(57)【要約】【課題】内燃機関の排ガスから回収した凝縮水を二次利用できるように中性にする凝縮水中和装置を提供する。【解決手段】凝縮水中和装置１は、ＮＯｘセンサ２と貯留部３と注入部４と導入通路５と制御部７とを備える。ＮＯｘセンサ２は、排気通路１２に設置され、貯留部３は、ＮＯｘセンサ２よりも下流の排気通路１２に設けらる。注入部４は、貯留部３に塩基性の中和剤Ｗｎを供給する。導入通路５は、貯留部３をＮＯｘセンサ２よりも上流の排気通路１２に連通させる。制御部７は、内燃機関の運転状態に応じて中和剤Ｗｎを貯留部３へ供給し、中和剤Ｗｎが投入された貯留部３の水を排気通路１２に導入通路５を通して噴出させ、ＮＯｘセンサ２の検出信号に基づいて貯留部３の水の中性度を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設置されたＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサよりも下流の前記排気通路に設けられて前記内燃機関の排ガス中に含まれた水蒸気が凝縮した凝縮水を溜める貯留部と、
前記貯留部に塩基性の中和剤を供給する注入部と、
前記貯留部を前記ＮＯｘセンサよりも上流の前記排気通路に連通させる導入通路と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記中和剤を前記貯留部へ供給する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記中和剤が投入された前記貯留部の水を前記排気通路に前記導入通路を通して噴出させ、
前記ＮＯｘセンサの検出信号に基づいて前記貯留部の水の中性度を判定する
ことを特徴とする凝縮水中和装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ＮＯｘセンサの検出許可期間中に前記導入通路を通して前記貯留部の水を前記排気通路に噴出させ、
前記検出許可期間には、前記内燃機関の燃料カット運転中が含まれる
ことを特徴とする請求項１に記載の凝縮水中和装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ＮＯｘセンサの検出許可期間中に前記導入通路を通して前記貯留部の水を前記排気通路に噴出させ、
前記検出許可期間には、前記ＮＯｘセンサよりも上流の前記排気通路に設置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒の吸蔵余裕量が前記排気通路を通過する排ガス中のＮＯｘ量を超えている間が含まれる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の凝縮水中和装置。
【請求項４】
前記内燃機関の運転状態に基づき単位時間あたりに必要な前記中和剤の投入量を設定したデータベースを備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記データベースで設定される投入量の前記中和剤を前記貯留部へ供給し、
前記ＮＯｘセンサの出力が増加する場合は前記データベースに設定された前記中和剤の投入量を減量し、
前記ＮＯｘセンサの出力が増加しない場合は前記データベースに設定された前記中和剤の投入量を増量する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の凝縮水中和装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記ＮＯｘセンサの出力が増加しない場合は前記ＮＯｘセンサの出力が増加するまで前記中和剤を前記貯留部に継続投入する
ことを特徴とする請求項４に記載の凝縮水中和装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記継続投入された前記中和剤の量を基に前記データベースに設定された前記中和剤の投入量を補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の凝縮水中和装置。
【請求項７】
前記中和剤は、尿素水である
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の凝縮水中和装置。
【請求項８】
前記運転状態は、外気温度、前記内燃機関の運転時間、前記内燃機関の排気温度、前記内燃機関の燃料噴射量、の少なくとも１つに基づいて決定され、
前記制御部は、前記運転状態を基に前記貯留部に溜まる凝縮水の量及び前記排気ガス中の酸性成分に基づく前記凝縮水の酸性度を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の凝縮水中和装置。
【請求項９】
前記貯留部の少なくとも上流側に設置された圧力センサをさらに備え、
前記制御部は、前記圧力センサによって検知された圧力を基に前記貯留部の貯水量を推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の凝縮水中和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス中に含まれる水分を凝縮させて回収した凝縮水を無害化するための凝縮水中和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、排ガス中に水分を多く含んでいる。これらの水分のほとんどは、水蒸気のまま排出されるが、一部の水分が排気通路内で凝縮水となって溜まることもある。排気通路内に溜まる凝縮水を積極的に回収し、二次的な利用を試みている技術がある。
【０００３】
特許文献１には、排ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲを備えた内燃機関が記載されている。この内燃機関は、排ガスを冷却するためにＥＧＲクーラを排気バイパスに設置している。還流させた排ガスがＥＧＲクーラを通過すると、水分が凝縮されて溜まり、水タンクへ回収される。特許文献１の場合、回収された凝縮水は、吸気を冷却するために吸気管内に噴射される。このとき水タンクに回収された凝縮水は、排ガスの一部が溶解して酸性であるので、特許文献１では水タンクに中和剤を入れることを推奨している。
【０００４】
また、特許文献２には、排気通路にＮＯｘ選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が記載されている。この内燃機関は、ＮＯｘ選択還元触媒より下流の排気通路を吸気通路に連通する排気再循環（ＥＧＲ）通路を有しており、そこに冷却装置を備えている。排ガス中の水蒸気は、冷却装置で凝縮されて貯水タンクに凝縮水として収集される。特許文献２の場合、この凝縮水は、酸化触媒、パティキュレートフィルタ、およびＮＯｘ選択還元触媒を通過した後の排ガスから生成されるので、不純物が少ない。ＮＯｘ選択還元触媒は、アンモニアによって排ガス中のＮＯｘを選択的に還元する。特許文献２においてこの排気浄化装置は、アンモニアを提供するために尿素水を利用している。尿素水は、尿素貯蔵タンクから供給される固体尿素及び貯水タンクから供給される凝縮水をそれぞれ尿素水タンクで混合して生成される。尿素水の濃度は、尿素濃度計によって計測され、必要な濃度に調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８２１８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−４３５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１では、凝縮水を中和するために、どの程度の中和剤をどのように供給するべきか具体的に示されていない。また、特許文献２では、ＮＯｘ選択還元触媒を通過した後の排ガスから凝縮水が収集されるので、凝縮水に含まれる不純物が少ない。そして、凝縮水に固体尿素が加えられてアルカリ性の尿素水を生成することが前提となっており、尿素濃度を計測しているが、凝縮水が酸性になることに対して配慮されていない。
【０００７】
凝縮水が酸性であると、凝縮水を扱う系統、例えばタンクや配管など、耐蝕性が要求されるとともに、凝縮水を広く二次利用することができない。したがって、収集された凝縮水を中性に近い状態まで中和することが望まれる。
【０００８】
そこで、本発明は、内燃機関の排ガスから回収した凝縮水を二次利用できるように中性にする凝縮水中和装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る凝縮水中和装置は、ＮＯｘセンサと貯留部と注入部と導入通路と制御部とを備える。ＮＯｘセンサは、内燃機関の排気通路に設置される。貯留部は、ＮＯｘセンサよりも下流の排気通路に設けられ、内燃機関の排ガス中に含まれた水蒸気が凝縮した凝縮水を溜める。注入部は、貯留部に塩基性の中和剤を供給する。導入通路は、貯留部をＮＯｘセンサよりも上流の排気通路に連通させる。制御部は、内燃機関の運転状態に応じて中和剤を貯留部へ供給する。そして、制御部は、中和剤が投入された貯留部の水を排気通路に導入通路を通して噴出させ、ＮＯｘセンサの検出信号に基づいて貯留部の水の中性度を判定する。
【００１０】
または、制御部は、ＮＯｘセンサの検出許可期間中に導入通路を通して貯留部の水を排気通路に噴出させる。このとき、検出許可期間には、内燃機関の燃料カット運転中、および、ＮＯｘセンサよりも上流の排気通路に設置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒の吸蔵余裕量が排気通路を通過する排ガス中のＮＯｘ量を超えている間、すなわち、排ガス中のＮＯｘの全量をＮＯｘ吸蔵還元触媒で吸蔵可能である間が含まれる。
【００１１】
また、凝縮水中和装置は、内燃機関の運転状態に基づき単位時間あたりに必要な中和剤の投入量を設定したデータベースを備えてもよい。制御部は、内燃機関の運転状態に応じてデータベースで設定される投入量の中和剤を貯留部へ供給する。そして、ＮＯｘセンサの出力が増加する場合はデータベースに設定された中和剤の投入量を減量し、ＮＯｘセンサの出力が増加しない場合はデータベースに設定された中和剤の投入量を増量する。
【００１２】
更に、制御部は、ＮＯｘセンサの出力が増加しない場合はＮＯｘセンサの出力が増加されるまで中和剤を貯留部に継続投入してもよい。この場合、制御部は、継続投入された中和剤の量を基に、データベースに設定された中和剤の投入量を補正する。
【００１３】
この凝縮水中和装置において、中和剤には、尿素水が採用されることが好ましい。また、上述の運転状態は、外気温度、内燃機関の運転時間、内燃機関の排気温度、内燃機関の燃料噴射量、の少なくとも１つに基づいて決定される。制御部は、この運転状態を基に貯留部に溜まる凝縮水の量及び排気ガス中の酸性成分に基づく凝縮水の酸性度を推定する。
【００１４】
また、この凝縮水中和装置は、貯留部の少なくとも上流側に設置された圧力センサをさらに備え、制御部は、圧力センサによって検知された圧力を基に貯留部の貯水量を推定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る凝縮水中和装置によれば、排気通路に溜まった凝縮水を中和するために、内燃機関の運転状態に応じて予め設定された量の中和剤を投入するとともに、排ガス中のＮＯｘ成分を検出するために用意されているＮＯｘセンサを流用して凝縮水の中性度を調整する。したがって、貯留部に溜まった凝縮水をほぼ中性に保つことができる。凝縮水が中性に保たれることによって、車両内で水を必要とする機器にこの凝縮水を供給し、二次利用することが可能となる。また、凝縮水は、ほぼ中性に中和されているので、外部へ排水することもできる。
【００１６】
検出許可期間に、内燃機関の燃料カット運転中、もしくは、ＮＯｘセンサよりも上流の排気通路に設置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒の吸蔵余裕量が排気通路を通過する排ガス中のＮＯｘ量を超えている間とする発明の凝縮水中和装置によれば、ＮＯｘセンサの感度が排ガス中のＮＯｘによって阻害されないため、凝縮水の中性度を正確に測定できる。
【００１７】
内燃機関の運転状態に基づいて単位時間あたりに必要な中和剤の投入量を設定されたデータベースを備える発明の凝縮水中和装置によれば、制御部が、内燃機関の運転状態に応じてデータベースで設定される投入量の中和剤を貯留部へ供給し、ＮＯｘセンサの出力が増加する場合はデータベースに設定された中和剤の投入量を減量し、ＮＯｘセンサの出力が増加しない場合は、データベースに設定された中和剤の投入量を増量する。中和剤の投入量がその都度修正されることによって、ＮＯｘセンサによって凝縮水の中性度を検出できない期間でも、データベースの設定値を基に中和剤を投入すれば、少ない誤差で凝縮水を中和することができる。
【００１８】
また、ＮＯｘセンサの出力が増加しない場合に出力が増加するまで制御部が中和剤を貯留部に継続投入する発明の凝縮水中和装置によれば、凝縮水の中性度を実測したときに生じているずれを、直ちに修正できる。継続投入した中和剤の量を基にデータベースに設定された中和剤の投入量を制御部が補正する発明の凝縮水中和装置によれば、中和剤の投入量を精度よく較正できる。
【００１９】
中和剤に尿素水を用いる発明の凝縮水中和装置によれば、固体尿素に比べて投入したときに中和剤が凝縮水中の酸性成分と反応しやすく、また、中和剤としての濃度が定量に設定されているため投入量を設定しやすい。
【００２０】
外気温度、内燃機関の運転時間、排気温度、燃料噴射量、の少なくとも１つに基づいて運転状態を決定し、この運転状態を基に貯留部に溜まる凝縮水の量及び排気ガス中の酸性成分に基づく凝縮水の酸性度を制御部が推定する発明の凝縮水中和装置によれば、凝縮水を中性に中和するために必要な中和剤の投入量を正確に算定できる。
【００２１】
貯留部の少なくとも上流側に設置された圧力センサをさらに備え、この圧力センサによって検知された圧力を基に貯留部の貯水量を制御部が推定する発明の凝縮水中和装置によれば、車両が走行することで凝縮水の液面が変動する場合でも、その影響が少なく、貯水量を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の凝縮水中和装置を備える内燃機関のブロック図。
【図２】図１の制御部に実施される貯水量判定および中性度判定のフローチャート。
【図３】図１のデータベースに記憶された運転条件に応じた凝縮水の貯水量の関係を示す図。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の凝縮水中和装置の貯留部を示す図。
【図５】本発明に係る第３の実施形態の凝縮水中和装置の貯留部を示す図。
【図６】本発明に係る第４の実施形態の凝縮水中和装置の貯留部を示す図。
【図７】本発明に係る第５の実施形態の凝縮水中和装置の貯留部を示す図。
【図８】図７に示した貯留部に凝縮水が規定値を超えて溜まった状態を示す図。
【図９】本発明に係る第６の実施形態の凝縮水中和装置の貯留部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る第１の実施形態の凝縮水中和装置１を備える内燃機関１００について、図１から図３を参照して説明する。図１に示す内燃機関１００は、エンジン１０に通じる吸気通路１１及びエンジン１０から延びる排気通路１２を有している。外気温度を測るための温度センサ１１１が、スロットル１１２よりも上流の吸気通路１１に設置されている。また、排ガス中のＮＯｘ量を検出するためのＮＯｘセンサ２が、排気通路１２に設置されている。排ガス中には水蒸気も多く含まれており、凝縮水となって排気通路１２に溜まる。凝縮水Ｗは、排ガス中の成分が溶け込むことによって酸性になる。凝縮水中和装置１は、酸性になった凝縮水Ｗを集めて、中性に中和処理するために設けられている。
【００２４】
本実施形態の凝縮水中和装置１は、図１に示すように、ＮＯｘセンサ２と、貯留部３と、注入部４と、導入通路５と、データベース６と、制御部７とを含む。貯留部３は、ＮＯｘセンサ２よりも下流の排気通路１２に設けられ、凝縮水Ｗを溜める。この貯留部３は、排気通路１２の最下部に設置され、上流及び下流につながる排気通路１２の下端１２ｂよりも低い位置に上壁３ａを有している。第１の実施形態の場合、貯留部３の最大貯水量３Ｍは、この上壁３ａよりも低い位置、具体的には、排気通路１２の流路断面積に対して、上壁３ａから凝縮水Ｗの液面までの間を排ガスが通過する流路断面の方がやや大きくなる程度に設定される。つまり、一定量以上の凝縮水Ｗを溜めることができるように、貯留部３は、上流側及び下流側につながる排気通路１２の流路断面よりも高さ及び面積の点において、ともに大きい流路断面を有している。また、貯留部３の少なくとも上流側、本実施形態の場合は、上流側及び下流側の両方に圧力センサ３１，３２を備えている。
【００２５】
注入部４は、貯留部３にアルカリ性（塩基性）の中和剤Ｗｎを供給する。本実施形態では、中和剤Ｗｎとして、尿素水が採用されている。注入部４は、中和剤Ｗｎを圧力によって貯留部３に送り込む加圧装置４１を備える。この加圧装置４１は、図１に示すように、コンプレッサ４１１とアキュムレータ４１２によって構成され、注入部４の中和剤Ｗｎの液面よりも上部に接続されている。注入部４を貯留部３に接続する投入通路４２は、電磁弁４３によって遮断されており、中和剤Ｗｎを投入するときに連通される。貯留部３に差し込まれた投入通路４２の先端には、中和剤Ｗｎを貯留部３の内部に拡散させるノズル４４が取り付けられている。また、注入部４の底部には、中和剤Ｗｎを加熱するためのヒータ４５が組み込まれ、尿素がアンモニアへ分解することを促す。また、中和剤として尿素水の代わりに、アンモニア水を採用しても構わない。
【００２６】
導入通路５は、貯留部３をＮＯｘセンサ２よりも上流の排気通路１２に連通させる。この導入通路５は、貯留部３の底部から導出されており、貯留部３で中和された中性水ＨをＮＯｘセンサ２の上流に圧送するポンプ５１が貯留部３に近い位置に設置されている。導入通路５は、ポンプ５１よりも貯留部３に近い位置に切換弁５２を有している。この切換弁５２に、貯留部３のドレン３３が設けられている。このドレン３３は、貯留部３の貯水量が最大貯水量３Ｍを超える場合に切換弁５２によって貯留部３と連通され、余剰水を排出する。底部にドレン３３が設けられているので、貯留部３内の中和反応によって底部に沈殿した化合物塩を排出するのに使用してもよい。
【００２７】
データベース６は、内燃機関１００の運転状態に基づき単位時間あたりに必要な中和剤Ｗｎの投入量を設定されている。本実施形態において運転状態とは、図３に示すように、内燃機関１００が運転されることによって生成される凝縮水Ｗが貯留部３に溜まった場合の貯水量に影響する要素であって、外気温度、運転時間、排気温度、燃料噴射量などの少なくとも１つが含まれる。図３に示した要素の他に、吸気湿度を含めてもよい。図３に示すように、外気温度が低いと排ガス中の水蒸気が排気通路１２で凝縮されやすく貯水量が増加し、外気温度が高いと水蒸気が凝縮され難く貯水量が減る。また、貯水量は、運転時間及び燃料噴射量に比例し、排気温度に反比例する。
【００２８】
データベース６は、これらの要素に個別に対応して予め設定されている貯水量、その運転状態における排ガス中の酸性成分の含有量、および、この酸性成分が凝縮水Ｗに溶解することで凝縮水Ｗが酸性化した場合の酸性度の推定値のそれぞれマップを有しており、このマップから、その時の運転状態に対応した貯水量と酸性度を読み取り、酸性化した凝縮水Ｗを中和するために必要となる中和剤Ｗｎの投入量を推定値として提供する。この推定値を運転時間で積算することで、それまでの間に貯留部３に溜まった凝縮水Ｗに単位時間あたりに必要な中和剤Ｗｎの投入量が設定される。
【００２９】
制御部７は、図１に示すように、外気温度を測定する温度センサ１１１、スロットル１１２、燃料噴射装置１３、ＮＯｘセンサ２、アクセルポジションセンサ１４、ポンプ５１、コンプレッサ４１１、電磁弁４３、切換弁５２、圧力センサ３１，３２、データベース６、排気温度センサ１２５などに接続されており、その時の内燃機関１００の運転状態に応じてデータベース６で設定される投入量の中和剤Ｗｎを貯留部３へ供給する。この制御部７は、ＮＯｘセンサ２が排ガス中のＮＯｘ量を検出するために利用されていない検出許可期間中に、導入通路５を通して貯留部３で中和された中性水Ｈを排気通路１２に噴出させる。
【００３０】
ＮＯｘセンサ２は、ＮＯｘだけでなく、アンモニアも検出する。噴出された水が酸性に偏っている場合、すなわち、投入した中和剤Ｗｎが不足であった場合、凝縮水Ｗを酸性にしている要因の一つであるＮＯｘが発生する。したがって、凝縮水Ｗが中和された状態に近づくと、発生するＮＯｘの量が減少するので、ＮＯｘセンサ２の検出信号も減少する。噴出された水がアルカリ性に偏っている場合、すなわち、投入した中和剤Ｗｎが過剰であった場合、中和剤Ｗｎとして採用した尿素水からアンモニアが発生する。したがって、凝縮水Ｗがアルカリ性に偏ると、発生するアンモニアの量が増えるので、ＮＯｘセンサ２の検出信号も増加する。
【００３１】
上述した構成の他に、本実施形態の内燃機関１００は、貯留部３よりも下流の排気通路１２に、ディーゼルパティキュレートフィルタ１２３や触媒１２４を備えており、導入通路５が接続された地点よりも上流の排気通路１２に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２６を有している。このＮＯｘ吸蔵還元触媒１２６は、エンジン１０から排出された排ガス中のＮＯｘを一定の量まで吸着する能力を有している。
【００３２】
以上のように構成された凝縮水中和装置１の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。内燃機関１００が運転されて、図２に示されるように凝縮水Ｗの中和制御が開始されると、制御部７は、貯留部３の貯水量を推定（Ｓ１）する。貯水量の推定は、データベース６から得られる値を基に積算される。次に、推定された貯水量が規定値以上、本実施形態では最大貯水量３Ｍを超えているか判定（Ｓ２）する。貯水量が最大貯水量３Ｍを超えている場合、貯留部３の流路断面が狭まるため、貯留部３の上流及び下流に設置された圧力センサ３１，３２の間に差圧が検出される。そこで、この差圧を基に貯留部３の流路断面の閉塞度合いを求め、詳細な貯水量を算定することができる。
【００３３】
データベース６から得られた値をもとに推定された貯水量が規定値を超えている場合、圧力センサ３１，３２によって検知された圧力を基により正確な貯水量を算定し、最大貯水量３Ｍを超えている、すなわちオーバーフロー状態であるか判定（Ｓ３）する。オーバーフロー状態であると判定された場合、貯留部３の凝縮水Ｗは、速やかに排出（Ｓ４）される。
【００３４】
貯留部３の凝縮水Ｗを排出する場合、切換弁５２をドレン３３に切り換えて排出してもよいし、導入通路５を通して排気通路１２の上流へ排出してもよい。排気通路１２の上流に排出された凝縮水Ｗは、排ガスの熱で水蒸気になり排気通路１２から放出される。
【００３５】
Ｓ２の判定において貯水量が規定値以内であった場合、また、推定された貯水量が規定値を超えていたが圧力センサ３１，３２の圧力を基に算定した貯水量が規定値以内であった場合、溜まった凝縮水Ｗを中性に中和するために、データベース６のマップを基に運転状態から酸性度を推定（Ｓ５）する。貯水量及び酸性度から投入すべき中和剤Ｗｎの投入量が設定されるので、その分量の中和剤Ｗｎが貯留部３へ供給されるように、注入部４の加圧装置４１の圧力および電磁弁４３の開放時間を制御し、必要量の中和剤Ｗｎを投入（Ｓ６）する。制御部７は、凝縮水Ｗの推定された貯水量、凝縮水Ｗに推定された酸性度、中和剤Ｗｎの投入量を基に、凝縮水Ｗの中性度の推定値を更新（Ｓ７）する。
【００３６】
本発明の凝縮水中和装置１は、中和した凝縮水Ｗが中性になっているか、ＮＯｘセンサ２を利用して判定する。そのために、まず、ＮＯｘセンサ２が検出許可期間内、すなわち排ガス中のＮＯｘ濃度の計測に利用されていない状態であるか判定（Ｓ８）する。検出許可期間内ではない場合、すなわち、ＮＯｘ濃度計測のためにＮＯｘセンサ２が利用されている場合、中性度を判定することはできないので、Ｓ１に戻って、データベース６から得られる推定値を基に中和制御が続けられる。
【００３７】
検出許可期間内である場合、すなわちＮＯｘセンサ２を利用できる場合、中和された凝縮水Ｗの中性度の測定が開始（Ｓ９）される。制御部７は、導入通路５を通して貯留部３の中和した中性水Ｈを排気通路１２に噴出させ、ＮＯｘセンサ２の出力が増加するか確認（Ｓ１０）する。ＮＯｘセンサ２の出力が増加する場合は、投入された中和剤（尿素水）Ｗｎが多すぎて、中性水Ｈがアルカリ性に偏っていることを示す。また、ＮＯｘセンサ２の出力が増加しない場合は、中和が不十分であり、中性水Ｈがまだ酸性に偏っていることを示す。
【００３８】
そこで、ＮＯｘセンサ２の出力が増加する、つまり中性水Ｈがアルカリ性であった場合は、データベース６のマップおよびゲインを減少側へ較正（Ｓ１１）することによって、データベース６に設定される中和剤Ｗｎの投入量が減量されるようにする。また、ＮＯｘセンサ２の出力が増加しない、つまり中性水Ｈが酸性であった場合は、データベース６のマップおよびゲインを増加側へ較正（Ｓ１２）することによって、データベース６に設定される中和剤Ｗｎの投入量が増量されるようにする。
【００３９】
データベース６のマップおよびゲインを減少側へ較正（Ｓ１１）した場合、中性度測定を終了（Ｓ１３）し、この一連の制御を終了する。中性水Ｈが多少アルカリ性であっても、いずれすぐに新たな排ガス中の酸性成分によって、貯留部３の水が酸性化する。したがって、僅かにアルカリ性に偏っている程度が良い。そして、再度、貯水量の推定（Ｓ１）から始める。データベース６のマップおよびゲインを増加側へ較正（Ｓ１２）した場合、Ｓ６に戻り貯留部３へ中和剤Ｗｎを継続投入する。Ｓ６からＳ１０及びＳ１２の操作は、ＮＯｘセンサ２の出力が増加するまで、すなわち、貯留部３の凝縮水Ｗが中性よりもややアルカリ性に偏った状態に中和されるまで繰り返される。なお、ＮＯｘセンサ２の出力が増加しなかった場合にＳ１２でマップおよびゲインをその都度増加側へ較正する代わりに、ＮＯｘセンサ２の検出許可期間中に、検出信号を出力するまで継続投入された中和剤Ｗｎの総量を基にマップやゲインを較正し、データベース６に設定された中和剤Ｗｎの投入量を最後にまとめて補正してもよい。
【００４０】
この一連の操作において、ＮＯｘセンサ２の検出許可期間と呼ぶものは、ＮＯｘセンサ２が排ガス中のＮＯｘ濃度を測定していない期間、例えば、内燃機関１００の燃料カット運転中を含む。また、検出許可期間は、ＮＯｘがＮＯｘセンサ２の周囲に存在していない期間、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒１２６の吸蔵余裕量が排気通路１２を通過する排ガス中のＮＯｘ量を超えている期間を含んでいてもよい。いずれの場合も、検出許可期間では、ＮＯｘを検出するためにＮＯｘセンサ２を使用するのではなく、中和剤Ｗｎとして投入した尿素水から発生するアンモニア成分を検出するためにＮＯｘセンサ２を利用する。
【００４１】
貯留部３に溜まった凝縮水Ｗを中和することによって得られた中性水Ｈは、様々な用途に利用することができる。例えば、ウィンドウウォッシャー、エンジン冷却水、電池や電装系の冷却水、あるいは、非常用水にも使用できる。さらに、キャンピングカーなどであれば、トイレ用の水としても利用可能である。
【００４２】
以下に、第２から第６の実施形態の凝縮水中和装置１について説明する。第２から第６の実施形態の凝縮水中和装置１は、第１の実施形態の凝縮水中和装置１と比較した場合、主要な構成が同じであり貯留部３の構造が異なっている。したがって、第１の実施形態の凝縮水中和装置１と同じ機能を有する構成は、各実施形態においても同じ符号を付し、詳細な説明は、第１の実施形態の対応する記載を参酌するものとする。なお、貯留部３に中和剤Ｗｎを投入するための注入部４も各実施形態において同じであるので、第２から第６の実施形態では、図示することを省略している。第２から第６の実施形態の注入部４は、第１の実施形態に示した注入部４を参酌する。また、内燃機関１００の全体的な構成についても第１の実施形態の記載及び図面を参酌する。
【００４３】
第２の実施形態の凝縮水中和装置１の貯留部３を図４に示す。図４の貯留部３は、排気通路１２の一部を下方に膨出させた形状を有している。貯留部３の上壁３ａは、上流及び下流につながる排気通路１２の上端１２ａと同じ高さに連続している。最大貯水量３Ｍの水面は、排気通路１２の下端１２ｂよりも低い位置に設定されている。貯留部３において、排ガスが通過する流路断面の大きさは、排気通路１２の流路断面よりも大きい。したがって、充分な排気流量が確保されるとともに、下方へ膨出している分だけ、凝縮水Ｗをたくさん貯留することができる。
【００４４】
第３の実施形態の凝縮水中和装置１の貯留部３を図５に示す。図５の貯留部３は、排気通路１２の下端１２ｂよりも上壁３ａが低くなるように、排気通路１２の一部を下方へ迂回させたように曲がっている。また、貯留部３となる区間の断面形状は、排気通路１２の断面形状よりも一回り大きい。したがって、凝縮水Ｗがこの区間に溜まっても、排気通路１２の流路断面積は確保される。
【００４５】
第４の実施形態の凝縮水中和装置１の貯留部３を図６に示す。図６の貯留部３は、排気通路１２に連絡通路３４を介して接続されている。このとき排気通路１２は、連絡通路３４が接続される地点が最も低い位置となるように、下方へ湾曲している。図６に示すように、連絡通路３４が接続された位置より上流側の排気通路１２は、連絡通路３４に向かってなだらかに下がるように傾斜している。排気通路１２の上流側で結露した凝縮水Ｗも貯留部３へ効率よく回収される。また、凝縮水Ｗの利用用途に応じて、異なる容量の貯留部３に付け替えることも可能である。さらに連絡通路３４に逆流防止弁を設けておくことで、凝縮水Ｗが貯留部３に満水に近い状態まで溜まった場合でも、車両が走行するときの振動や加速、減速によって凝縮水Ｗが排気通路１２に戻ることを防止できる。
【００４６】
第５の実施形態の凝縮水中和装置１の貯留部３を図７及び図８に示す。図７の貯留部３は、上壁３ａの形状が第１の実施形態の貯留部３と異なっている。上壁３ａは、上流側から下流側に向かうにしたがって下がっている。貯留部３の規定の最大貯水量３Ｍは、上壁３ａの最下部から液面までの間の流路断面が、排気通路１２の流路断面と同じ大きさになるところに設定される。また、この貯留部３は、上壁３ａの最下部と下流側の排気通路１２との間に、上行部３ｂを有している。この上行部３ｂは、排気通路１２とほぼ同じ流路断面積を有する。
【００４７】
第５の実施形態の凝縮水中和装置１は、上行部３ｂを有していることによって、図８に示すように、規定の最大貯水量３Ｍを超えて凝縮水Ｗが溜まった場合でも、凝縮水Ｗを下流側の排気通路１２に噴出させることなく溜めておくことができる。また、図８に示すように上行部３ｂに溜まった凝縮水Ｗのヘッドｈによって、貯留部３の上流側に配置される圧力センサ３１の計測値が急に変化する。したがって、上流側の圧力センサ３１の値を監視することで、最大貯水量３Ｍを超えて凝縮水Ｗが溜まったことを簡単に知ることができる。
【００４８】
第６の実施形態の凝縮水中和装置１の貯留部３を図９に示す。図９の貯留部３は、上壁３ａと最大貯水量３Ｍの液面との間に、干渉板３５を配置している。干渉板３５を有しているので、車両の走行中の振動や加速、減速によって凝縮水Ｗの液面が乱れても、凝縮水Ｗを下流側の排気通路１２に流出させない。干渉板３５の配置は、図９に示した配置に限らない。貯留部３の底部近傍が互いに連通された状態で、貯留部３の内部を複数に分割するように、鉛直方向に沿って複数の干渉板を設置してもよい。また、干渉板３５は、多数の孔が開けられた多孔板や、流動抵抗を生じる程度の密度に作られた網であってもよい。
【００４９】
以上、各実施形態において貯留部３及びそれに付随する装置は、ディーゼルパティキュレートフィルタ１２３の上流側に設置されている。排ガス中の水分が溜まりやすい位置、または凝縮水として回収しやすい位置であれば、貯留部３は、ディーゼルパティキュレートフィルタ１２３の下流側に設置されてもよい。ディーゼルパティキュレートフィルタ１２３を通過した排ガスはパティキュレートマターが少ないので、回収される水に混入される不純物も少ない。ディーゼルパティキュレートフィルタ１２３の上流及び下流にそれぞれ圧力センサを備えている場合がある。貯留部３の圧力センサ３１，３２として、これらの圧力センサを流用してもよい。
【００５０】
各実施形態の凝縮水中和装置１は、本発明を実施するための一例であって、同じ機能を有するものであれば、本発明に採用することが可能である。また、各実施形態の凝縮水中和装置１の構成は、互換性を有しており、細部の構成について同時に採用したり置き換えたりすることも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…凝縮水中和装置、２…ＮＯｘセンサ、３…貯留部、３１，３２…圧力センサ、３３…ドレン、４…注入部、４１…加圧装置、４４…ノズル、４５…ヒータ、５…導入通路、５１…ポンプ、５２…切換弁、６…データベース、７…制御部、Ｗ…凝縮水、Ｗｎ…中和剤、１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…排気通路、１００…内燃機関、１１１…（外気）温度センサ、１２５…排気温度センサ。
【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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【図８】
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【図９】
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