(57)【要約】【課題】ＮＯｘ触媒部１１、酸化触媒部１２、及びフィルタ１３を排気上流側から下流側に向かってこの順で配置したエンジンの排気浄化装置において、燃費の悪化を防止しながら、フィルタ１３の再生を確実に実行する。【解決手段】エンジン２の排気通路を、ＮＯｘ触媒部１１の上流側において、排気をＮＯｘ触媒部へと導く第１通路２７と排気をＮＯｘ触媒部１１を介さずに酸化触媒部１２へと導く第２通路２８とに分岐させるとともに、該排気通路中に制御弁２９を設けて、該制御弁２９により、該第１通路２７に流入する排気の流量と該第２通路２８に流入する排気の流量との流量比率を変更可能にした【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配設され、ＨＣを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒部と、上記ＮＯｘ触媒部の下流側に配設された酸化触媒部と、上記酸化触媒部の下流側に配設され、排気中に含まれる排気微粒子を捕集するフィルタと、を備えた排気浄化装置であって、
上記排気通路は、上記ＮＯｘ触媒部の上流側において、エンジンからの排気をＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と、エンジンからの排気をＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐して形成されており、
上記排気通路には、上記第１通路に流入する排気の流量と上記第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更可能な制御弁が設けられていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気浄化装置において、
上記フィルタの再生が必要か否かを判定する判定手段と、
上記判定手段による判定結果を基に、上記制御弁の作動を制御する弁制御手段とを備えていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２記載の排気浄化装置において、
上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要ないと判定された場合には、上記制御弁により、エンジンからの排気を上記第１及び第２通路のうち第１通路にのみ流入させる一方、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合には、上記制御弁により、エンジンからの排気を上記第１及び第２通路の双方に流入させるように構成されていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３記載の排気浄化装置において、
上記フィルタに堆積した排気微粒子の量を検出する堆積量検出手段をさらに備え、
上記弁制御手段は、上記判定手段によりフィルタの再生が必要と判定された場合において、上記堆積量検出手段により検出された排気微粒子の堆積量が多いほど、上記第２通路に流入する排気の流量を増加させるよう上記制御弁の作動を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
上記フィルタの下流側に配設され、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段をさらに備え、
上記弁制御手段は、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度を基に、上記制御弁の作動を制御するように構成されていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５記載の排気浄化装置において、
上記弁制御手段は、上記判定手段によりフィルタの再生が必要と判定された場合において、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度が高いほど、上記第１通路に流入する排気の流量を増加させるよう上記制御弁を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
上記エンジンの気筒内に燃料をポスト噴射又はアフター噴射することにより、上記エンジンから排出される排気中のＨＣ量を制御するＨＣ制御手段をさらに備えていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
上記ＮＯｘ触媒部は、ＮＯｘ触媒を保持する円筒状のＮＯｘ触媒保持体を含み、
上記酸化触媒部は、酸化触媒を保持する円筒状の酸化触媒保持体を含み、
上記フィルタは円筒状に形成されており、
上記ＮＯｘ触媒保持体、上記酸化触媒保持体、及び上記フィルタは、直列に且つ同軸に配設されていることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エンジンの排気浄化装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの排気通路に配設される排気浄化装置として、排気上流側から排気下流側に向かって、ＮＯｘ触媒部、酸化触媒部、及びフィルタを順に配置したものが知られている（例えば、特許文献１の図６参照）。この排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒部（ＨＣ−ＳＣＲ触媒）の上流側に設けられた燃料添加装置から排気中に燃料（ＨＣ成分）を添加することで、添加燃料とＮＯｘとを反応させて、排気中のＮＯｘの浄化を図るように構成されている。
【０００３】
上記排気浄化装置では、フィルタに排気微粒子（ＰＭ：Particulate Matter)が堆積することにより排気微粒子の捕集効率が低下するという問題があり、この問題を解決するべく、現在までに様々なフィルタ再生技術が提案されている。例えば、特許文献２に示すものでは、フィルタ再生時にエンジンの燃焼室にポスト噴射を行うことで、排気中のＨＣ成分を増加させて酸化触媒部におけるＨＣ成分の酸化反応を促進し、このとき生じる反応熱により、フィルタ温度（フィルタに供給される排気温度）を上昇させてフィルタの再生を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７５６１０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＮＯｘ触媒部の下流側に酸化触媒部を配設するようにした上述の排気浄化装置では、フィルタ再生時に、ポスト噴射を実行することで酸化触媒部に流入する排気中のＨＣ成分を増加させようとしても、排気がＮＯｘ触媒部を通過する際に排気中のＮＯｘとＨＣ成分とが反応するため、その反応分だけ酸化触媒部に流入するＨＣ成分が減少して、該ＨＣ成分の酸化反応を利用したフィルタ昇温効果（排気昇温効果）を十分に得られない場合がある。このため、フィルタに堆積した排気微粒子を十分に燃焼除去することができず、フィルタを通過する排気の圧力損失が増加したり、フィルタによる排気微粒子の捕集効果が低下したりするという問題がある。
【０００６】
これに対して、ポスト噴射による燃料噴射量を予め、ＮＯｘとの反応分だけ増量しておくことが考えられる。しかし、ＮＯｘとＨＣ成分との反応量はＮＯｘ触媒部の温度等にも左右されるため、この反応量を正確に予測することは困難である。したがって、例えば、ＮＯｘとＨＣ成分との実際の反応量が予測値よりも多いと、酸化触媒部に供給されるＨＣ量が不足してフィルタの再生温度（フィルタに供給される排気温度）が目標温度を下回ってしまうという問題がある。逆に、ＮＯｘとＨＣ成分との実際の反応量が予測値よりも少ないと、酸化触媒部に対して必要以上に多くのＨＣ成分が供給されることとなって、燃費の悪化を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＮＯｘ触媒部、酸化触媒部、及びフィルタを排気上流側から下流側に向かってこの順で配置したエンジンの排気浄化装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、燃費の悪化を防止しながら、フィルタの再生を確実に実行しようとすることにある。
【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に、この発明では、エンジンの排気通路を、ＮＯｘ触媒部の上流側において、排気をＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と排気をＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐させるとともに、該排気通路中に制御弁を設けて、該制御弁により、該第１通路に流入する排気の流量と該第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更可能にした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、エンジンの排気通路に配設され、ＨＣを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒部と、上記ＮＯｘ触媒部の下流側に配設された酸化触媒部と、上記酸化触媒部の下流側に配設され、排気中に含まれる排気微粒子を捕集するフィルタと、を備えた排気浄化装置を対象とする。
【００１０】
そして、上記排気通路は、上記ＮＯｘ触媒部の上流側において、エンジンからの排気をＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と、エンジンからの排気をＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐して形成されており、上記排気通路には、上記第１通路に流入する排気の流量と上記第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更可能な制御弁が設けられているものとする。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記フィルタの再生が必要か否かを判定する判定手段と、上記判定手段による判定結果を基に、上記制御弁の作動を制御する弁制御手段とを備えているものとする。
【００１２】
請求項１及び請求項２の発明によれば、フィルタの再生が必要な場合には、制御弁の作動（位置）を制御することで、エンジンからの排気の一部（又は全部）を、第２通路に流入させることができる。第２通路に流入した排気流れは、ＮＯｘ触媒部を通過することなく酸化触媒部に直接供給される。酸化触媒部では、第２通路から供給される排気中のＨＣ成分の酸化反応が促進されて、このとき生じる反応熱によって排気の昇温が図られる。そして、この昇温された排気がフィルタに供給されることで、フィルタ温度が目標温度まで上昇してフィルタに堆積した排気微粒子が燃焼除去される。このように本発明では、フィルタの昇温（フィルタの再生）に必要なＨＣ成分を、第２通路からＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部に直接、供給することができる。したがって、フィルタ再生時に酸化触媒部に供給されるＨＣ量を正確に制御することができる。これにより、燃費の悪化を防止しつつ、フィルタの再生を確実に行うことができる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、上記弁制御手段は、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要ないと判定された場合には、上記制御弁により、エンジンからの排気を上記第１及び第２通路のうち１通路にのみ流入させる一方、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合には、上記制御弁により、エンジンからの排気を上記第１及び第２通路の双方に流入させるように構成されているものとする。
【００１４】
この構成によれば、上記判定手段によりフィルタの再生が必要ないと判定された場合には、制御弁により上記第２通路への排気の流入が遮断され、これにより、エンジンからの排気を全て第１通路からＮＯｘ触媒部を通じて大気中に排出させることができる。したがって、フィルタの再生が必要ない場合には、排気中のＮＯｘをＮＯｘ触媒部にて十分に還元して、排気中のＮＯｘの浄化効率を向上させることができる。
【００１５】
一方、上記判定手段により上記フィルタの再生が必要と判定された場合には、上記制御弁により、上記第１及び第２通路の双方への排気の流入が許容されるため、排気の一部を第２通路からＮＯｘ触媒を通過させることなく酸化触媒に直接、供給することができ、これにより、上述した請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１６】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、上記フィルタに堆積した排気微粒子の量を検出する堆積量検出手段をさらに備え、上記弁制御手段は、上記判定手段によりフィルタの再生が必要と判定された場合において、上記堆積量検出手段により検出された排気微粒子の堆積量が多いほど、上記第２通路に流入する排気の流量を増加させるよう、制御弁の作動を制御するものとする。
【００１７】
この構成によれば、フィルタに堆積した排気微粒子の量が多いほど、第２通路から酸化触媒部に流入する排気の流量を増加させて、延いては、該排気と共に酸化触媒部に流入するＨＣ量を増加させることができる。したがって、フィルタに堆積した排気微粒子の堆積量が多いほど、酸化触媒部におけるＨＣ成分の酸化反応を促進して、該酸化触媒部を通ってフィルタに供給される排気の温度を高めることができる。よって、フィルタに堆積した排気微粒子を、その堆積量に応じて効率良く確実に燃焼除去することができる。
【００１８】
請求項５の発明では、請求項２乃至４のいずれか一つの発明において、上記ＮＯｘ触媒部よりも下流側に配設され、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段をさらに備え、上記弁制御手段は、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度を基に、上記制御弁を制御するように構成されているものとする。
【００１９】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、上記弁制御手段は、上記判定手段によりフィルタの再生が必要と判定された場合において、上記ＮＯｘ濃度検出手段により検出されたＮＯｘ濃度が高いほど、上記第１通路に流入する排気の流量を増加させるよう、上記制御弁を制御するものとする。
【００２０】
請求項５及び請求項６の発明によれば、ＮＯｘ浄化率の低下を防止しながら、フィルタ再生を効率的に且つ確実に行うことができる。
【００２１】
すなわち、フィルタ再生時には、上述の如く、エンジンからの排気の一部（又は全部）が第２通路からＮＯｘ触媒部を通らずに酸化触媒部に直接流入する。このため、この第２通路を通過する排気の量が多過ぎると、第１通路からＮＯｘ触媒部に供給される排気流量が減少してフィルタ再生中におけるＮＯｘ浄化効率が低下する虞がある。これに対して、本発明では、フィルタの再生に際して、ＮＯｘ濃度検出手段により検出された排気のＮＯｘ濃度が高いほど、上記第１通路からＮＯｘ触媒部に流入する排気の流量を増加させるようにしたことで、フィルタ再生中におけるＮＯｘ浄化性能の低下を極力抑制しながら、フィルタ再生を効率良く確実に実行することができる。
【００２２】
請求項７の発明では、請求項１乃至６のいずれか一つの発明において、上記エンジンの気筒内に燃料をポスト噴射又はアフター噴射することにより、上記エンジンから排出される排気中のＨＣ量を制御するＨＣ制御手段をさらに備えているものとする。
【００２３】
この構成によれば、排気中のＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量、及び、フィルタの昇温に必要なＨＣ量（酸化触媒部にて必要なＨＣ量）を排気中に供給するために、別途、燃料（ＨＣ）添加装置等を設ける必要がないため、装置全体をコンパクト化することができる。
【００２４】
請求項８の発明では、請求項１乃至７のいずれか一つの発明おいて、上記ＮＯｘ触媒部は、ＮＯｘ触媒を保持する円筒状のＮＯｘ触媒保持体を含み、上記酸化触媒部は、酸化触媒を保持する円筒状の酸化触媒保持体を含み、上記フィルタは円筒状に形成されており、上記ＮＯｘ触媒保持体、上記酸化触媒保持体、及び上記フィルタは、直列に且つ同軸に配設されているものとする。
【００２５】
この構成によれば、ＮＯｘ触媒を保持する円筒状のＮＯｘ触媒保持体と、酸化触媒を保持する円筒状の酸化触媒保持体と、円筒状のフィルタとを直列に且つ同軸に配置するようにしたことで、装置全体をコンパクト化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明の排気浄化装置によると、エンジンの排気通路を、ＮＯｘ触媒部の上流側において、排気をＮＯｘ触媒部へと導く第１通路と排気をＮＯｘ触媒部を介さずに酸化触媒部へと導く第２通路とに分岐させるとともに、該排気通路中に制御弁を設けて、該制御弁により、該第１通路に流入する排気の流量と該第２通路に流入する排気の流量との流量比率を変更可能にしたことで、燃費の悪化を防止しながら、フィルタの再生を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る排気浄化装置が適用されるディーゼルエンジンを搭載した油圧ショベルのエンジンルーム内の機器配置を示す概略平面図である。
【図２】図１のII方向矢視図である。
【図３】排気浄化装置の内部構造を示す概略図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】ＥＣＵにおける通常運転制御及びフィルタ再生制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る排気浄化装置１を備えた油圧ショベル１００の上部旋回体１０１内の構造を示している。この排気浄化装置１（図１〜図３参照）は、油圧ショベル１００に搭載されたディーゼルエンジン２（以下、単にエンジンという）の排気浄化処理に適用される。
【００３０】
上記エンジン２は、例えば直列４気筒エンジンであって、油圧ショベル１００の上部旋回体１０１に設けられたエンジンルーム３内に配設されている。エンジンルーム３内には、エンジン２の他にも、油圧ポンプ４や、ラジエータ５、排気浄化装置１等が収容されている。エンジン２から排出される排気は、排気マニホールド（図示省略）及び排気パイプ７を介して排気浄化装置本体６に導かれ、排気浄化装置本体６からテールパイプ８を介して大気中に排出される。
【００３１】
排気浄化装置本体６は、略円筒状をなしていて、エンジン２の側方にて気筒配列方向に直交する方向に略水平に延びている。排気浄化装置本体６の長手方向の一端部には排気パイプ７が下方から接続され、排気浄化装置本体６の長手方向の他端部にはテールパイプ８が上側から接続されている。排気パイプ７及びテールパイプ８はそれぞれ排気浄化装置本体６に対して垂直に接続されている。
【００３２】
上記排気浄化装置１は、エンジン２から排出される排気に含まれるＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ触媒部１１と、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ等の有害物質を浄化する酸化触媒部１２と、排気中に含まれる煤等の排気微粒子（ＰＭ）を捕集するフィルタ１３と、を有しており、これらＮＯｘ触媒部１１、酸化触媒部１２、及びフィルタ１３は、上記排気浄化装置本体６内に形成される排気通路に、上流側から下流側に向かってこの順で配設されている。
【００３３】
上記ＮＯｘ触媒部１１は、酸素共存下でも選択的にＮＯｘをＨＣと反応させ得るよう反応選択性を高めたＨＣ選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＨＣ−ＳＣＲ触媒と言う）を、円筒状のハニカム体（以下、ＮＯｘ触媒保持体という）１４のセル表面に保持して構成されている。このＨＣ−ＳＣＲ触媒には、例えば、銅・ゼオライト，鉄・ゼオライト等の周知の卑金属系酸化触媒を採用することができ、また、これらＨＣ−ＳＣＲ触媒を保持しているＮＯｘ触媒保持体１４には、例えばアルミナ等を採用することができる。
【００３４】
上記酸化触媒部１２は、円筒状のハニカム体（以下、酸化触媒保持体という）１５のセル表面にＰｔ（白金）などの貴金属を保持して触媒層をコートしたものであって、排気中のＣＯ、ＨＣを酸化してＣＯ２及びＨ２Ｏを生成する酸化反応を促進するように構成されている。
【００３５】
上記フィルタ１３は、多孔質のセラミックス製のディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）であって、そのセル表面にはＰｔなどの貴金属を保持した触媒層をコートさせている。フィルタ１３は円筒状に形成されており、該フィルタ１３、上記ＮＯｘ触媒保持体１４、及び上記酸化触媒保持体１５とは、互いに直列に且つ同軸に配設されている。各保持体１４，１５、及びフィルタ１６はそれぞれ、排気浄化装置本体６の管壁に固定されている。
【００３６】
上記排気通路におけるフィルタ１３の上流側及び下流側は差圧検出通路２１を介して連通しており、この差圧検出通路２１には、フィルタ上流側及び下流側間の差圧ΔＰを検出するべく差圧検出センサ２２が設けられている。また、上記フィルタ１３の下流側には、排気中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ２３が設けられている。各センサ２２，２３の検出信号は不図示の電気接続ラインを介してＥＣＵ（Engine Control Unit)２５へと出力される。
【００３７】
上記排気通路は、ＮＯｘ触媒部１１の上流側において、エンジン２からの排気をＮＯｘ触媒部１１へと導く第１通路２７と、エンジン２からの排気をＮＯｘ触媒部１１を介さずに酸化触媒部１２へと導く第２通路２８とに分岐して形成されている（図３参照）。
【００３８】
第１通路２７と第２通路２８とは、排気パイプ７の下流側端部に設けられた隔壁板２６によって互い区画されている。隔壁板２６は、排気パイプ７の下流側端部において、排気パイプ７内の通路空間を径方向に二分割するように配設されている（図４参照）。隔壁板２６における排気下流側の端部は、ＮＯｘ触媒保持体１４の外周面に溶接して固定されている。
【００３９】
上記排気通路における第１通路２７と第２通路２８とに分岐し始める部分には、第１通路２７に流入する排気流量と、第２通路２８に流入する排気流量との比率を変更するための制御弁２９が設けられている。
【００４０】
上記制御弁２９は、図４に示すように、半円形の板状部材からなる弁体３１と、該弁体３１に対して回転一体に固定された回動ピン３２とを有している。回動ピン３２は、排気パイプ７内の通路空間を径方向に貫通するように配設されている。回動ピン３２は、その両端部が排気パイプ７の管壁に回動可能に支持されていて、電動モータ３３により弁体３１と一体で回転駆動される。回動ピン３２の外周面は、隔壁板２６の排気上流側の端面に対し回転摺動可能に当接している。弁体３１は、回動ピン３２を電動モータ３３により回動させることで、第１通路２７の上流側開口を全閉する第１通路全閉位置と、第２通路２８の上流側開口を全閉する第２通路全閉位置（後述する通常位置）との間の任意の位置に制御可能になっている。上記電動モータ３３は、後述のＥＣＵ２５により作動制御される。
【００４１】
上記ＥＣＵ２５は、ＣＰＵやＲＯＭ及びＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２５は、上記ＮＯｘセンサ２３、差圧検出センサ２２、及び、エンジン２に取り付けられた各種センサ（図示省略）からの検出信号を基に、エンジン２及び制御弁２９（電動モータ３３）の作動を制御する。
【００４２】
ＥＣＵ２５は、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰが予め設定した第１閾圧力未満である場合には、フィルタ１３の再生が必要ないと判断して通常運転制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２５は、フィルタ１３の再生が必要ないと判断した場合には、制御弁２９を通常位置（図３の二点鎖線で示す位置であって、本実施形態では第２通路全閉位置）に制御するとともに、エンジン２の運転状態を基にエンジン２から排出される排気中のＮＯｘ濃度を推定して、該推定したＮＯｘ濃度を基にＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘ還元に必要なＨＣ量を算出し、該算出したＨＣ量を排気中に供給するべくエンジン２の燃焼室内にポスト噴射を行う。このポスト噴射は、圧縮上死点付近のメイン噴射に先立って圧縮工程にて行われるものである。
【００４３】
ＥＣＵ２５は、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰが第１閾圧力以上である場合には、フィルタ１３の再生が必要と判断して、フィルタ再生制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２５は、フィルタ再生制御が必要と判断した場合には、差圧検出センサ２２により検出された差圧ΔＰを基にフィルタ１３に堆積した排気微粒子の量を算出し、該算出した排気微粒子量に基づいて制御弁２９の仮目標制御位置を算出する。この仮目標制御位置は、第１通路全閉位置と第２通路全閉位置との中間位置であって、排気微粒子の堆積量が多いほど第２通路２８に流入する排気流量が増加するようにＥＣＵ２５により予め記憶されたマップデータを基に算出される。
【００４４】
そして、ＥＣＵ２５は、上記算出した仮目標制御位置を、ＮＯｘセンサ２３により検出されたＮＯｘ濃度に応じて修正する。本実施形態では、ＥＣＵ２５は、ＮＯｘセンサにより検出されたＮＯｘ濃度が高いほど第１通路２７に流入する排気流量が増加するように仮目標制御位置を修正して、該修正した仮目標制御位置を制御弁２９の真の目標制御位置として設定する。  
【００４５】
ＥＣＵ２５は、上記フィルタ再生制御時には、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘ還元に必要なＨＣ量、及び、酸化触媒部１２における排気の昇温に必要なＨＣ量を算出し、該算出したＨＣ量を排気中に供給するべくエンジン２の燃焼室内にポスト噴射を行う。
【００４６】
次に、ＥＣＵ２５における通常運転制御及びフィルタ再生制御について、図５のフローチャートを基に詳細に説明する。
【００４７】
最初のステップＳ１では、ＮＯｘセンサ２３からの濃度信号、差圧検出センサ２２からの圧力信号、及びエンジン２に取り付けられた各種センサからの信号を読み込む。
【００４８】
ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ差圧検出センサ２２からの圧力信号を基に、フィルタ１３の上流側及び下流側の差圧ΔＰを算出するとともに、この差圧ΔＰが第１閾圧力以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはステップＳ１３に進む一方、ＹＥＳである場合にはステップＳ３に進む。
【００４９】
ステップＳ３では、フィルタ再生制御を開始するべく、ＥＣＵ２５のＲＯＭ内に記憶されたフィルタ再生用のプログラムを実行する。
【００５０】
ステップＳ４では、ステップＳ２で算出した差圧ΔＰを基に、フィルタ１３に堆積した排気微粒子の堆積量（ＰＭ堆積量）を算出する。
【００５１】
ステップＳ５では、ステップＳ４で算出した排気微粒子の堆積量に基づいて、制御弁２９の仮目標制御位置を算出する。
【００５２】
ステップＳ６では、ステップＳ１で読み込んだＮＯｘセンサからの検出信号を基に、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度を算出する。
【００５３】
ステップＳ７では、ステップＳ６で算出したのＮＯｘ濃度に応じて、上記算出した仮目標制御位置を修正して制御弁２９の目標制御位置を決定する。
【００５４】
ステップＳ８では、制御弁２９を目標制御位置に制御するべく、電動モータ３３に対して必要な制御信号を出力する。
【００５５】
ステップＳ９では、エンジン２の各種センサからの検出信号を基に、ＮＯｘ触媒部１１の上流側における排気中のＮＯｘ濃度を算出するとともに、この算出したＮＯｘ濃度を基に、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量を算出する。さらに、ステップＳ４で算出した排気微粒子の堆積量を基に、該排気微粒子を燃焼除去するために酸化触媒部１２にて必要なＨＣ量を算出する。エンジン２の運転状態は、ステップＳ１にて読み込んだエンジン２に付属する各センサからの信号を基に推定すればよい。
【００５６】
ステップＳ１０では、エンジン２から排出された直後の排気中（ＮＯｘ触媒部１１の上流側の排気中）のＨＣ量がステップＳ９で算出したＨＣ量になるように、インジェクタ（燃料噴射弁）に対して必要な制御信号を出力してポスト噴射を実行する。
【００５７】
ステップＳ１１では、差圧検出センサ２２からの検出信号を読み込んで、現時点における差圧ΔＰを算出するとともに、該算出した差圧が第２閾圧力（＜第１閾圧力）以下であるか否かを判定し、この判定がＮＯである場合にはステップＳ２に戻る一方、ＹＥＳである場合にはステップＳ１２に進み、ステップＳ１２では、フィルタ再生制御を終了して、しかる後にリターンする。
【００５８】
ステップＳ２の判定がＮＯである場合に進むステップＳ１３では、制御弁２９を上述の通常位置（第２通路全閉位置）に制御するべく、電動モータ３３に対して必要な制御信号を出力する。
【００５９】
ステップＳ１４では、エンジン２の各種センサからの検出信号を基に、エンジン２から排出される排気中のＮＯｘ濃度を算出（推定）して、この算出したＮＯｘ濃度を基に、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量を算出する。
【００６０】
ステップＳ１５では、エンジン２から排出された直後の排気中のＨＣ量がステップＳ９で算出したＨＣ量になるように、インジェクタに対して必要な制御信号を出力してポスト噴射を実行し、しかる後にリターンする。
【００６１】
以上のように構成された排気浄化装置１では、フィルタ１３の再生要求がない通常運転時には（ステップＳ２の判定がＮＯである場合には）、ＥＣＵ２５にてステップＳ１３の処理が実行され、ＥＣＵ２５により制御弁２９が通常位置（第２通路全閉位置）に制御される。このため、制御弁２９により第２通路２８の上流側開口が全閉されて該第２通路２８への排気の流入が遮断され、この結果、エンジン２からの排気は全て、第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１へと供給された後、酸化触媒部１２及びフィルタ１３を介して大気中に排出される。一方、フィルタ１３の再生要求がある場合には、ＥＣＵ２５にてステップＳ３〜ステップＳ８の処理が実行されて、制御弁２９はＥＣＵ２５により第１通路全閉位置と第２通路全閉位置との間の目標制御位置に制御される。この結果、エンジン２からの排気は、第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に流入する流れと、第２通路２８からＮＯｘ触媒部１１を通らず酸化触媒部１２に流入する流れとに分岐する。上記第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に流入する排気中のＨＣ成分は、ＮＯｘ触媒部１１におけるＮＯｘの還元反応に利用される。また、上記第２通路２８から酸化触媒部１２に流入する排気中のＨＣ成分は酸化触媒部１２における酸化反応に利用されて、このとき生じる反応熱により排気の昇温が図られる。そうして、昇温された排気がフィルタ１３に供給されることにより、フィルタ１３の温度が目標温度（排気微粒子を燃焼可能な温度）に達して、フィルタに堆積した排気微粒子が燃焼除去される。このように上記実施形態では、フィルタ再生時に酸化触媒部１２にて必要なＨＣ成分を、第２通路２８からＮＯｘ触媒部１１を介さずに酸化触媒部１２に直接、供給するようにしたことで、フィルタ再生時に酸化触媒部１２に供給されるＨＣ量を正確に制御することができ、これにより、フィルタ再生に伴う燃費の悪化を防止しながらフィルタ１３の再生を確実に実行することができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態では、フィルタ再生時には、ＥＣＵ２５にてステップＳ５（及びステップＳ８）の処理が実行されて、上記フィルタ１３に堆積した排気微粒子の量が多いほど第２通路２８に流入する排気流量が増加するようにＥＣＵ２５により制御弁２９の位置が制御される。これにより、フィルタ１３に堆積した排気微粒子の量が多いほど、第２通路２８を介して酸化触媒部に供給されるＨＣ成分を増加させることができ、延いては、酸化触媒部におけるＨＣ成分の酸化反応を促進してフィルタ１３に供給される排気の温度を高めることができる。よって、フィルタ１３に堆積した排気微粒子を、その堆積量に応じて効率良く確実に燃焼除去することができる。
【００６３】
さらに、上記実施形態では、フィルタ再生時には、ＥＣＵ２５にてステップＳ７の処理が実行されて、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度に応じて制御弁２９の位置が制御される。これにより、フィルタ再生中のＮＯｘ浄化率の低下を極力抑制することができる。すなわち、フィルタ再生時には、上述の如く、エンジン２からの排気の一部が第２通路２８からＮＯｘ触媒部１１を通らずに酸化触媒部１２に直接流入する。このため、この第２通路２８を通過する排気の量が多過ぎると、第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に供給される排気量が減少してフィルタ再生中におけるＮＯｘ浄化効率が低下する虞がある。これに対して、上記実施形態では、フィルタ再生時には、上記ＮＯｘセンサ２３により検出されたフィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度が高いほど、上記第１通路２７からＮＯｘ触媒部１１に流入する排気の流量を増加させて、排気中のＮＯｘの還元反応を促進するようにしたことで、フィルタ再生に伴うＮＯｘ浄化性能の低下を極力抑制することができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、ＥＣＵ２５は、ＮＯｘの還元反応に必要なＨＣ量、及び、フィルタ１３の昇温に必要なＨＣ量（酸化触媒部１２にて必要なＨＣ量）を排気中に供給するために、エンジン２の燃焼室にポスト噴射を行う（ステップＳ１０及びステップＳ１５の処理を実行する）ようにしている。したがって、これらの必要なＨＣ量を確保するために、別途、ＨＣ添加装置等を設ける必要もない。よって、部品点数を削減して、排気浄化装置１のコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。また、燃料添加装置を設けた場合に必要となる専用配管も不要になるので、燃料漏れ等のトラブルを防止して安全性の向上を図ることができる。
【００６５】
また、ショベル１００等の建設機械においては、上述の如く、排気浄化装置１を油圧ポンプ４等の付属機器と共に狭いエンジンルーム３内に収容する必要があるため、乗用車やトラック等に比べてその設置スペースが制限されるが、上記実施形態では、上述のように、燃料添加装置を別途設ける必要がないので、排気浄化装置１をコンパクト化して狭いエンジンルーム３内に効率良く配置することができる。
【００６６】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、フィルタ再生時には、制御弁２９を第１通路全閉位置と第２通路全閉位置との中間位置に制御して、第１通路２７及び第２通路２８の双方にエンジン２からの排気を流入させるようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、フィルタ再生時に制御弁２９を第１通路全閉位置に制御するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、制御弁２９は１つの弁体３１を有するものとされているが、これに限ったものではなく、例えば、制御弁２９は、第１通路２７と第２通路２８とをそれぞれ独立に開閉可能な２つの弁体３１を有するものであってもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、フィルタ１３の再生が必要か否かの判定を、差圧検出センサ２２により検出された差圧を基に行うようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、ＥＣＵ２５において、エンジン２の運転状態（燃焼状態等）の履歴を基にフィルタ１３に堆積した排気微粒子の量を推定して、この推定した排気微粒子量に基づいてフィルタ１３の再生が必要か否かの判定を行うようにしてもよい。また、ＥＣＵ２５においてタイマ制御を実行することにより所定時間置きにフィルタ１３の再生が必要と判定してフィルタ１３の再生制御を実行するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、ＮＯｘセンサ２３をフィルタ１３の下流側に配設するようにしているが、ＮＯｘセンサ２３は、ＮＯｘ触媒部１１の下流側であればどこに配設してもよい。また、上記実施形態では、フィルタ１３の下流側のＮＯｘ濃度をＮＯｘセンサ２３により検出するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば、ＥＣＵ２５において、各種センサからの検出信号を基にエンジン２の運転状態を推定して、該推定した運転状態を基に上記ＮＯｘ濃度を推定（検出）するようにしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、ＮＯｘの還元に必要なＨＣ量、及びフィルタ１３の昇温に必要なＨＣ量を排気中に供給するために、エンジン２の燃焼室にポスト噴射を行うようにしているが、例えば、ポスト噴射に代えてアフター噴射を行うようにしてもよいし、ポスト噴射に加えてさらにアフター噴射を行うようにしてもよい。また、必要なＨＣ量を確保するために、燃料添加装置を別途設けるようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、排気浄化装置１をディーゼルエンジン２に適用した例を示したが、これに限ったものではなく、例えば、ガソリンエンジンに適用するようにしてもよい。また、エンジン２は直列４気筒エンジンに限らず、水平対向型やＶ型エンジンであってもよく、気筒数も４気筒に限ったものではなく、例えば３気筒以下や５気筒以上であってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、ＮＯｘを還元するための触媒としてＨＣ−ＳＣＲ触媒を使用するようにしているが、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を使用するようにしてもよい。この場合、エンジン２は、ガソリンエンジンであることが好ましい。
【００７３】
また、上記実施形態では、排気浄化装置１を油圧ショベルのエンジン２に適用した例を示したが、これに限ったものではなく、例えば、自動車や船舶のエンジン２に適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に有用であり、特に、ショベル等の建設機械に搭載されるエンジンの排気浄化装置に有用である
【符号の説明】
【００７５】
１      排気浄化装置 
２      エンジン 
１１      ＮＯｘ触媒部 
１２      酸化触媒部 
１３      フィルタ 
１４      ＮＯｘ触媒保持体
１５      酸化触媒保持体
２２      差圧検出センサ（判定手段、堆積量検出手段）
２３      ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出手段）
２５      ＥＣＵ（弁制御手段、判定手段、ＨＣ制御手段、ＮＯｘ検出手段、
堆積量検出手段）
２７      第１通路 
２８      第２通路 
２９      制御弁
【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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