JP5346798B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置に関し、特に内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を還元するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを含む排気浄化装置に関する。

従来、例えば尿素などの還元剤を排気に添加することにより、排気に含まれる窒素酸化物を還元する排気浄化装置が公知である。このような排気浄化装置の場合、排気に添加する還元剤は、内燃機関の運転状態に応じて必要量が変化する。そこで、特許文献１に開示されている排気浄化装置は、内燃機関の運転状態に応じて予め算出した還元剤の添加量を、還元剤自身の圧力、温度、および排気の圧力などに基づいて補正している。

ところで、固体のアンモニア化合物を加熱によって分解することにより、還元剤である気体のアンモニアを発生させる排気浄化装置の場合、生成した気体のアンモニアはタンクなどの還元剤貯蔵部に貯えられる。この還元剤貯蔵部に貯えられている気体のアンモニアは、還元剤添加弁から排気への添加によって消費されると、圧力が低下する。この場合、還元剤貯蔵部の容量が小さいと、還元剤貯蔵部に貯えられている還元剤、すなわちアンモニアの圧力の変動が大きくなる。その結果、特許文献１に開示されているような補正を施しても、還元剤の添加量について精度の高い補正が困難になるという問題がある。また、還元剤の添加によって還元剤貯蔵部の圧力が排気通路における排気の圧力よりも低下すると、還元剤添加弁から還元剤貯蔵部へ排気が逆流する。排気には水蒸気が含まれているため、還元剤貯蔵部に排気が逆流すると、その水蒸気に還元剤であるアンモニアが溶解し、さらなる圧力の低下を招くという問題がある。

一方、この圧力変動の影響を低減するために還元剤貯蔵部の容量を拡大すると、還元剤生成部から還元剤貯蔵部へより多くの還元剤を供給する必要がある。そのため、内燃機関の運転開始から還元剤の供給までに長時間を必要とするとともに、還元剤の生成のために多くのエネルギーが必要となり内燃機関の燃費の悪化を招くという問題がある。

特開２００６−２３３９３６号公報

そこで、本発明の目的は、還元剤貯蔵部の容量の増大を招くことなく還元剤貯蔵部に貯えられている還元剤の圧力の低下を抑え、排気への還元剤の添加量が高精度に制御される排気浄化装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、添加弁制御手段は、圧力検出部により検出した還元剤貯蔵部に貯えられている還元剤の圧力が下限圧力を下回ると、還元剤添加弁の開閉周期を短縮する。すなわち、添加弁制御手段は、還元剤貯蔵部の圧力が低下し、下限圧力を下回ると、還元剤添加弁の開弁時間または開閉周期の少なくともいずれか一方を短縮する。還元剤添加弁の開弁時間を短縮することにより、還元剤添加弁からの還元剤の添加はより早期に停止され、還元剤貯蔵部における圧力低下が抑えられる。一方、還元剤の添加の停止によって、還元剤貯蔵部の容量を拡大しなくても、還元剤貯蔵部における還元剤の圧力は迅速に回復する。また、還元剤添加弁の開閉周期を短縮することにより、全体的な還元剤の噴射量を維持しつつ、還元剤貯蔵部に貯えられている還元剤の圧力変化が抑えられる。したがって、還元剤貯蔵部の容量の増大を招くことなく還元剤貯蔵部に貯えられている還元剤の圧力の低下を抑えることができる。また、還元剤貯蔵部における圧力の変化が小さくなるため、排気へ添加する還元剤の添加量は高精度に調整および補正される。したがって、排気へ添加する還元剤の量を高精度に制御することができる。

請求項３記載の発明では、下限圧力は排気の圧力よりも高く設定されている。これにより、還元剤貯蔵部の圧力は、排気通路よりも常に高くなる。したがって、排気通路を流れる排気の還元剤貯蔵部側への流入を制限することができる。

第１実施形態による排気浄化装置を適用したエンジンシステムを示す模式図 第１実施形態による排気浄化装置におけるアンモニアの圧力、制御信号および還元剤の添加量の経時的な変化を示す模式図 第２実施形態による排気浄化装置におけるアンモニアの圧力および還元剤の添加量の経時的な変化を示す模式図 第３実施形態による排気浄化装置におけるアンモニアの圧力および還元剤の添加量の経時的な変化を示す模式図 第３実施形態による排気浄化装置における処理の流れを示す概略図

以下、本発明の複数の実施形態による排気浄化装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態による排気浄化装置を適用したエンジンシステムを図１に示す。第１実施形態の場合、エンジンシステム１０は、内燃機関としてのディーゼルエンジン１１を備えている。内燃機関は、ディーゼルエンジン１１に限らず、ガソリンエンジンやガスタービンエンジンであってもよい。排気浄化装置１２は、ディーゼルエンジン１１の排気側に設けられている。

排気浄化装置１２は、排気管部材１３、還元触媒１４、還元剤添加弁１５、還元剤生成部１６、還元剤貯蔵部としてのアンモニアタンク１７、圧力検出部としての圧力センサ１８および制御部２０を備えている。排気管部材１３は、内部に排気通路２１を形成している。排気通路２１は、一方の端部がディーゼルエンジン１１に接続し、他方の端部が大気に開放している。ディーゼルエンジン１１の排気は、排気管部材１３が形成する排気通路２１を経由して大気中へ放出される。還元触媒１４は、排気管部材１３が形成する排気通路２１に設けられている。これにより、排気通路２１を流れる排気は、還元触媒１４を通過する。還元触媒１４は、いわゆるＳＣＲ触媒である。排気に含まれる窒素酸化物は、還元剤添加弁１５から排気へ供給されたアンモニアと還元触媒１４において反応し、窒素および水に還元される。排気通路２１には、還元触媒１４だけでなく、酸化触媒２２や図示しないＤＰＦ（Diesel Prticulate Filter）などの各種触媒やフィルタが設けられている。排気に含まれる炭化水素や一酸化炭素などは、酸化触媒２２で酸化される。

還元剤添加弁１５は、排気通路２１を流れる排気に還元剤としてのアンモニアを添加する。還元剤添加弁１５は、排気通路２１における排気の流れ方向において還元触媒１４の上流側すなわちディーゼルエンジン１１側に設けられている。還元剤添加弁１５は、噴射口２３および電磁弁２４を有している。還元剤添加弁１５の噴射口２３は、排気通路２１に露出している。電磁弁２４は、制御部２０からの制御信号に基づいてこの噴射口２３を開閉する。これにより、還元剤添加弁１５に供給されたアンモニアは、噴射口２３から排気通路２１を流れる排気に噴射される。噴射口２３からのアンモニアの噴射は、制御信号に基づいて駆動される電磁弁２４によって断続される。還元剤生成部１６は、固体の還元剤材料から気体の還元剤であるアンモニアを生成する。固体の還元剤材料は、例えば加熱することにより熱分解する炭酸アンモニウムなどのアンモニア化合物が用いられる。還元剤生成部１６は、この固体の還元剤材料を加熱する加熱手段としてヒータ２５を有している。ヒータ２５は、制御部２０からの制御信号によって通電され、固体の還元剤材料を加熱する。なお、加熱手段は、ヒータ２５に限らず、例えばディーゼルエンジン１１の排熱を利用するなど任意の手段を用いることができる。

還元剤貯蔵部としてのアンモニアタンク１７は、還元剤生成部１６で生成した気体のアンモニアを貯える。すなわち、還元剤生成部１６のヒータ２５で加熱することにより生成した気体のアンモニアは、アンモニアタンク１７に気体のまま貯えられる。還元剤生成部１６とアンモニアタンク１７との間は、タンク通路２７によって接続されている。還元剤生成部１６で生成した気体のアンモニアは、タンク通路２７を経由してアンモニアタンク１７へ供給される。アンモニアタンク１７と還元剤添加弁１５との間は、供給通路２８によって接続されている。アンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアは、供給通路２８を経由して還元剤添加弁１５へ供給される。

なお、このタンク通路２７から分岐して供給通路２８へ接続する分岐通路３１を設けてもよい。この分岐通路３１には、アンモニアタンク１７に比較して容量が小さなサブタンク３２を設けてもよい。例えばディーゼルエンジン１１の始動時のように短時間でアンモニアが必要なとき、還元剤生成部１６で生成したアンモニアをサブタンク３２に貯え、還元剤添加弁１５から供給する。これにより、サブタンク３２の圧力は短時間で排気の圧力よりも高くなり、ディーゼルエンジン１１の始動初期からアンモニアの供給が可能となる。この場合、タンク通路２７と分岐通路３１との分岐部分には三方弁３３が設けられる。三方弁３３は、還元剤生成部１６で生成したアンモニアが流れる通路をアンモニアタンク１７側またはサブタンク３２側のいずれかへ切り替える。また、供給通路２８および分岐通路３１には、それぞれ開閉弁３４、３５が設けられる。これら開閉弁３４、３５は、使用するタンクにあわせてアンモニアの流れを切り替える。三方弁３３および開閉弁３４、３５は、制御部２０からの駆動信号によってアンモニアが流れる通路を切り替える。

圧力センサ１８は、供給通路２８に設けられている。圧力センサ１８は、供給通路２８を流れるアンモニアの圧力を検出する。圧力センサ１８は、検出したアンモニアの圧力を電気信号として制御部２０へ出力する。制御部２０は、圧力センサ１８で検出した供給通路２８におけるアンモニアの圧力からアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力を検出する。また、供給通路２８には温度センサ３７が設けられている。温度センサ３７は、供給通路２８を流れるアンモニアの温度を検出する。温度センサ３７は、検出したアンモニアの温度を電気信号として制御部２０へ出力する。制御部２０は、温度センサ３７で検出した供給通路２８におけるアンモニアの温度からアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの温度を検出する。

制御部２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。制御部２０は、ＲＯＭに記録されているコンピュータプログラムに基づいて排気浄化装置１２をはじめとするエンジンシステム１０を制御する。制御部２０は、還元剤添加量算出部４１を有している。この還元剤添加量算出部４１は、制御部２０で実行されるコンピュータプログラムによってソフトウェア的に実現されている。なお、還元剤添加量算出部４１は、ハードウェア的に実現してもよい。制御部２０は、特許請求の範囲の添加弁制御手段に相当する。

排気浄化装置１２は、上記の構成に加え、排気温度センサ４２、排気圧力センサ４３、酸素濃度センサ４４およびＮＯｘセンサ４５を備えている。排気温度センサ４２は、排気通路２１に設けられており、排気通路２１を流れる排気の温度を検出する。排気温度センサ４２は、検出した排気の温度を電気信号として制御部２０へ出力する。排気圧力センサ４３、酸素濃度センサ４４およびＮＯｘセンサ４５は、いずれも排気通路２１に設けられている。排気圧力センサ４３は、特許請求の排気圧力検出部を構成しており、排気通路２１を流れる排気の圧力を検出する。排気圧力センサ４３は、検出した排気の圧力を電気信号として制御部２０へ出力する。酸素濃度センサ４４は、排気通路２１を流れる排気の酸素濃度を検出し、検出した酸素の濃度を電気信号として制御部２０へ出力する。ＮＯｘセンサ４５は、排気通路２１を流れる排気に含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、検出した窒素酸化物の濃度を電気信号として制御部２０へ出力する。

還元剤添加量算出部４１は、ディーゼルエンジン１１の運転状態、排気温度センサ４２、排気圧力センサ４３、酸素濃度センサ４４およびＮＯｘセンサ４５でそれぞれ検出した排気温度、排気圧力、酸素濃度およびＮＯｘ濃度などに基づいて排気へ添加するアンモニアの量を算出する。さらに、還元剤添加量算出部４１は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力および温度センサ３７で検出したアンモニアの温度に基づいて算出したアンモニアの量を補正する。そして、制御部２０は、補正したアンモニアの添加量に基づいて還元剤添加弁１５の開閉を制御する。これにより、還元剤添加弁１５は、排気通路２１を流れる排気へ補正された添加量のアンモニアを噴射する。なお、制御部２０は、アクセルペダルの開度を検出する図示しないアクセル開度センサやディーゼルエンジン１１の回転数を検出する図示しない回転数センサなどに基づいてディーゼルエンジン１１の運転状態を検出する。

次に、上記の構成の第１実施形態による排気浄化装置１２の作用について図２に基づいて説明する。
エンジンシステム１０が始動されると、制御部２０は還元剤生成部１６のヒータ２５に通電する。これにより、還元剤生成部１６において固体のアンモニア化合物が熱分解し、気体のアンモニアが生成する。生成した気体のアンモニアは、アンモニアタンク１７に貯えられる。排気にアンモニアを添加する時期ｔになると、制御部２０は還元剤添加弁１５に制御信号を出力する。制御信号がオンになると、還元剤添加弁１５は開弁し、アンモニアは排気に噴射される。還元剤添加弁１５からアンモニアが噴射されると、アンモニアを貯えているアンモニアタンク１７の圧力は低下する。そして、アンモニアの添加量が多いとき、図２の実線で示すように圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐは、アンモニアの噴射によって排気圧力センサ４３で検出した排気通路２１における排気の圧力Ｐｅよりも小さくなる。

制御部２０は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐが排気圧力センサ４３で検出した排気の圧力Ｐｅを下回ったことを検出すると、還元剤添加弁１５の開弁時間または開閉周期の少なくともいずれか一方を短縮する。すなわち、本実施形態の場合、制御部２０は、制御信号のオン時間を短縮するとともに、制御信号の周波数を高める。これにより、還元剤添加弁１５は、開弁時間が短縮するとともに、開閉の周期が短縮される。そのため、還元剤添加弁１５が開弁している時間、すなわちアンモニアが噴射されている時間は短縮される。つまり、還元剤添加弁１５は、開弁してからより短時間で閉弁する。その結果、圧力センサ１８で検出するアンモニアの圧力Ｐ、すなわちアンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐの低下は抑えられる。つまり、アンモニアの添加時間が短縮されるため、アンモニアタンク１７における圧力Ｐの低下は抑制される。一方、還元剤添加弁１５が閉弁することにより、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐは迅速に回復する。また、制御部２０は、還元剤添加弁１５の開弁周期を短縮することにより、より単位時間当たりのアンモニアの噴射回数を増大させる。これにより、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加量は、制御信号の調整前と同様に確保される。

このように、制御部２０は、アンモニアの圧力Ｐが排気の圧力Ｐｅを下回ると、還元剤添加弁１５の開弁時間を短縮するとともに、開閉周期を短縮する。その結果、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐは、排気通路２１における排気の圧力Ｐｅを下回らない。また、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐの変動は、図２の破線Ｐｘで示すように従来の開弁時間および開閉周期が長い場合の圧力の変動と比較して小さくなる。

以上説明したように、第１実施形態の場合、制御部２０は、圧力センサ１８により検出したアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力Ｐが下限圧力である排気の圧力Ｐｅを下回ると、還元剤添加弁１５の開弁時間および開閉周期を短縮する。すなわち、制御部２０は、アンモニアタンク１７の圧力Ｐが低下し、排気の圧力Ｐｅを下回ると、還元剤添加弁１５の開弁時間を短縮するとともに、還元剤添加弁１５をより短期間で開閉する。これにより、還元剤添加弁１５から添加されるアンモニアは、より短期間で供給および供給の停止を繰り返す。そのため、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加はより早期に停止され、アンモニアタンク１７における圧力低下が抑えられる。一方、アンモニアの添加の停止によって、アンモニアの圧力Ｐは迅速に回復し、アンモニアタンク１７の容量を拡大しなくても、アンモニアの圧力変動は小さくなる。このように、還元剤添加弁１５の開弁時間および開閉周期を短縮することにより、全体的なアンモニアの噴射量を維持しつつ、アンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力変化が抑えられる。したがって、アンモニアタンク１７の容量の増大を招くことなくアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力Ｐの低下を抑えることができる。また、アンモニアタンク１７における圧力Ｐの変化が小さくなるため、排気へ添加するアンモニアの添加量は高精度に調整および補正される。したがって、排気へ添加するアンモニアの量を高精度に制御することができる。
また、第１実施形態では、アンモニアタンク１７の圧力の低下が抑えられるため、排気通路２１からアンモニアタンク１７への排気の流入が低減される。したがって、排気に含まれる水蒸気のアンモニアタンク１７での凝縮を低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による排気浄化装置１２について説明する。第２実施形態による排気浄化装置１２の構成は、第１実施形態と同一である。第２実施形態による排気浄化装置１２は、還元剤添加弁１５の開閉の制御が第１実施形態と異なる。以下、図３に基づいて第２実施形態による排気浄化装置１２の作用について説明する。
第２実施形態の場合、制御部２０は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達すると、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を停止する。そして、制御部２０は、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加の停止によって圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐが回復圧力Ｐｒに到達すると、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を再開する。

具体的には、制御部２０は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐが予め設定した下限圧力Ｐｉに到達すると、還元剤添加弁１５へ出力する制御信号をオフする。これにより、還元剤添加弁１５は、排気へのアンモニアの添加を停止する。ここで、下限圧力Ｐｉは、排気圧力センサ４３で検出した排気の圧力Ｐｅに基づいて設定されている。すなわち、下限圧力Ｐｉは、排気圧力センサ４３で検出した排気の圧力Ｐｅに、予め設定した余裕圧力Ｐｆを加え、Ｐｉ＝Ｐｅ＋Ｐｆとして設定されている。これにより、下限圧力Ｐｉは、常に排気の圧力Ｐｅよりも高くなる。なお、下限圧力Ｐｉは、刻々と変化する排気の圧力Ｐｅの変化に応じて可変的に設定してもよく、予め想定される排気の圧力Ｐｅの平均値や最大値などに基づいて設定してもよい。

還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を停止することにより、圧力センサ１８で検出するアンモニアの圧力Ｐ、すなわちアンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐの低下は抑えられる。つまり、アンモニアの圧力Ｐが排気の圧力Ｐｅに到達する前に下限圧力Ｐｉでアンモニアの添加が停止されるため、アンモニアタンク１７における圧力Ｐの低下は抑制される。一方、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加が停止されることにより、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐは迅速に回復し、早期に回復圧力Ｐｒへ到達する。制御部２０は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐが回復圧力Ｐｒへ到達すると、排気へのアンモニアの添加を再開する。

このように、制御部２０は、アンモニアの圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達すると、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を停止する。一方、アンモニアの添加の停止によってアンモニアの圧力Ｐが回復圧力Ｐｒへ到達すると、排気へのアンモニアの添加を再開する。すなわち、制御部２０は、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐが下限圧力Ｐｉと回復圧力Ｐｒとの間になるように還元剤添加弁１５の開閉を制御する。その結果、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐの変動は低減される。

以上説明したように、第２実施形態では、制御部２０は、圧力センサ１８により検出したアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達すると、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を停止する。一方、アンモニアの添加の停止によってアンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐが回復圧力Ｐｒに到達すると、制御部２０は還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を再開する。このように、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐに基づいて還元剤添加弁１５を開閉することにより、アンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力Ｐの変化が抑えられる。したがって、アンモニアタンク１７の容量の増大を招くことなくアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力Ｐの低下を抑えることができる。また、アンモニアタンク１７における圧力Ｐの変化が小さくなるため、排気へ添加するアンモニアの添加量は高精度に調整および補正される。したがって、排気へ添加するアンモニアの量を高精度に制御することができる。

また、第２実施形態では、下限圧力Ｐｉは排気の圧力Ｐｅよりも高く設定されている。これにより、アンモニアタンク１７の圧力は、排気通路２１における排気の圧力Ｐｅよりも常に高くなる。したがって、排気通路２１を流れる排気のアンモニアタンク１７側への流入を防止することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態による排気浄化装置１２について説明する。第３実施形態による排気浄化装置１２の構成は、第１実施形態と同一である。第３実施形態による排気浄化装置１２は、還元剤添加弁１５の制御が第１実施形態および第２実施形態と異なる。以下、図４および図５に基づいて第３実施形態による排気浄化装置１２の作用について説明する。
第３実施形態の場合、制御部２０は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力が下限圧力Ｐｉに到達すると、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加を停止する。そして、制御部２０は、次回の以降の還元剤添加弁１５の開弁時間および開閉周期を短縮する。

具体的な処理の流れを図５に基づいて説明する。制御部２０は、アンモニアを添加する時期ｔになると、アンモニアタンク１７の圧力Ｐが回復圧力Ｐｒ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０１）。すなわち、制御部２０は、圧力センサ１８で検出したアンモニアの圧力Ｐが回復圧力Ｐｒ以上であるか否かを判断する。制御部２０は、Ｓ１０１においてアンモニアタンク１７の圧力Ｐが回復圧力Ｐｒ以上であると判断すると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、前回のアンモニアの添加時においてアンモニアタンク１７の圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達したか否かを判断する（Ｓ１０２）。

制御部２０は、Ｓ１０２において前回の添加時にアンモニアタンク１７の圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達したと判断すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、還元剤添加弁１５の開閉周期を短縮する（Ｓ１０３）。すなわち、制御部２０は、還元剤添加弁１５へ出力する制御信号の周波数を増加させる。そして、制御部２０は、短縮した開弁時間および開閉周期に基づいて還元剤添加弁１５の開弁時間を設定し（Ｓ１０４）、設定した開弁時間に基づいて還元剤添加弁１５を駆動する（Ｓ１０５）。これにより、還元剤添加弁１５は、第１実施形態と同様に、開弁周期の短縮にともないアンモニアを噴射する時間が短縮される。そのため、アンモニアタンク１７における圧力Ｐの低下は抑制される。一方、開弁周期の短縮にともない、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐは迅速に回復する。

制御部２０は、Ｓ１０１においてアンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐが回復圧力Ｐｒ未満と判断したとき（Ｓ１０１：Ｎｏ）、還元剤添加弁１５からのアンモニアの添加処理を中断し（Ｓ１０６）、処理を終了する。また、制御部２０は、Ｓ１０２において前回の添加時においてアンモニアタンク１７の圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達していないと判断すると（Ｓ１０２：Ｎｏ）、Ｓ１０３およびＳ１０４の処理を行うことなく、Ｓ１０５へ移行する。すなわち、この場合、制御部２０は、既に設定されている還元剤添加弁１５の開弁時間に基づいて還元剤添加弁１５の開閉を制御する。

第３実施形態では、アンモニアタンク１７におけるアンモニアの圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達すると、次回以降におけるアンモニアの添加の際に還元剤添加弁１５の開弁時間および開閉周期を短縮する。したがって、アンモニアタンク１７の容量の増大を招くことなくアンモニアタンク１７に貯えられているアンモニアの圧力Ｐの変化を抑えることができる。また、アンモニアタンク１７における圧力Ｐの変化が小さくなるため、排気へ添加するアンモニアの添加量は高精度に調整および補正される。したがって、排気へ添加するアンモニアの量を高精度に制御することができる。

また、第３実施形態の場合、還元剤添加弁１５は、アンモニアタンク１７における圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達するまで、より長い開閉周期で駆動される。開閉周期が短い、すなわち制御信号の周波数が高くなるほど、還元剤添加弁１５は経時的な劣化が進む。そのため、第３実施形態のようにアンモニアタンク１７における圧力Ｐが下限圧力Ｐｉに到達するまで長い開弁周期で駆動することにより、還元剤添加弁１５の劣化は可能な限り抑制される。したがって、還元剤添加弁１５の寿命を延長することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

図面中、１２は排気浄化装置、１３は排気管部材、１４は還元触媒、１５は還元剤添加弁、１６は還元剤生成部、１７はアンモニアタンク（還元剤貯蔵部）、１８は圧力センサ（圧力検出部）、２０は制御部（添加弁制御手段）、２１は排気通路、４３は排気圧力センサ（排気圧力検出部）を示す。

Claims (4)

1. 排気が流れる排気通路を形成する排気管部材と、
   前記排気通路に設けられ、排気に含まれる窒素酸化物を還元する還元触媒と、
   前記排気通路を流れる排気へ還元剤を添加する還元剤添加弁と、
   固体の還元剤材料から気体の前記還元剤を生成する還元剤生成部と、
   前記還元剤生成部で生成した気体の前記還元剤を貯える還元剤貯蔵部と、
   前記還元剤貯蔵部に貯えられている前記還元剤の圧力を検出する圧力検出部と、
   前記排気通路を流れる排気の圧力を検出する排気圧力検出部と、
   前記圧力検出部で検出した前記還元剤の圧力が前記排気圧力検出部で検出した排気の圧力に応じて設定されている下限圧力を下回ると、前記還元剤添加弁の開弁時間および開閉周期を短縮する添加弁制御手段と、
   を備えることを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記下限圧力は、前記排気圧力検出部で検出した排気の圧力よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
3. 前記下限圧力は、前記排気圧力検出部で検出した排気の圧力に、予め設定された余裕圧力を加算して設定されていることを特徴とする請求項２記載の排気浄化装置。
4. 前記添加弁制御手段は、
   前記圧力検出部で検出した前記還元剤の圧力が前記下限圧力よりも高く設定されている回復圧力未満であるとき、前記還元剤添加弁からの前記還元剤の添加を停止し、
   前記圧力検出部で検出した前記還元剤の圧力が前記回復圧力以上であって、かつ前回の前記還元剤の添加時に前記下限圧力に到達していないとき、前記還元剤添加弁について既に設定されている前記開弁時間および前記開閉周期に基づいて前記還元剤添加弁を駆動することを特徴とする請求項２または３記載の排気浄化装置。

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