JP2009215891A - 還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】還元剤供給経路内の還元剤の回収制御を実施することに伴って、排気管中に還元剤が漏洩することを防ぐことができる還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路中に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置における、還元剤の供給経路内の還元剤を回収する還元剤回収手段を備えた還元剤供給装置を制御するための還元剤供給装置の制御装置であって、内燃機関が停止したことを検知する停止検知部と、内燃機関が停止したときに、還元剤供給経路内の還元剤の回収を開始させる還元剤回収手段制御部と、還元剤回収手段の作動開始時には還元剤噴射弁を閉じておき、所定時間経過後に還元剤噴射弁を開く噴射弁制御部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置に関する。特に、還元剤供給経路内の還元剤を回収する手段を備えた還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びにそのような制御装置を備えた排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、環境に影響を与えるおそれのある窒素酸化物（以下、「ＮＯ_X」と称する。）が含まれている。従来、このＮＯ_Xを浄化するために用いられる排気浄化装置として、排気ガス中に尿素溶液等の還元剤を添加し、還元触媒中でＮＯ_Xを選択的に還元浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが知られている。

このＳＣＲシステムに用いられる還元剤として用いられる尿素溶液は、所定の温度域に置かれたり長時間放置されたりすると、溶媒が蒸発して結晶化する特性を持っている。また、尿素溶液は冷寒時には凍結するおそれもある。還元剤が還元剤供給経路内で固体化すると、排気管内への還元剤の供給が不十分となって、還元触媒でのＮＯ_Xの還元浄化が十分に進行せず、浄化されなかったＮＯ_Xが大気中に放出されてしまうことが懸念される。

そこで、還元剤供給経路での目詰まりを起こりにくくした排気浄化装置が提案されている。具体的には、図８に示すように、エンジンの稼動状態を判定する稼動判定手段によりエンジンが停止していると判定されたときに、還元剤容器（貯蔵タンク）３２４の上部空間を少なくとも大気圧にまで減圧させる減圧手段（圧力調整器３３８）を備え、エンジン停止中には、還元剤供給経路に存在する還元剤を確実に還元剤容器３２４へと回収するように構成した排気浄化装置が開示されている（特許文献１）。

特開２００６−１３２３８４号公報 （請求項４、段落［００２１］、図２）

ところで、特許文献１に記載されたように還元剤供給経路内の圧力を低下させて、還元剤を貯蔵タンクに回収する場合、還元剤供給経路内の還元剤を確実に回収するためには、還元剤噴射弁を開けておく必要がある。しかしながら、還元剤供給経路内の減圧を開始したと同時に、あるいは、それ以前に還元剤噴射弁を開くと、排気管内に還元剤が漏洩してしまうおそれがある。すなわち、還元剤供給経路内の減圧を開始した直後は、還元剤供給経路内の圧力が高い状態であり、還元剤噴射弁を開けた場合には還元剤供給経路内の圧力によって排気管中に還元剤が漏洩してしまうことになる。排気管中に漏洩した還元剤は、排気管内面に付着して固体化したり、還元触媒を濡らしたりして、ＳＣＲシステムの機能を低下させる原因となるおそれがあるばかりか、還元剤の浪費にもつながる。

そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、還元剤回収手段の作動開始時には還元剤噴射弁を閉じておき、作動開始から所定時間経過後に還元剤噴射弁を開くように制御することにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の目的は、還元剤供給経路内の還元剤の回収制御を実施することに伴って、排気管中に還元剤が漏洩することを防ぐことができる還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置を提供することである。

本発明によれば、内燃機関の排気通路中に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置における、還元剤の供給経路内の還元剤を回収する還元剤回収手段を備えた還元剤供給装置を制御するための還元剤供給装置の制御装置であって、内燃機関が停止したことを検知する停止検知部と、内燃機関が停止したときに、還元剤供給経路内の還元剤の回収を開始させる還元剤回収手段制御部と、還元剤回収手段の作動開始時には還元剤噴射弁を閉じておき、所定時間経過後に還元剤噴射弁を開く噴射弁制御部と、を備えることを特徴とする還元剤供給装置の制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の還元剤供給装置の制御装置を構成するにあたり、噴射弁制御部は、還元剤供給経路内の圧力が所定の基準値以下になったときに還元剤噴射弁を開くことが好ましい。

また、本発明の還元剤供給装置の制御装置を構成するにあたり、噴射弁制御部は、還元剤の回収を開始してからの経過時間があらかじめ設定された基準時間を経過したときに、還元剤噴射弁を開くことが好ましい。

また、本発明の還元剤供給装置の制御装置を構成するにあたり、所定時間経過後に還元剤噴射弁の開弁動作を行うときには、還元剤噴射弁を断続的に開くことが好ましい。

また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置であって、還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、貯蔵タンク内の還元剤を圧送する圧送手段と、圧送される還元剤の噴射制御を行う還元剤噴射弁と、内燃機関の停止時に貯蔵タンクから還元剤噴射弁までの経路内に残留する還元剤を貯蔵タンクに回収する還元剤回収手段と、還元剤噴射弁を閉じた状態で還元剤回収手段の動作を開始し、所定時間経過後に還元剤噴射弁を開く還元剤噴射弁制御部と、を備えることを特徴とする排気浄化装置である。

本発明の還元剤供給装置の制御装置によれば、還元剤回収手段の作動開始時には還元剤噴射弁を閉じておき、所定時間経過後に還元剤噴射弁を開く制御が行われるため、還元剤供給経路内の圧力が十分に減圧された状態で還元剤噴射弁が開かれる。したがって、還元剤噴射弁から排気管への還元剤の漏洩が低減され、還元剤が排気管内で析出したり、還元触媒が還元剤で濡らされたりすることが防止されるとともに、還元剤の浪費を抑えることができる。

また、本発明の還元剤供給装置の制御装置において、還元剤噴射弁を開く時期を遅らせるにあたり、還元剤供給経路内の圧力が基準値以下になったことをきっかけとして還元剤噴射弁を開放させることにより、還元剤供給経路内の圧力の低下を検知して還元剤噴射弁を開くことができる。

また、本発明の還元剤供給装置の制御装置において、還元剤噴射弁を開く時期を遅らせるにあたり、還元剤回収手段を作動させてからの経過時間が基準時間を越えたことをきっかけとして還元剤噴射弁を開放させることにより、圧力センサのセンサ値を利用することなく、還元剤供給経路内の圧力が十分に減圧された状態で還元剤噴射弁を開くことができる。

また、本発明の還元剤の回収方法によれば、還元剤回収手段の作動開始時には還元剤噴射弁を閉じておき、所定時間経過後に還元剤噴射弁を開く制御が行われるため、還元剤供給経路内の圧力が十分に減圧された状態で還元剤噴射弁が開かれる。したがって、還元剤噴射弁から排気管への還元剤の漏洩が低減され、還元剤が排気管内で析出したり、還元触媒が還元剤で濡らされたりすることが防止され、さらに、還元剤の浪費を抑えることができる。

また、本発明の排気浄化装置によれば、内燃機関の停止時に、排気管内に還元剤を漏洩させることなく還元剤供給経路内の還元剤を貯蔵タンクに回収させることができるため、還元剤が排気管内で析出したり、還元触媒が還元剤で濡らされたりすることが防止され、排気浄化効率の低下を防ぐことができるとともに、還元剤の浪費を抑えることができる。

以下、図面を参照して、本発明の還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態にかかる排気浄化装置は、還元剤回収手段の作動開始後、還元剤供給経路内の圧力値を所定の基準値と比較して、当該圧力値が所定の基準値以下になったときに還元剤噴射弁を開く制御が行われる排気浄化装置である。

１．排気浄化装置の全体構成
まず、本実施形態の排気浄化装置の全体構成の一例について図１を参照しつつ説明する。
図１に示す排気浄化装置１０は、尿素水溶液が還元剤として用いられ、還元剤を混合分散させた排気ガスを、還元触媒１３を通過させることにより、排気ガス中のＮＯ_Xが選択的に還元される排気浄化装置である。この排気浄化装置１０は、内燃機関５から排出される排気ガスが通過する排気通路の途中に配設され、排気ガス中に含まれるＮＯ_Xを選択的に還元するための還元触媒１３と、還元触媒１３の上流側で排気通路中に還元剤を添加するための還元剤供給装置２０とが備えられている。また、排気通路の還元触媒１３の上流側及び下流側にはそれぞれ温度センサ１５、１６が配置されるとともに、還元触媒１３の下流側にはＮＯ_Xセンサ１７が配置されている。このうち、還元触媒１３や温度センサ１５、１６、ＮＯ_Xセンサ１７の構成は特に制限されるものではなく、公知のものを使用することができる。

このうち還元剤供給装置２０は、還元触媒１３の上流側で排気管１１に固定された還元剤噴射弁３１と、還元剤が貯蔵された貯蔵タンク５０と、貯蔵タンク５０内の還元剤を還元剤噴射弁３１に向けて圧送するポンプ４１を含むポンプモジュール４０と、排気管１１内に添加する還元剤の噴射量を制御するために、還元剤噴射弁３１やポンプ４１の制御を行う制御装置（以下、「ＤＣＵ：Dosing Control Unit」と称する。）６０とを備えている。また、貯蔵タンク５０とポンプモジュール４０とは第１の供給経路５７によって接続され、ポンプモジュール４０と還元剤噴射弁３１とは第２の供給経路５８によって接続され、さらに、ポンプモジュール４０と貯蔵タンク５０とは還流経路５９によって接続されている。

また、図１に示す排気浄化装置１０の例では、ＤＣＵ６０は、ＣＡＮ６５に接続されている。このＣＡＮ６５には、内燃機関の運転状態を制御するためのコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ：Engine Control Unit」と称する。）７０が接続されており、燃料噴射量や噴射時期、回転数等をはじめとする内燃機関の運転状態に関する情報が書き込まれるようになっているだけでなく、排気浄化装置１０に備えられたあらゆるセンサ等の情報も書き込まれるようになっている。また、ＣＡＮ６５に接続されたＤＣＵ６０も同様に、ＣＡＮ６５上の情報を読み込み、また、ＣＡＮ６５上に情報を出力できるようになっている。
なお、本実施形態では、ＥＣＵ７０とＤＣＵ６０とが別のコントロールユニットからなり、ＣＡＮ６５を介して情報のやり取りができるようにされているが、これらのＥＣＵ７０とＤＣＵ６０とを一つのコントロールユニットとして構成しても構わない。

還元剤噴射弁３１としては、例えば、開弁のＯＮ−ＯＦＦが制御されるＯＮ−ＯＦＦ弁を使用することができる。ポンプモジュール４０から還元剤噴射弁３１に圧送される還元剤は所定の圧力で維持されるようになっており、還元剤噴射弁操作装置（図１では「Udv操作装置」と表記。）６７による通電制御によって還元剤噴射弁３１が開かれている間、還元剤が排気通路中に噴射されるようになっている。

また、ポンプモジュール４０にはポンプ４１が備えられている。ポンプ４１は、第１の供給経路５７を介して貯蔵タンク５０内の還元剤を汲み上げるとともに、第２の供給経路５８を介して還元剤噴射弁３１に圧送するようになっている。このポンプ４１は、例えば電動式のダイヤフラムポンプからなり、ＤＣＵ６０から送られてくる信号によって通電制御が行われるようになっている。また、ポンプ４１と還元剤噴射弁３１とをつなぐ第２の供給経路５８には圧力センサ４３が備えられており、圧力センサ４３のセンサ値は信号としてＤＣＵ６０に出力され、第２の供給経路５８内の圧力値が所定値に維持されるようにポンプ４１の駆動デューティが制御されるようになっている。すなわち、第２の供給経路５８内の圧力が所定値を下回っている状態においては、ポンプ４１の駆動デューティは大きくなるように制御される。逆に、第２の供給経路５８内の圧力が所定値を上回っている状態においては、ポンプ４１の駆動デューティは小さくなるように制御される。
なお、「ポンプの駆動デューティ」とは、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御において、１周期当たりに占めるポンプの駆動時間の割合を意味している。

また、第２の供給経路５８にはメインフィルタ４７が備えられ、還元剤噴射弁３１に圧送される還元剤中の異物が捕集されるようになっている。このメインフィルタ４７とポンプ４１との間の第２の供給経路５８からは還流経路５９が分岐して設けられ、貯蔵タンク５０に接続されている。この還流経路５９の途中にはオリフィス４５が備えられるとともに、オリフィス４５よりも貯蔵タンク５０側に圧力制御弁４９が備えられている。このような還流経路５９を備えることにより、圧力センサ４３のセンサ値をもとにフィードバック制御されるポンプ４１によって還元剤が圧送されている状態で、第２の供給経路５８内の圧力値が所定値を超えた場合に圧力制御弁４９が開かれ、還元剤の一部が貯蔵タンク５０内に還流されるようになっている。圧力制御弁４９は、例えば、公知のチェック弁等を使用することができる。

また、ポンプモジュール４０にはリバーティングバルブ７１が備えられ、内燃機関の停止時に、ポンプモジュール４０や還元剤噴射弁３１、第１の供給経路５７、第２の供給経路５８を含む還元剤供給経路の還元剤が貯蔵タンク５０に回収されるようになっている。したがって、冷寒時等のように還元剤が凍結しやすい温度条件下での還元剤供給経路内での還元剤の凍結や、あるいは、内燃機関５を停止させた後、還元剤供給装置２０の制御を長時間行わないような場合での還元剤供給経路内での還元剤の結晶化が防止される。その結果、内燃機関の運転を再開したときに、還元剤供給経路の詰まりによる噴射不良の発生が抑えられる。

このリバーティングバルブ７１は、例えば、還元剤の流路を、貯蔵タンク５０からポンプモジュール４０へ向かう順方向から、ポンプモジュール４０から貯蔵タンク５０へ向かう逆方向に切り換える機能を持った切換弁である。内燃機関のイグニッションスイッチをオフにしたときに、このリバーティングバルブ７１によって流路が逆方向に切り換えられることにより、還元剤供給経路内に残留する還元剤が貯蔵タンク５０内に回収される。

２．還元剤供給装置の制御装置
図１に示す排気浄化装置１０に備えられたＤＣＵ６０は、基本的には、適切な量の還元剤が排気通路１１中に供給されるように、ＣＡＮ６５上に存在する様々な情報をもとにしてポンプ４１及び還元剤噴射弁３１の制御信号を送信するようになっている。また、このＤＣＵ６０は、還元剤の回収制御を行うための制御装置としての機能を備えている。

図２は、本実施形態の排気浄化装置に備えられたＤＣＵ６０の構成の一例を説明するための図であって、還元剤の噴射制御及び還元剤の回収制御に関する部分について、機能的なブロックで表された構成例が示されている。
このＤＣＵ６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＣＡＮ情報取生成部（図２では「ＣＡＮ情報取出生成」と表記。）と、内燃機関の停止検知部（図２では「停止検知」と表記。）と、リバーティングバルブ制御部（図２では「rtv制御」と表記。）と、ポンプ制御部（図２では「pump制御」と表記。）と、還元剤噴射弁制御部（図２では「udv制御」と表記。）等を主要な要素として構成されている。そして、これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプログラムの実行によって実現されるものである。

ＣＡＮ情報取出生成部は、内燃機関を始動するキースイッチのオンオフや第２の供給経路に備えられた圧力センサのセンサ値、内燃機関の運転状態に関する情報をはじめとする、ＣＡＮ６５上に存在する情報を読み込み、他の各部に対して出力する部分である。
また、停止検知部では、内燃機関を始動するキースイッチがオンからオフにされた状態が検知できるようになっており、還元剤の回収制御を開始するきっかけとして利用されるようになっている。

また、リバーティングバルブ制御部は、リバーティングバルブ７１に対して信号Srを送り、還元剤の流路を、ポンプから還元剤噴射弁に向かう正方向又は還元剤噴射弁からポンプに向かう逆方向のいずれかに切り換える部分である。還元剤の噴射制御を行う場合には還元剤の流路は正方向にされている一方、キースイッチがオンからオフにされたことを知らせる信号Esが停止検知部から送信されてきた場合には、還元剤の流路は逆方向に切り換えられる。

また、ポンプ制御部は、還元剤の噴射制御を行う場合においては、ＣＡＮ情報取出生成部から出力される圧力センサのセンサ値Pに関する情報を継続的に読み込み、圧力センサのセンサ値Pがあらかじめ設定された値に維持されるように制御信号Spを出力して、ポンプ４１のフィードバック制御を行うようになっている。例えば、ポンプが電動式ポンプである場合に、圧力センサのセンサ値Pが設定値よりも低い場合には、圧力を上昇させるべく、電動式ポンプのデューティ比が大きくなるように制御される。逆に、圧力センサのセンサ値Pが設定値を超える場合には、圧力を低下させるべく、電動式ポンプのデューティ比が小さくなるように制御される。

一方、ポンプ制御部は、還元剤の回収制御を行う場合においては、キースイッチがオンからオフにされたことを知らせる信号Esが停止検知部から送信されてきた場合に、一旦ポンプ４１の駆動を停止させた後、今度は、第２の供給経路内の圧力値とは関係なく、ポンプ４１を継続的に駆動させるようになっている。

また、還元剤噴射弁制御部は、還元剤の噴射制御を行う場合においては、ＣＡＮ情報取出生成部から出力される、排気温度tgや還元触媒温度tc、還元触媒下流側でのＮＯ_X濃度Nに関する情報、さらには内燃機関の運転状態に関する情報等を読み込み、排気ガス中のＮＯ_Xを還元するために必要な量の還元剤を還元剤噴射弁から噴射させるための制御信号Sdを生成する部分である。この制御信号Sdは、還元剤噴射弁を操作するための還元剤噴射弁操作装置６７に対して出力される。

すなわち、本実施形態の排気浄化装置による還元剤の噴射制御は以下のように行われる。
内燃機関の運転時において、貯蔵タンク内の還元剤はポンプによって汲み上げられ、還元剤噴射弁に向けて圧送される。このとき、ポンプのフィードバック制御と、圧力制御弁とによって圧送される還元剤の圧力（圧力センサのセンサ値P）が一定の値に維持され、還元剤噴射弁が開いたときに排気通路内に還元剤が噴射される状態となっている。

ここで、ＤＣＵ６０の還元剤噴射弁制御部では、上述のとおり噴射すべき還元剤量を決定し、それに応じた制御信号Sdを生成して還元剤噴射弁操作装置６７に対して出力する。還元剤噴射弁操作装置６７では、送信された制御信号Sdにもとづき還元剤噴射弁の通電制御が行われ、適切な量の還元剤が排気通路中に噴射される。排気通路中に噴射された還元剤は、排気ガス中に混合された状態で還元触媒に流入し、排気ガス中に含まれるＮＯ_Xの還元反応に用いられる。

一方、本実施形態の還元剤噴射弁制御部は、還元剤の回収制御を行う場合においては、キースイッチがオンからオフにされたことを示す信号Esが停止検知部から送信されてきた場合に、還元剤噴射弁を全閉にするように還元剤噴射弁操作装置６７に対して信号を送るようになっている。また、還元剤噴射弁を一旦全閉にした後には、圧力を比較する部分でＣＡＮ情報取出生成部から出力される圧力センサのセンサ値Pを所定の基準値P0と比較し、圧力センサのセンサ値Pが基準値P0以下になったときに還元剤噴射弁を全開にするように還元剤噴射弁操作装置６７に対して信号を送るようになっている。

すなわち、内燃機関が停止し、ポンプを駆動させた状態で、リバーティングバルブによって還元剤の流路が還元剤噴射弁からポンプに向かう逆方向に切り換えられるときには、還元剤噴射弁が閉じられた状態となるように制御される。その後時間の経過に伴い、第２の供給経路に備えられた圧力センサのセンサ値Pが基準値P0以下になったときには、還元剤噴射弁が開かれるように制御が行われる。このように、還元剤の回収制御を行う際に、還元剤噴射弁を開く時期を回収動作の開始時期よりも遅らせることで、第２の供給経路内の圧力が十分に低下した状態で還元剤噴射弁が開かれるため、排気管内への還元剤の漏洩を防ぐことができる。

この還元剤噴射弁を開く時期を決める圧力の基準値は、例えば、１００ｈＰａ〜大気圧の範囲内の値とすることが好ましい。圧力の基準値が１００ｈＰａ未満であると、圧力値が基準値以下となるまでに時間を要し、還元剤の回収制御の終了時期が遅れる場合があるためである。一方、圧力の基準値が大気圧を超えると、排気管内の圧力や排気ガスの流速との関係で、還元剤が排気管内に漏洩する場合があるためである。
したがって、圧力の基準値を２００ｈＰａから、大気圧マイナス１００ｈＰａの範囲内の値とすることがより好ましく、３００ｈＰａから、大気圧マイナス２００ｈＰａの範囲内の値とすることがさらに好ましい。

３．還元剤の回収方法
次に、本実施形態の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置の制御装置（ＤＣＵ）６０による還元剤の回収方法の具体例について、図３のフロー及び図４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。

まず、スタート後のステップＳ１において、内燃機関のキースイッチがオンからオフにされたことが検知されると、ステップＳ２に進み、還元剤噴射弁udvが全閉にされているか否かが判別される（図４のt0）。還元剤噴射弁udvが全閉になっている場合にはそのままステップＳ４に進む一方、還元剤噴射弁udvが開かれている場合にはステップＳ３で還元剤噴射弁udvを全閉にした上でステップＳ４に進む。

還元剤噴射弁udvが全閉になった状態で進んだステップＳ４では、リバーティングバルブrtvによって、還元剤の流路を還元剤噴射弁udvから貯蔵タンクに向かう逆方向に切り換える（図４のt1）。次いで、ステップＳ５において、ポンプpumpを所定の出力で駆動させる（図４のt2）。この状態で、ポンプpumpの駆動力によって第２の供給通路内に残留する還元剤が吸引され、第２の供給通路内が減圧され始める。
ただし、リバーティングバルブrtvによって還元剤の流路を逆方向に切り換えるステップＳ４と、ポンプpumpを駆動させるステップＳ５とを実施する順序は逆であっても構わない。

次いで、ステップＳ６に進み、第２の供給通路に備えられた圧力センサのセンサ値Pを基準値P0と比較し、圧力センサのセンサ値Pが基準値P0以下となったか否かが判別される。圧力センサのセンサ値Pが基準値P0以下になるまでステップＳ６が繰り返され、センサ値Pが基準値P0以下となったときにはステップＳ７に進み、還元剤噴射弁udvを開く（図４のt3）。
このとき、還元剤噴射弁udvを開放状態で保持するようにしてもよいが、好ましくは、還元剤噴射弁udvを断続的に開けるようにする。還元剤噴射弁udvを断続的に開くようにした場合には、還元剤噴射弁udvが断続的に閉じられ、第２の供給通路内の圧力低下と還元剤噴射弁udv開放時の還元剤の回収とが交互に繰り返されるため、還元剤噴射弁udv開放時に効率的に還元剤が回収されるようになる。したがって、排気管内への還元剤の漏洩をより確実に防止することができる。

この時点で、第２の供給通路内の圧力は低下しており、還元剤噴射弁udvが開かれたとしても、第２の供給通路内の還元剤が排気通路内に漏洩することがない。そして、還元剤噴射弁udv側から気相が導入されるため、第２の供給通路内の還元剤が気相に置き換えられながらスムーズに貯蔵タンク内に戻され、還元剤の回収制御を終了する（図４のt4）。
このようにして還元剤を貯蔵タンクに回収することにより、排気通路内への還元剤の漏洩が防止される結果、排気管内面でのアンモニアの析出や、還元剤によって濡らされることによる還元触媒の破損が防止されるとともに、還元剤の消費量を低減することができる。

図４中には、還元剤を回収するためのポンプpumpの駆動開始と同時に還元剤噴射弁udvを開いた場合の圧力センサのセンサ値の変化が示されている。還元剤噴射弁udvをpumpの駆動開始と同時に開くと、その時点（t2）での圧力センサのセンサ値Pは高いままで維持された状態となっているため、残留圧力によって還元剤が排気管内に漏洩しやすくなっている。したがって、上述したように、還元剤の漏洩を防止するためには、pumpの駆動開始から所定時間遅らせて還元剤噴射弁udvを開くことが有効である。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる排気浄化装置は、第１の実施の形態の排気浄化装置が、還元剤噴射弁を開く時期を判別する材料として第２の供給通路内の圧力値を利用しているのに対して、回収制御を開始してからの時間によって還元剤噴射弁を開く時期を判別する点で異なっている。以下、第１の実施の形態と共通する点については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

１．還元剤噴射弁の制御装置（ＤＣＵ）
図５は、本実施形態の排気浄化装置に備えられるＤＣＵ１６０の構成を示す図であり、還元剤の回収制御を開始した時点からの経過時間を、タイマによって計時できるように構成されている。図５の例では、還元剤噴射弁制御部にタイマが備えられているが、還元剤噴射弁以外の部分にタイマがあってもよい。

本実施形態のＤＣＵ１６０の還元剤噴射弁制御部は、還元剤の回収制御を行う場合においては、第１の実施の形態と同様に、キースイッチがオンからオフにされたことを示す信号Esが停止検知部から送信されてきた場合に、還元剤噴射弁を全閉にするように還元剤噴射弁操作装置に対して信号Sdを送るようになっている。このとき、同時にタイマカントが開始され、その後、タイマ値Tが所定の基準時間T0を経過したときに還元剤噴射弁を全開にするように還元剤噴射弁操作装置６７に対して信号Sdが送られる。還元剤の回収制御を行う際に、第２の供給経路内の圧力が十分に低下した状態になるまで、還元剤噴射弁を開く時期を回収動作の開始時期よりも遅らせることで、還元剤噴射弁を開いたときに、排気管内に還元剤が漏洩することを防ぐことができる。

この還元剤噴射弁を開く時期を決めるタイマ値は、第２の供給通路の長さや直径、ポンプの圧送量によっても異なるが、例えば、第２の供給通路の長さが１〜１０ｍ、直径が６ｍｍであり、ポンプの圧送量が７ミリリットル／秒である場合、タイマ値を５〜４５秒の範囲内の値とすることが好ましい。タイマ値が５秒未満であると、第２の供給通路内の圧力を十分に低下させられず、排気管内の圧力や排気ガスの流速との関係で、還元剤が排気管内に漏洩する場合があるためである。一方、タイマ値が４５秒を超えると、還元剤噴射弁を開くタイミングが大幅に遅れ、還元剤の回収完了までに過度に時間を要する場合があるためである。したがって、第２の供給通路及びポンプの圧送量が上記のような条件の場合、タイマ値を１０〜４０秒の範囲内の値とすることがより好ましく、１５〜３５秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。

２．還元剤の回収方法
次に、本実施形態の排気浄化装置に備えられたＤＣＵ１６０による還元剤の回収方法の具体例について、図６のフロー及び図７のタイミングチャートを参照しつつ説明する。

スタート後、第１の実施の形態で説明した還元剤の回収方法のステップと同様に、ステップＳ１１で内燃機関のキースイッチがオンからオフにされたことが検知されると、ステップＳ１２で還元剤噴射弁udvが全閉になっているか否かが判別される（図７のt10）。還元剤噴射弁udvが全閉になっている場合にはそのままステップＳ１４に進む一方、還元剤噴射弁udvが開かれている場合にはステップＳ１３で還元剤噴射弁udvを全閉にした上でステップＳ１４に進む。

次いで、ステップＳ１４で、リバーティングバルブrtvによって還元剤の流路を逆方向に切り換えた後（図７のt11）、ステップＳ１５で、ポンプpumpの駆動させる（図７のt12）。本実施形態では、このときステップＳ１６に進み、タイマカウントを開始する。

その後、ステップＳ１７に進み、タイマ値Tが所定の基準時間T0を経過したか否かが判別される。タイマ値Tがタイマ値T0を経過するまでステップＳ１７が繰り返され、基準時間が経過したときにはステップＳ１８に進み、還元剤噴射弁udvを開く（図７のt13）。この時点で、第２の供給通路内の圧力は十分に低下しており（P0以下）、還元剤噴射弁udvが開かれたとしても、第２の供給通路内の還元剤が排気通路内に漏洩することがない。そして、還元剤噴射弁udv側から気相が導入されるため、第２の供給通路内の還元剤が気相に置き換えられながらスムーズに貯蔵タンク内に戻され、還元剤の回収制御を終了する（図７のt14）。
このようにして還元剤を貯蔵タンクに回収することにより、排気通路内への還元剤の漏洩が防止される結果、排気管内面でのアンモニアの析出や、還元剤によって濡らされることによる還元触媒の破損が防止されるとともに、還元剤の消費量を低減することができる。

なお、還元剤噴射弁を開く時期を判別する材料として、第１の実施の形態では第２の供給通路内の圧力が用いられ、第２の実施の形態では還元剤の回収制御が開始されてからの経過時間が用いられているが、これらの要素を組み合わせて採用することもできる。具体的には、圧力センサのセンサ値及びタイマ値の両方を監視し、いずれかの値が圧力の基準値P0又は基準時間T0に早く到達した時点で、還元剤噴射弁を開くようにするようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態にかかる排気浄化装置の構成例を示す図である。 第１の実施の形態の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置制御装置（ＤＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態の排気浄化装置によって行われる還元剤の回収制御の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の排気浄化装置によって行われる還元剤の回収制御の一例を示すタイミングチャートである。 第２の実施の形態の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置制御装置（ＤＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態の排気浄化装置によって行われる還元剤の回収制御の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態の排気浄化装置によって行われる還元剤の回収制御の一例を示すタイミングチャートである。 従来の排気浄化装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１０：排気浄化装置、１１：排気管、１３：還元触媒、１５・１６：温度センサ、１７：ＮＯ_Xセンサ、２０：還元剤供給装置、３１：還元剤噴射弁、４０：ポンプモジュール、４１：ポンプ、４３：圧力センサ、４９：圧力制御弁、５０：貯蔵タンク、５１：温度センサ、５７：第２の供給経路、５８：第１の供給経路、５９：還流経路、６０：還元剤供給装置制御装置（ＤＣＵ）、６７：還元剤噴射弁操作装置、７１：リバーティングバルブ、１６０：ＤＣＵ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路中に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、前記還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置における、前記還元剤の供給経路内の前記還元剤を回収する還元剤回収手段を備えた還元剤供給装置を制御するための還元剤供給装置の制御装置において、
   前記内燃機関が停止したことを検知する停止検知部と、
   前記内燃機関が停止したときに、前記還元剤供給経路内の前記還元剤の回収を開始させる還元剤回収手段制御部と、
   前記還元剤回収手段の作動開始時には前記還元剤噴射弁を閉じておき、所定時間経過後に前記還元剤噴射弁を開く噴射弁制御部と、
   を備えることを特徴とする還元剤供給装置の制御装置。
2. 前記噴射弁制御部は、前記還元剤供給経路内の圧力が所定の基準値以下になったときに前記還元剤噴射弁を開くことを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置の制御装置。
3. 前記噴射弁制御部は、前記還元剤の回収を開始してからの経過時間があらかじめ設定された基準時間を経過したときに、前記還元剤噴射弁を開くことを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置の制御装置。
4. 前記所定時間経過後に前記還元剤噴射弁の開弁動作を行うにあたり、前記還元剤噴射弁を断続的に開くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の制御装置。
5. 内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、前記還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置における、前記内燃機関の停止時に還元剤供給経路内の前記還元剤を貯蔵タンクに回収する還元剤の回収方法において、
   前記内燃機関の停止時に前記還元剤噴射弁を閉じた状態で前記還元剤回収手段の動作を開始するとともに、所定時間経過後に前記還元剤噴射弁を開くことを特徴とする還元剤の回収方法。
6. 内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、前記還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置において、
   前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
   前記貯蔵タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
   圧送される前記還元剤の噴射制御を行う還元剤噴射弁と、
   前記内燃機関の停止時に前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁までの経路内に残留する前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する還元剤回収手段と、
   前記還元剤噴射弁を閉じた状態で前記還元剤回収手段の動作を開始し、所定時間経過後に前記還元剤噴射弁を開く還元剤噴射弁制御部と、
   を備えることを特徴とする排気浄化装置。

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