(57)【要約】【課題】ＳＣＲのＮＯｘ浄化率を向上可能な排気浄化システムを提供すること。【解決手段】本開示の一形態は、排ガスの通路である排気通路と、前記排気通路を案内されてきた排ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に設けられ、排ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲと、前記排気通路と流体連通し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒をバイパスするバイパス通路と、前記ＳＣＲの温度が所定温度以下の間、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導き、前記ＳＣＲの温度が所定温度超になると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導かずに前記バイパス通路に排ガスを導く、通路切り替え部と、を備えた排気浄化システムに向けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの通路である排気通路と、
前記排気通路を案内されてきた排ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、
前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に設けられ、排ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲと、
前記通路と流体連通し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒をバイパスするバイパス通路と、
前記ＳＣＲの温度が所定温度以下の間、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導き、前記ＳＣＲの温度が所定温度超になると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導かずに前記バイパス通路に排ガスを導く、通路切り替え部と、
を備えた排気浄化システム。
【請求項２】
前記所定温度は前記ＳＣＲの活性温度である、
請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記バイパス通路に設けられて、排ガス中のＮＯを酸化する酸化触媒を、さらに備え、
前記通路切り替え部は、前記ＳＣＲの温度が所定温度超になると、前記バイパス通路に設けられた前記酸化触媒に排ガスを導く、
請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
排気通路を案内されてきた排ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に設けられ、排ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲと、前記排気通路と流体連通し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒をバイパスするバイパス通路と、を備えた排気系において用いられる制御装置であって、
前記ＳＣＲの温度が所定温度以下の間、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導くよう制御する第１切り替え制御部と、
前記ＳＣＲの温度が所定温度超になると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導かずに前記バイパス通路に排ガスを導くよう制御する第２切り替え制御部と、
を備えた制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関からの排ガス中のＮＯｘを浄化する排気浄化システムと、それに関連する制御装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排気浄化システムとしては、排気通路内にＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を配置し、ＳＣＲ上流の排気通路内にＮＯｘ吸蔵触媒を配置したものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４１４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳＣＲにおけるＮＯｘ浄化率を向上させるには、排ガス中にＮＯおよびＮＯ２が適度に含まれている必要がある。
【０００５】
しかし、ＮＯｘ吸蔵触媒は、相対的に低温時から中温時に、排ガス中のＮＯｘを吸蔵出来るものの、ＮＯｘ吸蔵触媒の出口ではほぼＮＯのみとなるため、従来の排気浄化システムでは、ＳＣＲによるＮＯｘ浄化率を向上させにくいという問題点があった。
【０００６】
本開示は、ＳＣＲのＮＯｘ浄化率を向上させることが可能な排気浄化システムおよび制御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】
本開示の第１形態は、排ガスの通路である排気通路と、前記排気通路を案内されてきた排ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に設けられ、排ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲと、前記排気通路と流体連通し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒をバイパスするバイパス通路と、前記ＳＣＲの温度が所定温度以下の間、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導き、前記ＳＣＲの温度が所定温度超になると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導かずに前記バイパス通路に排ガスを導く、通路切り替え部と、を備えた排気浄化システムに向けられる。
【０００８】
本開示の第２形態は、排気通路を案内されてきた排ガス中のＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒と、前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に設けられ、排ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲと、前記排気通路と流体連通し、前記ＮＯｘ吸蔵触媒をバイパスするバイパス通路と、を備えた排気系において用いられる制御装置であって、前記ＳＣＲの温度が所定温度以下の間、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導くよう制御する第１切り替え制御部と、前記ＳＣＲの温度が所定温度超になると、前記ＮＯｘ吸蔵触媒に排ガスを導かずに前記バイパス通路に排ガスを導くよう制御する第２切り替え制御部と、を備えた制御装置に向けられる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の各形態によれば、ＳＣＲのＮＯｘ浄化率を向上可能な排気浄化システムおよび制御装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の排気浄化システムの構成を示す模式図
【図２】図１の制御装置の処理手順を示すフロー図
【図３】本開示の排気浄化システムの変形例に係る構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、上記図面を参照して、本開示の排気浄化システムＳおよび制御装置１７について詳説する。
【００１２】
＜１．定義＞
下表１は、本実施形態で使用される頭字語や略語の意味を示す。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
＜２．実施形態＞
＜２−１．排気浄化システムの全体構成＞
図１において、排気浄化システムＳは、車両に搭載され、排気通路１と、三方弁３と、ＮＯｘ吸蔵触媒５と、バイパス通路９と、酸化触媒１１と、噴射器１３と、尿素ＳＣＲ１５と、制御装置１７と、を備えている。
【００１５】
排気通路１は、典型的にはディーゼルエンジンのような内燃機関（図示せず）からの排ガスを大気中（車外）へと導く。なお、内燃機関はガソリンエンジンであっても良い。
【００１６】
排気通路１には、三方弁３と、ＮＯｘ吸蔵触媒５と、噴射器１３と、尿素ＳＣＲ１５とが、排気通路１の上流側から下流に向かって順番に設けられる。
【００１７】
三方弁は、通路切り替え部の例示であって、三方向に流体の出入口を有する弁である。
【００１８】
特に、三方弁３は、一つの入口および二つの出口を有する。三方弁３の入口は、排気通路１の上流側と流体連通可能に接続される。二つの出口の一方は、排気通路１の下流側と流体連通可能に、その他方は、後述のバイパス通路９の上流端と流体連通可能に接続される。三方弁３の各出口の開閉は、制御装置１７からの制御信号により制御される。
【００１９】
ＮＯｘ吸蔵触媒５は、排気通路１において、三方弁３と、排気通路１とバイパス通路９との合流部分との間に設けられ、低温時（２００℃以下程度）から中温時（４００℃以下程度）において排ガス中のＮＯｘを吸蔵する。ただし、ＮＯｘ吸蔵触媒５の出口では、ＮＯｘに対するＮＯ２の比率（以下、ＮＯ２／ＮＯｘという）は、ＮＯｘにおけるＮＯの比率（以下、ＮＯ／ＮＯｘという）よりもはるかに小さいことが知られている。
【００２０】
バイパス通路９は、上述から明らかな通り、排気通路１に設けられたＮＯｘ吸蔵触媒５をバイパスする。具体的には、バイパス通路９の一方端は、三方弁３の他方の出口と接続され、その他方端は、排気通路１におけるＮＯｘ吸蔵触媒５の直ぐ下流側の部分と接続される。
【００２１】
酸化触媒１１は、バイパス通路９の途中に設けられ、例えばコージェライトハニカムセラミック製の担体を有する。この担体にも、排ガスの流れ方向に沿って多数セルが形成されている。また、各セルを包囲する隔壁には、例えば貴金属等の触媒が担持またはコートされる。このような酸化触媒１１は、排ガス中のＮＯを酸化して、ＮＯ２に変換する。ここで、酸化触媒１１は、酸化触媒１１の出口においてＮＯ２／ＮＯｘと、ＮＯ／ＮＯｘの比率と、が望ましい状態（即ち、両比率が均等）に近づくようにＮＯをＮＯ２に変換する。
【００２２】
噴射器１３は、例えばＤＣＵ（図示せず）の制御下、排ガスの温度が所定温度以上である場合、排気通路１の内部であって尿素ＳＣＲ１５の直ぐ上流側に向けて、前駆体としての尿素水を噴射し、排気通路１を案内されてくる排ガスに供給する。これによって、尿素ＳＣＲ１５の直ぐ上流にてアンモニアが生成される。
【００２３】
ここで、ＤＣＵは、制御装置１７であっても良いし、別の制御装置であっても構わない。
【００２４】
尿素ＳＣＲ１５は、例えばコージェライトハニカムセラミック製の担体を有する。この担体にも、排ガスの流れ方向に沿って多数セルが形成されている。また、各セルを包囲する隔壁には、卑金属酸化物、ゼオライトまたは貴金属等のＳＣＲ触媒が担持またはコートされる。
【００２５】
尿素ＳＣＲ１５には、排気通路１からのアンモニアおよび排ガスが流入する。その際、排ガス中のＮＯｘが、アンモニアと反応することで、窒素と水とに還元される。これによって、排ガス中のＮＯｘが無害化される。このようにして生成された水、窒素、二酸化炭素等は、マフラー（図示せず）等を介して、大気中に排出される。
【００２６】
制御装置１７は、例えば、基板上に、マイコン、不揮発性メモリ、コネクタおよびワーキングメモリ等が実装されたＥＣＭで実現される。
【００２７】
コネクタには、例えば、尿素ＳＣＲ１５の温度を検出する温度センサ（図示せず）と接続される。マイコンは、不揮発性メモリ等に予め格納されたプログラムを、ワーキングメモリを用いて実行する。
【００２８】
＜２−２．排気浄化システムの動作＞
次に、図１に加え図２を参照して、上記構成の排気浄化システムＳの動作を、制御装置１７の処理内容を中心に説明する。
【００２９】
内燃機関の始動直後、制御装置１７において、マイコンは、三方弁３に制御信号を出力して、三方弁３のバイパス通路９側の出口を閉じて、排気通路１の排ガスが酸化触媒１１側に流れないようにする。その結果、内燃機関からの排ガスは、ＮＯｘ吸蔵触媒５に流入して、ＮＯｘが吸蔵されることになる（ステップＳ００１）。
【００３０】
ステップＳ００１の次に、マイコンは、温度センサの出力信号から尿素ＳＣＲ１５の温度が所定温度超であり、かつ尿素ＳＣＲ１５におけるアンモニア吸着量が所定値を超えるか否かを判断する（ステップＳ００３）。ここで、所定温度は、例えば、尿素ＳＣＲ１５の活性温度（約２００℃程度）、即ち、尿素ＳＣＲ１５が機能する温度に設計される。また、アンモニア吸着量の検出に関しては、公知技術が用いられる。
【００３１】
ステップＳ００３でＮＯと判断されると、マイコンは、第１切り替え制御部として機能する。この場合、マイコンは、排ガスを酸化触媒１１に流入させる必要が無いとして、三方弁３のバイパス通路９側の出口を閉じる（ステップＳ００５）。なお、初回については、三方弁３の状態がステップＳ００１で設定した状態に維持される。
【００３２】
ステップＳ００３でＹＥＳと判断されると、マイコンは、排ガスを酸化触媒１１に流入させた方が良いとして、第２切り替え制御部として機能する。この場合、マイコンは、三方弁３に制御信号を出力して、三方弁３の排気通路１側の出口を閉じる（ステップＳ００７）。これにより、排気通路１の排ガスがＮＯｘ吸蔵触媒５を流れることなく酸化触媒１１側に流れるようにする。また、ステップＳ００７の実行直後（または、ほぼ同時に）、噴射器１３は尿素水を排気通路１に噴射する。
【００３３】
ステップＳ００７の結果、酸化触媒１１から流出した排ガスにおいて、ＮＯ２／ＮＯｘとＮＯ／ＮＯｘとは互いに均等に近づくので、尿素ＳＣＲ１５におけるＮＯｘ浄化率はより好ましい値となる。
【００３４】
ステップＳ００５またはステップＳ００７の次に、マイコンは、内燃機関の運転を終了するか否かを判断する（ステップＳ００９）。
【００３５】
ステップＳ００９でＮＯと判断されると、処理はステップＳ００１に戻る。
【００３６】
それに対し、ステップＳ００９でＹＥＳと判断されると、図２の処理は終了する。
【００３７】
＜２−３．排気浄化システムの効果＞
上記の通り、ＮＯｘ吸蔵触媒５は低温から中温にかけてＮＯｘを吸蔵可能である。マイコンは、尿素ＳＣＲ１５の温度が所定温度以下であれば、尿素ＳＣＲ１５が機能しないため、ＮＯｘ吸蔵触媒５にＮＯｘを吸蔵させるように、三方弁３を制御する。
【００３８】
それに対し、マイコンは、尿素ＳＣＲ１５の温度が所定温度超であれば、尿素ＳＣＲ１５におけるＮＯｘ浄化率を最適化すべく、排ガスが酸化触媒１１を通過するよう三方弁３を制御する。
【００３９】
上記の通り、本排気浄化システムＳおよび制御装置１７によれば、尿素ＳＣＲ１５の温度が所定温度以下であれば、ＮＯｘ吸蔵触媒５にＮＯｘを吸蔵させるが、そうでない場合には、尿素ＳＣＲ１５におけるＮＯｘ浄化率を最適化されるため、従来の排気浄化システムと比べて尿素ＳＣＲ１５のＮＯｘ浄化率を向上させることが可能となる。
【００４０】
＜２−４．付記＞
上記説明では、排気浄化システムＳは、バイパス通路９上に設けられた酸化触媒１１を備えるとして説明した。しかし、これに限らず、排気浄化システムＳは、酸化触媒１１に代えて、図３に示すように、所謂ＤＰＦに酸化触媒を付加して、ＰＭのフィルタ機能と排ガス中のＮＯの酸化機能を持たせたＣＳＦ２１を備えていても構わない。
【００４１】
この場合、バイパス通路９は単にＮＯｘ吸蔵触媒５を短絡するだけの通路となり、ＣＳＦ２１は、排気通路１において噴射器１３の直ぐ上流側の部分に設けられることが好ましい。
【００４２】
また、ステップＳ００３では、マイコンは、温度センサの出力信号から尿素ＳＣＲ１５の温度を得るとして説明した。しかし、これに限らず、マイコンは、排ガスの温度センサからの出力信号に基づき、尿素ＳＣＲ１５の温度を推定する等しても良い。
【００４３】
また、ステップＳ００３では、マイコンは、温度センサの出力信号から尿素ＳＣＲ１５の温度が所定温度超であり、かつ尿素ＳＣＲ１５におけるアンモニア吸着量が所定値を超えるか否かを判断していた。しかし、これは好ましい形態であって、本質的には、マイコンは、ステップＳ００３において、温度センサの出力信号から尿素ＳＣＲ１５の温度が所定温度超か否かを判断するだけでも良い。
【００４４】
また、排気通路１と、バイパス通路９との合流点に、もう一つ別の三方弁が設けられていても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示の排気浄化システムおよび制御装置は、ＳＣＲのＮＯｘ浄化率を向上可能な排気浄化システムおよび制御装置を提供することが出来る。
【符号の説明】
【００４６】
Ｓ  排気浄化システム
１  排気通路
３  通路切り替え部（三方弁）
５  ＮＯｘ吸蔵触媒
９  バイパス通路
１１  酸化触媒
１５  尿素ＳＣＲ
１７  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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