JP2015045305A

JP2015045305A - 車両の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2015045305A
Application number: JP2013177835A
Authority: JP
Inventors: 洋之木村; Hiroyuki Kimura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-03-12

Abstract

【課題】還元成分を含む液体を排気系に供給する車両の排気浄化装置に関し、簡素な構成で液体の供給と液抜きとを効率的に実施する。
【解決手段】車両の排気系に還元成分を含む液体を供給するノズル３と液体を貯留するタンク１との間を接続する供給路４を設ける。
また、車両の乗降に伴う荷重変動を受けて収縮，膨張する変形室６と、供給路４と変形室６との間を接続する第一通路７とを有し、変形室６の膨張時に第一通路７を介して供給路４内の液体を吸引し、変形室６の収縮時に第一通路７を介して液体を供給路４に排出する手動ポンプ５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の排気系に還元剤を供給することによって排気を浄化する排気浄化装置に関する。

従来、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）を低減させるための触媒として、尿素添加型のNOx選択還元触媒〔尿素SCR（Selective Catalytic Reduction）触媒〕を用いる手法が知られている。すなわち、NOx選択還元触媒よりも上流側の排気通路内に還元剤としての尿素水を噴射し、尿素の加水分解によりアンモニアを生成して、窒素酸化物をアンモニアで窒素に還元させるものである。この手法は、例えばディーゼルエンジンの排気ガスのように、酸素濃度が比較的高い雰囲気下での窒素酸化物の浄化に極めて有効である。

このような尿素SCRシステムでは、車両の排気系に上記の尿素SCR触媒が設けられ、その上流側に尿素水を供給するための噴射ノズルが設けられる。また、尿素水を貯留するタンクは、尿素水の補充がしやすい位置に設けられる。噴射ノズルとタンクとの間は供給路で接続され、必要に応じて、タンク内の尿素水が電動ポンプでノズルまで供給される。

ところで、尿素水の凝固点（融点）は約-11[℃]（32.5[%]水溶液の場合）であり、外気温の低い寒冷地では凍結するおそれがある。そこで、従来の尿素SCRシステムでは、尿素水の凍結を防止するための様々な工夫が提案されている。例えば、エンジンの停止後に電動ポンプを逆回転させ、尿素水を供給するための噴射ノズルを開くことによって、供給路の中の尿素水を吸い戻し、タンク内に回収することが提案されている（特許文献１参照）。また、尿素水をタンク側からノズル側へと圧送する電動ポンプと、ノズル側からタンク側へと圧送する電動ポンプとを個別に設けて、供給路内の水抜き（尿素水抜き）を行うことも提案されている。これらの構成により、エンジンの不使用時に尿素水が供給路内に残留することが防止され、尿素水の凍結による不具合の発生が回避される。

特開2008-101564号公報

しかしながら、上記のような従来の尿素SCRシステムでは、尿素水の圧送方向を反転させることのできる高価な電動ポンプを供給路上に設けなければならない。あるいは、尿素水の圧送方向を制御するために複数の電動ポンプを用意しなければならない。また、供給路内の水抜き（尿素水抜き）の際に噴射ノズルを開くため、供給路内に排気系に残留した排ガスを吸い込む。したがって、尿素水の供給回路が複雑化し、製品コストが上昇するという課題に加え、供給路内の腐食や噴射ノズルの詰まりの懸念がある。また、尿素水を供給路内から吸い戻すために電動ポンプを駆動することで、車両に搭載されたバッテリーの電力が消費されることとなり、車両の燃費及び電費が低下するという課題もある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたものであって、排気系に還元成分を含む液体を供給することで排気を浄化する車両の排気浄化装置において、簡素な構成で液体の供給と液抜きとを効率的に実施することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する車両の排気浄化装置は、車両の排気系に還元成分を含む液体を供給するノズルと前記液体を貯留するタンクとの間を接続する供給路を備える。また、前記車両の乗降に伴う荷重変動を受けて収縮，膨張変形する変形室と、前記供給路と前記変形室との間を接続する第一通路とを有し、前記変形室の膨張時に前記第一通路を介して前記供給路内の前記液体を吸引し、前記変形室の収縮時に前記第一通路を介して前記液体を前記供給路に排出するポンプを備える。

ここでいう「還元成分」には、尿素，アンモニア（水酸化アンモニウム，蟻酸アンモニウム等の窒素含有物質），炭化水素等が含まれる。また、ここでいう「供給路」には、尿素SCRシステムにおける尿素水供給路や、アンモニアSCRシステムにおけるアンモニア含有水溶液の供給路や、HC-SCRシステムにおける燃料供給路等が含まれる。

（２）前記供給路内から吸引された前記液体の代わりに前記供給路内に導入される気体を貯留する空気室と、前記供給路と前記空気室との間を接続する第二通路とを備えることが好ましい。
（３）前記第二通路上に介装され、前記車両のエンジン作動時に前記第二通路を閉鎖し、前記車両のエンジン停止時に前記第二通路を開放する気体開閉弁を備えることが好ましい。

（４）前記空気室が、密閉された容器内に設けられることが好ましい。
（５）前記第一通路及び前記第二通路の何れか一方が、前記ノズルの近傍における前記供給路から分岐形成されることが好ましい。

（６）前記第一通路上に介装され、前記車両のエンジン作動時に前記第一通路を閉鎖し、前記車両のエンジン停止時に前記第一通路を開放する液体開閉弁を備えることが好ましい。
（７）前記荷重変動を検出するセンサーと、前記センサーで検出された前記荷重変動に応じて前記液体開閉弁の開閉状態を制御する制御装置とを備えることが好ましい。

開示の車両の排気浄化装置によれば、車両の乗降動作（離着席動作）に伴う荷重変動を受けて収縮，膨張する室を利用することで、例えば液体をノズルからタンク側に逆流させるポンプ（正逆回転可能なポンプ）を用いることなく、供給路内の液体をポンプの室内に吸引して液抜きすることができるとともに、液抜きされた液体を供給路内に排出して元の状態に戻すことができる。したがって、簡素な構成で液体の供給と液抜きとを効率的に実施することができる。

一実施形態に係る車両の排気浄化装置の構成を例示する図である。排気浄化装置での制御手順を例示するフローチャートである。（Ａ）〜（Ｄ）は、図１中の尿素供給システムの動作を説明するための図である。変形例としての排気浄化装置の構成を例示する図であり、（Ａ）は第一通路に複数の逆止弁及び液体開閉弁を介装したもの、（Ｂ）は液体開閉弁を省略したもの、（Ｃ）は第一通路をノズルの近傍に配置し第二通路を電動ポンプの近傍に配置したもの、（Ｄ）は空気室を省略したものである。

図面を参照して、実施形態としての車両の排気浄化装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態の排気浄化装置は、図１に示すエンジン２０に適用される。このエンジン２０は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、排気圧を利用した過給システム（ターボシステム）と排気の一部を吸気側に再循環させるＥＧＲシステム（Exhaust Gas Recirculation；排気再循環システム）とを有する。また、エンジン２０の排気通路上には、排気中に含まれる窒素酸化物を浄化するための尿素SCR（Selective Catalytic Reduction）システムが設けられる。図１中には、エンジン２０に設けられる複数のシリンダーのうちの一つを例示する。

エンジン２０の吸気通路２１及び排気通路３１には、ターボチャージャー３０（過給機）が介装される。このターボチャージャー３０は、図１中に示すように、排気通路３１上に設けられたタービン３０Ａの回転軸と吸気通路２１上に設けられたコンプレッサー３０Ｂの回転軸とを連結した構造を持つ。タービン３０Ａは、排気通路３１内の排気圧で回転し、その回転力をコンプレッサー３０Ｂに伝達する。これを受けて、コンプレッサー３０Ｂは、吸気通路２１内の空気をその下流側へと圧縮しながら送給し、シリンダーへの過給を行う。

タービン３０Ａよりも上流側の排気通路３１とコンプレッサー３０Ｂよりも下流側の吸気通路２１との間には、排気を吸気側に導入するためのＥＧＲ通路２３が設けられ、ＥＧＲ通路２３上には還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラー２４が介装される。また、ＥＧＲ通路２３と吸気通路２１との合流部には、排気ガスの還流量を調節するためのＥＧＲ弁２５が介装される。ＥＧＲ弁２５の弁開度は可変である。シリンダーから排出された高温の排気は、ＥＧＲクーラー２４で冷却された後に外気と混合されて、再びシリンダーに導入される。吸入空気の温度が低温であるほどシリンダー内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物の発生率が低下する。

エンジン２０の吸気通路２１には、吸気流の下流側（燃焼室側）から上流側に向かう順に、サージタンク２２，ＥＧＲ弁２５，スロットルバルブ２６，インタークーラー２７，エアクリーナー２８が設けられる。サージタンク２２は、インテークマニホールド内に設けられる空洞部である。インテークマニホールドは、サージタンク２２よりも下流側で複数のシリンダーに向かって分岐するように形成され、サージタンク２２はその分岐点に位置する。サージタンク２２は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。

ＥＧＲ弁２５及びスロットルバルブ２６は、シリンダーに導入される空気量を調節するためのバルブである。ＥＧＲ弁２５が排気系から吸気系へと再循環させる排気の量（ＥＧＲ量）を調節するように機能するのに対し、スロットルバルブ２６は車両外部からの空気量（外気量）を調節するように機能する。これらのバルブの開度は、エンジン２０の運転状態や車両の走行状態等に応じて、図示しないエンジン制御装置によって制御される。

インタークーラー２７は、吸気通路２１上においてコンプレッサー３０Ｂよりも下流側に配置された冷却装置であり、過給によって温度上昇した空気を冷却するものである。また、エアクリーナー２８は、コンプレッサー３０Ｂよりも上流側に配置された濾過装置であり、車両の外部から取り込まれる空気を濾過してその下流側へと流通させる。

なお、吸気通路２１におけるコンプレッサー３０Ｂの上流側及び下流側をバイパスする通路を設けて、外部から取り込まれる空気の一部がターボチャージャー３０を迂回してシリンダー側に導入されるような吸気構造を設けてもよい。排気通路３１においても同様に、タービン３０Ａの上流側及び下流側をバイパスする通路を設けて、タービン３０Ａの回転速度を制御するような排気構造を設けてもよい。

排気通路３１におけるタービン３０Ａよりも下流側には、排気浄化用の触媒装置として、酸化触媒３２，フィルター３３及び選択還元触媒３４が介装される。
酸化触媒３２は、触媒貴金属を含有する触媒装置であり、排気中に含まれる酸化窒素（NO）を酸化して二酸化窒素（NO₂）を生成し、これを下流側のフィルター３３へ供給するものである。また、酸化触媒３２は、排気中の未燃燃料（HC）を酸化させて酸化熱を発生させ、排気温度を上昇させるようにも機能する。具体的な酸化触媒３２の構造としては、例えば、ケーシングの内部にコーディエライト，セラミックス等のハニカム状の担体を固定し、担体上にアルミナ粉末を塗布（コーティング）するとともにプラチナ，ロジウム，パラジウム等の触媒貴金属の微粒子を担持させたものが挙げられる。

フィルター３３は、排気中に含まれるパティキュレートマター（炭素Cを主体とする粒子状物質であってPMとも呼ばれる物質）を捕集する機能と、捕集したPMを酸化させて除去する機能とを併せ持つ多孔質体（Diesel Particulate Filter；DPF）である。フィルター３３の内部には、例えば、炭化ケイ素製やコーディエライト製のセラミック多孔質体が収容される。また、多孔質体の表面には、捕集されたPMに対する酸化能を持つ触媒が担持される。触媒の種類としては、例えば貴金属触媒，セリア系酸化物触媒，ジルコニウム系酸化物触媒等が挙げられる。

図１中に模式的に示すように、フィルター３３の内部は、排気の流通方向に沿って、多数の壁体によって複数のセルに分割される。この壁体には、PMの粒径に見合った大きさの細孔が多数形成される。また、それぞれのセルは、排気流の上流側及び下流側の何れか一方が目封じされる（閉塞される）。上流側が閉塞されたセルと下流側が閉塞されたセルとの配置は、それぞれが同種のセルと隣接しないような千鳥格子配置とされる。したがって、フィルター３３に流入した排気は、少なくとも一つ以上の壁体を通過した後に、フィルター３３から排出される。このとき、排気中に含まれるPMは、壁体表面又は壁体中に捕集されるため、排気が濾過されることになる。捕集されたPMは、例えば酸化触媒３２で生成されたNO₂を酸化剤として、所定の温度条件下で焼却される。これにより、フィルター３３の壁体に蓄積されたPMが取り除かれて、フィルター３３が再生浄化される。

選択還元触媒３４は、尿素添加型のNOx選択還元触媒である。選択還元触媒３４は、上流側から供給される尿素〔(NH₂)₂CO〕をNH₃に加水分解し、このNH₃を還元剤として排気中のNOxを還元する機能を持つ。NH₃は、排気温度が所定温度（例えば180〜200[℃]）以上であるときに生成され、NOやNO₂を窒素N₂へと還元する。選択還元触媒３４に担持される触媒の具体例としては、バナジウム系酸化物触媒や遷移金属を含むゼオライト系触媒等が挙げられる。また、選択還元触媒３４よりも上流側には、排気通路３１内に尿素水を供給するための尿素供給システム１０が設けられる。

［１−２．尿素供給システム］
図１に示すように、選択還元触媒３４の上流側には、排気通路３１内に尿素水を供給するためのノズル３が設けられる。ノズル３から噴射される尿素水は、車両の任意の位置に設けられるタンク１内に貯留される。タンク１とノズル３との間は供給路４で接続され、タンク１と供給路４との接続部近傍には電動ポンプ２が設けられる。

ノズル３は、その先端の噴孔から尿素水の噴霧を噴射するインジェクターである。ノズル３から噴射された尿素水の噴霧は、排気通路３１内で排気中に混合されて気化し、選択還元触媒３４へと搬送される。また、供給路４の外周は断熱材で被覆される。
電動ポンプ２は、少なくともタンク１内の尿素水をノズル３側へと送給する機能を持った圧送装置である。ノズル３側からタンク１側へと尿素水を吸い込む機能（尿素水の圧送方向を反転させる機能）は持たなくてもよい。電動ポンプ２及びノズル３の動作は、図示しないエンジン制御装置によって制御される。なお、ノズル３から噴射される尿素水の噴射量及び噴射タイミングは、例えばエンジン２０の運転状態，車両の走行状態，選択還元触媒３４の触媒温度等に応じて制御される。

図３（Ａ）に示すように、この尿素供給システム１０の供給路４には、二本の分岐通路７，９が形成される。以下、それぞれの分岐通路７，９のことを、第一通路７，第二通路９と呼ぶ。
第一通路７は、車両の乗降に伴う荷重変動を受けて収縮，膨張する変形室６と供給路４との間を接続する通路である。変形室６は、図１中に示すように、蛇腹状に形成されたケースの内部空間として設けられ、シート１４の下方に配置される。蛇腹状のケースは、外力に対して弾性的に変形する。例えば、車両の運転者がシート１４に着席すると、運転者の体重荷重がケース上面に作用して蛇腹状の部位が押し縮められ、変形室６が収縮する。また、運転者がシート１４から離席すると、蛇腹状の部位が弾性的に伸長して変形室６が膨張し、ケースの形状が復元する。

上記の変形室６及び第一通路７は、手動ポンプ５として機能する。すなわち、変形室６の膨張時には、第一通路７を介して供給路４内の尿素水が変形室６の内部に吸引され、変形室６の収縮時には、第一通路７を介して変形室６内の尿素水が供給路４に排出される。本実施形態では、車両の乗降に伴う荷重変動を利用して変形室６を収縮，膨張させることで、供給路４内の水抜き作業（液抜き作業）が実施される。

第二通路９は、空気室８と供給路４との間を接続する通路である。この第二通路９は、供給路４のうちノズル３の近傍に対して接続される。空気室８は、供給路４から変形室６に吸引された尿素水の代わりに供給路４内に導入される気体を貯留する、密閉容器の内部空間として設けられる。空気室８の内部に貯留される気体は、例えば外気と同成分の空気であってもよいし、外気よりも酸素濃度の低い空気や不活性ガス等を利用してもよい。また、空気室８の具体的な形状や配置は任意であり、変形室６と同様に伸縮可能な形状としてもよい。例えば、蛇腹状のケーシングの内部空間を、空気室８としてもよい。

第一通路７上には、液体開閉弁７ａが介装され、第二通路９上には、気体開閉弁９ａが介装される。これらの液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａは、それぞれの通路７，９を開放又は閉鎖する機能を持った二位置切換弁である。図３（Ａ）中に示すように、これらの開閉弁７ａ，９ａは、通電時に通路を閉鎖し、非通電時に通路を開放する。これらの開閉弁７ａ，９ａの通電状態は、電子制御装置１１によって制御される。

また、図１に示すように、シート１４の下部には、運転者がシート１４に着座したことを検出する着座センサー１５が内蔵される。着座センサー１５は、例えばシート１４の下面に作用する荷重や圧力を検出するセンサーであり、所定値以上の荷重，圧力の作用時に着座信号を出力する。ここで出力された着座信号は、電子制御装置１１に伝達される。

車両の任意の位置には、エンジン２０の始動キースイッチ１６が設けられる。始動キースイッチ１６は、運転者によるエンジンキーの操作位置を検出し、その操作位置に対応する信号を電子制御装置１１やエンジン制御装置等に出力するものである。始動キースイッチ１６の操作位置としては、図１中に示すように、オフ位置（OFF），アクセサリ位置（ACC），オン位置（ON），スタート位置（START）等が設けられる。オフ位置はエンジン２０の停止状態に対応する操作位置であり、オン位置はエンジン２０の運転状態（作動中の状態）に対応する操作位置である。なお、スタート位置はエンジン２０の始動時に操作される位置であり、アクセサリ位置はエンジン２０が停止した状態で車載電装品の電源が生きている状態に対応する操作位置である。なお、本実施形態では、少なくとも「エンジン２０が運転中であるか否かの情報」が電子制御装置１１に伝達される。

［１−３．電子制御装置］
電子制御装置１１は、例えばCPU（Central Processing Unit）に代表されるマイクロプロセッサ（MPU，Micro Processing Unit），ROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory），不揮発メモリ等を集積した電子デバイスである。マイクロプロセッサは、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）等を内蔵する処理装置（プロセッサ）である。また、ROM，RAM及び不揮発メモリは、プログラムや作業中のデータが格納されるメモリ装置である。不揮発メモリの具体例としては、フラッシュメモリ，PCM（Phase Change Memory），ReRAM（Resistive RAM），強誘電体メモリ（Ferroelectric RAM），MRAM（Magneto-resistive RAM）等が挙げられる。電子制御装置１１での制御内容は、例えばアプリケーションプログラムとしてROMや不揮発メモリ内に記録される。また、プログラムの実行時には、プログラムの内容がRAMや不揮発メモリ内のメモリ空間内に展開され、マイクロプロセッサによって実行される。

本実施形態の電子制御装置１１は、車載ネットワーク網の通信ラインに接続され、他の電子制御装置と通信可能に設けられる。電子制御装置１１では、運転者のシート１４への着座状態に基づいて、エンジン２０の始動制御が実施されるとともに、エンジン２０の作動状態とに基づいて、液体開閉弁７ａ，気体開閉弁９ａ及びノズル３の開閉状態が制御される。この制御を機能的に分類すると、電子制御装置１１には判定部１２及び制御部１３が設けられる。

判定部１２は、エンジン２０の始動と液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａへの通電とを制御するための条件を判定するものである。エンジン２０の始動は、着座センサー１５で運転者がシート１４に着座していることが検出された場合に許可され、着座が検出されない場合に禁止される。
また、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａへの通電は、エンジン２０が作動中である場合に許容され、エンジン２０の停止中には禁止される。エンジン２０の作動状態は、始動キースイッチ１６の操作位置に基づいて判定される。これらの判定結果は、制御部１３に伝達される。

制御部１３は、判定部１２での判定結果に基づいて液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａの通電状態を制御する制御信号を出力するものである。ここで制御される開閉弁７ａ，９ａの開閉状態とその条件との関係を以下の表１に示す。なお、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａの開放時には、ノズル３の噴孔が閉鎖状態となるように制御される。これにより、排気通路３１内の排気がノズル３の先端から供給路４内に進入することが防止される。

［２．フローチャート］
図２は、電子制御装置１１で実行される制御の手順を例示するフローチャートである。
ステップＡ１０では、判定部１２において、着座センサー１５から着座信号が伝達されているか否かが判定される。ここで着座信号が伝達されている場合にはステップＡ２０に進み、伝達されていない場合にはそのままこのフローを終了する。続くステップＡ２０では、始動キースイッチ１６の操作位置がオン位置（又はスタート位置）であるか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＡ３０に進み、この条件が成立しない場合にはステップＡ４０に進む。

ステップＡ３０では、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａを通電させる制御信号が、制御部１３から各開閉弁７ａ，９ａへと出力される。これにより、変形室６及び空気室８のそれぞれが供給路４から遮断された状態となる。また、このときエンジン２０が始動していなければ、エンジン２０を始動させるための制御信号が、制御部１３からエンジン制御装置へと出力される。

一方、ステップＡ４０では、始動キースイッチ１６の操作位置がオフ位置（又はアクセサリ位置）である。ここでは、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａへの通電を停止する制御信号が、制御部１３から各開閉弁７ａ，９ａへと出力される。これにより、変形室６と供給路４とが連通した状態とされ、かつ、空気室８と供給路４とが連通した状態となる。また、このときエンジン２０が停止していなければ、エンジン２０を停止させるための制御信号が、制御部１３からエンジン制御装置へと出力される。

［３．作用］
図３（Ａ）は、エンジン２０の作動中における尿素水の供給状態を示す図である。運転者がシート１４に着座しており、かつ、エンジン２０が作動しているときには、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａがともに通電されて閉鎖状態となる。これにより、タンク１内の尿素水は、変形室６や空気室８側へ移動することなく、電動ポンプ２でノズル３側へと供給される。

続いて、運転者が始動キースイッチ１６をオフ位置に操作してエンジン２０を停止させると、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａへの通電が遮断される。これにより、図３（Ｂ）に示すように、第一通路７及び第二通路９が連通状態となる。しかし、運転者がシート１４から離席していなければ、運転者の体重荷重が変形室６に作用するため、変形室６は収縮した状態のままである。

運転者がシート１４から離席して降車すると、変形室６に作用していた体重荷重が取り除かれ、変形室６が弾性的に膨張する。このとき、第一通路７を介して、尿素水が供給路４側から変形室６側へと吸い上げられる。一方、第二通路９では、空気室８側から供給路４側へと気体が導入される。したがって、図３（Ｃ）に示すように、少なくとも第一通路７と第二通路との間の供給路４内の尿素水が、空気室８内の気体と置き換えられる。

運転者が再び車両に搭乗してシート１４に着席すると、図３（Ｄ）に示すように、運転者の体重荷重によって変形室６が収縮し、尿素水が第一通路７を介して供給路４の内部へと押し戻される。このとき、供給路４内に充填されていた気体も、第二通路９を介して空気室８へと押し戻される。その後、運転者が始動キースイッチ１６をスタート位置（オン位置）に操作してエンジン２０を始動させると、液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａが通電される。これにより、第一通路７及び第二通路９がともに遮断され、図３（Ａ）に示す状態となる。

［４．効果］
（１）上記の排気浄化装置では、車両の乗降動作（離着席動作）に伴う荷重変動を受けて収縮，膨張する変形室６を利用して、手動ポンプ５の要領で尿素水の水抜き（液抜き，尿素水抜き）が行われる。これにより、尿素水をノズル３からタンク１側に逆流させるための高価な電動ポンプ（正逆回転可能なポンプ）を用いることなく、あるいは、複数の電動ポンプ２を併用することなく、供給路４内の尿素水を吸引して水抜き（尿素水抜き）をすることができ、かつ、水抜きした尿素水を供給路４内に排出して元の状態に戻すことができる。

したがって、簡素な構成で尿素水の供給と水抜きとを効率的に実施することができ、製品の機能を維持しつつ製品コストを削減することができる。また、尿素水の水抜きに係る電力を消費しないため、バッテリー電力を温存することができ、車両の燃費及び電費を改善することができる。

（２）上記の排気浄化装置では、供給路４内の尿素水が変形室６に吸い上げられるときに、尿素水の代わりとなる気体が供給路４内に導入される。つまり、排気通路３１内の排気が供給路４内に進入しないため、排気成分による供給路４の腐食を防止することができる。また、排気成分がノズル３から吸い込まれることがないため、排気成分によるノズル３の噴孔の詰まりを防止することができる。

（３）上記の排気浄化装置では、空気室８と供給路４とを接続する第二通路９上に気体開閉弁９ａが設けられる。このように、第二通路９上に気体開閉弁９ａを介装することで、車両の乗降動作だけでなく、エンジン２０の作動状態に合わせて空気室８と供給路４との開通状態を切り換えることができる。

例えば、気体開閉弁９ａは、エンジン２０の作動中には第二通路９を閉鎖し、エンジン２０の停止中にのみ開放される。このような制御により、エンジン２０の停止中に供給路４から水抜きをすることができる。また、エンジン２０の作動中には、空気室８内の気体が供給路４内に入り込まないようにすることができる。これにより、タンク１からノズル３への尿素水の供給が妨げられることがなく、すなわち、尿素水を安定してノズル３に供給することができる。

（４）同様に、上記の排気浄化装置では、変形室６と供給路４とを接続する第一通路７上に液体開閉弁７ａが設けられる。このように、第一通路７上に液体開閉弁７ａを介装することで、車両の乗降動作だけでなく、エンジン２０の作動状態に合わせて変形室６と供給路４との開通状態を切り換えることができる。

例えば、液体開閉弁７ａは、エンジン２０の作動中には第一通路７を閉鎖し、エンジン２０の停止中にのみ開放される。このような制御により、エンジン２０の停止中に供給路４から水抜きをすることができる。また、エンジン２０の作動中には、供給路４内の尿素水が変形室６に吸い上げられないようにすることができる。これにより、タンク１からノズル３への尿素水の供給が妨げられることがなく、すなわち、尿素水を安定してノズル３に供給することができる。

（５）上記の排気浄化装置では、空気室８が、大気開放されていない密閉容器の内部として設けられる。したがって、気体開閉弁９ａが開放された状態で蒸発した尿素水が車両外部に漏出することがなく、尿素水の濃度を一定に保つことができる。また、空気室８の内部に空気以外の気体（例えば、不活性ガス）を用いた場合であっても、その気体の漏洩を防止することができ、水抜きされた供給路４内に確実に気体を充填することができる。

（６）上記の排気浄化装置では、図１，図３（Ａ）等に示すように、第二通路９がノズル３の近傍における供給路４から分岐形成されている。これにより、ノズル３の近傍の供給路４から尿素水を吸い出すことができ、特にノズル３と供給路４との接続部における尿素水の凍結を抑制することができる。これにより、尿素水供給ラインの破損，故障の発生を抑制することができる。

（７）上記の排気浄化装置では、シート１４の下部に設けられた着座センサー１５での検出情報に基づいて液体開閉弁７ａ及び気体開閉弁９ａの開閉状態が制御される。このような制御構成により、変形室６が収縮，膨張したタイミングに合わせて、変形室６と供給路４との開通状態を精度よく切り換えることができる。したがって、尿素水の不使用時には適切に水抜きをすることができるとともに、尿素水の通常使用時にはその供給安定性を向上させることができる。

［５．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

例えば、図４（Ａ）に示すように、変形室６と供給路４とを接続する第一通路７を二系統に分岐し、それぞれの通路上に逆止弁７ｂ，７ｃを介装することが考えられる。一方の逆止弁７ｂは、供給路４から変形室６への尿素水の流通を許容し、他方の逆止弁７ｃは、変形室６から供給路４への尿素水の流通を許容する。また、各々の逆止弁７ｂ，７ｃと直列に液体開閉弁７ｄ，７ｅを介装する。一方の液体開閉弁７ｄは、通電時にのみ第一通路７を閉鎖し、他方の液体開閉弁７ｅは、非通電時にのみ第一通路７を閉鎖するものとする。

このような構成により、エンジン２０の作動状態と第一通路７で許容される尿素水の流通方向とを対応させることができる。すなわち、エンジン２０の作動中には、供給路４から変形室６への尿素水の吸い込み（尿素水抜き）を禁止して、変形室６から供給路４への流通のみを許可することができる。反対に、エンジン２０の停止中には、供給路４から変形室６への尿素水の吸い込み（尿素水抜き）のみを許可して、変形室６から供給路４への流通を禁止することができる。したがって、尿素水抜きの制御性を向上させることができる。

また、上記の実施形態では、第一通路７，第二通路９のそれぞれに液体開閉弁７ａ，気体開閉弁９ａを介装した回路を例示したが、これらの開閉弁７ａ，９ａは省略することが可能である。例えば、エンジン２０の作動中には運転者が離席しないものと仮定すれば、図４（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）中の液体開閉弁７ｄ，７ｅを省略することが可能である。同様に、上述の実施形態における液体開閉弁７ａや気体開閉弁９ａも省略することができる。

また、上記の実施形態では、第二通路９がノズル３の近傍における供給路４から分岐形成されたものを例示したが、供給路４に対する第一通路７及び第二通路９のそれぞれの接続箇所は任意である。なお、図４（Ｃ）に示すように、第一通路７及び第二通路９の何れか一方をノズル３の近傍に接続し、他方をタンク１又は電動ポンプ２の出口近傍に接続すれば、供給路４のほぼ全長にわたって尿素水抜きを実施することができる。

また、図４（Ｄ）に示すように、上述の実施形態の空気室８は省略することができる。ただしこの場合、尿素水抜きが実施されたときには、ノズル３の噴孔を開く必要があるため、ノズル３の噴孔から排気が供給路４内に進入することになる。したがって、供給路４内の腐食の発生を抑制する上では、尿素水の代わりに空気室８内の気体を供給路４内に導入することが好ましい。

また、上記の実施形態では、尿素SCRシステムの排気浄化装置を例示したが、上記の水抜きに関する装置構成は尿素SCRシステム以外にも適用可能である。例えば、アンモニアSCRシステムやHC-SCRシステムにおいても、上記の実施形態と同様に、アンモニア含有水溶液の水抜きやHCの吸い上げ（HC抜き）を実施することが可能である。

また、上記の実施形態では、変形室６がシート１４の下方に配置されたものを例示したが、変形室６の配設位置はこれに限定されない。例えば、車両のフロアパネルの下方に配置した場合であっても、運転者が着座したときの体重荷重を利用して変形室６を収縮させることができる。つまり、車両への乗降に伴う荷重変動が変形室６に伝達される構造であれば、変形室６の配設位置を任意の位置に設定することができる。

１タンク
２電動ポンプ
３ノズル
４供給路
５手動ポンプ（ポンプ）
６変形室
７第一通路
７ａ液体開閉弁
８空気室
９第二通路
９ａ気体開閉弁
１１電子制御装置

Claims

車両の排気系に還元成分を含む液体を供給するノズルと前記液体を貯留するタンクとの間を接続する供給路と、
前記車両の乗降に伴う荷重変動を受けて収縮，膨張変形する変形室と、前記供給路と前記変形室との間を接続する第一通路とを有し、前記変形室の膨張時に前記第一通路を介して前記供給路内の前記液体を吸引し、前記変形室の収縮時に前記第一通路を介して前記液体を前記供給路に排出するポンプと、
を備えたことを特徴とする、車両の排気浄化装置。
前記供給路内から吸引された前記液体の代わりに前記供給路内に導入される気体を貯留する空気室と、
前記供給路と前記空気室との間を接続する第二通路と、
を備えたことを特徴とする、請求項１記載の車両の排気浄化装置。
前記第二通路上に介装され、前記車両のエンジン作動時に前記第二通路を閉鎖し、前記車両のエンジン停止時に前記第二通路を開放する気体開閉弁
を備えたことを特徴とする、請求項２記載の車両の排気浄化装置。
前記空気室が、密閉された容器内に設けられる
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の車両の排気浄化装置。
前記第一通路及び前記第二通路の何れか一方が、前記ノズルの近傍における前記供給路から分岐形成される
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の車両の排気浄化装置。
前記第一通路上に介装され、前記車両のエンジン作動時に前記第一通路を閉鎖し、前記車両のエンジン停止時に前記第一通路を開放する液体開閉弁
を備えたことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の車両の排気浄化装置。
前記荷重変動を検出するセンサーと、
前記センサーで検出された前記荷重変動に応じて前記液体開閉弁の開閉状態を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする、請求項６記載の車両の排気浄化装置。