(57)【要約】【課題】還元剤とＮＯxとの反応によって所定の中間物質を生成する中間物質生成触媒と、生成された中間物質を使用してＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒とを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、中間物質生成触媒におけるより効率よい中間物質の生成を可能とし、より効率よく排気中のＮＯxを浄化できる技術を提供する。【解決手段】中間物質生成触媒としてのＮＳＲ１０と、ＮＯx浄化触媒としてのＳＣＲ１１と、ＮＳＲ１０におけるアンモニア生成のための還元剤を排気に供給する燃料添加弁１４を備えた排気浄化システムに着目した。燃料添加弁１４からの燃料添加時には、制御弁１５を開弁して排気の一部にバイパス管６を通過させ、排気の圧力を低減する。これにより、燃料添加弁１４からの添加燃料の分散を抑制し、ＮＳＲ１０における局所的なオーバーリッチ状態の形成を可能とした。【選択図】図１
2009174499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯxと還元剤との反応により所定の中間物
質を生成する中間物質生成触媒と、
前記排気通路における前記中間物質生成触媒の下流側に設けられ、該中間物質生成触媒で生成される中間物質との反応によって排気中のＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒と、
前記中間物質生成触媒の上流側において、排気に還元剤を供給して前記中間物質生成触媒に還元剤を導入し、前記中間物質生成触媒に前記中間物質を生成させる還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給する際に、前記排気通路における所定部分の排気の圧力を低減させる圧力低減手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記中間物質生成触媒の上流側に設けられた分岐部において前記排気通路から分岐するとともに、前記中間物質生成触媒の下流側に設けられた合流部において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記中間物質生成触媒をバイパスさせるバイパス通路と、
前記分岐部の上流側の前記排気通路を通過する排気のうちの、前記バイパス通路を通過する排気の量を制御するバイパス量制御手段と、をさらに備え、
前記圧力低減手段は、前記バイパス量制御手段によって、前記分岐部の上流側の前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させることで、前記排気通路における前記分岐部と前記合流部との間の部分における排気の圧力を低減することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記圧力低減手段は、前記内燃機関の吸気絞り弁により、前記内燃機関への吸入空気量を絞ることによって、前記排気通路における排気の圧力を低減することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯxと還元剤との反応により所定の中間物
質を生成する中間物質生成触媒と、
前記排気通路における前記中間物質生成触媒の下流側に設けられ、該中間物質生成触媒で生成される中間物質との反応によって排気中のＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒と、
前記排気通路における前記中間物質生成触媒の上流側に設けられ、前記排気通路を通過する排気に還元剤を添加して前記中間物質生成触媒に還元剤を供給し、前記中間物質生成触媒に前記中間物質を生成させる主還元剤添加手段と、
前記排気通路における前記主還元剤添加手段とは異なる場所に設けられて、該排気通路を通過する排気に還元剤を添加するとともに、還元剤の供給源を前記主還元剤添加手段と共有する一または複数の副還元剤添加手段と、を備え、
前記副還元剤添加手段によって還元剤が排気に添加されることで前記供給源から前記主還元剤添加手段への還元剤の供給圧力が低下したときに、前記主還元剤添加手段から還元剤を排気に添加することにより前記中間物質生成触媒に還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気にはＮＯxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するために、内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を設けることが知られている。また、排気が還元雰囲気にあるときにアンモニアを生成する中間物質生成触媒と、該中間物質生成触媒で生成されるアンモニアを使用してＮＯxを還元浄化する
脱硝触媒とを備えた排気浄化システムが知られている。
【０００３】
上記の技術に関連する技術としては、内燃機関の排気系に設けられ、排気が還元雰囲気にあるときに排気中のＮＯxと還元剤との反応によりアンモニアを生成するアンモニア生
成手段と、該アンモニア生成手段の下流側に設けられ、排気が酸化雰囲気にあるときに排気中のＮＯxを吸着し、排気が還元雰囲気にあるときに吸着したＮＯxを還元するとともにアンモニアを生成し、該生成したアンモニアを貯蔵するＮＯx浄化手段を備えることで、
ＮＯxの浄化効率を向上させた排気浄化装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、上記の技術においては、アンモニア生成手段への還元剤の供給量については、燃費の観点または、スモークや失火の防止の観点から制限される場合がある。そのような場合には、排気の空燃比をオーバーリッチ化して充分な還元雰囲気を形成することは容易ではなかった。そうすると、アンモニア生成手段において充分な量のアンモニアを生成し、ＮＯx浄化手段においてＮＯxを充分に浄化することが困難な場合があった。
【特許文献１】特開２００６−１８３４７７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、還元剤とＮＯxとの反応によってアンモニアなどの所定
の中間物質を生成する中間物質生成触媒と、生成された中間物質を使用してＮＯxを還元
浄化するＮＯx浄化触媒とを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、中間物質生成
触媒におけるより効率よい中間物質の生成を可能とし、排気におけるＮＯxをＮＯx浄化触媒においてより効率的に浄化できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、還元剤とＮＯxとの反応によって所定の中間物質
を生成する中間物質生成触媒と、該中間物質生成触媒で生成される中間物質を還元剤として使用してＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒と、中間物質生成触媒における中間物質生成のための還元剤を排気に供給する還元剤供給手段を備えた排気浄化システムを対象としている。そして、還元剤供給手段から還元剤を排気に供給する際には、排気の圧力を低減することで排気に供給された還元剤の分散を抑制し、中間物質生成触媒における局所的なオーバーリッチ状態の形成を可能としたことを最大の特徴とする。
【０００７】
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯxと還元剤との反応によ
り所定の中間物質を生成する中間物質生成触媒と、
前記排気通路における前記中間物質生成触媒の下流側に設けられ、該中間物質生成触媒で生成される中間物質との反応によって排気中のＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒と、
前記中間物質生成触媒の上流側において、排気に還元剤を供給して前記中間物質生成触
媒に還元剤を導入し、前記中間物質生成触媒に前記中間物質を生成させる還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給する際に、前記排気通路における所定部分の排気の圧力を低減させる圧力低減手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで所定の中間物質とは、例えばアンモニア生成触媒においてＮＯxと還元剤との反
応によって生じるアンモニアを含んでいる。この他、ＨＣとＮＯxとの反応によって生じ
る、例えばニトロ基、シアノ基、アミノ基等を有した反応性の高い中間物質（中間生成物）を意味している。
【０００９】
ここで所定部分とは、排気の圧力を低下させることで還元剤供給手段から排気に供給された還元剤の分散を抑制できる部分である。例えば所定部分は、排気通路における中間物質生成触媒より上流側であって還元剤供給手段の下流側の部分または、その一部であってもよい。また、さらに排気通路における還元剤供給手段の上流側の部分または、中間物質生成触媒若しくはそれより下流側の部分を含んでいてもよい。
【００１０】
これによれば、還元剤供給手段から還元剤を排気中に供給した際に、排気の圧力の低減により、還元剤の微粒化を抑制することが可能になる。そうすると、排気中に局所的な還元剤の高密度の分布を形成でき、中間物質生成触媒において、局所的なオーバーリッチ状態を形成させることができる。そうすれば、中間物質生成触媒においてオーバーリッチ状態となった部分で、より効率的にアンモニアなどの中間物質を生成することができ、より確実に、ＮＯx浄化触媒に対して充分な量の中間物質を供給することができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記中間物質生成触媒の上流側に設けられた分岐部において前記排気通路から分岐するとともに、前記中間物質生成触媒の下流側に設けられた合流部において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記中間物質生成触媒をバイパスさせるバイパス通路と、
前記分岐部の上流側の前記排気通路を通過する排気のうちの、前記バイパス通路を通過する排気の量を制御するバイパス量制御手段と、をさらに備え、
前記圧力低減手段は、前記バイパス量制御手段によって、前記分岐部の上流側の前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させることで、前記排気通路における前記分岐部と前記合流部との間の部分における排気の圧力を低減するようにしてもよい。
【００１２】
これによれば、バイパス通路を通過する排気の量を増加させるという平易な制御により、排気通路における前記分岐部と前記合流部の間の排気の圧力を瞬時に低減することができ、より確実に、排気中に局所的な還元剤の高密度の分布を形成でき、中間物質生成触媒において、局所的なオーバーリッチ状態を形成させることができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記圧力低減手段は、前記内燃機関の吸気絞り弁により、前記内燃機関への吸入空気量を絞ることによって、前記排気通路における排気の圧力を低減するようにしてもよい。
【００１４】
これによれば、内燃機関への吸入空気量を絞るという平易な制御により、排気通路全体における排気の圧力を瞬時に低減することができ、より確実に、排気中に局所的な還元剤の分布を形成できる。その結果、中間物質生成触媒において、より確実に局所的なオーバーリッチ状態を形成させることができる。
【００１５】
また、本発明においては、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯxと還元剤と
の反応により所定の中間物質を生成する中間物質生成触媒と、
前記排気通路における前記中間物質生成触媒の下流側に設けられ、該中間物質生成触媒で生成される中間物質との反応によって排気中のＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒と、
前記排気通路における前記中間物質生成触媒の上流側に設けられ、前記排気通路を通過する排気に還元剤を添加して前記中間物質生成触媒に還元剤を供給し、前記中間物質生成触媒に前記中間物質を生成させる主還元剤添加手段と、
前記排気通路における前記主還元剤添加手段とは異なる場所に設けられて、該排気通路を通過する排気に還元剤を添加するとともに、還元剤の供給源を前記主還元剤添加手段と共有する一または複数の副還元剤添加手段と、を備え、
前記副還元剤添加手段によって還元剤が排気に添加されることで前記供給源から前記主還元剤添加手段への還元剤の供給圧力が低下したときに、前記主還元剤添加手段から還元剤を排気に添加することにより前記中間物質生成触媒に還元剤を供給することとしてもよい。
【００１６】
これによれば、副還元剤添加手段によって還元剤が排気に添加され、副還元剤添加手段及び、主還元剤添加手段への還元剤の供給圧力が低下した状態で、主還元剤添加手段から還元剤を排気に添加することが可能となる。そうすると、主還元剤添加手段における噴射圧を低下させることができ、添加される還元剤の微粒化を抑制することが可能となる。その結果、排気中に局所的な還元剤の高密度の分布を形成でき、中間物質生成触媒において、局所的なオーバーリッチ状態を形成させることができる。そうすれば、中間物質生成触媒においてオーバーリッチ状態となった部分で、より効率的にアンモニアなどの中間物質を生成することができ、より確実に、ＮＯx浄化触媒に対して充分な量の中間物質を供給
することができる。
【００１７】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。また、請求項１に係る発明と請求項４に係る発明は両方とも、還元剤を排気中に添加する際に、添加される還元剤の微粒化を抑制することで排気中に局所的な還元剤の分布を形成し、中間物質生成触媒において、局所的なオーバーリッチ状態を形成させるものである。これにより、中間物質生成触媒においてオーバーリッチ状態となった部分で、より効率的にアンモニアなどの中間物質を生成することができ、より確実に、ＮＯx
浄化触媒に対して充分な量の中間物質を供給することができる。従って、本願の請求項１に係る発明と請求項４に係る発明とは先行技術に対して特別な、同一の技術的特徴を有している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にあっては、還元剤とＮＯxとの反応によって所定の中間物質を生成する中間物
質生成触媒と、生成された中間物質を使用してＮＯxを還元浄化するＮＯx浄化触媒とを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、中間物質生成触媒におけるより効率よい中間物質の生成を可能とする。そして、排気におけるＮＯxをＮＯx浄化触媒においてより効率的に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関である。なお、図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。
【００２１】
図１において、内燃機関１には、内燃機関１から排出される排気が流通する排気通路としての排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中のＮＯxを浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、「ＮＳＲ」と略す。）１０が配置されている。そして、排気管５におけるＮＳＲ１０の下流側には、排気中のＮＨ３を吸着するとともに、吸着したＮＨ３と排気中のＮＯxとを反
応させて排気中のＮＯxを還元浄化する選択還元型ＮＯx触媒（以下、「ＳＣＲ」と略す。）１１が配置されている。さらに、排気管５におけるＳＣＲ１１の下流側には、酸化能を有する酸化触媒１２が配置されている。
【００２２】
また、本実施例においては、ＮＳＲ１０の上流の分岐部５ａにおいて、排気管５からバイパス通路としてのバイパス管６が分岐されている。このバイパス管６は、ＳＣＲ１１と酸化触媒１２の間の合流部（符号をつけての説明はせず）で排気管５に合流している。また、バイパス管６には、内燃機関１からの排気のうちのバイパス管６を通過させる排気の量を制御するバイパス量制御手段としての制御弁１５が備えられている。
【００２３】
ここで、制御弁１５を閉弁側に作動させることで、内燃機関１からの排気のうち、バイパス管６を通過する排気の量を減少させ、ＮＳＲ１０及びＳＣＲ１１、酸化触媒１２の全てを通過する排気の量を増加させることができる。同様に、制御弁１５を開弁側に作動させることで、内燃機関１からの排気のうちバイパス管６を通過する排気の量を増加させ、ＮＳＲ１０及びＳＣＲ１１を通過する排気の量を減少させることができる。
【００２４】
なお、排気管５における分岐部５ａとＮＳＲ１０との間には、還元剤としての燃料を排気中に添加する燃料添加弁１４が配置されている。この燃料添加弁１４から排気管５を通過する排気に燃料を添加することで、ＮＳＲ１０に還元剤を供給することができる。なお、上記においてＮＳＲ１０は中間物質生成触媒に相当する。ＳＣＲ１１はＮＯx浄化触媒
に相当する。また、燃料添加弁１４は還元剤供給手段に相当する。
【００２５】
以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０が併設さ
れている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１のＮＳＲ１０、ＳＣＲ１１を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。
【００２６】
ＥＣＵ２０には、図示しないエアフローメータ、クランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における制御弁１５、燃料添加弁１４などが電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０によって制御されるようになっている。また、ＥＣＵ２０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。
【００２７】
次に、排気管５に上流側から燃料添加弁１４、ＮＳＲ１０、ＳＣＲ１１、酸化触媒１２を備えた排気浄化システムにおける一般的なＮＯx浄化時の作用について説明する。この
場合は、内燃機関１の通常運転時には、内燃機関１からの排気の空燃比はリーンとなっており、この場合には、排気中のＮＯxがＮＳＲ１０に吸蔵されることにより浄化されてい
る。そして、ＮＳＲ１０におけるＮＯxの吸蔵量が所定量を超えると、ＮＳＲ１０におけ
るＮＯxの吸蔵効率が低下するために、燃料添加弁１４から排気に還元剤としての燃料を
添加するいわゆるリッチスパイク制御が行なわれる。
【００２８】
そうすると、ＮＳＲ１０の雰囲気が還元雰囲気となり、ＮＳＲ１０に吸蔵されているＮＯxの一部はＮ２に還元されＮＳＲ１０から放出される。一方、ＮＳＲ１０に吸蔵されて
いるＮＯxの他の一部はＮＨ３となりＮＳＲ１０から排出される。その後、ＮＳＲ１０か
ら排出されたＮＨ３は、ＳＣＲ１１に吸着される。
【００２９】
次に、リッチスパイク制御が終了し、内燃機関１からの排気の空燃比がリーンの状態となると、ＮＳＲ１０におけるＮＯx吸蔵効率は回復しているので排気中のＮＯxが高効率でＮＳＲ１０に吸蔵される。また、ＮＳＲ１０を通り抜けたＮＯxについてはＳＣＲ１１に
達し、ＳＣＲ１１に吸着されたＮＨ３と反応することでＮ２に還元される。これらの作用により、より確実に排気中のＮＯxを浄化することが可能となっている。また、ＳＣＲ１
１を通り抜けたＮＨ３については、酸化触媒１２で酸化されることでそのまま車外に放散されることが防止されている。
【００３０】
ここで、ＮＳＲ１０においてより効率よくＮＨ３を発生させ、ＳＣＲ１１により効率よくＮＨ３を吸着させておくためには、ＮＳＲ１０における空燃比をオーバーリッチな状態とすることが要求される。しかし、上記した従来のＮＯx浄化制御においては、燃料添加
弁１４からの添加燃料量は燃費の観点から制限されており、ＮＳＲ１０において空燃比をストイキ以下のオーバーリッチとすることは容易でなかった。従って、ＮＳＲ１０においてＮＨ３を効率よく発生させ、ＳＣＲ１１に充分なＮＨ３を供給することが困難になる場合があった。
【００３１】
そこで、本実施例においては、燃料添加弁１４から還元剤としての燃料を添加する際に、バイパス管６に設けられた制御弁１５を開弁し、内燃機関１からの排気の一部にバイパス管６を通過させることとした。これにより、燃料添加弁１４からの燃料添加時における排気管５中の排気の圧力を低下させることとした。
【００３２】
そうすると、図２に示すように燃料添加弁１４から排気中に添加された燃料の微粒化を抑制することができる。そして、排気管５を通過する排気の一部分に比較的粒径の大きな燃料を集中的に分布させることが可能となる。その結果、図３に示すように、バイパスにより排気の圧力を低下させない場合と比較して、排気の空燃比を局所的には、ＮＳＲ１０においてより確実にＮＨ３を発生させることができるオーバーリッチな状態にすることができる。これにより、ＮＳＲ１０においてより効率よくＮＨ３を生成し、ＳＣＲ１１に供給することが可能となる。
【００３３】
これに加え、本実施例においては、燃料添加弁１４から燃料を添加する際に、内燃機関１からの排気の一部にバイパス管６を通過させることで、燃料添加弁１４から添加された燃料がＮＳＲ１０に到達するまでに酸化消費されてしまうことを抑制できる。また、ＮＳＲ１０に到達した燃料がＮＳＲ１０内で充分に還元反応を完了させる時間を確保することができ、ＮＯxの還元効率を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施例によれば、ドラビリに与える影響も考えなくてよい。また、本実施例によれば、排気管５とバイパス管６との合流部の下流側に酸化触媒１２が配置されているので、ＮＳＲ１０及びＳＣＲ１１を通り抜けたＨＣなどの還元剤についても、バイパス管６を通過したリーンガスとの反応によって浄化可能である。
【００３５】
図４には、制御弁１５の開弁タイミングの例について示す（開弁タイミングについてこの例に限定する趣旨ではない。）。図４において時点ｔ２は、燃料添加弁１４からの燃料添加タイミング、時点ｔ３は、燃料添加弁１４から排気に添加された燃料がＮＳＲ１０に付着するタイミングである。また、時点ｔ１は、この時点において制御弁１５を開弁することにより、時点ｔ２において充分に排気管５内の排気圧力を低下させることができる開
弁タイミングであり、予め実験的に求められたタイミングである。
【００３６】
本実施例においては、図４に示したように、少なくとも時点ｔ１から時点ｔ３までの期間は制御弁１５を開弁することが望ましい。そうすることにより、燃料添加弁１４から添加された燃料が排気管５中に滞在する期間については排気管５内の圧力を低下することができ、より確実に、ＮＳＲ１０においてオーバーリッチ状態を形成することが可能となる。
【００３７】
なお、本実施例においては、制御弁１５の閉弁時期は特に制限しない。しかし、ＮＳＲ１０において充分に反応が終了した時点で制御弁１５を閉弁し、排気管５を通過する排気の量及び排気圧力を増加させ、ＮＳＲ１０で生成されたＮＨ３をＳＣＲ１１に速やかに輸送させ、選択還元を実施することが望ましい。これにより、より確実にＮＯxの選択還元
に係る効率を向上させることができる。
【００３８】
なお、制御弁１５を閉弁するタイミングが遅すぎる場合には、バイパス管６を通過する未浄化の排気が増加するので、全体としてＮＯx浄化率の向上が妨げられる場合がある。
従って、制御弁１５を閉弁するタイミングは、制御弁１５の開弁により得られるＮＯx浄
化率の向上効果と、バイパス管６を通過する未浄化の排気の増加によるＮＯx浄化率の悪
化分とを比較衡量し、有利な結果が得られるように設定するのがよい。
【００３９】
より具体的には、例えば、制御弁１５の開弁によるＮＯx浄化率の向上の観点からは、
前述のようにＮＳＲ１０においてＮＨ３の生成が完了してから制御弁１５を閉弁することが望ましい。しかし、制御弁１５の開弁期間中にバイパス管６を通過する未浄化の排気の量を考慮すると、制御弁１５の開弁期間は短い方が望ましい。
【００４０】
従って、制御弁１５の閉弁タイミングは、例えば燃料添加弁１４からの燃料添加インターバルにおける合計のＮＯx浄化率が最高となるタイミングとして予め実験により求める
ようにしてもよい。こうすることにより、さらに確実にシステム全体のＮＯx浄化効率を
向上させることができる。
【００４１】
次に、本実施例における排気浄化システムの別の構成について図５に示す。図１に示した構成との相違点は、バイパス管１６がＮＳＲ１０とＳＣＲ１１の間の部分で排気通路５と合流している点である。このような構成をとることにより、制御弁１５の開弁中にバイパス管６を通過した未浄化の排気中のＮＯxについても、ＳＣＲ１１においてより確実に
、選択還元浄化することが可能となる。
【００４２】
また、上記の実施例においては、中間物質生成触媒としてＮＳＲ１０が用いられ、ＮＯx浄化触媒としてＳＣＲ１１が用いられる例について説明したが、本発明の構成はこれら
の組合せに限定されるものではない。本発明の思想から逸脱しない限り、他の組合せを用いてもよいことはもちろんである。
【００４３】
また、上記の実施例においては、図４に示すように、バイパス管６を通過する排気の量を増加させる際に、制御弁１５を全閉状態から全開状態に切換えることとした。しかし、制御弁１５を全閉と全開との間で切換えるのでなく、その開度を中間的な開度において変化させ、排気管５を通過する排気のうちバイパス管６（１６）を通過する排気の量とＮＳＲ１０を通過する排気の量とを適宜調整するようにしてもよい。制御弁１５の開弁時の開度については、ＮＳＲ１０におけるアンモニア生成効率が最も良くなる開度を実験などにより求め、求められた最適の開度まで開弁するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記の実施例においては、燃料添加弁１４が、排気管５において分岐部５ａの下
流側に設けられる例について説明したが、燃料添加弁１４の配置については分岐部５ａの上流側であっても構わない。さらに、排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を、燃料添加弁１４を排気管５に備えることで構成するのでなく、内燃機関１において燃焼のための主噴射の他に副噴射を実施して排気中に還元剤を供給する副噴射装置によって構成しても構わない。
【００４５】
なお、本実施例において圧力低減手段は、制御弁１５の開閉指示を出力するＥＣＵ２０を含んで構成される。また、本実施例における内燃機関１はディーゼル機関としたが、本発明が適用される内燃機関がディーゼルエンジンに限定される趣旨ではない。
【実施例２】
【００４６】
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、排気管５における排気の圧力を低減するために、内燃機関１からの排気にバイパス管６を通過させるようにするのでなく、内燃機関１への吸入空気量を絞る例について説明する。
【００４７】
図６には、本実施例における内燃機関及び排気系、制御系についての概略構成を示す。図６においては、図１に示した構成と同一の構成については同一の符号を用いて説明は省略する。本実施例においては、バイパス管６及び制御弁１５は設けられていない。
【００４８】
本実施例においては、燃料添加弁１４から燃料を排気に添加する際に、制御弁を開弁して排気中のバイパス管を通過する排気の量を増加させて排気管５内の排気の圧力を低下させるのではない。その代わりに、吸気絞り弁１７を絞って内燃機関１への吸入空気量を絞ることで、排気管５内の排気の圧力を低下させる。これによっても、ＮＳＲ１０においてより確実に局所的なオーバーリッチの状態を形成することができ、より効率よくＮＨ３を生成し、ＳＣＲ１１に供給することが可能となる。
【００４９】
なお、本実施例における吸気絞り弁１７の絞り時期は、図４に示したｔ１と同様、吸気絞り弁１７を絞ることにより、時点ｔ２において充分に排気管５内の排気の圧力を低下させることができる絞りタイミングとして、予め実験的に求めてもよい。
【００５０】
また、吸気絞り弁１７による吸入空気量の絞りを終了するタイミングは、本実施例においても制限しない。しかし、より望ましくは、ＮＳＲ１０においてアンモニア生成が完了した時点としてもよいし、燃料添加弁１４からの燃料添加インターバルにおける合計のＮＯx浄化率が最高となるタイミングとしてもよい。
【００５１】
また、本実施例における圧力低減手段は、吸気絞り弁１７に開閉指令を出力するＥＣＵ２０を含んで構成される。なお、本発明における圧力低減手段は上記の実施例１及び２に挙げたものに限られない。例えば、排気管５における燃料添加弁１４の上流側に排気絞り弁を設け、ＥＣＵ２０が排気絞り弁を閉弁させることにより排気管５の排気の圧力を低減させるようなものでもよい。
【実施例３】
【００５２】
次に、本発明における実施例３について説明する。本実施例においては、排気管５に複数の燃料添加弁を有しており、ＮＳＲ１０の上流側の燃料添加弁１４から、ＮＳＲ１０に対する還元剤としての燃料を添加するタイミングを、他の燃料添加弁からの燃料添加のタイミングと合わせる。このことによって、燃料添加弁１４からの燃料添加の噴射圧を低減し、これにより燃料の分散性を低減させ、ＮＳＲ１０において局所的なオーバーリッチ状態を形成させる。
【００５３】
図７には、本実施例における内燃機関及び排気系、制御系についての概略構成を示す。
図７において、図１に示した構成と同一の構成については同一の符号を用いて説明は省略する。本実施例においても、バイパス管６及び制御弁１５は設けられていない。一方、本実施例においては、排気管５におけるＳＣＲ１１と酸化触媒１２との間の部分に、酸化触媒１２の昇温のために排気に燃料を添加する第２燃料添加弁１８が設けられている。また、図示は省略するが、燃料タンクから燃料添加弁１４、第２燃料添加弁１８までの燃料の供給経路は一部共通となっており、燃料添加弁１４、第２燃料添加弁１８のいずれか一方から燃料添加が行なわれると、他方の燃圧及び噴射圧は低下する構成となっている。
【００５４】
本実施例においては、燃料添加弁１４から燃料を排気に添加するタイミングは、第２燃料添加弁１８からの燃料添加タイミングに同期させる。これにより、燃料添加弁１４からの燃料の添加時における噴射圧を低下させることができる。そうすると、燃料添加弁１４から添加された添加燃料の分散性を低下させることができ、ＮＳＲ１０においてより確実に局所的なオーバーリッチの状態を形成することができる。その結果、ＮＳＲ１０においてより効率よくＮＨ３を生成し、ＳＣＲ１１にＮＨ３をより効率よく供給することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施例において燃料添加弁１４は主還元剤添加手段に相当し、第２燃料添加弁１８は副還元剤添加手段に相当する。また、本実施例では、副還元剤添加手段は第２燃料添加弁１８の一つの例について説明したが、副還元剤添加手段の数が複数でもよいことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の実施例１に係る排気の圧力低下の有無と、燃料添加弁から排気に添加された燃料の分散性との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る排気の圧力低下の有無と、燃料添加弁からの燃料添加による空燃比の変化との関係を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る制御弁の開弁時期について説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の別の概略構成を示した図である。
【図６】本発明の実施例２に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示した図である。
【図７】本発明の実施例３に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・内燃機関
５・・・排気管
５ａ・・・分岐部
６、１６・・・バイパス管
１０・・・ＮＳＲ
１１・・・ＳＣＲ
１２・・・酸化触媒
１４・・・燃料添加弁
１５・・・制御弁
１７・・・吸気絞り弁
１８・・・第２燃料添加弁
２０・・・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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