JP7294253B2

JP7294253B2 - 排気浄化装置

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Publication number: JP7294253B2
Application number: JP2020110431A
Authority: JP
Inventors: 義久廣澤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: JP2022007442A

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

従来、内燃機関の排気系に含まれる選択還元触媒に尿素水を添加する尿素添加部を備える排気浄化装置に関する技術として、例えば特許文献１，２に記載の技術が知られている。特許文献１には、エンジンルーム内においてラジエター及び冷却ファンの前方に尿素水タンクが配置される構成が開示されている。特許文献２には、尿素水タンクと作動油タンクとが断熱材を介して配置される構成が開示されている。

特開２０１４－２１４７１９号公報特開２０１５－１６１２６０号公報

特許文献１，２に記載の技術では、熱源からの熱が基本的に成り行きで尿素水タンクに伝達されるため、尿素水を過剰に加熱してしまう可能性がある。一方で、尿素水の過剰な加熱を抑制するために例えば車載バッテリを電源とする電気ヒータ等を用いると、加熱に要する電力に応じた内燃機関の負荷増加によって燃費が悪化するおそれがある。

本発明は、内燃機関の燃費への影響を抑制しつつ、より適切に尿素水を加熱することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気系に含まれる選択還元触媒に尿素水を添加する尿素添加部を備える排気浄化装置であって、排気系からの熱を遮る遮熱部材と、遮熱部材を移動可能に支持する遮熱部材駆動部と、尿素水の温度である尿素水温度を取得する尿素水温度検出部と、尿素水温度に基づいて、遮熱部材駆動部を制御する尿素水温度制御部と、を備え、尿素水温度制御部は、尿素水温度が所定の第１閾値以上である場合、排気系から尿素添加部への熱の伝達を遮るように遮熱部材駆動部を制御し、尿素水温度が第１閾値未満である場合、排気系から尿素添加部への熱の伝達を許容するように遮熱部材駆動部を制御する。

このような排気浄化装置では、尿素水温度制御部が遮熱部材駆動部を制御することで、尿素水温度が第１閾値未満である場合には排気系から尿素添加部への熱の伝達が許容される。このように内燃機関の廃熱を利用することで、内燃機関の負荷増加に起因する内燃機関の燃費への影響を抑制しつつ、尿素水を加熱することができる。また、排気浄化装置では、尿素水温度が第１閾値以上である場合には排気系から尿素添加部への熱の伝達が遮られる。このように尿素水温度の上昇に応じて遮熱部材で排気系からの熱を遮ることで、熱源からの熱が成り行きで尿素添加部に伝達される場合と比べて、尿素水を過剰に加熱することが抑制される。したがって、内燃機関の燃費への影響を抑制しつつ、より適切に尿素水を加熱することができる。

一実施形態において、遮熱部材駆動部は、断面視にて排気系の外周に沿って遮熱部材を移動可能に支持し、尿素水温度制御部は、尿素水温度が第１閾値以上である場合、断面視にて排気系と尿素添加部との間の遮熱位置に遮熱部材を配置するように遮熱部材駆動部を制御し、尿素水温度が第１閾値未満である場合、断面視にて排気系の外周に沿って遮熱位置以外に位置する受熱位置に遮熱部材を配置するように遮熱部材駆動部を制御してもよい。この場合、遮熱部材が断面視にて排気系の外周に沿って移動可能であるため、遮熱部材の配置に関して省スペース化を図ることができる。

一実施形態において、排気浄化装置は、尿素添加部を冷却するための冷却部を更に備え、尿素水温度制御部は、尿素水温度が第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合、冷却部による尿素添加部の冷却を実施してもよい。この場合、更なる尿素水温度の上昇に応じて尿素添加部の冷却を実施することで、更なる尿素水温度の適切化を図ることができる。

一実施形態において、排気系は、選択還元触媒の上流に設けられた１又は複数の触媒を有し、遮熱部材は、最上流に位置する触媒よりも上流側の排気系に沿って設けられていてもよい。この場合、排気温度が低下する前の廃熱を利用できるため、内燃機関の廃熱を効率良く利用することができる。

本発明によれば、内燃機関の燃費への影響を抑制しつつ、より適切に尿素水を加熱することができる。

図１は、実施形態の排気浄化装置の概略構成図である。図２は、遮熱板が受熱位置に位置している状況の一部断面図である。図３は、受熱位置及び遮熱位置の一例を示す概略断面図である。図４は、遮熱板が遮熱位置に位置している状況の一部断面図である。図５は、排気浄化装置のＥＣＵに関する構成を示すブロック図である。図６は、ＥＣＵによる閾値設定処理を例示するフローチャートである。図７は、ＥＣＵによる温度制御処理を例示するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

［排気浄化装置の構成］
図１は、実施形態の排気浄化装置の概略構成図である。図１において、本実施形態の排気浄化装置１００は、例えば車両に搭載され、内燃機関であるディーゼルエンジン１（以下、単にエンジン１という）から排出される排気ガスを浄化する。排気浄化装置１００は、各種制御を実行するＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０を備えている。エンジン１は、燃焼室２に燃料を噴射するインジェクタ（図示省略）を有している。

排気浄化装置１００は、一例として、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ［ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter］３、及び、選択還元触媒［ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction］４を備えている。ＤＰＦ３及びＳＣＲ４は、エンジン１に接続された排気管５に上流側から下流側に向けて順に配設されている。なお、排気管５について「上流側」とは排気ガスの流れ方向の上流側を意味し、「下流側」とは排気ガスの流れ方向の下流側を意味する。ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、及び排気管５は、エンジン１の排気系に含まれる。ＳＣＲ４の上流には、１つの触媒（ここではＤＰＦ３）が設けられている。

ＤＰＦ３には、ディーゼル酸化触媒［ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst］が設けられていてもよい。ＤＯＣは、排気ガスに含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する。ＤＰＦ３は、排気ガスに含まれる粒子状物質［ＰＭ：Particulate Matter］を捕集することで、排気ガスからＰＭを取り除く。ＳＣＲ４は、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元して浄化する。

排気浄化装置１００は、ＳＣＲ４に尿素水を添加する尿素添加部７を備えている。尿素添加部７は、排気管５におけるＳＣＲ４の上流側に設けられている。尿素添加部７は、例えば、添加弁７ａ、供給管７ｂ、及び尿素水タンク７ｃを有している。

具体的には、添加弁７ａは、ＤＰＦ３とＳＣＲ４との間に配設されている。添加弁７ａは、供給管７ｂを介して尿素水タンク７ｃと接続され、ＳＣＲ４の上流側の排気管５に尿素水７０を添加するようにＥＣＵ１０によって制御される。供給管７ｂには、尿素水温度センサ（尿素水温度検出部）２５が設けられている。尿素水タンク７ｃ内の尿素水７０は、例えば供給管７ｂが接続される箇所に設けられたポンプ（図示省略）によって供給管７ｂを通って添加弁７ａに供給される。添加弁７ａにより尿素水７０がＳＣＲ４の上流側の排気管５に添加されると、尿素水７０が加水分解されて生じたＮＨ_３がＳＣＲ４に吸着され、そのＮＨ_３が排気ガス中のＮＯｘと反応することで、ＮＯｘが還元される。

排気浄化装置１００は、排気管５からの熱を遮る遮熱板（遮熱部材）２６と、遮熱板２６を移動可能に支持する遮熱板駆動部（遮熱部材駆動部）２７と、供給管７ｂを冷却するための送風部（冷却部）２８と、を備えている。

排気浄化装置１００では、例えば、排気管５と供給管７ｂとが互いに同じ方向に延在するように並設されている。供給管７ｂの表面は、一定長さの区間で排気管５の表面と互いに対向している。よって、供給管７ｂには、排気管５からの輻射熱Ｈ（図２参照）が伝達し得る。

排気浄化装置１００では、例えば、遮熱板２６と排気管５とが互いに同じ方向に延在するように並設されている。遮熱板２６は、供給管７ｂと排気管５とが並設されている区間の少なくとも一部に設けられている。

図２は、遮熱板が受熱位置に位置している状況の一部断面図である。図３は、受熱位置及び遮熱位置の一例を示す概略断面図である。図４は、遮熱板が遮熱位置に位置している状況の一部断面図である。図２～図４には、排気浄化装置１００の要部１００Ｘが拡大して示されている。

図２～図４に示されるように、受熱位置は、排気系から尿素添加部７への熱の伝達を許容するような遮熱板２６の位置を意味する。遮熱位置は、排気系から尿素添加部７への熱の伝達を遮るような遮熱板２６の位置を意味する。排気系から尿素添加部７への熱は、ここでは排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈである。供給管７ｂは、遮熱板２６が受熱位置に配置されている場合、遮熱板２６が遮熱位置に配置されている場合と比べて大きく排気管５から輻射熱Ｈを受熱することが可能である。

より詳しくは、図３に示されるように、遮熱板２６は、排気管５の外周に沿う円弧状断面を有している。遮熱板２６は、排気管５の外周に沿って移動可能とされている。

ここでの遮熱位置は、例えば、排気管５及び供給管７ｂの断面視（断面視）にて排気管５と添加弁７ａとの間の位置である。排気管５と添加弁７ａとの間の位置とは、排気管５と供給管７ｂとで挟まれる位置を意味する。遮熱位置に位置する遮熱板２６は、排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈの伝達を遮る。

ここでの受熱位置は、例えば、排気管５及び供給管７ｂの断面視にて排気管５と添加弁７ａとの間の位置以外の位置である。排気管５と添加弁７ａとの間の位置以外の位置とは、排気管５と供給管７ｂとで挟まれていない位置を意味する。受熱位置に位置する遮熱板２６は、排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈの伝達を許容する。

遮熱板駆動部２７は、排気管５及び供給管７ｂの断面視にて排気管５の外周に沿って遮熱板２６を移動可能に支持する。遮熱板駆動部２７は、例えば図３及び図４に示されるように、遮熱板２６を排気管５の外周に沿って支持する。遮熱板駆動部２７は、遮熱位置、受熱位置、及び、遮熱位置から受熱位置までの位置を移動可能なアクチュエータを有しており、例えば遮熱板２６を排気管５の外周に沿って支持した状態で遮熱板２６を移動させる。遮熱板駆動部２７の動作は、ＥＣＵ１０によって制御される。

送風部２８は、例えば、供給管７ｂに向けて送風可能なファンである。送風部２８は、後述の所定条件下、例えば図４に示されるように、供給管７ｂにおける尿素水温度センサ２５よりも下流側に風Ｗを当てて冷却する。送風部２８の動作は、ＥＣＵ１０によって制御される。

図５は、排気浄化装置のＥＣＵに関する構成を示すブロック図である。図１及び図５に示されるように、排気浄化装置１００は、吸気温度センサ２１と、エンジン回転数センサ２２と、アクセルセンサ２３と、車速センサ２４と、尿素水温度センサ２５と、を備えている。ＥＣＵ１０には、上記各センサ２１～２５、添加弁７ａ、遮熱板駆動部２７、及び送風部２８が電気的に接続されている。

吸気温度センサ２１は、エンジン１の吸入空気の温度（以下、吸気温度という）を検出する検出器である。吸気温度センサ２１は、例えばエンジン１に接続された吸気流路６に設けられており、エンジン１の吸気温度を検出する。エンジン１の吸気温度は、外気温を代替する温度として用いることができる。吸気温度センサ２１は、検出した吸気温度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

エンジン回転数センサ２２は、例えばエンジン１のクランクシャフト付近に設けられており、クランクシャフトの回転数をエンジン１の回転数（以下、エンジン回転数という）として検出する検出器である。エンジン回転数センサ２２は、検出したエンジン回転数の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

アクセルセンサ２３は、例えば車両のアクセルペダルに併設されている。アクセルセンサ２３は、例えば運転者が車両を運転している場合のエンジン１の負荷としてアクセルペダルのアクセル開度を検出する。アクセルセンサ２３は、検出したアクセル開度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

車速センサ２４は、車両の車速を検出する検出器である。車速センサ２４は、例えば車両の車軸に設けられた車輪速センサである。車速センサ２４は、検出した車速の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

尿素水温度センサ２５は、尿素水７０の温度である尿素水温度を検出する。尿素水温度センサ２５は、例えば尿素水タンク７ｃと供給管７ｂとの接続部分付近の供給管７ｂに設けられている。尿素水温度センサ２５は、検出した尿素水温度に関する検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、機能的構成として、受熱情報取得部１１と、尿素水温度取得部１２と、尿素水温度制御部１３と、を有している。

受熱情報取得部１１は、吸気温度センサ２１、エンジン回転数センサ２２、アクセルセンサ２３、及び車速センサ２４の検出結果に基づいて、受熱情報を取得する。受熱情報とは、排気管５から受熱する輻射熱Ｈの大きさに関する情報である。

受熱情報取得部１１は、吸気温度センサ２１の検出結果に基づいて、外気温が所定の外気温閾値以下であるか否かを受熱情報として取得してもよい。例えば、外気温が外気温閾値以下である場合には、外気への熱放射によって供給管７ｂが冷やされ易いことから、外気温が外気温閾値を超える場合よりも、排気管５から受熱する輻射熱Ｈの大きさを大きくできるとの受熱情報となる。

受熱情報取得部１１は、エンジン回転数センサ２２及びアクセルセンサ２３の検出結果に基づいて、エンジン回転数とアクセル開度（エンジン１の負荷）とから算出される燃料噴射量を受熱情報として取得してもよい。燃料噴射量の大きさは排気管５を流通する排気ガスの排気温度の高さと相関があることから、例えば、燃料噴射量が大きいほど排気管５から受熱する輻射熱Ｈの大きさが大きいとの受熱情報となり、燃料噴射量が小さいほど排気管５から受熱する輻射熱Ｈの大きさが小さいとの受熱情報となる。

受熱情報取得部１１は、車速センサ２４の検出結果に基づいて、車両が走行しているか否かを受熱情報として取得してもよい。車両が走行しているとは、車速が一定車速以上となっている状況とすることができる。車両が走行している状況では、走行風の対流によって供給管７ｂが冷やされ易いことから、車両が走行していない場合よりも、排気管５から受熱する輻射熱Ｈの大きさを大きくできるとの受熱情報となる。

尿素水温度取得部１２は、尿素水温度センサ２５の検出結果に基づいて、尿素水７０の温度である尿素水温度を取得する。

尿素水温度制御部１３は、尿素水温度と第１閾値とに基づいて、遮熱板駆動部２７を制御する。第１閾値は、排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈの伝達を遮熱板２６に遮らせるか又は許容させるかを切り替えるための尿素水温度の閾値である。

尿素水温度制御部１３は、例えば、予め記憶されたパラメータ又はマップ値に基づいて、第１閾値を算出する。尿素水温度制御部１３は、吸気温度センサ２１、エンジン回転数センサ２２、アクセルセンサ２３、及び車速センサ２４の検出結果に基づいて、第１閾値の算出を行ってもよい。尿素水温度制御部１３は、燃料噴射量が大きいほど第１閾値が小さくなるように、第１閾値の算出を行ってもよい。

尿素水温度制御部１３は、外気温が外気温閾値以下である場合には、外気温が外気温閾値を超える場合よりも大きくなるように、第１閾値の算出を行ってもよい。尿素水温度制御部１３は、車両が走行している場合には、車両が走行していない場合よりも大きくなるように、第１閾値の算出を行ってもよい。

尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値以上である場合、排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈの伝達を遮るように遮熱板駆動部２７を制御する。より詳しくは、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値以上である場合、排気管５及び供給管７ｂの断面視にて排気管５と供給管７ｂとの間の遮熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７を制御する。つまり、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値以上である場合、遮熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７を制御する。

尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値未満である場合、排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈの伝達を許容するように遮熱板駆動部２７を制御する。より詳しくは、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値未満である場合、排気管５及び供給管７ｂの断面視にて排気管５の外周に沿って遮熱位置以外の位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７を制御する。尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値未満である場合、受熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７を制御する。

尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第２閾値以上である場合、送風部２８による供給管７ｂの冷却を実施する。第２閾値は、送風部２８による供給管７ｂの冷却を実施するか否かを切り替えるための尿素水温度の閾値である。

尿素水温度制御部１３は、例えば、予め記憶されたパラメータ又はマップ値に基づいて、第１閾値よりも大きい値として第２閾値を算出する。

尿素水温度制御部１３は、吸気温度センサ２１、エンジン回転数センサ２２、アクセルセンサ２３、及び車速センサ２４の検出結果に基づいて、第２閾値の算出を行ってもよい。尿素水温度制御部１３は、燃料噴射量が大きいほど第２閾値が小さくなるように、第２閾値の算出を行ってもよい。

尿素水温度制御部１３は、外気温が外気温閾値以下である場合には、外気温が外気温閾値を超える場合よりも大きくなるように、第２閾値の算出を行ってもよい。尿素水温度制御部１３は、車両が走行している場合には、車両が走行していない場合よりも大きくなるように、第２閾値の算出を行ってもよい。

尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第２閾値以上である場合、排気管５から供給管７ｂへの輻射熱Ｈの伝達を遮るように遮熱板駆動部２７を制御すると共に、送風部２８による供給管７ｂの冷却を実施する。

なお、ＥＣＵ１０は、例えば、ＳＣＲ４の上流及び下流に設けられたＮＯｘセンサ（図示省略）で検出したＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水７０の添加量を取得してもよい。ＥＣＵ１０は、取得した尿素水７０の添加量で、所定の添加タイミングにて添加弁７ａに尿素水７０を添加させる。

［ＥＣＵによる処理］
次に、ＥＣＵ１０による処理の一例について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、ＥＣＵによる閾値設定処理を例示するフローチャートである。排気浄化装置１００のＥＣＵ１０は、例えばエンジン１の運転中において、所定の演算周期又は予め設定された第１閾値を更新する周期ごとに、図６に示される処理を繰り返し実行する。

図６に示されるように、ＥＣＵ１０は、ステップＳ０１において、受熱情報取得部１１により、エンジン回転数センサ２２、アクセルセンサ２３、及び車速センサ２４の検出結果に基づいて、受熱情報の取得を行う。ＥＣＵ１０は、ステップＳ０２において、尿素水温度制御部１３により、吸気温度センサ２１、エンジン回転数センサ２２、アクセルセンサ２３、及び車速センサ２４の検出結果に基づいて、第１閾値の算出を行う。ＥＣＵ１０は、ステップＳ０３において、尿素水温度制御部１３により、吸気温度センサ２１、エンジン回転数センサ２２、アクセルセンサ２３、及び車速センサ２４の検出結果に基づいて、第２閾値の算出を行う。その後、ＥＣＵ１０は、図６の処理を終了する。

図７は、ＥＣＵによる温度制御処理を例示するフローチャートである。ＥＣＵ１０は、例えばエンジン１の運転中において、所定の演算周期ごとに、図７に示される処理を繰り返し実行する。なお、図７の温度制御処理の初期状態として、送風部２８のファンは作動されていないものとする。

図７に示されるように、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１１において、尿素水温度制御部１３により、尿素水温度センサ２５の検出結果と第１閾値とに基づいて、尿素水温度が第１閾値以上であるか否かを判定する。

尿素水温度が第１閾値以上であると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１２の処理に移行する。一方、尿素水温度が第１閾値未満であると判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１５の処理に移行する。

ＥＣＵ１０は、尿素水温度が第１閾値以上であると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において、尿素水温度制御部１３により、遮熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７の制御を行う。すなわち、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値以上である場合、排気管５から供給管７ｂへの熱の伝達を遮るように遮熱板駆動部２７を制御する。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ１３において、尿素水温度制御部１３により、尿素水温度センサ２５の検出結果と第２閾値とに基づいて、尿素水温度が第２閾値以上であるか否かを判定する。尿素水温度が第２閾値以上であると判定された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４の処理に移行する。一方、尿素水温度が第２閾値未満であると判定された場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１６の処理に移行する。

ＥＣＵ１０は、尿素水温度が第２閾値以上であると判定された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、尿素水温度制御部１３により、送風部２８のファンを作動させて、供給管７ｂにおける尿素水温度センサ２５よりも下流側に風Ｗを当てて冷却する。すなわち、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合、送風部２８による冷却の実施を行う。その後、ＥＣＵ１０は、図７の処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１０は、尿素水温度が第２閾値未満であると判定された場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１６において、尿素水温度制御部１３により、送風部２８のファンの作動を止めて、送風部２８による冷却の不実施とする。その後、ＥＣＵ１０は、図７の処理を終了する。

他方、ＥＣＵ１０は、尿素水温度が第１閾値未満であると判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ１５において、尿素水温度制御部１３により、受熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７の制御を行う。すなわち、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値未満である場合、排気管５から供給管７ｂへの熱の伝達を許容するように遮熱板駆動部２７を制御する。なお、ステップＳ１５において送風部２８のファンが作動されている場合には、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１６において、尿素水温度制御部１３により、送風部２８のファンの作動を停止させる。その後、ＥＣＵ１０は、図７の処理を終了する。

以上説明したように排気浄化装置１００では、尿素水温度制御部１３が遮熱板駆動部２７を制御することで、尿素水温度が第１閾値未満である場合には排気管５から供給管７ｂへの熱の伝達が許容される。このようにエンジン１の廃熱を利用することで、エンジン１の負荷増加に起因するエンジン１の燃費への影響を抑制しつつ、尿素水を加熱することができる。また、排気浄化装置１００では、尿素水温度が第１閾値以上である場合には排気管５から供給管７ｂへの熱の伝達が遮られる。このように尿素水温度の上昇に応じて遮熱板２６で排気管５からの熱を遮ることで、熱源である排気管５からの熱が成り行きで供給管７ｂに伝達される場合と比べて、尿素水を過剰に加熱することが抑制される。したがって、エンジン１の燃費への影響を抑制しつつ、より適切に尿素水を加熱することができる。

排気浄化装置１００では、遮熱板駆動部２７は、断面視にて排気管５の外周に沿って遮熱板２６を移動可能に支持し、尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値以上である場合、断面視にて排気管５と供給管７ｂとの間の遮熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７を制御する。尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値未満である場合、断面視にて排気管５の外周に沿って遮熱位置以外に位置する受熱位置に遮熱板２６を配置するように遮熱板駆動部２７を制御する。これにより、遮熱板２６が断面視にて排気管５の外周に沿って移動可能であるため、遮熱板２６の配置に関して省スペース化を図ることができる。

排気浄化装置１００は、供給管７ｂを冷却するための送風部２８を更に備える。尿素水温度制御部１３は、尿素水温度が第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合、送風部２８による供給管７ｂの冷却を実施する。これにより、更なる尿素水温度の上昇に応じて供給管７ｂの冷却を実施することで、更なる尿素水温度の適切化を図ることができる。

［変形例］
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。

上記実施形態において、排気管５と供給管７ｂとは、例えば車両上下方向に沿って並設されていてもよい。この場合、供給管７ｂには、排気管５からの輻射熱Ｈに加えて、排気管５からの対流熱が伝達し得る。

上記実施形態において、排気系は、ＤＰＦ３、ＳＣＲ４、及び排気管５を含み、ＳＣＲ４の上流には１つの触媒（ＤＰＦ３）が設けられていたが、ＳＣＲ４の上流には、複数の触媒が設けられていてもよい。この場合、最上流に位置する触媒として、例えばエンジン１のエキゾーストマニフォールド又はタービンに近接する近接酸化触媒が設けられていてもよい。更に、遮熱板２６及び供給管７ｂが、最上流に位置する触媒よりも上流側の排気管５に沿って設けられていてもよい。この場合、最上流に位置する触媒よりも上流側においては、排気管５を流通する排気ガスの燃料噴射量に対する応答性（感度）が高くなることから、第１閾値及び／又は第２閾値の設定を燃料噴射量に対して応答良く行うことができる。また、排気温度が低下する前の廃熱を利用できるため、エンジン１の廃熱を効率良く利用することができる。なお、排気系の下流側に遮熱板２６及び遮熱板駆動部２７を配置する場合と比べて、燃料タンク及びリヤアクスル等に対するレイアウト上の影響を抑えることができる。

上記実施形態において、排気管５と供給管７ｂとが互いに同じ方向に直線状に延在するように並設されていたが、供給管７ｂの配置はこの態様に限定されない。例えば、供給管７ｂがＵ字状又はＳ字状に屈曲されて、排気管５からの輻射熱Ｈを受けやすく構成されていてもよい。また、排気管５からの輻射熱Ｈを受け得る構成であれば、排気管５と供給管７ｂとが互いに異なる方向に延在していてもよい。また、尿素添加部７は、排気管５に限らず、排気系に含まれる触媒から輻射熱Ｈを受け得る構成であってもよい。

上記実施形態において、尿素添加部７の供給管７ｂに排気管５からの輻射熱Ｈが伝達し得る構成であったが、例えば、尿素水タンク７ｃに排気管５からの輻射熱Ｈが伝達し得る構成であってもよい。この場合、尿素水温度センサ２５は、尿素水タンク７ｃ（例えば供給管７ｂが接続される箇所）に設けられていてもよい。

上記実施形態において、遮熱部材として遮熱板２６を例示したが、排気系からの熱を遮ることが可能であれば、その他の形状及び構造の種々の遮熱部材を用いてもよい。

上記実施形態において、送風部２８は、図４に示されるように、供給管７ｂにおける尿素水温度センサ２５よりも下流側に風Ｗを当てて冷却したが、送風部２８は、供給管７ｂにおける尿素水温度センサ２５よりも上流側を冷却してもよい。

上記実施形態において、冷却部として送風部２８を例示したが、冷却部は、尿素添加部７を冷却するための構成であればよい。例えば、走行風を尿素添加部７に導くダクトと、ダクト内の走行風の流通可否を切り替える切替弁と、を有する冷却部であってもよい。また、冷却水を用いて尿素添加部７を冷却する水冷式の冷却部であってもよい。

上記実施形態では、吸気温度センサ２１を用いて外気温を取得したが、例えば空調用などの温度センサの検出結果を用いて外気温を取得してもよい。上記実施形態では、尿素水温度センサ２５を用いて尿素水温度を取得したが、例えばサーミスタの抵抗値等を用いて尿素水温度を間接的に取得してもよい。

上記実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジン１を例示したが、選択還元触媒に尿素水を添加する尿素添加部を備える内燃機関であれば、例えばガソリンエンジン等の内燃機関であってもよい。

１…エンジン（内燃機関）、４…ＳＣＲ（選択還元触媒、排気系）、５…排気管（排気系）、７…尿素添加部、７ｂ…供給管（尿素添加部）、１０…ＥＣＵ、１１…受熱情報取得部、１２…尿素水温度取得部、１３…尿素水温度制御部、２５…尿素水温度センサ（尿素水温度検出部）、２６…遮熱板（遮熱部材）、２７…遮熱板駆動部（遮熱部材駆動部）、２８…送風部（冷却部）、７０…尿素水、１００…排気浄化装置。

Claims

内燃機関の排気系に含まれる選択還元触媒に尿素水を添加する尿素添加部を備える排気浄化装置であって、
前記排気系からの熱を遮る遮熱部材と、
前記遮熱部材を移動可能に支持する遮熱部材駆動部と、
前記尿素水の温度である尿素水温度を取得する尿素水温度検出部と、
前記尿素水温度に基づいて、前記遮熱部材駆動部を制御する尿素水温度制御部と、を備え、
前記尿素水温度制御部は、
前記尿素水温度が所定の第１閾値以上である場合、前記排気系から前記尿素添加部への熱の伝達を遮るように前記遮熱部材駆動部を制御し、
前記尿素水温度が前記第１閾値未満である場合、前記排気系から前記尿素添加部への熱の伝達を許容するように前記遮熱部材駆動部を制御する、排気浄化装置。
前記遮熱部材駆動部は、断面視にて前記排気系の外周に沿って前記遮熱部材を移動可能に支持し、
前記尿素水温度制御部は、
前記尿素水温度が前記第１閾値以上である場合、断面視にて前記排気系と前記尿素添加部との間の遮熱位置に前記遮熱部材を配置するように前記遮熱部材駆動部を制御し、
前記尿素水温度が前記第１閾値未満である場合、断面視にて前記排気系の外周に沿って前記遮熱位置以外に位置する受熱位置に前記遮熱部材を配置するように前記遮熱部材駆動部を制御する、請求項１に記載の排気浄化装置。
前記尿素添加部を冷却するための冷却部を更に備え、
前記尿素水温度制御部は、前記尿素水温度が前記第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合、前記冷却部による前記尿素添加部の冷却を実施する、請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
前記排気系は、前記選択還元触媒の上流に設けられた１又は複数の触媒を有し、
前記遮熱部材は、最上流に位置する前記触媒よりも上流側の前記排気系に沿って設けられている、請求項１～３の何れか一項に記載の排気浄化装置。