(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質を捕集して浄化する捕集フィルター装置と、窒素酸化物を浄化する選択還元型触媒装置と、該選択還元型触媒装置の上流側で排気ガス中に還元用溶液を供給する還元用溶液供給装置と、還元用溶液の供給量を制御する制御装置とを備えている排気ガス浄化システムにおいて、
前記制御装置が、
還元用溶液の供給量の制御に際して、前記捕集フィルター装置の強制再生制御時に、前記選択還元型触媒装置の触媒温度が予め設定した上限温度以上にならないように、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも増量して、この還元用溶液により前記選択還元型触媒装置を冷却する尿素水増量制御と、
前記尿素水増量制御中に前記強制再生制御が終了すると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも減量する尿素水減量制御と、
前記尿素水減量制御における還元用溶液の減少量の累積量が、前記尿素水増量制御での還元用溶液の増加量の累積量に相当する量になると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元するのに必要最低限の量にする尿素水通常制御を実施するように構成されていることを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記選択還元型触媒装置の下流側に、第２の選択還元型触媒装置を配設した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】
内燃機関の排気ガスの浄化の際に、捕集フィルター装置で粒子状物質を捕集して浄化し、還元用溶液供給装置で排気ガス中に供給された還元用溶液を使用して選択還元型触媒装置で窒素酸化物を浄化する排気ガス浄化方法において、前記捕集フィルター装置の強制再生制御時に、前記選択還元型触媒装置の触媒温度が予め設定した上限温度以上にならないように、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも増量して、この還元用溶液により前記選択還元型触媒装置を冷却し、
還元用溶液の増量中に前記強制再生制御が終了すると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも減量し、
この減量における還元用溶液の減少量の累積量が、還元用溶液の増量中における還元用溶液の増加量の累積量に相当する量になると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元するのに必要最低限の量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、車両に搭載した内燃機関等の排気ガス中の窒素酸化物を浄化するための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】
車両に搭載した内燃機関では、酸化触媒装置や粒子状物質浄化用の捕集フィルター装置や窒素酸化物浄化用の選択還元型触媒装置（ＳＣＲ触媒装置）等を組み合わせた排気ガス浄化システムを備えて、排気ガスを浄化している。この選択還元型触媒装置は、その上流側の尿素水供給装置から排気ガス中に供給される尿素水が加水分解して生成されるアンモニアを還元剤として排気ガス中の窒素酸化物を浄化している。
【０００３】
この窒素酸化物の浄化に際しては、尿素水などの還元剤の噴射量を過不足なく適切に制御してＮＯｘ低減率を高く維持することを意図して、選択還元型触媒の触媒温度若しくはこの選択還元型触媒の上流側の排気温度に応じて尿素水の噴射量を制御している（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４６２８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、排気ガス浄化システムでは、選択還元型触媒装置に加えて、捕集フィルター装置を備えていることが多く、粒子状物質の捕集量が飽和に達する前に、強制的に排気ガスを昇温して捕集された粒子状物質を燃焼除去する強制再生制御を行っている。この強制再生制御時に、選択還元型触媒装置を通過する排気ガスの温度が３５０℃〜４００℃程度の高温になることがあるため、排気ガス浄化率が悪化したり、選択還元型触媒装置に不可逆的な劣化が生じたりするという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、捕集フィルター装置の強制再生制御時においても、選択還元型触媒装置の温度が過度に高くなることを防止して、選択還元型触媒装置の構造的な破壊を伴う不可逆的な劣化を回避して、選択還元型触媒装置の長寿命化を実現しつつ、高い浄化性能を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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、粒子状物質を捕集して浄化する捕集フィルター装置と、窒素酸化物を浄化する選択還元型触媒装置と、該選択還元型触媒装置の上流側で排気ガス中に還元用溶液を供給する還元用溶液供給装置と、還元用溶液の供給量を制御する制御装置とを備えている排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、還元用溶液の供給量の制御に際して、前記捕集フィルター装置の強制再生制御時に、前記選択還元型触媒装置の触媒温度が予め設定した上限温度以上にならないように、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも増量して、この還元用溶液により前記選択還元型触媒装置を冷却する尿素水増量制御と、前記尿素水増量制御中に前記強制再生制御が終了すると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも減量する尿素水減量制御と、前記尿素水減量制御における還元用溶液の減少量の累積量が、前記尿素水増量制御での還元用溶液の増加量の累積量に相当する量になると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元するのに必要最低限の量にする尿素水通常制御を実施するように構成されていることを特徴とする排気ガス浄化システム。
【０００８】
また、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、内燃機関の排気ガスの浄化の際に、捕集フィルター装置で粒子状物質を捕集して浄化し、還元用溶液供給装置で排気ガス中に供給された還元用溶液を使用して選択還元型触媒装置で窒素酸化物を浄化する排気ガス浄化方法において、前記捕集フィルター装置の強制再生制御時に、前記選択還元型触媒装置の触媒温度が予め設定した上限温度以上にならないように、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも増量して、この還元用溶液により前記選択還元型触媒装置を冷却し、還元用溶液の増量中に前記強制再生制御が終了すると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも減量し、この減量における還元用溶液の減少量の累積量が、還元用溶液の増量中における還元用溶液の増加量の累積量に相当する量になると、前記還元用溶液供給装置から供給される還元用溶液の供給量を、排気ガス中の窒素酸化物を還元するのに必要最低限の量にすることを特徴とする排気ガス浄化方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の排気ガス浄化システム、及び、排気ガス浄化方法によれば、捕集フィルター装置の強制再生制御時において、選択還元型触媒装置の触媒温度が予め設定した上限温度以上にならないように還元用溶液の供給量を排気ガス中の窒素酸化物を還元できる必要最低限の量よりも増加して選択還元型触媒装置を冷却するので、捕集フィルター装置の強制再生制御時においても、選択還元型触媒装置の触媒温度を上限温度より低い温度に維持することができるので、選択還元型触媒装置の構造的な破壊を伴う不可逆的な劣化を回避して選択還元型触媒装置の長寿命化を実現しつつ、高い浄化性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法の制御フローの１例を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムにおける、図１とは別の配置の構成を模式的に示す図である。
【図４】比較例としての排気ガス浄化システムの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム１は、エンジン（内燃機関）１０から排出される排気ガスＧが通過する排気通路１１に、酸化触媒装置（ＤＯＣ）２０と、ＰＭ（粒子状物質）を捕集して浄化する捕集フィルター装置（ＤＰＤ）３０、排気ガスＧ中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＳＣＲ触媒装置（選択還元型触媒装置：ＳＲＣ）４０と、このＳＣＲ触媒装置４０の上流側で排気ガスＧ中に尿素水（還元用溶液）Ｕを供給する尿素水供給装置（還元用溶液供給装置）４１と、還元用溶液の供給量を制御する制御装置５０とを備えている排気ガス浄化システムである。
【００１３】
そして、この酸化触媒装置２０は、排気ガスＧ中の酸素（Ｏ2）を使用して排気ガスＧ中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化したり、ＰＭに含まれるＳＯＦ（未燃燃焼物質）を酸化したりして、水（Ｈ2Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に変える排気ガス浄化装置であり、コーディエライトなどを原料としたセラミックスで構成された、フルスロー型のハニカム構造体２１に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）などの貴金属を酸化触媒として担持して構成される。
【００１４】
また、捕集フィルター装置３０は、排気ガスＧ中のＰＭを捕集するためのもので、例えば、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ーで構成される。そして、排気ガスＧは、捕集フィルター装置３０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捕集用のセル壁を通過して隣接する出口を目封じされていないセルの出口より流出する。このセル壁を排気ガスＧが通過する際に、排気ガスＧに含まれているＰＭがセル壁に捕集される。
【００１５】
この捕集フィルター装置３０では、捕集できるＰＭの捕集量には限界があるため、ＰＭの捕集量が飽和する前に、捕集フィルター装置３０を通過する排気ガスＧを昇温させて、捕集されたＰＭを燃焼除去する強制再生制御を定期的に行っている。
【００１６】
この強制再生制御においては、排気通路１１に設けた燃料噴射ノズル３１から燃料Ｆを通気通路１１の排気管内に直接噴射する排気管内直接噴射により、または、エンジン１０のシリンダ内燃料噴射のポスト噴射により、燃料Ｆを排気ガスＧ中に供給する。これにより、排気ガスＧ中の未燃燃料を増加し、この未燃燃料を酸化触媒装置２０で触媒反応により酸化して、この酸化で発生する熱により排気ガスＧの温度を上昇させる。それと共に、排気ガスＧ中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）に酸化して排気ガスＧ中のＮＯ：ＮＯ2の割合を１：１に近くにする。この温度上昇とＮＯｘの割合の変化とにより、捕集フィルター装置３０におけるＰＭの燃焼を促進し、また、それと共に、ＳＣＲ触媒装置４０におけるＮＯｘ浄化を促進する。
【００１７】
また、ＳＣＲ触媒装置４０は、鉄イオン交換アルミノシリケート等の触媒ゼオライトをセラミックハニカム等の担体に担持させたもので、その上流側の排気通路１１に備えた尿素水供給装置４１により噴射される尿素水Ｕが排気ガス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ＮＯｘを窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）にして浄化する装置である。このＮＯｘの還元に際しては、アンモニアをＳＣＲ触媒装置４０で吸着してから、触媒反応によりＮＯｘの還元が行われる。このＳＣＲ触媒によるＮＯｘ浄化方法は、ＮＯｘ削減率は高く、燃費への悪影響が少ないという利点がある。
【００１８】
本発明においては、このＳＣＲ触媒装置４０は、上流側の第１のＳＣＲ触媒４０Ａと下流側の第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂとで構成し、この第１のＳＣＲ触媒装置４０Ａは、エンジン１０の全域での運転状態のときに発生するＮＯｘをそれに見合った尿素水Ｕの供給量Ｗｕで、排気ガスＧ中のＮＯｘを十分に還元できる触媒の担持量と装置の容量を有して構成される。
【００１９】
一方、第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂは、後述する尿素水供給装置４１からの尿素水Ｕの供給量Ｗｕを増加する尿素水増量制御を実施したときに、尿素水Ｕが加水分解してできたアンモニアが第１のＳＣＲ触媒４０Ａで消費しきれずに第１のＳＣＲ触媒４０Ａから流出するので、この流出アンモニアを十分に吸着して下流側への流出を抑制できる触媒の担持量と装置の容量を有して構成される。この第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂでは、アンモニア吸着量が多い触媒組成、例えば、シリコアルミノリン酸塩型ゼオライト（ＳＡＰＯ）とすることが望まれる。
【００２０】
さらに、尿素水Ｕｎによる第１のＳＣＲ触媒４０Ａの冷却効果を向上させるために、尿素水供給装置４１と第１のＳＣＲ触媒４０Ａの間に冷却促進用回転羽４２を設けて、尿素水供給装置４１から供給される尿素水Ｕの噴射流で、この上流側で冷却促進用回転羽４２を回転させて、第１のＳＣＲ触媒４０Ａに送風して第１のＳＣＲ触媒４０Ａの冷却を促進するように構成することが好ましい。
【００２１】
また、この冷却促進用回転羽４２により、第１のＳＣＲ触媒４０Ａに流入する尿素水Ｕや排気ガス量の流路断面における分布を調整して、第１のＳＣＲ触媒４０Ａの高温となり易い部分により多くの尿素水Ｕが流入するように構成することが好ましい。また、冷却促進用回転羽４２を設けない場合でも、尿素水供給装置４１から供給される尿素水Ｕの噴射分布を調整して、第１のＳＣＲ触媒４０Ａの高温となり易い部分により多くの尿素水Ｕが流入するように構成することが好ましい。
【００２２】
また、この排気ガス浄化システム１は、ＳＣＲ触媒装置４０における触媒温度Ｔｃを検出又は推定するための排気ガス温度センサ５１を備えている。この排気ガス温度センサ５１は、図１に示す構成では、ＳＣＲ触媒装置４０の下流側に配置し、ＳＣＲ触媒装置４０に流出する排気ガスＧの温度Ｔｇｄを検出しているが、点線で示すように、排気ガス温度センサ５１をＳＣＲ触媒装置４０の上流側に配置して、ＳＣＲ触媒装置４０から流出する排気ガスＧの温度Ｔｇｕを検出してもよい。
【００２３】
さらに、この排気ガス浄化システム１は、尿素水Ｕの供給量Ｗｕを制御するために、ＮＯｘ濃度センサ５２、５３を備えている。この第１のＮＯｘ濃度センサ５２は、ＳＣＲ触媒装置４０の上流側に配置し、ＳＣＲ触媒装置４０に流入する排気ガスＧのＮＯｘ濃度Ｃ１を検出し、第２のＮＯｘ濃度センサ５３は、ＳＣＲ触媒装置４０の下流側に配置して、ＳＣＲ触媒装置４０から流出する排気ガスＧのＮＯｘ濃度Ｃ２を検出する。また、捕集フィルター装置３０の前後差圧ΔＰを検出するための差圧センサ５４を備えている。
【００２４】
そして、本発明においては、尿素水Ｕの供給量Ｗｕを制御する制御装置５０が、尿素水Ｕの供給量Ｗｕの制御に際して、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時に、温度センサ５１で検出した温度Ｔｇｄから推定されるＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃが予め設定した上限温度Ｔｕ以上にならないように、尿素水供給装置４１から供給する尿素水Ｕの供給量Ｗｕを、排気ガスＧ中のＮＯｘを還元できる必要最低限の量Ｗｂよりも増量して、この尿素水ＵによりＳＣＲ触媒装置４０を冷却する尿素水増量制御を行うように構成される。
【００２５】
このＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃは直接計測することが好ましいが、一般には困難なので、ＳＣＲ触媒装置４０を通過した後の排気ガスＧの温度Ｔｇｄを排気ガス温度センサ５１で検出して、この検出温度ＴｇからＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃを推定する。簡便な方法としては、検出温度Ｔｇｄを触媒温度Ｔｃとする。
【００２６】
また、予め設定した上限温度Ｔｕは、ＳＣＲ触媒装置４０の不可逆的な劣化が始まる温度Ｔｓに余裕を持たせた温度であり、好ましくは、ＳＣＲ触媒装置４０の浄化性能が悪化しない温度範囲内の高温側の温度であり、予め実験結果等により設定される温度である。例えば、３５０℃〜４００℃の範囲の温度を採用する。この上限温度Ｔｕは、触媒温度Ｔｃに対応する温度であるが、排気ガスＧの温度Ｔｇｄを採用する場合にはこの排気ガスＧの温度Ｔｇｄと触媒温度Ｔｃの差を考慮して排気ガスＧの温度Ｔｇｄに対応する温度として設定する。さらに、この上限温度Ｔｕは、ＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃを浄化性能を高い状態で維持できる温度とすることがより好ましい。
【００２７】
また、この排気ガスＧ中のＮＯｘを還元できる必要最低限の尿素水Ｕの量Ｗｂとは、エンジン１０のエンジン回転数Ｎｅや負荷Ｑ（若しくは燃料噴射量ｑ）で設定されるエンジン運転状態Ｅｃに対して、制御時のエンジン運転状態Ｅｃから、そのエンジン運転状態Ｅｃのエンジン１０から排出されるＮＯｘを化学反応で還元できるアンモニアの量を発生できる尿素水Ｕの量であり、言い換えれば、排出されるＮＯｘと化学当量の関係にある尿素水の量をいう。
【００２８】
また、尿素水増量制御中の尿素水Ｕの過剰噴射により余分に生成したアンモニアを、第１のＳＣＲ触媒装置４０Ａの下流に設置したアンモニア吸着量の多い新たな第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂに吸着させる。つまり、このアンモニア吸着量の多い第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂを配置することで、浄化性能を維持しつつ、余分なアンモニアの流出（スリップ）を抑制する。
【００２９】
更に、捕集フィルター装置３０の強制再生制御が終了した後の尿素水Ｕの供給量Ｗｕを、強制再生制御中に増加した量の分だけ減少する尿素水減量制御を行うことにより、この第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂで吸着させたアンモニアをＮＯｘの浄化に使用する。この尿素水減量制御を行って強制再生制御中の尿素水増量制御で増加した量ΔＷｕに相当する尿素水Ｕの量ΔＷｕを減量し、その後は、尿素水通常制御に戻る。
【００３０】
次に、本願発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法について説明する。この排気ガス浄化方法は、エンジン１０の排気ガスの浄化の際に、捕集フィルター装置３０でＰＭを捕集して浄化し、尿素水供給装置４１で排気ガスＧ中に供給された尿素水Ｕを使用してＳＣ触媒装置４０でＮＯｘを浄化する排気ガス浄化方法であり、この排気ガス浄化方法において、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時に、ＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃが予め設定した上限温度Ｔｕ以上にならないように、尿素水供給装置４１から供給される尿素水Ｕの供給量Ｗｕを、排気ガスＧ中のＮＯｘを還元できる必要最低限の量Ｗｂよりも増量して、この尿素水ＵによりＳＣＲ触媒装置を冷却する方法である。
【００３１】
より具体的には、この方法は、図２の制御フローに従った制御で行うことができる。この図２の制御フローは、エンジン１０を始動すると上級の制御フローから呼ばれてスタートし、エンジン１０の停止と共に上級の制御フローに戻って終了する制御フローとして示している。この制御フローがスタートすると、ステップＳ１０で、捕集フィルター装置３０の強制再生制御中であるか否かを判定する。
【００３２】
このステップＳ１０の判定で強制再生制御中でなければ、ステップＳ２０に行き、ＮＯｘ浄化に関して尿素水通常制御を予め設定された制御時間Δｔの間行う。この尿素水通常制御は、エンジン運転状態Ｅｃで排出されるＮＯｘを浄化するのに必要かつ十分な尿素水Ｕの量Ｗｂを尿素水供給装置４１から排気ガスＧ中に供給する制御である。
【００３３】
この尿素水供給装置４１からの尿素水供給制御としては、エンジン運転状態ＥｃからＮＯｘ排出量を推定してこのＮＯｘ排出量に見合った必要かつ十分な尿素水Ｕの供給量Ｗｂを算出して、この供給量Ｗｂでな尿素水Ｕを供給するフィードフォワード制御や、ＮＯｘ濃度センサ５２，５３の検出値Ｃ１，Ｃ２が浄化目標のＮＯｘ濃度になるように尿素水Ｕの供給量Ｗｕを制御するフィードバック制御等を用いることができる。
【００３４】
このステップＳ１０の判定で強制再生制御中であれば、ステップＳ３０に行き、尿素水増量制御を行う。この尿素水増量制御では、エンジン運転状態Ｅｃのエンジン１０から排出されるＮＯｘを浄化するのに必要かつ十分な尿素水Ｕの量（必要最低限の量）Ｗｂに対して、排気ガス温度センサ５１で検出した排気ガスＧの温度Ｔｇｄから触媒温度Ｔｃを推定し、ＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃが上限温度Ｔｕ以下になるように、尿素水Ｕの供給量Ｗｕを増加する。
【００３５】
この増加量ΔＷｕは、排気ガス温度センサ５１をＳＣＲ触媒装置４０の下流側に配置したときは次のように算出される。エンジン運転状態Ｅｃから排気ガスＧの流量Ｗｇと、その比熱が推定できるので、上限温度Ｔｕと排気ガスＧの温度Ｔｇとの温度差ΔＴｕｇと排気ガスＧの比熱と排気ガスＧの量Ｗｇとから排気ガスＧを温度低下させるための熱量Ｑｇと、温度差ΔＴｕｇとＳＣＲ触媒装置４０の比熱とから排気ガス浄化装置４０を温度低下させるための熱量Ｑｃとを算出でき、両方の熱量（Ｑｇ＋Ｑｃ）を奪うために必要な尿素水Ｕの増加量ΔＷｕを算出できるので、フィードフォワード制御で、尿素水Ｕの供給量Ｗｕを制御して、ＳＣＲ触媒装置４０が上限温度Ｔｕ以上にならないようにすることができる。
【００３６】
あるいは、ＳＣＲ触媒装置４０の下流側に配置した排気ガス温度センサ５１を検出温度Ｔｇｄが上限温度Ｔｕを超えないように、尿素水Ｕの供給量Ｗｕをフィードバック制御してもよい。
【００３７】
一方、この増加量ΔＷｕは、排気ガス温度センサ５１をＳＣＲ触媒装置４０の上流側に配置したときは次のように算出される。エンジン運転状態Ｅｃから排気ガスＧの流量Ｗｇと、その比熱が推定できるので、上限温度Ｔｕと排気ガスＧの温度Ｔｇとの温度差ΔＴｇｕ（＝Ｔｇ−Ｔｕ）と排気ガスＧの比熱と排気ガスＧの量Ｗｇとから排気ガスＧの温度低下に必要な尿素水Ｕの増量分ΔＷｕを算出できるので、フィードフォワード制御で、尿素水Ｕの供給量Ｗｕを制御して、ＳＣＲ触媒装置４０が上限温度Ｔｕ以上にならないようにすることができる。
【００３８】
あるいは、ＳＣＲ触媒装置４０の下流側に配置した排気ガス温度センサ５１の検出温度Ｔｇｄが上限温度Ｔｕを超えないように、尿素水Ｕの供給量Ｗｕをフィードバック制御してもよい。
【００３９】
つまり、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時において、ＳＣＲ触媒装置４０が高温の排気ガスＧに晒される可能性があるときに尿素水Ｕを増量する尿素水増量制御をして、排気ガスＧ中のＮＯｘを還元可能な通常の尿素水Ｕの量Ｗｂよりも過剰に尿素水Ｕを排気ガスＧ中に噴射し、ＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃを低下させる制御を行う。
【００４０】
このステップＳ３０の尿素水増量制御を制御時間Δｔの間行い、ステップＳ３１の強制再生制御が終了したか否かの判定に行く。この判定で終了していなければ、ステップＳ３０の尿素水増量制御を繰り返す。
【００４１】
なお、この尿素水Ｕの過剰噴射により余分に生成したアンモニアは、通常の第１のＳＣＲ触媒装置４０Ａの下流に設置した、アンモニア吸着量の多い新たな第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂに吸着させる。これにより、浄化性能を維持しつつ、余分なアンモニアの流出（スリップ）を抑制する。
【００４２】
そして、ステップＳ３１の判定で強制再生制御が終了していれば、ステップＳ４０の尿素水減量制御に行き、このステップＳ４０で通常の尿素水Ｕの量Ｗｂから減少量ΔＷｄだけ少ない供給量Ｗｕで尿素水Ｕを供給する尿素水減量制御を制御時間Δｔの間行い、ステップＳ４１で、ステップＳ３０における尿素水Ｕの増加量ΔＷｕの累積量ΣΔＷｕと、ステップＳ４０における尿素水Ｕの減少量ΔＷｄの累積量ΣΔＷｄの比較を行い、減少量ΔＷｄの累積量ΣΔＷｄが増加量ΔＷｕの累積量ΣΔＷｕ未満ではステップＳ４０に戻り、ステップＳ４０の尿素水減量制御を繰り返す。そして、ステップＳ４１で、ΔＷｄの累積量ΣΔＷｄが増加量ΔＷｕの累積量ΣΔＷｕ以上であれば、ステップＳ１０に戻る。
【００４３】
その後は、ステップＳ１０から、ステップＳ２０の尿素水通常制御、又は、ステップＳ３０の尿素水増量制御とステップＳ４０の尿素水減量制御とを繰り返し実施し、エンジン１０の運転の停止と共に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、この図２の制御フローも終了する。
【００４４】
そして、捕集フィルター装置３０の強制再生制御が終了した後の尿素水Ｕの供給量Ｗｕを、予め設定された減少量ΔＷｄだけ通常の尿素水Ｕの量Ｗｂから減少する尿素水減量制御を、強制再生制御中に増加した量ΔＷｕの累積量ΣΔＷｕになるまで行うことにより、この第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂで吸着させたアンモニアをＮＯｘの浄化に使用する。この尿素水減量制御を行って強制再生制御中の尿素水増量制御で増加した量ΔＷｕの蓄積量ΣΔＷｕに相当する分になるまで尿素水Ｕの供給量Ｗｕを減量し、その後は、尿素水通常制御に戻る。
【００４５】
なお、図１に示す、この実施の形態の排気ガス浄化システム１では、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時に、ＳＣＲ触媒装置４０に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇｕが、捕集フィルター装置３０に捕集されたＰＭの燃焼で発生する酸化熱により高くなり易いので、捕集フィルター装置３０が、ＳＣＲ触媒装置４０の上流側にある構成を例にして説明したが、本発明は、図３に示す、捕集フィルター装置３０が、ＳＣＲ触媒装置４０の下流側にある排気ガス浄化システム１Ａについても適用できる。
【００４６】
そして、上記の構成の排気ガス浄化システム１及び排気ガス浄化方法によれば、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時において、ＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃが予め設定した上限温度Ｔｕ以上にならないように尿素水Ｕの供給量Ｗｕを増加してＳＣＲ触媒装置４０を冷却するので、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時においても、ＳＣＲ触媒装置４０の触媒温度Ｔｃが過度に高くなることを防止して、ＳＣＲ触媒装置４０の構造的な破壊を伴う不可逆的な劣化を回避してＳＣＲ触媒装置４０の長寿命化を実現しつつ、高い浄化性能を維持できる。
【００４７】
つまり、図４に示す比較例の排気ガス浄化システム１Ｘにおけるように、捕集フィルター装置３０の強制再生制御時にＳＣＲ触媒装置４０が４００℃程度の高温になり、排気ガス浄化率が悪化して、高温に晒されたＳＣＲ触媒装置４０の構造が破壊され、不可逆的な劣化を起こして、ＳＣＲ触媒装置４０の寿命が短くなってしまうという問題に対して、本発明では、この第２のＳＣＲ触媒装置４０Ｂの配置と尿素水増量制御と尿素水減量制御と組み合わせにより、より効率よく、高い浄化性能を維持しつつ、ＳＣＲ触媒装置４０の不可逆的な劣化を防いで、触媒寿命の高耐久化を実現することができ、これにより、長期的なコスト減につなげることができるという解決策を提供できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  排気ガス浄化システム
１０  エンジン（内燃機関）
１１  排気通路
２０  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
３０  捕集フィルター装置（ＤＰＤ）
３１  燃料噴射ノズル
４０  ＳＣＲ触媒装置（ＳＣＲ）
４０Ａ  第１のＳＣＲ触媒装置
４０Ｂ  第２のＳＣＲ触媒装置
４１  尿素水供給装置（還元用溶液供給装置）
４２  冷却促進用回転羽
５０  制御装置
５１  排気ガス温度センサ
５２  ＮＯｘ濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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