JP5924491B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化装置に関する。

内燃機関（エンジン）の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する技術として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。尿素ＳＣＲシステムを用いた排気浄化装置は、選択還元触媒排（ＳＣＲ触媒）が設けられた排気通路内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、アンモニアがＳＣＲ触媒に吸着されて排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される装置である。

そして、尿素ＳＣＲシステムを用いた排気浄化装置では、ＮＯｘの浄化の際に排出される虞のあるアンモニアを無害化するため、ＳＣＲ触媒の後段にはアンモニア酸化触媒が備えられている。一般に、触媒は高価な貴金属が使用されるため、排気浄化装置のコストは抑制するには限界があるのが現状である。近年、車両のコスト低減が求められるようになってきているが、一方で、排気ガスの規制も厳しくなってきているのも現状であり、コスト低減のために排気浄化装置の性能を低下させることは許されない。

特開２００９−２４６５５号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、排気ガスの浄化性能を低下させることなく、コスト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を目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路内の排気に添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤供給手段の下流側の排気通路に設けられ、添加剤が供給された前記排気からＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、水が貯留される水貯留タンクと、前記ＮＯｘ浄化触媒の下流側の前記排気通路の排気ガスを前記水貯留タンクの前記水に接触させる導入通路と、前記水貯留タンクの前記水に接触した前記排気ガスを前記排気通路に戻す戻り通路と、前記導入通路と前記排気通路の接続点より下流側かつ前記戻り通路と前記排気通路の接続点より上流側の前記排気通路に位置し、該排気通路を開閉する排気シャッタ弁とを備え、前記排気シャッタ弁は、前記添加剤供給手段から添加剤が供給される際に閉じられることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、排気通路内に添加剤供給手段から添加剤が供給されて生成物が生成される。生成物はＮＯｘ浄化触媒に吸着されて排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが浄化される。ＮＯｘ浄化触媒を通過した排気ガスは、導入通路から水貯留タンクに送られて水に接触し、ＮＯｘの浄化の際に生成物が排出されていても、排出された生成物が水に吸収され、ガスが戻り通路から排気通路に戻される。

添加剤供給手段としては、添加剤として尿素を噴射する尿素噴射手段が適用され、尿素水噴射手段から尿素水が噴射され、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアはＮＯｘ浄化触媒（ＳＣＲ触媒）に吸着されて排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。ＮＯｘ浄化触媒を通過した排気ガスは、導入通路から水貯留タンクに送られて水に接触し、ＮＯｘの浄化の際にアンモニアが排出されていても、排出されたアンモニアが吸収・中和されて無害化され、ガスが戻り通路から排気通路に戻される。

これにより、高価な貴金属を使用した生成物浄化触媒（アンモニア酸化触媒）を用いることなく、ＮＯｘの浄化の際に生成物（アンモニア）が排出されていても、排出された生成物（アンモニア）を無害化することが可能になり、大気中に生成物（アンモニア）が排出されることがない。

添加剤としては、水に可溶なものとして、尿素水の他に、固体アンモニア塩から生じるアンモニア、メタノール、エタノール、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、ガソリン中の低分子炭化水素等を適用することが可能である。また、水としては、エンジンの冷却水、ウォッシャー液、エアコンの凝縮水、ＥＧＲクーラの凝縮水等、エンジンの系内の水を適用することができる。また、外部からアンモニアの吸収・中和に適した水を供給することも可能である。

従って、排気ガスの浄化性能を低下させることなく、コストを抑制することが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置において、前記内燃機関の排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、前記過給手段よりも下流側の前記排気通路の排気ガスを、前記過給手段よりも上流側の前記吸気通路に還流する低圧ＥＧＲ手段と、前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記過給手段よりも下流側の前記吸気通路の吸気の冷却を行う冷却手段を備え、前記水貯留タンク内に貯留されて前記排気ガスが接触する前記水は酸性であって、前記水貯留タンクには、前記冷却手段の下流側に生じた酸性の凝縮水が貯留されることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、内燃機関の系内の冷却手段の下流側に生じた凝縮水を水として適用することができる。即ち、低圧ＥＧＲ手段を使用した際に、過給手段で過給された吸気を冷却する冷却手段（インタークーラ）の下流側に生じた酸性の凝縮水を水として適用することができる。

また、請求項３に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記水貯留タンクには貯留される水の水位の下限が設定され、前記導入通路の導入口は、前記下限より下側に配置されることを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、導入通路の導入口が水位の下限より下側に配置されるので、排気ガスを確実に水中に導入することができる。

また、請求項４に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、上下方向で前記導入通路の導入口と同じ位置もしくは上側には、気泡を作る孔が多数形成された多孔板が設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、水中に導入した排気ガスが多孔板の多数の孔を通過し、多数の気泡が形成されて排気ガスの水との接触面積を増加させることができる。尚、多孔板を波型にすることが可能である。また、導入通路の導入口と対向する部位を最下部として多孔板を傾斜して備えることが可能である。

また、請求項５に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記戻り通路の戻り口は、前記水貯留タンクの上部に開口し、前記多孔板と前記戻り口の間には、前記気泡が下面に接触して移動すると共に所定箇所から気泡が浮上するガイド板が設けられていることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、気泡がガイド板の下面に接触して移動し所定箇所から浮上するので、気泡が水に接触する時間を十分に確保することができる。尚、ガイド板を波型にして気泡を板材に衝突させて細かい気泡に分断することが可能である。また、気泡が浮上する所定の箇所を最上部としてガイド板を傾斜して備えることが可能である。

また、請求項６に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記水貯留タンクの前記下限より下側には、貯留水を攪拌する攪拌手段が備えられていることを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、攪拌手段で貯留水を攪拌することで、水貯留タンクに貯留された水の性状を均等にすることができる。

また、前記水貯留タンクの内壁面に、腐食を抑止するコーティングを施すことが好ましい。腐食を抑止するコーティングにより、水の性状に拘わらず水貯留タンクの内壁面の腐食を防止することができる。尚、腐食を抑止するコーティングを多孔板やガイド板に施すことができる。また、音を吸収する吸音材をコーティングすることができる。

また、請求項７に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記導入通路には、前記水貯留タンク側へのガスの流通だけを許容する逆止弁が備えられていることを特徴とする。

請求項７に係る本発明では、導入通路から排気通路への排気ガスの逆流を防止することができる。

車両に水貯留タンクを搭載する場合、水貯留タンクの本体が車体側に支持され、導入通路と戻り通路が排気通路（排気管）に連結されることになる。この場合、弾性体を介して水貯留タンクの本体の支持を行うことができ、導入通路と戻り通路の一部を排気ガスの熱に耐えられる弾性体で構成することができる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスの浄化性能を低下させることなく、高価な貴金属が使用される生成物浄化触媒（アンモニア酸化触媒）を省略することができ、コストを抑制することが可能になる。

本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の系統を表す概略構成図である。 凝縮水タンクの断面図である。 水貯留タンクの断面図である。 排気シャッタ弁の動作状況を表すフローチャートである。 水貯留タンクの水補給の動作状況を表すフローチャートである。 スクリューの動作状況を表すフローチャートである。 水貯留タンクの水の排出状況のフローチャートである。 凝縮水を水貯留タンクに送る状況のフローチャートである。 エンジンを停止させる状況のフローチャートである。 エンジンを停止させる状況のフローチャートである。 エンジンを停止させる状況のフローチャートである。 エンジンを停止させる状況のフローチャートである。

本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化装置である。即ち、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するため、ＮＯｘ浄化触媒（選択還元触媒：ＳＣＲ触媒）が備えられ、排気通路内に添加剤として尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、アンモニアがＳＣＲ触媒に吸着されて排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される装置である。

そして、ＮＯｘの浄化の際に排出される虞のあるアンモニアを無害化するため、ＳＣＲ触媒の下流に酸性の凝縮水が貯留される水貯留タンクを設け、排気ガスを酸性の凝縮水に接触させてアンモニアを吸収・中和して無害化し、排出するようにしている。

これにより、高価な貴金属を使用したアンモニア酸化触媒を用いることなく、ＮＯｘの浄化の際にアンモニアが排出されていても、排出されたアンモニアを無害化することが可能になり、大気中にアンモニアが排出されることがない。従って、本実施例の内燃機関の排気浄化装置では、排気ガスの浄化性能を低下させることなく、コストを抑制することが可能になる。

図１から図３に基づいて本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を説明する。

図１には本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の系統を表す概略構成、図２には凝縮水タンクの断面、図３には水貯留タンクの断面を示してある。

図１、図２に基づいて排気浄化装置を備えた内燃機関の全体の系統を説明する。

図１に示すように、車両に搭載される内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）１の排気管２には排気浄化装置３が備えられている。エンジン１のシリンダブロック４のボア内にはピストン５が往復動自在に備えられ、ピストン５とシリンダヘッド６との間で燃焼室７が形成されている。ピストン５はコンロッド８を介してクランクシャフト９に接続され、ピストン５の往復運動によってクランクシャフト９が駆動される。

シリンダヘッド６には吸気ポートを介して吸気マニホールド１１を含む吸気管（吸気通路）１２が接続されている。吸気ポートは吸気バルブにより開閉される。また、シリンダヘッド６には排気ポートを介して排気マニホールド１３を含む排気管（排気通路）１４が接続されている。排気ポートは排気バルブにより開閉される。

シリンダヘッド６には各気筒の燃焼室７に燃料を直接噴射する電子制御式の燃料噴射弁１０が設けられ、燃料噴射弁１０には図示しないコモンレールから燃料が供給される。コモンレールでは燃料が所定の燃圧に調整され、燃料噴射弁１０には所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給される。

吸気管１２及び排気管２の途中部には過給機としてターボチャージャ１５が設けられ、ターボチャージャ１５は排気管１４側にタービンが備えられ、タービンに連結されたコンプレッサが吸気管１２側に備えられている。エンジン１の排気ガスが排気管１４からターボチャージャ１５に送られると、排気ガスの流れによりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１２内の吸気が過給される。

ターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２には冷却手段としてのインタークーラ１６が配され、過給された吸気はインタークーラ１６で冷却されて燃焼室７に送られる。インタークーラ１６の下流側の吸気管１２には、上流側から、吸気管１２を開閉するスロットルバルブ１７、吸気の温度を検出する吸気温度センサ１８、吸気マニホールド１１内の圧力を検出するインマニ圧センサ１９が備えられている。

ターボチャージャ１５の下流側の排気管２には、排気浄化装置３として、ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）２１及び排気浄化用のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter：フィルタ）２２を備えた浄化装置２３が備えられている。酸化触媒２１に排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。また、排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）がＤＰＦ２２で捕集される。

ＤＰＦ２２で捕集されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ_２によって酸化（燃焼）されＣＯ_２として排出され、ＤＰＦ２２に残存するＮＯ_２はＮ_２に分解されて排出される。即ち、浄化装置２３では、排気ガスが浄化されてＰＭ及びＮＯｘの排出量を低減することができる。

浄化装置２３の下流側には、排気浄化装置３として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが備えられている。即ち、浄化装置２３の下流側の排気管１４には選択還元触媒排（ＳＣＲ触媒）２４が設けられ、ＳＣＲ触媒２４の上流側の排気管１４には、排気管１４内に尿素水タンク２７から供給される添加剤としての尿素水を噴射する（供給する）添加剤供給手段としての尿素水噴射ノズル２８が設けられている。

尿素水噴射ノズル２８から排気管１４内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒２４に吸着されて排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。ＮＯｘの浄化の際に排出される虞のあるアンモニアを無害化するため、ＳＣＲ触媒の後段には水貯留タンク２９が設けられている。排気ガスを水貯留タンク２９の水に接触させることでアンモニアが吸収・中和され、排気ガス中のアンモニアを無害化して排出する。

水貯留タンク２９には排出路４０が接続され、排出路４０には排出弁４５が設けられている。水貯留タンク２９の水が中性とされていることを条件に排出弁４５を開くことで、水貯留タンク２９の水が外部に排出される。

ＳＣＲ触媒２４の出口側にはＮＯｘセンサ２６が設けられている。また、ＳＣＲ触媒２４の入口側、出口側には、必要に応じて温度センサやＡ／Ｆセンサが設けられている。ＳＣＲ触媒２４の下流側の排気管１４には排気シャッタ弁２５が設けられ、排気シャッタ弁２５が閉じられることで、排気管１４を流通する排気ガスが水貯留タンク２９に送られる。例えば、尿素水噴射ノズル２８から排気管１４内に尿素水が噴射される際に、排気シャッタ弁２５が閉じられる。

尚、水貯留タンク２９の具体的な構成は後述する。

一方、インタークーラ１６とスロットルバルブ１７の間における吸気管１２の鉛直方向の下側には、水タンクとしての凝縮水タンク４１が設けられ（図２参照）、凝縮水タンク４１には冷却によって凝縮した水が自重により貯められる。凝縮水タンク４１に貯められた凝縮水は水通路４２から水貯留タンク２９に送られて貯留される。水通路４２には開閉弁４３が設けられ、凝縮水タンク４１の凝縮水が満水状態になった際に開閉弁４３が開いて凝縮水が水貯留タンク２９に送られる。

ターボチャージャ１５の上流側の排気管１４には高圧ＥＧＲ手段として高圧ＥＧＲ管３１の一端が接続され、高圧ＥＧＲ管３１の他端はスロットルバルブ１７の下流側（ターボチャージャ１５の下流側）の吸気管１２に連通している。高圧ＥＧＲ管３１には高圧ＥＧＲクーラ３２が設けられ、高圧ＥＧＲ管３１の吸気管１２との接続部には高圧ＥＧＲバルブ３３が設けられている。

高圧ＥＧＲバルブ３３を開くことで、ターボチャージャ１５の上流側の排気管１４を流れる排気ガスの一部が高圧ＥＧＲ管３１に導入され、高圧ＥＧＲ管３１に導入された排気ガスは高圧ＥＧＲクーラ３２で冷却されてターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２に供給される。

浄化装置２３の下流側で尿素水噴射ノズル２８の上流側（ターボチャージャ１５の下流側）の排気管１４には低圧ＥＧＲ手段として低圧ＥＧＲ管３５の一端が接続され、低圧ＥＧＲ管３５の他端はターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に連通している。低圧ＥＧＲ管３５には低圧ＥＧＲクーラ３６が設けられ、低圧ＥＧＲ管３５の排気管１４との接続部の近傍には低圧ＥＧＲバルブ３７が設けられている。

低圧ＥＧＲバルブ３７を開くことで、ターボチャージャ１５の下流側の排気管１４を流れる排気ガスの一部が低圧ＥＧＲ管３５に導入され、低圧ＥＧＲ管３５に導入された排気ガスは低圧ＥＧＲクーラ３６で冷却されてターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に供給される。

高圧ＥＧＲ手段及び低圧ＥＧＲ手段により排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。高圧ＥＧＲ手段はターボチャージャ１５の上流側の排気ガスの一部を循環させるため、ターボチャージャ１５による過給が十分に必要となる運転状態（空気量を確保する必要がある運転状態）の場合、低圧ＥＧＲ手段を用いてＮＯｘの排出量を低減する。

低圧ＥＧＲ管３５との接続部の上流側の吸気管１２には低圧スロットルバルブ３８が設けられ、低圧スロットルバルブ３８の上流側の吸気管１２にはエアクリーナ３９が設けられている。エアクリーナ３９を通過した吸気の流量はエアフローセンサ（温度センサ付き）３０により検出される。

車両には、制御手段として電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０が備えられ、ＥＣＵ５０には入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣＵ５０には上述したセンサ類（吸気温度センサ１８、インマニ圧センサ１９、ＮＯｘセンサ２６、エアフローセンサ３０等）や水貯留タンク２９に関する後述のセンサ類からの情報が入力され、センサ類の情報に基づいて排気浄化装置３、高圧ＥＧＲ手段及び低圧ＥＧＲ手段を含むエンジン１の総合的な制御がＥＣＵ５０により行われる。

図３に基づいて水貯留タンク２９の具体的な構成を説明する。

図３に示すように、水貯留タンク２９は車体側の部材５１に対して弾性体の吊具５２を介して支持されている。水貯留タンク２９の底部の近傍（水位の下限よりも下側）には中和検出手段としてのｐＨセンサ５５及び温度センサ５６が設けられている。ｐＨセンサ５５により水貯留タンク２９内の水のｐＨが検出され、温度センサ５６水貯留タンク２９内の水の温度が検出される。

また、ｐＨセンサ５５及び温度センサ５６と同じ高さの部位（水位の下限よりも下側）における水貯留タンク２９には、攪拌部材としてのスクリュー５７が設けられ、スクリュー５７を駆動することにより水貯留タンク２９に貯留された水が攪拌されて水の性状が均等にされる。

ｐＨセンサ５５の上側における水貯留タンク２９は、水位の下限位置の水の存在を検出する下限水位センサ５８が設けられ、下限水位センサ５８で水を検出できなかった際に、水貯留タンク２９の水位が下限を下回っていると判断される。また、水貯留タンク２９の上部の近傍（水位の上限）には、水位の上限位置の水の存在を検出する上限水位センサ５９が設けられ、上限水位センサ５９で水を検出した際に、水貯留タンク２９の水位が上限を上回って満水状態であると判断される。

下限水位センサ５８よりも下側（水位の下限よりも下側）の水貯留タンク２９の内部には、多孔板であるパンチングメタル６１が配されている。パンチングメタル６１は、気泡を作る孔６２が多数形成されている。

ＳＣＲ触媒２４（図１参照）と排気シャッタ弁２５の間の排気管１４には導入通路６３の基端が接続され、排気シャッタ弁２５が閉じられた際に排気ガスが導入通路６３に導入される。導入通路６３の先端の開口（導入口）６３ａはパンチングメタル６１の上面に当接している。つまり、導入通路６３の先端の開口６３ａは、水貯留タンク２９の水位の下限より下側に配置されている。

水貯留タンク２９には戻り通路６４が設けられ、戻り通路６４の戻り口６４ａは水貯留タンク２９の上部に開口している。戻り通路６４の上部は排気シャッタ弁２５の下流の排気管１４に接続されている。水貯留タンク２９の水に接触してアンモニアが除去された排気ガスが浮上し、戻り口６４ａから戻り通路６４を通り排気管１４に戻され、アンモニアが除去された排気ガスが排出される。

導入通路６３の先端の開口（導入口）６３ａはパンチングメタル６１の上面に当接しているため、導入通路６３の先端の開口６３ａが水貯留タンク２９の水位の下限より下側に配置され、排気ガスを確実に水中に導入することができる。そして、水中に導入した排気ガスがパンチングメタル６１の多数の孔６２を通過して浮上し、多数の気泡が形成されて排気ガスの水との接触面積を増加させることができる。

水貯留タンク２９の内部のパンチングメタル６１と戻り通路６４の戻り口６４ａの間には、複数枚（図示例では３枚）のガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃが配されている。ガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの一端側には、気泡が浮上するための通気口６７が形成されている。ガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃは、通気口６７が交互に逆側に配され、パンチングメタル６１の多数の孔６２を通過して形成された気泡がガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃ下面に接触して移動する。

ガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃを設けたことにより、パンチングメタル６１の多数の孔６２を通過して形成された気泡がガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃ下面に接触して移動し、通気口６７（所定箇所）から浮上するので、気泡が水に接触する時間を十分に確保することができる。

パンチングメタル６１の多数の孔６２、及び、ガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの通気口６７の面積Ａ２は、導入通路６３の先端の開口（導入口）６３ａの面積Ａ１に対し、排気ガスがスムーズに流通できる状態に設定されている。

つまり、面積Ａ１に加わる最高圧力をＰ１とし、面積Ａ２に加わる最低圧力をＰ２とした場合、
Ａ２＞Ａ１×Ｐ１／Ｐ２の関係とする。

これにより、導入通路６３に排気ガスを流す際に圧力損失をなくすことができる。また、排気ガスの持つエネルギーによって水貯留タンク２９の水が押し上げられ、導入通路６３から逆流して排出されてしまうことが防止される。

尚、パンチングメタル６１に導入通路６３の先端を貫通させ、導入通路６３の先端の開口（導入口）６３ａをパンチングメタル６１の下部に配置することにより、多数の孔６２の径、ガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの通気口６７の面積を適宜変更することができる。

導入通路６３、戻り通路６４の一部には、排気ガスの熱に耐えられる弾性体ホース７１が備えられている。また、導入通路６３の弾性体ホース７１の下部には水貯留タンク２９側への流体の流通だけを許容する逆止弁７２が備えられている。

弾性体ホース７１を設けたことにより、水貯留タンク２９の内部で気泡が液体中を移動する際の音（ブクブク音）が他の排気系の部品に伝播して騒音となることを防止することができる。また、逆止弁７２を設けたことにより、排気脈動等で水貯留タンク２９の水が排気管１４に逆流することが防止され、触媒やエンジンを破損することがない。また、弾性体ホース７１を酸やアルカリの液体から保護することができる。

また、水貯留タンク２９の内壁面に、腐食を抑止するコーティングを施すことができる。また、水貯留タンク２９の内壁と外壁との間に音を吸収する吸音材をコーティングすることができる。また、パンチングメタル６１やガイド板６６に腐食を抑止するコーティングを施したり、音を吸収する吸音材をコーティングしたりすることができる。

更に、パンチングメタル６１やガイド板６６を傾斜して備えることが可能である。パンチングメタル６１を傾斜させる場合、導入通路６３の先端の開口（導入口）６３ａと対向する部位を最下部とする。ガイド板６６を傾斜させる場合、通気口６７（気泡が浮上する所定の箇所）を最上部とする。パンチングメタル６１やガイド板６６を傾斜して備えることで、気泡の滞留を防止することができる。

また、パンチングメタル６１やガイド板６６を波型にすることが可能である。パンチングメタル６１やガイド板６６を波型にすることで、気泡を板材に衝突させて細かい気泡に分断することができ、また、水中の滞在時間（水との接触時間）を長くすることが可能になる。

尚、図中の符号で４８は水貯留タンク２９に水を吸水するための水補給路である。

上述した構成の排気浄化装置３の作用を説明する。

尿素水噴射ノズル２８から排気管１４の内部に尿素水が噴射され、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒２４に吸着され、排気ガス中のＮＯｘと反応してＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。ＮＯｘの浄化の際にＳＣＲ触媒２４から排出されたアンモニアは、水貯留タンク２９の水（酸性の凝縮水）に吸収されて除去される。

つまり、尿素水噴射ノズル２８から尿素水が噴射された際に、排気シャッタ弁２５が閉じられ、アンモニアを含んだ排気ガスが導入通路６３から水貯留タンク２９に導入され、パンチングメタル６１の孔６２を通って細かい気泡とされる。気泡はガイド板６６ａ、６６ｂ、６６ｃの裏面に接触して水中を移動し、通気口６７から順次浮上する。気泡が凝縮水に接触して移動する過程で、アンモニアが酸性の凝縮水に吸収・中和される。アンモニアが除去された（無害化された）ガスは戻り通路６４から排気管１４に戻される。

これにより、高価な貴金属を使用したアンモニア酸化触媒を用いることなく、ＮＯｘの浄化の際にアンモニアが排出されていても、排出されたアンモニアを無害化することが可能になり、大気中にアンモニアが排出されることがない。従って、排気ガスの浄化性能を低下させることなく、コストを抑制することが可能になる。

尚、水貯留タンク２９の水としては、エンジン１の冷却水、ウォッシャー液、エアコンの凝縮水、ＥＧＲクーラの凝縮水等、エンジン１の系内の水を適用することができる。また、外部からアンモニアの吸収・中和に適した水を供給することも可能である。

図４から図６に基づいて上述した排気浄化装置３における部材の基本的な動作状況を説明する。

図４には排気シャッタ弁２５の動作状況を表すフローチャート、図５には水貯留タンク２９の水補給の動作状況を表すフローチャート、図６にはスクリュー５７の動作状況を表すフローチャートを示してある。

図４に基づいて排気シャッタ弁２５の動作を説明する。

排気シャッタ弁２５の開閉の条件が設定されている。導入通路６３は、主流の排気管１４よりも圧力損失が大きいため、常時は排気シャッタ弁２５を開き状態にして排気管１４に排気ガスを流通させ、尿素水が噴射されている期間だけ排気シャッタ弁２５を閉じ状態にして導入通路６３に排気ガスを流通させる。

図４に示すように、動作が開始されると、ステップＳ１で排気シャッタ弁２５が開かれていることが確認され、ステップＳ２で温度センサ５６の検出値（水温）が０℃以上か否かが判断される。ステップＳ２で水温が０℃以上であると判断された場合、即ち、水貯留タンク２９内の水が凍結していない状態であると判断された場合、ステップＳ３で、尿素ＳＣＲシステムの制御の一環として、尿素水噴射ノズル２８から尿素水が噴射されているか否かが判断される。

ステップＳ３で、尿素ＳＣＲシステムの制御の一環として、尿素水が噴射されていると判断された場合、ステップＳ４で排気シャッタ弁２５を閉じ導入通路６３に排気ガスを流通させる。その後、ステップＳ２以降の処理を継続する。

ステップＳ２で水温が０℃未満であると判断された場合、即ち、水貯留タンク２９内の水が凍結している可能性があると判断された場合、及び、ステップＳ３で尿素水が噴射されていないと判断された場合、ステップＳ１に移行して排気シャッタ弁２５を開き、主流の排気管１４に排気ガスを流通させる。その後、ステップＳ２以降の処理を継続する。

上述したように、水貯留タンク２９内の水が凍結しておらず、尿素ＳＣＲシステムの制御の一環として尿素水が噴射されている場合に、排気シャッタ弁２５が閉じられて導入通路６３に排気ガスが送られ、排気ガス中のアンモニアが水貯留タンク２９の中で吸収・中和されて浄化される。

図５に基づいて水の補給状況の動作（インジケータの点灯動作）を説明する。

水貯留タンク２９の水位が下限以下になると、排気ガス中のアンモニアを浄化できなくなるため、水位が低下した場合に水補給のインジケータを点灯させる制御を実施する。例えば、車両を長期保管した場合等、水貯留タンク２９の水が蒸発により減少し、下限水位センサ５８が水位を検出できない時に、水補給インジケータを点灯させ、運転者に水の補給を促す（例えば、水補給路４８からの水の補給）。

図５に示すように、動作が開始されると、ステップＳ５で水補給インジケータが消灯され、ステップＳ６で下限水位センサ５８による水位の検出の状況を判断する。ステップＳ６で下限水位センサ５８による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水を検知しておらず水位が下限水位センサ５８の位置よりも低いと判断された場合、ステップＳ７で水補給インジケータを点灯させる。その後、ステップＳ６以降の処理を継続する。

ステップＳ６で下限水位センサ５８による水位の検出があると判断された場合、即ち、水を検知して水位が下限水位センサ５８の位置よりも高いと判断された場合、ステップＳ５以降の処理を継続する。

これにより、水貯留タンク２９の水位が下限以下になった時に、水補給インジケータを点灯させて運転者に水の補給を促すことができる。

図６に基づいてスクリュー５７の動作を説明する。

水貯留タンク２９内に、排気ガス中のアンモニアや、凝縮水タンク４１からの凝縮水が流入する場合、貯留された水の性状（ｐＨ）を均等にするためスクリュー５７を動作させて貯留された水を攪拌する。

図６に示すように、動作が開始されると、ステップＳ１１でスクリュー５７が停止していることが確認され、ステップＳ１２で排気シャッタ弁２５が閉じられているか否かが判断される。ステップＳ１２で排気シャッタ弁２５が閉じられていると判断された場合、即ち、排気ガスが導入通路６３から水貯留タンク２９に導入されていると判断された場合、ステップＳ１３でスクリュー５７を作動させる。その後、ステップＳ１２以降の処理を継続する。

このため、排気ガス中のアンモニアが水貯留タンク２９に流入する場合、スクリュー５７が動作して貯留された水が攪拌される。

ステップＳ１２で排気シャッタ弁２５が閉じられていないと判断された場合、ステップＳ１４で水通路４２の開閉弁４３が開いているか否かが判断される。ステップＳ１４で水通路４２の開閉弁４３が開いていると判断された場合、即ち、凝縮水タンク４１の凝縮水が水通路４２から水貯留タンク２９に導入されていると判断されている場合、ステップＳ１３でスクリュー５７を作動させる。ステップＳ１４で開閉弁４３が開いていないと判断された場合、ステップＳ１１以降の処理を継続する。

このため、凝縮水タンク４１の凝縮水が水貯留タンク２９に流入する場合、スクリュー５７が動作して貯留された水が攪拌される。

これにより、凝縮水タンク４１からの凝縮水や、排気ガス中のアンモニアが水貯留タンク２９内に流入する場合、スクリュー５７を動作させて貯留された水が攪拌され、水貯留タンク２９内水の性状（ｐＨ）を均等にすることができる。

上記構成のエンジン１の排気浄化装置３では、水貯留タンク２９内の水が中和されている場合には、即ち、中和検出手段であるｐＨセンサ５５により水貯留タンク２９内の水の中和が検出された際に、排出手段としての排出路４０の排出弁４５を開いて、中和されて無害となった水を外部に排出する制御が実施される。

図７に基づいて水貯留タンク２９から水を排出する制御を説明する。図７には水貯留タンク２９の水の排出状況のフローチャートを示してある。

図７に示すように、動作が開始されると、ステップＳ１５で排出路４０の排出弁４５が閉じられていることが確認され、ステップＳ１６で下限水位センサ５８による水位の検出の状況（水貯留タンク２９の水位の状況）を判断する。ステップＳ１６で下限水位センサ５８による水位の検出があると判断された場合、即ち、水を検出して水貯留タンク２９内の水位が下限水位センサ５８の位置よりも高いと判断された場合、ステップＳ１７でスクリュー５７が作動しているか否かが判断される。ステップＳ１７でスクリュー５７が作動していると判断された場合、ステップＳ１８でｐＨジャンプが発生したか否かが判断される。

中和に必要な酸（排気ガスの窒素酸化物、硫黄酸化物）またはアルカリ（アンモニア）が水貯留タンク２９に供給される条件は、スクリュー５７が作動する時であるため（図６参照）、ステップＳ１７でスクリュー５７が作動しているか否かが判断される。また、ｐＨセンサ５５によりｐＨを検出する場合、中和点ではｐＨが急激に変化するｐＨジャンプが発生する。このため、ｐＨジャンプが発生したことが判断された後でなければ水の中和状態を検出できない虞があるため、ステップＳ１８でｐＨジャンプが発生したか否かが判断される。

尚、スクリュー５７が備えられていない装置の場合、排気シャッタ弁２５が閉じている、もしくは、開閉弁４３が開いていることを判断し、中和に必要な酸（排気ガス）またはアルカリ（アンモニア）が水貯留タンク２９に供給されていることを認識することも可能である。

ステップＳ１８でｐＨジャンプが発生したと判断された場合、ステップＳ１９で、ｐＨセンサ５５により水のｐＨが中性（ｐＨ＝７）を示しているか否かが判断される。つまり、ステップＳ１９で水貯留タンク２９内の水が中和されているか否かが判断される。ステップＳ１９で水貯留タンク２９内の水が中和されていると判断された場合、ステップＳ２０で排出路４０の排出弁４５を開き、水貯留タンク２９内の水を外部に排出する。

ステップＳ１６で下限水位センサ５８による水位の検出がないと判断された場合、ステップＳ１７でスクリュー５７が作動していないと判断された場合、ステップＳ１８でｐＨジャンプが発生していないと判断された場合、ステップＳ１９で水貯留タンク２９内の水が中和されていないと判断された場合、ステップＳ１５に移行して排出路４０の排出弁４５を閉じる。

ステップＳ２０で排出路４０の排出弁４５を開き、水貯留タンク２９内の水を外部に排出した後、ステップＳ２１で水貯留タンク２９内の水が中和されているか否かが判断される。つまり、水を排出している際にｐＨが変化していないかを判断する。

ステップＳ２１で水貯留タンク２９内の水が中和されていると判断された場合、ステップＳ２２で下限水位センサ５８による水位の検出の状況を判断する。下限水位センサ５８による水位の検出があると判断された場合、即ち、水を検出して水位が下限水位センサ５８の位置よりも高いと判断された場合、ステップＳ２１で水貯留タンク２９内の水が中和されているか否かの判断を繰り返す。

ステップＳ２１で水貯留タンク２９内の水が中和されていないと判断された場合、下限水位センサ５８による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水が検出されずに水位が下限水位センサ５８の位置よりも低いと判断された場合、ステップＳ１５に移行して排出路４０の排出弁４５を閉じて水貯留タンク２９からの水の排出を停止する。

これにより、水貯留タンク２９内の水が中和されている場合には、排出路４０の排出弁４５を開いて、中和されて無害となった水を外部に排出することができ、水貯留タンク２９が空になる割合を高くすることができる。

また、上記構成のエンジン１の排気浄化装置３では、水タンクとしての凝縮水タンク４１の凝縮水が満水になった際に、水流通手段としての水通路４２の開閉弁４３を開いて、凝縮水を水貯留タンク２９に送る制御が実施される。この場合、水貯留タンク２９の水位が上限を超えていないことを条件に凝縮水が送られる。

図８に基づいて凝縮水タンク４１の貯水量が設定値を超えた際に凝縮水を水貯留タンク２９に送る制御を説明する。図８には凝縮水を水貯留タンク２９に送る状況のフローチャートを示してある。

図８に示すように、動作が開始されると、ステップＳ２４で水通路４２の開閉弁４３が閉じられていることが確認され、ステップＳ２５で上限水位センサ５９による水位の検出の状況（水貯留タンク２９の水位の状況）を判断する（満水検出手段）。ステップＳ２５で上限水位センサ５９による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水が検出されずに水貯留タンク２９の水位が上限水位センサ５９の位置よりも低い（満水ではない）と判断された場合、ステップＳ２６で凝縮水タンク４１の貯水量を判断する。

ステップＳ２６では、凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の８割以上か否かが判断される。凝縮水タンク４１の貯水量は、運転状況に応じた凝縮水の量がマップ化され、運転状況の変化に応じてマップ値が積算されることで求められる。許容量は凝縮水タンク４１の形状により満水状態の水量として設定される。そして、凝縮水タンク４１の現在の貯水量は、マップから積算されて求められた凝縮水の生成量から、水通路４２を流通した凝縮水の通過流量を減じた量で設定される。

ステップＳ２６で凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の８割以上であるか否かが判断され、ステップＳ２６で凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の８割以上であると判断された場合、ステップＳ２７でインマニ圧（インマニ圧センサ１９の検出値）が水貯留タンク２９の内圧よりも高いか否かが判断される。つまり、水通路４２の入口と出口の圧力の状況が判断され、凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の８割以上である場合、水通路４２の入口の圧力が高い場合に凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送ることができると判断される。

尚、水貯留タンク２９の内圧は、圧力センサを用いて直接検出したり、マップにより演算で求めたりすることができる。

ステップＳ２７でインマニ圧が水貯留タンク２９の内圧よりも高い（水通路４２の入口の圧力が高い）と判断された場合、ステップＳ２８で負荷に余裕があるか否か、即ち、運転状態が全負荷であるか否かが判断される。凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送る場合、基本的には凝縮水だけが水通路４２を流通するが、運転状態が全負荷である場合、吸気量が多く、凝縮水と共に吸気が水通路４２に送られて出力が低下する虞がある。このため、負荷に余裕がある場合にだけ（運転状態が全負荷ではない場合にだけ）凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送ることができるようにする。

ステップＳ２８で負荷に余裕があると判断された場合、ステップＳ２９で加速要求の状況が判断される。加速要求が強い場合、吸気量が多く、凝縮水と共に吸気が水通路４２に送られて出力が低下する虞がある。このため、加速要求が強くない時にだけ凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送ることができるようにする。

加速要求が強いとの判断は、要求トルクから実トルクを減じた値を、要求トルクで除した値が、例えば、０．８を超えた場合に、実トルクと要求トルクの差が大きいので加速要求が強いとされる。要求トルクは、アクセル開度から算出することができる。

ステップＳ２９で加速要求が強くないと判断された場合、ステップＳ３０で所定時間Ｔの間、開閉弁４３を開いて凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送る。所定時間Ｔの設定は、凝縮水タンク４１に溜まっている水量を、水通路４２を通る流量で除すことで、凝縮水タンク４１が空になる時間が求まり、所定のインターバル時間を加算して設定する。水通路４２を通る流量は、水通路４２の入口圧と出口圧の差圧から、エネルギー保存の法則を用いて水通路４２の出口の流速を算出し、水通路４２の断面積を乗じることで求めることができる。

つまり、凝縮水タンク４１の貯水量が多く、水通路４２の入口の圧力が高く、運転状態の負荷に余裕があり、加速要求が強くない場合に、所定時間Ｔの間、開閉弁４３を開いて凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送るようにしている。

ステップＳ２５で上限水位センサ５９による水位の検出がある（水貯留タンク２９が満水である）と判断された場合、ステップＳ２６で凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の８割以上ではないと判断された場合、ステップＳ２７でインマニ圧が水貯留タンク２９の内圧よりも低いと判断された場合、ステップＳ２８で負荷に余裕がない（運転状態が全負荷である）と判断された場合、ステップＳ２９で加速要求が強いと判断された場合、ステップＳ２４に移行して水通路４２の開閉弁４３を閉じて凝縮水タンク４１の凝縮水の水貯留タンク２９への送りを停止する。

これにより、凝縮水タンク４１の貯水量が設定値を超えた際に、凝縮水を送る条件が整っていることを前提にして、凝縮水を水貯留タンク２９に送ることができる。

更に、上記構成のエンジン１の排気浄化装置３では、車両が停止してキーオフとなる場合であっても、凝縮水が凍結して吸気管１２が閉塞しないように、凝縮水タンク４１に凝縮水を残留させないための制御が実施される。つまり、キーオフとなる場合に、水貯留タンク２９内の水を中和処理手段により積極的に中和して外部に排出し、凝縮水タンク４１の全ての凝縮水を水貯留タンク２９に送り、凝縮水タンク４１に凝縮水を残留させない状態でエンジン１を停止させるようにする制御が実施される。

図９から図１２に基づいて凝縮水タンク４１に凝縮水を残留させないための制御を説明する。図９から図１２には凝縮水タンク４１に凝縮水を残留させない状態でエンジン１を停止させる状況のフローチャートを示してある。

図９に示すように、動作が開始されると、ステップＳ４１で排気シャッタ弁２５が開いていることが確認され、ステップＳ４２で温度センサ５６の検出値（水温）が０℃以上か否かが判断される。ステップＳ４２で水温が０℃以上であると判断された場合、即ち、水貯留タンク２９内の水が凍結していない状態であると判断された場合、ステップＳ４３で、下限水位センサ５８による水位の検出の状況を判断する。

ステップＳ４３で下限水位センサ５８による水位の検出があると判断された場合、即ち、水を検出して水位が下限水位センサ５８の位置よりも高いと判断された場合、ステップＳ４４で水補給のインジケータを消灯させる。ステップＳ４３で下限水位センサ５８による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水を検出しておらず水位が下限水位センサ５８の位置よりも低いと判断された場合、ステップＳ４５で水補給のインジケータを点灯させ、水貯留タンク２９への水の補給を促して終了する。

ステップＳ４４で水補給のインジケータを消灯させた後、ステップＳ４６で凝縮水タンク４１の貯水量を判断する。ステップＳ４６では、凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の９割に満たないか否かが判断される。ステップＳ４６で凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の９割以上であると判断された場合、ステップＳ４７で凝縮水タンク４１の貯水量が最大であるインジケータを点灯させ、満水であることを知らせて停車を促し、図１０に示したステップＳ５１の処理に移行する（Ａ）。ステップＳ４６で凝縮水タンク４１の貯水量が許容量の９割に満たないと判断された場合、図１０に示したステップＳ５１の処理に移行する（Ａ）。

図１０に示すように、ステップＳ５１では、車速が停止状態で、且つ、キーオフか否かが判断される。ステップＳ５１で、車速が停止状態で、且つ、キーオフではないと判断された場合、即ち、エンジン１を停止する意思がないと判断された場合、ステップＳ５２で、尿素ＳＣＲシステムの制御の一環として、尿素水噴射ノズル２８から尿素水が噴射されているか否かが判断される。

ステップＳ５２で、尿素ＳＣＲシステムの制御の一環として、尿素水が噴射されていると判断された場合、ステップＳ５３で排気シャッタ弁２５を閉じ導入通路６３に排気ガスを流通させる。ステップＳ５２で尿素水が噴射されていないと判断された場合、ステップＳ５４で排気シャッタ弁２５を開き、主流の排気管１４に排気ガスを流通させる。ステップＳ５３で排気シャッタ弁２５を閉じた後、もしくは、ステップＳ５４で排気シャッタ弁２５を開いた後、図９に示したステップＳ４２に移行する（Ｂ）。

ステップＳ５１で、車速が停止状態で、且つ、キーオフであると判断された場合、即ち、エンジン１を停止する意思があると判断された場合、ステップＳ５５で、排気シャッタ弁２５を開くと共に、アイドル状態を継続する。つまり、すぐにエンジン１を停止せずに、水貯留タンク２９が満水でなければ凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送り、水貯留タンク２９が満水であれば水を中和して排出し、凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送る制御が実施される。

ステップＳ５５で、排気シャッタ弁２５を開き、アイドル状態を継続した後、ステップＳ５６で上限水位センサ５９による水位の検出の状況（水貯留タンク２９の水位の状況）を判断する。ステップＳ５６で上限水位センサ５９による水位の検出がないとされた場合、即ち、水が検出されずに水貯留タンク２９の水位が上限水位センサ５９の位置よりも低い（満水ではない）と判断された場合、図１２のステップＳ８１以降の処理（凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送る処理）に移行する（Ｃ）。

ステップＳ５６で上限水位センサ５９による水位の検出があるとされた場合、即ち、水が検出されて水貯留タンク２９の水位が上限水位センサ５９の位置よりも高い（満水である）と判断された場合、ステップＳ５７以降の処理（水貯留タンク２９の水を排出する処理）に移行する。

ステップＳ５７では、ブースト圧を凝縮水タンク４１の内圧よりも高くする制御（圧力調整）を解除し、水貯留タンク２９の水の中和処理を行っている表示（水処理インジケータ）を点灯し、開閉弁４３を閉じ、スクリュー５７を作動させる。そして、ステップＳ５７で排出弁４５を閉じて、図１１のステップＳ６１以降の処理（水貯留タンク２９の水を中和して排出する処理）に移行する（Ｄ）。

ブースト圧を凝縮水タンク４１の内圧よりも高くする制御（圧力調整）は、ターボチャージャ１５の吸気入口ガイド弁、または、排気入口ガイド弁を絞る制御、スロットルバルブ１７（高圧スロットル）を絞る制御、燃料噴射量を増加する制御の少なくとも一つを実行する。

図１１に示すように、ステップＳ６１で、ｐＨセンサ５５により水貯留タンク２９内の水のｐＨが中性（ｐＨ＝７）を示しているか否かが判断される。つまり、ステップＳ６１で水貯留タンク２９内の水が中和されているか否かが判断される。ステップＳ６１で水貯留タンク２９内の水が中和されていると判断された場合、ステップＳ６２で尿素水の噴射を停止し、ステップ６３で排気シャッタ弁２５を開き、ステップ６４で排出弁４５を開く。

つまり、水貯留タンク２９内の水が中和されていると判断された場合、排気ガスを水貯留タンク２９に流通させずに排出路４０から水貯留タンク２９内の水を排出する。水を排出している最中は、ステップＳ６５で、水が中和されているか否かが確認される。ステップＳ６５で水が中和されていることが確認された後、ステップＳ６６で、下限水位センサ５８による水位の検出の状況を判断する。ステップＳ６５で水が中和されていないと判断された場合、図１０のステップＳ５８以降の処理に移行する（Ｅ）。

ステップＳ６６で下限水位センサ５８による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水を検出せずに水位が下限水位センサ５８の位置よりも低いと判断された場合、水貯留タンク２９内の水の排出が完了していると判断する。ステップＳ６５による水の中和の確認は、ステップＳ６６で水の排出が完了したと判断されるまで繰り返される。

ステップＳ６６で下限水位センサ５８による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水貯留タンク２９内の水の排出が完了していると判断された場合、ステップＳ６７で排出弁４５を閉じ、ステップＳ６８でスクリュー５７を停止する。そして、図１２のステップＳ８１以降の処理（凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送る処理）に移行する（Ｃ）。

ステップＳ６１で水貯留タンク２９内の水が中和されていないと判断された場合、ステップＳ７１でｐＨセンサ５５により水貯留タンク２９内の水のｐＨが酸性（ｐＨ＜７）を示しているか否かが判断される。

ステップＳ７１で水が酸性を示していると判断された場合、ステップＳ７２で排気シャッタ弁２５を閉じると共に、尿素水を噴射する。これにより、尿素水が供給されて塩基性成分を有する排気ガスが水貯留タンク２９に送られ、酸性の水に塩基性のガスが接触し、水貯留タンク２９内の酸性の水が中和される。

ステップＳ７１で水が酸性を示していないと判断された場合、水貯留タンク２９内の水が中和されておらず酸性を示していないので、ｐＨセンサ５５による水のｐＨが塩基性（ｐＨ＞７）を示していると判断される。

ステップＳ７１で水が酸性を示していないと判断された場合、ステップＳ７３で排気シャッタ弁２５を閉じる。これにより、窒素酸化物、硫黄酸化物を含む酸性の排気ガスが水貯留タンク２９に送られ、塩基性の水に酸性のガスが接触し、水貯留タンク２９内の塩基性の水が中和される。

塩基性の排気ガスもしくは酸性の排気ガスが水貯留タンク２９に送られている状態で、ステップＳ７４でｐＨジャンプが発生したか否かが判断され、ｐＨジャンプが発生するまで判断が繰り返される。ステップＳ７４でｐＨジャンプが発生したことが判断されると、ステップＳ７５で排気シャッタ弁２５が開かれ、尿素水が噴射されている場合にはステップＳ７６で尿素水の噴射を停止する。そして、図１０のステップＳ５８以降の処理に移行し（Ｅ）、中和された水が水貯留タンク２９から排出される。

一方、図１０のステップＳ５６で上限水位センサ５９による水位の検出がないと判断された場合、即ち、水貯留タンク２９が満水ではないと判断された場合、もしくは、図１１のステップＳ６８を経て、水貯留タンク２９から中和された水が排出されたと判断された場合、図１２のステップＳ８１以降の処理に移行し（Ｃ）、凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送ってエンジン１を停止させる処理を実行する。

図１２に示すように、ステップＳ８１で凝縮水タンク４１に凝縮水が貯められているか否かが判断され、ステップＳ８１で貯水量が０を超えている（貯められている）と判断された場合、ステップＳ８２で、凝縮水処理中のインジケータを点灯し、凝縮水タンク４１の貯水量が最大であるインジケータを消灯させる。

ステップＳ８３でブースト圧を凝縮水タンク４１の内圧よりも高くする制御（圧力調整）を実施し、ステップＳ８４で開閉弁４３を開く。ステップＳ８５で過給圧の値がブースト抜けの値であるか否かが判断され、ステップＳ８５で過給圧の値がブースト抜けの値ではないと判断された場合、図１０のステップＳ５６の処理に移行する（Ｆ）。

ステップＳ８５で過給圧の値がブースト抜けの値であると判断された場合、もしくは、ステップＳ８１で凝縮水タンク４１に凝縮水が貯められていないと判断された場合、ステップＳ８６に移行してエンジン１を停止する処理を実行する。凝縮水タンク４１に凝縮水が貯められていない場合、凝縮水を水貯留タンク２９に送る処理を実行することなく、エンジン１を停止させる処理を実行することができる。

ステップＳ８６では、開閉弁４３を閉じ、ブースト圧を凝縮水タンク４１の内圧よりも高くする制御（圧力調整）を解除し、凝縮水処理中のインジケータを消灯し、凝縮水生成量のカウンタを０にする。そして、ステップＳ８７でエンジン１を停止して処理が終了する。

図９から図１２処理では、キーオフとなる場合に、水貯留タンク２９内の水が満水でなければ、凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送ることができる。また、水貯留タンク２９内の水が満水の場合、中和処理手段により積極的に水貯留タンク２９内の水を中和して外部に排出し、凝縮水タンク４１の凝縮水を水貯留タンク２９に送ることができる。このため、キーオフとなってエンジン１を停止させる場合、凝縮水タンク４１の全ての凝縮水を水貯留タンク２９に送り、凝縮水タンク４１に凝縮水を残留させないことができる。これにより、凝縮水が凍結して吸気管１２が閉塞することを確実に回避することが可能になる。

上述したエンジン１の排気浄化装置３は、ＳＣＲ触媒の下流に酸性の凝縮水が貯留される水貯留タンクを設け、排気ガスを酸性の凝縮水に接触させてアンモニアを吸収・中和して無害化し、排出するようにしたので、高価な貴金属を使用したアンモニア酸化触媒を用いることなく、ＮＯｘの浄化の際にアンモニアが排出されていても、排出されたアンモニアを無害化することが可能になり、大気中にアンモニアが排出されることがない。従って、排気ガスの浄化性能を低下させることなく、コストを抑制することが可能になる。

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化装置の産業分野で利用することができる。

１ 多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
３ 排気浄化装置
４ シリンダブロック
５ ピストン
６ シリンダヘッド
７ 燃焼室
８ コンロッド
９ クランクシャフト
１０ 燃料噴射弁
１１ 吸気マニホールド
１２ 吸気管
１３ 排気マニホールド
１４ 排気管
１５ ターボチャージャ
１６ インタークーラ
１７ スロットルバルブ
１８ 吸気温度センサ
１９ インマニ圧センサ
２１ ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）
２２ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２３ 浄化装置
２４ 選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）
２５ 排気シャッタ弁
２６ ＮＯｘセンサ
３０ エアフローセンサ
３１ 高圧ＥＧＲ管
３２ 高圧ＥＧＲクーラ
３３ 高圧ＥＧＲバルブ
３５ 低圧ＥＧＲ管
３６ 低圧ＥＧＲクーラ
３７ 低圧ＥＧＲバルブ
３８ 低圧スロットルバルブ
３９ エアクリーナ
４０ 排出路
４１ 凝縮水タンク
４２ 水通路
４３ 開閉弁
４５ 排出弁
４８ 水補給路
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５１ 部材
５２ 吊具
５５ ｐＨセンサ
５６ 温度センサ
５７ スクリュー
５８ 下限水位センサ
５９ 上限水位センサ
６１ パンチングメタル
６２ 孔
６３ 導入通路
６４ 戻り通路
６６ ガイド板
６７ 通気口
７１ 弾性体ホース
７２ 逆止弁

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路内の排気に添加剤を供給する添加剤供給手段と、
   前記添加剤供給手段の下流側の排気通路に設けられ、添加剤が供給された前記排気からＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、
   水が貯留される水貯留タンクと、
   前記ＮＯｘ浄化触媒の下流側の前記排気通路の排気ガスを前記水貯留タンクの前記水に接触させる導入通路と、
   前記水貯留タンクの前記水に接触した前記排気ガスを前記排気通路に戻す戻り通路と、
   前記導入通路と前記排気通路の接続点より下流側かつ前記戻り通路と前記排気通路の接続点より上流側の前記排気通路に位置し、該排気通路を開閉する排気シャッタ弁とを備え、
   前記排気シャッタ弁は、前記添加剤供給手段から添加剤が供給される際に閉じられる
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記内燃機関の排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、
   前記過給手段よりも下流側の前記排気通路の排気ガスを、前記過給手段よりも上流側の前記吸気通路に還流する低圧ＥＧＲ手段と、
   前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記過給手段よりも下流側の前記吸気通路の吸気の冷却を行う冷却手段を備え、
   前記水貯留タンク内に貯留されて前記排気ガスが接触する前記水は酸性であって、
   前記水貯留タンクには、前記冷却手段の下流側に生じた酸性の凝縮水が貯留される
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記水貯留タンクには貯留される水の水位の下限が設定され、
   前記導入通路の導入口は、前記下限より下側に配置される
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   上下方向で前記導入通路の導入口と同じ位置もしくは上側には、気泡を作る孔が多数形成された多孔板が設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記戻り通路の戻り口は、前記水貯留タンクの上部に開口し、
   前記多孔板と前記戻り口の間には、前記気泡が下面に接触して移動すると共に所定箇所から気泡が浮上するガイド板が設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記水貯留タンクの前記下限より下側には、貯留水を攪拌する攪拌手段が備えられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記導入通路には、前記水貯留タンク側へのガスの流通だけを許容する逆止弁が備えられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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