JP2015059513A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンモニアの生成のためにユーザが自ら水を供給する必要を無くしつつ、アンモニアの生成効率をより高くする。【解決手段】アンモニアを用いて内燃機関１の排気を浄化する触媒３と、触媒３へアンモニアを供給するアンモニア供給装置４と、を備え、アンモニア供給装置４は窒素と水とからアンモニアを生成するアンモニア生成装置４３と、空気から窒素を分離すると共に窒素をアンモニア生成装置４３に供給する窒素供給装置４４と、内燃機関１の排気から水を分離すると共に該水をアンモニア生成装置４３に供給する水供給装置４５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを、アンモニアを還元剤として浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）が知られている。例えば、タンクに貯留しておいたアンモニアをＮＯｘ触媒へ供給してＮＯｘを浄化する場合には、該タンクにユーザがアンモニアを補充する必要がある。
ここで、水と空気中の窒素とからアンモニアを生成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術を用いれば、ユーザがアンモニアを補充する必要はなくなるが、アンモニアを生成するための水を補充する必要がある。
特開２０１３−１０８４８０号公報 特開２００９−０８４６１５号公報 特開２０１２−０２６０３６号公報 特開２００８−０７５６４６号公報 特開２００９−０７９５４０号公報
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンモニアを用いてＮＯｘを浄化するにあたっての、ユーザの利便性を向上することである。
上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記アンモニア供給装置は、
窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
を備える。
触媒は、アンモニアを利用して排気を浄化するものであればよい。触媒は、例えば、選択還元型ＮＯｘ触媒である。アンモニア生成装置は、空気から分離した窒素と、内燃機関の排気から分離した水と、を原料としてアンモニアを生成する。このアンモニアを触媒へ供給することにより、排気を浄化させる。空気及び内燃機関の排気は、ユーザが自ら供給することなく得ることができるため、ユーザの利便性を向上させることができる。
また、前記水供給装置は、前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を水蒸気の
状態で前記アンモニア生成装置に供給し、
前記アンモニア生成装置は、アンモニアを電解合成してもよい。
このようなアンモニア生成装置によれば、空気から分離した窒素と、内燃機関の排気から分離した水と、を用いてアンモニアを電解合成することができる。また、水蒸気の状態でアンモニア生成装置に水を供給することにより、液体の水を供給するよりも、アンモニアの生成効率を高めることができる。
また、前記アンモニア生成装置は、
溶融塩を貯留する溶融塩貯留部と、
前記溶融塩貯留部内に設けられる一対の電極と、
を備え、
前記窒素供給装置は、前記窒素を前記溶融塩貯留部へ供給し、
前記水供給装置は、前記水を前記溶融塩貯留部へ供給し、
前記アンモニア生成装置は、前記電極に通電することでアンモニアを電解合成してもよい。
このようなアンモニア生成装置によれば、空気から分離した窒素と、内燃機関の排気から分離した水と、を用いてアンモニアを電解合成することができる。
また、前記水供給装置は、
前記内燃機関の排気中の水を凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部により凝縮された水を水蒸気とする蒸発部と、
を備えることができる。
すなわち、排気中の水蒸気を凝縮して水を液化し、この液化した水を再度蒸発させて水蒸気とする。このようにして得られる水蒸気をアンモニア生成装置へ供給する。ここで、排気中の水を一旦凝縮させてから蒸発させることにより、排気中に含まれていた不純物を除去することが可能となる。また、水蒸気の状態でアンモニア生成装置へ供給することができるため、アンモニアの生成効率を高めることができる。なお、凝縮部は、例えば、内燃機関の排気と、内燃機関の冷却水と、で熱交換を行うことで水を凝縮させてもよい。また、水供給装置は、アンモニア生成装置の温度が暖機完了の温度である所定温度以上のときに、アンモニア生成装置へ水蒸気を供給してもよい。
また、前記水供給装置は、前記凝縮部において凝縮した水、または、前記蒸発部が水蒸気とした水が再度凝縮した水の少なくとも一方を貯留する水貯留部を備えることができる。
ここで、液体の状態であれば、気体の状態よりも、より小さい容積で水を貯留することができるため、装置の小型化が可能となる。また、一般に、水を凝縮させるには、ある程度の時間がかかる。このため、凝縮部において水が凝縮するまで、アンモニア生成装置に水蒸気を供給できなくなる虞がある。これに対し、液体の状態で水を貯留しておくことにより、水が凝縮するまで待つ必要がなくなる。そして、アンモニア生成装置へ供給する水が不足することを抑制できる。また、蒸発部からアンモニア生成装置への水の供給と、凝縮部における水の凝縮と、を別々に制御することができるので、制御性を向上させることができる。さらに、液体の水のほうが、水蒸気よりも、腐食性が低いため、水蒸気ではなく凝縮した水を貯留することにより、水貯留部が腐食することを抑制できる。
また、前記水供給装置は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されていない場合であっても、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記
水貯留部に貯留することができる。
このようにすることで、アンモニアを生成する前から、液体の状態で水を貯留しておくことができる。これにより、アンモニア生成時において、水が不足することを抑制できる。すなわち、水の凝縮が遅れることによりアンモニアが生成できなくなることを抑制できる。
また、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の停止後であっても、前記水供給装置は、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留することができる。
内燃機関の停止後であっても、排気通路内には内燃機関からの排気が存在しているため、該排気から水を凝縮させることができる。なお、内燃機関の停止後であっても、例えばポンプを利用することにより、水供給装置へ内燃機関の排気を供給することができる。また、例えば凝縮部と排気通路との温度差により排気が流れる場合もある。そして、水貯留部に水を貯留しておくことにより、次回の内燃機関の始動後に水が凝縮するまで待つ必要がないため、アンモニア生成装置に速やかに水を供給することができる。これにより、内燃機関の始動後に速やかにアンモニアを生成することができる。このように、水の貯留量が所定の水の量に達するまでは液体の水を継続して貯留することで、次回のアンモニア生成時に液体の水が不足することを抑制できる。
また、前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
前記制御部は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
前記水供給装置は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留することができる。
内燃機関の自動停止を禁止することにより、水の貯留に電力が必要な場合には、必要となる電力を内燃機関において発電することができる。また、内燃機関が作動していれば、水蒸気を多く含んだ排気を継続して水供給装置に供給することができるので、水の凝縮を促進させることができる。そして、水貯留部に予め水を貯留しておくことにより、水凝縮部において水を凝縮させることが困難な状態であっても、水貯留部から蒸発部へ水を供給することができる。なお、制御部は、水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量に達し、且つ、他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関の自動停止を許可してもよい。このように、水の貯留量が所定の水の量に達するまでは液体の水を継続して貯留することで、次回のアンモニア生成時に液体の水が不足することを抑制できる。
なお、所定の水の量は、凝縮部において水が凝縮していない場合であっても、触媒へアンモニアを供給するときにアンモニアが不足しないように、アンモニア生成装置においてアンモニアを生成可能な水の量とすることができる。また、所定の水の量は、次回の内燃機関の始動時においてアンモニアを生成するのに必要となる水の量としてもよい。また、所定の水の量は、内燃機関が始動してから水が凝縮するまでの期間に、アンモニア生成装置においてアンモニアを生成するのに必要となる水の量としてもよい。また、所定の水の量は、凝縮部において水の凝縮が完了するまでに、アンモニア生成装置においてアンモニアを生成するために必要となる水の量としてもよい。
また、前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
前記制御部は、前記凝縮部において水を凝縮している場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止することができる。
すなわち、内燃機関の自動停止よりも水の凝縮を優先させてもよい。これにより、継続して水を凝縮させることができるので、水蒸気の生成に必要となる液体の水が不足することを抑制できる。また、継続してアンモニアを生成することができる。なお、凝縮した水が所定の水の量に達し、さらに他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関を自動停止させてもよい。
また、前記アンモニア供給装置は、前記アンモニア生成装置により生成されるアンモニアを貯留するアンモニア貯留部を備えることができる。
アンモニア生成装置により生成されるアンモニアを貯留しておくことにより、アンモニア生成装置がアンモニアを生成することが困難な状態であっても、貯留しておいたアンモニアを触媒へ供給することができる。これにより、触媒において還元剤が不足することを抑制できる。
また、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の停止後であっても、前記アンモニア生成装置は、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留することができる。
ここで、アンモニア貯留部に予めアンモニアを貯留しておくことにより、アンモニア生成装置においてアンモニアを生成することが困難な状態であっても、アンモニア貯留部から触媒へアンモニアを供給することができる。例えば、内燃機関の始動直後には、アンモニア生成装置の温度が低いために、アンモニアの生成効率が低い場合もある。これに対し、内燃機関の停止直後であれば、アンモニア生成装置の温度が高いためにアンモニアの生成効率が高い。したがって、内燃機関の停止後にアンモニアを生成し、このアンモニアを貯留しておけば、次回の内燃機関の始動時にアンモニアの生成効率が低い場合であっても、貯留しておいたアンモニアを触媒へ供給することができる。このように、内燃機関の停止後であってもアンモニアの貯留量が所定のアンモニア量に達するまではアンモニアの生成を継続することで、次回の内燃機関の始動時においてアンモニアが不足することを抑制できる。
また、前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
前記制御部は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
前記アンモニア生成装置は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留することができる。
内燃機関の自動停止を禁止することにより、アンモニアの生成に電力が必要な場合には、必要となる電力を内燃機関において発電することができる。また、内燃機関の自動停止を禁止することで、例えば、内燃機関の排気の熱を利用して、アンモニア供給装置の温度を維持することができる。そして、アンモニア貯留部に予めアンモニアを貯留しておくことにより、アンモニア生成装置においてアンモニアを生成することが困難な状態であっても、アンモニア貯留部から触媒へアンモニアを供給することができる。なお、制御部は、アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量に達し、且つ、他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関の自動停止を許可してもよい。このように、アンモニアの貯留量が所定のアンモニア量に達するまではアンモニアの生成を継続することで、触媒へ供給するアンモニアが不足することを抑制できる。
なお、所定のアンモニア量は、アンモニアを生成することが困難な状態のときに、触媒において排気を浄化できるアンモニア量とすることができる。例えば、所定のアンモニア量は、アンモニア生成装置の暖機が完了するまでに触媒へ供給するアンモニア量としてもよい。
また、前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
前記制御部は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されている場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止することができる。
すなわち、内燃機関の自動停止よりもアンモニアの生成を優先してもよい。これにより、継続してアンモニアを生成することができるので、触媒へ供給するアンモニアが不足することを抑制できる。なお、アンモニアの生成量が所定のアンモニア量に達し、さらに他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関を自動停止させてもよい。
また、前記水供給装置は、前記触媒よりも下流側の排気通路から排気を取り込む通路である排気取込通路を備え、
前記水供給装置は、前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離することができる。
ここで、排気が触媒を通過すると、排気中の不純物が触媒により除去されるため、該不純物が水供給装置へ流入することを抑制できる。これにより、水供給装置において不純物を除去する程度が小さくて済む。また、アンモニア生成装置に不純物が混入してアンモニアの生成効率が低下することを抑制できる。
また、前記水供給装置は、前記触媒においてＮＯｘが浄化されているときに前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離することができる。
触媒はアンモニアを用いてＮＯｘを浄化する。そうすると、水供給装置へＮＯｘが流入することを抑制できる。ここで、水蒸気を凝縮させたり、再蒸発させたりする過程において、ＮＯｘを全て除去することは困難である。このため、水供給装置に流入するＮＯｘは、アンモニア生成装置にも流入し得る。このＮＯｘはアンモニア生成装置においてアンモニアの生成効率を低下させる虞がある。これに対し、ＮＯｘが浄化された排気を用いれば、アンモニア生成装置にＮＯｘが流入することを抑制できる。これにより、アンモニアの生成効率を高めることができる。なお、ＮＯｘが浄化されているときとは、触媒へアンモニアを供給しているときと考えてもよく、ＮＯｘの浄化に十分な量のアンモニアが触媒に吸着されているときと考えてもよく、触媒におけるＮＯｘの浄化率が許容範囲内のときと考えてもよい。
本発明によれば、ユーザの利便性を向上しつつ、アンモニアを用いたＮＯｘの浄化が可能となる。
実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。 アンモニア生成装置の暖機が完了した後にアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。 アンモニア生成装置の暖機が完了する前に水を凝縮するフローを示したフローチャートである。 ＮＯｘ触媒にアンモニアが供給されているときに水を凝縮するフローを示したフローチャートである。 内燃機関の停止後であってもアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。 内燃機関の自動停止を禁止してアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。 内燃機関の自動停止を実施するか否かを判定するフローを示したフローチャートである。 内燃機関の自動停止を禁止してアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。 内燃機関の自動停止を禁止して水を凝縮させるフローを示したフローチャートである。 内燃機関の自動停止を禁止して水を凝縮するフローを示したフローチャートである。 内燃機関の停止後であっても水を凝縮するフローを示したフローチャートである。 アンモニアタンクを設けない場合の、内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。 水タンクを設けない場合の、内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、下記の実施例は、可能な限り組み合わせて実施することもできる。
（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンであってもよい。内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒３（以下、「ＮＯｘ触媒３」という。）が設けられている。なお、本実施例では、選択還元型ＮＯｘ触媒を設けているが、アンモニアを用いて内燃機関１の排気を浄化する触媒であれば、他の触媒であってもよい。そして、本実施例においてはＮＯｘ触媒３が、本発明における触媒に相当する。
また、排気通路２には、アンモニア供給装置４が設けられている。アンモニア供給装置４は、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２へアンモニアを供給することで、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給する。アンモニア供給装置４は、排気中へアンモニアを噴射する噴射弁４１、アンモニアを貯留するアンモニアタンク４２、アンモニアを生成するアンモニア生成装置４３、アンモニア生成装置４３へ窒素を供給する窒素供給装置４４、アンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給する水供給装置４５を備えて構成されている。なお、本実施例においてはアンモニアタンク４２が、本発明におけるアンモニア貯留部に相当する。
窒素供給装置４４は、空気から窒素を分離する装置であり、例えば、空気を圧縮する圧縮機と、窒素富化膜とを備えている。窒素供給装置４４には、空気を取り込む通路である空気通路４４Ａの一端が接続されている。なお、空気通路４４Ａの他端は、大気に通じている。また、窒素供給装置４４には、該窒素供給装置４４により分離された窒素をアンモニア生成装置４３へ供給するための通路となる窒素通路４４Ｂの一端が接続されている。窒素通路４４Ｂの他端は、アンモニア生成装置４３に接続されている。なお、窒素供給装置４４は、他の公知の装置により空気から窒素を分離してもよい。また、窒素供給装置４
４は、窒素を分離した残りのガスを大気中へ放出してもよい。
水供給装置４５は、排気に含まれる水を凝縮させる凝縮器４５Ａ、凝縮した液体の水を貯留する水タンク４５Ｂ、凝縮した水を、再度蒸発させて水蒸気とする蒸発器４５Ｃを備えている。凝縮器４５Ａには、内燃機関１の排気を取り込むための通路である排気取込通路４５Ｄの一端が接続されている。排気取込通路４５Ｄの他端は、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気通路２に接続されている。また、凝縮器４５Ａの底部には、凝縮した水を水タンク４５Ｂに排出するための通路である第一凝縮水通路４５Ｅの一端が接続されている。第一凝縮水通路４５Ｅの他端は、水タンク４５Ｂに接続されている。
また、蒸発器４５Ｃには、水タンク４５Ｂから液体の水を取り込むための通路である第二凝縮水通路４５Ｆの一端が接続されている。第二凝縮水通路４５Ｆの他端は、水タンク４５Ｂに接続されている。また、蒸発器４５Ｃには、水蒸気をアンモニア生成装置４３へ供給するための通路である水蒸気通路４５Ｇの一端が接続されている。水蒸気通路４５Ｇの他端は、アンモニア生成装置４３に接続されている。蒸発器４５Ｃは、例えば、ヒータを用いて液体の水を加熱し、水蒸気とする。また、蒸発器４５Ｃは、液体の水の圧力を低下させることで、水蒸気を生成してもよい。
また、凝縮器４５Ａは、例えば、排気の温度よりも低い温度の熱媒体と、排気と、で熱交換を行う熱交換器を備え、該熱交換器により排気の温度を低下させることで、排気に含まれる水を凝縮する。熱媒体には、例えば、内燃機関１の冷却水、内燃機関１の潤滑油、空気、などを利用することができる。例えば、内燃機関１の冷却水は、温度が８０℃から９０℃の間に維持されている。この冷却水を用いて水を凝縮させることにより、凝縮水の温度は、８０℃から９０℃に近い温度となる。このため、蒸発器４５Ｃにおいて水を蒸発させ易くなる。これにより、水の蒸発に要するエネルギを低減することができる。また、排気を圧縮することにより、水を凝縮することもできる。
なお、本実施例においては凝縮器４５Ａが、本発明における凝縮部に相当する。また、本実施例においては蒸発器４５Ｃが、本発明における蒸発部に相当する。
水タンク４５Ｂは、液体の状態で水を貯留しておくタンクである。水タンク４５Ｂには、貯留されている水の量を測定する水量センサ４５Ｈが設けられている。なお、水タンク４５Ｂに貯留されている水の量は、推定することもできる。水タンク４５Ｂは、蒸発器４５Ｃにおいて蒸発し、再度凝縮した水を貯留してもよい。なお、本実施例においては水タンク４５Ｂが、本発明における水貯留部に相当する。
アンモニア生成装置４３は、溶融塩を貯留する容器４３Ａ、陽極４３Ｂ、陰極４３Ｃ、電源４３Ｄを備えている。なお、陽極４３Ｂは、水蒸気通路４５Ｇの他端付近に設けられている。また、陰極４３Ｃは、窒素通路４４Ｂの他端付近に設けられている。溶融塩としては、Ｎ３−が安定に存在できるものであれば良く、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物及びアルカリ土類金属ハロゲン化物の少なくとも１種が挙げられる。なお、本実施例では容器４３Ａが、本発明における溶融塩貯留部に相当する。また、本実施例では陽極４３Ｂ及び陰極４３Ｃが、本発明における一対の電極に相当する。
アルカリ金属ハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＲｂＢｒ、ＣｓＢｒ、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＲｂＩ、ＣｓＩ等が挙げられる。アルカリ土類金属ハロゲン化物としては、例えば、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＳｒＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＣａＢｒ２、ＳｒＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＩ２、ＳｒＩ２、ＢａＩ２等が挙げられる。これらの化合物
は単独又は二種以上を組み合わせて使用できる。化合物の組み合わせや混合比は限定的ではなく、溶融塩の所望の作動温度等に応じて適宜設定することができる。
なお、溶融塩の温度は限定的ではないが、高温領域ではアンモニアが窒素ガスと水素ガスとに分解し易いため、アンモニアの分解を抑制する点で２００〜４５０℃が好ましく、２５０〜４００℃がより好ましい。なお、溶融塩は、例えば、ヒータにより加熱することができる。また、排気の熱を利用して、溶融塩を加熱してもよい。例えば、排気と溶融塩とで熱交換を行う熱交換器を備えていてもよい。
陽極４３Ｂとしては、水蒸気の反応により生じるＯ２−を酸化して酸素ガスを発生させる電極を用いる。陽極４３Ｂとしては、不溶性陽極や酸素発生陽極として市販されている電極材料が使用できる。陽極反応は次の通りである。
２Ｏ２− →Ｏ２＋４ｅ−
なお、上記陽極反応は主反応であり、その他、溶融塩中でＨ２Ｏの平衡反応により生じるＯＨ−を酸化して酸素ガスを発生させる反応や、ごく僅かであるが溶融塩中に残留するＨ２Ｏから酸素ガスを発生させる反応も生じるものと考えられる。このため、容器４３Ａには、酸素ガスを外部へ放出するための通路である酸素通路４３Ｅの一端が接続されている。酸素通路４３Ｅの他端は、大気に通じている。
一方、陰極４３Ｃとしては、窒素ガスを還元してＮ３−を溶融塩に供給する陰極を用いる。陰極４３Ｃの材質としては、窒素ガスを還元できる金属や合金であれば良い。陰極反応は次の通りである。
Ｎ２＋６ｅ− → ２Ｎ３−
そして、溶融塩中では、以下の反応が生じる。
２Ｎ３−＋３Ｈ２Ｏ → ＮＨ３＋３Ｏ２−
上記反応により以下の反応が生じることとなり、アンモニア生成装置４３においてアンモニアが電解合成される。
Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ → ２ＮＨ３＋３／２Ｏ２
容器４３Ａには、生成されたアンモニアをアンモニアタンク４２へ排出するための通路である第一アンモニア通路４２Ａの一端が接続されている。第一アンモニア通路４２Ａの他端は、アンモニアタンク４２に接続されている。
アンモニアタンク４２には、アンモニアを噴射弁４１へ供給するための通路である第二アンモニア通路４２Ｂの一端が接続されている。第二アンモニア通路４２Ｂの他端は、噴射弁４１へ接続されている。アンモニアタンク４２には、貯留されているアンモニアの量を測定するアンモニア量センサ４２Ｃが設けられている。噴射弁４１は、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２に設けられている。噴射弁４１から噴射されたアンモニアは、ＮＯｘ触媒３において還元剤として利用される。
なお、排気取込通路４５Ｄ、第一凝縮水通路４５Ｅ、第二凝縮水通路４５Ｆ、水蒸気通路４５Ｇ、第一アンモニア通路４２Ａ、第二アンモニア通路４２Ｂの各通路を流体が流通するように、ポンプを備えていてもよい。また、これらの通路には、通路を開閉する弁を備えていてもよい。
例えば、排気取込通路４５Ｄには、排気通路２から凝縮器４５Ａへ向けてガスを吐出するポンプを備えていてもよい。このポンプによれば、排気の圧力が比較的低い場合、また
は、内燃機関１が停止されている場合であっても、内燃機関１の排気を凝縮器４５Ａに供給することができる。ただし、排気中の水を凝縮させるために凝縮器４５Ａの温度が排気の温度よりも低くなるように設定されるため、この温度差を利用すれば、ポンプを備えていなくても、排気を凝縮器４５Ａに取り込むことができる。
また、排気取込通路４５Ｄには、該排気取込通路４５Ｄを開閉する弁を備えていてもよい。例えば、水を凝縮させる必要のない場合には弁を閉じてガスの流通を遮断することで、水タンク４５Ｂに必要以上の水が貯留されることを抑制できる。
また、凝縮器４５Ａから水タンク４５Ｂへの水の供給は、ポンプを利用して行ってもよいが、重力を利用してもよい。たとえば、水タンク４５Ｂよりも凝縮器４５Ａを高い位置に設けておけば、凝縮器４５Ａにおいて凝縮した水であって、その後に重力の作用により下方に流れた水が、水タンク４５Ｂまで流れる。また、凝縮器４５Ａの底部または第一凝縮水通路４５Ｅにポンプを備えておけば、凝縮器４５Ａから水タンク４５Ｂへ水を供給することもできる。また、第一凝縮水通路４５Ｅにおける水の流通を遮断する弁を備えていてもよい。
同様に、水タンク４５Ｂから蒸発器４５Ｃへの水の供給は、ポンプを利用して行ってもよいし、重力を利用してもよい。また、第二凝縮水通路４５Ｆにおける水の流通を遮断する弁を備えていてもよい。また、蒸発器４５Ｃから容器４３Ａに向けて水蒸気を吐出するポンプを、水蒸気通路４５Ｇに設けてもよい。ただし、蒸発器４５Ｃにおいて水が蒸発することにより体積が増加すれば、ポンプを設けなくても、蒸発器４５Ｃから容器４３Ａへ水蒸気が流通する。また、水蒸気通路４５Ｇにおける水蒸気の流通を遮断する弁を備えていてもよい。
さらに、容器４３Ａからアンモニアタンク４２へ向けてアンモニアを吐出するポンプを、容器４３Ａまたは第一アンモニア通路４２Ａに備えていてもよい。ただし、容器４３Ａでは、窒素及び水蒸気が供給されることで圧力が高くなるので、この圧力を利用して、アンモニアを流通させることもできる。また、第一アンモニア通路４２Ａにおけるアンモニアの流通を遮断する弁を備えていてもよい。また、アンモニアタンク４２から噴射弁４１へ向けてアンモニアを吐出するポンプを、アンモニアタンク４２または第二アンモニア通路４２Ｂに備えていてもよい。この場合にも、アンモニアタンク４２内の圧力の上昇を利用して、アンモニアを流通させてもよい。また、第二アンモニア通路４２Ｂにおけるアンモニアの流通を遮断する弁を備えていてもよい。
また、空気通路４４Ａにおける空気の流通を遮断する弁を備えていてもよい。また、窒素通路４４Ｂにおける窒素の流通を遮断する弁を備えていてもよい。
また、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２には、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘを検知するＮＯｘセンサ７が設けられている。なお、ＮＯｘセンサ７は、内燃機関１から排出されるＮＯｘを検知しているともいえる。
そして、内燃機関１には電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上述した水量センサ４５Ｈ、アンモニア量センサ４２Ｃ、ＮＯｘセンサ７の他、クランクポジションセンサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続され、各センサの出力値がＥＣＵ１０に渡される。
したがって、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の検知に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ１２の検知に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可
能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘはＮＯｘセンサ７によって検知可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒３に浄化される前の排気であり、すなわちＮＯｘ触媒３に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。
また、ＥＣＵ１０は、アンモニア生成装置４３、窒素供給装置４４、及び、水供給装置４５を制御する。噴射弁４１及び電源４３Ｄは、ＥＣＵ１０と電気的に接続され、ＥＣＵ１０は、これらの機器を操作する。また、上述のポンプ又は弁を備えた場合には、ＥＣＵ１０によりこれらのポンプ又は弁が制御される。
そして、ＥＣＵ１０は、検知または推定される排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ量としてもよい。）に応じて、噴射弁４１に指示を出し、ＮＯｘの還元に必要な量のアンモニアが排気中に供給される。
また、ＥＣＵ１０は、アンモニア供給装置４においてアンモニアを生成させる。まず、排気通路２を流れる排気が排気取込通路４５Ｄを介して凝縮器４５Ａに取り込まれる。凝縮器４５Ａにおいては、排気中の水が凝縮して液体となる。この液体となった水は、第一凝縮水通路４５Ｅを介して流通し、水タンク４５Ｂに一旦貯留される。そして、水タンク４５Ｂ内の液体の水は、第二凝縮水通路４５Ｆを介して蒸発器４５Ｃに取り込まれる。蒸発器４５Ｃにおいては、液体の水が再度蒸発する。そして、水蒸気が、水蒸気通路４５Ｇを介して、容器４３Ａ内の陽極４３Ｂ付近に流入する。
また、空気通路４４Ａを介して窒素供給装置４４に空気が取り込まれる。窒素供給装置４４内では、窒素富化膜を用いた中空糸の中を空気が通過する際に、酸素が窒素富化膜を通り抜けて外部へ放出される。このため、中空糸の中の窒素の濃度が上がるので、窒素富化ガスを得ることができる。この窒素が、窒素通路４４Ｂを流通して、容器４３Ａ内の陰極４３Ｃ付近に流入する。
ＥＣＵ１０が電源４３Ｄを操作して陽極４３Ｂと陰極４３Ｃとに電圧を印加すると、アンモニアが電解合成される。このように生成されたアンモニアは、第一アンモニア通路４２Ａを流通してアンモニアタンク４２に一旦貯留される。アンモニアタンク４２内のアンモニアは、第二アンモニア通路４２Ｂを流通して噴射弁４１に到達し、ＥＣＵ４１が噴射弁４１を開弁すると、アンモニアが排気通路２内へ供給される。このアンモニアは、排気と共にＮＯｘ触媒３に流入し、該ＮＯｘ触媒３に吸着される。そして、ＮＯｘ触媒３にＮＯｘが流入すると、ＮＯｘ触媒３に吸着されていたアンモニアによりＮＯｘが還元される。
以上説明したように、本実施例に係るアンモニア供給装置４では、アンモニアの生成に用いる水を内燃機関１の排気中から得るため、ユーザが水を供給する必要がない。また、アンモニアの生成に用いる窒素を空気中から得るため、ユーザが窒素を供給する必要がない。したがって、ユーザにとって利便性が向上する。また、排気中の水分を凝縮器４５Ａにおいて凝縮させた後に、蒸発器４５Ｃにおいて蒸発させる過程において、排気中の不純物を除去することができる。これにより、溶融塩内に不純物が流入することを抑制できるので、アンモニア生成効率の低下を抑制することができる。なお、本実施例では、水供給装置４５からアンモニア生成装置４３へ水蒸気の状態で水を供給しているが、液体の水を供給することによりアンモニアを生成することもできる。ただし、電解合成の場合、電極に反応物質を接触させるが、接触にあたっては液体よりも気体のほうが効率が良い。したがって、アンモニア生成装置４３に水蒸気を供給する場合には、液体の水を供給する場合よりも、アンモニアの生成効率をより高めることができる。
なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気通路２に排気取込通路４５Ｄが接続されているが、これに代えて、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２に排気取込通路４５Ｄが接続されていてもよい。
また、本実施例においては、水供給装置４５は、排気中に含まれる水を凝縮させ、さらに液体の水を蒸発させてアンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給している。しかし、アンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給することができれば、他の方法により排気から水蒸気を分離してアンモニア生成装置４３へ供給してもよい。例えば、排気中から水蒸気を直接分離可能な膜を用いてもよい。この場合、水を凝縮させる必要はない。
（実施例２）
本実施例においては、アンモニア生成装置４３の暖機が完了してから、該アンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
なお、アンモニア生成装置４３では、溶融塩の種類にもよるが、溶融塩の温度が例えば２００℃から２５０℃になると暖機が完了する。内燃機関１の始動時などには溶融塩の温度が低く、また、溶融塩の温度を上昇させるのには時間がかかるため、アンモニア生成装置４３に窒素及び水蒸気を供給しても、アンモニアはほとんど生成されない。
そこで、本実施例では、アンモニア生成装置４３の暖機が完了した後に、アンモニアの生成を開始する。このため、アンモニア生成装置４３の暖機が完了した後に、水供給装置４５からアンモニア生成装置４３に水蒸気を供給する。なお、アンモニアタンク４２にアンモニアを貯留しておけば、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前であっても、アンモニアタンク４２内のアンモニアをＮＯｘ触媒３に供給することができる。これにより、ＮＯｘが浄化されない期間を短くすることができる。
図２は、アンモニア生成装置４３の暖機が完了した後にアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
ステップＳ１０１では、アンモニア生成装置４３の暖機が完了したか否か判定される。例えば、溶融塩の温度が所定温度（例えば２００℃〜２５０℃）に達したか否か判定される。この場合、溶融塩の温度を測定する温度センサを設けてもよい。また、溶融塩の加熱時間に基づいて、溶融塩の温度を推定してもよい。また、溶融塩の加熱時間が所定時間に達した場合に、アンモニア生成装置４３の暖機が完了したと判定してもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０２では、水供給装置４５からアンモニア生成装置４３に水蒸気が供給される。これに合わせて、窒素供給装置４４からアンモニア生成装置４３に窒素を供給する。また、ＥＣＵ１０は、電源を操作し、陽極４３Ｂ及び陰極４３Ｃに電圧を印加する。これにより、アンモニア生成装置４３において、アンモニアが生成される。なお、ステップＳ１０２では、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成する必要がない場合には、アンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給しなくてもよい。例えば、アンモニアタンク４２に十分な量のアンモニアが貯留されている場合には、アンモニアを生成する必要はないため、アンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給しなくてもよい。また、アンモニアを生成する他の条件が成立するのを待って、アンモニア生成装置４３へ水蒸気を供給してもよい。
一方、ステップＳ１０３では、水供給装置４５からアンモニア生成装置４３に水蒸気が供給されない。このときには、水供給装置４５における水の流通を停止させてもよい。また、蒸発器４５Ｃにおける水の蒸発を停止させてもよい。水蒸気を供給しないことに合わせて、窒素供給装置４４からアンモニア生成装置４３へ窒素を供給しないようにしてもよい。また、陽極４３Ｂ及び陰極４３Ｃに電圧を印加しないようにしてもよい。
このようにして、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前に水供給装置４５において水が蒸発するのを抑制できる。このため、水の蒸発に要するエネルギを低減することができるので、例えば、燃費を向上させることができる。また、水タンク４５Ｂ内の水の減少を抑制できるので、アンモニア生成装置４３の暖機が完了した後に、すぐに蒸発器４５Ｃにおいて水を蒸発させ、水蒸気をアンモニア生成装置４３へ供給することができる。
（実施例３）
本実施例においては、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前であっても、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させ、凝縮させた水を水タンク４５Ｂに貯留する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
図１に示すように水タンク４５Ｂを備えていれば、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成していない場合であっても、液体の水を貯留することができる。このため、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前であっても、凝縮した水を貯留しておくことができる。
ここで、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮するには、ある程度の時間がかかる。したがって、アンモニア生成装置４３の暖機が完了した直後から凝縮器４５Ａにおいて水の凝縮を開始しても、水が凝縮されるまでは水蒸気の生成を待つ必要がある。すなわち、アンモニア生成装置４３の暖機が完了しても、すぐにはアンモニアを生成することができないので、ＮＯｘ触媒３に供給するアンモニアが不足する虞がある。
これに対して、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前に、水を凝縮させておけば、蒸発器４５Ｃへ速やかに液体の水を供給することができる。すなわち、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮するのを待たずに、前もって凝縮しておいた水で水蒸気を生成することができる。このため、アンモニアの生成を速やかに開始することができる。
また、水タンク４５Ｂに水を貯留しておけば、蒸発器４５Ｃにおける水の蒸発と、凝縮器４５Ａによる水の凝縮と、を夫々独立して実施できるので、制御性が向上する。また、気体ではなく液体の状態で水を貯留しておくことにより、水の貯留に必要な容積が小さくて済む。これにより、装置の小型化が可能となる。また、水蒸気よりも液体の水のほうが腐食性が低いため、水タンク４５Ｂの寿命を延ばすことができる。
図３は、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前に水を凝縮するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
ステップＳ２０１では、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前であるか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０１と同様にアンモニア生成装置４３の暖機が完了する前の状態であるか否か判定される。例えば、溶融塩の温度が所定温度（例えば２００℃〜２５０℃）未満であるか否か判定される。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ進む。一方、ステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、本ルーチンを終了させる。
ステップＳ２０２では、水タンク４５Ｂにおける水の貯留量が測定される。測定は、水
量センサ４５Ｈにより行われる。
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で測定される水の貯留量が、所定の水の量未満であるか否か判定される。本ステップでは、アンモニアの生成に十分な液体の水が水タンク４５Ｂに貯留されているか否か判定される。所定の水の量は、アンモニア生成装置４３の暖機完了後にアンモニアの生成をすぐに行うことができる液体の水の量であり、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。
ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進む。
ステップＳ２０４では、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させる。例えば、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させるために、排気取込通路４５Ｄに排気を流通させる。また、排気と熱交換を行う熱媒体を凝縮器４５Ａに流通させる。水の凝縮は、水タンク４５Ｂに貯留されている水の量が、所定の水の量以上となったときに終了する。ここで、ステップＳ２０４においては、すぐに水の凝縮を開始してもよいが、水を凝縮させる他の条件が成立するのを待って、水を凝縮してもよい。なお、アンモニアタンク４２に十分な量のアンモニアが貯留されており、すぐにアンモニアを生成する必要がない場合には、水を凝縮しなくてもよい。本ステップにおいて凝縮した水は、水タンク４５Ｂに貯留しておく。
一方、ステップＳ２０５では、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮されない。例えば、排気取込通路４５Ｄに排気が流通しないようにする。また、排気と熱交換を行う熱媒体を凝縮器４５Ａに流通させないようにする。なお、ステップＳ２０５においては、水タンク４５Ｂ内に十分な量の水が貯留されているため、水を凝縮しないとしているが、これに代えて、水タンク４５Ｂの容量までは水を凝縮するようにしてもよい。
ここで、例えば、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前にＮＯｘ触媒３へアンモニアが供給されることもある。この場合、アンモニアタンク４２内のアンモニアが消費される。したがって、アンモニア生成装置４３の暖機が完了した後に、アンモニアタンク４２へアンモニアを補充するために、多くのアンモニアをすぐに生成しなくてはならない場合もある。このような場合であっても、水タンク４５Ｂ内に液体の水を貯留しておけば、アンモニア生成時に水が不足することを抑制できる。そして、アンモニア生成装置４３において速やかにアンモニアを生成することができる。
（実施例４）
本実施例では、ＮＯｘ触媒３においてＮＯｘの浄化が行われているときに排気取込通路４５Ｄを介して取り込んだ排気から水を凝縮する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
排気取込通路４５Ｄは、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気通路２に接続されているため、ＮＯｘ触媒３においてＮＯｘの浄化が行われているときに排気を取り込むことで、水供給装置４５へＮＯｘが流入することを抑制できる。ここで、水蒸気を凝縮させたり、再蒸発させたりする過程において、ＮＯｘを完全に除去することは困難である。このため、水供給装置４５に流入するＮＯｘは、アンモニア生成装置４３にも流入し得る。このＮＯｘはアンモニア生成装置４３においてアンモニアの生成効率を低下させる虞がある。これに対して、ＮＯｘが浄化された後の排気を用いれば、アンモニア生成装置４３にＮＯｘが流入することを抑制できる。これにより、アンモニアの生成効率を高めることができる。
なお、ＮＯｘが浄化されているときとは、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給しているときと考えてもよく、ＮＯｘの浄化に十分な量のアンモニアがＮＯｘ触媒３に吸着されてい
るときと考えてもよく、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘの浄化率が許容範囲内のときと考えてもよい。
図４は、ＮＯｘ触媒３にアンモニアが供給されているときに水を凝縮するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
ステップＳ３０１では、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給中であるか否か判定される。本ステップでは、ＮＯｘ触媒３において、ＮＯｘの浄化が行われているか否か判定している。例えば、噴射弁４１からアンモニアを噴射しているときに、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給中であると判定される。また、噴射弁４１から噴射されたアンモニアがＮＯｘ触媒３に到達したときに、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給中であると判定される。また、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給中であるか否か判定することに代えて、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化率が許容範囲の下限値である閾値以上であるか否か判定してもよい。また、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給中であるか否か判定することに代えて、ＮＯｘ触媒３に吸着されているアンモニアが所定量以上であるか否か判定してもよい。この所定量は、ＮＯｘ浄化率が許容範囲の下限値となるアンモニアの吸着量である。また、本ステップでは、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給中であるか否か判定することに代えて、ＮＯｘ触媒３が活性化しているか否か判定してもよい。ＮＯｘ触媒３が活性化していれば、ＥＣＵ１０は噴射弁４１からアンモニアを噴射させるため、ＮＯｘ触媒３には、アンモニアが供給されていることになる。
ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進む。ここで、ステップＳ２０４においては、すぐに水の凝縮を開始してもよいが、水を凝縮させる他の条件が成立するのを待って、水を凝縮してもよい。なお、アンモニアタンク４２に十分な量のアンモニアが貯留されており、すぐにアンモニアを生成する必要がない場合には、水を凝縮しなくてもよい。
このように、ＮＯｘ触媒３にアンモニアが供給されているときであれば、ＮＯｘ触媒３においてＮＯｘが浄化されるため、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気中のＮＯｘ濃度は低い。したがって、凝縮器４５Ａにおいて凝縮される水にＮＯｘが混ざることを抑制できる。
なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３の他に、例えば、酸化触媒、三元触媒、パティキュレートフィルタ、又は、アンモニアスリップ触媒を設けることもできる。パティキュレートフィルタは、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。また、アンモニアスリップ触媒は、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気通路２に設けられ、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニアを酸化させる。これらの触媒またはフィルタよりも下流側の排気通路２に排気取込通路４５Ｄを接続することにより、凝縮器４５Ａにおいて凝縮される水の中に他の物質（ＨＣ，ＣＯ，ＰＭまたはアンモニア）が混ざることを抑制できる。
（実施例５）
本実施例においては、内燃機関１の停止後であっても、アンモニアタンク４２内のアンモニア量が所定のアンモニア量以上となるまでは、アンモニアを生成する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
ここで、アンモニアタンク４２に予めアンモニアを貯留しておくことにより、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することが困難な状態であっても、アンモニアタンク４２からＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給することができる。例えば、内燃機関１の始動直後には、アンモニア生成装置４３の温度が低いために、アンモニアの生成効率が
低い場合もある。これに対し、内燃機関１の停止直後であれば、アンモニア生成装置４３の温度が高いためにアンモニアの生成効率が高い。したがって、内燃機関１の停止後にアンモニアを生成し、このアンモニアを貯留しておけば、次回の内燃機関１の始動時にアンモニアの生成効率が低い場合であっても、貯留していたアンモニアをＮＯｘ触媒３へ供給することができる。すなわち、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前であっても、アンモニアタンク４２内のアンモニアをＮＯｘ触媒３へ供給することができる。このように、内燃機関１の停止後であってもアンモニアの貯留量が所定のアンモニア量に達するまではアンモニアの生成を継続することで、次回の内燃機関１の始動時においてアンモニアが不足することを抑制できる。
なお、所定のアンモニア量は、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することが困難な状態のときに、ＮＯｘ触媒３において排気を浄化できるアンモニア量とすることができる。例えば、所定のアンモニア量は、内燃機関の始動からアンモニア生成装置の暖機が完了するまでにＮＯｘ触媒３へ流入するＮＯｘを浄化するために必要なアンモニア量としてもよいし、これよりも多いアンモニア量としてもよい。
図５は、内燃機関１の停止後であってもアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
ステップＳ４０１では、内燃機関１が停止されたか否か判定される。例えば、運転者がキースイッチをＩＧ−ＯＦＦの位置に回した場合、又は、所定の自動停止条件が成立したときに運転者の意思とは関係なく自動停止される内燃機関１において所定の自動停止条件が成立した場合に、内燃機関１が停止されたと判定される。また、内燃機関１が停止されたか否か判定することに代えて、内燃機関１の回転数が０となっているか否か判定してもよい。ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップＳ４０２では、アンモニアタンク４２におけるアンモニアの貯留量が測定される。測定は、アンモニア量センサ４２Ｃにより行われる。
ステップＳ４０３では、ステップＳ４０２で測定されるアンモニアの貯留量が、所定のアンモニア量未満であるか否か判定される。本ステップでは、アンモニアタンク４２に貯留されているアンモニア量が、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化に十分なアンモニア量よりも少ないか否か判定される。所定のアンモニア量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ４０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４０５へ進む。
ステップＳ４０４では、アンモニア生成装置４３においてアンモニアが生成される。すなわち、内燃機関１が停止された後も、アンモニア生成装置４３へ窒素及び水蒸気を供給し、アンモニアを電解合成させる。生成されたアンモニアは、アンモニアタンク４２に貯留する。アンモニアの生成は、アンモニアタンク４２に貯留されているアンモニア量が、所定のアンモニア量以上となったときに終了する。ここで、ステップＳ４０４においては、すぐにアンモニアの生成を開始してもよいが、アンモニアを生成させる他の条件が成立するのを待って、アンモニアを生成してもよい。なお、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前に内燃機関１が停止された場合には、アンモニアを生成しなくてもよい。また、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前に内燃機関１が停止された場合には、内燃機関１の停止後にアンモニア生成装置４３の温度を上昇させて該アンモニア生成装置４３の暖機が完了した後に、アンモニアの生成を開始してもよい。また、内燃機関１の停止後にアンモニアの生成を行っていても、アンモニアを生成させることが困難な状態になった場合には、アンモニアタンク４２に貯留されているアンモニア量が所定のアンモニア量以
上となる前に、アンモニアの生成を停止させてもよい。例えば、内燃機関１の停止後にアンモニア生成装置４３の温度が低下してアンモニアの生成が困難になった場合には、アンモニアの生成を停止させてもよい。また、バッテリの充電残量が次回の内燃機関１の始動が困難となるほど減少する虞がある場合には、アンモニアを生成しなくてもよい。
一方、ステップＳ４０５では、アンモニア生成装置４３においてアンモニアが生成されない。本ステップでは、内燃機関１の停止と共に、窒素供給装置４４による窒素の分離及び窒素の供給、水供給装置４５による水蒸気の生成及び水蒸気の供給、アンモニア生成装置４３によるアンモニアの電解合成が停止される。なお、ステップＳ４０５では、アンモニアタンク４２内に十分な量のアンモニアが貯留されているため、アンモニアを生成しないとしているが、これに代えて、アンモニアタンク４２の容量まではアンモニアを生成するようにしてもよい。
このようにして、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することができないような状態であっても、内燃機関１の停止後に予めアンモニアタンク４２に十分な量のアンモニアを貯留しておくことができるので、アンモニアが不足することを抑制できる。すなわち、次回の内燃機関１の始動時において、アンモニア生成装置４３の暖機が完了する前、または、水供給装置４５において水蒸気の生成が完了する前であっても、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給することができる。
（実施例６）
本実施例においては、自動停止可能な内燃機関１を備えている場合において、アンモニアタンク４２内のアンモニア量が所定のアンモニア量以上となるまでは、内燃機関１の自動停止を禁止しつつ、アンモニアを生成する。ＥＣＵ１０は、所定の自動停止条件が成立した場合には、車両の運転者の意思によらず内燃機関１を停止させる。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。なお、本実施例及び以下の実施例においては内燃機関１を自動停止させるＥＣＵ１０が、本発明における制御部に相当する。
ここで、アンモニアタンク４２内のアンモニア量が少ない状態で内燃機関１が停止されると、次回の内燃機関１の始動時にアンモニアが不足する虞がある。例えば、内燃機関１の始動直後には、アンモニア生成装置４３の温度が低いために、アンモニアの生成効率が低くなる。ここで、実施例５のように、内燃機関１の停止後にアンモニアを生成することも考えられるが、アンモニアを生成するために電力が消費されると、バッテリの充電残量が不足する虞がある。
これに対して、アンモニアタンク４２内のアンモニア量が所定のアンモニア量以上となるまでは内燃機関１の自動停止を禁止することにより、必要となる電力を内燃機関１において発電することができる。また、溶融塩の温度維持に排気の熱が用いられている場合には、内燃機関１の自動停止を禁止することで、溶融塩の温度を適切な温度に維持することができる。また、凝縮器４５Ａにおける水の凝縮に内燃機関１の冷却水等が用いられている場合には、内燃機関１の自動停止を禁止することで、水の凝縮を促進させることができるので、速やかにアンモニアを生成することができる。
そして、内燃機関１の自動停止を禁止したときにアンモニアタンク４２に予めアンモニアを貯留しておくことにより、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することが困難な状態であっても、アンモニアタンク４２からＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給することができる。なお、ＥＣＵ１０は、アンモニアタンク４２に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量に達し、且つ、他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関１を停止させてもよい。
所定のアンモニア量は、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することが困難な状態のときに、ＮＯｘ触媒３において排気を浄化できるアンモニア量とすることができる。例えば、所定のアンモニア量は、次回の内燃機関１の始動時に、アンモニア生成装置４３の暖機が完了するまでＮＯｘ触媒３へ供給するアンモニア量とすることができる。
図６は、内燃機関１の自動停止を禁止してアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
本ルーチンでは、ステップＳ４０３で肯定判定がなされると、ステップＳ５０１へ進んで、内燃機関１の自動停止が禁止される。その後、ステップＳ４０４へ進んで、アンモニアが生成される。なお、ステップＳ５０１とステップＳ４０４との順序を入れ替えてもよい。また、ステップＳ４０３における所定のアンモニア量は、実施例５の場合と同じ値であってもよいが、異なる値とすることもできる。所定のアンモニア量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ここで、ステップＳ４０４においては、すぐにアンモニアの生成を開始してもよいが、アンモニアを生成させる他の条件が成立するのを待って、アンモニアを生成してもよい。なお、ステップＳ４０５では、アンモニアタンク４２内に十分な量のアンモニアが貯留されているため、アンモニアを生成しないとしているが、これに代えて、アンモニアタンク４２の容量まではアンモニアを生成するようにしてもよい。
また、図７は、内燃機関１の自動停止を実施するか否かを判定するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
ステップＳ５０２では、自動停止条件が成立しているか否か判定される。少なくとも、図６に示したフローのステップＳ５０１において内燃機関１の自動停止が禁止されている場合には、自動停止条件が成立していないと判定される。すなわち、内燃機関１の自動停止が禁止されていないことが内燃機関１の自動停止条件の１つとなる。また、ステップＳ４０３において否定判定がなされた場合であっても、他の自動停止条件が成立していなければ、ステップＳ５０２において否定判定がなされる。例えば、車速が０よりも大きい場合には、他の自動停止条件が成立していないと判定される。一方、図６に示したフローのステップＳ４０３において否定判定がなされた場合であって、さらに他の自動停止条件が成立していれば、ステップＳ５０２において肯定判定がなされる。他の自動停止条件の１つとして、例えば、車速が０であることを挙げることができる。
ステップＳ５０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ５０３へ進み、内燃機関１の自動停止が実施される。一方、ステップＳ５０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ５０４へ進み、内燃機関１の自動停止は実施されない。
このように、アンモニアタンク４２内のアンモニア量が所定のアンモニア量以上となるまでは、内燃機関１の自動停止を禁止しつつ、アンモニアの生成を継続する。したがって、内燃機関１の始動時には、アンモニアタンク４２内に十分な量のアンモニアが貯留されているので、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することができないような状態であっても、内燃機関１の自動停止を禁止したときにアンモニアタンク４２に貯留しておいたアンモニアを用いてＮＯｘを浄化することができる。
（実施例７）
本実施例においては、アンモニア生成装置４３においてアンモニアが生成されている場合には、内燃機関１の自動停止を禁止しつつ、アンモニアの生成を継続する。その他の装
置等は実施例１と同じため説明を省略する。
本実施例では、アンモニアタンク４２に貯留されているアンモニア量によらず、アンモニアが生成されているときには、内燃機関１の自動停止を禁止する。本実施例では、アンモニアタンク４２を設けていなくてもよい。この場合、例えば、次回の内燃機関１の始動後すぐにＮＯｘの浄化を行うことができるように、ＮＯｘ触媒３にアンモニアを吸着させておいてもよい。そして、アンモニアの生成が完了し、且つ、他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関１の自動停止が実施される。
また、アンモニアタンク４２を備えている場合、これにアンモニアを貯留しておけば、次回の内燃機関１の始動後すぐに、アンモニアタンク４２内のアンモニアをＮＯｘ触媒３へ供給することができる。また、内燃機関１の自動停止を禁止することにより、内燃機関１の排気を利用してアンモニア生成装置４３を加熱することができるため、アンモニアの生成効率を高めることができる。また、内燃機関１を作動させておくことにより、アンモニアの生成に必要となる電力を確保することができる。また、凝縮器４５Ａに内燃機関１の冷却水等を循環させることもできる。
図８は、内燃機関１の自動停止を禁止してアンモニアを生成するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
ステップＳ６０１では、アンモニア生成装置４３によりアンモニアが生成されているか否か判定される。なお、アンモニア生成装置４３において実際にはアンモニアは発生していないが、アンモニアを生成する工程が開始されている場合には、アンモニアが生成されていると判定してもよい。例えば、水供給装置４５からアンモニア生成装置４３に水蒸気が供給されており、窒素供給装置４４からアンモニア生成装置４３へ窒素が供給されており、陽極４３Ｂ及び陰極４３Ｃに電圧が印加されている場合には、アンモニアを生成する工程が開始されていると判定することができる。ステップＳ６０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０１へ進んで、内燃機関１の自動停止が禁止される。一方、ステップＳ６０１で否定判定がなされた場合には、本ルーチンを終了させる。
また、ＥＣＵ１０は、図７に示したフローに基づいて、内燃機関１の自動停止を実施するか否か判定する。少なくとも、図８に示したフローのステップＳ５０１において内燃機関１の自動停止が禁止されている場合には、自動停止条件が成立していないと判定される。すなわち、内燃機関１の自動停止が禁止されていないことが内燃機関１の自動停止条件の１つとなる。また、ステップＳ６０１において否定判定がなされた場合であっても、他の自動停止条件が成立していなければ、ステップＳ５０２において否定判定がなされる。一方、図８に示したフローのステップＳ６０１において否定判定がなされた場合であって、さらに他の自動停止条件が成立していれば、ステップＳ５０２において肯定判定がなされる。他の自動停止条件の１つとして、例えば、車速が０であることを挙げることができる。
このようにして、内燃機関１の自動停止が禁止されているときに予めアンモニアタンク４２に十分な量のアンモニアを貯留しておくことができるため、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成することができないような状態であっても、貯留しておいたアンモニアをＮＯｘ触媒３へ供給することができる。また、内燃機関１の自動停止を禁止することにより、内燃機関１の排気を利用してアンモニア生成装置４３を加熱することができるため、アンモニアの生成効率を高めることができる。また、アンモニアタンク４２を備えていない場合には、内燃機関１の自動停止を禁止してアンモニアを生成しつつＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給すれば、ＮＯｘ触媒３にアンモニアを吸着させておくことがで
きる。
（実施例８）
本実施例では、自動停止可能な内燃機関１を備えている場合において、水タンク４５Ｂ内の水の量が所定の水の量以上となるまでは、内燃機関１の自動停止を禁止しつつ、水を凝縮する。ＥＣＵ１０は、所定の自動停止条件が成立した場合には、車両の運転者の意思によらず内燃機関１を停止させる。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
ここで、水の貯留に電力が必要な場合には、内燃機関１の自動停止を禁止することにより、必要となる電力を内燃機関１において発電することができる。また、内燃機関１が作動していれば、水蒸気を多く含んだ排気を継続して凝縮器４５Ａに供給することができるので、水の凝縮を促進させることができる。そして、水タンク４５Ｂに予め水を貯留しておくことにより、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させることが困難な状態であっても、水タンク４５Ｂから蒸発器４５Ｃへ水を供給することができる。なお、ＥＣＵ１０は、水タンク４５Ｂに貯留されている水の量が所定の水の量に達し、且つ、他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関１の自動停止を許可してもよい。このように、水の貯留量が所定の水の量に達するまでは液体の水を継続して貯留することで、次回のアンモニア生成時に液体の水が不足することを抑制できる。
なお、所定の水の量は、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮していない場合であっても、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給するときにアンモニアが不足しないように、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成可能な水の量としてもよい。また、所定の水の量は、次回の内燃機関１の始動時においてアンモニアを生成するのに必要となる水の量としてもよい。また、所定の水の量は、内燃機関１が始動してから水が凝縮するまでの期間に、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成するのに必要となる水の量としてもよい。また、所定の水の量は、凝縮器４５Ａにおいて水の凝縮が完了するまでに、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成するために必要となる水の量としてもよい。
図９は、内燃機関１の自動停止を禁止して水を凝縮させるフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
本ルーチンでは、ステップＳ２０３で肯定判定がなされると、ステップＳ５０１へ進んで、内燃機関１の自動停止が禁止される。その後、ステップＳ２０４へ進んで、水が凝縮される。なお、ステップＳ５０１とステップＳ２０４との順序を入れ替えてもよい。また、ステップＳ２０３における所定の水の量は、実施例３の場合と同じ値であってもよいが、異なる値とすることもできる。所定の水の量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。また、ステップＳ２０４においては、すぐに水の凝縮を開始してもよいが、水を凝縮させる他の条件も成立しているときに、水を凝縮してもよい。また、ステップＳ２０５では、水タンク４５Ｂ内に十分な量の水が貯留されているため、水を凝縮しないとしているが、これに代えて、水タンク４５Ｂの容量までは水を凝縮するようにしてもよい。
また、ＥＣＵ１０は、図７に示したフローに基づいて、内燃機関１の自動停止を実施するか否か判定する。なお、少なくとも、図９に示したフローのステップＳ５０１において内燃機関１の自動停止が禁止されている場合には、自動停止条件が成立していないと判定される。すなわち、内燃機関１の自動停止が禁止されていないことが内燃機関１の自動停止条件の１つとなる。また、ステップＳ２０３において否定判定がなされた場合であっても、他の自動停止条件が成立していなければ、ステップＳ５０２において否定判定がなさ
れる。例えば、車速が０よりも大きい場合には、他の自動停止条件が成立していないと判定される。一方、図９に示したフローのステップＳ２０３において否定判定がなされた場合であって、さらに他の自動停止条件が成立していれば、ステップＳ５０２において肯定判定がなされる。他の自動停止条件の１つとして、例えば、車速が０であることを挙げることができる。
このように、内燃機関１の自動停止が禁止されているときに水タンク４５Ｂに予め水を貯留しておけば、次回の内燃機関１の始動後すぐに、アンモニア生成装置４３へ水を供給することが可能となる。また、内燃機関１が運転中であれば凝縮器４５Ａへより多くの排気を供給することができるため、水タンク４５Ｂ内の水の量を速やかに増加させることができる。このようにして、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させることができないような状態、または、水の凝縮が間に合わないような状態であっても、予め水タンク４５Ｂに貯留しておいた水を用いてアンモニアを生成することができる。
（実施例９）
本実施例では、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮されている場合には、内燃機関１の自動停止を禁止しつつ、水の凝縮を継続する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
本実施例では、水タンク４５Ｂに貯留されている水の量によらず、水が凝縮されているときには、内燃機関１の自動停止を禁止する。本実施例では、水タンク４５Ｂを設けていなくてもよい。この場合、例えば、このときに凝縮される水を用いて生成されるアンモニアを、アンモニアタンク４２に貯留しておいてもよい。そして、水の凝縮が完了し、且つ、他の自動停止条件が成立していれば、内燃機関１の自動停止が実施される。
また、水タンク４５Ｂを備えている場合、これに水を貯留しておけば、次回の内燃機関１の始動後すぐに、蒸発器４５Ｃへ水を供給することができる。また、内燃機関１の自動停止を禁止することにより、内燃機関１の冷却水を利用して水を凝縮させることができるため、水を凝縮させる効率を高めることができる。また、水の凝縮に電力が必要となる場合には、内燃機関１を作動させておくことにより、水の凝縮に必要となる電力を確保することができる。
図１０は、内燃機関１の自動停止を禁止して水を凝縮するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
ステップＳ８０１では、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮されているか否か判定される。なお、凝縮器４５Ａにおいて実際には水が凝縮していないが、水を凝縮する工程が開始されている場合には、水が凝縮されていると判定してもよい。例えば、排気取込通路４５Ｄに排気が流通しており、排気と熱交換をさせる熱媒体が凝縮器４５Ａを流通している場合には、水を凝縮する工程が開始されていると判定することができる。ステップＳ８０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０１へ進んで、内燃機関１の自動停止が禁止される。一方、ステップＳ８０１で否定判定がなされた場合には、本ルーチンを終了させる。
また、ＥＣＵ１０は、図７に示したフローに基づいて、内燃機関１の自動停止を実施するか否か判定する。少なくとも、図１０に示したフローのステップＳ５０１において内燃機関１の自動停止が禁止されている場合には、自動停止条件が成立していないと判定される。すなわち、内燃機関１の自動停止が禁止されていないことが内燃機関１の自動停止条件の１つとなる。また、ステップＳ８０１において否定判定がなされた場合であっても、
他の自動停止条件が成立していなければ、ステップＳ５０２において否定判定がなされる。一方、図１０に示したフローのステップＳ８０１において否定判定がなされた場合であって、さらに他の自動停止条件が成立していれば、ステップＳ５０２において肯定判定がなされる。他の自動停止条件の１つとして、例えば、車速が０であることを挙げることができる。
このようにして、内燃機関１の自動停止を禁止しているときに予め水タンク４５Ｂに十分な量の液体の水を貯留しておくことができるので、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させることができないような状態であっても、貯留しておいた水を用いてアンモニアを生成することができる。また、内燃機関１の自動停止を禁止することにより、内燃機関１の冷却水を利用して水を凝縮させることができるため、水を凝縮する効率を高めることができる。また、内燃機関１が運転中であれば凝縮器４５Ａへより多くの排気を供給することができるため、水タンク４５Ｂ内の水の量を速やかに増加させることができる。
（実施例１０）
本実施例においては、内燃機関１の停止後であっても、水タンク４５Ｂ内の水の量が所定の水の量以上となるまでは、水を凝縮する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
ここで、内燃機関１の停止後に水タンク４５Ｂに予め水を貯留しておくことにより、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させることが困難な状態であっても、水タンク４５Ｂから蒸発器４５Ｃへ水を供給することができる。例えば、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮するのには、ある程度の時間がかかる。すなわち、内燃機関１の始動直後から水の凝縮を開始しても、すぐには水を凝縮することができないので、液体の水が不足する虞がある。したがって、水が凝縮されるまではアンモニアの生成が困難となり、ＮＯｘ触媒３に供給するアンモニアが不足する虞がある。一方、水タンク４５Ｂに水を貯留しておくことにより、次回の内燃機関１の始動後に水が凝縮するまで待つ必要がないため、蒸発器４５Ｃに速やかに水を供給して水蒸気を発生させ、この水蒸気をアンモニア生成装置４３に供給することができる。これにより、内燃機関１の始動後に速やかにアンモニアを生成することができる。このように、水タンク４５Ｂにおける水の貯留量が所定の水の量に達するまでは液体の水を継続して貯留することで、次回のアンモニア生成時に水が不足することを抑制できる。
所定の水の量は、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮していない場合であっても、ＮＯｘ触媒３へアンモニアを供給するときにアンモニアが不足しないように、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成可能な水の量としてもよい。また、所定の水の量は、次回の内燃機関１の始動時においてアンモニアを生成するのに必要となる水の量としてもよい。また、所定の水の量は、内燃機関１が始動してから水が凝縮するまでの期間に、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成するのに必要となる水の量としてもよい。また、所定の水の量は、凝縮器４５Ａにおいて水の凝縮が完了するまでに、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成するために必要となる水の量としてもよい。
なお、内燃機関１の停止後であっても、排気通路２内には内燃機関１からの排気が存在しているため、該排気から水を凝縮させることができる。例えば、排気取込通路４５Ｄにポンプを設けておけば、内燃機関１の停止後であってもポンプを作動させることにより、凝縮器４５Ａへ内燃機関１の排気を供給することができる。また、例えば凝縮器４５Ａと排気通路２との温度差を利用して排気を流通させることもできる。
図１１は、内燃機関１の停止後であっても水を凝縮するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、前記フロー
と同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
本ルーチンでは、ステップＳ４０１において、内燃機関１が停止されたか否か判定される。そして、ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
ステップＳ２０２では、水タンク４５Ｂにおける水の貯留量が測定される。そして、ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で測定される水の貯留量が、所定の水の量未満であるか否か判定される。所定の水の量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進む。
ステップＳ２０４では、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させる。例えば、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮させるために、排気取込通路４５Ｄに排気を流通させる。また、排気と熱交換を行う熱媒体を凝縮器４５Ａに流通させる。水の凝縮は、水タンク４５Ｂに貯留されている水の量が、所定の水の量以上となったときに終了する。ここで、ステップＳ２０４においては、すぐに水の凝縮を開始してもよいが、水を凝縮させる他の条件が成立するのを待って、水を凝縮してもよい。なお、バッテリの充電残量が次回の内燃機関１の始動が困難となるほど減少する虞がある場合には、水を凝縮しなくてもよい。また、アンモニアタンク４２に十分な量のアンモニアが貯留されており、次回の内燃機関１の始動後すぐにアンモニアを生成する必要がない場合には、水を凝縮しなくてもよい。
一方、ステップＳ２０５では、凝縮器４５Ａにおいて水が凝縮されない。例えば、排気取込通路４５Ｄに排気が流通しないようにする。また、排気と熱交換を行う熱媒体を凝縮器４５Ａに流通させないようにする。なお、ステップＳ２０５においては、水タンク４５Ｂ内に十分な量の水が貯留されているため、水を凝縮しないとしているが、これに代えて、水タンク４５Ｂの容量までは水を凝縮するようにしてもよい。
このようにして、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮することができないような状態であっても、内燃機関１の停止後に予め水タンク４５Ｂに十分な量の水を貯留しておくことができるので、アンモニア生成時に水が不足することを抑制できる。そして、次回の内燃機関１の始動時において、速やかにアンモニアを生成することができる。
（実施例１１）
本実施例では、アンモニアタンク４２を設けていない。図１２は、アンモニアタンク４２を設けない場合の、内燃機関１の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１２においては、図１におけるアンモニアタンク４２、アンモニア量センサ４２Ｃ，第二アンモニア通路４２Ｂを備えていない。そして、容器４３Ａには、第一アンモニア通路４２Ａの一端が接続されている。また、第一アンモニア通路４２Ａの他端は、噴射弁４１に接続されている。他の装置等は図１と同じ符号を付して説明を省略する。
図１２のようにアンモニアタンク４２を省略することにより、噴射弁４１からアンモニアを供給する都度、アンモニア生成装置４３においてアンモニアを生成する。これにより、部品点数の削減が可能となる。
（実施例１２）
本実施例では、水タンク４５Ｂを設けていない。図１３は、水タンク４５Ｂを設けない場合の、内燃機関１の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１３においては、図１における水タンク４５Ｂ、第二凝縮水通路４５Ｆ、水量センサ４５Ｈを備えていない。そして、凝縮器４５Ａと蒸発器４５Ｃとは、第一凝縮水通路４５Ｅを介して接続されている
。他の装置等は図１と同じ符号を付して説明を省略する。
図１３のように水タンク４５Ｂを省略することにより、アンモニアを生成する都度、凝縮器４５Ａにおいて水を凝縮し、且つ、蒸発器４５Ｃにおいて水を蒸発させる。これにより、部品点数の削減が可能となる。なお、水タンク４５Ｂ及びアンモニアタンク４２を両方とも設けないようにしてもよい。
１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 選択還元型ＮＯｘ触媒
４ アンモニア供給装置
７ ＮＯｘセンサ
１０ ＥＣＵ
１１ クランクポジションセンサ
１２ アクセル開度センサ
４１ 噴射弁
４２ アンモニアタンク
４２Ａ 第一アンモニア通路
４２Ｂ 第二アンモニア通路
４２Ｃ アンモニア量センサ
４３ アンモニア生成装置
４３Ａ 容器
４３Ｂ 陽極
４３Ｃ 陰極
４３Ｄ 電源
４３Ｅ 酸素通路
４４ 窒素供給装置
４４Ａ 空気通路
４４Ｂ 窒素通路
４５ 水供給装置
４５Ａ 凝縮器
４５Ｂ 水タンク
４５Ｃ 蒸発器
４５Ｄ 排気取込通路
４５Ｅ 第一凝縮水通路
４５Ｆ 第二凝縮水通路
４５Ｇ 水蒸気通路
４５Ｈ 水量センサ

Claims (15)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
    前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
    前記アンモニア供給装置は、
    窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
    空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
    前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
    を備える内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記水供給装置は、前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を水蒸気の状態で前記アンモニア生成装置に供給し、
    前記アンモニア生成装置は、アンモニアを電解合成する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記アンモニア生成装置は、
    溶融塩を貯留する溶融塩貯留部と、
    前記溶融塩貯留部内に設けられる一対の電極と、
    を備え、
    前記窒素供給装置は、前記窒素を前記溶融塩貯留部へ供給し、
    前記水供給装置は、前記水を前記溶融塩貯留部へ供給し、
    前記アンモニア生成装置は、前記電極に通電することでアンモニアを電解合成する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記水供給装置は、
    前記内燃機関の排気中の水を凝縮させる凝縮部と、
    前記凝縮部により凝縮された水を水蒸気とする蒸発部と、
    を備える請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 前記水供給装置は、前記凝縮部において凝縮した水、または、前記蒸発部が水蒸気とした水が再度凝縮した水の少なくとも一方を貯留する水貯留部を備える請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 前記水供給装置は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されていない場合であっても、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留する請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  7. 前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の停止後であっても、前記水供給装置は、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留する請求項５または６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
    前記制御部は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
    前記水供給装置は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合に
    は、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留する請求項５または６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  9. 前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
    前記制御部は、前記凝縮部において水を凝縮している場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止する請求項４から６の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  10. 前記アンモニア供給装置は、前記アンモニア生成装置により生成されるアンモニアを貯留するアンモニア貯留部を備える請求項１から９の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  11. 前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の停止後であっても、前記アンモニア生成装置は、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留する請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  12. 前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
    前記制御部は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
    前記アンモニア生成装置は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留する請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  13. 前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
    前記制御部は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されている場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止する請求項１から１２の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  14. 前記水供給装置は、前記触媒よりも下流側の排気通路から排気を取り込む通路である排気取込通路を備え、
    前記水供給装置は、前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離する請求項１から１３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  15. 前記水供給装置は、前記触媒においてＮＯｘが浄化されているときに前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離する請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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