(57)【要約】【課題】選択還元型触媒装置での尿素水由来の白色生成物の堆積を抑制できるという利点と尿素水の利用効率が高いという利点を生かしながら、さらに、選択還元型触媒装置へのアンモニアの供給を安定的に行えると共に、選択還元型触媒装置からのアンモニアのスリップ量を減少できて、選択還元型触媒装置のＮＯｘ浄化性能を向上できる、内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供する。【解決手段】微粒子捕集装置２３と選択還元型触媒装置２４の間の排気通路１５に、アンモニア吸着装置３０を備えた並行通路３１を設け、微粒子捕集装置２３から流出する排気ガスＧａの流れを排気通路１５への流れと並行通路３１への流れに切り換える流路切替弁３２と、アンモニア吸着装置３０の下流側の並行通路３１を開閉する開閉弁３３をそれぞれ設けて構成する。【選択図】図１
2016121547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
前記微粒子捕集装置と前記選択還元型触媒装置の間の前記排気通路に、アンモニア吸着装置を備えた並行通路を設け、
前記微粒子捕集装置から流出する排気ガスの流れを前記排気通路への流れと前記並行通路への流れに切り換える流路切替弁と、前記アンモニア吸着装置の下流側の前記並行通路を開閉する開閉弁をそれぞれ設け、
更に、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第１アンモニア濃度センサと、前記アンモニア吸着装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第２アンモニア濃度センサとを設けて構成したことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置を、
前記流路切替弁を前記排気通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を閉弁して、排気ガスを前記選択還元型触媒装置に流入させる通常制御を行う通常制御手段と、
前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁して、排気ガスを前記アンモニア吸着装置に流入させて排気ガス中のアンモニアを前記アンモニア吸着装置に吸着させる吸着制御を行う吸着制御手段と、
前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁した状態で、前記アンモニア吸着装置をアンモニア脱離温度以上に昇温して、前記アンモニア吸着装置から脱離したアンモニアを前記選択還元型触媒装置に流入させる脱離制御を行う脱離制御手段とを備えて構成した請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置を、さらに、
前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が、過剰でないと判定したときには、前記通常制御手段で通常制御を行い、
前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が、過剰であると判定したときには、前記吸着制御手段で吸着制御を行い、
前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記第２アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記アンモニア吸着装置に吸着したアンモニア量が、予め設定した吸着上限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を停止し、前記脱離制御手段で脱離制御を行い、
前記第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度と前記第２アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記アンモニア吸着装置に吸着しているアンモニア量が予め設定した吸着下限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を再開し、前記通常制御手段で通常制御を行うアンモニア供給制御手段を備えて構成した請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
前記アンモニア吸着装置に加熱装置を設け、この加熱装置で前記アンモニア吸着装置を加熱することにより、前記アンモニア吸着装置からアンモニアを脱離させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けた内燃機関の排気ガス浄化システムに、前記微粒子捕集装置と前記選択還元型触媒装置の間の前記排気通路に、アンモニア吸着装置を備えた並行通路と、前記微粒子捕集装置から流出する排気ガスの流れを前記排気通路への流れと前記並行通路への流れに切り換える流路切替弁と、前記アンモニア吸着装置の下流側の前記並行通路を開閉する開閉弁と、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第１アンモニア濃度センサと、前記アンモニア吸着装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第２アンモニア濃度センサとを設けて構成した内燃機関の排気ガス浄化システムにおける内燃機関の排気ガス浄化方法において、
前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が、過剰でないと判定したときには、前記流路切替弁を前記排気通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を閉弁して、排気ガスを前記選択還元型触媒装置に流入させ、
前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が過剰であると判定したときには、前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁して、排気ガスを前記アンモニア吸着装置に流入させて排気ガス中のアンモニアを前記アンモニア吸着装置に吸着させ、
前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記アンモニア吸着装置に吸着したアンモニア量が予め設定した吸着上限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を停止し、前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁した状態で、前記アンモニア吸着装置をアンモニア脱離温度以上に昇温して、前記アンモニア吸着装置から脱離したアンモニアを前記選択還元型触媒装置に流入させ、
前記アンモニア吸着装置に吸着したアンモニア量が予め設定した吸着下限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を再開し、前記流路切替弁を前記排気通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を閉弁して、排気ガスを前記選択還元型触媒装置に流入させることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けて構成される内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の排気通路に備えた排気ガス浄化装置には、内燃機関の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ触媒装置）やＮＯｘ吸蔵型還元触媒装置等の触媒装置が配設されている。
【０００３】
この選択還元型触媒装置を使用する場合には、選択還元型触媒装置より上流側の排気通路に尿素水噴射装置を設けて、この尿素水噴射装置より噴射した尿素水が排気ガスの熱により加水分解して生成されるアンモニア（ＮＨ3）を還元剤として選択還元型触媒装置に供給することで、選択還元型触媒の触媒作用により排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化している。
【０００４】
従来技術では、この尿素水噴射装置は、選択還元型触媒装置の入口側に近い排気通路に設けるのが一般的であるが、この構成では、尿素水が分解する際に生じるビウレットやシアヌル酸などに代表される白色生成物が排気通路の配管内や選択還元型触媒装置のハニカム構造体に堆積することや、それに伴って起こる配管の腐食ならびに選択還元型触媒装置の劣化等が問題となっている。さらに、この構成では、尿素水噴射装置より噴射された尿素水の利用効率が悪いという問題もある。
【０００５】
これへの対策として、ディーゼルエンジンの排気管に、排ガス上流側より順に、噴射ノズル、ディーゼルパティキュレートフィルタ、選択還元型触媒を設けて、この噴射ノズルから尿素系液体をディーゼルパティキュレートフィルタより排ガス上流側の排気管に噴射して、排ガスが比較的低温時には、生成したアンモニアが排ガス中のＮＯｘと反応して生じた固形物の硝酸アンモニウムを噴射ノズルの下流側に設けられたパティキュレートフィルタで捕集して、比較的低温時において、ＮＯｘが大気に排出されることを防止するエンジンの排ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、図５に示すが、このエンジンの排ガス浄化装置のように、排気通路１５に、上流側より順に、尿素水噴射装置２７、微粒子捕集装置２３、選択還元型触媒装置２４が配置された排気ガス浄化システム１Ｘでは、微粒子捕集装置２３と選択還元型触媒装置２４の間に、選択還元型触媒装置２４に流入するアンモニアの量を制御できるような機構が存在しないため、選択還元型触媒装置２４に到達するアンモニアの量は、微粒子捕集装置２３の入口側で噴射される尿素水Ｕの量だけではなく、微粒子捕集装置２３内における尿素水Ｕの気化や分解の度合いに左右される。
【０００７】
そのため、特に、エンジンの冷間時に、充分に昇温されていない状態、例えば、１６０℃以下の微粒子捕集装置に尿素水を噴射した場合には、この噴射した尿素水が微粒子捕集装置の入口あるいは内部に蓄積される。従って、この状態で、微粒子捕集装置が急激に昇温された場合には、蓄積された尿素が一度に分解して大量のアンモニアが発生して、選択還元型触媒装置に供給されることになるので、選択還元型触媒装置より下流側に大量のアンモニアが流出する可能性が生じる。
【０００８】
つまり、エンジンの冷間時においては、選択還元型触媒装置へのアンモニアの供給量を安定して供給することが難しいという問題と、微粒子捕集装置から瞬間的に大量のアンモニアが放出されて選択還元型触媒装置に供給された場合に、選択還元型触媒装置で消費しきれずに、アンモニアが下流側に大量にスリップしてしまう可能性があるという問題がある。
【０００９】
このＳＣＲ触媒をスリップしたアンモニアの回収と、回収したアンモニアの有効利用を目的に、ＳＣＲ触媒の下流にアンモニア吸蔵部を設け、このアンモニア吸蔵部から放出されたアンモニアを回収する回収部としてアンモニア吸蔵タンクを設けて、このアンモニア吸蔵タンクからアンモニアを流量調整弁を介してＳＣＲ触媒の上流側に供給する排気ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
しかしながら、この排気ガス浄化装置では、アンモニア吸蔵部の他にアンモニア吸蔵タンクや、アンモニア吸蔵部を加熱するためのヒータ、アンモニア吸蔵部の前後の上流排気バルブ、下流排気バルブに加えて、還元剤還流バルブ、流量調整弁の４つのバルブが必要になり、構成が複雑化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１１３４０１号公報
【特許文献２】特開２０１４−４７７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、選択還元型触媒装置での尿素水由来の白色生成物の堆積を抑制できるという利点と尿素水の利用効率が高いという利点を生かしながら、さらに、選択還元型触媒装置へのアンモニアの供給を安定的に行うことができると共に、選択還元型触媒装置からのアンモニアのスリップ量を減少できて、選択還元型触媒装置のＮＯｘ浄化性能を向上させることができる、内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の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】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記微粒子捕集装置と前記選択還元型触媒装置の間の前記排気通路に、アンモニア吸着装置を備えた並行通路を設け、前記微粒子捕集装置から流出する排気ガスの流れを前記排気通路への流れと前記並行通路への流れに切り換える流路切替弁と、前記アンモニア吸着装置の下流側の前記並行通路を開閉する開閉弁をそれぞれ設け、更に、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第１アンモニア濃度センサと、前記アンモニア吸着装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第２アンモニア濃度センサとを設けて構成される。
【００１４】
この構成によれば、第１アンモニア濃度センサで検出されるアンモニア濃度を用いて、選択還元型触媒装置に流入するアンモニア量を算出することができ、また、第２アンモニア濃度センサで検出されるアンモニア濃度を用いて、アンモニア吸着装置に流入するアンモニア量を算出することができるので、これらの値を元に、微粒子捕集装置から流出した排気ガス中の過剰のアンモニアをアンモニア吸着装置に吸着して一時貯蔵できると共に、必要に応じて、アンモニア吸着装置に吸着したアンモニアを脱離して、選択還元型触媒装置に供給することができるようになる。
【００１５】
従って、選択還元型触媒装置での尿素水由来の白色生成物の堆積を抑制できるという利点と尿素水の利用効率が高いという利点を生かしながら、さらに、選択還元型触媒装置へのアンモニアの供給を安定的に行うことができると共に、選択還元型触媒装置からのアンモニアのスリップ量を減少できて、選択還元型触媒装置のＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。
【００１６】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置を、前記流路切替弁を前記排気通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を閉弁して、排気ガスを前記選択還元型触媒装置に流入させる通常制御を行う通常制御手段と、前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁して、排気ガスを前記アンモニア吸着装置に流入させて排気ガス中のアンモニアを前記アンモニア吸着装置に吸着させる吸着制御を行う吸着制御手段と、前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁した状態で、前記アンモニア吸着装置をアンモニア脱離温度以上に昇温して、前記アンモニア吸着装置から脱離したアンモニアを前記選択還元型触媒装置に流入させる脱離制御を行う脱離制御手段とを備えて構成する。
【００１７】
この構成によれば、通常制御手段と吸着制御手段と脱離制御手段とを適宜組み合わせることにより、微粒子捕集装置で吸着及び放出される尿素水の量を考慮しながら、尿素水噴射装置から供給する尿素水の量と、アンモニア吸着装置から脱離するアンモニアの量を調整して、アンモニアを適量で選択還元型触媒装置に流入させることができるようになり、尿素水の利用効率を高めると共に、アンモニアスリップを防止できる。
【００１８】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化システムを制御する制御装置を、さらに、前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が、過剰でないと判定したときには、前記通常制御手段で通常制御を行い、前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が、過剰であると判定したときには、前記吸着制御手段で吸着制御を行い、前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記第２アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記アンモニア吸着装置に吸着したアンモニア量が、予め設定した吸着上限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を停止し、前記脱離制御手段で脱離制御を行い、前記第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度と前記第２アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記アンモニア吸着装置に吸着しているアンモニア量が予め設定した吸着下限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を再開し、前記通常制御手段で通常制御を行うアンモニア供給制御手段を備えて構成する。
【００１９】
この構成によれば、第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度と第２アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて、微粒子捕集装置で吸着及び放出される尿素水の量を考慮すると共に、アンモニア吸着装置におけるアンモニア吸着量を考慮しながら、尿素水噴射装置から供給する尿素水の量と、アンモニア吸着装置から脱離するアンモニアの量を調整して、アンモニアを適量で選択還元型触媒装置に流入させるので、尿素水の利用効率を高めると共に、アンモニアスリップを防止できる。なお、この吸着上限量は、吸着最大量の７０％〜８０％程度に設定することが好ましい。また、吸着下限量は、吸着最大量の０％〜２０％程度に設定することが好ましい。
【００２０】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記アンモニア吸着装置に加熱装置を設け、この加熱装置で前記アンモニア吸着装置を加熱することにより、前記アンモニア吸着装置からアンモニアを脱離させるように構成する。
【００２１】
この構成によれば、排気ガスや電気ヒーターを用いた加熱装置により、アンモニア吸着装置からのアンモニアの脱離及び脱離量をより精度よく制御することができるようになる。
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けた内燃機関の排気ガス浄化システムに、前記微粒子捕集装置と前記選択還元型触媒装置の間の前記排気通路に、アンモニア吸着装置を備えた並行通路と、前記微粒子捕集装置から流出する排気ガスの流れを前記排気通路への流れと前記並行通路への流れに切り換える流路切替弁と、前記アンモニア吸着装置の下流側の前記並行通路を開閉する開閉弁と、前記選択還元型触媒装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第１アンモニア濃度センサと、前記アンモニア吸着装置に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第２アンモニア濃度センサとを設けて構成した内燃機関の排気ガス浄化システムにおける内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記第１アンモニア濃度センサで検出したアンモニア濃度を用いて算出した、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が、過剰でないと判定したときには、前記流路切替弁を前記排気通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を閉弁して、排気ガスを前記選択還元型触媒装置に流入させ、前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記選択還元型触媒装置に流入するアンモニアの量が過剰であると判定したときには、前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁して、排気ガスを前記アンモニア吸着装置に流入させて排気ガス中のアンモニアを前記アンモニア吸着装置に吸着させ、前記尿素水噴射装置から尿素水を噴射中において、前記アンモニア吸着装置に吸着したアンモニア量が予め設定した吸着上限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を停止し、前記流路切替弁を前記並行通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を開弁した状態で、前記アンモニア吸着装置をアンモニア脱離温度以上に昇温して、前記アンモニア吸着装置から脱離したアンモニアを前記選択還元型触媒装置に流入させ、前記アンモニア吸着装置に吸着したアンモニア量が予め設定した吸着下限量に達したときには、前記尿素水噴射装置における尿素水の噴射を再開し、前記流路切替弁を前記排気通路への流れに切り換えると共に前記開閉弁を閉弁して、排気ガスを前記選択還元型触媒装置に流入させることを特徴とする方法である。この方法によれば、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、尿素水噴射装置、微粒子捕集装置、選択還元型触媒装置を設けて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、選択還元型触媒装置での尿素水由来の白色生成物の堆積を抑制できるという利点と尿素水の利用効率が高いという利点を生かしながら、さらに、選択還元型触媒装置へのアンモニアの供給を安定的に行うことができると共に、選択還元型触媒装置からのアンモニアのスリップ量を減少できて、選択還元型触媒装置のＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムを備えた内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を拡大した図であり、排気ガスが並行通路を通過する状態を示す図である。
【図３】図１の内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を拡大した図であり、排気ガスが並行通路を通過しない状態を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムの制御装置の構成を示す図である。
【図５】従来技術に係る内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の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。
【００２６】
最初に図１を参照しながら、この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１が配置されるエンジン（内燃機関）１０について説明する。このエンジン１０には、気筒（シリンダ）１０ａに面して燃料噴射装置１１と吸気弁１２と排気弁１３が設けられ、更に、吸気弁１２に連通する吸気通路１４と、排気弁１３に連通する排気通路１５と、ＥＧＲ通路１６が設けられている。
【００２７】
この吸気通路１４には、上流側より順に、エアクリーナ１７、ターボチャージャ（ターボ式過給器）１８のコンプレッサ１８ｂ、インタークーラ１９ａ、インテークスロットルバルブ１９ｂが設けられ、また、排気通路１５には、上流側より順に、ターボチャージャ１８のタービン１８ａ、排気ガス浄化装置２０が設けられている。また、ＥＧＲ通路１６は、コンプレッサ１８ｂより下流の吸気通路１４とタービン１８ａより上流の排気通路１５を接続して設けられ、このＥＧＲ通路１６には、上流側より順に、ＥＧＲクーラ１６ａ、ＥＧＲバルブ１６ｂが設けられている。
【００２８】
そして、大気から導入される新気Ａは、必要に応じて、ＥＧＲ通路１６から吸気通路１４に流入する排気ガス（ＥＧＲガス）Ｇｅを伴って、吸気弁１２経由で気筒（シリンダ）１０ａに送られる。また、気筒１０ａで発生した排気ガスＧは、排気弁１３経由で排気通路１５に流出し、その一部はＥＧＲ通路１６にＥＧＲガスＧｅとして流れ、残りの排気ガスＧａ（＝Ｇ−Ｇｅ）は、タービン１８ａを経由して、排気ガス浄化装置２０に流入して、浄化された後、浄化された排気ガスＧｃとしてマフラー（図示しない）、テールパイプ（図示しない）を経由して大気中へ放出される。
【００２９】
また、排気ガス浄化装置２０は、この図１の構成では、酸化触媒装置（ＤＯＣ）２２、微粒子捕集装置２３、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）２４及び酸化触媒装置（ＤＯＣ）２５等で構成される。
【００３０】
また、酸化触媒装置２２の上流側の排気通路１５には、未燃燃料を排気通路１５内に噴射する燃料噴射装置２６が配設され、微粒子捕集装置２３の再生処理時に、排気通路１５内に未燃燃料を噴射し、酸化触媒装置２２で酸化された未燃燃料の酸化熱により排気ガスＧａを昇温して微粒子捕集装置２３をＰＭ燃焼可能な温度域まで昇温させる役割を持っている。
【００３１】
また、酸化触媒装置２２の下流側で、かつ、微粒子捕集装置２３の上流側の排気通路１５には、ＮＯｘ還元用の尿素水Ｕを排気通路１５内に噴射する尿素水噴射装置２７が配設され、噴射された尿素水Ｕは、微粒子捕集装置２３内で気化及び分解を促進されて、アンモニアを生成し、下流側の選択還元型触媒装置２４でこのアンモニアにより排気ガスＧａ中のＮＯｘを水と窒素に還元して無害化している。
【００３２】
そして、本発明においては、内燃機関の排気ガス浄化システム１では、図１、図２に示すように、微粒子捕集装置２３と選択還元型触媒装置２４の間の排気通路１５に、アンモニア吸着装置３０を備えた並行通路３１を設ける。また、微粒子捕集装置２３から流出する排気ガスＧａの流れを排気通路１３への流れと並行通路３１への流れに切り換える流路切替弁３２と、アンモニア吸着装置３０の下流側の並行通路３１を開閉する開閉弁３３をそれぞれ設ける。
【００３３】
この流路切替弁３２は、三方弁で形成すると一つの弁で済むが、２個の開閉弁で構成してもよい。また、この流路切替弁３２を、排気通路１５への流れと並行通路３１への流れとを選択的に切り替える弁で構成してもよいが、排気通路１５への流れと並行通路３１への流れとの割合を０％〜１００％まで連続的に切り替える弁で構成すると、制御が多少複雑になるが、より極め細かい制御を行うことができるようになる。
【００３４】
また、このアンモニア吸着装置３０に加熱装置（図示しない）を設け、この加熱装置でアンモニア吸着装置３０を加熱することにより、アンモニア吸着装置３０からアンモニアを脱離させるように構成する。これにより、排気ガスや電気ヒーターを用いた加熱装置により、アンモニア吸着装置３０からのアンモニアの脱離及び脱離量をより精度よく制御することができるようになる。
【００３５】
更に、選択還元型触媒装置２４に流入する排気ガスＧａのアンモニア濃度を検出する第１アンモニア濃度センサ３４と、アンモニア吸着装置３０に流入する排気ガスＧａのアンモニア濃度を検出する第２アンモニア濃度センサ３５とを設けて構成する。
【００３６】
この構成により、第１アンモニア濃度センサ３４で検出されるアンモニア濃度を用いて、選択還元型触媒装置２４に流入するアンモニア量を算出することができ、また、第２アンモニア濃度センサ３５で検出されるアンモニア濃度を用いて、アンモニア吸着装置３０に流入するアンモニア量を算出することができる。そして、これらの値を元に、微粒子捕集装置２３から流出した排気ガスＧａ中の過剰のアンモニアをアンモニア吸着装置３０に吸着して一時貯蔵できると共に、必要に応じて、アンモニア吸着装置３０に吸着したアンモニアを脱離して、選択還元型触媒装置２４に供給することができるようになる。
【００３７】
また、内燃機関の排気ガス浄化システム１を制御する制御装置４０を設ける。この制御装置４０は、エンジン１０全般の運転状態を制御するエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）に組み込んでもよいし、独立して設けてもよい。
【００３８】
そして、本発明では、図４に示すように、この排気ガス浄化システム１を制御する制御装置４０を、通常制御手段４１と吸着制御手段４２と脱離制御手段４３とアンモニア供給制御手段４４を備えて構成する。
【００３９】
この通常制御手段４１は、図３に示すように、流路切替弁３２を排気通路１５への流れに切り換えると共に開閉弁３３を閉弁して、排気ガスＧａを選択還元型触媒装置２４に流入させる通常制御を行う手段であり、吸着制御手段４２は、図２に示すように、流路切替弁３２を並行通路３１への流れに切り換えると共に開閉弁３３を開弁して、排気ガスＧａをアンモニア吸着装置３０に流入させて排気ガスＧａ中のアンモニアをアンモニア吸着装置３０に吸着させる吸着制御を行う手段である。
【００４０】
また、脱離制御手段４３は、図２に示すように、流路切替弁３２を並行通路３１への流れに切り換えると共に開閉弁３３を開弁した状態で、アンモニア吸着装置３０をアンモニア脱離温度以上に昇温して、アンモニア吸着装置３０から脱離したアンモニアを選択還元型触媒装置２４に流入させる脱離制御を行う手段である。
【００４１】
これにより、通常制御手段４１と吸着制御手段４２と脱離制御手段４３とを適宜組み合わせることにより、微粒子捕集装置２３で吸着及び放出される尿素水Ｕの量を考慮しながら、尿素水噴射装置２７から供給する尿素水Ｕの量と、アンモニア吸着装置３０から脱離するアンモニアの量を調整して、アンモニアを適量で選択還元型触媒装置２４に流入させることができるようになり、尿素水Ｕの利用効率を高めると共に、アンモニアスリップを防止できる。
【００４２】
また、アンモニア供給制御手段４４は、次のような各条件下で、通常制御、吸着制御、脱離制御を行う手段である。
【００４３】
つまり、尿素水噴射装置２７から尿素水Ｕを噴射中において、第１アンモニア濃度センサ３４で検出したアンモニア濃度を用いて算出した、選択還元型触媒装置２４に流入するアンモニアの量が、過剰でないと判定したときには、通常制御手段４１で通常制御を行う。
【００４４】
また、尿素水噴射装置２７から尿素水Ｕを噴射中において、選択還元型触媒装置２４に流入するアンモニアの量が、過剰であると判定したときには、吸着制御手段４２で吸着制御を行う。
【００４５】
また、尿素水噴射装置２７から尿素水Ｕを噴射中において、第２アンモニア濃度センサ３５で検出したアンモニア濃度を用いて算出した、アンモニア吸着装置３０に吸着したアンモニア量が、予め設定した吸着上限量に達したときには、尿素水噴射装置２７における尿素水Ｕの噴射を停止し、脱離制御手段４３で脱離制御を行う。
【００４６】
また、第１アンモニア濃度センサ３４で検出したアンモニア濃度と第２アンモニア濃度センサ３５で検出したアンモニア濃度を用いて算出した、アンモニア吸着装置３０に吸着しているアンモニア量が予め設定した吸着下限量に達したときには、尿素水噴射装置２７における尿素水Ｕの噴射を再開し、通常制御手段４１で通常制御を行う。
【００４７】
これにより、第１アンモニア濃度センサ３４で検出したアンモニア濃度と第２アンモニア濃度センサ３５で検出したアンモニア濃度を用いて、微粒子捕集装置２３で吸着及び放出される尿素水Ｕの量を考慮すると共に、アンモニア吸着装置３０におけるアンモニア吸着量を考慮しながら、尿素水噴射装置２７から供給する尿素水Ｕの量と、アンモニア吸着装置３０から脱離するアンモニアの量を調整して、アンモニアを適量で選択還元型触媒装置２４に流入させるので、尿素水Ｕの利用効率を高めると共に、アンモニアスリップを防止できる。なお、この吸着上限量は、吸着最大量の７０％〜８０％程度に設定することが好ましい。また、吸着下限量は、吸着最大量の０％〜２０％程度に設定することが好ましい。
【００４８】
次に、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法について説明する。この方法は、エンジン１０の排気通路１５に、上流側より順に、尿素水噴射装置２７、微粒子捕集装置２３、選択還元型触媒装置２４を設けた内燃機関の排気ガス浄化システム１に、微粒子捕集装置２３と選択還元型触媒装置２４の間の排気通路１５に、アンモニア吸着装置３０を備えた並行通路３１と、微粒子捕集装置２３から流出する排気ガスＧａの流れを排気通路１５への流れと並行通路３１への流れに切り換える流路切替弁３２と、アンモニア吸着装置３０の下流側の並行通路３１を開閉する開閉弁３３と、選択還元型触媒装置２４に流入する排気ガスＧａのアンモニア濃度を検出する第１アンモニア濃度センサ３４と、アンモニア吸着装置３０に流入する排気ガスのアンモニア濃度を検出する第２アンモニア濃度センサ３５を設けて構成した内燃機関の排気ガス浄化システムにおける内燃機関の排気ガス浄化方法である。
【００４９】
そして、この方法において、尿素水噴射装置２７から尿素水Ｕを噴射中において、第１アンモニア濃度センサ３４で検出したアンモニア濃度を用いて算出した、選択還元型触媒装置２４に流入するアンモニアの量が、過剰でないと判定したときには、流路切替弁３２を排気通路１５への流れに切り換えると共に開閉弁３３を閉弁して、排気ガスＧａを選択還元型触媒装置２４に流入させる。
【００５０】
また、尿素水噴射装置２７から尿素水Ｕを噴射中において、選択還元型触媒装置２４に流入するアンモニアの量が過剰であると判定したときには、流路切替弁３２を並行通路３１への流れに切り換えると共に開閉弁３３を開弁して、排気ガスＧａをアンモニア吸着装置３０に流入させて排気ガスＧａ中のアンモニアをアンモニア吸着装置３０に吸着させる。
【００５１】
また、尿素水噴射装置２７から尿素水Ｕを噴射中において、アンモニア吸着装置３０に吸着したアンモニア量が予め設定した吸着上限量に達したときには、尿素水噴射装置２７における尿素水Ｕの噴射を停止し、流路切替弁３２を並行通路３１への流れに切り換えると共に開閉弁３３を開弁した状態で、アンモニア吸着装置３０をアンモニア脱離温度以上に昇温して、アンモニア吸着装置３０から脱離したアンモニアを選択還元型触媒装置２４に流入させる。
【００５２】
さらに、アンモニア吸着装置３０に吸着したアンモニア量が予め設定した吸着下限量に達したときには、尿素水噴射装置２７における尿素水Ｕの噴射を再開し、流路切替弁３２を排気通路１５への流れに切り換えると共に開閉弁３３を閉弁して、排気ガスＧａを選択還元型触媒装置２４に流入させる。
【００５３】
そして、上記の構成の内燃機関の排気ガス浄化システム１及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、エンジン１０の排気通路１５に、上流側より順に、尿素水噴射装置２７、微粒子捕集装置２３、選択還元型触媒装置２４を設けて構成される内燃機関の排気ガス浄化システム１において、選択還元型触媒装置２４での尿素水Ｕに由来する白色生成物の堆積を抑制できるという利点と尿素水Ｕの利用効率が高いという利点を生かしながら、さらに、選択還元型触媒装置２４へのアンモニアの供給を安定的に行うことができると共に、選択還元型触媒装置２４からのアンモニアのスリップ量を減少できて、選択還元型触媒装置２４のＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ｘ  内燃機関の排気ガス浄化システム
１０  エンジン（内燃機関）
１１  燃料噴射装置
１４  吸気通路
１５  排気通路
２０  排気ガス浄化装置
２２  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
２３  微粒子捕集装置
２４  選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）
２５  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
２６  燃料噴射装置
２７  尿素水噴射装置
３０  アンモニア吸着装置
３１  並行通路
３２  流路切替弁
３３  開閉弁
３４  第１アンモニア濃度センサ
３５  第２アンモニア濃度センサ
４０  制御装置
４１  通常制御手段
４２  吸着制御手段
４３  脱離制御手段
４４  アンモニア供給制御手段
Ａ  新気
Ｇ  発生した排気ガス
Ｇａ  排気ガス浄化装置を通過する排気ガス
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
Ｇｅ  ＥＧＲガス
Ｕ  尿素水
【図１】
2016121547.tif 000003
【図２】
2016121547.tif 000004
【図３】
2016121547.tif 000005
【図４】
2016121547.tif 000006
【図５】
2016121547.tif 000007