(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法を提供する。【解決手段】触媒を担持した触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄから構成される排気ガス後処理装置２０を排気通路１３に設けた排気ガス浄化システム１において、前記触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの上流側に蓄熱体２０２ａを備えた蓄熱ユニット２０２を前記排気ガス後処理装置２０内で前記触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの上流側に設けると共に、前記蓄熱体２０２ａを通過しないバイパス通路２０２ｂと、該バイパス通路２０２ｂにおける排気ガスＧｏの流通を制御するバイパス弁２３を前記蓄熱ユニット２０２に設け、更に、該バイパス弁２３の開閉を制御する流路制御装置４１を設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を担持した触媒ユニットから構成される排気ガス後処理装置を排気通路に設けた排気ガス浄化システムにおいて、
前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設けると共に、前記蓄熱体を通過しないバイパス通路と、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を前記蓄熱ユニットに設け、更に、該バイパス弁の開閉を制御する流路制御装置を設けたことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記流路制御装置が、
前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行い、
前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないように前記バイパス弁の制御を行うように構成されることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記流路制御装置が、
前記触媒ユニットのＤＰＦ装置のＰＭ再生制御もしくはＮＯｘ低減触媒装置のＮＯｘ再生制御のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行うように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
前記バイパス通路を前記蓄熱ユニットの内部に設け、前記バイパス通路の外周に前記蓄熱体を配置して前記蓄熱ユニットを構成すると共に、前記バイパス通路に開閉弁で構成した前記バイパス弁を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項５】
触媒を担持した触媒ユニットから構成される排気ガス後処理装置を排気通路に設けると共に、前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設け、前記蓄熱ユニットに前記蓄熱体を通過しないバイパス通路を設け、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を設け、更に、該バイパス弁の弁開度を制御する流路制御装置を設けた排気ガス浄化方法において、
前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないようにすることを特徴とする排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関で走行する車両は、内燃機関で燃料を燃焼させて発生させた動力で走行しているが、排気ガスにはＮＯｘ（窒素酸化物）、ＰＭ（Particulate Matter：微粒子状物質）等が含有されるため、内燃機関の排気通路に排気ガス後処理装置を設けて排気ガスを浄化してから大気中に放出している。この排気ガス後処理装置は、酸化触媒（ＤＯＣ）やＮＯｘ低減触媒（ｄｅＮＯｘ触媒）等を担持した触媒ユニットを有して構成され、この触媒ユニットにより、排気ガスを浄化処理している。この触媒ユニットに担持された触媒はそれぞれ触媒活性化温度（ライトオフ温度）以上にならないと触媒作用を十分に発揮できないという性質を持っており、触媒ユニットの温度をこの触媒活性化温度以上に維持することが重要となっている。
【０００３】
しかしながら、宅配トラックや塵芥車両等のような集配車では、極めて低い車速での走行と停止とを頻繁に繰り返す場合は、内燃機関の運転が連続して行われないので、排気ガスの温度、及び、この排気ガスが通過する触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上に上がらず、触媒ユニットに担持された触媒の性能を十分に機能させることが困難であるという問題がある。
【０００４】
つまり、従来技術においては、内燃機関の出口の排気ガス温度が内燃機関の運転停止により低下すると、内燃機関の出口から触媒ユニットの入口の間で排気ガスの熱を蓄えておくような部品や装置が無いために、触媒ユニットの入口の排気ガスの温度もすぐに低下して、触媒ユニットから熱が放熱して触媒温度が早期に低下してしまう。
【０００５】
例えば、車両を５分間走行させてから停止し、停止後５分程度して再発進させるような短時間の走行及び停止を繰り返し行う場合は、排気ガスが昇温する前の状態、即ち、排気ガスの温度が低い状態で内燃機関が停止するので、排気ガスの温度と触媒ユニットの温度がすぐに触媒活性化温度以下に低下してしまう。そのため、酸化触媒が機能しない、あるいは、ＮＯｘ低減触媒でＮＯｘの還元が行えない等の理由により、大気中に放出されるＨＣ、ＮＯｘ等の排気ガス成分の悪化を招く可能性が生じる。
【０００６】
この問題に関連して、エンジンの排気ガスが通過する排気通路に触媒を直列に複数個配設すると共に、上流側の触媒と下流側の触媒との間に蓄熱体を配設して排気ガス後処置装置を構成し、下流側の触媒に流入する排気ガス温度をできるだけ触媒活性温度領域内に維持して、下流側の触媒を活性化し化学反応を促進して、浄化対象ガスを効率良く清浄化することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この蓄熱体を有する排気ガス後処理装置では、触媒における時間的な温度変化と局部的な温度変化により、全体としての浄化率が下がることへの対策として、触媒を分散配置することで上流側の触媒では上流側の触媒の化学反応による温度変化を小さくして、触媒活性温度領域内に維持される時間が長くすると共に、下流側の触媒に流入する排気ガス温度をできるだけ触媒活性温度領域内に維持することで、下流側の触媒を活性化し化学反応を促進して、浄化対象ガスを効率良く浄化している。しかしながら、直接排気ガスの温度の影響を受ける上流側の触媒においては、蓄熱体の効果を受けることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２７４２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できる排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、触媒を担持した触媒ユニットから構成される排気ガス後処理装置を排気通路に設けた排気ガス浄化システムにおいて、前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設けると共に、前記蓄熱体を通過しないバイパス通路と、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を前記蓄熱ユニットに設け、更に、該バイパス弁の開閉を制御する流路制御装置を設けて構成する。
【００１１】
この構成によれば、内燃機関の中負荷・高負荷運転時などで排気ガスの温度が高いときは、排気ガスの熱を蓄熱体に蓄熱し、内燃機関の低負荷運転時などで排気ガスの温度が低下しているときは、蓄熱体の熱により排気ガスの温度を上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスを蓄熱ユニットより下流の触媒ユニットに流入させることができる。そのため、触媒ユニットの温度の低下を防止して、排気ガスに含有されるＨＣやＮＯｘ等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。
【００１２】
さらに、排気ガスの流路をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方とすることができるので、排気ガスの流路をバイパス通路にして触媒ユニットの温度上昇を蓄熱体の温度上昇より優先したり、排気ガスの流路を蓄熱体経由にして蓄熱体の温度上昇により触媒ユニットの過剰な温度上昇を抑制したりすることができ、触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持できるようになる。
【００１３】
なお、ここでいう「排気ガスの流路をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方とする」ということは、完全に排気ガスの全流量をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方に流す必要はなく、殆どの(例えば７０％以上の)排気ガスの流量をバイパス通路と蓄熱体のどちらか一方に流すことができればよい。
【００１４】
この蓄熱ユニットを採用する場合は、排気ガス中のＨＣやＣＯの増加とこのＨＣやＣＯの触媒作用による酸化により排気ガスを昇温する場合に比べて、ＨＣやＣＯを酸化するための触媒用として貴金属を使用することを回避できるので、低コストとなる。
【００１５】
また、実路での宅配トラックや塵芥車両の集配車等のように、頻繁に停止と再発進を繰り返して、触媒ユニットの温度が低下し易い車両においては、触媒ユニットの温度低下を防止して、触媒ユニットの温度を長く触媒活性温度範囲内に維持して、排気ガスの浄化率を向上できるので、特に有効である。
【００１６】
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記流路制御装置が、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行い、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないように前記バイパス弁の制御を行うように構成されると、次のような効果を奏することができる。
【００１７】
上流側の排気ガスの温度が蓄熱体の温度以上で触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスがバイパス通路を通過し、蓄熱体を通過しないようにすることで、排気ガスの熱が蓄熱体に蓄熱されることがなく、触媒ユニットに直接流入するので、触媒ユニットを触媒活性温度範囲内に早期昇温することができる。
【００１８】
また、上流側の排気ガスの温度が蓄熱体の温度より低いときには、排気ガスを蓄熱体を通過させることにより、昇温できるので、温度が高くなった排気ガスを触媒ユニットに流入させることができ、触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に迅速に昇温できるとともに、触媒活性温度範囲内に長く維持できる。
【００１９】
さらに、触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスを、蓄熱体を通過させることにより、排気ガスの熱を蓄熱体に蓄熱できるので、無駄に触媒ユニットの温度を上昇させることなく、排気ガスの温度が低くなったときに使用する熱を蓄えることができる。
【００２０】
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記流路制御装置が、前記触媒ユニットのＤＰＦ装置のＰＭ再生制御もしくはＮＯｘ低減触媒装置のＮＯｘ再生制御のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するように前記バイパス弁の制御を行うように構成されると、ＤＰＦ装置のＰＭ再生制御もしくはＮＯｘ低減触媒装置のＮＯｘ再生制御のときは、排気ガスの熱が蓄熱体に奪われるのを回避して、高温の排気ガスをそのままＤＰＦ装置やＮＯｘ低減触媒装置に流入させることができるので、それぞれの再生制御を短時間で完了することができる。
【００２１】
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記バイパス通路を前記蓄熱ユニットの内部に設け、前記バイパス通路の外周に前記蓄熱体を配置して前記蓄熱ユニットを構成すると共に、前記バイパス通路に開閉弁で構成した前記バイパス弁を配設して構成すると、バイパス通路を通過する排気ガスが冷却され難く、触媒ユニットの早期昇温に有利となり、また、蓄熱体とバイパス通路がコンパクトになって排気ガス後処理装置のケース内に収まり易くなるので、排気ガス浄化システムが大型化せず、車両に搭載し易くなる。
【００２２】
そして、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化方法は、触媒を担持した触媒ユニットから構成される排気ガス後処理装置を排気通路に設けると共に、前記触媒ユニットの上流側に蓄熱体を備えた蓄熱ユニットを前記排気ガス後処理装置内で前記触媒ユニットの上流側に設け、前記蓄熱ユニットに前記蓄熱体を通過しないバイパス通路を設け、該バイパス通路における排気ガスの流通を制御するバイパス弁を設け、更に、該バイパス弁の弁開度を制御する流路制御装置を設けた排気ガス浄化方法において、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度以上で前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度より低いときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過するようにし、前記蓄熱ユニットに流入する排気ガスの温度が、前記蓄熱体の温度より低いとき、又は、前記触媒ユニットの温度が触媒活性化温度以上のときは、排気ガスが前記バイパス通路を通過しないようにすることを特徴とする方法である。
【００２３】
この方法によれば、上記の同様な構成を持つ排気ガス浄化システムと同様な効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の排気ガス浄化システムおよび排気ガス浄化方法によれば、排気ガスの温度が高いときに排気ガスの熱を蓄熱体に蓄熱し、排気ガスの温度が低下している時に、この蓄熱体の熱により排気ガスの温度を上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスを、蓄熱ユニットより下流の触媒ユニットに流入させることができ、内燃機関の排気通路に設けた排気ガス後処理装置を構成する触媒ユニットの温度を触媒活性温度範囲内に長く維持でき、排気ガスに含有されるＨＣやＮＯｘ等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。
【００２５】
さらに、排気ガスの流路をバイパス通路にして触媒ユニットの温度上昇を蓄熱体の温度上昇より優先したり、排気ガスの流路を蓄熱体経由にして蓄熱体の温度上昇により触媒ユニットの過剰な温度上昇を抑制したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成の一例を示す図であり、ＬＮＴ（リーンＮＯｘ触媒）より上流に蓄熱ユニットを設けた場合を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成の他の一例を示す図であり、ＳＣＲ(選択還元型触媒)より上流に蓄熱ユニットを設けた場合を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成の他の一例を示す図であり、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）より上流に蓄熱ユニットを設けた場合を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法の制御を示すフローの一例である。
【図５】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムに蓄熱ユニットを設けた場合の排気ガス温度（Ｔｇ）と蓄熱体の温度（Ｔｈ）と触媒ユニットの温度（Ｔｃ）の時系列を示す図である。
【図６】従来技術の排気ガス浄化システムに蓄熱ユニットを設けない場合の排気ガス温度（Ｔｇ）と触媒ユニットの温度（Ｔｃ）の時系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。図１、２、３に示すように、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システム１は次のように構成される。
【００２８】
エンジン１０には吸気通路１２と排気通路１３が設けられ、この吸気通路１２は、吸気マニホールド１１ａに接続し、上流側より順に、ターボチャージャ（ターボ式過給器）１５のコンプレッサ１５ｂ、インテークスロットルバルブ１６が設けられている。また、排気通路１３は、排気マニホールド１１ｂに接続し、ターボチャージャ１５のタービン１５ａが設けられている。
【００２９】
また、コンプレッサ１５ｂより上流の吸気通路１２とタービン１５ａより下流の排気通路１３を接続してＥＧＲ通路１４が設けられ、このＥＧＲ通路１４には、上流側より順に、ＥＧＲクーラー１７、ＥＧＲバルブ１８が設けられている。
【００３０】
そして、大気から導入される新気Ａが、必要に応じて、ＥＧＲ通路１４から吸気通路１２に流入する排気ガス（ＥＧＲガス）Ｇｅを伴って、コンプレッサ１５ｂ、インテークスロットルバルブ１６を経由して、吸気マニホールド１１ａに送られる。この吸入ガス（Ａ＋Ｇｅ）が、気筒(シリンダ）内に噴射された燃料と混合圧縮されて、燃料が燃焼することで、エンジン１０で動力を発生させる。
【００３１】
このエンジン１０での燃焼により発生した排気ガスＧが、排気通路１３に流出し、タービン１５ａを経由して、その一部はＥＧＲ通路１４にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧｏ（Ｇ−Ｇｅ）は、排気ガス後処理装置２０に配置された触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄにより浄化された後、排気ガスＧｃとしてマフラーを経由して大気へ放出される。
【００３２】
この触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄには、例えば、ＬＮＴ（Lean NOx Trap：ＮＯｘ吸蔵還元型触媒）ユニット２０１ａ、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択還元型触媒）ユニット２０１ｂ、触媒付ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルター）ユニット２０１ｃ、酸化触媒（ＤＯＣ）ユニット２０１ｄ等を用いる。
【００３３】
一方、ターボチャージャ１５では、タービン１５ａが排気ガスＧのエネルギーを利用して回転駆動することで、このタービン１５ａに直結しているコンプレッサ１５ｂを駆動して、吸入ガス（Ａ＋Ｇｅ）を圧縮し、吸気圧力を高めると共に吸気量を多くすることができるので、エンジン１０で発生する動力を大きくすることができる。
【００３４】
本発明においては、蓄熱体２０２ａを備えた蓄熱ユニット２０２を排気ガス後処理装置２０内で、かつ、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの上流側に設ける。つまり、蓄熱ユニット２０２は、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄを収納している排気ガス後処理装置２０のケースに収納されて設けられる。
【００３５】
また、それと共に、蓄熱ユニット２０２に蓄熱体２０２ａを通過しないバイパス通路２０２ｂと、このバイパス通路２０２ｂにおける排気ガスＧｏ（Ｇ−Ｇｅ）の流通を制御するバイパス弁２３を設け、更に、このバイパス弁２３の開閉を制御する流路制御装置４１を設ける。
【００３６】
この蓄熱体２０２ａとしては、熱容量が大きく、逆に熱伝達率が小さい材質を用いる。現実的には、通常の触媒の担体に用いられているコージェライトや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック担体を用いても効果がある。また、蓄熱体２０２ａとして用いられる担体には特に触媒コートを行う必要はないが、触媒コートに用いられる材料が低コストであり、かつ、触媒コートを行うことで、蓄熱体２０２ａの熱容量をさらに増すことができるのであれば、触媒コートを行うことが望ましい。この触媒コートとしては、例えば、一般的なアルミナやゼオライト等を用いても効果がある。この場合、高価な貴金属は不要であるため、コストを低く抑えることができる。
【００３７】
また、蓄熱体２０２ａの容量に特に制約はないが、実際の使用条件を想定して、このエンジン１０のアイドリング時に５分程度触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの保温が可能となる熱容量を試験や机上の検討等により求めて設定することが望ましい。なお、試験的に確認したところ、エンジン排気量に相当する容量で、かつ、上記の保温が可能となる熱容量を満たすことができるものがあることを確認できた。
【００３８】
この構成によれば、エンジン１０の中負荷・高負荷運転時などで排気ガスＧｏの温度Ｔｇが高いときに排気ガスＧｏの熱を蓄熱体２０２ａに蓄熱し、エンジン１０の低負荷運転時などで排気ガスＧｏの温度Ｔｇが低下している時に、この蓄熱体２０２ａで蓄熱された熱が排気ガスＧｏに移動するので、この熱移動により、排気ガスＧｏの温度Ｔｇを上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスＧｏを、蓄熱ユニット２０２より下流の触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄに流入させることができるため、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃをしばらくの間、触媒活性温度範囲内に維持して、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃの低下を遅らせることができる。その結果、排気ガスＧｏの温度低下時に下流の触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃを維持して、エンジン１０の再始動や再発進時の、排気ガスＧｏに含有されるＨＣやＮＯｘ等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。
【００３９】
さらに、排気ガスＧｏの流路をバイパス通路２０２ｂと蓄熱体２０２ａのどちらか一方とすることができるので、バイパス弁２３を開弁して、排気ガスＧｏの流路をバイパス通路２０２ｂにして触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度上昇を蓄熱体２０２ａの温度上昇より優先して触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの早期昇温を計ったり、排気ガスＧｏの流路（バイパス弁２３を全閉した場合は、排気ガスＧｏ全部の流路）を蓄熱体２０２ｂにして蓄熱体２０２ｂの温度上昇により触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの過剰な温度上昇を抑制したりすることができ、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃを触媒活性温度範囲内に長く維持できるようになる。
【００４０】
なお、バイパス弁２３を開弁して、排気ガスＧｏの流路をバイパス通路２０２ｂにする場合においては、図１〜図３の構成では、蓄熱体２０２ａの入口を閉鎖していないので、完全に排気ガスＧｏの全量がバイパス通路２０２ｂを通過する訳ではなく、一部は蓄熱体２０２ａの内部を通過する可能性が残っている。排気ガスＧｏの一部が蓄熱体２０２ａの内部を通過すると、蓄熱体２０２ａの放熱による温度低下を多少防止することができる。
【００４１】
また、この蓄熱方式では、排気ガスＧｏ中のＨＣやＣＯの増加とこのＨＣやＣＯの触媒作用による酸化での排気ガス昇温に比べて、ＨＣやＣＯを酸化するための触媒としての貴金属を使用することを回避できるので、低コストである。
【００４２】
また、実路での宅配トラックや塵芥車両の集配車等のように、頻繁に停止と再発進を繰り返して、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度が低下し易い車両においては、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度低下を防止して、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃを長く触媒活性温度範囲内に維持して、排気ガスＧｏの浄化率を向上できるので、特に有効である。
【００４３】
なお、バイパス通路２０２ｂを蓄熱ユニット２０２の内部に設け、バイパス通路２０２ｂの外周に蓄熱体２０２ａを配置して蓄熱ユニット２０２を構成し、バイパス通路２０２ｂに開閉弁で構成したバイパス弁２３を配設して構成すると、バイパス通路２０２ｂを通過する排気ガスＧｏが冷却され難く、蓄熱ユニット２０２の下流側の触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの早期昇温に有利となり、また、蓄熱体２０２ａとバイパス通路２０２ｂがコンパクトになって排気ガス後処理装置２０のケース内に収まり易くなるので、排気ガス浄化システム１が大型化せず、車両に搭載し易くなる。
【００４４】
そして、本発明の排気ガス浄化システム１において、バイパス弁２３の弁開度を制御する流路制御装置４１を設けて構成する。この流路制御装置４１は、通常は、エンジン１０の全般の制御やエンジン１０を搭載した車両の全般の制御を行う全体システム制御装置４０に組み込まれて構成される。
【００４５】
この流路制御装置４１は、蓄熱ユニット２０２に流入する排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ以上で触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａより低いとき、又は、触媒付ＤＰＦユニット（ＤＰＦ装置）２０１ｃのＰＭ再生制御もしくはＬＮＴユニット（ＮＯｘ低減触媒装置）２０１ａのＮＯｘ再生制御のときは、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過するようにバイパス弁２３の制御を行う。
【００４６】
また、蓄熱ユニット２０２に流入する排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈより低いとき、又は、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａ以上のときは、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過しないようにバイパス弁２３を制御するように構成される。
【００４７】
次に、排気ガス浄化システム１における排気ガス浄化方法について、図４に示す制御のフローの一例を参照しながら説明する。図４の制御のフローは、エンジン１０の始動開始と共に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、ステップＳ１１〜Ｓ１５のバイパス弁２３の制御を繰り返し、エンジン１０の停止と共に、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する制御フローとして示している。
【００４８】
この図４の制御フローが上級の制御フローから呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１にて、蓄熱ユニット２０２に流入する排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ以上であるか否かの判定を行う。
【００４９】
このステップＳ１１の判定で、排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ以上であると（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に行き、このステップＳ１２で、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａより低いか否かを判定する。また、排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ以上でない場合は（ＮＯ）、ステップＳ１３に行く。
【００５０】
このステップＳ１２の判定で触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａより低いときには（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に行き、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過するようにバイパス弁２３の開弁の制御を行う。また、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａより低くないときには（ＮＯ）、ステップＳ１３に行く。
【００５１】
このステップＳ１３で、触媒付ＤＰＦユニット（ＤＰＦ装置）２０１ｃのＰＭ再生制御もしくはＬＮＴユニット（ＮＯｘ低減触媒装置）２０１ａのＮＯｘ再生制御であるか否かを判定する。このステップＳ１３の判定で、触媒付ＤＰＦユニット（ＤＰＦ装置）２０１ｃのＰＭ再生制御もしくはＬＮＴユニット（ＮＯｘ低減触媒装置）２０１ａのＮＯｘ再生制御であるときは、ステップＳ１４に行き、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過するようにバイパス弁２３の開弁の制御を行う。
【００５２】
このステップＳ１３の判定で、触媒付ＤＰＦユニット（ＤＰＦ装置）２０１ｃのＰＭ再生制御もしくはＬＮＴユニット（ＮＯｘ低減触媒装置）２０１ａのＮＯｘ再生制御でないときは、ステップＳ１５に行く。
【００５３】
なお、排気ガス後処理装置２０内に触媒付ＤＰＦユニット２０１ｃもＬＮＴユニット２０１ａも設けない場合には、このステップＳ１３の判定を飛ばして、ステップＳ１５に行き、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過しないようにバイパス弁２３の閉弁の制御を行う。
【００５４】
そして、ステップＳ１５に行くときは、すでに、ステップＳ１１の判定でＮＯの場合であり、蓄熱ユニット２０２に流入する排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈより低い場合であるか、又は、ステップＳ１２の判定でＮＯの場合であり、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａ以上である場合のいずれかとなる。
【００５５】
そして、ステップＳ１４、ステップＳ１５では、予め設定された制御時間を経過するとステップＳ１１に戻る。そして、ステップＳ１１〜Ｓ１５でバイパス弁２３の開弁又は閉弁の制御を繰り返し、エンジン１０の停止と共に、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する。
【００５６】
この制御により、蓄熱ユニット２０２より上流側の排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ以上で触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａより低いとき、又は、触媒付ＤＰＦユニット（ＤＰＦ装置）２０１ｃのＰＭ再生制御もしくはＬＮＴユニット（ＮＯｘ低減触媒装置）２０１ａのＮＯｘ再生制御のときは、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過するようにバイパス弁２３の開弁の制御を行うことができる。
【００５７】
また、蓄熱ユニット２０２より上流側の排気ガスＧｏの温度Ｔｇが蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈより低いとき、又は、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性化温度Ｔｃａ以上のときは、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過しないようにバイパス弁２３の閉弁の制御を行うことができる。
【００５８】
従って、蓄熱ユニット２０２より上流側の排気通路１３を通過する排気ガスＧｏの温度Ｔｇが、蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ以上であるときは、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過するようにし、蓄熱ユニット２０２より上流側の排気通路１３を通過する排気ガスＧｏの温度Ｔｇが、蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈより低いときは、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過しないようにすることができる。
【００５９】
その結果、蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈが排気ガスＧｏの温度Ｔｇより小さいときには、排気ガスＧｏがバイパス通路２０２ｂを通過し、蓄熱体２０２ａを通過しないようにすることで、排気ガスＧｏの熱が蓄熱体２０２ａの蓄熱に奪われないようにして、そのまま排気ガスＧｏを触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄに流入させることができるため、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄを早期昇温できる。
【００６０】
また、蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈが排気ガスＧｏの温度Ｔｇ以上であるときに、排気ガスＧｏが蓄熱体２０２ａを通過し、バイパス通路２０２ｂを通過しないようにすることで、蓄熱体２０２ａの蓄熱を排気ガスＧｏに伝達できるため、排気ガスＧｏを昇温させ、触媒装置２０１の温度低下を防止することができる。
【００６１】
ここで、図５、図６を参照しながら、本発明による蓄熱ユニット２０２の効果を従来技術と比較して説明する。図５は、本発明による蓄熱ユニット２０２の効果を表した図であり、排気通路１３の触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの上流側に蓄熱ユニット２０２を設けた構成において、エンジン１０の停止状態から走行再開する場合の、排気ガスＧｏの温度Ｔｇ（第１温度センサ２４の検出値）、蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈ（第２温度センサ２５の検出値）、触媒装置２０１の温度Ｔｃ（第３温度センサ２６の検出値）の推移を表す。この図５によれば、走行再開時（０ｓｅｃ）から４００ｓｅｃまでの期間（図５では「保温期間」と表示）において、蓄熱体２０２ａの温度Ｔｈが排気ガスＧｏの温度Ｔｇより高いため、排気ガスＧｏが蓄熱体２０２ａを通過し、バイパス通路２０２ｂを通過しないように制御することで、蓄熱体２０２ａで蓄熱された熱を排気ガスＧｏに伝達するようにし、排気ガスＧｏを昇温させ、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度低下を防止している。
【００６２】
この図５の保温期間における触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃの推移と、図６の従来技術における触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃの推移を比較すると、走行再開時（０ｓｅｃ）から４００ｓｅｃまでの期間で、図６の触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが１５０℃〜２００℃を推移しているのに対し、図５の本発明に係る触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが２５０℃付近を推移しており、本発明では、触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃが触媒活性温度範囲に維持されていることが分かる。
【００６３】
上記の排気ガス浄化システム１および排気ガス浄化方法によれば、排気ガスＧｏの温度Ｔｇが高いときに排気ガスＧｏの熱を蓄熱体２０２ａに蓄熱し、排気ガスＧｏの温度Ｔｇが低下している時に、この蓄熱体２０２ａの熱により排気ガスＧｏの温度Ｔｇを上昇して、長い間、比較的高い温度の排気ガスＧｏを、蓄熱ユニット２０２より下流の触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄに流入させることができ、エンジン１０の排気通路１３に設けた排気ガス後処理装置２０を構成する触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度Ｔｃを触媒活性温度範囲内に長く維持でき、排気ガスＧｏに含有されるＨＣやＮＯｘ等の浄化処理能力の悪化を防止することができる。
【００６４】
さらに、排気ガスＧｏの流路をバイパス通路２０２ｂにして触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの温度上昇を蓄熱体２０２ａの温度上昇より優先したり、排気ガスＧｏの流路を蓄熱体２０２ａ経由にして蓄熱体２０２ａの温度上昇により触媒ユニット２０１ａ〜２０１ｄの過剰な温度上昇を抑制したりすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  排気ガス浄化システム
１０  エンジン（内燃機関）
１２  吸気通路
１３  排気通路
１４  ＥＧＲ通路
１５  ターボチャージャ(ターボ式過給器）
２０  排気ガス後処理装置
２０１ａ  ＬＮＴユニット（触媒ユニット）
２０１ｂ  ＳＣＲユニット（触媒ユニット）
２０１ｃ  触媒付ＤＰＦユニット（触媒ユニット）
２０１ｄ  ＤＯＣユニット（触媒ユニット）
２０２  蓄熱ユニット
２０２ａ  蓄熱体
２０２ｂ  バイパス通路
２３  バイパス弁
２４  第１温度センサ
２５  第２温度センサ
２６  第３温度センサ
４０  全体システム制御装置
４１  流路制御装置
Ａ  新気
Ｇ  排気ガス
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
Ｇｅ  ＥＧＲガス
Ｇｏ  触媒ユニットに流入する排気ガス
Ｔｃ  触媒ユニットの温度
Ｔｃａ  触媒活性化温度
Ｔｇ  排気ガスの温度
Ｔｈ  蓄熱体の温度
【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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