(57)【要約】【課題】ＮＯｘ測定手段を用いてＮＯｘ排出量を直接測定することなく適切な量の尿素水を添加することができる排気浄化装置１の提供を目的とする。【解決手段】尿素水を還元剤として排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置１において、温度センサ１２と、湿度センサ１３と、制御装置１４と、を具備し、制御装置１４は、所定の大気の温度および絶対湿度におけるエンジン２０の各回転数および各負荷での実ＮＯｘ排出量Ｎｒを補正式Ｆによって標準状態におけるエンジン２０の各回転数および各負荷での基準ＮＯｘ排出量Ｎｓに換算したマップＭが格納され、マップＭから回転数センサ２０ａが検出した回転数Ｒおよび負荷センサ２３ａが検出した負荷Ｌに対応する基準ＮＯｘ排出量Ｎｓを算出し、当該基準ＮＯｘ排出量Ｎｓを補正式Ｆによって大気の温度Ｔおよび絶対湿度Ｈにおける実ＮＯｘ排出量Ｎｒに換算し、尿素水の添加量Ｑを算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水を還元剤として内燃機関の排気に添加して排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置において、
大気の温度を検出する温度センサと、
大気の絶対湿度もしくは相対湿度を検出する湿度センサと、
尿素水の添加量を算出する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、
所定の大気の温度および所定の大気の絶対湿度における前記内燃機関の各回転数および各負荷での実ＮＯｘ排出量を補正式によって標準状態における前記内燃機関の各回転数および各負荷での基準ＮＯｘ排出量に換算したマップが格納され、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数手段と前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とが接続され、前記マップから前記回転数手段が検出した回転数および前記負荷検出手段が検出した負荷に対応する基準ＮＯｘ排出量を算出し、当該基準ＮＯｘ排出量を前記補正式の逆算によって前記温度センサが検出した大気の温度および前記湿度センサが検出した大気の絶対湿度における前記回転数および前記負荷での実ＮＯｘ排出量に換算し、当該実ＮＯｘ排出量に基づいて尿素水の添加量を算出する尿素水噴射装置。
【請求項２】
前記添加量は、目標浄化率および尿素水濃度を考慮して算出される請求項１に記載の尿素水噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。特に、船舶用の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるために、排気管の内部に選択還元型のＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）を配置し、アンモニアを還元剤として、ＮＯｘを窒素と水とに還元する排気浄化装置が知られている。排気管の内部に配置される尿素水噴射ノズルから尿素水を排気中に供給し、排気の熱によって尿素水からアンモニアを生成することでＮＯｘを窒素と水に還元するものである。
【０００３】
この排気浄化装置は、ＮＯｘ排出量に対する尿素水の添加量が不足すると目的の浄化率までＮＯｘを削減できない（脱硝不足）。また、ＮＯｘ排出量に対する尿素水の添加量が過剰であると排気中のＮＯｘを目的の浄化率異常に削減した上で（過脱硝）、理論当量比を超えて供給されたアンモニアが大気中に放出されるアンモニアスリップが発生する。従って、排気管内にＮＯｘセンサを設け、ＮＯｘ排出量に対して適切な尿素水が添加されるように制御するものがある。例えば特許文献１のごとくである。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている排気浄化装置のＮＯｘセンサは、アンモニアの干渉を受けるため正確なＮＯｘ排出量の測定ができない場合がある。また、ＮＯｘセンサは寿命が短く、船舶用のエンジンのように２４時間運転を行う内燃機関においては頻繁なメンテナンス作業が生じる点で不利であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５７１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ測定手段を用いてＮＯｘ排出量を直接測定することなく適切な量の尿素水を添加することができる排気浄化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、尿素水を還元剤として内燃機関の排気に添加して排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置において、大気の温度を検出する温度センサと、大気の絶対湿度もしくは相対湿度を検出する湿度センサと、尿素水の添加量を算出する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、所定の大気の温度および所定の大気の絶対湿度における前記内燃機関の各回転数および各負荷での実ＮＯｘ排出量を補正式によって標準状態における前記内燃機関の各回転数および各負荷での基準ＮＯｘ排出量に換算したマップが格納され、前記内燃機関の回転数を検出する回転数手段と前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とが接続され、前記マップから前記回転数手段が検出した回転数および前記負荷検出手段が検出した負荷に対応する基準ＮＯｘ排出量を算出し、当該基準ＮＯｘ排出量を前記補正式の逆算によって前記温度センサが検出した大気の温度および前記湿度センサが検出した大気の絶対湿度における前記回転数および前記負荷での実ＮＯｘ排出量に換算し、当該実ＮＯｘ排出量に基づいて尿素水の添加量を算出するものである。
【０００９】
即ち、請求項２においては、前記添加量は、目標浄化率および尿素水濃度を考慮して算出されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘ排気量に対する影響が大きい大気の温度および大気の絶対湿度を考慮しつつ、内燃機関の特性に基づいたＮＯｘ排出量を算出することができる。これにより、ＮＯｘセンサを用いてＮＯｘ排出量を直接測定することなく適切な量の尿素水を添加することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、使用条件に応じて尿素水の添加量を調整することができる。これにより、ＮＯｘセンサを用いてＮＯｘ排出量を直接測定することなく適切な量の尿素水又はアンモニアを添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の尿素水噴射ノズルを示す一部断面図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る尿素水の添加量の制御手順を示すフローチャート図。
【図４】実ＮＯｘ排出量と尿素水添加量との関係を表すグラフを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図１および図２を用いて本発明の一実施形態に係る排気浄化装置１ついて説明する。なお、本実施形態における「上流側」とは流体の流れ方向における上流側を示し、「下流側」とは流体の流れ方向における下流側を示す。なお、排気装置は、本実施形態に限定されるものではなく、加圧エアを用いないエアレス方式でもよい。
【００１５】
図１に示すように、排気浄化装置１は、エンジン２０から排出される排気を浄化するものである。排気浄化装置１は、エンジン２０の排気管２１に設けられる。排気浄化装置１は、尿素水噴射ノズル２、加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）６、加圧空気弁８、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、制御装置１４、温度センサ１２、湿度センサ１３、第一供給流路１５、第二供給流路１６、ＮＯｘ触媒１９等を具備する。
【００１６】
尿素水噴射ノズル２は、尿素水を排気管２１の内部に供給するものである。尿素水噴射ノズル２は、管状部材から構成され、その一側（下流側）を排気管２１の外部から内部へ挿通するようにして設けられる。この尿素水噴射ノズル２は、二重管３、液ノズル４、空気ノズル５等を具備する（図２参照）。
【００１７】
加圧空気供給ポンプ（コンプレッサ）６は、加圧空気を供給するものである。加圧空気供給ポンプ６は、空気を加圧（圧縮）して供給する。加圧空気供給ポンプ６は、エアタンク７の圧力が所定の圧力を下回った場合、空気をエアタンク７に供給し、エアタンク７の圧力が所定の圧力に達すると停止する。なお、加圧空気供給ポンプ６は、本実施形態において、特に限定するものではなく、エアタンク７の圧力を維持できるものであればよい。
【００１８】
加圧空気弁８は、加圧空気の流路を連通又は遮断する。加圧空気弁８は、第二供給流路１６に設けられる。加圧空気弁８は、電磁弁で構成されソレノイドが制御装置１４と接続される。加圧空気弁８は、スプールを摺動させることにより位置Ｖおよび位置Ｗに切り換えることが可能である。加圧空気弁８が位置Ｖの状態にある場合、第二供給流路１６は遮断される。従って、尿素水噴射ノズル２には、加圧空気が供給されない。加圧空気弁８が位置Ｗの状態にある場合、第二供給流路１６は連通される。従って、尿素水噴射ノズル２には、加圧空気が供給される。なお、加圧空気弁８は、特に限定するものではなく、駆動モータ等によって位置Ｖ、又は位置Ｗに保持する構成でもよい。
【００１９】
尿素水供給ポンプ９は、尿素水を供給する。尿素水供給ポンプ９は、第一供給流路１５に設けられる。尿素水供給ポンプ９は、尿素水タンク１０内の尿素水を所定の流量で第一供給流路１５を介して尿素水噴射ノズル２に供給する。なお、尿素水供給ポンプ９は、本実施形態において、特にこれに限定するものではなく、尿素水を所定の流量で供給できるものであればよい。
【００２０】
切替弁１１は、尿素水の流路を切り替える。切替弁１１は、第一供給流路１５の尿素水供給ポンプ９の下流側に設けられる。また、切替弁１１には、ドレンポット１７が流路１５ａを介して接続されている。切替弁１１は、電磁弁で構成されソレノイドが制御装置１４と接続される。切替弁１１は、スプールを摺動させることにより位置Ｘおよび位置Ｙに切り換えることが可能である。
【００２１】
切替弁１１が位置Ｘの状態にある場合、第一供給流路１５は遮断され、尿素水噴射ノズル２とドレンポット１７とが連通される。従って、尿素水噴射ノズル２には、尿素水が供給されず、切替弁１１よりも下流側の第一供給流路１５内および尿素水噴射ノズル２内の尿素水がドレンポット１７に排出される。
切替弁１１が位置Ｙの状態にある場合、第一供給流路１５は連通される。従って、尿素水噴射ノズル２には、尿素水が供給される。
【００２２】
温度センサ１２は、大気の温度Ｔを検出する。温度センサ１２は、船舶における機関室等、エンジン２０が吸気する大気の温度Ｔを検出可能な場所に設置される。なお、本実施形態において、これに限定されるものではなく大気の温度Ｔが検出可能であり、その検出信号を制御装置１４に伝達できるものであればよい。
【００２３】
湿度センサ１３は、大気の絶対湿度Ｈを検出する。湿度センサ１３は、船舶における機関室等、エンジン２０が吸気する大気の絶対湿度Ｈを検出可能な場所に設置される。なお、本実施形態において、これに限定されるものではなく絶対湿度Ｈが検出可能であり、その検出信号を制御装置１４に伝達できるものであればよい。例えば、相対湿度を検出してその検出信号を制御装置１４に伝達し、大気の温度Ｔに基づいて絶対湿度Ｈを算出してもよい。
【００２４】
制御装置１４は、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、加圧空気弁８等を制御する。制御装置１４には、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１、加圧空気弁８等を制御するための種々のプログラムやデータが格納される。制御装置１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。また、制御装置１４は、エンジン２０を制御するＥＣＵ２２と一体的に構成することも可能である。
【００２５】
制御装置１４には、所定の大気の温度および所定の大気の絶対湿度において各回転数および各負荷で運転されるエンジン２０の排気に含まれるＮＯｘの量である実ＮＯｘ排出量を、既知若しくは実測式である補正式Ｆによって標準状態（例えば、１０．７１ｇ／ｋｇ  ２５℃）における各回転数および各負荷でのＮＯｘの量である基準ＮＯｘ排出量Ｎｓに換算したマップＭが格納されている。具体的には、所定の大気の温度および所定の大気の絶対湿度において、エンジン２０に任意の回転数で任意の負荷を加えた場合の実ＮＯｘ排出量をそれぞれの運転条件で測定する。そして、測定時の大気の温度と絶対湿度とに基づいて実ＮＯｘ排出量を補正式Ｆによって標準状態における基準ＮＯｘ排出量Ｎｓに換算する。こうして作成された基準ＮＯｘ排出量ＮｓのマップＭが格納されている。加えて、制御装置１４には、補正式Ｆが格納されている。
【００２６】
制御装置１４は、加圧空気弁８のソレノイドに接続され、加圧空気弁８の開閉を制御することが可能である。
【００２７】
制御装置１４は、尿素水供給ポンプ９の駆動モータに接続され、尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御することが可能である。すなわち、制御装置１４は、尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御することで排気に添加する尿素水の添加量Ｑを任意に変更することができる。また、制御装置１４は、切替弁１１のソレノイドに接続され、切替弁１１の開閉を制御することが可能である。
【００２８】
制御装置１４は、温度センサ１２と接続され、温度センサ１２が検出する大気の温度Ｔの信号を取得することが可能である。また、制御装置１４は、湿度センサ１３と接続され、湿度センサ１３が検出する大気の絶対湿度Ｈの信号を取得することが可能である。また、相対湿度を検出してその検出信号を制御装置１４に伝達し、大気の温度Ｔを用いて制御装置１４で絶対湿度Ｈを算出することが可能である。
【００２９】
制御装置１４は、ＥＣＵ２２に接続され、ＥＣＵ２２が取得するエンジン２０に関する各種情報をそれぞれ取得することが可能である。具体的には、制御装置１４は、ＥＣＵ２２を介してエンジン２０の回転数センサ２０ａが検出するエンジン２０の回転数Ｒを取得することが可能である。また、制御装置１４は、ＥＣＵ２２を介してエンジン２０が駆動する発電機２３の負荷センサ２３ａが検出する発電機２３の出力をエンジン２０の負荷Ｌとして取得することが可能である。但し、負荷Ｌは負荷センサ２３ａからの検出値に限定するものではなく、ラック位置や燃料噴射量や実回転数等から演算してもよい。また、制御装置１４は、エンジン２０に関する各情報をＥＣＵ２２を介さずに直接取得する場合もある。
【００３０】
制御装置１４は、図示しない入力装置に接続され、入力装置から入力される目標浄化率および尿素水の濃度についての信号を取得することが可能である。もしくは、目標浄化率および尿素水の濃度の上方をあらかじめインプットして定義しておくことが可能である。
【００３１】
ＮＯｘ触媒１９は、ＮＯｘの還元反応を促進させるものである。ＮＯｘ触媒１９は排気管２１の内部であって、尿素水噴射ノズル２よりも下流側に配置される。ＮＯｘ触媒１９はハニカム状に構成され、尿素水が熱・加水分解されて生成されるアンモニアが排気に含まれるＮＯｘを窒素と水とに還元する反応を促進させる。
【００３２】
次に、図２を用いて、内部混合式の尿素水噴射ノズル２について具体的に説明する。なお、尿素水噴射ノズル２の方式は、本実施形態に限定されるものではなく、外部混合式の尿素噴射ノズルでもよい。また、加圧エアを使用しないエアレス方式の排気浄化装置の場合に使用する流体ノズルでもよい。
【００３３】
図２に示すように、尿素水噴射ノズル２は、二重管３、液ノズル４、空気ノズル５等を具備する。
【００３４】
二重管３は、尿素水噴射ノズル２の主たる構成部材であり、尿素水の流路と加圧空気の流路とを構成する。二重管３は、一側が排気管２１の内部に位置し、他側（上流側）が排気管２１の外部に位置するように配置される。二重管３の下流側端部は、排気管２１の内部に配置されるＮＯｘ触媒１９の上流側に配置される。
【００３５】
二重管３は、外管３ｂと、外管３ｂの内部に配置される内管３ａとから構成される。内管３ａには、尿素水の流路である尿素水流路３ｃが構成される。内管３ａと外管３ｂとの隙間には、加圧空気の流路である気体流路３ｄが構成される。外管３ｂの外側の途中部には、排気管２１と水密的に接続可能な図示しない接続部が構成される。内管３ａの下流側端部および外管３ｂの下流側端部には、雌ネジ部３ｅおよび雄ネジ部３ｆが形成される。二重管３の上流側端部には、尿素水流路３ｃと連通される尿素水供給ポート３ｇと、気体流路３ｄと連通される気体供給ポート３ｈとが構成される。
【００３６】
液ノズル４は、尿素水が供給される。液ノズル４は、略円筒状の部材から形成され、二重管３の下流側に配置される。液ノズル４の一側（下流側）端部は軸心部を中心として略円錐状に形成される。この端部の中心部には、略円柱状の凸部４ａが軸方向に突出して形成される。液ノズル４の他側（上流側）端部には、雄ネジ部４ｂが軸方向に突出するように形成される。さらに、液ノズル４の軸心部には、尿素水流路４ｃが雄ネジ部４ｂから凸部４ａまで液ノズル４全体を軸方向に貫通するように形成される。この尿素水流路４ｃは、途中部で下流側に向けて縮径され、尿素水流路４ｃの下流側端部の内径が尿素水流路４ｃの上流側端部の内径より小さくなるように形成される。
【００３７】
液ノズル４は、雄ネジ部４ｂが二重管３の雌ネジ部３ｅに螺合される。これにより、二重管３と液ノズル４とが接続されて、尿素水流路４ｃと二重管３の尿素水流路３ｃとが連通される。こうして、尿素水流路４ｃに、二重管３の尿素水流路３ｃから尿素水が供給可能に構成される。
【００３８】
空気ノズル５は、霧化された尿素水が噴射される。空気ノズル５は略円柱状の部材から形成される。空気ノズル５は、他側（上流側）端が二重管３の下流側端部に当接するようにして液ノズル４の下流側に配置される。空気ノズル５の上流側端部の側面には、つば部５ａが形成される。空気ノズル５の軸心部には、途中部で一側（下流側）に向かって縮径する略円錐状の縮径部を有する孔が、上流側端から下流側端に向けて、貫通するように形成される。孔の上流側端部は、液ノズル４の下流側端部を挿入しても圧縮空気が通過可能な空間が構成される程度の内径に形成される。縮径部の縮径側端の軸心部には、尿素水の混合流路５ｃが形成される。そして、空気ノズル５の下流側端部には、混合流路５ｃの開口部である噴射口５ｅが形成される。
【００３９】
空気ノズル５は、ナット５ｂにより二重管３に接続される。空気ノズル５の上流側の孔（混合流路５ｃ）には、液ノズル４の下流側端部が挿入される。この際、空気ノズル５の孔と液ノズル４との間に隙間が形成される。当該隙間は、気体流路５ｄとして二重管３の気体流路３ｄと混合流路５ｃとに連通するように構成される。こうして、混合流路５ｃには、液ノズル４の尿素水流路４ｃから尿素水が供給され、気体流路５ｄから加圧空気が供給される。つまり、空気ノズル５は、二重管３に螺合されることで、噴射口５ｅから尿素水が噴射可能に構成される。
【００４０】
以上より、尿素水噴射ノズル２は、一側（下流側）端部に尿素水を噴射する液ノズル４、および空気ノズル５を具備し、ＮＯｘ触媒１９に向けて尿素水を噴射するように構成される。なお、尿素水噴射ノズル２の構成は、本実施形態において、液ノズル４と空気ノズル５とから尿素水流路４ｃ、気体流路５ｄ、および混合流路５ｃを構成しているが、特に限定するものではなく、尿素水流路４ｃ、気体流路５ｄ、および混合流路５ｃがそれぞれ構成されていればよい。
【００４１】
以下では、図１を用いて、加圧空気弁８と切替弁１１との動作態様について説明する。
【００４２】
図１に示すように、エアタンク７は、加圧空気弁８を介して第二供給流路１６によって尿素水噴射ノズル２の気体供給ポート３ｈに接続される。
【００４３】
上述の通り、通常、加圧空気弁８は、位置Ｖに保持される。この場合、第二供給流路１６が閉塞されているので、加圧空気は尿素水噴射ノズル２の気体供給ポート３ｈに供給されない。
【００４４】
制御装置１４が加圧空気弁８のソレノイドに通電した場合、加圧空気弁８は、位置Ｖから位置Ｗに切り替えられる。この場合、第二供給流路１６が連通されるので、加圧空気は尿素水噴射ノズル２の気体供給ポート３ｈに供給される。
【００４５】
制御装置１４が加圧空気弁８のソレノイドへの通電を停止した場合、加圧空気弁８は、位置Ｖに切り替えられる。この場合、第二供給流路１６が閉塞されるので、加圧空気は尿素水噴射ノズル２の気体供給ポート３ｈに供給されない。
【００４６】
図１に示すように、尿素水タンク１０は、尿素水供給ポンプ９、切替弁１１を介して第一供給流路１５によって尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇに接続される。
【００４７】
上述の通り、通常、切替弁１１は、位置Ｘに保持される。この場合、第一供給流路１５が閉塞されているので、尿素水は尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇに供給されない。また、尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇが流路１５ａを介してドレンポット１７内で大気開放されている。
【００４８】
制御装置１４が切替弁１１のソレノイドに通電した場合、切替弁１１は位置Ｙに切り替えられる。この場合、第一供給流路１５が連通されるので、尿素水は尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇに供給される。また、ドレンポット１７との連通が遮断され、尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇは大気開放されない。
【００４９】
制御装置１４が切替弁１１のソレノイドへの通電を停止した場合、切替弁１１は位置Ｘに切り替えられる。この場合、第一供給流路１５が閉塞されるので、尿素水は尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇに供給されない。また、ドレンポット１７に連通されるので、尿素水噴射ノズル２の尿素水供給ポート３ｇがドレンポット１７内で大気開放される。
【００５０】
以下では、図１、図２を用いて、尿素水噴射ノズル２の動作態様について説明する。
【００５１】
図１に示すように、排気管２１の内部に尿素水の供給（噴射）が開始される場合、制御装置１４が切替弁１１を位置Ｙとすることによって、尿素水が尿素水噴射ノズル２（二重管３）の尿素水供給ポート３ｇに供給される。尿素水は、二重管３の尿素水流路３ｃ、および液ノズル４の尿素水流路４ｃを介して、液ノズル４の凸部４ａから空気ノズル５の混合流路５ｃに噴射される。
【００５２】
この状態で、制御装置１４が加圧空気弁８を位置Ｗとすることによって、加圧空気が尿素水噴射ノズル２（二重管３）の気体供給ポート３ｈに供給される。図２に示すように、加圧空気は、所定の圧力で二重管３の気体流路３ｄ、空気ノズル５の気体流路５ｄを介して、空気ノズル５の混合流路５ｃに噴射される。この結果、尿素水は、空気ノズル５の混合流路５ｃの内部で加圧空気と衝突して霧化され、空気ノズル５の噴射口５ｅから噴射される。
【００５３】
図１に示すように、排気管２１の内部への尿素水の供給（噴射）が停止される場合、制御装置１４が切替弁１１のポジションを位置Ｘとすることによって、尿素水噴射ノズル２（二重管３）の尿素水供給ポート３ｇへの尿素水の供給が停止される。これに伴い、二重管３の尿素水供給ポート３ｇは、第一供給流路１５、切替弁１１、を介して大気開放される。
【００５４】
以下では、図３を用いて、尿素水の添加量を算出する態様について説明する。
【００５５】
制御装置１４は、温度センサ１２から大気の温度Ｔの信号を取得し、湿度センサ１３から大気の絶対湿度Ｈの信号を取得する。また、制御装置１４は、回転数センサ２０ａからエンジン２０の回転数Ｒの信号を取得し、負荷センサ２３ａからエンジン２０の負荷Ｌの信号を取得する。制御装置１４は、取得した情報に基づいて実ＮＯｘ排出量Ｎｒを算出し、尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御する（図１参照）。
【００５６】
図３に示すように、制御装置１４は、以下のステップで尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御する。
【００５７】
まず、ステップＳ１１０において、制御装置１４は、温度センサ１２から大気の温度Ｔの信号を取得し、湿度センサ１３から大気の絶対湿度Ｈの信号を取得する。また、回転数センサ２０ａからエンジン２０の回転数Ｒの信号を取得し、負荷センサ２３ａからエンジン２０の負荷Ｌの信号を取得する。
【００５８】
ステップＳ１２０において、制御装置１４は、エンジン２０の回転数Ｒの信号と負荷Ｌの信号から、標準状態において回転数Ｒおよび負荷Ｌで運転されるエンジン２０が排出するＮＯｘの量である基準ＮＯｘ排出量ＮｓをマップＭから算出する。
【００５９】
ステップＳ１３０において、制御装置１４は、ステップＳ１２０で算出した回転数Ｒおよび負荷Ｌでの基準ＮＯｘ排出量Ｎｓ、大気の温度Ｔの信号および絶対湿度Ｈの信号から、大気の温度Ｔおよび絶対湿度Ｈにおいて回転数Ｒおよび負荷Ｌで運転されるエンジン２０の排気に含まれるＮＯｘの量である実ＮＯｘ排出量Ｎｒを補正式Ｆの逆算によって算出する。すなわち、大気の温度Ｔおよび絶対湿度Ｈにおいて回転数Ｒおよび負荷Ｌで運転されるエンジン２０から排出されるＮＯｘの量が基準ＮＯｘ排出量Ｎｓになるために必要な実ＮＯｘ排出量Ｎｒを補正式Ｆによって算出する。
【００６０】
ステップＳ１４０において、制御装置１４は、任意に設定される目標浄化率および尿素水の濃度から実ＮＯｘ排出量Ｎｒ還元するために必要な尿素水の添加量Ｑを決定する。
【００６１】
ステップＳ１５０において、制御装置１４は、尿素水供給ポンプ９の運転状態を制御して、尿素水供給ポンプ９が供給する尿素水が添加量Ｑだけ排気に添加されるようにする。その後、制御装置１４は、ステップをステップＳ１１０に戻す。
【００６２】
これにより、図４に示すように、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ１であるときに尿素水の添加量ＱがＱ１である場合、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ２’に減少すると目標浄化率（図４における二点鎖線）以上にＮＯｘを削減してしまう（過脱硝）（Ａ’参照）。そこで、上述の制御により、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ２’に減少したことを算出し、尿素水の添加量Ｑが適切な添加量であるＱ２’になるように尿素水供給ポンプ９を制御する。さらに、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ２に減少すると、目標浄化率以上にＮＯｘを削減した上で（過脱硝）、理論当量（図４における一点鎖線）を超えて余ったアンモニアが排気管２１の外に放出される（アンモニアスリップ）。そこで、上述の制御により、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ２に減少したことを算出し尿素水の添加量Ｑが適切な添加量であるＱ２になるように尿素水供給ポンプ９を制御する。また、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ３に増加するとＮＯｘが目標浄化率まで削減できない脱硝不足が発生する（点Ｂ参照）。そこで、上述の制御により、実ＮＯｘ排出量ＮｒがＮｒ３に増加したことを算出し、尿素水の添加量Ｑが適切な添加量であるＱ３になるように尿素水供給ポンプ９を制御する。
【００６３】
以上のごとく、尿素水を還元剤として内燃機関であるエンジン２０の排気に添加して排気中の窒素酸化物を還元する排気浄化装置１において大気の温度Ｔを検出する温度センサ１２と、大気の絶対湿度Ｈもしくは相対湿度を検出する湿度センサ１３と、尿素水の添加量を算出する制御装置１４と、を具備し、制御装置１４は、所定の大気の温度および所定の大気の絶対湿度におけるエンジン２０の各回転数および各負荷での実ＮＯｘ排出量Ｎｒを補正式Ｆによって標準状態におけるエンジン２０の各回転数および各負荷での基準ＮＯｘ排出量Ｎｓに換算したマップＭが格納され、エンジン２０の回転数を検出する回転数手段である回転数センサ２０ａとエンジン２０の負荷を検出する負荷検出手段である発電機２３の負荷センサ２３ａとが接続され、マップＭから回転数センサ２０ａが検出した回転数Ｒおよび負荷センサ２３ａが検出した負荷Ｌに対応する基準ＮＯｘ排出量Ｎｓを算出し、当該基準ＮＯｘ排出量Ｎｓを補正式Ｆの逆算によって温度センサ１２が検出した大気の温度Ｔおよび湿度センサ１３が検出した大気の絶対湿度Ｈにおける回転数Ｒおよび負荷Ｌでの実ＮＯｘ排出量Ｎｒに換算し、当該実ＮＯｘ排出量Ｎｒに基づいて尿素水の添加量Ｑを算出するものである。
【００６４】
このように構成することにより、ＮＯｘ排気量に対する影響が大きい大気の温度Ｔおよび大気の絶対湿度Ｈを考慮しつつ、エンジン２０の特性に基づいた実ＮＯｘ排出量Ｎｒを算出することができる。これにより、ＮＯｘセンサを用いて実ＮＯｘ排出量Ｎｒを直接測定することなく適切な量の尿素水を添加することができる。
【００６５】
また、添加量Ｑは、目標浄化率および尿素水濃度を考慮して算出されるものである。
このように構成することにより、使用条件に応じて尿素水の添加量Ｑを調整することができる。これにより、ＮＯｘセンサを用いて実ＮＯｘ排出量Ｎｒを直接測定することなく適切な量の尿素水を添加することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  排気浄化装置
１２  温度センサ
１３  湿度センサ
１４  制御装置
２０  エンジン
２０ａ  回転数センサ
２３ａ  負荷センサ
Ｒ  回転数
Ｗ  負荷
Ｎｓ  基準ＮＯｘ排出量
Ｎｒ  実ＮＯｘ排出量
Ｑ  添加量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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