JP2008121629A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択還元型のＮＯｘ触媒の浄化率を向上させながら、前段酸化触媒にＨＣを供給した際のアンモニアスリップの発生を防止するようにした排気浄化装置を提供する。
【解決手段】アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒４６と、ＮＯｘ触媒４６の上流側に配設された前段酸化触媒３６とを備え、ＮＯｘ触媒４６にアンモニアの供給を行っているときに前段酸化触媒３６にＨＣの供給が行われ、かつＮＯｘ触媒４６の温度が所定温度範囲内にある場合には、ＮＯｘ触媒４６へのアンモニアの供給を制限する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特にアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ触媒と、このＮＯｘ触媒の上流側に設けられた前段酸化触媒とを備えた排気浄化装置に関する。

エンジンの排気中に含まれる汚染物質の１つであるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するための排気浄化装置として、エンジンの排気通路に選択還元型のＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）を配設し、還元剤としてアンモニアをＮＯｘ触媒に供給することにより、排気中のＮＯｘを浄化するようにした排気浄化装置が開発され、例えば特許文献１などによって提案されている。

このような排気浄化装置では、ＮＯｘ触媒の上流側に尿素水を供給し、この尿素水が排気の熱により加水分解して生じたアンモニアがＮＯｘ触媒に供給される。ＮＯｘ触媒に供給されたアンモニアは一旦ＮＯｘ触媒に吸着し、このアンモニアと排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応がＮＯｘ触媒によって促進されることによりＮＯｘの浄化が行われる。
排気中のＮＯｘは主としてＮＯ（一酸化窒素）及びＮＯ_２（二酸化窒素）によって構成されるが、ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、排気中のＮＯｘに占めるＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１のときに、ＮＯｘの還元反応が最も促進されることが知られている。

図５は、排気中のＮＯｘの濃度を一定濃度（例えば５００ｐｐｍ）としたときのＮＯｘ触媒の温度に応じたＮＯｘ浄化率の変化を示すグラフであって、ＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率を１対１とした場合を実線Ｃ１、ＮＯｘをＮＯのみとした場合を一点鎖線Ｃ２、ＮＯｘをＮＯ_２のみとした場合を二点鎖線Ｃ３でそれぞれ示している。
図５に示すように、ＮＯｘ触媒のライトオフ温度近傍の温度である２００℃から３５０℃の間の温度範囲Ａでは、ＮＯとＮＯ_２との比率を１対１とした場合の浄化率が最も高くなっており、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元反応が最も促進されることがわかる。

このようなＮＯｘ触媒の特性を利用して排気中のＮＯｘを効率良く浄化するため、ＮＯｘ触媒の上流側に前段酸化触媒を配設し、この前段酸化触媒によって排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２の濃度を増大させることにより、排気中ＮＯのとＮＯ_２との濃度の比率を１対１に近づけるようにすることが考えられる。
一方、ディーゼルエンジンなどでは、排気中に含まれるパティキュレートを除去して排気を浄化するため、パティキュレートフィルタを排気通路に配設し、排気中のパティキュレートを捕集するようにしている。

このパティキュレートフィルタでは、捕集したパティキュレートがパティキュレートフィルタ内に堆積することにより次第に排気抵抗が増大するので、パティキュレートの堆積量が所定量に達したときにパティキュレートフィルタを昇温し、パティキュレートを強制的に焼却してパティキュレートフィルタを強制再生することにより、パティキュレートフィルタの排気浄化機能を維持するようにしている。

パティキュレートフィルタの強制再生は、例えばパティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置し、酸化触媒に流入する排気中に燃料を供給することによってＨＣやＣＯを酸化触媒上で酸化させ、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を上昇させることによって行われる。
このように、パティキュレートフィルタの強制再生にも酸化触媒を用いることから、前述したようなＮＯｘ触媒とパティキュレートフィルタの両方を備えた排気浄化装置においては、ＮＯｘ触媒の浄化率を向上させるための前段酸化触媒とパティキュレートフィルタの強制再生のための酸化触媒とを共用することが考えられる。

このようにパティキュレートフィルタ及びＮＯｘ触媒の上流側に前段酸化触媒を配置するようにした場合、前段酸化触媒により排気中のＮＯの一部が酸化してＮＯ_２となり、排気中のＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１に近付く。
このとき、エンジンに供給される燃料量やエンジン回転数などから推測されるＮＯｘの濃度に応じて、ＮＯｘの還元が最適に行われるような量の尿素水が排気中に供給され、尿素水が加水分解して得られたアンモニアが還元剤となってＮＯｘの還元が行われる。

このようにしてＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化を行っているときにパティキュレートフィルタの強制再生が必要になると、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を上昇させるため、排気中に燃料が供給されることにより前段酸化触媒にＨＣ及びＣＯが供給される。この結果、ＨＣ及びＣＯが前段酸化触媒上で酸化して、パティキュレートフィルタに流入する排気温度が上昇し、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが燃焼してパティキュレートフィルタの強制再生が行われる。
特開２００３−３４３２４１号公報

ところが、このように排気中に燃料が供給されて前段酸化触媒にＨＣやＣＯが供給されると、前段酸化触媒ではＮＯの酸化反応よりもＨＣやＣＯの酸化反応の方が選択的に実行されてしまうため、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯに対するＮＯ_２の比率が低下してしまうことになる。
この結果、ＮＯｘ触媒の温度が、例えば２００℃〜３５０℃の範囲内にあるような場合には、図５に示すようにＮＯの比率が増大することによってＮＯｘ触媒の浄化率が大きく低下してしまうため、ＮＯｘ触媒に供給されたアンモニアの一部がＮＯｘ触媒における還元反応に寄与せず、そのまま大気中に排出されてしまう、いわゆるアンモニアスリップが生じることになる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、選択還元型のＮＯｘ触媒の浄化率を向上させながら、前段酸化触媒にＨＣを供給した際のアンモニアスリップの発生を防止するようにした排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、上記ＮＯｘ触媒の上流側の上記排気通路に配設された前段酸化触媒と、上記ＮＯｘ触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、上記前段酸化触媒にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、上記ＮＯｘ触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、上記アンモニア供給手段からアンモニアの供給を行っているときに、上記ＨＣ供給手段によりＨＣの供給が行われ、かつ上記触媒温度検出手段が検出した上記ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を制限する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成された排気浄化装置によれば、ＨＣ供給手段によって前段酸化触媒にＨＣの供給が行われていない場合には、前段酸化触媒により排気中のＮＯの一部が酸化してＮＯ_２となり、排気中のＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１に近付く。そして、アンモニア供給手段からＮＯｘ触媒にアンモニアが供給されることにより、このアンモニアが還元剤となってＮＯｘ触媒により排気中のＮＯｘが還元される。

一方、このようにしてＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化を行っているときに、排気の昇温などのためにＨＣ供給手段から前段酸化触媒にＨＣが供給されると、前段酸化触媒ではＨＣの酸化反応が選択的に実行され、排気中のＮＯに対するＮＯ_２の比率が低下する。このとき、ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、制御手段によりアンモニア供給手段からＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給が制限される。

また、上記排気浄化装置において、上記所定温度範囲は、排気中のＮＯｘを構成するＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１のときの方が他の比率のときに比べ、上記ＮＯｘ触媒における上記ＮＯｘの浄化率が高くなる温度範囲であることを特徴とする（請求項２）。
このように構成された排気浄化装置によれば、上述したようなＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給の制限は、排気中のＮＯｘを構成するＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１のときにＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率が最も高くなるような温度範囲にＮＯｘ触媒の温度があるときに行われる。

また、以上のような排気浄化装置において、上記制御手段は、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を制限する際の制限量を、上記ＮＯｘ触媒の温度に応じて変更することを特徴とする（請求項３）。
このように構成された排気浄化装置によれば、上述のようにしてアンモニア供給手段からＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給を制限する際に、ＮＯｘ触媒の温度に応じてその制限量が変更される。

また、これらの排気浄化装置において、上記酸化触媒の下流側に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを更に備え、上記ＨＣ供給手段は、上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う際に上記前段酸化触媒にＨＣの供給を行うことを特徴とする（請求項４）。
このように構成された排気浄化装置によれば、アンモニア供給手段からＮＯｘ触媒にアンモニアを供給してＮＯｘの浄化を行っているときに、パティキュレートフィルタの強制再生のためにＨＣ供給手段から前段酸化触媒にＨＣが供給されると、前段酸化触媒ではＨＣの酸化反応が選択的に実行され、排気中のＮＯに対するＮＯ_２の比率が低下する。このとき、ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、アンモニア供給手段からＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給が制限される。

本発明の排気浄化装置によれば、前段酸化触媒により排気中のＮＯの一部が酸化してＮＯ_２となり、排気中のＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１に近付くことにより、アンモニア供給手段から供給されたアンモニアを還元剤として、比較的高い浄化率でＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化を行うことが可能となり、排気中のＮＯｘが効率良く還元される。
そして、このようにしてＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化を行っているときに、排気の昇温などのためにＨＣ供給手段から前段酸化触媒にＨＣが供給されると、前段酸化触媒ではＨＣの酸化反応が選択的に実行され、排気中のＮＯに対するＮＯ_２の比率が低下する。しかしながら、ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、制御手段によりアンモニア供給手段からＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給が制限されるので、上記所定温度範囲内でＮＯに対するＮＯ_２の比率の低下によってＮＯｘ触媒の浄化率が低下するようなことがあっても、余剰となるアンモニアが大気中に排出されるのを防止することが可能となる。

また、請求項２の排気浄化装置によれば、排気中のＮＯｘを構成するＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１のときにＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率が最も高くなるような温度範囲にＮＯｘ触媒の温度があるときに、上述したＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給の制限が行われる。このような温度範囲では、ＨＣ供給手段から前段酸化触媒にＨＣが供給されてＮＯに対するＮＯ_２の比率が低下することにより、ＮＯｘ触媒の浄化率が低下することになるが、ＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給が制限されるので、余剰となるアンモニアが大気中に排出されるのを確実に防止することができる。

更に、請求項３の排気浄化装置によれば、上述のようにしてアンモニア供給手段からＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給を制限する際に、ＮＯｘ触媒の温度に応じてその制限量が変更される。ＮＯｘ触媒の浄化率は排気中のＮＯに対するＮＯ_２の比率の低下に伴って変化し、ＮＯ_２の比率は排気の温度に応じて変化するため、ＮＯｘ触媒の温度に応じてアンモニア供給量の制限量を変更することにより、変動するＮＯｘ触媒の浄化率に対応して過不足なくアンモニア供給量を制限することが可能となる。

この結果、アンモニア供給量の過剰な制限により、ＮＯｘ触媒の浄化率に対してアンモニア供給量が不足したり、アンモニア供給量の制限が十分でないことによってアンモニアスリップが発生したりすることを防止することが可能となる。
また、請求項４の排気浄化装置によれば、アンモニア供給手段からＮＯｘ触媒にアンモニアを供給してＮＯｘの浄化を行っているときに、パティキュレートフィルタの強制再生のためにＨＣ供給手段から前段酸化触媒にＨＣが供給され、ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、アンモニア供給手段からＮＯｘ触媒へのアンモニアの供給が制限される。従って、パティキュレートフィルタの強制再生の際に、上記所定温度範囲内でＮＯに対するＮＯ_２の比率の低下によってＮＯｘ触媒の浄化率が低下するようなことがあっても、余剰となるアンモニアが大気中に排出されるのを防止することが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排気浄化装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給し、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。

吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。また、吸気通路６のコンプレッサ８ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ１６が設けられている。

一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管（排気通路）２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。
排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して排気後処理装置２８に接続されている。また、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。

排気後処理装置２８は、上流側ケーシング３０と、上流側ケーシング３０の下流側に連通路３２で連通された下流側ケーシング３４とで構成される。上流側ケーシング３０内には、前段酸化触媒３６が収容されると共に、この前段酸化触媒３６の下流側にはパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）３８が収容されている。フィルタ３８は、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン１の排気を浄化するために設けられる。

フィルタ３８はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン１の排気が内部を流通することによって排気中のパティキュレートを捕集する。
前段酸化触媒３６は排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成するので、このように前段酸化触媒３６とフィルタ３８とを配置することにより、フィルタ３８に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒３６から供給されたＮＯ_２と反応して酸化し、フィルタ３８の連続再生が行われるようになっている。

前段酸化触媒３６とフィルタ３８との間には、フィルタ３８の入口側の排気温度を検出するフィルタ入口温度センサ４０と、フィルタ３８上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ４２とが設けられている。また、フィルタ３８の下流側には、フィルタ３８下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ４４が設けられている。
下流側ケーシング３４内には、アンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元して浄化する選択還元触媒として機能するＮＯｘ触媒４６が収容されると共に、このＮＯｘ触媒４６の下流側にはＮＯｘ触媒４６から流出したアンモニアを酸化してＮ_２とするための後段酸化触媒４８が収容されている。

この後段酸化触媒４８は、後述するフィルタ３８の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ_２として大気中に排出する機能も有している。
また、連通路３２には、連通路３２内の排気中に尿素水を噴射供給する噴射ノズル（アンモニア供給手段）５０が設けられており、尿素水の供給量を調整する尿素水噴射装置５２から噴射ノズル５０を介して尿素水が供給されるようになっている。

噴射ノズル５０から噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒４６に供給される。ＮＯｘ触媒４６は供給されたアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアと排気中のＮＯｘとの脱硝反応を促進することにより、ＮＯｘを浄化して無害なＮ_２とする。
このときＮＯｘと反応せずにＮＯｘ触媒４６から流出したアンモニアは、後段酸化触媒４８によって酸化され、Ｎ_２またはＮＯｘとなる。ここで生成されるＮＯｘは後段酸化触媒４８に流入するアンモニアと反応してＮ_２になるので、後段酸化触媒４８に流入するアンモニアは無害なＮ_２となって大気中に放出されるようになっている。

下流側ケーシング３４内のＮＯｘ触媒４６の入口側には、ＮＯｘ触媒４６の入口側の排気温度をＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃとして検出する触媒入口温度センサ（触媒温度検出手段）５４が設けられている。
また、排気絞り弁２６の上流側の排気管２０には、燃料噴射ポンプから供給された燃料を排気管２０内の排気中に噴射する燃料添加弁（ＨＣ供給手段）５６が設けられている。

この燃料添加弁５６は、フィルタ３８の強制再生が必要となったときに排気中に燃料を噴射することにより、酸化触媒３６にＨＣ及びＣＯを供給し、酸化触媒３６におけるＨＣ及びＣＯの酸化により高温となった排気をフィルタ３８に供給してフィルタ３８の昇温を行うものである。
ＥＣＵ（制御手段）５８は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。

ＥＣＵ５８の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ１６、フィルタ入口温度センサ４０、上流圧力センサ４２、下流圧力センサ４４及び触媒入口温度センサ５４のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ６０、及び図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ６２などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２、ＥＧＲ弁２２、排気絞り弁２６、燃料添加弁５６及び尿素水噴射装置５２などの各種デバイス類が接続されている。

エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ５８によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ６０によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ６２によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な量の燃料が供給される。

またＥＣＵ５８は、回転数センサ６０によって検出されたエンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき、エンジン１から排出されるＮＯｘをＮＯｘ触媒４６で選択還元するために必要な尿素水供給量を、予め記憶しているマップデータから求め、求められた供給量の尿素水が噴射ノズル５０から排気中に供給されるように尿素水噴射装置５２を制御する。

エンジン１から排出される排気中のＮＯｘは主としてＮＯとＮＯ_２とからなり、前述したようにＮＯｘに占めるＮＯとＮＯ_２との比率によってＮＯｘ触媒４６の浄化率が変動する。即ち、図５に示すように、本実施形態では特にＮＯｘ触媒４６のライトオフ温度近傍の温度である２００℃から３５０℃までの温度範囲では、ＮＯｘに占めるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１の場合の方が、他の比率の場合よりもＮＯｘ触媒４６の浄化率が高くなるようになっている。

通常、エンジン１の排気中のＮＯｘにおけるＮＯの比率はＮＯ_２に比べて多くなっており、前段酸化触媒３６は、エンジン１から排出されたＮＯを酸化させてＮＯ_２に変化させることにより、ＮＯｘ触媒４６に供給される排気中のＮＯとＮＯ_２との比率を１対１に近づけるために使用され、このような機能を発揮する上で必要な容量が与えられている。
従って、ＥＣＵ５８が設定する尿素水供給量も、排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１であることを前提とした上で、ＮＯｘを選択還元するのに最適な量のアンモニアが得られるような尿素水供給量となっている。

噴射ノズル５０から連通路３２内の排気中に噴射供給された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒４６に吸着する。ＮＯｘ触媒４６は吸着したアンモニアとＮＯｘ触媒４６に流入する排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応を促進し、排気中のＮＯｘは無害なＮ_２となって大気中に放出される。
このときＮＯｘ触媒４６に流入する排気中のＮＯｘに占めるＮＯとＮＯ_２との比率は、前段酸化触媒３６によりＮＯの一部がＮＯ_２に変化することによってほぼ１対１となっており、ＮＯｘ触媒４６が高い浄化率を発揮してＮＯｘの浄化を行う。

また、このときアンモニアの一部がＮＯｘ触媒４６に吸着されずにそのまま流出した場合には、前述したように、後段酸化触媒４８により無害なＮ_２となって大気中に放出される。
このように構成された排気浄化装置では、エンジン１から排出された排気が排気管２０を通って排気後処理装置２８に導入され、排気中のパティキュレートがフィルタ３８に捕集されると共に、前述したように前段酸化触媒３６を用いた連続再生により、フィルタ３８に堆積したパティキュレートの酸化除去が行われる。

しかしながら、エンジン１の排気温度が低い運転状態、例えばアイドル運転などのように低速、低負荷運転では排気温度が前段酸化触媒３６の活性化温度まで上昇せず、排気中のＮＯが酸化されずにフィルタ３８の連続再生が十分行われない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ３８内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３８が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ３８におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜フィルタ３８を昇温し強制再生を行うことにより、フィルタ３８の排気浄化機能を維持するようにしている。

フィルタ３８を強制再生するための強制再生制御は、図２のフローチャートに従い、所定の制御周期で行われる。
まず、図２のステップＳ１１において、強制再生フラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。強制再生フラグＦ１はフィルタ３８の強制再生が必要であるか否かを示すものであり、値が１であると強制再生が必要であり、値が０であると強制再生が不要であることを示す。強制再生フラグＦ１の初期設定値は０となっており、最初の制御周期ではステップＳ１１からステップＳ１２へと処理が進む。

ステップＳ１２では、フィルタ３８の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。具体的には、上流圧力センサ４２と下流圧力センサ４４の検出値から求めたフィルタ３８前後の差圧と、吸気流量センサ１６の検出値などから算出したフィルタ３８への排気流量とに基づき、フィルタ３８へのパティキュレートの堆積量を推定し、この推定堆積量が強制再生開始判定値以上である場合に、フィルタ３８の強制再生が必要であると判断している。

パティキュレートの推定堆積量が強制再生開始判定値未満である場合は、現時点での強制再生が不要であると判定し、この制御周期を終了し、次の制御周期において再びステップＳ１１から処理を行う。
一方、ステップＳ１２でフィルタ３８の強制再生が必要と判断した場合にはステップＳ１３に進み、強制再生フラグＦ１の値を１として、強制再生が必要であることを示すように変更し、次のステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、フィルタ入口温度センサ４０によって検出されたフィルタ３８の入口側の排気温度Ｔｆが所定下限温度Ｔａ（例えば２５０℃）以上であるか否かを判定することにより、前段酸化触媒３６が活性化しているか否かを判定する。
フィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆが所定下限温度Ｔａ未満である場合には、前段酸化触媒３６が活性化していないものとしてステップＳ１５に進み、前段酸化触媒３６の昇温制御を行う。

この昇温制御は、前段酸化触媒３６に高温の排気を供給することにより、前段酸化触媒３６の温度を活性化温度まで昇温するものであり、吸気制御弁１２や排気絞り弁２６を閉方向に制御することによりエンジン１の排気温度を上昇させると共に、必要に応じてエンジン１の膨張行程にある気筒に対してインジェクタ４により燃料を噴射することで前段酸化触媒３６の活性化を促進する。

次にステップＳ１７に進むと、ステップＳ１２の時と同様に、フィルタ３８前後の差圧とフィルタ３８への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であるか否かの判定を行う。
ここで前段酸化触媒３６は、上述のようにまだ十分活性化していない状況であるため、パティキュレートの焼却は行われておらず、パティキュレートの推定堆積量は強制再生終了判定値より大であると判定されて今回の制御周期を終え、次の制御周期で再びステップＳ１１から強制再生制御が行われる。

この場合、既に強制再生フラグＦ１の値は１となっているので、処理はステップＳ１１からステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４で、フィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆが所定下限温度Ｔａ未満であって、前段酸化触媒３６が依然として活性化していないと判定した場合には、再びステップＳ１５で吸気制御弁１２及び排気絞り弁２６を制御して排気温度の昇温を行うと共に、必要に応じて燃料添加弁５６から燃料が供給され、触媒昇温制御が行われる。

従って、フィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆが所定下限温度Ｔａ未満で、前段酸化触媒３６が活性化していない間は、制御周期ごとにステップＳ１５による触媒昇温制御が繰り返し行われる。
このようにして触媒昇温制御が繰り返され、フィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆが所定下限温度Ｔａ以上になって前段酸化触媒３６が活性化したと判定すると、処理はステップＳ１４からステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、フィルタ入口温度センサ４０によって検出されたフィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆに基づき、フィルタ３８の温度が所定の強制再生温度となるようにフィルタ昇温制御が行われる。この所定温度は、フィルタ３８でパティキュレートが最も効率よく燃焼する温度であり、本実施形態では６２０℃を強制再生温度としている。
フィルタ３８の温度を強制再生温度に維持するため、ステップＳ１６におけるフィルタ昇温制御では、フィルタ入口温度センサ４０によって検出されたフィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆに基づいて燃料添加弁５６から排気中に供給される燃料の量を調整する。

燃料添加弁５６から排気中に供給された燃料中のＨＣは、活性化温度にある前段酸化触媒３６で酸化され、前段酸化触媒３６からフィルタ３８へ流入する排気の温度を更に上昇させる。そして、フィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆが強制再生温度より低い場合には燃料添加弁５６から供給される燃料量を増量する一方、フィルタ３８入口側の排気温度Ｔｆが強制再生温度より高い場合には燃料添加弁５６から供給される燃料量を減量することによって、フィルタ３８の温度がほぼ強制再生温度に維持される。

このようにしてフィルタ３８に流入する排気の温度が上昇することにより、フィルタ３８に堆積したパティキュレートが焼却され、フィルタ３８が再生して排気浄化機能が維持される。
ステップＳ１６でフィルタ昇温制御を行った後、ステップＳ１７に進むと、前述したように、フィルタ３８前後の差圧とフィルタ３８への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であるか否かを判定する。

そして、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値より大である場合には、依然としてフィルタ３８の強制再生が必要であると判断し、この制御周期を終えて、次の制御周期で再びステップＳ１１から制御を行う。
従って、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値以下となり、フィルタ３８の強制再生が完了したと判断するまでは、ステップＳ１６によるフィルタ昇温制御が制御周期毎に繰り返し行われ、フィルタ３８の温度が強制再生温度近傍に維持されて、フィルタ３８に堆積したパティキュレートが焼却される。

フィルタ３８に堆積したパティキュレートが焼却され、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値以下となり、ステップＳ１７でフィルタ３８の強制再生が完了したと判断すると、処理はステップＳ１８に進み、強制再生フラグＦ１の値を０として、今回の制御周期を終了する。
ステップＳ１８により強制再生フラグＦ１の値が０になると、次の制御周期ではステップＳ１１からステップＳ１２へと進むので、再びフィルタ３８の強制再生が必要となるまでは、ステップＳ１１からステップＳ１２の処理が繰り返され、制御周期毎に強制再生の要否が判断される。

一方、尿素水供給制御は、エンジン１が始動されると図３のフローチャートに従って所定の制御周期で行われる。
まず、ステップＳ２１で排気中への尿素水の供給が可能であるか否かを判定する。例えば、エンジン１の始動直後などのように、排気温度が尿素水の加水分解を可能とする温度に達していない場合などでは、尿素水を排気中に供給することができない。従って、ステップＳ２１では触媒入口温度センサ５４によって検出されたＮＯｘ触媒４６入口側の排気温度などのエンジン運転状態に基づき、尿素水の供給を行ってもよい状態であるか否かを判定する。

ステップＳ２１で尿素水の供給が不可であると判定した場合は、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期で再びステップＳ２１から処理を行うが、以下においてはエンジン１が尿素水を供給可能な運転状態にあるものとして説明を行う。
ステップＳ２１で尿素水の供給が可能であると判定した場合は、ステップＳ２２に進んで、フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から燃料の供給が行われているか否かを判定する。燃料添加弁５６から燃料の供給が行われていない場合は、ステップＳ２３に進んで尿素水の通常供給制御を行う。

この尿素水の通常供給制御では、まず回転数センサ６０によって検出されたエンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき、エンジン１からのＮＯｘ排出量を推定し、前述したように排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１であることを前提としたときに、この排出量のＮＯｘがＮＯｘ触媒４６で選択還元されるために必要な尿素水供給量を、予め記憶しているマップデータから読み出す。

そして、読み出した尿素水供給量に値を１とした低減係数Ｋを乗算して尿素水の目標供給量を求め、この目標供給量の尿素水が噴射ノズル５０から排気中に供給されるように尿素水噴射装置５２を制御する。即ち、推定した排出量のＮＯｘがＮＯｘ触媒４６で選択還元されるために必要な尿素水供給量を低減補正せずに、排気中への尿素水の供給が行われる。

噴射ノズル５０から連通路３２内の排気中に噴射供給された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒４６に吸着する。ＮＯｘ触媒４６は吸着したアンモニアとＮＯｘ触媒４６に流入する排気中のＮＯｘとの間の脱硝反応を促進し、排気中のＮＯｘは無害なＮ_２となって大気中に放出される。
このとき排気中のＮＯｘに占めるＮＯとＮＯ_２との比率は、前段酸化触媒３６によりＮＯの一部がＮＯ_２に変化することによってほぼ１対１となっており、これに対応した適正な量のアンモニアがＮＯｘ触媒４６に供給されることにより、ＮＯｘ触媒４６が高い浄化率を発揮してＮＯｘの浄化を行う。

また、万一アンモニアの一部がＮＯｘ触媒４６に吸着されずにそのまま流出した場合には、前述したように、後段酸化触媒４８により無害なＮ_２となって大気中に放出される。
このようにしてステップＳ２３で尿素水の通常供給制御を行うと、その制御周期を終了して、次の制御周期で再びステップＳ２１から処理を行う。
従って、燃料添加弁５６から燃料の供給が行われていない間は、エンジン１の運転状態が尿素水の供給を可能とするものである限り、ステップＳ２３の通常供給制御によって尿素水の供給が繰り返し行われ、ＮＯｘ触媒４６によるＮＯｘの浄化が高い浄化率のもとで実行される。

一方、フィルタ３８の強制再生のため、燃料添加弁５６から排気中に燃料の供給が行われるようになると、処理はステップＳ２２からステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４では、触媒入口温度センサ５４が検出したＮＯｘ触媒４６の入口側排気温度に基づき、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃から３５０℃の所定温度範囲内にあるか否かを判定する。

フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から燃料が供給されていることから、前段酸化触媒３６には排気中に供給された燃料に含まれるＨＣ及び燃料から生成されたＣＯが供給され、前段酸化触媒３６ではＮＯの酸化反応よりもＨＣ及びＣＯの酸化反応の方が選択的に実施されてしまう。この結果、ＮＯｘ触媒４６に流入する排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率を１対１に近づけることができなくなり、図５に示すようにＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃがこの所定温度範囲Ａ内にある場合には、ＮＯｘ触媒４６の浄化率が低下することになる。

そこで、ステップＳ２４でＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃から３５０℃までの所定温度範囲内にあると判定した場合には、ステップＳ２５に進んで尿素水の制限制御が行われる。
この尿素水の制限制御では、ステップＳ２３における尿素水の通常供給制御と同様にして、ＮＯｘ触媒４６によるＮＯｘの浄化に必要な尿素水が予め記憶しているマップデータから読み出されるが、上述のようにＮＯｘにおけるＮＯ_２の比率が低下することによってＮＯｘ触媒４６の浄化率が低下しているため、読み出された尿素水供給量に乗算される低減係数ＫＮＯ値を１未満の所定値（例えば０．５）として尿素水の目標供給量を求め、噴射ノズル５０から排気中に供給される尿素水の量を制限するようにしている。

この低減係数Ｋの値は、図５に示すようなＮＯに対するＮＯ_２の比率とＮＯｘ触媒４６の浄化率との関係に基づき、ＮＯ_２の比率の減少に伴って低下した浄化率のもとで適正にＮＯｘを浄化可能な量のアンモニアがＮＯｘ触媒４６に供給されるように予め設定されたものである。
このようにしてステップＳ２５で尿素水の制限制御が行われることにより、フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から燃料が供給されてＮＯｘにおけるＮＯ_２の比率が低下することによってＮＯｘ触媒４６の浄化率が低下しても、これに対応してＮＯｘ触媒４６に供給される尿素水、即ちアンモニアの量が適正に制限されるので、アンモニアの過剰な供給によるアンモニアスリップの発生を良好に防止することが可能となる。

このようにしてステップＳ２５で尿素水の制限制御を行うと、その制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ２１から処理を行う。
従って、フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から排気中に燃料の供給が行われているときに、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃から３５０℃の所定温度範囲内にある場合には、ステップＳ２５による尿素水の制限制御によって尿素水の供給が繰り返し行われ、アンモニアスリップの発生を適正に防止しながら、ＮＯｘ触媒４６によるＮＯｘの浄化が行われる。

また、フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から排気中に燃料の供給が行われていてステップＳ２２からステップＳ２４に進み、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃から３５０℃の所定温度範囲内にないと判定した場合、処理はステップＳ２３に進み、前述したように尿素水の通常供給制御が行われる。
即ち、エンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき推定した量のＮＯｘの選択還元に必要な尿素水供給量をマップデータから読み出し、低減係数Ｋの値を１とすることにより読み出した尿素水供給量をそのまま尿素水の目標供給量とし、噴射ノズル５０から排気中に目標供給量の尿素水を供給する。

ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが３５０℃より高温である場合には、図５に示すようにＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１である場合と、それ以外の比率の場合とでＮＯｘ触媒４６の浄化率に大きな差がなく十分高い浄化率が維持されているため、排気中への燃料の供給によってＮＯｘにおけるＮＯ_２の比率が低下したとしてもアンモニアスリップが生じるおそれがない。

このため、制限係数Ｋの値を１未満とすることによる供給量の制限を実施することなく尿素水の供給を行うことにより、ＮＯｘ触媒４６によるＮＯｘの選択還元に必要な量のアンモニアをＮＯｘ触媒４６に供給して、ＮＯｘを良好に浄化することが可能となる。
また、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃より低温である場合は、ＮＯｘ触媒４６の上流側にある前段酸化触媒３６の温度はＮＯｘ触媒４６の温度より高いものの、まだ活性化温度には達していない。このため、燃料添加弁５６から排気中に供給される燃料に含まれるＨＣ及び燃料から生成されるＣＯが前段酸化触媒３６で酸化することはないため、前述したように吸気制御弁１２と排気絞り弁２６の制御によって排気温度を昇温することで前段酸化触媒３６を昇温することになる。

このときもＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが３５０℃より高温である場合と同様に、エンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき推定した量のＮＯｘの選択還元に必要な尿素水供給量をマップデータから読み出し、低減係数Ｋの値を１とすることにより読み出した尿素水供給量をそのまま尿素水の目標供給量とし、噴射ノズル５０から排気中に目標供給量の尿素水を供給する。

前段酸化触媒３６がまだ活性化していないため、ＮＯｘに含まれるＮＯが前段酸化触媒３６により酸化してＮＯ_２に変化することはないが、ＮＯｘ触媒４６によるＮＯｘの選択還元は排気中のアンモニアを一旦吸着した上で行われるものであるため、ここでは前段酸化触媒３６が活性化した場合に直ちに高い浄化率でＮＯｘを浄化することができるようにするため、前段酸化触媒３６が活性化する前からＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１であることを前提としたときに最適な量の尿素水の供給を行うようにしているのである。

このように、フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から排気中に燃料の供給が行われていても、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃から３５０℃までの所定温度範囲にない場合には、ステップＳ２３による尿素水の通常供給制御が行われる。
そして、フィルタ３８の強制再生のために燃料添加弁５６から排気中に燃料の供給が行われて排気温度が上昇し、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃から３５０℃までの所定温度範囲に入ると、処理はステップＳ２２からステップＳ２４を経てステップＳ２５に進むようになり、尿素水の制限制御が行われるようになる。

ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃以上になると前段酸化触媒３６も活性化するが、このとき燃料添加弁５６による燃料の供給が行われていなければ、排気中のＮＯが酸化してＮＯ_２となることによりＮＯとＮＯ_２との比率が１対１に近付き、ＮＯｘ触媒４６には既に適正な量のアンモニアが吸着していることから、直ちに高い浄化率でＮＯｘの浄化が行われる。しかしながら、実際には燃料添加弁５６による燃料の供給が行われていることから、前段酸化触媒３６によるＮＯの酸化が阻害され、ＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１に近付かなくなり、ＮＯｘ触媒４６ＮＯ浄化率を上昇させることができなくなる。

このため、ＮＯｘ触媒４６の温度が上昇して２００℃から３５０℃までの所定温度範囲内に入ると、ステップＳ２５により上述したような尿素水の制限制御を行うことにより、ＮＯｘ触媒４６の浄化率の低下に対応してＮＯｘ触媒４６に供給される尿素水、即ちアンモニアの量が適正に制限され、アンモニアの過剰な供給によるアンモニアスリップの発生を良好に防止することが可能となる。

以上のような尿素水供給制御が行われる際の、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃ、燃料添加弁５６からの燃料供給状態及び尿素水供給量に乗算される低減係数Ｋの値の時間的変化の一例を図４に示す。
エンジン１がアイドル運転などで排気温度の低い状態にあるとき、時間ｔ１でフィルタ３８の強制再生が必要と判断されると、ＥＣＵ５８は吸気制御弁１２及び排気絞り弁２６を制御してエンジン１の排気温度を上昇させる。

この時点では、前段酸化触媒３６は活性化温度に達しておらず、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃも２００℃以下となっている。
一方、尿素水の供給については既にエンジン１の運転状態が尿素水を供給可能な状態になっているとすると、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃より低いことから、尿素水の通常供給制御が実行され、低減係数Ｋの値を１として、前段酸化触媒３６が活性化した場合に直ちに高い浄化率でＮＯｘを浄化することができるように、ＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１であることを前提としたときに最適な量の尿素水の供給を行う。

吸気制御弁１２及び排気絞り弁２６の制御によって前段酸化触媒３６に流入する排気の温度が上昇し、時間ｔ２においてＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃以上となると、前段酸化触媒３６も活性化し、燃料添加弁５６から供給された燃料中のＨＣが前段酸化触媒３６により酸化する。
この結果、前段酸化触媒３６によるＮＯの酸化が阻害され、排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率を１対１に近づけることができなくなるが、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが２００℃以上となることによって尿素水の制限制御が実行され、マップデータから読み出された尿素水供給量に１未満の低減係数Ｋが乗算されることによって尿素水の供給が制限される。

従って、前段酸化触媒３６への燃料供給によって排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１に近付かずにＮＯｘ触媒４６の浄化率を高めることができなくても、尿素水の過剰な供給によるアンモニアスリップの発生が良好に防止される。
燃料添加弁５６から排気中への燃料供給によってＮＯｘ触媒４６に流入する排気の温度が更に上昇し、時間ｔ３でＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃが３５０℃を上回ると、排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１でない場合であってもＮＯｘ触媒４６が高い浄化率を発揮するようになるので、尿素水の通常供給制御が実行されるようになり、低減係数Ｋの値を１として尿素水供給量の制限を行うことなく尿素水の供給を行う。

この結果、ＮＯｘ触媒４６はＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ２との比率が１対１でない場合であっても高い浄化率を発揮して、排気中のＮＯｘを良好に浄化することができる。
このように、ＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１のときの方が他の比率のときに比べ、ＮＯｘ触媒４６によるＮＯｘの浄化率が高くなる２００℃から３５０℃までの所定温度範囲では、燃料添加弁５６から排気中に燃料の供給が行われているときに尿素水の供給を制限するようにしたので、排気中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比率が１対１とはならずにＮＯｘ触媒４６の浄化率を高めることができなくても、尿素水の過剰な供給によるアンモニアスリップの発生を良好に防止することが可能となる。

なお、本実施形態では尿素水の制限制御において低減係数Ｋの値を１未満の一定値としたが、前段酸化触媒３６によって酸化するＮＯの量に応じて低減係数Ｋの値を変化させるようにしてもよい。
この場合、前段酸化触媒３６を流動する排気の温度の上昇に従い、前段酸化触媒３６によるＨＣ及びＣＯの反応が活発化し、前段酸化触媒３６によって酸化するＮＯの量が減少することから、例えばＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃに応じて低減係数Ｋの値を変更し、図４中に一点鎖線で示すようにＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃの上昇に従って低減係数Ｋの値を減少させるようにしてもよい。

また、アンモニアスリップの防止を最優先として、尿素水の制限制御では尿素水の供給を完全に停止するようにしてもよい。
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では前段酸化触媒３６の上流側の排気管２０に燃料添加弁５６を設け、フィルタ３８の強制再生が必要となったときには燃料添加弁５６から排気中に燃料を供給するようにしたが、排気中への燃料供給方法はこれに限られるものではなく、インジェクタ４から主噴射とは別のポスト噴射により排気の昇温や排気中への燃料供給を行うようにしてもよい。この場合、インジェクタ４が本発明のＨＣ供給手段に相当する。

また、上記実施形態では、尿素水供給制御のステップＳ２２において排気中への燃料供給の有無は、フィルタ３８の強制再生を行う際に排気中への燃料供給の有無により判断するようにした。しかし、排気中への燃料供給はフィルタ３８の強制再生のみに限られるものではなく、フィルタ３８の強制再生以外の目的で前段酸化触媒３６に燃料を供給するような場合があれば、そのような場合においてもステップＳ２２で排気中への燃料供給ありと判断するのが好ましい。

更に、上記実施形態では、尿素水供給制御における尿素水の制限制御で、マップデータから読み出した尿素水供給量に１未満の値を有する低減係数Ｋを乗算することにより尿素水の供給量を制限するようにしたが、マップデータから読み出した尿素水供給量から一定もしくは可変の量を減算するようにしてもよいし、予め制限された供給量のマップデータを記憶しておき、尿素水の制限制御ではこの制限された供給量のマップデータを用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃを検出する触媒温度検出手段として、ＮＯｘ触媒４６の入口側の排気温度を検出する触媒入口温度センサ５４を用いるようにしたが、これに代えてＮＯｘ触媒４６内に設けた温度センサやＮＯｘ触媒４６の出口側の排気温度を検出する温度センサを触媒温度検出手段として用いるようにしてもよいし、フィルタ入口温度センサ４０が検出したフィルタ３８の入口側における排気温度からＮＯｘ触媒４６の温度Ｔｃを推定するようにしてもよい。

更に、排気後処理装置２８を上流側ケーシング３０と下流側ケーシング３４とに分けて構成したが、単一のケーシング内に前段酸化触媒３６、フィルタ３８、ＮＯｘ触媒４０及び後段酸化触媒４２を収容するようにしてもよい。なお、後段酸化触媒４２は必要に応じて設けられるものであり、本発明の実施に必須のものではない。
また、上記実施形態では、噴射ノズル５０から尿素水を供給することにより、ＮＯｘ触媒４６にアンモニアを供給するようにしたが、噴射ノズル５０或いは他の手段によりアンモニアそのものをＮＯｘ触媒４６に供給するようにしてもよいし、尿素水に代えて排気中でアンモニアに転化可能な物質を排気中に供給するようにしてもよい。

更に、上記実施形態では、エンジン１を４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジンの形式や気筒数などはこれに限られるものではない。

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。 図１の排気浄化装置で行われる強制再生制御のフローチャートである。 図１の排気浄化装置で行われる尿素水供給制御のフローチャートである。 尿素水供給制御の際のＮＯｘ触媒温度、ＨＣ供給状態及び低減係数の変化を示すタイムチャートである。 ＮＯｘに占めるＮＯとＮＯ_２との比率を変化させた場合のＮＯｘ触媒の温度とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エンジン
２０ 排気管（排気通路）
３６ 前段酸化触媒
３８ パティキュレートフィルタ
４６ ＮＯｘ触媒
５０ 噴射ノズル（アンモニア供給手段）
５４ 触媒入口温度センサ（触媒温度検出手段）
５６ 燃料添加弁（ＨＣ供給手段）
５８ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (4)

1. エンジンの排気通路に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、
   上記ＮＯｘ触媒の上流側の上記排気通路に配設された前段酸化触媒と、
   上記ＮＯｘ触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、
   上記前段酸化触媒にＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
   上記ＮＯｘ触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
   上記アンモニア供給手段からアンモニアの供給を行っているときに、上記ＨＣ供給手段によりＨＣの供給が行われ、かつ上記触媒温度検出手段が検出した上記ＮＯｘ触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を制限する制御手段と
   を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
2. 上記所定温度範囲は、排気中のＮＯｘを構成するＮＯとＮＯ_２との濃度の比率が１対１のときの方が他の比率のときに比べ、上記ＮＯｘ触媒における上記ＮＯｘの浄化率が高くなる温度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 上記制御手段は、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を制限する際の制限量を、上記ＮＯｘ触媒の温度に応じて変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 上記酸化触媒の下流側に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを更に備え、
   上記ＨＣ供給手段は、上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う際に上記前段酸化触媒にＨＣの供給を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気浄化装置。

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