WO2005078250A1 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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engine
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Kiminobu Hirata
Nobuhiko Masaki
Hisashi Akagawa
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Nissan Diesel Motor Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an engine (hereinafter referred to as “exhaust gas purification apparatus”) that reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas using a reducing agent. It relates to technology for improving the purification rate.
  • exhaust gas purification apparatus for an engine
  • NOx nitrogen oxides
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27627
  • a powerful exhaust gas purification device injects and supplies a required amount of a reducing agent according to an engine operating state to an exhaust upstream of a reduction catalyst provided in an engine exhaust pipe to thereby supply NOx in exhaust gas.
  • a reducing agent are subjected to a catalytic reduction reaction to purify NOx into harmless components.
  • the reduction reaction uses ammonia having a good reactivity with NOx.
  • an aqueous urea solution is used, which is hydrolyzed by exhaust heat and steam in the exhaust to generate ammonia.
  • Patent Document 1 JP-A-2000-27627
  • a technology was developed to improve the ratio.
  • the present invention controls the flow rate of exhaust gas passing through the oxidation catalyst so that the ratio of NO in the exhaust gas to the predetermined ratio becomes close to a predetermined ratio.
  • a reduction catalyst that is provided in the engine exhaust pipe and reduces and purifies nitrogen oxides by using a reducing agent is located upstream of the reduction catalyst.
  • a flow control valve for controlling a flow rate, an operating condition detecting device for detecting an operating condition of the engine, and an exhaust gas introduced into the reduction catalyst based on the operating condition of the engine detected by the operating condition detecting device.
  • a control device for controlling the flow control valve so that the ratio of nitrogen and nitrogen dioxide approaches a predetermined ratio.
  • a reduction catalyst disposed in the engine exhaust pipe to reduce and purify nitrogen oxides using a reducing agent, and an exhaust pipe located upstream of the exhaust gas of the reduction catalyst
  • An oxidation catalyst disposed on one of the branch pipes branching into two to oxidize nitrogen oxide into nitrogen oxide, and a flow control valve for controlling an exhaust flow rate divided into each branch pipe.
  • the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst is determined.
  • a control device for controlling the flow control valve so as to approach the ratio.
  • a reduction catalyst provided in the engine exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides using a reducing agent, and an exhaust pipe located upstream of the exhaust gas of the reduction catalyst.
  • the flow control valve is controlled based on the detection device and the engine operation state detected by the operation state detection device such that the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst approaches a predetermined ratio.
  • a control device that performs the control.
  • control device may open one of the branch pipes exclusively or control the flow rate of exhaust gas diverted to each branch pipe based on the engine operating state.
  • the predetermined ratio may be set to a ratio suitable for the reduction reaction of nitrogen oxides by the reduction catalyst.
  • each of the branch pipes obtained by branching the exhaust pipe located upstream of the reduction catalyst into a plurality of exhaust pipes is configured to convert nitrogen oxide into nitrogen oxide.
  • Oxidation catalysts having different oxidizing ability from each other are provided.
  • the flow control valve is controlled based on the engine operating state so that the ratio between the nitrogen oxide and the nitrogen oxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst approaches a predetermined ratio.
  • the flow rate of exhaust gas diverted to the air is controlled.
  • the oxidation catalyst adapted to the operating state of the engine oxidizes nitrogen monoxide in the exhaust gas to nitrogen dioxide, and the ratio between the two can be brought close to a predetermined ratio. It is possible to improve the purification ratio of the nitrogen oxidized product.
  • one of the branch pipes obtained by branching the exhaust pipe located upstream of the exhaust gas from the reduction catalyst into two pipes is provided with one or two disulfides.
  • An oxidation catalyst for oxidizing the catalyst is provided.
  • the flow control valve is controlled based on the engine operating state so that the ratio between the nitrogen monoxide and the nitrogen dioxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst approaches a predetermined ratio, and the flow is divided into each branch pipe.
  • the exhaust flow rate is controlled. For this reason, the flow rate of the exhaust gas oxidized by the oxidation catalyst is controlled based on the operating state of the engine, and the ratio between the nitrogen oxide and the nitrogen oxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst approaches the predetermined ratio.
  • At least one of the branch pipes obtained by branching the exhaust pipe located upstream of the reduction catalyst into three or more branches is provided with: A plurality of oxidation catalysts having different oxidation capacities for oxidizing nitrogen monoxide to nitrogen dioxide are respectively provided. Then, the flow control valve is controlled based on the engine operating state so that the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst approaches a predetermined ratio, and is divided into each branch pipe. The exhaust flow rate is controlled.
  • the oxidation catalyst adapted to the operating state of the engine oxidizes nitrogen monoxide in the exhaust gas to nitrogen dioxide, making it possible to bring the ratio between the two close to a predetermined ratio. It is possible to improve the purification ratio of the raw sardine.
  • one of the branch pipes is exclusively opened based on the engine operating state, it is possible to use a flow control valve that simply opens and closes its flow path. In addition, it is possible to suppress an increase in cost and complexity of control contents.
  • the flow rate of exhaust gas diverted to each branch pipe is controlled on the basis of the operating state of the engine, the ratio of the nitrogen oxide and the nitrogen oxide in the exhaust gas introduced into the reduction catalyst can be controlled. Can be changed. Therefore, the purification rate of nitrogen oxides can be further improved regardless of the operating state of the engine.
  • the predetermined ratio is set to a ratio suitable for the reduction reaction of nitrogen oxides in the reduction catalyst, the reduction reaction of nitrogen oxides by the reduction catalyst can be effectively promoted.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the control contents of the above.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the exhaust gas purification apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing control contents of the above.
  • an exhaust nozzle 12 for injecting an aqueous urea solution as a reducing agent into an exhaust pipe 12 connected to an engine 10 along an exhaust gas flow direction A NOx reduction catalyst 16 for reducing NOx with ammonia obtained by hydrolyzing the aqueous urea solution and an ammonia oxidation catalyst 18 for oxidizing ammonia passing through the NOx reduction catalyst 16 are provided respectively. .
  • a required amount of urea aqueous solution according to the operating state of the engine is supplied to the injection nozzle 14 in a spray state mixed with air.
  • each of the branch pipes 12A and 12B obtained by branching the exhaust pipe 12 located upstream of the NOx reduction catalyst 16 into two exhaust pipes is provided as a flow control valve for opening and closing the exhaust flow path along the exhaust flow direction.
  • the oxidation catalysts 22A and 22B disposed in the respective branch pipes 12A and 12B have different oxidation abilities.
  • the oxidation catalysts 22A and 22B are disposed in upper and lower branch pipes 12A and 12B in the figure.
  • Each of the provided oxidation catalysts 22A and 22B has a low-temperature oxidation catalyst exhibiting a good oxidation ability at a low temperature where the exhaust temperature is lower than a predetermined value, and exhibits a good oxidation performance at a high temperature where the exhaust temperature is a predetermined value or more.
  • a high temperature oxidation catalyst is used.
  • the branch pipes 12A and 12B are opened and closed to control the flow rate of exhaust gas diverted to them.
  • a rotation speed sensor 24 for detecting an engine rotation speed Ne and a load sensor 26 for detecting an engine load Q are provided, respectively.
  • the load Q an accelerator opening, a throttle opening, an intake flow rate, an intake negative pressure, a fuel injection amount, and the like can be used.
  • Each output signal from the rotation speed sensor 24 and the load sensor 26 is input to a control unit 28 having a built-in computer, and is introduced into the NOx reduction catalyst 16 by a control program stored in a ROM (Read Only Memory).
  • the exhaust flow path is switched so that the ratio between NO and NO in the exhaust gas approaches the specified ratio.
  • the opening / closing valves 20A and 20B are controlled to open and close, respectively.
  • the control device is realized by the control program stored in the control unit 28, while the operating state detecting device is constituted by the rotation speed sensor 24 and the load sensor 26.
  • FIG. 2 shows the contents of a control program repeatedly executed at predetermined time intervals in control unit 28 in the first embodiment.
  • step 1 abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter
  • the rotation speed Ne and the load Q are read from the rotation speed sensor 24 and the load sensor 26, respectively.
  • step 2 the exhaust flow path according to the current rotational speed Ne and the load Q is determined by referring to a map in which the exhaust flow path suitable for the engine operating state, that is, the rotational speed and the load, is referred to in advance.
  • the ⁇ exhaust flow path '' specifies the branch pipe 12A or 12B through which the exhaust gas flows, and is an exhaust property that can be estimated from the rotation speed Ne and the load Q (particularly, NO and NO in the exhaust gas).
  • step 3 it is determined whether or not the force needs to switch the exhaust flow path. If it is necessary to switch the exhaust flow path, the process proceeds to step 4 (Yes), and the electromagnetic opening / closing valve is set so that exhaust gas is exclusively introduced into either the low-temperature oxidation catalyst 22A or the high-temperature oxidation catalyst 22B. Open / close control of 20A and 20B respectively. On the other hand, if it is not necessary to switch the exhaust flow path, unnecessary control will increase the power consumption and control the opening and closing of the electromagnetic on-off valves 20A and 20B to prevent the generation of operating noise from the electromagnetic on-off valves 20A and 20B. Terminate processing without performing (No).
  • the ratio of NO to NO in the exhaust gas introduced into the NOx reduction catalyst 16 The exhaust flow path suitable for the engine speed Ne and the load Q is determined, and the electromagnetic on-off valves 20A and 20B are controlled to open and close, respectively. Therefore, the exhaust gas of the engine 10 is selectively and exclusively introduced into either the low-temperature oxidation catalyst 22A or the high-temperature oxidation catalyst 22B, and NO becomes NO according to its oxidation ability.
  • the ratio is improved so as to approach the predetermined ratio. NO and NO due to the catalyst 22A or 22B
  • the exhaust gas with the improved ratio of 2 is introduced into the NOx reduction catalyst 16. Further, the urea aqueous solution injected and supplied in a spray state together with air to the exhaust gas upstream of the NOx reduction catalyst 16 is hydrolyzed to ammonia (NH) by exhaust heat and water vapor in the exhaust gas, and the NOx reduction catalyst 16
  • NH ammonia
  • NOx in the exhaust gas is purified into water (HO) and harmless gas (N) using ammonia as a reducing agent.
  • an oxidation catalyst 30 for oxidizing NO in exhaust gas to NO is provided in a branch pipe 12A located at an upper part in the figure.
  • An electromagnetic flow control valve 32 capable of arbitrarily increasing or decreasing the opening area of the exhaust passage is provided in the branch pipe 12B located below.
  • the oxidation catalyst 30 for example, one that exhibits good oxidation performance in an engine steady state is used.
  • FIG. 4 shows the contents of a control program repeatedly executed at predetermined time intervals in the control unit 28 in the second embodiment.
  • step 11 the rotation speed Ne and the load are detected from the rotation speed sensor 24 and the load sensor 26.
  • an electromagnetic flow control valve 32 corresponding to the current rotational speed Ne and load Q is referred to by referring to a map in which the operating state of the engine, that is, the valve opening suitable for the rotational speed and the load, is referred to in advance. Is determined.
  • the “valve opening degree” is a parameter for controlling the opening area of the exhaust passage of the branch pipe 12B, and by increasing or decreasing the opening area, the exhaust flow rate flowing through each of the branch pipes 12A and 12B. Can be arbitrarily controlled. For this reason, NO and NO
  • the ratio can be made closer to a predetermined ratio.
  • step 13 the electromagnetic flow control valve 32 is controlled in accordance with the valve opening to increase or decrease the opening area of the branch pipe 12B.
  • the flow rate of the exhaust gas passing through the oxidation catalyst 30 and the flow rate of the exhaust gas not passing through the oxidation catalyst 30 can be arbitrarily controlled.
  • the ratio of NO in the exhaust gas introduced into the NOx reduction catalyst 16 approaches the predetermined ratio regardless of the engine operating state.
  • the exhaust pipe is branched into two by two branch pipes.
  • the exhaust pipe is branched into a plurality by three or more branch pipes.
  • the present invention is applicable.
  • a plurality of oxidation catalysts having different oxidation capacities must be disposed in the branch pipes except for at least one of the three or more branch pipes. ⁇ .
  • each branch pipe may be arbitrarily increased or decreased, and in the second embodiment, the branch pipe through which exhaust gas flows may be selectively and exclusively switched. !,.
  • the control of the flow control valve is such that the ratio of NO to NO in the exhaust gas introduced into the NOx reduction catalyst approaches a predetermined ratio suitable for the NOx reduction reaction by the NOx reduction catalyst.

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Abstract

　エンジン排気管に、還元剤を用いてＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒を配設すると共に、その排気上流に位置する排気管を２つに分岐した各分岐管に、排気流路を開閉する電磁式開閉弁、及び、ＮＯをＮＯ2へと酸化させる酸化能力が相互に異なる酸化触媒を夫々配設する。ここで、各酸化触媒としては、排気温度が低温のときに良好な酸化能力を発揮する低温酸化触媒、排気温度が高温のときに良好な酸化能力を発揮する高温酸化触媒を用いる。そして、コントロールユニットにより、ＮＯｘ還元触媒に導入される排気中のＮＯとＮＯ2との割合が所定割合に近づくように、エンジンの回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑに基づいて電磁式開閉弁を夫々制御する。

Description

明 細 書
エンジンの排気浄ィ匕装置
技術分野
[0001] 本発明は、還元剤を用いて排気中の窒素酸ィ匕物 (NOx)を還元浄化するエンジン の排気浄ィ匕装置 (以下「排気浄ィ匕装置」という）において、特に、 NOx浄化率を向上 させる技術に関する。
背景技術
[0002] エンジンの排気に含まれる NOxを浄ィ匕する触媒浄ィ匕システムとして、特開 2000— 2 7627号公報 (特許文献 1)に開示された排気浄化装置が提案されている。
[0003] 力かる排気浄ィ匕装置は、エンジン排気管に配設された還元触媒の排気上流に、ェ ンジン運転状態に応じた必要量の還元剤を噴射供給することで、排気中の NOxと還 元剤とを触媒還元反応させて、 NOxを無害成分に浄化処理するものである。ここで、 還元反応は、 NOxと反応性が良好なアンモニアを用いるもので、還元剤としては、排 気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを発生する尿素水溶液が 用いられる。
特許文献 1：特開 2000-27627号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、アンモニアを還元剤として用いる排気浄ィ匕装置では、排気中の一酸化窒 素 (NO)と二酸ィ匕窒素 (NO )との割合がある所定割合のときに、還元触媒による NO
2
X净ィ匕率が最良となることが知られている。このため、還元触媒の排気上流に配設し た酸ィ匕触媒により排気中の NOを酸ィ匕し、還元触媒に導入される排気中の NOと NO
2 との割合を改善する技術が開発された。
[0005] し力しながら、排気中の NOと NOとの割合はエンジン運転状態に応じて大きく変
2
化する一方、酸化触媒による NOを NOへと酸化させる酸化能力は大きく変化しない
2
ため、広範な運転領域で NOと NOとの割合を所定割合に近づけることは困難であつ
2
た。そして、排気中の NOと NOとの割合が所定割合となっていない運転領域では、 還元触媒による NOx浄ィ匕率が低下し、浄化が不十分な排気が大気中に排出されて しまうおそれがあった。また、燃料である軽油，ガソリン，アルコール類などを還元剤と して用いる排気浄ィ匕装置もある力 広範な運転領域で NOと NOとの割合を還元反
2
応に適合した所定割合に近づけることが困難であり、同様な問題が発生するおそれ かあつた。
[0006] そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、酸化触媒を通過させる排気 流量を制御することで、排気中の NOと NOとの割合を所定割合に近づけ、広範な運
2
転領域で NOx浄ィ匕率を向上させた排気浄ィ匕装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0007] このため、第 1の発明に係る排気浄化装置では、エンジン排気管に配設され、還元 剤を用いて窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、還元触媒の排気上流に位置す る排気管を複数に分岐した各分岐管に夫々配設され、一酸ィヒ窒素を二酸ィヒ窒素へ と酸化させる酸化能力が相互に異なる複数の酸化触媒と、各分岐管に分流する排気 流量を制御する流量制御弁と、エンジン運転状態を検出する運転状態検出装置と、 運転状態検出装置により検出されたエンジン運転状態に基づいて、還元触媒に導 入される排気中の一酸ィ匕窒素と二酸ィ匕窒素との割合が所定割合に近づくように流量 制御弁を制御する制御装置と、を含んで構成されたことを特徴とする。
[0008] 第 2の発明に係る排気浄ィ匕装置では、エンジン排気管に配設され、還元剤を用い て窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、還元触媒の排気上流に位置する排気管 を 2つに分岐した分岐管の一方に配設され、一酸ィ匕窒素を二酸ィ匕窒素へと酸化させ る酸化触媒と、各分岐管に分流する排気流量を制御する流量制御弁と、エンジン運 転状態を検出する運転状態検出装置と、運転状態検出装置により検出されたェンジ ン運転状態に基づいて、還元触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸化窒素 との割合が所定割合に近づくように流量制御弁を制御する制御装置と、を含んで構 成されたことを特徴とする。
[0009] 第 3の発明に係る排気浄ィ匕装置では、エンジン排気管に配設され、還元剤を用い て窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、還元触媒の排気上流に位置する排気管 を 3つ以上に分岐した各分岐管のうち、少なくとも 1つを除いた分岐管に夫々配設さ れ、一酸化窒素を二酸化窒素へと酸化させる酸化能力が相互に異なる複数の酸ィ匕 触媒と、各分岐管に分流する排気流量を制御する流量制御弁と、エンジン運転状態 を検出する運転状態検出装置と、運転状態検出装置により検出されたエンジン運転 状態に基づいて、還元触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸化窒素との割 合が所定割合に近づくように流量制御弁を制御する制御装置と、を含んで構成され たことを特徴とする。
[0010] ここで、制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、各分岐管のうちの 1つを排他 的に開通させるか、又は、各分岐管に分流する排気流量を夫々制御すればよい。ま た、所定割合は、還元触媒による窒素酸化物の還元反応に適合した割合に設定す ればよい。
発明の効果
[0011] 第 1の発明に係る排気浄化装置によれば、還元触媒の排気上流に位置する排気 管を複数に分岐した各分岐管には、一酸ィ匕窒素を二酸ィ匕窒素へと酸化させる酸ィ匕 能力が相互に異なる酸化触媒が夫々配設される。そして、還元触媒に導入される排 気中の一酸ィ匕窒素と二酸ィ匕窒素との割合が所定割合に近づくように、エンジン運転 状態に基づいて流量制御弁が制御され、各分岐管に分流する排気流量が制御され る。このため、エンジン運転状態に適合した酸化触媒により、排気中の一酸化窒素が 二酸化窒素へと酸化され、両者の割合を所定割合に近づけることが可能となることか ら、広範な運転領域において、窒素酸ィ匕物の浄ィ匕率を向上させることができる。
[0012] 第 2の発明に係る排気浄化装置によれば、還元触媒の排気上流に位置する排気 管を 2つに分岐した分岐管の一方には、一酸ィ匕窒素を二酸ィ匕窒素へと酸化させる酸 化触媒が配設される。そして、還元触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸ィ匕 窒素との割合が所定割合に近づくように、エンジン運転状態に基づいて流量制御弁 が制御され、各分岐管に分流する排気流量が制御される。このため、エンジン運転 状態に基づいて、酸化触媒により酸化される排気流量が制御され、還元触媒に導入 される排気中の一酸ィ匕窒素と二酸ィ匕窒素との割合が所定割合に近づけることが可能 となることから、広範な運転領域において、窒素酸ィ匕物の浄ィ匕率を向上させることが できる。 [0013] 第 3の発明に係る排気浄化装置によれば、還元触媒の排気上流に位置する排気 管を 3つ以上に分岐した各分岐管のうち、少なくとも 1つを除いた分岐管には、一酸 化窒素を二酸化窒素へと酸化させる酸化能力が相互に異なる複数の酸化触媒が夫 々配設される。そして、還元触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸化窒素と の割合が所定割合に近づくように、エンジン運転状態に基づ!、て流量制御弁が制御 され、各分岐管に分流する排気流量が制御される。このため、エンジン運転状態に 適合した酸化触媒により、排気中の一酸化窒素が二酸化窒素へと酸化され、両者の 割合を所定割合に近づけることが可能となることから、広範な運転領域において、窒 素酸ィ匕物の浄ィ匕率を向上させることができる。
[0014] また、エンジン運転状態に基づいて各分岐管のうちの 1つを排他的に開通させるよ うにすれば、流量制御弁として、その流路を単に開閉するものを使用することが可能 となり、コスト上昇及び制御内容の複雑ィ匕を抑制することができる。一方、エンジン運 転状態に基づいて各分岐管に分流する排気流量を夫々制御するようにすれば、還 元触媒に導入される排気中の一酸ィ匕窒素と二酸ィ匕窒素との割合を細力べ変化させる ことができる。このため、エンジン運転状態にかかわらず、窒素酸化物の浄化率を一 層向上させることができる。
[0015] さらに、所定割合を還元触媒における窒素酸化物の還元反応に適合した割合に設 定すれば、還元触媒による窒素酸化物の還元反応を効果的に促進することができる 図面の簡単な説明
[0016] [図 1]図 1は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 1実施形態を示す構成図である。
[図 2]図 2は、同上の制御内容を示すフローチャートである。
[図 3]図 3は、本発明に係る排気浄ィ匕装置の第 2実施形態を示す構成図である。
[図 4]図 4は、同上の制御内容を示すフローチャートである。
符号の説明
[0017] 10 エンジン
12 排気管
12A 分岐管 12B 分岐管
16 NOx還元触媒
20A 電磁式開閉弁
20B 電磁式開閉弁
22A 酸化触媒
22B 酸化触媒
24 回転速度センサ
26 負荷センサ
28 コン卜ロールュ-ッ卜
30 酸化触媒
32 電磁式流量制御弁
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
[0019] 本発明の第 1実施形態を示す図 1において、エンジン 10に接続される排気管 12に は、排気流通方向に沿って、還元剤としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル 14と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアにより NOxを還元浄ィ匕する N Ox還元触媒 16と、 NOx還元触媒 16を通過したアンモニアを酸ィ匕させるアンモニア 酸化触媒 18と、が夫々配設される。噴射ノズル 14には、エンジン運転状態に応じた 必要量の尿素水溶液が空気と混合した噴霧状態で供給される。また、 NOx還元触 媒 16の排気上流に位置する排気管 12を 2つに分岐した各分岐管 12A及び 12Bに は、排気流通方向に沿って、その排気流路を開閉する流量制御弁としての電磁式開 閉弁 20A及び 20Bと、排気中の NOを NOへと酸化させる酸化触媒 22A及び 22Bと
2
、が夫々配設される。各分岐管 12A及び 12Bに配設された酸化触媒 22A及び 22B は、相互に異なる酸ィ匕能力を有するものであって、例えば、図中上方及び下方に位 置する分岐管 12A及び 12Bに配設された酸化触媒 22A及び 22Bとしては、夫々、 排気温度が所定値未満の低温で良好な酸化能力を発揮する低温酸化触媒、排気 温度が所定値以上の高温で良好な酸ィ匕能力を発揮する高温酸ィ匕触媒を用いる。
[0020] 一方、各分岐管 12A及び 12Bを開閉し、これらに分流する排気流量を制御する電 磁式開閉弁 20A及び 20Bの制御系として、エンジン回転速度 Neを検出する回転速 度センサ 24と、エンジン負荷 Qを検出する負荷センサ 26と、が夫々設けられる。ここ で、負荷 Qとしては、アクセル開度，スロットル開度，吸気流量，吸気負圧，燃料噴射 量などが利用可能である。そして、回転速度センサ 24及び負荷センサ 26からの各出 力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット 28に入力され、その ROM ( Read Only Memory)に記憶された制御プログラムによって、 NOx還元触媒 16に導入 される排気中の NOと NOとの割合が所定割合に近づくように排気流路を切り替える
2
ベぐ電磁式開閉弁 20A及び 20Bが夫々開閉制御される。なお、コントロールュ-ッ ト 28に記憶された制御プログラムにより、制御装置が実現される一方、回転速度セン サ 24及び負荷センサ 26により、運転状態検出装置が構成される。
[0021] 図 2は、第 1実施形態におけるコントロールユニット 28において、所定時間ごとに繰 り返し実行される制御プログラムの内容を示す。
[0022] ステップ 1 (図では「S1」と略記する。以下同様)では、回転速度センサ 24及び負荷 センサ 26から回転速度 Ne及び負荷 Qを夫々読み込む。
[0023] ステップ 2では、エンジン運転状態、即ち、回転速度及び負荷に適合した排気流路 が予め設定されたマップを参照し、現在の回転速度 Ne及び負荷 Qに応じた排気流 路を決定する。ここで、「排気流路」とは、排気が流通する分岐管 12A又は 12Bを特 定するものであって、回転速度 Ne及び負荷 Qにより推定可能な排気性状 (特に、排 気中の NOと NOとの割合）に応じて、排気を低温酸化触媒 22A又は高温酸化触媒
2
22Bのどちらに導入すべきかを特定するものである。
[0024] ステップ 3では、排気流路を切り替える必要がある力否かを判定する。そして、排気 流路を切り替える必要があればステップ 4へと進み (Yes)、低温酸化触媒 22A又は 高温酸化触媒 22Bのいずれか一方に排気が排他的に導入されるように、電磁式開 閉弁 20A及び 20Bを夫々開閉制御する。一方、排気流路を切り替える必要がなけれ ば、不要な制御による電力消費量の増大，電磁式開閉弁 20A及び 20Bからの作動 音発生などを防止すベぐ電磁式開閉弁 20A及び 20Bを開閉制御せずに処理を終 了する (No)。
[0025] 力かる構成によれば、 NOx還元触媒 16に導入される排気中の NOと NOとの割合 が所定割合に近づくベぐエンジンの回転速度 Ne及び負荷 Qに適合した排気流路 が決定され、電磁式開閉弁 20A及び 20Bが夫々開閉制御される。このため、ェンジ ン 10の排気は、低温酸化触媒 22A又は高温酸化触媒 22Bのいずれか一方に選択 的かつ排他的に導入され、その酸化能力に応じて NOが NOとなり、 NOと NOとの
2 2 割合が所定割合に近づくように改善される。酸ィ匕触媒 22A又は 22Bにより NOと NO
2 との割合が改善された排気は、 NOx還元触媒 16へと導入される。また、 NOx還元触 媒 16の排気上流に空気と共に噴霧状態で噴射供給された尿素水溶液は、排気熱 及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニア (NH )となり、 NOx還元触媒 16
3
へと供給される。そして、 NOx還元触媒 16において、アンモニアを還元剤として用い 、排気中の NOxが水（H O)及び無害なガス (N )に浄ィ匕される。
2 2
[0026] 次に、本発明に係る排気浄化装置の第 2実施形態について説明する。なお、以下 の説明では、重複説明を排除する目的から、第 1実施形態とは異なる構成について のみ説明し、共通構成には同一符号を付してその説明を省略又は簡単とする。
[0027] 本発明の第 2実施形態の構成を示す図 3において、図中上方に位置する分岐管 1 2Aには、排気中の NOを NOへと酸化させる酸化触媒 30が配設される一方、図中
2
下方に位置する分岐管 12Bには、その排気流路の開口面積を任意に増減制御可能 な電磁式流量制御弁 32が配設される。ここで、酸化触媒 30は、例えば、エンジン定 常状態で良好な酸ィ匕能力を発揮するものが用いられる。
[0028] 図 4は、第 2実施形態におけるコントロールユニット 28において、所定時間ごとに繰 り返し実行される制御プログラムの内容を示す。
[0029] ステップ 11では、回転速度センサ 24及び負荷センサ 26から回転速度 Ne及び負荷
Qを夫々読み込む。
[0030] ステップ 12では、エンジン運転状態、即ち、回転速度及び負荷に適合した弁開度 が予め設定されたマップを参照し、現在の回転速度 Ne及び負荷 Qに応じた電磁式 流量制御弁 32の弁開度を決定する。ここで、「弁開度」とは、分岐管 12Bの排気流路 の開口面積を制御するパラメータであって、その開口面積を増減させることで、各分 岐管 12A及び 12Bを流通する排気流量を任意に制御できる。このため、 NOと NOと
2 の割合が未調整の排気と酸化触媒 30により NOの割合が増加した排気とを混合して 、その割合を所定割合に近づけることができる。
[0031] ステップ 13では、分岐管 12Bの開口面積を増減すベぐ弁開度に応じて電磁式流 量制御弁 32を制御する。
[0032] カゝかる構成によれば、酸化触媒 30を通過する排気流量とこれを通過しない排気流 量とを任意に制御可能であることから、これらを混合して得られる排気中の NOと NO
2 との割合を連続的に変化させることができる。このため、エンジン運転状態にかかわら ず、 NOx還元触媒 16に導入される排気中の NOと NOとの割合を所定割合に近づ
2
けることが可能となり、 NOx浄化率を効果的に向上させることができる。
[0033] なお、以上説明した実施形態では、 2つの分岐管により排気管が 2つに分岐される 構成について説明したが、 3つ以上の分岐管により排気管を複数に分岐する構成で あっても、本発明は適用可能である。このとき、第 2実施形態においては、 3つ以上に 分岐した各分岐管のうち少なくとも 1つを除いた分岐管に、酸ィ匕能力が相互に異なる 複数の酸化触媒を夫々配設すればょ ヽ。
[0034] このようにすれば、エンジン運転状態にかかわらず、 NOx還元触媒へと導入される 排気中の NOと NOとの割合を細力べ変化させることが可能となり、 NOx浄ィ匕率を
2 一 層向上させることができる。また、第 1実施形態において、各分岐管を流通する排気 流量を任意に増減制御したり、第 2実施形態において、排気が流通する分岐管を選 択的かつ排他的に切り替えるようにしてもよ!、。
[0035] さらに、還元剤としては、 NOx還元触媒における還元反応に応じて、炭化水素を主 成分とする軽油，ガソリン，アルコール類などの各種燃料を用いるようにしてもよい。こ の場合、流量制御弁の制御としては、 NOx還元触媒に導入される排気中の NOと N Oとの割合力 NOx還元触媒による NOxの還元反応に適合した所定割合に近づく
2
ようにすればよい。

Claims

請求の範囲
[1] エンジン排気管に配設され、還元剤を用いて窒素酸化物を還元浄化する還元触媒 と、
前記還元触媒の排気上流に位置する排気管を複数に分岐した各分岐管に夫々配 設され、一酸ィ匕窒素を二酸ィ匕窒素へと酸化させる酸ィ匕能力が相互に異なる複数の 酸化触媒と、
前記各分岐管に分流する排気流量を制御する流量制御弁と、
エンジン運転状態を検出する運転状態検出装置と、
前記運転状態検出装置により検出されたエンジン運転状態に基づいて、前記還元 触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸化窒素との割合が所定割合に近づく ように流量制御弁を制御する制御装置と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
[2] 前記制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、前記各分岐管のうちの 1っを排 他的に開通させることを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[3] 前記制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、前記各分岐管に分流する排気 流量を夫々制御することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気浄ィヒ装置。
[4] 前記所定割合は、前記還元触媒による窒素酸ィ匕物の還元反応に適合した割合で あることを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[5] エンジン排気管に配設され、還元剤を用いて窒素酸化物を還元浄化する還元触媒 と、
前記還元触媒の排気上流に位置する排気管を 2つに分岐した分岐管の一方に配 設され、一酸化窒素を二酸化窒素へと酸化させる酸化触媒と、
前記各分岐管に分流する排気流量を制御する流量制御弁と、
エンジン運転状態を検出する運転状態検出装置と、
前記運転状態検出装置により検出されたエンジン運転状態に基づいて、前記還元 触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸化窒素との割合が所定割合に近づく ように流量制御弁を制御する制御装置と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
[6] 前記制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、前記各分岐管のうちの 1っを排 他的に開通させることを特徴とする請求項 5記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[7] 前記制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、前記各分岐管に分流する排気 流量を夫々制御することを特徴とする請求項 5記載のエンジンの排気浄ィヒ装置。
[8] 前記所定割合は、前記還元触媒による窒素酸ィ匕物の還元反応に適合した割合で あることを特徴とする請求項 5記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[9] エンジン排気管に配設され、還元剤を用いて窒素酸化物を還元浄化する還元触媒 と、
前記還元触媒の排気上流に位置する排気管を 3つ以上に分岐した各分岐管のうち
、少なくとも 1つを除いた分岐管に夫々配設され、一酸化窒素を二酸化窒素へと酸化 させる酸化能力が相互に異なる複数の酸化触媒と、
前記各分岐管に分流する排気流量を制御する流量制御弁と、
エンジン運転状態を検出する運転状態検出装置と、
前記運転状態検出装置により検出されたエンジン運転状態に基づいて、前記還元 触媒に導入される排気中の一酸化窒素と二酸化窒素との割合が所定割合に近づく ように流量制御弁を制御する制御装置と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
[10] 前記制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、前記各分岐管のうちの 1っを排 他的に開通させることを特徴とする請求項 9記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
[11] 前記制御装置は、エンジン運転状態に基づいて、前記各分岐管に分流する排気 流量を夫々制御することを特徴とする請求項 9記載のエンジンの排気浄ィヒ装置。
[12] 前記所定割合は、前記還元触媒による窒素酸化物の還元反応に適合した割合で あることを特徴とする請求項 9記載のエンジンの排気浄ィ匕装置。
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