JP2018131997A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温時における窒素酸化物の浄化性能の低下、還元剤の消費量増加を抑制する。【解決手段】エンジン８の燃焼室１から引き出された排気通路４内に還元剤を噴射する還元剤インジェクタと、還元剤又は還元剤から生成した物質によって排気ガス中の窒素酸化物を浄化する第一還元触媒部１１及び第二還元触媒部１２と、第一還元触媒部１１の温度を取得する第一温度取得手段ａと、第二還元触媒部１２の温度を取得する第二温度取得手段ｂとを備え、還元剤インジェクタは、第一の還元触媒部１１の上流側に配置される第一インジェクタ２０と第一の還元触媒部１１と第二還元触媒部１２との間に配置される第二インジェクタ２２とを備え、第一還元触媒部１１の温度及び第二還元触媒部１２の温度に基づいて第一インジェクタ２０及び第二インジェクタ２２による還元剤の噴射を制御する還元剤噴射制御手段４２と備えるエンジンの排気ガス浄化装置とした。【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化するエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

一般に、ディーゼルエンジン等における排気ガス浄化装置として、排気ガス中に含まれているディーゼル排気微粒子（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を目的として、ディーゼル用酸化触媒装置（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）や、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ）等が用いられる。

また、リーン排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を目的として、窒素酸化物トラップ触媒装置（ＮＯｘ Ｔｒａｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ）や、尿素選択触媒還元装置（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）等を用いるシステムが存在する。

尿素選択触媒還元装置は、還元触媒本体の上流側に設けた還元剤インジェクタを通じて、還元剤としての尿素水溶液を排気ガス中に噴射することにより、その尿素が排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニア（ＮＨ_３）となることを利用している。生成されたアンモニアは、還元触媒本体付近で、排気ガス中の窒素酸化物と反応して窒素ガス（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）となる。これにより、排気ガス中の窒素酸化物が浄化される。

例えば、特許文献１では、ディーゼル用酸化触媒装置、ディーゼル微粒子捕集フィルタを排気通路のガス流動方向に沿って順に配置し、ディーゼル微粒子捕集フィルタの下流側に尿素選択触媒還元装置の還元剤インジェクタ、還元触媒本体を順に配置している。

特開２０１２−１２２４６９号公報

一般的に、尿素選択触媒還元装置は、窒素酸化物トラップ触媒装置よりも高温域での窒素酸化物の浄化特性に優れる反面、低温域ではその浄化性能が劣るという傾向がある。このため、近年は、尿素選択触媒還元装置をよりエンジンに近接する位置に配置して、高い反応温度を確保するレイアウトとする場合が多くなっている。また、尿素選択触媒還元装置の高い反応温度を確保するため、ディーゼル微粒子捕集フィルタの一部に尿素選択触媒還元装置の機能を付与する例もある。

ところで、高負荷運転等で尿素選択触媒還元装置が過度な高温に晒された場合に、本来、窒素酸化物の還元剤として作用するべきアンモニアが、窒素酸化物と反応するよりも、酸素（Ｏ_２）との反応が先行してしまうことがある。この場合、還元剤としての尿素の供給量を同等とした条件下では、窒素酸化物の浄化性能が低下する。このため、窒素酸化物の浄化性能を同等に維持しようとすると、尿素の消費量が増加するという問題がある。

特に、エンジンの近接位置に配置した尿素選択触媒還元装置では、車両高負荷運転時に高温化しやすく、これらの問題が生じやすい。

そこで、この発明の課題は、高温時における窒素酸化物の浄化性能の低下、あるいは、還元剤の消費量増加を抑制することである。

上記の課題を解決するために、この発明は、エンジンの燃焼室から引き出された排気通路と、前記排気通路内に還元剤を噴射する還元剤インジェクタと、前記還元剤又は前記還元剤から生成した物質によって前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化するよう前記排気通路に配置され選択還元触媒を有する第一還元触媒部及び前記第一還元触媒部の下流側の前記排気通路に配置され選択還元触媒を有する第二還元触媒部と、前記第一還元触媒部の温度を取得する第一温度取得手段と、前記第二還元触媒部の温度を取得する第二温度取得手段と、を備え、前記還元剤インジェクタは、第一の還元触媒部の上流側に配置される第一インジェクタと前記第一の還元触媒部と前記第二還元触媒部との間に配置される第二インジェクタと、を備え、前記第一還元触媒部の温度及び前記第二還元触媒部の温度に基づいて前記第一インジェクタ及び前記第二インジェクタによる前記還元剤の噴射を制御する還元剤噴射制御手段と、を備えるエンジンの排気ガス浄化装置を採用した。

ここで、前記第一還元触媒部は、ディーゼル微粒子捕集フィルタに尿素選択触媒還元装置の機能を付与した尿素選択触媒部を含む構成を採用することができる。

また、前記還元剤噴射制御手段は、前記第一還元触媒部の温度が前記第二所定温度以上、且つ、前記第二還元触媒部の温度が前記第四所定温度以上の場合には、前記第一インジェクタによる噴射を禁止して前記第二インジェクタによって前記還元剤を噴射する構成を採用することができる。

これらの各態様において、前記還元剤噴射制御手段は、前記第一還元触媒部の温度が前記第一所定温度以上で、且つ、前記第二還元触媒部の温度が前記第三所定温度未満の場合には、前記第二インジェクタによる噴射を禁止して前記第一インジェクタにより噴射し、前記第二所定温度以上の場合の前記第一インジェクタによる噴射量は、前記第二所定温度未満の場合の前記第一インジェクタによる噴射量より多く噴射する構成を採用することができる。

さらに、これらの各態様において、前記還元剤噴射制御手段は、前記第一還元触媒部の温度が前記第一還元触媒部の活性化温度範囲である第一所定温度以上及び第二所定温度未満の場合で、且つ、前記第二還元触媒部の温度が前記第二還元触媒部の活性化温度範囲である第三所定温度以上及び第四所定温度未満の場合に、前記第一インジェクタ及び前記第二インジェクタによって前記還元剤を噴射する構成を採用することができる。

このとき、前記第一インジェクタによる還元剤の噴射量と第二インジェクタによる還元剤の噴射量との比を、第一還元触媒部と第二還元触媒部のそれぞれの温度における窒素酸化物浄化率の比とする構成を採用することができる。

この発明は、上流側に位置する第一還元触媒部の温度と下流側に位置する第二還元触媒部の温度に基づいて、第一還元触媒部に対応する第一インジェクタによる還元剤の噴射と、第二還元触媒部に対応する第二インジェクタによる還元剤の噴射をそれぞれ制御するようにしたので、温度条件の異なる二つの触媒部をそれぞれの温度に合わせて制御でき、高温時における窒素酸化物の浄化性能の低下、あるいは、還元剤の消費量増加を抑制することができる。

この発明の一実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の模式図である。 選択触媒還元装置の温度特性を示すグラフ図である。 この発明の制御を示すグラフ図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、この実施形態のエンジンの排気ガス浄化装置の構成を概念的に示す模式図である。

図１に示すように、エンジン８の燃焼室１には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。燃焼室１には、吸気通路３を通じて空気が供給される。また、燃焼室１には、燃料噴射装置２によって燃料が噴射されるようになっている。燃焼室１からの排気ガスは、燃焼室１から引き出された排気通路４を通って送り出され、有害物質を除去する種々の排気浄化部を通過した後に大気へ放出される。

燃焼室１へ通じる吸気通路３には、上流側から下流側に向かって、エアクリーナ、通路断面積を変化させて吸気の流量を制御するスロットルバルブ５、吸入空気量を検出するエアフローセンサ６等が順に設けられている。

排気通路４には、上流側から下流側に向かって、機械式過給機のタービン７、ディーゼル用酸化触媒装置１０、還元剤を排気ガス中に噴射する第一インジェクタ２０（還元剤インジェクタ）、還元剤を排気ガス中に分散させて均一化を図る第一ミキサ３０、還元剤又は還元剤から生成した物質によって排気ガス中の窒素酸化物を浄化する第一触媒本体１３、還元剤を排気ガス中に噴射する第二インジェクタ２２（還元剤インジェクタ）、還元剤を排気ガス中に分散させて均一化を図る第二ミキサ３１、還元剤又は還元剤から生成した物質によって排気ガス中の窒素酸化物を浄化する第に第二触媒本体１４、消音装置としてのマフラ等が順に備えられている。

ディーゼル用酸化触媒装置１０は、前後の排気通路４よりも大きな断面を有する空間をその内部に備え、その空間内には、担体としてハニカム構造の部材が収容されている。担体は、排気ガスが通過可能な多数のセルの集合を有している。その素材には、例えば、熱膨張率が小さく、耐熱衝撃性に優れた結晶質のセラミックス（コーディエライト組成）が用いられる。担体の表面には、触媒の機能を発揮するための金属が担持されている。これにより、通過する排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素等の有害物質を、水や二酸化炭素等の無害な物質に浄化させることができる。

第一インジェクタ２０と第一ミキサ３０、第一触媒本体１３等は、エンジン８に近い上流側の排気浄化部としての第一還元触媒部１１を構成する。この実施形態では、第一還元触媒部１１は、ディーゼル用酸化触媒装置１０とともに、比較的高温の排気ガスに晒される機会が多い環境にある近接触媒となっている。

第一還元触媒部１１は、ディーゼル微粒子捕集フィルタ機能に尿素選択触媒還元装置の機能を付与した尿素選択触媒部１５ａを含む上流配置部１５と、尿素選択触媒還元装置として機能する下流配置部１６とを備える。第一触媒本体１３のケース内において、上流配置部１５は上流側に、下流配置部１６は下流側に、両者が直列で配置されている。

また、第二インジェクタ２２と第二ミキサ３１、第二触媒本体１４等は、エンジン８から遠い下流側の排気浄化部としての第二還元触媒部１２を構成する。この実施形態では、第二還元触媒部１２は、比較的高温の排気ガスに晒される機会が少ない環境にある床下触媒となっている。

第二還元触媒部１２は、尿素選択触媒還元装置として機能する上流部１７と、同じく尿素選択触媒還元装置として機能する下流部１８とを備える。第二触媒本体１３のケース内において、上流部１７は上流側に、下流部１８は下流側に、両者が直列で配置されている。

上記のように、還元剤インジェクタは、第一の還元触媒部１１の上流側に配置される第一インジェクタ２０と、第一の還元触媒部１１と第二還元触媒部１２との間に配置される第二インジェクタ２２とを備え、第一インジェクタ２０、第二インジェクタ２２は、それぞれ還元剤を排気通路４内に向かって噴射する。ここでは、還元剤として尿素（ＣＯ（ＮＨ_２）_２）を採用している。

第一インジェクタ２０、第二インジェクタ２２による還元剤の噴射方向は、図１に示すように、排気通路４内の排気ガスの流れ方向に沿って、下流側へ向かって指向している。ここでは、第一インジェクタ２０、第二インジェクタ２２は、排気通路４の屈曲部の外方寄りに配置されているので、還元剤の噴射方向と排気ガスの流れ方向とが平行となるように設定されている。

また、第一インジェクタ２０、第二インジェクタ２２は、排気通路４に開口する凹状のオフセット穴２１内に設けられる。このため、第一インジェクタ２０、第二インジェクタ２２の噴射口は、排気通路４の内壁面よりもやや奥まった位置に配置される。これにより、噴射口から噴射の目標部となる第一ミキサ３０、第二ミキサ３１までの噴射距離を長く確保でき、また、還元剤インジェクタ２０を排気ガスの熱から保護することができる。さらに、第一インジェクタ２０、第二インジェクタ２２が排気ガスの流れを阻害しない。

第一触媒本体１３内、第二触媒本体１４内やその付近では、それぞれの触媒の機能により、尿素から生成したアンモニアと、排気ガスに含まれる窒素酸化物とが反応し、窒素ガスと水が生成される。これにより、排気ガスが大気開放前に浄化される。

ここで、第一インジェクタ２０と第一触媒本体１３との間、第二インジェクタ２２と第二触媒本体１４との間には、それぞれ第一ミキサ３０、第二ミキサ３１を備えているので、還元剤である尿素の排気ガス中への分散、均一化がさらに促進されている。このためアンモニアの発生、アンモニアと窒素酸化物との反応はさらに良好である。

例えば、第一ミキサ３０や第二ミキサ３１として、排気通路４の内面全周から内径側へ向かって突出する環状の突出片を採用することができる。突出片の内側への突出長さは、排気通路４内を通過する排気ガスの流速に応じて調整することができる。

また、上記の実施形態では、還元剤として尿素を採用したが、尿素以外の還元剤を採用する場合にも、この発明を適用できる。例えば、還元剤としてアンモニアを採用し、そのアンモニアの水溶液等を噴射してもよい。

このエンジン８を搭載する車両は、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０を備えている。吸排気バルブや燃料噴射装置、その他エンジン８の動作に必要な機器、車両の各種装備等は、すべて電子制御ユニット４０によって制御される。また、各種センサ類からの情報は、ケーブルを通じて電子制御ユニット４０へ伝達される。電子制御ユニット４０は、これらの情報に基づき、エンジン８や車両の運転全般を制御するエンジン制御手段４１を備えている。

排気通路４には、図１に示すように、第一触媒本体１３と第二触媒本体１４との間に、アンモニアの流入量の情報を取得するアンモニア検出部ｂを備えている。また、第二触媒本体１４の下流側（出口付近）に、窒素酸化物の排出量の情報を取得する窒素酸化物検出部ｃ、Ｏ２センサｄが備えられている。

また、排気通路４には、第一触媒本体１３の上流側（入口付近）に、第一還元触媒部１１の温度を取得する第一温度取得手段ａが備えられている。さらに、第一触媒本体１３と第二触媒本体１４との間において、第二触媒本体１４の上流側（入口付近）に、第二還元触媒部１２の温度を取得する第二温度取得手段ｅが備えられている。

電子制御ユニット４０は、アンモニア検出部ｂによるアンモニアの流入量の情報と、窒素酸化物検出部ｃによる窒素酸化物の排出量の情報に基づいて、燃焼室１に供給される燃料の噴射量及び吸気の量を制御し、あるいは、噴射する還元剤の量や時期を制御する還元剤噴射制御手段４２を備えている。

また、還元剤噴射制御手段４２は、第一還元触媒部１１の温度及び第二還元触媒部１２の温度に基づいて、第一インジェクタ２０及び第二インジェクタ２２による還元剤の噴射を制御する。還元剤噴射制御手段４２は、第一還元触媒部１１の温度、第二還元触媒部１２の温度に応じて、第一触媒本体１３の上流側で生成するアンモニアの量、第二触媒本体１４の上流側で生成するアンモニアの量を制御することで、窒素酸化物の排出量を低減することができる。

第一還元触媒部１１は、ディーゼル微粒子捕集フィルタ機能に尿素選択触媒還元装置の機能を付与した尿素選択触媒部１５ａを含む上流配置部１５と、ディーゼル微粒子捕集フィルタ機能を備えずに尿素選択触媒還元装置のみとして機能する下流配置部１６とを備える。

ここで、第一還元触媒部１１におけるディーゼル微粒子捕集フィルタ機能を含む上流配置部１５よりも、ディーゼル微粒子捕集フィルタ機能を含まない下流配置部１６や、第二還元触媒部１２の上流部１７、下流部１８の方が、同一の温度条件、還元剤条件の下で、相対的に窒素酸化物の高い浄化性能が得られる傾向がある。これは、ディーゼル微粒子捕集フィルタを構成するセルの間隙に対するセルの担体厚さの比率（ｍｉｌ／ｃｅｌｌ）が、通常の尿素選択触媒還元装置を構成するセルの間隙に対するセルの担体厚さの比率（ｍｉｌ／ｃｅｌｌ）よりも大きいからである。

また、この実施形態では、第二還元触媒部１２における、上流部１７と下流部１８は、例えば、図２に示すような活性温度特性を有する互いに同一の構成となる触媒を採用している。
すなわち、触媒の活性温度特性における、所定の浄化性能を発揮できる最低温度あるいは温度上昇によって浄化性能が上昇を始める温度（図２中の第一所定温度、第三所定温度に相当。／以下、「下限温度」と称する。）と、温度上昇によって浄化性能が降下を始める際の温度（図２中の第二所定温度、第四所定温度に相当。／以下、「上限温度」と称する。）が、それぞれ同一である。この下限温度と上限温度との間が、その触媒に浄化性能を期待できる活性化温度範囲である。

ここで、上流部１７の活性温度特性（下限温度や上限温度等。以下同じ。）の方が、下流部１８の活性温度特性よりも相対的に高くなる触媒の組み合わせを採用してもよい。

さらに、この実施形態では、第一還元触媒部１１における下流配置部１６は、第二還元触媒部１２の上流部１７や下流部１８と、互いに同一の活性温度特性となる同一の構成からなる触媒を採用しているが、第一還元触媒部１１の下流配置部１６の活性温度特性を、第二還元触媒部１２の上流部１７の活性温度よりも高くなるようにしてもよい。また、第一還元触媒部１１における上流配置部１５と下流配置部１６との関係も同様に、尿素選択触媒還元装置の機能に関し、上流配置部１５と下流配置部１６の活性温度特性を互いに同一としてもよいし、上流配置部１５の活性温度特性を下流配置部１６の活性温度特性よりも高く設定してもよい。

これらの複数の触媒部に対する還元剤の供給量、供給時期を、それぞれの触媒部の温度状況に応じて調整する。これにより、例えば、過度な高温状態又は低温状態となっている等、所定の浄化性能を期待できない状態の触媒部には、窒素酸化物の浄化に寄与しない無駄な尿素の供給を避ける制御を行う。また、所定の浄化性能を期待できる状態の触媒部には、窒素酸化物の浄化を促進するため、適切な量の尿素を適切な時期に供給する制御を行う。

このエンジンの排気ガス制御装置を用いた制御例を、図３に示す。

ここで、第一還元触媒部１１の温度Ｔ１が、第一還元触媒部１１の活性化温度範囲内である場合、すなわち、下限温度である第一所定温度Ｔ１−Ｌ以上及び上限温度である第二所定温度Ｔ１−Ｈ未満の場合で、且つ、第二還元触媒部１２の温度Ｔ２が、第二還元触媒部１２の活性化温度範囲内である場合、すなわち、下限温度である第三所定温度Ｔ２−Ｌ以上及び上限温度である第四所定温度Ｔ２−Ｈ未満の場合に、第一インジェクタ２０及び第二インジェクタ２２の両方によって還元剤を噴射する制御を行う。これは、図３のグラフ図に示す中央の領域Ｄに相当し、二つのインジェクタを併用してより多くの還元剤の噴射することにより、窒素酸化物の浄化性能を高めている。

このとき、還元剤の第一インジェクタ２０と第二インジェクタ２２との分配比、すなわち第一インジェクタ２０による還元剤の噴射量と第二インジェクタ２２による還元剤の噴射量の比は、第一還元触媒部１１と第二還元触媒部１２の活性温度特性に基づいて決定することができる。例えば、第一インジェクタ２０による還元剤の噴射量と第二インジェクタ２２による還元剤の噴射量の比を、第一還元触媒部１１と第二還元触媒部１２のそれぞれの温度における窒素酸化物浄化率の数値の比とすることができる。

ここで、一般的に、エンジン８に近接する第一還元触媒部１１よりも、エンジン８から遠い下流側に配置される第二還元触媒部１２の方が、相対的に温度が低い状態になりやすいといえる。このため、特に、排気温度が高くなる高負荷域では、第二還元触媒部１２を効果的に活用する方が有効である。

例えば、図３のグラフ図に示す領域Ｃのうち、右上及び右中央の領域について説明する。この右上及び右中央の領域は、横軸に示す第一還元触媒部１１の温度Ｔ１が、上限温度である第二所定温度Ｔ１−Ｈ以上、第二還元触媒部１２の温度Ｔ２が下限温度である第三所定温度Ｔ２−Ｌ以上となっている場合に適用され、このとき、第一還元触媒部１１は、下限温度と上限温度との間の活性化温度領域を高温側へ外れている。

この場合、第一インジェクタ及び第二インジェクタの両方のインジェクタから尿素水を噴射して、噴射された尿素水の気化熱で第一還元触媒部及び第二還元触媒部の温度を低下させることも考えられるが、前提としてそれぞれの触媒部の上限温度領域を超えているため、浄化効率が悪く各インジェクタから尿素水を噴射すると効率が悪く無駄遣いにもなる。そこで、下流側に配置されることにより相対的に温度が低くなりやすい第二還元触媒部１２に対応する第二インジェクタ２２のみにより還元剤を噴射することで、まずは、温度が下がりやすい第二還元触媒部の温度を低下させ、図３中に示す領域Ｃのうち右中央の領域に移行させる。これにより、まずは第二インジェクタの噴射による効率を素早く回復させることができ、第一インジェクタの非効率な噴射を禁止しつつ全体の浄化効率を回復させることができる。更に上流側の第一還元触媒部がディーゼル微粒子捕集フィルタに尿素選択触媒還元装置の機能を付与した場合、フィルタ再生のために高温にさらされる場合が多く、このような場合には下流側の触媒より温度が下がりにくくなるため、下流側の触媒のみを積極的に冷却する方が効果的である。

また、図３中に示す領域Ｃのうち、左上及び左中央の領域も同様である。すなわち、第一還元触媒部１１の温度が下限温度である第一所定温度Ｔ１−Ｌ未満、且つ、第二還元触媒部１２の温度が下限温度である第三所定温度Ｔ２−Ｌ以上となっている場合に適用され、このとき、第一還元触媒部１１は、下限温度と上限温度との間の活性化温度領域を低温側へ外れており、第二還元触媒部１２に対応する第二インジェクタ２２のみが還元剤を噴射する。

つぎに、図３中に示す領域Ｂのうち、下部中央及び右下の領域は、第一還元触媒部１１の温度Ｔ１が、下限温度である第一所定温度Ｔ１−Ｌ以上で、且つ、第二還元触媒部１２の温度Ｔ２が、下限温度である第三所定温度Ｔ２−Ｌ未満の場合に適用され、このとき、第二還元触媒部１２は、下限温度と上限温度との間の活性化温度領域を低温側へ外れており、このため、相対的に温度が高い第一還元触媒部１１に対応する第一インジェクタ２０のみが還元剤を噴射する。さらに、図３中に示す領域Ｂのうち、下部中央と右下の領域を比較した場合には、右下の領域で第一インジェクタから噴射する場合の方が、下部中央で第一インジェクタから噴射する噴射量より多く噴射する。これにより、温度が高い場合には多少多目に噴射量を噴射することで気化熱の効果を利用して温度を低下させる。

また、図３中に示す領域Ｂのうち、上部中央の領域は、第一還元触媒部１１の温度Ｔ１が、第一還元触媒部１１の下限温度である第一所定温度Ｔ１−Ｌ以上及び上限温度である第二所定温度Ｔ１−Ｈ未満の場合で、且つ、第二還元触媒部１２の温度Ｔ２が、上限温度である第四所定温度Ｔ２−Ｈ以上の場合に適用され、このとき、第二還元触媒部１２は、下限温度と上限温度との間の活性化温度領域を高温側へ外れており、第一インジェクタ２０のみが還元剤を噴射する。

図３中に示す領域Ａ、すなわち、第一還元触媒部１１の温度Ｔ１が、第一還元触媒部１１の下限温度である第一所定温度Ｔ１−Ｌ未満の場合で、且つ、第二還元触媒部１２の温度Ｔ２が、下限温度である第三所定温度Ｔ２−Ｌ未満の場合は、第一還元触媒部１１及び第二還元触媒部１２は、いずれも下限温度と上限温度との間の活性化温度領域を低温側へ外れており、いずれのインジェクタも還元剤の噴射を行わない。

なお、上記の実施形態では、第一インジェクタ２０及び第二インジェクタ２２による還元剤の噴射が、第一ミキサ３０や第二ミキサ３１の上流側端面を指向するようにしているが、還元剤の噴射は、必ずしも第一ミキサ３０や第二ミキサ３１を指向していなくてもよく、例えば、排気通路４の内面を指向していてもよい。

また、上記の実施形態では、第一インジェクタ２０及び第二インジェクタ２２を、それぞれ排気通路４の屈曲部の外方寄りに配置して、還元剤の噴射方向と排気ガスの流れ方向とを平行としたが、還元剤の噴射方向と排気ガスの流れ方向とは互いに交差していてもよい。また、還元剤の噴射方向を排気ガスの流れ方向に対向させてもよい。

また、上記の実施形態では、第一還元触媒部１１として、ディーゼル微粒子捕集フィルタ機能に尿素選択触媒還元装置の機能を付与した尿素選択触媒部１５ａを含む上流配置部１５と、ディーゼル微粒子捕集フィルタ機能を備えずに尿素選択触媒還元装置のみとして機能する下流配置部１６とを備える構成としたが、上流配置部１５や下流配置部１６のいずれか一方の設置を省略することもできる。あるいは、上流配置部１５と下流配置部１６の両方が尿素選択触媒部１５ａを含む構成、あるいは、上流配置部１５と下流配置部１６の両方が、尿素選択触媒還元装置のみとして機能する構成としてもよい。

さらに、第二還元触媒部１２として、上流部１７と下流部１８の二つの尿素選択触媒還元装置を備える構成としたが、上流部１７や下流部１８のいずれか一方の設置を省略することもできる。

さらに、上記の実施形態では、上流側の排気浄化部であるディーゼル用酸化触媒装置１０と第一還元触媒部１１をいずれも近接触媒としたが、これらをそれぞれ、エンジン８の燃焼室１から遠く、比較的高温の排気ガスに晒される機会が少ない環境にある床下触媒として配置する場合にもこの発明を適用できる。

この実施形態では、ディーゼルエンジンにおける排気ガスの浄化について説明したが、この発明は、ディーゼルエンジン以外にも、排気ガス中への還元剤の噴射によって、その還元剤又はその還元剤から生成した物質によって、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する還元触媒本体を備えたエンジン全般に用いることができる。

１ 燃焼室
２ 燃料噴射装置
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ スロットルバルブ
６ エアフローセンサ
７ 過給機
８ エンジン
１０ ディーゼル用酸化触媒装置
１１ 第一還元触媒部
１２ 第二還元触媒部
１３ 第一触媒本体
１４ 第二触媒本体
１５ 上流配置部
１５ａ 尿素選択触媒部
１６ 下流配置部
１７ 上流部
１８ 下流部
２０ 第一インジェクタ（還元剤インジェクタ）
２１，２３ オフセット穴
２２ 第二インジェクタ（還元剤インジェクタ）
３０ 第一ミキサ
３１ 第二ミキサ
４０ 電子制御ユニット
４１ エンジン制御手段
４２ 還元剤噴射制御手段
ａ 第一温度取得手段
ｂ アンモニア検出部
ｃ 窒素酸化物検出部
ｄ Ｏ２センサ
ｅ 第二温度取得手段

Claims (6)

1. エンジンの燃焼室から引き出された排気通路と、
   前記排気通路内に還元剤を噴射する還元剤インジェクタと、
   前記還元剤又は前記還元剤から生成した物質によって前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化するよう前記排気通路に配置され選択還元触媒を有する第一還元触媒部及び前記第一還元触媒部の下流側の前記排気通路に配置され選択還元触媒を有する第二還元触媒部と、
   前記第一還元触媒部の温度を取得する第一温度取得手段と、
   前記第二還元触媒部の温度を取得する第二温度取得手段と、
   を備え、
   前記還元剤インジェクタは、第一の還元触媒部の上流側に配置される第一インジェクタと前記第一の還元触媒部と前記第二還元触媒部との間に配置される第二インジェクタと、
   を備え、
   前記第一還元触媒部の温度及び前記第二還元触媒部の温度に基づいて前記第一インジェクタ及び前記第二インジェクタによる前記還元剤の噴射を制御する還元剤噴射制御手段と、
   を備えるエンジンの排気ガス浄化装置。
2. 前記第一還元触媒部は、
   ディーゼル微粒子捕集フィルタに尿素選択触媒還元装置の機能を付与した尿素選択触媒部を含む請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
3. 前記還元剤噴射制御手段は、
   前記第一還元触媒部の温度が前記第二所定温度以上、且つ、前記第二還元触媒部の温度が前記第四所定温度以上の場合には、前記第一インジェクタによる噴射を禁止して前記第二インジェクタによって前記還元剤を噴射する
   請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
4. 前記還元剤噴射制御手段は、
   前記第一還元触媒部の温度が前記第一所定温度以上で、且つ、前記第二還元触媒部の温度が前記第三所定温度未満の場合には、前記第二インジェクタによる噴射を禁止して前記第一インジェクタにより噴射し、
   前記第二所定温度以上の場合の前記第一インジェクタによる噴射量は、前記第二所定温度未満の場合の前記第一インジェクタによる噴射量より多く噴射する
   請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
5. 前記還元剤噴射制御手段は、
   前記第一還元触媒部の温度が前記第一還元触媒部の活性化温度範囲である第一所定温度以上及び第二所定温度未満の場合で、且つ、前記第二還元触媒部の温度が前記第二還元触媒部の活性化温度範囲である第三所定温度以上及び第四所定温度未満の場合に、前記第一インジェクタ及び前記第二インジェクタによって前記還元剤を噴射する
   請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
6. 前記第一インジェクタによる還元剤の噴射量と第二インジェクタによる還元剤の噴射量との比を、第一還元触媒部と第二還元触媒部のそれぞれの温度における窒素酸化物浄化率の比とする
   請求項５に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。

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