JP2006274986A

JP2006274986A - 排気後処理装置

Info

Publication number: JP2006274986A
Application number: JP2005098010A
Authority: JP
Inventors: Minehiro Murata; 峰啓村田; Yoshihisa Takeda; 好央武田; Nobuhiro Kondo; 暢宏近藤; Sei Kawatani; 聖川谷
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】低温型のユリアＳＣＲ触媒と高温型のＮＯx吸蔵触媒とパティキュレートフィルタとを効率よく組み合わせて排気浄化性能の向上を図った排気後処理装置を提供する。
【解決手段】高温活性型のＮＯx吸蔵触媒(42)の排気下流側に低温活性型のユリアＳＣＲ触媒及びパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）からなるＮＯx触媒付フィルタ(41)を備え、ＮＯx吸蔵触媒の排気上流側に設けたＨＣ供給手段(50)とＮＯx触媒付フィルタの排気上流側に設けた尿素供給手段(52)とを温度検出手段(60)からの触媒温度情報に基づいて制御手段(10,51,53)により制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気後処理装置に係り、特に、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘとパティキュレートマターとを除去する技術に関する。

近年、内燃機関（エンジン）から排出されるＮＯxを浄化するＮＯｘ触媒が種々開発されているが、ＮＯx触媒には、触媒成分の違いにより大きく分けて低温活性型の低温型ＮＯx触媒と高温活性型の高温型ＮＯx触媒の二種類がある。特に、ディーゼルエンジンでは、通常運転時には燃焼が主としてリーン空燃比の下で実施されるために排気温度が低く、低温域から高負荷時における高温域までの広い範囲でＮＯxを浄化するために低温型ＮＯx触媒と高温型ＮＯx触媒とを組み合わせて使用する必要がある。

また一方で、ディーゼルエンジンでは、排気中にパティキュレートマター（ＰＭ）を多く含んでおり、当該ＰＭを除去する必要があり、最近では、ＰＭをフィルタに捕集し、燃料（ＨＣ）を貴金属を有した触媒に供給しフィルタを昇温することで当該捕集されたＰＭを燃焼除去してフィルタの再生（強制再生）を図る構成のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が開発されている。また、ＤＰＦの排気上流側（前段）に酸化触媒を設け、排気中のＮＯｘを当該酸化触媒においてＮＯ₂に酸化し、当該ＮＯ₂によってＤＰＦに捕集されたＰＭを除去してＤＰＦを連続再生可能な連続再生式ＤＰＦも開発されている。

このようなことから、特にディーゼルエンジンの排気通路には低温型ＮＯx触媒と高温型ＮＯx触媒とＤＰＦを配設するのが望ましく、例えば、ディーゼルエンジンの排気通路にＤＰＦを配設するとともに、当該ＤＰＦの排気下流側（後段）に低温型ＮＯx触媒である選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）を配設し、さらに当該ＳＣＲ触媒の後段に高温型ＮＯx触媒であるＮＯx吸蔵触媒、即ち酸化雰囲気中でＮＯxを吸蔵して還元雰囲気中で当該吸蔵したＮＯxを放出還元（ＮＯxパージ）するＮＯx触媒を配設した構成の排ガス浄化システムが開発されている（特許文献１参照）。

また、当該特許文献１には、ＳＣＲ触媒の後段に、高温型ＮＯx触媒であるＮＯx吸蔵触媒をＤＰＦに担持したＮＯx吸蔵触媒担持ＤＰＦを配設した構成のシステムも開示されている。
さらに、最近では、低温型ＮＯx触媒の一つとして、尿素水を添加することでＮＯxを除去することの可能な尿素添加式ＳＣＲ触媒（ユリアＳＣＲ触媒）が開発されている。
特開２００４−２１８４７５号公報

ところで、上記特許文献１に開示されたＮＯx吸蔵触媒担持ＤＰＦでは、ＮＯx吸蔵触媒をＤＰＦに担持するように構成しており、このような構成の場合、ＤＰＦの強制再生時においてＰＭの燃焼によりＤＰＦとともにＮＯx吸蔵触媒が高温にまで達することとなる。
しかしながら、一般にＮＯx吸蔵触媒では活性金属として貴金属を有しており、当該貴金属は高温になるほど活性化して昇温が加速されるため、上記構成ではＤＰＦの強制再生時にＮＯx吸蔵触媒担持ＤＰＦが過昇温してしまうという問題がある。

また、上述の如くＤＰＦを連続再生する場合にはＤＰＦの前段に酸化触媒を設けるようにしているが、当該酸化触媒については、ＤＰＦの強制再生を行う際においても、供給した燃料（ＨＣ）を酸化させて酸化熱をＰＭの燃焼に寄与させるべく利用される。それ故、ＤＰＦの前段の触媒としては、貴金属を有し、酸化熱に対して耐熱性を有する触媒であることが要求される。

さらに、上記ユリアＳＣＲ触媒は、ＮＯ₂の存在のもとでＮＯxを効果的に窒素と水とに還元可能に構成されており、当該ユリアＳＣＲ触媒の前段にはＮＯを酸化するための触媒が必要となる。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低温型のユリアＳＣＲ触媒と高温型のＮＯx吸蔵触媒とパティキュレートフィルタとを効率よく組み合わせて排気浄化性能の向上を図った排気後処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の排気後処理装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気中で排気中のＮＯxを吸蔵させ、還元雰囲気中で前記吸蔵させたＮＯxを放出し還元する貴金属を有した高温活性型のＮＯx吸蔵触媒と、該ＮＯx吸蔵触媒の排気下流側に設けられ、尿素存在のもとＮＯxを選択的に還元する低温活性型の尿素添加式ＮＯx選択還元触媒及び排気中のパティキュレートマターを捕集するパティキュレートフィルタからなるＮＯx触媒付フィルタと、前記ＮＯx吸蔵触媒の排気上流側に設けられ、排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、前記ＮＯx吸蔵触媒の排気下流側に前記ＮＯx触媒付フィルタの排気上流側に位置して設けられ、前記ＮＯx触媒付フィルタの前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒に尿素を供給する尿素供給手段と、前記ＮＯx吸蔵触媒または前記ＮＯx触媒付フィルタの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段からの温度情報に基づき前記ＨＣ供給手段及び前記尿素供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

即ち、例えば内燃機関がディーゼルエンジンである場合において、排気後処理装置は、内燃機関の排気通路に高温型のＮＯx吸蔵触媒が配設され、その排気下流側に低温型の尿素添加式ＮＯx選択還元触媒（以下、ユリアＳＣＲ触媒ともいう）を担持したパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）からなるＮＯx触媒付フィルタが配設され、さらに、ＮＯx吸蔵触媒の排気上流側にはＨＣ供給手段が設けられ、ユリアＳＣＲ触媒の排気上流側には尿素供給手段が設けられて構成されている。

これより、排気中のＮＯxは、ＮＯx吸蔵触媒またはＮＯx触媒付フィルタの温度（以下、触媒温度ともいう）に応じてＨＣ供給手段や尿素供給手段が適宜制御され、低温時には尿素供給手段により尿素が供給されることでＮＯx触媒付フィルタのユリアＳＣＲ触媒によって良好に還元除去され、高温時にはＮＯx吸蔵触媒によって吸蔵され且つＨＣ供給手段から適宜ＨＣが供給（リッチスパイク）されることで良好に還元除去される。さらに、排気中のＰＭについても、ＮＯx触媒付フィルタのＤＰＦによって良好に捕集され燃焼除去される。

請求項２の排気後処理装置では、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度未満であるときには、前記ＨＣ供給手段による排気中へのＨＣの供給を停止する一方、前記尿素供給手段により前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒に尿素を供給するよう制御することを特徴とする。
これより、触媒温度が所定温度未満であるような低温時には、高温型のＮＯx吸蔵触媒は十分に機能しないためにＮＯx吸蔵触媒はＮＯxパージの必要がなく、故にＨＣ供給手段によってＨＣが供給されることはなく、一方、ＮＯx吸蔵触媒では吸蔵限界を超えて溢れた一部のＮＯが貴金属の触媒作用によりＮＯ₂に酸化されるため、尿素供給手段によりＮＯx触媒付フィルタのユリアＳＣＲ触媒に尿素が供給されることでＮＯx（ＮＯ及びＮＯ₂）がユリアＳＣＲ触媒によって良好に還元除去される。

請求項３の排気後処理装置では、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上であるときには、前記尿素供給手段による前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒への尿素の供給を停止する一方、前記ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯxが所定量に達すると前記ＨＣ供給手段により排気中にＨＣを供給するよう制御することを特徴とする。

これより、触媒温度が所定温度以上であるような高温時には、低温型であるＮＯx触媒付フィルタのユリアＳＣＲ触媒は十分に機能しないために尿素供給手段によって尿素が供給されることはなく、故に高温下における尿素のＮＯx化が阻止され、一方、ＮＯx吸蔵触媒にはＮＯxが良好に吸蔵されるため、当該吸蔵されたＮＯxが所定量に達するとＨＣ供給手段によりＨＣが供給（リッチスパイク）されてＮＯx吸蔵触媒のＮＯxパージが行われ、ＮＯxがＮＯx吸蔵触媒によって良好に還元除去される。

請求項４の排気後処理装置では、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される温度に拘わらず、前記ＮＯx触媒付フィルタの前記パティキュレートフィルタに捕集された前記パティキュレートマターが所定量に達したときには、前記尿素供給手段による前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒への尿素の供給を停止する一方、前記ＨＣ供給手段により排気中にＨＣを供給するよう制御することを特徴とする。

これより、ＮＯx吸蔵触媒において一部のＮＯが貴金属の触媒作用によりＮＯ₂に酸化されるため、通常運転時には、当該ＮＯ₂によってＮＯx触媒付フィルタのＤＰＦに捕集されたＰＭは酸化除去され、ＤＰＦは連続再生されるが、ＮＯx触媒付フィルタのＤＰＦに捕集されたＰＭが所定量に達すると、触媒温度に拘わらず尿素供給手段により尿素を供給することなくＨＣ供給手段によりＨＣが供給され、当該ＨＣはＮＯx吸蔵触媒において貴金属の触媒作用により酸化されて酸化熱を発し、当該酸化熱によってＤＰＦに捕集されたＰＭが良好に燃焼除去されてＤＰＦの強制再生が行われる。

この際、ＮＯx吸蔵触媒は酸化熱で高温になるが、ここに配設されるＮＯx吸蔵触媒は高温型で耐熱性の高いものを選択できるため、ＮＯx吸蔵触媒の熱劣化が防止される。
また、ＮＯx触媒付フィルタについてもＰＭの燃焼熱で高温になるが、ＮＯx触媒付フィルタに担持されたユリアＳＣＲ触媒は活性金属として貴金属を有さず、故にＮＯx触媒付フィルタの昇温が加速されることがなく、ＮＯx触媒付フィルタの過昇温が防止される。

請求項１の排気後処理装置によれば、例えば内燃機関がディーゼルエンジンである場合において、内燃機関の排気通路に高温型のＮＯx吸蔵触媒を配設し、その排気下流側に低温型のユリアＳＣＲ触媒を担持したパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）からなるＮＯx触媒付フィルタを配設し、さらに、ＮＯx吸蔵触媒の排気上流側にＨＣ供給手段を設け、ユリアＳＣＲ触媒の排気上流側に尿素供給手段を設けるようにしたので、触媒温度に応じてＨＣ供給手段や尿素供給手段を適宜制御し、低温時には尿素供給手段により尿素を供給することでＮＯx触媒付フィルタのユリアＳＣＲ触媒によって排気中のＮＯxを良好に還元除去でき、高温時にはＮＯx吸蔵触媒によって吸蔵し且つＨＣ供給手段から適宜ＨＣを供給（リッチスパイク）することで排気中のＮＯxを良好に還元除去できる。さらに、排気中のＰＭについても、ＮＯx触媒付フィルタのＤＰＦによって良好に捕集し燃焼除去できる。

これより、低温型のユリアＳＣＲ触媒と高温型のＮＯx吸蔵触媒とＤＰＦとを効率よく組み合わせて排気浄化性能の向上を図ることができる。
請求項２の排気後処理装置によれば、ＮＯx吸蔵触媒では吸蔵限界を超えて溢れた一部のＮＯが貴金属の触媒作用によりＮＯ₂に酸化されるので、触媒温度が所定温度未満であるような低温時には、ＮＯx触媒付フィルタのユリアＳＣＲ触媒に尿素を供給することで、ＮＯx（ＮＯ及びＮＯ₂）を当該ユリアＳＣＲ触媒によって良好に還元除去することができる。

請求項３の排気後処理装置によれば、触媒温度が所定温度以上であるような高温時には、ＮＯx吸蔵触媒にＮＯxが良好に吸蔵されるので、尿素の供給を停止して高温下における尿素のＮＯx化を阻止しつつ、当該吸蔵されたＮＯxが所定量に達したときには、ＨＣ供給手段によりＨＣを供給（リッチスパイク）してＮＯx吸蔵触媒のＮＯxパージを行うことで、ＮＯxをＮＯx吸蔵触媒によって良好に還元除去することができる。

請求項４の排気後処理装置によれば、ＮＯx吸蔵触媒において一部のＮＯが貴金属の触媒作用によりＮＯ₂に酸化されるため、通常運転時には当該ＮＯ₂によってＮＯx触媒付フィルタのＤＰＦを良好に連続再生でき、さらに、ＮＯx触媒付フィルタのＤＰＦに捕集されたＰＭが所定量に達したときには、触媒温度に拘わらず排気中にＨＣを供給することで、当該ＨＣをＮＯx吸蔵触媒で酸化させて酸化熱を発生させ、当該酸化熱によってＤＰＦを良好に強制再生することができる。

この際、ＮＯx吸蔵触媒が酸化熱で高温になっても、ＮＯx吸蔵触媒は高温型で耐熱性の高いものを選択できるため、ＮＯx吸蔵触媒の熱劣化を好適に防止できる。
また、ＮＯx触媒付フィルタがＰＭの燃焼熱で高温になっても、ＮＯx触媒付フィルタに担持されたユリアＳＣＲ触媒は活性金属として貴金属を有さないことから、ＮＯx触媒付フィルタの過昇温による熱劣化を好適に防止できる。

以下、図面を参照して、本発明に係る排気後処理装置の一実施形態を説明する。
図１は本発明に係る排気後処理装置を含む内燃機関全体のシステム構成図であり、図１において、参照符号１は、内燃機関たとえばコモンレール式ディーゼルエンジンを示し、参照符号１０は、エンジン制御装置の主要部をなす電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を示す。

詳細な図示を省略するが、コモンレール式ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１は、ニードル弁ならびにこのニードル弁の先端側および基端側に設けられた燃料室および制御室を有した燃料インジェクタを気筒毎に備え、燃料室および制御室は燃料通路を介して蓄圧室に接続され、制御室は燃料戻し通路を介して燃料タンクに接続されている。そして、ＥＣＵ１０の制御下で、燃料インジェクタに設けられた電磁弁が開くと、蓄圧室内から供給された高圧燃料が燃料インジェクタを通じてエンジン１の燃焼室に噴射され、電磁弁が閉じると燃料噴射が終了するものとなっており、このように電磁弁の開閉弁時期を制御することで燃料噴射開始・終了時期（燃料噴射量）が調節される。

エンジン１は、吸気マニホールド１１に接続された吸気管１２と、排気マニホールド１３に接続された排気管（排気通路）１４とを有している。吸気管１２の途中には、過給機２０のコンプレッサ２１とインタークーラ３１と吸気スロットル弁３２が配されている。吸気スロットル弁３２の開度は、吸気スロットル弁駆動部３３を介してＥＣＵ１０により可変調整される。一方、排気管１４の途中には、過給機２０のタービン２２、排気ブレーキ１５、軽油添加インジェクタ５０、後処理装置４０および図示しないマフラが設けられている。

過給機２０のコンプレッサ２１とタービン２２は同期回転可能に連結され、エンジン１から排出される排気ガスの流れにより発生したタービン２２の回転力によりコンプレッサ２１を回転させ、コンプレッサ２１により加圧された吸気をエンジン１に供給するようになっている。この際、加圧されて高温になった空気はインタークーラ３１で冷却され、これにより吸入空気の密度を高めて充填効率を向上させてエンジン出力を増大するようにしている。

過給機２０にはタービン２２をバイパスする排気バイパス通路（図示略）が設けられ、このバイパス通路の途中に設けられた過給機２０のウエイストゲート２３をウエイストゲート駆動部２４を介してＥＣＵ１０により開閉制御してタービン回転数を増減させて、吸気管１２に供給される吸気の圧力を増減するようになっている。
図１中、参照符号３６は、排気マニホールド１３から吸気管１２に延びるＥＧＲ通路を示し、このＥＧＲ通路３６を介して排ガスの一部を再還流ガスとしてエンジン１に供給するようになっている。ＥＧＲ通路３６の途中には、再還流ガスを冷却してエンジン１へのガス充填密度を高めるＥＧＲクーラ３７と、再還流ガスのエンジン１への供給および供給遮断のためのＥＧＲ弁３８が設けられている。ＥＧＲ弁３８は、ＥＧＲ弁駆動部３９を介してＥＣＵ１０により開閉制御または開度調整される。

後処理装置４０は、これに流入した排ガスに含まれるＮＯｘおよびＰＭを低減するものである。本実施形態の後処理装置４０は、尿素（ユリア）存在のもとＮＯxを選択的に還元する低温活性型のユリアＳＣＲ触媒（触媒尿素添加式ＮＯx選択還元触媒、低温型ＮＯx触媒）及び排ガス中のＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）からなるユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ（ＮＯx触媒付フィルタ）４１と、当該ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の前段に位置して酸化雰囲気（リーン空燃比）で排ガス中のＮＯxを吸蔵するとともに還元雰囲気（リッチ空燃比）で吸蔵させたＮＯxを放出し還元除去（ＮＯxパージ）する高温活性型のＮＯｘ吸蔵触媒（高温型ＮＯx触媒）４２と、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の後段に位置して余剰のＨＣ、ＣＯを酸化除去する後段触媒４３と、さらにＮＯｘ吸蔵触媒４２の排気上流側に位置して軽油添加インジェクタ（ＨＣ供給手段）５０と、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の排気上流側に位置して尿素添加インジェクタ（尿素供給手段）５２とを有している。

ここに、ＮＯｘ吸蔵触媒４２は、通常の三元触媒と同様に活性金属としてパラジウム（Ｐd）や白金（Ｐt）等の貴金属を含んでおり、三元触媒機能をも併せ有している。一方、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のユリアＳＣＲ触媒は、活性金属として貴金属を含まない触媒である。
軽油添加インジェクタ５０は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２のＮＯxパージ時にはＮＯｘ吸蔵触媒４２に対し還元剤として、或いはユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼除去するＤＰＦの強制再生時には前段の貴金属を有するＮＯｘ吸蔵触媒４２にＨＣを供給してＤＰＦの温度を昇温させるために排ガス中に軽油（ＨＣ）を噴射するものであり、ＥＣＵ１０により軽油添加インジェクタ駆動部５１を介して開閉制御されるものになっている（制御手段）。

また、尿素添加インジェクタ５２は、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のユリアＳＣＲ触媒に還元剤として尿素水（ＮＨ₃）を噴射供給するものであり、ＥＣＵ１０により尿素添加インジェクタ駆動部５３を介して開閉制御されるものになっている（制御手段）。
図１中、参照符号６０は触媒出口排気温度センサ（温度検出手段）であり、ＮＯｘ吸蔵触媒４２とユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１との間に挿入された温度検出端を有し、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の出口側における排気温度（ＮＯｘ吸蔵触媒４２またはユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の温度、広義には触媒温度）を検出するようになっている。

更に、ＥＣＵ１０には負荷センサ６１、クランク角センサ６２などの各種センサが接続されている。負荷センサ６１は、図示しないアクセルペダルの踏込量すなわちアクセル開度をエンジン負荷として検出し、クランク角センサ６２は、エンジン１のクランクシャフト（図示略）の回転をエンジン回転速度として検出するものである。
ＥＣＵ１０は、負荷センサ６１により検出されたエンジン負荷とクランク角センサ６２により検出されたエンジン回転速度とに基づいてエンジン１の運転領域を判別し、エンジン運転域に応じてエンジン１の各インジェクタ（図示略）の電磁弁をオンオフして燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御するものになっている。

以下、このように構成された本発明に係る排気後処理装置の作用及び効果について説明する。
触媒出口排気温度センサ６０からの温度情報に基づき、触媒温度が所定温度Ｔ1（例えば、４００℃）未満であるような低温時には、図２に示すように高温型のＮＯx吸蔵触媒４２は十分に機能しないため、ＮＯx吸蔵触媒４２のＮＯxパージの必要はなく、軽油添加インジェクタ５０については駆動を停止し、軽油添加インジェクタ５０からは軽油（ＨＣ）を供給しないようにする。

しかしながら、この際、ＮＯx吸蔵触媒４２ではＮＯx吸蔵限界を超えて溢れた一部のＮＯが貴金属の触媒作用によりＮＯ₂に酸化されている。
従って、触媒温度が所定温度Ｔ1未満であるような低温時には、図２に示すように低温型のユリアＳＣＲ触媒が良好に機能するため、尿素添加インジェクタ５２からユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のユリアＳＣＲ触媒に向けて尿素水を噴射供給する。

これにより、低温時には、ＮＯx（ＮＯ及びＮＯ₂）がユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のユリアＳＣＲ触媒によって良好に還元除去される。
一方、触媒温度が所定温度Ｔ1（例えば、４００℃）以上であるような高温時には、図２より低温型であるユリアＳＣＲ触媒はもはや十分に機能しないため、尿素添加インジェクタ５２については駆動を停止する。

このように尿素添加インジェクタ５２の駆動を停止すると、高温下では尿素水が酸化反応を引き起こして却ってＮＯxが生成されるおそれがあるところ、当該尿素水によるＮＯxの生成が阻止される。
そして、このような高温では、図２に示すようにＮＯx吸蔵触媒４２にはＮＯxが良好に吸蔵されて浄化されるため、当該吸蔵されたＮＯxが所定量に達すると軽油添加インジェクタ５０から軽油（ＨＣ）を噴射し（リッチスパイク）、ＮＯx吸蔵触媒４２のＮＯxパージを行う。

これにより、高温時には、ＮＯxがＮＯx吸蔵触媒４２によって良好に還元除去される。
ところで、ＮＯx吸蔵触媒４２においては、上述したように一部のＮＯが貴金属の触媒作用によりＮＯ₂に酸化されるため、通常運転時においては、当該ＮＯ₂によってユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦに捕集されたＰＭが常時酸化除去される。つまり、通常運転時には、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦは連続再生される。

しかしながら、エンジン１の運転状況によってはＰＭがユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦに堆積するため、当該ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦに捕集されたＰＭが所定量に達すると、触媒温度に拘わらず尿素添加インジェクタ５２の駆動を停止するとともに軽油添加インジェクタ５０から軽油（ＨＣ）を供給する。
このようにＨＣが供給されると、当該ＨＣはＮＯx吸蔵触媒４２において貴金属の触媒作用により酸化されることになり、当該酸化の反応熱、即ち酸化熱によってユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦに捕集され堆積したＰＭが良好に燃焼除去される。即ち、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１のＤＰＦが強制再生される。

そして、ＤＰＦの強制再生を行う際には、ＮＯx吸蔵触媒４２は酸化熱で高温になるのであるが、上述したようにＮＯx吸蔵触媒４２は高温型であり、耐熱性の高い触媒を選択できるため、ＮＯx吸蔵触媒４２の熱劣化が良好に防止される。
また、ＤＰＦの強制再生を行う際には、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１についてもＰＭの燃焼熱で高温になるのであるが、上述したようにユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１に担持されたユリアＳＣＲ触媒は活性金属として貴金属を有していないため、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の昇温が加速されることはなく、ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の過昇温による熱劣化についても良好に防止される。

このように、本発明に係る排気後処理装置によれば、エンジン１の排気通路に高温型のＮＯx吸蔵触媒４２を配設し、その排気下流側に低温型のユリアＳＣＲ触媒を担持したユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１を配設し、さらに、ＮＯx吸蔵触媒４２の排気上流側に軽油添加インジェクタ５０を設けるとともにユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ４１の排気上流側に尿素添加インジェクタ５２を設け、触媒温度に応じて軽油添加インジェクタ５０や尿素添加インジェクタ５２をＥＣＵ１０で制御するようにしている。

これより、本発明に係る排気後処理装置によれば、低温型のユリアＳＣＲ触媒と高温型のＮＯx吸蔵触媒とＤＰＦとを効率よく組み合わせることができ、排気浄化性能の向上を図ることができる。
以上で本発明に係る排気後処理装置の一実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、ＨＣ供給手段として軽油添加インジェクタ５０を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、メイン噴射に続く膨張行程で追加燃料を噴射するポスト噴射を行うことにより排気管内にＨＣを供給するようにしても良い。
また、上記実施形態では、後段触媒４３を配設するようにしているが、後段触媒４３はなくてもよい。

また、ここではエンジン１をディーゼルエンジンとしたが、これに限られるものではない。

本発明に係る排気後処理装置を含む内燃機関全体のシステム構成図である。ユリアＳＣＲ触媒及びＮＯx吸蔵触媒の温度とＮＯx浄化性能との関係を示す図である。

符号の説明

１エンジン（ディーゼルエンジン）
１０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４０後処理装置
４１ユリアＳＣＲ担持ＤＰＦ（ＮＯx触媒付フィルタ）
４２ＮＯｘ吸蔵触媒
５０軽油添加インジェクタ（ＨＣ供給手段）
５２尿素添加インジェクタ（尿素供給手段）
６０触媒出口排気温度センサ（温度検出手段）

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、酸化雰囲気中で排気中のＮＯxを吸蔵させ、還元雰囲気中で前記吸蔵させたＮＯxを放出し還元する貴金属を有した高温活性型のＮＯx吸蔵触媒と、
該ＮＯx吸蔵触媒の排気下流側に設けられ、尿素存在のもとＮＯxを選択的に還元する低温活性型の尿素添加式ＮＯx選択還元触媒及び排気中のパティキュレートマターを捕集するパティキュレートフィルタからなるＮＯx触媒付フィルタと、
前記ＮＯx吸蔵触媒の排気上流側に設けられ、排気中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記ＮＯx吸蔵触媒の排気下流側に前記ＮＯx触媒付フィルタの排気上流側に位置して設けられ、前記ＮＯx触媒付フィルタの前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒に尿素を供給する尿素供給手段と、
前記ＮＯx吸蔵触媒または前記ＮＯx触媒付フィルタの温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段からの温度情報に基づき前記ＨＣ供給手段及び前記尿素供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする排気後処理装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度未満であるときには、前記ＨＣ供給手段による排気中へのＨＣの供給を停止する一方、前記尿素供給手段により前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒に尿素を供給するよう制御することを特徴とする、請求項１記載の排気後処理装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上であるときには、前記尿素供給手段による前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒への尿素の供給を停止する一方、前記ＮＯx吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯxが所定量に達すると前記ＨＣ供給手段により排気中にＨＣを供給するよう制御することを特徴とする、請求項１記載の排気後処理装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出される温度に拘わらず、前記ＮＯx触媒付フィルタの前記パティキュレートフィルタに捕集された前記パティキュレートマターが所定量に達したときには、前記尿素供給手段による前記尿素添加式ＮＯx選択還元触媒への尿素の供給を停止する一方、前記ＨＣ供給手段により排気中にＨＣを供給するよう制御することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の排気後処理装置。