JP2023113032A - 排気浄化システム - Google Patents

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Abstract

【課題】窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化及び亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）の排出抑制を両立できる排気浄化システムを提供する。【解決手段】排気浄化システム１は、排気通路２０と、ＤＰＦ装置（フィルタ）３１と、ＮＯｘ（窒素酸化物）を還元するための鉄系触媒８３を含む第１ＳＣＲ装置（第１触媒部）４１と、ＮＯｘを還元するための銅系触媒９２を含む第２ＳＣＲ装置（第２触媒部）５１と、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を制御するための制御部７０と、を備え、制御部７０は、ＮＯｘを第１ＳＣＲ装置４１により還元可能な第１可能量（可能量）を算出し、第１可能量が所定量以上となったとき、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を減少させると共に、第１ＳＣＲ装置４１におけるｄｅＮＯｘ量を増加させる。【選択図】図１

Description

本開示は、排気浄化システムに関する。
特許文献１には、排気ガスの窒素酸化物を浄化する排気ガス浄化装置が記載されている。この排気ガス浄化装置は、排気ガスの排気路に設けられた中高温活性浄化触媒と、中高温活性浄化触媒よりも下流側に設けられた低温活性浄化触媒と、中高温活性浄化触媒よりも上流側に設けられたＣｏイオン交換金属含有シリケート触媒と、を備えている。
特許第３３３０６５４号
ところで、上記技術分野にあっては、尿素水から生成されるアンモニア（ＮＨ３）を還元剤とし、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を用いて排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＳＣＲ装置を用いた排気浄化システムが知られている。エンジンから発生する一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ２）等は、まとめて窒素酸化物（ＮＯｘ）と称される。エンジンからの排気ガスに含まれる二酸化窒素の比率は、一酸化窒素の比率に比べ低い。この排気浄化システムは、一例として、窒素酸化物と同様に規制物質である例えばＰＭ（Particulate Matter）等の微粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置と、排気ガスに含まれる所定の物質を酸化するＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）装置と、を備えている。ＤＰＦ装置によるＰＭの再生（酸化）には、窒素酸化物から副生した一酸化窒素がＤＯＣ装置において酸化されることで生成される二酸化窒素が利用される。ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘの浄化は、ＮＯｘ中のＮＯとＮＯ２との比率が１：１に近い場合に効率よく行うことができるため、ＳＣＲ装置は、排気路におけるＤＯＣ装置及びＤＰＦ装置の下流側に設けられる。
ここで、ＤＯＣ装置、ＤＰＦ装置、ＳＣＲ装置のそれぞれでは、例えばコージェライト等の大きな熱容量を有する担体に触媒が担持されている。このため、例えばエンジンの冷間始動時には、ＤＯＣ装置及びＤＰＦ装置の下流側に設けられたＳＣＲ装置は、窒素酸化物を還元可能な温度に達して活性となるまでに所定の時間を要する。この間、ＳＣＲ装置が窒素酸化物を還元できないため、窒素酸化物を十分に浄化できない可能性がある。これに対し、低温でも窒素酸化物を還元可能な銅系触媒をＳＣＲ装置で用いることが考えられる。しかしこの場合、銅系触媒は、窒素酸化物を還元するに際し、地球温暖化物質である亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を副生し易いため、亜酸化窒素の排出抑制が課題となる。
本開示は、窒素酸化物の浄化及び亜酸化窒素の排出抑制を両立できる排気浄化システムを提供することを目的とする。
本開示に係る排気浄化システムは、車両に搭載された内燃機関の排気ガスを流通させる排気通路と、排気通路に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタと、排気通路におけるフィルタの下流側に設けられ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するための鉄系触媒及び／又はバナジウム系触媒を含む第１触媒部と、排気通路におけるフィルタの上流側に設けられ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するための銅系触媒を含む第２触媒部と、第１触媒部及び第２触媒部における窒素酸化物の還元量を制御するための制御部と、を備え、制御部は、窒素酸化物を第１触媒部により還元可能な量である可能量を算出し、可能量が所定量以上となったとき、第２触媒部における窒素酸化物の還元量を減少させると共に、第１触媒部における窒素酸化物の還元量を増加させる。
この排気浄化システムでは、排気通路におけるフィルタの上流側に設けられ、銅系触媒を含む第２触媒部と、排気通路におけるフィルタの下流側に設けられ、鉄系触媒やバナジウム系触媒を含む第１触媒部とにより、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する。第２触媒部に用いられる銅系触媒は、例えば鉄系触媒に比べ、比較的幅広い温度帯で窒素酸化物の還元が可能である。また、内燃機関の冷間始動時において、排気通路においてフィルタの上流側に設けられた第２触媒部は、フィルタの下流側に設けられた第１触媒部よりも早期に活性温度に到達する。したがって、内燃機関を冷間始動させた場合でも、例えば排気通路におけるフィルタの下流側のみに窒素酸化物を還元する触媒部を設ける構成に比べ、より早期に窒素酸化物の還元を行うことができる。よって、低温時でも窒素酸化物を効率的に浄化できる。ここで、鉄系触媒及び／又はバナジウム系触媒を含む第１触媒部は、例えば銅系触媒を含む第２触媒部に比べ、窒素酸化物を還元するに際しての亜酸化窒素の副生量を抑制できる。そこで、この排気浄化システムでは、制御部が、第１触媒部による窒素酸化物の還元可能量を算出し、当該還元可能量が所定量以上となったとき、第２触媒部における窒素酸化物の還元量を減少させると共に、第１触媒部における窒素酸化物の還元量を増加させる。これにより、例えば内燃機関の冷間始動から一定時間経過後には、第１触媒部を利用して、亜酸化窒素の副生量を抑制しつつ、窒素酸化物を還元することができる。以上より、この排気浄化システムによれば、窒素酸化物の浄化及び亜酸化窒素の排出抑制を両立できる。なお、第１触媒部は、銅系触媒を含んでもよい。この場合、第１触媒部における銅系触媒に対する鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）の重量比率は、第２触媒部における銅系触媒に対する鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）の重量比率よりも大きい。なお、銅系触媒に対する鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）の重量比率は、（（鉄系触媒の重量）＋（バナジウム系触媒の重量））／（銅系触媒の重量）により規定される。
本開示に係る排気浄化システムは、第１触媒部に向けて窒素酸化物の還元を行うための還元剤を供給する第１供給部と、第２触媒部に向けて窒素酸化物の還元を行うための還元剤を供給する第２供給部と、をさらに備え、制御部は、第１供給部及び第２供給部における還元剤の供給量を制御することで、第１触媒部及び第２触媒部における窒素酸化物の還元量を変化させてもよい。このように、第１触媒部及び第２触媒部での窒素酸化物の還元量を調整するに際し、第１触媒部及び第２触媒部に対する還元剤の供給量を制御することができる。
本開示に係る排気浄化システムは、排気通路における第２触媒部の上流側において排気通路から分岐すると共に、排気通路における第２触媒部の下流側であってフィルタの上流側において排気通路に合流するバイパス路をさらに備え、制御部は、バイパス路における排気ガスの流通量を制御することで、第１触媒部及び第２触媒部における窒素酸化物の還元量を変化させてもよい。このように、第１触媒部及び第２触媒部での窒素酸化物の還元量を調整するに際し、第１触媒部及び第２触媒部を流通する排気ガスの量を制御することができる。
本開示によれば、窒素酸化物の浄化及び亜酸化窒素の排出抑制を両立できる排気浄化システムを提供できる。
図１は、第１実施形態に係る排気浄化システムを示す模式的な図である。 図２の（ａ）は、図１に示された第１ＳＣＲ装置の一部の一例を示す模式的な図であり、図２の（ｂ）は、図１に示された第２ＳＣＲ装置の一部を示す模式的な図であり、図２の（ｃ）は、図１に示された第１ＳＣＲ装置の一部の別の例を示す模式的な図である。 図３の（ａ）は、各触媒構成における温度に対するＮＯｘ低減時のＮ２Ｏ生成量の一例を示すグラフであり、図３の（ｂ）は、各触媒構成における温度に対するｄｅＮＯｘ低減効率の一例を示すグラフである。 図４の（ａ）は、第１ＳＣＲ装置及び第２ＳＣＲ装置における時間に対する温度を示すグラフであり、図４の（ｂ）は、第１ＳＣＲ装置及び第２ＳＣＲ装置における時間に対するｄｅＮＯｘ量を示すグラフである。 図５は、図１に示された制御部の機能構成を示すブロック図である。 図６は、制御部の処理を示すフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る排気浄化システムを示す模式的な図である。 図８は、変形例に係る第１ＳＣＲ装置の一部を示す模式的な図である。
以下、図面を参照して一実施形態に係る排気浄化システムについて説明する。なお、各図において、同一の要素又は相当する要素には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る排気浄化システム１について説明する。図１は、第１実施形態に係る排気浄化システム１を示す模式的な図である。図１に示される排気浄化システム１は、例えばバスやトラック等の大型車両、産業車両等の車両に搭載され、エンジン（内燃機関）１０によって発生した排気ガスを浄化するためのものである。排気浄化システム１が搭載される車両は、例えばエンジン１０を発電用の動力源として利用する、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車であってもよい。ここでは、エンジン１０から発生する一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ２）等をまとめて窒素酸化物（ＮＯｘ）と称する。
エンジン１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関であり、（例えばハイブリッド車である場合）バッテリの残存容量が低下した時に駆動する。また、図１に示されるように、排気浄化システム１は、排気通路２０を備えている。排気通路２０は、車両に搭載されたエンジン１０の排気ガスを流通させるためのものである。以下では、排気通路２０内において、排気ガスが流通する方向における上流側（図１の例では、左側）を単に「上流側」と称し、排気ガスが流通する方向における下流側（図１の例では、右側）を単に「下流側」と称することがある。排気浄化システム１は、第１浄化ユニット３０と、第２浄化ユニット４０と、第３浄化ユニット５０と、を備えている。第３浄化ユニット５０、第１浄化ユニット３０、及び第２浄化ユニット４０（以下、単に「浄化ユニット」と称することがある）は、この順に排気通路２０の上流側から下流側に向かって配置されている。
第１浄化ユニット３０は、排気通路２０に配置されたＤＰＦ装置（フィルタ）３１を有している。ＤＰＦ装置３１は、例えば多数の通気孔が形成されたセラミック製のフィルタであり、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。
また、第１浄化ユニット３０は、ＤＰＦ装置３１よりも排気ガスの上流側に設けられたＤＯＣ装置３２を有している。ＤＯＣ装置３２は、例えばセラミック製の担体と、当該担体上に担持される酸化触媒と、を含み、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化して浄化する。ＤＯＣ装置３２に含まれる酸化触媒としては、白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属触媒が挙げられる。
さらに、第１浄化ユニット３０は、温度センサ３３，３４，３５を有している。温度センサ３３は、ＤＯＣ装置３２の上流側に設けられており、温度センサ３４は、ＤＯＣ装置３２とＤＰＦ装置３１との間に設けられており、温度センサ３５は、ＤＰＦ装置３１の下流側に設けられている。温度センサ３３は、ＤＯＣ装置３２の入口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を後述する制御部７０に出力する。温度センサ３４は、ＤＯＣ装置３２の出口温度（ＤＰＦ装置３１の入口温度）を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。温度センサ３５は、ＤＰＦ装置３１の出口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。
第２浄化ユニット４０は、排気ガスの上流側から下流側に向けて順に配置された第１ＳＣＲ装置（第１触媒部）４１と、第１ＡＳＣ（アンモニアスリップ触媒：Ammonia Slip Catalyst）４２と、を有している。
第１ＳＣＲ装置４１は、排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の下流側に設けられている。第１ＳＣＲ装置４１は、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元するための選択還元触媒を含んでいる。選択還元触媒は、例えばセラミック等の担体上に担持される。選択還元触媒は、還元剤を用いて排気ガスに含まれるＮＯｘを選択的に還元する。選択還元触媒としては、例えば銅系触媒、鉄系触媒、及びバナジウム系触媒が利用される。第１ＳＣＲ装置４１は、アンモニア（ＮＨ３）等の還元剤を用いて排気ガスに含まれるＮＯｘを窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元する。
なお、「還元剤」には、還元剤の前駆体が含まれるものとする。このように、第１ＳＣＲ装置４１は、排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の下流側に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元するための触媒部である。本実施形態では、第１ＳＣＲ装置４１の活性温度は、１８０℃程度とされている。活性温度とは、ＳＣＲ触媒（選択還元触媒）上で尿素がＮＨ３に分解されて吸着されることによりＳＣＲ装置が活性となることでＮＯｘを還元可能となる温度をいう。第１ＳＣＲ装置４１の活性温度は、選択還元触媒の構成等により、適宜変更され得る。
第１ＡＳＣ４２は、第１ＳＣＲ装置４１を通過した排気ガスを受け、排気ガスに含まれる過剰なＮＨ３を酸化して浄化する。
さらに、第２浄化ユニット４０は、温度センサ４３，４４，４５を有している。温度センサ４３は、第１ＳＣＲ装置４１の上流側に設けられており、温度センサ４４は、第１ＳＣＲ装置４１と第１ＡＳＣ４２との間に設けられており、温度センサ４５は、第１ＡＳＣ４２の下流側に設けられている。温度センサ４３は、第１ＳＣＲ装置４１の入口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。温度センサ４４は、第１ＳＣＲ装置４１の出口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。温度センサ４５は、第１ＡＳＣ４２の出口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。なお、温度センサ４４，４５は、構成により省略され得る。
第３浄化ユニット５０は、排気ガスの上流側から下流側に向けて順に配置された第２ＳＣＲ装置（第２触媒部）５１と、第２ＡＳＣ５２と、を有している。
第２ＳＣＲ装置５１は、排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の上流側に設けられている。第２ＳＣＲ装置５１は、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元するための選択還元触媒を含んでいる。選択還元触媒は、例えばセラミック等の担体上に担持される。選択還元触媒としては、例えば銅系触媒が利用される。第２ＳＣＲ装置５１は、アンモニア（ＮＨ３）等の還元剤を用いて排気ガスに含まれるＮＯｘを窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元する。このように、第２ＳＣＲ装置５１は、排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の上流側に設けられ、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元するための触媒部である。本実施形態では、第２ＳＣＲ装置５１の活性温度は、１８０℃程度とされている。第２ＳＣＲ装置５１の活性温度は、選択還元触媒の構成等により、適宜変更され得る。
第２ＡＳＣ５２は、第２ＳＣＲ装置５１を通過した排気ガスを受け、排気ガスに含まれる過剰なＮＨ３を酸化して浄化する。
さらに、第３浄化ユニット５０は、温度センサ５３，５４を有している。温度センサ５３は、第２ＳＣＲ装置５１の上流側に設けられており、温度センサ５４は、第２ＡＳＣ５２の下流側に設けられている。温度センサ５３は、第２ＳＣＲ装置５１の入口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。温度センサ５４は、第２ＡＳＣ５２の出口温度を取得すると共に、取得した温度に関する情報を制御部７０に出力する。なお、温度センサ５４は、構成により省略され得る。
本実施形態では、排気浄化システム１は、ＤＯＣ装置３７を備えている（備えていなくてもよい）。ＤＯＣ装置３７は、第２浄化ユニット４０の上流側、且つ、エンジン１０の下流側に設けられている。ＤＯＣ装置３７は、ＤＯＣ装置３２と同様のものが用いられ得る。
さらに、排気浄化システム１は、尿素添加装置６１，６２を備えている。尿素添加装置（第１供給部）６１は、第２浄化ユニット４０の上流側（第１浄化ユニット３０の下流側）に設けられている。尿素添加装置６１は、第１ＳＣＲ装置４１の上流側で排気通路２０及び排気ガスに還元剤として尿素水を添加する（噴射する）。これにより、尿素添加装置６１は、第１ＳＣＲ装置４１に向けてＮＯｘの還元を行うための尿素水（還元剤）を供給する。排気通路２０に噴射された尿素水は、排気ガスの熱でＮＨ３に分解される。尿素水由来のＮＨ３は、排気ガスと共に第１ＳＣＲ装置４１に供給され、第１ＳＣＲ装置４１に吸着する。第１ＳＣＲ装置４１に吸着されたＮＨ３は、第１ＳＣＲ装置４１上で排気ガスに含まれるＮＯｘと反応してＮＯｘの還元に供される。尿素添加装置６１は、第１ＳＣＲ装置４１に供給した尿素水の量に関する情報を制御部７０に出力する。
尿素添加装置（第２供給部）６２は、第３浄化ユニット５０の上流側に設けられている。尿素添加装置６２は、第２ＳＣＲ装置５１の上流側で排気通路２０及び排気ガスに還元剤として尿素水を添加する（噴射する）。これにより、尿素添加装置６２は、第２ＳＣＲ装置５１に向けてＮＯｘの還元を行うための尿素水を供給する。排気通路２０に噴射された尿素水は、排気ガスの熱でＮＨ３に分解される。尿素水由来のＮＨ３は、排気ガスと共に第２ＳＣＲ装置５１に供給され、第２ＳＣＲ装置５１に吸着する。第２ＳＣＲ装置５１に吸着されたＮＨ３は、第２ＳＣＲ装置５１上で排気ガスに含まれるＮＯｘと反応してＮＯｘの還元に供される。尿素添加装置６２は、第２ＳＣＲ装置５１に供給した尿素水の量に関する情報を制御部７０に出力する。
さらに、排気浄化システム１は、ＮＯｘセンサ６３，６４，６５を備えている。ＮＯｘセンサ６３は、第２ＳＣＲ装置５１の上流側（ここではＤＯＣ装置３７の下流側）に設けられており、ＮＯｘセンサ６４は、第２ＡＳＣ５２の下流側に設けられており、ＮＯｘセンサ６５は、第１ＡＳＣ４２の下流側に設けられている。ＮＯｘセンサ６３，６４，６５のそれぞれ（以下、単にＮＯｘセンサと称することがある）は、排気ガスに含まれるＮＯｘの量を取得すると共に、取得したＮＯｘの量に関する情報を制御部７０に出力する。ＮＯｘセンサは、排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を取得することで、ＮＯｘの量に関する情報を取得してもよい。なお、ＮＯｘセンサ６３は、構成によりＤＯＣ装置３７の上流側に設けられてもよい。
本実施形態では、排気浄化システム１は、燃料添加弁６６を備えている。燃料添加弁６６は、第１浄化ユニット３０と第２浄化ユニット４０との間に設けられている。燃料添加弁６６は、ＤＰＦ装置３１の上流側の適宜の位置において、排気通路２０内に向けて燃料を添加する（噴射する）。なお、燃料添加弁６６は、構成により省略され得る。
上述したように、排気浄化システム１は、制御部７０を備えている。制御部７０の制御の詳細については後述する。制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信回路等を有する電子制御ユニットである。制御部７０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより後述する各部の機能を実現する。制御部７０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。また、制御部７０は、エンジン１０を含めて制御する構成としてもよい。
図２の（ａ）は、図１に示された第１ＳＣＲ装置４１の一部の一例を示す模式的な図であり、図２の（ｂ）は、図１に示された第２ＳＣＲ装置５１の一部を示す模式的な図であり、図２の（ｃ）は、図１に示された第１ＳＣＲ装置４１の一部の別の例を示す模式的な図である。図２の（ａ）に示されるように、第１ＳＣＲ装置４１は、担体８１と、銅系触媒８２と、鉄系触媒８３と、を有している。担体８１は、触媒を担持するためのものであり、一例としてコージェライトを採用することができる。銅系触媒８２及び鉄系触媒８３は、担体８１に担持されている。銅系触媒８２及び鉄系触媒８３は、排気ガスＧの上流側から下流側に向けて担体８１上に順に配置されている。すなわち、鉄系触媒８３は、銅系触媒８２よりも上流側に配置されている。また、図２（ｃ）に示されるように、鉄系触媒８３は、銅系触媒８２の表層（すなわち銅系触媒８２上）に配置されていてもよい。より具体的には、銅系触媒８２及び鉄系触媒８３は、担体８１上にこの順に配置（積層）されていてもよい。本実施形態では、第１ＳＣＲ装置４１は、銅系触媒８２及び鉄系触媒８３を含むが、鉄系触媒８３に代えて、バナジウム系触媒を含んでもよい。また、第１ＳＣＲ装置４１は、鉄系触媒及びバナジウム系触媒の両方を含んでもよい。このように、第１ＳＣＲ装置４１は、鉄系触媒８３及び／又はバナジウム系触媒に加えて、銅系触媒８２を含んでいてもよい。但し、第１ＳＣＲ装置４１は、鉄系触媒８３及び／又はバナジウム系触媒のみを含むと共に、銅系触媒８２を含んでいなくてもよい。
図２の（ｂ）に示されるように、第２ＳＣＲ装置５１は、担体９１と、銅系触媒９２と、を有している。担体９１は、触媒を担持するためのものであり、一例として、コージェライトを採用することができる。銅系触媒９２は、担体９１に担持されている。第２ＳＣＲ装置５１では、第１ＳＣＲ装置４１とは異なり、担体９１上に鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）が設けられていない。このように、第２ＳＣＲ装置５１は、銅系触媒９２のみを含むと共に、鉄系触媒及び／又はバナジウム系触媒を含んでいなくてもよい。但し、第２ＳＣＲ装置５１は、銅系触媒９２に加えて、鉄系触媒及び／又はバナジウム系触媒を含んでもよい。本実施形態では、第１ＳＣＲ装置４１における銅系触媒８２に対する鉄系触媒８３（及び又はバナジウム系触媒）の重量比率は、第２ＳＣＲ装置５１における銅系触媒９２に対する鉄系触媒（及び又はバナジウム系触媒）の重量比率よりも大きい。なお、銅系触媒に対する鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）の重量比率は、（（鉄系触媒の重量）＋（バナジウム系触媒の重量））／（銅系触媒の重量）により規定される。
このように、排気浄化システム１では、第１浄化ユニット３０の下流側に鉄系触媒８３（及び／又はバナジウム系触媒）を有すると共に銅系触媒８２を有する第１ＳＣＲ装置４１が設けられ、第１浄化ユニット３０の上流側に銅系触媒９２を有すると共に鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）を有さない第２ＳＣＲ装置５１が設けられている。そして、排気浄化システム１では、これらの第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１が協働して排気ガスＧのＮＯｘを還元する。引き続いて、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１に用いられる各触媒の特性について説明する。
図３の（ａ）は、各触媒構成における温度に対するＮＯｘ低減時のＮ２Ｏ生成量の一例を示すグラフであり、図３の（ｂ）は、各触媒構成における温度に対するＮＯｘ低減効率の一例を示すグラフである。図３の（ａ）及び（ｂ）の例では、図中に実線で示すグラフＣは、ＳＣＲ装置の選択還元触媒として銅系触媒のみを用いた場合のＮ２Ｏ生成量及びＮＯｘ低減効率を示している。また、図中に破線で示すグラフＦは、ＳＣＲ装置の選択還元触媒として鉄系触媒のみを用いた場合のＮ２Ｏ生成量及びＮＯｘ低減効率を示している。さらに、図中にグラフＣよりも太い実線で示すグラフＣＦは、ＳＣＲ装置の選択還元触媒として銅系触媒及び鉄系触媒を用いた場合のＮ２Ｏ生成量及びＮＯｘ低減効率を示している。
図３の（ａ）に示されるように、鉄系触媒のみを用いたＳＣＲ装置（グラフＦ）と銅系触媒及び鉄系触媒を用いたＳＣＲ装置（グラフＣＦ）とでは、銅系触媒のみを用いたＳＣＲ装置に比べてＮ２Ｏ生成量が小さい。これにより、銅系触媒に代えて、或いは銅系触媒に加えて鉄系触媒を用いることにより、Ｎ２Ｏの生成量（副生量）を抑制できることが理解される。なお、銅系触媒に加えて鉄系触媒を用いる場合、例えば、上記のように銅系触媒の表層又は上流側に鉄系触媒を配置することができる。
また、図３の（ｂ）に示されるように、銅系触媒のみを用いたＳＣＲ装置（グラフＣ）では、鉄系触媒のみを用いたＳＣＲ装置（グラフＦ）と銅系触媒及び鉄系触媒を用いたＳＣＲ装置（グラフＣＦ）とに比べて、より低温においてＮＯｘ低減効率の立ち上がりが生じる。これにより、銅系触媒では、鉄系触媒に比べて低い温度で活性となることが理解される。
したがって、比較的低い温度領域では、銅系触媒を用いたＳＣＲ装置を主に用いてＮＯｘの還元を行いつつ、比較的高い温度領域では、鉄系触媒を含むＳＣＲ装置を主に用いてＮＯｘの還元を行うことにより、ＮＯｘの好適な浄化とＮ２Ｏの排出抑制を両立できる。
特に、排気浄化システム１では、銅系触媒９２を有すると共に鉄系触媒（及び／又はバナジウム系触媒）を有さない第２ＳＣＲ装置５１が、第１浄化ユニット３０の熱容量の大きなＤＰＦ装置３１及びＤＯＣ装置３２の上流側に設けられている。このため、図４の（ａ）のグラフＦＡに示されるように、第２ＳＣＲ装置５１では、グラフＣＦＡに示される第１ＳＣＲ装置４１と比較して早期に温度上昇がなされる。この例では、第２ＳＣＲ装置５１は、エンジン１０の始動から第１時刻Ｔ１の時点で、ＳＣＲ触媒（選択還元触媒）上で尿素がＮＨ３に分解されて吸着されることによりＮＯｘの還元が可能となる温度（ここでは１８０℃）に達する。
一方、第１ＳＣＲ装置４１は、第１浄化ユニット３０の熱容量の大きなＤＰＦ装置３１及びＤＯＣ装置３２の下流側に設けられているため、エンジン１０の始動から第１時刻Ｔ１よりも後の第２時刻Ｔ２の時点で、同様の温度（１８０℃）に達し、さらなる温度上昇と共に還元可能なＮＯｘの量が徐々に増加する。したがって、排気浄化システム１では、制御部７０が、第１ＳＣＲ装置４１におけるＮＯｘの還元可能量の増加に伴って、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を減少させると共に、第１ＳＣＲ装置４１におけるｄｅＮＯｘ量を増加させることにより、ＮＯｘの好適な浄化とＮ２Ｏの排出抑制を両立することが可能となる。引き続いて、制御部７０の具体的な構成について説明する。
図５は、図１に示された制御部７０の機能構成を示すブロック図である。制御部７０は、上述したように、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１のそれぞれ（以下、単に「ＳＣＲ装置」と称することがある）におけるｄｅＮＯｘ量を変化させる。そのために、制御部７０は、情報取得部７１と、第１可能量算出部７２と、第２可能量算出部７３と、第１目標量算出部７４と、第２目標量算出部７５と、第１指示量算出部７６と、第２指示量算出部７７と、尿素添加量算出部７８と、を有している。
情報取得部７１は、排気通路２０内における各情報を取得する。より具体的には、情報取得部７１は、第１浄化ユニット３０の温度センサ３３，３４，３５、第２浄化ユニット４０の温度センサ４３，４４，４５、第３浄化ユニット５０の温度センサ５３，５４から各部の温度に関する情報を取得する。また、情報取得部７１は、ＮＯｘセンサ６３，６４，６５からＮＯｘの量に関する情報を取得する。さらに、情報取得部７１は、尿素添加装置６１，６２から第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１に供給された尿素水の量に関する情報を取得する。これにより、情報取得部７１は、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１のそれぞれにおける、排気ガスＧの温度、排気ガスＧの流量、ＮＨ３の吸着量、及び触媒のｄｅＮＯｘ効率（ＮＯｘ低減効率）のそれぞれに関する情報を取得する。また、情報取得部７１は、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１のそれぞれに流入する排気ガスＧに含まれるＮＯ２の量と、ＮＯｘの量との比（以下、単に「流入ＮＯ２／ＮＯｘ比」と称することがある）に関する情報を取得する。情報取得部７１が取得する情報は、適宜変更され得る。なお、排気ガスＧの流量は、エンジン１０に搭載される吸気流量センサ（不図示）により取得してもよく、エンジン１０の回転数、噴射量のマップから取得してもよい。
第１可能量算出部７２は、ＮＯｘを第１ＳＣＲ装置４１により還元可能な量である第１可能量（可能量）を算出する。第１可能量算出部７２は、情報取得部７１により取得された各情報に基づいて、第１可能量を算出する。一例として、第１可能量算出部７２は、第１ＳＣＲ装置４１における排気ガスＧの温度及び流量、第１ＳＣＲ装置４１におけるＮＨ３の吸着量、第１ＳＣＲ装置４１における触媒（銅系触媒及び鉄系触媒）のｄｅＮＯｘ効率、及び流入ＮＯ２／ＮＯｘ比に関する情報に基づいて、第１可能量を算出する。
第２可能量算出部７３は、ＮＯｘを第２ＳＣＲ装置５１により還元可能な量である第２可能量を算出する。第２可能量算出部７３は、情報取得部７１により取得された各情報に基づいて、第２可能量を算出する。一例として、第２可能量算出部７３は、第２ＳＣＲ装置５１における排気ガスＧの温度及び流量、第２ＳＣＲ装置５１におけるＮＨ３の吸着量、第２ＳＣＲ装置５１における触媒（銅系触媒）のｄｅＮＯｘ効率、及び流入ＮＯ２／ＮＯｘ比に関する情報に基づいて、第２可能量を算出する。
第１目標量算出部７４は、第１ＳＣＲ装置４１によるｄｅＮＯｘ量の目標量である第１目標量を算出する。ここで、「ｄｅＮＯｘ量」とは、ＳＣＲ装置によるＮＯｘの還元量を言う。一例として、第１目標量算出部７４は、ＮＯｘセンサ６３により取得されたＤＯＣ装置３７の下流側（エンジン１０の出口）におけるＮＯｘの量と、後述する第２指示量とに基づいて、第１目標量を算出する。
第２目標量算出部７５は、第２ＳＣＲ装置５１によるｄｅＮＯｘ量の目標量である第２目標量を算出する。一例として、第２目標量算出部７５は、ＮＯｘセンサ６３により取得されたＤＯＣ装置３７の下流側（エンジン１０の出口）におけるＮＯｘの量と、第１可能量算出部７２により算出された第１可能量とに基づいて、第２目標量を算出する。
第１指示量算出部７６は、第１ＳＣＲ装置４１によるｄｅＮＯｘ量の指示量である第１指示量を算出する。一例として、第１指示量算出部７６は、第１可能量と、第１目標量とに基づいて、第１指示量を算出する。
第２指示量算出部７７は、第２ＳＣＲ装置５１によるｄｅＮＯｘ量の指示量である第２指示量を算出する。一例として、第２指示量算出部７７は、第２可能量と、第２目標量とに基づいて、第２指示量を算出する。
尿素添加量算出部７８は、尿素添加装置６１，６２によりＳＣＲ装置に供給する（添加する）尿素水の量を算出する。尿素添加量算出部７８は、第１指示量算出部７６により算出された第１指示量と、第２指示量算出部７７により算出された第２指示量とに基づいて、尿素添加装置６１，６２によりＳＣＲ装置に供給される尿素水の量を算出する。
本実施形態では、制御部７０は、尿素添加量算出部７８の算出値に基づいて尿素添加装置６１，６２における尿素水の供給量を制御することで、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を変化させる。
引き続いて、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を変化させるための制御部７０による一連の処理について説明する。図６は、制御部７０の処理を示すフローチャートである。図６に示されるように、まず、車両のエンジン始動時（一例として、冷間始動時）、且つ、車両の走行中に、情報取得部７１が各情報を取得する（工程Ｓ１）。エンジン１０の冷間始動時では、ＳＣＲ装置の温度は、ＳＣＲ触媒（選択還元触媒）上で尿素がＮＨ３に分解されて吸着されることによりＮＯｘの還元が可能となるＳＣＲ装置における触媒の活性温度に達していない。ＳＣＲ装置の温度は、一例として、１８０℃以下である。
続いて、第２可能量算出部７３が、第２ＳＣＲ装置５１のｄｅＮＯｘ可能量（第２可能量）を算出する（工程Ｓ２）。上述したように、第２可能量算出部７３は、情報取得部７１により取得された各情報に基づいて、第２可能量を算出する。
続いて、第１可能量算出部７２が、第１ＳＣＲ装置４１のｄｅＮＯｘ可能量（第１可能量）を算出する（工程Ｓ３）。上述したように、第１可能量算出部７２は、情報取得部７１により取得された各情報に基づいて、第１可能量を算出する。
続いて、第２目標量算出部７５が、第２ＳＣＲ装置５１のｄｅＮＯｘ目標量（第２目標量）を算出する（工程Ｓ４）。上述したように、第２目標量算出部７５は、ＮＯｘセンサ６３により取得されたエンジン１０の出口におけるＮＯｘの量と、工程Ｓ３において第１可能量算出部７２により算出された第１可能量とに基づいて、第２目標量を算出する。より具体的には、第２目標量算出部７５は、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量から第１可能量を減算することにより、第２目標量を算出する。
したがって、第１ＳＣＲ装置４１においてＮＯｘの還元が可能でない場合（第１可能量が０である場合）には、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量の全量が第２ＳＣＲ装置５１により還元されるように第２目標量が算出される。一方、第１ＳＣＲ装置４１においてＮＯｘの還元が可能となると（第１可能量が０よりも大きくなると）、第１可能量の分だけ第２目標量が減少する。なお、第２目標量には、下限値を設けてもよい。
続いて、第２指示量算出部７７が、第２ＳＣＲ装置５１のｄｅＮＯｘ指示量（第２指示量）を算出する（工程Ｓ５）。上述したように、第２指示量算出部７７は、第２可能量と、第２目標量とに基づいて、第２指示量を算出する。より具体的には、第２指示量算出部７７は、第２可能量と第２目標量とを比較し、第２可能量が第２目標量よりも大きい場合、第２目標量を第２指示量とする。一方、第２指示量算出部７７は、第２可能量と第２目標量とを比較し、第２可能量が第２目標量よりも小さい場合、第２可能量を第２指示量とする。
続いて、第１目標量算出部７４が、第１ＳＣＲ装置４１のｄｅＮＯｘ目標量（第１目標量）を算出する（工程Ｓ６）。上述したように、第１目標量算出部７４は、ＮＯｘセンサ６３により取得されたエンジン１０の出口におけるＮＯｘの量と、第２指示量とに基づいて、第１目標量を算出する。より具体的には、第１目標量算出部７４は、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量から第２指示量を減算することにより第１目標量を算出する。
続いて、第１指示量算出部７６が、第１ＳＣＲ装置４１のｄｅＮＯｘ指示量（第１指示量）を算出する（工程Ｓ７）。上述したように、第１指示量算出部７６は、第１可能量と、第１目標量とに基づいて、第１指示量を算出する。より具体的には、第１指示量算出部７６は、第１可能量と第１目標量とを比較し、第１可能量が第１目標量よりも大きい場合、第１目標量を第１指示量とする。一方、第１指示量算出部７６は、第１可能量と第１目標量とを比較し、第１可能量が第１目標量よりも小さい場合、第１可能量を第１指示量とする。
上述したように、工程Ｓ４では、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量から工程Ｓ３で算出された第１可能量が減算されることにより第２目標量が算出される。そして、工程Ｓ５では、その第２目標量に応じて第２指示量が算出される。一方、工程Ｓ６では、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量から工程Ｓ５で算出された第２指示量が減算されることにより第１目標量が算出され、工程Ｓ７では、その第１目標量に応じた第１指示量が算出される。
したがって、第１ＳＣＲ装置４１においてＮＯｘの還元が可能でない場合（第１可能量が０である場合）には、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量と第２目標量が等しくなり、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの全量が第２ＳＣＲ装置５１により還元されるように第２指示量が算出される。また、この場合には、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量と第２指示量が等しいため、第１目標量及び第１指示量が０とされる。
この結果、図４の（ｂ）に示されるように、例えば第１時刻Ｔ１から第１ＳＣＲ装置４１においてＮＯｘの還元が可能となる第２時刻Ｔ２に至るまでは、第２ＳＣＲ装置５１のｄｅＮＯｘ量Ｄに対する第１ＳＣＲ装置４１によるｄｅＮＯｘ量の比率（グラフＣＦＢ）は０となる。
一方、第１ＳＣＲ装置４１においてＮＯｘの還元が可能となると（第１可能量が所定量＝０よりも大きくなると）、第１可能量の増加分だけ第２目標量及び第２指示量が減少し、且つ、第１目標量及び第１指示量が増加する。この結果、例えば第２時刻Ｔ２以降では、第２ＳＣＲ装置５１のｄｅＮＯｘ量Ｄに対する第１ＳＣＲ装置４１によるｄｅＮＯｘ量の比率（グラフＣＦＢ）が漸増する。
このように、排気浄化システム１では、制御部７０が、第１ＳＣＲ装置４１でのＮＯｘの還元可能量である第１可能量の増加に伴って、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を減少させると共に、第１ＳＣＲ装置４１におけるｄｅＮＯｘ量を増加させることにより、ＮＯｘの好適な浄化とＮ２Ｏの排出抑制を両立することを可能とする。なお、本実施形態では、制御部７０は、以上のように算出された第１指示量及び第２指示量に基づいて、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１に供給する尿素水の量を調整することにより、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１のｄｅＮＯｘ量の調整を行う。
すなわち、続く工程では、尿素添加量算出部７８が、尿素添加装置６１，６２によりＳＣＲ装置に供給する尿素水の量（尿素添加量）を算出する（工程Ｓ８）。上述したように、尿素添加量算出部７８は、第１指示量算出部７６により算出された第１指示量と、第２指示量算出部７７により算出された第２指示量とに基づいて、尿素添加装置６１，６２によりＳＣＲ装置に供給される尿素水の量を算出する。本実施形態では、工程Ｓ８においては、第１指示量が第１ＳＣＲ装置４１によるｄｅＮＯｘ量となるように、尿素添加装置６１が第１ＳＣＲ装置４１に供給する尿素水の量が算出される。また、工程Ｓ８においては、第２指示量が第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量となるように、尿素添加装置６２が第２ＳＣＲ装置５１に供給する尿素水の量が算出される。
さらに、工程Ｓ８の後に、尿素添加量算出部７８が算出した尿素水の量に関する情報を尿素添加装置６１及び尿素添加装置６２に出力する。尿素添加装置６１及び尿素添加装置６２のそれぞれは、取得した尿素水の量に関する情報に基づいて、ＳＣＲ装置に尿素水を供給する。これにより、ＳＣＲ装置におけるｄｅＮＯｘ量が調整される。
以上説明したように、本実施形態に係る排気浄化システム１では、排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の上流側に設けられ、銅系触媒９２を含む第２ＳＣＲ装置５１と、排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の下流側に設けられ、鉄系触媒８３を含む第１ＳＣＲ装置４１とにより、排気ガスＧに含まれるＮＯｘを還元する。第２ＳＣＲ装置５１に用いられる銅系触媒９２は、例えば鉄系触媒に比べ、比較的幅広い温度帯でＮＯｘの還元が可能である。また、エンジン１０の冷間始動時において、排気通路２０においてＤＰＦ装置３１の上流側に設けられた第２ＳＣＲ装置５１は、ＤＰＦ装置３１の下流側に設けられた第１ＳＣＲ装置４１よりも早期に活性温度に到達する。したがって、エンジン１０を冷間始動させた場合でも、例えば排気通路２０におけるＤＰＦ装置３１の下流側のみにＮＯｘを還元する触媒部を設ける構成に比べ、より早期にＮＯｘの還元を行うことができる。よって、低温時でもＮＯｘを効率的に浄化できる。
ここで、鉄系触媒８３を含む第１ＳＣＲ装置４１は、例えば銅系触媒９２を含む第２ＳＣＲ装置５１に比べ、ＮＯｘを還元するに際してのＮ２Ｏの副生量を抑制できる。そこで、この排気浄化システム１では、制御部７０が、第１ＳＣＲ装置４１によるＮＯｘの第１可能量を算出し、当該第１可能量が所定量以上となったとき（本実施形態では０よりも大きくなったとき、すなわち、第１ＳＣＲ装置４１がＮＯｘの還元が可能となったとき）、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を減少させると共に、第１ＳＣＲ装置４１におけるｄｅＮＯｘ量を増加させる。これにより、例えばエンジン１０の冷間始動から一定時間経過後（例えば第２時刻Ｔ２以降）には、第１ＳＣＲ装置４１を利用して、Ｎ２Ｏの副生量を抑制しつつ、ＮＯｘを還元することができる。以上より、この排気浄化システム１によれば、ＮＯｘの浄化及びＮ２Ｏの排出抑制を両立できる。
なお、本実施形態では、第２目標量に下限値を設けることができる。この場合の効果について説明する。まず、本実施形態では、上述したように、制御部７０が、第２ＳＣＲ装置５１でのＮＯｘ還元の目標量（第２目標量）を、エンジン１０の出口におけるＮＯｘの量から、第１ＳＣＲ装置４１におけるＮＯｘの還元可能量（第１可能量）を減算することで算出する。したがって、第１ＳＣＲ装置４１が十分にＮＯｘを還元可能な状態となると、第１可能量が大きくなる結果、第２目標量に下限値が設定されていない場合には第２目標量が極めて小さくなる（例えば０となる）。第２目標量が極めて小さいと、それに応じて、第２ＳＣＲ装置５１への尿素水の供給量を規定する第２指示量も小さくなり、結果的に、第２ＳＣＲ装置５１への尿素水の供給量も小さくなり、例えば０となる。
これにより、仮に第２目標量に下限値が設けられていない場合、第２ＳＣＲ装置５１に対して尿素水が供給されない状態が生じ得る。この状態において排気浄化システム１の運用が継続されると、エンジン１０から排出された排気ガスＧに含まれるＮＯｘの還元により第２ＳＣＲ装置５１に吸着されたＮＨ３が消費され、エンジン１０の停止後に第２ＳＣＲ装置５１に十分な量のＮＨ３が吸着されていない状態となり得る。よって、次にエンジン１０を冷間始動させた際、尿素水からＮＨ３を生成可能な温度に達する前には、第２ＳＣＲ装置５１によるｄｅＮＯｘ量が不足する可能性がある。この点、第２目標量に所定の下限値が設けられることにより、第２指示量が極端に小さくなることが避けられ、第２ＳＣＲ装置５１に対して尿素水が供給されない状態が生じることを抑制できる。このため、エンジン１０の停止後、第２ＳＣＲ装置５１に対してＮＨ３が予め吸着された状態とすることができる。よって、次にエンジン１０を冷間始動させたときでも、第２ＳＣＲ装置５１よるｄｅＮＯｘ量が不足することを抑制できる。
［第２実施形態］
続いて、第２実施形態に係る排気浄化システム１Ａについて説明する。第２実施形態に係る排気浄化システム１Ａは、構成及び制御部７０により実行される制御において、第１実施形態に係る排気浄化システム１と相違している。以下では、相違点の詳細について説明する。
図７は、第２実施形態に係る排気浄化システム１Ａを示す模式的な図である。排気浄化システム１Ａは、バイパス路２０Ａをさらに備える。バイパス路２０Ａは、排気通路２０における第２ＳＣＲ装置５１の上流側において排気通路２０から分岐すると共に、排気通路２０における第２ＳＣＲ装置５１の下流側であってＤＰＦ装置３１の上流側において排気通路２０に合流する。
また、排気通路２０における第２ＳＣＲ装置５１の上流側において、排気通路２０からバイパス路２０Ａが分岐する箇所には、バイパス路２０Ａにおける排気ガスＧの流通量を調整するための調整弁２１が設けられている。調整弁２１は、制御部７０により制御される。
排気浄化システム１Ａでは、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を変化させるための制御において、排気浄化システム１と相違している。上述したように、バイパス路２０Ａは、排気通路２０における第２ＳＣＲ装置５１の上流側から分岐すると共に、排気通路２０における第２ＳＣＲ装置５１の下流側に合流する。よって、制御部７０は、調整弁２１の開度を制御してバイパス路２０Ａにおける排気ガスＧの流通量を増加させることにより、第２ＳＣＲ装置５１を介さずに第１ＳＣＲ装置４１に至る排気ガスＧの量を増大させ、第１ＳＣＲ装置４１におけるｄｅＮＯｘ量を増加させることができる。また、制御部７０は、バイパス路２０Ａにおける排気ガスＧの流通量を減少させることにより、第２ＳＣＲ装置５１を通過する排気ガスＧの量を増加させ、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を増加させることができる。このような制御を実行することにより、制御部７０は、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を変化させることができる。
このように、排気浄化システム１Ａでは、排気浄化システム１における制御部７０の処理の工程Ｓ８の尿素水の供給量の調整に代えて（加えて）、第１指示量及び第２指示量に応じてバイパス路２０Ａにおける排気ガスＧの流通量を調整することにより、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を変化させることができる。すなわち、排気浄化システム１Ａでは、制御部７０は、バイパス路２０Ａにおける排気ガスＧの流通量を制御することで、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を変化させる。
以上説明した第２実施形態に係る排気浄化システム１Ａによっても、第１実施形態に係る排気浄化システム１と同様の理由により、ＮＯｘの浄化及びＮ２Ｏの排出抑制を両立できる。また、第２実施形態に係る排気浄化システム１Ａによれば、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１でのｄｅＮＯｘ量を調整するに際し、第１ＳＣＲ装置４１及び第２ＳＣＲ装置５１を流通する排気ガスＧの量を制御することができる。また、排気ガスＧが第２ＳＣＲ装置５１をバイパスする構成とすることで、排気通路２０に第２ＳＣＲ装置５１が設けられることによる第２ＳＣＲ装置５１及び第２ＡＳＣ５２の抵抗分の圧損が低減される。これにより、エンジン１０の燃費の低下を抑制できる。
本実施形態では、第１可能量が所定量以上となったとき、制御部７０は、調整弁２１を制御することによりバイパス路２０Ａにおける排気ガスＧの流通量を増加させることで、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を減少させる。この場合、第２ＳＣＲ装置５１への排気ガスＧの流通量が減少するため（又は、第２ＳＣＲ装置５１に排気ガスＧが流通しないため）、第２ＳＣＲ装置５１におけるｄｅＮＯｘ量を減少させるために尿素水の供給量を減少させた場合でも（又は尿素水が供給されなくても）、排気ガスＧに含まれるＮＯｘにより第２ＳＣＲ装置５１に吸着されているＮＨ３が消費されにくくなる。この結果、エンジン１０の停止後、第２ＳＣＲ装置５１に対してＮＨ３が予め吸着された状態とすることができる。よって、次にエンジン１０を冷間始動させたときでも、第２ＳＣＲ装置５１によるｄｅＮＯｘ量が不足することを抑制できる。
以上の実施形態は、本開示の一側面を説明したものであり、本開示は上記一例に限定されることなく変形され得る。
図８は、変形例に係る第１ＳＣＲ装置４１の一部を示す模式的な図である。変形例に係る第１ＳＣＲ装置４１では、担体８１上における触媒の配置において、第１実施形態に係る第１ＳＣＲ装置４１と相違する。図８に示されるように、第１ＳＣＲ装置４１は、担体８１と、第１銅系触媒８２Ａと、第２銅系触媒８２Ｂと、鉄系触媒８３と、を有している。第１銅系触媒８２Ａ、第２銅系触媒８２Ｂ、及び鉄系触媒８３は、担体８１に担持されている。第１銅系触媒８２Ａ及び鉄系触媒８３は、排気ガスＧの上流側から下流側に向けて担体８１上にこの順に配置されている。また、第２銅系触媒８２Ｂは、鉄系触媒８３及び担体８１の間に配置されている。このように触媒が配置された第１ＳＣＲ装置４１によっても、担体８１における上流側に配置された鉄系触媒８３を用いてＮＯｘを還元した後に、担体８１に配置された第１銅系触媒８２Ａ及び第２銅系触媒８２Ｂを用いてＮＯｘを還元できる。これにより、第１銅系触媒８２Ａ及び第２銅系触媒８２Ｂにより還元するＮＯｘの量を低減することができ、Ｎ２Ｏの副生量を抑制しつつ、ＮＯｘの十分な還元量を確保できる。なお、第１銅系触媒８２Ａ及び第２銅系触媒８２Ｂは、一体に設けられていてもよい。
また、第１実施形態の変形例として、車両の運転終了後（例えば、ドライバーによるキーオフ時）、制御部７０は、第２ＳＣＲ装置５１に対して加熱された空気と尿素水とを供給する制御を実行してもよい。この場合、例えばキーオフ後のエンジン停止を遅らせることで、排気ガスＧ及び尿素を第２ＳＣＲ装置５１に供給させてもよい。この結果、車両の運転終了後に第２ＳＣＲ装置５１に対して予めＮＨ３を吸着させておくことができる。よって、このような構成によっても、エンジン１０を冷間始動させた際に、第２ＳＣＲ装置５１によるｄｅＮＯｘ量が不足することを抑制できる。
１…排気浄化システム、２０…排気通路、２０Ａ…バイパス路、３１…ＤＰＦ装置（フィルタ）、４１…第１ＳＣＲ装置（第１触媒部）、５１…第２ＳＣＲ装置（第２触媒部）、６１…尿素添加装置（第１供給部）、６２…尿素添加装置（第２供給部）、７０…制御部、８３…鉄系触媒、９２…銅系触媒、Ｇ…排気ガス。

Claims (3)

  1. 車両に搭載された内燃機関の排気ガスを流通させる排気通路と、
    前記排気通路に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するためのフィルタと、
    前記排気通路における前記フィルタの下流側に設けられ、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元するための鉄系触媒及び／又はバナジウム系触媒を含む第１触媒部と、
    前記排気通路における前記フィルタの上流側に設けられ、前記排気ガスに含まれる前記窒素酸化物を還元するための銅系触媒を含む第２触媒部と、
    前記第１触媒部及び前記第２触媒部における前記窒素酸化物の還元量を制御するための制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記窒素酸化物を前記第１触媒部により還元可能な量である可能量を算出し、
    前記可能量が所定量以上となったとき、前記第２触媒部における前記窒素酸化物の還元量を減少させると共に、前記第１触媒部における前記窒素酸化物の還元量を増加させる、
    排気浄化システム。
  2. 前記第１触媒部に向けて前記窒素酸化物の還元を行うための還元剤を供給する第１供給部と、
    前記第２触媒部に向けて前記窒素酸化物の還元を行うための前記還元剤を供給する第２供給部と、をさらに備え、
    前記制御部は、前記第１供給部及び前記第２供給部における前記還元剤の供給量を制御することで、前記第１触媒部及び前記第２触媒部における前記窒素酸化物の還元量を変化させる、
    請求項１記載の排気浄化システム。
  3. 前記排気通路における前記第２触媒部の前記上流側において前記排気通路から分岐すると共に、前記排気通路における前記第２触媒部の前記下流側であって前記フィルタの上流側において前記排気通路に合流するバイパス路をさらに備え、
    前記制御部は、前記バイパス路における前記排気ガスの流通量を制御することで、前記第１触媒部及び前記第２触媒部における前記窒素酸化物の還元量を変化させる、
    請求項１又は２記載の排気浄化システム。
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