(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に尿素型選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化システムにおいて、ＮＯｘ浄化効率を向上することができるＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システムを提供する。【解決手段】内燃機関２の排気通路３に尿素型選択還元触媒５を備えると共に、前記尿素型選択還元触媒５の上流側に、順不同で第１炭化水素供給装置９と尿素水供給装置８を配置したＮＯｘ浄化システム１、１Ａ、１ＢのＮＯｘ浄化方法において、前記尿素水供給装置８から前記尿素型選択還元触媒５への尿素水の供給を開始する直前に、前記第１炭化水素供給装置９から前記尿素型選択還元触媒５へ、所定量の炭化水素を供給する。【選択図】図１
2009041430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に尿素型選択還元触媒を備えると共に、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、順不同で第１炭化水素供給装置と尿素水供給装置を配置したＮＯｘ浄化システムのＮＯｘ浄化方法において、
前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を開始する直前に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ、所定量の炭化水素を供給することを特徴とするＮＯｘ浄化方法。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に尿素型選択還元触媒を備えると共に、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、順不同で第１炭化水素供給装置と尿素水供給装置を配置したＮＯｘ浄化システムのＮＯｘ浄化方法において、
排気ガスの温度が所定の第１温度判定値以上の第１温度域にある時に、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を行い、排気ガスの温度が前記第１温度域に低温側に隣接又は近接する第２温度域に低温側から入った時に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ、所定量の炭化水素を供給することを特徴とするＮＯｘ浄化方法。
【請求項３】
前記所定量を、前記尿素型選択還元触媒に吸着されたＮＯｘの量を還元浄化する炭化水素の量とすることを特徴とする請求項１又は２記載のＮＯｘ浄化方法。
【請求項４】
前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を停止する時点において前記尿素型選択還元触媒に吸着されたアンモニア量がゼロになるように、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給量を調整することを特徴とする請求項１、２又は３記載のＮＯｘ浄化方法。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に、上流側から順に、尿素水供給装置と尿素型選択還元触媒を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、第１炭化水素供給装置を配置すると共に、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を開始する直前に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ所定量の炭化水素を供給する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とするＮＯｘ浄化システム。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に、上流側から順に、尿素水供給装置と尿素型選択還元触媒を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、第１炭化水素供給装置を配置すると共に、排気ガスの温度が所定の第１温度判定値以上の第１温度域にある時に、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を行い、排気ガスの温度が前記第１温度域に低温側に隣接又は近接する第２温度域に低温側から入った時に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ、所定量の炭化水素を供給する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とするＮＯｘ浄化システム。
【請求項７】
前記制御装置が、前記所定量を、前記尿素型選択還元触媒に吸着されたＮＯｘの量を還元浄化する炭化水素の量とする制御を行うことを特徴とする請求項５又は６記載のＮＯｘ浄化システム。
【請求項８】
前記制御装置が、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を停止する時点において前記尿素型選択還元触媒に吸着されたアンモニア量がゼロになるように、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給量を調整する制御を行うことを特徴とする請求項５、６又は７記載のＮＯｘ浄化システム。
【請求項９】
前記第１炭化水素供給装置と前記尿素水供給装置よりも上流側に、上流側から順に、第２炭化水素供給装置、上流側酸化触媒を設けたことを特徴とする請求項５、６、７又は８記載のＮＯｘ浄化システム。
【請求項１０】
前記第１炭化水素供給装置と前記尿素水供給装置よりも上流側に、上流側から順に、第２炭化水素供給装置、上流側酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設けたことを特徴とする請求項５、６、７又は８記載のＮＯｘ浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等の排気ガスを浄化するために使用されるＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関等の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置について種々の研究や提案がなされている。その中に、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）や、ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ浄化触媒を配置した排気ガス浄化装置が使用されている。このＮＯｘ浄化触媒としては、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、尿素水添加の尿素型選択還元触媒（尿素−ＳＣＲ触媒）、炭化水素添加の炭化水素型選択還元触媒（ＨＣ−ＳＣＲ触媒）などが使用されている。
【０００３】
この尿素型選択還元触媒ではアンモニア（ＮＨ3 ）等の還元剤が選択還元触媒に吸着して、この吸着した還元剤をＮＯｘと反応させてＮＯｘを還元している。このアンモニアを発生する尿素（ＣＯ（ＮＨ2 ）2 ）水を添加する尿素型選択還元触媒を、ディーゼルエンジンの排気管内に設けて、排気通路中に尿素水を噴射し、尿素水の加水分解や熱分解を経て得られたアンモニアを還元剤として使用する尿素型選択還元触媒の車両搭載システムが実用化され、ディーゼルエンジン車の排気ガス中のＮＯｘ浄化が行われている。
【０００４】
このＮＯｘ浄化システムでは、図８に示すように、エンジン２の排気通路３内に、排気ポート側から順に、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）の浄化と一酸化窒素（ＮＯ）の酸化用の前段の上流側酸化触媒（Ｆ−ＤＯＣ）４、尿素噴射ノズル８、尿素型選択還元触媒（ＳＣＲ）５、アンモニアの分解用の後段の下流側酸化触媒（Ｒ−ＤＯＣ）６が配置されている。
【０００５】
この図８のＮＯｘ浄化システム１Ｘでは、エンジン２から排出される排気ガス中のＮＯｘが尿素型選択還元触媒５の触媒表面に吸着して、尿素型選択還元触媒５の触媒表面のＮＨ3 吸着を阻害するために、尿素型選択還元触媒５でのＮＨ3 によるＮＯｘ還元の効率が悪化し、十分にＮＯｘ還元浄化能力を発揮できない。  
【０００６】
また、低温で活性の高いＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、高温で活性の高い尿素型選択還元触媒との組み合わせで、広い温度範囲でＮＯｘ浄化を行うために、図９に示すように、エンジン２の排気通路３内に、排気ポート側から順に、炭化水素、一酸化炭素の浄化と一酸化窒素の酸化用の前段の上流側酸化触媒４、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）１０、尿素噴射ノズル８、尿素型選択還元触媒５、アンモニアの分解用の後段の下流側酸化触媒６が配置されているＮＯｘ浄化システム１Ｙが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この図９のＮＯｘ浄化システム１Ｙにおいても、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０で浄化されずに通過してきたＮＯｘが尿素型選択還元触媒５の触媒表面に吸着して、尿素型選択還元触媒５の触媒表面のＮＨ3 吸着を阻害し、尿素型選択還元触媒５でのＮＨ3 によるＮＯｘ還元の効率が悪化する。そのため、それぞれの活性ウインドウを有効に活かせず、組み合わせの効果を十分に発揮できない。
【０００８】
図７に示すように、尿素型選択還元触媒の浄化性能は、ＮＯｘが表面に付着していない状態で、１８０℃以上で尿素水を噴射した場合は、実線Ｃで示すＮＯｘ浄化率となる。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵によるＮＯｘ浄化率は、図７の点線Ｄで示すＮＯｘ浄化率となる。しかしながら、実際には、尿素型選択還元触媒の表面にＮＯｘが吸着してしまうので、図７に示す実線ＣのＮＯｘ浄化率の特性通りにはならず、図６の点線Ｂで示すように、２００℃以下でＮＯｘ浄化率が減少してしまう。
【０００９】
また、従来技術においては、尿素水供給中の尿素水によるＮＯｘ浄化時は、ＮＯｘの還元を十分にするために、尿素水は、尿素型選択還元触媒の下流側にアンモニアがスリップしない程度に多めに供給されている。そのため、排気ガスが低温側に移行して、尿素水の供給を停止する時点では、尿素型選択還元触媒の触媒表面にアンモニアがスリップしない程度に多めに吸着している状態となる。そのため、排気ガスの温度が尿素型選択還元触媒の活性温度以下の尿素水の供給が停止されている状態では、尿素型選択還元触媒におけるＮＯｘの吸着によるＮＯｘの浄化が、触媒表面に吸着したアンモニアにより阻害され、ＮＯｘ浄化率が悪くなる。
【特許文献１】特開２００２−１８８４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、内燃機関の排気通路に尿素型選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化システムにおいて、ＮＯｘ浄化効率を向上することができるＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような目的を達成するためのＮＯｘ浄化方法は、内燃機関の排気通路に尿素型選択還元触媒を備えると共に、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、順不同で第１炭化水素供給装置と尿素水供給装置を配置したＮＯｘ浄化システムのＮＯｘ浄化方法において、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を開始する直前に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ、所定量の炭化水素を供給することを特徴とする方法である。
【００１２】
このＮＯｘ浄化方法は、尿素水の噴射による尿素型選択還元触媒の触媒表面のアンモニア（ＮＨ3 ）吸着でのＮＯｘ浄化に移行する直前に、炭化水素（ＨＣ）を尿素型選択還元触媒に供給することにより、尿素型選択還元触媒の触媒表面に吸着されているＮＯｘを炭化水素で還元し、綺麗にして、触媒表面のアンモニア吸着が十分にできるようにして、尿素水によるＮＯｘ浄化を効率よく行えるようにするものである。
【００１３】
つまり、尿素型選択還元触媒にＮＯｘが吸着していると、アンモニアの吸着効率が悪く、ＮＯｘの浄化が悪くなるので、尿素水を噴射する直前に極少量の炭化水素を尿素型選択還元触媒に供給して、ＮＯｘを還元除去して浄化し、尿素型選択還元触媒を綺麗にした後、尿素水を噴射し、これにより、尿素型選択還元触媒の浄化効率を高める。
【００１４】
なお、第１炭化水素供給装置からの炭化水素供給は、尿素型選択還元触媒に吸着したＮＯｘの浄化が目的であるので、また、排気ガス温度が低い場合には尿素型選択還元触媒のＮＯｘ吸着を利用するので炭化水素を供給する必要はないので、炭化水素の供給量は少量で済む。
【００１５】
あるいは、上記のような目的を達成するためのＮＯｘ浄化方法は、内燃機関の排気通路に尿素型選択還元触媒を備えると共に、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、順不同で第１炭化水素供給装置と尿素水供給装置を配置したＮＯｘ浄化システムのＮＯｘ浄化方法において、排気ガスの温度が所定の第１温度判定値以上の第１温度域にある時に、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を行い、排気ガスの温度が前記第１温度域に低温側に隣接又は近接する第２温度域に低温側から入った時に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ、所定量の炭化水素を供給することを特徴とする方法である。
【００１６】
このＮＯｘ浄化方法においては、上記のＮＯｘ浄化方法における尿素水を噴射する直前に極少量の炭化水素を尿素型選択還元触媒に供給する代わりに、排気ガスの温度が第１温度域に低温側に隣接又は近接する第２温度域に低温側から入った時に極少量の所定量の炭化水素を尿素型選択還元触媒に供給するものであり、上記のＮＯｘ浄化方法と同様な作用効果を奏することができる。
【００１７】
この第１温度判定値を、２００℃〜２３０℃の範囲内の所定の温度、好ましくは２３０℃とすると、効率よくＮＯｘを浄化することができ、また、更に、第２温度域を第１温度域とは重複しない１７５℃〜２３０℃の範囲内の温度域とすると、より効率よくＮＯｘを浄化することができる。
【００１８】
上記のＮＯｘ浄化方法において、更に、前記所定量を、前記尿素型選択還元触媒に吸着されたＮＯｘの量を還元浄化する炭化水素の量とすることにより、過剰な炭化水素の供給を防止して、炭化水素の量を少なくすることができるので燃費を向上することができ、また、ＮＯｘ浄化システムよりも下流側に炭化水素が流出することを防止することができる。
【００１９】
また、上記のＮＯｘ浄化方法において、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を停止する時点において前記尿素型選択還元触媒に吸着されたアンモニア量がゼロになるように、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給量を調整することにより、尿素水の供給停止時に尿素型選択還元触媒の表面に吸着されているアンモニアが殆ど無くなるので、尿素水の供給停止後においては尿素型選択還元触媒がＮＯｘを吸着して排気ガスを効率よく浄化することができる。そのため、尿素水の供給を行わない低温時のＮＯｘ浄化率を向上することができる。
【００２０】
つまり、排気ガスの降温の場合には、尿素水の噴射終了後に尿素型選択還元触媒の触媒表面のアンモニア吸着量を少く、略ゼロになるように、尿素型選択還元触媒に流入するＮＯｘ量に対して尿素水の供給量が必要かつ十分な量になるように調整して、アンモニアの吸着量を調整して触媒表面の清浄化を行う。
【００２１】
また、上記のＮＯｘ浄化方法において、前記第１炭化水素供給装置で炭化水素を供給する代わりに、内燃機関のシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射で排気ガス中に炭化水素を供給すると、第１炭化水素供給装置が不要となる。しかしながら、エンジンと尿素型選択還元触媒の間に、酸化触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒等が配置されている場合には、ポスト噴射で供給された炭化水素は、これらの触媒で炭化水素が消費されてしまうので適切な量の供給が難しくなる。
【００２２】
そして、上記のような目的を達成するためのＮＯｘ浄化システムは、内燃機関の排気通路に、上流側から順に、尿素水供給装置と尿素型選択還元触媒を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、第１炭化水素供給装置を配置すると共に、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を開始する直前に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ所定量の炭化水素を供給する制御を行う制御装置を備えて構成される。
【００２３】
あるいは、上記のような目的を達成するためのＮＯｘ浄化システムは、内燃機関の排気通路に、上流側から順に、尿素水供給装置と尿素型選択還元触媒を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記尿素型選択還元触媒の上流側に、第１炭化水素供給装置を配置すると共に、排気ガスの温度が所定の第１温度判定値以上の第１温度域にある時に、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を行い、排気ガスの温度が前記第１温度域に低温側に隣接又は近接する第２温度域に低温側から入った時に、前記第１炭化水素供給装置から前記尿素型選択還元触媒へ、所定量の炭化水素を供給する制御を行う制御装置を備えて構成される。
【００２４】
この第１温度判定値を、２００℃〜２３０℃の範囲内の所定の温度、好ましくは２３０℃とすると、効率よくＮＯｘを浄化することができ、また、更に、第２温度域を第１温度域とは重複しない１７５℃〜２３０℃の範囲内の温度域とすると、より効率よくＮＯｘを浄化することができる。
【００２５】
上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記所定量を、前記尿素型選択還元触媒に吸着されたＮＯｘの量を還元浄化する炭化水素の量とする制御を行うように構成される。また、前記制御装置が、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給を停止する時点において前記尿素型選択還元触媒に吸着されたアンモニア量がゼロになるように、前記尿素水供給装置から前記尿素型選択還元触媒への尿素水の供給量を調整する制御を行うように構成される。
【００２６】
上記のＮＯｘ浄化システムによれば、上記のＮＯｘ浄化方法と同様な作用効果を奏することができる。
【００２７】
更に、上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記第１炭化水素供給装置と前記尿素水供給装置よりも上流側に、上流側から順に、第２炭化水素供給装置、上流側酸化触媒を設けて構成すると、上流側酸化触媒において、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2 ）、三酸化窒素（ＮＯ3 ）に酸化して、尿素型選択還元触媒で吸着及び還元し易くすることができるので、ＮＯｘ浄化効率を向上できる。
【００２８】
あるいは、上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記第１炭化水素供給装置と前記尿素水供給装置よりも上流側に、上流側から順に、第２炭化水素供給装置、上流側酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を設けて構成すると、上流側酸化触媒において、一酸化窒素を二酸化窒素、三酸化窒素に酸化して、尿素型選択還元触媒で吸着及び還元し易くすることができるので、ＮＯｘ浄化効率を向上でき、また、低温側でＮＯｘ浄化効率のよいＮＯｘ吸蔵還元型触媒により、低温側におけるＮＯｘ浄化率を向上することができる。
【００２９】
更に、上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記尿素型選択還元触媒の下流側に、酸化触媒を設けると、尿素型選択還元触媒から炭化水素やアンモニアが流出してきた場合でも、この酸化触媒で酸化して、これらの炭化水素やアンモニアが排気ガス浄化システムの下流側に流出するのを防止できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システムによれば内燃機関の排気通路に、尿素型選択還元触媒を備えたＮＯｘ浄化システムで、排気ガス温度が上昇して尿素水を噴射する直前に、あるいは、排気ガスの温度が尿素水を噴射する第１温度域の低温側に隣接又は近接する第２温度域に低温側から入った時に、所定量の炭化水素を供給し、その後、尿素水を供給することで、尿素型選択還元触媒にアンモニアを吸着させてこのアンモニアでＮＯｘを還元する前に、この所定量の炭化水素により、尿素型選択還元触媒に吸着していたＮＯｘを還元して触媒表面を浄化することができる。これにより、尿素型選択還元触媒の触媒表面をアンモニアが吸着され易い状態にすることができ、尿素水によるＮＯｘ浄化を効率よく行うことができる。
【００３１】
更に、低温域でＮＯｘ浄化率が高いＮＯｘ吸蔵還元型触媒を、尿素型選択還元触媒の上流側に配設した場合には、低温側においては、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒によるＮＯｘ浄化と、尿素型選択還元触媒におけるＮＯｘ吸着により、ＮＯｘを浄化し、高温側においては、高温域でＮＯｘ浄化率の高い尿素型選択還元触媒におけるアンモニア吸着により、ＮＯｘを浄化することができるので、広い温度範囲で高いＮＯｘ浄化率を発揮できるようになる。また、低温域では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵と、尿素型選択還元触媒のＮＯｘ吸着とを利用して高いＮＯｘ浄化率を実現できるので、従来技術では１８０℃程度であった尿素水の噴射開始温度を２００℃以上に設定できる。この噴射開始温度の上昇に伴う尿素の加水分解や熱分解の効率の向上により尿素の供給量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る実施の形態のＮＯ浄化方法及びＮＯｘ浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
最初に、ＮＯｘ浄化システムの構成について説明する。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１は、ディーゼルエンジン（Ｅ）２の排気通路３に、上流側から順に、尿素型選択還元触媒（ＳＣＲ）5 、下流側酸化触媒（Ｒ−ＤＯＣ）６を備えて構成される。
【００３４】
この尿素型選択還元触媒５は、コージェライトや酸化アルミニウムや酸化チタン等で形成されるハニカム構造等の担持体に、チタニア−バナジウム、β型ゼオライト、酸化クロム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化タングステン等を担持して形成される。この構成により、ＮＨ3 （アンモニア）を吸着し、このＮＨ3 でＮＯｘを還元浄化する。
【００３５】
また、尿素型選択還元触媒５の上流側に、尿素水供給装置である尿素水噴射ノズル８を配置し、更に、第１炭化水素供給装置である第１ＨＣ噴射ノズル９を配置する。この第１ＨＣ噴射ノズル９は尿素水噴射ノズル８の上流側であっても下流側であってもよい。
【００３６】
下流側酸化触媒６は、コージェライトハニカムなどの多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、酸化アルミニウム等を担持して形成される。この下流側酸化触媒６は、尿素型選択還元触媒５から流出してくるＨＣ（炭化水素）やＮＨ3 を酸化して、これらのＨＣやＮＨ3 が排気ガス浄化システム１の下流側に流出するのを防止する役割を担う。
【００３７】
この第１ＨＣ噴射ノズル９は、配管によりＨＣ貯蔵タンク（図示しない）又は燃料タンク（図示しない）に連結され、これらからＨＣを排気通路３内に供給する。この供給及び供給量は制御装置（ＥＣＵ）２０により制御される。また、尿素水噴射ノズル８は、配管により尿素水貯蔵タンク（図示しない）に連結され、ここから尿素水を排気通路３内に供給する。この供給及び供給量は制御装置２０により制御される。なお、第１ＨＣ噴射ノズル９で排気ガス中にＨＣを供給する代わりに、エンジン（内燃機関）２のシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射で排気ガス中にＨＣを供給するように構成することもできる。この場合には、第１炭化水素供給装置９が不要となるが、エンジン２と尿素型選択還元触媒５の間に、酸化触媒やＮＯｘ吸蔵還元型触媒等が配置されている場合には、ポスト噴射で供給されたＨＣは、これらの触媒でＨＣが消費されてしまうので適切な量の供給が難しくなる。
【００３８】
また、第１排気ガス温度センサ１１と第１ＮＯｘ濃度センサ１２が尿素型選択還元触媒５の上流側に配置され、第２ＮＯｘ濃度センサ１３が尿素型選択還元触媒５の下流側で、かつ、下流側酸化触媒６の上流側に配置される。また、ＮＯｘスリップやＮＨ3 スリップを検出する場合には、ＮＯｘ浄化システム１の下流側、言い換えれば、下流側酸化触媒６の下流側に、ＮＯｘ濃度センサ、ＮＨ3 濃度センサを付ける。これらの温度センサ１１やＮＯｘ濃度センサ１２、１３等の出力は制御装置２０に入力される。
【００３９】
なお、尿素型選択還元触媒５の上流側のＮＯｘ濃度は、エンジン２から排出されるＮＯｘ量をエンジン運転状態等のＮＯｘ排出量マップ等を使って算出できるので、図１のＮＯｘ浄化システムでは、第１ＮＯｘ濃度センサ１２を設けなくてもＮＯｘ吸着量の推定は可能である。そのため、第１ＮＯｘ濃度センサ１２は必ずしも配置しなくてもよい。しかし、第２ＮＯｘ濃度センサ１３は、尿素型選択還元触媒５におけるＮＯｘ浄化性能を把握するために必要となる。
【００４０】
次に、この第１の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１におけるＮＯｘ浄化方法について説明する。このＮＯｘ浄化方法は制御装置２０による尿素水噴射ノズル８と第１ＨＣ噴射ノズル９の次のような噴射制御によって行われる。
【００４１】
まず、尿素水噴射ノズル８の噴射制御について説明する。このＮＯｘ浄化方法では、第１の排気ガス温度センサ１１で検出した排気ガスの温度Ｔｇ１が所定の第１温度判定値Ｔｃ１よりも低い場合には、尿素水噴射ノズル８は全閉され、尿素水噴射ノズル８から尿素水を供給せずに、尿素型選択還元触媒５のＮＯｘ吸着により、排気ガス中のＮＯｘを浄化する。つまり、この低温側では、ＨＣも尿素水も供給していないが、尿素型選択還元触媒５でＮＯｘを吸着することにより排気ガス中のＮＯｘを浄化する。
【００４２】
この第１温度判定値Ｔｃ１は、尿素型選択還元触媒５の活性化温度に関係する温度であり、この第１温度判定値Ｔｃ１以上では、尿素型選択還元触媒５が活性化して、ＮＨ3 によるＮＯｘ浄化を効率よく行えるという温度であり、例えば、２００℃〜２３０℃の範囲内の温度とし、好ましくは２３０℃とする。
【００４３】
また、排気ガスの温度Ｔｇ１が図４に示すように所定の第１温度判定値Ｔｃ１以上の第１温度域（Ｔｃ１〜）Ｆ１にある場合には、尿素水噴射ノズル８から尿素水を噴射して、尿素水の加水分解又は熱分解により発生するＮＨ3 を使用して、尿素型選択還元触媒５のＮＨ3 吸着により、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化する。
【００４４】
この時には、エンジン２から排出され、尿素型選択還元触媒５に流入するＮＯｘと供給する尿素水の当量比（吸着ＮＯｘ／ＣＯ（ＮＨ2 ）2 ）が、予め実験などによって設定された所定の値になるように算出される。この尿素型選択還元触媒５に流入するＮＯｘの量は、尿素型選択還元触媒５の上流に設けた第１ＮＯｘ濃度センサ１２で検出されるＮＯｘ濃度と排気流量から算出するか、あるいは、エンジン２の運転状態から実験等により予め設定されたＮＯｘ排出量マップ等を参照して算出する。
【００４５】
また、尿素水噴射ノズル８から尿素型選択還元触媒５への尿素水の供給を停止する時点において尿素型選択還元触媒５に吸着されたＮＨ3 量がゼロになるように、尿素水噴射ノズル８から尿素型選択還元触媒５への尿素水の供給量を調整する。つまり、降温時には、尿素噴射下限温度（通常は第１温度判定値と同じ）に近づいた時のＮＨ3 吸着量を最小限に制御する。これにより、尿素水の供給停止時に尿素型選択還元触媒５の表面に吸着されているＮＨ3 が殆ど無くなるので、尿素水の供給停止後においては尿素型選択還元触媒５がＮＯｘを吸着して排気ガスを効率よく浄化することができるようになる。
【００４６】
この降温時の制御では、尿素型選択還元触媒５の出口側の第２ＮＯｘ濃度センサ１３でＮＯｘ量を検出して、尿素水噴射ノズル８から噴射する尿素水の量を調整する。尿素型選択還元触媒５に吸着されたＮＨ3 の量は、尿素型選択還元触媒５に流入するＮＯｘを還元浄化できずに尿素型選択還元触媒５に吸着されたままとなったＮＨ3 の量である。尿素型選択還元触媒５の上流側の第１ＮＯｘ濃度センサ１２で検出されるＮＯｘ濃度と、下流側の第２ＮＯｘ濃度センサ１３で検出されるＮＯｘ濃度との差と排気流量から尿素型選択還元触媒５で還元浄化されたＮＯｘ量が算出でき、供給した尿素水量から供給されたＮＨ3 の量を算出できる。そのため、この両者の差から尿素型選択還元触媒５に吸着されているＮＨ3 量を算出できる。このＮＨ3 量がゼロになるように尿素水の供給量を制御する。なお、この場合でも、尿素型選択還元触媒５に流入するＮＯｘ量は、エンジン２の運転状態から実験等により予め設定されたＮＯｘ排出量マップ等を参照して算出できる。
【００４７】
次に、第１ＨＣ噴射ノズル９の制御について説明する。排気ガスの昇温時に、図４に示すように、この排気ガスの温度Ｔｇ１が第１温度判定値Ｔｃ１以上の第１温度域（Ｔｃ１〜）Ｆ１に入って尿素型選択還元触媒５への尿素水の供給を開始する直前において、第１ＨＣ噴射ノズル９から尿素型選択還元触媒５へ、所定量のＨＣを供給する。あるいは、排気ガスの温度が第１温度域Ｆ１に低温側に隣接又は近接する第２温度域（Ｔｃ２〜Ｔｃ３）Ｆ２に低温側から入った時に、第１ＨＣ噴射ノズル９から尿素型選択還元触媒５へ、所定量のＨＣを供給する。この第２温度域Ｆ２は、第１温度域Ｆ１とは重複しない、例えば、１７５℃〜２３０℃の範囲内の温度域とする。
【００４８】
この所定量とは、尿素型選択還元触媒５の触媒表面に吸着しているＮＯｘを還元浄化できるだけのＨＣの量であり、ＨＣの供給量をこの所定量にすることにより、過剰なＨＣの供給を防止でき、ＮＯｘ浄化システムよりも下流側にＨＣが流出することを防止できる。また、ＨＣの量が少なくて済むので燃費が向上する。このＨＣの所定量は、低温時の尿素水供給前に尿素型選択還元触媒５の触媒表面に吸着したＮＯｘの量に対応するので、エンジン２から排出されたＮＯｘ量と尿素型選択還元触媒５の下流側に流出したＮＯｘ量の差から推定することができる。
【００４９】
つまり、尿素型選択還元触媒５はＮＨ3 が吸着し易いように設計されているが、尿素型選択還元触媒５にＮＨ3 でなくて、ＮＯｘが吸着していると尿素水を噴射してもＮＯｘ浄化効率が悪くなるので、吸着しているＮＯｘ量に応じた所定量のＨＣを一瞬、尿素噴射直前に噴射して吸着ＮＯｘを掃除する。これにより、尿素型選択還元触媒５の触媒表面を綺麗にして、ＮＨ3 を吸着し易いようにする。この尿素型選択還元触媒５における吸着したＮＯｘは還元が比較的容易なＮＯ3 が主成分となるため、また、尿素水噴射直前の比較的高い温度であるため、ＮＯｘ吸着量と当量比が同じ程度の極少量のＨＣの噴射で十分にこの吸着されたＮＯｘの還元反応を進めることができる。
【００５０】
この排気ガスの温度Ｔｇ１が第２温度域に低温側から入った時の制御、即ち、排気ガスが昇温時の制御は、図５の制御フローに例示するような第１ＨＣ噴射ノズル９の制御フローに従って行うことができる。
【００５１】
この図５の制御フローは第１ＨＣ噴射ノズル９の制御に関して、エンジン２の運転が開始され、上級の制御フローから、排気ガス温度が上昇している時に、図５の第１ＨＣ噴射ノズルの制御フローが呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で、第１排気ガス温度センサ１１で検出された排気ガスの温度Ｔｇ１を入力する。この排気ガスの温度Ｔｇ１は、尿素型選択還元触媒５の上流側の排気ガスの温度である。
【００５２】
次のステップＳ１２で、所定の第２温度判定値Ｔｃ２と第３温度判定値Ｔｃ３を入力する。この第２温度判定値Ｔｃ２は第２温度域Ｆ２の下限を示す温度で、例えば、１７５℃である。また、第３温度判定値Ｔｃ３は第２温度域Ｆ２の上限を示す温度で、例えば、２００℃である。
【００５３】
ステップＳ１３とステップＳ１４とで、排気ガスの温度Ｔｇ１が第２温度域Ｆ２に有る（Ｔｃ２≧Ｔｇ１≧Ｔｃ３）か否かを判定し、無い時は（ＮＯ）、ステップＳ１５で第１ＨＣ噴射ノズル９を全閉し、ある時は（ＹＥＳ）、ステップＳ１６で尿素型選択還元触媒５に吸着されたＮＯｘ量を算出し、ステップＳ１７で目標噴射量を算出し、ステップＳ１８で、この目標噴射量になるように、第１ＨＣ噴射ノズル９からＨＣを噴射して、排気通路３内にＨＣを供給する。
【００５４】
このステップＳ１６の吸着されたＮＯｘ量は、尿素型選択還元触媒５の上流側に設けた第１ＮＯｘ濃度センサ１２の尿素型選択還元触媒５の上流側のＮＯｘ濃度と、第１ＮＯｘ濃度センサ１３の下流側のＮＯｘ濃度との差と排気流量から算出した吸着量を累積計算して算出する。あるいは、エンジン２から排出されるＮＯｘ量を予め実験などから得られたＮＯｘ排出量マップなどから、尿素型選択還元触媒５に流入するＮＯｘ量を算出し、その一方で、尿素型選択還元触媒５から流出するＮＯｘ量を、排気流量と第２ＮＯｘ濃度センサ１３で検出されるＮＯｘ濃度とから算出し、この流入ＮＯｘ量と流出ＮＯｘ量との差の累積計算から算出する。
【００５５】
ステップＳ１７のＨＣの目標噴射量は、この算出された吸着ＮＯｘ量と供給するＨＣとの当量比（吸着ＮＯｘ／ＨＣ）が１であることを基にして算出され、当量比が１〜１．１になるように算出される。
【００５６】
ステップＳ１８では、この目標噴射量になるように第１ＨＣ噴射ノズル９を制御し、所定量のＨＣを噴射して、尿素型選択還元触媒５の直前の上流側の排気通路３にＨＣを供給する。この第１ＨＣ噴射ノズル９からのＨＣ噴射量は、尿素型選択還元触媒５の触媒表面のＮＯｘ浄化が主な目的であるので極少量となる。また、このＨＣの噴射と共に、ステップＳ１６で算出される吸着されたＮＯｘがゼロになるようにして、即ち、ＮＯｘの累積計算値をゼロにリセットして、図５の制御フローの繰り返しによる所定量以上のＨＣ噴射を回避する。
【００５７】
このＨＣ噴射により尿素型選択還元触媒５の表面を清浄化できるので、尿素水から生成したＮＨ3 の吸着に必要な尿素型選択還元触媒５の触媒表面の吸着サイトを有効に使用できる。これにより尿素型選択還元触媒５のＮＯｘ浄化能力を最大限引き出せる。
【００５８】
この図５のステップＳ１８又はステップＳ１５が所定の時間で終了するとリターンし、上級の制御フローに戻る。そして、再び、この上級の制御フローから呼ばれて、図５の制御フローが繰り返され、エンジン２の運転停止と共に、図５の制御フローも終了する。なお、この図５の制御フローは排気ガスの温度Ｔｇ１の昇温時のみ上級の制御フローから呼ばれるが、排気ガスの温度Ｔｇ１の降温時には呼ばれない。
【００５９】
次に、第２の実施の形態について説明する。図２に示すように、第２の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１Ａは、ディーゼルエンジン（Ｅ）２の排気通路３に、上流側から順に、上流側酸化触媒（Ｆ−ＤＯＣ）４、尿素型選択還元触媒（ＳＣＲ）5 、下流側酸化触媒（Ｒ−ＤＯＣ）６を備えて構成される。
【００６０】
この尿素型選択還元触媒（ＳＣＲ）5 、下流側酸化触媒（Ｒ−ＤＯＣ）６は第１の実施の形態と同じである。また、上流側酸化触媒４は、下流側酸化触媒６と同様に形成され、排気ガス中にＨＣやＣＯがあると、これを酸化して、この酸化で発生する熱により排気ガスを昇温する。また、排気ガス中のＨＣ、ＣＯによりＮＯｘを還元する。
【００６１】
また、上流側酸化触媒４の上流側に、第２炭化水素供給装置である第２ＨＣ噴射ノズル７と第２排気ガス温度センサ１４を配置する。この第２ＨＣ噴射ノズル７は、第１ＨＣ噴射ノズル９と同様に、配管によりＨＣ貯蔵タンク（図示しない）又は燃料タンク（図示しない）に連結され、これらからＨＣを排気通路３内に供給する。この供給及び供給量は制御装置２０に制御される。なお、第２ＨＣ噴射ノズル７で排気ガス中にＨＣを供給する代わりに、エンジン（内燃機関）２のシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射で排気ガス中にＨＣを供給するように構成することもできる。この場合は、ポスト噴射で、第１ＨＣ噴射ノズル９で排気ガス中にＨＣを供給する代わりをすることはできない。
【００６２】
次に、この第２の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１ＡにおけるＮＯｘ浄化方法について説明する。この第２の実施の形態のＮＯｘ浄化方法における、尿素水噴射ノズル８と第１ＨＣ噴射ノズル９の制御は、第１の実施の形態と同様な制御であり、これらの制御によるＮＯｘの浄化も同様に行われる。しかし、この尿素水噴射ノズル８による尿素水の供給量に関する尿素型選択還元触媒５に流入するＮＯｘの量の算出に際しては、尿素型選択還元触媒５の上流側のＮＯｘ量を計算で算出する場合には、上流側酸化触媒４によって浄化される量を考慮する必要がある。この浄化される量は上流側酸化触媒４におけるＨＣの浄化性能のマップ（若しくはモデルベース）等を使って算出できる。
【００６３】
次に、第２の実施の形態の第２の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１Ａで配設された第２ＨＣ噴射ノズル７の制御について説明する。第２排気ガス温度センサ１４で検出された排気ガスの温度Ｔｇ２が、第１温度域（Ｔｃ１〜）Ｆ１よりも低温側の第３温度域（所定の第４判定温度Ｔｃ４と第５判定温度Ｔｃ５の間）Ｆ３にある時は、第２ＨＣ噴射ノズル７からＨＣを噴射して、排気通路３内にＨＣを供給し、上流側酸化触媒４による排気ガスの昇温と上流側酸化触媒４に吸着したＮＯｘの浄化を行う。また、排気ガスの温度Ｔｇ２が第３温度域（Ｔｃ４〜Ｔｃ５）Ｆ３にない時は、第２ＨＣ噴射ノズル７は全閉される。なお、この第３温度域Ｆ３は、例えば、１３０℃〜２００℃の温度範囲内の所定の温度域とされ、第４判定温度Ｔｃ４と第５判定温度Ｔｃ５は、例えば、１３０℃と２００℃に設定される。
【００６４】
排気ガスの温度Ｔｇ２が第４判定温度Ｔｃ４よりも低い温度域Ｆ０にある時は、第２ＨＣ噴射ノズル７によるＨＣを供給する前の状態では、ＨＣも尿素水も供給していないが、上流側酸化触媒４と尿素型選択還元触媒５とでＮＯｘが吸着され、排気ガスが浄化される。この時、上流側酸化触媒４ではＮＯ2 が多く吸着され、また、上流側酸化触媒４を通過するＮＯｘの多くは上流側酸化触媒４の酸化作用によりＮＯ3 となるので、上流側酸化触媒４を通過した排気ガス中のＮＯｘではＮＯ2 が減少し、ＮＯ3 が増加する。そのため、比較的還元し易いＮＯ3 が尿素型選択還元触媒５で吸着されるＮＯｘの主成分となる。また、上流側酸化触媒４で吸着されたＮＯ2 は、排気ガス中のＨＣやＣＯで上流側酸化触媒４の白金等の貴金属触媒によって還元浄化される。
【００６５】
また、第２ＨＣ噴射ノズル７からＨＣを噴射している状態でも、上流側酸化触媒４でＮＯ2 が多く吸着され、尿素型選択還元触媒５では、ＮＯ3 が吸着されるＮＯｘの主成分となる。この上流側酸化触媒４に吸着されたＮＯ2 は、第２ＨＣ噴射ノズル７から供給されるＨＣにより上流側酸化触媒４に担持された白金等の貴金属触媒の作用でＮ2 （窒素）に還元される。また、上流側酸化触媒４を通過したＮＯ3 が主となるＮＯｘは、尿素型選択還元触媒５で吸着されて、この吸着により排気ガス中から除去される。
【００６６】
この場合に、ＮＯ3 の還元は、ＮＯ2 の還元に比べて反応が進み易い。例えば、ＨＣをプロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）で代表した場合のＮＯｘ還元反応式は、ＮＯ2 の場合は、「ＮＯ2 ［ｇ］＋２／９Ｃ3 Ｈ6 ［ｇ］＝１／２Ｎ2 ［ｇ］＋１／３ＣＯ2 ［ｇ］＋２／３Ｈ2 Ｏ［ｇ］」となり、ＮＯ3 の場合は、「ＮＯ3 ［ｇ］＋１／３Ｃ3 Ｈ6 ［ｇ］＝１／２Ｎ2 ［ｇ］＋ＣＯ2 ［ｇ］＋Ｈ2 Ｏ［ｇ］」となる。このＮＯ3 の還元は、ＮＯ2 の還元に比べて、ギブスの自由エネルギーΔＧが小さくなるので、反応が進み易い。なお、ＮＯの還元の場合では、ΔＧはゼロ（０）よりも高くなっている。また、［ｇ］はガス（ｇａｓ）状態であることを示す。
【００６７】
次に、第３の実施の形態について説明する。図３に示すように、第３の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１Ｂでは、第２の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１Ａの構成に加えて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０を、上流側酸化触媒４と尿素型選択還元触媒５との間に配置して構成される。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０は、尿素水噴射ノズル８と第１ＨＣ噴射ノズル９のいずれに対しても上流側になるように配置される。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０を加えることにより、この第３の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１Ｂでは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と尿素型選択還元触媒の組み合せのＬＮＴ−ＳＣＲ型となり、ＮＯｘ浄化の温度ウインドウが広くなる。
【００６８】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０は、リーンＮＯｘ触媒（ＬＮＴ：Lean NOx Trap ）であり、コージェライト若しくは炭化ケイ素、極薄板ステンレス等で形成されたモノリス触媒に、酸化アルミニウム、酸化チタン等の触媒コートを設け、この触媒コート層に、白金、パラジウム等の触媒金属とバリウム等のＮＯｘ吸蔵材（ＮＯｘ吸蔵物質）を担持させて構成される。このモノリス触媒の担体は、多数のセルを有しており、また、このセルの内壁に設けられる触媒コート層は、大きな表面積を持っており、排気ガスとの接触効率を高めている。
【００６９】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０では、酸素濃度が高い排気ガスの状態（リーン空燃比状態）の時に、排気ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵材が吸蔵することにより、排気ガス中のＮＯｘを浄化し、酸素濃度が低いかゼロ（０％）の排気ガス状態（リッチ空燃比状態）の時に、吸蔵したＮＯｘを放出すると共に、放出されたＮＯｘを触媒金属の触媒作用により還元することにより、大気中へのＮＯｘの流出を防止する。
【００７０】
次に、この第３の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１ＢにおけるＮＯｘ浄化方法について説明する。この第３の実施の形態のＮＯｘ浄化方法における、尿素水噴射ノズル８と第１ＨＣ噴射ノズル９と第２ＨＣ噴射ノズル７の制御は、第２の実施の形態と同様の制御であるが、ＮＯｘの浄化は、第２の実施の形態と同様な浄化が行われると共に、更に、低温側でＮＯｘ浄化率が高いＮＯ吸蔵還元型触媒１０によっても行われる。
【００７１】
この第３の実施の形態では、低温域では、ＮＯ吸蔵還元型触媒１０のＮＯｘ吸蔵と尿素型選択還元触媒５の触媒表面のＮＯｘ吸着とによってＮＯｘ浄化が行われ、高温域では、高温域でＮＯｘ浄化率が高い尿素型選択還元触媒５で、尿素水の供給によるＮＯｘ浄化が行われる。そのため、低温域から高温域まで広い温度範囲でＮＯｘ浄化率を向上させることができる。
【００７２】
また、低温域におけるＮＯｘ浄化率が向上するので、尿素水の噴射開始温度を２００℃以上に設定できるようになる。従って、比較的高い温度で尿素水を噴射し始めるので、尿素の加水分解や熱分解の効率も向上する。そのため、尿素水の噴射量を１０％〜３０％程度低減できる。また、上流側酸化触媒４とＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０で生成したＮＯｘは活性なＮＯ3 として尿素型選択還元触媒５に吸着されるため、尿素水噴射前の温度（例えば、１７５℃〜２００℃）で、ＮＯｘ吸着量と当量程度の第１ＨＣ噴射ノズル９からのＨＣ噴射で十分還元反応が進む。なお、尿素型選択還元触媒５では、排気ガスの温度が低い場合には、ＮＯｘ吸着によるＮＯｘ浄化を行うため、第１ＨＣ噴射ノズル９からＨＣを噴射する必要はない。
【００７３】
上記の第１〜第３の実施の形態のＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システム１、１Ａ、１Ｂによれば、エンジン２の排気通路３に尿素型選択還元触媒５を備え、低温側では尿素水の供給を停止し、高温側では尿素水を供給するＮＯｘ浄化システム１、１Ａ、１Ｂにおいて、排気ガスの温度Ｔｇ１が上昇して尿素水を噴射する直前に、あるいは、排気ガスの温度Ｔｇ１が尿素水を噴射する第１温度域Ｆ１の低温側に隣接又は近接する第２温度域Ｆ２に低温側から入った時に、所定量のＨＣを供給し、その後、尿素水を供給することで、尿素型選択還元触媒５にＮＨ3 を吸着させてこのＮＨ3 でＮＯｘを還元する前に、この所定量のＨＣにより、尿素型選択還元触媒５に吸着していたＮＯｘを還元して触媒表面を浄化することができる。これにより、尿素型選択還元触媒５の触媒表面をＮＨ3 が吸着され易い状態にすることができ、尿素水によるＮＯｘ浄化を効率よく行うことができる。
【００７４】
また、上記の第２及び第３の実施の形態のＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システム１Ａ、１Ｂによれば、上流側酸化触媒４による排気ガス中のＨＣ，ＣＯの酸化による排気ガス温度上昇効果と、上流側酸化触媒４におけるＨＣとＣＯによるＮＯｘ還元と、尿素型選択還元触媒における低温域でのＮＯｘ吸着と、尿素型選択還元触媒における高温域での尿素によるＮＯｘ還元とを組み合わせることで、ＮＯｘ浄化効率が良い温度範囲を低温側にまで拡大することができる。
【００７５】
つまり、排気ガス温度が低い場合には尿素型選択還元触媒５でＮＯｘを吸着するため、排気ガス温度向上のためにＨＣを噴射する必要が無くなるので、尿素水噴射開始温度を従来よりも高い２００℃〜２３０℃に設定でき、従来技術に比べて燃費を２％〜５％以上向上できる。従って、低燃費でかつＮＯｘを高効率で浄化できる。
【００７６】
更に、上記の第３の実施の形態のＮＯｘ浄化方法及びＮＯｘ浄化システム１Ｂによれば、低温域ではＮＯｘ浄化率が高いＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０を、尿素型選択還元触媒５の上流側に配設したので、低温側では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒１０によるＮＯｘ浄化と、尿素型選択還元触媒５におけるＮＯｘ吸着により、ＮＯｘを浄化し、高温側では、高温域でＮＯｘ浄化率の高い尿素型選択還元触媒５におけるＮＨ3 吸着により、ＮＯｘを浄化することができる。そのため、広い温度範囲でＮＯｘ浄化率を向上できる。
【００７７】
また、低温域では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵と、尿素型選択還元触媒のＮＯｘ吸着とを利用できるので、尿素水の噴射開始温度を従来技術よりも高い２００℃〜２３０℃に設定でき、従来技術に比べて燃費を２％〜５％以上向上できる。また、尿素の加水分解や熱分解の効率が向上するので、尿素の噴射量を低減できる。従って、低燃費でかつＮＯｘを高効率で浄化できる。
【実施例】
【００７８】
次に、本発明の効果を見るために行った実施例と従来例について説明する。実施例として、図３に示す第３の実施の形態のＮＯｘ浄化システム１Ｂ及びＮＯｘ浄化方法で、図７に示すようなＮＯｘ浄化特性を持つ、尿素型選択還元触媒とＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）を用いた場合におけるＮＯｘ浄化率を図６の実線Ａで示す。また、従来例として、図９に示す従来技術の他のＮＯｘ浄化システムで、従来技術のＮＯｘ浄化方法を行った場合のＮＯｘ浄化率を図６の点線Ｂで示す。
【００７９】
この実施例では、第１ＨＣ噴射ノズル９によるＨＣ噴射を行うことにより、尿素型選択還元触媒の触媒表面でのＮＨ3 吸着特性を有効に利用できるので、尿素水の噴射開始温度を従来技術よりも２０℃〜５０℃高い、２００℃〜２３０℃に設定できる。図６の実線Ａでは、この尿素水の噴射開始温度を、２００℃としている。
【００８０】
図６に示すように、従来例に比べて、実施例の方が、排気ガスの尿素型選択還元触媒５の入口温度の全域でＮＯｘ浄化率が上回っており、特に、１５０℃〜２２０℃の低温域での性能が大きく向上していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のＮＯｘ浄化システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態のＮＯｘ浄化システムの構成を示す図である。
【図３】本発明に係る第３の実施の形態のＮＯｘ浄化システムの構成を示す図である。
【図４】尿素型選択還元触媒の入口温度とＨＣ噴射、尿素水噴射とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図５】第１ＨＣ噴射ノズルの制御フローの一例を示す図である。
【図６】実施例と従来例の排気ガスの尿素型選択還元触媒５の入口温度とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図７】尿素型選択還元触媒単独の場合と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒単独の場合における排気ガスの尿素型選択還元触媒５の入口温度とＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図８】従来技術のＮＯｘ浄化システムの構成を示す図である。
【図９】従来技術の他のＮＯｘ浄化システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｘ，１Ｙ  ＮＯｘ浄化システム
２  ディーゼルエンジン（Ｅ）
３  排気通路
４  上流側酸化触媒（Ｆ−ＤＯＣ）
５  尿素型選択還元触媒（ＳＣＲ）
６  下流側酸化触媒（Ｒ−ＤＯＣ）
７  第２ＨＣ噴射ノズル（第２炭化水素供給装置）
８  尿素水噴射ノズル（尿素水供給装置）
９  第１ＨＣ噴射ノズル（第１炭化水素供給装置）
１０  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）
１１  第１排気ガス温度センサ
１２  第１ＮＯｘ濃度センサ
１３  第２ＮＯｘ濃度センサ
１４  第２排気ガス温度センサ
２０  制御装置
【図１】
2009041430.tif 000003
【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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【図９】
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