JP2005002968A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率のＮＯｘ浄化が可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジン２の排気系にＳＣＲ触媒７と、当該ＳＣＲ触媒７よりも上流側に強力酸化触媒８を有する排気浄化装置１において、強力酸化触媒８をバイパスする酸化触媒バイパス１５及び排気ガス流路を切替える切替弁１６を設けて、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％以上となるような排気ガス温度である場合には、切替弁１６により排気ガスを酸化触媒バイパス１５へ流入させて、ＳＣＲ触媒７におけるＮＯｘ浄化効率を低下させる原因となる過剰なＮＯ２の生成を抑制する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）及びＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：パティキュレート）等の汚染物質が含まれる。これらの汚染物質の中でもＮＯｘは、酸化触媒やガソリン自動車で実用化されている三元触媒では浄化が難しく、ＮＯｘを浄化することができる有望な触媒として選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）の開発が行われている。
【０００３】
ＳＣＲ触媒はアンモニアなどの還元剤の存在下でＮＯｘを浄化する触媒である。尿素水タンクからＳＣＲ触媒の上流側の排気系に添加された尿素水は、排気ガスの熱により加水分解されアンモニアを生成する。このアンモニアが還元剤として働き、排気ガス中のＮＯｘと反応することにより排気ガス中のＮＯｘが浄化される。
【０００４】
このＮＯｘ浄化については、下記（１）〜（４）式に示す反応により浄化反応が進行することが知られている。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ （１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３ → ２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ （２）
２ＮＯ_２＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ３Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ （３）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３ → ７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ （４）
【０００５】
また、上記（１）〜（４）式の浄化反応は、その反応速度に差があることが知られており、（２）式による浄化反応が最も反応速度が速く、次に（１）式による浄化反応が速く、（３）又は（４）式の浄化反応は他の反応と比較して遅いことが分かっている。最も反応速度が速い（２）式は、ＮＯ（一酸化窒素）とＮＯ_２（二酸化窒素）とが１対１で共存しこれらと同量のアンモニアとが反応する浄化反応であり、したがって、排気ガス中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ_２との比が１：１のときに、最もＮＯｘ浄化反応が良くなる（下記、特許文献１参照。）。
【０００６】
一方、内燃機関から排出されるＮＯｘはほとんどがＮＯである。このため、ＳＣＲ触媒の上流側に酸化触媒を設けてＮＯの一部をＮＯ_２に酸化することにより、排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比を１：１に近づけるようにしている。しかしながら、酸化触媒を併用したこの浄化システムでは、排気ガスの温度が高温のときに酸化触媒による酸化能力が強くなりすぎて、ＮＯが過剰に酸化され多量のＮＯ_２が生成してしまう。この結果、反応速度の遅い上記（３）又は（４）式による浄化反応が起こるようになり、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘ浄化性能が減少してしまう。
【０００７】
また、上記（１）、（２）式の浄化反応では、ＮＨ_３と浄化されるＮＯｘ（ＮＯとＮＯ_２の総量）との比が１対１の関係（ＮＨ_３／ＮＯｘ＝１）にあるが、上記（３）、（４）式の浄化反応では浄化されるＮＯｘの総量に対してより多くのＮＨ_３が必要（ＮＨ_３／ＮＯｘ＞１）となる。このため、当初、（１）、（２）式の浄化反応を想定して添加する尿素水を制御していても、（３）、（４）式の浄化反応が起こることでアンモニア量が不足してしまい、ＳＣＲ触媒によるＮＯｘ浄化性能が減少してしまう。
【０００８】
【特許文献１】
特表２００１−５２５９０２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、過剰のＮＯ酸化（ＮＯ_２生成）を行わず、なおかつＮＯとＮＯ_２とをＮＯｘ浄化に理想的な１対１となるように共存させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系のうち当該ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられる第１酸化触媒とを有する内燃機関の排気浄化装置において、
前記第１酸化触媒をバイパスする酸化触媒バイパスと、
前記内燃機関からの排気ガスの流路を前記第１酸化触媒または前記酸化触媒バイパスのいずれかに切り替える切替手段と、
前記内燃機関からの排気ガスの温度を検出又は推測する排気ガス温度検出手段と、
前記排気ガス温度検出手段により検出又は推測される排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、前記内燃機関からの排気ガスが前記酸化触媒バイパスを通過するように前記切替手段を制御する切替制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１１】
ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率を向上させるため、ＮＯｘ触媒の上流側に酸化触媒（第１酸化触媒）を設置してＮＯｘの一部をＮＯ_２に酸化しているが、排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、このＮＯ_２の生成が過剰となり、ＮＯｘ浄化性能が低下する。そこで、第１の発明では、排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、排気ガスの流路を第１酸化触媒側から酸化触媒バイパス側へ切り替えて、ＮＯｘの酸化（ＮＯ_２の生成）を抑制するようにする。
【００１２】
酸化触媒バイパスを設置した第１の発明では、排気ガス温度が所定温度以上の場合に排気ガス中のＮＯを酸化することなくＳＣＲ触媒へ送ることとなるが、排気ガスが既に高温状態となっておりＳＣＲ触媒の活性も高いため、酸化触媒（第１酸化触媒）を介さずとも十分にＮＯｘ浄化を行うことができる。
【００１３】
排気ガス温度検出手段は、内燃機関からの排気ガスの温度を検出又は推測する機能を有し、排気系であればいずれの場所に設けても本発明の効果を得ることができる。好ましくは、内燃機関から排出された直後の排気ガス温度を検出等することができる位置、第１酸化触媒の直上流の位置又は切替手段の直上流の位置がよい。
【００１４】
切替手段は、内燃機関からの排気ガスの流路を第１酸化触媒または酸化触媒バイパスのいずれかに切り替える機能を有するが、当該機能としては、流路を完全に切り替える機能のほかに、第１酸化触媒と酸化触媒バイパスとを流れる排気ガスの流量比を制御する機能であっても良い。
【００１５】
上記課題を解決する第２の発明は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系のうち当該ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられる第１酸化触媒とを有する内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気系のうち前記第１酸化触媒と並列に設けられ、前記第１酸化触媒よりも比較的酸化力が弱い第２酸化触媒と、
前記内燃機関からの排気ガスの流路を前記第１酸化触媒または前記第２酸化触媒のいずれかに切り替える切替手段と、
前記内燃機関からの排気ガスの温度を検出又は推測する排気ガス温度検出手段と、
前記排気ガス温度検出手段により検出又は推測される排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、前記内燃機関からの排気ガスが前記第２酸化触媒を通過するように前記切替手段を制御する切替制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１６】
排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、酸化触媒（第１酸化触媒）によるＮＯ_２の生成が過剰となり、ＮＯｘ浄化性能が低下する。そこで、第２の発明では、排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、排気ガスの流路を第１酸化触媒側から酸化力が弱い第２酸化触媒側へ切り替えて、ＮＯｘの酸化（ＮＯ_２の生成）効率を下げるようにする。
【００１７】
第１酸化触媒、第２酸化触媒の酸化力の強弱は、例えば、担持させるＰｔ等の触媒量で調整する。例えば、第１酸化触媒には低温から高い活性を与えるため触媒量を比較的多くして強力酸化触媒とする一方、第２酸化触媒は、第１酸化触媒において過剰な酸化反応が始まる温度あたりから活性化されるように触媒量を少なく調整して弱力酸化触媒とする。
【００１８】
上記課題を解決する第３の発明は、第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、
前記第２酸化触媒は、前記排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ_２に転化する転化率が最大でも５０％以下であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００１９】
酸化触媒の性能を示すＮＯ→ＮＯ_２転化率は排気ガスの温度により変化する。第２酸化触媒として、ＮＯ→ＮＯ_２転化率の最大値が５０％以下の酸化触媒を採用することにより、第１酸化触媒におけるＮＯ過剰酸化（ＮＯの５０％より多くが酸化されてしまう状態）を回避する役割を有する第２酸化触媒においてＮＯの過剰酸化を起こさないようにする。
【００２０】
上記課題を解決する第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、
前記所定温度は、前記第１酸化触媒が前記排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ_２に転化する転化率が５０％となる温度であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００２１】
所定温度を第１酸化触媒のＮＯ→ＮＯ_２転化率が５０％となる温度に設定し、排気ガスの温度が当該所定温度以上となったときに、排気ガスの流路を切替手段により酸化触媒バイパス側又は第２酸化触媒側に切替えて、ＮＯ_２の過剰生成を抑制してＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化性能の低下を防止する。なお、酸化触媒のＮＯ→ＮＯ_２転化率は排気ガスの温度により変化するが、転化率と排気ガス温度との関係がやまなりのグラフとなり、転化率が５０％となる排気ガス温度が２つ以上存在する場合には、それらのうち最も低い温度を所定温度とする。
【００２２】
上記課題を解決する第５の発明は、第１ないし第４のいずれかの発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ触媒は、主として下記（１）式又は（２）式の少なくとも一方により排気ガス中のＮＯｘを浄化することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ （１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３ → ２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ （２）
【００２３】
ＳＣＲ触媒においてＮＯｘ浄化速度が比較的速い反応を主として用いるように、内燃機関の排気浄化装置を制御することにより、下記（３）、（４）式に示す反応速度が比較的遅く、ＮＯｘ浄化性能の低下の原因となる反応が起こることを防止する。
２ＮＯ_２＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ３Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ （３）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３ → ７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ （４）
【００２４】
上記課題を解決する第６の発明は、第１ないし第４のいずれかの発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、
前記切替制御手段は、前記排気ガス温度検出手段により検出又は推測される排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、前記切替手段により、前記第１酸化触媒を流れる排気ガスと前記第２酸化触媒又は前記酸化触媒バイパスを流れる排気ガスとの流量比を調整して、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比が略１対１となるように制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【００２５】
排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比が略１対１となるように排気系の流路制御をすることにより、最も効率よくＮＯｘを浄化することができる排気浄化装置とする。排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比率の検出手段としては、直接検出することができるＮＯｘセンサによる手段や、排気ガスの状態（排気ガス温度、酸化触媒におけるＮＯ→ＮＯ_２転化率及び各流路を通過する排気ガス流量等）から推測する手段等が挙げられる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示した構成図である。同図に示すように、排気浄化装置１は、内燃機関としてのエンジン２の排気系に設けられたＮＯｘ触媒としてのＳＣＲ触媒７と、排気系のうちＳＣＲ触媒７よりも上流側に設けられた第１酸化触媒としての強力酸化触媒８と、排気系のうちＳＣＲ触媒７よりも上流側であり強力酸化触媒８よりも下流側に還元剤としてのアンモニアを供給する尿素水添加装置９等と、強力酸化触媒８をバイパスする酸化触媒バイパス１５と、強力酸化触媒８と酸化触媒バイパス１５との分岐部分に設けられエンジン２からの排気ガスの流路として強力酸化触媒８又は酸化触媒バイパス１５のいずれかを選択する切替手段としての切替弁１６と、切替弁１６の上流側の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段としての排気ガス温度センサ１７と、尿素水添加装置９に内蔵され所定の条件によって切替弁１６を制御する切替制御手段とから構成される。なお、切替弁１６の切替制御は、図示していないエンジンＥＣＵにて行ってもよい。
【００２８】
エアクリーナー３から吸引された空気は、ターボチャージャー４によって過給され、インタークーラー５を介してエンジン２に供給された後、エンジン２内で燃料と共に燃焼し、排気ガスとして排気系へ排出される。
【００２９】
還元剤を供給するユニットとしては、還元剤としてのアンモニアの素となる尿素水を貯蔵する尿素水タンク１０と、ＳＣＲ触媒７の温度を検出又は推測する触媒温度センサ１３と、尿素水を排気系におけるＳＣＲ触媒７の上流側に供給する尿素水噴射ノズル１２と、触媒温度センサ１３により推測される温度により添加する尿素水量を制御する尿素水添加装置９とから構成される。
【００３０】
触媒温度センサ１３は、ＳＣＲ触媒７の上流側と下流側とに設けられ、当該２つのポイントにおける排気ガスの温度の平均値をＳＣＲ触媒７の温度として推測している。なお、触媒温度センサとしては、ＳＣＲ触媒７の温度を直接検出できるセンサであってもよい。
【００３１】
また、ＳＣＲ触媒７の下流側には、酸化触媒１４が設けられ、過剰な尿素水の添加による余剰のアンモニア（アンモニアスリップの発生）を分解するようになっている。なお、アンモニアスリップを発生させない尿素水添加制御を行うことができる還元剤を供給するユニットであれば、酸化触媒１４を省略することができる。
【００３２】
尿素水添加装置９は、切替制御手段としての機能も有し、排気ガス温度センサ１７により検出される排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、切替弁１６を制御し、エンジン２からの排気ガスを酸化触媒バイパス１５へ流入させると共に、排気ガスの温度が所定温度より低い場合には、排気ガスが強力酸化触媒８を通過するように切替弁１６を制御する。
【００３３】
図２は、強力酸化触媒の一例に係るＮＯ→ＮＯ_２転化率と排気ガス温度との関係図である。なお、同図には、下記第２の実施形態で説明する弱力酸化触媒のＮＯ_２転化率と排気ガス温度との関係も示してある。
【００３４】
同図に示すように、強力酸化触媒の一例に係るＮＯ_２転化率は、排気ガス温度が約３００℃までは温度の上昇に従い高くなり、排気ガス温度が３００℃付近で約７０％以上の転化率となり、さらに排気ガス温度が高くなると転化率が低下していくという、排気ガス温度に対して転化率がやまなりに変化する関係を有する。また、排気ガス温度が約２３０℃〜約３９０℃の範囲では転化率が５０％以上となり、過剰のＮＯ_２を生成してＮＯｘ浄化効率を低下させる温度範囲となっている。なお、同図に示す転化率特性は、強力酸化触媒の一例を示すものであり、酸化触媒に担持させるＰｔ等の触媒量で調整することができる。
【００３５】
切替制御手段としての尿素水添加装置９は、排気ガス温度センサ１７により検出される強力酸化触媒８の直上流を流れる排気ガスの温度が所定温度以上か否かにより切替弁１６の制御を行うが、この所定温度としては、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％となる温度を設定してある。例えば、図２に示す転化率特性を有する強力酸化触媒の場合には、転化率が５０％となる排気ガス温度としては約２３０℃と約３９０℃の２つの温度が存在するが、最も低い温度である約２３０℃を所定温度とする。
【００３６】
すなわち、切替制御手段は、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％以上となるような排気ガス温度（図２に示す強力酸化触媒では約２３０℃以上）である場合には、切替弁１６によりエンジン２からの排気ガスを酸化触媒バイパス１５へ流入させると共に、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％より低くなるような排気ガス温度（図２に示す強力酸化触媒では約２３０℃より低温）である場合には、切替弁１６により排気ガスが強力酸化触媒８を通過するように制御する。
【００３７】
この結果、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％より低い排気ガス温度である場合には、排気ガスを強力酸化触媒８を流通させることにより、より多くのＮＯをＮＯ_２へ酸化してＳＣＲ触媒７におけるＮＯｘ浄化効率を向上させることができる。この際には、過剰のＮＯ２が生成していないため、ＳＣＲ触媒７上では比較的反応速度の速い上記（１）、（２）式による浄化反応が行われる。
【００３８】
一方、強力酸化触媒８のＮＯ２転化率が５０％以上となるような排気ガス温度である場合には、排気ガスを酸化触媒バイパス１５を流通させてＮＯ_２の生成を抑制することにより、ＳＣＲ触媒７におけるＮＯｘ浄化率の低下を防止することができる。この際には、排気ガス中にＮＯ_２はほとんど含まれていないため、ＳＣＲ触媒７上では主として上記（１）式による浄化反応が行われるが、排気ガスが高温状態となっているためＳＣＲ触媒７は十分に活性化されており、強力酸化触媒を介さずとも高いＮＯｘ浄化効率を得ることができる。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示した第１の実施形態に係る排気浄化装置における酸化触媒バイパス１５の代わりに第２酸化触媒としての「弱力酸化触媒」を設けて（すなわち、排気系において強力酸化触媒８と並列に弱力酸化触媒を設置する）、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％以上となるような排気ガス温度である場合には、切替弁１６によりエンジン２からの排気ガスを「弱力酸化触媒」へ流入させると共に、強力酸化触媒８のＮＯ_２転化率が５０％より低くなるような排気ガス温度である場合には、切替弁１６により排気ガスが強力酸化触媒８を通過するように、切替制御手段により制御する。
【００４０】
ここで、弱力酸化触媒とは担持させる触媒量を減少させるなどして、強力酸化触媒８よりも酸化力を弱めた触媒であり、例えば、図２に示す転化率特性を有する弱力酸化触媒を用いる。
【００４１】
同図に示すように、弱力酸化触媒の一例に係るＮＯ_２転化率は、排気ガス温度が約３００℃までは温度の上昇に従い高くなり、排気ガス温度が３００℃付近で約５０％の転化率となり、さらに排気ガス温度が高くなると転化率が低下していくという、排気ガス温度に対して転化率がやまなりに変化する関係を有する。なお、同図に示す転化率特性は、弱力酸化触媒の一例を示すものであり、酸化触媒に担持させるＰｔ等の触媒量で調整することができる。
【００４２】
この結果、強力酸化触媒８のＮＯ２転化率が５０％以上となるような排気ガス温度である場合には、排気ガスを弱力酸化触媒を流通させてＮＯ_２の生成を抑制することにより、ＳＣＲ触媒７におけるＮＯｘ浄化率の低下を防止することができる。
【００４３】
この際には、排気ガス中のＮＯは弱力酸化触媒により酸化され、上記（２）式による反応速度の最も速い浄化反応を利用することができるため、単に酸化触媒バイパスを流通させるよりも更に高いＮＯｘ浄化効率を得ることができる。また、弱力酸化触媒は、転化率が５０％以上とならないように酸化力を調整した酸化触媒であるため、過剰のＮＯ_２を生成することがなく、ＮＯｘ浄化効率が低下するおそれもない。
【００４４】
第１、第２の実施形態では、切替制御手段により、所定温度を境にして排気ガス流路を強力酸化触媒８側または酸化触媒バイパス１５（又は弱力酸化触媒）側へ変更する構成としたが、切替弁１６の開度を調整することにより、強力酸化触媒８側と酸化触媒バイパス１５（又は弱力酸化触媒）側とを流れる排気ガスの流量比を制御するようにしてもよい。
【００４５】
流量比を制御する際には、排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、例えば、ＳＣＲ触媒に流入する排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比が略１対１となるように制御することにより、最も効率よくＮＯｘを浄化することができる排気浄化装置とすることができる。排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比率は、例えば、排気ガスの状態（排気ガス温度、酸化触媒におけるＮＯ→ＮＯ_２転化率及び各流路を通過する排気ガス流量等）から推測することができる。
【００４６】
【発明の効果】
第１の発明では、排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、排気ガスの流路を第１酸化触媒側から酸化触媒バイパス側へ切り替えて、排気ガス中のＮＯを酸化することなくＳＣＲ触媒へ送ることとしたので、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘ浄化効率を低下させる原因である過剰なＮＯ_２の生成を防止して、ＮＯｘ浄化効率を低下させることを防止することができる。
【００４７】
第２の発明では、排気ガスの温度が所定温度以上の場合には、排気ガスの流路を第１酸化触媒側から酸化力が弱い第２酸化触媒側へ切り替えて、ＮＯｘの酸化（ＮＯ_２の生成）効率を下げることにより、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘ浄化効率を低下させる原因である過剰なＮＯ_２の生成を抑制して、ＮＯｘ浄化効率を高い状態で維持することができる。
【００４８】
第３の発明では、第２の発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、第２酸化触媒として、ＮＯ→ＮＯ_２転化率の最大値が５０％以下の酸化触媒を採用することにより、第１酸化触媒におけるＮＯ過剰酸化（ＮＯの５０％より多くが酸化されてしまう状態）を回避する役割を有する第２酸化触媒においてＮＯの過剰酸化を起こさないようにして、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化効率の低下を防止することができる。
【００４９】
第４の発明では、第１ないし第３のいずれかの発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、所定温度を第１酸化触媒のＮＯ→ＮＯ_２転化率が５０％となる温度に設定することにより、排気ガスの温度が当該所定温度以上となったときに、排気ガスの流路を第２酸化触媒側又は酸化触媒バイパス側に切替えて、効果的にＮＯ_２の過剰生成を抑制して、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化性能の低下を防止することができる。
【００５０】
第５の発明では、第１ないし第４のいずれかの発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、種々のＮＯｘ浄化反応のうち反応速度の速い浄化反応である下記（１）式又は（２）式の少なくとも一方により排気ガス中のＮＯｘを浄化するように制御することとしたので、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化性能を効果的に向上させることができる。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ （１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３ → ２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ （２）
【００５１】
第６の発明では、第１ないし第４のいずれかの発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比が略１対１となるように排気系の流路を制御することにより、最も効率よくＮＯｘを浄化することができる排気浄化装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】酸化触媒のＮＯ→ＮＯ_２転化率と排気ガス温度との関係図である。
【符号の説明】
１ 排気浄化装置
２ エンジン
３ エアクリーナー
４ ターボチャージャー
５ インタークーラー
７ ＳＣＲ触媒
８ 強力酸化触媒（前段）
９ 尿素水添加装置
１０ 尿素水タンク
１２ 尿素水噴射ノズル
１３ 触媒温度センサ
１４ 酸化触媒（後段）
１５ 酸化触媒バイパス
１６ 切替弁
１７ 排気ガス温度センサ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系のうち当該ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられる第１酸化触媒とを有する内燃機関の排気浄化装置において、
   前記第１酸化触媒をバイパスする酸化触媒バイパスと、
   前記内燃機関からの排気ガスの流路を前記第１酸化触媒または前記酸化触媒バイパスのいずれかに切り替える切替手段と、
   前記内燃機関からの排気ガスの温度を検出又は推測する排気ガス温度検出手段と、
   前記排気ガス温度検出手段により検出又は推測される排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、前記内燃機関からの排気ガスが前記酸化触媒バイパスを通過するように前記切替手段を制御する切替制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 内燃機関の排気系に設けられアンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系のうち当該ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられる第１酸化触媒とを有する内燃機関の排気浄化装置において、
   前記排気系のうち前記第１酸化触媒と並列に設けられ、前記第１酸化触媒よりも比較的酸化力が弱い第２酸化触媒と、
   前記内燃機関からの排気ガスの流路を前記第１酸化触媒または前記第２酸化触媒のいずれかに切り替える切替手段と、
   前記内燃機関からの排気ガスの温度を検出又は推測する排気ガス温度検出手段と、
   前記排気ガス温度検出手段により検出又は推測される排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、前記内燃機関からの排気ガスが前記第２酸化触媒を通過するように前記切替手段を制御する切替制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２に記載する内燃機関の排気浄化装置において、
   前記第２酸化触媒は、前記排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ_２に転化する転化率が最大でも５０％以下であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに係る内燃機関の排気浄化装置において、
   前記所定温度は、前記第１酸化触媒が前記排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ_２に転化する転化率が５０％となる温度であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに係る内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘ触媒は、主として下記（１）式又は（２）式の少なくとも一方により排気ガス中のＮＯｘを浄化することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
   ４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２ → ４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ （１）
   ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３ → ２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ （２）
6. 請求項１ないし４のいずれかに係る内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替制御手段は、前記排気ガス温度検出手段により検出又は推測される排気ガスの温度が所定温度以上であるときに、前記切替手段により、前記第１酸化触媒を流れる排気ガスと前記第２酸化触媒又は前記酸化触媒バイパスを流れる排気ガスとの流量比を調整して、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気ガス中のＮＯとＮＯ_２との比が略１対１となるように制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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