WO2012132227A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter

Definitions

  • an exhaust purification device disposed in an exhaust passage of an engine, an NOx (nitrogen oxide) catalyst part, an oxidation catalyst part, and a filter are sequentially arranged from the exhaust upstream side to the exhaust downstream side.
  • This exhaust purification device is a fuel (HC (hydrocarbon) component) in exhaust gas from a fuel addition device provided upstream of a NOx catalyst section (HC-SCR catalyst (selective reduction catalyst using hydrocarbon as a reducing agent)). Is added to react the added fuel with NOx to remove NOx in the exhaust and purify the exhaust.
  • HC hydrocarbon
  • the HC component in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst unit is increased by performing post injection during filter regeneration. Even if the exhaust gas passes through the NOx catalyst part, the NOx in the exhaust gas reacts with the HC component, so that the HC component flowing into the oxidation catalyst part is reduced by the amount of the reaction, and the oxidation of the HC component is performed. In some cases, the filter temperature rise effect (exhaust temperature rise effect) utilizing the reaction cannot be sufficiently obtained. For this reason, exhaust particulates accumulated on the filter cannot be sufficiently removed by combustion, and there is a problem that the pressure loss of the exhaust gas passing through the filter increases or the effect of collecting the exhaust particulates by the filter decreases. .
  • the fuel injection amount by post injection is increased in advance by the amount of reaction with NOx.
  • the reaction amount between NOx and the HC component is also affected by the temperature of the NOx catalyst portion, it is difficult to accurately predict this reaction amount. Therefore, for example, if the actual reaction amount between NOx and HC components is larger than the predicted value, the amount of HC supplied to the oxidation catalyst section is insufficient, and the regeneration temperature of the filter (exhaust temperature supplied to the filter) is the target. There is a problem that the temperature falls below. Conversely, if the actual reaction amount between NOx and HC components is less than the predicted value, more HC components are supplied to the oxidation catalyst unit than necessary, leading to a deterioration in fuel consumption. There is.
  • an object of the present invention is to improve the configuration of an engine exhaust purification device in which a NOx catalyst unit, an oxidation catalyst unit, and a filter are arranged in this order from the exhaust upstream side to the downstream side.
  • a NOx catalyst unit a NOx catalyst unit
  • an oxidation catalyst unit a filter
  • it is possible to prevent the deterioration of the fuel consumption and to reliably perform the regeneration of the filter.
  • the exhaust passage of the engine is arranged on the upstream side of the NOx catalyst portion, the first passage for leading the exhaust to the NOx catalyst portion, and the exhaust catalyst without the NOx catalyst portion.
  • a control valve is provided in the exhaust passage, and the flow rate of the exhaust gas flowing into the first passage and the flow rate of the exhaust gas flowing into the second passage are controlled by the control valve. The flow rate ratio can be changed.
  • the exhaust emission control device of the present invention is disposed in the exhaust passage forming member that forms an exhaust passage through which exhaust from the engine passes, and reduces NOx in the exhaust using HC as a reducing agent.
  • NOx catalyst part, oxidation catalyst part disposed downstream of the NOx catalyst part in the exhaust passage, and downstream of the oxidation catalyst part in the exhaust passage, and exhaust particulates contained in the exhaust.
  • a filter to collect and a control valve provided in the exhaust passage are provided.
  • a portion of the exhaust passage on the upstream side of the NOx catalyst portion includes a first passage that guides exhaust from the engine to the NOx catalyst portion, and the exhaust from the engine without passing through the NOx catalyst portion. It is branched to a second passage leading to the oxidation catalyst part.
  • the control valve changes a flow rate ratio between a flow rate of exhaust flowing into the first passage and a flow rate of exhaust flowing into the second passage.
  • the exhaust emission control device of the present invention it is possible to prevent the deterioration of fuel consumption and to reliably regenerate the filter.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. It is a flowchart which shows an example of normal driving
  • FIG. 1 shows a structure in an upper swing body 101 of a hydraulic excavator 100 provided with an exhaust purification device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • This exhaust purification device 1 (see FIGS. 1 to 3) is applied to exhaust purification processing of a diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine) mounted on a hydraulic excavator 100.
  • the left side in FIGS. 1 and 2 corresponds to the front of the excavator 100, and the right side corresponds to the rear.
  • the engine 2 is an in-line four-cylinder engine, for example, and is disposed in the engine room 3 provided in the upper swing body 101 of the excavator 100.
  • a hydraulic pump 4 In the engine room 3, in addition to the engine 2, a hydraulic pump 4, a radiator 5, an exhaust purification device 1, and the like are accommodated.
  • Exhaust gas discharged from the engine 2 is guided to the exhaust purification device main body 6 via the exhaust manifold (not shown) and the exhaust pipe 7 and is discharged from the exhaust purification device main body 6 to the atmosphere via the tail pipe 8.
  • the exhaust purification device main body 6 has a substantially cylindrical shape, and extends substantially horizontally in a direction orthogonal to the cylinder arrangement direction on the side of the engine 2.
  • An exhaust pipe 7 is connected to one end in the longitudinal direction of the exhaust purification apparatus body 6 from below, and a tail pipe 8 is connected to the other end in the longitudinal direction of the exhaust purification apparatus body 6 from above.
  • the exhaust pipe 7 and the tail pipe 8 are each connected perpendicularly to the exhaust purification device main body 6.
  • the exhaust purification device 1 includes the exhaust purification device main body 6 and the exhaust pipe 7, the NOx catalyst unit 11 that reduces and purifies NOx contained in the exhaust discharged from the engine 2, the HC contained in the exhaust, An oxidation catalyst unit 12 that purifies harmful substances such as CO and a filter 13 that collects exhaust particulates (PM) such as soot contained in the exhaust are provided.
  • the assembly combining the exhaust purification device body 6 and the exhaust pipe 7 corresponds to the exhaust passage forming member of the present invention, and forms a series of exhaust passages 10.
  • the exhaust passage 10 includes an exhaust passage downstream portion 6 a formed inside the exhaust purification device main body 6 and an exhaust passage upstream portion 7 a formed inside the exhaust pipe 7.
  • the NOx catalyst unit 11, the oxidation catalyst unit 12, and the filter 13 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side in the exhaust passage downstream portion 6a formed in the exhaust purification device body 6. .
  • the NOx catalyst unit 11 is a cylindrical honeycomb having an HC selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as HC-SCR catalyst) with enhanced reaction selectivity so that NOx can be selectively reacted with HC even in the presence of oxygen.
  • a body (hereinafter referred to as NOx catalyst holder) 14 is held on the cell surface.
  • HC-SCR catalyst for example, a well-known base metal oxidation catalyst such as copper-zeolite, iron-zeolite, etc. can be adopted, and the NOx catalyst holding body 14 holding these HC-SCR catalysts can be used.
  • alumina or the like can be used.
  • the oxidation catalyst portion 12 is a cylindrical honeycomb body (hereinafter referred to as an oxidation catalyst holding body) 15 having a noble metal such as Pt (platinum) coated on the cell surface and coated with a catalyst layer. It is configured to promote an oxidation reaction in which CO and HC are oxidized to produce CO 2 and H 2 O.
  • a noble metal such as Pt (platinum) coated on the cell surface and coated with a catalyst layer. It is configured to promote an oxidation reaction in which CO and HC are oxidized to produce CO 2 and H 2 O.
  • the filter 13 is a porous ceramic diesel particulate filter (DPF), and its cell surface is coated with a catalyst layer holding a precious metal such as Pt.
  • the filter 13 is formed in a cylindrical shape, and the filter 13, the NOx catalyst holding body 14, and the oxidation catalyst holding body 15 are arranged in series and coaxially with each other.
  • Each of the holding bodies 14 and 15 and the filter 16 are fixed to the tube wall of the exhaust purification device main body 6.
  • the differential pressure detection passage 21 has a differential pressure ⁇ P between the upstream side and the downstream side of the filter.
  • a differential pressure detection sensor 22 is provided to detect this.
  • a NOx sensor 23 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas is provided on the downstream side of the filter 13.
  • the NOx sensor 23 corresponds to the NOx concentration detecting means of the present invention.
  • the detection signal of the differential pressure detection sensor 22 is output to an ECU (Engine Control Unit) 25 via an electrical connection line E1 (see FIG. 3).
  • the detection signal of the NOx sensor 23 is output to the ECU 25 via the electrical connection line E2.
  • a portion of the exhaust passage 10 on the upstream side of the NOx catalyst portion 11 (that is, a portion near the downstream end portion of the exhaust passage upstream portion 7a) is a first passage that guides exhaust from the engine 2 to the NOx catalyst portion 11. 27 and a second passage 28 that guides exhaust from the engine 2 to the oxidation catalyst unit 12 without passing through the NOx catalyst unit 11. (See FIG. 3).
  • the first passage 27 and the second passage 28 are separated from each other by a partition plate 26 provided at the downstream end of the exhaust pipe 7.
  • the partition plate 26 is disposed at the downstream end of the exhaust pipe 7 so as to divide the space of the exhaust passage upstream portion 7a in the exhaust pipe 7 into two in the radial direction (see FIG. 4).
  • An end portion on the exhaust gas downstream side of the partition plate 26 is fixed by welding to the outer peripheral surface of the NOx catalyst holding body 14.
  • the ratio of the exhaust flow rate flowing into the first passage 27 and the exhaust flow rate flowing into the second passage 28 is set at the portion of the exhaust passage upstream portion 7a that starts to branch into the first passage 27 and the second passage 28.
  • a control valve 29 for changing is provided.
  • the control valve 29 includes a valve body 31 made of a semicircular plate-like member, and a rotation pin fixed to the valve body 31 so as to rotate integrally with the valve body 31. 32.
  • the rotation pin 32 is disposed so as to penetrate the space of the exhaust passage upstream portion 7a in the exhaust pipe 7 in the radial direction. Both ends of the rotation pin 32 are rotatably supported on the tube wall of the exhaust pipe 7, and are rotated integrally with the valve body 31 by the electric motor 33.
  • the outer peripheral surface of the rotation pin 32 is in contact with the end surface of the partition plate 26 on the exhaust upstream side so as to be able to rotate and slide.
  • the valve body 31 rotates the rotation pin 32 by the electric motor 33, whereby the first passage fully closed position PS ⁇ b> 1 (see FIG. 3) that fully closes the upstream opening of the first passage 27 and the second passage 28. It can be controlled to an arbitrary position between the second passage fully closed position PS2 (normal position described later) for fully closing the upstream side opening.
  • the electric motor 33 is controlled by an ECU 25 described later.
  • the ECU 25 is composed of a known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • the ECU 25 operates the engine 2 and the control valve 29 (electric motor 33) based on detection signals from the NOx sensor 23, the differential pressure detection sensor 22, and various sensors (not shown) attached to the engine 2. Control.
  • the ECU 25 includes a determination unit 251, a deposition amount calculation unit 252, a temporary target control position calculation unit 253, a target control position setting unit 254, and a valve control unit 255.
  • NOx concentration calculating means 256, HC amount calculating means 257, and HC amount controlling means 258 are provided.
  • the determination means 251 is a means for determining whether or not the regeneration of the filter 13 is necessary. In this embodiment, whether or not the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure detection sensor 22 is less than a preset first threshold pressure. Whether or not it is necessary to regenerate the filter 13 is determined depending on whether or not it is necessary.
  • the accumulation amount calculation means 252 calculates the amount of exhaust particulate accumulated on the filter 13 based on the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure detection sensor 22.
  • the accumulation amount detection means for detecting the amount of exhaust particulate deposited on the filter 13 in the present invention is constituted by the differential pressure detection sensor 22 and the accumulation amount calculation means 252.
  • the temporary target control position calculation unit 253 calculates the temporary target control position of the control valve 29 based on the exhaust particulate amount calculated by the accumulation amount calculation unit 252.
  • the target control position setting means 254 corrects the temporary target control position based on the NOx concentration calculated by the NOx concentration calculation means 256, and uses the corrected temporary target control position as the true target control position of the control valve 29. Set.
  • the valve control means 255 controls the operation of the control valve 29 based on the determination result by the determination means 251 and the target control position set by the target control position control means 254. Specifically, the valve control means 255 controls the motor 33 that drives the control valve 29.
  • the NOx concentration calculating means 256 calculates the NOx concentration on the downstream side of the filter 13 based on the detection signal from the NOx sensor 23.
  • the HC amount calculating unit 257 calculates the HC amount necessary for the NOx reduction reaction in the NOx catalyst unit 11 based on the NOx concentration calculated by the NOx concentration calculating unit 256.
  • the HC amount control means 258 controls an injector (fuel injection valve) that injects fuel in the engine 2 so that the HC amount calculated by the HC amount calculation means 257 is obtained.
  • the ECU 25 configured as described above determines that regeneration of the filter 13 is not necessary and performs normal operation. Execute control. Specifically, when the ECU 25 determines that the regeneration of the filter 13 is not necessary, the ECU 25 moves the control valve 29 to the normal position (the position indicated by the two-dot chain line in FIG.
  • the HC amount is calculated, and post-injection is performed into the combustion chamber of the engine 2 to supply the calculated HC amount into the exhaust gas. This post-injection is performed in the compression process prior to the main injection near the compression top dead center.
  • the ECU 25 determines that regeneration of the filter 13 is necessary and executes filter regeneration control when the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure detection sensor 22 is equal to or higher than the first threshold pressure. Specifically, when the ECU 25 determines that the filter regeneration control is necessary, the ECU 25 calculates the amount of exhaust particulate accumulated on the filter 13 based on the differential pressure ⁇ P detected by the differential pressure detection sensor 22, and calculates the calculation.
  • the temporary target control position of the control valve 29 is calculated based on the exhaust particulate amount. This temporary target control position is a position in the range between the first passage fully closed position PS1 and the second passage fully closed position PS2, and the second passage 28 corresponds to the increased amount of exhaust particulates. It is calculated based on map data stored in advance by the ECU 25 so that the exhaust flow rate flowing into the engine increases.
  • the ECU 25 corrects the calculated temporary target control position according to the NOx concentration detected by the NOx sensor 23.
  • the ECU 25 corrects the temporary target control position so that the exhaust flow rate flowing into the first passage 27 increases in response to the increase in the NOx concentration detected by the NOx sensor 23, and the correction is performed.
  • the temporary target control position thus set is set as the true target control position of the control valve 29.
  • the ECU 25 calculates the amount of HC necessary for NOx reduction in the NOx catalyst unit 11 and the amount of HC necessary for raising the temperature of the exhaust gas in the oxidation catalyst unit 12, and the calculated HC amount is being exhausted. Post-injection is performed in the combustion chamber of the engine 2 to supply to the engine.
  • the ECU 25 reads a concentration signal from the NOx sensor 23, a pressure signal from the differential pressure detection sensor 22, and signals from various sensors attached to the engine 2.
  • step S2 the ECU 25 calculates the differential pressure ⁇ P on the upstream side and the downstream side of the filter 13 based on the pressure signal from the differential pressure detection sensor 22 read in step S1, and the differential pressure ⁇ P is a first threshold value. It is determined whether the pressure is equal to or higher than the pressure. If this determination is NO, the process proceeds to step S13. On the other hand, if the determination is yes, the process proceeds to step S3.
  • step S3 the ECU 25 executes a filter regeneration program stored in a ROM (not shown) included in the ECU 25 in order to start filter regeneration control.
  • step S4 the ECU 25 calculates the accumulation amount (PM accumulation amount) of the exhaust particulate deposited on the filter 13 based on the differential pressure ⁇ P calculated in step S2.
  • step S5 the ECU 25 calculates the temporary target control position of the control valve 29 based on the accumulated amount of exhaust particulates calculated in step S4.
  • step S6 the ECU 25 calculates the NOx concentration on the downstream side of the filter 13 based on the detection signal from the NOx sensor 23 read in step S1.
  • step S7 the ECU 25 determines the target control position of the control valve 29 by correcting the calculated temporary target control position in accordance with the NOx concentration calculated in step S6.
  • step S8 the ECU 25 outputs a necessary control signal to the electric motor 33 in order to control the control valve 29 to the target control position.
  • step S9 the ECU 25 calculates the NOx concentration in the exhaust on the upstream side of the NOx catalyst unit 11 based on the detection signals from the various sensors of the engine 2, and based on the calculated NOx concentration, the NOx catalyst unit. 11 calculates the amount of HC necessary for the NOx reduction reaction. Further, the ECU 25 calculates the amount of HC required in the oxidation catalyst unit 12 for burning and removing the exhaust particulates based on the accumulation amount of the exhaust particulates calculated in step S4. What is necessary is just to estimate the driving
  • step S10 the ECU 25 controls the injector (fuel injection valve) of the engine to execute the main injection, and then in the exhaust immediately after being discharged from the engine 2 (in the exhaust on the upstream side of the NOx catalyst unit 11).
  • a necessary control signal is output to the injector (fuel injection valve) so that the HC amount of the fuel becomes equal to the HC amount calculated in step S9, and the injector is controlled to perform post injection.
  • step S11 the ECU 25 reads the detection signal from the differential pressure detection sensor 22, calculates the current differential pressure ⁇ P, and the calculated differential pressure is equal to or lower than the second threshold pressure ( ⁇ first threshold pressure). If the determination is NO, the process returns to step S2. On the other hand, if the determination is YES, the process proceeds to step S12. In step S12, the filter regeneration control is terminated, and then the process starts. Return.
  • step S13 that proceeds when the determination in step S2 is NO, the ECU 25 controls the electric motor 33 to control the control valve 29 to the normal position (second passage fully closed position PS2) described above. Is output.
  • step S14 the ECU 25 calculates (estimates) the NOx concentration in the exhaust discharged from the engine 2 based on detection signals from various sensors of the engine 2, and based on the calculated NOx concentration, the NOx catalyst. The amount of HC required for the reduction reaction of NOx in the part 11 is calculated.
  • step S15 the ECU 25 controls the injector of the engine to perform main injection. Thereafter, the ECU 25 controls the injector so that the HC amount in the exhaust immediately after being discharged from the engine 2 becomes the HC amount calculated in step S14. Then, a necessary control signal is output to control the injector to perform post-injection, and then the process returns to the start.
  • step S13 the ECU 25 executes the process of step S13 and is controlled by the ECU 25.
  • the valve 29 is controlled to the normal position (second passage fully closed position PS2). For this reason, the upstream opening of the second passage 28 is fully closed by the control valve 29, and the inflow of exhaust gas into the second passage 28 is blocked. As a result, all exhaust from the engine 2 is discharged from the first passage 27. After being supplied to the NOx catalyst unit 11, it is discharged into the atmosphere via the oxidation catalyst unit 12 and the filter 13.
  • the ECU 25 executes the processing of steps S3 to S8, and the control valve 29 is controlled between the first passage fully closed position PS1 and the second passage fully closed position PS2 by the ECU 25.
  • the target control position is controlled.
  • the exhaust gas from the engine 2 flows into the oxidation catalyst unit 12 without passing through the NOx catalyst unit 11 from the second channel 28 and the flow F1 (see FIG. 3) flowing into the NOx catalyst unit 11 from the first passage 27. Branches to flow F2 (see FIG. 3).
  • the HC component in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst unit 11 from the first passage 27 is used for the NOx reduction reaction in the NOx catalyst unit 11.
  • the HC component in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst unit 12 from the second passage 28 is used for the oxidation reaction in the oxidation catalyst unit 12, and the temperature of the exhaust gas is raised by the reaction heat generated at this time.
  • the heated exhaust gas is supplied to the filter 13 so that the temperature of the filter 13 reaches a target temperature (a temperature at which the exhaust particulates can be combusted), and the exhaust particulates accumulated on the filter are removed by combustion.
  • a target temperature a temperature at which the exhaust particulates can be combusted
  • the exhaust particulates accumulated on the filter are removed by combustion.
  • the HC component necessary in the oxidation catalyst unit 12 at the time of filter regeneration is directly supplied to the oxidation catalyst unit 12 from the second passage 28 without passing through the NOx catalyst unit 11.
  • the amount of HC supplied to the oxidation catalyst unit 12 at the time of filter regeneration can be accurately controlled, whereby the regeneration of the filter 13 can be reliably performed while preventing the deterioration of fuel consumption associated with filter
  • the ECU 25 executes the process of step S5 (and step S8), and flows into the second passage 28 in response to the increase in the amount of exhaust particulates accumulated on the filter 13.
  • the position of the control valve 29 is controlled by the ECU 25 so that the exhaust flow rate to be increased. Accordingly, the HC component supplied to the oxidation catalyst unit 12 via the second passage 28 can be increased in response to the increase in the amount of exhaust particulates accumulated on the filter 13, and as a result, the oxidation catalyst
  • the temperature of the exhaust gas supplied to the filter 13 can be increased by promoting the oxidation reaction of the HC component in the section 12. Therefore, the exhaust particulate deposited on the filter 13 can be efficiently and reliably burned and removed according to the amount of deposition.
  • the ECU 25 executes the process of step S7, and the position of the control valve 29 is controlled according to the NOx concentration on the downstream side of the filter 13.
  • the fall of the NOx purification rate during filter regeneration can be suppressed as much as possible. That is, at the time of filter regeneration, as described above, part of the exhaust from the engine 2 flows directly from the second passage 28 into the oxidation catalyst unit 12 without passing through the NOx catalyst unit 11. For this reason, if the amount of exhaust gas passing through the second passage 28 is too large, the amount of exhaust gas supplied from the first passage 27 to the NOx catalyst unit 11 may decrease and the NOx purification efficiency during filter regeneration may decrease. is there.
  • the NOx concentration on the downstream side of the filter 13 detected by the NOx sensor 23 becomes high, so that the NOx catalyst unit 11 is connected from the first passage 27.
  • the ECU 25 supplies the HC amount necessary for the NOx reduction reaction and the HC amount necessary for increasing the temperature of the filter 13 (HC amount necessary for the oxidation catalyst unit 12) into the exhaust gas.
  • post-injection is performed in the combustion chamber of the engine 2 (the processing of step S10 and step S15 is executed). Therefore, it is not necessary to separately provide an HC addition device or the like in order to secure these necessary HC amounts. Therefore, the number of parts can be reduced, and the exhaust purification device 1 can be made compact and low in cost.
  • the dedicated piping required when the fuel addition device is provided is not necessary, troubles such as fuel leakage can be prevented and safety can be improved.
  • the exhaust purification device 1 needs to be housed in the narrow engine room 3 together with the accessory equipment such as the hydraulic pump 4, so that compared to passenger cars, trucks, etc.
  • the installation space is limited, in the above-described embodiment, as described above, there is no need to separately provide a fuel addition device, so the exhaust purification device 1 can be downsized and efficiently disposed in the narrow engine room 3. .
  • the configuration of the present invention is not limited to the above embodiment, but includes various other configurations. That is, in the above embodiment, at the time of filter regeneration, the control valve 29 is controlled to a position in a range between the first passage fully closed position PS1 and the second passage fully closed position PS2, so that the first passage 27 and the second passage
  • the present invention is not limited to this.
  • the control valve 29 may be controlled to the first passage fully closed position PS1 during filter regeneration. .
  • control valve 29 shall have the one valve body 31, it is not restricted to this,
  • the control valve 29 is the 1st channel
  • the determination as to whether or not the regeneration of the filter 13 is necessary is performed based on the differential pressure detected by the differential pressure detection sensor 22, but the present invention is not limited to this.
  • the ECU 25 estimates the amount of exhaust particulates accumulated on the filter 13 based on the history of the operating state (combustion state etc.) of the engine 2, and whether the filter 13 needs to be regenerated based on the estimated amount of exhaust particulates. Such a determination may be made.
  • the ECU 25 may execute the timer control to determine that the filter 13 needs to be regenerated every predetermined time and execute the regeneration control of the filter 13.
  • the NOx sensor 23 is disposed on the downstream side of the filter 13.
  • the NOx sensor 23 may be disposed anywhere on the downstream side of the NOx catalyst unit 11.
  • the NOx concentration on the downstream side of the filter 13 is detected by the NOx sensor 23.
  • the present invention is not limited to this.
  • the ECU 25 is based on detection signals from various sensors. The operating state of the engine 2 may be estimated, and the NOx concentration may be estimated (detected) based on the estimated operating state.
  • post injection is performed in the combustion chamber of the engine 2 in order to supply the HC amount necessary for NOx reduction and the HC amount necessary for increasing the temperature of the filter 13 into the exhaust gas.
  • after injection may be performed instead of post injection, or after injection may be further performed in addition to post injection.
  • a fuel addition device may be separately provided in order to ensure the necessary amount of HC.
  • the exhaust purification device 1 is applied to the diesel engine 2.
  • the present invention is not limited to this.
  • the exhaust purification device 1 may be applied to a gasoline engine.
  • the engine 2 is not limited to an in-line four-cylinder engine, and may be a horizontally opposed type or a V-type engine, and the number of cylinders is not limited to four.
  • the number of cylinders may be three or less or five or more. Good.
  • the HC-SCR catalyst is used as the catalyst for reducing NOx.
  • a NOx storage reduction catalyst may be used.
  • the engine 2 is preferably a gasoline engine.
  • the exhaust purification apparatus of the present invention includes an exhaust passage forming member that forms an exhaust passage through which exhaust from an engine passes, and a NOx catalyst portion that is disposed in the exhaust passage and that reduces NOx in the exhaust using HC as a reducing agent. And an oxidation catalyst portion disposed downstream of the NOx catalyst portion in the exhaust passage and a downstream portion of the oxidation catalyst portion in the exhaust passage and collecting exhaust particulates contained in the exhaust gas.
  • a filter and a control valve provided in the exhaust passage, and a portion of the exhaust passage upstream of the NOx catalyst portion includes a first passage for guiding exhaust from the engine to the NOx catalyst portion.
  • the exhaust from the engine is branched to a second passage that guides the exhaust to the oxidation catalyst without passing through the NOx catalyst, and the control valve controls the flow rate of the exhaust flowing into the first passage and the second passage. Changing the flow ratio between the flow rate of the exhaust gas flowing, characterized in that.
  • part (or all) of exhaust from the engine can be caused to flow into the second passage by controlling the operation (position) of the control valve.
  • the exhaust gas flowing into the second passage is directly supplied to the oxidation catalyst unit without passing through the NOx catalyst unit.
  • the oxidation catalyst section the oxidation reaction of the HC component in the exhaust gas supplied from the second passage is promoted, and the temperature of the exhaust gas is raised by the reaction heat generated at this time.
  • the heated exhaust gas is supplied to the filter, so that the filter temperature rises to the target temperature and the exhaust particulates deposited on the filter are burned and removed.
  • the HC component necessary for the temperature rise of the filter (filter regeneration) can be directly supplied from the second passage to the oxidation catalyst unit without passing through the NOx catalyst unit. Therefore, the control valve accurately controls the amount of HC supplied to the oxidation catalyst unit during filter regeneration by changing the flow rate ratio between the flow rate of the exhaust gas flowing into the first passage and the flow rate of the exhaust gas flowing into the second passage. can do. Thereby, the regeneration of the filter can be reliably performed while preventing the deterioration of the fuel consumption.
  • a determination unit that determines whether or not the regeneration of the filter is necessary
  • a valve control unit that controls the operation of the control valve based on a determination result by the determination unit.
  • the valve control unit controls the operation of the control valve on the basis of the determination result by the determination unit that determines whether or not the filter needs to be regenerated, and is supplied to the oxidation catalyst unit at the time of filter regeneration.
  • the amount of HC can be accurately controlled. Thereby, the regeneration of the filter can be reliably performed while preventing the deterioration of the fuel consumption.
  • valve control means causes the control valve to discharge exhaust from the engine into one of the first and second paths.
  • the control valve causes exhaust from the engine to flow into both the first and second passages. It is preferable.
  • the control valve blocks the flow of the exhaust gas into the second passage, whereby the exhaust from the engine is all exhausted. It can be discharged into the atmosphere from one passage through the NOx catalyst section. Therefore, when it is not necessary to regenerate the filter, NOx in the exhaust can be sufficiently reduced by the NOx catalyst unit, and the purification efficiency of NOx in the exhaust can be improved.
  • the control valve allows the exhaust to flow into both the first and second passages.
  • the NOx catalyst can be directly supplied from the second passage without passing through the NOx catalyst, whereby the amount of HC supplied to the oxidation catalyst unit at the time of filter regeneration can be accurately controlled.
  • the filter can be reliably regenerated while preventing the deterioration.
  • the valve control means is configured to detect the deposit amount detecting means when the judging means determines that regeneration of the filter is necessary. It is preferable to control the operation of the control valve so as to increase the flow rate of the exhaust gas flowing into the second passage in response to the increase in the amount of exhaust particulates detected by the above.
  • the flow rate of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst unit from the second passage is increased, and thereby the oxidation catalyst unit together with the exhaust gas.
  • the amount of inflowing HC can be increased. Accordingly, in response to an increase in the amount of exhaust particulates deposited on the filter, the oxidation reaction of the HC component in the oxidation catalyst unit is promoted, and the temperature of the exhaust gas supplied to the filter through the oxidation catalyst unit is increased. Can be increased. Therefore, the exhaust particulate deposited on the filter can be efficiently and reliably burned and removed according to the amount of deposition.
  • the apparatus further comprises NOx concentration detection means that is disposed downstream of the NOx catalyst section and detects NOx concentration in the exhaust, and the valve control means is based on the NOx concentration detected by the NOx concentration detection means.
  • the control valve is preferably configured to be controlled.
  • the valve control unit controls the control valve based on the NOx concentration detected by the NOx concentration detection unit, the filter regeneration is performed efficiently and reliably while preventing the NOx purification rate from being lowered. be able to.
  • valve control means flows into the first passage in response to an increase in the NOx concentration detected by the NOx concentration detection means when the determination means determines that regeneration of the filter is necessary. It is preferable to control the control valve so as to increase the flow rate of exhaust gas.
  • part (or all) of the exhaust from the engine flows directly into the oxidation catalyst portion from the second passage without passing through the NOx catalyst portion. For this reason, if the amount of exhaust gas passing through the second passage is too large, the flow rate of exhaust gas supplied from the first passage to the NOx catalyst unit may decrease, and the NOx purification efficiency during filter regeneration may decrease.
  • the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst unit from the first passage in response to the increase in the NOx concentration of the exhaust gas detected by the NOx concentration detecting means during the regeneration of the filter Therefore, filter regeneration can be performed efficiently and reliably while suppressing a decrease in NOx purification performance during filter regeneration as much as possible.
  • HC amount control means for controlling the amount of HC in the exhaust discharged from the engine by post-injecting or after-injecting fuel into the cylinder of the engine.
  • the entire device in order to supply the amount of HC necessary for the reduction reaction of NOx in the exhaust and the amount of HC necessary for the temperature rise of the filter (the amount of HC necessary for the oxidation catalyst unit) into the exhaust, Further, since it is not necessary to provide a fuel (HC) addition device or the like, the entire device can be made compact.
  • the NOx catalyst part includes a cylindrical NOx catalyst holding body that holds a NOx catalyst
  • the oxidation catalyst part includes a cylindrical oxidation catalyst holding body that holds an oxidation catalyst
  • the filter is cylindrical.
  • the NOx catalyst holder, the oxidation catalyst holder, and the filter are preferably arranged in series and coaxially.
  • the cylindrical NOx catalyst holding body that holds the NOx catalyst, the cylindrical oxidation catalyst holding body that holds the oxidation catalyst, and the cylindrical filter are arranged in series and coaxially.
  • the entire apparatus can be made compact.
  • the present invention is useful for an engine exhaust purification device, and particularly useful for an engine exhaust purification device mounted on a construction machine such as an excavator.

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Abstract

　ＮＯｘ触媒部１１、酸化触媒部１２、及びフィルタ１３を排気上流側から下流側に向かってこの順番で配置したエンジンの排気浄化装置において、燃費の悪化を防止し、かつ、フィルタ１３の再生を確実に実行することを目的とする。この排気浄化装置では、排気通路１０におけるＮＯｘ触媒部１１の上流側の部分は、排気をＮＯｘ触媒部１１へと導く第１通路２７と排気をＮＯｘ触媒部１１を介さずに酸化触媒部１２へと導く第２通路２８とに分岐されている。それとともに、該排気通路中に制御弁２９が設けられている。該制御弁２９により、該第１通路２７に流入する排気の流量と該第２通路２８に流入する排気の流量との流量比率を変更することができる。

Description

排気浄化装置
　エンジンの排気浄化装置に関する技術分野に属する。
　従来より、エンジンの排気通路に配設される排気浄化装置として、排気上流側から排気下流側に向かって、ＮＯｘ（窒素酸化物）触媒部、酸化触媒部、及びフィルタを順に配置したものが知られている（例えば、特許文献１の図６参照）。この排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒部（ＨＣ－ＳＣＲ触媒（炭化水素を還元剤とする選択還元触媒））の上流側に設けられた燃料添加装置から排気中に燃料（ＨＣ（炭化水素）成分）を添加することで、添加燃料とＮＯｘとを反応させて、排気中のＮＯｘを除去して排気を浄化する。
　上記排気浄化装置では、フィルタに排気微粒子（ＰＭ：Particulate Matter)が堆積することにより排気微粒子の捕集効率が低下するという問題があり、この問題を解決するべく、現在までに様々なフィルタ再生技術が提案されている。例えば、特許文献２に示すものでは、フィルタ再生時にエンジンの燃焼室にポスト噴射を行うことで、排気中のＨＣ成分を増加させて酸化触媒部におけるＨＣ成分の酸化反応を促進し、このとき生じる反応熱により、フィルタ温度（フィルタに供給される排気温度）を上昇させてフィルタを再生させる。
　しかしながら、ＮＯｘ触媒部の下流側に酸化触媒部を配設するようにした上述の排気浄化装置では、フィルタ再生時に、ポスト噴射を実行することで酸化触媒部に流入する排気中のＨＣ成分を増加させようとしても、排気がＮＯｘ触媒部を通過する際に排気中のＮＯｘとＨＣ成分とが反応するため、その反応分だけ酸化触媒部に流入するＨＣ成分が減少して、該ＨＣ成分の酸化反応を利用したフィルタ昇温効果（排気昇温効果）を十分に得られない場合がある。このため、フィルタに堆積した排気微粒子を十分に燃焼除去することができず、フィルタを通過する排気の圧力損失が増加したり、フィルタによる排気微粒子の捕集効果が低下したりするという問題がある。
　これに対して、ポスト噴射による燃料噴射量を予め、ＮＯｘとの反応分だけ増量しておくことが考えられる。しかし、ＮＯｘとＨＣ成分との反応量はＮＯｘ触媒部の温度等にも影響されるため、この反応量を正確に予測することは困難である。したがって、例えば、ＮＯｘとＨＣ成分との実際の反応量が予測値よりも多いと、酸化触媒部に供給されるＨＣ量が不足してフィルタの再生温度（フィルタに供給される排気温度）が目標温度を下回ってしまうという問題がある。逆に、ＮＯｘとＨＣ成分との実際の反応量が予測値よりも少ないと、酸化触媒部に対して必要以上に多くのＨＣ成分が供給されることとなって、燃費の悪化を招くという問題がある。
特開２００８－７５６１０号公報 特開２０１０－２６５７５４号公報
　このような点に鑑みて、本発明の目的は、ＮＯｘ触媒部、酸化触媒部、及びフィルタを排気上流側から下流側に向かってこの順で配置したエンジンの排気浄化装置の構成を改良することにより、燃費の悪化を防止し、かつ、フィルタの再生を確実に実行することである。
　上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの排気通路を、ＮＯｘ触媒部の上流側において、排気をＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と排気をＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐させるとともに、該排気通路中に制御弁を設けて、該制御弁により、該第１通路に流入する排気の流量と該第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更可能にした。
　具体的には、本発明の排気浄化装置は、エンジンからの排気が通る排気通路を形成する排気通路形成部材と、上記排気通路に配設され、ＨＣを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒部と、上記排気通路における上記ＮＯｘ触媒部の下流側に配設された酸化触媒部と、上記排気通路における上記酸化触媒部の下流側に配設され、排気中に含まれる排気微粒子を捕集するフィルタと、上記排気通路に設けられた制御弁とを備えている。
　そして、上記排気通路における上記ＮＯｘ触媒部の上流側の部分は、上記エンジンからの排気を上記ＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と、上記エンジンからの排気を上記ＮＯｘ触媒部を介さずに上記酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐されている。上記制御弁は、上記第１通路に流入する排気の流量と上記第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更する。
　本発明の排気浄化装置によれば、燃費の悪化を防止し、かつ、フィルタの再生を確実に行うことができる。
本発明の実施形態に係る排気浄化装置が適用されるディーゼルエンジンを搭載した油圧ショベルのエンジンルーム内の機器配置を示す概略平面図である。 図１のII方向矢視図である。 排気浄化装置の内部構造を示す概略図である。 図３のIV-IV線断面図である。 ＥＣＵにおける通常運転制御及びフィルタ再生制御の一例を示すフローチャートである。 図３のＥＣＵの回路構成図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化装置１を備えた油圧ショベル１００の上部旋回体１０１内の構造を示している。この排気浄化装置１（図１～図３参照）は、油圧ショベル１００に搭載されたディーゼルエンジン２（以下、単にエンジンという）の排気浄化処理に適用される。なお、本実施形態では、図１～２における左側が油圧ショベル１００の前方に対応し、右側が後方を対応している。
　上記エンジン２は、例えば直列４気筒エンジンであって、油圧ショベル１００の上部旋回体１０１に設けられたエンジンルーム３内に配設されている。エンジンルーム３内には、エンジン２の他にも、油圧ポンプ４や、ラジエータ５、排気浄化装置１等が収容されている。エンジン２から排出される排気は、排気マニホールド（図示省略）及び排気パイプ７を介して排気浄化装置本体６に導かれ、排気浄化装置本体６からテールパイプ８を介して大気中に排出される。
　排気浄化装置本体６は、略円筒状をなしていて、エンジン２の側方において気筒配列方向に直交する方向に略水平に延びている。排気浄化装置本体６の長手方向の一端部には排気パイプ７が下方から接続され、排気浄化装置本体６の長手方向の他端部にはテールパイプ８が上側から接続されている。排気パイプ７及びテールパイプ８はそれぞれ排気浄化装置本体６に対して垂直に接続されている。
　上記排気浄化装置１は、上記の排気浄化装置本体６および排気パイプ７と、エンジン２から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ触媒部１１と、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ等の有害物質を浄化する酸化触媒部１２と、排気中に含まれる煤等の排気微粒子（ＰＭ）を捕集するフィルタ１３とを備えている。
　排気浄化装置本体６および排気パイプ７を組み合わせた集合体は、本発明の排気通路形成部材に対応しており、一連の排気通路１０を形成している。排気通路１０は、排気浄化装置本体６の内部に形成された排気通路下流側部分６ａと、排気パイプ７の内部に形成された排気通路上流側部分７ａとから構成されている。
　ＮＯｘ触媒部１１、酸化触媒部１２、及びフィルタ１３は、上記排気浄化装置本体６内に形成された排気通路下流側部分６ａに、上流側から下流側に向かってこの順番で配設されている。
　上記ＮＯｘ触媒部１１は、酸素共存下でも選択的にＮＯｘをＨＣと反応させ得るよう反応選択性を高めたＨＣ選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＨＣ－ＳＣＲ触媒と言う）を、円筒状のハニカム体（以下、ＮＯｘ触媒保持体という）１４のセル表面に保持して構成されている。このＨＣ－ＳＣＲ触媒には、例えば、銅―ゼオライト，鉄―ゼオライト等の周知の卑金属系酸化触媒を採用することができ、また、これらＨＣ－ＳＣＲ触媒を保持しているＮＯｘ触媒保持体１４には、例えばアルミナ等を採用することができる。
　上記酸化触媒部１２は、円筒状のハニカム体（以下、酸化触媒保持体という）１５のセル表面にＰｔ（白金）などの貴金属を保持して触媒層をコートしたものであって、排気中のＣＯ、ＨＣを酸化してＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する酸化反応を促進するように構成されている。
　上記フィルタ１３は、多孔質のセラミックス製のディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）であって、そのセル表面にはＰｔなどの貴金属を保持した触媒層をコートさせている。フィルタ１３は円筒状に形成されており、該フィルタ１３、上記ＮＯｘ触媒保持体１４、及び上記酸化触媒保持体１５とは、互いに直列に且つ同軸に配設されている。各保持体１４，１５、及びフィルタ１６はそれぞれ、排気浄化装置本体６の管壁に固定されている。
　上記排気通路下流側部分６ａにおけるフィルタ１３の上流側及び下流側は差圧検出通路２１を介して連通しており、この差圧検出通路２１には、フィルタ上流側及び下流側間の差圧ΔＰを検出するべく差圧検出センサ２２が設けられている。また、上記フィルタ１３の下流側には、排気中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ２３が設けられている。ＮＯｘセンサ２３は、本発明のＮＯｘ濃度検出手段に対応する。
　差圧検出センサ２２の検出信号は、電気接続ラインＥ１（図３参照）を介してＥＣＵ（Engine Control Unit)２５へと出力される。同様に、ＮＯｘセンサ２３の検出信号は、電気接続ラインＥ２を介してＥＣＵ２５へと出力される。
　上記排気通路１０のＮＯｘ触媒部１１の上流側の部分（すなわち、排気通路上流側部分７ａの下流側端部付近の部分）は、エンジン２からの排気をＮＯｘ触媒部１１へと導く第１通路２７と、エンジン２からの排気をＮＯｘ触媒部１１を介さずに酸化触媒部１２へと導く第２通路２８とに分岐されている。（図３参照）。
　第１通路２７と第２通路２８とは、排気パイプ７の下流側端部に設けられた隔壁板２６によって互いに区画されている。隔壁板２６は、排気パイプ７の下流側端部において、排気パイプ７内の排気通路上流側部分７ａの空間を径方向に二分割するように配設されている（図４参照）。隔壁板２６における排気下流側の端部は、ＮＯｘ触媒保持体１４の外周面に溶接して固定されている。
　上記排気通路上流側部分７ａにおける第１通路２７と第２通路２８とに分岐し始める部分には、第１通路２７に流入する排気流量と、第２通路２８に流入する排気流量との比率を変更するための制御弁２９が設けられている。
　上記制御弁２９は、図４に示すように、半円形の板状部材からなる弁体３１と、該弁体３１と一体に回転できるように該弁体３１に対して固定された回動ピン３２とを有している。回動ピン３２は、排気パイプ７内の排気通路上流側部分７ａの空間を径方向に貫通するように配設されている。回動ピン３２は、その両端部が排気パイプ７の管壁に回動可能に支持されていて、電動モータ３３により弁体３１と一体で回転駆動される。回動ピン３２の外周面は、隔壁板２６の排気上流側の端面に対し回転摺動可能に当接している。弁体３１は、回動ピン３２を電動モータ３３により回動させることで、第１通路２７の上流側開口を全閉する第１通路全閉位置ＰＳ１（図３参照）と、第２通路２８の上流側開口を全閉する第２通路全閉位置ＰＳ２（後述する通常位置）との間の任意の位置に制御可能になっている。上記電動モータ３３は、後述のＥＣＵ２５により作動制御される。
　上記ＥＣＵ２５は、ＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２５は、上記ＮＯｘセンサ２３、差圧検出センサ２２、及び、エンジン２に取り付けられた各種センサ（図示省略）からの検出信号に基づいて、エンジン２及び制御弁２９（電動モータ３３）の作動を制御する。
　具体的には、ＥＣＵ２５は、図６に示されるように、判定手段２５１と、堆積量算出手段２５２と、仮目標制御位置算出手段２５３と、目標制御位置設定手段２５４と、弁制御手段２５５と、ＮＯｘ濃度算出手段２５６と、ＨＣ量算出手段２５７と、ＨＣ量制御手段２５８とを備えている。
　判定手段２５１は、フィルタ１３の再生が必要か否かを判定する手段であり、本実施形態では、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰが予め設定した第１閾圧力未満であるか否かによって、フィルタ１３の再生が必要か否かを判定する。
　堆積量算出手段２５２は、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰに基づいて、フィルタ１３に堆積した排気微粒子の量を算出する。ここで、本発明におけるフィルタ１３に堆積した排気微粒子の量を検出する堆積量検出手段は、差圧検出センサ２２および堆積量算出手段２５２によって構成される。
　仮目標制御位置算出手段２５３は、堆積量算出手段２５２によって算出された排気微粒子量に基づいて制御弁２９の仮目標制御位置を算出する。
　目標制御位置設定手段２５４は、ＮＯｘ濃度算出手段２５６で算出されたＮＯｘ濃度に基づいて、仮目標制御位置を修正して、該修正した仮目標制御位置を制御弁２９の真の目標制御位置として設定する。
　弁制御手段２５５は、判定手段２５１による判定結果、および目標制御位置制御手段２５４によって設定された目標制御位置に基づいて、制御弁２９の作動を制御する。具体的には、弁制御手段２５５は、制御弁２９を駆動するモータ３３を制御する。
　ＮＯｘ濃度算出手段２５６は、ＮＯｘセンサ２３からの検出信号に基づいて、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度を算出する。
　ＨＣ量算出手段２５７は、ＮＯｘ濃度算出手段２５６によって算出されたＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量を算出する。
　ＨＣ量制御手段２５８は、ＨＣ量算出手段２５７によって算出されたＨＣ量になるように、エンジン２における燃料の噴射を行うインジェクタ（燃料噴射弁）を制御する。
　上記のように構成されたＥＣＵ２５は、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰが予め設定した第１閾圧力未満である場合には、フィルタ１３の再生が必要ないと判断して通常運転制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２５は、フィルタ１３の再生が必要ないと判断した場合には、制御弁２９を通常位置（図３の二点鎖線で示す位置であって、本実施形態では第２通路全閉位置ＰＳ２）に制御するとともに、エンジン２の運転状態に基づいてエンジン２から排出される排気中のＮＯｘ濃度を推定して、該推定したＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘ還元に必要なＨＣ量を算出し、該算出したＨＣ量を排気中に供給するべくエンジン２の燃焼室内にポスト噴射を行う。このポスト噴射は、圧縮上死点付近のメイン噴射に先立って圧縮工程において行われるものである。
　ＥＣＵ２５は、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰが第１閾圧力以上である場合には、フィルタ１３の再生が必要と判断して、フィルタ再生制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２５は、フィルタ再生制御が必要と判断した場合には、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰに基づいてフィルタ１３に堆積した排気微粒子の量を算出し、該算出した排気微粒子量に基づいて制御弁２９の仮目標制御位置を算出する。この仮目標制御位置は、第１通路全閉位置ＰＳ１と第２通路全閉位置ＰＳ２との間の範囲の位置であって、排気微粒子の堆積量が多くなることに対応して第２通路２８に流入する排気流量が増加するようにＥＣＵ２５により予め記憶されたマップデータに基づいて算出される。
　そして、ＥＣＵ２５は、上記算出した仮目標制御位置を、ＮＯｘセンサ２３により検出されたＮＯｘ濃度に応じて修正する。本実施形態では、ＥＣＵ２５は、ＮＯｘセンサ２３により検出されたＮＯｘ濃度が高くなることに対応して第１通路２７に流入する排気流量が増加するように仮目標制御位置を修正して、該修正した仮目標制御位置を制御弁２９の真の目標制御位置として設定する。　
　ＥＣＵ２５は、上記フィルタ再生制御時には、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘ還元に必要なＨＣ量、及び、酸化触媒部１２における排気の昇温に必要なＨＣ量を算出し、該算出したＨＣ量を排気中に供給するべくエンジン２の燃焼室内にポスト噴射を行う。
　次に、ＥＣＵ２５における通常運転制御及びフィルタ再生制御について、図５のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
　最初のステップＳ１では、ＥＣＵ２５は、ＮＯｘセンサ２３からの濃度信号、差圧検出センサ２２からの圧力信号、及びエンジン２に取り付けられた各種センサからの信号を読み込む。
　ステップＳ２では、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１で読み込んだ差圧検出センサ２２からの圧力信号に基づいて、フィルタ１３の上流側及び下流側の差圧ΔＰを算出するとともに、この差圧ΔＰが第１閾圧力以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはステップＳ１３に進む。一方、判定がＹＥＳである場合にはステップＳ３に進む。
　ステップＳ３では、ＥＣＵ２５は、フィルタ再生制御を開始するべく、ＥＣＵ２５に含まれるＲＯＭ（図示せず）の内部に記憶されたフィルタ再生用のプログラムを実行する。
　ステップＳ４では、ＥＣＵ２５は、ステップＳ２で算出した差圧ΔＰに基づいて、フィルタ１３に堆積した排気微粒子の堆積量（ＰＭ堆積量）を算出する。
　ステップＳ５では、ＥＣＵ２５は、ステップＳ４で算出した排気微粒子の堆積量に基づいて、制御弁２９の仮目標制御位置を算出する。
　ステップＳ６では、ＥＣＵ２５は、ステップＳ１で読み込んだＮＯｘセンサ２３からの検出信号に基づいて、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度を算出する。
　ステップＳ７では、ＥＣＵ２５は、ステップＳ６で算出したＮＯｘ濃度に応じて、上記算出した仮目標制御位置を修正して制御弁２９の目標制御位置を決定する。
　ステップＳ８では、ＥＣＵ２５は、制御弁２９を目標制御位置に制御するべく、電動モータ３３に対して必要な制御信号を出力する。
　ステップＳ９では、ＥＣＵ２５は、エンジン２の各種センサからの検出信号に基づいて、ＮＯｘ触媒部１１の上流側における排気中のＮＯｘ濃度を算出するとともに、この算出したＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量を算出する。さらに、ＥＣＵ２５は、ステップＳ４で算出した排気微粒子の堆積量に基づいて、該排気微粒子を燃焼除去するために酸化触媒部１２において必要なＨＣ量を算出する。エンジン２の運転状態は、ステップＳ１において読み込んだエンジン２に付属する各センサからの信号に基づいて推定すればよい。
　ステップＳ１０では、ＥＣＵ２５は、エンジンのインジェクタ（燃料噴射弁）がメイン噴射を実行するように制御し、その後、エンジン２から排出された直後の排気中（ＮＯｘ触媒部１１の上流側の排気中）のＨＣ量がステップＳ９で算出したＨＣ量になるように、インジェクタ（燃料噴射弁）に対して必要な制御信号を出力して、インジェクタがポスト噴射を実行するように制御する。
　ステップＳ１１では、ＥＣＵ２５は、差圧検出センサ２２からの検出信号を読み込んで、現時点における差圧ΔＰを算出するとともに、該算出した差圧が第２閾圧力（＜第１閾圧力）以下であるか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはステップＳ２に戻り、一方、ＹＥＳである場合にはステップＳ１２に進み、ステップＳ１２では、フィルタ再生制御を終了して、その後、スタートへリターンする。
　ステップＳ２の判定がＮＯである場合に進むステップＳ１３では、ＥＣＵ２５は、制御弁２９を上述の通常位置（第２通路全閉位置ＰＳ２）に制御するべく、電動モータ３３に対して必要な制御信号を出力する。
　ステップＳ１４では、ＥＣＵ２５は、エンジン２の各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン２から排出される排気中のＮＯｘ濃度を算出（推定）して、この算出したＮＯｘ濃度に基づいて、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量を算出する。
　ステップＳ１５では、ＥＣＵ２５は、エンジンのインジェクタがメイン噴射するように制御し、その後、エンジン２から排出された直後の排気中のＨＣ量がステップＳ１４で算出したＨＣ量になるように、インジェクタに対して必要な制御信号を出力して、インジェクタがポスト噴射を実行するように制御し、その後、スタートへリターンする。
　以上のように構成された排気浄化装置１では、フィルタ１３の再生要求がない通常運転時には（ステップＳ２の判定がＮＯである場合には）、ＥＣＵ２５がステップＳ１３の処理を実行し、ＥＣＵ２５により制御弁２９が通常位置（第２通路全閉位置ＰＳ２）に制御される。このため、制御弁２９により第２通路２８の上流側開口が全閉されて該第２通路２８への排気の流入が遮断され、この結果、エンジン２からの排気は全て、第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１へと供給された後、酸化触媒部１２及びフィルタ１３を介して大気中に排出される。一方、フィルタ１３の再生要求がある場合には、ＥＣＵ２５がステップＳ３～ステップＳ８の処理を実行し、制御弁２９はＥＣＵ２５により第１通路全閉位置ＰＳ１と第２通路全閉位置ＰＳ２との間の目標制御位置に制御される。この結果、エンジン２からの排気は、第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に流入する流れＦ１（図３参照）と、第２通路２８からＮＯｘ触媒部１１を通らず酸化触媒部１２に流入する流れＦ２（図３参照）とに分岐する。上記第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に流入する排気中のＨＣ成分は、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に利用される。また、上記第２通路２８から酸化触媒部１２に流入する排気中のＨＣ成分は酸化触媒部１２における酸化反応に利用されて、このとき生じる反応熱により排気の昇温が図られる。そして、昇温された排気がフィルタ１３に供給されることにより、フィルタ１３の温度が目標温度（排気微粒子を燃焼可能な温度）に達して、フィルタに堆積した排気微粒子が燃焼除去される。このように上記実施形態では、フィルタ再生時に酸化触媒部１２において必要なＨＣ成分を、第２通路２８からＮＯｘ触媒部１１を介さずに酸化触媒部１２に直接、供給するようにしたことで、フィルタ再生時に酸化触媒部１２に供給されるＨＣ量を正確に制御することができ、これにより、フィルタ再生に伴う燃費の悪化を防止しながらフィルタ１３の再生を確実に実行することができる。
　さらに、上記実施形態では、フィルタ再生時には、ＥＣＵ２５がステップＳ５（及びステップＳ８）の処理を実行し、上記フィルタ１３に堆積した排気微粒子の量が多くなることに対応して第２通路２８に流入する排気流量が増加するようにＥＣＵ２５により制御弁２９の位置が制御される。これにより、フィルタ１３に堆積した排気微粒子の量が多くなることに対応して、第２通路２８を介して酸化触媒部１２に供給されるＨＣ成分を増加させることができ、その結果、酸化触媒部１２におけるＨＣ成分の酸化反応を促進してフィルタ１３に供給される排気の温度を高めることができる。よって、フィルタ１３に堆積した排気微粒子を、その堆積量に応じて効率良く確実に燃焼除去することができる。
　さらに、上記実施形態では、フィルタ再生時には、ＥＣＵ２５がステップＳ７の処理を実行し、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度に応じて制御弁２９の位置が制御される。これにより、フィルタ再生中のＮＯｘ浄化率の低下を極力抑制することができる。すなわち、フィルタ再生時には、上述の如く、エンジン２からの排気の一部が第２通路２８からＮＯｘ触媒部１１を通らずに酸化触媒部１２に直接流入する。このため、この第２通路２８を通過する排気の量が多過ぎると、第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に供給される排気量が減少してフィルタ再生中におけるＮＯｘ浄化効率が低下するおそれがある。これに対して、上記実施形態では、フィルタ再生時には、上記ＮＯｘセンサ２３により検出されたフィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度が高くなることに対応して、上記第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に流入する排気の流量を増加させて、排気中のＮＯｘの還元反応を促進するようにしたことで、フィルタ再生に伴うＮＯｘ浄化性能の低下を極力抑制することができる。
　また、上記実施形態では、ＥＣＵ２５は、ＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量、及び、フィルタ１３の昇温に必要なＨＣ量（酸化触媒部１２において必要なＨＣ量）を排気中に供給するために、エンジン２の燃焼室にポスト噴射を行う（ステップＳ１０及びステップＳ１５の処理を実行する）ようにしている。したがって、これらの必要なＨＣ量を確保するために、別途、ＨＣ添加装置等を設ける必要もない。よって、部品点数を削減して、排気浄化装置１のコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。また、燃料添加装置を設けた場合に必要となる専用配管も不要になるので、燃料漏れ等のトラブルを防止して安全性の向上を図ることができる。
　また、油圧ショベル１００等の建設機械においては、上述の如く、排気浄化装置１を油圧ポンプ４等の付属機器と共に狭いエンジンルーム３内に収容する必要があるため、乗用車やトラック等に比べてその設置スペースが制限されるが、上記実施形態では、上述のように、燃料添加装置を別途設ける必要がないので、排気浄化装置１を小型化して狭いエンジンルーム３内に効率良く配置することができる。
　（他の実施形態）
　本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、フィルタ再生時には、制御弁２９を第１通路全閉位置ＰＳ１と第２通路全閉位置ＰＳ２との間の範囲の位置に制御して、第１通路２７及び第２通路２８の双方にエンジン２からの排気を流入させるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、フィルタ再生時に制御弁２９を第１通路全閉位置ＰＳ１に制御するようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、制御弁２９は１つの弁体３１を有するものとされているが、これに限ったものではなく、例えば、制御弁２９は、第１通路２７と第２通路２８とをそれぞれ独立に開閉可能な２つの弁体３１を有するものであってもよい。
　また、上記実施形態では、フィルタ１３の再生が必要か否かの判定を、差圧検出センサ２２により検出された差圧に基づいて行うようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、ＥＣＵ２５において、エンジン２の運転状態（燃焼状態等）の履歴に基づいてフィルタ１３に堆積した排気微粒子の量を推定して、この推定した排気微粒子量に基づいてフィルタ１３の再生が必要か否かの判定を行うようにしてもよい。また、ＥＣＵ２５においてタイマ制御を実行することにより所定時間ごとにフィルタ１３の再生が必要と判定してフィルタ１３の再生制御を実行するようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、ＮＯｘセンサ２３をフィルタ１３の下流側に配設するようにしているが、ＮＯｘセンサ２３は、ＮＯｘ触媒部１１の下流側であればどこに配設してもよい。また、上記実施形態では、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度をＮＯｘセンサ２３により検出するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、ＥＣＵ２５において、各種センサからの検出信号に基づいてエンジン２の運転状態を推定して、該推定した運転状態に基づいて上記ＮＯｘ濃度を推定（検出）するようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、ＮＯｘの還元に必要なＨＣ量、及びフィルタ１３の昇温に必要なＨＣ量を排気中に供給するために、エンジン２の燃焼室にポスト噴射を行うようにしているが、例えば、ポスト噴射に代えてアフター噴射を行うようにしてもよいし、ポスト噴射に加えてさらにアフター噴射を行うようにしてもよい。また、必要なＨＣ量を確保するために、燃料添加装置を別途設けるようにしてもよい。
　また、上記実施形態では、排気浄化装置１をディーゼルエンジン２に適用した例を示したが、これに限ったものではなく、例えば、ガソリンエンジンに適用するようにしてもよい。また、エンジン２は直列４気筒エンジンに限らず、水平対向型やＶ型エンジンであってもよく、気筒数も４気筒に限ったものではなく、例えば３気筒以下や５気筒以上であってもよい。
　また、上記実施形態では、ＮＯｘを還元するための触媒としてＨＣ－ＳＣＲ触媒を使用するようにしているが、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用するようにしてもよい。この場合、エンジン２は、ガソリンエンジンであることが好ましい。
　また、上記実施形態では、排気浄化装置１を油圧ショベルのエンジン２に適用した例を示したが、これに限ったものではなく、例えば、自動車や船舶のエンジン２に適用するようにしてもよい。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　すなわち、本発明の排気浄化装置は、エンジンからの排気が通る排気通路を形成する排気通路形成部材と、上記排気通路に配設され、ＨＣを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒部と、上記排気通路における上記ＮＯｘ触媒部の下流側に配設された酸化触媒部と、上記排気通路における上記酸化触媒部の下流側に配設され、排気中に含まれる排気微粒子を捕集するフィルタと、上記排気通路に設けられた制御弁とを備えており、上記排気通路における上記ＮＯｘ触媒部の上流側の部分は、上記エンジンからの排気を上記ＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と、上記エンジンからの排気を上記ＮＯｘ触媒部を介さずに上記酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐され、上記制御弁は、上記第１通路に流入する排気の流量と上記第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更する、ことを特徴とする。
　本発明では、フィルタの再生が必要な場合には、制御弁の作動（位置）を制御することで、エンジンからの排気の一部（又は全部）を、第２通路に流入させることができる。第２通路に流入した排気流れは、ＮＯｘ触媒部を通過することなく酸化触媒部に直接供給される。酸化触媒部では、第２通路から供給される排気中のＨＣ成分の酸化反応が促進されて、このとき生じる反応熱によって排気の昇温が図られる。そして、この昇温された排気がフィルタに供給されることで、フィルタ温度が目標温度まで上昇してフィルタに堆積した排気微粒子が燃焼除去される。このように本発明では、フィルタの昇温（フィルタの再生）に必要なＨＣ成分を、第２通路からＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部に直接、供給することができる。したがって、制御弁が第１通路に流入する排気の流量と第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更することにより、フィルタ再生時に酸化触媒部に供給されるＨＣ量を正確に制御することができる。これにより、燃費の悪化を防止しつつ、フィルタの再生を確実に行うことができる。
　また、上記フィルタの再生が必要か否かを判定する判定手段と、上記判定手段による判定結果に基づいて、上記制御弁の作動を制御する弁制御手段とをさらに備えているのが好ましい。
　この構成によれば、フィルタの再生が必要か否かを判定する判定手段による判定結果に基づいて、弁制御手段が制御弁の作動を制御することにより、フィルタ再生時に酸化触媒部に供給されるＨＣ量を正確に制御することができる。これにより、燃費の悪化を防止しつつ、フィルタの再生を確実に行うことができる。
　さらに、上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要ないと判定された場合には、上記制御弁により、上記エンジンからの排気を上記第１及び第２通路のうち１通路にのみ流入させ、一方、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合には、上記制御弁により、上記エンジンからの排気を上記第１及び第２通路の双方に流入させるように構成されているのが好ましい。
　この構成によれば、上記判定手段によりフィルタの再生が必要ないと判定された場合には、制御弁により上記第２通路への排気の流入が遮断され、これにより、エンジンからの排気を全て第１通路からＮＯｘ触媒部を通じて大気中に排出させることができる。したがって、フィルタの再生が必要ない場合には、排気中のＮＯｘをＮＯｘ触媒部によって十分に還元して、排気中のＮＯｘの浄化効率を向上させることができる。
　一方、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合には、上記制御弁により、上記第１及び第２通路の双方への排気の流入が許容されるため、排気の一部を第２通路からＮＯｘ触媒を通過させることなく酸化触媒に直接、供給することができ、これにより、フィルタ再生時に酸化触媒部に供給されるＨＣ量を正確に制御することができ、その結果、燃費の悪化を防止しつつ、フィルタの再生を確実に行うことができる。
　さらに、上記フィルタに堆積した排気微粒子の量を検出する堆積量検出手段をさらに備え、上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合において、上記堆積量検出手段により検出された排気微粒子の堆積量が多くなることに対応して、上記第２通路に流入する排気の流量を増加させるように制御弁の作動を制御するのが好ましい。
　この構成によれば、フィルタに堆積した排気微粒子の量が多くなることに対応して、第２通路から酸化触媒部に流入する排気の流量を増加させ、それによって、該排気と共に酸化触媒部に流入するＨＣ量を増加させることができる。したがって、フィルタに堆積した排気微粒子の堆積量が多くなることに対応して、酸化触媒部におけるＨＣ成分の酸化反応を促進して、該酸化触媒部を通ってフィルタに供給される排気の温度を高めることができる。よって、フィルタに堆積した排気微粒子を、その堆積量に応じて効率良く確実に燃焼除去することができる。
　さらに、上記ＮＯｘ触媒部よりも下流側に配設され、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段をさらに備え、上記弁制御手段は、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、上記制御弁を制御するように構成されているのが好ましい。
　この構成によれば、弁制御手段がＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度に基づいて制御弁を制御するので、ＮＯｘ浄化率の低下を防止しながら、フィルタ再生を効率的に且つ確実に行うことができる。
　さらに、上記弁制御手段は、上記判定手段によりフィルタの再生が必要と判定された場合において、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度が高くなることに対応して、上記第１通路に流入する排気の流量を増加させるように上記制御弁を制御するのが好ましい。
　この構成によれば、ＮＯｘ浄化率の低下を防止しながら、フィルタ再生を効率的に且つ確実に行うことができる。
　すなわち、フィルタ再生時には、上述の如く、エンジンからの排気の一部（又は全部）が第２通路からＮＯｘ触媒部を通らずに酸化触媒部に直接流入する。このため、この第２通路を通過する排気の量が多過ぎると、第１通路からＮＯｘ触媒部に供給される排気流量が減少してフィルタ再生中におけるＮＯｘ浄化効率が低下するおそれがある。これに対して、上記の構成では、フィルタの再生に際して、ＮＯｘ濃度検出手段により検出された排気のＮＯｘ濃度が高くなることに対応して、上記第１通路からＮＯｘ触媒部に流入する排気の流量を増加させるので、フィルタ再生中におけるＮＯｘ浄化性能の低下を極力抑制しながら、フィルタ再生を効率良く確実に実行することができる。
　さらに、上記エンジンの気筒内に燃料をポスト噴射又はアフター噴射することにより、上記エンジンから排出される排気中のＨＣ量を制御するＨＣ量制御手段をさらに備えているのが好ましい。
　この構成によれば、排気中のＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量、及び、フィルタの昇温に必要なＨＣ量（酸化触媒部において必要なＨＣ量）を排気中に供給するために、別途、燃料（ＨＣ）添加装置等を設ける必要がないため、装置全体をコンパクト化することができる。
　さらに、上記ＮＯｘ触媒部は、ＮＯｘ触媒を保持する円筒状のＮＯｘ触媒保持体を含み、上記酸化触媒部は、酸化触媒を保持する円筒状の酸化触媒保持体を含み、上記フィルタは円筒状に形成されており、上記ＮＯｘ触媒保持体、上記酸化触媒保持体、及び上記フィルタは、直列に且つ同軸に配設されているのが好ましい。
　この構成によれば、ＮＯｘ触媒を保持する円筒状のＮＯｘ触媒保持体と、酸化触媒を保持する円筒状の酸化触媒保持体と、円筒状のフィルタとが直列に且つ同軸に配置されているので、装置全体をコンパクト化することができる。
　本発明は、エンジンの排気浄化装置に有用であり、特に、ショベル等の建設機械に搭載されるエンジンの排気浄化装置に有用である。
１　　　排気浄化装置 
２　　　エンジン
６　　　排気浄化装置本体
６ａ　　排気通路下流側部分
７　　　排気パイプ
７ａ　　排気通路上流側部分
１０　　排気通路
１１　　　ＮＯｘ触媒部 
１２　　　酸化触媒部 
１３　　　フィルタ 
１４　　　ＮＯｘ触媒保持体
１５　　　酸化触媒保持体
２２　　　差圧検出センサ（堆積量検出手段）
２３　　　ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ濃度検出手段）
２５　　　ＥＣＵ
２７　　　第１通路 
２８　　　第２通路 
２９　　　制御弁
３３　　　モータ
２５１　　判定手段
２５２　　堆積量算出手段（堆積量検出手段）
２５５　　弁制御手段
２５８　　ＨＣ量制御手段

Claims (8)

  1. 　エンジンからの排気が通る排気通路を形成する排気通路形成部材と、
    　上記排気通路に配設され、ＨＣを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒部と、
    　上記排気通路における上記ＮＯｘ触媒部の下流側に配設された酸化触媒部と、
    　上記排気通路における上記酸化触媒部の下流側に配設され、排気中に含まれる排気微粒子を捕集するフィルタと、
    　上記排気通路に設けられた制御弁と
    を備えており、
    　上記排気通路における上記ＮＯｘ触媒部の上流側の部分は、上記エンジンからの排気を上記ＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と、上記エンジンからの排気を上記ＮＯｘ触媒部を介さずに上記酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐され、
    　上記制御弁は、上記第１通路に流入する排気の流量と上記第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更する、
    ことを特徴とする排気浄化装置。
  2. 　上記フィルタの再生が必要か否かを判定する判定手段と、
    　上記判定手段による判定結果に基づいて、上記制御弁の作動を制御する弁制御手段と
    をさらに備えている請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 　上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要ないと判定された場合には、上記制御弁により、上記エンジンからの排気を上記第１及び第２通路のうち第１通路にのみ流入させ、一方、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合には、上記制御弁により、上記エンジンからの排気を上記第１及び第２通路の双方に流入させるように構成されている請求項２に記載の排気浄化装置。
  4. 　上記フィルタに堆積した排気微粒子の量を検出する堆積量検出手段をさらに備え、
    　上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合において、上記堆積量検出手段により検出された排気微粒子の堆積量が多くなることに対応して、上記第２通路に流入する排気の流量を増加させるように上記制御弁の作動を制御する請求項３記載の排気浄化装置。
  5. 　上記フィルタの下流側に配設され、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段をさらに備え、
    　上記弁制御手段は、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度に基づいて、上記制御弁の作動を制御するように構成されている請求項２から４のいずれかに記載の排気浄化装置。
  6. 　上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合において、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度が高くなることに対応して、上記第１通路に流入する排気の流量を増加させるように上記制御弁を制御する請求項５に記載の排気浄化装置。
  7. 　上記エンジンの気筒内に燃料をポスト噴射又はアフター噴射することにより、上記エンジンから排出される排気中のＨＣ量を制御するＨＣ量制御手段をさらに備えている請求項１から６のいずれかに記載の排気浄化装置。
  8. 　上記ＮＯｘ触媒部は、ＮＯｘ触媒を保持する円筒状のＮＯｘ触媒保持体を含み、
    　上記酸化触媒部は、酸化触媒を保持する円筒状の酸化触媒保持体を含み、
    　上記フィルタは円筒状に形成されており、
    　上記ＮＯｘ触媒保持体、上記酸化触媒保持体、及び上記フィルタは、直列に且つ同軸に配設されている請求項１から７のいずれかに記載の排気浄化装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002021544A (ja) * 2000-05-12 2002-01-23 Dmc 2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag 内燃機関の希薄排ガスから窒素酸化物およびカーボンブラック粒子を除去するための方法および排ガス浄化装置
JP2002349236A (ja) * 2001-05-25 2002-12-04 Hino Motors Ltd エンジンの排ガス浄化装置
JP2008121493A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
JP2011043160A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Hyundai Motor Co Ltd ディーゼル自動車の排気装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002021544A (ja) * 2000-05-12 2002-01-23 Dmc 2 Degussa Metals Catalysts Cerdec Ag 内燃機関の希薄排ガスから窒素酸化物およびカーボンブラック粒子を除去するための方法および排ガス浄化装置
JP2002349236A (ja) * 2001-05-25 2002-12-04 Hino Motors Ltd エンジンの排ガス浄化装置
JP2008121493A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
JP2011043160A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Hyundai Motor Co Ltd ディーゼル自動車の排気装置

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