(57)【要約】【課題】ＮＯｘ還元を行うために排ガスの温度を適正化でき且つエネルギー効率が高いＮＯｘ除去装置を提供すること。【解決手段】ＮＯｘ還元触媒温度によりドアを切り替え、排ガスの流れを発熱触媒が存在する側と存在しない側とで制御し、温度が低い場合に発熱触媒により昇温する。そして、ＮＯｘ濃度及びＮＯｘ還元触媒温度に応じた還元剤を排ガス流路中に噴射することで、還元剤使用量を適正化している。排ガス流路中に発熱する触媒を配設し、そこで発生した熱で昇温した排ガスと、ＮＯｘ還元触媒に至る前の排ガスとの間で熱交換することで外部からの最小限のエネルギー投入で排ガス温度を制御できるので、無駄なエネルギー投入が抑制でき、燃費向上と排ガス浄化との両立に有用である。その発熱量をＮＯｘ還元触媒温度により適正化しているので、過熱発生の恐れが少なく、還元剤の使用量も適正化できる。【選択図】図７
2006348886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが導入される吸気口と排ガスが排出される排気口とをもつ複数の吸気流路と、該吸気流路の該排気口から排出される排ガスが導入される吸気口と排ガスが排出される排気口とをもつ複数の排気流路と、を備える排ガス流路と、
該吸気流路及び該排気流路の間を区画し熱交換を行う壁状の伝熱体である熱交換手段と、
排ガス中に含まれる還元剤とＮＯｘとの反応を主に促進するＮＯｘ還元触媒と、並設された前記吸気流路及び前記排気流路の複数の組のうちの一部に設けられた排ガス中に含まれる還元剤を酸化して熱を発生させる発熱触媒と、を含み、且つ、該吸気流路の該排気口近傍、該排気流路の該吸気口近傍、並びに、該吸気流路の該排気口及び該排気流路の該吸気口の間のいずれかに設けられた酸化還元触媒と、
前記排ガス中のＮＯｘ濃度及び前記ＮＯｘ還元触媒の温度に対応したＮＯｘ濃度信号及び温度信号を出力する測定手段と、
該ＮＯｘ濃度信号及び該温度信号に応じた量の還元剤を該排ガス流路中の該酸化還元触媒の上流側に噴射する還元剤噴射手段と、
複数の該吸気流路のうち、該発熱触媒が設けられている側及び設けられていない側の前記吸気口に流入する排ガスの量を該温度信号に応じて制御する流量制御手段と、
を有することを特徴とするＮＯｘ除去装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は、ＮＯｘ還元触媒温度が所定値未満の場合に、前記発熱触媒が設けられている側の前記吸気口に流入する排ガスの量を該発熱触媒が設けられていない側と比較して増加させ、ＮＯｘ還元触媒温度が該所定値以上の場合に減少させる請求項１に記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項３】
前記吸気流路の前記排気口と前記排気流路の前記吸気口とがほぼ同位置に開口するように該吸気流路及び該排気流路が交互に並設されている請求項１又は２に記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項４】
前記熱交換手段はジャバラ状に折り畳んだ一枚の板材から形成されており、
前記排ガス流路は内部空間をもつ筐体部と該筐体内に配設された該熱交換手段とから形成されている請求項３に記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項５】
前記吸気流路の前記排気口と前記排気流路の前記吸気口とに接続されている排ガス撹拌空間を有する請求項１〜４のいずれかに記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項６】
前記吸気流路の前記排気口及び前記排気流路の前記吸気口と、前記排ガス撹拌空間との間に配設された多孔質担体を有し、
前記酸化還元触媒は該多孔質担体に担持されている請求項５に記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項７】
前記還元剤噴射手段は、
ＮＯｘ濃度が第２所定値以下の場合に前記ＮＯｘ還元剤の噴射を停止乃至単位時間当たりの噴射量を最小化し、
該第２所定値を超えるにつれて該ＮＯｘ還元剤の単位時間当たりの噴射量を漸増し、更にＮＯｘ還元触媒温度が前記所定値未満の場合に所定量増加させる手段である請求項１〜６のいずれかに記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項８】
前記還元剤は炭素数が１２以下の低級炭化水素である請求項１〜７のいずれかに記載のＮＯｘ除去装置。
【請求項９】
前記排ガスはディーゼルエンジンからの排ガスであり、
軽油を改質して又は軽油から分離して前記低級炭化水素を得て前記ＮＯｘ還元剤噴射手段に供給するＮＯｘ還元剤供給手段を有する請求項８に記載のＮＯｘ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関などからの排ガスに含まれるＮＯｘを効率よく除去できる排ガス除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガスにはＮＯｘが含まれており、除去が求められている。ＮＯｘを除去するための一つの方法として酸化還元触媒の一種としてのＮＯｘ還元触媒による分解除去がある。
【０００３】
ＮＯｘ還元触媒が効率的にＮＯｘを還元除去するためにはある程度の高い温度が必要であり、ＮＯｘ還元触媒（排ガスの温度を制御することで間接的に制御可能である）の昇温が必要な場合がある。従来、ＮＯｘ還元触媒を昇温するために電力を投入するなどの方法が提案されていた。
【特許文献１】特開２００４−６９２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電力によってＮＯｘ還元触媒を昇温させる方法はエネルギー効率が悪く、エネルギー効率の高い昇温方法が望まれる。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑み為されたものであり、ＮＯｘ還元を効率的に行うために、高いエネルギー効率でＮＯｘ還元触媒の温度を適正化できるＮＯｘ除去装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する目的で本発明者らは鋭意研究を行った結果、酸化還元触媒で発生する熱を再利用して排ガス温度を昇温させる手法に想到し、以下の発明を完成した。すなわち、本発明のＮＯｘ除去装置は、排ガスが導入される吸気口と排ガスが排出される排気口とをもつ複数の吸気流路と、該吸気流路の該排気口から排出される排ガスが導入される吸気口と排ガスが排出される排気口とをもつ複数の排気流路と、を備える排ガス流路と、
該吸気流路及び該排気流路の間を区画し熱交換を行う壁状の伝熱体である熱交換手段と、
排ガス中に含まれる還元剤とＮＯｘとの反応を主に促進するＮＯｘ還元触媒と、並設された前記吸気流路及び前記排気流路の複数の組のうちの一部に設けられた排ガス中に含まれる還元剤を酸化して熱を発生させる発熱触媒と、を含み、且つ、該吸気流路の該排気口近傍、該排気流路の該吸気口近傍、並びに、該吸気流路の該排気口及び該排気流路の該吸気口の間のいずれかに設けられた酸化還元触媒と、
前記排ガス中のＮＯｘ濃度及び前記ＮＯｘ還元触媒の温度に対応したＮＯｘ濃度信号及び温度信号を出力する測定手段と、
該ＮＯｘ濃度信号及び該温度信号に応じた量の還元剤を該排ガス流路中の該酸化還元触媒の上流側に噴射する還元剤噴射手段と、
複数の該吸気流路のうち、該発熱触媒が設けられている側及び設けられていない側の前記吸気口に流入する排ガスの量を該温度信号に応じて制御する流量制御手段と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
例えば、前記流量制御手段は、ＮＯｘ還元触媒温度が所定値未満の場合に、前記発熱触媒が設けられている側の前記吸気口に流入する排ガスの量を該発熱触媒が設けられていない側と比較して増加させ、ＮＯｘ還元触媒温度が該所定値以上の場合に減少させることができる。
【０００８】
すなわち、排ガスが流れる排ガス流路中に酸化還元触媒を配設し、そこで発生した熱で昇温した排ガスと、ＮＯｘ還元触媒に至る前の排ガスとの間で熱交換することで外部からの新たな熱（エネルギー）の投入を最小限にすることに成功した。なお、従来技術の自己熱交換器としてはジャバラ型の伝熱体にて高温ガスの熱量を上流側に戻す機構が開示されている（特許文献１）。更に、前記酸化還元触媒には、主に排ガス中に含まれる還元剤を酸化して熱を発生させる発熱触媒を排ガス流路の一部に有しており、ＮＯｘ還元触媒の温度によって発熱触媒に流入する排ガスの流量を制御している。つまり、ＮＯｘ還元触媒が作用する温度に対して温度が十分に高い場合、それ以上の排ガスの加熱を行わないことで、発熱触媒による還元剤の消費、発熱触媒通過による圧損の低減、過熱の防止などが達成できる。
【０００９】
ここで、前記吸気流路の前記排気口と前記排気流路の前記吸気口とがほぼ同位置に開口するように該吸気流路及び該排気流路が交互に並設されていることで、吸気流路と排気流路との間での熱交換を容易に行うことができる。例えば、前記熱交換手段はジャバラ状に折り畳んだ一枚の板材から形成されており、前記排ガス流路は内部空間をもつ筐体部と該筐体内に配設された該熱交換手段とから形成されている構成が挙げられる。
【００１０】
更に、前記吸気流路の前記排気口と前記排気流路の前記吸気口とに接続されている排ガス撹拌空間を有することが望ましい。その場合に、前記吸気流路の前記排気口及び前記排気流路の前記吸気口と、前記排ガス撹拌空間との間に配設された多孔質担体を有し、前記酸化還元触媒は該多孔質担体に担持されていることで、排ガスが吸気流路の排気口から噴出する際に多孔質担体を通過し、その後、排気流路の吸気口に吸い込まれる際にもう一度多孔質担体を通過することになるので、多孔質担体に担持された触媒の作用を十分に発揮できる。
【００１１】
ここで、前記還元剤噴射手段は、（１）ＮＯｘ濃度が第２所定値以下の場合に前記ＮＯｘ還元剤の噴射を停止乃至単位時間当たりの噴射量を最小化し、（２）該第２所定値を超えるにつれて該ＮＯｘ還元剤の単位時間当たりの噴射量を漸増し、更にＮＯｘ還元触媒温度が前記所定値未満の場合に所定量増加させる手段であることが望ましい。ＮＯｘ濃度に応じて還元剤の噴射量を決定することで、還元剤の量を適正化できる。更に、ＮＯｘ還元触媒の温度が所定値未満の場合に発熱触媒で酸化させる量の還元剤を追加することで温度を上昇させることができる。
【００１２】
前記還元剤は炭素数が１２以下の低級炭化水素であることが望ましい。排ガスが内燃機関からの排ガスである場合、還元剤はその燃料から得ることが望ましい。例えば、排ガスがディーゼルエンジンからの排ガスである場合に、還元剤を軽油から得るために、軽油を改質して又は軽油から分離して前記低級炭化水素を得て前記ＮＯｘ還元剤噴射手段に供給するＮＯｘ還元剤供給手段を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＮＯｘ除去装置は、排ガスが流れる排ガス流路中に熱を発生する酸化還元触媒を配設し、そこで発生した熱で昇温した排ガスと、ＮＯｘ還元触媒に至る前の排ガスとの間で熱交換することで外部からの最小限のエネルギー投入で排ガス温度を制御することができるので、無駄なエネルギー投入が抑制でき、燃費向上と排ガス浄化との両立に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のＮＯｘ除去装置について実施形態に基づき具体的に説明を行う。本実施形態のＮＯｘ除去装置は排ガス流路と熱交換手段と酸化還元触媒と測定手段と還元剤噴射手段と流量制御手段とを有する。
【００１５】
排ガス流路は吸気流路と排気流路とを備える。吸気流路及び排気流路はそれぞれ排ガスが導入される吸気口と排ガスが排出される排気口とを有し、吸気流路の排気口から排出された排ガスが排気流路の吸気口から導入される。吸気流路及び排気流路の間は排気流路から吸気流路へ熱を移動させる熱交換手段により熱交換が行われる。
【００１６】
吸気流路及び排気流路は、それらの間の熱交換効率を向上する目的でそれぞれ複数設けられている。複数ある吸気流路及び排気流路は交互に並設されることが望ましい。その場合に、吸気流路の排気口と排気流路の吸気口とがほぼ同じ位置に開口するように並設することができる。そして、両者を壁状の伝熱体にて区画することで、効率的な熱交換手段として作用させることができる。壁状の伝熱体を採用する場合には表面形状を段差、凹凸などの表面積が大きい形状を採用することが望ましい。ここで、伝熱体としては、熱交換効率を向上するために、ある程度の熱容量を有する部材を採用することが望ましい。
【００１７】
ここで、作成の容易さなどの観点から、壁状の伝熱体としてはジャバラ状に折り畳んだ一枚の板材から構成されたものが例示できる。この伝熱体を内部空間をもつ筐体部内に配設し、内部空間を２分することで吸入流路と排気流路とを区画することができる。また、ジャバラ状以外の形態とした伝熱体を採用することもできる。特に、壁状の伝熱体の表面に段差を設けることで、表面積増加及び乱流発生による熱交換効率向上や流路表面に触媒を担持している場合の触媒反応促進が期待できる。
【００１８】
熱交換手段としては前述の構成のほかに一般的な熱交換器を採用することもできる。
【００１９】
酸化還元触媒はＮＯｘ還元触媒を含む。ＮＯｘ還元触媒は還元剤と反応させることでＮＯｘを還元する反応を促進する触媒である。ＮＯｘ還元触媒としては、銀−アルミナ系、バナジウム系などの一般的な構成が採用できるが、特に限定するものではない。また、酸化還元触媒としては排ガス中の還元剤を酸化することで発熱させる白金などの発熱触媒を含む。発熱触媒は前述の複数組ある吸気流路及び排気流路のうちの一部に設けられている。
【００２０】
還元剤は排ガス中に含まれる未燃焼の燃料由来の炭化水素が利用でき、ＮＯｘ還元や温度上昇に不足する必要な量を後述する還元剤噴射手段により排ガス中に噴射することで含有量を調節する。排ガス中に噴射する還元剤は燃料などから分離することなどで調製することが望ましい。
【００２１】
酸化還元触媒は、吸気流路の排気口近傍、排気流路の吸気口近傍、並びに、吸気流路の排気口及び排気流路の吸気口の間、のうちの少なくとも一箇所に設けられている。酸化還元触媒は、吸気流路や排気流路を区画する壁面上に担持させたり、酸化還元触媒を担持した多孔質体（コージェライト製、メタル製などのハニカムなど）を排ガス流路中に配設することで排ガスとの接触面積を増加させている。
【００２２】
複数組ある吸気流路及び排気流路は、排ガス温度によって、更に発熱させて排ガス温度を上昇させる場合と上昇させる必要がない場合とに対応するために、それら複数の吸気流路及び排気流路を２以上に分割し、そのうちの一部にのみ発熱触媒を配設したうえで、発熱触媒を配設した流路の吸気口と配設しない吸気口との間で排ガスの流量を制御できる流量制御手段を設けている。流量制御手段は発熱触媒が存在する流路と存在しない流路とに流れる排ガスの流量を制御することで排ガスの加熱の程度を制御できる。流量制御手段は後述する測定手段から出力される温度信号に応じて流量を制御する。例えば、ＮＯｘ還元触媒の温度が所定値未満の場合に、発熱触媒が設けられている側の流路の吸気口に流入する排ガスの量を発熱触媒が設けられていない側と比較して増加させ、ＮＯｘ還元触媒の温度が所定値以上の場合には減少させることでＮＯｘ還元触媒の温度を所定値近傍に保つことができる。ここで、所定値とは採用されたＮＯｘ還元触媒が効率的に作用する温度であり、例えば４００℃といった一つの温度のほか、３５０℃〜４５０℃といったある範囲をもつこともできる。所定値として範囲をもった場合は、その範囲の下限値未満になった場合には所定値未満であるとして、発熱触媒に流れる流量を増加させ、上限値以上の場合には所定値以上であるとして、発熱触媒に流れる流量を減少させることができる。そうすると、ＮＯｘ還元触媒の温度をその範囲内に制御することができる。
【００２３】
ここで、吸気流路の排気口と排気流路の吸気口とに接続されている排ガス撹拌空間を有することができる。排ガス撹拌空間を有することで、還元剤及びＮＯｘが排ガス中で均一に分散するように撹拌できるとともに、吸入流路の排気口と排気流路の吸気口との間など、酸化還元触媒を配設した部位によっては排ガスとの接触回数を増加することができる。
【００２４】
測定手段は排ガス中のＮＯｘ濃度とＮＯｘ還元触媒の温度とを測定し、ＮＯｘ濃度信号と温度信号とを出力する手段である。ＮＯｘ還元触媒の温度はＮＯｘ還元触媒の温度を直接測定するほか、ＮＯｘ還元触媒に流入する排ガス温度や流出する排ガス温度などから推測することも可能である。
【００２５】
ＮＯｘ濃度を測定する部位としては特に限定しないが、排ガス流路中のＮＯｘ還元触媒より下流側に設けることで、ＮＯｘ浄化を目的とする部位（ＮＯｘ還元触媒の下流）でのＮＯｘ濃度を直接参照しながら、還元剤を添加する量を決定できる。また、ＮＯｘ還元触媒の上流側（すなわち、還元剤を添加する部位の近傍）に設けることで、排ガス中に含まれるＮＯｘの濃度に応じた還元剤を下流側に設けた場合のタイムラグ（排ガスがＮＯｘ還元触媒に入った後、下流側にて測定されるまでの時間）を排除できる。好ましくは、下流側及び上流側の双方にて測定することが望ましい。
【００２６】
還元剤噴射手段は還元剤を排ガス流路中であってＮＯｘ還元触媒の上流側に噴射する手段である。還元剤の噴射は連続的なものであっても間欠的なものであっても構わないが、単位時間当たりの噴射量が連続的に制御できることが望ましい。例えば、噴射時間のオン-オフ時間のデューティ比を制御したり、噴射圧を制御したりすることで単位時間当たりの噴射量を連続的に制御できる。構成は特に限定されず、例えば、一般的なインジェクタが採用できる。
【００２７】
還元剤噴射手段はＮＯｘ濃度信号に基づき、噴射する還元剤の量を制御する。具体的には排ガス流路中のＮＯｘ濃度に応じた量の還元剤を噴射する。還元剤の噴射量を制御する方法としては、ＮＯｘ濃度が上昇するにつれて単位時間当たりの噴射量を漸増させる方法がある。ＮＯｘ濃度に対応して、還元剤の噴射量を設定することで、還元剤の噴射量をＮＯｘ除去において必要十分に近い量にすることが可能になる。
【００２８】
そして、ＮＯｘ濃度がある所定値（第２所定値）未満の場合に、還元剤の噴射を停止するか単位時間当たりの噴射量を一定の極少量に制御し、ＮＯｘ濃度が第２所定量以上になった場合に還元剤の噴射量を漸減させることもできる。ＮＯｘ濃度が低い場合にはＮＯｘ還元触媒によるＮＯｘ浄化が十分にできない場合があるので、その場合には燃費低下などにつながる還元剤の噴射を抑制することが望ましい。
【００２９】
更に、還元剤噴射手段は温度信号に基づき還元剤の噴射量を制御する。つまり、流量制御手段がＮＯｘ還元触媒の温度が所定値未満の場合に、排ガスを発熱触媒を有する側に流入させる量を増加させるので、増加させる流量に応じて還元剤の噴射量を漸増させる。発熱触媒がある側の流路と無い側の流路との間で流量を連続的に変化させる場合には、還元剤噴射手段として、両者の流路のそれぞれに対して独立して還元剤を噴射する量を制御できる機構（例えば、発熱触媒側の流路に独立したインジェクタを設ける機構）をもつことが望ましい。
【実施例】
【００３０】
（構成）
以下、本発明のＮＯｘ除去装置について、内燃機関としてのディーゼルエンジンからの排ガスを浄化する排ガス浄化システムとして図面を参照しながら更に詳細に説明する。本実施例のＮＯｘ除去装置はディーゼルエンジンの排ガス中のＨＣ、ＰＭ、ＮＯｘなどを除去する装置の一部であり、ＮＯｘを除去する装置に特徴を有する。
【００３１】
図１に示すように、ディーゼルエンジンの排気経路にはＤＰＦ１０６、酸化触媒１０７、そしてＮＯｘ除去装置１００が配設されている。ＤＰＦ１０６及び酸化触媒１０７それぞれの上流側には温度センサ１０５及び１０９が配設されており、それぞれに導入される排ガスの温度を計測している。また、ＮＯｘ除去装置１００の下流側にはＮＯｘセンサ１１０が配設されている。
【００３２】
ＮＯｘ除去装置１００の上流側には燃料である軽油を還元剤として排ガス中に添加する還元剤添加手段１０４が配設されている。還元剤噴射手段１０４は還元剤を噴射する時間をオン-オフ制御（デューティ比：Ｔｑに基づき制御する）することで還元剤を噴射する量を連続的に制御できる。還元剤添加手段１０４には燃料改質手段１１１から還元剤が供給されている。燃料改質手段１１１には燃料タンク１０３から軽油が供給されており、分子サイズの相違により透過性が異なる材料から形成された分離膜（図略）が内部に設けられている。燃料改質手段１１１から供給される還元剤の圧力はレギュレータ１０８により所定圧に保たれている。
【００３３】
ＮＯｘ除去装置１００は、図２に示すように、排ガスを導入する流路５と、導入する排ガスを一様に拡散する拡散部４と、内部にＮＯｘ還元触媒などを収納し、排ガス流路を内部に形成する筐体部２と、ＮＯｘが除去された排ガスを収束する収束部６と、排ガスを排出する流路７とを有する。筐体部２の内部には、図３に示すように、筐体部２内の内部空間の一部（排ガス撹拌空間２１）を空けて伝熱体１が配設されている。拡散部４内には排ガスの拡散を促進する目的でフィンなどが設けられる場合もある。
【００３４】
排ガス流路（吸入流路１０及び排気流路１１）は２分されており、ドア２４１にて排ガスの流れが切り替えられている。ここで、排ガス流路の一方（図の右方）の吸入流路１０の排気口と排気流路１１とには発熱触媒としての白金が担持された多孔質担体３が配設されており、排ガス流路の他方（図の左方）には多孔質担体が配設されていない。従って、２つの排ガス流路を切り替えることで、排ガスが多孔質担体３を通過する流れと、多孔質担体３’を通過しない流れとの間で制御することができる。
【００３５】
排ガス流路はフィン２４３及び２４４によって２つに区画され、一端部２４２で枢支されたドア２４１（流量制御手段）の位置を切り替えることで流路を制御可能である（図の右方に移動させると、排ガスは左方に流れ（実線）、反対に左方に移動させると排ガスは右方に流れる（破線））。
【００３６】
伝熱体１は筐体部２内の内部空間を２分しており、図４に示すように、図面上方側が排ガスが導入される拡散部４に接続される吸入流路１０を形成し、下方側が収束部６に接続される排気流路１１を形成する。吸入流路の排ガス撹拌空間２１に開口する側が排気口であり、排気流路１１の排ガス撹拌空間２１に開口する側が吸気口である。吸入流路１０及び排気流路１１の間を区画する伝熱体１は表面積を大きくすると共に、内部を流れる排ガスに乱流を形成するために段差が設けられている。
【００３７】
吸入流路１０の排気口及び排気流路の吸気口には酸化触媒としての白金が担持されているコージェライト製の多孔質担体３が配設されている。伝熱体１には、図５に示すように、吸入流路１０の排気口側及び排気流路１１の吸気口側のそれぞれの一部１３にＮＯｘ還元触媒が担持されている。
【００３８】
筐体部２は、排ガス撹拌空間２１の反対側の端部近傍であって、厚み方向の一面側（図３の紙面手前側）で開口し、その開口部に拡散部４が接続されて排ガスが導入される。筐体部２は、厚み方向であって、拡散部４が接続された側と反対側にも開口し、その開口部に収束部６が接続されている。拡散部４側の開口部と、収束部６側の開口部とは板状の伝熱体１により区画されているので、排ガスがそのまま拡散部４から収束部６に漏れ出すことはほとんどない。
【００３９】
（作用効果：制御）
以上の構成を有することから、本実施例のディーゼルエンジンからの排ガス浄化装置（ＮＯｘ除去装置１００）は以下の作用効果を発揮する。すなわち、ディーゼルエンジンの運転により排出される排ガスは、まずＤＰＦ１０６により浄化される。ＤＰＦ１０６は排ガス中のＰＭを除去する手段である。その後、排ガス中に残存するＨＣを酸化触媒１０７によって除去する。
【００４０】
そして、ＨＣを除去した後の排ガス中に還元剤を噴射することで添加する。還元剤の添加量はＮＯｘセンサ１１０からのＮＯｘ濃度信号に基づき決定する。更に、排ガス温度がＮＯｘ還元触媒が作動する適正温度よりも低い場合には排ガス温度上昇に用いる量の還元剤も添加する。
【００４１】
すなわち、図６に示すように、制御手段はＮＯｘセンサ１１０からの信号からＮＯｘ濃度を算出する（Ｓ１）。算出したＮＯｘ濃度が所定値以上である場合にはステップ３（Ｓ３）に進み、そうでない場合にはステップ１０（Ｓ１０）に進む（Ｓ２）。ステップ１０では還元剤噴射手段１０４からの還元剤噴射を停止した後、ステップ１（Ｓ１）に戻る。
【００４２】
ステップ３ではＮＯｘ還元触媒の温度測定を行う。その温度が第２所定値以上であればステップ８（Ｓ８）に進み、第２所定値未満であればステップ５（Ｓ５）に進む（Ｓ４）。
【００４３】
ステップ８ではドア２４１を図面右方に切り替える。その結果、排ガスは図３における実線の流れになり、発熱触媒が担持された多孔質体３が配設されていない流路を流れる。その後、ステップ９（Ｓ９）にて還元剤を噴射する量を算出する。還元剤の噴射量はマップ１（Ｍ１）に基づき算出する。すなわち、還元剤の噴射量をＮＯｘ濃度が大きくなるにつれて漸増させるために、デューティ比：Ｔｑを制御している。
【００４４】
ステップ５ではドア２４１を図面左方に切り替える。その結果、排ガスは図３における破線の流れになり、発熱触媒が担持された多孔質体３が配設されている流路を流れる。その後、ステップ６（Ｓ６）にて還元剤を噴射する量を算出する。還元剤の噴射量はマップ２（Ｍ２）に基づき算出する。すなわち、還元剤の噴射量をステップ９と同様にＮＯｘ濃度が大きくなるにつれて漸増させると共に、温度が第２所定値よりどれだけ低い（第２所定値−ＮＯｘ還元触媒温度）かを求め、その値が大きくなるにつれて発熱を促進するために還元剤の噴射量を漸増するために、デューティ比：Ｔｑを制御している。
【００４５】
ステップ９及びステップ５にてＴｑを設定した後、そのＴｑの値を利用して還元剤噴射手段１０４を制御して還元剤を噴射させる。その後、ステップ１に戻る。
【００４６】
例えば、図７に示すような運転条件下での具体的な制御を説明する。エンジンの運転に伴い、排ガス中のＮＯｘ濃度及びＮＯｘ還元触媒温度が徐々に増加する（領域Ｉ）。ＮＯｘ濃度が所定値未満の場合（領域Ｉ）には、還元剤噴射手段１０４を停止し、還元剤の噴射は停止している。その後、ＮＯｘ濃度が更に増加して所定値以上になった場合（領域II）には、ＮＯｘ濃度に応じたデューティ比でＮＯｘ還元剤噴射手段１０４を作動させる。この場合にＮＯｘ還元触媒温度が第２所定値以上なので、ドア２４１を切り替え、排ガスの流れを発熱触媒が存在しない側にする。
【００４７】
その後、ＮＯｘ濃度が所定値未満になった場合（領域III）は還元剤噴射手段１０４を停止して還元剤の噴射を停止する。
【００４８】
ＮＯｘ濃度が所定値以上で、ＮＯｘ還元触媒温度が第２所定値未満となった場合（領域IV）にはドア２４１を図面左方に切り替えて、排ガスの流れを発熱触媒が存在する側にする。そして、ＮＯｘを還元するために必要な量に対して、発熱触媒における発熱に使用する量の還元剤を加えた量の還元剤が噴射されるように設定したデューティ比を設定し、還元剤を噴射する（領域IV）。ＮＯｘ還元触媒温度が第２所定値以上になった後（領域Ｖ）はドア２４１を図面右方に切り替えて排ガスの流れを発熱触媒が存在しない側にする。還元剤を噴射する量もＮＯｘを還元するのに必要な量に減少させる（領域Ｖ）。
【００４９】
その後、ＮＯｘ濃度が所定値未満になったら、還元剤の噴射を停止する。ＮＯｘ濃度は、本装置を作動させなかった場合（破線）と比較して、顕著に低下させることができる。
【００５０】
以上説明したように、本ＮＯｘ除去装置によれば、排ガス流路中のＮＯｘ濃度に応じたＮＯｘ還元剤を噴射することができ、余分なＮＯｘ還元剤を噴射しないので、燃費の向上に寄与できる。また、ＮＯｘ還元触媒温度を適正化できるので、ＮＯｘの浄化も適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例のＮＯｘ除去装置を採用した内燃機関排ガス浄化システムの概略図である。
【図２】実施例のＮＯｘ除去装置の外観を示した図である。
【図３】実施例のＮＯｘ除去装置の内部構造を示した一部断面図である。
【図４】実施例のＮＯｘ除去装置の内部構造を示した断面図である。
【図５】実施例のＮＯｘ除去装置に採用された伝熱体の構造を示した概略図である。
【図６】実施例のＮＯｘ除去装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】実施例のＮＯｘ除去装置の制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１００…ＮＯｘ除去手段
１…伝熱体    １０…吸入流路    １１…排気流路
２…筐体部    ２１、２２、２３…排ガス撹拌空間    ２４１、２４２、２４３、２４４…流量制御手段
３…多孔質担体（白金が担持されている）
１０４…ＮＯｘ還元剤噴射手段
１１０…ＮＯｘセンサ
１１１…燃料改質手段
【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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