００４９】
図１２から図１４に本発明による更に別の実施例を示す。
前述したようにＳＯXの実捕獲量Ｗは、硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されると増大し、またＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されても増大する。従ってこの実施例では硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されることにより実捕獲量Ｗが増大した場合と、ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されることにより実捕獲量Ｗが増大した場合とを区別するためにＳＯXの実捕獲量Ｗが増大したときには検出用金属化合物５３，６０に捕獲された硫黄成分を除去するための再生処理を行い、この再生処理後のＳＯXの実捕獲量Ｗの変化から硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用された否かを判断するようにしている。
【００５０】
本発明による実施例ではこの再生処理は例えば以下のようにして行われる。即ち、検出用金属化合物５３，６０は、排気ガスの空燃比がリーンのもとでは硫酸塩が熱分解するほぼ１３００℃以上になると硫黄成分を放出し、排気ガスの空燃比がリッチのもとではほぼ６００℃以上になると硫黄成分を放出する性質を有する。
【００５１】
そこで再生すべきときには、例えば検出用金属化合物５３，６０の温度を、排気ガスの空燃比がリッチのもとで捕獲した硫黄成分を放出しうる硫黄放出温度まで、即ち６００℃以上まで上昇させ、その状態で排気ガスの空燃比をリッチにすることによって再生制御が行われる。或いは検出用金属化合物５３，６０の温度を、排気ガスの空燃比がリーンのもとで捕獲した硫黄成分を放出しうる硫黄放出温度まで、即ち１３００℃以上まで上昇させることによって再生制御が行われる。
【００５２】
なお、この場合、ＳＯXセンサ１３として図６に示されるヒータ付ＳＯXセンサを用い、検出用金属化合物５３，６０の温度が硫黄放出温度よりも若干低い温度に達したときにはヒータ６６，６７を発熱させて検出用金属化合物５３，６０の温度を硫黄放出温度まで上昇させ、それによって検出用金属化合物５３，６０を再生することもできる。
【００５３】
即ち、この実施例ではＳＯX量の実積算値がＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには、具体的に言うと図１２（Ａ），（Ｂ）に示されるように予め定められた期間ＴＸ１内におけるＳＯXの実捕獲量Ｗの増大量がＳＯXの想定捕獲量ＷＸの増大量に対して予め定められた値以上高くなったときには検出用金属化合物５３，６０の再生処理が行われる。再生処理が行われるとＳＯXの実捕獲量Ｗが低下する。
【００５４】
硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用された場合には図１２（Ａ）に示されるように再生処理後におけるＳＯXの実捕獲量Ｗの増大率は再生処理前と同様にＳＯXの想定捕獲量ＷＸの増大率よりも大きい。これに対し、ＳＯXトラップ触媒１１から一時的にＳＯXが放出されていた場合には図１２（Ｂ）に示されるように再生処理後におけるＳＯX量の実捕獲量Ｗの増大率はＳＯX量の想定捕獲量ＷＸの増大率とほぼ等しくなる。
【００５５】
そこでこの実施例では再生処理後においてＳＯX量の実積算値の増大率がＳＯX量の想定積算値の増大率よりも大きいと判断されたときに初めて予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断するようにしている。
【００５６】
図１３および図１４にこの実施例を実行するための燃料・オイル中の硫黄濃度検出ルーチンを示す。このルーチンも一定時間毎の割込みによって実行される。
図１３および図１４を参照するとまず初めにステップ１１０において、再生処理後におけるＳＯXの実捕獲量の増大の原因のチェックが実行中であるか否かが判別される。このチェックの実行中でないときにはステップ１１１に進む。
【００５７】
ステップ１１１ではＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ１１２では期間ＴＸ１前におけるＳＯXの実捕獲量Ｗ0が読込まれる。次いでステップ１１３では期間ＴＸ１の間におけるＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ0）が算出される。
【００５８】
次いでステップ１１４では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ１１５では期間ＴＸ１前におけるＳＯXの想定捕獲量ＷＸ0が読込まれる。次いでステップ１１６では期間ＴＸ１の間におけるＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ（＝ＷＸ−ＷＸ0）が算出される。次いでステップ１１７ではＷ，ＷＸが記憶される。
【００５９】
次いでステップ１１８ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷがＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ0に対して予め定められている値ＫＫ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ−ΔＷＸ＞ＫＫであるか否かが判別される。ΔＷ−ΔＷＸ≦０のときには処理サイクルを完了する。これに対し、ΔＷ−ΔＷＸ＞ＫＫのときにはステップ１１９に進んで再生処理が行われる。次いでステップ１２０では再生処理が完了したか否かが判別され、再生処理が完了したときにはステップ１２１に進む。
【００６０】
ステップ１２１ではＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ１２２ではこの実捕獲量ＷがＷ1として記憶される。次いでステップ１２３では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ１２４ではこの想定捕獲量ＷＸがＷＸ1として記憶される。次いでステップ１２５においてチェックが開始される。
【００６１】
チェックが開始されるとステップ１１０からステップ１２６に進んで図１２（Ａ），（Ｂ）に示される期間ＴＸ２が経過したか否かが判別される。期間ＴＸ２が経過していないときには処理サイクルを完了する。これに対し、期間ＸＴ２が経過したときにはステップ１２７に進んでＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ１２８では期間ＴＸ２の間におけるＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ1（＝Ｗ−Ｗ1）が算出される。
【００６２】
次いでステップ１２９では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ１３０では期間ＴＸ２の間におけるＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ1（＝ＷＸ−ＷＸ1）が算出される。次いでステップ１３１ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ1がＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ1に対して予め定められている値ＫＫ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ1−ΔＷＸ1＞ＫＫであるか否かが判別される。ΔＷ1−ΔＷＸ1＞ＫＫのときにはステップ１３２に進んで硫黄濃度が高い燃料又はオイルが使用されていると判断される。次いでステップ１３３においてチェック完了とされる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】圧縮着火式内燃機関を示す図である。
【図２】硫黄成分の検出原理を説明するための図である。
【図３】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図４】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図５】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図６】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図７】硫黄成分の捕獲量の変化を示すタイムチャートである。
【図８】機関からのＳＯX排出量のマップを示す図である。
【図９】ＳＯXの想定捕獲量を算出するためのフローチャートである。
【図１０】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【図１１】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【図１２】硫黄成分の捕獲量の変化を示すタイムチャートである。
【図１３】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【図１４】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１３ ＳＯXセンサ
５３ 検出用金属化合物片
５５ 参照用金属化合物片
６０ 検出用金属化合物
６３ 参照用金属化合物
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より排気ガス中のＳＯX濃度を検出するためのＳＯX濃度センサが公知である。これら公知のＳＯX濃度センサは通常固体電解質を用いており、ＳＯXが硫酸イオンに変化することにより生ずる起電力を計測して排気ガス中のＳＯX濃度を検出するようにしている（例えば特許文献１を参照）。ところで燃料やオイル中の硫黄濃度が変化するとそれに伴なって排気ガス中のＳＯX濃度が変化する。従って上述のＳＯX濃度センサにより排気ガス中のＳＯX濃度を検出すれば燃料やオイル中の硫黄濃度を検出することができることになる。
【特許文献１】特開２００４−２３９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながらこのようなＳＯX濃度センサを用いた従来の硫黄成分検出装置は高温のもとでしか作動せず、装置が大掛かりとなり、特にＳＯX濃度が低いときにはＳＯX濃度を検出しえないという大きな問題がある。このＳＯX濃度センサのように従来ではＳＯX濃度を瞬時に検出することばかりに目が向けられており、このようにＳＯX濃度を瞬時に検出しようとしている限りは上述した如き種々の問題が必然的に生ずる。
【０００４】
そこで本発明者は発想を転換し、瞬時のＳＯX濃度を検出するのではなくて、或る期間に亘って排出されたＳＯXの積算量を検出することに目を向けたのである。そしてこのように発想の転換を行うと或る期間に亘って排出されたＳＯXの積算量ではあるが排気ガス中のＳＯX量を容易に検出することができ、斯くして燃料やオイル中のＳＯX濃度を容易に検出しうることが判明したのである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
即ち、本発明によれば、燃料やオイルの燃焼により生成される排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属又は金属化合物を配置し、この金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない変化する金属又は金属化合物の物性を計測して計測された物性から金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量を検出し、検出された硫黄成分の量から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値を算出し、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されているとの仮定のもとで機関の運転状態に基づき排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値を算出し、ＳＯX量の実積算値がＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断するようにしている。
【発明の効果】
【０００６】
燃料やオイル中の硫黄濃度を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【０００８】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口はＳＯXトラップ触媒１１の入口に連結される。また、ＳＯXトラップ触媒１１の出口はＮＯX吸蔵触媒１２に連結される。図１に示されるようにＳＯXトラップ触媒１１の下流には排気ガス中に含まれる硫黄成分、即ちＳＯXを検出するためのＳＯXセンサ１３が配置される。また、排気マニホルド５内には排気ガス中に燃料を添加するための燃料添加弁１４が配置される。
【０００９】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１５を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１５内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１６が配置される。また、ＥＧＲ通路１５周りにはＥＧＲ通路１５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１７が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１７内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１８を介してコモンレール１９に連結される。このコモンレール１９内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２０によって燃料タンク２１内の燃料が供給され、コモンレール１９内に供給された燃料は各燃料供給管１８を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００１０】
燃料タンク２１の燃料補充口２２は通常燃料キャップ２３により閉鎖されており、この燃料キャップ２３は燃料タンク２１内に燃料を補充するときに取りはずされる。燃料補充口２２には燃料キャップ２３が取りはずされたことを検出するためのセンサ２４が取付けられている。また、機関本体１には潤滑オイルのオイルレベルを検出するためのレベルセンサ２５が取付けられている。オイル交換時には古いオイルは抜き取られ、新しいオイルが供給されるのでこのときオイルレベルが変化する。図１に示される実施例ではオイル交換が行われた否かがレベルセンサ２５の検出信号に基づいて判断される。
【００１１】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。図１に示されるようにアクセルペダル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、各センサ２４，２５およびこの負荷センサ４１の出力電圧は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°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。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３、スロットル弁９の駆動用ステップモータ、燃料添加弁１４、ＥＧＲ制御弁１６および燃料ポンプ２０に接続される。
【００１２】
まず初めに図１に示されるＮＯX吸蔵触媒１２について説明すると、このＮＯX吸蔵触媒１２は排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯXを吸収し、排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯXを放出する機能を有する。圧縮着火式内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンであり、従って通常排気ガス中に含まれているＮＯXがＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵される。
【００１３】
ところがこのようにリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にＮＯX吸蔵触媒１２のＮＯX吸蔵能力が飽和してしまい、斯くしてＮＯX吸蔵触媒１２によりＮＯXを吸収できなくなってしまう。そこで図１に示される実施例ではＮＯX吸蔵触媒１２の吸蔵能力が飽和する前に例えば排気行程中に燃焼室２内に燃料を噴射することによって、或いは燃料添加弁１４から排気ガス中に燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってＮＯX吸蔵触媒１２からＮＯXを放出させるようにしている。
【００１４】
ところが排気ガス中にはＳＯX、即ちＳＯ2が含まれており、このＳＯ2がＮＯX吸蔵触媒１２に流入するとこのＳＯ2はＮＯX吸蔵触媒１２に吸蔵される。この場合、吸蔵されたＳＯXの量が増大するとＮＯX吸蔵触媒１２が吸蔵しうるＮＯX量が次第に低下していく。そこで図１に示される実施例ではＮＯX吸蔵触媒１２の上流にＳＯXトラップ触媒１１を配置してこのＳＯXトラップ触媒１１により排気ガス中に含まれるＳＯXを捕獲し、それによってＮＯX吸蔵触媒１２にＳＯXが流入するのを制御するようにしている。
【００１５】
ところでこのように排気ガス中に含まれるＳＯX量がＮＯX吸蔵触媒のＮＯX吸蔵能力に大きな影響を与えるので排気ガス中に含まれるＳＯX量を監視する必要がある。この場合排気ガス中に含まれるＳＯX量が増大するとＮＯX吸蔵触媒１２のＮＯX吸蔵能力が急速に低下するので特に排気ガス中に含まれるＳＯX量が増大したか否かを検出する必要がある。
【００１６】
ところでこのように排気ガス中に含まれるＳＯX量が増大する典型的な場合は、予め使用することが想定されている燃料やオイルに比べて硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたときである。そこで本発明では排気ガス中の硫黄成分をＳＯXセンサ１３により検出し、このＳＯXセンサ１３による検出結果に基づいて硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたか否かを判断するようにしている。次にこの本発明による硫黄成分の検出方法について説明する。
【００１７】
図２は本発明による硫黄成分の検出原理を示している。本発明では排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属又は金属化合物、図１に示される実施例では排気ガス中のＳＯXを捕獲しうる金属又は金属化合物が配置される。この金属又は金属化合物が図２（Ａ）において符号５０で模式的に示されている。図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は硫黄を含まない金属又は金属化合物からなる。本発明による実施例ではこの金属又は金属化合物５０はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、貴金属又はそれら金属の化合物からなる。
【００１８】
次にこの金属又は金属化合物５０としてアルカリ土類金属の一つであるバリウムＢａ又はその化合物を用いた場合を例にとって硫黄成分の検出方法について説明する。
バリウムＢａは大気中では酸化バリウムＢａＯとなっている。この酸化バリウムＢａＯは排気ガス中に置かれると排気ガス中に含まれるＣＯやＣＯ2によってただちに炭酸バリウムＢａＣＯ3に変化せしめられる。更にこの炭酸バリウムＢａＣＯ3は排気ガス中に含まれるＮＯXによって硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2に変化せしめられる。
【００１９】
即ち、バリウムＢａが用いられた場合には図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は酸化バリウムＢａＯか炭酸バリウムＢａＣＯ3か又は硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2であり、この金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれた場合には硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2となる。一般的に表現すると図２（Ａ）に示される金属又は金属化合物５０は酸化物か炭酸塩か又は硝酸塩からなり、この金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれた場合には硝酸塩となる。
【００２０】
一方、排気ガス中にはＣＯやＨＣやＮＯXに比べれば少量ではあるが硫黄成分、即ちＳＯXが含まれており、このＳＯXは金属又は金属化合物５０に捕獲されて図２（Ａ）に示されるように硫黄を含む金属化合物５１に変化する。バリウムＢａが用いられた場合にはこの硫黄を含む金属化合物５１は硫酸バリウムＢａＳＯ4である。従って金属又は金属化合物５０が排気ガス中に置かれている場合には図２（Ｂ）に示されるように硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2からなる金属化合物５０の一部の硝酸バリウムＢａ（ＮＯ3）2が硫酸バリウムＢａＳＯ4に変化する。一般的に表現すると硝酸塩の一部が硫酸塩に変化する。この場合、金属化合物５１における硫酸塩の割合は時間が経過するにつれて、即ち捕獲される硫黄成分の量が増大するほど高くなる。
【００２１】
一方、図２（Ｃ）は金属又は金属化合物５０が貴金属又はその化合物からなる場合を示している。この貴金属としてはパラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ或いは白金Ｐｔを用いることができ、図２（Ｃ）は一例としてパラジウムＰｄを用いた場合を示している。この場合には硫黄成分が捕獲されると金属酸化物ＰｄＯが硫化物ＰｄＳに変化する。
【００２２】
硝酸塩が硫酸塩に変化すると、或いは金属酸化物が硫化物に変化すると物性が変化し、従ってこの物性の変化から捕獲された硫黄成分の量、即ちガス中の硫黄成分の量を推定することができる。そこで本発明では時間の経過に伴ない硫黄を含まない金属又は金属化合物５０が硫黄を含む金属化合物５１に変化したときに金属化合物５１の物性を計測し、計測された物性からガス中の硫黄成分を検出するようにしている。
【００２３】
即ち、本発明では別の言い方をすると、時間の経過に伴ない金属又は金属化合物５０に捕獲された硫黄成分の量が増大したときにこの捕獲硫黄成分の量の増大に伴ない変化する金属又は金属化合物５０の物性を計測して計測された物性から排気ガス中の硫黄成分を検出するようにしている。
【００２４】
次に図３から図６を参照しつつ計測すべき物性と、計測すべき物性に応じた代表的な検出方法について説明する。なお、これら図３から図６については図２（Ｂ）に示される如く硝酸塩が硫酸塩に変化する場合を例にとって説明する。
【００２５】
図３は計測される物性が電気的物性であり、計測される電気的物性が電気抵抗である場合を示している。
図３（Ａ）は硫黄Ｓの捕獲量Ｗと電気抵抗値Ｒとの関係を示している。図３（Ａ）に示されるように硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するほど、即ち硝酸塩から硫酸塩への変化量が多いほど電気抵抗値Ｒが増大する。従って電気抵抗値Ｒから硫黄Ｓの捕獲量Ｗ、即ち排気ガス中のＳＯX量の積算値を求めることができる。
【００２６】
図３（Ｂ）は図１に示されるＳＯXセンサ１３の検出部を示している。図３（Ｂ）に示されるように排気ガスの流通路内に配置されているＳＯXセンサ１３の検出部には一対の端子５２により支持された検出用金属化合物片５３と一対の端子５４により支持された参照用金属化合物片５５とが設けられている。更に、ＳＯXセンサ１３の検出部には温度センサ５６が配置されている。検出用金属化合物片５３は酸化物又は炭酸塩又は硝酸塩から形成されており、参照用金属化合物片５５は硝酸塩から形成されている。排気ガスが流通すると参照用金属化合物片５５は変化しないが検出用金属化合物片５３は硝酸塩でない場合には硝酸塩に変化し、次いで排気ガス中に含まれるＳＯXにより硝酸塩が少しずつ硫酸塩に変化する。斯くして検出用金属化合物片５３の電気抵抗値Ｒは次第に増大していくことになる。
【００２７】
検出用金属化合物片５３の電気抵抗値Ｒは周囲の温度が高くなると高くなる。従ってこのような温度変化が電気抵抗値Ｒに与える影響を除去するために参照用金属化合物片５５が設けられており、例えば図３（Ｃ）に示されるようなホイーストンブリッジを用いて検出用金属化合物片５３の電気抵抗値と参照用金属化合物片５５の電気抵抗値との差から硫黄Ｓの捕獲量を求めるようにしている。図３（Ｃ）に示すようなホイーストンブリッジを用いたときに電圧計５７に現われる電圧Ｖは図３（Ｄ）に示されるように硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するにつれて低下する。
【００２８】
図４から図６は計測される物性が熱的物性であり、計測される熱的物性が熱容量および熱伝導性である場合を示している。
図４（Ａ）に示されるように硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するほど金属化合物片の熱容量は減少する。従って図４（Ｂ）に示されるように金属化合物片の周囲の温度が上昇したときに金属化合物片の中心温度の上昇率は硫黄Ｓの捕獲量Ｗが増大するほど高くなる。
【００２９】
図５（Ａ）はＳＯXセンサ１３の検出部を示している。図５（Ａ）に示される例では一対のリード線５８を有する検出用サーミスタ素子５９と、一対のリード線６１を有する参照用サーミスタ素子６２とが設けられている。更にこの例では検出用サーミスタ素子５９の周囲が検出用金属化合物６０によって包囲されており、参照用サーミスタ素子６２の周囲が参照用金属化合物６３によって包囲されている。
【００３０】
この例では検出用金属化合物６０周りの温度が変化したときの検出用サーミスタ素子５９の抵抗値の変化の応答性から検出用金属化合物６０の熱容量が推定され、参照用金属化合物６３周りの温度が変化したときの参照用サーミスタ素子６２の抵抗値の変化の応答性から参照用金属化合物６３の熱容量が推定され、これら熱容量の差から硫黄Ｓの捕獲量Ｗが求められる。
【００３１】
即ち、具体的に言うと図５（Ｂ）に示されるようなホイーストンブリッジを用いて検出用サーミスタ素子５９の抵抗値と参照用サーミスタ素子６２の抵抗値との差が電圧の形で求められる。この場合、この抵抗値の差を現わしている電圧計６４の電圧Ｖは図５（Ｃ）に示されるように検出用金属化合物６０に捕獲される硫黄Ｓが増大するほど低下する。また、電圧計６５の電圧から検出用金属化合物６３の温度が検出される。
【００３２】
一方、図６に示される例では検出用金属化合物６０と参照用金属化合物６３とを夫々加熱するためのヒータ６６，６７が設けられている。この例ではこれらヒータ６６，６７を発熱させることによって検出用金属化合物６０と参照用金属化合物６３の温度を上昇させることができる。
【００３３】
次に硫黄捕獲量の時間的変化を図解的に示した図７（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ燃料やオイル中の硫黄濃度の検出方法について説明する。なお、図７（Ａ），（Ｂ）において実線ＷＸは、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると仮定したときのＳＯXの想定捕獲量を示しており、破線ＷはＳＯXセンサ１３により検出された実際のＳＯXの捕獲量を示している。なお、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されている場合には機関の運転状態が定まると機関から排出されるＳＯX量が定まるので想定捕獲量ＷＸは機関の運転状態に基づいて算出されることになる。
【００３４】
さて、燃料の補充時に想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料が補充されるが、或いはオイル交換時に想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度のオイルが供給されると排気ガス中に含まれるＳＯX量が急激に増大するために図７（Ａ）において破線で示されるように実際のＳＯXの捕獲量ＷはＳＯXの想定捕獲量ＷはＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対して急速に増大する。従ってＳＯXの実捕獲量ＷがＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対して一定値以上大きくなったときには硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたと判断することができることになる。
【００３５】
一方、図７（Ｂ）は例えば排気ガス温が一時的に極度に高くなってＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出された場合を示している。この場合には図７（Ｂ）において破線で示すようにＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されている間、ＳＯXの実捕獲量Ｗが想定捕獲量ＷＸに対して一時的に増大する。従って図７（Ａ），（Ｂ）からわかるように、ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されているときの想定捕獲量ＷＸに対する実捕獲量Ｗの増大量よりも大きくかつ高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されたときの想定捕獲量ＷＸに対する実捕獲量Ｗの増大量よりも小さい値Ｋを予め定めておくと、ＳＯXの実捕獲量ＷがＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対してこの値Ｋ以上大きくなったときには硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されたと判断することができる。
【００３６】
ところで排気ガス中に含まれていたＳＯX量の積算値はＷ或いはＷＸで示されるＳＯXの捕獲量に比例する。従って本発明では一般的に表現すると、検出された硫黄成分の量から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値が算出され、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されているとの仮定のもとで機関の運転状態に基づき排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値が算出され、ＳＯX量の実積算値がＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値Ｋ以上大きくなったときには予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断される。
【００３７】
なお、図７（Ａ），（Ｂ）に示される実施例ではＳＯX量の実積算値およびＳＯX量の想定積算値は予め定められた期間ＴＸ内における積算値とされている。また、図７（Ａ），（Ｂ）に示される実施例では燃料が補充されたとき又はオイル交換が行われたときにこの予め定められた期間ＴＸの進行が開始される。このようにすると高い硫黄濃度の燃料が使用されたか、或いは高い硫黄濃度のオイルが使用されたかを判断することができる。
【００３８】
次に図８および図９を参照しつつＳＯXの想定捕獲量ＷＸの求め方について説明する。
予め想定されている硫黄濃度の燃料が用いられた場合、機関から排出される硫黄成分の量は燃料噴射量に比例する。燃料噴射量は要求トルクおよび機関回転数の関数であり、従って機関から排出される硫黄成分の量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例では機関から単位時間当り排出される硫黄成分の量ＳＯＸＡが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図８（Ａ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３９】
また、予め想定されている硫黄濃度の潤滑オイルが用いられた場合、燃焼室２内で燃焼せしめられるオイル量、即ち機関から排出される硫黄成分の量も要求トルクおよび機関回転数の関数となる。本発明による実施例ではオイルに含まれていて機関から単位時間当り排出される硫黄成分の量ＳＯＸＢが要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図８（Ｂ）に示されるようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、これら硫黄成分の量ＳＯＸＡおよびＳＯＸＢの和を積算することによって機関から排出された硫黄成分の積算量ΣＳＯＸが算出される。
【００４０】
図９は、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると仮定した場合の硫黄成分の想定捕獲量ＷＸを算出するためのルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図９を参照するとまず初めにステップ７０において図８（Ａ），（Ｂ）より機関から単位時間当り排出される硫黄成分の量ＳＯＸＡおよびＳＯＸＢが読み込まれる。次いでステップ７１ではこれらＳＯＸＡおよびＳＯＸＢの和が硫黄成分の量ΣＳＯＸに加算される。一方、検出用金属化合物５３，６０に捕獲されると考えられる硫黄成分の想定捕獲量ＷＸは機関から排出される硫黄成分の積算量ΣＳＯＸに比例する。従ってステップ７２では機関から排出される硫黄成分の積算量ΣＳＯＸに比例定数Ｃを乗算することによって検出用金属化合物５３，６０に捕獲されると考えられる硫黄成分の想定捕獲量ＷＸが算出される。
【００４１】
図１０は、本発明による燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図１０を参照するとまず初めにステップ８０においてＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ８１では前回の割込み時におけるＳＯXの実捕獲量Ｗ0が読込まれる。次いでステップ８２では前回の割込みから今回の割込みの間のＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ0）が算出される。
【００４２】
次いでステップ８３では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ８４では前回の割込み時におけるＳＯXの想定捕獲量ＷＸ0が読込まれる。次いでステップ８５では前回の割込みから今回の割込みの間のＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ（＝ＷＸ−ＷＸ0）が算出される。
【００４３】
次いでステップ８６ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷがＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ0に対して図７（Ａ），（Ｂ）に示されている予め定められている値Ｋ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋであるか否かが判別される。ΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋのときにはステップ８７に進んで硫黄濃度が高い燃料又はオイルが使用されていると判断される。次いでステップ８８ではＷがＷ0として記憶され、ＷＸがＷＸ0として記憶される。
【００４４】
図１１は、燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するための別の実施例のルーチンを示している。このルーチンも一定時間毎の割込みよって実行される。
この実施例では図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように燃料の補充又はオイル交換が行われてから一定期間ＴＸが経過したときにＳＯXの実捕獲量ＷがＳＯXの想定捕獲量ＷＸに対して予め定められた値Ｋよりも大きくなったときには硫黄濃度の高い燃料又はオイルが使用されたと判断するようにしている。
【００４５】
即ち、図１１を参照するとまず初めにステップ９０においてセンサ２４およびレベルセンサ２５の検出信号に基づいて燃料の補充又はオイル交換が行われたか否かが判別される。燃料の補充およびオイル交換のいずれも行われていないときにはステップ９１に進んで燃料の補充又はオイル交換が行われてから一定期間ＴＸが経過したか否かが判別される。燃料の補充およびオイル交換のいずれも行われていないときには処理サイクルを完了する。
【００４６】
一方、ステップ９０において燃料の補充又はオイル交換が行われたと判断されたときにはステップ９２に進んでＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ９３ではこの実捕獲量ＷがＷ0として記憶される。
次いでステップ９４では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ９５ではこの想定捕獲量ＷＸがＷＸ0として記憶される。
【００４７】
次の割込み時にはステップ９０からステップ９１に進み、燃料の補充又はオイル交換が行われてから一定期間ＴＸが経過するとステップ９６に進む。ステップ９６ではＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯX実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ８１では期間ＴＸ間のＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ0）が算出される。次いでステップ９８では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ９９では期間ＴＸ間のＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ（＝ＷＸ−ＷＸ0）が算出される。
【００４８】
次いでステップ１００ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷがＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ0に対して図７（Ａ），（Ｂ）に示されている予め定められている値Ｋ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋであるか否かが判別される。ΔＷ−ΔＷＸ＞Ｋのときにはステップ１０１に進んで硫黄濃度が高い燃料又はオイルが使用されていると判断される。
【００４９】
図１２から図１４に本発明による更に別の実施例を示す。
前述したようにＳＯXの実捕獲量Ｗは、硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されると増大し、またＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されても増大する。従ってこの実施例では硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用されることにより実捕獲量Ｗが増大した場合と、ＳＯXトラップ触媒１１からＳＯXが放出されることにより実捕獲量Ｗが増大した場合とを区別するためにＳＯXの実捕獲量Ｗが増大したときには検出用金属化合物５３，６０に捕獲された硫黄成分を除去するための再生処理を行い、この再生処理後のＳＯXの実捕獲量Ｗの変化から硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用された否かを判断するようにしている。
【００５０】
本発明による実施例ではこの再生処理は例えば以下のようにして行われる。即ち、検出用金属化合物５３，６０は、排気ガスの空燃比がリーンのもとでは硫酸塩が熱分解するほぼ１３００℃以上になると硫黄成分を放出し、排気ガスの空燃比がリッチのもとではほぼ６００℃以上になると硫黄成分を放出する性質を有する。
【００５１】
そこで再生すべきときには、例えば検出用金属化合物５３，６０の温度を、排気ガスの空燃比がリッチのもとで捕獲した硫黄成分を放出しうる硫黄放出温度まで、即ち６００℃以上まで上昇させ、その状態で排気ガスの空燃比をリッチにすることによって再生制御が行われる。或いは検出用金属化合物５３，６０の温度を、排気ガスの空燃比がリーンのもとで捕獲した硫黄成分を放出しうる硫黄放出温度まで、即ち１３００℃以上まで上昇させることによって再生制御が行われる。
【００５２】
なお、この場合、ＳＯXセンサ１３として図６に示されるヒータ付ＳＯXセンサを用い、検出用金属化合物５３，６０の温度が硫黄放出温度よりも若干低い温度に達したときにはヒータ６６，６７を発熱させて検出用金属化合物５３，６０の温度を硫黄放出温度まで上昇させ、それによって検出用金属化合物５３，６０を再生することもできる。
【００５３】
即ち、この実施例ではＳＯX量の実積算値がＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには、具体的に言うと図１２（Ａ），（Ｂ）に示されるように予め定められた期間ＴＸ１内におけるＳＯXの実捕獲量Ｗの増大量がＳＯXの想定捕獲量ＷＸの増大量に対して予め定められた値以上高くなったときには検出用金属化合物５３，６０の再生処理が行われる。再生処理が行われるとＳＯXの実捕獲量Ｗが低下する。
【００５４】
硫黄濃度の高い燃料やオイルが使用された場合には図１２（Ａ）に示されるように再生処理後におけるＳＯXの実捕獲量Ｗの増大率は再生処理前と同様にＳＯXの想定捕獲量ＷＸの増大率よりも大きい。これに対し、ＳＯXトラップ触媒１１から一時的にＳＯXが放出されていた場合には図１２（Ｂ）に示されるように再生処理後におけるＳＯX量の実捕獲量Ｗの増大率はＳＯX量の想定捕獲量ＷＸの増大率とほぼ等しくなる。
【００５５】
そこでこの実施例では再生処理後においてＳＯX量の実積算値の増大率がＳＯX量の想定積算値の増大率よりも大きいと判断されたときに初めて予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断するようにしている。
【００５６】
図１３および図１４にこの実施例を実行するための燃料・オイル中の硫黄濃度検出ルーチンを示す。このルーチンも一定時間毎の割込みによって実行される。
図１３および図１４を参照するとまず初めにステップ１１０において、再生処理後におけるＳＯXの実捕獲量の増大の原因のチェックが実行中であるか否かが判別される。このチェックの実行中でないときにはステップ１１１に進む。
【００５７】
ステップ１１１ではＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ１１２では期間ＴＸ１前におけるＳＯXの実捕獲量Ｗ0が読込まれる。次いでステップ１１３では期間ＴＸ１の間におけるＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ0）が算出される。
【００５８】
次いでステップ１１４では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ１１５では期間ＴＸ１前におけるＳＯXの想定捕獲量ＷＸ0が読込まれる。次いでステップ１１６では期間ＴＸ１の間におけるＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ（＝ＷＸ−ＷＸ0）が算出される。次いでステップ１１７ではＷ，ＷＸが記憶される。
【００５９】
次いでステップ１１８ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷがＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ0に対して予め定められている値ＫＫ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ−ΔＷＸ＞ＫＫであるか否かが判別される。ΔＷ−ΔＷＸ≦０のときには処理サイクルを完了する。これに対し、ΔＷ−ΔＷＸ＞ＫＫのときにはステップ１１９に進んで再生処理が行われる。次いでステップ１２０では再生処理が完了したか否かが判別され、再生処理が完了したときにはステップ１２１に進む。
【００６０】
ステップ１２１ではＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ１２２ではこの実捕獲量ＷがＷ1として記憶される。次いでステップ１２３では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ１２４ではこの想定捕獲量ＷＸがＷＸ1として記憶される。次いでステップ１２５においてチェックが開始される。
【００６１】
チェックが開始されるとステップ１１０からステップ１２６に進んで図１２（Ａ），（Ｂ）に示される期間ＴＸ２が経過したか否かが判別される。期間ＴＸ２が経過していないときには処理サイクルを完了する。これに対し、期間ＸＴ２が経過したときにはステップ１２７に進んでＳＯXセンサ１３の検出値からＳＯXの実捕獲量Ｗが算出される。次いでステップ１２８では期間ＴＸ２の間におけるＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ1（＝Ｗ−Ｗ1）が算出される。
【００６２】
次いでステップ１２９では図９に示されるルーチンにおいて算出されている現在のＳＯXの想定捕獲量ＷＸが読込まれる。次いでステップ１３０では期間ＴＸ２の間におけるＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ1（＝ＷＸ−ＷＸ1）が算出される。次いでステップ１３１ではＳＯXの実捕獲量の増大量ΔＷ1がＳＯXの想定捕獲量の増大量ΔＷＸ1に対して予め定められている値ＫＫ以上大きくなったか否か、即ちΔＷ1−ΔＷＸ1＞ＫＫであるか否かが判別される。ΔＷ1−ΔＷＸ1＞ＫＫのときにはステップ１３２に進んで硫黄濃度が高い燃料又はオイルが使用されていると判断される。次いでステップ１３３においてチェック完了とされる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】圧縮着火式内燃機関を示す図である。
【図２】硫黄成分の検出原理を説明するための図である。
【図３】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図４】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図５】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図６】硫黄成分の検出方法を説明するための図である。
【図７】硫黄成分の捕獲量の変化を示すタイムチャートである。
【図８】機関からのＳＯX排出量のマップを示す図である。
【図９】ＳＯXの想定捕獲量を算出するためのフローチャートである。
【図１０】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【図１１】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【図１２】硫黄成分の捕獲量の変化を示すタイムチャートである。
【図１３】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【図１４】燃料・オイル中の硫黄濃度を検出するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１３ ＳＯXセンサ
５３ 検出用金属化合物片
５５ 参照用金属化合物片
６０ 検出用金属化合物
６３ 参照用金属化合物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料やオイルの燃焼により生成される排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属又は金属化合物を配置し、該金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない変化する該金属又は金属化合物の物性を計測して計測された物性から該金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量を検出し、検出された該硫黄成分の量から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値を算出し、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されているとの仮定のもとで機関の運転状態に基づき排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値を算出し、上記ＳＯX量の実積算値が上記ＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断するようにした燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項２】
上記ＳＯX量の実積算値および上記ＳＯX量の想定積算値や予め定められた期間内における積算値である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項３】
燃料が補充されたとき又はオイル交換が行われたときに上記予め定められた期間の進行が開始される請求項２に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項４】
上記ＳＯX量の実積算値が上記ＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには上記金属又は金属化合物を再生処理し、該再生処理後において上記ＳＯX量の実積算値の増大率が上記ＳＯX量の想定積算値の増大率よりも大きいときに初めて予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断される請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項５】
上記金属化合物は該金属化合物に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない酸化物又は炭酸塩又は硝酸塩から硫酸塩に変化する請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項６】
上記計測される物性は電気抵抗で代表される電気的物性である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項７】
上記計測される物性は熱容量および熱伝導性で代表される熱的物性である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項８】
上記金属化合物が硫黄を捕獲したときに硫酸塩に変化する検出用金属化合物と、硫酸塩からなる参照用金属化合物からなり、計測された検出用金属化合物の物性と計測された参照用金属化合物の物性との差異から排気ガス中の硫黄成分を検出するようにした請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項９】
上記金属又は金属化合物はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、貴金属又はそれら金属の化合物である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項１】
燃料やオイルの燃焼により生成される排気ガスの流通路内に排気ガス中の硫黄成分を捕獲しうる金属又は金属化合物を配置し、該金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない変化する該金属又は金属化合物の物性を計測して計測された物性から該金属又は金属化合物に捕獲された硫黄成分の量を検出し、検出された該硫黄成分の量から排気ガス中に実際に含まれていたＳＯX量の実積算値を算出し、予め想定されている硫黄濃度の燃料やオイルが使用されているとの仮定のもとで機関の運転状態に基づき排気ガス中に含まれていたと想定されるＳＯX量の想定積算値を算出し、上記ＳＯX量の実積算値が上記ＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断するようにした燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項２】
上記ＳＯX量の実積算値および上記ＳＯX量の想定積算値や予め定められた期間内における積算値である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項３】
燃料が補充されたとき又はオイル交換が行われたときに上記予め定められた期間の進行が開始される請求項２に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項４】
上記ＳＯX量の実積算値が上記ＳＯX量の想定積算値に対して予め定められた値以上大きくなったときには上記金属又は金属化合物を再生処理し、該再生処理後において上記ＳＯX量の実積算値の増大率が上記ＳＯX量の想定積算値の増大率よりも大きいときに初めて予め想定されている硫黄濃度よりも高い硫黄濃度の燃料やオイルが使用されていると判断される請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項５】
上記金属化合物は該金属化合物に捕獲された硫黄成分の量の増大に伴ない酸化物又は炭酸塩又は硝酸塩から硫酸塩に変化する請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項６】
上記計測される物性は電気抵抗で代表される電気的物性である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項７】
上記計測される物性は熱容量および熱伝導性で代表される熱的物性である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項８】
上記金属化合物が硫黄を捕獲したときに硫酸塩に変化する検出用金属化合物と、硫酸塩からなる参照用金属化合物からなり、計測された検出用金属化合物の物性と計測された参照用金属化合物の物性との差異から排気ガス中の硫黄成分を検出するようにした請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【請求項９】
上記金属又は金属化合物はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、貴金属又はそれら金属の化合物である請求項１に記載の燃料やオイル中の硫黄濃度検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１９９６６（Ｐ２００９−１９９６６Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８２２２５（Ｐ２００７−１８２２２５）
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]