JP2002097935A - 内燃機関の還元剤供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】選択還元型ＮＯx触媒によるＮＯx浄化に必要な
還元ガスを得るために固体状還元剤をガス化することに
起因して還元剤貯蔵タンクの内圧が過剰に上昇しても還
元ガスの触媒への供給制御を容易に行えること。 【解決手段】排気ガスに含まれるＮＯx浄化用に排気管
７に設けられる選択還元型ＮＯx触媒１０へアンモニア
を基調とする還元剤を供給する還元剤供給装置１１であ
って、固体状還元剤を貯蔵する貯蔵タンク１２と、そこ
に貯蔵した前記還元剤をガス化するガス化手段としての
加熱部１５と、この加熱部１５によってガス化された還
元剤を排気管７のうち前記選択還元型ＮＯx触媒の上流
に導入する還元剤導入管１３と、加熱部１５による還元
剤ガス化にともなって貯蔵タンク１２に過剰な圧力が発
生すると、還元剤導入管１３から所定量以上に圧力を減
衰させる圧力減衰手段５０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関が排出す
る排気ガス中のＮＯxを浄化する排気浄化装置の構成要
素である選択還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する内燃
機関の還元剤供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸素過剰雰囲気でかつ還元剤の存在下に
おいてＮＯxを還元または分解する選択還元型ＮＯx触媒
（以下特に断らない限り「ＮＯx触媒」と表記する。）
は、リーン空燃比で燃焼可能なディーゼルエンジンやリ
ーンバーンガソリンエンジン等の内燃機関から排出され
る排気ガス中のＮＯxを浄化する触媒として知られてい
る。

【０００３】還元剤として炭化水素を用いることは周知
であるが、これに代わる還元剤として尿素が着目されて
いる。尿素は液体、気体、固体の三形態で貯蔵すること
が考えられる。このうち尿素水（液体）で貯蔵する場合
には、溶解度の制約および凍結回避のために貯蔵室の容
積および重量が大きくなり、また、アンモニアガス（気
体）の場合には極めて大きな容積の貯蔵室が必要にな
り、いずれの場合にも大きな貯蔵室を必要とする。よっ
て当該貯蔵室を車輌に組み込むには、搭載性の点で問題
がある。そこで、このような大きめの貯蔵室を必要とし
ない、すなわち輌搭載性に優れた固体尿素の利用が考え
られている。

【０００４】例えば、特開平５−２７２３３１号公報開
示の技術では、固体尿素収容タンクに収容しておいた固
体尿素をヒータ等の加熱手段を備えた炉筒内に導き、こ
の炉筒内で固体尿素を加熱しガス化して還元ガスとし、
この還元ガスを機関排気通路のうち前記ＮＯx触媒の配
置箇所よりも上流箇所に供給することでＮＯx触媒に向
けて還元剤を供給している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のごと
く、固体尿素をガス化して還元ガスにし、この還元ガス
をＮＯx触媒に供給するシステムの場合、固体尿素をガ
ス化すると炉筒内が過剰に圧力上昇してしまい、その結
果当該過剰圧力に起因して還元ガスのＮＯx触媒への供
給制御がうまくできない虞がある。

【０００６】また炉筒に必要以上に応力が生じ、極端な
場合、炉筒にひび割れ等の損傷を及ぼすことも考えられ
る。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものでその解決しようとする課題は、選択還元型ＮＯ
x触媒によるＮＯx浄化に必要な還元ガスを得るために固
体状還元剤をガス化することに起因して還元剤貯蔵室の
内圧が過剰に上昇しても圧力を所定量以上に減衰させる
圧力減衰手段を用いることで還元剤貯蔵室内部の圧力上
昇を抑制し、もって還元ガスの触媒への供給制御を容易
に行える内燃機関の還元剤供給装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【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。

【０００９】（１）本発明内燃機関の還元剤供給装置
は、排気ガスに含まれるＮＯxの浄化用に内燃機関の排
気通路に設けられる選択還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供
給する還元剤供給装置であって、固体状の還元剤を貯蔵
する還元剤貯蔵室と、この還元剤貯蔵室に貯蔵した前記
固体状還元剤をガス化して還元ガスにする固体状還元剤
ガス化手段と、この固体状還元剤ガス化手段によってガ
ス化された還元ガスを機関ガス流通路のうち前記選択還
元型ＮＯx触の上流に導入する還元剤導入通路と、前記
固体状還元剤ガス化手段による還元剤のガス化にともな
って前記還元剤貯蔵室に過剰な圧力が発生すると前記還
元剤導入通路から所定量以上に圧力を減衰させる圧力減
衰手段とを備える。

【００１０】ここで、「還元剤」はアンモニアを基調と
する還元剤を採用することができ、尿素やカルバミン酸
アンモニウムを例示できる。カルバミン酸アンモニウム
はその特性として４０°Ｃ前後の温度でも気化する。

【００１１】「内燃機関」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で
きる。

【００１２】「選択還元型ＮＯx触媒」は、酸素過剰の
雰囲気でかつ炭化水素の存在下でＮＯxを還元または分
解する触媒をいい、例えばゼオライトにＣｕ等の遷移金
属をイオン交換して担持したＣｕ／ゼオライト系触媒，
ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒，チ
タニウムにバナジウムを担持したＶ₂Ｏ₅／ＴｉＯ₂系触
媒等をいう。

【００１３】「還元剤貯蔵室」は固体状の還元剤を蓄え
ておける容器のことである。

【００１４】「固体状還元剤ガス化手段」とは、前記還
元剤貯蔵室の室温を高めることで固体状還元剤をガス化
することができるものであればなんでもよい。例えば、
従来技術の説明で述べたようなヒータ等の加熱手段であ
ってもよいが、本発明に係る還元剤は、前記のごとくア
ンモニアを基調とする、例えば尿素やカルバミン酸アン
モニウムである。そして還元剤にカルバミン酸アンモニ
ウムを適用した場合、カルバミン酸アンモニウムはその
特性として４０°Ｃ前後の温度でも気化するので、ヒー
タ等の加熱手段を別途用意してカルバミン酸アンモニウ
ムのガス化を図る必要もない。すなわち、内燃機関が本
来有する機関冷却水や機関オイルの温度を利用すること
によってもカルバミン酸アンモニウはガス化できるの
で、当該ガス化が可能になるよう、機関冷却水や機関オ
イルの通る通路を還元剤貯蔵室に対して配設することが
望ましい。

【００１５】「機関ガス流通路」は機関吸気系の始端か
ら機関本体を経由して機関排気系の終端までの一連の通
路をいう。

【００１６】「還元剤導入通路」は、前記還元剤貯蔵室
と前記排気通路とを結ぶ管を例示できる。

【００１７】圧力減衰手段によって減衰される圧力に係
る「所定量」とは、還元剤貯蔵室に過剰圧力が生じ、当
該過剰圧力のままにしておくと当該圧力に起因して還元
ガスのＮＯx触媒への供給制御がうまくできなかった
り、還元剤貯蔵室に必要以上に応力が生じて還元剤貯蔵
室にひび割れ等の損傷を及ぼす虞がある場合において、
当該過剰圧力を抑制できるに十分な減圧量の絶対値を意
味する。

【００１８】このような構成の本発明によれば、固体状
還元剤ガス化手段によってガス化された還元ガスが還元
剤導入通路を介して前記排気通路のうち前記選択還元型
ＮＯx触媒の上流に導入されると還元ガスが選択還元型
ＮＯx触媒に向けて流れる。そして選択還元型ＮＯx触媒
に還元ガスが流れているときに前記固体状還元剤ガス化
手段による還元剤のガス化にともなって前記還元剤貯蔵
室に過剰な圧力が発生すると、圧力減衰手段により前記
所定量以上に圧力を減衰させるので還元剤貯蔵室内部の
過剰な圧力上昇を抑制できる。この結果、前記還元剤導
入通路を流れている還元ガスの圧力が減衰する。したが
って、当該減衰量を適宜制御してやれば、還元剤貯蔵室
の内部が前記のごとく過剰に圧力上昇しても前記還元ガ
スの触媒への供給制御を容易に行うことができるうえ、
還元剤貯蔵室に過分な応力が生じることもないので還元
剤貯蔵室にひび割れ等の損傷を及ぼすこともない。

【００１９】（２）前記圧力減衰手段は機関吸気系およ
び機関排気系のうちの少なくとも一方に圧力を逃がす圧
力逃がし弁としてもよい。

【００２０】「圧力逃がし弁」としては逆流防止用の逆
止弁を例示できる。

【００２１】（３）前記還元剤導入通路にそこを通る前
記還元ガスの圧力を検出する圧力センサを備え、この圧
力センサが検出した圧力値に基づいて前記圧力逃がし弁
を制御する圧力逃がし弁制御手段を有することが望まし
い。

【００２２】ここで、内燃機関全体の制御を行うＥＣＵ
について簡単に述べるとともに本項記載の圧力逃がし弁
制御手段について説明する。

【００２３】ＥＣＵは、周知のごとくデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バスによって相互に接続した、
中央処理制御装置であるＣＰＵ，読み出し専用メモリで
あるＲＯＭ，ランダムアクセスメモリであるＲＡＭ，入
力ポート，出力ポート等からなる。

【００２４】入力ポートは、内燃機関や車輌に取り付け
た各種センサと電気的に接続され、これら各種センサの
出力信号が入力ポートを介してＥＣＵ内に入ると、これ
ら各センサに係るパラメータは一時的にＲＡＭに記憶さ
れる。

【００２５】そして、ＣＰＵは双方向性バスを通じてＲ
ＡＭに記憶しておいた前記パラメータを必要に応じて呼
び出し、これらのパラメータに基づいてＣＰＵが必要と
する演算処理を行い、この演算処理の結果、出力ポート
を介して内燃機関の各種構成部材が機能する。

【００２６】「圧力逃がし弁制御手段」としては、圧力
センサによって検出した圧力値に基づいて前記圧力逃が
し弁を開閉するための適宜の駆動機構を作動制御するア
プリケーションプログラムを挙げられる。このアプリケ
ーションプログラムは、ＲＯＭに記憶され、このＲＯＭ
の属性はＥＣＵにある。よって、ＥＣＵを圧力逃がし弁
制御手段ということができる。

【００２７】本項記載の内燃機関の還元剤供給装置によ
れば、圧力センサが検出した圧力値に基づいて圧力逃が
し弁制御手段が前記圧力逃がし弁を制御するので、過剰
な圧力上昇にあるかどうかの判断を確実に行い、かつ当
該判断に基づいて圧力逃がし弁制御手段が前記圧力逃が
し弁を制御する。この結果、還元剤貯蔵室内部の過剰な
圧力上昇を確実に抑制できるうえ前記還元ガスの触媒へ
の供給制御を容易に行える。また還元剤貯蔵室に過分な
応力が生じることもないので還元剤貯蔵室にひび割れ等
の損傷を及ぼすことを一層防止できる。

【００２８】（４）前記圧力減衰手段は前記還元剤貯蔵
室の容積を変更する容積変更装置であって、この容積変
更装置は前記還元剤導入通路に設けた圧力センサの検出
値に基づいて作動させることが望ましい。

【００２９】「容積変更装置」とは、還元剤貯蔵室その
ものの容積を変更する装置でなくてもよく、例えば還元
剤貯蔵室と排気通路とを結ぶ前記還元剤導入通路に設置
し、間接的に還元剤貯蔵室の容積を変更するようにした
ものも含まれる。要は還元剤貯蔵室の容積を実質的に変
更できるものであればよい。

【００３０】容積変更装置によって還元剤貯蔵室の容積
を増大変更することで圧力低下を図ることができるの
で、還元剤貯蔵室の内部が前記のごとく過剰に圧力上昇
した場合には、容積変更装置によって還元剤貯蔵室の容
積を増大変更すれば還元剤貯蔵室内の圧力が低下する。
よって前記還元ガスの触媒への供給制御を容易に実行す
ることができるようになるうえ、還元剤貯蔵室に過分な
応力が生じることもないので還元剤貯蔵室にひび割れ等
の損傷を及ぼすこともない。

【００３１】（５）前記圧力減衰手段は、前記還元剤貯
蔵室と、機関吸気系および機関排気系のうちの少なくと
も一方とを結ぶ連結管に配置することもできる。

【００３２】（６）前記容積変更装置は、前記還元剤貯
蔵室と、機関吸気系および機関排気系のうちの少なくと
も一方とを結ぶ連結管または前記還元剤導入通路に設置
することもできる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の還
元剤供給装置の実施の形態を添付した図面を参照して説
明する。なお、この実施の形態は、本発明を車輌用ディ
ーゼルエンジンに適用した態様であるが筒内直接噴射式
のリーンバーンガソリンエンジンにも適用できる。 （第１実施形態）図１を参照して第１実施形態に係る内
燃機関の還元剤供給装置を説明する。

【００３４】車輌用ディーゼルエンジン１の燃焼室２に
はエアフローメータ３を経て吸気管４から空気が導入さ
れ、燃料噴射弁５から燃焼室２に燃料が噴射されて機関
燃焼する。符号６はピストンを示す。

【００３５】燃焼室２から排出された排気ガスは、排気
管（排気通路）７，排気浄化装置である触媒コンバータ
８，排気管（排気通路）９を通って、大気中に排気され
る。触媒コンバータ８には、還元剤の存在下でＮＯxを
還元または分解して浄化するゼオライト・シリカ系，Ｃ
ｕ／ゼオライト系，Ｖ₂Ｏ₅／ＴｉＯ₂（バナジウム／チ
タニア）系の選択還元型ＮＯx触媒（以下、「ＮＯx触
媒」と略すこともある。）１０を収容してある。

【００３６】また機関吸気系の始端であるエアフローメ
ータ３から機関本体の燃焼室２を経由して機関排気系の
終端である図示しないテールパイプまでの一連の通路を
機関ガス流通路ということにする。機関ガスとは吸気，
混合気，排気ガスを含むものをいう。

【００３７】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が必要である。その
ために排気管７のうち触媒コンバータ８よりも上流には
固体状の還元剤をガス状にしてＮＯx触媒に供給する還
元剤供給装置１１を設け、これにより触媒コンバータ８
に向けて還元剤が供給されるようにしてある。なお還元
剤としてはアンモニアを基調とする還元剤を採用するこ
とができ、尿素やカルバミン酸アンモニウムを例示でき
るが、この実施形態ではカルバミン酸アンモニウムを使
用したものを符号Ａを用いて示す。またカルバミン酸ア
ンモニウムはその特性として４０°Ｃ前後の温度でも気
化（昇華）する特性を有する。

【００３８】還元剤供給装置１１は、固体状のカルバミ
ン酸アンモニウムＡを貯蔵する還元剤貯蔵室としての貯
蔵タンク１２と、貯蔵タンク１２に貯蔵したカルバミン
酸アンモニウムＡを加熱してガス化しこのガス化したカ
ルバミン酸アンモニウムを還元ガスにする固体状還元剤
ガス化手段としての加熱部１５と、ガス状態のカルバミ
ン酸アンモニウムＡ（以下特に断らない限り、単に「ガ
ス状カルバミン酸アンモニウムＡ」と表記する。）を貯
蔵タンク１２から排気管７のうち前記触媒コンバータ８
の上流に導入する（換言すれば還元剤貯蔵室と前記排気
管７とを結ぶ）還元剤導入通路としての還元剤導入管１
３と、還元剤導入管１３に備えられ、この還元剤導入管
１３を通るガス状カルバミン酸アンモニウムＡの圧力を
検出する圧力センサ２２と、ガス状カルバミン酸アンモ
ニウムＡを排気管７に添加制御する添加制御弁１４と、
加熱部１５による還元剤のガス化にともなって前記貯蔵
タンク１２に過剰な圧力が発生すると還元剤導入管１３
から所定量以上に圧力を減衰させる圧力減衰手段５０と
からなる。

【００３９】圧力減衰手段５０によって減衰される圧力
に係る前記「所定量」とは、貯蔵タンク１２に過剰圧力
が生じ、当該過剰圧力のままにしておくと当該圧力に起
因して還元ガスのＮＯx触媒１０への供給制御がうまく
できなかったり、貯蔵タンク１２に必要以上に応力が生
じて貯蔵タンク１２にひび割れ等の損傷を及ぼす虞があ
る場合において、当該過剰圧力を抑制できるに十分な減
圧量の絶対値を意味する。

【００４０】次に還元剤供給装置１１の前記構成要素に
ついて説明する。

【００４１】貯蔵タンク１２は内部が二重構造になって
いて、堅牢な外容器１６と固体状のカルバミン酸アンモ
ニウムＡを貯蔵する内容器１７とからなり、両者の間の
部分（貯蔵タンク１２の斜線部分）は空間部１８とさ
れ、この空間部１８がディーゼルエンジン１の図示しな
いウォータジャケットと機関冷却水通路２０を介してつ
ながっている。機関冷却水通路２０にはそこを流れる機
関冷却水の流量制御を行う機関冷却水流量制御弁２１が
取り付けられている。なお、機関冷却水通路２０の代わ
りに図示しない機関オイル通路でもよい。

【００４２】前記空間部１８を流れる機関冷却水は、貯
蔵タンク１２の内容器１７の周りを巡るようにして貯蔵
タンク１２を通過し、その間に内容器１７内の固体状カ
ルバミン酸アンモニウムを暖めてガス化することができ
るよう、機関冷却水が空間部１８を流れる時はその温度
が固体状カルバミン酸アンモニウムがガス化する４０°
Ｃ前後の温度になるようになっている。例えば寒冷時に
は機関冷却水温度は常温よりも低く、またディーゼルエ
ンジンは元来その熱効率が高く冷却損失が小さいため通
常のガソリンエンジンに比べて低いので、前記当該低温
度のままではカルバミン酸アンモニウムがガス化できな
い。よってその場合には図示しない燃焼式ヒータによっ
て機関冷却水の温度が少なくとも４０°Ｃ前後になるよ
う暖機される。したがってこのような構成からなるもの
を前記加熱部１５ということにする。

【００４３】そして、内容器１７に前記還元剤導入管１
３が接続され、内容器１７とその外部とを当該還元剤導
入管１３を介してつなげている。

【００４４】また、貯蔵タンク１２はカートリッジ式に
なっていて、内容器１７内のカルバミン酸アンモニウム
Ａがなくなったときには、貯蔵タンク１２をそっくり交
換する。

【００４５】また、内容器１７内は常に図示しない加圧
ガスによって加圧されるようになっており、添加制御弁
１４を開くとガス化したカルバミン酸アンモニウムＡが
排気管７内に供給されるようになっている。

【００４６】添加制御弁１４はその開閉時間をエンジン
コントロール用電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表
記する。）１９によってデューティ比制御され、当該デ
ューティ比制御によってガス状カルバミン酸アンモニウ
ムＡの供給量や供給タイミングが制御される。また、前
記加圧ガスの圧力は、内容器１７に貯蔵されているガス
状カルバミン酸アンモニウムの減少に伴って低下するよ
う設定されている。

【００４７】前記還元剤導入管１３に設けられている圧
力センサ２２は検出した圧力に比例した出力信号をＥＣ
Ｕ１９に出力する。前述したように、加圧ガスの圧力
は、内容器１７に貯蔵されているガス状カルバミン酸ア
ンモニウムＡの減少に伴って低下するようになっている
ので、圧力センサ２２の出力値からカルバミン酸アンモ
ニウムの残量を推定することができ、圧力センサ２２は
残量センサとしても機能する。そこで、この実施の形態
では、圧力センサ２２の出力値が所定値以下になったと
きに、ＥＣＵ１９は、メータパネル３０の警報ランプ３
１を点灯し、内容器１７に固体状のカルバミン酸アンモ
ニウムが少なくなったことを知らせる。

【００４８】触媒コンバータ８より上流の排気管７に
は、触媒コンバータ８に流入する排気ガスの圧力を検出
する入りガス圧センサ２４が設けられており、入りガス
圧センサ２４は検出した排気ガス圧力に比例した出力信
号をＥＣＵ１９に出力する。

【００４９】ＥＣＵ１９はデジタルコンピュータからな
り、双方向性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），入力
ポート，出力ポート，Ａ／Ｄコンバータ等（図示せず）
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、ガス状カルバミン酸ア
ンモニウムＡの排気管７への供給量制御を行っている。

【００５０】当該制御を行うことを目的として、ＥＣＵ
１９の入力ポートには、図示しない、アクセル開度セン
サからの入力信号およびクランク角センサからの入力信
号が入力される。前記アクセル開度センサはアクセル開
度に比例した出力電圧をＥＣＵ１９に出力し、ＥＣＵ１
９はアクセル開度センサの出力信号に基づいて機関負荷
を演算する。クランク角センサはエンジン１の図示しな
いクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルス
をＥＣＵ１９に出力し、ＥＣＵ１９はこの出力パルスに
基づいて機関回転速度を演算する。これらエンジン負荷
とエンジン回転速度によってエンジン１の運転状態が判
別される。

【００５１】さらに、ＥＣＵ１９の入力ポートには、エ
アフロメータ３からの入力信号が前記Ａ／Ｄコンバータ
を介して入力される。エアフロメータ３は吸気量に比例
した出力信号をＥＣＵ１９に出力し、ＥＣＵ１９はエア
フロメータ３の出力信号に基づいて吸気量を演算する。

【００５２】また、ＮＯx排出量は触媒コンバータ８の
下流近傍に設けたＮＯxセンサ２６によって排気ガスの
ＮＯx濃度を検出し、このＮＯx濃度とエアフロメータ３
で検出した吸気量から、ＮＯx排出量を演算するように
なっているが、ＮＯx排出量マップ（図示せず）を利用
してもよい。ＮＯx排出量マップは、予め実験により、
エンジン負荷とエンジン回転速度とをパラメータとし
て、これらパラメータと単位時間当たりに排出されるＮ
Ｏx量との関係を求めてマップ化したものであり、ＥＣ
Ｕ１９のＲＯＭに記憶しておく。

【００５３】ＮＯx排出量マップを用いて単位時間当た
りに排出されるＮＯx量を求めるには、ＥＣＵ１９が前
記ＮＯx排出量マップを参照し、エンジン負荷とエンジ
ン回転速度に基づいてエンジン１から排出されるＮＯx
量を演算する。さらに、ＥＣＵ１９は、ＮＯx浄化に必
要なカルバミン酸アンモニウムＡの目標供給量を演算
し、この目標供給量を得るのに必要な添加制御弁１４の
開閉時間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。

【００５４】なお、添加制御弁１４を流れるガス状カル
バミン酸アンモニウムＡの流量は、添加制御弁１４のデ
ューティ比が同じであってもガス状カルバミン酸アンモ
ニウムＡの供給圧力や添加制御弁１４の出口側の背圧が
異なると変わってくる。よって、添加制御弁１４をデュ
ーティ比制御する際に、ＥＣＵ１９は、圧力センサ２２
により検出した加圧ガスの圧力（すなわち、これが還元
剤Ａの供給圧力となる）と、入りガス圧センサ２４によ
り検出した排気ガス圧力に基づいて、目標デューティ比
の補正を行う。

【００５５】圧力減衰手段５０は、貯蔵タンク１２とつ
ながっている還元剤導入管１３と機関吸気系に属する吸
気管４とを結ぶ連結管５２のうち還元剤導入管１３寄り
の箇所に配置され機関吸気系に圧力を逃がす圧力逃がし
弁のことであって、例えば逆止弁が用いられる。圧力減
衰手段５０のことを以降圧力逃がし弁５０ということに
する。なお、図１にあるように連結管５２の途中に防湿
用のキャニスタ５４を設け、このキャニスタ５４を経由
させてガス状カルバミン酸アンモニウムＡを吸気管４に
導入するようにして減圧してもよい。

【００５６】圧力逃がし弁５０は、圧力センサ２２が検
出した圧力値に基づいて制御されるようになっており、
当該制御手段を圧力逃がし弁制御手段という。この圧力
逃がし弁制御手段は、圧力センサ２２によって検出した
圧力値に基づいて圧力逃がし弁５０を開閉するための適
宜の駆動機構を作動制御するアプリケーションプログラ
ムを挙げられる。このアプリケーションプログラムは、
前記ＲＯＭに記憶され、このＲＯＭの属性はＥＣＵ１９
にある。よって、ＥＣＵ１９を圧力逃がし弁制御手段と
いうことができる。

【００５７】なお、図中符号５６で示すものは周知のサ
ージタンクである。

【００５８】以上述べた構成からなるものが、本発明内
燃機関の還元剤供給装置を適用したディーゼルエンジン
１である。

【００５９】次に、このような構成の内燃機関の還元剤
供給装置を採用したディーゼルエンジン１の作用効果に
ついて述べる。

【００６０】前述したように、ＥＣＵ１９は、エンジン
１の運転状態に応じて、すなわちＮＯx排出量に応じ
て、添加制御弁１４のデューティ比制御を行い、固体状
還元剤ガス化手段である加熱部１５によってガス化され
たカルバミン酸アンモニウムＡの供給量を制御する。こ
のとき還元剤貯蔵室である貯蔵タンク１２に過剰な圧力
が発生すると、圧力減衰手段である圧力逃がし弁５０が
圧力逃がし弁制御手段であるＥＣＵ１９によって前記駆
動機構を作動することで開くことにより、前記所定量以
上に圧力を減衰させるので、貯蔵タンク１２内部の過剰
な圧力上昇を抑制できる。この結果、前記還元剤導入管
１３を流れている還元ガスの圧力が減衰する。

【００６１】したがって、当該減衰量をＥＣＵ１９によ
り好適に制御してやれば、貯蔵タンク１２の内部に貯蔵
してあった固体状カルバミン酸アンモニウムを加熱部１
５により加熱してガス状カルバミン酸アンモニウムにす
ることで前記のごとく貯蔵タンク１２内が過剰に圧力上
昇したとしても前記還元ガスの選択還元型ＮＯx触媒１
０への供給制御を容易に行うことができるうえ、貯蔵タ
ンク１２に過分な応力が生じることもないので貯蔵タン
ク１２にひび割れ等の損傷を及ぼすこともない。

【００６２】また、圧力センサ２２が検出した圧力値に
基づいて圧力逃がし弁制御手段であるＥＣＵ１９が前記
圧力逃がし弁５０を制御するので、過剰な圧力上昇にあ
るかどうかの判断を確実に行うことができ、かつ当該判
断に基づいて圧力逃がし弁制御手段であるＥＣＵ１９が
圧力逃がし弁５０を好適に制御する。この結果、貯蔵タ
ンク１２内部の過剰な圧力上昇を確実に抑制できる。

【００６３】しかして、添加制御弁１４から流れ出たガ
ス状カルバミン酸アンモニウムＡは、排気ガスと共に触
媒コンバータ８に流入する。

【００６４】このガス状カルバミン酸アンモニウムＡは
ＮＯx触媒１０において排気ガスに含まれるＮＯxを還元
あるいは分解し、排気ガスを浄化する。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。

【００６５】また、この第１実施形態によれば、貯蔵タ
ンク１２に貯蔵されるカルバミン酸アンモニウムＡが固
体状であるため、貯蔵容量が少なくて済む。よって貯蔵
タンク１２が小さくて済み、したがって、装置を小型に
でき、車輌への搭載性も非常に優れたものとなる。 （第２実施形態）次に図２を参照して第２実施形態を説
明する。

【００６６】この第２実施形態に係る内燃機関の還元剤
供給装置を採用したディーゼルエンジン１が第１実施形
態に係るディーゼルエンジンと相違する点は、圧力減衰
手段である圧力逃がし弁５０を貯蔵タンク１２と機関吸
気系である吸気管４とを結ぶ連結管６０および貯蔵タン
ク１２と機関排気系である排気管７とを結ぶ連結管６２
に配置（換言すれば、圧力逃がし弁５０を貯蔵タンク１
２と、機関吸気系および機関排気系のうちの少なくとも
一方とを結ぶ連結管に配置）した点、および機関冷却水
通路２０にラジエータ７０を介在させた形態を開示した
点のみである。よって同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。ただし、相違点を明らかにする関係で図
１にあっても図２にはないもの、例えばメータパネル３
０等は省略してある。

【００６７】この第２実施形態の場合も、第１実施形態
と同様の効果を奏する。 （第３実施形態）次に図３を参照して第３実施形態を説
明する。

【００６８】この第３実施形態に係る内燃機関の還元剤
供給装置が第１実施形態や第２実施形態に係る内燃機関
の還元剤供給装置と相違する点は、還元剤導入管１３に
貯蔵タンク１２の容積を変更する容積変更装置８０を設
けた点である。よって容積変更装置８０のみについて述
べる。この容積変更装置８０は前記還元剤導入通路に設
けた圧力センサ２２の検出値に基づいて作動する。

【００６９】容積変更装置８０は、前記連結管６０，６
２または還元剤導入管１３に設置することができるもの
である。そして容積変更装置８０は、その構成要素であ
る、ケース体８２と、ケース体８２内を圧力センサ２２
の検出値に基づいて移動してケース体８２の容積を変更
する移動体８４と、移動体８４をケース体８２内で移動
するための駆動装置８６とからなる。移動体８４の作動
制御は圧力センサ２２の前記検出値に基づいてＥＣＵ１
９が駆動装置８６を作動制御することでなされる。よっ
て容積変更装置８０は前記還元剤導入管１３に設けた圧
力センサ２２の検出値に基づいて作動する装置といえ
る。

【００７０】容積変更装置８０は、前記のように連結管
６０，６２または還元剤導入管１３に設置され、連結管
６０，６２または還元剤導入管１３は貯蔵タンク１２と
つながっているので、容積変更装置８０が作動すること
で、貯蔵タンク１２の容積を変更する。

【００７１】すなわち、連結管６０，６２または還元剤
導入管１３に容積変更装置８０を設けることで間接的に
貯蔵タンク１２の容積を変更するが、貯蔵タンク１２そ
のものの容積を変更できるよう、貯蔵タンク１２にその
容積を変更できる別の容積変更装置８０を取り付ける構
造にすることも考えられる。要は貯蔵タンク１２の容積
を実質的に変更できるものであればよい。

【００７２】容積変更装置８０によって貯蔵タンク１２
の容積を増大変更することで圧力低下を図ることができ
る。したがって、貯蔵タンク１２の内部が前記のごとく
過剰に圧力上昇した場合には、容積変更装置８０によっ
て貯蔵タンク１２の容積を増大変更すれば貯蔵タンク１
２内の圧力が低下する。よって、容積変更装置８０を圧
力減衰手段といえる。

【００７３】このように容積変更装置８０によって貯蔵
タンク１２の容積を増大変更すれば貯蔵タンク１２内の
圧力が低下するので、前記還元ガスの選択還元型ＮＯx
触媒１０への供給制御を容易に実行することができる。
さらに貯蔵タンク１２に過分な応力が生じることもない
ので、貯蔵タンク１２にひび割れ等の損傷を及ぼすこと
もない。

【００７４】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の還元剤供給装置
によれば、選択還元型ＮＯx触媒によるＮＯx浄化に必要
な還元ガスを得るために固体状還元剤をガス化すること
に起因して還元剤貯蔵室の内圧が過剰に上昇しても圧力
を所定量以上に減衰させる圧力減衰手段を用いることで
還元剤貯蔵室内部の圧力上昇を抑制し、もって還元ガス
の触媒への供給制御を容易に行うことができる。また還
元剤貯蔵室にひび割れ等の損傷を及ぼすこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明内燃機関の還元剤供給装置を採用した
第１実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成図で
ある。

【図２】 本発明内燃機関の還元剤供給装置を採用した
第２実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成図で
ある。

【図３】 本発明に係る内燃機関の還元剤供給装置の第
３実施形態の主要部品の概略構成図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン（内燃機関） ２ 燃焼室 ３ エアフローメータ ４ 吸気管 ５ 燃料噴射弁 ６ ピストン ７ 排気管（排気通路） ８ 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 還元剤供給装置 １２ 貯蔵タンク（還元剤貯蔵室） １３ 還元剤導入管（還元剤導入通路） １４ 添加制御弁 １５ 加熱部（固体状還元剤ガス化手段） １６ 外容器 １７ 内容器 １８ 空間部 １９ ＥＣＵ（圧力逃がし弁制御手段） ２０ 機関冷却水通路 ２１ 機関冷却水流量制御弁 ２２ 圧力センサ ２４ 入りガス圧センサ ２６ ＮＯxセンサ ３０ メータパネル ３１ 警報ランプ ５０ 圧力逃がし弁（圧力減衰手段） ５２ 連結管 ５４ キャニスタ ５６ サージタンク ６０ 連結管 ６２ 連結管 ７０ ラジエータ ８０ 容積変更装置 ８２ ケース体 ８４ 移動体 ８６ 駆動装置 Ａ カルバミン酸アンモニウム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA12 AA18 BA14 BA21 CA16 DC03 DC05 EA00 EA05 EA07 EA32 EA33 GB09W GB10W GB17W HA36 HA37 4D048 AA06 AB02 AC03 BA06X BA07X BA11X BA23X BA35X DA01 DA02 DA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガスに含まれるＮＯxの浄化用に内
   燃機関の排気通路に設けられる選択還元型ＮＯx触媒へ
   還元剤を供給する還元剤供給装置であって、 固体状の還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵室と、 この還元剤貯蔵室に貯蔵した前記固体状還元剤をガス化
   して還元ガスにする固体状還元剤ガス化手段と、 この固体状還元剤ガス化手段によってガス化された還元
   ガスを機関ガス流通路のうち前記選択還元型ＮＯx触媒
   の上流に導入する還元剤導入通路と、 前記固体状還元剤ガス化手段による還元剤のガス化にと
   もなって前記還元剤貯蔵室に過剰な圧力が発生すると前
   記還元剤導入通路から所定量以上に圧力を減衰させる圧
   力減衰手段と、 を備える内燃機関の還元剤供給装置。
2. 【請求項２】 前記圧力減衰手段は機関吸気系および機
   関排気系のうちの少なくとも一方に圧力を逃がす圧力逃
   がし弁であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
   関の還元剤供給装置。
3. 【請求項３】 前記還元剤導入通路にそこを通る前記還
   元ガスの圧力を検出する圧力センサを備え、この圧力セ
   ンサが検出した圧力値に基づいて前記圧力逃がし弁を制
   御する圧力逃がし弁制御手段を有することを特徴とする
   請求項２に記載の内燃機関の還元剤供給装置。
4. 【請求項４】 前記圧力減衰手段は前記還元剤貯蔵室の
   容積を変更する容積変更装置であって、この容積変更装
   置は前記還元剤導入通路に設けた圧力センサの検出値に
   基づいて作動することを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の還元剤供給装置。
5. 【請求項５】 前記圧力減衰手段は、前記還元剤貯蔵室
   と、機関吸気系および機関排気系のうちの少なくとも一
   方とを結ぶ連結管に配置されることを特徴とする請求項
   ２〜４いずれか記載の内燃機関の還元剤供給装置。
6. 【請求項６】 前記容積変更装置は、前記還元剤貯蔵室
   と、機関吸気系および機関排気系のうちの少なくとも一
   方とを結ぶ連結管または前記還元剤導入通路に設置する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の還元剤供
   給装置。