(57)【要約】【課題】排気ガスに含まれる窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率の向上を図る排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】排気ガス浄化装置１０１は、排気ガスが流通する経路の途中に設けられた第一酸化触媒層１２と、第一酸化触媒層１２の下流に設けられ、アンモニアの吸着作用を有するアンモニア吸着層１３と、アンモニア吸着層１３の下流に設けられたＳＣＲ触媒１６と、ＳＣＲ触媒１６の上流に尿素水を供給するための少なくとも１つの第一噴射バルブ１９とを備える。【選択図】図２
2011032999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する経路の途中に設けられた酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流に設けられ、アンモニアの吸着作用を有するアンモニア吸着部と、
前記アンモニア吸着部の下流に設けられたＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流に尿素水を供給するための少なくとも１つの尿素水供給手段と
を備える排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記尿素水供給手段は、前記酸化触媒の上流に尿素水を供給する
請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記尿素水供給手段は複数設けられ、
前記複数の尿素水供給手段のうちの第一の尿素水供給手段は、前記酸化触媒の上流に尿素水を供給し、
前記複数の尿素水供給手段のうちの第二の尿素水供給手段は、前記アンモニア吸着部の下流に尿素水を供給する
請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記酸化触媒の上流に尿素水を供給する前記尿素水供給手段は、
前記酸化触媒の温度が前記酸化触媒が活性化する温度以下のときに尿素水を供給する
請求項２または３に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記尿素水供給手段は、前記アンモニア吸着部の下流に尿素水を供給する
請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
粒子状物質捕集手段をさらに備え、
前記粒子状物質捕集手段は、前記ＳＣＲ触媒と一体である
請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
前記酸化触媒と、前記アンモニア吸着部と、前記ＳＣＲ触媒と、前記尿素水供給手段とを有する筐体を備える
請求項１〜６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
エンジンアセンブリに取り付けられる
請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を使用した排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための尿素ＳＣＲシステムが開発されている。尿素ＳＣＲシステムでは、尿素水の加水分解により生成されたアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘとの化学反応によってＮＯｘを窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に浄化するために、選択還元触媒である（尿素）ＳＣＲ触媒と呼ばれる触媒が用いられる。
【０００３】
尿素ＳＣＲシステムでは、ＳＣＲ触媒は、エンジンとマフラーとの間の排気経路に設けられている。さらに、この排気経路において、ＳＣＲ触媒よりエンジン側となる上流側には、排気ガス中のハイドロカーボン（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化すると共に一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に酸化するのを促進するための酸化触媒、及び排気ガス中に尿素水を噴射するための噴射バルブが設けられている。
また、尿素ＳＣＲシステムの他に、エンジンとマフラーとの間の排気経路には、排気ガスに含まれるカーボン等の粒子状物質（パティキュレートマター：ＰＭ）を減少させるためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置が設けられている。
【０００４】
特許文献１には、高温活性型のＮＯｘ吸蔵触媒と、ＮＯｘ吸蔵触媒の下流に配置され且つ低温活性型のユリアＳＣＲ触媒が担持されたＤＰＦと、ＮＯｘ吸蔵触媒及びＤＰＦの間に配置された尿素添加インジェクタとを１つのケースに含む排気後処理装置が記載されている。この排気後処理装置では、低温時、尿素添加インジェクタから尿素水が噴射され、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアによりユリアＳＣＲ触媒において排気ガス中のＮＯｘの還元除去が行われる。また、高温時は、排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒により吸蔵されて浄化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７４９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、尿素添加インジェクタから噴射された尿素水が加水分解されてアンモニアを生成するためには、噴射された尿素水がユリアＳＣＲ触媒に到達するまでの間で、加水分解に要する反応時間を確保する必要がある。すなわち、尿素添加インジェクタとユリアＳＣＲ触媒との間にこの反応時間を確保できるだけの距離が必要になる。
しかしながら、特許文献１の排気後処理装置では、尿素添加インジェクタとユリアＳＣＲ触媒を担持させたＤＰＦとの距離が小さく十分ではない。このため、アンモニアに加水分解されずにユリアＳＣＲ触媒に供給される尿素水の量が多くなるため、尿素水の使用量に対するＮＯｘの浄化効率が低下するという問題がある。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、排気ガスに含まれるＮＯｘに対する尿素水による浄化効率の向上を図る排気ガス浄化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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係る排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する経路の途中に設けられた酸化触媒と、酸化触媒の下流に設けられ、アンモニアの吸着作用を有するアンモニア吸着部と、アンモニア吸着部の下流に設けられたＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の上流に尿素水を供給するための少なくとも１つの尿素水供給手段とを備える。これにより、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアは、酸化触媒の下流のアンモニア吸着部によって吸着されるが、アンモニア吸着部の温度の上昇と共にアンモニア吸着部から放出されるアンモニアは酸化触媒を流通することがない。よって、アンモニアが、酸化触媒によって酸化分解されることを低減することができる。従って、生成したアンモニアを高い効率で使用することができるため、尿素水の使用量に対する窒素酸化物の浄化効率が向上する、すなわち、窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率が向上する。
【０００９】
尿素水供給手段は、酸化触媒の上流に尿素水を供給してもよい。これにより、尿素水供給手段から供給された尿素水は、酸化触媒を通過する過程でアンモニアに加水分解され、この生成したアンモニアは、アンモニア吸着部によって吸着される。そして、酸化触媒を通過する尿素水は、排気ガスに含まれるハイドロカーボン、一酸化炭素、一酸化窒素等の酸化反応熱及び排気ガスにより付加される熱といった酸化触媒に含まれる熱を利用することができる。このため、酸化触媒を通過する尿素水は、高い効率で加水分解されることが可能になる。さらに、酸化触媒の上流に尿素水を供給することによって、アンモニア吸着部に到達するまでの尿素水の滞留時間が長くなるため、尿素水の流通過程における加水分解の効率が高くなる。よって、尿素水からアンモニアへの加水分解の効率が高くなっているため、排気ガス浄化装置における窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率が向上している。さらに、アンモニア吸着部に到達するまでの尿素水の加水分解の効率が向上しているため、アンモニア吸着部とＳＣＲ触媒との間における尿素水の加水分解の効率により排気ガス浄化装置の浄化性能が受ける影響が低減される。よって、アンモニア吸着部とＳＣＲ触媒との間の距離を短くすることができ、排気ガス浄化装置の小型化を図ることが可能になる。
【００１０】
尿素水供給手段は複数設けられ、複数の尿素水供給手段のうちの第一の尿素水供給手段は、酸化触媒の上流に尿素水を供給し、複数の尿素水供給手段のうちの第二の尿素水供給手段は、アンモニア吸着部の下流に尿素水を供給してもよい。これにより、第一の尿素水供給手段から供給された尿素水は、酸化触媒を通過する過程でアンモニアに加水分解され、この生成したアンモニアは、アンモニア吸着部によって吸着される。よって、アンモニア吸着部から放出されるアンモニアに加えて、第二の尿素水供給手段からアンモニア吸着部の下流に供給される尿素水から生成されるアンモニアを、排気ガスに含まれる窒素酸化物の浄化に使用することができるため、排気ガス浄化装置の浄化性能が向上する。
酸化触媒の上流に尿素水を供給する尿素水供給手段は、酸化触媒の温度が酸化触媒が活性化する温度以下のときに尿素水を供給してもよい。これにより、尿素水から生成したアンモニアが活性化している酸化触媒を流通することがないため、アンモニアが酸化触媒により酸化分解されることが防止される。よって、生成したアンモニアを高い効率で使用することができるため、窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率が向上する。
【００１１】
尿素水供給手段は、アンモニア吸着部の下流に尿素水を供給してもよい。これにより、アンモニア吸着部の下流に供給された尿素水は酸化触媒に供給されず、この尿素水が加水分解されて生成したアンモニアも酸化触媒に供給されることがないため、アンモニアが酸化触媒により酸化分解されることが防止される。
排気ガス浄化装置は、粒子状物質捕集手段をさらに備え、粒子状物質捕集手段は、ＳＣＲ触媒と一体であってもよい。これにより、粒子状物質捕集手段とＳＣＲ触媒とを一体にすることによって、排気ガス浄化装置の小型化を図ることが可能になる。
【００１２】
排気ガス浄化装置は、酸化触媒と、アンモニア吸着部と、ＳＣＲ触媒と、尿素水供給手段とを有する筐体を備えてもよい。これにより、酸化触媒と、アンモニア吸着部と、ＳＣＲ触媒と、尿素水供給手段とが１つの筐体内に収められているため、装置全体の小型化を図ることができる。
排気ガス浄化装置は、エンジンアセンブリに取り付けられてもよい。これにより、排気ガス浄化装置には、エンジンアセンブリから排出された温度低下の少ない高温の排気ガスが供給される。また、排気ガス浄化装置は、エンジンアセンブリの発生する熱をその外部から受けることができる。よって、コールドスタート時においても、排気ガス浄化装置を、尿素水の加水分解可能な温度及びＳＣＲ触媒が活性化する温度にまで上昇させる時間を短縮することができる。従って、排気ガス浄化装置は、コールドスタート時から短時間で窒素酸化物の浄化を開始することができるため、窒素酸化物の浄化性能を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る排気ガス浄化装置によれば、排気ガスに含まれる窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置及びその周辺の構成を示す模式図である。
【図２】図１の排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。
【図３】アンモニア吸着層におけるアンモニア吸着量と吸着層温度との関係を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１及び２を用いて、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置１０１及びその周辺の構成を説明する。なお、以下の実施形態において、ディーゼルエンジンを搭載する車両に排気ガス浄化装置を使用した場合の例について説明する。
【００１６】
まず、図１を参照すると、エンジン本体１には、吸入された吸入空気を複数のシリンダ１ａのそれぞれに分配するための吸気マニフォールド（インテークマニフォールド）４が、複数の吸気ポート１ｂに対して接続されている。
吸気マニフォールド４における吸入空気の入口４ａには、エンジン吸気管３が接続され、さらに、エンジン吸気管３は、ターボチャージャ８のコンプレッサハウジング８ａに接続されている。また、コンプレッサハウジング８ａには、外気を吸入するための吸気管２が接続されている。
【００１７】
一方、エンジン本体１の複数の排気ポート１ｃのそれぞれには、排気ポート１ｃから排出される排気ガスを１つに集約するための排気マニフォールド（エキゾーストマニフォールド）５が接続されている。さらに、排気マニフォールド５における排気ガスの出口５ａには、ターボチャージャ８のタービンハウジング８ｂが接続されている。また、タービンハウジング８ｂには、略円筒形をした排気ガス浄化装置１０１が接続され、排気ガス浄化装置１０１はエンジン本体１の側部に隣接するようにして配置されている。そして、排気ガス浄化装置１０１には、排気管６が接続されており、さらに、排気管６の下流側の端部には、消音器（マフラー）７が接続されている。よって、図示しない車両における吸気系統は、吸気管２、ターボチャージャ８、エンジン吸気管３及び吸気マニフォールド４によって構成され、排気系統は、排気マニフォールド５、ターボチャージャ８、排気ガス浄化装置１０１、排気管６及び消音器７によって構成されている。ここで、エンジン本体１、エンジン吸気管３、吸気マニフォールド４、排気マニフォールド５、及びターボチャージャ８は、エンジンアセンブリ１０を構成している。
【００１８】
次に、図２を参照すると、排気ガス浄化装置１０１は、略円筒形をした筐体１１を有している。筐体１１における上流側の端部１１ａには、ターボチャージャ８のタービンハウジング８ｂの出口８ｂ２が接続されており、筐体１１の下流側の端部１１ｂには、排気管６の上流側の端部６ａが接続されている。そして、筐体１１の内部は、タービンハウジング８ｂの内部及び排気管６の内部に連通している。
【００１９】
円筒状をした筐体１１の内部には、上流側から下流側に向かって、酸化触媒が担持された第一酸化触媒層１２及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）本体１５が順次設けられている。ここで、ＤＰＦ本体１５は、粒子状物質捕集手段を構成している。なお、第一酸化触媒層１２及びＤＰＦ本体１５は、筐体１１の円筒部１１ｃの中心軸に垂直な方向に延びる円柱状をした層状の形態を有し、円筒部１１ｃの内側を塞ぐようにして形成されている。また、第一酸化触媒層１２及びＤＰＦ本体１５は、互いに離れて配置されており、これらの間には空間１７が形成されている。
【００２０】
なお、第一酸化触媒層１２は、排気ガスに含まれるハイドロカーボン（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化すると共に、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に酸化するのを促進する酸化触媒が図示しない基材に担持された層である。第一酸化触媒層１２の酸化触媒としては、例えば、Ｐｔ（白金），Ｐｄ（パラジウム），Ｒｈ（ロジウム），Ａｇ（銀），Ｆｅ（鉄），Ｃｕ（銅），Ｎｉ（ニッケル），Ａｕ（金）等、及びそれら２種以上の混合体等が好ましい。
さらに、第一酸化触媒層１２の酸化触媒は、所定の温度より高い温度範囲にある時、酸化作用が活性化する特性を持っている。そして、上述に挙げた触媒材料により構成される第一酸化触媒層１２の酸化触媒は、２００℃より高い温度範囲で酸化作用が活性化する。
なお、上述の酸化作用が活性化するとは、一般的には対象物質の５０％が所定の状態に酸化されることである。
【００２１】
ＤＰＦ本体１５は、セラミック等の多孔質性の材料によって形成されており、排気ガスに含まれる粒子状物質（パティキュレートマター：ＰＭ)を捕集するためのものである。
【００２２】
さらに、ＤＰＦ本体１５には、選択還元触媒である（尿素）ＳＣＲ触媒１６がコーティング等の手段によって担持され、ＤＰＦ本体１５とＳＣＲ触媒１６とは触媒付ＤＰＦ１４を構成している。すなわち、ＤＰＦ本体１５とＳＣＲ触媒１６とは一体となっている。また、触媒付ＤＰＦ１４は、ＤＰＦ本体１５の後段にＳＣＲ触媒１６の触媒層を配置することによって、ＤＰＦ本体１５とＳＣＲ触媒１６とを一体に設けたものであってもよい。
なお、選択還元触媒は特定の物質同士に対して選択的に化学反応をもたらす触媒であるが、このＳＣＲ触媒１６は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤であるアンモニア（ＮＨ３）との間で作用してＮＯｘの還元をもたらすものである。そして、ＮＯｘは還元されるとＮ２（窒素）及び水に分解される。このようなＳＣＲ触媒１６としては、例えば、ジルコニウム（Ｚｒ），チタン（Ｔｉ），ケイ素（Ｓｉ），セリウム（Ｃｅ），タングステン（Ｗ）等の酸化物、これら酸化物の複合体、鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ）等によって一部金属置換されたＺＳＭ−５型のゼオライトの触媒等が好ましい。
【００２３】
また、第一酸化触媒層１２の下流側である触媒付ＤＰＦ１４側の端面１２ｂの少なくとも一部には、アンモニアの吸着性を有するアンモニア吸着層１３が形成されており、アンモニア吸着層１３はアンモニア吸着部を構成している。
アンモニア吸着層１３は、第一酸化触媒層１２の端面１２ｂに設けられた図示しない基材に、アンモニアの吸着性を有する材料をコーティング等することによって形成される。または、第一酸化触媒層１２を構成する図示しない基材を２つのゾーンに区切り、各ゾーンに酸化触媒の材料及びアンモニアの吸着性を有する材料のそれぞれを、浸漬法等によりコーティングするようにしてもよい。なお、アンモニア吸着層１３を形成する材料として、ＺＳＭ−５型のゼオライト（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）、金属置換ＺＳＭ−５型のゼオライト、β−ゼオライト、β−ゼオライトの金属置換物、ジルコニア（ＺｒＯ２）等が好ましい。
【００２４】
そして、アンモニア吸着層１３におけるアンモニアの吸着性すなわちアンモニアの吸着量は、アンモニア吸着層１３の温度に依存する傾向を有している。
そこで、図３を参照すると、上述に示すゼオライトのうちの金属置換物（金属置換ＺＳＭ−５型のゼオライト及びβ−ゼオライトの金属置換物）であるＦｅゼオライト、及びジルコニアを使用した場合におけるアンモニア吸着層１３の温度とアンモニア吸着量との関係がグラフに示されている。このグラフの横軸は、アンモニア吸着層１３の温度を示し、縦軸は、アンモニア吸着層１３における単位体積あたりのアンモニア吸着重量を示している。さらに、このグラフにおいて、Ｆｅゼオライト及びジルコニアは、アンモニア吸着層１３を構成する基材に同濃度で担持されている、すなわち、単位体積当たりの基材に同重量で担持されている。
【００２５】
また、このグラフによると、Ｆｅゼオライトを担持させたアンモニア吸着層１３は、その温度の上昇と共にアンモニアの吸着量が減少する。また、ジルコニアを担持させたアンモニア吸着層１３は、その温度が約２２０℃まではアンモニアの吸着量一定であるが、約２２０℃を超えると温度の上昇と共にアンモニアの吸着量が減少する。そして、Ｆｅゼオライトを担持させたアンモニア吸着層１３の方が、ジルコニアを担持させたアンモニア吸着層１３より、アンモニアの吸着量が多くなっている。
【００２６】
また、図２に戻り、筐体１１の円筒部１１ｃには、第一酸化触媒層１２の上流側となる位置に、電磁弁である第一噴射バルブ１９が第一酸化触媒層１２と間隔をあけて設けられている。そして、第一噴射バルブ１９は、尿素水供給手段を構成している。さらに、第一噴射バルブ１９は、図示しない車両に設けられた尿素水タンク２０に連通しており、尿素水タンク２０から供給される尿素水を筐体１１の内部における第一酸化触媒層１２の上流に噴射する。
さらに、第一噴射バルブ１９は、ドージングコントロールユニット（ＤＣＵ）３０に電気的に接続されており、ＤＣＵ３０の制御によって第一噴射バルブ１９の開閉が行われる。また、尿素水タンク２０は、内部の尿素水を第一噴射バルブ１９に供給するための電動ポンプを備えており、この電動ポンプは、ＤＣＵ３０に電気的に接続され、ＤＣＵ３０の制御によってその稼動が制御される。なお、ＤＣＵ３０は個別に設置してもよく、また図示しない車両ＥＣＵと一体にしてもよい。
【００２７】
また、触媒付ＤＰＦ１４の上流側の端面１４ａには、排気ガスに含まれる物質を端面１４ａ全体に均等に分布させるための、円柱状をしたミキサ１８が設けられている。ミキサ１８としては、特表平６−５０９０２０号公報、特開２００６−９６０８号等に開示されものを使用することができる。なお、特表平６−５０９０２０号公報に開示されるミキサは、ガスの流路を格子状に仕切り、各格子を通過したガスに対して渦状の流れ及び隣接する格子の方向に向かう流れを発生させることにより、ガスに含まれる物質を流路全体に分布させるものである。また、特開２００６−９６０８号に開示されるミキサは、ガスの流路の方向に垂直な分散板を複数設けることによって流通するガスを蛇行させ、ガスに含まれる物質を均等に分布させるものである。
【００２８】
また、排気ガス浄化装置１０１の下流側となる排気管６の途中に、アンモニアを酸化分解する作用を有する酸化触媒が担持された第二酸化触媒層４０が設けられている。そして、第二酸化触媒層４０の酸化触媒としては、例えば、白金（Ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ），銀（Ａｇ），鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），金（Ａｕ）等が好ましい。
【００２９】
また、筐体１１の上流側の端部１１ａには、排気ガスの温度を検出するための排気温度センサ５１が設けられている。排気温度センサ５１は、ＤＣＵ３０に電気的に接続されており、検出した排気ガスの温度情報をＤＣＵ３０に送る。
さらに、筐体１１の円筒部１１ｃには、第一酸化触媒層１２の温度を検出するための、触媒温度センサ５３が設けられている。触媒温度センサ５３は、ＤＣＵ３０に電気的に接続されており、検出した温度情報をＤＣＵ３０に送る。
【００３０】
また、排気管６における第二酸化触媒層４０の下流側には、ＮＯｘの濃度を検出するためのＮＯｘセンサ５２が設けられている。ＮＯｘセンサ５２は、ＤＣＵ３０に電気的に接続されており、検出したＮＯｘの濃度情報をＤＣＵ３０に送る。
上述より、排気ガス浄化装置１０１は、ＳＣＲ触媒による排気ガスの浄化装置とＤＰＦによる排気ガスの浄化装置とを一体としてエンジンアセンブリ１０に取り付けられ、エンジン本体１に隣接して配置される構成を有している。（図１参照）
【００３１】
次に、図１及び２を用いて、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置１０１及びその周辺の動作を説明する。
図１を参照すると、エンジン本体１が稼動することによって、吸気管２を介して、ターボチャージャ８のコンプレッサハウジング８ａに外気である吸入空気が吸入される。さらに、吸入空気は、コンプレッサハウジング８ａ内の図示しないコンプレッサホイールにより過給されて、エンジン吸気管３に送られる。送られた吸入空気は、エンジン吸気管３及び吸気マニフォールド４を経由して、エンジン本体１のシリンダ１ａの内部に流入する。そして、シリンダ１ａの内部の吸入空気は、シリンダ１ａの内部に供給された燃料（軽油）と混合されて、自己着火により燃焼する。
【００３２】
燃焼した吸入空気及び燃料は、排気ガスとして複数の排気ポート１ｃから排気マニフォールド５に排出され、さらに、排気マニフォールド５内の流通過程で１つに集約されて、ターボチャージャ８のタービンハウジング８ｂに流入する。流入した排気ガスは、タービンハウジング８ｂ内の図示しないタービンホイール及びタービンホイールに連結されたコンプレッサホイールの回転を上昇させつつ、排気ガス浄化装置１０１に排出される。さらに、排気ガスは、排気ガス浄化装置１０１の内部を流通した後、第二酸化触媒層４０、排気管６及び消音器７を経由して、図示しない車両の外部に排出される。
【００３３】
さらに、図２を参照すると、排気ガス浄化装置１０１内に導入された排気ガスの全ては、まず、第一酸化触媒層１２を通過する。第一酸化触媒層１２を通過する過程において、排気ガスに含まれるハイドロカーボン及び一酸化炭素が二酸化炭素及び水に酸化されると共に、ＮＯの一部が、より還元作用を受けやすいＮＯ２に酸化される。
次に、第一酸化触媒層１２を通過した排気ガスは、アンモニア吸着層１３を通過し、さらにミキサ１８を通過して触媒付ＤＰＦ１４に流入する。そして、触媒付ＤＰＦ１４のＤＰＦ本体１５によって、排気ガスに含まれるＰＭが捕集される。
【００３４】
また、同時に、ＤＣＵ３０の制御によって尿素水タンク２０内の電動ポンプが稼働されると共に第一噴射バルブ１９が開弁されると、尿素水タンク２０の尿素水が第一噴射バルブ１９から筐体１１の内部における第一酸化触媒層１２の上流に噴射される。
噴射された尿素水は、排気ガスの流れに乗って排気ガスと共に、第一酸化触媒層１２に流入する。そして、第一酸化触媒層１２に流入するまでの過程において、尿素水の一部が、排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニア及び二酸化炭素を生成する。
また、第一酸化触媒層１２は、流通する排気ガスにより付加された熱と排気ガスに含まれるＮＯ等の酸化反応による反応熱とを含んでいる。このため、第一酸化触媒層１２に排気ガスと共に流入した尿素水は、第一酸化触媒層１２を流通する過程において、第一酸化触媒層１２の有する熱及び第一酸化触媒層１２を流通する排気ガスの熱により、その大部分が加水分解されてアンモニアを生成する。
【００３５】
一方、第一酸化触媒層１２の酸化触媒は、所定の温度Ｔｃ℃より高い温度範囲にある時、その酸化作用が活性化するため、アンモニアを酸化分解しやすくなる。
よって、第一酸化触媒層１２によるアンモニアの酸化分解を防ぐために、ＤＣＵ３０は、触媒温度センサ５３から送られる温度情報に基づき、次の（１）及び（２）に示すように、２つの動作のいずれかを行う。
【００３６】
（１）触媒温度センサ５３から送られる温度が所定の基準温度Ｔｃ℃以下の場合
ここで、第一酸化触媒層１２の酸化触媒は、上述に挙げた触媒材料から構成される場合、２００℃より高い温度範囲にある時に酸化作用が活性化するため、以下の説明では、この基準温度Ｔｃ℃が２００℃であるものとする。
触媒温度センサ５３から送られる温度が２００℃以下であり、且つ排気温度センサ５１から送られる温度が尿素水が加水分解され得る温度以上の時、ＤＣＵ３０は、尿素水タンク２０内の電動ポンプを稼働させると共に第一噴射バルブ１９を開弁して、第一噴射バルブ１９から第一酸化触媒層１２の上流に尿素水を噴射させる。なお、排気温度センサ５１から送られる温度が、尿素水が加水分解され得る温度未満の時、ＤＣＵ３０は、尿素水タンク２０内の電動ポンプを停止し且つ第一噴射バルブ１９を閉弁した状態に保つ。そして、尿素水が加水分解可能な温度範囲は、約１２０℃以上である。
【００３７】
噴射された尿素水は、第一酸化触媒層１２に流入するまでの過程において、その一部が、排気ガスの熱によってアンモニアに加水分解されて、排気ガスと共に第一酸化触媒層１２に流入する。
第一酸化触媒層１２に流入した尿素水は、第一酸化触媒層１２内を排気ガスと共に流通する過程において、第一酸化触媒層１２の有する熱及び第一酸化触媒層１２を流通する排気ガスの熱によりその大部分が加水分解されてアンモニアを生成する。
よって、排気ガスは、第一酸化触媒層１２に流入したアンモニア及び第一酸化触媒層１２で生成したアンモニアを含んだ状態で、第一酸化触媒層１２を通過し、さらに、アンモニア吸着層１３を通過する。このとき、排気ガスに含まれるアンモニアは、第一酸化触媒層１２を通過時、酸化作用が活性化していない第一酸化触媒層１２の酸化触媒によって酸化分解されることがない。さらに、排気ガスに含まれるアンモニアは、アンモニア吸着層１３を通過時、アンモニア吸着層１３によって吸着・保持される。
【００３８】
次に、アンモニア吸着層１３を通過した排気ガスは、空間１７を通過してミキサ１８に流入し、ミキサ１８の通過の際に分散されて、触媒付ＤＰＦ１４に流入する。なお、第一酸化触媒層１２において加水分解されなかった尿素水が排気ガスに含まれており、この尿素水は、触媒付ＤＰＦ１４に到達するまでの間に、一緒に流通する排気ガスの熱により加水分解されてアンモニアを生成する。
【００３９】
また、触媒付ＤＰＦ１４に流入した排気ガスに含まれるアンモニアは、触媒付ＤＰＦ１４のＳＣＲ触媒１６の温度状態に応じて、次の（１Ａ）及び（１Ｂ）に示すように、２つの作用のいずれかを行う。なお、ＳＣＲ触媒１６の温度は、触媒付ＤＰＦ１４を流通する排気ガスの温度と同等である、すなわち、ＳＣＲ触媒１６の温度は、触媒温度センサ５３の検出温度と同等であり、この検出温度で代用することができる。
【００４０】
（１Ａ）ＳＣＲ触媒１６の温度が、ＳＣＲ触媒１６の活性化する温度Ｔｓ℃未満である場合
ここで、以下の説明において、ＳＣＲ触媒１６が活性化する温度Ｔｓ℃は一般的な活性化温度である１５０℃であるものとする。
ＳＣＲ触媒１６の温度が１５０℃未満の時にはＳＣＲ触媒１６は活性化していないため、触媒付ＤＰＦ１４に供給された排気ガスに含まれるアンモニアは、排気ガスに含まれるＮＯ及びＮＯ２からなるＮＯｘに対して還元反応を起こさず、排気ガスと共に排気ガス浄化装置１０１から排気管６に排出される。
そして、排出された排気ガスは、排気管６の途中に設けられた第二酸化触媒層４０を通過した後、消音器７を経由して図示しない車両の外部に排出される。
また、排気ガスに含まれているアンモニアは、第二酸化触媒層４０を通過することによって、酸化分解されるため、有害なアンモニアが外部に排出されることがない。
【００４１】
（１Ｂ）ＳＣＲ触媒１６の温度が、ＳＣＲ触媒１６の活性化する温度Ｔｓ℃（１５０℃）以上である場合
触媒付ＤＰＦ１４に供給された排気ガスに含まれるアンモニアは、ＳＣＲ触媒１６の作用によって、排気ガスに含まれるＮＯｘをＮ２に還元浄化する。
さらに、ＮＯｘの還元反応において消費されなかった余剰のアンモニアは、排気ガスと共に排気ガス浄化装置１０１から排気管６に排出される。そして、排出された排気ガスは、排気管６の途中の第二酸化触媒層４０によって内部に含んでいるアンモニアが酸化分解された後、消音器７を経由して図示しない車両の外部に排出される。このため、有害なアンモニアが車両の外部に排出されることがない。
また、ＤＣＵ３０は、ＮＯｘセンサ５２から送られるＮＯｘの濃度の値、すなわち、第二酸化触媒層４０を通過後の排気ガスのＮＯｘの濃度の値が所定の濃度以下となるように、第一噴射バルブ１９からの尿素水の噴射量を調節し、触媒付ＤＰＦ１４へのアンモニアの供給量を制御している。
【００４２】
（２）触媒温度センサ５３から送られる温度が所定の基準温度Ｔｃ℃（２００℃）より高い場合
このとき、第一酸化触媒層１２の酸化触媒はその酸化作用が活性化しているため、ＤＣＵ３０は、尿素水タンク２０内の電動ポンプを停止させると共に第一噴射バルブ１９を閉弁させ、第一噴射バルブ１９からの尿素水の噴射を停止する。
このため、筐体１１に導入された排気ガスは、尿素水及び尿素水が加水分解されたアンモニアを含まない状態で、第一酸化触媒層１２及びアンモニア吸着層１３を通過する。
また、アンモニア吸着層１３には、触媒温度が２００℃以下の時に供給されて吸着したアンモニアが多量に存在する。
【００４３】
そして、アンモニア吸着層１３は、図３に示すように、吸着層の温度が２００℃を超える温度領域では、吸着層の温度の上昇に伴い、アンモニアの吸着量が減少する傾向を有している。また、アンモニア吸着層１３の温度は、触媒温度センサ５３の検出温度と同等であり、この検出温度で代用することができる。
このため、アンモニア吸着層１３は、触媒温度センサ５３の検出温度が２００℃を超える温度領域では、吸着しているアンモニアを放出し、温度の上昇と共にアンモニアの放出量を増大させる。
よって、アンモニア吸着層１３を通過する排気ガスは、その通過過程においてアンモニア吸着層１３から放出されるアンモニアを内部に含み、空間１７及びミキサ１８通過して、触媒付ＤＰＦ１４に流入する。
【００４４】
また、触媒付ＤＰＦ１４のＳＣＲ触媒１６の温度は、触媒温度センサ５３の検出温度で代用されるように２００℃を超えている。よって、ＳＣＲ触媒１６は活性状態となっている。
このため、触媒付ＤＰＦ１４に流入した排気ガスに含まれるＮＯｘは、ＳＣＲ触媒１６の作用のもと、排気ガスに含まれているアンモニアによってＮ２に還元浄化される。そして、触媒付ＤＰＦ１４を通過してＮＯｘが浄化された排気ガスが、排気ガス浄化装置１０１から排出される。
なお、ＮＯｘの還元反応において消費されなかった余剰のアンモニアは、排気ガスと共に排気ガス浄化装置１０１から排気管６に排出される。そして、排出された排気ガスは、排気管６の途中の第二酸化触媒層４０によって内部に含んでいるアンモニアが酸化分解された後、消音器７を経由して図示しない車両の外部に排出される。このため、有害なアンモニアが車両の外部に排出されることがない。
【００４５】
また、エンジン本体１（図１参照）が、ＮＯｘの放出量が増大する高回転・高負荷の運転状態にある場合、排気ガスの温度が上昇してアンモニア吸着層１３の温度も上昇するため、アンモニア吸着層１３からのアンモニアの放出量が増大する。よって、エンジン本体１からのＮＯｘの放出量に合わせたアンモニアの量を確保することができる。
また、上述において、触媒温度センサ５３の検出温度が排気温度センサ５１の検出温度とほぼ同等であるため、排気温度センサ５１の検出温度で触媒温度センサ５３の検出温度を代用してもよい。
【００４６】
また、図１を参照すると、エンジン本体１に隣接して配置される排気ガス浄化装置１０１には、ターボチャージャ８、すなわち、エンジン本体１から排出された直後の温度低下の少ない排気ガスが流入する。また、エンジン本体１に隣接して配置される排気ガス浄化装置１０１には、稼動中にエンジン本体１の発生する熱が、排気ガス浄化装置１０１の筐体１１（図２参照）の外側に付与され、付与された熱は、筐体１１を伝導して筐体１１の内部に伝達する。
さらに、図２を参照すると、筐体１１の内部及び触媒付ＤＰＦ１４は、上述の温度低下の少ない排気ガスの熱や付与された熱によって加熱されるため、温度が上昇しやすくなる。これにより、筐体１１では、エンジン本体１のコールドスタート時において、尿素水が加水分解可能な温度状態及びＳＣＲ触媒１６が活性化する温度状態に至る時間が短縮されている。よって、排気ガス浄化装置１０１は、エンジン本体１のコールドスタート時から短時間でＮＯｘの浄化を開始することができるため、ＮＯｘの浄化能力が向上している。
【００４７】
このように、この発明に係る排気ガス浄化装置１０１は、排気ガスが流通する経路の途中に設けられた第一酸化触媒層１２と、第一酸化触媒層１２の下流に設けられ、アンモニアの吸着作用を有するアンモニア吸着層１３と、アンモニア吸着層１３の下流に設けられたＳＣＲ触媒１６と、ＳＣＲ触媒１６の上流に尿素水を供給するための少なくとも１つの第一噴射バルブ１９とを備える。これにより、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアは、第一酸化触媒層１２の下流のアンモニア吸着層１３によって吸着されるが、アンモニア吸着層１３の温度の上昇と共にアンモニア吸着層１３から放出されるアンモニアは第一酸化触媒層１２を流通することがない。よって、アンモニアが、第一酸化触媒層１２によって酸化分解されることを低減することができる。従って、生成したアンモニアを高い効率で使用することができるため、尿素水の使用量に対するＮＯｘの浄化効率が向上する、すなわち、ＮＯｘに対する尿素水による浄化効率が向上する。
【００４８】
また、第一酸化触媒層１２の上流に尿素水を供給し、尿素水に第一酸化触媒層１２を通過させることにより、尿素水は、排気ガスの熱だけでなく、排気ガスの熱や排気ガスに含まれるＮＯ等の酸化反応による反応熱を含んでいる第一酸化触媒層１２が有する熱の供給を受けることできるため、その加水分解反応が促進される。よって、尿素水を効率よく加水分解しアンモニアを生成することができ、ＮＯｘに対する尿素水による浄化効率を向上させることが可能になる。
また、第一酸化触媒層１２の上流に尿素水を供給することによって、アンモニア吸着層１３に到達するまでの尿素水の滞留時間が長くなるため、尿素水の流通過程における加水分解の効率が高くなる。よって、排気ガス浄化装置における窒素酸化物に対する尿素水による浄化効率を向上させることが可能になる。
【００４９】
また、第一酸化触媒層１２の上流に尿素水を供給することによって、アンモニア吸着部に到達するまでの尿素水の加水分解の効率が向上しているため、アンモニア吸着層１３と触媒付ＤＰＦ１４との間における尿素水の加水分解の効率により排気ガス浄化装置１０１の浄化性能が受ける影響が低減される。このため、アンモニア吸着層１３と触媒付ＤＰＦ１４との間の距離を短くすることができ、排気ガス浄化装置１０１の小型化を図ることが可能になる
【００５０】
また、尿素水に第一酸化触媒層１２を通過させることにより、第一酸化触媒層１２を通過する過程において、尿素水を筐体１１の円筒部１１ｃの中心軸に垂直な方向に分散して分布させることができる。これにより、尿素水から生成されるアンモニアをアンモニア吸着層１３に分散させて吸着させることができ、さらに、アンモニア吸着層１３から放出されるアンモニアも分散された状態で触媒付ＤＰＦ１４のＳＣＲ触媒１６に供給される。よって、ＳＣＲ触媒１６の作用のもと、アンモニアによるＮＯｘの還元反応の効率を向上させることが可能になる。
【００５１】
また、第一噴射バルブ１９からの尿素水の供給を、第一酸化触媒層１２の酸化触媒の酸化作用が活性化する温度以下としている。これにより、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアが、活性化している第一酸化触媒層１２を流通することがないため、アンモニアが第一酸化触媒層１２により酸化分解されることが防止される。よって、生成したアンモニアを高い効率で使用することができるため、ＮＯｘに対する尿素水による浄化効率を向上させることが可能になる。
また、ＳＣＲ触媒１６がＤＰＦ本体１５に担持されることにより、ＳＣＲ触媒１６とＤＰＦ本体１５とが一体化され、排気ガスの浄化に使用される装置全体の小型化を図ることができる。
さらに、第一酸化触媒層１２とアンモニア吸着層１３と、ＤＰＦ本体１５と一体化されたＳＣＲ触媒１６と、第一噴射バルブ１９とが１つの筐体１１内に収められているため、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５２】
また、排気ガス浄化装置１０１では、排気ガスに含まれるＮＯｘの還元浄化の多くをアンモニア吸着層１３に吸着・保持されたアンモニアの使用に依存し、アンモニア吸着層１３と触媒付ＤＰＦ１４との間において尿素水から生成されるアンモニアの使用への依存が低減している。よって、アンモニア吸着層１３と触媒付ＤＰＦ１４との間における滞留時間の影響を大きく受ける尿素水の加水分解の効率により、排気ガス浄化装置１０１の浄化性能が受ける影響が低減されるため、この間の距離を短縮することができ、排気ガス浄化装置１０１の小型化を図ることができる。
また、排気ガス浄化装置１０１がエンジンアセンブリ１０に取り付けられることにより、排気ガス浄化装置１０１には、エンジンアセンブリ１０から排出された温度低下の少ない高温の排気ガスが供給される。さらに、稼動中にエンジン本体１の発生する熱が、排気ガス浄化装置１０１の筐体１１内に付与される。よって、コールドスタート時においても、排気ガス浄化装置１０１を、尿素水の加水分解可能な温度及びＳＣＲ触媒１６が活性化する温度にまで上昇させる時間を短縮することができる。従って、排気ガス浄化装置１０１は、コールドスタート時から短時間でＮＯｘの浄化を開始することができるため、ＮＯｘの浄化性能を向上させることが可能になる。
【００５３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置１０２は、実施の形態１における排気ガス浄化装置１０１の第一噴射バルブ１９をアンモニア吸着層１３の下流側に設けたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図４を参照すると、排気ガス浄化装置１０２の筐体１１の内部には、実施の形態１と同様にして、上流側から下流側に向かって、下流側にアンモニア吸着層１３が形成された第一酸化触媒層１２、ＤＰＦ本体１５及びＳＣＲ触媒１６を一体に含む触媒付ＤＰＦ１４が順次設けられている。そして、アンモニア吸着層１３及び触媒付ＤＰＦ１４の間には、第二噴射バルブ２９が設けられ、第二噴射バルブ２９は、アンモニア吸着層１３の下流側の端面１３ｂに向けて配置されている。ここで、第二噴射バルブ２９は尿素水供給手段を構成している。さらに、触媒付ＤＰＦ１４の上流側の端面１４ａにはミキサ１８が設けられている。
また、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置１０２のその他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
次に、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置１０２の動作を説明する。
図４を参照すると、排気ガス浄化装置１０２では、触媒温度センサ５３から送られる温度情報に基づき、ＤＣＵ３０が、第二噴射バルブ２９の開閉動作及び尿素水タンク２０内の電動ポンプの稼動を制御する。
そこで、触媒温度センサ５３から送られる温度がＳＣＲ触媒１６が活性化する温度であるＴｓ℃以上の時、ＤＣＵ３０は、尿素水タンク２０内の電動ポンプを稼働させると共に第二噴射バルブ２９を開弁して、第二噴射バルブ２９からアンモニア吸着層１３の端面１３ｂに向けて尿素水を噴射させる。なお、ＳＣＲ触媒１６が活性化する温度Ｔｓ℃は、実施の形態１と同様に、１５０℃とする。
【００５６】
一方、触媒温度センサ５３から送られる温度がＳＣＲ触媒１６が活性化する温度である１５０℃未満の時、ＤＣＵ３０は、尿素水タンク２０内の電動ポンプを停止し且つ第二噴射バルブ２９を閉弁した状態に保つ。
そして、触媒温度センサ５３から送られる温度が１５０℃以上の時に第二噴射バルブ２９から噴射された尿素水は、その一部が、噴射されてからアンモニア吸着層１３に接触するまでの過程で排気ガスの熱により加水分解されてアンモニアを生成し、生成したアンモニアがアンモニア吸着層１３に吸着される。
【００５７】
さらに、アンモニア吸着層１３に接触するまでの過程で加水分解されなかったその他の尿素水は、空間１７内を流通する排気ガスの流れに乗って排気ガスと共にミキサ１８に流入後、触媒付ＤＰＦ１４に流入する。そして、この尿素水は、空間１７及びミキサ１８を流通する過程において、一緒に流通する排気ガスの熱により加水分解されてアンモニアを生成する。
よって、触媒付ＤＰＦ１４には、空間１７及びミキサ１８を流通する過程において生成したアンモニアが流入し、さらに、排気ガスの温度の上昇に伴い温度が上昇するアンモニア吸着層１３から放出されるアンモニアが流入する。そして、触媒付ＤＰＦ１４に流入したアンモニアは、ＳＣＲ触媒１６の作用により排気ガスに含まれるＮＯｘをＮ２に還元浄化する。
【００５８】
また、ＤＣＵ３０は、ＮＯｘセンサ５２から送られるＮＯｘの濃度の値が所定の濃度以下となるように、第二噴射バルブ２９からの尿素水の噴射量を調節し、触媒付ＤＰＦ１４へのアンモニアの供給量を制御している。特に、触媒温度センサ５３から送られる温度が２００℃を超えるような、アンモニア吸着層１３からのアンモニアの放出量が増大する温度範囲では、アンモニアの供給主体はアンモニア吸着層１３となる。このため、第二噴射バルブ２９からの尿素水の噴射は、アンモニア吸着層１３からのアンモニアの供給量が不足する分量を補うように補助的に行われる。
また、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置１０２のその他の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
このように、実施の形態２における排気ガス浄化装置１０２によれば、上記実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１と同様な効果が得られる。
また、第二噴射バルブ２９が、アンモニア吸着層１３の下流側に尿素水を供給することによって、尿素水が第一酸化触媒層１２に供給されず、また、尿素水が加水分解されて生成したアンモニアが第一酸化触媒層１２に供給されることがない。このため、アンモニアが第一酸化触媒層１２により酸化分解されることを防止することができる。
【００６０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置１０３は、実施の形態１における排気ガス浄化装置１０１の第一噴射バルブ１９に加えて、実施の形態２における排気ガス浄化装置１０２の第二噴射バルブ２９をアンモニア吸着層１３の下流側にさらに設けたものである。
【００６１】
図５を参照すると、排気ガス浄化装置１０３の筐体１１の内部には、実施の形態１と同様にして、アンモニア吸着層１３が形成された第一酸化触媒層１２、ＤＰＦ本体１５及びＳＣＲ触媒１６を一体に含む触媒付ＤＰＦ１４、第一噴射バルブ１９、及びミキサ１８が設けられている。さらに、排気ガス浄化装置１０３の筐体１１の内部には、アンモニア吸着層１３の下流側である、アンモニア吸着層１３及び触媒付ＤＰＦ１４の間に、実施の形態２と同様にして、第二噴射バルブ２９が設けられている。ここで、第一噴射バルブ１９は第一の尿素水供給手段を構成し、第二噴射バルブ２９は第二の尿素水供給手段を構成している。
また、この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置１０３のその他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
次に、この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置１０３の動作は、以下に示すとおりである。
まず、排気ガス浄化装置１０３における第一噴射バルブ１９の動作は、実施の形態１と同様である。
さらに、第二噴射バルブ２９は、通常、第一噴射バルブ１９から尿素水が供給されない時に、尿素水を噴射する。すなわち、触媒温度センサ５３から送られる温度が所定の基準温度Ｔｃ℃（２００℃）より高い場合に、第二噴射バルブ２９から尿素水が噴射される。
【００６３】
触媒温度センサ５３の温度が所定の基準温度２００℃より高い場合では、アンモニア吸着層１３から放出されたアンモニアを使用して、触媒付ＤＰＦ１４において排気ガスに含まれるＮＯｘが還元浄化されるが、アンモニア吸着層１３からのアンモニアの放出量が不足する時、第二噴射バルブ２９から尿素水を供給し、アンモニアが補充される。そこで、ＤＣＵ３０は、ＮＯｘセンサ５２の検出するＮＯｘ濃度の値が所定の濃度より高くなった時、アンモニア吸着層１３からのアンモニアの放出量が不足していると判断し、このＮＯｘ濃度の値が所定の濃度以下となるように、第二噴射バルブ２９の開弁及び開度の調節を行い、第二噴射バルブ２９からの尿素水の供給を制御する。
なお、第二噴射バルブ２９による尿素水の供給は、触媒温度センサ５３の温度が所定の基準温度２００℃以下の場合であっても、実施してもよい。例えば、第一噴射バルブ１９より噴射された尿素水から生成するアンモニアのうち、アンモニア吸着層１３で吸着されずに触媒付ＤＰＦ１４に供給されるアンモニアの供給量が不足する場合に、第二噴射バルブ２９による尿素水の供給が実施される。
【００６４】
このように、実施の形態３における排気ガス浄化装置１０３によれば、上記実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１と同様な効果が得られる。
また、アンモニア吸着層１３から放出されるアンモニアのみでは、排気ガスに含まれるＮＯｘを十分に浄化できない場合に、第二噴射バルブ２９から尿素水を噴射することによって、排気ガス浄化装置１０３は十分なＮＯｘの浄化性能を確保することができる。
【００６５】
また、実施の形態１〜３において、排気ガス浄化装置１０１〜１０３は、ターボチャージャ８を備えるエンジンアセンブリ１０に設けられていたが、これに限定されるものではない。ターボチャージャ８を備えないエンジンアセンブリ１０では、排気マニフォールド５の出口５ａに排気ガス浄化装置１０１〜１０３を直接接続するようにしてもよい。また、排気ガス浄化装置１０１〜１０３は、エンジンアセンブリ１０から離れた位置に設けられてもよい。
また、実施の形態１〜３において、排気ガス浄化装置１０１〜１０３は、筐体１１の内部に、第一酸化触媒層１２、触媒付ＤＰＦ１４、第一噴射バルブ１９及び第二噴射バルブ２９を一体に含んでいたが、これに限定されるものではない。例えば、触媒付ＤＰＦ１４のＤＰＦ本体１５を別個に配置するようにしてもよい。
また、実施の形態１及び３において、第一噴射バルブ１９は筐体１１に設けられていたがこれに限定されるものでない。筐体１１とターボチャージャ８との間に配管を設け、その配管の途中に第一噴射バルブ１９を設けてもよい。これにより、第一噴射バルブ１９から噴射された尿素水が第一酸化触媒層１２に到着するまでの滞留時間を確保することができるため、第一酸化触媒層１２に到着するまでの尿素水の加水分解の効率が向上する。従って、噴射された尿素水が加水分解されてアンモニアとしてアンモニア吸着層１３に吸着される効率が向上する。
【００６６】
また、実施の形態１〜３において、第一酸化触媒層１２とアンモニア吸着層１３とは一体に設けられていたが、別個に配置してもよい。例えば、実施の形態１において、アンモニア吸着層１３をミキサ１８に隣接するように配置してもよい。
また、実施の形態１〜３において、ＤＰＦ本体１５とＳＣＲ触媒１６とは一体に設けられていたが、別個に配置してもよい。
また、実施の形態１〜３において、排気ガス浄化装置１０１〜１０３と第二酸化触媒層４０とを別個に配置していたが、これに限定されるものではない。第二酸化触媒層４０は、排気ガス浄化装置１０１〜１０３の筐体１１の内部における触媒付ＤＰＦ１４の下流側に配置してもよい。
【００６７】
また、実施の形態１〜３において、排気ガス浄化装置１０１〜１０３の筐体１１は円筒状の形状を有していたが、これに限定されるものではない。筐体１１は、四角柱等の多角柱状の形状、または、球状若しくは楕円体状の形状であってもよい。
また、実施の形態１〜３において、排気ガス浄化装置１０１〜１０３は、ミキサ１８を有していたが、これは省略してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０  エンジンアセンブリ、１１  筐体、１２  酸化触媒層（酸化触媒）、１３  アンモニア吸着層（アンモニア吸着部）、１４  触媒付ＤＰＦ、１５  ＤＰＦ本体（粒子状物質捕集手段）、１６  ＳＣＲ触媒、１９  噴射バルブ（尿素水供給手段、第一の尿素水供給手段）、２９  噴射バルブ（尿素水供給手段、第二の尿素水供給手段）、１０１，１０２，１０３  排気ガス浄化装置。
【図１】
2011032999.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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