(57)【要約】【課題】アンモニア開閉弁の故障による反応器内圧力の上昇を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置１は、選択還元触媒１１と、還元剤を貯蔵する還元剤タンク１３ａと、アンモニアと化学反応する反応材を有し、化学反応によって選択還元触媒１１を直接的に又は間接的に加熱する反応器１５ａと、アンモニアを脱離可能に吸着する吸着材を有する吸着器１５ｂと、反応器１５ａと吸着器１５ｂとを接続する接続管１５ｃと、接続管１５ｃに配設されたアンモニア開閉弁１５ｄとを備えた化学蓄熱装置１５と、反応器１５ａと還元剤タンク１３ａとを接続するバイパス管１７と、バイパス管１７に配設されたバイパス開閉弁１９とを備え、アンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないときには、バイパス開閉弁１９を開くように構成される。【選択図】図１
2016114032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配設されるとともに排気ガス中のＮＯｘをアンモニアで還元浄化する選択還元触媒と、
前記選択還元触媒にアンモニアの状態で供給される還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、
アンモニアと化学反応する反応材を有し、該化学反応によって前記選択還元触媒を直接的に又は間接的に加熱する反応器と、アンモニアを脱離可能に吸着する吸着材を有する吸着器と、前記反応器と前記吸着器とを接続する接続管と、該接続管に配設されたアンモニア開閉弁とを備えた化学蓄熱装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
さらに、前記反応器と前記還元剤タンクとを接続するバイパス管と、該バイパス管に配設されたバイパス開閉弁とを備え、
前記アンモニア開閉弁の故障によってアンモニアが前記反応器から前記吸着器に移動していないときには、前記バイパス開閉弁を開くように構成されることを特徴とする、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、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、選択還元触媒を用いて、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）をアンモニアで還元浄化する排気浄化装置が知られている。選択還元触媒においてＮＯｘを効率良く浄化するためには、選択還元触媒の温度を活性温度以上にして選択還元触媒を活性化させる必要がある。しかしながら、始動直後の内燃機関では、選択還元触媒の温度が活性温度よりも低いことがある。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の排気浄化装置には、アンモニアと反応材との化学反応によって、選択還元触媒に流入する排気ガスの温度を上昇させる化学蓄熱装置が設けられている。斯かる化学蓄熱装置では、内燃機関の始動後に、反応材を有する反応器に吸着器内のアンモニアを供給することで排気ガス、ひいては選択還元触媒を加熱し、内燃機関の暖機後に排気ガスの排熱によってアンモニアを反応器から吸着器に回収する。このように吸着器と反応器との間でアンモニアが繰り返し移動することによって、化学蓄熱装置は選択還元触媒を繰り返し加熱することができる。なお、吸着器と反応器との間のアンモニアの移動は、吸着器と反応器とを接続する接続管に配設されたアンモニア開閉弁の開閉によって制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１８８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アンモニア開閉弁の故障によってアンモニア開閉弁が開かなくなった場合、アンモニアは吸着器と反応器との間で移動することができない。このため、アンモニアが反応器内に存在する状態でアンモニア開閉弁が開かなくなると、反応器内において反応材から脱離するアンモニアの量が排気ガス温度の上昇によって増加し、反応器内圧力が上昇するおそれがある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、アンモニア開閉弁の故障による反応器内圧力の上昇を抑制す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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明では、排気通路に配設されるとともに排気ガス中のＮＯｘをアンモニアで還元浄化する選択還元触媒と、前記選択還元触媒にアンモニアの状態で供給される還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、アンモニアと化学反応する反応材を有し、該化学反応によって前記選択還元触媒を直接的に又は間接的に加熱する反応器と、アンモニアを脱離可能に吸着する吸着材を有する吸着器と、前記反応器と前記吸着器とを接続する接続管と、該接続管に配設されたアンモニア開閉弁とを備えた化学蓄熱装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、さらに、前記反応器と前記還元剤タンクとを接続するバイパス管と、該バイパス管に配設されたバイパス開閉弁とを備え、前記アンモニア開閉弁の故障によってアンモニアが前記反応器から前記吸着器に移動していないときには、前記バイパス開閉弁を開くように構成され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る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アンモニア開閉弁の故障による反応器内圧力の上昇を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置を備えた内燃機関の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態におけるアンモニア開閉弁の開閉処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図３は、アンモニア開閉弁の故障時における反応器内圧力等の概略的なタイムチャートの一つの例である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態におけるアンモニア開閉弁の開閉処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１２】
＜内燃機関の排気浄化装置の構成＞
最初に、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置１を備えた内燃機関の構成を概略的に示す図である。
【００１３】
排気浄化装置１は、内燃機関に設けられ、排気ガス中の有害物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）を浄化するように構成される。内燃機関は、シリンダブロック、クランクケース、ピストン等を有する機関本体３と、内燃機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備える。機関本体３の燃焼室において、空気及び燃料を含む混合気が燃焼される。混合気の燃焼によって機関本体３から排出された排気ガスは排気通路７を流通して大気中に放出される。排気ガスは、排気通路７を流通するとき、排気浄化装置１によって浄化される。
【００１４】
排気浄化装置１は酸化触媒９及び選択還元触媒１１を備え、酸化触媒９及び選択還元触媒１１は排気通路７に配設される。酸化触媒９は排気通路７において選択還元触媒１１の上流側に配設される。なお、本明細書において、排気通路７の上流側とは排気通路７における機関本体３側を意味し、排気通路７の下流側とは排気通路７における機関本体３の反対側を意味する。
【００１５】
酸化触媒９は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を触媒として、排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）等を排気ガス中の酸素で酸化して水及び二酸化炭素に転化する。選択還元触媒１１は、貴金属、ゼオライト等を触媒として、排気ガス中のＮＯｘをアンモニア（ＮＨ3）で還元浄化して水及び窒素に転化する。
【００１６】
排気浄化装置１は、さらに、選択還元触媒１１の上流側の排気通路７に還元剤を供給するように構成された還元剤供給装置１３を備える。還元剤は、選択還元触媒１１にアンモニアの状態で供給されうるアンモニア、アンモニア水、尿素、尿素水等である。還元剤が尿素又は尿素水である場合、尿素又は尿素水は選択還元触媒１１の上流側の排気通路７において又は選択還元触媒１１において加水分解されてアンモニアに転化される。転化されたアンモニアは選択還元触媒１１においてＮＯｘを還元浄化する。なお、還元剤供給装置１３は還元剤を選択還元触媒１１に直接供給してもよい。
【００１７】
還元剤供給装置１３は、還元剤を貯蔵する還元剤タンク１３ａと、還元剤を排気通路７に供給する還元剤供給弁１３ｂと、還元剤タンク１３ａと還元剤供給弁１３ｂとを連結する供給管１３ｃと、還元剤を供給管１３ｃを通して還元剤供給弁１３ｂに送り込む還元剤供給ポンプ（図示せず）とを備える。還元剤供給弁１３ｂの開閉及び還元剤供給ポンプのオンオフはＥＣＵ５によって制御される。なお、還元剤供給装置１３は、還元剤供給弁１３ｂに加えて、供給管１３ｃに配設された開閉弁（図示せず）を備えてもよい。開閉弁の開閉はＥＣＵ５によって制御される。
【００１８】
排気浄化装置１は、さらに、選択還元触媒１１に流入する排気ガスを加熱することによって排気ガスで選択還元触媒１１を間接的に加熱する化学蓄熱装置１５を備える。化学蓄熱装置１５では、反応材と反応媒体との化学反応（配位結合による化学蓄熱反応）によって熱が生成される。本実施形態では、反応媒体はアンモニアであり、反応材は、例えば、ＣａＣｌ2、Ｍｇｃｌ2、ＣｏＣｌ2、ＮｉＣｌ2等の金属塩化物、ＣａＢｒ2、ＭｇＢｒ2等の金属臭化物、ＣａＩ2、ＭｇＩ2等の金属ヨウ化物等である。
【００１９】
化学蓄熱装置１５は、反応材を有する反応器１５ａと、吸着材を有する吸着器１５ｂと、反応器１５ａと吸着器１５ｂとを接続する接続管１５ｃと、接続管１５ｃに配設されたアンモニア開閉弁１５ｄとを備える。吸着材は、アンモニアを脱離可能に吸着し、例えば、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ等である。また、アンモニア開閉弁１５ｄの開閉はＥＣＵ５によって制御される。
【００２０】
反応器１５ａは排気通路７において酸化触媒９と選択還元触媒１１との間で排気通路７を囲むように配設される。したがって、反応器１５ａは中空の略円筒形状を有する。また、反応器１５ａには反応器１５ａ内の圧力を検出する圧力センサ２０が設けられ、吸着器１５ｂには吸着器１５ｂ内の圧力を検出する圧力センサ２２が設けられる。圧力センサ２０、２２の出力信号は、ＥＣＵ５に伝送される。なお、化学蓄熱装置１５は、反応器１５ａを選択還元触媒１１の外周に配設することによって、選択還元触媒１１を直接加熱するように構成されてもよい。また、反応器１５ａには圧力センサ２０の代わりに或いはこれに加えて、反応器１５ａ内の温度を検出する温度センサ２１が設けられてもよく、同様に、吸着器１５ｂには、圧力センサ２２の代わりに或いはこれに加えて、吸着器１５ｂ内の温度を検出する温度センサ２３が設けられてもよい。温度センサ２１、２３の出力信号も同様にＥＣＵ５に伝送される。
【００２１】
反応媒体であるアンモニアは、通常、内燃機関の始動前には、吸着材に吸着した状態で吸着器１５ｂに貯蔵される。内燃機関の始動時又は始動後に選択還元触媒１１の加熱が必要とされると、アンモニア開閉弁１５ｄが開かれる。その後、アンモニアは、吸着器１５ｂ内の圧力が反応器１５ａ内の圧力よりも高いため、吸着材から脱離して吸着器１５ｂから反応器１５ａへと移動する。移動したアンモニアは、反応器１５ａの反応材と化学反応して熱を生成する。生成された熱によって選択還元触媒１１が間接的に又は直接的に加熱される。
【００２２】
選択還元触媒１１の加熱後、燃焼室内での混合気の燃焼等によって排気ガスの温度が上昇し、反応材の温度が所定の脱離温度（例えば約１８０℃）以上となると、アンモニアは反応材から脱離する。脱離したアンモニアは、通常、反応器１５ａ内の圧力が吸着器１５ｂ内の圧力よりも高いため、反応器１５ａから吸着器１５ｂへと移動する。反応器１５ａから吸着器１５ｂへのアンモニアの移動が終わると、アンモニア開閉弁１５ｄは閉じられる。すなわち、アンモニアは、選択還元触媒１１の加熱後、吸着器１５ｂに回収される。回収されたアンモニアは、エンジンの再始動時又は再始動後にアンモニア開閉弁１５ｄが再び開かれると、吸着器１５ｂから反応器１５ａへと移動して選択還元触媒１１を再び加熱することができる。
【００２３】
上記のように、化学蓄熱装置１５は、アンモニアが吸着器１５ｂと反応器１５ａとの間で繰り返し移動することによって、選択還元触媒１１を繰り返し加熱することができる。なお、アンモニア開閉弁１５ｄは、選択還元触媒１１の加熱後にいったん閉じられ、アンモニアを回収するときに再び開かれてもよい。
【００２４】
排気浄化装置１は、さらに、反応器１５ａと還元剤タンク１３ａとを接続するバイパス管１７と、バイパス管１７に配設されたバイパス開閉弁１９とを備える。バイパス開閉弁１９の開閉はＥＣＵ５によって制御される。
【００２５】
＜第１実施形態におけるアンモニア開閉弁の開閉処理＞
以下、図２を参照して、本発明の第１実施形態におけるアンモニア開閉弁１５ｄの開閉処理について説明する。アンモニア開閉弁１５ｄの開閉は、内燃機関の始動時又は始動後にアンモニアを吸着器１５ｂから反応器１５ａに供給し、選択還元触媒１１が直接的に又は間接的に加熱された後、アンモニアを反応器１５ａから吸着器１５ｂに回収するように制御される。
【００２６】
図２は、本発明の第１実施形態におけるアンモニア開閉弁１５ｄの開閉処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは内燃機関の始動時又は始動後に実行される。本実施形態では、まず、ステップＳ１において、アンモニア開閉弁１５ｄを開く。このことによって、アンモニアが吸着器１５ｂから反応器１５ａに供給される。
【００２７】
次いで、ステップＳ２では、反応器１５ａに流入する排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ１以上であるか否かを判定する。排気ガス温度Ｔｅは、例えば、排気通路７において酸化触媒９と反応器１５ａとの間に配設されるとともに排気通路７内の排気ガスの温度を検出する温度センサから取得される。また、排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ１は、予め定められ、例えば、選択還元触媒１１に流入することで選択還元触媒１１を活性化することができる排気ガス温度の下限値とされる。なお、選択還元触媒１１の温度を検出する温度センサが選択還元触媒１１に設けられている場合、ステップＳ２において、選択還元触媒１１の温度Ｔｓが選択還元触媒１１の基準温度Ｔｓｒｅｆ以上であるか否かが判定されてもよい。基準温度Ｔｓｒｅｆは、予め定められ、例えば、選択還元触媒１１の活性温度とされる。
【００２８】
ステップＳ２において排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ１未満であると判定された場合には、選択還元触媒１１の温度が活性温度に到達していないと考えられるため、ステップＳ１へと戻り、アンモニア開閉弁１５ｄは開かれたままである。一方、ステップＳ２において排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ１以上であると判定された場合には、選択還元触媒１１の温度が活性温度に到達していると考えられるため、ステップＳ３へと進む。ステップＳ３では、アンモニア開閉弁１５ｄを閉じる。このことによって、吸着器１５ｂから供給されたアンモニアは、反応材に吸着した状態で反応器１５ａ内に貯蔵される。
【００２９】
次いで、ステップＳ４では、排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ２以上であるか否かを判定する。排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ２は、予め定められ、例えば、アンモニアが反応材から脱離するときの排気ガス温度（例えば約２６０℃）よりも高く、反応材から脱離するアンモニアの量が増えることによって反応器内圧力が過大となるときの排気ガス温度よりも低い温度とされ、例えば４００℃である。
【００３０】
ステップＳ４において排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ２未満であると判定された場合には、ステップＳ３へと戻り、アンモニア開閉弁１５ｄは閉じられたままである。一方、ステップＳ４において排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ２以上であると判定された場合には、ステップＳ５へと進む。ステップＳ５では、アンモニアを反応器１５ａから回収するために、アンモニア開閉弁１５ｄを開く。このことによって、アンモニアは反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動する。
【００３１】
次いで、ステップＳ６では、反応器１５ａから吸着器１５ｂへのアンモニアの移動が終了したか否かを判定するために、吸着器内圧力Ｐａが予め定められた吸着器内基準圧力Ｐａｒｅｆ以上であるか否かを判定する。吸着器内圧力Ｐａは例えば吸着器１５ｂの圧力センサ２２から取得される。なお、ステップＳ６において、吸着器１５ｂの温度センサ２３にから取得された吸着器内温度が予め定められた吸着器内基準温度以上であるか否かを判定してもよい。また、ステップＳ６において、反応器１５ａの圧力センサ２０又は温度センサ２１にから取得された反応器内圧力又は反応器内温度が予め定められた反応器内基準圧力又は反応器内基準温度以下であるか否かを判定してもよい。
【００３２】
ステップＳ６において吸着器内圧力Ｐａが吸着器内基準圧力Ｐａｒｅｆ未満であると判定された場合には、反応器１５ａから吸着器１５ｂへのアンモニアの移動が終了していないと考えられるため、ステップＳ５へと戻る。この場合、アンモニア開閉弁１５ｄは開かれたままである。一方、ステップＳ６において吸着器内圧力Ｐａが吸着器内基準圧力Ｐａｒｅｆ以上であると判定された場合には、反応器１５ａから吸着器１５ｂへのアンモニアの移動が終了したと考えられるため、ステップＳ７へと進む。ステップＳ７では、アンモニア開閉弁１５ｄを閉じる。このことによって、反応器１５ａから回収されたアンモニアは、吸着材に吸着した状態で吸着器１５ｂ内に再び貯蔵される。
【００３３】
なお、反応材とアンモニアとの化学反応による熱のみでは排気ガス温度Ｔｅが排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ１まで上昇しない場合があるので、排気ガス温度Ｔｅが所定温度に到達した後、本制御ルーチンのステップＳ１において、アンモニア開閉弁１５ｄが開かれるようにしてもよい。この場合の所定温度は、排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆ１よりも低い温度である。
【００３４】
＜第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理＞
以下、図３〜図６を参照して、本発明の第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理について説明する。
【００３５】
＜本発明の原理＞
最初に、図３に示したタイムチャートを参照して、本発明がアンモニア開閉弁１５ｄの故障による反応器内圧力の上昇を抑制することができる原理について説明する。図３は、アンモニア開閉弁１５ｄの故障時における、反応器内圧力、反応器１５ａに流入する排気ガス温度、バイパス開閉弁１９、還元剤供給ポンプ及びアンモニア開閉弁１５ｄの変化の一例を示す、概略的なタイムチャートである。
【００３６】
図３に示した例では、図２に示した選択還元触媒１１の加熱処理後の時刻ｔ１において、燃焼室における混合気の燃焼等によって排気ガス温度が排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆに到達する。排気ガス基準温度Ｔｅｒｅｆは、アンモニアが反応材から脱離するときの排気ガス温度よりも高い温度である。時刻ｔ１において、アンモニア開閉弁１５ｄに開指令が出されたが、アンモニア開閉弁１５ｄは故障によって閉じたままである。時刻ｔ１の後、反応器１５ａにおいて反応材から脱離するアンモニアの量が増加し、反応器内圧力及び反応器内温度が増加する。このとき、反応器１５ａによって排気ガスが加熱されるので、排気ガス温度も増加する。
【００３７】
その後、時刻ｔ２において、反応器内圧力が基準圧力Ｐｒｒｅｆに到達すると、アンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないと判定され、バイパス開閉弁１９が開かれる。このとき、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａにアンモニアを移動させるために還元剤供給ポンプがオフにされる。バイパス開閉弁１９が開かれると、アンモニアが反応器１５ａから還元剤タンク１３ａに移動する。このため、時刻ｔ２の後、反応器内圧力及び排気ガス温度が減少し始める。その後、時刻ｔ３において、反応器内圧力が基準圧力Ｐｒｒｅｆ未満となるとともに、反応器内圧力の変化量が小さくなると、バイパス開閉弁１９が閉じられ、還元剤供給ポンプが再びオンにされる。
【００３８】
排気浄化装置１では、アンモニア開閉弁１５ｄの故障時に上記のような制御を実行することにより、アンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動できなくなったとしても、反応器１５ａ内のアンモニアをバイパス管１７を通して還元剤タンク１３ａに移動させることができる。このため、アンモニア開閉弁１５ｄの故障による反応器内圧力の上昇を抑制することができる。また、還元剤タンク１３ａに移動したアンモニアは、還元剤タンク１３ａに貯蔵された還元剤とともに選択還元触媒１１に供給され、選択還元触媒１１においてＮＯｘを還元浄化することができる。なお、図３に示した制御は、本発明の原理を説明するための一つの例であり、排気浄化装置１による制御は図３に示した制御に限定されるものではない。
【００３９】
＜第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチン＞
以下、図４を参照して、本発明の第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチンについて説明する。第１実施形態の排気浄化装置１は、アンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないと判定すると、バイパス開閉弁１９を開くとともに、還元剤タンク１３ａからの還元剤の供給を停止する。このことによって、反応器１５ａ内で反応材から脱離したアンモニアが反応器１５ａから還元剤タンク１３ａに移動するので、アンモニア開閉弁１５ｄの故障による反応器内圧力の上昇が抑制される。また、第１実施形態の排気浄化装置１は、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａへのアンモニアの移動が終了したと判定すると、バイパス開閉弁１９を閉じるとともに、還元剤タンク１３ａからの還元剤の供給を再開する。このことによって、還元剤タンク１３ａに移動したアンモニアは、還元剤タンク１３ａに貯蔵された還元剤とともに選択還元触媒１１に供給される。
【００４０】
図４は、本発明の第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、図２におけるステップＳ５において、アンモニア開閉弁１５ｄの開指令が出されたときに実行される。
【００４１】
第１実施形態では、まず、ステップＳ１１において、アンモニア開閉弁１５ｄが正常に開いているか否かを判定する。具体的には、例えば、アンモニア開閉弁１５ｄに設けられた実開度検出センサによって検出されたアンモニア開閉弁１５ｄの実開度が予め定められた基準範囲内であるか否かが判定される。また、アンモニア開閉弁１５ｄの開指令から所定時間経過後に吸着器１５ｂの圧力センサ２２又は温度センサ２３によって検出された吸着器内圧力又は吸着器内温度が予め定められた基準圧力又は基準温度以上であるか否かが判定されてもよい。
【００４２】
ステップＳ１１においてアンモニア開閉弁１５ｄが正常に開いていないと判定された場合には、すなわちアンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないと判定された場合には、ステップＳ１３へと進む。このとき、アンモニア開閉弁１５ｄの故障を示す警告灯が点灯せしめられてもよい。一方、ステップＳ１１においてアンモニア開閉弁１５ｄが正常に開いていると判定された場合には、ステップＳ１２へと進む。
【００４３】
ステップＳ１２では、アンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないか否かを判定するために、反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ１よりも高いか否かを判定する。反応器内圧力Ｐｒは、例えば、アンモニア開閉弁１５ｄの開指令から所定時間経過後に反応器１５ａの圧力センサ２０から取得される。また、基準圧力Ｐｒｒｅｆ１は、予め定められ、例えば、アンモニア開閉弁１５ｄが正常に開いたときの反応器内圧力の上限値よりも高く、反応器１５ａの耐圧力よりも低い圧力とされる。
【００４４】
ステップＳ１２において反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ１よりも高いと判定された場合には、すなわちアンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないと判定された場合には、ステップＳ１３へと進む。このとき、アンモニア開閉弁１５ｄの故障を示す警告灯が点灯せしめられてもよい。一方、ステップＳ１２において反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ１以下であると判定された場合には、アンモニア開閉弁１５ｄは故障していないと考えられるため、本制御ルーチンは終了する。
【００４５】
ステップＳ１３では、バイパス開閉弁１９を開くとともに、還元剤タンク１３ａからの還元剤の供給を停止する。還元剤の供給の停止は、例えば還元剤供給装置１３の還元剤供給ポンプをオフにし且つ還元剤供給弁１３ｂを閉じることによって行われる。バイパス開閉弁１９を開くことによって、反応器１５ａ内のアンモニアが反応器１５ａから還元剤タンク１３ａに移動する。
【００４６】
次いで、ステップＳ１４では、反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ２よりも低いか否かを判定する。基準圧力Ｐｒｒｅｆ２は、予め定められ、基準圧力Ｐｒｒｅｆ１以下の圧力とされる。ステップＳ１４において反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ２以上であると判定された場合には、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａへのアンモニアの移動が終了していないと考えられるため、ステップＳ１３へと戻る。一方、ステップＳ１４において反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ２よりも低いと判定された場合には、ステップＳ１５へと進む。
【００４７】
ステップＳ１５では、反応器内圧力の変化量ΔＰｒが基準圧力変化量ΔＰｒｒｅｆ以下であるか否かを判定する。反応器内圧力の変化量ΔＰｒは、例えば、所定時間内に反応器１５ａの圧力センサ２０によって複数回検出された圧力の最大値と最小値との差分である。基準圧力変化量ΔＰｒｒｅｆは、予め定められ、例えば、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａへのアンモニアの移動が終了したときに想定される反応器内圧力の変化量の上限値とされる。
【００４８】
ステップＳ１５において反応器内圧力の変化量ΔＰｒが基準圧力変化量ΔＰｒｒｅｆよりも大きいと判定された場合には、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａへのアンモニアの移動が終了していないと考えられるため、ステップＳ１３へと戻る。一方、ステップＳ１５において反応器内圧力の変化量ΔＰｒが基準圧力変化量ΔＰｒｒｅｆ以下であると判定された場合には、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａへのアンモニアの移動が終了したと考えられるため、ステップＳ１６へと進む。
【００４９】
ステップＳ１６では、バイパス開閉弁１９を閉じるとともに、還元剤タンク１３ａからの還元剤の供給を再開する。還元剤の供給の再開は例えば還元剤供給装置１３の還元剤供給ポンプをオンにし且つ還元剤供給弁１３ｂを開くことによって行われる。還元剤の供給を再開することによって、還元剤タンク１３ａに移動したアンモニアは、還元剤タンク１３ａ内の還元剤とともに選択還元触媒１１に供給される。ステップＳ１６の後、本制御ルーチンは終了する。
【００５０】
なお、ステップＳ１２、ステップＳ１４及びステップＳ１５における判定は、反応器内圧力の代わりに反応器内温度に基づいて行われてもよい。具体的には、ステップＳ１４において、反応器内温度Ｔｒが基準温度Ｔｒｒｅｆ１よりも高いか否かを判定してもよい。反応器内温度Ｔｒは、例えば、反応器１５ａの温度センサ２１から取得される。また、基準温度Ｔｒｒｅｆ１は、予め定められ、例えば、アンモニア開閉弁１５ｄが正常に開いたときの温度の上限値よりも高く、反応器１５ａの耐久温度よりも低い温度とされる。
【００５１】
ステップＳ１２において反応器内温度Ｔｒが基準温度Ｔｒｒｅｆ１よりも高いと判定された場合には、すなわちアンモニア開閉弁１５ｄの故障によってアンモニアが反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動していないと判定したときには、ステップＳ１３へと進む。一方、ステップＳ１２において反応器内温度Ｔｒが基準温度Ｔｒｒｅｆ１以下であると判定された場合には、アンモニア開閉弁１５ｄは故障していないと考えられるため、本制御ルーチンは終了する。
【００５２】
また、ステップＳ１４において反応器内温度Ｔｒが基準温度Ｔｒｒｅｆ１２よりも低いか否かを判定してもよい。基準温度Ｔｒｒｅｆ１２は、予め定められ、基準温度Ｔｒｒｅｆ１以下の温度とされる。ステップＳ１４において反応器内温度Ｔｒが基準温度Ｔｒｒｅｆ１２以上であると判定された場合には、ステップＳ１３へと戻る。一方、ステップＳ１４において反応器内温度Ｔｒが基準温度Ｔｒｒｅｆ１２よりも低いと判定された場合には、ステップＳ１５へと進む。
【００５３】
また、ステップＳ１５において、反応器内温度の変化量ΔＴｒが基準温度変化量ΔＴｒｒｅｆ以下であるか否かを判定してもよい。反応器内温度の変化量ΔＴｒは、例えば、所定の時間内に反応器１５ａの温度センサ２１によって複数回検出された温度の最大値と最小値との差分である。基準温度変化量ΔＰｒｒｅｆは、予め定められ、例えば、反応器１５ａから還元剤タンク１３ａへのアンモニアの移動が終了したときに想定される反応器内温度の変化量の上限値とされる。
【００５４】
ステップＳ１５において反応器内温度の変化量ΔＴｒが基準温度変化量ΔＴｒｒｅｆよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１３へと戻る。一方、ステップＳ１５において反応器内温度の変化量ΔＴｒが基準温度変化量ΔＴｒｒｅｆ以下であると判定された場合には、ステップＳ１６へと進む。
【００５５】
＜第２実施形態＞
以下、図５及び図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態における排気浄化装置の構成及び制御は、以下で説明する点を除いて第１実施形態における排気浄化装置の構成及び制御と同様である。
【００５６】
＜第２実施形態におけるアンモニア開閉弁の開閉処理＞
図５は、本発明の第２実施形態におけるアンモニア開閉弁１５ｄの開閉処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは内燃機関の始動時又は始動後に実行される。図５に示す例では、図２に示す例と異なり、アンモニアを吸着器１５ｂから反応器１５ａに供給するためにアンモニア開閉弁１５ｄを開いてから、アンモニアを反応器１５ａから吸着器１５ｂに回収した後にアンモニア開閉弁１５ｄを閉じるときまで、アンモニア開閉弁１５ｄは開かれたままである。この例では、最初にアンモニア開閉弁１５ｄが開かれると、吸着器内圧力が反応器内圧力よりも高いため、アンモニアは吸着器１５ｂから反応器１５ａに移動し、選択還元触媒１１の加熱後、排気ガスによる加熱によってアンモニアが反応材から脱離すると、反応器内圧力が吸着器内圧力よりも高いため、アンモニアは反応器１５ａから吸着器１５ｂに移動する。
【００５７】
したがって、図５に示す例では、図２における例からステップＳ２〜ステップＳ５が削除されている。なお、図５におけるステップＳ２１〜Ｓ２３は、図２におけるステップＳ１、ステップＳ６及びステップＳ７と同様であることから説明を省略する。
【００５８】
図５に示す例では、アンモニア開閉弁１５ｄが開かれたままであるので、選択還元触媒１１の加熱後にアンモニアを回収するためのアンモニア開閉弁１５ｄの開指令が出されない。また、図５に示す例では、ステップＳ２１においてアンモニア開閉弁１５ｄを開いてからステップＳ２３においてアンモニア開閉弁１５ｄを閉じるまでにアンモニア開閉弁１５ｄが故障によって閉じる可能性がある。この場合、排気ガス温度が上昇すると、反応器１５ａ内に残されたアンモニアが反応材から脱離する量が増加し、反応器内圧力が上昇する。したがって、アンモニア開閉弁１５ｄの故障を検出し、反応器内圧力の上昇を抑制する必要がある。
【００５９】
しかしながら、図５に示したアンモニア開閉弁１５ｄの制御が実行されるとき、図２におけるステップＳ６が実行されないため、第１実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理が実行されない。このため、開いていたアンモニア開閉弁１５ｄがアンモニアの回収前に故障によって閉じたとしても、アンモニア開閉弁１５ｄの故障を検出することができない。
【００６０】
＜第２実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理＞
そこで、図５に示したアンモニア開閉弁１５ｄの制御が実行されるときには、本発明の第２実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチンが実行される。なお、本制御ルーチンは、図２に示したアンモニア開閉弁１５ｄの制御が実行されるときにも実行可能である。図６は、本発明の第２実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、内燃機関の始動後、一定時間間隔の割り込みによって実行される。なお、図６におけるステップＳ３２〜Ｓ３６は、図３におけるステップＳ１２〜Ｓ１６と同様であることから説明を省略する。
【００６１】
第２実施形態では、まず、ステップＳ３１において、故障フラグがオフであるか否かを判定する。故障フラグは、バイパス開閉弁１９の開閉が行われたとき、すなわちアンモニア開閉弁１５ｄに故障が生じているときにオンにされ、それ以外のときにはオフにされるフラグである。故障フラグがオフであると判定された場合には、ステップＳ３２へと進む。一方、故障フラグがオンであると判定された場合には、本制御ルーチンを終了する。
【００６２】
第２実施形態では、ステップＳ３６の後、ステップＳ３７へと進む。ステップＳ３７では故障フラグがオンにされる。したがって、バイパス開閉弁１９の開閉が行われた後には、故障フラグがオンにされるので、バイパス開閉弁１９の開閉が再び行われることはない。これは、ステップＳ３３においてバイパス開閉弁１９を開くことにより反応器１５ａ内のアンモニアが放出されるため、その後は、反応器１５ａが高温になっても反応器１５ａ内の圧力が過剰に上昇してしまうことがないためである。ステップＳ３７の後、本制御ルーチンは終了する。
【００６３】
第２実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理では、内燃機関の始動後、一定時間間隔において、反応器内圧力Ｐｒが基準圧力Ｐｒｒｅｆ１よりも高いか否かが判定される。このため、アンモニア開閉弁１５ｄの故障による反応器内圧力の増加を確実に検出することができる。したがって、第２実施形態における反応器内圧力の上昇抑制処理によれば、アンモニアが回収される前のアンモニア開閉弁１５ｄの開閉制御に関わらず、アンモニア開閉弁１５ｄの故障による反応器内圧力の上昇を抑制することができる。
【００６４】
なお、上述した全ての制御は排気浄化装置１のＥＣＵ５によって制御される。
【００６５】
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１    排気浄化装置
３    機関本体
５    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
７    排気通路
９    酸化触媒
１１    選択還元触媒
１３    還元剤供給装置
１３ａ    還元剤タンク
１３ｂ    還元剤供給弁
１３ｃ    供給管
１５    化学蓄熱装置
１５ａ    反応器
１５ｂ    吸着器
１５ｃ    接続管
１５ｄ    アンモニア開閉弁
１７    バイパス管
１９    バイパス開閉弁
【図１】
2016114032.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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