(57)【要約】【課題】内燃機関の全運転領域でＮＯｘ浄化触媒を機能させることが可能となる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０の排気ガス浄化装置１は、内燃機関１０の排気通路１４に配設され、排気ガス中のＮＯｘを浄化する前段ＮＯｘ浄化触媒２５と、前段ＮＯｘ浄化触媒２５よりも下流側の排気通路１４に配設され、高温領域において前段ＮＯｘ浄化触媒２５よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有する後段ＮＯｘ浄化触媒２６と、前段ＮＯｘ浄化触媒２５と後段ＮＯｘ浄化触媒２６との間の排気通路１４に設けられ、排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置４０と、後段ＮＯｘ浄化触媒２６に流入する排気ガスの温度を検出する排気温度検出手段３４と、排気温度検出手段３４の検出値が閾値を超えた場合に、排気ガス冷却装置４０を作動させる制御手段３５とを備える。【選択図】図１
2013204439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設され、排気ガス中のＮＯｘを浄化する前段ＮＯｘ浄化触媒と、前記前段ＮＯｘ浄化触媒よりも下流側の前記排気通路に配設され、高温領域において前記前段ＮＯｘ浄化触媒よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有する後段ＮＯｘ浄化触媒と、前記前段ＮＯｘ浄化触媒と前記後段ＮＯｘ浄化触媒との間の前記排気通路又は前記後段ＮＯｘ浄化触媒に設けられ、排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置と、前記後段ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気ガスの温度を検出する排気温度検出手段と、前記排気温度検出手段の検出値が閾値を超えた場合に、前記排気ガス冷却装置を作動させる制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記排気ガス冷却装置は、前記前段ＮＯｘ浄化触媒と前記後段ＮＯｘ浄化触媒との間の前記排気通路に配設され、通過する排気ガスの熱を放熱する放熱体と、前記排気通路に接続され、前記放熱体の上下流を連通するバイパス通路と、前記バイパス通路に配設され、前記バイパス通路を開閉する開閉手段とを有し、
前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記開閉手段を閉とする
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記排気ガス冷却装置は、前記放熱体に装着された冷却ファンをさらに有し、
前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記開閉手段を閉とすると共に、前記冷却ファンを駆動する
請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記排気ガス冷却装置は、前記後段ＮＯｘ浄化触媒を収容するキャニングケースを囲繞する外側キャニングケースと、前記外側キャニングケースに接続され、前記キャニングケースと前記外側キャニングケースとの間の空間に冷却用の空気を供給するための冷却ファンとを有し、
前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記冷却ファンを駆動する
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記排気ガス冷却装置は、前記後段ＮＯｘ浄化触媒を貫通させて設けられ、冷却用の空気が流通可能な導入パイプと、前記導入パイプに接続され、前記導入パイプに冷却用の空気を供給するための冷却ファンとを有し、
前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記冷却ファンを駆動する
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）の排気ガス浄化装置としては、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）を備えた排気ガス浄化装置が知られている。このＮＯｘ浄化触媒としては、例えば、ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＬＮＴ）が知られている。
【０００３】
ＮＯｘ選択還元触媒は、還元剤として供給されるＮＨ３とＮＯｘとの還元反応を促進することで、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するものである。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスがリーン雰囲気であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガスがリッチ雰囲気であるときにＮＯｘを放出して、ＮＯｘを排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、Ｈ２等で還元浄化するものである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ＮＯｘ選択還元触媒を備えた排気ガス浄化装置が開示されている。また、特許文献２には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた排気ガス浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５５９０５号公報
【特許文献２】特開２００７−２８９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大型車両の排出ガス規制において、排気ガスモード（ＪＥ０５モード）以外の排気ガス値を担保するオフサイクル規制の導入が検討されている。現状は一般的に、排気ガス浄化装置及びその排気ガス浄化装置に使用する排気ガス後処理ユニットの仕様は、エンジンの排気量や排気ガスモードの条件（コールド／ホットスタート、排気ガス量、排気ガス温度等）で決められている。
【０００７】
オフサイクル規制が開始されると、内燃機関の全運転領域で、排気ガス値を担保する必要が出てくるので、排気ガス浄化装置及びその排気ガス浄化装置に使用する排気ガス後処理ユニットの仕様もそれに合わせて見直す必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、内燃機関の全運転領域でＮＯｘ浄化触媒を機能させることが可能となる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設され、排気ガス中のＮＯｘを浄化する前段ＮＯｘ浄化触媒と、前記前段ＮＯｘ浄化触媒よりも下流側の前記排気通路に配設され、高温領域において前記前段ＮＯｘ浄化触媒よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有する後段ＮＯｘ浄化触媒と、前記前段ＮＯｘ浄化触媒と前記後段ＮＯｘ浄化触媒との間の前記排気通路又は前記後段ＮＯｘ浄化触媒に設けられ、排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置と、前記後段ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気ガスの温度を検出する排気温度検出手段と、前記排気温度検出手段の検出値が閾値を超えた場合に、前記排気ガス冷却装置を作動させる制御手段とを備えるものである。
【００１０】
前記排気ガス冷却装置は、前記前段ＮＯｘ浄化触媒と前記後段ＮＯｘ浄化触媒との間の前記排気通路に配設され、通過する排気ガスの熱を放熱する放熱体と、前記排気通路に接続され、前記放熱体の上下流を連通するバイパス通路と、前記バイパス通路に配設され、前記バイパス通路を開閉する開閉手段とを有し、前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記開閉手段を閉とするものであっても良い。
【００１１】
前記排気ガス冷却装置は、前記放熱体に装着された冷却ファンをさらに有し、前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記開閉手段を閉とすると共に、前記冷却ファンを駆動するものであっても良い。
【００１２】
前記排気ガス冷却装置は、前記後段ＮＯｘ浄化触媒を収容するキャニングケースを囲繞する外側キャニングケースと、前記外側キャニングケースに接続され、前記キャニングケースと前記外側キャニングケースとの間の空間に冷却用の空気を供給するための冷却ファンとを有し、前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記冷却ファンを駆動するものであっても良い。
【００１３】
前記排気ガス冷却装置は、前記後段ＮＯｘ浄化触媒を貫通させて設けられ、冷却用の空気が流通可能な導入パイプと、前記導入パイプに接続され、前記導入パイプに冷却用の空気を供給するための冷却ファンとを有し、前記制御手段は、前記排気温度検出手段の検出値が前記閾値を超えた場合は、前記排気ガス冷却装置を作動させるべく、前記冷却ファンを駆動するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内燃機関の全運転領域でＮＯｘ浄化触媒を機能させることが可能となる排気ガス浄化装置を提供することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。
【図４】ＮＯｘ浄化の温度ウインドウを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
［第一実施形態］
図１に第一実施形態に係る排気ガス浄化装置１を示す。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関であるディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１１には吸気管１２が接続され、排気マニホールド１３には排気管１４が接続されている。吸気マニホールド１１及び吸気管１２がディーゼルエンジン１０の吸気通路を構成し、排気マニホールド１３及び排気管１４がディーゼルエンジン１０の排気通路を構成する。なお、図１に示すディーゼルエンジン１０は、車両に搭載されるものであるとする。
【００１９】
ディーゼルエンジン１０の吸気管１２には、吸気上流側から順に、吸入空気量センサ１５と、ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａと、インタークーラ１７と、吸気スロットルバルブ１８とが配設されている。一方、ディーゼルエンジン１０の排気管１４には、排気上流側から順に、ターボチャージャ１６のタービン１６ｂと、排気ブレーキバルブ１９と、排気ガス浄化装置１と、図示しないサイレンサとが配設されている。さらに、吸気マニホールド１１と排気マニホールド１３とはＥＧＲ管２０で接続され、ＥＧＲ管２０には、ＥＧＲクーラ２１とＥＧＲバルブ２２とが配設されている。
【００２０】
次に、排気ガス浄化装置１を構成する排気ガス後処理ユニットについて詳述する。
【００２１】
ディーゼルエンジン１０の排気管１４には、上流側から順に、排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）を浄化する前段酸化触媒（以下、前段ＤＯＣという）２３と、排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）２４と、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する前段ＮＯｘ浄化触媒（以下、前段ＤｅＮＯｘ触媒という）２５と、排気ガス中のＮＯｘを浄化する後段ＮＯｘ浄化触媒（以下、後段ＤｅＮＯｘ触媒という）２６と、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６から流出した余剰の還元剤を無害化する後段酸化触媒（以下、後段ＤＯＣという）２７とが配設されている。
【００２２】
前段ＤＯＣ２３及びＤＰＦ２４は、排気管１４に配置された第一キャニングケース２８内に収容され、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５は、第一キャニングケース２８よりも下流側の排気管１４に配置された第二キャニングケース２９内に配置され、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６及び後段ＤＯＣ２７は、第二キャニングケース２９よりも下流側の排気管１４に配置された第三キャニングケース３０内に配置されている。
【００２３】
前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６としては、尿素を還元剤として排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲという）や、燃料を還元剤として排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＬＮＴという）等を使用することができる。
【００２４】
使用する前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６がＳＣＲの場合は、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の上流にそれぞれ、還元剤を排気管１４内に噴射するインジェクタ３１、３２を配設する。この場合、インジェクタ３１、３２としては、還元剤としての尿素を排気管１４内に噴射する尿素インジェクタを使用する。また、後段ＤＯＣ２７としては、ＮＨ３（アンモニア）を無害化するＮＨ３スリップＤＯＣを使用する。触媒コートは、前段のＳＣＲには低温に特化した触媒（例えば、銅ゼオライト系）を使用し、後段のＳＣＲには高温に特化した触媒（例えば、鉄ゼオライト系）を使用する。このように前段及び後段のＳＣＲで触媒活性温度域が異なる触媒コートを選択することで、ＮＯｘ浄化の温度ウインドウを拡大することができる（図４参照）。つまり、前段のＳＣＲ（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５）は低温領域において後段のＳＣＲ（後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有するものであり、後段のＳＣＲ（後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）は高温領域において前段のＳＣＲ（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５）よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有するものである。
【００２５】
ＳＣＲを用いる場合の排気ガス浄化装置１のレイアウトとしては、上流側から順に、ＤＯＣ、ＤＰＦ、尿素インジェクタ、前段ＳＣＲ、後述する放熱体、尿素インジェクタ、後段ＳＣＲ、ＮＨ３スリップＤＯＣが配置されることとなる。前段及び後段のＳＣＲの総容量は、例えば、一般的なＳＣＲを一個配置する場合と容量は換えずに、前段：後段＝１：１〜１：２程度の割合で設定することが考えられる。
【００２６】
使用する前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６がＬＮＴの場合は、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５の上流のみに、還元剤を排気管１４内に噴射するインジェクタ３１を配設しても良い。しかしながら、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の上流にそれぞれインジェクタ３１、３２を配設した方が、制御上は望ましい。使用する前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６がＬＮＴの場合、インジェクタ３１、３２としては、還元剤としての燃料を排気管１４内に噴射する燃料インジェクタを使用する。また、後段ＤＯＣ２７としては、ＨＣを無害化するＨＣスリップＤＯＣを使用する。触媒の吸蔵材の材質は、前段のＬＮＴには低温に特化した触媒コート（例えば、バリウム系）を使用し、後段のＬＮＴには高温に特化した触媒コート（例えば、カリウム系）を使用する。このように前段及び後段のＬＮＴで触媒活性温度域が異なる触媒の吸着材の材質を選択することで、ＮＯｘ浄化の温度ウインドウを拡大することができる（図４参照）。つまり、前段のＬＮＴ（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５）は低温領域において後段のＬＮＴ（後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有するものであり、後段のＬＮＴ（後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）は高温領域において前段のＬＮＴ（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５）よりも高いＮＯｘ浄化率特性を有するものである。
【００２７】
ＬＮＴを用いる場合の排気ガス浄化装置１のレイアウトとしては、上流側から順に、ＤＯＣ、ＤＰＦ、燃料インジェクタ、前段ＬＮＴ、後述する放熱体、燃料インジェクタ、後段ＬＮＴ、ＨＣスリップＤＯＣが配置されることとなる。前段及び後段のＬＮＴの総容量は、例えば、一般的なＬＮＴを一個配置する場合と容量は換えずに、前段：後段＝１：１〜２：１程度の割合で設定することが考えられる。
【００２８】
後段ＤｅＮＯｘ触媒２６については、スペースの確保が難しい場合は、一般的な構造のサイレンサと一体化することも可能である。後段ＤｅＮＯｘ触媒２６もある程度の消音効果があるため、一般的な構造のサイレンサの内部構造体を短縮して、そのサイレンサに後段ＤｅＮＯｘ触媒２６を収容することが考えられる。
【００２９】
第一実施形態に係る排気ガス浄化装置１では、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５と後段ＤｅＮＯｘ触媒２６との間の排気管１４に、排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置４０を設けている。この排気ガス冷却装置４０は、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５と後段ＤｅＮＯｘ触媒２６との間の排気管１４に配設され、通過する排気ガスの熱を放熱する放熱チャンバ（放熱体）４１と、排気管１４に接続され、放熱チャンバ４１の上下流を連通して放熱チャンバ４１をバイパスするバイパス通路４２と、バイパス通路４２に配設され、バイパス通路４２を開閉する切替バルブ（開閉手段）４３とを有する。
【００３０】
排気管１４の途中に放熱用の放熱チャンバ４１を配設して、放熱チャンバ４１を通過する排気ガスの温度を下げる。放熱チャンバ４１の容量は、冷却のために排気ガスがある程度の時間留まるようにディーゼルエンジン１０の排気量と同等程度以上の容量であることが望ましい。放熱チャンバ４１の位置は、走行風が当たる箇所への設置が望ましい。また、排気ガスの放熱を促進するために、放熱フィン４４を放熱チャンバ４１の外側面に設けている。放熱フィン４４の形状は、空気流れを考慮して決定することが望ましい。さらに、排気ガスの放熱をさらに促進するために、強制空冷ファン（冷却ファン）４５を放熱チャンバ４１に装着している。なお、放熱によって低減させたい排気ガスの温度幅としては、１００℃程度である。この程度の温度幅であれば、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５から後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に至る排気管１４の形状や、放熱チャンバ４１及び放熱フィン４４の形状を工夫して排気ガスの放熱を積極的に行えば、放熱のみで排気ガスの温度を低減可能な範囲と思われる。
【００３１】
なお、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に導入される排気ガスの温度低減のために、図１に示すような放熱チャンバ４１に代えて、蓄熱体（蓄熱材）、水（エンジン冷却水等）や空気等による熱交換器を放熱体として排気管１４の途中に配設しても良い。蓄熱体による熱交換器としては、酸化マグネシウムと水との脱水反応による吸熱を利用した蓄熱機等が既知である。また、放熱チャンバ４１や熱交換器等の放熱体自体によって排気ガスの温度を十分に低減可能な場合には、強制空冷ファン４５は放熱体に必ずしも設ける必要はない。さらに、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に導入される排気ガスの温度を下げるために蓄熱体による熱交換器を使用する場合、補助的な動作として、蓄熱体に蓄えられた廃熱は、冷間始動時のエンジン冷却水温や触媒温度の早期上昇のために利用することができる。
【００３２】
また、第一実施形態に係る排気ガス浄化装置１では、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の上流にそれぞれ、排気管１４内の排気ガスの温度を検出する排気温度センサ（排気温度検出手段）３３、３４を配設している。これら排気温度センサ３３、３４は制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）３５に接続されており、ＥＣＵ３５は、排気温度センサ３３、３４等の検出値に基づいて、インジェクタ３１、３２による還元剤の噴射や、排気ガス冷却装置４０（切替バルブ４３、強制空冷ファン４５）の作動等を制御するようになっている。第一実施形態に係る排気ガス浄化装置１では、前段の排気温度センサ３３を第二キャニングケース２９に取り付け、後段の排気温度センサ３４を第三キャニングケース３０に取り付けているが、前段の排気温度センサ３３は第一キャニングケース２８に取り付けても良い。
【００３３】
次に、第一実施形態に係る排気ガス浄化装置１の動作（排気ガスのＮＯｘ浄化）を説明する。
【００３４】
ＥＣＵ３５は、前段の排気温度センサ３３の検出値に応じて、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５と、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６と、のどちらの排気ガス後処理ユニットを使用して排気ガス中のＮＯｘを浄化するかを切り替える。つまり、ＳＣＲ及びＬＮＴの何れの触媒でも、排気管１４内の排気ガスの温度を閾値として、ＥＣＵ３５は前段及び後段のインジェクタ３１、３２の噴射を切り替える。なお、ＥＣＵ３５は、前段の排気温度センサ３３の検出値に加えて、排気管１４内の排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ（図示せず）の検出値や、ディーゼルエンジン１０の運転状態（減速状態等）に応じて、排気ガスのＮＯｘ浄化を行うか否かを決定するものであっても良い。
【００３５】
所定の低中温領域（従来の排気ガスモード領域）の排気ガス温度（例えば、１８０℃〜４５０℃）での排気ガス中のＮＯｘ浄化は、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５で対応する。そのため、前段の排気温度センサ３３の検出値が上記低中温領域の排気ガス温度である場合は、ＥＣＵ３５は前段のインジェクタ３１により還元剤の噴射を実行する。これにより、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５により排気ガス中のＮＯｘが浄化される。
【００３６】
一方、所定の高温領域（オフサイクル領域）の排気ガス温度（例えば、４５０℃〜６００℃）での排気ガス中のＮＯｘ浄化は、放熱チャンバ４１により排気ガス温度を低減させた後で、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６で対応する。そのため、前段の排気温度センサ３３の検出値が上記高温領域の排気ガス温度である場合は、ＥＣＵ３５は後段のインジェクタ３２により還元剤の噴射を実行する。これにより、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６により排気ガス中のＮＯｘが浄化される。
【００３７】
また、ＥＣＵ３５は、後段の排気温度センサ３４の検出値に応じて、排気ガス冷却装置４０の非作動と作動とを切り替える。つまり、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に流入する排気ガスの温度を閾値として、ＥＣＵ３５は排気ガス冷却装置４０の非作動と作動とを切り替える。
【００３８】
後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に流入する排気ガス温度が低温時は、排気ガス冷却装置４０を非作動状態とする。そのため、後段の排気温度センサ３４の検出値が所定の閾値（開始閾値）（例えば、５００℃）未満である場合（低温時）は、ＥＣＵ３５は切替バルブ４３を開とすると共に、強制冷却ファン４５を非駆動として、排気ガスを放熱チャンバ４１を通さずに後段ＤｅＮＯｘ触媒２６へと流す。つまり、切替バルブ４３を開とすると、排気ガスの大部分は流路抵抗の低いバイパス通路４２を流れて、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６へと直接導入される。この場合、ＥＣＵ３５は、前段のインジェクタ３１のみを使用して還元剤の噴射を実行し、後段のインジェクタ３２は使用しない。
【００３９】
一方、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に流入する排気ガス温度が高温時は、排気ガス冷却装置４０を作動状態とする。そのため、後段の排気温度センサ３４の検出値が上記閾値を超えた場合（高温時）は、ＥＣＵ３５は切替バルブ４３を閉とすると共に、強制空冷ファン４５を駆動して、排気ガスを放熱チャンバ４１を通して後段ＤｅＮＯｘ触媒２６へと流す。つまり、切替バルブ４３を閉とすると、排気ガスは前段ＤｅＮＯｘ触媒２５と後段ＤｅＮＯｘ触媒２６との間の排気管１４を流れて、放熱チャンバ４１を通過した後に後段ＤｅＮＯｘ触媒２６へと導入される。このようにすることにより、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の触媒活性温度域を外れうる上記高温時でも、放熱チャンバ４１により排気ガスの温度を低減（１００℃程度）させることで、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６を機能させることが可能である。
【００４０】
そして、後段の排気温度センサ３４の検出値が別の所定の閾値（終了閾値）（例えば、３５０℃）を下回った場合に、ＥＣＵ３５は切替バルブ４３を閉から開に切り替えると共に、強制空冷ファン４５の駆動を停止する。なお、前段の排気温度センサ３３の検出値に応じて、ＥＣＵ３５により切替バルブ４３を閉から開に切り替えると共に強制空冷ファン４５の駆動を停止するようにしても良い。
【００４１】
また、前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の総容量は一般的なＤｅＮＯｘ触媒の容量と同程度で良いので、一般的なＤｅＮＯｘ触媒を二分割して別個に配置するのと同じであり、コストアップは僅かである。
【００４２】
さらに、排気ガス浄化装置１の占有スペースも、放熱チャンバ４１の分だけ増加するのみである。また、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６については、スペースの確保が難しい場合は、一般的な構造のサイレンサと一体化することが可能である。
【００４３】
以上要するに、第一実施形態に係る排気ガス浄化装置１によれば、ディーゼルエンジン１０の全運転領域においてＤｅＮＯｘ触媒（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）を機能させることが可能となり、オフサイクル規制に対応することが可能となる。
【００４４】
［第二実施形態］
図２に第二実施形態に係る排気ガス浄化装置２を示す。なお、図１に示す第一実施形態と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
図２に示すように、第二実施形態に係る排気ガス浄化装置２では、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に、排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置５０を設けている。この排気ガス冷却装置５０は、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の第三キャニングケース（キャニングケース）３０を囲繞する外側キャニングケース５１と、外側キャニングケース５１に接続され、第三キャニングケース３０と外側キャニングケース５１との間の空間に強制空冷用の空気を供給するための強制空冷ファン（冷却ファン）５２とを有する。つまり、第二実施形態に係る排気ガス浄化装置２では、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の第三キャニングケース３０を外側キャニングケース５１との二重構造として、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６を介して排気ガスを間接的に冷却する構造としている。
【００４６】
また、排気ガスの冷却を促進するために、放熱フィン５３を第三キャニングケース３０の外表面に設けている。放熱フィン５３の形状は、空気流れを考慮して決定することが望ましい。
【００４７】
第二実施形態に係る排気ガス浄化装置２の動作を説明する。
【００４８】
後段の排気温度センサ３４の検出値が所定の閾値（開始閾値）（例えば、５００℃）未満である場合（低温時）は、ＥＣＵ３５は強制空冷ファン５２を非駆動状態として作動させない。一方、後段の排気温度センサ３４の検出値が上記閾値を超えた場合（高温時）は、ＥＣＵ３５は強制空冷ファン５２を駆動状態として作動させ、強制空冷用の空気を後段ＤｅＮＯｘ触媒２６の第三キャニングケース３０と外側キャニングケース５１との間の空間に供給して排気ガスを間接的に冷却する。
【００４９】
第二実施形態に係る排気ガス浄化装置２によれば、第一実施形態と同様に、ディーゼルエンジン１０の全運転領域においてＤｅＮＯｘ触媒（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）を機能させることが可能となり、オフサイクル規制に対応することが可能となる。
【００５０】
［第三実施形態］
図３に第三実施形態に係る排気ガス浄化装置３を示す。なお、図１に示す第一実施形態と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
図３に示すように、第三実施形態に係る排気ガス浄化装置３では、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６に、排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置６０を設けている。この排気ガス冷却装置６０は、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６及び後段ＤＯＣ２７を貫通させて設けられ、強制空冷用の空気が流通可能な二次空気導入パイプ（導入パイプ）６１と、二次空気導入パイプ６１に接続され、二次空気導入パイプ６１に強制空冷用の空気を供給するための強制空冷ファン（冷却ファン）６２とを有する。つまり、第三実施形態に係る排気ガス浄化装置３では、放熱性の良い後段ＤｅＮＯｘ触媒２６（メタルハニカム担体）自体に強制空冷用の空気を導入する二次空気導入パイプ６１を通して、後段ＤｅＮＯｘ触媒２６（メタルハニカム担体）自体を放熱フィン又は放熱板として排気ガスを間接的に冷却する構造としている。
【００５２】
第三実施形態に係る排気ガス浄化装置３の動作を説明する。
【００５３】
後段の排気温度センサ３４の検出値が所定の閾値（開始閾値）（例えば、５００℃）未満である場合（低温時）は、ＥＣＵ３５は強制空冷ファン６２を非駆動状態として作動させない。一方、後段の排気温度センサ３４の検出値が上記閾値を超えた場合（高温時）は、ＥＣＵ３５は強制空冷ファン６２を駆動状態として作動させ、強制空冷用の空気を後段ＤｅＮＯｘ触媒２６及び後段ＤＯＣ２７を貫通する二次空気導入パイプ６１に供給して排気ガスを間接的に冷却する。
【００５４】
第三実施形態に係る排気ガス浄化装置３によれば、第一実施形態と同様に、ディーゼルエンジン１０の全運転領域においてＤｅＮＯｘ触媒（前段ＤｅＮＯｘ触媒２５及び後段ＤｅＮＯｘ触媒２６）を機能させることが可能となり、オフサイクル規制に対応することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００５６】
例えば、内燃機関１０はディーゼルエンジンには限定はされず、内燃機関１０はガソリンエンジン等であっても良い。また、上述の実施形態（図示例）では、内燃機関１０は４気筒エンジンであるが、内燃機関１０は単気筒エンジンや６気筒エンジン等であっても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１  排気ガス浄化装置
２  排気ガス浄化装置
３  排気ガス浄化装置
１０  ディーゼルエンジン（内燃機関）
１４  排気管（排気通路）
２５  前段ＤｅＮＯｘ触媒（前段ＮＯｘ浄化触媒）
２６  後段ＤｅＮＯｘ触媒（後段ＮＯｘ浄化触媒）
３０  第三キャニングケース（キャニングケース）
３４  排気温度センサ（排気温度検出手段）
３５  ＥＣＵ（制御手段）
４０  排気ガス冷却装置
４１  放熱チャンバ（放熱体）
４２  バイパス通路
４３  切替バルブ（開閉手段）
４５  強制空冷ファン（冷却ファン）
５０  排気ガス冷却装置
５１  外側キャニングケース
５２  強制空冷ファン（冷却ファン）
６０  排気ガス冷却装置
６１  二次空気導入パイプ（導入パイプ）
６２  強制空冷ファン（冷却ファン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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