JP2009228433A - 尿素水供給装置及び排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水タンク内での尿素結晶の析出を抑制し、ひいては尿素水タンクからの尿素水の供給を適正に行わせる。
【解決手段】排気管１１にはＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３とが配設され、ＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３との間には、尿素水を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁１５が設けられている。尿素水添加弁１５には尿素水供給管２３を介して尿素水タンク２１が接続されている。また、尿素水タンク２１には、給水配管４３を介して給水タンク４１が接続されている。そして、給水ポンプ４２から尿素水タンク２１に対して水が適宜供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）等で用いられる尿素水溶液の供給装置、及びその尿素水供給装置を採用した排気浄化システムに関するものである。

近年、自動車等に適用されるエンジン（特にディーゼルエンジン）において、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を高い浄化率で浄化する排気浄化システムとして、尿素ＳＣＲシステムの開発が進められており、一部実用化に至っている。尿素ＳＣＲシステムとしては次の構成が知られている。

すなわち、尿素ＳＣＲシステムでは、エンジン本体に接続された排気管にＳＣＲ触媒が設けられるとともに、その上流側に、ＮＯｘ還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気管内に添加する尿素水添加弁が設けられている。尿素水添加弁には、尿素水供給管を介して尿素水タンクが接続されており、例えば尿素水タンク内に配設されたポンプが吐出駆動されることで、尿素水が、尿素水タンクから尿素水供給管を通じて尿素水添加弁に供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

かかるシステムにおいては、尿素水添加弁により排気管内に尿素水が添加されることで、ＳＣＲ触媒上で排気中のＮＯｘが選択的に還元除去される。ＮＯｘの還元に際しては、尿素水が排気熱で加水分解されることによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、ＳＣＲ触媒にて選択的に吸着された排気中のＮＯｘに対しアンモニアが添加される。そして、同ＳＣＲ触媒上で、アンモニアに基づく還元反応が行われることによってＮＯｘが還元、浄化されることになる。
特開２００３−２９３７３９号公報

ところで、上述した尿素ＳＣＲシステムにおいて、尿素水タンク内に貯留されている尿素水が水分の蒸発等により過飽和状態になると、尿素水タンク内に尿素結晶が析出することが本願発明者により確認された。この場合、尿素水ポンプの圧送部（インペラ等）に尿素結晶がかみ込んで動作不良が生じたり、配管の目詰まりが生じたりすることが考えられる。

本発明は、尿素水タンク内での尿素結晶の析出を抑制し、ひいては尿素水タンクからの尿素水の供給を適正に行わせることができる尿素水供給装置及び排気浄化システムを提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明の尿素水供給装置では、所定濃度の尿素水溶液が尿素水容器内に貯留されており、その尿素水容器内の尿素水溶液が内燃機関の排気通路内に添加供給される。また、請求項１に記載の発明では、水供給手段により、尿素水容器内に水が供給される。

要するに、尿素水容器内で蒸発等により尿素水溶液から水分が減ると、尿素水溶液が過飽和状態となり、尿素水容器内に尿素結晶が析出することが懸念される。この点、本発明では、尿素水容器内に水が供給されることで、尿素水溶液が過飽和状態となって尿素水容器内に尿素結晶が析出することを抑制できる。その結果、尿素水容器からの尿素水溶液の供給を適正に行わせることができる。

請求項２に記載の発明では、前記水供給手段は、補給用の水を貯留する給水容器と、該給水容器と尿素水容器とを接続する給水配管と、該給水配管に設けられる開閉弁とを備えている。この場合、開閉弁を開閉させることにより、給水容器内の水を要否に合わせて尿素水容器側に供給できる。

請求項３に記載の発明では、尿素水容器内における尿素水溶液の性状を検出し、該検出した尿素水溶液の性状に基づいて、前記水供給手段による水供給を実行する。尿素水容器内で尿素水溶液から水分が蒸発すると、尿素水溶液の性状が変化する。この場合、尿素水溶液の性状変化に伴う尿素結晶の析出を抑制できる。

尿素水溶液の性状変化が生じる場合には、尿素水容器内の尿素水溶液の濃度又は比重に変化が生じると考えられる。そこで、請求項４に記載したように、尿素水容器内の尿素水溶液の濃度又は比重を検出し、該検出した尿素水溶液の濃度又は比重が、あらかじめ定めた判定値よりも大きくなった場合に前記水供給手段による水供給を実行するとよい。

請求項５に記載の発明では、尿素水容器内に、同容器内の尿素水溶液を攪拌する攪拌手段が設けられている。尿素水容器内の尿素水溶液が攪拌手段により攪拌されることで、尿素結晶の発生を抑制できる。例えば、一定の時間周期で尿素水溶液の攪拌が実行されるとよい。また、請求項３のように尿素水溶液の性状を検出する上でも、尿素水溶液の攪拌が行われることで正確に性状検出を行うことができる。

ここで、尿素結晶の析出防止や尿素水溶液の性状検出を適正に行うには、請求項６に記載したように、前記水供給手段による水供給の実行前及び実行後の少なくともいずれかで前記攪拌手段による攪拌を実行するとよい。

また、尿素水供給装置を備えた排気浄化システムとして、内燃機関の排気通路に選択還元型触媒を設けるとともに、排気通路において選択還元型触媒よりも上流側に前記尿素水供給手段により尿素水溶液を供給する構成がある。かかる構成では、尿素水供給手段により排気通路内に尿素水溶液が供給されると、その尿素水溶液が排気熱によりアンモニアに分解され、そのアンモニアにより選択還元型触媒上でＮＯｘが還元除去される。こうしたシステムにおいて、上記のように尿素水容器からの尿素水溶液の供給を適正に行わせることにより、選択還元型触媒での好適なるＮＯｘ浄化を実現できる。

以下、本発明に係る排気浄化装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の排気浄化装置は、選択還元型触媒を用いて排気中のＮＯｘを浄化するものであり、尿素ＳＣＲシステムとして構築されている。はじめに、図１を参照してこのシステムの構成について詳述する。図１は、本実施形態に係る尿素ＳＣＲシステムの概要を示す構成図である。

図１に示すように、本システムは、自動車に搭載されたディーゼルエンジン（図示略）により排出される排気を浄化対象として、排気を浄化するための各種アクチュエータ及び各種センサ、並びにＥＣＵ（電子制御ユニット）４０等を有して構築されている。

エンジン排気系の構成として具体的には、エンジン本体Ｅには排気通路を形成する排気管１１が接続されており、その排気管１１にはＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１２と選択還元触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）１３とが配設されている。また、排気管１１においてＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３との間には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁１５が設けられている。

排気管１１においてＳＣＲ触媒１３の下流側には、ＮＯｘ検出部（ＮＯｘセンサ）と排気温検出部（排気温センサ）とが共に内蔵された排気センサ１６が設けられており、排気センサ１６により、ＳＣＲ触媒１３の下流側にて排気中のＮＯｘ量（ひいてはＳＣＲ触媒１３によるＮＯｘの浄化率）、及び排気の温度が検出されるようになっている。排気管１１の更に下流には、余剰のアンモニア（ＮＨ3）を除去するためのアンモニア除去装置（例えば酸化触媒）や、排気中のアンモニア量を検出するためのアンモニアセンサ等が必要に応じて設けられる。

ＤＰＦ１２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタである。ＤＰＦ１２は白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）とともにＨＣやＣＯを除去することができるようになっている。ちなみに、ＤＰＦ１２に捕集されたＰＭは、ディーゼルエンジンにおけるメイン燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき（再生処理に相当）、これによりＤＰＦ１２の継続使用が可能となっている。

ＳＣＲ触媒１３はＮＯｘの還元反応（排気浄化反応）を促進するものであり、例えば、
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …（式１）
６ＮＯ2＋８ＮＨ3→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ …（式２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ …（式３）
のような反応を促進して排気中のＮＯｘを還元する。そして、これらの反応においてＮＯｘの還元剤となるアンモニア（ＮＨ3）を添加供給するものが、同ＳＣＲ触媒１３の上流側に設けられた尿素水添加弁１５である。

尿素水添加弁１５は、ガソリン噴射用の既存の燃料噴射弁（インジェクタ）とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるため、ここでは構成を簡単に説明する。尿素水添加弁１５は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、先端噴孔部を開閉するためのニードルを有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されており、ＥＣＵ４０からの噴射駆動信号に基づき開弁又は閉弁する。すなわち、噴射駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、該通電に伴いニードルが開弁方向に移動し先端噴孔部１５ａから尿素水が添加（噴射）される。

尿素水添加弁１５に対しては、尿素水タンク２１から尿素水が逐次供給されるようになっており、次に、尿素水供給系の構成について説明する。

尿素水タンク２１は給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定濃度（３２．５％）の尿素水が貯蔵されている。尿素水タンク２１内には、尿素水に浸漬した状態で尿素水ポンプ２２が設けられている。尿素水ポンプ２２は、ＥＣＵ４０からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプである。尿素水ポンプ２２には尿素水供給管２３の一端が接続されており、同尿素水供給管２３の他端は尿素水添加弁１５に接続されている。尿素水供給管２３内には尿素水通路が形成されている。尿素水ポンプ２２が回転駆動されることにより、尿素水が汲み上げられ尿素水供給管２３を通じて尿素水添加弁１５側に吐出される。

尿素水ポンプ２２は、駆動源として電動機（モータ）を備えるタービン式ポンプであり、電動機の駆動に伴いインペラが回転するとともにインペラ外周部に設けられた多数の羽根溝から尿素水が圧送されるようになっている。なお、尿素水ポンプ２２としてはロータ式ポンプ等、他のポンプが適用されてもよい。尿素水ポンプ２２には、尿素水の圧力を調整するための圧力調整弁（図示略）が内蔵されており、同ポンプ２２の吐出圧力は圧力調整弁によって適宜調整される。また、尿素水ポンプ２２の吐出口部分には、尿素水を濾過するためのフィルタ（図示略）が設けられており、逐次吐出される尿素水はフィルタにより異物が除去された後、尿素水供給管２３に吐出される。

尿素水タンク２１には、同タンク２１内の尿素水の温度を検出するための尿素水温度センサ２５が設けられている。また、尿素水タンク２１には、同タンク２１内の尿素水の濃度を検出するための尿素水濃度センサ２６が設けられている。その他、尿素水供給系には、凍結した尿素水を解凍する目的で、エンジン冷却水を利用した尿素水解凍手段が設けられているが、これに関しては後に詳述する。

上記システムの中で電子制御ユニットとして主体的に排気浄化に係る制御を行う部分がＥＣＵ４０である。ＥＣＵ４０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備え、各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で尿素水添加弁１５をはじめとする各種アクチュエータを操作することにより、排気浄化に係る各種の制御を行うものである。具体的には、例えば尿素水添加弁１５の通電時間や尿素水ポンプ２２の駆動量等を制御することにより、適切な時期に適正な量の尿素水を排気管１１内に添加供給する。

本実施形態に係る上記システムでは、エンジン運転時において、尿素水ポンプ２２の駆動により尿素水タンク２１内の尿素水が尿素水供給管２３を通じて尿素水添加弁１５に圧送され、尿素水添加弁１５により排気管１１内に尿素水が添加供給される。すると、排気管１１内において排気と共に尿素水がＳＣＲ触媒１３に供給され、ＳＣＲ触媒１３においてＮＯｘの還元反応が行われることによってその排気が浄化される。ＮＯｘの還元に際しては、例えば、
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2 …（式４）
のような反応をもって、尿素水が排気熱で加水分解されることによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、ＳＣＲ触媒１３にて選択的に吸着された排気中のＮＯｘに対し、このアンモニアが添加される。そして、同ＳＣＲ触媒１３上で、そのアンモニアに基づく還元反応（上記反応式（式１）〜（式３））が行われることによって、ＮＯｘが還元、浄化されることになる。

還元剤として用いられる尿素水は−１１℃で凍結し、その凍結に伴い排気管１１の触媒上流部分に対して尿素水が添加供給できなくなる。そこで本実施形態では、凍結した尿素水を、エンジン冷却水を用いていち早く解凍する構成を採用している。この場合、エンジン冷却水は尿素水（還元剤）を解凍するための解凍用媒体に相当する。

エンジン冷却水を循環させるための冷却水循環系の構成について以下に説明する。図１に示すように、冷却水循環配管３１は、エンジン本体Ｅにて加熱されたエンジン冷却水を尿素水供給系に循環させるものであり、その一部が尿素水タンク２１内に配設されている。尿素水タンク２１内に配設された配管部分がタンク加熱部Ｈ１であり、当該加熱部Ｈ１においては冷却水循環配管３１が螺旋状（渦巻き状）に曲げ形成されている。この場合、エンジン本体Ｅの冷却水通路（いわゆる、ウォータジャケット）から流れ出たエンジン冷却水は、タンク加熱部Ｈ１を通過した後にエンジン本体Ｅに戻るようにして冷却水循環配管３１内を循環する。なお、エンジン本体Ｅ付近にはエンジン駆動式のウォータポンプＷＰが設けられており、このウォータポンプＷＰの駆動によりエンジン冷却水の循環が行われるようになっている。

冷却水循環配管３１において、エンジン本体Ｅからタンク加熱部Ｈ１に至るまでの中途部分には電磁式の開閉弁３２が設けられている。開閉弁３２を開くことでタンク加熱部Ｈ１へのエンジン冷却水の循環（図１のＲ１方向の流れ）が許容され、開閉弁３２を閉じることでタンク加熱部Ｈ１へのエンジン冷却水の循環（図１のＲ１方向の流れ）が阻止されるようになっている。

また、冷却水循環配管３１は、タンク加熱部Ｈ１を迂回するようにして２点（図のＡ１，Ａ２）で分岐されており、尿素水タンク２１内にエンジン冷却水を導く上記の冷却水経路に加え、尿素水供給管２３に一体化されて設けられる冷却水経路が設けられている。本実施形態では、尿素水供給管２３と冷却水循環配管３１との一体化部分が二重配管にて構成されている。この場合、尿素水供給管２３と冷却水循環配管３１とを比べると、後者の方が大径であり、尿素水供給管２３を内側配管、冷却水循環配管３１を外側配管とすることで二重配管が構成されている。

尿素水供給管２３と冷却水循環配管３１との一体化部分（二重配管部分）が尿素水配管加熱部Ｈ２となっている。冷却水循環配管３１において、分岐部（図のＡ１）から尿素水配管加熱部Ｈ２に至るまでの中途部分には電磁式の開閉弁３６が設けられている。開閉弁３６を開くことで尿素水配管加熱部Ｈ２へのエンジン冷却水の循環（図１のＲ２方向の流れ）が許容され、開閉弁３６を閉じることで尿素水配管加熱部Ｈ２へのエンジン冷却水の循環（図１のＲ２方向の流れ）が阻止されるようになっている。

ところで、尿素水タンク２１内では、尿素水から水分が蒸発することで尿素水が過飽和状態となり、尿素水タンク２１内に尿素結晶が析出することがあると考えられる。この場合、尿素結晶の析出により、尿素水ポンプ２２の圧送部（インペラ等）に尿素結晶がかみ込んで動作不良が生じたり、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３での目詰まりが生じたりすることが考えられる。また、尿素水濃度が過大になることで、アンモニアスリップ量が増えるという事態が生じると考えられる。

本実施形態では、尿素水タンク２１内での尿素結晶の析出を抑制すべく、尿素水タンク２１内に水を適宜供給する構成を採用している。詳細には、図１に示すように、補給用の水を貯留する給水タンク４１が設けられ、給水タンク４１内には、水に浸漬した状態で給水ポンプ４２が設けられている。給水タンク４１は給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部には、イオン交換水や蒸留水など、触媒反応を阻害する成分を含まない成分の水が貯留されている。給水ポンプ４２は、ＥＣＵ４０からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプである。給水ポンプ４２には給水配管４３の一端が接続されており、同給水配管４３の他端は尿素水タンク２１に接続されている。

給水配管４３には、同配管４３内の給水通路を開閉する開閉弁４４が設けられている。開閉弁４４は、ＥＣＵ４０からの開閉駆動信号により開閉される電磁弁である。開閉弁４４が開放されることにより給水タンク４１から尿素水タンク２１への給水が行われ、開閉弁４４が閉鎖されることにより給水タンク４１から尿素水タンク２１への給水が停止される。本実施形態では、給水タンク４１、給水ポンプ４２、給水配管４３及び開閉弁４４により「水供給手段」が構成されている。給水タンク４１には、同タンク４１内の水の温度を検出するための水温センサ４５が設けられており、その検出結果はＥＣＵ４０に逐次入力される。

また、尿素水タンク２１内には、同タンク２１内の尿素水を攪拌する攪拌ファン４６が設けられている。攪拌ファン４６は、ＥＣＵ４０からの駆動信号により回転駆動される電動ファン装置であり、尿素水タンク２１の底部に設けられている。

また、給水タンク４１には、尿素水タンク２１と同様、冷却水循環配管３１の一部が配設されている。すなわち、冷却水循環配管３１には分岐配管４７が接続されており、その分岐配管４７において給水タンク４１内に配設された配管部分がタンク加熱部Ｈ３となっている。当該加熱部Ｈ３においては分岐配管４７が螺旋状（渦巻き状）に曲げ形成されている。この場合、エンジン本体Ｅの冷却水通路から流れ出たエンジン冷却水は、尿素水タンク２１のタンク加熱部Ｈ１に加え、給水タンク４１のタンク加熱部Ｈ３にも給送される。

冷却水循環配管３１において、分岐配管４７には電磁式の開閉弁４８が設けられている。開閉弁４８を開くことでタンク加熱部Ｈ３へのエンジン冷却水の循環（図１のＲ３方向の流れ）が許容され、開閉弁４８を閉じることでタンク加熱部Ｈ３へのエンジン冷却水の循環（図１のＲ３方向の流れ）が阻止されるようになっている。

寒冷地等では、尿素水タンク２１内及び尿素水供給管２３内の尿素水や、給水タンク４１の水が凍結する場合ある。ゆえに本実施形態では、尿素水温度センサ２５により尿素水タンク２１内の尿素水温度が逐次検出され、尿素水温度が所定の凍結判定値（凍結の可能性のある温度、例えば−７℃）未満となった場合には、開閉弁３２，３６が開放されてタンク加熱部Ｈ１や尿素水配管加熱部Ｈ２に対してエンジン冷却水（温水）が給送されるようになっている。これにより、尿素水タンク２１及び尿素水供給管２３の尿素水の凍結が抑制される。仮に尿素水が凍結した場合には、いち早く解凍できる。

また、水温センサ４５により給水タンク４１内の水温が逐次検出され、水温が所定の凍結判定値（凍結の可能性のある温度、例えば４℃）未満となった場合には、開閉弁４８が開放されてタンク加熱部Ｈ３に対してエンジン冷却水（温水）が給送されるようになっている。これにより、給水タンク４１内の水の凍結が抑制される。仮に水が凍結した場合には、いち早く解凍できる。

次に、尿素水タンク２１への水供給制御の手順を図２のフローチャートを用いて説明する。図２の処理は、ＥＣＵ４０により所定の時間周期で繰り返し実行される。

図２において、まずステップＳ１１では、攪拌ファン４６による尿素水攪拌の実行条件が成立しているか否かを判定する。例えば、一定の時間周期で尿素水攪拌を実行する場合には、所定時間（１時間、２時間等）が経過する度に実行条件が成立する。なおこのとき、尿素水温度が凍結判定値（−７℃）未満であれば、実行条件を不成立にしてもよい。

実行条件が成立していれば、ステップＳ１２に進み、攪拌ファン４６を駆動させて尿素水の攪拌を実行する。このとき、あらかじめ定めた所定時間（例えば５秒、１０秒等）だけ攪拌ファン４６を連続駆動させる。

その後、ステップＳ１３では、尿素水濃度センサ２６の検出値に基づいて、現在の尿素水濃度が所定の判定値Ｋよりも大きいか否かを判定する。判定値Ｋは、尿素水の濃度初期値（３２．５％）に基づいて定められており、本実施形態ではＫ＝３２．５％である。ただし、判定値Ｋを尿素水の濃度初期値（３２．５％）よりも大きい値にすることも可能である（例えば、Ｋ＝３３．０％とする）。尿素水濃度≦Ｋ（３２．５％）であれば、尿素水が過飽和状態でないとみなし、そのまま本処理を終了する。また、尿素水温度＞Ｋ（３２．５％）であれば、尿素水が過飽和状態にあるとみなし、ステップＳ１４に進んで尿素水タンク２１への水供給を実行する。すなわち、給水ポンプ４２を駆動させるとともに、所定時間だけ開閉弁４４を開放させる。これにより、給水タンク４１から尿素水タンク２１に対して所定量の水供給が行われる。

なお、尿素水タンク２１への水供給が行われた場合にはその直後に攪拌ファン４６による尿素水攪拌を実行し、その攪拌実行後に再度、尿素水濃度の判定を行うことが望ましい。具体的には、ステップＳ１１の実行条件に、「水供給の実行直後である」との条件を盛り込み、その条件成立時に尿素水攪拌を実行する。これにより、尿素水タンク２１への水供給直後における尿素水濃度の判定精度が高められる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

尿素ＳＣＲシステムにおいて、尿素水タンク２１内に水を供給する構成としたため、尿素水が過飽和状態となって尿素結晶が析出することを抑制できる。その結果、尿素水タンク２１から尿素水添加弁１５への尿素水の供給を適正に行わせることができる。そして、尿素水タンク２１からの尿素水供給が適正化できることから、ＳＣＲ触媒１３での好適なるＮＯｘ浄化を実現できる。

尿素水タンク２１内における尿素水の濃度（性状）を検出し、該検出した尿素水の濃度に基づいて尿素水タンク２１への水供給を実行する構成とした。より具体的には、尿素水濃度が所定の判定値Ｋよりも大きい場合に尿素水タンク２１への水供給を実行する構成とした。これにより、尿素水タンク２１内の尿素水濃度を一定に保持できる。また、水分の蒸発により尿素水の性状が変化した場合に、それにいち早く追従させて水供給を行わせ、尿素結晶の析出を抑制できる。

尿素水タンク２１内に攪拌ファン４６を設けたため、尿素水の攪拌が適宜実施されることで尿素結晶の発生を抑制できる。尿素水の攪拌を行うことにより、尿素水濃度を検出する場合にその検出精度が向上する。

給水タンク４１に冷却水循環配管３１の一部を配設したため、仮に給水タンク４１の水が凍結しても、エンジン冷却水（温水）の流通により加熱され、いち早く解凍することができる。尿素水タンク２１や尿素水供給管２３についても同様に、エンジン冷却水を利用して加熱する構成としたため、尿素水の凍結時にもいち早く解凍できる。上記のようにエンジン冷却水を用いて加熱を行う構成によれば、ヒータ通電により加熱を行う構成に比してバッテリ負荷が軽減できる等のメリットもある。

尿素水添加弁１５としてインジェクタタイプの電磁式開閉弁を用いる構成としたため、尿素水の添加制御を高精度に行うことが可能となる。これにより、尿素水の無駄な消費を抑制でき、尿素水消費量の低減を図ることができる。

尿素水添加弁１５を、ＤＰＦ１２（ＰＭ除去用フィルタ）の下流側に設ける構成とした。これにより、尿素水添加弁１５の先端添加口がＰＭにより汚染されるといった不都合が抑制でき、尿素水添加弁１５を長期にわたって使用することが可能になる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記実施形態では、尿素水タンク２１に尿素水濃度センサ２６を設け、同センサ２６の検出結果により尿素水の性状を検出する構成としたが、これを変更し、尿素水タンク２１に比重計を設け、その比重計の検出結果により尿素水の性状を検出する構成でもよい。この場合、尿素水の比重があらかじめ定めた判定値（例えば、初期値である１．０９、又は初期値よりも大きい１．１０）よりも大きくなると、給水タンク４１から尿素水タンク２１への水供給を実行する。

・上記実施形態では、攪拌手段として尿素水タンク２１の底部に攪拌ファン４６を設けたが、これを変更してもよい。例えば、尿素水タンク２１内に攪拌棒を設置し、その攪拌棒を動かすことで尿素水を攪拌する。また、尿素水タンク２１に振動を付与することで、尿素水を攪拌する構成であってもよい。

・尿素水タンク２１において尿素水が比較的多い場合と比較的少ない場合とを比べると、後者の方が尿素結晶が析出しやすいと考えられる。これは、少量の水分が蒸発しただけで尿素水が過飽和状態になるためである。したがって、尿素水タンク２１内の尿素水量が所定量よりも少ないことを条件に、給水タンク４１から尿素水タンク２１への水供給を実施する構成としてもよい。

・尿素水タンク２１内の尿素水量に応じて、給水タンク４１から尿素水タンク２１への水供給量（１回あたりの水供給量）を可変としてもよい。例えば、尿素水タンク２１内の尿素水量が多い場合には、給水タンク４１から尿素水タンク２１への水供給量（１回あたりの水供給量）を多くし、尿素水タンク２１内の尿素水量が少ない場合には、給水タンク４１から尿素水タンク２１への水供給量（１回あたりの水供給量）を少なくする。これにより、尿素水タンク２１への水供給時において尿素水の過剰な濃度変化を抑制できる。

・車載ディーゼルエンジン用の尿素ＳＣＲシステムとしての実用化以外に、他のエンジン、例えばガソリンエンジン（火花点火式エンジン）用の尿素ＳＣＲシステムとしての実用化が可能である。

発明の実施の形態における尿素ＳＣＲシステムの概略を示す構成図。 尿素水タンクへの水供給制御の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１１…排気管、１３…ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）、１５…尿素水添加弁（尿素水供給手段）、２１…尿素水タンク（尿素水容器）、２６…尿素水濃度センサ（性状検出手段）、４０…ＥＣＵ（水供給制御手段）、４１…給水タンク（給水容器）、４２…給水ポンプ、４３…給水配管、４４…開閉弁、４６…攪拌ファン（攪拌手段）。

Claims (7)

1. 所定濃度の尿素水溶液を貯留する尿素水容器を備え、その尿素水容器内の尿素水溶液を尿素水供給手段より内燃機関の排気通路内に添加供給する尿素水供給装置において、
   前記尿素水容器内に水を供給する水供給手段を備えることを特徴とする尿素水供給装置。
2. 前記水供給手段は、補給用の水を貯留する給水容器と、該給水容器と前記尿素水容器とを接続する給水配管と、該給水配管に設けられる開閉弁とを備える請求項１に記載の尿素水供給装置。
3. 前記尿素水容器内における尿素水溶液の性状を検出する性状検出手段と、
   前記性状検出手段により検出した尿素水溶液の性状に基づいて、前記水供給手段による水供給を実行する水供給制御手段と、
   を備える請求項１又は２に記載の尿素水供給装置。
4. 前記性状検出手段は、前記尿素水容器内の尿素水溶液の濃度又は比重を検出し、
   前記水制御手段は、前記検出した尿素水溶液の濃度又は比重が、あらかじめ定めた判定値よりも大きくなった場合に前記水供給手段による水供給を実行する請求項３に記載の尿素水検出装置。
5. 前記尿素水容器内に、同容器内の尿素水溶液を攪拌する攪拌手段が設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の尿素水供給装置。
6. 前記水供給手段により水供給が行われる場合に、当該水供給の実行前及び実行後の少なくともいずれかで前記攪拌手段による攪拌を実行する手段を備える請求項５に記載の尿素水供給装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の尿素水供給装置を備え、
   前記内燃機関の排気通路に選択還元型触媒を設け、前記排気通路において前記選択還元型触媒よりも上流側に前記尿素水供給手段により尿素水溶液を供給することを特徴とする排気浄化システム。

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