(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に選択還元型触媒装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
前記選択還元型触媒装置より下流側の前記排気通路に、アンモニア吸着除去装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備え、排気ガスの流れを前記排気通路と前記分岐通路の間で切り替える流路切替装置を備えるとともに、
前記アンモニア吸着除去装置より下流側の前記排気通路にアンモニア濃度検出装置を備えて、
さらに、前記アンモニア吸着除去装置が、排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着部と、該アンモニア吸着部より脱離したアンモニアを低酸素雰囲気化で窒素及び水素に分解するアンモニア分解部と、前記アンモニア吸着部及び前記アンモニア分解部を加熱する加熱部とで構成されて、
前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置が、
前記アンモニア濃度検出装置の検出値が予め設定された第１設定濃度閾値以上であるときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替える制御を行うように構成される内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記アンモニア濃度検出装置の検出値が前記第１設定濃度閾値未満で、かつ、前記アンモニア吸着部へのアンモニアの吸着量が予め設定された設定吸着量閾値以上であるときに、
前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記分岐通路から前記排気通路に切り替えて、前記アンモニア吸着除去装置への排気ガスの流入を停止するとともに、前記加熱部により前記アンモニア吸着部及び前記アンモニア分解部を加熱して、前記アンモニア吸着部に吸着したアンモニアを脱離させ、この脱離したアンモニアを前記アンモニア分解部で低酸素雰囲気化で窒素及び水素に分解することで、前記アンモニア吸着部を再生する制御を行うように構成される請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記流路切替装置を、前記排気通路または前記分岐通路の両方に排気ガスを流通できる流量調整装置として構成するとともに、
前記制御装置が、
前記アンモニア濃度検出装置の検出値が前記第１設定濃度閾値未満であり、前記第１設定濃度閾値より小さい値として予め設定された第２設定濃度閾値以上であるときで、かつ、前記アンモニア吸着部へのアンモニアの吸着量が前記設定吸着量閾値未満であるときに、
前記流量調整装置を制御して、排気ガスを前記排気通路と前記分岐通路の両方に流す制御を行うように構成される請求項１または２に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に選択還元型触媒装置を備え、該選択還元型触媒装置より下流側の前記排気通路に、アンモニア吸着除去装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備え、排気ガスの流れを前記排気通路と前記分岐通路の間で切り替える流路切替装置を備え、さらに、前記アンモニア吸着除去装置が、排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着部と、該アンモニア吸着部より脱離したアンモニアを低酸素雰囲気化で窒素及び水素に分解するアンモニア分解部と、前記アンモニア吸着部及び前記アンモニア分解部を加熱する加熱部とで構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、
前記アンモニア吸着除去装置より下流側の前記排気通路を通過する排気ガスに含まれるアンモニアの濃度が予め設定された第１設定濃度閾値以上であるときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替える制御を行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気通路には、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）より下流側の排気通路に流出したアンモニアの大気への放出を防止するために、アンモニアスリップ触媒装置（ＡＳＣ）が備えられることがある。
【０００３】
このアンモニアスリップ触媒装置は、白金（Ｐｔ）等の貴金属触媒を担持して、この貴金属触媒の機能によりアンモニアを無害な窒素（Ｎ2）に化学変化させる装置である。しかしながら、触媒の温度によっては、アンモニアを窒素にだけではなく窒素酸化物（ＮＯｘ）や亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）に化学変化させる虞があり、排気ガス浄化システム全体としてのＮＯｘ浄化性能を低下させる虞があった。
【０００４】
また、このアンモニアスリップ触媒として、リッチバーン排ガスからのアンモニア排出を減少させるために、少なくとも１種の遷移金属を担持する小細孔モレキュラーシーブから成る第１触媒層と白金族金属を含む第２触媒層とを含む多層触媒が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１４−５１５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アンモニアスリップ触媒装置を備えずに、選択還元型触媒装置を通過後の排気ガスに含まれるアンモニアをＮＯｘ浄化性能を維持しながら浄化処理するシステムや、このシステムを用いた制御方法等については、未だ良案が提案されていない。
【０００７】
本発明の目的は、選択還元型触媒装置を通過後の排気ガスに含まれるアンモニアをＮＯｘ浄化性能を維持しながら浄化処理することができる内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に選択還元型触媒装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記選択還元型触媒装置より下流側の前記排気通路に、アンモニア吸着除去装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備え、排気ガスの流れを前記排気通路と前記分岐通路の間で切り替える流路切替装置を備えるとともに、前記アンモニア吸着除去装置より下流側の前記排気通路にアンモニア濃度検出装置を備えて、さらに、前記アンモニア吸着除去装置が、排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着部と、該アンモニア吸着部より脱離したアンモニアを低酸素雰囲気化で窒素及び水素に分解するアンモニア分解部と、前記アンモニア吸着部及び前記アンモニア分解部を加熱する加熱部とで構成されて、前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置が、前記アンモニア濃度検出装置の検出値が予め設定された第１設定濃度閾値以上であるときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替える制御を行うように構成される。
【０００９】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に選択還元型触媒装置を備え、該選択還元型触媒装置より下流側の前記排気通路に、アンモニア吸着除去装置を有する分岐通路を前記排気通路に並行して備え、排気ガスの流れを前記排気通路と前記分岐通路の間で切り替える流路切替装置を備え、さらに、前記アンモニア吸着除去装置が、排気ガスに含まれるアンモニアを吸着するアンモニア吸着部と、該アンモニア吸着部より脱離したアンモニアを低酸素雰囲気化で窒素及び水素に分解するアンモニア分解部と、前記アンモニア吸着部及び前記アンモニア分解部を加熱する加熱部とで構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記アンモニア吸着除去装置より下流側の前記排気通路を通過する排気ガスに含まれるアンモニアの濃度が予め設定された第１設定濃度閾値以上であるときに、前記流路切替装置を制御して、排気ガスの流れを前記排気通路から前記分岐通路に切り替える制御を行うことを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、選択還元型触媒装置を通過後の排気ガスに含まれるアンモニアをＮＯｘ浄化性能を維持しながら浄化処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図２】アンモニア吸着除去装置の構成を示す図である。
【図３】アンモニア吸着除去装置の別の構成を示す図である。
【図４】本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法の制御フローを示す図である。
【図５】本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法の別の制御フローを示す図である。
【図６】従来技術の内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図７】酸素雰囲気化における、アンモニアスリップ触媒装置の温度と、排気ガスに含まれる各ガス成分の濃度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の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。
【００１３】
図１に示すように、本発明の排気ガス浄化システム１は、エンジン（内燃機関）（図示しない）の排気通路（排気管）１１に、上流側（エンジン側）より順に、酸化触媒装置（ＤＯＣ）１２、微粒子捕集装置１３、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）１４を備えて構成されるシステムである。
【００１４】
酸化触媒装置１２は、ハニカム構造を形成する基材に、排気ガスＧの炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化する貴金属触媒（酸化触媒）が担持されて構成される。貴金属触媒としては、炭化水素を水と二酸化炭素に、一酸化炭素を二酸化炭素にそれぞれ酸化する白金（Ｐｔ）系の触媒が好ましい。
【００１５】
この貴金属触媒による炭化水素及び一酸化炭素の酸化反応は発熱反応であるので、この発熱により排気ガスＧは昇温する。これを利用して、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御時等、高温の排気ガスＧが必要となるときには、酸化触媒装置１２より上流側の排気通路１１を通過する排気ガスＧに含まれる炭化水素の量を一時的に増加させて、この増加分の炭化水素を酸化触媒装置１２で酸化させることで、排気ガスＧを高温化している。
【００１６】
なお、炭化水素の量を一時的に増加させる方法としては、例えば、エンジンの気筒（シリンダ）（図示しない）内で燃料のポスト噴射を行う方法や、酸化触媒装置１２より上流側の排気通路１１に燃料噴射装置（図示しない）を備えて、この燃料噴射装置から燃料を噴射する方法がある。
【００１７】
微粒子捕集装置１３は、排気ガスＧ中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するために、その内部にフィルタを備えて構成される。このフィルタは、多孔質のセラミックのハニカムのセル（チャンネル）の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタで構成される。
【００１８】
排気ガスＧは、微粒子捕集装置１３の目封じされていないセルの入口より流入し、隣接する出口を目封じされていないセルとの境界に形成されたＰＭ捕集用の壁を通過した後、出口を目封じされていないセルの出口より流出する。排気ガスＧに含まれるＰＭはＰＭ捕集用の壁で捕集されるが、捕集量には限界がある。したがって、ＰＭ捕集量が限界値に到達する前に、微粒子捕集装置１３の内部に高温の排気ガスＧを通過させて、この排気ガスＧの熱により微粒子捕集装置１３の内部に捕集されたＰＭを燃焼除去する強制ＰＭ再生制御を定期的に行っている。
【００１９】
選択還元型触媒装置１４は、その上流側の排気通路１１に備えた尿素水供給装置２０より噴射される尿素水Ｕを排気ガスＧの熱により加水分解して生成されたアンモニア（ＮＨ3）を還元剤として、排気ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ2）に浄化する装置である。
【００２０】
なお、排気ガスＧに含まれるＮＯｘの浄化に使用されないアンモニアは、選択還元型触媒装置１４の内部に吸蔵されるか、または、選択還元型触媒装置１４より下流側の排気通路１１に流出（スリップ）する。また、選択還元型触媒装置１４のアンモニア吸蔵容量（アンモニアを吸蔵可能な上限量）は、選択還元型触媒装置１４の温度が高くなるにつれて、少なくなる。
【００２１】
また、尿素水供給装置２０には、尿素水供給ポンプ２１により尿素水タンク２２に貯留した尿素水Ｕが供給される。排気通路１１への尿素水Ｕの供給量（噴射量）は、後述する尿素水供給制御装置（ＤＣＵ）４０により尿素水供給ポンプ２１の出力を調整制御することにより、制御される。なお、尿素水Ｕの供給量を、尿素水供給装置２０の弁開度を調整制御することにより、制御してもよい。
【００２２】
また、選択還元型触媒装置１４より上流側の尿素水供給装置２０と微粒子捕集装置１３の間の排気通路１１に上流ＮＯｘ濃度センサ（上流ＮＯｘ濃度検出装置）２３を備えるとともに、尿素水供給装置２０と選択還元型触媒装置１４の間の排気通路１１に温度センサ（温度検出装置）２４を備える。また、選択還元型触媒装置１４より下流側の排気通路１１に下流ＮＯｘ濃度センサ２５を備える。
【００２３】
また、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１を制御する尿素水供給制御装置（ＤＣＵ、制御装置）４０が備えられる。この尿素水供給制御装置４０は、エンジンの運転状態を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）４１より、エンジンへの吸気流量等、エンジンの運転状態に関わるデータを受信するとともに、上流ＮＯｘ濃度センサ２３、温度センサ２４及び下流ＮＯｘ濃度センサ２５の各検出値のデータを受信して、これらの受信したデータを基に、尿素水供給ポンプ２１の出力を調整制御して、尿素水供給装置２０からの尿素水Ｕの供給量を制御する装置である。
【００２４】
本発明の排気ガス浄化システム１は、図１に示すように、選択還元型触媒装置１４より下流側の排気通路１１に、アンモニアスリップ触媒装置１５を備えることなく、アンモニア吸着除去装置３０を有する分岐通路３１を排気通路１１に平行して備え、排気ガスＧの流れを排気通路１１と分岐通路３１の間で切り替える三方弁（流路切替装置）３２を備えるシステムである点で、図６に示す従来技術の内燃機関の排気ガス浄化システム１Ｘとは異なっている。また、アンモニア吸着除去装置３０より下流側の排気通路１１にアンモニア濃度センサ（アンモニア濃度検出装置）２６を備える。
【００２５】
アンモニア吸着除去装置３０について説明する。アンモニア吸着除去装置３０は、図２に示すように、アンモニア吸着部３０Ａと、アンモニア分解部３０Ｂと、ヒーター（加熱部）３０Ｃとで構成される。アンモニア吸着部３０Ａは、排気ガスＧに含まれるアンモニアを吸着する部材である。アンモニア分解部３０Ｂは、アンモニア吸着部３０Ａより脱離したアンモニアを低酸素雰囲気化で窒素及び水素に分解する部材である。ヒーター３０Ｃは、アンモニア吸着部３０Ａ及びアンモニア分解部３０Ｂの両方を加熱する部材である。
【００２６】
アンモニア吸着部３０Ａは、より詳細には、低温ではアンモニアを吸着し、ヒーター３０Ｃによる加熱により高温化すると吸着したアンモニアを脱離する性質を有する材料で構成される部材である。この材料として、例えば、ゼオライト、ゼオライト様化合物、メソポーラスシリカ、活性炭、ＭＯＦ、ＰＣＰ、金属酸化物等のように、アンモニアを吸着及び脱離する性質に加えて、大きな比面積を有してアンモニアを吸着させ易い性質を有する材料を用いると好ましい。
【００２７】
また、アンモニア分解部３０Ｂは、より詳細には、低酸素雰囲気化（無酸素雰囲気化を含む）でアンモニアを窒素と水素に分解する活性を有する材料で構成される部材である。この材料として、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）を構成要素とする貴金属触媒、金属酸化物、遷移金属イオン交換ゼオライト等の材料が好ましい。また、アンモニア吸着部３０Ａを構成する材料が有する性質も兼ね備えた材料を用いても良い。
【００２８】
なお、アンモニア吸着除去装置３０の内部構成は、図２に示すように、排気ガスＧの上流側より順に、ヒーター３０Ｃ、アンモニア吸着部３０Ａ及びアンモニア分解部３０Ｂの混合部を備える構成としてもよいし、図３に示すように、排気ガスＧの上流側より順に、ヒーター３０Ｃ、アンモニア吸着部３０Ａ、アンモニア分解部３０Ｂを備える構成としてもよい。また、図示しないが、ヒーター３０Ｃをアンモニア吸着除去装置３０の最上流側に備えるのではなく、アンモニア吸着部３０Ａ及びアンモニア分解部３０Ｂの外周にヒーター３０Ｃを隣接して備える構成としてもよい。また、図示しないが、ヒーター３０Ｃをアンモニア吸着部３０Ａ及びアンモニア分解部３０Ｂの混合部に内蔵する形で備える構成としてもよい。
【００２９】
また、アンモニア吸着部３０Ａは低温時にアンモニアを吸着する能力が増加するため、選択還元型触媒装置１４とアンモニア吸着除去装置３０の間の排気通路１１または分岐通路３１に、アンモニア吸着除去装置３０に流入する排気ガスＧの温度を冷却する構成を加えると好ましい。この構成は、例えば、選択還元型触媒装置１４とアンモニア吸着除去装置３０の間の排気通路１１または分岐通路３１に冷却装置（図示しない）を備えて、この冷却装置により排気ガスＧを冷却する構成であったり、または、排気通路１１を構成する排気管や分岐通路３１を構成する分岐管を外気との接触面積が大きくなる形状として、大量の外気が排気管または分岐管に接触することで排気ガスＧを冷却する構成であったりする。
【００３０】
そして、本発明では、尿素水供給制御装置４０が、アンモニア濃度センサ２６の検出値Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上であるときに、三方弁３２を制御して、排気ガスＧの流れを排気通路１１から分岐通路３１に切り替える制御を行うように構成する。ここで、第１設定濃度閾値Ｄ１は、この閾値以上となると、アンモニアによる大気汚染を未然に予防する必要がある閾値として、実験等により予め設定される閾値である。
【００３１】
すなわち、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１では、エンジンが過渡運転状態で、排気ガスＧの急激な高温化に伴う選択還元型触媒装置１４の急激な高温化により、選択還元型触媒装置１４に吸蔵したアンモニアが大量に脱離したり、あるいは、尿素水供給装置２０より排気通路１１に尿素水Ｕを必要以上に噴射したりして、アンモニアが大量に生成された場合等、大気へ放出されるアンモニアの量が多くなる場合に、選択還元型触媒装置１４を通過後の低温の排気ガスＧの全量をアンモニア吸着除去装置３０に通過させる。そして、排気ガスＧに含まれるアンモニアをアンモニア吸着除去装置３０に吸着させることで、大気に放出されるアンモニア量を抑制することができる。
【００３２】
一方、アンモニア濃度センサ２６の検出値Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１未満であるときには、大気へ放出されるアンモニアの量が少ないため、尿素水供給制御装置４０が三方弁３２を制御して、排気ガスＧの流れを分岐通路３１から排気通路１１に切り替える。このとき、アンモニア吸着部３０Ａへのアンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値（設定吸着量閾値）Ａ１以上であり、アンモニア吸着部３０Ａに大量のアンモニアが吸着しているときには、アンモニア吸着部３０Ａに吸着したアンモニアを窒素と水素に分解除去することで、アンモニア吸着部３０Ａを再生する。
【００３３】
より詳細には、ヒーター３０Ｃによりアンモニア吸着部３０Ａを加熱して、アンモニア吸着部３０Ａを高温化させることで、アンモニア吸着部３０Ａに吸着したアンモニアを脱離させて、この脱離したアンモニアをアンモニア分解部３０Ｂに移動させる。
【００３４】
ここで、アンモニア吸着除去装置３０への排気ガスＧの流入を停止しているため、排気ガスＧに含まれる酸素がアンモニア吸着除去装置３０に流入されることなく、また、アンモニア吸着除去装置３０の内部に在留する酸素もアンモニア吸着部３０Ａに吸着したアンモニアのごく一部により消費し尽くすため、アンモニア吸着除去装置３０の内部は低酸素雰囲気に移行していく。この低酸素雰囲気下で、ヒーター３０Ｃによりアンモニア分解部３０Ｂを高温化して、この高温化したアンモニア分解部３０Ｂに担持された触媒等にアンモニアを接触させることで、アンモニアを窒素及び水素に分解除去して、アンモニア吸着部３０Ａを加熱再生する（アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御）。このときの化学反応式は、２ＮＨ3→Ｎ2＋３Ｈ2が主となり、その他の化学反応は殆ど発生しない。また、ヒーター３０Ｃによるアンモニア分解部３０Ｂの加熱は、三方弁３２による流路切替時点より実験等により予め設定された設定時間が経過してアンモニア吸着除去装置３０の内部に低酸素雰囲気が形成されたときから開始してもよいが、アンモニア吸着部３０Ａの加熱開始時点と同時期に開始することで、アンモニア吸着除去装置３０の内部が低酸素雰囲気に移行したときに、アンモニア分解部３０Ｂが高温化しており、アンモニアの窒素及び水素への分解除去反応を速やかに行うことができるので好ましい。
【００３５】
なお、酸素雰囲気下で、高温のアンモニア分解部３０Ｂにアンモニアを接触させると、４ＮＨ3＋３Ｏ2→２Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ、４ＮＨ3＋５Ｏ2→４ＮＯ＋６Ｈ2Ｏ、２ＮＨ3＋２Ｏ2→Ｎ2Ｏ＋３Ｈ2Ｏ、２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2等の化学反応が起き、アンモニアから窒素だけでなく、窒素酸化物（ＮＯｘ）や亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が発生する虞がある。図７に示すように、酸素雰囲気化では、アンモニアスリップ触媒装置３０が高温になるにつれて、アンモニアスリップ触媒装置３０を通過後の排気ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）または亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の割合が多くなっていくのが分かる。
【００３６】
すなわち、アンモニア吸着除去装置３０は、アンモニア分解部３０Ｂを低酸素雰囲気下かつ高温にすることで、アンモニア（ＮＨ3）を窒素酸化物（ＮＯｘ）や亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）に化学変化させることなく、窒素（Ｎ2）及び水素（Ｈ2）のみに化学変化させる装置である。
【００３７】
したがって、上記の制御により、選択還元型触媒装置１４を通過後の排気ガスＧに含まれるアンモニアをＮＯｘ浄化性能を維持しながら浄化処理することができる。
【００３８】
また、大気へのアンモニアスリップ量が少ないときに、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生を行うので、大気へのアンモニアスリップ量が多いときに、アンモニア吸着部３０Ａに吸着可能なアンモニア量を確保することができ、大気へのアンモニアスリップを抑制することができる。
【００３９】
なお、図２、図３では、アンモニア吸着部３０Ａ及びアンモニア分解部３０Ｂの加熱をヒーター３０Ｃにより行っているが、この加熱方法に限定されない。例えば、高温の排気ガスＧの廃熱を利用した加熱方法を用いたり、または、選択還元型触媒装置１４とアンモニア吸着除去装置３０の間の排気通路１１または分岐通路３１に上流側より順に燃料供給装置及び酸化触媒装置（図示しない）を備えて、燃料供給装置より供給した燃料を下流側の酸化触媒装置で酸化発熱させたりすることで、アンモニア吸着除去装置３０を加熱するための熱量を発生させる方法を用いてもよい。
【００４０】
アンモニア吸着部３０Ａへのアンモニアの吸着量Ａの算出方法について説明する。ここでは、この算出方法として２つ説明する。１つ目の方法は、尿素水供給制御装置４０により、エンジンの運転状態と、上流ＮＯｘ濃度センサ２３の検出値と、選択還元型触媒装置１４へのアンモニアの吸着量と、温度センサ２４の検出値とに基づいて、選択還元型触媒装置１４より下流側の排気通路１１に流出するアンモニア量を推定し、この推定したアンモニア量の時間積分値に基づいてアンモニア吸着部３０Ａへのアンモニアの吸着量Ａを推定算出する方法である。２つ目の方法は、排気ガスＧの全量がアンモニア吸着除去装置３０を通過しているときにおけるアンモニア濃度センサ２６の検出値と、アンモニア吸着除去装置３０の温度に基づいて、アンモニア吸着部３０Ａへのアンモニアの吸着量Ａを推定算出する方法である。
【００４１】
これら２つの方法のいずれかを用いることで、アンモニア吸着部３０Ａへのアンモニアの吸着量Ａを高精度で算出することができる。
【００４２】
なお、図１では流路切替装置として三方弁３２を備えたが、流路切替機能だけでなく流量調整機能も備えた流量調整弁（流量調整装置）３２を代わりに備えてもよい。この場合は、三方弁３２のように排気通路１１または分岐通路３１のいずれか一方に排気ガスＧを流通させるのではなく、排気通路１１または分岐通路３１のいずれか一方または両方に排気ガスＧを流通させることができる。
【００４３】
三方弁３２のように、排気通路１１と分岐通路３１の間の排気ガスＧの流れを即時に切り替える構成であると、流路切替装置の制御が簡単となる。これに対して、流量調整弁３２を備えると、大気へ流出するアンモニア量を即時に低減させる必要はないものの、アンモニア量がやや高く、かつ、アンモニア吸着除去装置３０にアンモニアが吸着可能であるときにも、排気ガスＧの一部を分岐通路３１に流して、一部のアンモニアをアンモニア吸着除去装置３０に吸着させることで、大気へ流出するアンモニア量を低減させることができる。
【００４４】
より詳細には、尿素水供給制御装置４０が、アンモニア濃度センサ２６の検出値Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１未満であり、早急にアンモニア吸着除去装置３０に排気ガスＧの全量を流してアンモニアを吸着除去する必要はないが、第１設定濃度閾値Ｄ１より小さい値として予め設定された第２設定濃度閾値Ｄ２以上で、大気へ流出するアンモニア量がやや多い量であり、かつ、アンモニア吸着除去装置３０へのアンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量Ａ１未満で、アンモニア吸着除去装置３０にアンモニアが吸着可能であるときに、流量調整弁３２を制御して、排気ガスＧを排気通路１１と分岐通路３１の両方に流して、一部のアンモニアをアンモニア吸着除去装置３０に吸着させることで、大気へ流出するアンモニア量を低減させることができる。
【００４５】
なお、上記の制御の代わりに、尿素水供給制御装置４０が、アンモニア濃度センサ２６の検出値Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１未満であるが、第２設定濃度閾値Ｄ２以上であるときに、アンモニア吸着部３０Ａへのアンモニアの吸着量Ａに関わらず、流路切替装置３２を制御して、排気ガスＧを全量排気通路１１に流して、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を強制的に行うと、アンモニア濃度センサ２６の検出値Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上となったときに、アンモニア吸着部３０Ａにアンモニアを最大限吸着可能であるので、大気へのアンモニアスリップを確実に抑制することができる。この制御は、流路切替装置３２として三方弁または流量調整弁のいずれを採用した場合においても適用できる制御である。
【００４６】
次に、上記の三方弁３２を備えた内燃機関の排気ガス浄化システム１を用いた、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法の制御フローについて、図４を参照しながら説明する。図４の制御フローは、エンジンの運転中に実験等により予め設定した制御時間毎に、上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。
【００４７】
図４の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、アンモニア吸着除去装置３０より下流側の排気通路１１を通過する排気ガスＧに含まれるアンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上であるか否かを判定する。アンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、三方弁３２を制御して、排気ガスＧの流れを排気通路１１から分岐通路３１に切り替える。ステップＳ２０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００４８】
一方、ステップＳ１０にて、アンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１未満である場合（ＮＯ）には、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０にて、三方弁３２を制御して、排気ガスＧの流れを分岐通路３１から排気通路１１に切り替える。ステップＳ３０の制御を実施後、ステップＳ４０に進む。
【００４９】
ステップＳ４０にて、アンモニア吸着除去装置３０へのアンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１以上であるか否かを判定する。アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１未満である場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ４０にて、アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５０に進み、ステップＳ５０にて、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を開始する。ステップＳ５０の制御を実施後、ステップＳ６０に進む。
【００５１】
ステップＳ６０にて、アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１より小さい値として設定された第２設定吸着量閾値Ａ２以下となったか否かを判定する。アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２より大きい場合（ＮＯ）には、予め設定した待機時間を経過後、再度ステップＳ６０の判定を行う。
【００５２】
一方、ステップＳ６０にて、アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２以下となった場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ７０に進み、ステップＳ７０にて、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を終了する。ステップＳ７０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００５３】
次に、上記の流量調整弁３２を備えた内燃機関の排気ガス浄化システム１を用いた、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法の制御フローについて、図５を参照しながら説明する。図５の制御フローは、エンジンの運転中に実験等により予め設定した制御時間毎に、上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。
【００５４】
図５の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、アンモニア吸着除去装置３０より下流側の排気通路１１を通過する排気ガスＧに含まれるアンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上であるか否かを判定する。アンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、三方弁３２を制御して、排気ガスＧの流れを排気通路１１から分岐通路３１に切り替える。ステップＳ２０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１０にて、アンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１未満である場合（ＮＯ）には、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０にて、アンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１より小さい値として予め設定された第２設定濃度閾値Ｄ２以上であるか否かを判定する。アンモニアの濃度Ｄが第２設定濃度閾値Ｄ２以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ４０に進む。
【００５６】
ステップＳ４０にて、アンモニア吸着除去装置３０へのアンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１以上であるか否かを判定する。アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５０に進み、ステップＳ５０にて、流量調整弁３２を制御して、排気ガスＧの全量の流れを分岐通路３１から排気通路１１に切り替えるとともに、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を開始する。ステップＳ５０の制御を実施後、ステップＳ６０に進む。
【００５７】
ステップＳ６０にて、アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２以上であるか否かを判定する。アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２未満である場合（ＮＯ）には、予め設定した待機時間を経過後、再度ステップＳ６０の判定を行う。一方、アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ７０に進み、ステップＳ７０にて、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を終了する。ステップＳ７０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００５８】
また、ステップＳ４０にて、アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１未満である場合（ＮＯ）には、ステップＳ８０に進み、ステップＳ８０にて、流量調整弁３２を制御して、排気ガスＧを排気通路１１及び分岐通路３１の両方に流すように制御する。排気通路１１及び分岐通路３１のそれぞれに流す排気ガスＧの量は、アンモニアの濃度Ｄやアンモニアの吸着量Ａに基づいて設定する。ステップＳ８０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００５９】
また、ステップＳ３０にて、アンモニアの濃度Ｄが第２設定濃度閾値Ｄ２未満である場合（ＮＯ）には、ステップＳ９０に進み、ステップＳ９０にて、流量調整弁３２を制御して、排気ガスＧの全量の流れを分岐通路３１から排気通路１１に切り替える。ステップＳ９０の制御を実施後、ステップＳ１００に進む。
【００６０】
ステップＳ１００にて、アンモニア吸着除去装置３０のアンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１以上であるか否かを判定する。アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１未満である場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００６１】
一方、ステップＳ１００にて、アンモニアの吸着量Ａが第１設定吸着量閾値Ａ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１１０にて、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を開始する。ステップＳ１１０の制御を実施後、ステップＳ１２０に進む。
【００６２】
ステップＳ１２０にて、アンモニア吸着除去装置３０のアンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２以下となったか否かを判定する。アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２より大きい場合（ＮＯ）には、予め設定した待機時間を経過後、再度ステップＳ１２０の判定を行う。
【００６３】
一方、ステップＳ１２０にて、アンモニアの吸着量Ａが第２設定吸着量閾値Ａ２以下となった場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１３０に進み、ステップＳ１３０にて、アンモニア吸着除去装置３０の加熱再生制御を終了する。ステップＳ１３０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
【００６４】
以上より、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１を基にした、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路１１に選択還元型触媒装置１４を備え、この選択還元型触媒装置１４より下流側の排気通路１１に、アンモニア吸着除去装置３０を有する分岐通路３１を排気通路１１に並行して備え、排気ガスＧの流れを排気通路１１と分岐通路３１の間で切り替える流路切替装置３０を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、アンモニア吸着除去装置３０より下流側の排気通路１１を通過する排気ガスＧに含まれるアンモニアの濃度Ｄが第１設定濃度閾値Ｄ１以上であるときに、流路切替装置３２を制御して、排気ガスＧの流れを排気通路１１から分岐通路３１に切り替える制御を行うことを特徴とする方法となる。
【００６５】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、選択還元型触媒装置１４を通過後の排気ガスＧに含まれるアンモニアをＮＯｘ浄化性能を維持しながら浄化処理することができる。
【００６６】
なお、本発明の制御において、流路切替装置３２を制御して、排気ガスＧの流れを排気通路１１と分岐通路３１の間で切り替える場合で、既に切り替えたい側の通路に切り替わっているときには、流路切替装置３２を新たに操作する必要はない。
【符号の説明】
【００６７】
１、１Ｘ  内燃機関の排気ガス浄化システム
１１  排気通路
１４  選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）
２３  上流ＮＯｘ濃度センサ（上流ＮＯｘ濃度検出装置）
２４  温度センサ（温度検出装置）
２５  下流ＮＯｘ濃度センサ（下流ＮＯｘ濃度検出装置）
２６  アンモニア濃度センサ（アンモニア濃度検出装置）
３０  アンモニア吸着除去装置
３０Ａ  アンモニア吸着部
３０Ｂ  アンモニア分解部
３０Ｃ  ヒーター（加熱部）
３１  分岐通路
３２  三方弁（流路切替装置）、流量調整弁（流量調整装置）
４０  尿素水供給制御装置（制御装置）
Ｇ  排気ガス
Ｇａ  排気通路を通過する排気ガス
Ｇｂ  分岐通路を通過する排気ガス
Ｄ  アンモニア濃度センサの検出値
Ｄ１  第１設定濃度閾値
Ｄ２  第２設定濃度閾値
Ａ  アンモニア吸着部へのアンモニアの吸着量
Ａ１  第１設定吸着量閾値（設定吸着量閾値）
【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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