JP2006266142A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 触媒容器を、全体を断面円形として、これを分割板で流れ方向に沿うように２分割したものにおいて触媒が割れにくいようにすることを目的とする。
【解決手段】 触媒容器（２１）は外形が円筒状を成し、その内部が軸線方向に延びる分割板（２２）で分割され半月形の外形断面で延びる二つの室を有し、各室にそれぞれ収容される触媒（３１，３２）が伝熱防止のための境界部を介して、さらに扇形断面を有する複数の部分に分割されている。触媒容器の下流側に排気系制御弁（２３，２４）が配設されている。添加剤噴射弁（１５，１６）は二つの室のそれぞれに添加剤としての燃料を噴射する。触媒容器の二つの室のそれぞれにおいて、燃料粒子状物質を燃焼せしめる第１再生制御と、硫黄成分を燃焼する第２再生制御とが実行されるが、２つの室の間で温度差が生じないように両者が同時に実行される。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

特許文献１は、内燃機関の排気系を２系統にし、そのそれぞれに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤を含む触媒を機関排気通路内に配置し、触媒上流の機関排気通路内に排気通路の流通を開閉制御する排気制御弁を配置し、排気制御弁の後流においてＮＯｘ吸収剤を含む触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置を具備し、触媒のＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出すべきときには排気制御弁を閉弁すると共に還元剤の供給を開始するようにした内燃機関の排気浄化装置を開示している。

上記公報の装置では、排気系統は完全に２系統に分割され、各系統においてＮＯｘ吸収剤を含む触媒が独立形成された触媒容器に収容されている。その結果、触媒温度が低下して排気浄化性能が低下しやすい。そこで、排気系統を完全に２系統にせず、触媒容器も、全体を断面円形として、これを分割板で流れ方向に沿うように２分割して、断面がそれぞれ半月形になるようにし、触媒もこれにあわせて半月形の断面にするものが提案されている（特許文献２参照）。

特開平７−１０２９４７号公報 特開２００２−２６６６３０号公報

ところが、上記のように触媒断面が半月形のものは温度分布の不均等が大きく触媒温度が高い時に割れやすいという問題がある。
本発明は上記問題に鑑み、排気系統を完全に２系統にせず、触媒容器を、全体を断面円形として、これを分割板で流れ方向に沿うように２分割したものにおいて触媒が割れにくいようにすることを目的とする。

請求項１の発明によれば、
車両用の内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
外形が略円筒状を成し、その内部が軸線方向に延びる分割板で分割されて、半月形の外形断面で延びる二つの室を有する触媒容器と、
触媒容器の二つの室に収容される触媒と、
触媒容器の二つの室に排気ガスを通過せしめる排気管と、
排気ガスの触媒容器の二つの室の通過を制御する排気系制御弁と、を具備し、
前記触媒容器の二つの室にそれぞれ収容される触媒が、分割板と同じ方向に延びる伝熱防止境界部を介して、さらに扇形断面を有する複数の部分に分割されている、
ことを特徴とする排気浄化装置が提供される。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、排気制御弁が、触媒容器の下流側の排気管に配設され排気ガスの触媒容器の二つの室の通過をそれぞれ独立に制御するようにされている、排気浄化装置が提供される。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、触媒の排気ガス浄化機能を促進する添加剤を噴射する添加剤噴射弁が、触媒の上流側に配設されている、排気浄化装置が提供される。
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において２つの添加剤噴射弁が、触媒容器の二つの室のそれぞれに向けて添加剤を噴射するように配設されている排気浄化装置が提供され、請求項５の発明によれば、請求項４の発明において、各添加剤噴射弁が、分割されている触媒の複数の部分のそれぞれに向いた噴孔を有している、排気浄化装置が提供される。
請求項６の発明によれば、請求項１の発明において、触媒容器の二つの室に収容される触媒の排気ガス浄化機能を促進する添加剤を噴射する添加剤噴射弁が、触媒容器の二つの室の上流側の集合排気管に配設されている、排気浄化装置が提供される。

請求項７の発明によれば、請求項３の発明において、触媒容器の二つの室のそれぞれにおいて、
車両の第１の所定の走行距離毎に、所定時間の間、排気制御弁により排気ガスの流れを制限し、添加剤噴射弁から添加剤を噴射して、粒子状物質を燃焼せしめる第１再生制御と、
車両の第１の所定の走行距離よりも長い第２の所定の走行距離毎に、所定時間の間、排気制御弁により排気ガスの流れを制限し、添加剤噴射弁から添加剤を噴射して、硫黄成分を浄化する第２再生制御と、を実行する、排気浄化装置が提供される。
請求項８の発明によれば、請求項７の発明において、一方で第２再生制御をおこなうときに、他方では第１再生制御をおこなう、排気浄化装置が提供される。
請求項９の発明によれば、請求項７の発明において、一方で第１再生制御をおこなうときに、他方でも第２再生制御をおこなう、排気浄化装置が提供される。

請求項１０の発明によれば、請求項８または９の発明において、触媒容器の二つの室にそれぞれ排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出手段を設け、
二つの室の排気ガス温度の差が、あらかじめ定めた値よりも大きくなった場合は、他方の室における再生制御をおこなう、排気浄化装置が提供される。

請求項１１の発明によれば、請求項１の発明において、車両の走行方向に平行に触媒容器をエンジンルーム内に配置した排気浄化装置が提供される。

本発明によれば、車両用の内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、外形が略円筒状を成し、その内部が軸線方向に延びる分割板で分割されて、半月形の外形断面で延びる二つの室を有する触媒容器と、触媒容器の二つの室に収容される触媒と、触媒容器の二つの室に排気ガスを通過せしめる排気管と、排気ガスの触媒容器の二つの室の通過を制御する排気系制御弁と、を具備し、前記触媒容器の二つの室にそれぞれ収容される触媒が、分割板と同じ方向に延びる伝熱防止境界部を介して、さらに扇形断面を有する複数の部分に分割されている。
したがって、触媒内の温度分布の差が発生しにくく、触媒が割れることが防止され、耐久性が向上する。

特に、請求項２のようにすれば、排気制御弁が、触媒容器の下流側の排気管に配設され排気ガスの触媒容器の二つの室の通過をそれぞれ独立に制御するようにされているので制御性が向上する。

特に、請求項３のようにすれば、触媒の排気ガス浄化機能を促進する添加剤を噴射する添加剤噴射弁が、触媒の上流側に配設されているので排気ガス浄化が良好におこなわれる。また、請求項４のようにすれば、２つの添加剤噴射弁が、触媒容器の二つの室のそれぞれに向けて添加剤を噴射するように配設されているので添加剤が触媒に均等に噴射され不均等な温度上昇の発生が抑制される。

さらに、請求項５のようにすれば、各添加剤噴射弁が、分割されている触媒の複数の部分のそれぞれに向いた噴孔を有しているので、さらに添加剤が触媒に均等に噴射され不均等な温度上昇の発生が一層抑制される。

また、請求項６のようにすれば、触媒容器の二つの室に収容される触媒の排気ガス浄化機能を促進する添加剤を噴射する添加剤噴射弁が、触媒容器の二つの室の上流側の集合排気管に配設されているので添加剤が触媒に均等に噴射され不均等な温度上昇の発生が抑制される。

請求項７−１０では、触媒容器の二つの室のそれぞれにおいて、車両の第１の所定の走行距離毎に、所定時間の間、排気制御弁により排気ガスの流れを制限し、添加剤噴射弁から添加剤を噴射して、粒子状物質を燃焼せしめる第１再生制御と、車両の第１の所定の走行距離よりも長い第２の所定の走行距離毎に、所定時間の間、排気制御弁により排気ガスの流れを制限し、添加剤噴射弁から添加剤を噴射して、硫黄成分を浄化する第２再生制御と、が実行され粒子状物質と硫黄成分が浄化され、特に請求項８，９のようにすれば２つの排気ガス流路の間の温度差の発生が抑制されるので、さらに、触媒が割れにくくなり、請求項１０では温度差を検出しながらおこなわれるので制御の精度がよい。

特に請求項１１のようにすれば、車両の走行方向に平行になるように触媒容器がエンジンルーム内に配置されるので２つの排気ガス流路の間の温度差の発生が抑制されるので、さらに、触媒が割れにくくなる。

以下、図面を参照して本発明の排気浄化装置について説明する。図１は本発明の排気浄化装置を備えた筒内噴射型の圧縮自着火式のディーゼル内燃機関を示している。なお、本発明において用いられる排気浄化装置は火花点火式内燃機関にも搭載可能である。

図１を参照すると、１は機関本体、２は吸気マニホールド、３は排気マニホールド、４は吸気管、５は排気管をそれぞれ示す。吸気マニホールド２は吸気管４を介して排気ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａに連結される。吸気管４にはモータ３１により駆動されるスロットル弁３０、および、排気ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａで加圧された空気を冷却するインタークーラー７が配置されている。
各燃料噴射弁１０がコモンレール１１に連結され、コモンレール１１内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１２により燃料が供給され、燃料ポンプ１２へは燃料タンク１３内に設けられた燃料ポンプ１４で燃料が送給される。

一方、排気マニホールド３は排気管５を介して排気ターボチャージャ６のタービン６ｂに連結されている。タービン６ｂの出口は前部排気管８ａを介して排気浄化装置２０に連結される。
排気浄化装置２０は、大きくは触媒容器と、触媒容器の内部を分割する分割板と、分割された触媒容器内に配置される触媒と、触媒に還元剤を添加する手段と、分割された各流路の流通を制御する手段とから成る。

２１は触媒容器であり、導入部分２１ａ、主部分２１ｂ、導出部分２１ｃを有する。導入部分２１ａは前部排気管８ａに接続され、導出部分２１ｃは後部排気管８ｂに接続されている。主部分２１ｂは、この実施の形態では円形の断面形状を有している。
２２は分割板であり、鉄系の耐熱性のよい金属で形成されていて、触媒容器２１を中心軸を通って、導入部分２１ａの前端から導出部分２１ｃの後端まで、長手方向に沿うように分割する。

２３，２４は、第１、第２排気制御弁であり、第１排気制御弁２３は分割板２２の図中上側の排気ガスの流路を開閉し、第２排気制御弁２４は分割板２２の図中下側の排気ガスの流路を開閉するもので、それぞれ、第１、第２アクチュエータ２５、２６で駆動される。第１、第２アクチュエータ２５、２６はそれぞれ第１、第２ソレノイド弁２７、２８で負圧の導入が制御されて第１、第２排気制御弁２３，２４を開閉する。

触媒容器２１の主部分２１ｂの前寄り約１／３の領域には前段触媒３１が、後寄り２／３の領域には後段触媒３２が前段触媒３２との間に隙間を設けて配設されている。前段触媒３１は分割板で図中上下方向に２つに分割された第１前段触媒３１Ａ、第２前段触媒３１Ｂから成り、後段触媒３２は分割板で図中上下方向に２つに分割された第１後段触媒３２Ａ、第２後段触媒３２Ｂから成り。

第１前段触媒３１Ａは伝熱防止のための境界部を介してさらに第１前段触媒第１部分３１Ａ₁と第１前段触媒第２部分３１Ａ₂に分割され、第２前段触媒３１Ｂは伝熱防止のための境界部を介してさらに第２前段触媒第１部分３１Ｂ₁，第２前段触媒第２部分３１Ｂ₂に分割されている。
同様に、第１後段触媒３２Ａは伝熱防止のための境界部を介してさらに第１後段触媒第１部分３２Ａ₁と第１後段触媒第２部分３２Ａ₂に分割され、第２後段触媒３２Ｂは伝熱防止のための境界部を介してさらに第２後段触媒第１部分３２Ｂ₁，第２後段触媒第２部分３１Ｂ₂に分割されている。

図７は上記の伝熱防止のための境界部を示す図であって、図７の（Ａ）は再分割で完全に別体とせず部分的に接続するようにして一体に形成した場合を示し、図７の（Ｂ）は両者を完全に別体に形成し、両者の間にメタルフィラメント等のメッシュ剤を挿入したものである。

１５、１６は、それぞれ、第１前段触媒３１Ａ、第２前段触媒３１Ｂに向けて還元剤を添加すべく噴射する第１、第２添加剤噴射弁である。この実施の形態では燃焼用の燃料を還元剤として用いるので第１、第２添加剤噴射弁１５、１６には燃料ポンプ１２から燃料が所定のタイミングで送給される。

５０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）であって、電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１により互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５および出力ポート５６を具備する。

前段触媒３１は後段触媒３２における反応を促進するために設けられた酸化触媒であり、上流側から下流側にかけて真っ直ぐに延びる多数の細長い流路を有するセラミックまたは金属製の担体に白金やパラジウム等の貴金属が担持されて成る。
後段触媒３２は、下流端部を閉鎖した細長い通路から成る排気ガス流入路と、上流端部を閉鎖した細長い通路から成る排気ガス流出路と、を薄肉の隔壁を介して交互に配置互いに隣接させて多数配置したフィルタ構造にされている。

このフィルタ構造を形成している隔壁は、コージライトのような多孔質材料で形成され、排気ガス流入路に流入した排気ガスは隔壁を通って隣接する排気ガス流出路内に流出する。

そしてフィルタの隔壁の両側表面、両端部壁の表面の上にアルミナから成る触媒担体の層が形成されており、その触媒担体の上に白金（Ｐｔ）のような貴金属触媒と例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、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）のような希土類の少なくとも一つを含むＮＯｘ吸蔵剤が担持されている。

以下、上記のようにハード構成された本発明の各実施の形態における、排気ガスの浄化について説明する。
各実施の形態では、第１の再生制御としてのＰＭ再生制御（粒子状物質再生制御）、第２の再生制御としてＳ再生制御（硫黄成分再生制御）、および、ＮＯｘ還元制御がおこなわれるので、これらの制御の作用について説明する。

まず、ＰＭ再生制御について説明する。
排気ガスが上記のフィルタ構造にされている後段触媒３２に流入すると排気ガス中の酸素はＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で触媒に含まれる白金の表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯは白金の表面でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応しＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。次いで、排気ガス中のＮＯ₂および生成されたＮＯ₂の一部は白金上で酸化されつつＮＯｘ吸蔵剤内に吸収され、例えば、Ｂａ（バリウム）と結合しながら硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）の形でＮＯｘ吸蔵剤内に拡散して硝酸塩（ＢａＮＯ₃）を生成する。すなわち、排気ガス中の酸素が硝酸イオンの形でＮＯｘ吸蔵剤に保持される。

燃焼室内で生成された主にカーボン（Ｃ）から成る微粒子は後段触媒３２のフィルタを通過するときにＮＯｘ吸蔵剤の表面に接触し付着する。ＮＯｘ吸蔵剤に微粒子が付着すると、ＮＯｘ吸蔵剤の表面とその内部の間に酸素の濃度差が生じる。ＮＯｘ吸蔵剤内には硝酸イオンの形で酸素が吸蔵されており、この吸蔵されている酸素が微粒子とＮＯｘ吸蔵剤との接触面に向けて移動しようとする。

その結果、ＮＯｘ吸蔵剤内に形成されている硝酸塩（ＫＮＯ₃）がＫとＯとＮＯとに分解され、ＯがＮＯｘ吸蔵剤の表面に向かい、その一方で、ＮＯがＮＯｘ吸蔵剤から外部に離脱せしめられ、外部に離脱せしめられたＮＯは下流側の白金上において酸化され、再びＮＯｘ吸蔵剤内に硝酸イオンの形で保持される。

上述の微粒子とＮＯｘ吸蔵剤との接触面に向かうＯは硝酸塩（ＫＮＯ₃）のような化合物から分解された酸素であるので不対電子を有し、極めて高い反応性を有する活性酸素となっている。これらの活性酸素が微粒子に接触すると微粒子は短時間（数秒〜数十分）のうちに揮炎を発することなく酸化され、微粒子は完全に消滅する。このようにして微粒子は酸化・除去され、微粒子がフィルタ上に堆積することはほとんどない。

上記のような反応／作用によりＰＭ再生がおこなわれるが、この反応／作用を促進するためにこの反応をおこなう方の排気通路の排気制御弁２３または２４を閉制御し、この反応をおこなう方の排気通路に設けられている噴射弁１５または１６から燃料が噴射される。燃料を噴射することにより排気ガスをリッチ方向にシフトしそれが前段触媒３１において酸化され温度が上昇する。排気制御弁２３または２４を閉制御すると、排気ガスは殆ど流れなくなる。したがって、排気制御弁を閉じて燃料を噴射するのは、片方の流路づつおこなわれる。
このＰＭ再生制御は概ね走行距離千ｋｍ毎におこなわれる。

次に、ＮＯｘ還元制御について説明する。
流入排気ガスの空燃比がかなりリーンになると排気ガス中の酸素濃度が増大し、酸素がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で触媒に含まれる白金の表面に付着する。一方、排気ガス中のＮＯはＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応しＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。次いで、排気ガス中のＮＯ₂および生成されたＮＯ₂の一部は白金上で更に酸化されつつＮＯｘ吸蔵剤内に吸収されて、例えば、酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）の形でＮＯｘ吸蔵剤内に拡散して吸蔵されるか、または亜硝酸（ＮＯ₂ ^-）の形でＮＯｘ吸蔵剤内に拡散して吸蔵される。

これに対して流入排気ガスの空燃比がストイキ／リッチになると排気ガス中の酸素濃度が低下し反応が逆方向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進む。このためＮＯｘ吸蔵剤内の硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）等がＮＯ₂の形でＮＯｘ吸蔵剤から放出される。放出されたＮＯｘは排気ガス中の還元剤、すなわち未燃燃料、ＨＣ、ＣＯ等と反応して還元される。このようにして白金の表面上にＮＯ₂が存在しなくなるとＮＯｘ吸蔵剤から次々にＮＯ₂が放出されＮＯｘ吸蔵剤内に吸蔵されているＮＯｘの量が減少する。そこで所定のインターバル毎に、第１、第２添加剤噴射弁１５，１６から燃料を噴射して排気ガスを短期間だけリッチ化する、所謂リッチスパイクをおこなって、上記の反応を実行せしめてＮＯｘの低減をおこなう。

次に、Ｓ再生制御について説明する。
燃料中にはＳ（硫黄）が含まれており、これが上記のＮと同じように、ＢａＳＯ_４となって、ＮＯｘ吸蔵剤内に吸蔵される。すると、ＮＯｘの吸蔵能力が低下して浄化能力が悪化する。そこで、上記のように生成されるＢａＳＯ_４からＳを分離せしめる。これをＳ再生という。このためには、排気ガスの空燃比をリッチ、または、ストイキオにし、温度を７００℃程度にすることが必要である。
そこで、上述のＰＭ再生、ＮＯｘ還元制御と同様に、所定の時間、排気制御弁を閉じ、その排気弁制御弁が閉じられる側の流路の上流の噴射弁から燃料を触媒容器の触媒に向けて噴射する。
このＳ再生制御は、ＰＭ再生の数分の一ほどの頻度、すなわち、概ね走行距離数千ｋｍ毎におこなわれる。

上記の基本的な制御を前提として、本発明では、触媒容器内の温度差を小さくするべく、各実施の形態で以下のような特徴を有している制御をおこなっている。
はじめに、第１の実施の形態について説明する。この第１の実施の形態のハード構成は図１に示されたものであって、２つの排気ガス流路の内、一方でＳ再生をおこなうときに他方ではＰＭ再生をおこなうようにしたものである。ただし、両方の通路の排気ガス流路の排気制御弁を閉じると出力の確保ができなくなるので、ＰＭ再生をおこなう方の排気ガス流路の排気制御弁は閉じないで添加剤噴射弁１５または１６から燃料の噴射のみをおこなう。なお、燃料の噴射量は、例えば、運転条件に応じた値をあらかじめ実験によりもとめておき、その値を使用することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
この第２の実施の形態では、それぞれの排気ガスの流路に、排気ガスの温度を計測する温度計を配設し、一方でＳ再生をおこなうときに、２つの排気ガスの流路の温度差が、所定の値よりも大きくなったら他方でＰＭ再生をおこなうようにされている。このようにＳ再生により発生する温度差をＰＭ再生で解消するようにしているのはＰＭ再生がより高い頻度でおこなう必要があるためである。
図１において参照符号４２、４３で示されているのが排気ガスの温度を計測する温度計である。
なお、温度差を検出できるので、温度差が前記所定の値よりも小さくなったならばＰＭ再生を停止するという制御も可能であり、温度差が所定値以下になるようにフィードバック制御をおこなうことができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。
これも第２の実施の形態と同様に、それぞれの排気ガスの流路に、排気ガスの温度を計測する温度計を配設し、一方でＰＭ再生をおこなうときに、２つの排気ガスの流路の温度差が、所定の値よりも大きくなったら他方でもＰＭ再生をおこなうようにするものである。このようにＰＭ再生により発生する温度差をＳ再生ではなく、ＰＭ再生で解消するようにしているのはＰＭ再生がより高い頻度でおこなう必要があるためである。

次に第４の実施の形態について説明する。
この第４の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、添加剤噴射弁と排気制御弁が、それぞれ、図２に示す添加剤噴射弁１５’および排気制御弁２３’とされている点が異なるが他は第１の実施の形態と同じである。この添加剤噴射弁１５’は２つの噴孔を有しており、燃料が分割板２２で２分割された上下二つの室に向かって噴射されるように取り付けられているので第１の実施の形態のように２つの噴射弁を必要とせずコストがかからない。また、排気制御弁２３’は一体とされた弁体で分割板２２で２分割された上下二つの室を流れる排気ガスを制限することができるので第１の実施の形態のように２つの排気制御弁を必要とせずコストがかからない。 なお、第２、第３の実施の形態にも、この第４の実施の形態の添加剤噴射弁１５’と排気制御弁２３’を適用することができる。

次に第５の実施の形態について説明する。
この第５の実施の形態は、第４の実施の形態で使用されているのと同じように２方向に燃料を噴射できる添加剤噴射弁１５’、１６’を有する点が第１の実施の形態と異なるが他は排気制御弁を含めて第１の実施の形態と同じである。第４の実施の形態では上下の２つの方向に燃料が噴射されるように添加剤噴射弁１５’が使用されているが、この第５の実施の形態では左右の２つの方向に燃料が噴射されるように添加剤噴射弁１５’が使用されている。このようにすることにより添加剤が噴射されるときに均等に分布されるので温度分差が生じにくくなり、結果的に触媒の耐久性が向上する。
なお、第２、第３の実施の形態にも、この第５の実施の形態の添加剤噴射弁１５’、１６’を適用することができる。

次に第６の実施の形態について説明する。
図４に示すのが第６の実施の形態のハード構成であって、添加剤を噴射する添加剤噴射弁１７が、ターボチャージャー６のタービン６ｂの上流に添加剤としての燃料を噴射するようにされている。また、排気制御弁が第４の実施の形態と同じ排気制御弁２３’とされている。
そして、ＮＯｘ還元制御時に添加剤としての燃料が触媒に到達するまではＮＯｘ還元制御をおこなう側の排気制御弁を開きＮＯｘ還元制御をおこなわない側の排気制御弁を閉じておき、燃料添加剤としての燃料が触媒に到達したらＮＯｘ還元制御をおこなう側の排気制御弁を閉じＮＯｘ還元制御をおこなわない側の排気制御弁を開く。このようにすることによりＮＯｘ還元制御をおこなう側にのみ上流で添加された燃料が導入され所望のとおりにＮＯｘ還元制御をおこなうことができる。
なお、ＰＭ再生とＳ再生は、排気制御バルブ２３’の弁を図示されるような位置にして２つの室を流れる排気ガスの量を同じにしておいて燃料を添加することによりおこなわれる。

次に、第１〜第６の実施の形態で使用されるハード構成を、車両のエンジンルール内においてどのように配置するかについて説明する。
図５はエンジン本体１が横置きの場合の配置であって、エンジン本体１は車両進行方向に直角に配置されるのに対して触媒容器２１は車両進行方向に平行に配設されている。
図６はエンジン本体１が縦置きの場合の配置であって、エンジン本体１が車両進行方向に平行に配置され、触媒容器２１も車両進行方向に沿うように配設されている。
いずれも、触媒容器２１に走行風が均等に当たるようにして触媒を均等に冷却し触媒内で浄化能力に差がでないようにするためである。

本発明は、車両に搭載される内燃機関に適用できる。実施の形態ではディーゼル機関の場合を示したが、ガソリン機関の場合にも適用できる。

第１の実施の形態の構成を示す図である。 第２の実施の形態の構成を示す図である。 第３の実施の形態の構成を示す図である。 第４の実施の形態の構成を示す図である。 車両のエンジンルームへの配置の一例を示す図である。 車両のエンジンルームへの配置の他の一例を示す図である。 半月形の触媒を再分割したときの境界部分の形状を示す図であり、（Ａ）は境界部分で部分的に結合した場合を示し、（Ｂ）は境界部分に金属のランダムフィラメントを配置したものを示す。

符号の説明

１ 機関本体
２ 吸気マニホールド
３ 排気マニホールド
４ 吸気管
５ 排気管
６ 排気ターボチャージャ
７ インタークーラー
１０ 燃料噴射弁
１１ コモンレール
１２ 燃料ポンプ
１５、１５’、１６、１６’ 添加剤噴射弁
２０ 排気浄化装置
２１ 触媒容器
２１ａ 導入部分
２１ｂ 主部分
２１ｃ 導出部分
２２ 分割板
２３、２３’、２４ 排気制御弁
３１ 前段触媒
３１Ａ 第１前段触媒
３１Ａ₁ 第１前段触媒第１部分
３１Ａ₂ 第１前段触媒第２部分
３１Ｂ 第２前段触媒
３１Ｂ₁ 第２前段触媒第１部分
３１Ｂ₂ 第２前段触媒第２部分
３２ 後段触媒
３２Ａ 第１後段触媒
３２Ａ₁ 第１後段触媒第１部分
３２Ａ₂ 第１後段触媒第２部分
３２Ｂ 第２後段触媒
３２Ｂ₁ 第２後段触媒第１部分
３２Ｂ₂ 第２後段触媒第２部分
５０ ＥＣＵ

Claims (11)

1. 車両用の内燃機関の排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
   外形が略円筒状を成し、その内部が軸線方向に延びる分割板で分割されて、半月形の外形断面で延びる二つの室を有する触媒容器と、
   触媒容器の二つの室に収容される触媒と、
   触媒容器の二つの室に排気ガスを通過せしめる排気管と、
   排気ガスの触媒容器の二つの室の通過を制御する排気系制御弁と、を具備し、
   前記触媒容器の二つの室にそれぞれ収容される触媒が、分割板と同じ方向に延びる伝熱防止境界部を介して、さらに扇形断面を有する複数の部分に分割されている、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
2. 排気制御弁が、触媒容器の下流側の排気管に配設され排気ガスの触媒容器の二つの室の通過をそれぞれ独立に制御するようにされている、ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 触媒の排気ガス浄化機能を促進する添加剤を噴射する添加剤噴射弁が、触媒の上流側に配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. ２つの添加剤噴射弁が、触媒容器の二つの室のそれぞれに向けて添加剤を噴射するように配設されている、ことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 各添加剤噴射弁が、分割されている触媒の複数の部分のそれぞれに向いた噴孔を有している、ことを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 触媒容器の二つの室に収容される触媒の排気ガス浄化機能を促進する添加剤を噴射する添加剤噴射弁が、触媒容器の二つの室の上流側の集合排気管に配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
7. 触媒容器の二つの室のそれぞれにおいて、
   車両の第１の所定の走行距離毎に、所定時間の間、排気制御弁により排気ガスの流れを制限し、添加剤噴射弁から添加剤を噴射して、燃料粒子状物質を燃焼せしめる第１再生制御と、
   車両の第１の所定の走行距離よりも長い第２の所定の走行距離毎に、所定時間の間、排気制御弁により排気ガスの流れを制限し、添加剤噴射弁から添加剤を噴射して、硫黄成分を浄化する第２再生制御と、を実行する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
8. 一方で第２再生制御をおこなうときに、他方では第１再生制御をおこなう、ことを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
9. 一方で第１再生制御をおこなうときに、他方でも第１再生制御をおこなう、ことを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
10. 触媒容器の二つの室にそれぞれ排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出手段を設け、
    二つの室の排気ガス温度の差が、あらかじめ定めた値よりも大きくなった場合は、他方の室における再生制御をおこなう、ことを特徴とする請求項８、または、９に記載の排気浄化装置。
11. 車両の走行方向に平行になるように触媒容器をエンジンルーム内に配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。

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