(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジン排ガスに含まれるＮＯｘを、排ガス浄化触媒の上流側にＤＰＦを設けずに浄化する。【解決手段】ディーゼルエンジンの排気流路に排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置において、排ガス浄化触媒よりも排気上流側に排ガスを排気流路の水平軸線に対して複数に分流する排ガス整流構造体を設ける。排ガス浄化触媒に流入する排ガスの流れを排ガス整流構造体により予め層流状態に整流することにより、微粒子状のパティキュレートが排ガス浄化触媒の触媒壁に衝突する頻度が低下し、排ガス浄化触媒への付着が抑制される。これにより排ガス浄化触媒の性能劣化が抑制される。【選択図】　図１
2004100659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気流路に排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置において、前記排ガス浄化触媒よりも排気上流側に排ガスを排気流路の水平軸線に対して複数に分流する排ガス整流構造体を設けたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項２】
ディーゼルエンジンの排気流路に排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置において、前記排ガス浄化触媒よりも排気上流側に排ガスを排気流路の水平軸線に対して複数に分流する排ガス整流構造体及び前記排ガス浄化触媒に流入する排ガスを加熱する過熱手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１において、前記排ガス浄化触媒と前記排ガス整流構造体の何れもハニカム構造体とし、前記排ガス整流構造体における垂直線方向の単位面積あたりのセル数は、前記排ガス浄化触媒のセル数に対して１倍以上ないし５倍以下としたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１において、前記排ガス整流構造体をハニカム構造体にし、該ハニカム構造体の後流部分に触媒をコートして排ガス浄化触媒としたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１において、排ガス中の一酸化炭素，炭化水素を酸化する酸化触媒層を前記排ガス整流構造体のセル内壁に設けたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１において、前記排ガス整流構造体を伝熱性及び導電性を有するハニカム構造体とし、かつ該ハニカム構造体を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１において、前記排ガス浄化触媒に流入する排ガスの温度を計測し、該温度が所定温度より低いときに排ガス整流構造体に流入する排ガスの還元剤濃度を高め、該還元剤の燃焼により排ガスを加熱する制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項８】
請求項１おいて、前記排ガス浄化触媒に流入する排ガスの温度を計測し、該温度が所定温度より高いときに排ガス整流構造体に流入する排ガスの還元剤濃度を低下させ、該還元剤の燃焼による排ガスの加熱を停止する制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項１において、排ガス整流構造体の上流に還元剤供給装置を設け、更に排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度を計測し、該排ガス温度が所定の温度より低いとき、該排ガスを所定の温度に高めるのに必要な還元剤の量を推定し、該還元剤供給装置から該推定量を排ガス中に供給する制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項９において、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度を計測し、該排ガス温度が所定の温度より高いときには、還元剤の供給を停止する制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１１】
請求項１において、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度を計測し、該排ガス温度が所定の温度より低いときには、燃焼タイミングの調整或いは通常の燃料噴射に加えて膨張行程または排気行程でエンジンシリンダ内に２回目の燃料を噴射する燃料２次噴射により、該排ガスの温度を高めるのに必要な還元剤を排ガス中に供給し、該排ガス温度が所定の温度より高いときには、燃焼タイミングの調整或いは通常の燃料噴射に加えて膨張行程または排気行程でエンジンシリンダ内に２回目の燃料を噴射する燃料２次噴射を停止する制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１２】
請求項１において、排ガス整流構造体の上流に還元剤供給装置を設け、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度を計測し、該排ガス温度を所定の温度に高めるのに必要な量を決め、該決められた還元剤量を供給する制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１３】
請求項６において、排ガス整流構造体は導電性ハニカムであり、さらに該ハニカムに電流を流して加熱できる構造となっており、加熱時の輻射熱を利用して排ガスを加熱することを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１４】
請求項１３において、排ガス浄化触媒に流入する温度を計測し、該温度が所定温度より低いときに排ガス整流構造体を加熱開始することを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１５】
請求項１４において、排ガス浄化触媒に流入する温度を計測し、該温度が所定温度より高いときに排ガス整流構造体の加熱を停止することを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１６】
請求項１において、排ガス浄化触媒の後流にディーゼルパティキュレートを捕捉することが可能なパティキュレートフィルターを設けることを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１７】
請求項１において、排ガス浄化触媒の上流にＣＯ，ＨＣなどの還元剤を供給する還元剤供給装置を設け、排ガス浄化触媒は排ガス浄化触媒に流入する排気ガスが酸化雰囲気において排ガス中のＮＯｘを排ガス浄化触媒に捕捉し、排気ガスが還元雰囲気において該捕捉ＮＯｘをＮ２　に還元する排ガス浄化触媒であり、車速，酸化雰囲気の時間または走行距離に応じて、酸化雰囲気と還元雰囲気に切り替える制御を持つことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
【請求項１８】
ディーゼルエンジンの排気流路に設置した排ガス浄化触媒により排ガスを浄化する方法において、前記排ガス浄化触媒に流入する排ガスを予め排気流路の水平軸線に対して複数に分流して整流することを特徴とするディーゼルエンジン排ガスの浄化方法。
【請求項１９】
請求項１８において、排ガス浄化触媒から流出した排ガスをディーゼルパティキュレートフィルターに流入させて排ガス中のパティキュレートを除去することを特徴とするディーゼルエンジン排ガスの浄化方法。
【請求項２０】
請求項１８において、前記ディーゼルパティキュレートフィルターへ流入する排ガスの温度計測と、前記ディーゼルパティキュレートフィルターにて捕捉されるパティキュレート量の推定を行い、パティキュレート捕捉量の推定値が予め決められた所定の捕捉量を越えたときの排ガス計測温度が予め決められた所定温度より低い温度と判断されたならば、前記排気ガスを前記ディーゼルパティキュレートフィルターへ流入する前にパティキュレートが酸化される温度に加熱して、前記ディーゼルパティキュレートフィルターに捕捉されたパティキュレートを酸化除去することを特徴とするディーゼルエンジン排ガスの浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンで運転する自動車等の内燃機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおいて、排ガスに含まれるパティキュレートが問題になっている。パティキュレートが排ガス浄化触媒に付着すると排ガス浄化触媒の性能が低下する。特許第３２４８１８７号には、排気中の微粒子を捕捉するフィルター（いわゆるＤＰＦ）の排気流出面のみにＮＯｘ蓄積材を配置する排ガス浄化装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、排ガス浄化触媒の上流にディーゼルパティキュレートフィルターを設置せずとも排ガス浄化触媒にパティキュレートが付着するのを抑制できるようにした排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気流路の排ガス浄化触媒よりも排気上流側に、排ガスを排気流路の水平軸線に対して複数に分流する排ガス整流構造体を設けたものである。
【０００５】
パティキュレートは、煤，未燃炭化水素及び硫酸塩が凝集してできた直径１０〜３００ｎｍ程度の微粒子（固体）である。このパティキュレートは、排ガス浄化触媒に流入する排ガスの流れを層流状態に整流すると排ガス浄化触媒の触媒壁に衝突する頻度が低下し、排ガス浄化触媒への付着が抑制される。本発明は、このようなパティキュレートの性質をふまえて、排気流路の排ガス浄化触媒よりも排気上流側に排ガスを排気流路の水平軸線に対して複数に分流する排ガス整流構造体を設けたものである。
【０００６】
排ガス整流構造体は、エンジンから流入する排ガスの流れをほぼ層流に整流できる構造体にすることが好ましい。
【０００７】
排ガス浄化触媒と排ガス整流構造体は、何れもハニカム構造にすることが望ましい。
【０００８】
排ガス整流構造体のハニカム構造体における垂直線方向の単位面積あたりのセル数は、排ガス浄化触媒のセル数に対して１倍以上，５倍以下とするのがよい。１倍以上であれば、整流装置で整流された排ガスが排ガス浄化触媒のセル壁に衝突しても乱流となることなく通過できる。１倍未満の場合には、整流装置で整流された排ガスが排ガス浄化触媒のセル壁に衝突することで乱流が生じるため好ましくない。５倍よりも高くなると、排ガス整流構造体前後での圧力損失が増加するため好ましくない。
【０００９】
排ガス整流構造体と排ガス浄化触媒は、両者の間の距離ができるだけ少なくなるように設置することが望ましい。このために、排ガス整流構造体をハニカム構造体とし、そのハニカム構造体の後流部分に触媒層を形成して、そこを排ガス浄化触媒とすることが望ましい。ハニカム構造体にはコージェライト，アルミナなどの導電性の低い耐熱性無機酸化物やステンレスなどの伝熱性および導電性に優れるメタルを用いることができる。また、ハニカム構造体のセル開口部の形状は四角形，六角形，菱形など何れも適用可能である。
【００１０】
ところで、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの温度領域は大略１５０〜３５０℃程度であり、一般的な排ガス浄化触媒の好適な排ガス浄化温度２００〜５００℃にくらべて低い。
【００１１】
このため、排ガス浄化触媒よりも排気上流側で排ガスを加熱することが望まれる。この具体的手段として、排ガス整流構造体に排気ガス加熱機構を設けることが好ましい。
【００１２】
排ガス整流構造体による排ガス加熱方法としては、例えば排ガス整流構造体のセル内壁面に酸化触媒層を形成しておき、排ガス中のＣＯ，ＨＣなどを共存するＯ２　により酸化することで得られる燃焼熱を利用して排ガスを直接加熱する方法が適用できる。また、排ガス整流構造体を直接加熱し、加熱された排ガス整流構造体の輻射熱を利用して排ガスを加熱する間接加熱方法が適用できる。なお、排ガス整流構造体の表面にコートする酸化触媒はＳＯｘの発生源であるパティキュレートを燃焼しないものが好ましい。
【００１３】
酸化触媒をコートした排ガス整流構造体を用いる場合には、次のようにして酸化触媒を働かせることが望ましい。まず、排ガス浄化触媒に流入する排ガスの温度を温度計にて計測する。排ガス温度が予め決められた所定温度よりも低いならば、排ガス整流構造体に流入する排ガスの還元剤濃度を高めて、還元剤の燃焼により排ガスを加熱する。一方、排ガス温度が予め決められた所定温度よりも高いならば、排ガス整流構造体に流入する排ガスに還元剤が含まれないようにするかあるいは還元剤量を低めて酸化触媒が機能しないようにする。
【００１４】
排ガスへの還元剤の供給方法としては、排ガスに燃料やＨＣ，ＣＯなどの還元剤を注入する方法，エンジンシリンダ内の燃焼タイミングを調整する方法、或いは通常の燃料噴射に加えて膨張行程または排気行程でエンジンシリンダ内に２回目の燃料を噴射する燃料２次噴射方法等が適用可能である。
【００１５】
酸化触媒としては、Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄなどの貴金属やＮｉ，Ｃｕ，Ｃｏなどの遷移金属をアルミナ，シリカ，チタニアなどの耐火性多孔質無機酸化物担体に担持したものが適用可能である。
【００１６】
間接加熱による加熱機構を備えた排ガス整流構造体の例としては、導電性を有するハニカム構造体（例えば、メタルハニカム）にすることが考えられる。導電性を有するハニカム構造体にした場合、ハニカム構造体に通電して加熱できる。加熱時のハニカムからの輻射熱を利用して、排ガス整流構造体を流通する排ガスを加熱する。この場合の加熱制御は、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度に応じて、例えば次のようにして実施する。排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度が所定温度より低い（例えば、１８０℃）場合には加熱装置を作動させて排ガスを加熱する。加熱装置への通電量を多くすると加熱後の排ガス温度も高くなる。通電量は所定温度と排ガス温度の差分から必要量を推定し決定する。排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度が所定温度より高い場合には、排ガス整流構造体への通電を停止する。
【００１７】
排ガス整流構造体を導電性ハニカム構造体にして、そのセル内壁に酸化触媒が塗布しておくようにすれば、直接加熱と間接加熱を同時または任意に行うことができ、通電量の抑制効果も期待できる。
【００１８】
なお、排気流路の排ガス浄化触媒よりも下流にＤＰＦを設けておき、パティキュレートをＤＰＦにて捕捉することは、本発明の一実施態様として好適である。この場合、ＤＰＦに蓄積されたパティキュレートの量が一定値を超えると排気流路の内圧が上昇するため、ＤＰＦに捕捉されたパティキュレートの燃焼除去することが望ましい。
【００１９】
パティキュレートの燃焼除去方法の例を以下に示す。
【００２０】
ここでは、排ガス浄化装置に排ガス温度計測装置，排ガス温度判定手段及び
ＤＰＦへのパティキュレート捕捉量推定手段が付加されている。
【００２１】
排ガス温度計測装置はＤＰＦへ流入する排ガス温度を計測する。排ガス温度計測装置はたとえば排ガス温度センサである。パティキュレート捕捉量推定手段はＤＰＦにて捕捉されるパティキュレート量を推定する。パティキュレート量の推定値が予め決められた所定の捕捉量を越えたとき、ＤＰＦの再生制御が行われる。パティキュレート捕捉量は運転時間や走行距離から推定することができる。
【００２２】
しかしながら、流入する排ガス温度がパティキュレート燃焼温度より低いと、パティキュレートの燃焼除去は行われない。そこで、排ガス温度計測装置にて計測される温度が、予め決められた所定温度より低いと判断すると、排ガス整流構造体にて排気ガスを加熱してＤＰＦに捕捉されたパティキュレートを酸化除去する。なお、予め決められた所定温度は、パティキュレート燃焼温度以下の温度に設定する。
【００２３】
捕捉パティキュレートの燃焼除去が行われると、パティキュレート中の硫酸塩はＳＯｘ（気体成分）として排出される。このＳＯｘが排ガス浄化触媒に捕捉されると、排ガス浄化性能の低下が起こる。従って、ＳＯｘ被毒の観点から排ガス流路において排ガス浄化触媒はＤＰＦの上流に配置されることが好ましい。
【００２４】
排ガス浄化触媒は、リーンバーン状態において排ガス中のＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化する能力を有する触媒が望ましい。特に、リーンにおいてＮＯｘを捕捉し、排ガスの空燃比がストイキ（空燃比：１４．７）またはリッチ（空燃比：１４．７未満）において捕捉ＮＯｘをＮ２　に還元浄化する排ガス浄化触媒は、広い温度範囲にて高いＮＯｘ浄化性能が得られるので好適である。この排ガス浄化触媒は、貴金属とＮＯｘ捕捉材を有する。
【００２５】
ＮＯｘ捕捉方法は、貴金属上でＮＯがＮＯ２　に酸化（式（１））された後、
ＮＯｘを硝酸化合物としてＮＯｘ捕捉材に捕捉する吸収（吸蔵；式（２））と、ＮＯｘをＮＯ２　としてＮＯｘ捕捉材に化学吸着する吸着（式（３））とに分類される。なお、以下で単にＮＯｘ捕捉と記述した場合には、吸収と吸着を包含する。
【００２６】
吸収となるＮＯｘ捕捉材は、ＮＯｘ吸収材（例えばＢａＯ）と記載する。ＮＯｘ吸収材としては、アルカリ金属とアルカリ土類金属がある。吸収によるＮＯｘ捕捉機構は、ＮＯ２　とＢａＯが反応してＢａ（ＮＯ３）２の生成する式（２）となる。
【００２７】
吸着となるＮＯｘ捕捉材は、ＮＯｘ吸着材と記載する。ＮＯｘ吸着材としては、（イ）アルカリ金属とチタンから構成される特開平１０−１１８４５８号公報に記載のもの、（ロ）アルカリ土類金属とチタンの複合酸化物よりなる特開平
１０−１０９３２号公報に記載のもの及び（ハ）Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｒ及びＣａから選ばれる一種以上の元素を成分の一部として含む特開平１０−２１２９３３号公報に記載のＮＯｘ吸着材などがある。
【００２８】
吸着によるＮＯｘ捕捉機構は、貴金属上で生成したＮＯ２　（式（１））を、
ＮＯｘ吸着材表面にＮＯ２　として化学吸着する式（３）となる。
【００２９】
捕捉ＮＯｘはＮ２　に還元される。例えば、ＮＯｘ吸着の場合、吸着ＮＯ２　は、ストイキまたはリッチにおいて、排ガス中のＨＣ，ＣＯ，Ｈ２　等の還元剤によりＮ２　として還元浄化される（式（４））。ストイキまたはリッチに保持する時間は、数秒ないし数分間で十分である。
【００３０】
なお、ＮＯｘ捕捉材の表面に吸着している化学吸着は、ＮＯｘ捕捉材内部に捕捉する吸収に比べて、捕捉ＮＯｘの還元速度が速いため、ストイキまたはリッチにする時間を短くすることが可能である。
【００３１】
ＮＯ＋０．５Ｏ２　→　ＮＯ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
２ＮＯ２＋０．５Ｏ２＋ＢａＯ　→　Ｂａ（ＮＯ３）２　　　　　　　　　　　（２）
ＮＯ２＋ＮＯｘ吸着材　→　ＮＯ２−ＮＯｘ吸着材　　　　　　　　　　（３）
ＮＯ２−ＮＯｘ吸着材＋ＨＣ，ＣＯ，Ｈ２→Ｎ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＮＯｘ吸着（４）
上記排ガス浄化触媒を用いてリーン，ストイキまたはリッチにする制御を行うことでディーゼルエンジンにおいて高いＮＯｘ浄化性能が得られる。ディーゼルエンジンは基本的にリーン運転であるため、排ガス浄化触媒に流入する排ガスの空燃比を一時的にストイキまたはリッチにする制御及び方法が必要となる。
【００３２】
なお、ディーゼルエンジンの排ガスを整流することについて記載された従来技術としては特表２００１−５１６６３５号公報がある。
【００３３】
【発明の実施の形態】
「実施例１」
図３は、本発明の排ガス浄化触媒を有する内燃機関の一例を示す。自動車１００は、エンジン９９，エキゾーストパイプ１０１，排ガス整流構造体１および排ガス浄化触媒２を有する。ディーゼルエンジン９９は、空燃比１８以上のリーン燃焼と空燃比１４．７　以下のストイキまたはリッチ燃焼を意図的に繰り返す。
【００３４】
ディーゼルエンジン９９からの排ガスは、エキゾーストパイプ１０１を通じて図１の模式図のように排ガス整流構造体１へ流入して整流された後、排ガス浄化触媒２に流入する。排ガス浄化触媒２にて、排ガス中のＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯが浄化される。なお、図１において、符号３は排ガスの流れを示している。排ガス整流構造体１は既に述べたように排ガス浄化触媒のセル数に対して１倍以上，５倍以下にすることが好ましく、この範囲を外れると図２の模式図のようになり、排ガス整流構造体１で整流された排ガスが排ガス浄化触媒２のセル壁に衝突して乱流が生じるようになる。
【００３５】
なお、図４に示すように、排ガス浄化触媒２の排気後流側にＤＰＦ４を設けても良い。ＤＰＦ４にはパティキュレートを酸化する機能を持たせることが望ましい。このようにすると、例えば排ガス温度が２５０℃程度以上になるとパティキュレートを排ガス中のＯ２　を用いて酸化除去してＤＰＦ４を再生することができる。酸化機能は、ＤＰＦ４に貴金属などの触媒活性成分を含有させることで容易に付与できる
「実施例２」
図４は、エキゾーストパイプ１０１内に排気の上流側から順に酸化触媒を備えた排ガス整流構造体１Ａと排ガス浄化触媒２とＤＰＦ４を備えた排ガス浄化装置を示す。
【００３６】
図５は、ＮＯ酸化材としてＲｈ，Ｐｔ，Ｐｄ，ＮＯ２　吸着材としてＮａ，Ｋ，Ｍｎ及びＴｉを用いた排ガス浄化触媒２の流入排ガス温度に対するＮＯｘ浄化率の一例を示す。
【００３７】
ＮＯｘ浄化率はリーンにおいて排ガス浄化触媒に流入したＮＯｘ量に対する排ガス浄化触媒にて浄化されたＮＯｘ量の比として求めた。ＮＯｘ浄化率は１５０℃にて３５％程度，１８０℃で６５％程度，２００℃で８５％程度となった。
【００３８】
図６は、酸化触媒を備えた排ガス整流構造体１Ａの加熱性能を示す。酸化触媒を備えた排ガス整流構造体１Ａに流入した排ガスは、温度Ｔ１からＴ２に昇温されたのち排ガス整流構造体より流出される。Ｔ１に対してＴ２を３０℃程度高めることで、排ガス浄化触媒に流入する温度範囲は１７０℃以上となり、ＮＯｘ浄化性能は６５％以上と向上する。
【００３９】
「実施例３」
図７は、酸化触媒を有する排ガス整流構造体１Ａと排ガス浄化触媒２とＤＰＦ４を備え、排ガス整流構造体の排気上流側に還元剤供給装置９を備え、更に排ガス温度計測装置５，６を備えた排ガス浄化装置を示している。
【００４０】
ＮＯｘ捕捉量は、排ガス流量，排ガス中のＮＯｘ濃度及び排ガス温度に依存している。そこで、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０２に内蔵されたＮＯｘ捕捉量推定手段は、エンジン回転数，リーン運転時間，吸入排気量，排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度から捕捉ＮＯｘ量の積算値推算する。
【００４１】
ＮＯｘ量の積算値が予め決められた一定量を超えたと判断すると、ＥＣＵ内蔵の排ガス空燃比制御手段が捕捉ＮＯｘの還元浄化に必要な還元剤量と還元時間を決定する。続いて、還元剤供給装置９が排ガス空燃比制御手段からの指令に基づいて還元剤量の供給と還元時間の保持を実行する。
【００４２】
ＥＣＵに内蔵された捕捉ＮＯｘの還元量推定手段が所定量の還元剤供給時間が終了したと判断すると、還元剤の供給を停止し、排ガスの空燃比をリーンに戻す。
【００４３】
本実施例においても、リーンにおけるＮＯｘ浄化率を高めるため、排ガス浄化触媒２に流入する排ガス温度を予め決められた所定温度（例えば１８０℃）以上にすることが好ましい。
【００４４】
酸化触媒を有する排ガス整流構造体１Ａにおける制御フローを図８に記す。
【００４５】
排ガス浄化触媒２に流入する排ガス温度（Ｔ）を排ガス温度計測装置５にて計測し（４００１）、ＥＣＵ１０２内の排ガス温度判定手段にて予め決められた所定温度（例えば、１８０℃）に対する温度差（ΔＴ＝１８０−Ｔ）を算出する
（４００２）。
【００４６】
排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度範囲（例えば最下値１５０℃より高く、最大値１８０℃より低い）と判断すると酸化触媒を有する排ガス整流構造体１Ａにて排ガスの加熱を実行する。酸化触媒を有する排ガス整流構造体１Ａを実行するΔＴは、０より大きく所定の値ｂ（ｂ：最下値が１５０℃の場合は３０℃）より低い範囲となる（４００３）。なお、ディーゼルエンジンにおいて浄化すべき排ガス温度範囲を設定することで省エネルギーが可能となり燃費の向上につながる。
【００４７】
排ガスの空燃比制御手段は、前記温度差（ΔＴ）をほぼゼロにするのに必要な排ガス整流構造体に流入する排ガスの空燃比のマップ（図１３）を予め備えている。排ガスの空燃比のマップから決定された空燃比となるように還元剤供給装置９は還元剤を供給する（４００４）。
【００４８】
例えば、図９において、ΔＴがΔＴ１と算出されると、排ガス整流構造体１Ａに流入する排ガスの空燃比はａ１と決まる。還元剤供給装置９は前記空燃比（ａ１）となるように還元剤を供給する。
【００４９】
排ガスの空燃比制御手段は、前記温度差（ΔＴ）が制御範囲外と判断すると
（４００３）、還元剤供給装置９は還元剤を停止する（４００５）。
【００５０】
なお、排ガス流路の還元剤供給装置９と排ガス整流構造体１Ａの間に空燃比センサを設けると、決定空燃比と実行空燃比とのずれを計測してフィードバック制御できるので好適である。
【００５１】
上記排ガス整流構造体１Ａの制御フロー（図８）は、ＤＰＦ４が捕捉したパティキュレートの燃焼除去の制御にも適応可能である。
【００５２】
即ち、ＤＰＦ４へのパティキュレート捕捉量推定手段がＤＰＦ４に流入する排ガス温度がパティキュレート燃焼温度より低い状態（例えば、２５０℃以下）が長時間継続してパティキュレートの捕捉量が所定量を超えると判断すると、ＤＰＦ４へ流入する排ガス温度を予め決められた温度（例えば、２５０℃）以上となるように排ガス整流構造体１Ａにて排ガスを加熱し、パティキュレートを燃焼除去する。
【００５３】
「実施例４」
排ガスへの還元剤供給を燃焼タイミングの調整や、通常の燃料噴射に加えて膨張行程または排気行程でエンジンシリンダ内に２回目の燃料を噴射する燃料２次噴射により行う実施例について以下説明する。
【００５４】
本実施例は、図４に示す排ガス浄化装置を基本構成とし、酸化触媒を有する排ガス整流構造体１Ａと排ガス浄化触媒２との間に排ガス温度計測装置５が備えられている。
【００５５】
図１０に制御フロー例を示す。
【００５６】
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１０２にて、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度（例えば、１８０℃）より低いと判断すると（２００２）、燃料２次噴射を開始し、排ガス中の還元剤濃度を高める（２００３）。還元剤は排ガス整流構造体１Ａの酸化触媒にて酸化され、排ガス温度が上昇する。また、排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度
（１８０℃）以上と判断すると（２００２）、燃料２次噴射を停止する（２００５）。
【００５７】
「実施例５」
図１１は、伝熱性および導電性を有するハニカム構造体よりなりかつ加熱装置を有する排ガス整流構造体１Ｂを備えた場合の排ガス浄化装置の一例である。排ガス流路には、排気の流れの上流から排ガス整流構造体１Ｂ，排ガス温度計測装置５，排ガス浄化触媒２，ＤＰＦ４の順に設置されている。排ガス浄化触媒２に流入する排ガス温度（Ｔ）は排ガス温度計測装置５で計測され、ＥＣＵ１０２へ伝達される。ＥＣＵ１０２は、計測温度（Ｔ）に応じて排ガス整流構造体１Ｂの加熱装置の制御を実施する。
【００５８】
図１２はフローの一例である。ＥＣＵ１０２にて、排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度（例えば、１８０℃）より低いと判断すると（３００２）、排ガス整流構造体１Ｂの加熱装置に通電を開始することで、排ガスの加熱が開始される（３００３）。また、排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度（１８０℃）以上と判断すると（３００２）、排ガス整流構造体への通電を停止することで排ガスの加熱を停止する（３００４）。
【００５９】
図１３は、図１２のフローにおいて排ガス温度の判断基準を変えた例である。排ガス浄化触媒に流入する排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度範囲
（例えば１５０℃より高く、１８０℃より低い）と判断すると（３００６）、排ガス整流構造体１Ｂの加熱装置に通電を開始することで、排ガスの加熱が開始される（３００３）。また、排ガス温度（Ｔ）が予め決められた所定の温度範囲外（１５０℃以下または１８０℃以上）と判断すると（３００２）、排ガス整流構造体への通電を停止することで排ガスの加熱を停止する（３００４）。ディーゼルエンジンにおいて浄化すべき排ガス温度範囲を設定することで省エネルギーが可能となり燃費の向上につながる。
【００６０】
「実施例６」
図１１に示す排ガス浄化装置の構成において、排ガス浄化触媒２とＤＰＦ４との間に、図７に示すように排ガス温度計測装置６を設けて、ＤＰＦ４のパティキュレート捕捉と再生制御を行う実施例について説明する。
【００６１】
ＥＣＵ１０２は、排ガス浄化触媒２に必要な排ガスの加熱とＤＰＦ４の再生に必要な排ガスの加熱の何れかを排ガス整流構造体１Ｂにて実施するかを制御するロジックを備えている。また、排ガス温度が所定温度より高いときには、排ガス整流構造体１Ｂの加熱を停止するロジックを備えている。
【００６２】
ＥＵＣ１０２へは、排ガス浄化触媒２に流入する排ガス温度、及びＤＰＦ４に流入する排ガス温度，エンジンの吸入空気量，エンジン回転数，空燃比などの情報が伝達される。それらの情報に基づき、ＥＣＵ１０２内の各制御手段からの判定を総合的に判断して、排ガス整流装置の加熱装置を作動或いは停止する決定，空燃比をリーン，ストイキまたはリッチにする決定を各装置に命令する。
【００６３】
ＤＰＦ４へのパティキュレート捕捉量推定手段がＤＰＦ４に流入する排ガス温度がパティキュレート燃焼温度より低い状態（例えば、２５０℃以下）が長時間継続してパティキュレートの捕捉量が所定量を超えると判断すると、排ガス整流装置１Ｂの加熱装置を作動させる。ＤＰＦへ流入する排ガス温度を強制的に予め決められた所定温度（例えば、２５０℃）以上に一定時間保持することで、ＤＰＦ４に捕捉されたパティキュレートを燃焼除去する。結果、ＤＰＦ４は再生する。ＤＰＦ４へのパティキュレート捕捉量推定手段がＤＰＦの再生が完了したと判断すると排ガス整流構造体１Ｂの加熱装置を停止させる。
【００６４】
排ガス浄化触媒２に関しては、ＮＯｘ捕捉量推定手段でＮＯｘ捕捉量が所定量を超えたと判断すると、排ガスの空燃比制御手段が、排ガス浄化触媒に流入する空燃比をストイキまたはリッチとし、車速及び排ガス温度に応じて予め決められたストイキまたはリッチの時間を保持する。捕捉ＮＯｘの還元量推定手段にて、捕捉ＮＯｘの還元量推定手段が捕捉ＮＯｘの還元浄化が終了したと判断すると、排ガスの空燃比制御手段は再び通常のリーン空燃比に戻す。
【００６５】
また、リーン，ストイキまたはリッチにおけるＮＯｘ浄化率を高めるため、本実施例においても排ガス浄化触媒２に流入する排ガス温度を予め決められた所定温度（例えば、１８０℃）以上にすることが好ましい。この場合、排ガス浄化触媒２に流入する排ガス温度（Ｔ）を排ガス温度計測装置５にて計測し、ＥＣＵ
１０２内の排ガス温度判定手段にて予め決められた所定温度（例えば、１８０℃）に不足している温度差（ΔＴ＝１８０−Ｔ）を算出する。この温度差（ΔＴ）がほぼゼロとなるように排ガス整流構造体１Ｂの加熱装置を作動させる。
【００６６】
排ガス整流装置１Ｂの加熱装置を作動条件（加熱温度及び時間）に関しては、ＤＰＦ４と排ガス浄化触媒２において、加熱温度は加熱温度の高い方、そして加熱時間は長い方が優先される。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法により、排ガス浄化触媒よりも排気上流側にＤＰＦを設けずとも排ガス浄化触媒にパティキュレートが付着するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排ガス浄化装置による排ガスの流れを示す模式図。
【図２】不適当な排ガス整流構造体を用いた場合の排ガスの流れを示す模式図。
【図３】本発明の排ガス浄化装置を備える内燃機関の概略図。
【図４】本発明の排ガス浄化装置を備えた内燃機関の他の実施例を示す概略図。
【図５】
排ガス浄化触媒へ流入する排ガス温度とＮＯｘ浄化率との関係図。
【図６】酸化触媒を有する排ガス整流装置への流入排ガス温度と流出排ガス温度との関係図。
【図７】本発明の排ガス浄化装置を備えた内燃機関の他の実施例を示す概略図。
【図８】図７に示す内燃機関の制御フロー図。
【図９】排ガス整流構造体に流入する排ガスの空燃比の図。
【図１０】燃料２次噴射を行うときの制御フロー図。
【図１１】本発明の排ガス浄化装置を備えた内燃機関の他の実施例を示す概略図。
【図１２】排ガス浄化装置の制御フロー図。
【図１３】排ガス浄化装置の他の制御フロー図。
【符号の説明】
１…排ガス整流構造体、２…排ガス浄化触媒、３…排ガス流れ、４…ＤＰＦ、５，６…排ガス温度計測装置、８…酸化触媒、９…還元剤供給装置、９９…エンジン、１００…自動車、１０１…エキゾーストパイプ、１０２…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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