(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配置された、第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと第１のＳＣＲ触媒を有する第１の排気ガス浄化装置と、
該第１の排気ガス浄化装置の上流側の排気通路に併設されたバイパス排気通路と、
該バイパス排気通路に配置された、第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと第２のＳＣＲ触媒を有する第２の排気ガス浄化装置と、
前記バイパス排気通路の分岐部分よりも上流側に配置されたＮＯｘ浄化用の還元剤供給手段と、
エンジンの排気温度領域を検出する排気温度領域検出手段と、
排気温度を上昇させる排気温度上昇手段と、
排気ガスの前記バイパス排気通路への流通を制御する流路切換手段と、
前記排気温度領域検出手段で検出された排気温度領域に対応して前記排気温度上昇手段および前記流路切換手段を制御する制御手段とを備えた排気ガス浄化システムであって、
前記制御手段は、前記排気温度領域検出手段が、排気温度が所定の低温領域にあることを検出した場合には、前記排気温度上昇手段により、少なくとも吸気絞り弁の絞り制御を行って排気温度を昇温すると共に、前記流路切換手段により排気ガスが前記バイパス排気通路を流れるように流路を切り換えて、排気ガスを前記第２の排気ガス浄化装置を通過させてから、前記第１の排気ガス浄化装置を通過させることを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記所定の低温領域は、排気ガス温度が３００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記第２の排気ガス浄化装置を排気マニホールドの近傍又は排気マニホールドの内部に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。
【請求項４】
前記排気温度上昇手段が、吸気絞りと吸気行程中のシリンダの排気通路を開放する排気導入機構との組み合せにより排気温度を上昇させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。
【請求項５】
前記所定の低温領域を、第１の低温領域と該第１の低温領域より温度が低い第２の低温領域とに分けると共に、前記排気温度領域検出手段が、排気温度が前記第１の低温領域にあることを検出した場合は、排気温度上昇手段が吸気絞り弁を絞る制御を行い、前記排気温度領域検出手段が、排気温度が前記第２の低温領域にあることを検出した場合は、排気温度上昇手段が吸気絞り弁を絞る制御を行うと共に、前記排気導入機構の作動により吸気行程中においてシリンダ内に排気ガスを導入する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。
【請求項６】
前記排気温度上昇手段が吸気絞り弁を絞る制御を行う時に、排気絞り弁を絞る制御も行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。
【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等のエンジンの排気ガス中のＰＭやＮＯｘを浄化するディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ，一酸化炭素や未燃炭化水素等と共に年々規制が強化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
このＰＭを直接捕集するＤＰＦには、セラミック製のモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化装置は、エンジンの排気管の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化している。
【０００４】
しかし、このＤＰＦは、ＰＭの捕集に伴って目詰まりが進行し、排気ガス圧力（排圧）が上昇するので、このフィルタから捕集されたＰＭを除去する必要があり、幾つかの方法及びシステムが開発されている。
【０００５】
そのうちの一つに、電気ヒータやバーナーでフィルタを加熱して、ＰＭを燃焼除去したり、エアを逆方向に流して逆洗したりするシステムがあるが、これらのシステムの場合には、外部から加熱用のエネルギーを供給してＰＭ燃焼を行うので、燃費の悪化を招くという問題や再生制御が難しいという問題がある。
【０００６】
また、これらのシステムを採用した場合には、フィルタを備えた二系統の排気通路を設け、交互に、ＰＭの捕集とフィルタの再生を繰り返す場合が多く、そのため、システムが大きくなり、コストも高くなり易い。
【０００７】
これらの問題に対処するために、周囲を多孔質壁面で形成した多数の排気ガス通路（セル）の入口側と出口側を千鳥状に目封止して形成されるウォールフロータイプのフィルタに触媒を組み合わせて、フィルタの再生温度を下げて外部からのエネルギー供給量を低減すると共に、エンジンからの排気熱を利用してフィルタの再生を行う連続再生型ＤＰＦシステムが提案されている。
【０００８】
この連続再生型ＤＰＦシステムでは、フィルタの再生とＰＭ捕集とが基本的に連続して行われ、より簡素化された一系統のシステムとなるので、再生制御も簡素化される。このシステムには、次のような３つのタイプのシステムがある。
【０００９】
第１のタイプは、二酸化窒素再生型ＤＰＦシステムであり、上流側の酸化触媒と下流側のウォールフロータイプのフィルタとから構成され、この上流側の白金等の酸化触媒で排気ガス中の一酸化窒素を酸化し、発生した二酸化窒素で、下流側のフィルタに捕集されたＰＭを酸化して二酸化炭素とし、ＰＭを除去する。
【００１０】
この二酸化窒素によるＰＭの酸化は、酸素によるＰＭの酸化より、エネルギー障壁が低く低温で行われるため、排気ガス中の熱エネルギーを利用することで連続的にＰＭを捕集しながらＰＭを酸化除去してフィルタの再生を行うことができる。
【００１１】
また、第２のタイプは、一体型二酸化窒素再生ＤＰＦシステムであり、第１のシステムを改良したものであり、酸化触媒をウォールフロータイプの触媒付フィルタの壁表面に塗布し、この壁表面で、排気ガス中の一酸化窒素の酸化と二酸化窒素によるＰＭの酸化を行うようにしてシステムを簡素化したものである。
【００１２】
そして、第３のＰＭ酸化触媒付ＤＰＦシステムは、白金等の貴金属酸化触媒と、ＰＭ酸化触媒をウォールフロータイプのＰＭ酸化触媒付フィルタの壁表面に塗布し、この壁表面でより低い温度からＰＭの酸化を行うようにしたものである。このＰＭ酸化触媒は排気ガス中の酸素を活性化させて直接ＰＭを酸化する触媒であり、二酸化セリウム等で形成される。
【００１３】
この第３の連続再生型ＤＰＦシステムでは、低温酸化域（３５０℃〜４５０℃程度）では酸化触媒の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する反応を利用してＰＭを二酸化窒素で酸化し、中温酸化域（４００℃〜６００℃程度）では、ＰＭ酸化触媒で排気ガス中の酸素を活性化させてＰＭを直接酸化する反応によりＰＭを酸化し、ＰＭが排気ガス中の酸素で燃焼する温度より高い高温酸化域（６００℃程度以上）では、排気ガス中の酸素によりＰＭを酸化している。
【００１４】
これらの連続再生型ＤＰＦシステムにおいては、触媒や、二酸化窒素によるＰＭの酸化を利用することによって、ＰＭを酸化できる温度を下げて、ＰＭを捕集しながらＰＭを酸化除去している。
【００１５】
一方、ディーゼルエンジンの排気ガスは、エンジンの負荷や回転数によりその排気温度が図８に示すように変化するので、必ずしも、連続再生式ＤＰＦが最適な温度の状態にあるとは限らず、排気温度が低温領域にあると、触媒の活性が低下し、ＰＭの酸化を十分に行うことができないので、エンジンの運転領域全体で、優れたＰＭ浄化性能を有することは困難であるという問題がある。
【００１６】
この問題への対策の一つに、本発明者が、特願２００１−１５５８９４号で提案したディーゼルエンジンの排気浄化装置がある。
【００１７】
この排気浄化装置は、図５に示すような、エンジンの排気通路９に第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａと、この第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａの上流側のバイパス通路１０１と、このバイパス通路１０１に設けた第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａと、吸気絞り弁（吸気シャッタ）２２と排気導入機構と排気絞り弁（排気シャッタ）２３を用いる排気温度上昇手段を備え、アイドリング等の排気温度が低いエンジンの運転状態では、排気温度を３００℃以上に上昇させると共に、排気ガスをバイパス通路１０１に流して、第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａで排気ガスを処理する構成となっている。
【００１８】
この排気浄化装置においては、図６に示す酸化触媒１３１とＤＰＦ１３２からなる第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａを、図５に示すように、排気マニホールド４に最も近い位置に配置し、低排気温度運転状態でも、排気温度上昇手段で上昇させた排気ガスを、その温度が下がらない内に、第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａを通過させるように構成している。
【００１９】
そして、切換バルブ１０２により、排気温度が所定の低温領域にある場合には、排気ガスを排気マニホールド近傍の第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａに通過させ、排気温度が所定の高温領域にある場合には、排気ガスを第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａに流し、エンジンの運転状態全域で、各ＤＰＦ１２２、１３２を通過する排気ガス温度を３００℃以上にするように制御している。
【００２０】
この各連続再生式ＤＰＦ１２Ａ、１３Ａを通過する排気ガス温度を高温に維持することにより、酸化触媒１２１、１３１の活性を維持し、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する反応等を確保し、エンジンの広い運転領域において、ＤＰＦ１２２、１３２に捕集されたＰＭを確実に連続して酸化し、ＰＭの浄化を効率よく確実に行うようにしている。
【００２１】
なお、この第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａは、排気温度が低い時に使用されるものであり、しかも、排気温度が低いエンジンの運転状態では、排気流量そのものが少ない比較的低負荷の運転状態の場合が多く、排気ガス中のＰＭも比較的少ないので、排気通路に配設される第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａよりも、小さな容量で構成することができる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この排気浄化装置では、ＮＯｘ浄化用のＮＯｘ触媒１４を第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａの後方だけにしか備えていないため、排気ガス中に含まれる、あるいは、連続再生式ＤＰＦにおける酸化反応により発生するＮＯｘの浄化を十分に行うことができないという問題がある。
【００２３】
つまり、現在使用されている主なＮＯｘ触媒には、ＳＣＲ触媒（選択接触触媒）やＮＯｘ吸蔵還元型触媒があるが、いずれも、図３及び図７にその特性を示すように、高い浄化率となる領域は２８０℃以上となるため、アイドリング及び軽負荷等のエンジンの運転状態では、このＮＯｘ触媒を流れる排気ガスの温度は１００℃〜２００℃となるために触媒活性が低下し、ＮＯｘの浄化率は０〜２５％となり、ＮＯｘを十分に低減することができない。
【００２４】
本発明は、上述の従来技術における問題を解決するためになされたものであり、その目的は、アイドル運転や低負荷域運転等の排気温度が低いエンジンの運転状態においても、ＰＭのみならず、ＮＯｘをも効率よく浄化でき、エンジンの広い運転領域において優れた排気ガス浄化性能を発揮できるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムは、エンジンの排気通路に配置された、第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと第１のＳＣＲ触媒を有する第１の排気ガス浄化装置と、該第１の排気ガス浄化装置の上流側の排気通路に併設されたバイパス排気通路と、該バイパス排気通路に配置された、第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと第２のＳＣＲ触媒を有する第２の排気ガス浄化装置と、前記バイパス排気通路の分岐部分よりも上流側に配置されたＮＯｘ浄化用の還元剤供給手段と、エンジンの排気温度領域を検出する排気温度領域検出手段と、排気温度を上昇させる排気温度上昇手段と、排気ガスの前記バイパス排気通路への流通を制御する流路切換手段と、前記排気温度領域検出手段で検出された排気温度領域に対応して前記排気温度上昇手段および前記流路切換手段を制御する制御手段とを備えた排気ガス浄化システムであって、前記制御手段は、前記排気温度領域検出手段が、排気温度が所定の低温領域にあることを検出した場合には、前記排気温度上昇手段により、少なくとも吸気絞り弁の絞り制御を行って排気温度を昇温すると共に、前記流路切換手段により排気ガスが前記バイパス排気通路を流れるように流路を切り換えて、排気ガスを前記第２の排気ガス浄化装置を通過させてから、前記第１の排気ガス浄化装置を通過させることを特徴として構成される。
【００２６】
この第１及び第２の連続再生式ＤＰＦには、上流側の酸化触媒と下流側のウォールフロータイプのフィルタとから構成される二酸化窒素再生型ＤＰＦや、酸化触媒をウォールフロータイプの触媒付フィルタの壁表面に塗布した一体型二酸化窒素再生ＤＰＦシステムや、白金等の貴金属酸化触媒と、ＰＭ酸化触媒をウォールフロータイプのＰＭ酸化触媒付フィルタの壁表面に塗布したＰＭ酸化触媒付ＤＰＦシステム等を使用することができる。
【００２７】
そして、ＮＯｘを低減するためのＮＯｘ触媒としては、ＳＣＲ触媒を使用する。このＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率は、図３に示すように非常に高いものである。
【００２８】
また、流路切換手段は、バイパス排気通路と並行する排気ガス通路に設けた開閉弁や、バイパス排気通路の排気通路からの分岐部位や排気通路への合流部位に設けた流路切換弁で構成することができる。
【００２９】
排気温度領域の検出手段は、エンジンの負荷と回転数から予め設定された図４に例示するようなマップデータを基に、排気温度領域を検出する手段や、排気通路に設けた温度センサで排気ガスの温度を直接計測する手段等を採用することができる。
【００３０】
この構成によるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムによれば、排気温度が低温領域の範囲外にある場合には、高温の排気ガスが第１の排気ガス浄化装置を通過し、第１の連続再生式ＤＰＦの酸化触媒やＰＭ酸化触媒及び第１のＳＣＲ触媒を活性化させるので、高い浄化率でＰＭとＮＯｘが浄化されることになる。
【００３１】
また、排気温度が低温領域の範囲内にある場合には、排気温度上昇手段により排気温度を昇温すると共に、流路切換手段により排気ガスをバイパス排気通路に流すので、昇温された排気ガスが、上流側に配置され、第１の排気ガス浄化装置より排気ガスが冷却され難い第２の排気ガス浄化装置を通過するので、昇温された高温の排気ガスにより第２の連続再生式ＤＰＦの酸化触媒やＰＭ酸化触媒及び第２のＳＣＲ触媒が活性化され、この第２の排気ガス浄化装置によって、高い浄化率でＰＭとＮＯｘが浄化されることになる。
【００３２】
そして、上記のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、前記所定の低温領域は、排気ガス温度が３００℃以下であることを特徴とする。
【００３３】
また、上記のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、前記第２の排気ガス浄化装置を排気マニホールドの近傍又は排気マニホールドの内部に設ける。この構成により、温度が低下する前の排気ガスを第２の排気ガス浄化装置に流入させることができる。
【００３４】
また、上記のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、前記所定の低温領域を、第１の低温領域と該第１の低温領域より温度が低い第２の低温領域とに分けると共に、前記排気温度領域検出手段が、排気温度が前記第１の低温領域にあることを検出した場合は、排気温度上昇手段が吸気絞り弁を絞る制御を行い、前記排気温度領域検出手段が、排気温度が前記第２の低温領域にあることを検出した場合は、排気温度上昇手段が吸気絞り弁を絞る制御を行うと共に、前記排気導入機構の作動により吸気行程中においてシリンダ内に排気ガスを導入する制御を行うように構成する。
【００３５】
この構成により、より極め細かく、各触媒の活性化に適した排気温度の排気ガスを供給することができるようになる。
【００３６】
また、上記のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、前記排気温度上昇手段が吸気絞り弁を絞る制御を行う時に、排気絞り弁を絞る制御も行うように構成する。この構成により、排気温度をより上昇させることができるようになる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１に示すように、この排気ガス浄化システムが使用されるディーゼルエンジンでは、エンジン本体２に設けられた吸気マニホールド３に接続された吸気管５に、エアクリーナ６、ターボチャージャ８のコンプレッサー８２、吸気絞り弁２２が設けられ、また、排気マニホールド４に接続される排気管７には、ターボチャージャ８の排気タービン８１、排気絞り弁２３と、第１の排気ガス浄化装置１２が設けられる。また、ＥＧＲ用に排気管７と吸気管５とを接続するＥＧＲ弁１１を備えたＥＧＲ管９を設けられる。
【００３９】
そして、本発明では、この第１の排気ガス浄化装置１２の上流側の排気管７に第２の排気ガス浄化装置１３を備えたバイパス排気通路１０１が併設され、更に、流路切換弁１０２がバイパス排気通路１０１の排気管７からの分岐部位と排気管７への合流部位との間の排気管７に設けられる。
【００４０】
この第１の排気ガス浄化装置１２は、第１の酸化触媒１２１と第１のＤＰＦ１２２からなる第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａと第２のＳＣＲ触媒１２Ｂを有して構成され、また、第２の排気ガス浄化装置１３も同様に、図２に示すように第２の酸化触媒１３１と第２のＤＰＦ１３２からなる第２の連続式ＤＰＦ１３Ａと第２のＳＣＲ触媒１３Ｂを有して構成される。
【００４１】
第１の酸化触媒１２１と第２の酸化触媒１３１は、例えば、ハニカム状のコーディエライト、あるいは、耐熱鋼からなる担体の表面に、活性アルミナ等をコートしてウォッシュコート層を形成し、このコート層に白金、バナジウム、あるいはロジウム等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させて形成する。これらの酸化触媒１２１、１３１は排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成させると共に、排気ガス中の未燃炭化水素と一酸化炭素を酸化して、水と二酸化炭素を生成させる。
【００４２】
第１のＤＰＦ１２２と第２のＤＰＦ１３２は、例えば、多孔質のコーディエライト、あるいは、炭化ケイ素によって多数の排気ガス通路（セル）が平行に形成され、この周囲を多孔質壁面で囲まれた多数の排気ガス通路の入口側と出口側を千鳥状に目封止して形成されるウォールフロー型と呼ばれるハニカムフィルタや、セラミック繊維をステンレス多孔管に巻き付けて積層した繊維型フィルタなで形成する。これらのＤＰＦ１２２，１３２は、排気ガス中のＰＭを捕集する。
【００４３】
第１のＳＣＲ触媒１２Ｂと第２のＳＣＲ触媒１３Ｂは、選択接触還元触媒とも呼ばれるもので、尿素水溶液やアンモニア水や液体アンモニアから発生するアンモニアでＮＯｘを還元する触媒であり、ペレット状やハニカム状に形成されたアルミナ、チタニア等を担体とし、白金、酸化バナジウム、酸化鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化クロム、酸化モリブデン等を活性体として形成される。このＳＣＲ触媒は、図３に示すような非常に優れたＮＯｘ浄化特性を有している。
【００４４】
ＮＯｘ浄化用触媒として、図７に示すような浄化特性を有するＮＯｘ吸蔵還元型触媒でなく、このＳＣＲ触媒を使用することにより、ＮＯｘ浄化性能を著しく向上できる。
【００４５】
ただし、この第２の排気ガス浄化装置１３に排気ガスを流すのは、排気温度が低温領域にある比較的排気ガス量が少ない場合のみであるので、この第２の排気ガス浄化装置１３の容量は、第１の排気ガス浄化装置１２の容量よりも小さく形成される。
【００４６】
この第２の排気ガス浄化装置１３は排気マニホールド４の内部または排気マニホールド４の近傍に設け、温度が低下する前の排気ガスを第２の排気ガス浄化装置１３に流入させるように構成する。
【００４７】
また、ＮＯｘ浄化用の還元剤としての尿素（還元剤）を供給するための尿素インジェクター（還元剤供給用インジェクター）３１が、バイパス排気通路１０１の分岐部分よりも上流側に配置され、尿素タンク（還元剤タンク）３２と、これらを連結する尿素供給管（還元剤供給管）３３が設けると共に、この尿素インジェクター３１の電磁弁を制御装置１０で制御して尿素の噴射及び噴射量の調整を行う。これらの装置でＮＯｘ浄化用の還元剤供給手段を構成する。
【００４８】
また、エンジンの排気温度領域を検出する排気温度領域検出手段と、排気温度を上昇させる排気温度上昇手段と、排気ガスの前記バイパス排気通路への流通を制御する流路切換手段とを備えて形成され、更に、これらの排気温度領域検出手段、排気温度上昇手段、流路切換手段とを制御する制御手段が制御装置１０内に設けられる。
【００４９】
この排気温度領域検出手段は、予め設定されたマップデータを基に、エンジン負荷検出手段であるアクセルセンサ１６と回転数検出手段であるエンジン回転速度検出センサ１５によって検出されるエンジンの負荷と回転数から、図４に例示するような排気温度領域マップによって、排気温度領域を判定する手段で形成される。なお、この手段の代わりに、排気通路７に設けた温度センサ（図示しない）で排気ガスの温度を直接計測する手段を採用してもよい。
【００５０】
また、排気温度上昇手段は、吸気絞り弁２２と吸気行程中のシリンダの排気通路を開放する排気導入機構との組み合わせにより形成される。なお、必要に応じて、排気絞り弁２３を加えて更に昇温できるように構成してもよい。
【００５１】
この排気導入機構は、排気バルブの上下即ち開閉を司る排気カムにおいて、排気行程中で排気バルブを開作動するカムプロフィールを採用して形成したり、同一シリンダの排気通路内とシリンダ内とを連通する排気導入通路と、この排気導入通路に配設され、吸気行程中に同一シリンダの内の排気通路内をシリンダに開放する排気導入バルブを採用したりして形成する。
【００５２】
また、流路切換手段は、流路切換弁１０２等で形成され、排気温度領域検出手段によりエンジンの運転状態を監視しながら、エンジンの運転を制御するＥＣＭと呼ばれる制御装置１０で弁開度を制御される。
【００５３】
なお、ＥＧＲを行うために、ＥＧＲ通路９が流路切換弁１０２より上流側の排気管７から分岐し、吸気絞り弁２２の下流側の排気管７に合流するように設けられている。
【００５４】
以上の構成の排気ガス浄化システムにおいては、次のように制御される。
【００５５】
エンジンの運転に際して、排気温度領域検出手段が、エンジンの負荷や回転数から排気温度が第１の所定の温度ラインＬ１より高く、第３の所定の温度ラインＬ３より低い適温領域Ｚ１にあることを検出した時には、流路切換手段により流路切換弁１０２を開弁し、排気ガスを直接第１の排気ガス浄化装置１２に流す。この時、吸気絞り２２と排気絞り２３は全開に制御され、ＥＧＲ弁はそれぞれの運転状態に適したＥＧＲ量になるように弁開度を調整制御されるか、全開とする。この第１の所定の温度ラインＬ１は排気温度が２５０℃以上、好ましくは３００℃以上となるラインである。
【００５６】
そして、排気温度領域検出手段が、排気温度が所定の温度ラインＬ１よりも低い低温領域Ｚ２（第１低温領域Ｚ２１又は第２低温領域Ｚ２２）にあることを検出した場合には、排気温度上昇手段を作動させて排気温度を上昇させると共に、流路切換手段により流路切換弁１０２を閉弁し、排気ガスをバイパス排気通路１０１に流して、排気ガスを第２の排気ガス浄化装置１３を通過させてから第１の排気ガス浄化装置１２を通過させるように制御する。
【００５７】
この排気温度上昇手段は、排気温度領域検出手段が、排気温度が第１の所定の温度ラインＬ１よりも低く、第２の所定の温度ラインＬ２より高い第１低温領域Ｚ２１にあることを検出した場合には、排気温度上昇手段の作動により、予め設定されたそれぞれの弁開度マップに従って、吸気絞り弁２２や排気絞り弁２３の弁開度を絞る。なお、ＥＧＲ弁１１は開とする。
【００５８】
この吸気絞り弁２２の絞りにより、吸入空気の流入量が低下し、また、吸気通路５内の圧力が低下するのでＥＧＲ量が増加する。また、排気絞り弁２３の絞りも加えると、排気通路７及びＥＧＲ通路９の排圧が増加するので、更に、ＥＧＲ量が増加する。そして、吸入空気の減少により空気過剰率が１．０に近づき、また、ＥＧＲガスの混入量の増加により吸入空気の吸気温度が上昇するので、排気温度が昇温する。
【００５９】
また、排気温度上昇手段は、排気温度領域検出手段が、排気温度が第１の低温領域Ｚ２１よりも更に低く、第２の所定の温度ラインＬ２よりも低い第２低温領域Ｚ２２にあることを検出した場合には、排気温度上昇手段の作動により、予め設定されたそれぞれの弁開度マップに従って、吸気絞り弁２２や排気絞り弁２３の弁開度を絞ると共にＥＧＲ弁１１は開とし、更に、排気導入機構も作動させて、吸気行程中にシリンダ内に高温の排気ガスを導入し、排気温度を上昇させる。この時、排気絞り弁２３が絞られ排圧が上昇していると多くの排気ガスが吸気行程中のシリンダ内に導入されるので、排気温度は更に上昇する。
【００６０】
なお、排気温度領域検出手段が、エンジンの負荷や回転数から、排気温度が高く、酸化触媒１２１の活性温度よりも高くなってしまう、第３の所定の温度ラインＬ３よりも高い高温領域Ｚ３にあることを検出した時には、吸気絞り２２と排気絞り２３は全開に制御すると共に、流路切換手段により流路切換弁１０２を開弁し、例えば、可変ターボチャージャによる吸入空気量の増加制御や冷却水による排気ガスの冷却等の排気温度低下手段により排気温度を低下させる。
【００６１】
この構成と制御により、排気温度が高温領域Ｚ１，Ｚ３にある時には、第１の排気ガス浄化装置１２で排気ガスを浄化するが、この第１の排気ガス浄化装置１２に流入する排気温度が高いので、第１の酸化触媒１２１と第１のＳＣＲ触媒１２Ｂも比較的温度の高い状態となり、触媒の活性化が進んでいる状態で効率よく、ＰＭ及びＮＯｘの浄化を行うことができる。
【００６２】
そして、アイドリングや低負荷等の排気温度が第１及び第２の低温領域Ｚ２１，Ｚ２２にある時には、排気昇温手段を作動させて、吸気絞り弁２２や排気絞り弁２３の絞りや排気導入機構の作動による吸気行程中のシリンダ内への排気導入により、排気温度を上昇させると共に、昇温した排気ガスを第２の排気ガス浄化装置１３を通過させて浄化する。
【００６３】
この第２の排気ガス浄化装置１３は、小容量であるため、排気マニホールドに最も近い位置に配置することができるので、排気ガスが冷却しにくく、第２の酸化触媒１３１や第２のＳＣＲ触媒１３Ｂの温度も大幅に温度低下せず、触媒が活性化している状態で効率よく、ＰＭ及びＮＯｘの浄化を行うことができる。
【００６４】
従って、この排気ガス浄化システムによれば、排気温度が高温領域にあるときは、排気通路に設けた第１の連続再生式ＤＰＦ１２Ａ及び第１のＳＣＲ触媒１２Ｂにより、効率よくＰＭとＮＯｘを浄化でき、アイドリング時や低負荷運転時等の排気温度が低いエンジンの運転状態においては、排気マニホールド近傍のバイパス排気通路に配置された第２の連続再生式ＤＰＦ１３Ａ及び第２のＳＣＲ触媒１３Ｂにより、効率よくＰＭとＮＯｘを浄化できる。
【００６５】
従って、エンジンの運転状態全般において大幅にＮＯｘ浄化率を向上させることが可能となる。
【００６６】
特に、排気ガス通路を切り換えて排気ガスが通過するＳＣＲ触媒の温度を常時３００℃以上に保てるので、理論的にはＮＯｘを１００％除去できることになる。
【００６７】
なお、上記の実施の形態では、連続再生式ＤＰＦとして、二酸化窒素再生型ＤＰＦシステムを採用して説明したが、これに限定されず、一体型二酸化窒素再生ＤＰＦや、ＰＭ酸化触媒付ＤＰＦや、あるいは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒をＤＰＦに担持させて、ＮＯｘを吸蔵及び還元する際に発生する活性酸素を利用して捕集したＰＭを連続的に燃焼させるような連続再生式ＤＰＦ等を採用してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係わるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムによれば、排気温度が高温領域にある場合は、排気通路に設けた第１の排気ガス浄化装置の第１の連続再生式ＤＰＦ及び第１のＳＣＲ触媒により、効率よくＰＭとＮＯｘを浄化でき、アイドリング時や低負荷運転時等の排気温度が低く、また、排気ガス量も少ないエンジンの運転状態においては、排気マニホールド近傍のバイパス排気通路に配置された、小容量の第２の排気ガス浄化装置の第２の連続再生式ＤＰＦ及び第２のＳＣＲ触媒により、効率よくＰＭとＮＯｘを浄化できる。
【００６９】
従って、エンジンの運転状態全般において、大幅にＰＭのみならずＮＯｘに対しても浄化率を向上させるころができる。
【００７０】
特に、エンジンの運転状態によって、排気通路を切り換えて、排気ガスが通過するＳＣＲ触媒の温度を常時３００℃以上に保つようにしているので、著しくＮＯｘ浄化率を向上でき、理論的にはＮＯｘを１００％除去できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図２】図１の第２の排気ガス浄化装置の拡大図である。
【図３】ＳＣＲ触媒の特性を示す図である。
【図４】本発明に係る排気温度領域検出手段が使用する排気温度領域マップの一例を示す図である。
【図５】先行技術におけるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図６】図５の第２の連続再生型ＤＰＦの拡大図である。
【図７】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の特性を示す図である。
【図８】ディーゼルエンジンのエンジンの回転数と負荷に対する排気温度との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
１２    第１の排気ガス浄化装置
１２Ａ  第１の連続再生式ＤＰＦ
１２Ｂ  第１のＳＣＲ触媒
１３    第２の排気ガス浄化装置
１３Ａ  第２の連続再生式ＤＰＦ
１３Ｂ  第２のＳＣＲ触媒
１０１  バイパス排気通路
【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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