JP2013124610A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣＲ触媒の浄化作用を冷態始動時や低負荷時においても迅速且つ良好に得られ、ＤＰＦ再生処理時のＳＣＲ触媒への熱影響を回避可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】本発明は、排気タービン（２０ａ）と該排気タービンより下流側に設けられたＤＰＦ装置（３４）とを有する内燃機関（１０）の排気通路（１８）において排気ガスを浄化する。特にＤＰＦ装置より上流側に設けられた第１のＳＣＲ触媒（２４）と、ＤＰＦ装置より下流側に設けられた第２のＳＣＲ触媒（５０）と、第１のＳＣＲ触媒をバイパスする排気バイパス通路（４２）と、該排気バイパス通路を開閉する還流制御弁（４４）と、第１のＳＣＲ触媒の上流側の温度を検知する排気温度センサー（２２）とを備える。そして、排気温度センサーの検知値が閾値以上である場合に還流制御弁を開状態に設定し、該検知値が閾値未満となる場合に還流制御弁を閉状態に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関からの排気ガスによって駆動される排気タービンと該排気タービンより下流側に設けられたＤＰＦ装置とを有する内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置の技術分野に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法として、尿素水溶液を用いたＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが実用化されている。ＳＣＲシステムは、排気ガスに還元剤として尿素水溶液を噴射し、尿素水溶液中の尿素を排気ガスの保有熱を用いてアンモニアに分解する。

このアンモニアへの分解過程は、次の３段階の反応式からなる。尚、各ステップの反応に必要な温度は、排気の保有熱が利用される。
第１ステップ：ＣＯ（ＮＨ_２）_２ａｑ（尿素水溶液）→ＣＯ（ＮＨ_２）_２（固体尿素）
＜水の蒸発による固体尿素の生成；反応必要温度１００℃以上＞
第２ステップ：ＣＯ（ＮＨ_２）_２（固体尿素）→ＨＮＣＯ（イソシアン酸）＋ＮＨ３
＜固体尿素の熱分解；反応必要温度１３０〜２００℃＞
第３ステップ：ＨＮＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＮＨ３＋ＣＯ_２
＜イソシアン酸の加水分解；反応必要温度２００℃以上＞

ＳＣＲシステムでは、尿素水溶液噴射部の下流側にＳＣＲ触媒が配設されており、排気ガス中に含まれるＮＯ_ＸをＳＣＲ触媒に吸着し、アンモニアと還元反応させ、窒素と水に分解することで、ＮＯ_Ｘの排出濃度を低減している（以下の反応式を参照）。
ＮＯ_Ｘ＋ＮＨ３＝ＮＯ_２＋Ｈ_２Ｏ

ところで、ディーゼルエンジン搭載車には排気中の粒子状物質を除去するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）装置が設けられる場合がある。ＳＣＲシステムを車両の排気通路に設ける場合、ＳＣＲ触媒の耐熱性や配置スペースを考慮して、一般的にＤＰＦ装置の下流側、且つ、車両の床下部に配置されることが多い。この場合、ＳＣＲ触媒に到達する排気温度は低温となるが、一方で、上述したようにアンモニアへの分解反応には、一定温度以上（好ましくは２００℃以上）が必要である。また、生成したアンモニアを用いてＳＣＲ触媒にて還元反応を行う際にも、触媒活性温度が必要である。そのため、始動時や低速・低負荷走行時等のような排気温度が低い状況下では、尿素水溶液のアンモニアへの分解反応やＳＣＲ触媒における還元反応が進み難い。その結果、噴射した尿素水溶液や、生成したアンモニアがそのまま触媒の下流側に排出されてしまい、尿素水溶液の消費量や浄化効率が低下してしまう場合がある。

排気温度を上昇させるために、ポスト噴射のような早期昇温運転を行うことも知られているが、燃費と排気性状の悪化要因となる。前述のように、ＳＣＲ触媒の配置位置はエンジンから遠く、排気温度は大きく低下するため、ＳＣＲ触媒上流側の排気温度を上昇させることは容易ではない。そこで、特許文献１には、尿素水溶液を用いた還元剤供給装置において、尿素水溶液供給用のノズルを排気タービンより上流側の排気温度の高い位置に設けることにより、尿素水溶液からのアンモニアの分解生成を促進できるとされている。

一方、ＤＰＦ装置では粒子状物質の捕集量が増加すると目詰まりが進行して、排気ガス圧力が増大するなど、燃費効率の低下をもたらしてしまう。そのため、ＤＰＦ装置では適切なタイミングで蓄積した粒子状物質を燃焼して、目詰まりを解消させる再生処理が行われる。ここで、ＤＰＦ装置の再生処理時には、粒子状物質の燃焼に伴い排気ガス温度が上昇するため、ＳＣＲ触媒の耐熱性との兼ね合いが問題となる。特許文献２では、ＤＰＦ装置を備えた内燃機関における排気浄化装置の一例が開示されている。ここでは特に、バルブの切り替え動作によって、ＤＰＦ再生処理時に排気ガスをＳＣＲ触媒を迂回するように設けられたバルブバイパス通路に流入させることにより、ＳＣＲ触媒が耐熱温度を超過すること防止している。

また特許文献３には、複数のＳＣＲ触媒を用いることによって良好な浄化作用を有する排気浄化装置が開示されている。ここでは、リーン空燃比燃焼を行う内燃機関において、排気通路の上流側と下流側とにＳＣＲ触媒がそれぞれ設けられている。そして特に、上流側のＳＣＲ触媒に流入する還元剤溶液を含んだ排気ガスの一部を、バイパス通路を介して下流側のＳＣＲ触媒に直接供給することによって、それぞれのＳＣＲ触媒に対して還元剤溶液の供給手段を設けることがなくなり、簡易な構成で複数のＳＣＲ触媒における還元反応を促進できるとされている。

また特許文献４では、活性温度域の異なる複数の選択還元触媒を排気通路内に直列的に配置した排気浄化装置が開示されている。特に、活性温度域が相対的に高い選択還元触媒を前段（上流側）に配置し、活性温度域が相対的に低い選択還元触媒を後段（下流側）に配置することによって、広い排気温度範囲で還元反応を促進できるとされている。

特開２０１０−８４６９５号公報 特開２０１０−１５０９７８号公報 特許３２３７６１１号 特開２００６−５７５７８号公報

特許文献１では還元剤溶液を排気タービンより上流側に供給することにより、アンモニア生成を促進することにより、冷態始動時や低負荷時などの浄化作用を向上させている。しかしながら、特許文献１では、排気通路にＤＰＦが備えられておらず、ＤＰＦ再生処理時のＳＣＲ触媒の耐熱性の問題への対策が考慮されていない。

特許文献２ではＤＰＦ装置を備えた排気通路にＳＣＲ触媒が設けられており、ＤＰＦ再生処理時にバイパス通路で排気ガスの流れからＳＣＲ触媒を隔離することによってＳＣＲ触媒の耐熱性の問題に対処している。しかしながら、特許文献２のＳＣＲ触媒は、上記従来技術で述べたように、ＤＰＦ装置の下流側で車両の床下に設けられているため、触媒に到達する排気温度は低温となり、始動時や低速・低負荷走行時等において十分な浄化作用を得ることができない。

また、特許文献３及び特許文献４では、複数のＳＣＲ触媒を搭載することにより浄化作用の向上が図られているが、ＤＰＦ再生処理時のＳＣＲ触媒の耐熱性の問題や、冷態始動時や低負荷時における浄化作用の確保について、十分な対策がなされていない。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、始動時や低速・低負荷走行時等においても良好な浄化作用が迅速に得られ、且つ、ＤＰＦ再生処理時のＳＣＲ触媒への熱影響を回避できることにより、総合的に優れた浄化機能を有する内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は上記課題を解決するために、内燃機関からの排気ガスによって駆動される排気タービンと該排気タービンより下流側に設けられたＤＰＦ装置とを有する内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路のうち前記排気タービンの下流側且つ前記ＤＰＦ装置の上流側に設置された第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒と、該第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側に還元剤溶液を供給する第１の還元剤供給装置からなる第１のＮＯ_Ｘ浄化装置と、前記ＤＰＦ装置の下流側に設置された第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒と、記排気通路のうち該第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側且つ前記ＤＰＦ装置の下流側に還元剤溶液を供給する第２の還元剤供給装置からなる第２のＮＯ_Ｘ浄化装置と、前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側から前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒をバイパスして該第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の下流側に通ずる排気バイパス通路と、前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側と前記排気バイパス通路との間を開閉する還流制御弁と、前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記温度検知手段の検知値が予め設定された閾値以上となる場合に前記還流制御弁を開状態に設定し、前記温度検知手段の検知値が前記閾値未満となる場合に前記還流制御弁を閉状態に設定することを特徴とする。

本発明によれば、温度検知手段で検知した排気ガス温度が低温であることによりＤＰＦ再生処理が実施されていないと判断された場合には、還流制御弁を閉状態に設定する。これにより、排気タービンの下流側に設置された第１のＮＯ_Ｘ浄化装置に排気ガスを導入する。第１のＮＯ_Ｘ浄化装置は第２のＮＯ_Ｘ浄化装置に比べて上流側に設けられているため、排気ガス温度が高く、始動時や低速・低負荷走行時等においても良好な浄化作用を迅速に得られる。そして、下流側に設けられた第２のＮＯ_Ｘ浄化装置の昇温完了後は、上流側に設けられた第１のＮＯ_Ｘ浄化装置と併せて、より優れた浄化作用を発揮することができる。

一方、温度検知手段で検知した排気ガス温度が高温であることによりＤＰＦ再生処理が実施されていると判断された場合には、還流制御弁を開状態に設定することにより、排気バイパス通路に排気ガスを導入して、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置への排気ガスの導入を禁止する。これにより、ＤＰＦ再生処理時における高温の排気ガスによって、上流側に設けられた第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒が耐熱温度を超過することを防止できる。このように、ＤＰＦ再生時においても上流側に設けられた第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒を保護しつつ、良好な浄化作用を得ることができる。

本発明の一態様では、前記第１の還元剤供給装置は、前記排気タービンの上流側に設けられている。この態様では、第１の還元剤供給装置を排気温度がより高温である排気タービンの上流側に設けることによって、始動時や低速・低負荷走行時等においても、より迅速にアンモニアを生成してＮＯ_Ｘの還元反応を促進することができる。

本発明の他の態様では、前記第１の還元剤供給装置は、前記排気タービンの下流側に設けられている。この態様によれば、排気タービンが第１の還元剤供給装置から供給される還元剤溶液に曝されないため、還元剤溶液によって排気タービンが腐食されるなどのような不具合の発生リスクを効果的に低減することができる。

好ましくは、前記排気バイパス通路の出口部に該排気バイパス通路を流れる排気ガスの逆流を防止する逆止弁を設けるとよい。内燃機関の運転状態によって排気通路の圧力が上昇した場合、排気ガスが排気バイパス通路を逆流するおそれがあるが、逆止弁を設けることにより、このような事態を効果的に防止できる。

また、前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒は前記第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒に比べて熱容量が小さく設定されているとよい。これにより、冷態始動時においても上流側に配置されている第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒をより迅速に昇温できるため、早期にアンモニアを生成してＮＯ_Ｘの還元反応を促進できる。

また、前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒は前記第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒よりも低温から活性性能を有するとよい。この場合も冷態始動時において上流側に配置されている第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒をより迅速に昇温できるため、早期にアンモニアを生成してＮＯ_Ｘの還元反応を促進できる。

本発明によれば、始動時や低速・低負荷走行時等においても上流側に設置された第１のＮＯ_Ｘ浄化装置において迅速に昇温を完了して、早期に良好な浄化作用を得ることができる。また、暖気完了後は下流側に設置された第２のＮＯ_Ｘ浄化装置と併せてアンモニアの生成反応及びＮＯ_Ｘの還元反応を行うことにより、より優れた浄化作用が得られる。また、ＤＰＦ再生時には排気バイパス通路に排気ガスを導入することにより、上流側に設置された第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒が耐熱温度を超過することを防止しつつ、下流側に配置された第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒でＮＯ_Ｘの還元反応を行うことができる。

第１実施形態に係る排気浄化装置の全体構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る排気浄化装置の動作制御を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る排気浄化装置の全体構成を示す模式図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る本発明装置を車載用ディーゼルエンジン１０に適用した一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る排気浄化装置の全体構成を示す模式図である。図１において、車載用ディーゼルエンジン１０のシリンダブロック１２の上部にシリンダヘッド１４が設けられ、シリンダヘッド１４に吸気管１６及び排気管１８が接続されている。排気管１８の排気タービン２０ａより下流側には排気温度センサー２２が設けられており、その更に下流側にＳＣＲ触媒２４が設けられている。尚、排気温度センサー２２は本発明に係る「温度検知手段」の一例であり、ＳＣＲ触媒２４は本発明に係る「第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒」の一例である。

ＳＣＲ触媒２４は触媒コンバータ２６に内蔵されており、該触媒コンバータ２６より上流に設けられた尿素水供給装置２８と共に、本発明に係る「第１のＮＯ_Ｘ浄化装置」を構成している。尿素水供給装置２８は触媒コンバータ２６の上流側で排気ガス中に尿素水溶液を噴霧し、該噴霧された尿素水溶液は排気ガス温度がアンモニア生成温度以上に達している場合、上記反応式に基づいてアンモニアに分解される。ここで生成されたアンモニアは、下流側にあるＳＣＲ触媒２４に吸着されたＮＯ_Ｘと反応することによって、排気ガスのＮＯ_Ｘ浄化に使用される。尚、還元剤溶液として尿素水溶液を例示したが、溶媒は水系溶媒に限らず有機溶媒などの非水系溶媒でもよい。

ＳＣＲ触媒２４は排気管１８の上流側、特に、排気タービン２０ａ近傍に配置されているので、昇温性に優れており、始動時や低速・低負荷走行時等においても迅速に良好な浄化作用を得ることができる。また、尿素水供給装置２８は、排気管１８のうち排気タービン２０ａより上流側に設けられている。排気タービン２０ａの上流側は、下流側に比べて排気温度がより高いため、より迅速且つ確実に噴霧された尿素水溶液から迅速にアンモニアを生成できるので、ＮＯ_Ｘの還元反応をより効果的に促進することができる。

ＳＣＲ触媒２４の下流側には酸化触媒３２が設けられており、更に下流側には排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ装置３４が設けられている。酸化触媒３２の入口部近傍には酸素濃度を検出するための酸素濃度センサー３６が設けられている。また、ＤＰＦ装置３４の入口部近傍（上流側）と出口部近傍（下流側）には、それぞれＤＰＦ装置３４に入出する排気ガスの温度を検知するための排気温度センサー３８及び４０が設けられている。

ここで、排気管１８にはＳＣＲ触媒２４の上流側からＳＣＲ触媒２４をバイパスして該ＳＣＲ触媒２４の下流側に通ずるように、バイパス排気管４２が設けられている。該バイパス排気管４２には、上流側から順に、ＳＣＲ触媒２４の上流側と該排気バイパス通路４２との間を開閉する還流制御弁４４と、該排気バイパス管４２を流れる排気ガスの逆流を防止する逆止弁４６とが設けられている。尚、還流制御弁４４は開閉状態をＯＮ／ＯＦＦするものであってもよいし、バイパス量を任意に調整可能な構成としてもよい。

ＤＰＦ装置３４より更に下流側には、尿素水溶液を供給する尿素水供給装置４８、及びＳＣＲ触媒５０を内蔵する触媒コンバータ５２からなる第２のＮＯ_Ｘ浄化装置が設けられている。第２のＮＯ_Ｘ浄化装置では、上述の第１のＮＯ_Ｘ浄化装置３０と同様に、尿素水供給装置により排気中に噴射された尿素水溶液からアンモニアを生成し、排気中のＮＯ_Ｘと還元反応することによって浄化を行う。

本実施例では特に、ＳＣＲ触媒２４はＳＣＲ触媒５０に比べて熱容量が小さく設定されている。また、ＳＣＲ触媒２４はＳＣＲ触媒５０に比べて活性温度が低く設定されている。これにより、始動時や低速・低負荷走行時等においても上流側のＳＣＲ触媒２４をより迅速に昇温できるため、早期に浄化作用を発揮することができる。

尚、第２のＮＯ_Ｘ浄化装置の上流側及び下流側には、排気ガス中のＮＯ_Ｘ濃度を検知するためのＮＯ_Ｘ濃度センサー５６、５８が設けられている。ＮＯ_Ｘ濃度センサー５６、５８の検知値は、第２のＮＯ_Ｘ浄化装置の前後における排気ガスのＮＯ_Ｘ濃度を示しており、これらの検知値に基づいて排気ガスのＮＯ_Ｘ浄化率等が検出されるになっている。

上述の各種センサーの検知値はＥＣＵなどのコントローラである制御装置６０に入力される。制御装置６０は、これらの検出値に基づいて、還流制御弁４４や尿素水供給装置２８及び４８等を始めとするディーゼルエンジン１０及び排気浄化装置の各部位を制御する。尚、図１では図示が煩雑にならないように制御装置６０が送受信する制御信号路を排気温度センサー２２、還流制御弁４４、尿素水供給装置２８及び４８に限って図示しているが、その他の各種センサー類や部位に対しても同様に制御信号の送受信路が設けられていることは言うまでも無い。

かかる構成において、ディーゼルエンジン１０の運転によって、シリンダヘッド１４から排気ｅが排出され、排気管１８に排気された排気ｅは、過給機２０の排気タービン２０ａによって排気管１８の下流側に送られる。そして、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置、酸化触媒３２、ＤＰＦ装置３４及び第２のＮＯ_Ｘ浄化装置において、排気ガスを段階的に浄化することにより、排ガス中に含まれる有害物質が無害化される。

図２は、第１実施形態に係る排気浄化装置の動作制御を示すフローチャートである。まず制御装置６０は、ＤＰＦ装置３４においてＤＰＦ再生処理が開始されたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ＤＰＦ再生処理は、ＤＰＦ装置３４の前後における圧力差が所定値を超えることによって目詰まりが発生したと判断された場合に実施される。ここではＤＰＦ再生処理の詳細な制御内容は公知のものと同様であるため省略することとする。

続いて制御装置６０は、排気温度センサー２２の検知値Ｔを取得して、メモリ等の記憶手段に予め設定された閾値Ｔ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで閾値Ｔ１はＳＣＲ触媒２４の耐熱温度に設定されているが、安全性を考慮して、これにマージンを加算したものを閾値Ｔ１として設定してもよい。ＤＰＦ装置３４にてＤＰＦ再生処理が実施される際には、例えばＳＣＲ触媒２４より上流側の排気管１８内に燃料をポスト噴射することによって排気ガス温度が上昇する。そのため、ＤＰＦ再生処理の実施時にＳＣＲ触媒２４が耐熱温度を超えないようにすることが重要である。

検知値Ｔが閾値Ｔ１未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、制御装置６０は還流制御弁４４を閉状態に設定して、排気ガスの排気バイパス通路４２への導入を禁止することにより、ＳＣＲ触媒２４に排気ガスを導く（ステップＳ１０３）。これにより、排気タービン２０ａの下流側近傍に配置されているＳＣＲ触媒２４は、排気ガスによって迅速に昇温される。その結果、始動時や低速・低負荷走行時等においても迅速に浄化作用を発揮することができる。また、暖機完了後においては、下流側に設けられた第２のＮＯ_Ｘ浄化装置においても浄化作用を得られるため、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置と併せて、より優れた浄化作用を発揮することができる。

一方、排気温度センサー２２の検知値Ｔが閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、制御装置６０は還流制御弁４４を開状態に設定して、排気ガスを排気バイパス通路４２に導入することにより、ＳＣＲ触媒２４への排気ガスの侵入を防止する（ステップＳ１０４）。これにより、ＤＰＦ装置３４の上流側に設けられたＳＣＲ触媒２４の温度が耐熱温度を超過することを回避できる。このとき、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置では排気浄化作用を得られないものの、下流側に配置された第２のＮＯ_Ｘ浄化装置において排気浄化作用が得られる。このように、ＤＰＦ再生時においても上流側に設けられたＳＣＲ触媒２４の保護を図りつつ、浄化作用を得ることができる。

このように還流制御弁４４を開状態に設定した場合は、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置には排気ガスが導入されないため、アンモニアの反応は行われない。そのため、制御装置６０は尿素水供給装置２８からの尿素水の供給を停止することにより、無駄に尿素水溶液が消費されることを防止するとよい。

続いて、制御装置６０はＤＰＦ装置３４においてＤＰＦ再生処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。ＤＰＦ再生処理は、例えばＤＰＦ装置３４の前後における圧力差が所定値以下になることにより、目詰まりが解消されたか否かなどの条件に基づいて終了される。

続いて制御装置６０は、排気温度センサー２２の検知値Ｔを取得して、前記閾値Ｔ１未満になったか否かを判断する（ステップＳ１０６）。排気温度センサー２２の検知値Ｔが閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御装置６０は排気ガスのＳＣＲ触媒２４への侵入禁止を継続する必要があるとして、還流制御弁４４の開状態を継続する（ステップＳ１０７）。

一方、排気温度センサー２２の検知値Ｔが閾値Ｔ１未満である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、排気ガスの温度がＳＣＲ触媒２４の耐熱温度未満であるため、ＳＣＲ触媒２４への侵入禁止を継続する必要がなくなったとして、還流制御弁４４を閉状態に切り替える（ステップＳ１０８）。これに伴い停止していた尿素水供給装置２８からの尿素水の供給も再開することにより、下流側に配置された第２のＮＯ_Ｘ浄化装置に加えて、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置においても浄化作用を発揮できるようになる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る排気浄化装置の全体構成を示す模式図である。尚、本実施例に係る排気浄化装置は基本的に前述の第１実施形態と類似しており、共通する部位に関しては共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略することとする。

本実施形態では、第１のＮＯ_Ｘ浄化装置が備える尿素水供給装置２８が、排気タービン２０ａの下流側排気通路１８に設けられている。これにより、排気タービン２０ａが尿素水供給装置２８から供給される還元剤溶液に曝されないため、尿素水溶液によって排気タービン２０ａが腐食されるなどの不具合の発生リスクを効果的に低減することができる。

以上説明したように、本発明に係る排気浄化装置によれば、始動時や低速・低負荷走行時等においても上流側に設置された第１のＮＯ_Ｘ浄化装置において迅速に昇温を完了して、早期に良好な浄化作用を得ることができる。また、暖気完了後は下流側に設置された第２のＮＯ_Ｘ浄化装置と併せてアンモニアの生成反応及びＮＯ_Ｘの還元反応を行うことにより、より優れた浄化作用が得られる。また、ＤＰＦ再生時には排気バイパス通路４４に排気ガスを導入することにより、上流側に設置されたＳＣＲ触媒２４が耐熱温度を超過することを防止しつつ、下流側に配置されたＳＣＲ触媒５０でＮＯ_Ｘの還元反応を行うことができる。

本発明は、内燃機関からの排気ガスによって駆動される排気タービンと該排気タービンより下流側に設けられたＤＰＦ装置とを有する内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置に利用可能である。

１０ 車載用ディーゼルエンジン
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ 吸気管
１８ 排気管
２０ 過給機
２０ａ 排気タービン
２２，３８，４０ 排気温度センサー
２４，５０ ＳＣＲ触媒
２６，５２ 触媒コンバータ
２８、４８ 尿素水供給装置
３２ 酸化触媒
３４ ＤＰＦ装置
３６ 酸素濃度センサー
４２ 排気バイパス通路
４４ 還流制御弁
４６ 逆止弁
５６，５８ ＮＯ_Ｘ濃度センサー

Claims (6)

1. 内燃機関からの排気ガスによって駆動される排気タービンと該排気タービンより下流側に設けられたＤＰＦ装置とを有する内燃機関の排気通路において排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記排気通路のうち前記排気タービンの下流側且つ前記ＤＰＦ装置の上流側に設置された第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒と、
   該第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側に還元剤溶液を供給する第１の還元剤供給装置からなる第１のＮＯ_Ｘ浄化装置と、
   前記ＤＰＦ装置の下流側に設置された第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒と、
   前記排気通路のうち該第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側且つ前記ＤＰＦ装置の下流側に還元剤溶液を供給する第２の還元剤供給装置からなる第２のＮＯ_Ｘ浄化装置と、
   前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側から前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒をバイパスして該第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の下流側に通ずる排気バイパス通路と、
   前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側と前記排気バイパス通路との間を開閉する還流制御弁と、
   前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒の上流側の温度を検知する温度検知手段と
   を備え、
   前記温度検知手段の検知値が予め設定された閾値以上となる場合に前記還流制御弁を開状態に設定し、前記温度検知手段の検知値が前記閾値未満となる場合に前記還流制御弁を閉状態に設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記第１の還元剤供給装置は、前記排気タービンの上流側に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. 前記第１の還元剤供給装置は、前記排気タービンの下流側に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。
4. 前記排気バイパス通路の出口部に該排気バイパス通路を流れる排気ガスの逆流を防止する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒は前記第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒に比べて熱容量が小さく設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記第１のＮＯ_Ｘ選択還元触媒は前記第２のＮＯ_Ｘ選択還元触媒よりも低温から活性性能を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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