JP2024074438A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】排気ガス浄化装置は、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、三元触媒から排出される排気ガスを液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、排気通路から排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備えている。制御部は、三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第１状態で内燃機関が運転されており、三元触媒でアンモニア成分が生成される場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスをタンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収する（ステップＳ３）。【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

自動車等の車両には排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が設けられており、この排気ガス浄化装置には、環境の酸性化を防止するために排気ガスに含まれるアンモニア成分を浄化することが求められている。特許文献１には、理論空燃比近傍で運転される機関の排気通路に三元触媒、マフラ、二次空気供給装置を配置し、その下流側にアンモニア成分を浄化するアンモニア分解触媒を配置した排気浄化装置が記載されている。この排気浄化装置において、アンモニア分解触媒は、酸化雰囲気の所定の温度領域では排気ガス中のＮＨ３を浄化し、所定の温度領域より高い温度ではＮＨ３をＮＯｘに転換し、所定の温度領域より低い温度では排気ガス中のＮＨ３を通過させる。

特許文献１に記載の排気浄化装置によれば、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ成分は三元触媒で浄化され、ＮＯｘの一部が転換されて生じたＮＨ３を含む排気は、マフラを通過することにより所定の温度範囲内に冷却され、二次空気供給装置により空気が供給されて酸化雰囲気になった状態でアンモニア分解触媒に流入するので、排気ガス中のＮＨ３がアンモニア分解触媒により浄化される。

特開平９－１７３７８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、排気ガス中のアンモニア成分を浄化するためのアンモニア分解触媒を備える必要があるため、排気ガス浄化装置の構造が複雑化するという問題があった。また、アンモニア分解触媒に流入する排気ガスの温度と空燃比をアンモニア分解触媒の反応に適した状態に制御する必要があるため、制御が複雑化するという問題があった。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる排気ガス浄化装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置される三元触媒と、制御部とを有する排気ガス浄化装置であって、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、前記三元触媒から排出される排気ガスを前記液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、前記排気通路から前記排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備え、前記制御部は、前記三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、前記三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第１状態で前記内燃機関が運転されており、前記三元触媒でアンモニア成分が生成される場合、前記排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスを前記タンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を前記液体に溶解させて回収することを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる排気ガス浄化装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置の排気ガス浄化動作を示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置の液体管理動作を示すフローチャートである。 図４は、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置のタンクの液位の閾値を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関と、内燃機関の排気通路に配置される三元触媒と、制御部とを有する排気ガス浄化装置であって、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、三元触媒から排出される排気ガスを液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、排気通路から排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備え、制御部は、三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第１状態で内燃機関が運転されており、三元触媒でアンモニア成分が生成される場合、排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスをタンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化装置は、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる。

以下、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置について図面を用いて説明する。図１から図４は、本発明の一実施例に係る排気ガス浄化装置を説明する図である。

図１において、車両１は排気ガス浄化装置１０を備えている。排気ガス浄化装置１０は、内燃機関２と、内燃機関２の排気通路１２Ａに配置される三元触媒１３と、制御部２１とを有している。

内燃機関２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルのガソリンエンジンで構成されている。

内燃機関２は、図示しないスロットルバルブ、インジェクタ、燃焼室、吸気ポート、排気ポートを備えている。内燃機関２において、スロットルバルブにより流量が調整された空気が吸気ポートに導入される。インジェクタは、吸気ポートを介して燃料を燃焼室に噴射する。吸気ポートに導入された空気は、インジェクタから噴射された燃料と混合されて燃焼室に導入される。

内燃機関２の排気ポートには、排気管１２が接続されている。排気管１２の内部空間は、内燃機関２の燃焼室で発生した排気ガスを通過させる排気通路１２Ａを形成している。排気通路１２Ａには、排気ガスを浄化する三元触媒１３が設けられている。

三元触媒１３は、排気ガス中に含まれる有害物質である炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元および酸化によって同時に浄化する。三元触媒１３は、空気と燃料との比率である空燃比が理論空燃比（ストイキオメトリ）であるときに最大の排気ガス浄化性能を発揮する特性を有する。

三元触媒１３は、空燃比が理論空燃比よりもリーン側の領域ではＮＯｘの浄化効率が低下し、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の領域ではＨＣ、ＣＯの浄化効率が低下する特性を有する。

内燃機関２は、図示しないＯ２センサを備えている。Ｏ２センサは、排気通路１２Ａにおける三元触媒１３よりも排気流れ方向の上流側に設けられている。Ｏ２センサは、理論空燃比に対して空燃比がリッチ側とリーン側とに変化すると検出信号（電圧）がステップ状（階段状）に急変する特性を有する酸素センサである。なお、酸素センサとしては、Ｏ２センサに代えて、空燃比に対してリニアな出力特性を有するＡ／Ｆセンサを用いてもよい。

内燃機関２は、制御部２１によってその運転状態が制御されるようになっている。制御部２１は、内燃機関２の運転状態を電気的に制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）からなる。

制御部２１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、入出力インターフェース等とを備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。

制御部２１は、Ｏ２センサの検出信号に基づいて空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する。制御部２１は、エンジン負荷が低い状態では、排気ガス浄化性能を最大化するために空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する。

一方、制御部２１は、エンジン負荷が高い状態では、高出力を維持しながら混合気の燃焼温度および排気ガスの温度を抑制するため、空燃比がリッチ側となるように燃料噴射量を制御する。

排気ガス浄化装置１０は、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンク１５を備えている。本実施例では、液体として水を用いている。アンモニアは水に溶解し易い特性を有する。

排気ガス浄化装置１０は排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂを備えており、排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂは、三元触媒１３から排出される排気ガスをタンク１５内の液体に通過させて外部に放出する。

排気ガス処理通路２３Ａは、排気通路１２Ａにおける三元触媒１３の下流側と、タンク１５の側面の底部とを連通しており、三元触媒１３を通過した排気ガスをタンク１５に供給している。

排気ガス処理通路２３Ｂは、タンク１５の上面と、排気通路１２Ａにおける排気ガス処理通路２３Ａとの分岐部よりも下流側と、を連通しており、タンク１５内の液体を通過した排気ガスを排気通路１２Ａに戻している。

排気ガス処理通路２３Ｂから排気通路１２Ａに戻された排気ガスは、排気通路１２Ａを通って外部に放出される。したがって、排気ガス処理通路２３Ｂは、タンク１５内の液体を通過した排気ガスを排気通路１２Ａを介して外部に放出している。

排気ガス浄化装置１０は排気ガス供給ポンプ１４を備えており、排気ガス供給ポンプ１４は、排気通路１２Ａから排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂに排気ガスを供給する。排気ガス供給ポンプ１４は、排気ガス処理通路２３Ａに設けられており、制御部２１によって制御される。

排気ガス浄化装置１０はバルブ１９を備えている。バルブ１９は、排気ガス処理通路２３Ｂに設けられており、排気ガス供給ポンプ１４の作動中は開弁し、排気ガス供給ポンプ１４の停止中は閉弁するように制御部２１によって制御される。排気ガス供給ポンプ１４の停止中は、バルブ１９が閉弁されるので、タンク１５内の液体が揮発して排気通路１２Ａに漏洩することを防止できる。

排気ガス浄化装置１０は、インジェクタ１１と、液体供給管１１Ａ、１１Ｂと、液体供給ポンプ２０と、を備えている。インジェクタ１１は、排気通路１２Ａにおける三元触媒１３の上流側に設けられており、制御部２１によって制御される。インジェクタ１１は、排気ガス中のアンモニア成分を液体に溶解させたアンモニア溶解液を、排気通路１２Ａにおける三元触媒１３より上流側に噴射する。

液体供給管１１Ａ、１１Ｂは、タンク１５の底部とインジェクタ１１とに連通しており、タンク１５内の液体をインジェクタ１１に供給している。液体供給ポンプ２０は、液体供給管１１Ａと液体供給管１１Ｂの間に設けられており、制御部２１によって制御される。液体供給ポンプ２０が作動、かつインジェクタ１１が開弁することにより、タンク１５内の液体が液体供給管１１Ａ、１１Ｂを介してインジェクタ１１に圧送され、インジェクタ１１から排気通路１２Ａに噴射される。

タンク１５には液温液位検出センサ１８が配置されている。液温液位検出センサ１８は、液体（アンモニア溶解液）の液温および液位（液面の位置）を検出し、検出信号を制御部２１に出力する。

タンク１５にはヒータ１７が設けられており、ヒータ１７は制御部２１の制御によって作動することで、タンク１５内の液体を所定温度以上に維持し、液体の凍結を防止する。

タンク１５の上部には注液ホース２２が接続されている。作業者は、タンク１５内の液体が減った場合、注液ホース２２を介して補充用の液体をタンク１５に補充し、タンク１５内の液体を適量に維持することができる。

制御部２１は、三元触媒１３の温度（以下、触媒温度ともいう）が所定温度以上であり、かつ、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第１状態で内燃機関２が運転されており、三元触媒１３でアンモニア成分が生成される場合、排気ガス供給ポンプ１４を作動させて排気ガスをタンク１５に送ってタンク１５内の液体に通過させることで、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収する。

第１状態は、三元触媒１３において排気ガスからアンモニア成分（ＮＨ３）が生成され易い触媒温度および空燃比の状態である。第１状態は、例えば、触媒温度が４５０℃以上であり、かつ、空燃比が理論空燃比よりリッチ側の領域（例えばλ＝０．９～０．８）にある状態をいう。

ここで、λは理論空燃比に対する空気過剰率であり、λ＝１:理論空燃比、λ＞１:リーン、λ＜１:リッチとなる。車両加速時等のエンジン負荷が高い場合、燃料噴射量を増加させることにより空燃比が理論空燃比よりリッチ側（λ=０．９～０．８）となり、第１状態が成立し易い。

空燃比が理論空燃比よりリッチ側の状況では、燃料に対する酸素量が不足することから燃料が完全燃焼せず、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や未燃焼の燃料成分（ＨＣ（Ｃ３Ｈ８））が増加する。

触媒温度が所定温度（４５０℃）以上になると、以下の反応式（１）に示すように、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とが反応して二酸化炭素（ＣＯ２）と水素（Ｈ２）とが生じる水性ガスシフト反応、または以下の反応式（２）に示すように、未燃焼の燃料成分（Ｃ３Ｈ８）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とが反応して一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ２）とが生じる水蒸気改質反応によって、水素（Ｈ２）が生成される。

また、以下の反応式（３）に示すように、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と水素（Ｈ２）とが反応してアンモニア（ＮＨ３）が生成される。なお、反応式（３）は、窒素酸化物としての一酸化窒素（ＮＯ）からアンモニア（ＮＨ３）が生成される場合を表している。

ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２・・・反応式（１）

Ｃ３Ｈ８＋３Ｈ２Ｏ→３ＣＯ＋７Ｈ２・・・反応式（２）

２ＮＯ＋５Ｈ２→２ＮＨ３＋２Ｈ２Ｏ・・・反応式（３）

制御部２１は、三元触媒１３に流入する排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が所定量を超える第２状態で内燃機関２が運転される場合、アンモニア溶解液をインジェクタ１１によって噴射して排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。

第２状態は、内燃機関２がリーン側の空燃比で運転され、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が増加する状態である。第２状態において、還元剤としてのアンモニア溶解液が排気ガスに噴射されることで、三元触媒１３において、以下の反応式（４）、（５）により排気ガス中のＮＯｘが還元される。

６ＮＯ＋４ＮＨ３→５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・反応式（４）

６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ・・・反応式（５）

ここで、排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮水となってタンク１５に補足されると、タンク１５内の液位が高くなって所定液位を超え、タンク１５が満タン状態となってしまうことがある。

そこで、制御部２１は、タンク１５内の液体の液位が所定液位を超え、かつ三元触媒１３の温度が所定温度以上の場合、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチにして排気ガス中に含まれる炭素酸化物（一酸化炭素）を増加させ、かつ、インジェクタ１１によりアンモニア溶解液を噴射してタンク１５内のアンモニア溶解液を減少させる。ここで、弱リッチとは、例えば、空気過剰率λの値が０．９５～１の範囲に相当する。

つまり、タンク１５内のアンモニア溶解液を強制的に減少させて満タン状態を解消する必要がある場合、制御部２１は、空燃比を弱リッチに制御して意図的に一酸化炭素を発生させ、この一酸化炭素を上記の反応式（１）における水性ガスシフト反応によって浄化し、かつ、アンモニア（ＮＨ３）によって排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元することでこれらを浄化する。

図２を参照し、制御部２１により実行される排気ガス浄化動作について説明する。この排気ガス浄化動作は、排気ガス中のアンモニア成分をタンク１５内の液体に溶解させて浄化する動作と、アンモニア溶解液の噴射により排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する動作とを含んでいる。

制御部２１は、ステップＳ１で、触媒温度と排気ガスの空燃比とを検出する。

ついで、制御部２１は、ステップＳ２で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第１状態か否かを判断する。つまり、制御部２１は、触媒温度が所定温度以上で、かつ、空燃比が理論空燃比よりリッチ側であるか否かを判断する。

制御部２１は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第１状態である場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３で、排気ガス供給ポンプ１４を作動させてタンク１５への排気ガスの供給を開始する。これにより、排気ガス中のアンモニア成分がタンク１５内の液体に溶解して捕集される。

ついで、制御部２１は、ステップＳ４で、触媒温度と排気ガスの空燃比とを検出する。

ついで、制御部２１は、ステップＳ５で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第１状態か否かを判断する。

制御部２１は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第１状態である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ４に戻り、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第１状態ではない場合（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ６で、排気ガス供給ポンプ１４を停止させてタンク１５への排気ガスの供給を停止する。

制御部２１は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第１状態ではない場合（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ７で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第２状態か否かを判断する。

制御部２１は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第２状態ではない場合（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ１に戻り、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第２状態である場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ８で、液体供給ポンプ２０を作動させてインジェクタ１１によるアンモニア溶解液の噴射を開始する。これにより、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）がアンモニア（ＮＨ３）により還元される。

ついで、制御部２１は、ステップＳ９で、触媒温度と排気ガスの空燃比とを検出する。

ついで、制御部２１は、ステップＳ１０で、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第２状態か否かを判断する。

制御部２１は、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第２状態である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ９に戻り、触媒温度と排気ガスの空燃比とが第２状態ではない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ１１で、液体供給ポンプ２０を停止させてインジェクタ１１によるアンモニア溶解液の噴射を停止する。

図３を参照し、制御部２１により実行される液体管理動作について説明する。この液体管理動作は、タンク１５内の液体の液温および液位を適性範囲に管理する動作である。

制御部２１は、ステップＳ２１で、内燃機関２が始動されたことを確認する。

ついで、制御部２１は、ステップＳ２２で、タンク１５内の液体の液温が所定温度以上か否かを判断する。所定温度は、例えば、タンク１５内の液体が凍結しない温度である。

制御部２１は、ステップＳ２２で液温が所定温度以上である場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３で、タンク１５内の液位が閾値Ｘを上回っているか否かを判断する。閾値Ｘは、タンク１５内の液位の管理範囲の下限値である（図４参照）。

制御部２１は、ステップＳ２３でタンク１５の液位が閾値Ｘを上回っている場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４で、タンク１５内の液位が閾値Ｚを下回っているか否かを判断する。閾値Ｚは、タンク１５内の液位の管理範囲の上限値である（図４参照）。

制御部２１は、ステップＳ２４でタンク１５の液位が閾値Ｚを下回っている場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２５で、アンモニア溶解液の噴射を行う条件が成立する判断し、今回の動作を終了する。このステップＳ２５において条件成立と判定されている場合に、図２のステップＳ８が実行される。

制御部２１は、ステップＳ２２で液温が所定温度以上ではない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２６で、タンク１５のヒータ１７を作動させる。これにより、タンク１５内の液体の温度が上昇する。

ついで、制御部２１は、ステップＳ２７で、タンク１５内の液温が所定温度以上か否かを判断する。

制御部２１は、液温が所定温度以上と判別されるまでステップＳ２７を繰り返し、液温が所定温度以上になった場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、ステップＳ２８で、ヒータ１７を停止し、ステップＳ２２に進む。

制御部２１は、ステップＳ２４でタンク１５内の液位が閾値Ｚを下回っていない場合（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２９で、触媒温度が閾値Ｔ１以上であるか否かを判断する。

制御部２１は、ステップＳ２９で触媒温度が閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳ２９でＹＥＳ）、ステップＳ３１に進み、ステップＳ２９で触媒温度が閾値Ｔ１以上ではない場合（ステップＳ２９でＮＯ）、ステップＳ３０で触媒昇温制御を実行し、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３０の触媒昇温制御は、内燃機関２におけるバルブタイミングまたは燃料噴射タイミングを調整することで、触媒温度を強制的に閾値Ｔ１以上まで上昇させる制御である。

制御部２１は、ステップＳ３１で、空燃比を調整し、タンク１５内の液位が閾値Ｙになるまで液体を噴霧し、その後にステップＳ２５に進む。閾値Ｙは、タンク１５内の液位の管理範囲内に設定された目標値である（図４参照）。

制御部２１は、ステップＳ２３でタンク１５内の液位が閾値Ｘを上回っていない場合（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ３２で、タンク１５に液体を注液するようにドライバに警告表示する。

ついで、制御部２１は、ステップＳ３３で、アンモニア溶解液の噴射を行う条件が非成立であると判断し、今回の動作を終了する。このステップＳ２５において条件非成立と判定されている場合、図２のステップＳ８は実行されない。

以上説明したように、本実施例の排気ガス浄化装置１０は、アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンク１５と、三元触媒１３から排出される排気ガスを液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂと、排気通路１２Ａから排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂに排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプ１４と、を備えている。

そして、制御部２１は、三元触媒１３の温度が所定温度以上であり、かつ、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第１状態で内燃機関２が運転されており、三元触媒１３でアンモニア成分が生成される場合、排気ガス供給ポンプ１４を作動させて排気ガスをタンク１５に送り（排気ガスを液体に通過させ）、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を液体に溶解させて回収する。

これにより、三元触媒１３でアンモニアが生成される第１状態で内燃機関２が運転されている場合、排気ガス供給ポンプ１４が作動されることで排気通路１２Ａから排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂに排気ガスが供給され、排気ガス処理通路２３Ａ、２３Ｂに供給された排気ガスがタンク１５内の液体を通過して外部に放出される。このため、タンク１５に送られた排気ガス中のアンモニア成分を液体に溶かして回収することができ、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる。

また、アンモニア成分を浄化するアンモニア分解触媒を不要にできるので構造を簡素にすることができ、アンモニア分解触媒に流入する排気ガスの温度と空燃比の制御を不要にできるので制御を簡素にすることができる。

この結果、簡素な構造と制御により排気ガス中のアンモニア成分を浄化でき、アンモニア成分の外部への流出を抑制できる。

また、本実施例の排気ガス浄化装置１０において、排気ガス中のアンモニア成分を液体に溶解させたアンモニア溶解液を排気通路１２Ａにおける三元触媒１３より上流側に噴射するインジェクタ１１が排気通路１２Ａに配置されている。

そして、制御部２１は、三元触媒１３に流入する排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が所定量を超える第２状態で内燃機関２が運転される場合、アンモニア溶解液をインジェクタ１１によって噴射して排気ガス中の窒素酸化物を還元する。

これにより、窒素酸化物が所定量を超えて多量に発生する第２状態で内燃機関２が運転される場合、還元剤としてのアンモニア溶解液が排気通路１２Ａにおける三元触媒１３の上流側に噴射されるので、排気ガス中の窒素酸化物を還元することができる。

また、タンク１５内のアンモニア溶解液を減少させることができるので、タンク１５からアンモニア溶解液を排出して処分する作業を不要にでき、タンク１５に液体を補充するだけでアンモニア成分を更に液体に溶解させることができる。

また、本実施例の排気ガス浄化装置１０において、タンク１５には、アンモニア溶解液の液位を検出する液温液位検出センサ１８が配置されている。そして、制御部２１は、液位が所定液位を超え、かつ三元触媒１３の温度が所定温度以上の場合、三元触媒１３に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチにして排気ガス中に含まれる一酸化炭素を増加させ、かつ、インジェクタ１１によりアンモニア溶解液を噴射してタンク１５内のアンモニア溶解液を減少させる。

これにより、排気ガス中に含まれる水蒸気がタンク１５によって補足されることでタンク１５の液位が所定液位より増加した場合、アンモニア溶解液を強制的に消費してタンク１５内の液位を低下させることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

２ 内燃機関
１０ 排気ガス浄化装置
１１ インジェクタ
１２Ａ 排気通路
１３ 三元触媒
１４ 排気ガス供給ポンプ
１５ タンク
２１ 制御部
２３Ａ 排気ガス処理通路
２３Ｂ 排気ガス処理通路

Claims (3)

1. 内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置される三元触媒と、制御部とを有する排気ガス浄化装置であって、
   アンモニア成分を溶解できる液体を貯留したタンクと、
   前記三元触媒から排出される排気ガスを前記液体に通過させて外部に放出する排気ガス処理通路と、
   前記排気通路から前記排気ガス処理通路に排気ガスを供給する排気ガス供給ポンプと、を備え、
   前記制御部は、
   前記三元触媒の温度が所定温度以上であり、かつ、前記三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である第１状態で前記内燃機関が運転されており、前記三元触媒でアンモニア成分が生成される場合、前記排気ガス供給ポンプを作動させて排気ガスを前記タンクに送り、排気ガス中に含まれるアンモニア成分を前記液体に溶解させて回収することを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 排気ガス中のアンモニア成分を前記液体に溶解させたアンモニア溶解液を前記排気通路における前記三元触媒より上流側に噴射するインジェクタが前記排気通路に配置され、
   前記制御部は、
   前記三元触媒に流入する排気ガス中に含まれる窒素酸化物の量が所定量を超える第２状態で前記内燃機関が運転される場合、前記アンモニア溶解液を前記インジェクタによって噴射して排気ガス中の窒素酸化物を還元することを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 前記タンクには、前記アンモニア溶解液の液位を検出する液位検出センサが配置され、
   前記制御部は、
   前記液位が所定液位を超え、かつ前記三元触媒の温度が前記所定温度以上の場合、前記三元触媒に流入する排気ガスの空燃比を弱リッチにして排気ガス中に含まれる一酸化炭素を増加させ、かつ、前記インジェクタにより前記アンモニア溶解液を噴射して前記タンク内の前記アンモニア溶解液を減少させることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス浄化装置。

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