JP2020012394A - 排気処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の室内の騒音レベルが低い場合において尿素水の添加弁の駆動音によってドライバビリティが悪化することを抑制する。【解決手段】制御装置は、実行条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、尿素水の添加量を設定するステップ（Ｓ１０２）と、車速がしきい値以下であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、第３周期を設定するステップ（Ｓ１０６）と、第３開弁時間を設定するステップ（Ｓ１０８）と、車速がしきい値よりも高く（Ｓ１０４にてＮＯ）、触媒温度がしきい値よりも大きいと（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、第２周期を設定するステップ（Ｓ１１４）と、第２開弁時間を設定するステップ（Ｓ１１６）と、触媒温度がしきい値以下であると（Ｓ１１２にてＮＯ）、第１周期を設定するステップ（Ｓ１１８）と、第１開弁時間を設定するステップ（Ｓ１２０）と、尿素水添加弁を制御するステップ（Ｓ１１０）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、尿素水を用いて排気を浄化する排気処理装置に関する。

車両に搭載されたディーゼルエンジン等の排気を浄化するために、排気通路には、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒等の各種触媒が排気処理装置として設けられる。たとえば、ＳＣＲ触媒においては、上流側から添加される尿素水を用いて窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」とも記載する）を還元することによって排気が浄化される。このような尿素水は、たとえば、添加弁を用いて触媒に添加される。

国際公開第２０１４／０３８０６７号（特許文献１）には、添加弁の開弁期間を可変する制御を行なうことによって排気成分の排出量に応じた量の添加剤を触媒に添加する技術が開示される。また、特許文献１には、ＳＣＲ触媒の温度に応じて、添加弁の開閉周期を設定する技術が開示される。

国際公開第２０１４／０３８０６７号

しかしながら、たとえば、添加弁の開閉周期が比較的短周期に設定されている場合においては、車両が低速走行状態あるいは停車状態であると、ユーザは添加弁の駆動音に違和感を覚える可能性がある。これは、車両が低速走行状態あるいは停車状態であると、車両が高速走行状態であるときよりもロードノイズ等に起因する車両の室内における騒音レベルが低くなり、添加弁が駆動する状態と、添加弁の駆動が停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音が他の騒音よりも際立つためである。これにより、ドライバビリティが悪化する場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の室内の騒音レベルが低い場合において尿素水の添加弁の駆動音によってドライバビリティが悪化することを抑制する排気処理装置を提供することである。

この発明のある局面に係る排気処理装置は、車両に搭載されるエンジンの排気処理装置である。この排気処理装置は、尿素水を用いて排気に含まれる窒素酸化物を浄化する触媒と、触媒に尿素水を添加する添加弁と、添加弁の開弁時間と開閉周期とを設定し、設定された開弁時間と開閉周期とに従って添加弁を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の室内における騒音レベルが低い状態である場合には、騒音レベルが高い状態である場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定する。

このようにすると、車両の室内における騒音レベルが低い状態である場合には、騒音レベルが高い状態である場合よりも添加弁の駆動頻度（所定期間当たりの駆動回数）を減少させることができる。これにより、添加弁を駆動する状態と、添加弁の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。そのため、添加弁の駆動音を他の騒音よりも際立たないようにすることができるため、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

好ましくは、制御装置は、車両の速度が低い場合には、車両の速度が高い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定する。

このようにすると、車両の速度が低い場合（すなわち、車両の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、車両の速度が高い場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも添加弁の駆動頻度を減少させることができる。これにより、添加弁を駆動する状態と、添加弁の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの回転数が低い場合には、エンジンの回転数が高い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定する。

このようにすると、エンジン回転数が低い場合（すなわち、車両の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、エンジン回転数が高い場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも添加弁の駆動頻度を減少させることができる。これにより、添加弁を駆動する状態と、添加弁の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、車両に搭載される補機の作動が停止している場合には、補機が作動している場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定する。

このようにすると、車両に搭載される補機の作動が停止している場合（すなわち、車両の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、補機が作動している場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも添加弁の駆動頻度を減少させることができる。これにより、添加弁を駆動する状態と、添加弁の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、騒音レベルが低い状態であっても、添加弁の温度が高い場合には、添加弁の温度が低い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が短くなるように開弁時間および開閉周期を設定する。

このようにすると、騒音レベルが低い状態であっても、添加弁の温度が高い場合には、添加弁の温度が低い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が短くなるようにすることによって、添加弁の駆動頻度が増加するため、添加弁の温度上昇を抑制することができる。

この発明によると、車両の室内の騒音レベルが低い場合において尿素水の添加弁の駆動音によってドライバビリティが悪化することを抑制する排気処理装置を提供することができる。

車両に搭載された排気処理装置の概略構成を示す図である。 尿素水添加弁の動作の一例を説明するための図である。 制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。 制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例において、制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、排気処理装置３０の構成の一例が示される。図１は、車両１０に搭載された排気処理装置３０の概略構成を示す図である。本実施の形態において、車両１０としては、たとえば、ディーゼルエンジン等の内燃機関を駆動源とする車両であるとして説明する。

車両１０は、貯留タンク２０と、エンジン２６と、排気処理装置３０と、制御装置１００と、Ｇセンサ１０２と、車速センサ１０４と、レベルセンサ１０６と、アクセル開度センサ１０８と、エアフローメータ１１０と、触媒温度センサ１１２と、エンジン回転数センサ１１４と、排気温度センサ１１６とを含む。

エンジン２６は、燃焼室内で燃料と空気の混合気を燃焼して作動するディーゼルエンジンである。エンジン２６の作動時に生じる排気は、排気処理装置３０に排出される。

排気処理装置３０は、エンジン２６の排気管３６に接続される。排気処理装置３０は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）３２と、ＰＭ除去フィルタ３４と、尿素水添加弁３７と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒３８とを含む。

エンジン２６からの排気は、排気管３６から排気処理装置３０（すなわち、ＤＯＣ３２、ＰＭ除去フィルタ３４、およびＳＣＲ触媒３８）を経由してマフラー（図示せず）に送られる。

ＤＯＣ３２は、酸化触媒であるとともに、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）成分の酸化性能を有する。ＰＭ除去フィルタ３４は、排気中の粒子状物質（ＰＭ（Particulate Matter））を捕集する。

尿素水添加弁３７は、ＰＭ除去フィルタ３４と、ＳＣＲ触媒３８との間の排気管に設けられる。尿素水添加弁３７は、制御装置１００からの制御信号に応じて排気管内に尿素水を添加（噴射）する。

ＳＣＲ触媒３８において、尿素水添加弁３７によって添加された尿素水は、排気の熱によって加水分解され、アンモニアに変化する。変化したアンモニアと排気中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」とも記載する）との化学反応により窒素と水に還元され、排気が浄化される。なお、還元剤としては、尿素水に特に限定されるものではない。

貯留タンク２０は、尿素水添加弁３７に供給するための尿素水を貯留する。貯留タンク２０内の尿素水は、図示しないポンプ等を用いて尿素水添加弁３７に供給される。貯留タンク２０は、所定のタンク形状を有している。

エンジン２６の動作は、制御装置１００によって制御される。制御装置１００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、上述したセンサ類（たとえば、Ｇセンサ１０２、車速センサ１０４、レベルセンサ１０６、アクセル開度センサ１０８、エアフローメータ１１０、触媒温度センサ１１２、エンジン回転数センサ１１４および排気温度センサ１１６等）が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器（たとえば、エンジン２６および尿素水添加弁３７等）が接続される。

制御装置１００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン２６が所望の運転状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。また、制御装置１００には、時間の計測を行うためのタイマー回路（図示せず）が内蔵されている。

Ｇセンサ１０２は、車両１０の所定方向（たとえば、前後方向および／または左右方向）の加速度を検出する。Ｇセンサ１０２は、検出した車両１０の所定方向の加速度を示す信号を制御装置１００に送信する。

車速センサ１０４は、車両１０の速度（以下、車速とも記載する）Ｖを検出する。車速センサ１０４は、車速Ｖを示す信号を制御装置１００に送信する。なお、車速センサ１０４としては、たとえば、車両１０の車輪の回転速度を検出する車輪速センサや変速機の出力軸の回転速度を検出する出力軸回転速度センサを用いてもよい。この場合、制御装置１００は、車輪速センサにより検出された車輪の回転速度や出力軸回転速度センサにより検出された出力軸の回転速度を用いて車速Ｖを算出する。

レベルセンサ１０６は、貯留タンク２０内に設けられ、貯留タンク２０に貯留される尿素水の液面高さを検出する。レベルセンサ１０６は、検出した液面高さを示す信号を制御装置１００に送信する。

アクセル開度センサ１０８は、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を検出する。アクセル開度センサ１０８は、検出したアクセルペダルの踏み込み量を示す信号を制御装置１００に送信する。

エアフローメータ１１０は、エンジン２６の吸気通路に設けられ、エンジン２６に吸入される空気量（吸入空気量）を検出する。エアフローメータ１１０は、検出した吸入空気量を示す信号を制御装置１００に送信する。

触媒温度センサ１１２は、ＳＣＲ触媒３８の温度（触媒温度）を検出する。触媒温度センサ１１２は、検出した触媒温度を示す信号を制御装置１００に送信する。

エンジン回転数センサ１１４は、エンジン２６の出力軸の回転数（以下、エンジン回転数と記載する）ＮＥを検出する。エンジン回転数センサ１１４は、検出したエンジン回転数ＮＥを示す信号を制御装置１００に送信する。

排気温度センサ１１６は、ＰＭ除去フィルタ３４に流入する排気の温度（排気温度）を検出する。排気温度センサ１１６は、検出した排気温度を示す信号を制御装置１００に送信する。

以上のような構成を有するエンジン２６のＳＣＲ触媒３８においては、上述のとおり、尿素水添加弁３７によって適量の尿素水が添加されることによりＮＯｘが還元されることによって排気が浄化される。

この場合において、制御装置１００は、尿素水添加弁３７の開弁時間と開閉周期とをエンジン２６の運転状態に基づいて設定し、設定された開弁時間と開閉周期とに従って尿素水添加弁３７を制御する。

図２は、尿素水添加弁の動作の一例を説明するための図である。図２の上段のグラフの縦軸は、触媒温度Ｔｃを示す。図２の中段のグラフの縦軸は、開閉周期を示す。図２の下段のグラフの縦軸は、駆動パルスを示す。また、図２の上段、中段および下段のグラフの横軸は、時間を示す。図２のＬＮ１は、触媒温度Ｔｃの変化を示す。図２のＬＮ２は、開閉周囲の変化を示す。図２のＬＮ３は、駆動パルスの変化を示す。

制御装置１００は、たとえば、尿素水添加弁３７の温度によって開閉周期を第１周期と第２周期とのうちのいずれかを選択する。制御装置１００は、たとえば、図２のＬＮ１に示すように、時間ｔ（０）以前において触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下である場合には、図２のＬＮ２を示すように第１周期を選択する。なお、以下の実施例では、尿素水添加弁３７の温度は、ＳＣＲ触媒３８の触媒温度と同等であるとしてＳＣＲ触媒３８の触媒温度に置き換えて説明するが、尿素水添加弁３７およびＳＣＲ触媒３８の配置によってはＳＣＲ触媒３８の触媒温度を尿素水添加弁３７の温度に置き換えることができない。その場合は、尿素水添加弁３７の周囲に温度センサを設けたり、尿素水添加弁３７の上流に配置される排気温度センサ１１６の検出値に、排気管の温度や車速から放熱量と応答遅れとを考慮した補正を行ない、尿素水添加弁３７周辺の温度を推定するなど、既存の方法で尿素水添加弁３７の温度を検出または算出することができる。

そして、制御装置１００は、図２のＬＮ１に示すように、時間ｔ（０）〜時間ｔ（１）において、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも高くなる場合には、図２のＬＮ２に示すように第２周期を選択する。制御装置１００は、エンジン２６の運転状態（たとえば、ＮＯｘ発生量等に関連するエンジン２６の運転状態）に応じて単位時間当たりの尿素水の添加量を決定する。なお、単位時間当たりの尿素水の添加量としては、予め定められた量であってもよい。制御装置１００は、決定された添加量と周期とに基づいて１周期当りの開弁時間を設定する。

第１周期は、第２周期よりも長い周期である。そのため、たとえば、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも高い場合と、しきい値Ｔｃ（０）以下の場合とで単位時間当たりの添加量を一定とすると、図２のＬＮ３に示すように、第１周期における１周期当りの開弁時間（以下、第１開弁時間と記載する）は、第２周期における１周期当りの開弁時間（以下、第２開弁時間と記載する）よりも長い時間となる。そのため、たとえば、第１周期が第２周期の２倍の周期である場合には、第１開弁時間は、第２開弁時間の２倍の開弁時間となる。このように、尿素水添加弁３７の温度が高い場合には、第１周期よりも短い周期である第２周期により尿素を添加することで、尿素水添加弁３７の温度上昇を抑制する。

図２のＬＮ３に示すように、開閉時期として、第２周期が選択される場合には、第１周期が選択される場合よりも尿素水添加弁３７の単位時間当たりの駆動回数が多くなる（尿素水添加弁３７の駆動頻度が増加する）。そのため、たとえば、尿素水添加弁３７の開閉周期が比較的短周期（に設定されている場合においては、車両１０が低走行状態あるいは停車状態であると、ユーザは尿素水添加弁３７の駆動音に違和感を覚える可能性がある。これは、車両１０が低走行状態あるいは停車状態であると、車両１０が高速走行状態であるときよりもロードノイズ等に起因する車両１０の室内における騒音レベルが低くなり、尿素水添加弁３７が駆動する状態と、尿素水添加弁３７の駆動が停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音が他の騒音よりも際立つためである。これにより、ドライバビリティが悪化する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、制御装置１００は、車両１０の室内における騒音レベルが低い状態である場合には、騒音レベルが高い状態である場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定するものとする。

より具体的には、制御装置１００は、車速Ｖが低い場合には、車速Ｖが高い場合よりも尿素水添加弁３７の開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定するものとする。

このようにすると、車速Ｖが低い場合（すなわち、車両１０の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、車速Ｖが高い場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも尿素水添加弁３７の駆動頻度を減少させることができる。これにより、尿素水添加弁３７を駆動する状態と、尿素水添加弁３７の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。そのため、尿素水添加弁３７の駆動音を他の騒音よりも際立たないようにすることができる。

以下に、図３を参照して、本実施の形態における制御装置１００で実行される制御処理について説明する。図３は、制御装置１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する。）１００にて、制御装置１００は、尿素水添加弁３７の制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、エンジン２６が始動状態であるという条件と、触媒温度Ｔｃがしきい値（たとえば、ＮＯｘの還元が可能となる温度の下限温度）以上という条件とがいずれも成立する場合に実行条件が成立していると判定する。尿素水添加弁３７の制御の実行条件が成立していると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、制御装置１００は、尿素水の添加量を設定する。制御装置１００は、たとえば、エンジン２６の運転状態に基づいて単位時間当たりの尿素水の添加量を設定する。制御装置１００は、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量あるいは燃料噴射量等に基づいてＮＯｘの排出量を推定する。制御装置１００は、推定された排出量のＮＯｘを還元可能な単位時間当たりの尿素水の添加量を設定する。

Ｓ１０４にて、制御装置１００は、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下であるか否かを判定する。しきい値Ｖ（０）としては、たとえば、尿素水添加弁３７の駆動を停止したときの車両１０の室内の騒音レベルが所定の騒音レベル以下となる車速Ｖが設定される。車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下であると判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、制御装置１００は、開閉周期として第３周期を設定する。第３周期は、上述の第１周期および第２周期よりも長い周期（長周期）である。第３周期としては、たとえば、尿素水添加弁３７が過熱状態にならない範囲内であって、かつ、尿素水添加弁３７の駆動停止期間がしきい値以上となる予め定められた周期（たとえば、数十秒）が設定される。

Ｓ１０８にて、制御装置１００は、開弁時間として第３開弁時間を設定する。制御装置１００は、Ｓ１０６にて設定された開閉周期（第３周期）と、Ｓ１０２にて設定された単位時間当たりの尿素水の添加量とに基づいて第３開弁時間（長時間）を設定する。

Ｓ１１０にて、制御装置１００は、設定された開閉周期（第１周期、第２周期あるいは第３周期）と開弁時間（第１開弁時間、第２開弁時間あるいは第３開弁時間）とに従って尿素水添加弁３７を制御する。具体的には、制御装置１００は、設定された開閉周期と開弁時間とに応じた駆動パルスを生成し、尿素水添加弁３７に生成した駆動パルスを出力する。

なお、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）よりも高いと判定される場合には（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

Ｓ１１２にて、制御装置１００は、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも大きいか否かを判定する。触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも大きいと判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１４にて、制御装置１００は、開閉周期として第２周期を設定する。第２周期は、上述のとおり、第１周期および第３周期よりも短い周期（短周期）である。第２周期としては、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも大きい状態において、尿素水添加弁３７が過熱状態にならない範囲内で予め定められた周期（たとえば、数ミリ秒）が設定される。

Ｓ１１６にて、制御装置１００は、開弁時間として第２開弁時間を設定する。制御装置１００は、Ｓ１１４にて設定された開閉周期（第２周期）と、Ｓ１０２にて設定された単位時間当たりの尿素水の添加量とに基づいて第２開弁時間（短時間）を設定する。

なお、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下であると判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。

Ｓ１１８にて、制御装置１００は、開閉周期として第１周期を設定する。第１周期は、上述のとおり、第２周期よりも長い周期であって、かつ、第３周期よりも短い周期（中周期）である。第１周期としては、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下の状態において、尿素水添加弁３７が過熱状態にならない範囲であって、急なエンジン２６の運転状態の変化によるＮＯｘ排出量の増加に対応可能であって、かつ、可能な限り長い予め定められた周期（たとえば、数秒）が設定される。

Ｓ１２０にて、制御装置１００は、Ｓ１１８にて設定された開閉周期（第１周期）と、Ｓ１０２にて設定された単位時間当たりの尿素水の添加量とに基づいて第１開弁時間（中時間）を設定する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく制御装置１００の動作について図４を参照しつつ説明する。図４は、制御装置１００の動作を説明するためのタイミングチャートである。図４の上段のグラフの縦軸は、車速Ｖを示す。図４の下段のグラフの縦軸は、駆動パルスを示す。図４の上段および下段のグラフの横軸は、時間を示す。さらに、図４のＬＮ４は、車速Ｖの変化を示す。図４のＬＮ５は、駆動パルスの変化を示す。また、エンジン２６は、作動状態であって、かつ、ＳＣＲ触媒３８の暖機が完了している場合を想定する。さらに、車速Ｖは、しきい値Ｖ（０）よりも高く、かつ、ＳＣＲ触媒３８の触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも低い場合を想定する。

この場合、実行条件が成立しているため（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン２６の運転状態に応じた尿素水の添加量が設定される（Ｓ１０２）。

図４のＬＮ４に示すように、時間ｔ（２）になるまでの期間においては、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）よりも高く（Ｓ１０４にてＮＯ）、かつ、触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも低い（Ｓ１１２にてＮＯ）。そのため、開閉周期として第１周期（中周期）が設定されるとともに（Ｓ１１８）、開弁時間として第１開弁時間（中時間）が設定される（Ｓ１２０）。

そのため、図４のＬＮ５に示すように、時間ｔ（２）になるまでの期間においては、第１周期を開閉周期として、第１開弁時間が開弁時間となるように駆動パルスが生成され、生成された駆動パルスに従って尿素水添加弁３７が制御される（Ｓ１１０）。

一方、図４のＬＮ４に示すように、時間ｔ（２）にて、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下になると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、開閉周期として第３周期が設定されるとともに（Ｓ１０６）、開弁時間として第３開弁時間が設定される（Ｓ１０８）。

そのため、図４のＬＮ５に示すように、時間ｔ（２）以降の期間においては、第３周期を開閉周期とし、第３開弁時間が開弁時間となるように駆動パルスが生成され、生成された駆動パルスに従って尿素水添加弁３７が制御される（Ｓ１１０）。開閉周期が第３周期となることにより、開閉周期が第１周期や第２周期である場合と比較して尿素水添加弁３７の駆動頻度が減少する。

以上のようにして、本実施の形態に係る排気処理装置３０によると、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下である場合（すなわち、車両１０の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）よりも高い場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも尿素水添加弁３７の駆動頻度（所定期間当たりの駆動回数）を減少させることができる。これにより、尿素水添加弁３７を駆動する状態と、尿素水添加弁３７の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。そのため、尿素水添加弁３７の駆動音を他の騒音よりも際立たないようにすることができる。したがって、車両の室内の騒音レベルが低い場合において尿素水の添加弁の駆動音によってドライバビリティが悪化することを抑制する排気処理装置を提供することができる。

さらに、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下である場合には、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）よりも高い場合よりも開閉周期を長周期にすることによって、尿素水添加弁３７の駆動頻度を減少させることができるため、尿素水添加弁３７の寿命を延ばすことができる。

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、車両１０の室内における騒音レベルが低い状態であるか否かを車速Ｖを用いて判定する場合を一例として説明したが、特に車速Ｖを用いて判定することに限定されるものではない。

制御装置１００は、たとえば、エンジン回転数ＮＥが低い場合には、エンジン回転数ＮＥが高い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定してもよい。

具体的には、制御装置１００は、たとえば、実行条件が成立し、尿素水の添加量を設定した場合において、エンジン回転数ＮＥがしきい値ＮＥ（０）以下であるときには、開閉周期として第３周期を選択し、エンジン回転数ＮＥがしきい値ＮＥ（０）よりも大きいときには、上述したようにＳＣＲ触媒３８の触媒温度Ｔｃに応じて第１周期および第２周期のうちのいずれかを選択してもよい。しきい値ＮＥ（０）は、たとえば、アイドル状態であることを判定するためのエンジン回転数ＮＥのしきい値である。

このようにすると、エンジン回転数ＮＥが低い場合（すなわち、車両の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、エンジン回転数ＮＥが高い場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも尿素水添加弁３７の駆動頻度を減少させることができる。これにより、尿素水添加弁３７を駆動する状態と、尿素水添加弁３７の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。

あるいは、制御装置１００は、車両１０に搭載される補機の作動が停止している場合には、補機が作動している場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定してもよい。

具体的には、制御装置１００は、たとえば、実行条件が成立し、尿素水の添加量を設定した場合において、車両１０に搭載される補機が停止状態であるときには、開閉周期として第３周期を選択し、補機が作動状態であるときには、上述したようにＳＣＲ触媒３８の触媒温度Ｔｃに応じて第１周期および第２周期のうちのいずれかを選択してもよい。

補機は、たとえば、オーディオや空調装置（エアコンコンプレッサーや送風装置等を含む）などの車両１０の室内に設けられる電気機器、および、エンジンルーム内の各種ポンプ等の車両１０に搭載される電気機器のうちの少なくともいずれかを含む。

このようにすると、車両１０に搭載される補機の作動が停止している場合（すなわち、車両の室内の騒音レベルが低い状態である場合）には、補機が作動している場合（すなわち、騒音レベルが高い状態である場合）よりも尿素水添加弁３７の駆動頻度を減少させることができる。これにより、尿素水添加弁３７を駆動する状態と、尿素水添加弁３７の駆動を停止する状態とが短時間で繰り返されることによって生じる駆動音の発生を抑制することができる。

あるいは、制御装置１００は、車両１０の室内における予め定められた周波数帯の騒音のレベルを検出し、検出された騒音レベルが低い場合には、騒音レベルが高い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定してもよい。

具体的には、制御装置１００は、たとえば、実行条件が成立し、尿素水の添加量を設定した場合において、車両１０の室内の騒音レベルがしきい値以下であるときには、開閉周期として第３周期を選択し、騒音レベルがしきい値よりも大きいときには、上述したようにＳＣＲ触媒３８の触媒温度Ｔｃに応じて第１周期および第２周期のうちのいずれかを選択してもよい。

あるいは、制御装置１００は、たとえば、アクセル開度、車両１０に作用する前後方向の加速度、予め定められた期間における燃料噴射量の指令値の平均値、吸入空気量、ＮＯｘ排出量、排気温度、ターボの回転数、筒内圧、および、レール圧のうちの少なくともいずれかをパラメータとして、車両１０の室内の騒音レベルが小さい状態であると判定される場合には、騒音レベルが大きい状態であると判定される場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が長くなるように開弁時間および開閉周期を設定してもよい。

具体的には、制御装置１００は、たとえば、実行条件が成立し、尿素水の添加量を設定した場合において、上記したパラメータに起因する騒音レベルが一定レベル以下の状態であるときには、開閉周期として第３周期を選択し、騒音レベルが一定レベルを超える状態であるときには、上述したようにＳＣＲ触媒３８の触媒温度Ｔｃに応じて第１周期および第２周期のうちのいずれかを選択してもよい。

さらに上述の実施の形態では、第３周期としては、予め定められた周期が設定されるものとして説明したが、車速がしきい値Ｖ（０）以下の場合において、車速が小さいほど長い周期を第３周期として設定し、車速がＶ（０）に近づいて大きくなるほど短い周期を第３周期として設定してもよい。

さらに上述の実施の形態では、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下の騒音レベルが低い状態である場合には、開閉周期として第３周期を選択するものとして説明したが、車両１０の室内の騒音レベルが低い状態であっても、尿素水添加弁３７の温度が高い場合には、尿素水添加弁３７の温度が低い場合よりも開閉時間および開閉周期の各々が短くなるように開弁時間および開閉周期を設定してもよい。

以下、図５を参照して、この変形例における制御装置１００で実行される制御処理について説明する。図５は、変形例において、制御装置１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。なお、図５に示すフローチャートにおいて、図３に示すフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付与しており、以下に説明する場合を除き、同様の処理が行なわれる。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０４にて、車速Ｖがしきい値Ｖ（０）以下であると判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。

Ｓ２００にて、制御装置１００は、尿素水添加弁３７の温度と同様と推定されるＳＣＲ触媒３８の触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下であるか否かを判定する。触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）以下であると判定される場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。

触媒温度Ｔｃがしきい値Ｔｃ（０）よりも高いと判定される場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

このようにすると、騒音レベルが低い状態であっても、触媒温度Ｔｃが高い場合には、触媒温度Ｔｃが低い場合よりも開弁時間および開閉周期の各々が短くなるようにすることによって、尿素水添加弁３７から尿素水が添加される頻度が増えるため尿素水添加弁３７の温度が上昇することを抑制することができる。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、２０ 貯留タンク、２６ エンジン、３０ 排気処理装置、３４ ＰＭ除去フィルタ、３６ 排気管、３７ 尿素水添加弁、３８ ＳＣＲ触媒、１００ 制御装置、１０２ Ｇセンサ、１０４ 車速センサ、１０６ レベルセンサ、１０８ アクセル開度センサ、１１０ エアフローメータ、１１２ 触媒温度センサ、１１４ エンジン回転数センサ、１１６ 排気温度センサ。

Claims (5)

1. 車両に搭載されるエンジンの排気処理装置であって、
   尿素水を用いて排気に含まれる窒素酸化物を浄化する触媒と、
   前記触媒に前記尿素水を添加する添加弁と、
   前記添加弁の開弁時間と開閉周期とを設定し、設定された前記開弁時間と前記開閉周期とに従って前記添加弁を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記車両の室内における騒音レベルが低い状態である場合には、前記騒音レベルが高い状態である場合よりも前記開弁時間および前記開閉周期の各々が長くなるように前記開弁時間および前記開閉周期を設定する、排気処理装置。
2. 前記制御装置は、前記車両の速度が低い場合には、前記車両の速度が高い場合よりも前記開弁時間および前記開閉周期の各々が長くなるように前記開弁時間および前記開閉周期を設定する、請求項１に記載の排気処理装置。
3. 前記制御装置は、前記エンジンの回転数が低い場合には、前記エンジンの回転数が高い場合よりも前記開弁時間および前記開閉周期の各々が長くなるように前記開弁時間および前記開閉周期を設定する、請求項１に記載の排気処理装置。
4. 前記制御装置は、前記車両に搭載される補機の作動が停止している場合には、前記補機が作動している場合よりも前記開弁時間および前記開閉周期の各々が長くなるように前記開弁時間および前記開閉周期を設定する、請求項１に記載の排気処理装置。
5. 前記制御装置は、前記騒音レベルが低い状態であっても、前記添加弁の温度が高い場合には、前記添加弁の温度が低い場合よりも前記開弁時間および前記開閉周期の各々が短くなるように前記開弁時間および前記開閉周期を設定する、請求項１に記載の排気処理装置。

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