(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス通路に設けられ、アンモニア由来の還元剤の存在下でＮＯｘを還元または分解する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
固体状の還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵手段と、
前記固体還元剤を加熱溶融する加熱溶融手段と、
前記固体還元剤貯蔵手段から導かれた溶融還元剤を保存する溶融還元剤保存手段と、
前記溶融還元剤を前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気ガス通路に供給する溶融還元剤供給手段と、
前記溶融還元剤供給手段により供給される溶融還元剤の供給量を運転状態により算出する溶融還元剤供給量算出手段と、
前記溶融還元剤供給量算出手段により算出された還元剤供給量に基づいて前記加熱溶融手段を制御する還元剤加熱制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記溶融還元剤保存手段には溶融還元剤の残量を検出する検出手段を設け、この検出手段により検出される溶融還元剤の残量と、前記溶融還元剤供給量算出手段により算出された還元剤供給量とが等しくなるように前記還元剤加熱制御手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記加熱溶融手段の加熱温度を固体還元剤が変質しない温度とすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記溶融還元剤保存手段の温度を固体還元剤が変質しない温度に保持する温度保持手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸素過剰の雰囲気で、還元剤により有害なＮＯｘを還元または分解する選択還元型ＮＯｘ触媒は、リーン空燃比で燃焼可能な内燃機関（例えばディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン）から排出される排気ガス中の主にＮＯｘを浄化する排気浄化装置として多用されている。
【０００３】
還元触媒は、還元剤を必要とし、固体尿素を還元剤として用いる技術が開発されている。貯蔵装置内固体尿素の排出手段の例として、特開２０００−２７６２６号公報に記載の還元剤供給装置がある。
【０００４】
特開２０００−２７６２６号公報に示される装置では、貯蔵装置上壁に固定されたバネ部材と、バネ部材の下方先端部に固定された粉砕機構とからなる粉砕手段が配置されている。この粉砕機構は、垂直棒材から貯蔵装置の側壁近傍まで半径方向に延在する複数の粉砕アームを有し、この垂直棒材の下方先端部は、貯蔵装置の底壁から内側に延在するガイド部材によって上下方向に摺動可能にガイドされている。貯蔵装置への尿素の供給に際して、粉砕手段のバネ部材は自由に伸縮可能なように、尿素に埋没しないようにされている。
【０００５】
尿素は貯蔵装置内で塊状となり易いが、貯蔵装置内にこのような粉砕手段が配置されていると、ガイド部材により上下方向に摺動可能にガイドされた粉砕機構は車両振動によって、バネ部材を介して上下に振動するために、尿素の塊を貯蔵装置内の全体に渡り粉砕させる。それにより、貯蔵装置内の粉砕された尿素を、連続的に排出できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−２７６２６号公報に示される装置では、固体還元剤を貯蔵装置から排出させるためにバネ部材と粉砕機構を必要とし、貯蔵装置が複雑であった。また固体還元剤貯蔵装置から排出された固体還元剤の具体的な供給手段については示されていない。
【０００７】
特に固体還元剤を液化させて使用する場合、溶融した尿素等の還元剤が供給経路内に残存していると、時間が経過して温度が低下すれば、これらが再び固化して次回の供給が不可能となる虞もある。
【０００８】
したがって選択還元型ＮＯｘ触媒上流の位置に、所定量の還元剤を確実に供給できる装置の提供が望まれる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、小型で制御性に優れ、固体状の還元剤を加熱溶融して選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気ガス通路に、所定量を供給することができる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、内燃機関の排気ガス通路に設けられ、アンモニア由来の還元剤の存在下でＮＯｘを還元または分解する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
固体状の還元剤を貯蔵する固体還元剤貯蔵手段と、
前記固体還元剤を加熱溶融する加熱溶融手段と、
前記固体還元剤貯蔵手段から導かれた溶融還元剤を保存する溶融還元剤保存手段と、
前記溶融還元剤を前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の前記排気ガス通路に供給する溶融還元剤供給手段と、
前記溶融還元剤供給手段により供給される溶融還元剤の供給量を運転状態により算出する溶融還元剤供給量算出手段と、
前記溶融還元剤供給量算出手段により算出された還元剤供給量に基づいて前記加熱溶融手段を制御する還元剤加熱制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
前記固体還元剤貯蔵手段に貯蔵された固体状の還元剤は、運転状況により必要量が算出され、固体還元剤貯蔵手段の底面に設置された加熱溶融手段により加熱溶融され、溶融還元剤保存手段に貯蔵される。貯蔵された溶融還元剤は還元剤供給手段によって選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路に供給される。
【００１２】
本発明においては、前記溶融還元剤保存手段には溶融還元剤の残量を検出する検出手段を設け、この検出手段により検出される溶融還元剤の残量と、前記溶融還元剤供給量算出手段により算出された還元剤供給量とが等しくなるように前記還元剤加熱制御手段を制御するようにできる。
【００１３】
以上のように固体還元剤の溶融量、及び溶融還元剤量の供給量を制御することで、使用されずに残留した溶融還元剤が装置内で再度固体状になり、装置内の溶融還元剤の通路等に詰まることを防止できる。
本発明においては、前記加熱溶融手段の加熱温度を固体還元剤が変質しない温度とすることができる。
【００１４】
また、本発明においては、前記溶融還元剤保存手段の温度を固体還元剤が変質しない温度に保持する温度保持手段を備えることができる。
【００１５】
なお前記固体還元剤を溶融するときのヒータ面温度は、およそ摂氏１３３度ないし摂氏２００度までの範囲内にすることが望ましい。この温度範囲においては尿素の変質が生じにくいからである。
【００１６】
本発明では液状の還元剤を流量制御するので、装置を小型、簡略化することができ、また制御性もよいため、還元剤の供給量を高精度に制御することができる。
【００１７】
前記内燃機関としては、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
【００１８】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒には、ゼオライトにＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、チタニア／バナジウム触媒、等が含まれる。
【００１９】
前記還元剤は、例えば球状に形成することで固体還元剤貯蔵手段からの取り出しを容易にすることができる。また還元剤としては尿素を例示することができる。
【００２０】
前記加熱溶融手段は、前記固体還元剤貯蔵手段の底面に設置したヒータとすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施の形態を図１から図３の図面に基づいて説明する。なお、以下に記載の各実施形態は、本発明を車両駆動用ディーゼルエンジンに適用した態様である。
【００２２】
車両用ディーゼルエンジン１の各気筒の燃焼室２には、エアクリーナ３を経て吸気管４から空気が導入されると共に、燃料噴射弁５から各燃焼室２に燃料が噴射され、この燃料はリーン空燃比で燃焼する。なお図１において、符号６はピストンを示す。
【００２３】
各燃焼室２から排気された排気ガスは、その下流の排気管７、ＮＯｘ触媒コンバータ８、及びＮＯｘ触媒コンバータ８よりも下流の排気管９を通って、大気中に排気される。ＮＯｘ触媒コンバータ８には、還元剤の存在下で、ＮＯｘを還元または分解するゼオライト・シリカ系やＴｉＮの選択還元型ＮＯｘ触媒１０が収容されている。
【００２４】
この選択還元型ＮＯｘ触媒１０によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するには還元剤の存在が必要であり、そのために、この排気浄化装置には、ＮＯｘ触媒コンバータ８よりも上流の排気管７内に、還元剤を添加する還元剤添加装置（還元剤添加手段）１１が設けられている。
［第１の実施の形態］
本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第１の形態について図１と図２を参照して説明する。
【００２５】
図２は本実施の形態における還元剤添加装置１１である。これは還元剤として球状に形成された多数の固体尿素Ａを液化した後、前記排気管７内に供給するものである。この還元剤添加装置１１は、固体尿素Ａを収容するための収納容器１２と、この収納容器１２の内部底面１２ｃに設置したヒータ３１を備えている。このヒータ３１が設置されている内部底面１２ｃは、排出口１２ｄが最も低い位置にあり、中央に向かって下降するように傾斜して形成されている。
【００２６】
なお前記固体尿素Ａは、固着防止剤で被覆することにより互いに固着して大きな塊状になることが防止できる。
【００２７】
また前記固体尿素Ａは吸湿して固着し易い性質を有するため、収納容器１２には、図示しないシリカゲル等による除湿手段を設けることもできる。この場合、除湿手段１５はシリカゲル等を収納した容器として、固体尿素Ａが供給される収納容器１２に通路１５ａを介して連通するように構成できる。
【００２８】
前記収納容器１２の排出口１２ｄには連通路１２ｅが接続され、この連通路１２ｅを介して、その下方に液体尿素収納室１３が設置され、この液体尿素収納室１３の下部には溶融還元剤搬送路３３が設けられている。この溶融還元剤搬送路３３には添加制御弁１４が連結されている。
【００２９】
前記収納容器１２は、その上部に還元剤投入口１２ａを有し、この還元剤投入口１２ａは蓋１２ｂによって開閉可能である。収納容器１２の底面中央に排出口１２ｄがあり、これは液体尿素収納室１３に通じている。
【００３０】
図２に示すように、傾斜した底面１２ｃはその表面を加熱するヒータ３１を備え、このヒータ３１はＥＣＵ１６によって通電制御される。
【００３１】
前記液体尿素収納室１３は、上部の収納容器１２から連通路１２ｅを介して供給された液体尿素Ｕを保存する。この液体尿素Ｕは、添加制御弁１４により流量制御されて排気管７内に添加される。
【００３２】
添加制御弁１４は、先端がニードルバルブ１４ａとなっており、軸方向に軸状の弁体１４ｃが貫通した供給路１４ｄに液体尿素収納室１３からの連通路１２ｃが接続され、弁体１４ｃは往復動可能なように支持体１４ｅにより案内されている。添加制御弁１４の後端には、貫通した弁体１４ｃの後部に装着したストッパ１４ｆが設けられ、これは添加制御弁１４の本体の後端面に係止している。このストッパ１４ｆの後方にはソレノイド３７が配置されており、これが励磁するとストッパ１４ｆを後方に引き寄せるようになっている。また弁体１４ｃの支持体１４ｅの外周面には、供給された液体尿素Ｕが漏出しないようにシール１４ｂが設けられている。
【００３３】
前記還元剤添加装置１１は以上のような構成であるので、固体尿素Ａは前記ヒータ３１で加熱溶融され、加熱溶融された固体尿素Ａは液化して低面１２ｃを流下し、排出口１２ｄから液体尿素収納室１３に連続して落下する。この液体尿素Ｕは添加制御弁１４により流量制御され、排気管７内に添加される。すなわち、添加制御弁１４は、その開閉時間をＥＣＵ１６によってデューティ比制御され、これによって液体尿素Ｕの流量や添加タイミングが制御されている。
【００３４】
より具体的には、ＥＣＵ１６からの命令によって添加制御弁１４のソレノイド３７が通電によって励磁し、ストッパ１４ｆが後方に移動し、弁体１４ｃがこれに伴って後方に移動して先端のニードルバルブ１４ａが開くと、開弁中の所定時間にわたって所定量の尿素が排気通路内に添加される。
【００３５】
一方、ソレノイド３７への通電が停止すると、ストッパ１４ｆはスプリング３８により原位置に戻されてニードルバルブ１４ａが閉じられ、尿素の添加が終了する。
【００３６】
なお、この添加制御弁１４と液体尿素収納室１３の間には、液体尿素Ｕを加圧してこれを調圧部に送るポンプ（図示せず）と、調圧部において液体尿素Ｕを一定圧力に加圧するプレッシャレギュレータ３９を備えている。
【００３７】
ところで前記固体尿素の収納容器１２に備えられた電気ヒータ３１等の加熱源は、固体尿素Ａが液化して液体尿素収納室１３内に液体で保存されるのに最適な温度（例えば１３３℃〜２３０℃）となるように、ＥＣＵ１６によってその加熱状態が制御される。これは固体尿素Ａを前記最適温度以上の高温に加熱すると、これが液化せずにガス化してしまう虞があるからである。ただし上記温度は、固体尿素の変質やガス化等の不都合がなければ２３０℃以上に設定しても差し支えない。
【００３８】
また、収納容器１２には、固体尿素Ａの残量を検出する残量センサ１７（図１）が設けられ、この残量センサ１７は検出した固体尿素Ａの残量に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力する。
【００３９】
ＥＣＵ１６は、残量センサ１７から所定の残量値（以下、これを警報残量値と称す）を示す入力信号を入力したときに、メータパネル２２の警報ランプ２３を点灯し、固体尿素Ａの残量が少なくなったことを知らせる。
【００４０】
また、ＥＣＵ１６は、残量センサ１７から警報残量値よりもさらに少ない下限値を示す入力信号を入力したときに、還元剤添加装置１１の稼動を停止し、添加制御弁１４を全閉にして、液体尿素Ｕの添加を停止する。
【００４１】
一方、ＮＯｘ触媒コンバータ８より上流の排気管７には、ＮＯｘ触媒コンバータ８に流入する排気ガスの温度を検出する入りガス温センサ１９が設けられており、検出した入りガス温度に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力する。
【００４２】
ＥＣＵ１６はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入出力ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では液体尿素Ｕの添加量制御およびヒータ３１の通電制御を行っている。
【００４３】
これらの制御のために、ＥＣＵ１６の入力ポートには、エアフロメータ２０からの入力信号がＡ／Ｄコンバータを介して入力される。エアフロメータ２０は吸気量に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力し、ＥＣＵ１６はエアフロメータ２０の出力信号に基づいて吸気量を演算する。
【００４４】
ＮＯｘ触媒コンバータ８より上流の排気管７には、ＮＯｘ触媒コンバータ８に流入するＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２１が設けられており、検出したＮＯｘ量に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力する。
【００４５】
ＥＣＵ１６は、検出したＮＯｘ量を基にＮＯｘを浄化するのに必要な液体尿素Ｕの目標添加量を演算し、この目標添加量に対応するヒータ３１の通電時間を演算し、ヒータ３１に通電する。また、この目標添加量に対応する流量が得られる添加制御弁１４のデューティ比を演算し、添加制御弁１４をデューティ比制御する。このように必要な量の固体尿素Ａだけを液化して添加するので、この装置１１内、特に液体尿素収納室１３内に残留した余分な液体尿素Ｕが再び固体化して装置内に詰まることを防止できる。
【００４６】
次に、この内燃機関の排気浄化装置の作用を説明する。前述したように、ＥＣＵ１６は、エンジン１の運転状態に応じて、即ちＮＯｘ排出量に応じて、ヒータ３１の通電制御と添加制御弁１４のデューティ比制御を行い、排気管７内に適正量の液体尿素Ｕを添加する。排気管７内に添加された液体尿素Ｕは排気ガスによって加熱される結果、直ちに気化して還元ガス（アンモニアガス）となり、排気ガスと共にＮＯｘ触媒コンバータ８に流入する。
【００４７】
還元ガスは選択還元型ＮＯｘ触媒１０上において排気ガスに含まれるＮＯｘを還元あるいは分解する。浄化された排気ガスは排気管９を通って大気に放出される。
【００４８】
なお、この選択還元型ＮＯｘ触媒１０は排気ガス温がある所定の温度以下のときにはＮＯｘ浄化率が低く、排気ガス温が前記所定温度を越えると急激にＮＯｘ浄化率が高くなる性質がある。そのため、排気ガス温が低いときに還元ガスを添加しても、添加された還元ガスはＮＯｘの還元反応に利用されないままＮＯｘコンバータ８を素通りし、大気に放出されてしまう。そこで、この実施の形態では、入りガス温センサ１９で検出した入りガス温度が前記所定温度以下のときには、ＥＣＵ１６が添加制御弁１４を全閉に制御し、これにより液体尿素Ｕの添加を停止して、還元ガスのリークを未然に防止するようにしている。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ８の上流側の排気管７に、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを設け、このＮＯｘセンサで検出したＮＯｘ濃度とエアフロメータ２０で検出した吸気量から、ＮＯｘ排出量を演算するようにしているが、これに代えて、エンジン１の運転状態とＮＯｘ排出量との関係を予めマップ化しておき、このマップを参照して実際の個々のエンジン運転状態におけるＮＯｘ排出量を推定算出するよにしてもよい。
【００５０】
また、液体尿素収納室１３と添加制御弁１４に貯蔵されている溶融還元剤を全て前記排気管７内へ供給するのにかかる時間が、固体還元剤をヒータ３１で加熱溶融し添加制御弁１４に搬送する時間よりも長くなるように液体要素収納室１３と、添加制御弁１４と、液体要素収納室１３から添加制御弁１４までの溶融還元剤搬送通路３３と、の還元剤貯蔵容量およびヒータ３１の還元剤溶融性能を設定するようにしてもよい。
【００５１】
また、固体還元剤を全て溶融した後に排気管７に添加しても良いが、溶融量と添加量を常に把握しておき、溶融と同時に添加を開始させて最終的に算出量と添加量が同じになるようにフィードバック制御しても良い。
【００５２】
次に、この還元剤供給装置による還元剤供給のフローチャートを説明する。
【００５３】
ステップ１００ではＥＣＵ１６は、検出したＮＯｘ量を基にＮＯｘを浄化するのに必要な液体尿素Ｕの目標添加量を演算する。
【００５４】
演算後はステップ１０１に進み、固体尿素を加熱するヒータに通電して固体尿素を液化させ、目的添加量の液体尿素Ｕを生成する。生成された液体尿素Ｕは液体尿素収納室１３保存される（ステップ１０２）。
【００５５】
次にステップ１０３では、還元剤としての液体尿素Ｕを排気管７内に添加する時期であるかどうかを判断する。添加時期であればステップ１０４に進み液体尿素Ｕを排気管７内に添加する。他方、添加時期でなければステップ１０２に戻り、液体尿素収納室１３内に液体尿素Ｕを保存しておく。ステップ１０３で再度、添加時期であるかどうか判断され、添加時期であれば液体尿素Ｕを添加する。
【００５６】
この実施の形態の排気浄化装置では、上述のようじ固体尿素Ａを加熱液化して液体尿素Ｕとし、この液体尿素Ｕを添加制御弁１４によって所定量を排気管７内に添加している。この場合、固体尿素を液化するのに必要な熱量は、固体尿素を気化するのに必要な熱量よりも小さくて済むので、ガス化した尿素を使用するよりも加熱源（電気ヒータ）が小さくて済む。  また、液体尿素Ｕは、固体尿素を直接に加熱液化して生成するので１００％濃度になり、精度のよい添加量制御が必要になるが、制御対象が気体ではなく液体であるため、添加制御弁１４により高精度の流量制御が十分可能である。
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第２の形態について説明する。図３は本実施の形態における還元剤添加装置３０である。還元剤としての固体尿素Ａを液化し、排気管７内に供給することは第１の実施の形態と装置と同様である。
【００５７】
収納容器１２は上面に還元剤投入口１２ａを有し、その底部には排出口１２ｄがあり、連通路１２ｅを介して液体尿素収納室１３に通じている。排出口１２ｄには格子状のヒータ３１を設置し、固体尿素Ａをこのヒータ３１で加熱溶融する。生成された液体尿素Ｕは、排出口１２ｄから液体尿素収納室１３内に流下して保存される。
【００５８】
この液体尿素Ｕは添加制御弁１４により所定量が排気管７内に添加される。また添加制御弁１４は、第１の実施の形態における場合と同様に、開閉時間をＥＣＵ１６によってデューティ比制御され、これによって液体尿素Ｕの流量や添加タイミングが制御されている。
【００５９】
この実施の形態では、液体尿素Ｕを保存しておく液体尿素収納室１３内に、溶融還元剤検出する液量センサ３２と、液量センサ３２からの信号に基づいて前記ヒータ３１を制御するＥＣＵ１６が設けられている。
【００６０】
前記液量センサ３２は検出した液体尿素Ｕの残量を出力信号としてＥＣＵ１６に出力する。ＥＣＵ１６は、溶融還元剤検出手段３２から所定の残量値を示す入力信号を受けたときに、ヒータ３１に通電し固体尿素Ａを溶融して液体尿素Ｕとし、これを液体尿素収納室１３内に流下させる。
【００６１】
前記所定の残量値、すなわちしきい値は固体尿素Ａが、液化され収納室１２から液体尿素収納室１３を経て添加制御弁１４から排気管７内に添加されるまでの間に、液体尿素Ｕが消失しない（液体尿素収納室１３が空にならない）量となる値とし、この値の液体尿素Ｕを常に液体尿素収納室１３内に保存しておくようにする。多量の液体尿素Ｕを保存しておくことは、時間の経過による温度低下により、液体尿素が再度固化するので避けなければならない。しかし、もし液体尿素収納室１３が空になる場合があると、選択還元型ＮＯｘ触媒１０よるＮＯｘ還元作用が停止してしまい、排気ガス中のＮＯｘが大気中に放出される虞が生じてくる。
【００６２】
よって固体尿素Ａが加熱により溶融して液体尿素Ｕとなり排気管７内に添加されるまでの時間を考慮し、液体尿素Ｕのレベルがしきい値以下になったらこれを補充する。このようにすれば液体尿素Ｕが固化する前に、次回の還元剤の添加がされるので、液体尿素Ｕが長時間にわたり液体尿素収納室１３内に残存することはない。
【００６３】
なお、液体尿素Ｕの残量の検出手段としての液量センサ３２は、所定のレベル以下になった場合に信号をＥＣＵ１６に出力するもの、または液体尿素収納室１３内の液体尿素Ｕの残量を常に計測できるものが使用できる。
【００６４】
なお、固体尿素Ａを液化する際には、ＥＣＵ１６によって最適な温度（尿素の変質等が起こらない範囲で、例えば１３３ないし２００℃）となるように、ヒータ３１の温度が制御される。
【００６５】
また液体尿素収納室１３には、液体尿素Ｕの液温を検出する温度センサ１８が設けられており、温度センサ１８は検出した液体尿素Ｕの液温に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力する。
【００６６】
一方、ＮＯｘ触媒コンバータ８より上流の排気管７には、ＮＯｘ触媒コンバータ８に流入する排気ガスの温度を検出する入りガス温センサ１９が設けられており、検出した入りガス温度に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力する。
【００６７】
ＥＣＵ１６は、この実施の形態では液体尿素Ｕの添加量制御とヒータ３１の通電制御を行っているので、これらの制御のために、ＥＣＵ１６の入力ポートには、エアフロメータ２０からの入力信号がＡ／Ｄコンバータを介して入力される。このようにエアフロメータ２０は、吸気量に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力し、ＥＣＵ１６はエアフロメータ２０の出力信号に基づいて吸気量を演算する。
【００６８】
さらにＮＯｘ触媒コンバータ８より上流の排気管７には、ＮＯｘ触媒コンバータ８に流入するＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２１が設けられており、検出したＮＯｘ量に比例した出力信号をＥＣＵ１６に出力する。
【００６９】
ＥＣＵ１６は、検出したＮＯｘ量を基にＮＯｘを浄化するのに必要な液体尿素Ｕの目標添加量を演算し、液量センサ３２により検出される液体尿素Ｕの量がこの演算値と等しくなるまでヒータ３１に通電を行い、固体尿素を溶融させる。また、この目標添加量に対応する流量が得られる添加制御弁１４のデューティ比を演算し、添加制御弁１４をデューティ比制御する。
【００７０】
次に図４に従ってこの装置による還元剤供給のフローチャートを説明する。
【００７１】
最初に、ステップ２００ではＥＣＵ１６は、検出したＮＯｘ量を基にＮＯｘを浄化するのに必要な液体尿素Ｕの目標添加量を演算する。
【００７２】
ステップ２０１に進み、液量センサ３２により検出した液体尿素Ｕの量と液体尿素収納室１３に保存されている尿素の量を比較する。保存されている液体尿素Ｕの量が目標添加量よりも少なければ、ステップ２０１に進み液体尿素Ｕの保存量が目標添加量と等しくなるまでヒータ３１に通電し、固体尿素Ａを液化させて液体尿素Ｕを液体尿素収納室１３に供給する。
【００７３】
一方、保存されている液体尿素Ｕの量が目標添加量よりも多ければ、液体尿素Ｕの補充はしない。
【００７４】
次にステップ２０３では還元剤としての液体尿素Ｕを排気管７内に添加する時期であるかどうかを判断する。添加時期であればステップ２０４に進み液体尿素Ｕを添加する。他方、添加時期でなければステップ２０８にジャンプし、液体尿素収納室１３内に液体尿素Ｕを保存する。
【００７５】
ステップ２０４で液体尿素Ｕを添加したときは、ステップ２０５に進みその残量を検出する。ステップ２０６では、この残量がしきい値以下か否かを判断し、しきい値以下のときはステップ２０７に進み、固定尿素を加熱溶融させて液体尿素Ｕの量をしきい値以上として、ステップ２０８でこれを保存する。
【００７６】
一方、液体尿素がしきい値以下でなければ、ステップ２０８にジャンプしてその液体尿素Ｕを保存する。
【００７７】
本発明の排気ガス浄化装置装置では、このようにして運転状況に応じて必要な量の固体尿素だけをその都度液化して添加するので、装置内に残留した余分な液体尿素Ｕが固体化して装置に詰まることを防止できる。
【００７８】
また固体尿素を液化して排気管７に添加できる状態になる前に、装置内の液体尿素Ｕを使い果たしてしまい、液体還元剤の不足が発生することも防止できる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、固体尿素を保存してこれを液化して使用することによって装置を小型、簡略化し、かつ還元剤の供給量を高精度に制御することができる。
【００８０】
また本発明では、前記内燃機関の運転状況に応じて必要量の溶融還元剤を供給するようにしたので、貯蔵されている固体還元剤のうち、選択還元型ＮＯｘ触媒に必要な量がその都度、加熱溶融される。よって排気浄化装置内に残留した余分な溶融還元剤が再び固体状となって装置内に詰まり、次回の還元剤供給に不都合が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関排気浄化装置における概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における還元剤添加装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における還元剤添加装置の概略構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における還元剤添加のフローチャートを示す図である。
【図５】第２の実施の形態における還元剤添加のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１    ディーゼルエンジン（内燃機関）
７    排気管
８    ＮＯｘ触媒コンバータ
９    排気管（排気通路）
１０  選択還元型ＮＯｘ触媒
１１  還元剤添加装置
１２  収納容器
１３  液体尿素収納室
１４  添加制御弁（供給量制御手段）
１６  ＥＣＵ
１７  残量センサ
１８  温度センサ
１９  入りガス温センサ
２０  エアフロメータ
２１  ＮＯｘセンサ
２２  メータパネル
２３  警報ランプ
３１  ヒータ
３２  液量センサ
３３  溶融還元剤搬送通路
【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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