JP2020051401A - 排気浄化システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素酸化物を浄化可能な温度範囲を拡大するとともに、選択的還元触媒装置の劣化を抑制する排気浄化システム及びその制御方法を提供する。
【解決手段】下流側浄化ユニット１３よりも上流側に上流側浄化ユニット１４を有する還元流路１５とバイパス流路１６と流路切替装置１９とを備えるとともに、流路切替装置１９を通過する排気Ｇ１の温度Ｔｘを取得する温度センサ２０と制御装置２３とを備え、制御装置２３により、流路切替装置１９に対して、温度Ｔｘが上限値Ｔｂを超える場合にバイパス流路１６に切り替えさせ、上限値Ｔｂ以下の場合に還元流路１５に切り替えさせる制御を行う構成にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化システム及びその制御方法に関し、より詳細には、排気に含有される窒素酸化物の浄化率を向上する排気浄化システム及びその制御方法に関する。

排気浄化システムとして、主触媒の上流のエンジン本体近傍に熱容量の小さな補助触媒を追加設置し、その補助触媒をバイパスするバイパス通路とバイパス弁とを備えたシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のシステムは、補助触媒として白金などの貴金属を使用する吸蔵還元型の触媒を用いている。それ故、バイパス弁の制御の目標値として、貴金属にシンタリング（焼結による粒成長）が生じる温度を用いていることで、補助触媒のシンタリングによる劣化を抑制している。

特開２００９−１４４６７８号公報

ところで、エンジンにおける窒素酸化物の浄化に関しては、吸蔵還元型の触媒を用いる他に、尿素水などの還元剤を用いて窒素酸化物を還元する選択的還元触媒装置を用いるシステムがある。選択的還元触媒装置は、吸蔵還元型の触媒に比して貴金属を使用しないことから低コストで製造可能な装置である。

特許文献１に記載のシステムは、補助触媒として白金などの貴金属を使用する吸蔵還元型の触媒を用いており、バイパス弁の制御の目標値として、貴金属にシンタリング（焼結による粒成長）が生じる温度を用いる必要がある。それ故、特許文献１に記載のシステムは、貴金属を使用しない選択的還元触媒装置を用いたシステムに応用することができない。

本開示の目的は、窒素酸化物を浄化可能な温度範囲を拡大するとともに、選択的還元触媒装置の劣化を抑制する排気浄化システム及びその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明の一態様の排気浄化システムは、エンジンの排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、噴射されたその還元剤を用いて前記排気通路を流れる排気に含有される窒素酸化物を還元する選択的還元触媒装置と、を有する浄化ユニットを備える排気浄化システムにおいて、前記浄化ユニットが前記排気通路における排気の流れに関して下流側に配置された下流側浄化ユニットと上流側に配置された上流側浄化ユニットの少なくとも二つあり、前記下流側浄化ユニットよりも上流側に、中途位置に前記上流側浄化ユニットを有する還元流路と、その上流側浄化ユニットをバイパスするバイパス流路と、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路及び前記バイパス流路のいずれかの流路に切り替える流路切替装置と、を備えるとともに、前記流路切替装置を通過する排気の温度を取得する温度取得装置と、この温度取得装置及び前記流路切替装置に接続された制御装置と、を備え、前記制御装置により、前記流路切替装置に対して、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を、前記温度取得装置が取得した排気の温度が前記上流側浄化ユニットの前記選択的還元触媒装置が窒素酸化物を還元可能な温度領域の上限値を超える場合に前記バイパス流路に切り替えさせ、前記上限値以下の場合に前記還元流路に切り替えさせる制御を行う構成にしたことを特徴とする。

上記の目的を達成する本発明の一態様の排気浄化システムの制御方法は、エンジンの排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、噴射されたその還元剤を用いて前記排気通路を流れる排気に含有される窒素酸化物を還元する選択的還元触媒装置と、を有する浄化ユニットが前記排気通路における排気の流れに関して下流側に配置された下流側浄化ユニットと上流側に配置された上流側浄化ユニットの少なくとも二つあり、前記下流側浄化ユニットよりも上流側に、中途位置に前記上流側浄化ユニットを有する還元流路と、その上流側浄化ユニットをバイパスするバイパス流路と、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路及び前記バイパス流路のいずれかの流路に切り替える流路切替装置と、を備える排気浄化システムの制御方法であって、前記流路切替装置を通過する排気の温度を取得し、取得した排気の温度が前記上流側浄化ユニットの前記選択的還元触媒装置が窒素酸化物を還元可能な温度領域の上限値を超える場合に、前記流路切替装置が前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記バイパス流路に切り替え、取得した排気の温度が前記上限値以下の場合に、前記流路切替装置が前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路に切り替えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、窒素酸化物を浄化可能な温度範囲を拡大するとともに、選択的還元触媒装置の劣化を抑制することができる。

排気浄化システムの実施形態を例示する構成図であり、排気の流路が還元流路に切り替えられた状態を示す。 排気浄化システムの実施形態を例示する構成図であり、排気の流路が吸着流路に切り替えられた状態を示す。 排気浄化システムの実施形態を例示する構成図であり、排気の流路がバイパス流路に切り替えられた状態を示す。 排気浄化システムの制御方法を例示するフロー図の一部である。 図４のＡに続くフロー図である。 エンジンの冷間始動時における時間の経過と排気の温度との関係並びに排気が通過する流路を例示した関係図である。

以下に、排気浄化システム１０の実施形態について、図面を参照して説明する。図中では、Ｇ１が排気を示す。

図１〜図３に例示するように、実施形態の排気浄化システム１０は、還元剤として尿素水を用いて、車両のエンジン１から排出される排気Ｇ１に含有される窒素酸化物を噴射された尿素水の加水分解により生じたアンモニアによる還元反応によって還元するシステムである。

排気浄化システム１０は、エンジン１が設置されるエンジンルーム２の外側に配置されて還元剤噴射装置１１Ａ及び選択的還元触媒装置１２Ａを有する下流側浄化ユニット１３と、エンジンルーム２の内部に設置されて還元剤噴射装置１１Ｂ及び選択的還元触媒装置１２Ｂを有する上流側浄化ユニット１４との二つの浄化ユニットを備える。また、排気浄化システム１０は、還元流路１５、バイパス流路１６、吸着触媒装置１７を有する吸着流路１８、及び、流路切替装置１９を備える。加えて、排気浄化システム１０は、各センサ２０〜２２、及び、制御装置２３を備える。

還元剤噴射装置１１Ａ、１１Ｂは、還元剤としてタンク３０に貯留され、ポンプ３１により圧送された尿素水を排気通路３に噴射する装置である。還元剤噴射装置１１Ａ、１１Ｂのそれぞれは、排気Ｇ１の流れに関して選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂの上流側の排気通路３に還元剤を噴射可能であればよい。還元剤噴射装置１１Ａは排気通路３における酸化触媒装置３２及び捕集フィルタ３３と選択的還元触媒装置１２Ａの間に、還元剤噴射装置１１Ｂは還元流路１５における流路切替装置１９と選択的還元触媒装置１２Ｂの間にそれぞれ還元剤を噴射可能に構成されることが望ましい。

選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂは、還元剤噴射装置１１Ａ、１１Ｂから噴射された還元剤を用いて窒素酸化物を還元する触媒装置である。選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂは、セラミックスで構成された円柱状の多孔質構造体であり、多孔質の隔壁により複数の通気孔が形成され、その多孔質の隔壁に排気Ｇ１に含有する窒素酸化物を還元する選択的還元触媒が担持される。この選択的還元触媒としては、バナジア系やゼオライト系などが例示される。選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂは、貴金属を使用する吸蔵還元型の触媒装置と比して、貴金属を使用しないことから低コストで製造可能な装置である。また、選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂは、排気Ｇ１の温度がリーン運転時に窒素酸化物を貴金属上で酸化することで吸蔵する吸蔵還元型の触媒装置に比して、排気Ｇ１の温度が低い状態の浄化効率が高い装置である。

選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂが還元剤を用いて窒素酸化物を還元可能な温度領域は、選択的還元触媒が活性化する温度領域である。本開示で、Ｔａをこの温度領域の下限値として、Ｔｂをこの温度領域の上限値とする。

選択的還元触媒装置１２Ｂの熱容量は、選択的還元触媒装置１２Ａの熱容量よりも小さくすることが好ましい。選択的還元触媒装置１２Ｂの熱容量を小さくすることで、選択的還元触媒装置１２Ｂをエンジン１の始動時に早期に活性化するには有利になる。

下流側浄化ユニット１３は排気Ｇ１の流れに関して下流側であって、エンジン１に対して離間配置される。上流側浄化ユニット１４は排気Ｇ１の流れに関して上流側であって、エンジン１に対して近接配置される。下流側浄化ユニット１３は、エンジンルーム２の外側に配置される。上流側浄化ユニット１４はエンジンルーム２の内部に設置されることが好ましく、エンジン１の本体表面に設置されることがより好ましい。上流側浄化ユニット１４が、エンジン１に対して近接配置されることで、エンジン１から排出された排気Ｇ１が選択的還元触媒装置１２Ｂに到達するまでの間に温度が過剰に低下することを抑制するには有利になる。

還元流路１５、バイパス流路１６、及び、吸着流路１８は、エンジン１及び下流側浄化ユニット１３の上流側で分岐するとともに分岐後に合流する複数の流路である。還元流路１５、バイパス流路１６、及び、吸着流路１８は、エンジンルーム２の内部に配置されることが好ましく、それらの流路のうちの吸着流路１８がエンジン１から最も離間した位置に配置されることがより好ましい。

還元流路１５は、中途位置に上流側浄化ユニット１４を有する流路である。バイパス流路１６は、上流側浄化ユニット１４をバイパスする流路である。吸着流路１８は、中途位置に吸着触媒装置１７を有する流路である。

吸着触媒装置１７は、排気Ｇ１に含有される窒素酸化物を吸着及び吸着した窒素酸化物を脱離する装置である。吸着触媒装置１７は、窒素酸化物を吸着及び脱離可能な吸着材を、コージェライトや炭化ケイ素（ＳｉＣ）基材のモノリスにコーティングして、あるいは担体に練り込んで構成される。吸着材としては、ゼオライト、粘土鉱物、多孔質シリカ、活性炭、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の表面積が大きく、高温で安定な素材、これらを担体としてのアルカリ金属やアルカリ土類金属酸化物等の浄化対象成分の吸着量を増加する成分を担持した素材、鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）等の遷移金属をイオン交換したゼオライト、及び、これらの混合物や複層物が例示される。

吸着触媒装置１７は、窒素酸化物の吸着及び脱離に関する温度が、吸着材の種類やモノリス構造により適宜設定可能である。そこで、この実施形態の吸着触媒装置１７は、窒素酸化物の吸着及び脱離に関する温度が上流側浄化ユニット１４の選択的還元触媒装置１２Ｂが窒素酸化物を還元可能な温度領域に基づいて設定される。吸着触媒装置１７は、通過する排気Ｇ１の温度が下限値Ｔａを下回る場合に内部に窒素酸化物を吸着し、上限値Ｔｂを上回る場合に内部に吸着した窒素酸化物を外部へと脱離する。

流路切替装置１９は、下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路を排気Ｇ１の温度Ｔｘに基づいて還元流路１５、バイパス流路１６、及び、吸着流路１８のいずれかの流路に切り替える装置である。流路切替装置１９は、それらの流路の分岐地点に配置される。流路切替装置１９としては、電磁四方弁が例示される。

なお、酸化触媒装置３２は、排気Ｇ１に含有される炭化水素や二酸化炭素を酸化する機能を有し、捕集フィルタ３３は、排気Ｇ１に含有される煤を捕集する機能を有する。また、下流側浄化ユニット１３の下流側に配置されるアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）装置３４は、下流側浄化ユニット１３を通過後の排気Ｇ１に含まれるアンモニアを除去する装置であり、アンモニアを酸化分解する機能、あるいはアンモニアを吸着する機能を有する。

温度センサ２０は、温度取得装置として機能し、流路切替装置１９を通過する排気Ｇ１の温度Ｔｘを所定の周期ごとに取得するセンサである。温度センサ２０は、エンジン１及び流路切替装置１９の間に配置されればよいが、流路切替装置１９の上流側近傍に配置されることが好ましい。

上流側ＮＯｘセンサ２１及び下流側ＮＯｘセンサ２２は、吸着流路１８に配置されて含有量差分取得装置として機能し、吸着流路１８における吸着触媒装置１７の前後の排気Ｇ１に含有される窒素酸化物の含有量の差分ΔＱｘを所定の周期ごとに取得するセンサ群である。なお、上流側ＮＯｘセンサ２１は、流路切替装置１９よりも上流側の排気通路３に配置されてもよい。

制御装置２３は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置２３は、還元剤噴射装置１１Ａ、１１Ｂ、流路切替装置１９、温度センサ２０、上流側ＮＯｘセンサ２１、及び、下流側ＮＯｘセンサ２２と電気的に接続される。制御装置２３は、選択的還元触媒装置１２Ａ、１２Ｂの入口に配置される入口用温度センサ３５Ａ、３５Ｂが取得した排気Ｇ１の温度に基づいて、還元剤噴射装置１１Ａ、１１Ｂから還元剤を噴射するタイミングを調節する制御を行う。このように制御装置２３は、還元剤の噴射の制御を行う機能を有する装置を例示したが、少なくとも流路切替装置１９による流路の切り替えを制御できればよい。

制御装置２３は、機能要素として、温度判定部２４、差分判定部２５、及び、制御部２６を有する。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、ＣＰＵにより実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や電気回路で構成されてもよい。

温度判定部２４は、温度センサ２０が取得した排気Ｇ１の温度Ｔｘが入力されて、入力された温度Ｔｘが温度領域（Ｔａ〜Ｔｂ）に収まるか否かを判定し、判定した結果を制御部２６に出力する機能要素である。具体的に、温度判定部２４は、温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回るか否かを判定するとともに、温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回るか否かを判定する。

差分判定部２５は、上流側ＮＯｘセンサ２１及び下流側ＮＯｘセンサ２２が取得した吸着流路１８における吸着触媒装置１７の前後の排気Ｇ１に含有される窒素酸化物の含有量の差分ΔＱｘが入力される。差分判定部２５は、入力された差分ΔＱｘが予め設定した閾値Ｑａを下回るか否かを判定し、判定した結果を制御部２６に出力する機能要素である。差分判定部２５は、吸着触媒装置１７が吸着した窒素酸化物を脱離している状態で判定することが好ましい。

閾値Ｑａは、吸着触媒装置１７において吸着した窒素酸化物の脱離が完了したことを判定可能値に設定される。窒素酸化物の脱離が完了すると、吸着流路１８における吸着触媒装置１７の前後の差分ΔＱｘが略無い状態になることから、閾値Ｑａはゼロ又はゼロに近い値に設定される。

制御部２６は、温度判定部２４の判定結果と差分判定部２５の判定結果が入力されて、その判定結果に基づいて流路切替装置１９に対して流路の切替指示を出す制御を行う機能要素である。また、制御部２６は、温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回った場合に流路を吸着流路１８に切り替える切替指示を出した場合に制御フラグを立て（ｆｌａｇ＝１）、バイパス流路１６に切り替える切替指示を出した場合に制御フラグを降ろす（ｆｌａｇ＝０）機能要素でもある。この制御フラグは、吸着触媒装置１７が窒素酸化物を吸着した状態か否かを示しており、制御フラグが立った場合に吸着触媒装置１７が窒素酸化物を吸着した状態を示し、制御フラグが降りた場合に吸着触媒装置１７が窒素酸化物を吸着していない状態（吸着した窒素酸化物が脱離した状態）を示す。

図４及び図５に例示するように、排気浄化システム１０の制御方法は、所定の周期ごとに繰り返し行われる方法である。なお、フロー図における一周期の経過は「リターン」で示しており、ステップＳ２４０からステップＳ２３０へのリターンも一周期が経過するものとする。

図４に例示するように、スタートすると、温度センサ２０が排気Ｇ１の温度Ｔｘを取得する（Ｓ１１０）。次いで、温度判定部２４が、温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回るか否かを判定する（Ｓ１２０）。温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回ると判定すると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御部２６が、流路切替装置１９に下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路を吸着流路１８に切り替えさせる（Ｓ１３０）。次いで、制御部２６が、温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回った状態で、排気Ｇ１が吸着流路１８を通過したことを吸着触媒装置１７が窒素酸化物を吸着した状態と見做して、制御フラグを立てて（Ｓ１４０：ｆｌａｇ＝１）、スタートへリターンする。

温度Ｔｘが下限値Ｔａ以上と判定すると（Ｓ１２０：ＮＯ）、温度判定部２４が、温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回るか否かを判定する（Ｓ１５０）。温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回ると判定すると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、図５の「Ａ」に進む。

温度Ｔｘが上限値Ｔｂ以下と判定すると（Ｓ１５０：ＮＯ）、制御部２６が、流路切替装置１９に下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路を還元流路１５に切り替えさせて（Ｓ１６０）、スタートへリターンする。

図５に例示するように、「Ａ」に進むと、制御部２６が、制御フラグを立てたか否かを判定する（Ｓ２１０）。制御フラグを立てたと判定すると（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、制御部２６が、流路切替装置１９に下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路を吸着流路１８に切り替えさせる（Ｓ２２０）。

次いで、上流側ＮＯｘセンサ２１及び下流側ＮＯｘセンサ２２が吸着流路１８における吸着触媒装置１７の前後の排気Ｇ１に含有される窒素酸化物の含有量の差分ΔＱｘを取得する（Ｓ２３０）。次いで、差分判定部２５が、差分ΔＱｘが予め設定した閾値Ｑａを下回るか否かを判定する（Ｓ２４０）。差分ΔＱｘが閾値Ｑａ以上と判定すると（Ｓ２４０：ＮＯ）、ステップＳ２３０へリターンする。

差分ΔＱｘが閾値Ｑａを下回ると判定すると（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、制御部２６が、流路切替装置１９に下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路をバイパス流路１６に切り替えさせる（Ｓ２５０）。次いで、制御部２６が、温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回った状態で、排気Ｇ１が吸着流路１８を通過したことを吸着触媒装置１７が吸着した窒素酸化物を脱離した状態と見做して、制御フラグを降ろして（Ｓ２６０：ｆｌａｇ＝０）、スタートへリターンする。

図６に例示するように、エンジン１が冷間始動した場合の時間ｔｘに応じた温度Ｔｘの変化とそのときの流路を説明する。

エンジン１が冷間始動してから時間ｔ１までの間は、排気Ｇ１の温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回った温度である。このとき、下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路は吸着流路１８に切り替えられる。流路が切り替えられると、排気Ｇ１は吸着触媒装置１７を通過し、排気Ｇ１に含有される窒素酸化物が吸着触媒装置１７に吸着される。

時間ｔ１から時間ｔ２までの間は、排気Ｇ１の温度Ｔｘが下限値Ｔａ以上、上限値Ｔｂ以下の温度、つまり、選択的還元触媒により窒素酸化物を還元可能な温度領域に収まる温度である。このとき、下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路は還元流路１５に切り替えられる。流路が切り替えられると、排気Ｇ１は選択的還元触媒装置１２Ｂを通過し、排気Ｇ１に含有される窒素酸化物が選択的還元触媒装置１２Ｂで還元剤噴射装置１１Ｂから噴射された還元剤を用いて還元される。

時間ｔ２から時間ｔ３までの間は、排気Ｇ１の温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回った温度である。また、時間ｔ１までの間で吸着触媒装置１７に窒素酸化物が吸着された状態である（ｆｌａｇ＝１）。このとき、下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路は吸着流路１８に切り替えられる。流路が切り替えられると、排気Ｇ１は吸着触媒装置１７を通過し、吸着触媒装置１７に吸着された窒素酸化物が脱離される。排気Ｇ１に含有される窒素酸化物と吸着触媒装置１７から脱離した窒素酸化物は、選択的還元触媒装置１２Ａで還元剤噴射装置１１Ａから噴射された還元剤を用いて還元される。なお、温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回った場合としても、排気Ｇ１がエンジン１から離間配置された下流側浄化ユニット１３に到達するまでに排気Ｇ１の温度は上限値Ｔｂ以下の温度に低下するため、下流側浄化ユニット１３で窒素酸化物を還元可能になる。

時間ｔ３からは、排気Ｇ１の温度Ｔｘが上限値Ｔｂを上回った温度である。また、時間ｔ２から時間ｔ３までの間で吸着触媒装置１７から窒素酸化物が脱離された状態である（ｆｌａｇ＝０）。このとき、下流側浄化ユニット１３の上流側の排気Ｇ１の流路はバイパス流路１６に切り替えられる。流路が切り替えられると、排気Ｇ１はバイパス流路１６を通過して、排気Ｇ１に含有される窒素酸化物が、選択的還元触媒装置１２Ａで還元剤噴射装置１１Ａから噴射された還元剤を用いて還元される。同時に、時間ｔ３までの間で排気Ｇ１が通過して温度が上昇していた吸着流路１８が冷却される。

以上のように、排気浄化システム１０は、排気Ｇ１の温度Ｔｘが上限値Ｔｂを超える場合にバイパス流路１６又は吸着流路１８に切り替え、上限値Ｔｂ以下の場合に還元流路１５に切り替える。つまり、排気浄化システム１０は、温度Ｔｘが低く上流側浄化ユニット１４で窒素酸化物を還元可能場合は上流側浄化ユニット１４を用いる。一方で、温度Ｔｘが高く上流側浄化ユニット１４で窒素酸化物を還元不可能な場合は、下流側浄化ユニット１３で窒素酸化物を還元可能な状態になったと見做して、上流側浄化ユニット１４をバイパスさせて下流側浄化ユニット１３で窒素酸化物を還元する。

このように、排気浄化システム１０によれば、下流側浄化ユニット１３及び上流側浄化ユニット１４の二つの浄化ユニットを備えることで、窒素酸化物を浄化可能な温度範囲を拡大するとともに、上流側浄化ユニット１４が高温に曝されることを回避することができる。これにより、高温の排気Ｇ１による上流側浄化ユニット１４の選択的還元触媒装置１２Ｂの劣化を抑制することができる。

また、排気浄化システム１０は、上流側浄化ユニット１４を通過する排気Ｇ１の流量を低減することができる。これにより、酸化触媒装置３２や捕集フィルタ３３よりも上流側に配置される上流側浄化ユニット１４の炭化水素被毒、リン被毒、硫黄被毒、煤堆積に起因する還元性能の低下を抑制するには有利になる。加えて、排気浄化システム１０は、温度Ｔｘが高温となるようなエンジン１の高回転高負荷の運転状況において、排気Ｇ１が上流側浄化ユニット１４をバイパスすることで、排圧上昇に伴う燃費悪化を抑制できる。

排気浄化システム１０は、上流側浄化ユニット１４をエンジン１に対してより近接配置することで、温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回る状態を回避可能に構成すれば、吸着流路１８を省いてもよい。なお、吸着流路１８を省いた構成の場合は、エンジン１が冷間始動した直後に還元流路１５に切り替えても、上流側浄化ユニット１４で窒素酸化物を還元可能となることから、図４におけるステップＳ１２０〜Ｓ１４０及び図５の全ステップを省略することになる。

また、排気浄化システム１０は、バイパス流路１６を省いて、還元流路１５及び吸着流路１８の構成としてもよい。なお、バイパス流路１６を省いた構成の場合は、上流側浄化ユニット１４で窒素酸化物を還元不可能な場合に、下流側浄化ユニット１３の上流側の流路は吸着流路１８に切り替えられる。

但し、排気浄化システム１０は、還元流路１５、バイパス流路１６、及び、吸着流路１８を備えることが望ましい。還元流路１５、バイパス流路１６、及び、吸着流路１８を備えることで、仮に温度Ｔｘが上流側浄化ユニット１４で窒素酸化物を還元不可能な下限値Ｔａを下回る場合に、吸着触媒装置１７で窒素酸化物を吸着することができる。これにより、エンジン１から窒素酸化物の排出を抑制可能な温度範囲を拡大するには有利になる。

排気浄化システム１０は、還元流路１５、バイパス流路１６、及び、吸着流路１８を備えて、吸着触媒装置１７からの窒素酸化物の脱離が完了したことに基づいてバイパス流路１６と吸着流路１８との切り替えを行うことが望ましい。このように流路を切り替えることで、排気Ｇ１が通過することで温度が下限値Ｔａ以上に上昇していた吸着触媒装置１７を自然冷却することができる。これにより、次回に温度Ｔｘが下限値Ｔａを下回るタイミングで、吸着触媒装置１７の温度が下限値Ｔａ以上で窒素酸化物を吸着不可能な状況を回避するには有利になる。

１ エンジン
３ 排気通路
１０ 排気浄化システム
１１Ａ、１１Ｂ 還元剤噴射装置
１２Ａ、１２Ｂ 選択的還元触媒装置
１３ 下流側浄化ユニット
１４ 上流側浄化ユニット
１５ 還元流路
１６ バイパス流路
１７ 吸着触媒装置
１８ 吸着流路
２０ 温度センサ
２３ 制御装置

Claims (5)

1. エンジンの排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、噴射されたその還元剤を用いて前記排気通路を流れる排気に含有される窒素酸化物を還元する選択的還元触媒装置と、を有する浄化ユニットを備える排気浄化システムにおいて、
   前記浄化ユニットが前記排気通路における排気の流れに関して下流側に配置された下流側浄化ユニットと上流側に配置された上流側浄化ユニットの少なくとも二つあり、
   前記下流側浄化ユニットよりも上流側に、中途位置に前記上流側浄化ユニットを有する還元流路と、その上流側浄化ユニットをバイパスするバイパス流路と、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路及び前記バイパス流路のいずれかの流路に切り替える流路切替装置と、を備えるとともに、前記流路切替装置を通過する排気の温度を取得する温度取得装置と、この温度取得装置及び前記流路切替装置に接続された制御装置と、を備え、
   前記制御装置により、前記流路切替装置に対して、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を、前記温度取得装置が取得した排気の温度が前記上流側浄化ユニットの前記選択的還元触媒装置が窒素酸化物を還元可能な温度領域の上限値を超える場合に前記バイパス流路に切り替えさせ、前記上限値以下の場合に前記還元流路に切り替えさせる制御を行う構成にしたことを特徴とする排気浄化システム。
2. 前記バイパス流路の中途位置に、通過する排気の温度が前記選択的還元触媒装置が窒素酸化物を還元可能な温度領域の下限値を下回る温度で内部に窒素酸化物を吸着し、前記上限値を超える温度で吸着した窒素酸化物を脱離する吸着触媒装置を備え、
   前記制御装置により、前記流路切替装置に対して、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を、前記温度取得装置が取得した排気の温度が前記温度領域から外れる場合に前記吸着触媒装置を有する前記バイパス流路に切り替えさせ、前記温度領域に収まる場合に前記還元流路に切り替えさせる制御を行う構成にした請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記バイパス流路とは別の流路であり、前記上流側浄化ユニットをバイパスするとともに中途位置に通過する排気の温度が前記選択的還元触媒装置が窒素酸化物を還元可能な温度領域の下限値を下回る温度で内部に窒素酸化物を吸着し、前記上限値を超える温度で吸着した窒素酸化物を脱離する吸着触媒装置を有する吸着流路と、前記制御装置に接続されて前記吸着流路における前記窒素酸化物吸着装置の前後の窒素酸化物の含有量の差分を取得する含有量差分取得装置と、を備え、
   前記流路切替装置が、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路、前記バイパス流路、及び、前記吸着流路のいずれかの流路に切り替える構成であり、
   前記制御装置により、前記流路切替装置に対して、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を、前記温度取得装置が取得した排気の温度が前記下限値を下回る場合は前記吸着流路に切り替えさせ、前記温度領域に収まる場合は前記還元流路に切り替えさせ、前記上限値を超える場合は前記吸着流路に切り替えさせた後に前記含有量差分取得装置が取得した差分が予め設定した閾値未満になったときに前記バイパス流路に切り替えさせる制御を行う構成にした請求項１に記載の排気浄化システム。
4. 前記上流側浄化ユニットは、前記エンジンが設置されるエンジンルームの内部に配置されて、前記下流側浄化ユニットは、前記エンジンルームの外部に配置される請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
5. エンジンの排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射装置と、噴射されたその還元剤を用いて前記排気通路を流れる排気に含有される窒素酸化物を還元する選択的還元触媒装置と、を有する浄化ユニットが前記排気通路における排気の流れに関して下流側に配置された下流側浄化ユニットと上流側に配置された上流側浄化ユニットの少なくとも二つあり、前記下流側浄化ユニットよりも上流側に、中途位置に前記上流側浄化ユニットを有する還元流路と、その上流側浄化ユニットをバイパスするバイパス流路と、前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路及び前記バイパス流路のいずれかの流路に切り替える流路切替装置と、を備える排気浄化システムの制御方法であって、
   前記流路切替装置を通過する排気の温度を取得し、
   取得した排気の温度が前記上流側浄化ユニットの前記選択的還元触媒装置が窒素酸化物を還元可能な温度領域の上限値を超える場合に、前記流路切替装置が前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記バイパス流路に切り替え、
   取得した排気の温度が前記上限値以下の場合に、前記流路切替装置が前記下流側浄化ユニットの上流側の排気の流路を前記還元流路に切り替えることを特徴とする排気浄化システムの制御方法。

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