JP2014101778A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ浄化率とアンモニアのスリップとの最適化を図ることができる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、酸化触媒３と、ＤＰＦ４と、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６と、第２ＳＣＲ触媒６を通過してきたアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒７とが設けられている。ＥＣＵ１０には、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６それぞれについてのアンモニア吸着量に関するマップが組み込まれ、各マップには、第１目標吸着量及び第２目標吸着量が設定されている。第１目標吸着量は第２目標吸着量よりも大きい。
【選択図】図１

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特に、アンモニアを還元剤として用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元する排気ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘを低減するために、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが開発されている。従来の尿素ＳＣＲシステムでは、排気管中に噴射された尿素水を加水分解することでアンモニアを生成し、ＳＣＲ触媒内において、アンモニアとＮＯｘとを反応させ、ＮＯｘを窒素と水とに還元している。アンモニアがＳＣＲ触媒をスリップすることを防止しながらＮＯｘを的確に除去しようとするシステムが特許文献１に記載されている。このシステムは、ＳＣＲ触媒を２つ設けると共にそれぞれのＳＣＲ触媒に独立に尿素水やアンモニアを供給し、それぞれのＳＣＲ触媒に供給される尿素水やアンモニアの供給量を、それぞれのＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量に基づいて決定するものである。

特表２００９−５１７２１０号公報

しかしながら、ＳＣＲ触媒に流入したアンモニアの一部はＳＣＲ触媒に吸着するので、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量に基づいて各ＳＣＲ触媒に供給する尿素水やアンモニアの供給量を決定しても、ＮＯｘ浄化率とアンモニアのスリップとの最適化を図ることは不十分であるといった問題点があった。

この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、ＮＯｘ浄化率とアンモニアのスリップとの最適化を図ることができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

この発明に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管に設けられた第１ＳＣＲ触媒と、第１ＳＣＲ触媒よりも下流側で前記排気管に設けられた第２ＳＣＲ触媒と、第１ＳＣＲ触媒及び第２ＳＣＲ触媒のそれぞれの上流側で排気管内にアンモニアまたはアンモニア原材料を供給する第１供給手段及び第２供給手段と、第１ＳＣＲ触媒及び第２ＳＣＲ触媒のそれぞれに吸着したアンモニアの量を算出する第１アンモニア吸着量算出手段及び第２アンモニア吸着量算出手段と、第１ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度を検出する第１温度検出手段と、第２ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度を検出する第２温度検出手段と、第１温度検出手段及び第２温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に対して第１ＳＣＲ触媒及び第２ＳＣＲ触媒のそれぞれに吸着するアンモニアの吸着量についての第１目標吸着量及び第２目標吸着量が予め設定された制御手段とを備え、第１供給手段から供給されるアンモニアまたはアンモニア原材料の供給量は、第１アンモニア吸着量算出手段による算出値が第１温度検出手段によって検出された温度における第１目標吸着量となるように制御手段によって制御されると共に、第２供給手段から供給されるアンモニアまたはアンモニア原材料の供給量は、第２アンモニア吸着量算出手段による算出値が第２温度検出手段によって検出された温度における第２目標吸着量となるように制御手段によって制御され、第１目標吸着量は第２目標吸着量よりも大きい。第１ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度が上昇する場合に、第１ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの一部が脱離して第２ＳＣＲ触媒に流入しても、第１目標吸着量は第２目標吸着量よりも大きいので、第１ＳＣＲ触媒から脱離したアンモニアが第２ＳＣＲ触媒に吸着される。
第１ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度が上昇して第１ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの一部が脱離する場合、第２温度検出手段によって検出された温度において、第２ＳＣＲ触媒の飽和吸着量と第２目標吸着量との差が、第１ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニアの量以上であってもよい。
第２供給手段から供給されるアンモニアまたはアンモニア原材料の供給量はさらに、第１アンモニア吸着量算出手段による算出値及び第１温度検出手段による検出値に基づいて制御してもよい。
第１供給手段から供給されるアンモニアまたはアンモニア原材料の供給量はさらに、第２アンモニア吸着量算出手段による算出値及び第２温度検出手段による検出値に基づいて制御してもよい。

この発明によれば、第１ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度が上昇する場合に、第１ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの一部が脱離して第２ＳＣＲ触媒に流入しても、第１目標吸着量は第２目標吸着量よりも大きいので、第１ＳＣＲ触媒から脱離したアンモニアが第２ＳＣＲ触媒に吸着される。これにより、ＮＯｘ浄化率とアンモニアのスリップとの最適化を図ることができる。

この発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成模式図である。 この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の第１ＳＣＲ触媒についてのアンモニア吸着量に関するマップである。 この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の第２ＳＣＲ触媒についてのアンモニア吸着量に関するマップである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の構成を図１に示す。内燃機関であるディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが流通する排気管２に、酸化触媒３と、ディーデルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４と、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６と、第２ＳＣＲ触媒６を通過してきたアンモニアを酸化するアンモニアスリップ触媒７とが設けられている。第１ＳＣＲ触媒５と第２ＳＣＲ触媒６とは、それぞれのサイズ及び触媒成分並びにその担持量は同じである。

また、排気管２には、ＤＰＦ４と第１ＳＣＲ触媒５との間と、第１ＳＣＲ触媒５と第２ＳＣＲ触媒６との間とのそれぞれに、排気管２内へアンモニアを供給する第１供給手段である噴射ノズル８と、第２供給手段である噴射ノズル９とが設けられている。噴射ノズル８，９それぞれに一端が接続するアンモニア供給枝管１１，１２の他端は振り分けバルブ１３に接続されている。振り分けバルブ１３には、アンモニア供給管１４の一端が接続され、アンモニア供給管１４の他端は、アンモニア供給源１５、例えば、アンモニアガスを充填したボンベに接続されている。アンモニア供給源１５は、アンモニア供給源１５から放出されるアンモニアの流量を制御する制御弁１５ａを有している。尚、アンモニア供給源１５には、液化アンモニアを充填したボンベや、アンモニアを吸蔵した塩化マグネシウムや塩化カルシウム等を充填したボンベ等を使用してもよい。振り分けバルブ１３は、アンモニア供給管１４を流通してきたアンモニアを、任意の割合でアンモニア供給枝管１１，１２のそれぞれに振り分けるものである。

さらに、排気管２には、ＤＰＦ４と第１ＳＣＲ触媒５との間と、第１ＳＣＲ触媒５と第２ＳＣＲ触媒６との間と、第２ＳＣＲ触媒６とアンモニアスリップ触媒７との間とのそれぞれに、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１６，１７，１８が設けられている。また、ＤＰＦ４と第１ＳＣＲ触媒５との間と、第１ＳＣＲ触媒５と第２ＳＣＲ触媒６との間とのそれぞれに、排気ガスの温度を検出する第１温度検出手段である温度センサ１９と、第２温度検出手段である温度センサ２０とが設けられている。振り分けバルブ１３と、制御弁１５ａと、ＮＯｘセンサ１６，１７，１８と、温度センサ１９，２０とはそれぞれ、制御手段であるＥＣＵ１０に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１０には、ディーゼルエンジン１に吸引される吸気量を検出する吸気量センサ２１が電気的に接続されている。

また、ＥＣＵ１０には、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６それぞれについてのアンモニア吸着量に関するマップが組み込まれている。図２に、第１ＳＣＲ触媒５についてのアンモニア吸着量に関するマップを示す。このマップの横軸には、第１ＳＣＲ触媒５の触媒床温、実際には、第１ＳＣＲ触媒５に流入する排気ガスの温度、すなわち温度センサ１９による検出値をとり、縦軸には、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量をとっている。このマップ上に、第１ＳＣＲ触媒５の触媒床温と第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの飽和吸着量との関係（以下、第１ＳＣＲ触媒５の飽和曲線という）が実線で表わされると共に、第１ＳＣＲ触媒５の飽和曲線よりも下側の位置に、すなわち、第１ＳＣＲ触媒５の触媒床温に対して第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの飽和吸着量よりも少ない量となるように、第１ＳＣＲ触媒５の触媒床温と第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの目標吸着量との関係（以下、第１目標吸着量という）が破線で表わされている。

図３に、第２ＳＣＲ触媒６についてのアンモニア吸着量に関するマップを示す。このマップにも図２と同様に、第２ＳＣＲ触媒６の触媒床温と第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの飽和吸着量との関係（以下、第２ＳＣＲ触媒６の飽和曲線という）が実線で表わされると共に、第２ＳＣＲ触媒６の触媒床温と第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの目標吸着量との関係（以下、第２目標吸着量という）が破線で表わされている。尚、第２ＳＣＲ触媒６の飽和曲線と第２目標吸着量との差は、第１ＳＣＲ触媒５の飽和曲線と第１目標吸着量との差よりも大きくなっている。すなわち、第１目標吸着量は第２目標吸着量よりも大きくなっている。

ここで、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１を算出する方法について説明する。図１に示されるように、ＥＣＵ１０は、吸気量センサ２１による検出値、すなわち吸気量Ｑの信号を受信する。この実施の形態では、ディーゼルエンジン１に吸引される吸気量Ｑとディーゼルエンジン１から排出される排出量とがおおよそ等しいとみなすことにより、排気管２を流通する排気ガスの流量として吸気量Ｑを用いる。また、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘセンサ１６，１７による検出値（Ｘ_１，Ｘ_２）の信号を受信する。

続いて、ＥＣＵ１０は、第１ＳＣＲ触媒５において還元されたＮＯｘの量を、Ｑ（Ｘ_１−Ｘ_２）と算出する。ここで、噴射ノズル８から１回の噴射動作で噴射されるアンモニアの供給量をＦ_１（通常は、体積または質量等）とし、モル単位に変換するための係数をαとする。尚、アンモニアの供給量Ｆ_１は、後述する式（７）のようになる。第１ＳＣＲ触媒５においてＮＯｘとアンモニアとが一対一で反応するものと仮定すると、アンモニアの消費量は還元されたＮＯｘの量と等しくなり、第１ＳＣＲ触媒５において、アンモニアの供給量からアンモニアの消費量を差し引いたものが、第１ＳＣＲ触媒５に吸着する量であるとみなすことができるから、ＥＣＵ１０は、以下の式（１）から、噴射ノズル８から１回の噴射動作でアンモニアが噴射されたときに第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの量Ａ_１’を算出する。
Ａ_１’＝α・Ｆ_１−ΣＱ（Ｘ_１−Ｘ_２） ・・・（１）
ここで、式（１）の右辺の第２項は、Ｑ（Ｘ_１−Ｘ_２）を時間積算したものである。尚、一般的にはＮＯｘとアンモニアとが一対一で反応しないことを考慮して、ＮＯｘとアンモニアとの反応率をβ（＝アンモニアの消費量／還元されるＮＯｘの量）とすると、式（１）の代わりに、以下の式（２）を用いてもよい。
Ａ_１’＝α・Ｆ_１−βΣＱ（Ｘ_１−Ｘ_２） ・・・（２）

式（１）または（２）により算出されたＡ_１’を、噴射ノズル８によるアンモニアの噴射ごとに積算することにより、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１が算出される。したがって、ＥＣＵ１０及びＮＯｘセンサ１６，１７は、第１ＳＣＲ触媒５に吸着したアンモニアの量を算出する第１アンモニア吸着量算出手段を構成する。尚、第１ＳＣＲ触媒５に吸着しているアンモニアの一部が離脱して第１ＳＣＲ触媒５からスリップすると、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量は低下する。第１ＳＣＲ触媒５から離脱する量をｆ_１（モル単位）とすると、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量は、上記Ａ_１からｆ_１を差し引いたものになる。第１ＳＣＲ触媒５に吸着しているアンモニアの一部が離脱する原理については後述する。

次に、第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_２を算出する方法について説明する。図１に示されるように、ＥＣＵ１０は、吸気量センサ２１による検出値と共にＮＯｘセンサ１７，１８による検出値（Ｘ_２，Ｘ_３）の信号を受信する。噴射ノズル９から噴射されるアンモニアの供給量をＦ_２（通常は、体積または質量等）とすると、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１を算出する方法と同様にして、以下の式（３）から、噴射ノズル９から１回の噴射動作でアンモニアが噴射されたときに第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの量Ａ_２’を算出する。
Ａ_２’＝α・Ｆ_２−ΣＱ（Ｘ_２−Ｘ_３） ・・・（３）
ここで、式（３）の右辺の第２項は、Ｑ（Ｘ_２−Ｘ_３）を時間積算したものである。尚、アンモニアの供給量Ｆ_２は、後述する式（８）のようになる。また、同様にして、ＮＯｘとアンモニアとが一対一で反応しないことを考慮して、ＮＯｘとアンモニアとの反応率をβとすることにより、式（３）の代わりに、以下の式（４）を用いてもよい。
Ａ_２’＝α・Ｆ_２−βΣＱ（Ｘ_２−Ｘ_３） ・・・（４）

式（３）または（４）により算出されたＡ_２’を、噴射ノズル９によるアンモニアの噴射ごとに積算することにより、第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_２が算出される。したがって、ＥＣＵ１０及びＮＯｘセンサ１７，１８は、第２ＳＣＲ触媒６に吸着したアンモニアの量を算出する第２アンモニア吸着量算出手段を構成する。

ただし、この算出方法は、第１ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアが存在しない場合の方法であり、第１ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアが存在する場合には、式（３）または（４）の右辺にｆ_１を加算すればよい。さらに、第２ＳＣＲ触媒６に吸着しているアンモニアの一部が離脱して第２ＳＣＲ触媒６からスリップする場合には、上記Ａ_２から、第２ＳＣＲ触媒６から離脱する量ｆ_２（モル単位）を差し引いたものになる。尚、第２ＳＣＲ触媒６に吸着しているアンモニアの一部が離脱する原理については、後述するように、第１ＳＣＲ触媒５に吸着しているアンモニアの一部が離脱する原理と同じである。

第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１及びＡ_２を算出する方法について、第１供給手段及び第２供給手段である噴射ノズル８，９のそれぞれからアンモニアが間欠的に噴射される形態を前提に説明したが、第１供給手段及び第２供給手段がアンモニアを連続的に供給するようなものである場合には、吸着量Ａ_１及びＡ_２を算出する方法は次のようになる。
以下の式（５）及び（６）のそれぞれから、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６それぞれの単位時間当たりの吸着量Ａ_１”及びＡ_２”が算出される。
Ａ_１”＝α・Ｆ_１’−Ｑ（Ｘ_１−Ｘ_２） ・・・（５）
Ａ_２”＝α・Ｆ_２’−Ｑ（Ｘ_２−Ｘ_３） ・・・（６）
ここで、Ｆ_１’及びＦ_２’は、第１供給手段及び第２供給手段のそれぞれから供給されるアンモニアの流量（通常は、体積流量または質量流量等）である。尚、式（５）及び（６）のそれぞれの第２項にＮＯｘとアンモニアとの反応率βを乗算してもよい。
Ａ_１”及びＡ_２”を時間積算することにより、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１及びＡ_２が算出される。

次に、この実施の形態に係る排気ガス浄化装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン１の始動後、排出された排気ガスは、排気管２を流通する。排気ガスが酸化触媒３を流通することにより、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）の一部が二酸化窒素（ＮＯ_２）に酸化され、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）も酸化される。続いて排気ガスがＤＰＦ４を流通することにより、排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）がＤＰＦ４に捕捉される。ＤＰＦ４から流出した排気ガスは、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６に順次流入する。後述する動作で、制御弁１５ａの開度に相当する流量のアンモニアがアンモニア供給源１５から放出されてアンモニア供給管１４を流通し、振り分けバルブ１３に基づいて、アンモニアがアンモニア供給枝管１１，１２のそれぞれに振り分けられて、噴射ノズル８，９それぞれから排気管２内にアンモニアが供給される。アンモニアは、排気ガスとともに第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに流入し、アンモニアの一部と排気ガス中のＮＯｘとが反応して、窒素及び水となる。ＮＯｘと反応しないアンモニアは、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに吸着する。反応も吸着もしないアンモニアは、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれをスリップする。第１ＳＣＲ触媒５をスリップしたアンモニアは、第２ＳＣＲ触媒６に流入する。第２ＳＣＲ触媒６をスリップしたアンモニアは、アンモニアスリップ触媒７において酸化される。このようにしてＮＯｘが浄化された排気ガスは、排気管２を流通して大気中へ排気される。

次に、噴射ノズル８，９それぞれから供給されるアンモニアの供給量を制御する動作について説明する。
ディーゼルエンジン１の始動後、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘセンサ１６，１７，１８、温度センサ１９，２０及び吸気量センサ２１のそれぞれによる検出値の信号を受信する。ＥＣＵ１０は、制御弁１５ａの開度を制御すると共に振り分けバルブ１３の開度を制御して、アンモニア供給管１４を流通するアンモニアの全量がアンモニア供給枝管１１を流通するようにする。その後、ＥＣＵ１０は、既に説明した動作で、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１を算出する。

ＮＯｘセンサ１８が排気ガス中のＮＯｘを検出し始めたら、ＥＣＵ１０は、供給量Ｆ_２のアンモニアが噴射ノズル９からも噴射されるように、ＥＣＵ１０は、制御弁１５ａの開度を制御すると共に振り分けバルブ１３の開度を制御して、アンモニア供給枝管１１，１２それぞれを流通するアンモニアの供給量を制御する。その後、ＥＣＵ１０は、既に説明した動作で、第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの吸着量Ａ_２を算出する。

ＥＣＵ１０は、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに吸着するアンモニアの吸着量Ａ_１及びＡ_２が、温度センサ１９，２０による検出値に対応する第１目標吸着量及び第２目標吸着量となるように、噴射ノズル８，９のそれぞれから噴射されるアンモニアの供給量を制御する。例えば、図２において、温度センサ１９による検出値がＴ_１の場合には、第１目標吸着量はＭＴ_１（Ｔ_１）となり、図３において、温度センサ２０による検出値がＴ_３の場合には、第２目標吸着量はＭＴ_２（Ｔ_３）となる。したがって、噴射ノズル８，９のそれぞれから次の噴射動作で噴射されるアンモニアの供給量Ｆ_１，Ｆ_２はそれぞれ、以下の式（７）及び（８）のようになる。
Ｆ_１＝ＭＴ_１（Ｔ_１）−Ａ_１ ・・・（７）
Ｆ_２＝ＭＴ_２（Ｔ_３）−Ａ_２ ・・・（８）
尚、式（７）及び（８）により、Ｆ_１またはＦ_２がゼロ以下になった場合には、噴射ノズル８または９からの噴射は行われない。

ここで、例えば、ディーゼルエンジン１の稼働状態から、今後排気ガスの温度が上昇して、図２に示されるように、第１ＳＣＲ触媒５に流入する排気ガスの温度、すなわち温度センサ１９による検出値がＴ_１からＴ_２に上昇すると予想した場合を仮定する。排気ガスの温度上昇前に、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量が第１目標吸着量のＭＴ_１（Ｔ_１）であったとすると、温度センサ１９による検出値がＴ_２のときには、温度Ｔ_１における第１目標吸着量のＭＴ_１（Ｔ_１）と温度Ｔ_２における飽和吸着量ＭＳ_１（Ｔ_２）との差ΔＭだけ第１ＳＣＲ触媒５の飽和吸着量ＭＳ_１（Ｔ_２）を超えているので、ΔＭの量のアンモニアが第１ＳＣＲ触媒５から脱離して、第２ＳＣＲ触媒６に流入する。

ここでさらに、排気ガスの温度が上昇して温度センサ１９による検出値がＴ_１からＴ_２に上昇した場合に、図３に示されるように、温度センサ２０による検出値がＴ_３からＴ_４に上昇したとすると共に、排気ガスの温度上昇前に、第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの吸着量が温度Ｔ_３における第２目標吸着量のＭＴ_２（Ｔ_３）であったとする。この実施の形態では、第２ＳＣＲ触媒６の飽和曲線と第２目標吸着量との差は、第１ＳＣＲ触媒５の飽和曲線と第１目標吸着量との差よりも大きいので、温度センサ２０による検出値がＴ_４に上昇したとしても、吸着量ＭＴ_２（Ｔ_３）は、温度Ｔ_４における第２ＳＣＲ触媒６の飽和吸着量ＭＳ_２（Ｔ_４）よりも少なく、その結果、第１ＳＣＲ触媒５から脱離して第２ＳＣＲ触媒６に流入するアンモニアの少なくとも一部を第２ＳＣＲ触媒６は吸着することができる。

第２ＳＣＲ触媒６の飽和曲線と第２目標吸着量との差を適切に設定して、
［ＭＳ_２（Ｔ_４）−ＭＴ_２（Ｔ_３）］≧ΔＭ ・・・（９）
とすれば、第１ＳＣＲ触媒５から脱離したアンモニアを第２ＳＣＲ触媒６で吸着することができる。この場合、噴射ノズル９から噴射されるアンモニアの供給量は、第１ＳＣＲ触媒５から流出するアンモニアの量ΔＭを考慮して決定される。すなわち、ＥＣＵ１０は、噴射ノズル９から噴射されるアンモニアの供給量を、第１ＳＣＲ触媒５に吸着するアンモニアの吸着量及び温度センサ１９による検出値をも考慮して制御する。

上記（７）式が成り立たない場合、すなわち第１ＳＣＲ触媒５から脱離するΔＭの量のアンモニアを全量は第２ＳＣＲ触媒６が吸着できない場合には、第１ＳＣＲ触媒５から脱離するアンモニアの量が、第２ＳＣＲ触媒６が吸着可能な量になるように、噴射ノズル８から噴射されるアンモニアの供給量を制御する。すなわち、ＥＣＵ１０は、噴射ノズル８から噴射されるアンモニアの供給量を、第２ＳＣＲ触媒６に吸着するアンモニアの吸着量及び温度センサ２０による検出値をも考慮して制御する。

このような動作で噴射ノズル８，９のそれぞれから供給されるアンモニアの供給量を制御することにより、第２ＳＣＲ触媒６をスリップしてアンモニアスリップ触媒７によって酸化されるアンモニアの量をできる限り少なくしながら、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに吸着するアンモニアの吸着量を制御できる。また、排気ガスに同伴されて第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに流入するアンモニアだけではなく、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれに吸着するアンモニアによってＮＯｘが浄化されるので、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６のそれぞれにおけるＮＯｘ浄化率が最大化される。

このように、第１ＳＣＲ触媒５に流入する排気ガスの温度が上昇する場合に、第１ＳＣＲ触媒５に吸着しているアンモニアの一部が脱離して第２ＳＣＲ触媒６に流入しても、第１目標吸着量は第２目標吸着量よりも大きいので、第１ＳＣＲ触媒５から脱離したアンモニアが第２ＳＣＲ触媒６に吸着される。これにより、ＮＯｘ浄化率とアンモニアのスリップとの最適化を図ることができる。

この実施の形態では、噴射ノズル８，９のそれぞれからアンモニアが噴射されるが、この形態に限定するものではない。噴射ノズル８，９から噴射された後に、排気ガス中で加水分解等の化学変化によってアンモニアを生成するアンモニア原材料を噴射ノズル８，９のそれぞれから供給するようにしてもよい。このようなアンモニア原材料としては、尿素水等が挙げられる。

この実施の形態では、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６それぞれのサイズ及び触媒成分並びにその担持量を同じにしているが、サイズ、触媒成分、担持量を異なるようにしてもよい。この場合には、第１ＳＣＲ触媒５及び第２ＳＣＲ触媒６それぞれの飽和吸着量に応じて、第１目標吸着量及び第２目標吸着量を設定すればよい。また、第１ＳＣＲ触媒５については、その触媒成分をＤＰＦ４に担持することにより、第１ＳＣＲ触媒５とＤＰＦ４とを一体化してもよい。

この実施の形態では、ＮＯｘ量を算出する際に、吸気量センサ２１による検出値を用いているが、この形態に限定するものではない。排気ガス流量を実際に測定するセンサを設けたり、ディーゼルエンジン１の稼働状態（回転数やアクセル開度等）から排気ガス流量を推定したりするような形態であってもよい。

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）、２ 排気管、５ 第１ＳＣＲ触媒、６ 第２ＳＣＲ触媒、８ 噴射ノズル（第１供給手段）、９ 噴射ノズル（第２供給手段）、１０ ＥＣＵ（制御手段，第１アンモニア吸着量算出手段，第２アンモニア吸着量算出手段）、１６ ＮＯｘセンサ（第１アンモニア吸着量算出手段）、１７ ＮＯｘセンサ（第１アンモニア吸着量算出手段，第２アンモニア吸着量算出手段）、１８ ＮＯｘセンサ（第２アンモニア吸着量算出手段）、１９ 温度センサ（第１温度検出手段）、２０ 温度センサ（第２温度検出手段）。

Claims (4)

1. 内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気管に設けられた第１ＳＣＲ触媒と、
   該第１ＳＣＲ触媒よりも下流側で前記排気管に設けられた第２ＳＣＲ触媒と、
   前記第１ＳＣＲ触媒及び前記第２ＳＣＲ触媒のそれぞれの上流側で前記排気管内にアンモニアまたはアンモニア原材料を供給する第１供給手段及び第２供給手段と、
   前記第１ＳＣＲ触媒及び前記第２ＳＣＲ触媒のそれぞれに吸着したアンモニアの量を算出する第１アンモニア吸着量算出手段及び第２アンモニア吸着量算出手段と、
   前記第１ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度を検出する第１温度検出手段と、
   前記第２ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度を検出する第２温度検出手段と、
   前記第１温度検出手段及び前記第２温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に対して前記第１ＳＣＲ触媒及び前記第２ＳＣＲ触媒のそれぞれに吸着するアンモニアの吸着量についての第１目標吸着量及び第２目標吸着量が予め設定された制御手段と
   を備え、
   前記第１供給手段から供給される前記アンモニアまたは前記アンモニア原材料の供給量は、前記第１アンモニア吸着量算出手段による算出値が前記第１温度検出手段によって検出された温度における前記第１目標吸着量となるように前記制御手段によって制御されると共に、前記第２供給手段から供給される前記アンモニアまたは前記アンモニア原材料の供給量は、前記第２アンモニア吸着量算出手段による算出値が前記第２温度検出手段によって検出された温度における前記第２目標吸着量となるように前記制御手段によって制御され、前記第１目標吸着量は前記第２目標吸着量よりも大きい排気ガス浄化装置。
2. 前記第１ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度が上昇して前記第１ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの一部が脱離する場合、前記第２温度検出手段によって検出された温度において、前記第２ＳＣＲ触媒の飽和吸着量と前記第２目標吸着量との差が、前記第１ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニアの量以上である、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 前記第２供給手段から供給される前記アンモニアまたは前記アンモニア原材料の供給量はさらに、前記第１アンモニア吸着量算出手段による算出値及び前記第１温度検出手段による検出値に基づいて制御される、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
4. 前記第１供給手段から供給される前記アンモニアまたは前記アンモニア原材料の供給量はさらに、前記第２アンモニア吸着量算出手段による算出値及び前記第２温度検出手段による検出値に基づいて制御される、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。

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