(57)【要約】【課題】ＮＯｘ浄化触媒を担持させた捕集部において、排気管内で還元剤の拡散性を向上させつつ、捕集部の再生処理における再生効率を向上させることが可能な排気浄化装置および排気制御装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、排気管と、酸化触媒と、窒素酸化物を浄化処理する触媒を担持するとともに排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する捕集部と、捕集部に還元剤を供給する還元剤供給部と、捕集部により捕集された粒子状物質を再生処理する制御を行う制御部と、を備え、排気管には、酸化触媒と捕集部との間において、第１経路と、第１経路よりも長い第２経路との何れかを開放可能な経路部が設けられ、還元剤供給部は、排気管における第２経路に対応する部分に設けられ、制御部は、粒子状物質を再生処理する場合、第１経路を開放する一方、粒子状物質を再生処理しない場合、第２経路を開放するように経路部を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から生じる排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、前記排気管内の前記排気ガスを酸化処理する酸化触媒と、
前記排気管内に配置され、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化処理する触媒を担持するとともに前記排気管内の前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部に還元剤を供給する還元剤供給部と、
前記捕集部により捕集された前記粒子状物質を再生処理する制御を行う制御部と、
を備え、
前記排気管には、前記酸化触媒と前記捕集部との間において、第１経路と、前記第１経路よりも長い第２経路との何れかを開放可能な経路部が設けられ、
前記還元剤供給部は、前記排気管における前記第２経路に対応する部分に設けられ、
前記制御部は、前記粒子状物質を再生処理する場合、前記第１経路を開放する一方、前記粒子状物質を再生処理しない場合、前記第２経路を開放するように前記経路部を制御する、
排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１経路は、前記排気管における前記酸化触媒が配置された部分と、前記捕集部が配置された部分とを直線状に接続するように形成され、
前記第２経路は、前記第１経路の一端から他端に向けてＵ字状に迂回するように形成されている、
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第２経路には、前記還元剤供給部により供給された前記還元剤を拡散させるための拡散部材が設けられている、
請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
内燃機関から生じる排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、前記排気管内の前記排気ガスを酸化処理する酸化触媒と、
前記排気管内に配置され、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化処理する触媒を担持するとともに前記排気管内の前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記排気管に設けられ、前記酸化触媒と前記捕集部との間において、第１経路と、前記第１経路よりも長い第２経路との何れかを開放可能な経路部と、
前記排気管における前記第２経路に対応する部分に設けられ、前記捕集部に還元剤を供給する還元剤供給部と、
を備える排気浄化装置の排気制御装置であって、
前記捕集部により捕集された前記粒子状物質を再生処理する制御を行い、
前記粒子状物質を再生処理する場合、前記第１経路を開放する一方、前記粒子状物質を再生処理しない場合、前記第２経路を開放するように前記経路部を制御する排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質を捕集する捕集部を備える排気浄化装置および排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、かつ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ浄化触媒を担持させた捕集部を有する排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９５９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、捕集部により捕集された粒子状物質を再生処理する際、排気ガスを酸化処理する酸化触媒における酸化熱を用いることで効率よく再生処理を行うことができるので、酸化触媒と捕集部との距離はできるだけ近づけることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成のようにＮＯｘ浄化触媒を担持した捕集部の場合、ＮＯｘを還元するための還元剤が酸化触媒で酸化されないように、酸化触媒の下流側、つまり、酸化触媒と捕集部の間に還元剤供給部を設ける必要がある。
【０００６】
そして、供給された還元剤を排気管内で拡散させるために酸化触媒と捕集部との間の距離をある程度離す必要が生じるため、捕集部において再生処理を行う際における再生効率が悪化するおそれがあった。
【０００７】
本発明の目的は、ＮＯｘ浄化触媒を担持させた捕集部において、排気管内で還元剤の拡散性を向上させつつ、捕集部の再生処理における再生効率を向上させることが可能な排気浄化装置および排気制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る排気浄化装置は、
内燃機関から生じる排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、前記排気管内の前記排気ガスを酸化処理する酸化触媒と、
前記排気管内に配置され、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化処理する触媒を担持するとともに前記排気管内の前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部に還元剤を供給する還元剤供給部と、
前記捕集部により捕集された前記粒子状物質を再生処理する制御を行う制御部と、
を備え、
前記排気管には、前記酸化触媒と前記捕集部との間において、第１経路と、前記第１経路よりも長い第２経路との何れかを開放可能な経路部が設けられ、
前記還元剤供給部は、前記排気管における前記第２経路に対応する部分に設けられ、
前記制御部は、前記粒子状物質を再生処理する場合、前記第１経路を開放する一方、前記粒子状物質を再生処理しない場合、前記第２経路を開放するように前記経路部を制御する。
【０００９】
本発明に係る排気制御装置は、
内燃機関から生じる排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、前記排気管内の前記排気ガスを酸化処理する酸化触媒と、
前記排気管内に配置され、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化処理する触媒を担持するとともに前記排気管内の前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記排気管に設けられ、前記酸化触媒と前記捕集部との間において、第１経路と、前記第１経路よりも長い第２経路との何れかを開放可能な経路部と、
前記排気管における前記第２経路に対応する部分に設けられ、前記捕集部に還元剤を供給する還元剤供給部と、
を備える排気浄化装置の排気制御装置であって、
前記捕集部により捕集された前記粒子状物質を再生処理する制御を行い、
前記粒子状物質を再生処理する場合、前記第１経路を開放する一方、前記粒子状物質を再生処理しない場合、前記第２経路を開放するように前記経路部を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＮＯｘ浄化触媒を担持させた捕集部において、排気管内で還元剤の拡散性を向上させつつ、捕集部の再生処理における再生効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の排気系を示す概略構成図である。
【図２】制御部における再生制御の動作例の一例を示すフローチャートである。
【図３】変形例に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の排気系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る排気浄化装置１００が適用された内燃機関１の排気系を示す概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、内燃機関１は、車両Ｖに搭載される、例えばディーゼルエンジンであり、内燃機関１で生じた排気ガスを大気中に導くための排気浄化装置１００が設けられている。排気浄化装置１００は、排気ガスが流れる排気管１１０と、尿素水供給部１２０と、制御部１３０とを備えている。
【００１４】
排気管１１０には、排気ガスが流れる方向の上流側から順に、酸化触媒２１０、捕集部２２０等が設けられている。
【００１５】
捕集部２２０は、排気管１１０内の排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）であり、ＮＯｘ選択還元型触媒を担持している。
【００１６】
また、排気管１１０内の排気方向における酸化触媒２１０の下流側、つまり、酸化触媒２１０と捕集部２２０との間には、経路部１１１が設けられている。これにより、酸化触媒２１０により酸化処理された排気ガスが経路部１１１を介して捕集部２２０に向けて流れるようになっている。
【００１７】
経路部１１１は、第１経路１１１Ａと、第２経路１１１Ｂとを有している。また、経路部１１１は、第１経路１１１Ａと第２経路１１１Ｂの分岐点にバルブ１１２を有している。経路部１１１は、バルブ１１２により、第１経路１１１Ａおよび第２経路１１１Ｂの何れか一方を開放可能に構成されている。
【００１８】
第１経路１１１Ａは、バルブ１１２から図示下方向に延びた直線状に形成されており、排気管１１０内における、酸化触媒２１０が配置された部分と、捕集部２２０が配置された部分とを接続している。
【００１９】
第２経路１１１Ｂは、第１経路１１１Ａよりも長い経路となっており、尿素水供給部１２０が配置されている。また、第２経路１１１Ｂは、バルブ１１２から図示右方向に延び、その右端から下方向に延びた後、その下端から左方向に延びて第１経路１１１Ａの下端に接続された略Ｕ字状に形成されている。
【００２０】
つまり、第２経路１１１Ｂは、第１経路１１１Ａの上端（一端）から下端（他端）に向けてＵ字状に迂回するように形成されている。このような形状を有することで、排気ガスがＵターンするように移動するため、直線状に移動する構成と比較して、第２経路１１１Ｂ内における後述するアンモニアの拡散性が向上する。
【００２１】
尿素水供給部１２０は、第２経路１１１Ｂに対応する排気管１１０内に尿素水を供給する。尿素水供給部１２０は、本発明の「還元剤供給部」に対応する。
【００２２】
これにより、排気管１１０内の温度により尿素水が加水分解されて還元剤の一例としてのアンモニアが生成される。そして、アンモニアが捕集部２２０におけるＮＯｘ選択還元型触媒に吸着し、吸着したアンモニアにより、捕集部２２０を通過する排気ガス中のＮＯｘが還元処理される。
【００２３】
制御部１３０は、捕集部２２０により捕集された粒子状物質を再生処理するように捕集部２２０を制御する。制御部１３０は、本発明の「排気制御装置」に対応する。
【００２４】
ところで、捕集部２２０により捕集された粒子状物質を再生処理する際、排気ガスを酸化処理する酸化触媒２１０における酸化熱を用いることで効率よく再生処理を行うことができるので、酸化触媒２１０と捕集部２２０との距離はできるだけ近づけることが望ましい。
【００２５】
しかしながら、ＮＯｘ選択還元型触媒を担持した捕集部２２０の場合、ＮＯｘを還元するためのアンモニアが酸化触媒２１０で酸化されないように、酸化触媒２１０と捕集部２２０との間に尿素水供給部１２０を設ける必要がある。
【００２６】
この尿素水供給部１２０を設けることにより、酸化触媒２１０と捕集部２２０との距離をある程度離す必要が生じる。この理由としては、供給された尿素水から生成されたアンモニアを排気管１１０内で拡散させる必要があること、及び、尿素水供給部１２０を捕集部２２０による再生処理時に発生する熱から保護する必要があることである。
【００２７】
このように酸化触媒２１０と捕集部２２０との距離を離してしまうと、捕集部２２０において再生処理を行う際における再生効率が悪化するおそれがあった。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、制御部１３０は、粒子状物質を再生処理する場合、第１経路１１１Ａを開放するように経路部１１１を制御する。具体的に、制御部１３０は、経路部１１１のバルブ１１２を制御して第１経路１１１Ａを開放する。これにより、酸化触媒２１０と捕集部２２０との間の経路長が第２経路１１１Ｂを開放した場合と比べて短くなるため、捕集部２２０において効率よく再生処理を行うことができる。
【００２９】
また、制御部１３０は、粒子状物質を再生処理しない場合、第２経路１１１Ｂを開放するように経路部１１１を制御する。具体的に、制御部１３０は、経路部１１１のバルブ１１２を制御して第２経路１１１Ｂを開放する。これにより、酸化触媒２１０と捕集部２２０との間の経路長が第１経路１１１Ａを開放した場合と比べて長くなるため、アンモニアの拡散性を向上させることができる。
【００３０】
次に、制御部１３０における再生制御の動作例について説明する。図２は、制御部１３０における再生制御の動作例の一例を示すフローチャートである。図２における処理は、例えば車両Ｖの内燃機関１の動作中において実行される。
【００３１】
図２に示すように、制御部１３０は、再生処理を行うか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。判定の結果、再生処理を行う場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部１３０は、第１経路１１１Ａを開放するように経路部１１１を制御する（ステップＳ１０２）。一方、再生処理を行わない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、制御部１３０は、第２経路１１１Ｂを開放するように経路部１１１を制御する（ステップＳ１０３）。
【００３２】
ステップＳ１０２，Ｓ１０３の後、制御部１３０は、内燃機関１が停止したか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。判定の結果、内燃機関１が停止していない場合（ステップＳ１０４、ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、内燃機関１が停止した場合（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、本制御は終了する。
【００３３】
以上のように構成された本実施の形態によれば、ＮＯｘ選択還元型触媒を担持させた捕集部２２０において、排気管１１０内でアンモニアの拡散性を向上させつつ、捕集部２２０の再生処理における再生効率を向上させることができる。
【００３４】
また、第２経路１１１ＢがＵ字状に形成されているので、再生処理をしない場合においてアンモニアの拡散性を向上させることができる。
【００３５】
また、アンモニアの拡散性を向上させるため、図３に示すように、第２経路１１１Ｂ内にアンモニアを排気管１１０内に拡散可能な拡散部材１４０を設けても良い。このようにすることで、再生処理をしない場合においてアンモニアの拡散性をさらに向上させることができる。
【００３６】
また、上記実施の形態における排気浄化装置１００は、ディーゼルエンジンを搭載した車両Ｖに搭載されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ガソリンエンジンを搭載した車両に搭載されていても良い。
【００３７】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示の排気浄化装置は、ＮＯｘ浄化触媒を担持させた捕集部において、排気管内で還元剤の拡散性を向上させつつ、捕集部の再生処理における再生効率を向上させることが可能な排気浄化装置および排気制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１  内燃機関
１００  排気浄化装置
１１０  排気管
１１１  経路部
１１１Ａ  第１経路
１１１Ｂ  第２経路
１１２  バルブ
１２０  尿素水供給部
１３０  制御部
２１０  酸化触媒
２２０  捕集部
【図１】
2018123763.tif 000003
【図２】
2018123763.tif 000004
【図３】
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