JP2010121530A - 排気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温域のおけるＮＯｘ浄化性能が向上し、排ガスの常時昇温、排ガス通路の断熱が不要であるため大幅な燃費悪化、搭載重量の増大の負担のない排気処理装置を提供する。
【解決手段】エンジンの排気通路上に、上流側から順にＤＰＦと選択還元型触媒とが配設された排気処理装置において、前記ＤＰＦの上流側にＮＯを酸化する機能とＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を設けるとともに、前記酸化触媒に吸着したＮＯｘ量が所定値を超えた場合にエンジンの排気ガス温度を昇温させるとともに、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘを脱離させる手段と、前記ＤＰＦの下流側且つ前記ＳＣＲの上流側の排気通路内に前記脱離したＮＯｘ量とエンジンから排出されるＮＯｘ量の和に相当する尿素水を噴霧する尿素水噴霧手段とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気処理装置に関するものであり、特にエンジンの排気通路に連なり、上流側から順にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と選択還元型触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ）とが配設された排気処理装置に関するものである。

エンジンの排気ガスを処理する装置として、ＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排ガス処理装置が用いられることがある。これは、図７に示したように前段酸化触媒１０２及びフィルタ１０４からなるＤＰＦシステム１１０と、ＳＣＲ触媒１０６及び後段酸化触媒１０８からなるＳＣＲシステム１１２とから構成される。

このようなＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排ガス処理装置においては、エンジン（不図示）で発生した排ガスは、まず前段酸化触媒１０２及びフィルタ１０４からなるＤＰＦシステム１１０に送り込まれ、フィルタ１０４でＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集されて排出される。
また、前記フィルタ１０４の再生時には、前段酸化触媒１０２が活性化されて燃料供給ライン１１４より供給された燃料が前段酸化触媒１０２で酸化される際に発生する酸化熱によって排気が６００℃以上に昇温され、該昇温された排気によってフィルタ１０４に捕集されたＰＭを燃焼させる。このとき、ＰＭの燃焼によって発生するＣＯは、フィルタ１０４に触媒がコートされていない場合には、後述する後段酸化触媒１０８で無害なＣＯ_２に転化される。

前記フィルタ１０４でＰＭを捕集された後の排ガスは、ＳＣＲ触媒１０６に送り込まれる。また、ＳＣＲ触媒１０６の上流側で尿素添加ライン１１６より尿素を添加し、該尿素が分解することによってＮＨ_３が生成される。

前記ＮＨ_３は一旦ＳＣＲ触媒上に吸着した後、排ガス中のＮＯｘと以下の（１）〜（３）の反応式によって反応し、有害なＮＯｘを無害なＮ_２へと転換させる。
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ ・・・（１）
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ ・・・（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ ・・・（３）

さらに、ＳＣＲ触媒１０６で反応できなかったＮＨ_３は、同様にＳＣＲ触媒１０６で反応できなかったＮＯｘと後段酸化触媒１０８でＳＣＲ触媒１０６と同様に（１）〜（３）の反応式によって反応し、ＮＯｘを無害なＮ_２へと転換させる。また、ＳＣＲ触媒１０６上に吸着したＮＨ_３は、温度上昇によりＳＣＲ触媒１０６より脱離し、後段酸化触媒で（４）の反応式によりＮ_２へと転化される。
４ＮＨ_３＋３Ｏ_２→２Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ ・・・（４）

ＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排ガス処理装置においては、ＮＯｘ濃度が高くなる高速走行時は、ＳＣＲ触媒入口温度も十分高温となり、高い浄化率を得ることができるが、例えば２００℃以下といった低温域においては十分な浄化率を得ることは困難である。

そこで、特許文献１には、低温域においても十分な浄化率を得る方法として、内燃機関から排出される排気ガスを、ＮＯを酸化する酸化活性機能と、ＮＯｘを吸着する吸着機能とを併せ持つ触媒の充填層に通過させた後、該排気ガス中に、アンモニア、炭酸アンモニウム、または尿素からなるアンモニア前駆体を添加し、その後、アンモニアによりＮＯｘを還元する触媒と接触させる排気ガスの浄化方法が開示されている。これは、前記排気ガスをＮＯを酸化する酸化活性機能と、ＮＯｘを吸着する吸着機能とを併せ持つ触媒の充填層に通過させることで排気ガス中のＮＯをＮＯ_２に転換させて低温域における浄化率の向上を狙ったものである。

特開２００３−２３６３４３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術を含む従来のＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排ガス処理装置においては、ＳＣＲ触媒の上流側で添加する尿素が十分分解しＮＨ_３を生成できる温度は１８０℃以上であるため、ＮＯｘ吸着触媒が飽和に達した時に吸着機能を失う。更にＮＯｘ吸着機能が不十分であるため、ＳＣＲ触媒が活性しないため温度域では、ＮＯｘ浄化も不十分となる。
特に、将来的にコールドスタート時には排気ガス温度が平均１５０〜２００℃となることが見込まれており、この場合に十分なＮＯｘの浄化性能を有するためには非常に容量の大きなＳＣＲ触媒容量を要するのみならず、排ガスを常時昇温し、さらに昇温した排ガスの通路を断熱する必要があり、燃費悪化、搭載重量の増大が避けらず、さらにこのようなリスクを背負ってもＮＯｘの浄化性能の向上は難しい。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、低温域のおけるＮＯｘ浄化性能が向上し、排ガスの常時昇温、排ガス通路の断熱が不要であるため大幅な燃費悪化、搭載重量の増大の負担のない排気処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、エンジンの排気通路上に、上流側から順にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と選択還元型触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ）とが配設された排気処理装置において、前記ＤＰＦの上流側にＮＯを酸化する機能とＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を設けるとともに、前記酸化触媒に吸着したＮＯｘ量が所定値を超えた場合にエンジンの排気ガス温度を昇温させるとともに、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘを脱離させる手段と、前記ＤＰＦの下流側且つ前記ＳＣＲの上流側の排気通路内に前記脱離したＮＯｘ量とエンジンから排出されるＮＯｘ量の和に相当する尿素水を噴霧する尿素水噴霧手段とを設けたことを特徴とする。
前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘ量を得る手段としては、例えばエンジンアウトのＮＯｘ量と排ガス温度からＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘ量を計算する手段が挙げられる。
また、前記脱離したＮＯｘ量は、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘ量と排気温度から計算することもでき、また前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒にＮＯｘの流量センサを設けて該流量センサの検出値から求めることもできる。

これにより、排ガス温度の低温時にはＮＯｘを前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着させておくことができ、低温排ガスとともにＮＯｘをＳＣＲ触媒に送り込まなくなるため、排ガス温度の低温域におけるＮＯｘ浄化性能が向上する。そのため、ＳＣＲ触媒容量の低減が可能となり、設備の重量及びコストの低減が可能となる。
また、排ガス温度が低温である場合にはＮＯｘを前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒吸着させておくことができるため排ガスの常時昇温が不要であり、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘ量が所定値を超えた場合のみ昇温すればよいので、燃費悪化を回避することができる。さらに排ガスラインの断熱が不要となり、設備の重量の低減及びコストの削減が可能となる。

また、前記ＮＯｘを脱離させる手段として、排気通路内又は筒内の少なくともいずれか一方に燃料を噴霧する手段を設けることを特徴とする。
これにより、エンジンの運転状態を変えることなく、簡単に排気ガス温度を上昇させて、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘ量を脱離させることができる。

また、排気ガス温度が、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘが脱離する所定値以上となったときに、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着していたＮＯｘ量と前記排気ガス温度からＮＯｘの脱離量を推定する手段を有し、該推定した脱離量とエンジンから排出されるＮＯｘの和に相当する量の尿素水を前記尿素水噴霧手段によって噴霧することを特徴とする。
これにより、強制的にＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒からＮＯｘを脱離せずに、排気ガス温度が上がることで自然に脱離したＮＯｘや、ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着しなかったＮＯｘもＳＣＲ触媒で浄化することが可能である。

また、前記酸化触媒に吸着したＮＯｘが、前記ＳＣＲの入口温度が２００℃以上に達した時点で脱離開始するとともに、該脱離したＮＯｘを前記ＳＣＲで処理可能な酸化触媒を使用することを特徴とする。
車両の運転時には排気の温度が２００℃を超えることは頻繁にある。そのため、２００℃以上でＮＯｘが脱離するようなＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を使用することで、車両の運転中にＮＯｘが自然に脱離することとなる。自然脱離を利用して運転状態に合わせたきめ細やかなＮＯｘ処理を行うことで、燃費の良化が見込める。

また、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘが、４５０℃以下では脱離しないような吸着機能を有するＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を使用することを特徴とする。
車両の通常運転時には排気の温度が４５０℃を超えることはない。そのため、４５０℃以下ではＮＯｘが脱離しないようなＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を使用することで、通常運転時においてはＮＯｘがＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に所定値を超えて吸着するまでＮＯｘの浄化が行われないこととなる。これにより、ＮＯｘ浄化の回数が少なく、ＮＯｘ浄化に関する制御を行う装置を簡略化し小型化することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、低温域のおけるＮＯｘ浄化性能が向上し、排ガスの常時昇温、排ガス通路の断熱が不要であるため大幅な燃費悪化、搭載重量の増大の負担のない排気処理装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は実施例１におけるＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排気処理装置の概要図である。図１を用いて排ガス処理装置の概略について説明する。本発明の排気処理装置１は、図１に示したように前段酸化触媒２及びフィルタ４からなるＤＰＦシステム１０と、ＳＣＲ触媒６及び後段酸化触媒８からなるＳＣＲシステム１２とから構成される。

このようなＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排ガス処理装置においては、エンジン３０で発生した排ガスは、まず前段酸化触媒２及びフィルタ４からなるＤＰＦシステム１０に送り込まれ、フィルタ４でＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集されて排出される。
また、前記フィルタ４の再生時には、前段酸化触媒２が活性化されて燃料供給ライン１４より供給された燃料が前段酸化触媒２で酸化される際に発生する酸化熱によって排気が６００℃以上に昇温され、該昇温された排気によってフィルタ４に捕集されたＰＭを燃焼させて再生させる。

前記フィルタ４でＰＭを捕集された後の排ガスは、ＳＣＲ触媒６に送り込まれる。また、ＳＣＲ触媒６の上流側で尿素添加ライン１６より尿素を添加し、該尿素が分解することによってＮＨ_３が生成される。なお前記尿素添加ライン１６より添加される添加量は、後述する制御装置３２により制御される。

前記ＮＨ_３は一旦ＳＣＲ触媒上に吸着した後、排ガス中のＮＯｘと以下の（１）〜（３）の反応式によって反応し、有害なＮＯｘを無害なＮ_２へと転換させる。
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ ・・・（１）
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ ・・・（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ ・・・（３）

さらに、ＳＣＲ触媒６で反応できなかったＮＨ_３は、同様にＳＣＲ触媒６で反応できなかったＮＯｘと後段酸化触媒８でＳＣＲ触媒６と同様に（１）〜（３）の反応式によって反応し、ＮＯｘを無害なＮ_２へと転換させる。また、ＳＣＲ触媒６上に吸着したＮＨ_３は、温度上昇によりＳＣＲ触媒６より脱離し、後段酸化触媒で（４）の反応式によりＮ_２へと転化される。
４ＮＨ_３＋３Ｏ_２→２Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ ・・・（４）

また、図１に示したように前段酸化触媒２の上流側、フィルタ４の上流側及びフィルタ４の下流側にはそれぞれ温度センサ１８、２０、２２が設けられており、フィルタ４の上流側及び下流側には流通するＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２４、２６が設けられている。前記温度センサ１８、２０、２２及びＮＯｘセンサ２４、２６の検出値は制御装置３２に取り込まれ、該制御装置３２では前記取り込まれた値を元に後述する制御により尿素添加量、タイミングを制御している。

また、前段酸化触媒２はＮＯを酸化する機能とＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒であり、吸着したＮＯｘが２００℃程度の低温で脱離するものである。

このように図１に示したような排気処理装置における制御装置３２における制御ついて、図１、図３及び図４を参照しながら図２を用いて説明する。
図２は実施例１におけるＮＯｘ浄化の手順を示すフローチャートである。

処理が開始されると、ステップＳ１で後述するＮＯｘ排出マップを用いてエンジンアウト即ちエンジンから排出されるＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔ（ｇ／ｈ）を計算する。
前記ＮＯｘマップとは、エンジンのトルク、回転数とエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔの関係を示したマップである。図３はＮＯｘマップの一例である。図３において、縦軸はエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔ、横軸はエンジンのトルクＴｑであり、エンジンの回転数α、β、γ、η・・・ごとにエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−ＥｏｕｔとエンジンのトルクＴｑの関係を示す曲線が引かれている。このようなマップを用いることで、エンジンのトルク及び回転数からエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔを計算することができる。

ステップＳ１でエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔの計算が終了すると、ステップＳ２で温度センサ１８、２０それぞれの温度Ｔ１、Ｔ２を検出する。

ステップＳ２で温度の検出が終了すると、ステップＳ３で温度Ｔ２即ち前段酸化触媒２の出口温度がＮＯｘ吸着開始温度Ｔａ以下であるか否かを判断する。ここでＮＯｘ吸着開始温度Ｔａとは、前段酸化触媒２にＮＯｘが吸着する上限の温度で、この温度よりも高いとＮＯｘは前段酸化触媒２に吸着しない。

ステップＳ３でＮｏと判断されると、ステップＳ４でＮＯｘセンサ２４又はＮＯｘセンサ２６の検出値Ｎ１又はＮ２に応じて尿素を噴霧してステップＳ１に戻る。
ステップＳ３でＮｏの判断がなされることは即ち前段酸化触媒２にＮＯｘは吸着せずに素通りしていることであり、従って前段酸化触媒２を素通りしているＮＯｘを浄化すればよいので、前記Ｎ１又はＮ２に応じて尿素を噴射すればよい。

ステップＳ３でＹｅｓと判断されると、ステップＳ５でＴ１、Ｔ２、ＮＯｘ−Ｅｏｕｔを用いて触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算する。計算は図４に示したようなマップを用いると簡単にできる。
前記図４に示したマップについて説明する。図４はＮＯｘ飽和吸収量、ＮＯｘ濃度及び温度の関係を示したマップである。図４において、縦軸はＮＯｘ飽和吸収量、横軸は温度であり、ＮＯｘ濃度α、β、γ・・・ごとにＮＯｘ飽和吸収量と温度の関係を示す曲線が引かれている。このようなマップを用いることで、温度及びＮＯｘ飽和吸収量を用いて触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算することができる。

ステップＳ５で触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算されると、ステップＳ６及びステップＳ７に進む。ステップＳ６とステップＳ７は平行して実施される。
まずステップＳ６から説明する。ステップＳ６では、温度センサ１８で検出される前段酸化触媒２の入口温度Ｔ１がＮＯｘ脱離開始温度Ｔｂ以上であるか否かを判断する。ここでＮＯｘ脱離開始温度Ｔｂとは、前段酸化触媒Ｓ２に吸着されたＮＯｘが脱離する下限温度で、この温度よりも低いとＮＯｘの脱離は起こらない。

ステップＳ６でＮｏと判断されると、脱離が起こらずにＮＯｘが前段酸化触媒に吸着している状態であるので、そのままステップＳ１に戻る。
ステップＳ６でＹｅｓと判断されると、ステップＳ９に示したようにＮＯｘの前段酸化触媒２からの脱離が起こっていると判断できる。

一方ステップＳ７では、触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄがｋ×ＮＯｘ−Ｓｔと同じであるか否か判断する。ここでｋは０より大きく１以下の定数、ＮＯｘ−Ｓｔは前段酸化触媒２の飽和ＮＯｘ吸着量であり、即ちｋ×ＮＯｘ−Ｓｔは前段酸化触媒２の飽和ＮＯｘ吸着量以下の所定値である。

ステップＳ７でＮｏと判断されると、まだ前段酸化触媒２にはＮＯｘを吸着させる余裕があるため、そのままステップＳ１に戻る。
ステップＳ７でＹｅｓと判断されると、エンジンの回転数やトルクなどを制御してＴ１がＴｃより高い温度になるまで排気ガスを昇温する。ここでＴｃとはＳＣＲが活性を持つ温度の下限値である。
ステップＳ７で昇温を行うと、ステップＳ９でＮＯｘの前段酸化触媒２からの脱離が起こる。

ステップＳ９で脱離が行われると、ステップＳ１０でＮＯｘセンサ２４又は２６で検出されるＮＯｘ流量の検出値Ｎ１又はＮ２に相当する量の尿素を尿素添加ライン１６より導入し、ステップＳ１１でＣＲ触媒でＮＯｘが浄化されてステップ１に戻る。

図２に示したフローチャートに従ってＮＯｘの浄化を行うことで、排ガス温度の低温時にはＮＯｘを前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒２に吸着させておくことができ、低温排ガスとともにＮＯｘをＳＣＲ触媒６に送り込まなくなるため、排ガス温度の低温域におけるＮＯｘ浄化性能が向上する。そのため、ＳＣＲ触媒６容量の低減が可能となり、重量及びコストの低減が可能となる。

実施例２においては排気処理装置の概要は同じであるため、図１を代用し説明を省略する。
実施例２において、実施例１と異なる部分は、前段酸化触媒２に吸着したＮＯｘが４５０℃以下では脱離しないような触媒を用いたことであり、これによりＮＯｘ浄化の手順も実施例１とは異なる。

実施例２における制御装置３２の制御について図５を用いて説明する。
図５は実施例２におけるＮＯｘ浄化の手順を示すフローチャートである。
処理が開始されると、ステップＳ２１で図３に示したようなＮＯｘ排出マップを用いてエンジンアウト即ちエンジンから排出されるＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔ（ｇ／ｈ）を計算する。

ステップＳ２１でエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔの計算が終了すると、ステップＳ２２で温度センサ１８、２０それぞれの温度Ｔ１、Ｔ２を検出する。

ステップＳ２２で温度の検出が終了すると、ステップＳ２３で温度Ｔ２即ち前段酸化触媒２の出口温度がＮＯｘ吸着開始温度Ｔａ以下であるか否かを判断する。

ステップＳ２３でＮｏと判断されると、そのままステップＳ１に戻る。
ステップＳ２３でＹｅｓと判断されると、ステップＳ２４でＴ１、Ｔ２、ＮＯｘ−Ｅｏｕｔを用いて、図４に示したようなマップを参照して触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算する。

ステップＳ２４で触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算されると、ステップ２５で触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄが実施例１で説明したｋ×ＮＯｘ−Ｓｔと同じであるか否か判断する。
ステップＳ２５でＮｏと判断されると、まだ前段酸化触媒２にはＮＯｘを吸着させる余裕があるため、そのままステップＳ２１に戻る。
ステップＳ２５でＹｅｓと判断されると、ステップＳ２６でエンジンの回転数やトルクなどを制御してＴ１が４５０℃を超えるまで排気ガスを昇温する。
ステップＳ２６で昇温を行うと、ステップＳ２７でＮＯｘの前段酸化触媒２からの脱離が起こる。

ステップＳ２７でＮＯｘの前段酸化触媒２からの脱離が始まると、ステップＳ２８で図４に示したようなＴ１、Ｔ２及びＮＯｘ飽和吸着量が示されたマップを用いて、前段酸化触媒２からのＮＯｘの脱離速度ＮＯｘ−Ｄｓｒ（ｇ／ｈ）を計算する。

ステップＳ２８で前記脱離速度の計算が終了すると、ステップＳ２９で前記脱離速度ＮＯｘ−ＤｓｒとエンジンアウトＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔの総和に相当する量の尿素を尿素添加ライン１６より導入し、ステップＳ３０でＣＲ触媒でＮＯｘが浄化されてステップ２１に戻る。

図５に示したフローチャートに従ってＮＯｘの浄化を行うことで、ＮＯｘ処理の回数が少なく、ＮＯｘ処理に関する制御を行う装置を簡略化し小型化することができる。

実施例３においては排気処理装置の概要は同じであるため、図１を代用し説明を省略する。
実施例３において、実施例１と異なる部分は、ＮＯｘセンサ２４及び２６を用いない部分である。これによりＮＯｘ浄化の手順も実施例１とは異なる。

実施例３における制御装置３２の制御について図６を用いて説明する。
図６は実施例３におけるＮＯｘ浄化の手順を示すフローチャートである。
処理が開始されると、ステップＳ４１でＮＯｘ排出マップを用いてエンジンアウト即ちエンジンから排出されるＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔ（ｇ／ｈ）を計算する。

ステップＳ４１でエンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔの計算が終了すると、ステップＳ４２で温度センサ１８、２０それぞれの温度Ｔ１、Ｔ２を検出する。

ステップＳ４２で温度の検出が終了すると、ステップＳ４３で温度Ｔ２即ち前段酸化触媒２の出口温度がＮＯｘ吸着開始温度Ｔａ以下であるか否かを判断する。

ステップＳ４３でＮｏと判断されると、ステップＳ４４で前記エンジンアウトのＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔに応じて尿素を噴霧してステップＳ１に戻る。
ステップＳ４３でＹｅｓと判断されると、ステップＳ４５でＴ１、Ｔ２、ＮＯｘ−Ｅｏｕｔを用いて触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算する。

ステップＳ４５で触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄを計算されると、ステップＳ４６及びステップＳ４７に進む。ステップＳ４６とステップＳ４７は平行して実施される。
まずステップＳ４６から説明する。ステップＳ４６では、温度センサ１８で検出される前段酸化触媒２の入口温度Ｔ１がＮＯｘ脱離開始温度Ｔｂ以上であるか否かを判断する。

ステップＳ４６でＮｏと判断されると、脱離が起こらずにＮＯｘが前段酸化触媒に吸着している状態であるので、そのままステップＳ４１に戻る。
ステップＳ４６でＹｅｓと判断されると、ステップＳ４９に示したようにＮＯｘの前段酸化触媒２からの脱離が起こっていると判断できる。

一方ステップＳ４７では、触媒に吸着したＮＯｘ量ＮＯｘ−Ａｄがｋ×ＮＯｘ−Ｓｔと同じであるか否か判断する。
ステップＳ４７でＮｏと判断されると、まだ前段酸化触媒２にはＮＯｘを吸着させる余裕があるため、そのままステップＳ４１に戻る。
ステップＳ４７でＹｅｓと判断されると、エンジンの回転数やトルクなどを制御してＴ１がＴｃより高い温度になるまで排気ガスを昇温する。
ステップＳ４７で昇温を行うと、ステップＳ４９でＮＯｘの前段酸化触媒２からの脱離が起こる。

ステップＳ４９で脱離が行われると、ステップＳ５０で図４に示したようなＴ１、Ｔ２及びＮＯｘ飽和吸着量が示されたマップを用いて、前段酸化触媒２からのＮＯｘの脱離速度ＮＯｘ−Ｄｓｒ（ｇ／ｈ）を計算する。

ステップＳ５０で前記脱離速度の計算が終了すると、ステップＳ５１で前記脱離速度ＮＯｘ−ＤｓｒとエンジンアウトＮＯｘ量ＮＯｘ−Ｅｏｕｔの総和に相当する量の尿素を尿素添加ライン１６より導入し、ステップＳ５２でＳＣＲ触媒でＮＯｘが浄化されてステップＳ４１に戻る。

低温域のおけるＮＯｘ浄化性能が向上し、排ガスの常時昇温、排ガス通路の断熱が不要であるため大幅な燃費悪化、搭載重量の増大の負担のない排気処理装置として利用することができる。

実施例１におけるＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排気処理装置の概要図である。 実施例１におけるＮＯｘ浄化の手順を示すフローチャートである。 ＮＯｘマップの一例である。 ＮＯｘ飽和吸収量、ＮＯｘ濃度及び温度の関係を示したマップである。 実施例２におけるＮＯｘ浄化の手順を示すフローチャートである。 実施例３におけるＮＯｘ浄化の手順を示すフローチャートである。 従来のＤＰＦとＳＣＲを組み合わせた排気処理装置の概要図である。

符号の説明

１ 排気処理装置
２ 前段酸化触媒
４ フィルタ（ＤＰＦ）
６ ＳＣＲ触媒
８ 後段酸化触媒
１６ 尿素添加ライン
１８、２０、２２ 温度センサ
２４、２６ ＮＯｘセンサ
３０ エンジン
３２ 制御装置

Claims (5)

1. エンジンの排気通路上に、上流側から順にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と選択還元型触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｕｄｕｃｔｉｏｎ）とが配設された排気処理装置において、
   前記ＤＰＦの上流側にＮＯを酸化する機能とＮＯｘを吸着する機能を有するＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を設けるとともに、
   前記酸化触媒に吸着したＮＯｘ量が所定値を超えた場合にエンジンの排気ガス温度を昇温させるとともに、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘを脱離させる手段と、前記ＤＰＦの下流側且つ前記ＳＣＲの上流側の排気通路内に前記脱離したＮＯｘ量とエンジンから排出されるＮＯｘ量の和に相当する尿素水を噴霧する尿素水噴霧手段とを設けたことを特徴とする排気処理装置。
2. 前記ＮＯｘを脱離させる手段として、排気通路内又は筒内の少なくともいずれか一方に燃料を噴霧する手段を設けることを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。
3. 排気ガス温度が、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘが脱離する所定値以上となったときに、前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着していたＮＯｘ量と前記排気ガス温度からＮＯｘの脱離量を推定する手段を有し、該推定した脱離量とエンジンから排出されるＮＯｘの和に相当する量の尿素水を前記尿素水噴霧手段によって噴霧することを特徴とする請求項１又は２記載の排気処理装置。
4. 前記酸化触媒に吸着したＮＯｘが、前記ＳＣＲの入口温度が２００℃以上に達した時点で脱離開始するとともに、該脱離したＮＯｘを前記ＳＣＲで処理可能な酸化触媒を使用することを特徴とする請求項１又は２記載の排気処理装置。
5. 前記ＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒に吸着したＮＯｘが、４５０℃以下では脱離しないような吸着機能を有するＮＯｘ吸着機能付き酸化触媒を使用することを特徴とする請求項１又は２記載の排気処理装置。

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