JP6278182B2

JP6278182B2 - 排気浄化システム

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Publication number: JP6278182B2
Application number: JP2014047469A
Authority: JP
Inventors: 希代香恒川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP2015172338A

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化システムに関する。

内燃機関（エンジン）の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する技術として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムを用いた排気浄化システムは、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）が設けられた排気通路内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）されるシステムである。

即ち、尿素ＳＣＲシステムを用いた排気浄化システムは、尿素水タンクに貯留された尿素水が尿素水供給経路を通して尿素水噴射弁に送られ、尿素水噴射弁を介して排気通路に尿素水が噴射される構成とされている。このため、エンジンを停止させた時には（キーオフ時には）、尿素水タンクから尿素水供給経路、尿素水噴射弁にかけて尿素水が残留することになる。

尿素水供給経路から尿素噴射弁にかけて尿素水が残留していると、エンジンが始動された際の熱により尿素水が熱分解され、尿素水由来のデポジットが生成される虞があったり、外気温により残留した尿素水が劣化したりするといった問題点がある。これらの問題点を解決するため、エンジンの停止時に、排気ガスと共に尿素水を尿素水噴射弁から逆流させて尿素水タンクに回収する技術が従来から提案されている（特許文献１参照）。

尿素水を逆流させて尿素水タンクに回収することで、エンジンを停止させても、尿素水供給経路、尿素水噴射弁にかけて尿素水が残留することがなくなり、尿素水由来のデポジットの生成が抑制される。

しかし、尿素水噴射弁が臨む排気通路には、ＨＣやＮＯｘ、微粒子等の排ガス成分の物質が存在しているため、尿素水を逆流させた場合、ＨＣやＮＯｘ、微粒子等の排ガス成分が尿素水タンクに回収されることになる。このため、尿素水タンクや尿素水供給経路、尿素噴射弁が排ガス成分に汚染される虞があった。

凝縮水を用いて排気通路に尿素水を排出し、尿素水供給経路から尿素噴射弁にかけて尿素水が残留しないようにすることが考えられる。この場合、凝縮水としてエンジンの吸気系又は排気系内の凝縮水を用いることで、エンジンの運転により確実に生成される凝縮水を用いることができる。

凝縮水を尿素水供給経路に供給する場合、エンジンが停止した後、直ぐに必要量の凝縮水を供給できれば、適量の凝縮水により、尿素水供給経路、尿素水噴射弁への尿素水の残留を最小限に抑えることができる。しかし、現状では、尿素水を排出するためにエンジンの吸気系又は排気系内の凝縮水を的確に供給する技術は確立されていないのが実情である。

特開２００８−１０１５６４号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、凝縮水を用いて残留する尿素水を排気通路に排出するに際し、内燃機関の吸気系又は排気系内の凝縮水を的確に供給することができる排気浄化システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、尿素水が貯蔵される尿素水タンクと、前記尿素水噴射手段と前記尿素水タンクを接続する尿素水供給ラインと、前記尿素水噴射手段が臨む部位の下流側の排気通路に設けられ、前記尿素水が供給された前記排気からＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、前記内燃機関から排出される排気成分を含む凝縮水が貯蔵される凝縮水タンクと、前記尿素水供給ラインと前記凝縮水タンクとを接続する凝縮水供給ラインと、前記凝縮水供給ラインに設けられ、前記凝縮水供給ラインを開閉する開閉手段と、前記内燃機関が停止した際、又は、前記内燃機関を停止させる動作に先立って実行される予備動作が検出された際に、前記開閉手段を開状態に制御する制御手段とを備えると共に、前記凝縮水供給ラインから前記尿素水供給ラインに供給された凝縮水の量を検出する供給量検出手段を備え、前記制御手段は、前記供給量検出手段で検出された前記凝縮水の供給量が所定量以上となった際に、前記開閉手段を閉制御することを特徴とする。

請求項１に係る本発明の排気浄化システムでは、排気に尿素水が供給されることで排気ガスによって昇温されてアンモニアが生成され、アンモニアがＮＯｘ浄化触媒に吸着され、アンモニアが排気ガス中のＮＯｘと反応してＮＯｘが浄化される。排気成分を含む内燃機関の吸気系又は排気系内の凝縮水により、尿素水供給ライン及び尿素水噴射手段に残留する尿素水を排気通路に排出する。このため、排気通路の排ガス成分を流入させることなく、尿素水の経路（尿素水供給ライン及び尿素水噴射手段）に残留する尿素水を排気通路に排出することが可能になる。

そして、請求項１に係る本発明では、内燃機関が停止した際、又は、内燃機関を停止させる動作に先立って実行される予備動作が検出された際に凝縮水供給ラインの開閉手段を開き、凝縮水を尿素水供給ラインに供給するので、尿素水供給ラインに残存する尿素水を排出及び中和して少なくすることができ、尿素水噴射手段の内部でのデポジットの発生や、尿素水供給ラインの凍結を抑制することができる。
また、必要最小限の凝縮水により尿素水を減らすことができる（尿素水を排出、中和することができる）。供給量の所定量は、例えば、尿素水供給ラインに残存する尿素水を中和できる量、または、尿素水供給ラインの容積と等しい量に設定することが好ましい。

従って、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、凝縮水を用いて残留する尿素水を排気通路に排出するに際し、内燃機関の吸気系又は排気系内の凝縮水を的確に供給することが可能になる。

また、請求項２に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、前記尿素水タンクは、前記尿素水供給ラインに尿素水を圧送するための尿素水ポンプを有し、前記制御手段は、前記尿素水ポンプの停止、及び、前記予備動作の実行が検出された際に、前記開閉手段、及び、前記尿素水噴射手段を開状態に制御することを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、尿素水ポンプの停止、予備動作の実行が検出された際に、開閉手段、尿素水噴射手段を開状態に制御し、凝縮水の供給、及び、尿素水の排出（中和）を開始するので、内燃機関の停止後の動作を短くすることができる。

内燃機関を停止させる動作に先立って実行される予備動作は、シフト位置がＰ位置もしくはＲ位置に操作された時や、サイドブレーキがオン状態にされた時とすることが好ましい。

また、請求項３に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１もしくは請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、前記凝縮水を前記凝縮水タンクに回収する凝縮水回収ラインと、前記凝縮水回収ラインに設けられ、前記凝縮水回収ラインを開閉する回収開閉手段と、前記凝縮水タンクの内部の圧力を低下させる吸引手段と、前記凝縮水タンク内の凝縮水の貯蔵量を検出する凝縮水量検出手段とを更に備え、前記制御手段は、前記予備動作の実行が検出された際に、前記凝縮水量検出手段によって前記凝縮水の貯蔵量が所定量未満であると検出された場合、所定期間、前記回収開閉手段を開制御すると共に、前記吸引手段を作動させることを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、尿素水が貯蔵される尿素水タンクと、前記尿素水噴射手段と前記尿素水タンクを接続する尿素水供給ラインと、前記尿素水噴射手段が臨む部位の下流側の排気通路に設けられ、前記尿素水が供給された前記排気からＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、前記内燃機関から排出される排気成分を含む凝縮水が貯蔵される凝縮水タンクと、前記尿素水供給ラインと前記凝縮水タンクとを接続する凝縮水供給ラインと、前記凝縮水供給ラインに設けられ、前記凝縮水供給ラインを開閉する開閉手段と、前記内燃機関が停止した際、又は、前記内燃機関を停止させる動作に先立って実行される予備動作が検出された際に、前記開閉手段を開状態に制御する制御手段とを備えると共に、前記凝縮水を前記凝縮水タンクに回収する凝縮水回収ラインと、前記凝縮水回収ラインに設けられ、前記凝縮水回収ラインを開閉する回収開閉手段と、前記凝縮水タンクの内部の圧力を低下させる吸引手段と、前記凝縮水タンク内の凝縮水の貯蔵量を検出する凝縮水量検出手段とを更に備え、前記制御手段は、前記予備動作の実行が検出された際に、前記凝縮水量検出手段によって前記凝縮水の貯蔵量が所定量未満であると検出された場合、所定期間、前記回収開閉手段を開制御すると共に、前記吸引手段を作動させることを特徴とする。
請求項３、請求項４に係る本発明では、凝縮水タンクに凝縮水が十分に貯蔵されていない場合であっても、吸引手段を作動させて凝縮水を凝縮水タンクに強制的に回収することができ、凝縮水の尿素水供給ラインへの供給をより確実に行うことができる。

また、請求項５に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、前記凝縮水タンクに貯蔵される凝縮水は、前記排気通路から回収されることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、排気系内の凝縮水を用いることができる。

また、請求項６に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、前記排気通路に設けられ排気により駆動されるタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンにより駆動されるコンプレッサとを有する過給手段と、前記タービンよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路の排気を、前記コンプレッサよりも吸気流れ方向上流側の前記吸気通路に還流する低圧ＥＧＲ手段と、前記コンプレッサよりも吸気流れ方向下流側の前記吸気通路に設けられて吸気を冷却するインタークーラと、を備え、前記凝縮水タンクに貯蔵される凝縮水は、前記インタークーラ又は前記インタークーラよりも吸気流れ方向下流側の前記吸気通路から回収されることを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、低圧ＥＧＲ手段により吸気に排ガスの成分が送られて吸気に排ガス成分が含まれ、排ガス成分を含み、過給手段の下流の吸気通路で生成された凝縮水（インタークーラの内部又はインタークーラの下流で生成された凝縮水）を用いることができる。また、インタークーラから排出される凝縮水が筒内に流入し、失火やウォーターハンマーといった内燃機関への悪影響を生じさせることを抑制することができる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、凝縮水を用いて残留する尿素水を排気通路に排出するに際し、内燃機関の吸気系又は排気系内の凝縮水を的確に供給することが可能になる。

本発明の制御装置を備えた排気浄化システムの系統を表す概略構成図である。凝縮水供給処理のフローチャートである。他の実施例に係る凝縮水供給処理のフローチャートである。他の実施例に係る凝縮水供給処理のフローチャートである。排気浄化システムの他の実施例の系統を表す概略構成図である。

本実施例の排気浄化システムは、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化システムである。即ち、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するため、ＮＯｘ浄化触媒（選択還元触媒：ＳＣＲ触媒）が備えられ、排気通路内に尿素水が尿素水噴射弁から噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）されるシステムである。

そして、内燃機関（エンジン）が停止状態になった際に、尿素水供給ライン（尿素水噴射弁を含む）に残留する尿素水を、エンジンの系内の凝縮水を用いて排気通路に排出するようにしている。これにより、排気通路の排ガス成分を流入させることなく、尿素水供給経路、尿素水噴射弁に尿素水が残留することがなくなり、尿素水が残留することによるデポジットの発生を抑制することができる。

また、凝縮水にはＮＯｘ等の酸性の排気ガス成分が含まれているので、アルカリ性の尿素水が中和される。尿素水が中和されることで、尿素水を水として排出することができ、排気通路に尿素水（アンモニア）が由来とされるデポジット等が生成されることがない。

そして、本実施例の制御装置は、上述した排気浄化システムにおいて、尿素水供給ライン（尿素水噴射弁を含む）に残留する尿素水を排気通路に排出するために用いられる凝縮水を、尿素水供給ラインに的確に供給するようにしている。

図１、図２に基づいて本発明の第１実施例を説明する。

図１には本発明の第１実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成、図２には凝縮水を供給する場合の処理の流れを示してある。

図１に基づいて排気浄化システムを説明する。

図に示すように、車両に搭載される内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）１の排気通路としての排気管２には排気浄化装置３が備えられている。エンジン１のシリンダブロック４のボア内にはピストン５が往復動自在に備えられ、ピストン５とシリンダヘッド６との間で燃焼室７が形成されている。ピストン５はコンロッド８を介してクランクシャフト９に接続され、ピストン５の往復運動によってクランクシャフト９が駆動される。

シリンダヘッド６には吸気ポートを介して吸気マニホールド１１を含む吸気管１２が接続されている。吸気ポートは吸気バルブにより開閉される。また、シリンダヘッド６には排気ポートを介して排気マニホールド１３を含む排気管２が接続されている。排気ポートは排気バルブにより開閉される。

シリンダヘッド６には各気筒の燃焼室７に燃料を直接噴射する電子制御式の燃料噴射弁１０が設けられ、燃料噴射弁１０には図示しないコモンレールから燃料が供給される。コモンレールでは燃料が所定の燃圧に調整され、燃料噴射弁１０には所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給される。

吸気管１２及び排気管２の途中部には過給機としてターボチャージャ１５が設けられ、ターボチャージャ１５は排気管２側にタービンが備えられ、タービンに連結されたコンプレッサが吸気管１２側に備えられている。エンジン１の排気ガスが排気管２からターボチャージャ１５に送られると、排気ガスの流れによりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１２内の吸気が過給される。

ターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２にはインタークーラ１６が配され、過給された吸気はインタークーラ１６で冷却されて燃焼室７に送られる。インタークーラ１６の下流側の吸気管１２には、吸気管１２を開閉するスロットルバルブ１７が設けられている。図示は省略したが、スロットルバルブ１７の下流側の吸気管１２には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ、吸気マニホールド１１内の圧力を検出するインマニ圧センサが備えられている。

ターボチャージャ１５の上流側の排気管２には高圧ＥＧＲ管３１の一端が接続され、高圧ＥＧＲ管３１の他端はスロットルバルブ１７の下流側（ターボチャージャ１５の下流側）の吸気管１２に連通している。高圧ＥＧＲ管３１には高圧ＥＧＲクーラ３２が設けられ、高圧ＥＧＲ管３１の吸気管１２との接続部には高圧ＥＧＲバルブ３３が設けられている。

高圧ＥＧＲバルブ３３を開くことで、ターボチャージャ１５の上流側の排気管２を流れる排気ガスの一部が高圧ＥＧＲ管３１に導入され、高圧ＥＧＲ管３１に導入された排気ガスは高圧ＥＧＲクーラ３２で冷却されてターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２に供給される。排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。

ターボチャージャ１５の下流側の排気管２には、ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）２１及び排気浄化用のディーゼル微粒子捕集フィルター２２を備えた浄化装置２３が備えられている。酸化触媒２１に排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。また、排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）がディーゼル微粒子捕集フィルター２２で捕集される。

ディーゼル微粒子捕集フィルター２２で捕集されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ_２によって酸化（燃焼）されＣＯ_２として排出され、ディーゼル微粒子捕集フィルター２２に残存するＮＯ_２はＮ_２に分解されて排出される。即ち、浄化装置２３では、排気ガスが浄化されてＰＭ及びＮＯｘの排出量を大幅に低減することができる。

浄化装置２３の下流側には、排気浄化装置３として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが備えられている。即ち、浄化装置２３の下流側の排気管２にはＮＯｘ浄化触媒として選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）２４が設けられ、ＳＣＲ触媒２４の上流側の排気管２には、尿素水噴射手段としての尿素水噴射弁２８が設けられている。

尿素水噴射弁２８から噴射する尿素水を貯蔵する尿素水タンク２７が設けられ、尿素水噴射弁２８は尿素水供給ライン２５により尿素水タンク２７に接続されている。尿素水タンク２７には尿素水ポンプ２６が設けられ、尿素水ポンプ２６の駆動により、尿素水噴射弁２８から排気管２内に尿素水が噴射される（供給される）。

ＳＣＲ触媒２４の手前側の排気管２にはミキサ２９が備えられ、尿素水噴射弁２８から噴射された尿素水は、ミキサ２９で拡散されてＳＣＲ触媒２４に均等に接触する。

尿素水噴射弁２８から排気管２内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒２４に吸着されて排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。

尿素水供給ライン２５（尿素水噴射弁２８）に残留する尿素水は、エンジン１の系内（排気系内）の凝縮水が尿素水供給ライン２５に供給されることにより、排気管２に排出される。また、残留する尿素水は、凝縮水により中和される。

即ち、排気系としての排気マニホールド１３には凝縮水出口１３ａが設けられ、凝縮水出口１３ａには凝縮水回収ライン３５の一端が接続されている。凝縮水回収ライン３５の他端は凝縮水タンク３６に接続されている。また、凝縮水タンク３６には凝縮水供給ライン３７の一端が接続され、凝縮水供給ライン３７の他端は、尿素水タンク２７の出口部近傍の尿素水供給ライン２５に接続されている。

凝縮水回収ライン３５には回収開閉手段としての調整弁４１が設けられている。凝縮水タンク３６には吸引手段としての吸引ポンプ４２が設けられ、吸引ポンプ４２により凝縮水タンク３６の内部が負圧にされる。

凝縮水タンク３６には凝縮水量検出手段としてのレベルセンサ４３が設けられている。また、凝縮水タンク３６にはオイルセパレータ４５が設けられ、油分が分離された凝縮水が凝縮水供給ライン３７に送られる。凝縮水供給ライン３７の尿素水供給ライン２５との接続部位の近傍には、凝縮水の流量を調整し尿素水供給ライン２５を開閉する開閉手段としての流量調整弁４４が設けられている。

凝縮水タンク３６は、排気マニホールド１３の凝縮水出口１３ａよりも低い位置で、且つ、尿素水タンク２７の尿素水ポンプ２６（凝縮水供給ライン３７の他端の尿素水供給ライン２５への接続部）より高い位置に搭載されている。凝縮水タンク３６の搭載位置（高さ）を規定することで、凝縮水を確実に尿素水供給ライン２５に送ることができる。

また、凝縮水供給ライン３７の他端の尿素水供給ライン２５への接続部を尿素水タンク２７の出口部近傍（尿素水ポンプ２６の出口近傍）に設定したことで、尿素水供給ライン２５の全域に残留している尿素水を排気管２に排出することができる。また、排気マニホールド１３の凝縮水出口１３ａは、尿素水噴射弁２８の上流側とされているので、回収する凝縮水に尿素水が混入することがない。

排気マニホールド１３で生成され、排気ガスの成分を含んだ凝縮水は、調整弁４１が開制御されることで、凝縮水出口１３ａから凝縮水回収ライン３５に送られ、凝縮水タンク３６に貯められる。そして、エンジン１の停止状態等の条件が成立した後、流量調整弁４４が開制御されて尿素水供給ライン２５に送られる。

このため、エンジン１が停止すると、尿素水供給ライン２５から尿素水噴射弁２８にかけて残留している尿素水が、エンジン１の排気マニホールド１３からの凝縮水により排気管２に押し出されて排出される。

凝縮水タンク３６を設けて凝縮水を一時的に溜める構成としているので、エンジン１が停止した時には、凝縮水を即座に凝縮水供給ライン３７から尿素水供給ライン２５に送ることができる。

凝縮水を尿素水供給ライン２５に供給して尿素水を排気管２に排出することで、排気管２の内部の排ガス成分を尿素水噴射弁２８、尿素水供給ライン２５、尿素水タンク２７に流入させることなく、尿素水供給ライン２５から尿素水噴射弁２８にかけて尿素水が残留することがなくなり、尿素水が残留することによるデポジットの発生を抑制することができる。

車両には、制御手段として電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０が備えられ、ＥＣＵ４０には入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣＵ４０にはセンサ類からの情報が入力され、センサ類の情報に基づいて排気浄化装置３、高圧ＥＧＲ手段を含むエンジン１の総合的な制御がＥＣＵにより行われる。

ＥＣＵ４０には、変速レバーの操作位置の情報が入力され、シフト位置がＰ位置もしくはＲ位置に操作されたことが検出されることで、エンジン１を停止させる動作に先立って実行される予備動作が実行されたことが把握される。尚、サイドブレーキの操作情報がオン状態にされた時を予備動作が実行された時とすることも可能である。

また、ＥＣＵ４０にはレベルセンサ４３の情報が入力される。そして、凝縮水タンク３６に貯蔵された凝縮水の量が把握される。

上述した排気浄化システムを備えたエンジン１では、尿素水ポンプ２６の駆動により尿素水が尿素水噴射弁２８に送られ、尿素水噴射弁２８から排気管２の内部に尿素水が噴射され、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒２４に吸着され、排気ガス中のＮＯｘと反応してＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。

そして、エンジン１を停止させた際に、尿素水供給ライン２５から尿素水噴射弁２８にかけて残留する尿素水が、エンジン１の排気マニホールド１３からの凝縮水により排気管２に押し出されて排出される。これにより、排気通路の排ガス成分を流入させることなく（尿素水を逆流させて尿素水タンク２７に戻すことなく）、尿素水供給ライン２５、尿素水噴射弁２８に尿素水が残留することがなくなり、尿素水が残留することによるデポジットの発生を抑制することができる。

凝縮水にはＮＯｘ等の酸性の排気ガス成分が含まれているので、アルカリ性の尿素水を排出する際に尿素水が中和されて水となって排出されるため、排気管２に尿素水が由来とされるデポジット等が生成されることがない。

上述した排気浄化システムでは、エンジン１の停止状況が把握された時に、流量調整弁４４が開制御されて凝縮水が尿素水供給ライン２５に供給される。つまり、車両が停止した時、エンジン１を停止させる際にシフト位置がＰ位置もしくはＲ位置に操作される等で予備動作が実行された時に、凝縮水が尿素水供給ライン２５に供給される。

尚、予備動作を検知せずに、エンジン１が停止した際に、流量調整弁４４を開制御するようにしてもよい。

このため、エンジン１の停止状況が把握された時に、尿素水供給ライン２５に残存する尿素水を排出及び中和して少なくすることができ、尿素水噴射弁２８の内部でのデポジットの発生や、尿素水供給ライン２５の凍結を抑制することができる。つまり、凝縮水を用いて残留する尿素水を排気管２に排出するに際し、エンジン１の排気系の凝縮水を的確に供給することが可能になる。

また、ＥＣＵ４０には、流量調整弁４４を流通した凝縮水の流通量の情報が入力され、凝縮水供給ライン３７から尿素水供給ライン２５に供給された凝縮の量が把握される（供給量検出手段）。そして、凝縮水の供給量が所定量以上となった時に、ＥＣＵ４０からは、流量調整弁４４に閉動作の指令が出力される。

つまり、必要最小限の凝縮水を尿素水供給ライン２５に供給して、尿素水を減らすことができる（尿素水を排出、中和することができる）。供給量の所定量は、尿素水供給ライン２５の容積と等しい量に設定されている。尚、供給量の所定量は、尿素水供給ライン２５に残存する尿素水を中和できる量に設定することも可能である。

尚、凝縮水回収ライン３５の一端を浄化装置２３の下流で尿素水噴射弁２８が備えられている部位の上流側の排気管２に接続し、浄化装置２３の下流の排気管２の凝縮水を回収する構成にすることも可能である。

図２に基づいて凝縮水の供給を行う処理の流れを具体的に説明する。

ステップＳ１で車速の状況等により車両の停止状態が判断され、ステップＳ１で車両が停止状態であると判断された場合、ステップＳ２で予備動作が検知され、エンジン１を停止させる動作に先立って実行される予備動作が実行されたか否かが判断される。

即ち、車両が停止してシフト位置がＰ位置もしくはＲ位置に操作されてエンジン１を停止させる前の段階の操作が実行されたか否かが判断され、直後にエンジン１が停止されると予想される状態にあるか否かが判断される。

ステップＳ２で予備動作が検知されたと判断された場合、ステップＳ３で尿素水ポンプ２６が停止しているか否かが判断される。つまり、エンジン１を停止させる前の段階の操作が実行され、尿素水の供給が停止されているか否かが判断される。

ステップＳ１で車両が停止状態ではないと判断された場合、ステップＳ２で予備動作が検知されていないと判断された場合、ステップＳ３で尿素水ポンプ２６が停止していないと判断された場合、尿素水の供給が行われる（行われている）状態であるため、凝縮水の供給は行われず、処理が終了となる。

ステップＳ３で尿素水ポンプ２６が停止していると判断された場合、ステップＳ４でエンジン１の運転状態を継続し、ステップＳ５で流量調整弁４４を開き、ステップＳ６で尿素水噴射弁２８を開き、凝縮水を尿素水供給ライン２５、尿素水噴射弁２８に供給する。

このため、エンジン１の停止状況が把握された時に、尿素水供給ライン２５に残存する尿素水を排出及び中和して少なくすることができる。

ステップＳ７で排出可能な凝縮水量は所定量以上か否かが判断される。つまり、凝縮水タンク３６に所望量の凝縮水が貯蔵されているか否かが判断される。ステップＳ７で排出可能な凝縮水量が所定量以上ではないと判断された場合、ステップＳ４の処理に移行し、凝縮水量が所定量以上になるまで判断を繰り返す。

ステップＳ７で排出可能な凝縮水量が所定量以上であると判断された場合、ステップＳ８でエンジン１が停止状態か否かが判断され、エンジン１が停止状態になるまで判断を繰り返す。ステップＳ８でエンジン１が停止状態であると判断された後、ステップＳ９で流量調整弁４４の開状態を継続する。

ステップＳ１０で凝縮水の排出量は所定量以上か否かが判断され、ステップＳ１０で凝縮水の排出量が所定量以上であると判断された場合、ステップＳ１１で流量調整弁４４が閉じられ、ステップＳ１２で尿素水噴射弁２８が閉じられて凝縮水の供給が終了される。ステップＳ１０で凝縮水の排出量が所定量以上ではないと判断された場合、ステップＳ９に移行し、所定量の凝縮水が供給されるまで処理を繰り返す。

このため、必要最小限の凝縮水を尿素水供給ライン２５に供給して、尿素水を減らすことができる（尿素水を排出、中和することができる）。

図３、図４に基づいて供給制御の他の実施例を説明する。

ＥＣＵ４０にはレベルセンサ４３の情報が入力される。そして、凝縮水タンク３６に貯蔵された凝縮水が必要量未満であることが検出された場合、ＥＣＵ４０からは、調整弁４１に開動作の指令が出力されると共に、吸引ポンプ４２に作動指令が出力される。

図３には凝縮水を供給する場合の処理の流れ、図４には凝縮水を回収する場合の処理の流れを示してある。

図３に示すように、ステップＳ２１で車速の状況等により車両の停止状態が判断され、ステップＳ２１で車両が停止状態であると判断された場合、ステップＳ２２で予備動作が検知され、エンジン１を停止させる動作に先立って実行される予備動作が実行されたか否かが判断される。

ステップＳ２２で予備動作が検知されたと判断された場合、ステップＳ２３で尿素水ポンプ２６が停止しているか否かが判断される。つまり、エンジン１を停止させる前の段階の操作が実行され、尿素水の供給が停止されているか否かが判断される。

ステップＳ２１で車両が停止状態ではないと判断された場合、ステップＳ２２で予備動作が検知されていないと判断された場合、ステップＳ２３で尿素水ポンプ２６が停止していないと判断された場合、尿素水の供給が行われる（行われている）状態であるため、凝縮水の供給は行われず、処理が終了となる。

ステップＳ２３で尿素水ポンプ２６が停止していると判断された場合、ステップＳ２４でエンジン１の運転状態を継続し、ステップＳ２５で流量調整弁４４を開き、ステップＳ２６で尿素水噴射弁２８を開き、凝縮水を尿素水供給ライン２５、尿素水噴射弁２８に供給する。

ステップＳ２７で排出可能な凝縮水量は所定量以上か否かが判断される。つまり、凝縮水タンク３６に所望量の凝縮水が貯蔵されているか否かが判断される。ステップＳ２７で排出可能な凝縮水量が所定量所定量以上ではないと判断された場合、テップＳ５０の凝縮水強制回収ルーチンを実行して凝縮水を強制的に回収する。

図４に基づいて凝縮水強制回収ルーチンを説明する。

図４に示すように、テップＳ５１で流量調整弁４４が閉じられ、テップＳ５２で尿素水噴射弁２８が閉じられて凝縮水の供給が停止される。凝縮水の供給が停止された状態で、テップＳ５３で吸引ポンプ４２が駆動され、凝縮水回収ライン３５の調整弁４１が開かれる。これにより、凝縮水が強制的に凝縮水タンク３６に回収される。

テップＳ５５で凝縮水の貯蔵量が必要量以上か否かが判断される。つまり、凝縮水の供給量が所定量以上（前述した、尿素水供給ライン２５の容積と等しい量）確保できているか否かが判断される。テップＳ５５で凝縮水の貯蔵量が必要量以上ではないと判断された場合、必要量以上になるまで判断を繰り返す。

テップＳ５５で凝縮水の貯蔵量が必要量以上であると判断された場合、テップＳ５６で凝縮水回収ライン３５の調整弁４１が閉じられ、テップＳ５７で吸引ポンプ４２が停止される。これにより、凝縮水の強制的な回収が終了し、排出制御に移行する。

つまり、凝縮水タンク３６に凝縮水が十分に貯蔵されていないことが検出された場合、所定期間、調整弁４１を開いて吸引ポンプ４２を作動させ、凝縮水を凝縮水タンク３６に強制的に回収する。

図３の処理に戻り、ステップＳ２７で排出可能な凝縮水量は所定量以上であると判断された場合、もしくは、テップＳ５０の凝縮水強制回収ルーチンが実行された場合、ステップＳ２８でエンジン１の停止条件が成立しているか否かが判断される。例えば、車両が停止状態でシフト位置がＰ位置もしくはＲ位置に操作されている等の停止条件が成立しているか否かが判断される。

ステップＳ２８でエンジン１の停止条件が成立していると判断された場合、ステップＳ２９でエンジン１を停止させ、ステップＳ３０で流量調整弁４４の開状態を継続する。ステップＳ２８でエンジン１の停止条件が成立していないと判断された場合、ステップＳ２１の処理に移行する。

ステップＳ３１で凝縮水の排出量は所定量以上か否かが判断され、ステップＳ３１で凝縮水の排出量が所定量以上であると判断された場合、ステップＳ３２で流量調整弁４４が閉じられステップＳ３３で尿素水噴射弁２８が閉じられて凝縮水の供給が終了する。ステップＳ３１で凝縮水の排出量が所定量以上でではないと判断された場合、ステップＳ３０に移行し、所定量の凝縮水が供給されるまで処理を繰り返す。

つまり、凝縮水タンク３６の凝縮水の量が十分ではない場合、凝縮水を凝縮水タンク３６に強制的に回収し、凝縮水を供給することができる。このため、凝縮水の尿素水供給ライン２５への供給をより確実に行うことができる。

図５に基づいて排気浄化システムの他の実施例を説明する。

図５には排気浄化システムの他の実施例の系統を表す概略構成を示してある。尚、図１に示した第１実施例の排気浄化システムと同じ構成部材には同じ符号を付して重複する説明は省略してある。

図５に示した実施例の排気浄化システムは、ターボチャージャ１５のタービンよりも下流（浄化装置２３の下流）から取り出した排ガスをコンプレッサの前側に戻す低圧ＥＧＲ手段を備え、インタークーラ１６で冷却された過給吸気の凝縮水を回収する構成となっている。

図に示すように、浄化装置２３の下流側でＳＣＲ触媒２４の上流側（ターボチャージャ１５の下流側）の排気管２には低圧ＥＧＲ管５１の一端が接続され、低圧ＥＧＲ管５１の他端はターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に連通している。低圧ＥＧＲ管５１には低圧ＥＧＲクーラ５２が設けられ、低圧ＥＧＲ管５１の排気管２との接続部の近傍には低圧ＥＧＲバルブ５３が設けられている。

低圧ＥＧＲバルブ５３を開くことで、ターボチャージャ１５の下流側の排気管２を流れる排気ガスの一部が低圧ＥＧＲ管５１に導入され、低圧ＥＧＲ管５１に導入された排気ガスは低圧ＥＧＲクーラ５２で冷却されてターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に供給される。つまり、吸気管１２の吸気に、排気成分を含んだ排気ガスが混合される。

低圧ＥＧＲ手段により排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。ターボチャージャ１５による過給が十分に必要となる運転状態（空気量を確保する必要がある運転状態）の場合であっても、低圧ＥＧＲ手段を用いてＮＯｘの排出量を低減することができる。

インタークーラ１６の下流の吸気管１２には凝縮水出口１２ａが設けられ、凝縮水出口１３ａには凝縮水回収ライン３５の一端が接続されている。凝縮水回収ライン３５の他端は凝縮水タンク３６に接続されている。また、凝縮水タンク３６には凝縮水供給ライン３７の一端が接続され、凝縮水供給ライン３７の他端は、尿素水タンク２７の出口部近傍の尿素水供給ライン２５に接続されている。

尚、凝縮水出口１２ａはインタークーラ１６に設けてもよい。この場合、凝縮水出口１２ａは、インタークーラ１６の底部で、吸気出口付近に設けられるのが好ましい。

凝縮水回収ライン３５には回収開閉手段としての調整弁４１が設けられ、調整弁４１は、凝縮水の回収条件が成立した時に開制御される。凝縮水タンク３６には吸引手段としての吸引ポンプ４２が設けられ、吸引ポンプ４２により凝縮水タンク３６の内部が負圧にされる。

凝縮水タンク３６には凝縮水量検出手段としてのレベルセンサ４３が設けられている。また、凝縮水タンク３６にはオイルセパレータ４５が設けられ、油分が分離された凝縮水が凝縮水供給ライン３７に送られる。凝縮水供給ライン３７の尿素水供給ライン２５との接続部位の近傍には、凝縮水の流量を調整して尿素水供給ライン２５側からの逆流を防止する流量調整弁４４が設けられている。

インタークーラ１６の内部、又は、インタークーラ１６の下流の吸気管１２で生成され、排気ガスの成分を含んだ凝縮水は、凝縮水の回収条件が成立した時に調整弁４１が開制御されることで、凝縮水出口１２ａから凝縮水回収ライン３５に送られ、凝縮水タンク３６に貯められる。そして、エンジン１の停止状態等の条件が成立した後、流量調整弁４４が開制御されて尿素水供給ライン２５に送られる。

このため、エンジン１が停止すると、尿素水供給ライン２５から尿素水噴射弁２８にかけて残留している尿素水が、インタークーラ１６の下流の吸気管１２からの凝縮水により排気管２に押し出されて排出される。

上述した凝縮水供給手段では、水分が多く含まれた排ガスが低圧ＥＧＲ手段により吸気管１２に送られ、ターボチャージャ１５のコンプレッサで加圧された後にインタークーラ１６を通過し、排ガス中の排ガス成分を含んだ水分が凝縮水として回収される。凝縮水が燃焼室７にそのまま送られることがないので、トルク変動、失火やウォータハンマーの発生を抑制することができる。

上述した排気浄化システムの制御装置により、凝縮水を使用して、残留する尿素水を排気通路に排出するに際し、インタークーラ１６の下流の吸気管１２の凝縮水を的確に供給することが可能になる。

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化システムの制御装置の産業分野で利用することができる。

１多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
２排気管
３排気浄化装置
４シリンダブロック
５ピストン
６シリンダヘッド
７燃焼室
８コンロッド
９クランクシャフト
１０燃料噴射弁
１１吸気マニホールド
１２吸気管
１３排気マニホールド
１５ターボチャージャ
１６インタークーラ
１７スロットルバルブ
２１ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）
２２ディーゼル微粒子捕集フィルター
２３浄化装置
２４選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）
２５尿素水供給ライン
２６尿素水ポンプ
２７尿素水タンク
２８尿素水噴射弁
２９ミキサ
３１高圧ＥＧＲ管
３２高圧ＥＧＲクーラ
３３高圧ＥＧＲバルブ
３５凝縮水回収ライン
３６凝縮水タンク
３７凝縮水供給ライン
４０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１調整弁
４２吸引ポンプ
４３レベルセンサ
４４流量調整弁
４５オイルセパレータ
５１低圧ＥＧＲ管
５２低圧ＥＧＲクーラ
５３低圧ＥＧＲバルブ

Claims

内燃機関の排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、
尿素水が貯蔵される尿素水タンクと、
前記尿素水噴射手段と前記尿素水タンクを接続する尿素水供給ラインと、
前記尿素水噴射手段が臨む部位の下流側の排気通路に設けられ、前記尿素水が供給された前記排気からＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、
前記内燃機関から排出される排気成分を含む凝縮水が貯蔵される凝縮水タンクと、
前記尿素水供給ラインと前記凝縮水タンクとを接続する凝縮水供給ラインと、
前記凝縮水供給ラインに設けられ、前記凝縮水供給ラインを開閉する開閉手段と、
前記内燃機関が停止した際、又は、前記内燃機関を停止させる動作に先立って実行される予備動作が検出された際に、前記開閉手段を開状態に制御する制御手段とを備えると共に、
前記凝縮水供給ラインから前記尿素水供給ラインに供給された凝縮水の量を検出する供給量検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記供給量検出手段で検出された前記凝縮水の供給量が所定量以上となった際に、前記開閉手段を閉制御する
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、
前記尿素水タンクは、前記尿素水供給ラインに尿素水を圧送するための尿素水ポンプを有し、
前記制御手段は、
前記尿素水ポンプの停止、及び、前記予備動作の実行が検出された際に、前記開閉手段、及び、前記尿素水噴射手段を開状態に制御する
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項１もしくは請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、
前記凝縮水を前記凝縮水タンクに回収する凝縮水回収ラインと、
前記凝縮水回収ラインに設けられ、前記凝縮水回収ラインを開閉する回収開閉手段と、
前記凝縮水タンクの内部の圧力を低下させる吸引手段と、
前記凝縮水タンク内の凝縮水の貯蔵量を検出する凝縮水量検出手段とを更に備え、
前記制御手段は、
前記予備動作の実行が検出された際に、前記凝縮水量検出手段によって前記凝縮水の貯蔵量が所定量未満であると検出された場合、所定期間、前記回収開閉手段を開制御すると共に、前記吸引手段を作動させる
ことを特徴とする排気浄化システム。
内燃機関の排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、
尿素水が貯蔵される尿素水タンクと、
前記尿素水噴射手段と前記尿素水タンクを接続する尿素水供給ラインと、
前記尿素水噴射手段が臨む部位の下流側の排気通路に設けられ、前記尿素水が供給された前記排気からＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、
前記内燃機関から排出される排気成分を含む凝縮水が貯蔵される凝縮水タンクと、
前記尿素水供給ラインと前記凝縮水タンクとを接続する凝縮水供給ラインと、
前記凝縮水供給ラインに設けられ、前記凝縮水供給ラインを開閉する開閉手段と、
前記内燃機関が停止した際、又は、前記内燃機関を停止させる動作に先立って実行される予備動作が検出された際に、前記開閉手段を開状態に制御する制御手段とを備えると共に、
前記凝縮水を前記凝縮水タンクに回収する凝縮水回収ラインと、
前記凝縮水回収ラインに設けられ、前記凝縮水回収ラインを開閉する回収開閉手段と、
前記凝縮水タンクの内部の圧力を低下させる吸引手段と、
前記凝縮水タンク内の凝縮水の貯蔵量を検出する凝縮水量検出手段とを更に備え、
前記制御手段は、
前記予備動作の実行が検出された際に、前記凝縮水量検出手段によって前記凝縮水の貯蔵量が所定量未満であると検出された場合、所定期間、前記回収開閉手段を開制御すると共に、前記吸引手段を作動させる
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、
前記凝縮水タンクに貯蔵される凝縮水は、前記排気通路から回収される
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、
前記排気通路に設けられ排気により駆動されるタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ前記タービンにより駆動されるコンプレッサとを有する過給手段と、
前記タービンよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路の排気を、前記コンプレッサよりも吸気流れ方向上流側の前記吸気通路に還流する低圧ＥＧＲ手段と、
前記コンプレッサよりも吸気流れ方向下流側の前記吸気通路に設けられて吸気を冷却するインタークーラと、を備え、
前記凝縮水タンクに貯蔵される凝縮水は、前記インタークーラ又は前記インタークーラよりも吸気流れ方向下流側の前記吸気通路から回収される
ことを特徴とする排気浄化システム。