JP2006214389A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸蔵還元型のＮＯｘ触媒への還元剤の偏った供給を抑制し、ＮＯｘ触媒の機能再生を適切に実施することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 エンジン１の排気通路４の一部を形成するとともに内部に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒１２、１３を収容するケーシング１５と、前記ケーシングの上流側に設けられ、前記ＮＯｘ触媒の上流側端面に斜めに排気が導入されるように前記上流側端面に対して傾斜した排気導入部１７と、前記ＮＯｘ触媒よりも上流側にてケーシング内に還元剤を供給する添加インジェクタ１１と、を備えた排気浄化装置において、添加インジェクタは、前記排気導入部の壁面のうち前記上流側端面と対向する壁面に配置され、排気の流れを横断する方向に扁平に還元剤を噴射する噴射孔１１ａと、前記噴射孔の前方に配置され、前記噴射孔から噴射された還元剤の一部を分散させる分散板１８と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

ＮＯｘ吸収剤を担持したパティキュレートフィルタを排気管に２つ並列に配置し、ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の量を一方ずつ減少させてＮＯｘ吸収剤の機能再生処理を行う排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。また、還元剤を排気の流れに対して垂直、又は斜め上流に向けて噴霧する排気浄化装置が知られている（特許文献２参照）。
特許第２７２７９０６号公報 特開２００３−２３９７２７号公報

ＮＯｘ吸収剤としての吸蔵還元型のＮＯｘ触媒（以降、ＮＯｘ触媒と略称する。）などが排気通路に複数並列に配置されている装置では、還元剤を供給する噴射ノズルとＮＯｘ触媒との距離が十分に確保できず、ＮＯｘ触媒の一部に還元剤が偏って供給されるおそれがある。

そこで、本発明は、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒への還元剤の偏った供給を抑制し、ＮＯｘ触媒の機能再生を適切に実施することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路の一部を形成するとともに内部に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を収容するケーシングと、前記ケーシングの上流側に設けられ、前記ＮＯｘ触媒の上流側端面に斜めに排気が導入されるように前記上流側端面に対して傾斜した排気導入部と、前記ＮＯｘ触媒よりも上流側にてケーシング内に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給手段は、前記排気導入部の壁面のうち前記上流側端面と対向する壁面に配置され、排気の流れを横断する方向に扁平に還元剤を噴射する噴射孔と、前記噴射孔の前方に配置され、前記噴射孔から噴射された還元剤の一部を分散させる分散部材と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の第一の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気の流れを横断する方向に扁平に還元剤が噴射され、さらにこの噴射された還元剤の一部が分散部材によって分散されるので、ＮＯｘ触媒に還元剤を分散させて供給することができる。なお、本発明における分散部材は、噴射された還元剤のうちの一部の移動を妨げたり、いったん付着した還元剤をその場で蒸発させたりといった還元剤の状態を変化させる場所を作り出す部材を指す。

本発明の第一の排気浄化装置は、前記分散部材として、前記噴射孔から噴射される還元剤の噴射方向と略同じ方向に貫通する複数の貫通孔を有する分散板が設けられていてもよい（請求項２）。このような分散板を設けることで、複数の貫通孔を通過した還元剤を直接ＮＯｘ触媒に供給するとともに、分散板に衝突した還元剤を分散板上で蒸発させることができるので、還元剤を分散させてＮＯｘ触媒に供給することができる。

本発明の第一の排気浄化装置において、前記噴射孔からは、排気流れの上流側に向けて還元剤が噴射されてもよい（請求項３）。この場合、分散部材より上流側にも還元剤を供給することができるので、還元剤をより分散させてＮＯｘ触媒に供給することができる。

本発明の第一の排気浄化装置において、前記分散部材は、前記噴射孔から噴射された還元剤を前記分散部材の上流側よりも前記分散部材の下流側に多く供給してもよい（請求項４）。この場合、排気の流れを利用して還元剤を分散させつつＮＯｘ触媒に導くことができる。そのため、ＮＯｘ触媒に還元剤をさらに分散させて供給することができる。

本発明の第一の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒への排気の流入を許可する位置とその流入を阻止する位置とに切替可能な排気制御バルブと、前記ＮＯｘ触媒の機能を再生させるべく排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク時に前記ＮＯｘ触媒への排気の流入が阻止されるように前記排気制御バルブの動作を制御する動作制御手段と、を備え、前記動作制御手段は、リッチスパイク時で、かつ前記ＮＯｘ触媒に排気が流入しているときに前記ケーシング内に還元剤が供給されるように前記還元剤供給手段の動作を制御してもよい（請求項５）。このようにＮＯｘ触媒に排気が流入しているときに還元剤を供給することで、排気の流れを利用して還元剤をＮＯｘ触媒に導くことができる。

本発明の第二の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路を形成し、同一の上流管から分岐する複数の分岐管を有する排気管と、各分岐管の一部を形成するとともに内部に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒がそれぞれ収容されるケーシングと、各ケーシングの上流側にそれぞれ設けられ、前記ＮＯｘ触媒の上流側端面に斜めに排気が導入されるように前記上流側端面に対して傾斜した排気導入部と、各ケーシングにそれぞれ設けられ、前記ＮＯｘ触媒よりも上流側にてケーシング内に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記還元剤供給手段は、前記排気導入部の壁面のうち前記上流側端面と対向する壁面に配置され、排気の流れを横断する方向に扁平に還元剤を噴射する噴射孔と、前記噴射孔の前方に配置され、前記噴射孔から噴射された還元剤の一部を分散させる分散部材と、をそれぞれ備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。

本発明の第二の内燃機関の排気浄化装置によれば、上述した第一の排気浄化装置と同様に、各分岐管に設けられたＮＯｘ触媒に還元剤を分散させて供給することができる。

本発明の第二の排気浄化装置は、前記分散部材として、前記噴射孔から噴射された還元剤の噴射方向と略同じ方向に貫通する複数の貫通孔を有する分散板がそれぞれ設けられていてもよい（請求項７）。このように分散板を設けることで、一部の還元剤を蒸発、分散させることができる。また、前記噴射孔からは、排気流れの上流側に向けて還元剤が噴射されてもよい（請求項８）。この場合、分散部材より上流側にも還元剤を供給することができる。さらに、前記分散部材は、前記噴射孔から噴射された還元剤を前記分散部材の上流側よりも前記分散部材の下流側に多く供給してもよい（請求項９）。この場合は、ＮＯｘ触媒に還元剤を排気流れによって分散させつつ供給することができる。

本発明の第二の排気浄化装置は、各分岐管にそれぞれ設けられ、各分岐管に設けられたＮＯｘ触媒への排気の流入を許可する位置とその流入を阻止する位置とに切り替え可能な排気制御バルブと、各ＮＯｘ触媒の機能を再生させるべく排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク時に、機能を再生させるＮＯｘ触媒への排気の流入が阻止されるように各排気制御バルブの動作を制御する動作制御手段と、を備え、前記動作制御手段は、リッチスパイク時、かつ機能を再生させるＮＯｘ触媒に排気が流入しているときに、このＮＯｘ触媒に還元剤が供給されるように各還元剤供給手段の動作を制御してもよい（請求項１０）。この場合、排気流れを利用して還元剤をＮＯｘ触媒に供給することができる。

本発明において吸蔵還元型のＮＯｘ触媒は、ＮＯｘを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でＮＯｘが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。また、後述するＳＯｘの被毒についてもその態様を問わないものである。さらに、ＮＯｘやＳＯｘの放出についてもその態様を問わない。

以上に説明したように、本発明によれば、ＮＯｘ触媒に還元剤を分散させて供給することができるので、ＮＯｘ触媒の機能再生処理を適切に実施して排気エミッションの悪化を抑制することができる。

図１は、本発明の排気浄化装置を内燃機関としてのディーゼルエンジン（以降、エンジンと略称する。）１に組み込んだ一形態の構成図を示している。エンジン１は、車両に動力源として搭載されるもので、そのシリンダ２には吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａ、吸気を冷却するためのインタークーラ６、吸気量調節用の絞り弁７が設けられ、排気通路４にはターボチャージャ５のタービン５ｂが設けられている。排気通路４は、排気管８によって形成されている。排気管８は、タービン５ｂの下流側において同一の上流管９から分岐する複数（図１では２つ）の分岐管１０を有している。各分岐管１０には、上流側から順に、スリット状の噴射孔１１ａを有する還元剤供給手段としての添加インジェクタ１１と、前段触媒１２と、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ（以降、フィルタと略称する。）１３と、分岐管１０への排気の流入を許可する位置とその流入を阻止する位置とに切り替え可能な排気制御バルブ１４とがそれぞれ設けられている。前段触媒１２及びフィルタ１３は、分岐管１０の一部を形成するケーシング１５に収容されている。即ち、図１のエンジン１は、排気通路４に前段触媒１２及びフィルタ１３を複数並列に備えている。なお、各分岐管１０は、排気制御バルブ１４の下流側にて共通の下流管１６にそれぞれ接続される。前段触媒１２としては、例えば、排気中のＮＯｘを酸素過剰のリーン雰囲気で吸蔵し、理論空燃比又は酸素不足のリッチ雰囲気で吸蔵したＮＯｘを放出するとともにこのＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の排気浄化触媒が設けられる。そのため、本発明の吸蔵還元型のＮＯｘ触媒には、前段触媒１２及びフィルタ１３の両方が対応する。還元剤には、例えばエンジン１の燃料（軽油）が使用される。

上述したように吸蔵還元型のＮＯｘ触媒は、排気空燃比がリーンのときはＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比又はリッチのときは吸蔵していたＮＯｘを放出し、窒素（Ｎ_２）に還元する性質を有している。ＮＯｘ触媒に吸蔵可能なＮＯｘ量には上限があるため、吸蔵されているＮＯｘ量がこの上限に達しないようにＮＯｘ触媒からＮＯｘを放出させてＮ_２に還元させるＮＯｘ還元を所定の間隔で行い、ＮＯｘ触媒の排気浄化性能を高い状態に維持する。また、ＮＯｘ触媒は、排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）により被毒される。そのため、ＮＯｘ触媒をＮＯｘ触媒から硫黄（Ｓ）が放出される温度域に昇温させるとともに排気の空燃比を理論空燃比又はリッチして硫黄被毒を回復させ、ＮＯｘ触媒の機能を再生させるＳ再生を行う。添加インジェクタ１１は、ケーシング１５内に還元剤を添加することで排気空燃比を理論空燃比又はリッチ側に一時的に変化させるリッチスパイクを行い、これらＮＯｘ還元やＳ再生を実行するときに必要な還元雰囲気を生成する。なお、以降ＮＯｘ還元とＳ再生とをまとめて機能再生処理と記述することもある。

図２は車両に搭載されたエンジン１の排気管８の一部を拡大して示している。なお、図２（ａ）は各分岐管１０を図２（ｂ）の上側から見た図を示し、図２（ｂ）は各分岐管１０を拡大して示している。車両に搭載されたエンジン１の各分岐管１０は、上流側が鉛直上方を向き、下流側が鉛直下方を向くようにそれぞれ配置される。図２（ｂ）に示したように、各ケーシング１５の上流側には、ケーシング１５の内部に収容された前段触媒１２の上流側端面１２ａに斜め上方から排気が流入するように、この上流側端面１２ａに対して傾斜した排気導入部１７がそれぞれ設けられている。添加インジェクタ１１は、この排気導入部１７の壁面のうち前段触媒１２の上流側端面１２ａと対向する壁面に配置される。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したように噴射孔１１ａからは、排気流れを斜めに横断する方向で、かつ排気流れの上流側に向けて扁平に還元剤が噴射される。

図３に拡大して示したように、添加インジェクタ１１は、噴射孔１１ａの前方に配置される分散部材としての分散板１８と、添加インジェクタ１１を冷却するための冷却アダプター１９とを備えている。図３に示したように、分散板１８は噴射孔１１ａを取り囲むように設けられ、複数の貫通孔１８ａを有している。なお、複数の貫通孔１８ａのうちの一部は、噴射孔１１ａから噴射される還元剤の噴射方向と略同じ方向に貫通している。噴射孔１１ａから噴射された還元剤は、その一部が分散板１８に衝突して分散板１８に付着する。残りの還元剤は、図２（ｂ）に示したように複数の貫通孔１８ａを通過して分散板１８よりも排気流れの上流側に直接供給される。分散板１８に付着した還元剤は、分散板１８上にて蒸発し、排気流れによって分散板１８よりも下流側に拡散されつつ供給される。このように、噴射孔１１ａから噴射された還元剤は、その一部が分散板１８において蒸発して分散板１８よりも下流側に供給され、残りが複数の貫通孔１８ａを通過して分散板１８よりも上流側に直接供給される。なお、複数の貫通孔１８ａは、噴射孔１１ａから噴射された還元剤が分散板１８の上流側よりも分散板１８の下流側に多く供給されるように設けられる。また、複数の貫通孔１８ａの形状や大きさは、噴射孔１１ａから噴射される還元剤の噴霧形状や排気量などに応じて、分散板１８の上流側と下流側とに適切な量の還元剤がそれぞれ供給されるように適宜に設定される。水冷アダプター１９には、例えばエンジン１の冷却水の一部が供給されており、添加インジェクタ１１が排気熱によって過熱されないように添加インジェクタ１１を冷却する。

図１に戻って説明を続ける。エンジン１は、燃料供給装置２０を備えている。燃料供給装置２０は、シリンダ２内に燃料を噴射する燃料噴射弁２１と、燃料噴射弁２１から噴射する高圧の燃料を蓄えるコモンレール２２と、不図示の燃料タンクからコモンレール２２に燃料を供給する燃料ポンプ２３とを備えている。図１に示したように添加インジェクタ１１は、燃料ポンプ２３と接続されており、各添加インジェクタ１１からはエンジン１の燃料が還元剤として噴射される。

添加インジェクタ１１及び排気制御バルブ１４の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０によって制御されている。ＥＣＵ３０は、例えば燃料噴射弁２１の動作を制御して、シリンダ２内に噴射する燃料量を調整するなどしてエンジン１の運転状態をコントロールする周知のコンピュータユニットである。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転時にタービン５ｂから排出された排気が並列に設けられた２つの分岐管１０のうちの一方に導かれるように各排気制御バルブ１４の動作を制御する。なお、上述したようにＮＯｘ触媒の排気浄化性能を高い状態に維持するためには機能再生処理を所定の周期で実施する必要がある。この機能再生処理の実施時は、それまで排気が導かれていた一方の分岐管１０から他方の分岐管１０に排気が導かれるように、各排気制御バルブ１４の動作が制御される。このように各排気制御バルブ１４の動作を制御することで、ＥＣＵ３０は本発明の動作制御手段として機能する。

エンジン１の運転時における排気の流れを図２（ｂ）を用いて説明する。なお、図２（ｂ）の左側の分岐管１０を分岐管１０Ｌ、右側の分岐管１０を分岐管１０Ｒと記述する。また、分岐管１０Ｌに設けられているものを添加インジェクタ１１Ｌ、前段触媒１２Ｌ、フィルタ１３Ｌ、排気制御バルブ１４Ｌと記述し、分岐管１０Ｒに設けられているものを添加インジェクタ１１Ｒ、前段触媒１２Ｒ、フィルタ１３Ｒ、排気制御バルブ１４Ｒと記述する。例えば、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転時、排気制御バルブ１４Ｒを開けて分岐管１０Ｒへの排気の流入を許可し、排気制御バルブ１４Ｌを閉じて分岐管１０Ｌへの排気の流入を阻止する。このように各排気制御バルブ１４の動作を制御することで排気を分岐管１０Ｒに導き、前段触媒１２Ｒ及びフィルタ１３Ｒにて排気を浄化する。この状態において前段触媒１２Ｒ及びフィルタ１３Ｒにそれぞれ担持されているＮＯｘ触媒の機能再生処理を実施する場合、ＥＣＵ３０は排気制御バルブ１４Ｒを閉じて分岐管１０Ｒへの排気の流入を阻止するとともに排気制御バルブ１４Ｌを開けて分岐管１０Ｌへの排気の流入を許可する。このように各排気制御バルブ１４の動作が制御されることで、排気は分岐管１０Ｌに導かれる。その後、添加インジェクタ１１Ｒから還元剤が供給され、前段触媒１２Ｒ及びフィルタ１３Ｒに担持されているＮＯｘ触媒の機能再生処理が実施される。なお、分岐管１０Ｌから分岐管１０Ｒへの排気流れの切り替えは、前段触媒１２Ｌ及びフィルタ１３Ｌにそれぞれ担持されているＮＯｘ触媒の機能再生処理を実施する際に行われる。このようにＥＣＵ３０は、各分岐管１０に交互に排気が流入するように各排気制御バルブ１４の動作を制御する。

図４は、ＥＣＵ３０が各添加インジェクタ１１の動作を制御するために実行する添加インジェクタ動作制御ルーチンを示している。図４の制御ルーチンは、エンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。

図４の制御ルーチンにおいてＥＣＵ３０は、まずステップＳ１１において排気が導かれている分岐管１０のＮＯｘ触媒に対してリッチスパイクを行うことで機能再生処理を実施する機能再生条件が成立したか否か判断する。機能再生条件が成立したか否かは、例えばエンジン１から排出された排気の量の積算値に基づいて判断され、一方の分岐管１０に導かれた排気量の積算値が予め設定された判定値を超えた場合に機能再生条件が成立したと判断する。機能再生条件が成立していないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、機能再生条件が成立していると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＥＣＵ３０は一方の分岐管１０から他方の分岐管１０に排気の流れが切り替えられたことを示す切替フラグがオンの状態であるか否か判断する。切替フラグがオンの状態であると判断した場合、ＥＣＵ３０はステップＳ１３及びＳ１４の処理をスキップしてステップＳ１５に進む。一方、切替フラグがオフの状態であると判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ３０は各排気制御バルブ１４の動作を制御して一方の分岐管１０から他方の分岐管１０に排気の流れを切り替える。例えば図２（ｂ）の前段触媒１２Ｒ及びフィルタ１３Ｒにそれぞれ担持されているＮＯｘ触媒の機能再生処理を実施する場合は、分岐管１０Ｒから分岐管１０Ｌに排気の流れが切り替わるように排気制御バルブ１４Ｌが開けられ、排気制御バルブ１４Ｒが閉じられる。続くステップＳ１４においてＥＣＵ３０は切替フラグをオンに切り替え、その後ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５においてＥＣＵ３０は、還元剤の供給を開始する時期であるか否か判断する。ＮＯｘ触媒の機能再生処理を効果的に実施するためには、前段触媒１２及びフィルタ１３の空間速度が最も低いときに還元剤が前段触媒１２及びフィルタ１３の略全体にそれぞれ行き渡っていることが望ましい。また、噴射孔１１ａから噴射された還元剤は排気の流れによって前段触媒１２及びフィルタ１３にそれぞれ供給されるので、前段触媒１２及びフィルタ１３に排気が流入している時期、即ち排気制御バルブ１４が開いている時期に還元剤を供給することが望ましい。そこで、還元剤の供給を開始する時期としては、例えば、ＮＯｘ触媒の機能再生処理時において排気制御バルブ１４が開いている時期で、かつ前段触媒１２及びフィルタ１３の空間速度が最も低いときに還元剤が前段触媒１２及びフィルタ１３の略全体にそれぞれ行き渡るような時期に設定される。還元剤の供給を開始する時期ではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、還元剤の供給を開始する時期であると判断した場合はステップＳ１６に進み、ＥＣＵ３０は各添加インジェクタ１１の動作を制御し、ＮＯｘ触媒の機能再生処理を実行する側の分岐管１０に還元剤を供給する。例えば、前段触媒１２Ｒ及びフィルタ１３Ｒにそれぞれ担持されているＮＯｘ触媒の機能再生処理を実施する場合は、添加インジェクタ１１Ｒから還元剤を供給する。続くステップＳ１７においてＥＣＵ３０は切替フラグをオフに切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

以上の排気浄化装置によれば、分散板１８によって噴射孔１１ａから噴射された還元剤の一部を蒸発、拡散させて分散板１８よりも下流側に供給し、残りの還元剤を分散板１８よりも上流側に直接供給することができる。また、分散板１８の上流側に供給される還元剤の量よりも分散板１８の下流側に供給される還元剤の量の方が多いので、排気の流れを利用して還元剤を拡散しつつ前段触媒１２及びフィルタ１３に還元剤を供給することができる。添加インジェクタ１１からは、前段触媒１２及びフィルタ１３に排気が流入している時期に還元剤が供給されるので、排気によって前段触媒１２及びフィルタ１３に還元剤を行き渡らせることができる。また、前段触媒１２及びフィルタ１３の空間速度が最も低いときに還元剤が前段触媒１２及びフィルタ１３の略全体にそれぞれ行き渡るように還元剤の供給時期が設定されるので、ＮＯｘ触媒の機能再生処理を効果的に実施することができる。添加インジェクタ１１は、ケーシング１５の排気導入部１７に配置されるので、排気浄化装置をコンパクトにまとめることができる。また、排気導入部１７を前段触媒１２の上流側端面１２ａに対して傾斜させて設けたので、排気導入部１７を短くするとともに排気を上流側端面１２ａに拡散させて供給することができる。

ＥＣＵ３０が実行する各排気制御バルブ１４の動作制御方法は、各分岐管１０に配置される前段触媒１２及びフィルタ１３の容量に応じて適宜変更してよい。例えば、エンジン１の排気を一方の分岐管１０に配置された前段触媒１２及びフィルタ１３にて適切に浄化可能な場合は、上述した動作制御方法にて各排気制御バルブ１４の動作が制御されてよい。一方、車両の大きさなどによって一方の分岐管１０に配置可能な前段触媒１２及びフィルタ１３の容量が制限される場合は、例えば以下に示す制御方法によって各排気制御バルブ１４の動作が制御されてもよい。

ＥＣＵ３０は、エンジン１の通常運転時、両方の排気制御バルブ１４をそれぞれ開状態に維持し、両方の分岐管１０に排気を流入させ、両方の分岐管１０に配置された前段触媒１２及びフィルタ１３にてそれぞれ排気を浄化する。例えば図２の排気管８においては、排気制御バルブ１４Ｌ、１４Ｒをそれぞれ開状態に維持して分岐管１０Ｌ、１０Ｒにそれぞれ排気を流入させ、前段触媒１２Ｌ、１２Ｒ及びフィルタ１３Ｌ、１３Ｒによって排気を浄化する。一方、ＮＯｘ触媒の機能再生処理を行う場合、ＥＣＵ３０は、機能再生処理を行う前段触媒１２及びフィルタ１３が配置されている方の排気制御バルブ１４のみを閉状態に切り替え、その後前段触媒１２及びフィルタ１３の空間速度が低下し始めてから、これら前段触媒１２及びフィルタ１３に還元剤を供給する。例えば図２の排気管８において前段触媒１２Ｌ及びフィルタ１３Ｌの機能再生処理を行う場合、ＥＣＵ３０は、排気制御バルブ１４Ｌのみを閉状態に切り替え、その後添加インジェクタ１０Ｌの動作を制御して前段触媒１２Ｌ及びフィルタ１３Ｌに還元剤を供給する。

このように各分岐管１０に配置可能な前段触媒１２及びフィルタ１３の容量が制限される場合は、通常運転時に両方の分岐管１０にそれぞれ排気を流入させることによって、両方の分岐管１０に配置された前段触媒１２及びフィルタ１３によって排気を適切に浄化することができる。一方、前段触媒１２及びフィルタ１３の機能再生処理時は、機能再生処理を行う前段触媒１２及びフィルタ１３が配置されている方の排気制御バルブ１４のみを閉状態に切り替え、その後この前段触媒１２及びフィルタ１３の空間速度が低下し始めてから還元剤を供給するので、機能再生処理を適切に実施することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。分散板１８は、上述した形状に限定されず、噴射孔１１ａから噴射された還元剤の一部を蒸発、拡散させるとともに、残りの還元剤を通過させることが可能な種々の形状が適用できる。また、分散板１８は、噴射孔１１ａを取り囲むように設けられていなくてもよく、噴射孔１１ａの前方に配置され、分散板１８の上流側と下流側にそれぞれ還元剤を供給できればよい。

本発明の排気浄化装置をディーゼルエンジンに組み込んだ一形態の構成を示す図。 車両に搭載されたエンジンの排気管の一部を拡大して示す図で、（ａ）は各分岐管を（ｂ）の上側から見た図を示し、（ｂ）は各分岐管を拡大して示す。 添加インジェクタを拡大して示す図。 ＥＣＵが実行する添加インジェクタ動作制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
４ 排気通路
８ 排気管
９ 上流管
１０ 分岐管
１１ 添加インジェクタ（還元剤供給手段）
１１ａ 噴射孔
１２ 前段触媒（ＮＯｘ触媒）
１２ａ 上流側端面
１３ パティキュレートフィルタ（ＮＯｘ触媒）
１４ 排気制御バルブ
１５ ケーシング
１７ 排気導入部
１８ 分散板（分散部材）
１８ａ 貫通孔
３０ エンジンコントロールユニット（動作制御手段）

Claims (10)

1. 内燃機関の排気通路の一部を形成するとともに内部に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒を収容するケーシングと、前記ケーシングの上流側に設けられ、前記ＮＯｘ触媒の上流側端面に斜めに排気が導入されるように前記上流側端面に対して傾斜した排気導入部と、前記ＮＯｘ触媒よりも上流側にてケーシング内に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
   前記還元剤供給手段は、前記排気導入部の壁面のうち前記上流側端面と対向する壁面に配置され、排気の流れを横断する方向に扁平に還元剤を噴射する噴射孔と、前記噴射孔の前方に配置され、前記噴射孔から噴射された還元剤の一部を分散させる分散部材と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記分散部材として、前記噴射孔から噴射される還元剤の噴射方向と略同じ方向に貫通する複数の貫通孔を有する分散板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記噴射孔からは、排気流れの上流側に向けて還元剤が噴射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記分散部材は、前記噴射孔から噴射された還元剤を前記分散部材の上流側よりも前記分散部材の下流側に多く供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記ＮＯｘ触媒への排気の流入を許可する位置とその流入を阻止する位置とに切替可能な排気制御バルブと、前記ＮＯｘ触媒の機能を再生させるべく排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク時に前記ＮＯｘ触媒への排気の流入が阻止されるように前記排気制御バルブの動作を制御する動作制御手段と、を備え、
   前記動作制御手段は、リッチスパイク時で、かつ前記ＮＯｘ触媒に排気が流入しているときに前記ケーシング内に還元剤が供給されるように前記還元剤供給手段の動作を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 内燃機関の排気通路を形成し、同一の上流管から分岐する複数の分岐管を有する排気管と、各分岐管の一部を形成するとともに内部に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒がそれぞれ収容されるケーシングと、各ケーシングの上流側にそれぞれ設けられ、前記ＮＯｘ触媒の上流側端面に斜めに排気が導入されるように前記上流側端面に対して傾斜した排気導入部と、各ケーシングにそれぞれ設けられ、前記ＮＯｘ触媒よりも上流側にてケーシング内に還元剤を供給する還元剤供給手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
   前記還元剤供給手段は、前記排気導入部の壁面のうち前記上流側端面と対向する壁面に配置され、排気の流れを横断する方向に扁平に還元剤を噴射する噴射孔と、前記噴射孔の前方に配置され、前記噴射孔から噴射された還元剤の一部を分散させる分散部材と、をそれぞれ備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記分散部材として、前記噴射孔から噴射された還元剤の噴射方向と略同じ方向に貫通する複数の貫通孔を有する分散板がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記噴射孔からは、排気流れの上流側に向けて還元剤が噴射されることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記分散部材は、前記噴射孔から噴射された還元剤を前記分散部材の上流側よりも前記分散部材の下流側に多く供給することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 各分岐管にそれぞれ設けられ、各分岐管に設けられたＮＯｘ触媒への排気の流入を許可する位置とその流入を阻止する位置とに切り替え可能な排気制御バルブと、各ＮＯｘ触媒の機能を再生させるべく排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク時に、機能を再生させるＮＯｘ触媒への排気の流入が阻止されるように各排気制御バルブの動作を制御する動作制御手段と、を備え、
    前記動作制御手段は、リッチスパイク時、かつ機能を再生させるＮＯｘ触媒に排気が流入しているときに、このＮＯｘ触媒に還元剤が供給されるように各還元剤供給手段の動作を制御することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

Images