(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの強制再生時における選択還元型触媒の急激な温度上昇によって高い濃度のアンモニアが選択還元型触媒からスリップする問題を防止する。【解決手段】パティキュレートフィルタ１４の強制再生時に、選択還元型触媒５内を流動する排気ガス３中のアンモニア濃度が排気ガス３中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒５の温度の上昇を設定勾配に保持するための温度調節手段３０を備えて選択還元型触媒５内のＮＯｘ量とアンモニア量をバランスさせるようにする。【選択図】図１
2010261331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管の途中に選択還元型触媒を装備し且つ該選択還元型触媒の上流側に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにしたＮＯｘ浄化装置と、尿素水の添加位置より上流の排気管に、酸化触媒を前段に付帯装備して配置されたパティキュレートフィルタとを有し、該パティキュレートフィルタ入口の排気温度を高めてパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼しパティキュレートフィルタの強制再生を行うようにした排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの強制再生時に、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持するための温度調節手段を備えて選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量をバランスさせるようにしたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
エンジンの排気管の途中に選択還元型触媒を装備し且つ該選択還元型触媒の上流側に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにしたＮＯｘ浄化装置と、尿素水の添加位置より上流の排気管に、酸化触媒を前段に付帯装備して配置されたパティキュレートフィルタとを有し、該パティキュレートフィルタ入口の排気温度を高めてパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼しパティキュレートフィルタの強制再生を行うようにした排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの強制再生時に、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニアが排気ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加するためのＮＯｘ量増加手段を備えて選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量をバランスさせるようにしたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
エンジンの排気管の途中に選択還元型触媒を装備し且つ該選択還元型触媒の上流側に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにしたＮＯｘ浄化装置と、尿素水の添加位置より上流の排気管に、酸化触媒を前段に付帯装備して配置されたパティキュレートフィルタとを有し、該パティキュレートフィルタ入口の排気温度を高めてパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼しパティキュレートフィルタの強制再生を行うようにした排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの強制再生時に、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持するための温度調節手段と、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニアが排気ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加するためのＮＯｘ量増加手段とを備えて選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量をバランスさせるようにしたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
前記温度調節手段は、エンジンに対するメイン噴射とポスト噴射を制御する燃料噴射制御器に対して、ポスト噴射の噴射量を指令するようにしたポスト噴射制御器である請求項１又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記温度調節手段は、酸化触媒の上流に燃料を添加する燃料添加装置と、該燃料添加装置による燃料添加量を制御する燃料添加制御器である請求項１又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記温度調節手段は、酸化触媒の上流に備えたバーナ装置と、該バーナ装置による燃料の添加量を制御するためのバーナ制御器である請求項１又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘ量増加手段は、エンジンに対するメイン噴射とポスト噴射を制御する燃料噴射制御器に対して、メイン噴射の遅角制御を指令して排気ガス中のＮＯｘ量を増加させる噴射角度制御器である請求項２又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
前記ＮＯｘ量増加手段は、エンジンの排気ガスを吸気に再循環する排気再循環装置と、該排気再循環装置による排気再循環量の減少を指令して排気ガス中のＮＯｘ量を増加させる排気再循環量制御器である請求項２又は３に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ3）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている。
【０００４】
即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排気ガス中に添加すれば、該排気ガス中で尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
又、ディーゼルエンジンの排気浄化を図る場合、排気ガス中のＮＯxを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス中に含まれるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）についてもパティキュレートフィルタを通して捕集する必要があるが、この種のパティキュレートフィルタを採用する場合には、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要がある。
【０００６】
このため、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を付帯装備させ、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加する等してパティキュレートフィルタを強制再生することが考えられている。
【０００７】
つまり、酸化触媒より上流の排気ガス中に燃料を添加すれば、その添加燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応するので、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【０００８】
一般的に、前述した如き燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を実行して排気ガス中に燃料を添加することが考えられているが、その添加燃料を効率良く強制再生に活用し且つ排気ガスが極力温度降下しないうちに添加燃料を酸化処理するためには、前記パティキュレートフィルタ及びその前段の酸化触媒を選択還元型触媒よりも上流側に配置することが好ましいものと考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１５５９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、選択還元型触媒の前段でパティキュレートフィルタの強制再生を行うと、その前段の酸化触媒で添加燃料が酸化反応することによる発熱と、パティキュレートフィルタにおける捕集済みのパティキュレートが燃焼することによる発熱とにより、パティキュレートフィルタの出側における排気ガスの温度が例えば約５００℃以上にも急激に上昇してしまう問題がある。
【００１１】
図７は選択還元型触媒の触媒温度と選択還元型触媒がアンモニアを吸着する吸着量との関係である吸着特性Ａを示したものである。選択還元型触媒は、アンモニアの吸着と離脱を同時に行っており、図７に示すように、触媒温度が高くなるとアンモニア吸着量は急激に減少する挙動を示す。従って、図７の所定の温度で運転していた状態から触媒温度が急激に上昇した場合には、吸着していたアンモニアが選択還元型触媒から一気に離脱するようになる。
【００１２】
図８は選択還元型触媒の触媒温度と選択還元型触媒内のアンモニア濃度の理想的状態をを示したもので、触媒温度Ｂは、選択還元型触媒の活性が高い活性温度（中心値）の近傍の目標温度になるようにしているが、実際の触媒温度は運転状況などによって変動する。又、選択還元型触媒に対して吸着と離脱が行われることによる選択還元型触媒内の排気ガス中のアンモニア濃度Ｃは、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適したアンモニア濃度（バランス濃度）となるように尿素水の添加が調節され、これによって選択還元型触媒内の排気ガス中のアンモニア量とＮＯｘ量が略バランスしてＮＯｘの除去を行うようになっている。
【００１３】
図９はパティキュレートフィルタの強制再生時における触媒温度Ｂと触媒内のアンモニア濃度Ｃとの関係を示したものである。パティキュレートフィルタの強制再生は、通常車両を停止した後に行うようにしており、このため、強制再生は前記触媒温度が前記目標温度よりも低い温度の状態から行うことになるが、前記したように、例えば排気ガス中に燃料を添加することによってパティキュレートフィルタの強制再生を行うと、排気ガス温度が急激に上昇するために、図９の触媒温度Ｂは、Ｂ’で示すように急激に上昇するようになる。このような触媒温度の急激な上昇によって前記図７において示したように選択還元型触媒に保持されていたアンモニアは一気に離脱し、このために、触媒内のアンモニア濃度Ｃはハッチングを施した増加量Ｃ’のように急激に増加することになる。ここで、前記パティキュレートフィルタの強制再生時には排気ガス中のＮＯｘ量も若干増加するために、この増加したＮＯｘによって前記増加したアンモニアの一部は消費されることになるものの、これによる消費量は僅かであり、よって、前記増加量Ｃ’のアンモニアは余剰となって選択還元型触媒から一気に外部にスリップ（排出）されるようになる。尚、選択還元型触媒５の後段にアンモニア酸化触媒１５を設けてスリップしてくるアンモニアを除去することも考えられているが、前記したように、高い濃度のアンモニアがスリップした場合には、処理し切れずに外部に排出されてしまう問題があった。
【００１４】
上記したように、従来の排気浄化装置においては、高い濃度のアンモニアがスリップすることによって、排気ガスがアンモニア臭を生じるという問題を有していた。
【００１５】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、パティキュレートフィルタの強制再生時における選択還元型触媒の急激な温度上昇によって高い濃度のアンモニアが選択還元型触媒からスリップする問題を防止するようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気管の途中に選択還元型触媒を装備し且つ該選択還元型触媒の上流側に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにしたＮＯｘ浄化装置と、尿素水の添加位置より上流の排気管に、酸化触媒を前段に付帯装備して配置されたパティキュレートフィルタとを有し、該パティキュレートフィルタ入口の排気温度を高めてパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼しパティキュレートフィルタの強制再生を行うようにした排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの強制再生時に、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持するための温度調節手段を備えて選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量をバランスさせるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
而して、上記本発明の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタの強制再生時に、温度調節手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持するので、選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量とがバランスし、選択還元型触媒から高い濃度のアンモニアがスリップすることは防止される。
【００１８】
又、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気管の途中に選択還元型触媒を装備し且つ該選択還元型触媒の上流側に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにしたＮＯｘ浄化装置と、尿素水の添加位置より上流の排気管に、酸化触媒を前段に付帯装備して配置されたパティキュレートフィルタとを有し、該パティキュレートフィルタ入口の排気温度を高めてパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼しパティキュレートフィルタの強制再生を行うようにした排気浄化装置であって、前記パティキュレートフィルタの強制再生時に、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニアが排気ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加するためのＮＯｘ量増加手段を備えて選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量をバランスさせるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
而して、上記本発明の排気浄化装置では、パティキュレートフィルタの強制再生時に、ＮＯｘ量増加手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニアが排気ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加するので、選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量とがバランスし、選択還元型触媒から高い濃度のアンモニアがスリップすることは防止される。
【００２０】
又、パティキュレートフィルタの強制再生時に、温度調節手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持することと、ＮＯｘ量増加手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニアが排気ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加することを同時に行うことにより、選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量とがバランスし、選択還元型触媒から高い濃度のアンモニアがスリップすることは防止される。
【００２１】
上記排気浄化装置において、前記温度調節手段は、エンジンに対するメイン噴射とポスト噴射を制御する燃料噴射制御器に対して、ポスト噴射の噴射量を指令するようにしたポスト噴射制御器であってもよい。
【００２２】
又、上記排気浄化装置において、前記温度調節手段は、酸化触媒の上流に燃料を添加する燃料添加装置と、該燃料添加装置による燃料添加量を制御する燃料添加制御器であってもよい。
【００２３】
又、上記排気浄化装置において、前記温度調節手段は、酸化触媒の上流に備えたバーナ装置と、該バーナ装置による燃料の添加量を制御するためのバーナ制御器であってもよい。
【００２４】
又、上記排気浄化装置において、前記ＮＯｘ量増加手段は、エンジンに対するメイン噴射とポスト噴射を制御する燃料噴射制御器に対して、メイン噴射の遅角制御を指令して排気ガス中のＮＯｘ量を増加させる噴射角度制御器であってもよい。
【００２５】
又、上記排気浄化装置において、前記ＮＯｘ量増加手段は、エンジンの排気ガスを吸気に再循環する排気再循環装置と、該排気再循環装置による排気再循環量の減少を指令して排気ガス中のＮＯｘ量を増加させる排気再循環量制御器であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の排気浄化装置によれば、排気昇温手段により排気温度を高めるパティキュレートフィルタの強制再生時に、温度調節手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持するので、選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量とがバランスするようになり、選択還元型触媒から高い濃度のアンモニアがスリップする問題を防止し、排気ガスによるアンモニア臭の発生を防止できる効果がある。
【００２７】
又、本発明の排気浄化装置によれば、排気昇温手段により排気温度を高めるパティキュレートフィルタの強制再生時に、ＮＯｘ量増加手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニアが排気出ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加するので、選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量とがバランスするようになり、選択還元型触媒から高い濃度のアンモニアがスリップする問題を防止し、排気ガスによるアンモニア臭の発生を防止できる効果がある。
【００２８】
又、前記排気昇温手段により排気温度を高めるパティキュレートフィルタの強制再生時に、温度調節手段によって、選択還元型触媒内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように選択還元型触媒の温度の上昇を設定勾配に保持することと、ＮＯｘ量増加手段によって、選択還元型触媒内を流動するエンジン排出ガス中のアンモニアがエンジン排出ガス中のＮＯｘによって消費され尽すように排気ガス中のＮＯｘ量を増加することを同時に行うことにより、選択還元型触媒内のＮＯｘ量とアンモニア量とがバランスするようになり、選択還元型触媒から高い濃度のアンモニアがスリップする問題を防止し、排気ガスによるアンモニア臭の発生を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を実施する形態の一例としての排気浄化装置の全体概要構成図である。
【図２】図１に示す温度調節手段の他の例を示す全体概要構成図である。
【図３】本発明を実施する形態の他の例としての排気浄化装置の全体概要構成図である。
【図４】図３に示すＮＯｘ量増加手段の他の例を示す全体概要構成図である。
【図５】図１、図２の形態によって選択還元型触媒の温度を設定勾配に沿って上昇させる例を示すグラフである。
【図６】図３、図４の形態によって選択還元型触媒内のＮＯｘ濃度を増加させる例を示すグラフである。
【図７】選択還元型触媒の触媒温度と選択還元型触媒がアンモニアを吸着する吸着量との関係を示すグラフである。
【図８】選択還元型触媒の触媒温度と選択還元型触媒内のアンモニア濃度の理想的な状態を示すグラフである。
【図９】パティキュレートフィルタの強制再生時における触媒温度と触媒内のアンモニア濃度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１に示す排気浄化装置は、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒５を設けている。
【００３２】
この選択還元型触媒５の入側には噴射ノズル６が設置されており、該噴射ノズル６と所要場所に設けた尿素水タンク７との間が、尿素水噴射弁８を備えた尿素水供給ライン９により接続され、該尿素水供給ライン９の途中に装備した供給ポンプ１０の駆動により尿素水タンク７内の尿素水１１（還元剤）を尿素水噴射弁８を介し選択還元型触媒５の上流側に添加し得るようになっていて、これら噴射ノズル６、尿素水タンク７、尿素水噴射弁８、尿素水供給ライン９、供給ポンプ１０により尿素水添加装置１２が構成されている。
【００３３】
又、前記尿素水添加装置１２による尿素水１１の添加位置（噴射ノズル６の開口位置）より上流の排気管４には、酸化触媒１３を前段に付帯装備し且つ自身にも酸化触媒を一体的に担持したパティキュレートフィルタ１４が装備されており、また、前記選択還元型触媒５の直後には、リークアンモニア対策として余剰のアンモニアを酸化処理するためのアンモニア酸化触媒１５が装備されている。
【００３４】
前記ディーゼルエンジン１の排気管４の途中には排気ガス３によって駆動されるターボチャージャ１６が設けてあり、エアクリーナ１７から取入れてターボチャージャ１６で圧縮した空気はインタークーラ１８で冷却した後、吸気マニホールド１９を介してディーゼルエンジン１の各気筒に供給されるようになっている。
【００３５】
更に、前記ディーゼルエンジン１には、排気ガス３の一部をＥＧＲ配管２０により取り出してＥＧＲクーラ２１により冷却した後、ＥＧＲバルブ２２を介して前記吸気マニホールド１９に供給するようにした排気再循環装置２３を設けている。
【００３６】
また、図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ２４（負荷センサ）が備えられていると共に、ディーゼルエンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ２５が装備されており、これらアクセルセンサ２４及び回転センサ２５からのアクセル開度信号２４ａ及び回転数信前記号２５ａが燃料噴射制御を含むエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である制御装置２６に入力されるようになっている。
【００３７】
前記制御装置２６には、アクセル開度信号２４ａ及び回転数信号２５ａから判断される現在の運転状態に応じ、各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置２７の各インジェクタの電磁弁に向けて燃料をメイン噴射する燃料噴射信号２８ａと、をメイン噴射に続いてポスト噴射を指令するポスト噴射信号２８ｂとを指令するようにした燃料噴射制御器２８を設けている。
【００３８】
この燃料噴射制御器２８は、アクセル開度信号２４ａ及び回転数信号２５ａに基づき通常モードの燃料噴射信号２８ａを決定して出力する一方、パティキュレートフィルタ１４の強制再生を行う必要が生じた際には、通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング（開始時期がクランク角９０゜〜１３０゜の範囲）でポスト噴射を行うポスト噴射信号２８ｂを決定して出力するようにしている。
【００３９】
つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス３中に未燃の燃料（主としてＨＣ：炭化水素）が添加されることになり、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ１４の前段の酸化触媒１３を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガス３の流入により直後のパティキュレートフィルタ１４の触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃焼除去されることになる。
【００４０】
ここで、上記制御装置２６においては、ディーゼルエンジン１の回転数信号２５ａと燃料噴射信号２８ａの出力値から判る燃料の噴射量とを抽出し、これら回転数と噴射量とによるパティキュレートの発生量マップからディーゼルエンジン１の現在の運転状態に基づくパティキュレートの基本的な発生量を推定し、この基本的な発生量に対しパティキュレートの発生にかかわる各種の条件を考慮した補正係数を掛け且つ現在の運転状態におけるパティキュレートの処理量を減算して最終的な発生量を求め、この最終的な発生量を時々刻々積算してパティキュレートの堆積量を推定し、その堆積量が所定の目標値に達したものと推定された時に、燃料噴射制御器２８により通常モードの燃料噴射信号２８ａからポスト噴射信号２８ｂへと切り替えるようになっている。
【００４１】
図１に示す形態では、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時には、排気ガス３の温度が上昇することにより選択還元型触媒５の温度も上昇し、選択還元型触媒５に吸着していたアンモニアが離脱して選択還元型触媒５内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が上昇することになるため、選択還元型触媒５内のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度となるように、選択還元型触媒５の温度の上昇を設定勾配に保持するための温度調節手段３０を制御装置２６に設けている。
【００４２】
温度調節手段３０は、ポスト噴射制御器３１を有しており、該ポスト噴射制御器３１には、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時におけるポスト噴射量と選択還元型触媒５の温度との関係、及び選択還元型触媒５の温度と選択還元型触媒５内のアンモニア濃度との関係が経験値から予め求められて入力されている。そして、前記ポスト噴射制御器３１に強制再生の開始信号３２が入力されると、ポスト噴射制御器３１は、選択還元型触媒５内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するのに適した濃度になるように、選択還元型触媒５の温度を図５の設定勾配αに沿って上昇させるべく、燃料噴射制御器２８にポスト噴射量指令３１ａを出力して、ポスト噴射量を制御するようにしている。又、選択還元型触媒５入口の排気ガス温度を検出する温度計２９が設けてあり、該温度計２９からの検出温度信号２９ａが前記ポスト噴射制御器３１に入力されて、選択還元型触媒５の温度をフィードバックにより補正するようにしている。
【００４３】
而して、図１の形態では、前記ディーゼルエンジン１の通常の運転時は、燃料噴射制御器２８からの燃料噴射信号２８ａによって燃料の噴射量が制御されており、排気管４からの排気ガス３は、パティキュレートフィルタ１４によりパティキュレートが除去された後、尿素水添加信号８ａ，１０ａによって作動される前記尿素水添加装置１２により尿素水１１が添加されて気化したアンモニアの存在下で選択還元型触媒５によりＮＯｘが除去されて排気ガス３の浄化が行われる。
【００４４】
パティキュレートフィルタ１４の強制再生時には、燃料噴射制御器２８は通常時のメイン噴射を行う燃料噴射信号２８ａからメイン噴射に続いてポスト噴射を行うポスト噴射信号２８ｂに切り替える制御を行うことになるが、この時、開始信号３２が入力された燃料添加制御器４０は、燃料３８の添加によって昇温される選択還元型触媒５の温度が図５に示す設定勾配αに沿って上昇するように、燃料添加装置３９に燃料添加指令４０ａを出力して燃料３８の添加量を制御するようにしている。
【００４５】
尚、前記パティキュレートの強制再生時には、尿素水添加装置１２による尿素水１１の添加は停止するようにしている。
【００４６】
上記したように、ポスト噴射制御器３１によって選択還元型触媒５の温度が図５に示す設定勾配αに沿って上昇されるようにしたので、選択還元型触媒５内のＮＯｘ量は均等化した僅かな増加量Ｃ’で生じるのみとなり、このために選択還元型触媒５内でのＮＯｘ量とアンモニア量とは略バランスするようになる。よって、選択還元型触媒５から高い濃度のアンモニアがスリップする問題は防止され、排気ガスによるアンモニア臭は発生しなくなる。又、上記したように、僅かな増加量Ｃ’からなるアンモニアは選択還元型触媒５の後段に設けたアンモニア酸化触媒１５によって処理することができる。
【００４７】
図２は、前記図１の温度調節手段３０の他の例を示したものであり、図２の温度調節手段３０は、パティキュレートフィルタ１４の前段に配置した酸化触媒の上流に設けるようにした添加ノズル３３と所要場所に設けた燃料タンク３４の間が、添加弁３５を備えた燃料添加ライン３６により接続され、該燃料添加ライン３６の途中に装備した供給ポンプ３７の駆動により燃料タンク３４内の燃料３８を添加弁３５を介しパティキュレートフィルタ１４前段の酸化触媒１３の上流側に添加し得るようにした燃料添加装置３９を備えている。
【００４８】
一方、前記制御装置２６には、強制再生の開始信号３２が入力されることより、前記燃料添加装置３９による燃料添加量を制御するための燃料添加指令４０ａを出力するようにした燃料添加制御器４０を設けている。燃料添加制御器４０には、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時における燃料添加装置３９による燃料の添加量と選択還元型触媒５の温度との関係、及び選択還元型触媒５の温度と選択還元型触媒５内のアンモニア濃度との関係が経験値から予め求められて入力されている。又、燃料添加制御器４０には前記選択還元型触媒５入口の排気ガス温度を検出する温度計２９からの検出温度信号２９ａが入力されている。
【００４９】
尚、図２の形態では、燃料噴射制御器２８は通常モードのメイン噴射による燃料噴射信号２８ａのみをディーゼルエンジン１に出力する場合を示しているが、前記燃料添加装置３９による燃料添加と同時に、図１で示したようにポスト噴射信号２８ｂをディーゼルエンジン１に出力してポスト噴射を同時に行うようにしてもよい。
【００５０】
又、前記温度調節手段３０としては、図示しないが、パティキュレートフィルタ１４の前段に配置した酸化触媒の上流にバーナ装置を備え、更に、該バーナ装置による燃料の添加量を制御するためのバーナ制御器を備えるようにしてもよく、この場合、バーナ装置による燃焼と、前記図１に示したポスト噴射信号２８ｂによるポスト噴射を同時に行うようにしてもよい。
【００５１】
而して、図２の形態では、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時には、燃料添加制御器４０からの燃料添加指令４０ａによって燃料添加装置３９によりパティキュレートフィルタ１４前段の酸化触媒１３の入口に燃料３８が添加されるが、この時、燃料添加制御器４０は、燃料３８の添加によって昇温される選択還元型触媒５の温度が、図５に示す設定勾配αに沿って上昇するように燃料添加装置３９に燃料添加指令４０ａを出力して燃料３８の添加量を制御するようにしている。
【００５２】
上記したように、燃料添加装置３９及び燃料添加制御器４０により選択還元型触媒５の温度を図５に示す設定勾配αに沿って上昇させるようにしたので、選択還元型触媒５内のＮＯｘ量は均等化した僅かな増加量Ｃ’で生じるのみとなり、このために選択還元型触媒５内でのＮＯｘ量とアンモニア量とは略バランスするようになり、よって、選択還元型触媒５から高い濃度のアンモニアがスリップする問題は防止され、排気ガスによるアンモニア臭は発生しなくなる。
【００５３】
図３は、本発明の他の形態を示したもので、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時には、排気ガス３の温度が上昇することにより選択還元型触媒５の温度も上昇し、選択還元型触媒５に吸着していたアンモニアが離脱して選択還元型触媒５内を流動する排気ガス中のアンモニア濃度が上昇することになる。従って、このように選択還元型触媒５内のアンモニア濃度が急激に増加してもそのアンモニアが排気ガス中のＮＯｘによって消費され尽すようにエンジン排出ガス中のＮＯｘ量を増加させるためのＮＯｘ量増加手段４１を設けている。
【００５４】
図３に示すＮＯｘ量増加手段４１は、噴射角度制御器４２を有しており、該噴射角度制御器４２には、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時における選択還元型触媒５の温度と選択還元型触媒５内のアンモニア濃度との関係、及び、メイン噴射の遅角と排気ガス３中のＮＯｘ濃度との関係が経験値から予め求められて入力されている。そして、前記噴射角度制御器４２に強制再生の開始信号３２が入力されると、噴射角度制御器４２は、図６に示すように選択還元型触媒５内を流動する排気ガス中のＮＯｘ濃度Ｄの増加量Ｄ’が、強制再生時に選択還元型触媒５内で増加するアンモニア濃度Ｃの増加量Ｃ’を消費し尽すように、燃料噴射制御器２８に遅角制御指令４２ａを出力して、メイン噴射の遅角制御を行うようにしている。又、選択還元型触媒５入口の排気ガス温度を検出する温度計２９からの検出温度信号２９ａが前記噴射角度制御器４２に入力されている。尚、前記パティキュレートフィルタ１４の強制再生は、図１に示したように、燃料噴射制御器２８からのポスト噴射信号２８ｂによって排気ガス温度を上昇させても、又は、図２に示したように、燃料添加装置３９と燃料添加制御器４０によって排気ガス温度を上昇させてもよい。
【００５５】
而して、図３の形態では、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時には、例えば燃料噴射制御器２８によって通常時のメイン噴射による燃料噴射信号２８ａからメイン噴射に続いてポスト噴射を行うポスト噴射信号２８ｂに切り替えられるが、この時、強制再生の開始信号３２が入力された噴射角度制御器４２は遅角制御指令４２ａを燃料噴射制御器２８に出力してメイン噴射を遅角制御するようにしているので、図６に示す如く選択還元型触媒５内のＮＯｘ濃度Ｄは、増加量Ｄ’のように増加する。
【００５６】
このように、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時に噴射角度制御器４２による制御によって図６に示すように排気ガス３中のＮＯｘ濃度Ｄが増加量Ｄ’のように増加されるので、強制再生時にアンモニア濃度Ｃが増加量Ｃ’のように増加しても、このアンモニアの増加量Ｃ’が、前記ＮＯｘ濃度Ｄの増加量Ｄ’によって消費し尽されることになる。このとき、テールパイプ５ａ出口での排気ガスのＮＯｘが増加することはなく安定している。よって、選択還元型触媒５から高い濃度のアンモニアがスリップする問題は防止され、排気ガスによるアンモニア臭は発生しなくなる。
【００５７】
図４は、前記図３のＮＯｘ量増加手段４１の他の例を示したものであり、図４のＮＯｘ量増加手段４１は、強制再生の開始信号３２が入力されることより、排気再循環装置２３による排気再循環量を減少させるようにした排気再循環量制御器４３を有している。排気再循環量制御器４３には、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時における選択還元型触媒５の温度と選択還元型触媒５内のアンモニア濃度との関係、及び、排気再循環装置２３による排気再循環量と排気ガス３中のＮＯｘ濃度との関係が経験値から予め求められて入力されている。そして、前記排気再循環量制御器４３に強制再生の開始信号３２が入力されると、排気再循環量制御器４３はＥＧＲバルブ２２に再循環量減少指令４３ａを出力して排気再循環量を減少させ、これにより排気ガス３中のＮＯｘ量を増加させるようにしている。又、前記排気再循環量制御器４３には前記選択還元型触媒５入口の排気ガス温度を検出する温度計２９からの検出温度信号２９ａが入力されている。尚、前記パティキュレートフィルタ１４の強制再生には、図１に示したように、燃料噴射制御器２８からのポスト噴射信号２８ｂによって排気ガス温度を上昇させても、又は、図２に示したように、燃料添加装置３９と燃料添加制御器４０によって排気ガス温度を上昇させてもよい。
【００５８】
而して、図４の形態では、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時には、例えば燃料噴射制御器２８によって通常時のメイン噴射による燃料噴射信号２８ａからメイン噴射に続いてポスト噴射を行うポスト噴射信号２８ｂに切り替える制御を行うことになるが、この時、強制再生の開始信号３２が入力された排気再循環量制御器４３は再循環量減少指令４３ａをＥＧＲバルブ２２に出力して排気再循環量を減少させる制御を行うので、図６に示す如く選択還元型触媒５内のＮＯｘ濃度Ｄは、増加量Ｄ’のように増加する。
【００５９】
このように、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時に排気再循環量制御器４３による制御によって図６に示すように排気ガス３中のＮＯｘ濃度Ｄが増加量Ｄ’のように増加されるので、強制再生時にアンモニア濃度Ｃが増加量Ｃ’のように増加しても、このアンモニアの増加量Ｃ’が、前記ＮＯｘ濃度Ｄの増加量Ｄ’によって消費し尽されることになり、よって、選択還元型触媒５から高い濃度のアンモニアがスリップする問題は防止され、排気ガスによるアンモニア臭は発生しなくなる。
【００６０】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、温度調節手段及びＮＯｘ量増加手段は図示例以外の方式によるものを用いてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６１】
１  ディーゼルエンジン（エンジン）
３  排気ガス
４  排気管
５  選択還元型触媒
１２  尿素水添加装置
１３  酸化触媒
１４  パティキュレートフィルタ
２３  排気再循環装置
２８  燃料噴射制御器
２８ｂ        ポスト噴射信号
２９  温度計
２９ａ        検出温度信号
３０  温度調節手段
３１  ポスト噴射制御器
３１ａ        ポスト噴射量指令
３９  燃料添加装置
４０  燃料添加制御器
４０ａ        燃料添加指令
４１  ＮＯｘ量増加手段
４２  噴射角度制御器
４２ａ        遅角制御指令
４３  排気再循環量制御器
４３ａ        再循環量減少指令
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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