(57)【要約】【課題】液体還元剤の濃度を所定濃度に維持して、窒素酸化物の還元を安定的に行うことが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤を内燃機関の排気通路内に供給可能な還元剤供給装置と、液体還元剤を用いて内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、液体還元剤の溶媒が貯蔵された溶媒タンクと、溶媒タンクから還元剤タンクへ溶媒を供給可能な溶媒送液部と、溶媒送液部の制御を行う溶媒供給制御部と、を備える。【選択図】図１
2010180800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤を内燃機関の排気通路内に供給可能な還元剤供給装置と、前記液体還元剤を用いて前記内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記液体還元剤の溶媒が貯蔵された溶媒タンクと、
前記溶媒タンクから前記還元剤タンクへ前記溶媒を供給可能な溶媒送液部と、
前記溶媒送液部の制御を行う溶媒供給制御部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記液体還元剤の濃度を検出可能な濃度検出手段を備え、
前記溶媒供給制御部は、前記濃度検出手段の検出結果に基づいて前記還元剤タンクへの前記溶媒の供給量を調整可能であ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装置。
【請求項３】
前記還元剤タンクは、貯蔵された前記液体還元剤の残量を検出可能な残量検出手段を備え、
前記溶媒供給制御部は、前記残量検出手段の検出結果に基づき、前記溶媒の供給量を調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記液体還元剤は尿素水溶液であり、前記溶媒は水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記溶媒送液部は、前記溶媒を所定の被冷却部位に供給して前記被冷却部位を冷却可能な冷却部を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記還元剤供給装置は、前記液体還元剤を前記排気通路内に噴射可能な還元剤噴射部と、前記還元剤タンクから前記還元剤噴射部へ前記液体還元剤を供給可能であるとともに前記還元剤噴射部側へ供給された前記液体還元剤を前記還元剤タンクへ還流可能な還元剤送液部と、を備え、
前記還元剤送液部及び前記溶媒送液部は、前記還元剤タンクに還流される前記液体還元剤及び前記還元剤タンクに送液される前記溶媒が流通可能な第１の共有通路を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤送液部及び前記溶媒送液部は、前記液体還元剤及び前記溶媒が流通可能な第２の共有通路を備え、前記還元剤噴射部は、前記液体還元剤及び前記溶媒を噴射可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を液体還元剤を用いて還元可能な内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物を浄化する内燃機関の排気浄化装置として、ＳＣＲ触媒等の還元触媒を排気通路に配置し、還元触媒より上流側の排気通路内に尿素水溶液等の液体還元剤を供給することによって、還元触媒において排気ガス中の窒素酸化物を還元するものが知られている。
【０００３】
このような内燃機関の排気浄化装置では、液体還元剤の供給量が窒素酸化物の量に対して少なすぎると、還元されなかった窒素酸化物が還元触媒の下流側に流出する一方、液体還元剤の供給量が窒素酸化物の量に対して多すぎると、液体還元剤、あるいはアンモニア等の液体還元剤に由来する成分が還元触媒の下流側に流出することになる。これらの窒素酸化物やアンモニアが大気中に放出されると環境に影響を及ぼすおそれがあることから、このような内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の運転状態、排気ガスや還元触媒の温度、窒素酸化物濃度等、種々の情報に基づいて必要な液体還元剤の供給量を算出し、還元剤供給装置から液体還元剤が過不足なく供給されるように制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８２４１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、窒素酸化物の還元に用いられる液体還元剤として、分解されることでアンモニアを生成可能な尿素水溶液が多用されている。上述した制御装置では、窒素酸化物を還元するために必要なアンモニアの量から尿素水溶液の供給量が算出されるようになっている。そのため、尿素水溶液をより正確に供給制御できるように一定の濃度の尿素水溶液が用いられる。また、尿素水溶液は濃度によって凍結温度が異なるため、一定の濃度の尿素水溶液として、凍結温度が出来るだけ低くなる濃度の尿素水溶液が用いられる場合がある。
【０００６】
しかしながら、このような内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤タンクは、タンク内圧を大気圧とした開放タイプとなっている場合があり、還元剤タンク内に貯蔵された尿素水溶液の水分が蒸発しやすく、尿素水溶液の濃度が上昇するおそれがある。
貯蔵された尿素水溶液の濃度が上昇すると、凍結温度が高くなってしまい、還元剤タンク内の尿素水溶液が凍結しやすくなるという問題がある。例えば、濃度が４０％の尿素水溶液の凍結温度は−１℃、濃度が５０％の尿素水溶液の凍結温度は１６℃である。
【０００７】
さらに、尿素水溶液の濃度が上昇すると比重や粘度等の物性も変化するため、還元剤供給装置の駆動制御が正確に行われていても、排気通路内への尿素水溶液の供給量が必要な供給量からずれてしまうおそれがある。このような尿素水溶液の供給量のずれが生じると、排気ガス中の窒素酸化物に対するアンモニアの過不足が生じ、安定した排気浄化処理が行えなくなるという問題につながる。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は鋭意検討し、排気浄化装置が、液体還元剤の溶媒を貯蔵する溶媒タンクと、当該溶媒を還元剤タンクに供給する溶媒送液部とを備えることにより、還元剤タンク内の液体還元剤の濃度が所定濃度よりも上昇した場合に、還元剤タンク内に溶媒を供給して液体還元剤の濃度を所定濃度に戻すことができることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、液体還元剤の濃度を所定濃度に維持して、窒素酸化物の還元を安定的に行うことが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤を内燃機関の排気通路内に供給可能な還元剤供給装置と、液体還元剤を用いて内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、液体還元剤の溶媒が貯蔵された溶媒タンクと、溶媒タンクから還元剤タンクへ溶媒を供給可能な溶媒送液部と、溶媒送液部の制御を行う溶媒供給制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供され、上述した課題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、液体還元剤の濃度を検出可能な濃度検出手段を備え、溶媒供給制御部は、濃度検出手段の検出結果に基づいて還元剤タンクへの溶媒の供給量を調整可能であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤タンクは、貯蔵された液体還元剤の残量を検出可能な残量検出手段を備え、溶媒供給制御部は、残量検出手段の検出結果に基づき、溶媒の供給量を調整可能であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、液体還元剤は尿素水溶液であり、溶媒は水であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、溶媒送液部は、溶媒を所定の被冷却部位に供給して被冷却部位を冷却可能な冷却部を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤供給装置は、液体還元剤を排気通路内に噴射可能な還元剤噴射部と、還元剤タンクから還元剤噴射部へ液体還元剤を供給可能であるとともに、還元剤噴射部側へ供給された液体還元剤を還元剤タンクへ還流可能な還元剤送液部と、を備え、還元剤送液部及び溶媒送液部は、還元剤タンクに還流される液体還元剤及び還元剤タンクに送液される溶媒が流通可能な第１の共有通路を備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、還元剤送液部及び溶媒送液部は、液体還元剤及び溶媒が流通可能な第２の共有通路を備え、還元剤噴射部は、液体還元剤及び溶媒を噴射可能に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、液体還元剤の溶媒が貯蔵された溶媒タンクと、この溶媒タンクから還元剤タンクへ溶媒を供給可能な溶媒送液部と、溶媒送液部の制御を行う溶媒供給制御部とを備えているので、液体還元剤の濃度が上昇したときに、溶媒タンク内の溶媒を還元剤タンクに供給して液体還元剤の濃度を調整することができる。そのため、液体還元剤の濃度が所定濃度に調整されるとともに液体還元剤の物性が維持されて、液体還元剤が過不足なく排気通路内に供給されやすくなる。したがって、排気ガス中の窒素酸化物の還元が安定的に実施されるようになる。
【００１７】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、溶媒供給制御部が、濃度検出手段の検出結果に基づき、還元剤タンクへの溶媒の供給量を調整可能であることにより、液体還元剤の濃度変化に応じて適切な量の溶媒が還元剤タンクに供給され、液体還元剤が速やかに所定濃度に調整される。
【００１８】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、溶媒供給制御部が、残量検出手段の検出結果に基づき、還元剤タンクへの溶媒の供給量を調整可能であることにより、液体還元剤の残量に応じて適切な量の溶媒が還元剤タンクに供給され、液体還元剤が速やかに所定濃度に調整される。
【００１９】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、液体還元剤が尿素水溶液であり、溶媒が水であれば、尿素水溶液の凍結が防止され、また、尿素水溶液の密度や粘度等が変化しにくくなって、尿素水溶液を用いた排気浄化処理が安定的に実施される。
【００２０】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、溶媒送液部が、還元触媒や還元剤噴射部の近傍等の所定の被冷却部位に溶媒を供給可能な冷却部を含むことにより、液体還元剤の濃度調整だけでなく各被冷却部の冷却にも溶媒を利用することができる。
【００２１】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、還元剤供給装置が、還元剤噴射部と還元剤送液部とを備え、還元剤送液部及び溶媒送液部が、還元剤タンクと連通する第１の共有通路を備えることにより、還元剤送液部及び溶媒送液部を構成する配管の数が少なくなり、構成が簡素化されるとともに、コストの増加が抑えられる。
【００２２】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、還元剤供給装置及び溶媒送液部が、還元剤送液部と連通する第２の共有通路を備えることにより、還元剤噴射部から、冷却材としての溶媒を噴射させることができる。したがって、溶媒によって還元剤噴射部や還元触媒が冷却されるため、内燃機関の運転時に還元剤噴射部や還元触媒が過剰な高温となって破損や損傷を受けることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置の構成を説明するための図である。
【図３】内燃機関の排気浄化装置に備えられた制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】液体還元剤の濃度調整制御のフローを説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の還元剤供給装置の構成を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置の構成を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置における液体還元剤の噴射制御時の状態を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置におけるエアパージ制御時及びエアー抜き処理時の状態を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置における液体還元剤の濃度調整制御時及びエアパージ制御時の状態を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態にかかる内燃機関の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置における冷却制御時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の内燃機関の排気浄化装置にかかる実施の形態について具体的に説明する。ただし、この実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２５】
［第１の実施の形態］
１．排気浄化装置
（１）排気浄化装置の全体構成
図１は、排気浄化装置１０の全体構成を表す概略図を示している。この排気浄化装置１０は、車両に搭載されたディーゼルエンジン、リーンバーンエンジンなどの内燃機関５から排出される排気ガス中の窒素酸化物を浄化する装置である。
【００２６】
排気浄化装置１０は、内燃機関５の排気ガスが流れる排気通路１１内に配置された還元触媒２０と、還元触媒２０より上流側の排気通路１１内に液体還元剤を供給可能な還元剤供給装置３０と、還元剤供給装置３０を構成する還元剤タンク３１内の液体還元剤の濃度調整が可能な溶媒供給部５０と、還元剤供給装置３０及び溶媒供給部５０を制御する制御装置６０とを備えている。
【００２７】
還元触媒２０は、後述する液体還元剤としての尿素水溶液から生成されるアンモニアとともに排気ガスを接触させることで、排気ガス中に含まれるＮＯXを還元して無害化するためのＳＣＲ触媒などの還元触媒が用いられる。還元触媒２０の上流側及び下流側には、温度センサ２１、２３やＮＯXセンサ２５等のセンサが設けられており、各センサは還元触媒２０の温度、排気ガス中の窒素酸化物濃度、排気ガスの圧力などの検出に用いられる。
【００２８】
（２）還元剤供給装置
還元剤供給装置３０は、液体還元剤が貯蔵される還元剤タンク３１と、還元剤タンク３１内の液体還元剤を送液する還元剤送液部４０と、送液された液体還元剤を還元触媒２０の上流側の排気通路１１内に噴射可能な還元剤噴射部としての還元剤噴射弁４１とを備えている。
液体還元剤としては、溶媒としての水中に尿素等の還元成分を含有する水溶液、分散液、混合液などが用いられる。本実施形態の排気浄化装置１０では、３２．５重量％の尿素水溶液が使用されている。
【００２９】
還元剤タンク３１は、例えば、樹脂等により形成された液体容器であり、タンク内に貯蔵された液体還元剤の液面レベルにより残量を把握できるもの、例えば、鉛直方向の各位置における水平方向の断面積が予め把握できているものが好適である。
また、還元剤タンク３１は、貯蔵された液体還元剤の液面レベルを検出可能な残量検出手段を構成する還元剤レベルセンサ３２と、液体還元剤の温度を検出可能な還元剤温度センサ３３と、液体還元剤の濃度を検出可能な還元剤濃度センサ３４とを備えている。さらに、還元剤タンク３１は、貯蔵されている液体還元剤を加熱するための加熱ヒータ３６及び冷却するための冷却ファン３７と、安全性及び噴射制御性の観点から還元剤タンク３１内を大気圧に保つための内圧調整手段３９とを備えている。
【００３０】
還元剤レベルセンサ３２、還元剤温度センサ３３、及び還元剤濃度センサ３４のセンサ値は、それぞれ制御装置６０に伝達される。また、加熱ヒータ３６、冷却ファン３７等は、内燃機関５の運転中に液体還元剤の温度が所望の範囲となるように、還元剤温度センサ３３のセンサ値によって得られる液体還元剤の温度に基づいて制御装置６０等により制御される。
【００３１】
還元剤送液部４０は、還元剤タンク３１から還元剤噴射弁４１へ液体還元剤を供給可能であるとともに、還元剤噴射弁４１側へ供給された液体還元剤の一部を還元剤タンク３１へ還流可能な配管経路を備えている。本実施形態の排気浄化装置１０では、還元剤送液部４０は、液体還元剤を圧送する還元剤圧送ポンプ４７が設けられたポンプモジュール４４と、還元剤タンク３１とポンプモジュール４４との間に接続された第１の還元剤通路４２と、ポンプモジュール４４と還元剤噴射弁４１との間に接続された第２の還元剤通路４３と、還元剤圧送ポンプ４７によって還元剤噴射弁４１側へ供給された液体還元剤の一部を還元剤タンク３１へ還流するための還流路４５とを備えている。
【００３２】
第１の還元剤通路４２は、還元剤タンク３１内に流入口４２ａを有し、フィルタ４２ｂを介して液体還元剤が第１の還元剤通路４２に導入されるように構成されている。
ポンプモジュール４４は、詳細な図示省略されているが、液体還元剤を圧送するための還元剤圧送ポンプ４７や、液体還元剤中の異物を捕集する異物フィルタ、液体還元剤の流通方向を還元剤タンク３１側から還元剤噴射弁４１側への正方向とその逆方向に切り換える電磁弁等が設けられている。
【００３３】
第２の還元剤通路４３には圧力センサ４８が設けられ、この圧力センサ４８に基づいて得られる圧力値が所定値に維持されるように、ポンプモジュール４４に備えられた還元剤圧送ポンプ４７のフィードバック制御が行われる。
還流路４５には、第２の還元剤通路４３内の圧力の上限を規定するためのオリフィスやプレッシャレギュレータなどの圧力調整手段４６が設けられている。
【００３４】
（３）溶媒供給部
溶媒供給部５０は、液体還元剤を構成する溶媒のみが貯蔵された溶媒タンク５１と、溶媒タンク５１から還元剤タンク３１へ溶媒を供給可能な溶媒送液部５５とを備える。還元剤タンク３１の内部が内圧調整手段３９により大気開放されると、還元剤タンク３１内の液体還元剤の溶媒が蒸発し、液体還元剤の濃度が上昇する場合がある。また、液体還元剤が還元剤送液部４０を循環する中で溶媒が蒸発し、液体還元剤の濃度が上昇する場合がある。このような場合において、溶媒供給部５０は溶媒を還元剤タンク３１に供給して液体還元剤を希釈する。
溶媒は、液体還元剤に供給することで液体還元剤の濃度を調整可能な液であり、液体還元剤として尿素水溶液が用いられる本実施形態の例では水が用いられる。
【００３５】
溶媒タンク５１は、例えば、樹脂等により形成された液体容器であり、還元剤タンク３１と一体に形成されていてもよく、別体に形成されていてもよいが、本実施形態では、還元剤タンク３１と隣接して一体に設けられている。そのため、還元剤タンク３１内の液体還元剤が、加熱ヒータ３６及び冷却ファン３７により温度調整されることで、溶媒タンク５１内の溶媒も還元剤タンク３１から伝達される熱量により温度調整される。
【００３６】
溶媒タンク５１は、貯蔵された溶媒の液面レベルを検出可能な溶媒レベルセンサ５２と、溶媒の液温を検出可能な溶媒温度センサ５３と、溶媒タンク５１内を大気圧に保つための内圧調整手段５４とを備える。溶媒レベルセンサ５２及び溶媒温度センサ５３により検出された液面レベルや温度は制御装置６０に伝達される。溶媒温度センサ５３や内圧調整手段５４は省略されていてもよい。
【００３７】
溶媒送液部５５は、溶媒を圧送するための溶媒圧送ポンプ５７と、溶媒圧送ポンプ５７が設けられた溶媒流入路５６と、溶媒流入路５６を還元剤タンク３１又は溶媒タンク５１のいずれかに連通させる三方切換弁５８と、三方切換弁５８から還元剤タンク３１側に溶媒を導く還元剤側流出路５９ａと、三方切換弁５８から溶媒タンク５１側に溶媒を導く溶媒側流出路５９ｂとを備えている。
【００３８】
溶媒流入路５６の溶媒タンク５１側の流入口５６ａにはフィルタ５６ｂが設けられており、フィルタ５６ｂを介して溶媒タンク５１内の溶媒が溶媒流入路５６に吸い上げられる。
また、三方切換弁５８は、還元剤側流出路５９ａ又は溶媒側流出路５９ｂのいずれか一方を溶媒流入路５６と択一的に連通可能に構成されている。
【００３９】
この溶媒送液部５５は、図２（ａ）に示すように、三方切換弁５８により、溶媒流入路５６と溶媒側流出路５９ｂとを連通させた状態で、溶媒圧送ポンプ５７を作動させ、溶媒流入路５６内のエアーを十分に抜いた後に、三方切換弁５８を切換えて、図２（ｂ）に示すように、溶媒流入路５６と還元剤側流出路５９ａとを連通させた状態とし、溶媒が還元剤タンク３１に供給できるように構成されている。
【００４０】
溶媒圧送ポンプ５７は、一定流量で溶媒を液送可能に構成されており、上述したエアー抜きの後に、三方切換弁５８により溶媒流入路５６と還元剤側流出路５９ａとを所定の供給時間連通させることで、還元剤タンク３１への要求量にしたがって溶媒が精度よく還元剤タンク３１へ供給される。
【００４１】
（４）制御装置（溶媒供給制御部）
本実施形態の排気浄化装置１０では、制御装置６０は、還元剤噴射弁４１、ポンプモジュール４４、圧力調整手段４６等の動作制御を行うことで還元剤供給装置３０を制御可能な還元剤供給制御部６９を備えるとともに、溶媒圧送ポンプ５７、三方切換弁５８等の動作制御を行うことで溶媒送液部５０を制御可能な溶媒供給制御部６１を備える。
【００４２】
図３は、制御装置６０のうちの溶媒供給制御部６１の構成例を機能的なブロックで表したものである。溶媒供給制御部６１は、還元剤タンク３１内の液体還元剤の濃度調整を行う必要があるか否かを判定する濃度判定部６２と、液体還元剤の濃度調整を行う場合に還元剤タンク３１に供給すべき溶媒の必要量を算出する要求量演算部６３と、液体還元剤の濃度調整を行える状態か否かを判定する実施判定部６４と、濃度判定部６２、要求量演算部６３及び実施判定部６４の指示に基づき、溶媒圧送ポンプ５７及び三方切換弁５８の駆動制御を行う駆動制御部６５とを備えている。
【００４３】
濃度判定部６２には、予め許容濃度範囲又は基準濃度が記憶されており、濃度判定部６２は、還元剤タンク３１に設けられた還元剤濃度センサ３４のセンサ値を読込み、当該センサ値に基づいて得られる液体還元剤の濃度が許容濃度範囲内又は基準濃度であるか否かを判定する。液体還元剤の濃度が許容濃度範囲又は基準濃度を上回ったときには、濃度判定部６２は、液体還元剤の濃度調整の実行指示を駆動制御部６５に出力するとともに、液体還元剤の濃度を要求量演算部６３及び実施判定部６４に伝達する。
【００４４】
許容濃度範囲又は基準濃度は使用する液体還元剤の濃度と窒素酸化物の許容還元効率に応じて適宜設定可能であるが、例えば、所定の凍結温度や所定の密度、粘性を実現可能な濃度を基準濃度として設定することができる。本実施形態では、溶媒としての水の蒸発により液体還元剤の濃度が上昇して凍結温度が上昇したり、密度や粘性等の物性が変化したりすることを防止するため、使用する尿素水溶液の濃度３２．５重量％が基準濃度として設定されている。
【００４５】
要求量演算部６３には、還元剤タンク３１の鉛直方向の各位置における水平方向の断面積が予め記憶されており、要求量演算部６３は、還元剤レベルセンサ３２のセンサ値を読み込み、当該センサ値に基づいて得られる還元剤タンク３１内の液体還元剤の液面レベルに基づき、還元剤タンク３１内の液体還元剤の残量を算出する。さらに、要求量演算部６３は、液体還元剤の残量と、濃度判定部６２から伝達された液体還元剤の濃度とに基づいて、還元剤タンク３１内の液体還元剤を基準濃度にするために還元剤タンク３１内に供給すべき溶媒の要求量を算出する。要求量演算部６３で演算された溶媒の要求量は、駆動制御部６５及び実施判定部６４に伝達される。
【００４６】
実施判定部６４は、還元剤タンク３１に設けられた還元剤温度センサ３３のセンサ値及び溶媒タンク５１に設けられた溶媒温度センサ５３のセンサ値を読み込み、これらのセンサ値に基づいて液体還元剤及び溶媒の温度を算出する。また、実施判定部６４は、溶媒タンク５１に設けられた溶媒レベルセンサ５２のセンサ値を読込み、当該センサ値に基づいて溶媒の液面レベルを算出するとともに、溶媒の残量を算出する。そして、実施判定部６４は、これらの液体還元剤の温度、溶媒の温度、溶媒の残量に併せて、濃度判定部６２から伝達される液体還元剤の濃度と、要求量演算部６３から伝達される溶媒の要求量とに基づいて、液体還元剤の濃度調整制御を行うことが可能であるか否かを判定する。
【００４７】
具体的には、実施判定部６４は、液体還元剤の濃度及び温度に基づいて液体還元剤が凍結状態であるか否かを判定するとともに、溶媒の温度に基づいて溶媒が凍結状態であるか否かを判定する。液体還元剤が一部凍結状態の場合には、領域によって液体還元剤の濃度にムラが生じやすいため還元剤濃度センサ３４によって検出される液体還元剤の濃度の信頼性が低く、また、溶媒が凍結状態の場合には溶媒を送液することが困難であるため、液体還元剤又は溶媒の凍結時に、液体還元剤の濃度調整制御を中断するためである。
ただし、液体還元剤及び溶媒のうちのいずれか一方のみについて、凍結状態であるか否かを判定するようにしてもよい。
【００４８】
また、実施判定部６４は、溶媒タンク５１内の溶媒の残量が溶媒の要求量以上であるか否かを判定する。溶媒の残量が要求量未満であると、液体還元剤の濃度を基準濃度に戻すことができないからである。
すなわち、本実施形態の例では、実施判定部６４は、液体還元剤及び溶媒が液体状態であり、さらに、溶媒の残量が要求量以上である場合に、濃度調整制御の実施を許可する信号を駆動制御部６５に伝達する。
【００４９】
駆動制御部６５は、濃度判定部６２からの濃度調整制御の実行指示信号と、実施判定部６４からの実施許可信号とが伝達されたとき、要求量演算部６３で算出された要求量に基づいて、溶媒圧送ポンプ５７と三方切換弁５８との駆動制御を実行する。ここでは、駆動制御部６５は、一定流量で溶媒を圧送する溶媒圧送ポンプ５７を駆動させ、溶媒流入路５６内のエアー抜きを行った後、溶媒タンク５１から還元剤タンク３１へ供給される溶媒の供給量が要求量演算部６３で演算された要求量となるような時間だけ、三方切換弁５８によって溶媒流入路５６と還元剤側流出路５９ａとを連通させる。
【００５０】
２．排気浄化装置の動作
次に、これまで説明した図１の排気浄化装置１０の動作について説明する。
【００５１】
（１）液体還元剤の噴射制御
まず、内燃機関５の通常の運転状態において、制御装置６０の還元剤供給制御部６９は、第２の還元剤通路４３に設けられた圧力センサ４８のセンサ値を読込み、当該センサ値に基づいて得られる圧力値が所定値に維持されるように還元剤圧送ポンプ４７のフィードバック制御を行う。第２の還元剤通路４３内の圧力が所定値よりも低いときには還元剤圧送ポンプ４７の回転数は高められ、第２の還元剤通路４３内の圧力が所定値よりも高いときには還元剤圧送ポンプ４７の回転数は抑えられる。第２の還元剤通路４３内の圧力が所定値よりも高い場合には、液体還元剤の一部が還流路４５から圧力調整手段４６を介して還元剤タンク３１に戻される。
【００５２】
このように第２の還元剤通路４３内の圧力が所定値に維持された状態で、還元剤供給制御部６９は、内燃機関５の運転状態や、温度センサ２１、２３、ＮＯXセンサ２５の各センサ値等を読込み、これらの情報に基づいて液体還元剤の目標噴射量を算出し、還元剤供給装置３０の動作制御を行う。噴射された液体還元剤としての尿素水溶液が分解されることでアンモニアが生成され、このアンモニアと排気ガス中の窒素酸化物とが還元触媒２０に接触することで窒素酸化物が還元される。
【００５３】
そして、液体還元剤としての尿素水溶液の濃度が所定濃度に保たれていれば、液体還元剤の噴射量を調整することによって、生成されるアンモニアも所定量に調整されるため、排気ガス中の窒素酸化物に対して過不足なくアンモニアが生成されやすくなり、還元触媒２０の下流側へのアンモニア又は窒素酸化物の流出が低減される。
【００５４】
（２）液体還元剤の濃度調整
上述のようにして液体還元剤の噴射制御が行われる中、例えば、還元剤タンク３１からの水分の蒸発等により、還元剤タンク３１内の液体還元剤の濃度が上昇することがある。液体還元剤の濃度が上昇すると、目標噴射量にしたがって液体還元剤を噴射した場合であっても、生成されるアンモニア量が、排気ガス中の窒素酸化物の量に対して過剰になってしまい、還元触媒２０の下流側にアンモニアが流出しやすくなる。
【００５５】
そのため、本実施形態の排気浄化装置１０の制御装置６０では、内燃機関５の運転中に溶媒供給制御部６１によって還元剤タンク３１内の液体還元剤の濃度が常時検出され、液体還元剤の濃度が上昇した場合に濃度調整制御が行われる。
【００５６】
図４は、本実施形態の排気浄化装置１０の制御装置６０によって行われる液体還元剤の濃度調整制御のフローを示している。以下の液体還元剤の濃度調整制御のルーチンは、常時実行されるようになっていてもよいし、前回のルーチンの終了から所定時間経過する毎に実行されるようになっていてもよい。
【００５７】
制御装置６０の溶媒供給制御部６１では、まず、ステップＳ１１で、濃度判定部６２が、還元剤タンク３１に設けられた還元剤濃度センサ３４のセンサ値を読込み、還元剤タンク３１に貯蔵されている液体還元剤の濃度Wを算出する。
【００５８】
次いで、ステップＳ１２で、濃度判定部６２は、算出された液体還元剤の濃度Wが、予め設定されている基準濃度W0となっているか否かを判別する。液体還元剤の濃度Wが基準濃度W0となっているか否かではなく、濃度Wが許容できる誤差の範囲内にあるか否かを判別するようにしてもよい。液体還元剤の濃度Wが基準濃度W0と一致しているか、あるいは、許容誤差の範囲内にある場合には本ルーチンを終了する。液体還元剤の濃度調整制御を常時実行する場合には、ステップＳ１２で、液体還元剤の濃度Wが基準濃度W0と異なるか、あるいは、許容誤差を上回っていると判定されるまで、液体還元剤の濃度Wの判定が繰り返される。
【００５９】
ステップＳ１２で、液体還元剤の濃度Wが基準濃度W0と異なるか、あるいは、許容誤差を上回っていると判定されると、濃度判定部６２は液体還元剤の濃度Wを要求量演算部６３に伝達するとともに、濃度調整制御の実行指示信号を駆動制御部６５に出力する。
【００６０】
次いで、ステップＳ１３で、要求量演算部６３は、還元剤レベルセンサ３２のセンサ値を読み込み、還元剤タンク３１内の液体還元剤の液面レベルを検出するとともに、液面レベルに基づいて液体還元剤の残量を算出する。次いで、ステップＳ１４で、要求量演算部６３は、還元剤タンク３１内の液体還元剤の現在の濃度Wと残量とに基づいて、液体還元剤の濃度Wを基準濃度W0に戻すために必要な溶媒の要求量Qwを算出する。
【００６１】
要求量演算部６３で溶媒の要求量Qwが算出されると、算出値が駆動制御部６５に出力され、今度は、ステップＳ１５で、駆動制御部６５は、要求量Qw分の溶媒が還元剤タンク３１に供給される、三方切換弁５８によって溶媒流入路５６と還元剤側流出路５９ａとを連通させる時間T2を算出する。
【００６２】
次いで、ステップＳ１６で、実施判定部６４は、還元剤タンク３１に設けられた還元剤温度センサ３３のセンサ値及び溶媒タンク５１に設けられた溶媒温度センサ５３のセンサ値を読込むとともに、液体還元剤の温度Turea及び溶媒の温度Twtrを算出する。そして、ステップＳ１７で、実施判定部６４は、液体還元剤及び溶媒がそれぞれ凍結していないかの判別を行う。液体還元剤及び溶媒のうちの少なくとも一方が凍結状態と判定された場合には、濃度調整が正確に行えないおそれがあるため、本ルーチンを終了する。
【００６３】
一方、ステップＳ１７で液体還元剤及び溶媒が凍結していないと判定された場合には、ステップＳ１８で、実施判定部６４は、溶媒タンク５１に設けられた溶媒レベルセンサ５２のセンサ値を読込み、溶媒タンク５１内の溶媒の液面レベルを検出するとともに、液面レベルに基づいて溶媒タンク５１内の溶媒の残量を算出する。
【００６４】
そして、実施判定部６４は、ステップＳ１９で、溶媒の残量がステップＳ１４で算出された要求量Qw以上存在するか否かを判別することで、液体還元剤の濃度調整の実施が可能であるか否かを判別する。溶媒の残量が要求量Qw以上存在していれば、液体還元剤の濃度調整の実施が可能であると判断され、実施判定部６４は駆動制御部６５に対して濃度調整の許可信号を出力してステップＳ２１に進む。一方、溶媒の残量が要求量Qw未満であれば、液体還元剤の濃度調整が実施できないと判断されるため、ステップＳ２０に進み、実施判定部６４は、溶媒タンク５１の溶媒が不足していることを示す警告信号を警告ランプ表示部等に出力して本ルーチンを終了する。
【００６５】
液体還元剤の濃度調整の実施が可能であると判断されて進んだステップＳ２１で、駆動制御部６５は、三方切換弁５８によって溶媒流入路５６と溶媒側流出路５９ｂとを連通させる。そして、次のステップＳ２２で、駆動制御部６５は、一定流量の溶媒を圧送する溶媒圧送ポンプ５７の駆動を開始する。この状態では、溶媒流入路５６のエアー抜きが行われる。
次いで、ステップＳ２３で、駆動制御部６５は、溶媒圧送ポンプ５７の駆動を開始してから、予め設定されているエアー抜きが確実に行われる時間T1が経過したか否かを判別し、当該時間T1が経過したときにステップＳ２４に進んで、駆動制御部６５は、三方切換弁５８によって溶媒流入路５６と還元剤側流出路５９ａとを連通させる。
【００６６】
この状態では、溶媒圧送ポンプ５７により溶媒が一定流量で圧送され、溶媒タンク５１から還元剤タンク３１への溶媒の供給が行われる。そして、ステップＳ２５で、駆動制御部６５は、溶媒流入路５６と還元剤側流出路５９ａとを連通させてからの時間が、ステップＳ１５で算出した時間T2を経過したか否かを判別し、当該時間T2が経過したときにステップＳ２６に進む。
【００６７】
ステップＳ２６では、駆動制御部６５は、三方切換弁５８によって溶媒流入路５６を溶媒側流出路５９ｂに連通させるとともに溶媒圧送ポンプ５７の駆動を停止して、還元剤タンク３１への溶媒の供給を終了させる。
【００６８】
その後、ステップＳ２７では、還元剤タンク３１に供給された溶媒が液体還元剤中に拡散するに十分な時間T3を経過したか否かを判別し、当該時間T3が経過したときに液体還元剤の濃度調整制御を終了する。
【００６９】
以上のように行われる液体還元剤の濃度調整制御を実行することにより、液体還元剤の濃度が上昇したときに、溶媒タンク５１内の溶媒を還元剤タンク３１に供給して液体還元剤の濃度を調整することにより、液体還元剤が所定濃度に維持される。そのため、窒素酸化物の還元に用いる還元成分が過不足なく還元触媒２０に供給され、還元成分あるいは窒素酸化物が還元触媒２０の下流側への流出量が低減される。また、液体還元剤の濃度が変化することによる物性の変化が防止されるため、例えば、液体還元剤の凍結温度が上昇して液体還元剤が凍結しやすくなったり、液体還元剤の粘度が変化して適切な量の液体還元剤を還元触媒２０に供給できなくなったりすることが防止される。したがって、排気ガス中の窒素酸化物の還元処理が安定的に行われるようになる。
【００７０】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態にかかる排気浄化装置は、溶媒として水を使用する場合に適用できる装置であり、溶媒供給部の溶媒送液部の構成が異なる他は、第１の実施の形態の排気浄化装置と同様の構成を有している。以下、本実施形態の排気浄化装置について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
１．還元剤供給装置の構成
図５は、本実施形態にかかる排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置３０Ａを示している。
この還元剤供給装置３０Ａを構成する溶媒送液部５５Ａでは、溶媒圧送ポンプ５７の下流側の溶媒流入路５６Ａに、還元剤噴射弁４１や還元触媒を冷却するための冷却部としての水噴射弁８０が設けられているとともに、溶媒側流出路５９ｂに、溶媒流入路５６Ａ内の水の圧力を調節するためのオリフィスやプレッシャレギュレータからなる圧力調整手段８１が設けられている。
【００７２】
水噴射弁８０は、溶媒流入路５６Ａから分岐して設けられた溶媒通路８２に接続されており、この水噴射弁８０に溶媒流入路５６Ａ内を流通する水が供給される。この水噴射弁８０は、還元剤噴射弁４１や、還元触媒２０が配置された領域の排気通路の外周側の近傍に、ブラケット等を用いて装着されている。
【００７３】
２．排気浄化装置の動作
このように構成された還元剤供給装置３０Ａを備える本実施形態の排気浄化装置においても、液体還元剤の濃度検出や濃度調整は第１の実施の形態と同様に行われる。ただし、本実施形態の排気浄化装置は、内燃機関の運転時において、還元剤噴射弁４１や還元触媒が過剰に高温になったときに、液体還元剤の溶媒としての水を冷却剤として利用して、還元剤噴射弁４１や還元触媒２０を冷却することができるように構成されている。
【００７４】
例えば、排気通路における還元剤噴射弁４１の取付位置よりも上流側に、排気ガス中の排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタが備えられている場合において、パティキュレートフィルタの再生時には、パティキュレートフィルタの下流側に流出する排気温度は著しく上昇し、還元剤噴射弁４１や還元触媒等が高温に晒される。このような高温時の熱によって還元剤噴射弁４１や還元触媒等が劣化したり破損したりするおそれがあるため、本実施形態の排気浄化装置では、液体還元剤の濃度調整用の水を用いて還元剤噴射弁４１や還元触媒の冷却制御が行われる。
【００７５】
冷却制御は、例えば、還元触媒の上流側での排気温度が所定温度を超えたときや、推定される還元剤噴射弁４１の温度、あるいは推定される還元触媒の温度が所定の閾値以上になったときに実行される。具体的には、制御装置は、三方切換弁５８によって溶媒流入路５６Ａと溶媒側流出路５９ｂとを連通させた状態で、溶媒圧送ポンプ５７を駆動させる。溶媒側流出路５９ｂの出口部分には圧力調整手段８１が備えられているため、溶媒流入路５６Ａ及び溶媒通路８２内の圧力が所定値まで上昇する。
【００７６】
この状態で、制御装置は水噴射弁８０の開閉制御を行い、溶媒を水噴射弁８０から噴射させる。その結果、噴射された水が還元剤噴射弁４１や還元触媒に吹き付けられ、これらの冷却が行われる。冷却制御では、水の噴射量が精密に調整される必要がないため、水を還元剤タンク３１に供給するときのように、予め行われるエアー抜きや、厳密な噴射量制御を行わなくてもよい。
ただし、この排気浄化装置における冷却制御は、液体還元剤の濃度を調整するための溶媒の供給量の調整が複雑化しないように、溶媒タンク５１から還元剤タンク３１への溶媒の供給が行われていない間に行われることが望ましい。
【００７７】
以上のように、本実施形態の排気浄化装置によれば、溶媒送液部５５Ａが、溶媒としての水を用いて還元剤噴射弁４１や還元触媒の冷却を行う冷却部を備えているために、溶媒としての水を液体還元剤の濃度調整に利用できるとともに、還元剤噴射弁４１や還元触媒の冷却制御にも利用することができる。
なお、水を吹き付けて冷却する被冷却部位は特に限定されない。
【００７８】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態にかかる排気浄化装置は、第２の実施の形態と同様に、溶媒として水を使用する場合に適用できる装置であって、液体還元剤を還元剤噴射弁に供給するための還元剤送液部と、液体還元剤の濃度調整用として溶媒としての水を還元剤タンクに供給するための溶媒送液部との構成が異なる他は、第１の実施の形態と同様の構成を有している。以下、本実施形態の排気浄化装置について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００７９】
１．還元剤供給装置の構成
図６は、本実施形態にかかる排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置３０Ｂを示している。
この還元剤供給装置３０Ｂを構成する還元剤送液部４０Ｂと溶媒送液部５５Ｂとは、一部の構成部材が共有化されて構成されている。還元剤送液部４０Ｂ及び溶媒送液部５５Ｂは、還元剤タンク３１に接続され液体還元剤が流通可能な還元剤流入路９１と、溶媒タンク５１に接続され溶媒としての水が流通可能な溶媒流入路９２と、還元剤流入路９１及び溶媒流入路９２が接続され、還元剤流入路９１及び溶媒流入路９２のいずれか一方を還元剤噴射弁４１側に連通する流入切換弁９３と、流入切換弁９３に接続されて還元剤タンク３１内の液体還元剤又は溶媒タンク５１内の水を還元剤噴射弁４１に導く共有通路９５と、共有通路９５に設けられ液体還元剤及び水の流れ方向を反転可能なポンプ９４とを備えている。このうち、還元剤噴射弁４１及び共有通路９５、ポンプ９４が、還元剤送液部４０Ｂと溶媒送液部５５Ｂとで共有化されて構成されている。流れ方向を反転可能なポンプ９４を使用する代わりに、ポンプの近傍に流路切換弁を設けることによって、還元剤又は冷却剤の流れ方向を反転させるように構成することもできる。
【００８０】
また、還元剤送液部４０Ｂ及び溶媒送液部５５Ｂは、還元剤噴射弁４１側へ圧送された液体還元剤又は水を還元剤タンク３１又は溶媒タンク５１へそれぞれ還流させるために、還元剤噴射弁４１に接続された共有還流路９６と、還元剤タンク３１に接続された還元剤側流出路９８と、溶媒タンク５１に接続された溶媒側流出路９９と、還元剤側流出路９８及び溶媒側流出路９９のうちのいずれかを共有還流路９６とを連通させる流出切換弁９７とを備えている。
【００８１】
また、本実施形態の還元剤供給装置３０Ｂには、還元剤送液部４０Ｂ及び溶媒送液部５５Ｂ内の液体還元剤又は水を回収するためのエアパージ手段１００が設けられている。具体的には、還元剤流入路９１及び溶媒流入路９２が接続された流入切換弁９３に、圧縮気体発生装置１０１、例えば、商用車等に搭載されているエアコンプレッサ等が接続された気体通路１０２が接続されている。この流入切換弁９３は、還元剤流入路９１、溶媒流入路９２及び気体通路１０２のうちのいずれか一つを共有通路９５に連通可能に構成されている。還元剤側流出路９８には第１の実施の形態と同様に圧力調整手段４６が設けられ、溶媒側流出路９９には第２の実施の形態と同様に圧力調整手段８１が設けられている。
【００８２】
２．排気浄化装置の動作
次に、これまで説明した本実施形態の排気浄化装置の動作について図７〜図１０に基づいて説明する。
【００８３】
（１）液体還元剤の噴射制御
まず、内燃機関５の通常の運転状態においては、図７に示すように、流入切換弁９３によって還元剤流入路９１と共有流入路９５とが連通され、流出切換弁９７によって還元剤側流出路９８と共有流出路９６とが連通されている。
この状態で、制御装置によってポンプ９４が駆動されることにより、還元剤タンク３１に貯蔵された液体還元剤が、還元剤流入路９１及び共有通路９５を介して還元剤噴射弁４１側へ送液されるとともに、共有還流路９６及び還元剤側流出路９８を介して還元剤タンク３１に還流する。このとき、還元剤送液部４０Ｂ内は所定圧力で維持される。
【００８４】
そして、演算される目標噴射量にしたがって制御装置によって還元剤噴射弁４１の開閉制御が行われると、還元剤噴射弁４１から排気通路内に液体還元剤が噴射され、排気ガス中の窒素酸化物の還元処理が行われる。
【００８５】
（２）液体還元剤の濃度調整
液体還元剤の噴射制御が実施される間、還元剤タンク３１からの溶媒としての水の蒸発などにより還元剤タンク３１内の液体還元剤の濃度が上昇した場合には、制御装置は濃度調整制御を行う。
【００８６】
本実施形態の排気浄化装置では、まず、図８（ａ）に示すように、還元剤側流出路９８と共有還流路９６とが連通された状態でエアパージ手段１００を用いて還元剤送液部４０内に残留する液体還元剤のパージ制御を行う。具体的には、制御装置によってポンプ９４の駆動を停止し、還元剤噴射弁４１を閉塞状態で維持したまま、流入切換弁９３によって気体通路１０２と共有通路９５とを連通させるとともに、圧縮気体発生装置１０１を作動させる。
【００８７】
そうすると、導入される圧縮エアの圧力により、共有通路９５、還元剤噴射弁４１、共有還流路９６、及び還元剤側流出路９８内の液体還元剤が還元剤タンク３１へ押し出されるため、還元剤送液部４０Ｂ内の液体還元剤が還元剤タンク３１内に回収される。
【００８８】
パージ制御が終了した後、今度は、図８（ｂ）に示すように、流入切換弁９３によって溶媒流入路９２と共有通路９５とが連通され、流出切換弁９７によって溶媒側流出路９９と共有還流路９６とが連通される。この状態で、制御装置によってポンプ９４が駆動されることにより、溶媒流入路９２及び共有通路９５内のエアー抜きが行われる。
【００８９】
エアー抜きが確実に行われる所定時間が経過した後、ポンプ９４の駆動状態を維持したままで、今度は図９（ａ）に示すように、流出切換弁９７によって共有還流路９６と還元剤側流出路９８とが連通される。この状態では、溶媒タンク５１内の溶媒が還元剤タンク３１に供給され、還元剤タンク３１内に貯蔵されている液体還元剤の濃度が調整される。
【００９０】
そして、制御装置で算出された溶媒の要求量に応じた供給時間が経過した時点で、例えば、流出切換弁９７によって還元剤側流出路９８と共有還流路９６とを遮断して溶媒側流出路９９と共有還流路９６とを連通させたり、あるいは、流入切換弁９３によって、溶媒流入路９２と共有通路９５とを遮断して還元剤流入路９１と共有通路９５とを連通させたりすることで、還元剤タンク３１への溶媒の供給を終了する。その結果、還元剤タンク３１内の液体還元剤の濃度が所定濃度に戻される。
【００９１】
その後、液体還元剤の噴射制御を再開する際には、まず、図９（ｂ）に示すように、エアパージ手段１００を用いて溶媒送液部５５内に残留する溶媒のパージ制御を行う。具体的には、制御装置によってポンプ９４の駆動を停止するとともに流出切換弁９７によって共有還流路９６と溶媒側流出路９９とを連通させ、還元剤噴射弁４１を閉塞状態で維持したまま、流入切換弁９３によって気体通路１０２と共有通路９５とを連通させるとともに圧縮気体発生装置１０１を作動させる。
【００９２】
そうすると、導入される圧縮エアの圧力により、共有通路９５、還元剤噴射弁４１、共有還流路９６、及び溶媒側流出路９９内の溶媒が溶媒タンク５１へ押し出されるため、溶媒送液部５５Ｂに残留する溶媒が溶媒タンク３１内に回収される。
【００９３】
その後、再び、図７に示すように、流入切換弁９３によって還元剤流入路９１と共有通路９５とが連通され、流出切換弁９７によって共有還流路９６と還元剤側流出路９８とが連通された状態で、ポンプ９４を駆動させるとともに還元剤噴射弁４１の開閉制御を行うことにより、液体還元剤の噴射制御が再開される。
【００９４】
（３）冷却制御
本実施形態の排気浄化装置は、さらに、内燃機関の運転時において、還元剤噴射弁４１や還元触媒が過剰に高温になったときに、液体還元剤の溶媒としての水を冷却剤として利用して、還元剤噴射弁４１や還元触媒の冷却制御が行われる。
この排気浄化装置における冷却制御は、液体還元剤の濃度を調整するための溶媒の供給量の調整が複雑化しないように、溶媒タンク５１から還元剤タンク３１への溶媒の供給が行われていない間に行われることが望ましい。
【００９５】
冷却制御は、第２の実施の形態と同様に、例えば、還元触媒の上流側での排気温度が所定温度を超えたときや、推定される還元剤噴射弁４１の温度、あるいは推定される還元触媒の温度が所定の閾値以上になったときに実行される。具体的には、制御装置は、まず、図１０に示すように、流入切換弁９３によって溶媒流入路９２と共有通路９５とを連通させるとともに、流出切換弁９７によって共有還流路９６と溶媒流出路９９とを連通させて、ポンプ９４を駆動させる。
【００９６】
この状態で、制御装置は還元剤噴射弁４１の開閉制御を行い、水を還元剤噴射弁４１から排気通路１１内へ噴射させる。その結果、熱交換作用によって水が還元剤噴射弁４１の熱を奪い、還元剤噴射弁４１が冷却されるとともに、水が還元触媒に到達したりあるいは排気通路内が冷却されたりすることによって、還元触媒も冷却される。
【００９７】
以上のように、本実施形態の排気浄化装置によれば、水を還元剤噴射弁４１から噴射させることができるために、溶媒としての水を液体還元剤の濃度調整に利用できるとともに、還元剤噴射弁４１や還元触媒の冷却制御にも利用することができる。
【００９８】
なお、本実施形態では、共有通路９５と共有還流路９６とが還元剤噴射弁４１を介して連通した例について説明したが、これ以外に、例えば、共有通路９５の途中から分岐して共有還流路９６を設けることも可能である。
【符号の説明】
【００９９】
５：内燃機関、１０：排気浄化装置、１１：排気通路、２０、還元触媒、２１・２３：温度センサ、２５：ＮＯXセンサ、３０・３０Ａ・３０Ｂ：還元剤供給装置、３１：還元剤タンク、３２：還元剤レベルセンサ、３３：還元剤温度センサ、３４：還元剤濃度センサ、３６：加熱ヒータ、３７：冷却ファン、３９：内圧調整手段、４０・４０Ｂ：還元剤送液部、４１：還元剤噴射弁、４２：第１の還元剤通路、４３：第２の還元剤通路、４４：ポンプモジュール、４５：還流路、４６：圧力調整手段、４７：還元剤圧送ポンプ、４８：圧力センサ、５０：溶媒供給部、５１：溶媒タンク、５２：溶媒レベルセンサ、５３：溶媒温度センサ、５４：内圧調整手段、５５・５５Ａ・５５Ｂ：溶媒送液部、５６・５６Ａ：溶媒流入路、５６ａ：流入口、５６ｂ：フィルタ、５７：溶媒圧送ポンプ、５８：三方切換弁、５９ａ：還元剤側流出路、５９ｂ：溶媒側流出路、６０：制御装置、６１：溶媒供給制御部、６２：濃度判定部、６３：要求量演算部、６４：実施判定部、６５：駆動制御部、６９：還元剤供給制御部、７０：フィルタ、８０：水噴射弁、８１：圧力調整手段、８２：溶媒流路、９１：還元剤流入路、９２：溶媒流入路、９３：流入切換弁、９４：ポンプ、９５：共有流入路、９６：共有流出路、９７：流出切換弁、９８：還元剤側流出路、９９：溶媒側流出路、１００：エアパージ手段、１０１：圧縮気体発生装置、１０２：気体通路
【図１】
2010180800.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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【図１０】
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