(57)【要約】【課題】車両の傾斜に起因して尿素水の使用可能期間が短くなることを抑制できるようにした内燃機関システムを提供する。【解決手段】内燃機関システム１０は、車両に搭載された内燃機関１２と、選択還元型ＮＯｘ触媒２０と、選択還元型ＮＯｘ触媒２０よりも上流側において排気通路１４内に尿素水を添加する尿素水添加弁３２と、尿素水を貯留する尿素水タンク３４と、尿素水添加弁３２と前記尿素水タンク３４とを接続する尿素水流路３６と、尿素水タンク３４から尿素水添加弁３２に尿素水を圧送するポンプ３８と、を含む還元剤供給装置３０と、内燃機関１２及び前記還元剤供給装置３０を制御する制御装置７０と、を備える。制御装置７０は、車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量を少なくするように、還元剤供給装置３０及び内燃機関１２のうちの少なくとも一方を制御する流出抑制制御を実行する。【選択図】図８
2020063678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に配置され、ＮＨ３を還元剤として利用して排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側において前記排気通路内に尿素水を添加する尿素水添加弁と、前記尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水添加弁と前記尿素水タンクとを接続する尿素水流路と、前記尿素水タンクから前記尿素水添加弁に前記尿素水を圧送するポンプと、を含む還元剤供給装置と、
前記内燃機関及び前記還元剤供給装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記車両の傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、前記尿素水タンクからの前記尿素水の流出量を少なくするように、前記還元剤供給装置及び前記内燃機関のうちの少なくとも一方を制御する流出抑制制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関システム。
【請求項２】
前記制御装置は、エンジン停止時に、前記尿素水流路内に残留する前記尿素水を前記尿素水タンク内に戻す吸い戻し制御を実行し、
前記流出抑制制御は、前記吸い戻し制御の実行を伴う前記エンジン停止の後に行われるエンジン始動時に実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項３】
前記流出抑制制御は、前記吸い戻し制御によって前記エンジン停止時に前記尿素水タンク内に戻される前記尿素水の吸い戻し量を少なくする吸い戻し低減処理を含み、
前記吸い戻し低減処理は、前記傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、前記吸い戻し量を少なくする
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関システム。
【請求項４】
前記吸い戻し低減処理は、外気温度が前記尿素水の凍結温度よりも高い第１閾値以上である場合に実行される
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記傾斜角度と前記尿素水タンク内の前記尿素水の残量とに基づく車両走行可能距離が第２閾値未満となる場合に、前記流出抑制制御を実行する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の内燃機関システム。
【請求項６】
前記尿素水流路は、
前記尿素水タンク内から前記尿素水添加弁に向けて前記ポンプによって圧送される前記尿素水が流れる尿素水供給路と、
一端が前記ポンプと前記尿素水添加弁との間の部位において前記尿素水供給路に接続され、他端が前記尿素水タンク内に配置されたリターン流路と、
を含み、
前記流出抑制制御は、前記リターン流路を流れる前記尿素水の流量を低減させるように前記還元剤供給装置を制御するリターン流量低減制御である
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の内燃機関システム。
【請求項７】
前記流出抑制制御は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＨ３吸着量を減少させるように前記還元剤供給装置を制御する吸着還元剤放出制御である
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の内燃機関システム。
【請求項８】
前記流出抑制制御は、前記内燃機関の気筒から排出されるＮＯｘの濃度を低減させるように前記内燃機関を制御するエンジン排出ＮＯｘ抑制制御である
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の内燃機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関システムに関し、より詳細には、選択還元型ＮＯｘ触媒とこれにＮＯｘの還元剤を供給する還元剤供給装置とを備える内燃機関システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、選択還元型ＮＯｘ触媒とこれにＮＯｘの還元剤（アンモニア）を供給する還元剤供給装置とを備える内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この還元剤供給装置は、選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側において排気通路内にアンモニアの前駆体である尿素水を添加する尿素水添加弁と、尿素水を貯留する尿素水タンクと、尿素水添加弁と尿素水タンクとを接続する尿素水流路と、尿素水流路を介して尿素水タンクから尿素水添加弁に尿素水を圧送するポンプとを含む。エンジン停止時には、添加弁及び尿素水流路に残留している尿素水を尿素水タンクまで移動するようにポンプを操作する吸い戻し制御が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４５７４５号公報
【特許文献２】特開２０１６−０１１６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、車両が傾斜路で駐車した後に内燃機関が始動してアイドリング運転が行われる場合、又は、車両が坂道を走行している場合には、車両が傾斜した状態で内燃機関の運転が継続的に行われることがある。特許文献１に記載のような還元剤供給装置を備える内燃機関システムを搭載した車両では、車両が傾斜すると、尿素水タンク内の尿素水の液面が尿素水タンクに対して傾斜する。このように尿素水の液面が傾斜した状態で内燃機関の運転が継続されると、尿素水タンク内からの尿素水の吸い出しが難しくなることが懸念される。このことは、車両傾斜時の尿素水の使用可能期間が短くなることに繋がる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、車両の傾斜に起因して尿素水の使用可能期間が短くなることを抑制できるようにした内燃機関システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る内燃機関システムは、
車両に搭載された内燃機関と、
前記内燃機関の排気通路に配置され、ＮＨ３を還元剤として利用して排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側において前記排気通路内に尿素水を添加する尿素水添加弁と、前記尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水添加弁と前記尿素水タンクとを接続する尿素水流路と、前記尿素水タンクから前記尿素水添加弁に前記尿素水を圧送するポンプと、を含む還元剤供給装置と、
前記内燃機関及び前記還元剤供給装置を制御する制御装置と、
を備える。
前記制御装置は、前記車両の傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、前記尿素水タンクからの前記尿素水の流出量を少なくするように、前記還元剤供給装置及び前記内燃機関のうちの少なくとも一方を制御する流出抑制制御を実行する。
【０００７】
前記制御装置は、エンジン停止時に、前記尿素水流路内に残留する前記尿素水を前記尿素水タンク内に戻す吸い戻し制御を実行してもよい。そして、前記流出抑制制御は、前記吸い戻し制御の実行を伴う前記エンジン停止の後に行われるエンジン始動時に実行されてもよい。
【０００８】
前記流出抑制制御は、前記吸い戻し制御によって前記エンジン停止時に前記尿素水タンク内に戻される前記尿素水の吸い戻し量を少なくする吸い戻し低減処理を含んでもよい。そして、前記吸い戻し低減処理は、前記傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、前記吸い戻し量を少なくしてもよい。
【０００９】
前記吸い戻し低減処理は、外気温度が前記尿素水の凍結温度よりも高い第１閾値以上である場合に実行されてもよい。
【００１０】
前記制御装置は、前記傾斜角度と前記尿素水タンク内の前記尿素水の残量とに基づく車両走行可能距離が第２閾値未満となる場合に、前記流出抑制制御を実行してもよい。
【００１１】
前記尿素水流路は、前記尿素水タンク内から前記尿素水添加弁に向けて前記ポンプによって圧送される前記尿素水が流れる尿素水供給路と、一端が前記ポンプと前記尿素水添加弁との間の部位において前記尿素水供給路に接続され、他端が前記尿素水タンク内に配置されたリターン流路と、を含んでもよい。そして、前記流出抑制制御は、前記リターン流路を流れる前記尿素水の流量を低減させるように前記還元剤供給装置を制御するリターン流量低減制御であってもよい。
【００１２】
前記流出抑制制御は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＨ３吸着量を減少させるように前記還元剤供給装置を制御する吸着還元剤放出制御であってもよい。
【００１３】
前記流出抑制制御は、前記内燃機関の気筒から排出されるＮＯｘの濃度を低減させるように前記内燃機関を制御するエンジン排出ＮＯｘ抑制制御であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両の傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンクからの尿素水の流出量を少なくする流出抑制制御が実行される。これにより、車両の傾斜に起因して尿素水の使用可能期間が短くなることを抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関システムの構成例を説明するための模式図である。
【図２】図１に示す還元剤供給装置の流路構成例を模式的に表した図である。
【図３】尿素水残量の少ない状態で、尿素水タンクがある方向に傾斜角度θで傾斜している様子を表した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る流出抑制制御の実行条件の一例を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係るリターン流量低減制御の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る吸着還元剤放出制御の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図７】ＮＨ３吸着量の推定手法の一例を説明するためのブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る尿素水の流出抑制制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図９】傾斜路に駐車した際の吸い戻し制御の課題、及びその対策としての吸い戻し低減処理の概要を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る吸い戻し低減処理を伴う吸い戻し制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１７】
１．実施の形態１
まず、図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１８】
１−１．内燃機関システムの構成例
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関システム１０の構成例を説明するための模式図である。図１に示す内燃機関システム１０は、一例として圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）１２を備えている。内燃機関１２は車両（図示省略）に搭載されている。
【００１９】
内燃機関１２の各気筒には、排気通路１４が連通している。排気通路１４には、排気ガスの浄化のために、一例として、上流側から順にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）１６、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１８、及び選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）２０が配置されている。
【００２０】
ＤＰＦ１８の下流側かつＳＣＲ触媒２０の上流側の排気通路１４には、還元剤供給装置３０の尿素水添加弁３２が設置されている。ＳＣＲ触媒２０は、還元剤を利用して排気中のＮＯｘを還元するように構成されている。還元剤供給装置３０は、還元剤であるアンモニア（ＮＨ３）をＳＣＲ触媒２０に供給するための装置であり、尿素水添加弁３２とともに、図２を参照して後述する尿素水タンク３４、尿素水流路３６及びポンプ３８を主たる構成要素として備えている。
【００２１】
尿素水添加弁３２は、ＮＨ３の前駆体である尿素水を排気通路１４内に添加（噴射）する。尿素水添加弁３２から排気通路１４に噴射された尿素水は、加水分解されてＮＨ３となり、ＳＣＲ触媒２０に供給される。ＳＣＲ触媒２０は、供給された尿素水由来のＮＨ３を還元剤として、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。
【００２２】
また、内燃機関１２の各気筒には、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁４０が設置されている。そして、各気筒には、吸気通路４２が連通している。吸気通路４２には、吸気の流量を調整するための電子制御式のスロットル４４が設けられている。さらに、内燃機関１２は、ＥＧＲ装置４６を備えている。ＥＧＲ装置４６は、ＥＧＲ通路４８とＥＧＲ弁５０とを含む。ＥＧＲ通路４８は、一例として、ターボ過給機のタービン６０の上流側の排気通路１４と、ターボ過給機のコンプレッサ６２（及びスロットル４４）よりも下流側の吸気通路４２とを接続する。ＥＧＲ弁５０は、ＥＧＲ通路４８を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。
【００２３】
また、排気通路１４には、第１〜第３ＮＯｘセンサ５２、５４、５６と排気温度センサ５８とが設置されている。より詳細には、第１ＮＯｘセンサ５２は、ＤＯＣ１６よりも上流側に位置し、各気筒から排出された排気中のＮＯｘ濃度に応じた信号を出力する。第２ＮＯｘセンサ５４及び排気温度センサ５８は、ＤＰＦ１８よりも下流側かつＳＣＲ触媒２０よりも上流側に位置している。第２ＮＯｘセンサ５４及び排気温度センサ５８は、それぞれ、ＳＣＲ触媒２０に流入する排気中のＮＯｘ濃度及び温度に応じた信号を出力する。第３ＮＯｘセンサ５６は、ＳＣＲ触媒２０よりも下流側に位置し、ＳＣＲ触媒２０の下流を流れる排気中のＮＯｘ濃度に応じた信号を出力する。
【００２４】
また、内燃機関１２の吸気通路４２の入口付近には、エアフローセンサ６４が設置されている。エアフローセンサ６４は、吸気通路４２を流れる空気の流量に応じた信号を出力する。
【００２５】
図１に示す内燃機関システム１０は、さらに、内燃機関１２及び還元剤供給装置３０を制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、プロセッサ７０ａとメモリ７０ｂとを有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。メモリ７０ｂは、内燃機関１２及び還元剤供給装置３０を制御するためのプログラムを記憶している。プロセッサ７０ａは、メモリ７０ｂからプログラムを読み出して実行する。なお、制御装置７０は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。
【００２６】
制御装置７０は、各種センサからセンサ信号を取り込む。各種センサは、上述のＮＯｘセンサ５２、５４、５６、排気温度センサ５８、エアフローセンサ６４に加え、例えば、クランク角センサ７２と車両加速度センサ（Ｇセンサ）７４と外気温度センサ７６とを含む。クランク角センサ７２は、クランク角に応じた信号を出力する。制御装置７０は、クランク角センサ７２の信号を用いてエンジン回転速度を算出する。Ｇセンサ７４は、内燃機関１２を搭載する車両に取り付けられ、車両の左右方向、前後方向及びそれらの間の斜め方向の加速度に応じた信号を出力可能に構成されている。外気温度センサ７６は、外気温度に応じた信号を出力する。また、プロセッサ７０ａは、取り込まれたセンサ信号を用いて各種プログラムを実行し、上述のアクチュエータ（還元剤供給装置３０の尿素水添加弁３２及びポンプ３８、並びに、燃料噴射弁４０、スロットル４４及びＥＧＲ弁５０）を操作するための操作信号を出力する。
【００２７】
図２は、図１に示す還元剤供給装置３０の流路構成例を模式的に表した図である。なお、図２では、尿素水タンク３４に関しては、車両が重力方向に対して水平に保たれている状態において車両に搭載された時の尿素水タンク３４が表現されている。
【００２８】
図２に示すように、尿素水タンク３４は尿素水を貯留している。図２に示す例では、尿素水流路３６は、尿素水供給路８２と、リターン流路８４とを備えている。尿素水タンク３４の底部には、尿素水供給路８２の一端に相当する尿素水の吸込口８２ａが配置されている。尿素水供給路８２の他端には、尿素水添加弁３２が配置されている。
【００２９】
図２に示す例では、ポンプ３８は、尿素水タンク３４内において尿素水供給路８２上に配置されている。ポンプ３８は、一例として、電動式のギヤポンプである。また、ポンプ３８は、逆回転可能に構成されている。より詳細には、尿素水タンク３４の形状は特に限定されない。図２に示す一例における尿素水タンク３４は、重力方向と比べて水平方向に長い略円筒形状を有している。そして、ポンプ３８及び吸込口８２ａは、尿素水タンク３４の径方向の中央に配置されている。
【００３０】
リターン流路８４の一端は、ポンプ３８と尿素水添加弁３２との間の部位において尿素水供給路８２に接続されており、その他端（開口）は尿素水タンク３４内に配置されている。
【００３１】
また、尿素水供給路８２におけるポンプ３８と尿素水添加弁３２との間の部位には、電磁弁８６が配置されている。リターン流路８４には、電磁弁８８が配置されている。電磁弁８８よりも尿素水タンク３４に近いリターン流路８４の部位には、チェックバルブ９０が配置されている。チェックバルブ９０は、尿素水供給路８２の側から尿素水タンク３４の側に向かう尿素水の流れのみを許容するように構成されている。さらに、電磁弁８８とチェックバルブ９０との間の部位には、絞り９２が設けられている。電磁弁８６、８８は、制御装置７０に電気的に接続されている。
【００３２】
図２に示す還元剤供給装置３０によれば、ポンプ３８を作動（正回転）させることにより、尿素水タンク３４内の尿素水を吸い上げて尿素水供給路８２に供給することができる。そして、チェックバルブ９０の開弁圧よりも高い圧力の尿素水をポンプ３８によってリターン流路８４に供給することにより、リターン流路８４を通って尿素水タンク３４に戻る尿素水の流れを形成できる。
【００３３】
また、尿素水供給路８２には、尿素水添加弁３２により添加される尿素水の圧力（尿素水の噴射圧）に応じた信号を出力する圧力センサ９４が取り付けられている。さらに、尿素水タンク３４には、尿素水の液面位置を検出するためのフロート式の液面レベルセンサ９６が設置されている。液面レベルセンサ９６の利用により、尿素水タンク３４内の尿素水の残量を把握することができる。より詳細には、制御装置７０は、液面レベルセンサ９６及びＧセンサ７４の出力に基づき、車両傾斜角度を考慮して尿素水残量を算出するように構成されている。なお、尿素水の残量の取得手法は特に限定されない。したがって、残量の取得のために、液面レベルセンサ９６に代え、例えば超音波式の液面レベルセンサが用いられてもよい。圧力センサ９４及び液面レベルセンサ９６は、制御装置７０に電気的に接続されている。
【００３４】
１−２．内燃機関システムの制御
内燃機関システム１０の制御は、エンジントルク制御のための燃料噴射弁４０を用いた燃料噴射制御、スロットル４４を用いた吸入空気流量制御、及びＥＧＲ弁５０を用いたＥＧＲ流量制御に加え、以下に説明する還元剤供給装置３０の制御を含む。
【００３５】
１−２−１．還元剤供給装置の基本動作
還元剤供給装置３０は、ＳＣＲ触媒２０によるＮＯｘ浄化（ＮＯｘ還元）のために必要な量（以下、「要求尿素水噴射量」と称する）の尿素水の供給のために、エンジン運転中に次のような「尿素水噴射量制御」を実行する。要求尿素水噴射量は、例えば、第１ＮＯｘセンサ５２により検出されるエンジン排出ＮＯｘの濃度と、エンジン運転条件（例えば、燃料噴射量及びエンジン回転速度）に応じた目標ＮＯｘ浄化率とに基づいて算出される。
【００３６】
尿素水噴射量制御では、圧力センサ９４により検出される尿素水の実噴射圧が所定の目標噴射圧となるようにするために、ポンプ３８の吐出量（Ｌ／ｈ）及び電磁弁８６、８８の開度が制御される。そのうえで、目標噴射圧の下で要求尿素水噴射量に応じた量の尿素水が噴射されるように、尿素水添加弁３２の開弁時間が制御される。
【００３７】
付け加えると、図２に示す還元剤供給装置３０の構成では、既述したように、リターン流路８４を通って尿素水タンク３４に戻る尿素水の流れを形成できる。このようにリターン流路８４を流れる尿素水の流量のことを、以下、「リターン流量（オーバーフロー流量）」と称する。リターン流量の制御は、ポンプ３８の吐出量及び電磁弁８６、８８の開度を調整することにより行うことができる。本実施形態の尿素水噴射量制御では、基本的には、このリターン流量を多く確保しつつ目標噴射圧を満たすように、ポンプ３８の吐出量及び電磁弁８６、８８の開度が制御される。これにより、尿素水の噴射実行に伴う噴射圧の低下を抑制できる（すなわち、噴射圧を安定化できる）ので、正確な量での尿素水の噴射を安定的に行えるようになる。
【００３８】
１−２−２．車両傾斜時の課題
図３は、尿素水残量の少ない状態で、尿素水タンク３４がある方向に傾斜角度θで傾斜している様子を表した図である。傾斜角度θは、図３に示すように、重力方向に対する水平面に対する傾斜角度である。
【００３９】
車両は、水平面に対して傾斜した状態で駐車されることがある。また、例えば、車両が坂道を走行している場合にも、車両が水平面に対して傾斜する。車両が傾斜すると、尿素水タンク３４も水平面に対して傾斜することになる。尿素水残量が少ない状態で尿素水タンク３４が傾斜すると、尿素水タンク３４が水平であれば吸込口８２ａが尿素水タンク３４内において空気中に露出することがない場合であっても、図３に示すように傾斜に起因して吸込口８２ａが空気中に露出することが想定される。
【００４０】
駐車中に尿素水タンク３４が図３に示すような傾斜状態にある時に内燃機関１２が始動され、かつ、車両が発進せずにアイドリング運転が継続された場合には、尿素水の吸い出しが難しくなることが懸念される。このことは、車両傾斜時の尿素水の使用可能期間が短くなることに繋がる。また、尿素水タンク３４が図３に示すような傾斜状態にある時に坂道走行が継続的に行われた場合にも、同様の事態が懸念される。
【００４１】
付け加えると、車両（尿素水タンク）の傾斜に起因して尿素水の吸込口が空気中に露出する状態は、車両への搭載上の制約によって尿素水タンクの形状が例えば尿素水タンク３４のように水平方向に細長いと生じ易くなる。また、この露出状態は、尿素水タンク内の尿素水の吸込口が重力方向に対する水平方向においてタンク中央からより遠いほど、ある方向に車両が傾斜した時に生じ易くなる。
【００４２】
１−２−３．流出抑制制御の概要
上述の課題に鑑み、本実施形態では、次のような「流出抑制制御」が実行される。この流出抑制制御は、水平面に対する車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量（より詳細には、単位時間当たりの量）を少なくするために実行される。本実施形態で用いられる流出抑制制御の具体例は、後述の「リターン流量低減制御」、「吸着還元剤放出制御」及び「エンジン排出ＮＯｘ抑制制御」である。
【００４３】
１−２−３−１．流出抑制制御の実行条件
図４は、本発明の実施の形態１に係る流出抑制制御の実行条件の一例を説明するためのグラフである。図４の縦軸は尿素水タンク３４内の尿素水残量であり、その横軸は車両傾斜角度（尿素水タンク３４の傾斜角度）である。
【００４４】
ＳＣＲ触媒を利用する内燃機関システムは、一般的に、尿素水タンク内の尿素水残量がなくなると、内燃機関を再始動できなくなるように構成されている。したがって、図４に示すように、尿素水残量が少ないほど、同一の車両傾斜角度の下での車両走行可能距離が短くなる。
【００４５】
また、同一の尿素水残量の下では、車両傾斜角度が大きくなるほど、重力方向における尿素水タンク３４内の尿素水の吸込口８２ａと液面との距離が短くなる（すなわち、残量の減少に伴って吸込口８２ａがより早く空気中に露出するようになる）。したがって、図４に示すように、車両傾斜角度が大きいほど、同一の尿素水残量の下での車両走行可能距離が短くなる。
【００４６】
本実施形態では、尿素水残量と車両傾斜角度とに基づいて車両走行可能距離が算出される。その算出手法の一例は、図８に示すルーチンのステップＳ１０２とともに後述される。算出された車両走行可能距離は、所定の閾値ＴＨｄ（図４に示す例では、１０ｋｍ）と比較される。その結果として車両走行可能距離が閾値Ｔｄ未満となる場合に、流出抑制制御が実行される。閾値ＴＨｄは、本発明に係る「第２閾値」の一例に相当する。
【００４７】
付け加えると、尿素水の吸込口８２ａが尿素水タンク３４の径方向の中央に配置されている図２に示す例では、車両の傾斜方向に応じて吸込口８２ａと液面との距離が変化することはない。しかしながら、例えば吸込口が尿素水タンクの径方向の端に配置されている例では、車両が特定の方向に傾斜している場合に吸込口と液面との距離が最も短くなる。このような例では、当該特定の傾斜方向における車両傾斜角度を用いて、流出抑制制御の上述の実行条件が判定されてもよい。
【００４８】
１−２−３−２．リターン流量低減制御
図５は、本発明の実施の形態１に係るリターン流量低減制御の一例を説明するためのタイムチャートである。本実施形態のリターン流量低減制御は、リターン流路８４を流れる尿素水（還元剤）の流量（リターン流量）を低減させるように還元剤供給装置３０（図５に示す例では、ポンプ３８）を制御するものである。
【００４９】
上述の尿素水噴射量制御における尿素水の噴射は、例えば、所定の噴射実行条件（後述の１−２−３−３．の記載参照）が満たされていることを条件として、図５に示すように所定時間毎に周期的に実行される。通常時（換言すると、流出抑制制御の実行条件が満たされていない時）には、図５中に破線で示すように、ポンプ３８の吐出量（噴射圧）が一定となるようにポンプ３８の回転数が制御される。なお、本実施形態の尿素水噴射量制御は、既述したように基本的にはリターン流量を生じさせつつ実行されるため、この破線で示す吐出量の値は、チェックバルブ９０（図２参照）が確実に開くレベルの値である。
【００５０】
一方、流出抑制制御の実行条件が満たされている場合には、ポンプ３８の吐出量は、リターン流量低減制御によって図５中に実線で示すように制御される。具体的には、図５に示すように、尿素水の周期的な噴射期間及びその近傍の期間においては上記破線相当の吐出量が確保され、かつ、これらの期間以外の期間（すなわち、非噴射時）においては破線と比べて吐出量が抑制されるようにポンプ３８の回転数が制御される。
【００５１】
上述のリターン流量低減制御によれば、周期的に行われる尿素水の噴射時及びその近傍においては通常時と同等の吐出量を確保することによって噴射圧の安定化を維持しつつ、隣接する噴射間の期間における平均的なリターン流量を低減させることができる。これにより、ポンプ３８の必要圧送量が流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて減少するので、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量を流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて少なくすることができる。
【００５２】
付け加えると、本実施形態の尿素水噴射量制御のように噴射圧の安定化のためにリターン流量を多く確保する基本構成を採用している場合には、車両の傾斜に起因して尿素水の使用可能期間が短くなる課題が生じ易くなる。この点に関し、上述したリターン流量低減制御によれば、通常時にはリターン流量を多く確保することによって噴射圧を良好に安定化させつつ、車両の傾斜時にはリターン流量の低減によって尿素水タンク３４からの尿素水の流出抑制（すなわち、尿素水の使用可能期間の短縮抑制）を図れるようになる。
【００５３】
１−２−３−３．吸着還元剤放出制御
図６は、本発明の実施の形態１に係る吸着還元剤放出制御の一例を説明するためのタイムチャートである。ここで、尿素水噴射量制御において尿素水の噴射実行の要否を判定するための噴射実行条件は、ＳＣＲ触媒２０のＮＨ３の吸着量（以下、「ＮＨ３吸着量」と称する）が閾値未満となることである。
【００５４】
通常時（流出抑制制御の実行条件が満たされていない時）には、上記の噴射実行条件に関する閾値として、閾値ＴＨａ１が用いられる。一方、流出抑制制御の実行条件が満たされた場合には、吸着還元剤放出制御において、閾値ＴＨａ１よりも小さな閾値ＴＨａ２が用いられる。より詳細には、閾値ＴＨａ１は、所定の余裕代を含むように決定されている。これは、内燃機関１２の運転条件の変化に伴って各気筒から排出されるＮＯｘの量が急に増加した際に対処できるようにするためである。
【００５５】
吸着還元剤放出制御では、上記の余裕代の一部を削減した閾値ＴＨａ２が用いられる。その結果、吸着還元剤放出制御の実行中には、図６に示すように、ＮＨ３吸着量が通常時の閾値ＴＨａ１未満となっても、ポンプ３８は停止されたままとなる（すなわち、尿素水の噴射は行われない）。そして、その後にＮＨ３吸着量が閾値ＴＨａ２未満にまで減少した場合に、ポンプ３８の駆動が開始され、尿素水の噴射が実行される。
【００５６】
以上のように、本実施形態の吸着還元剤放出制御では、尿素水の噴射実行条件を判定するための閾値として、通常時の閾値ＴＨａ１よりも小さな閾値ＴＨａ２が用いられる。その結果、通常時と比べてＮＨ３吸着量を減少させるように還元剤供給装置３０（ポンプ３８及び尿素水添加弁３２）が制御されることになる。これにより、ポンプ３８の必要圧送量の減少によって、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量を流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて少なくすることができる。さらに、尿素水の消費量（尿素水添加弁３２の噴射量）も、流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて減らすことができる。付け加えると、吸着還元剤放出制御の実行は、後述の必要尿素水添加量（図９参照）の低減にも繋がる。
【００５７】
なお、ＮＨ３吸着量の推定手法の一例は以下の通りである。図７は、ＮＨ３吸着量の推定手法の一例を説明するためのブロック図である。本推定手法によれば、以下の（１）式に示すように、ＮＨ３吸着量は、供給ＮＨ３量から消費ＮＨ３量及び脱離ＮＨ３量を減じることにより算出される。
ＮＨ３吸着量＝供給ＮＨ３量−消費ＮＨ３量−脱離ＮＨ３量  ・・・（１）
【００５８】
まず、（１）式中の供給ＮＨ３量は、ＳＣＲ触媒２０に供給されるＮＨ３の量であり、上述の要求尿素水噴射量に応じた値として算出される。
【００５９】
次に、消費ＮＨ３量は、ＳＣＲ触媒２０においてＮＯｘの浄化（還元）のために消費されるＮＨ３の量であり、ＳＣＲ流入ＮＯｘ量とＳＣＲ触媒２０によるＮＯｘ浄化率とに応じた値となるように算出される。ＳＣＲ流入ＮＯｘ量は、ＳＣＲ触媒２０に流入するＮＯｘの量であり、例えば第２ＮＯｘセンサ５４を用いて取得できる。ＮＯｘ浄化率は、例えば、空気量と、ＳＣＲ床温（ＳＣＲ触媒２０の温度）と、ＮＨ３吸着量（メモリ７０ｂに記憶された前回値）とを引数とするＮＯｘ浄化率マップを用いて算出できる。ＳＣＲ床温は、例えば、排気温度センサ５８を用いて取得できる。上記空気量は、例えば、エアフローセンサ６４により検出される吸入空気流量に基づいて取得される。
【００６０】
次に、脱離ＮＨ３量（ＮＨ３スリップ量）は、ＮＨ３がＳＣＲ触媒２０から脱離する現象であるＮＨ３スリップによってＳＣＲ触媒２０から脱離したＮＨ３の量であり、上記空気量と脱離ＮＨ３濃度（ＮＨ３スリップ濃度）とに応じた値となるように算出される。脱離ＮＨ３濃度は、例えば第３ＮＯｘセンサ５６を用いて取得でき、また、ＮＨ３センサを用いて取得されてもよい。ここで、脱離ＮＨ３濃度とＳＣＲ床温とＮＨ３吸着量とは相関を有している。より詳細には、ＮＨ３吸着量が同一であれば、ＳＣＲ床温が高いほど脱離ＮＨ３濃度も多くなり、ＳＣＲ床温が同一であれば、ＮＨ３吸着量が多いほど脱離ＮＨ３量も多くなる。具体的な相関関係は、予め実験等により求めることができる。ここでは、このような相関関係を一例として利用して、脱離ＮＨ３濃度は、ＳＣＲ床温と、ＮＨ３吸着量（メモリ７０ｂに記憶された前回値）とを引数とする脱離ＮＨ３濃度マップを用いて算出される。そして、このように算出される脱離ＮＨ３濃度に対して上記空気量を乗算することで、脱離ＮＨ３量を算出できる。
【００６１】
ＮＨ３吸着量は、以上説明したように算出される供給ＮＨ３量、消費ＮＨ３量及び脱離ＮＨ３量を上記（１）式に代入することにより算出される。本実施形態の尿素水噴射量制御では、このように算出されるＮＨ３吸着量がその推定値として用いられる。
【００６２】
１−２−３−４．エンジン排出ＮＯｘ抑制制御
本実施形態のエンジン排出ＮＯｘ抑制制御は、流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて、燃料噴射弁４０による燃料噴射量の増量を行う制御である。より詳細には、未燃燃料が過剰となるように燃料噴射量の増量が行われると、燃焼時に酸素量が少なくなるので、各気筒から排出されるＮＯｘ（エンジン排出ＮＯｘ）の濃度（量）を低減できるようになる。
【００６３】
尿素水噴射量制御における要求尿素水噴射量は、既述したように、第１ＮＯｘセンサ５２により検出されるエンジン排出ＮＯｘの濃度に基づいて設定される。このため、エンジン排出ＮＯｘ抑制制御によってエンジン排出ＮＯｘの濃度を抑制することにより、要求尿素水噴射量を減少させることができる。これにより、尿素水の消費量（尿素水添加弁３２の噴射量）が減少するので、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量を流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて少なくすることができる。
【００６４】
付け加えると、燃料噴射量の増量を利用する本実施形態のエンジン排出ＮＯｘ抑制制御によれば、通常時には燃費を優先した燃焼制御を行いつつ、車両傾斜時にはＮＯｘ排出抑制を優先した燃焼制御に切り替えることによって尿素水タンク３４からの尿素水の流出抑制（すなわち、尿素水の使用可能期間の短縮抑制）を図れるようになる。また、エンジン排出ＮＯｘ抑制制御の実行は、後述の必要尿素水添加量（図９参照）の低減にも繋がる。
【００６５】
１−２−４．制御装置の処理
図８は、本発明の実施の形態１に係る尿素水の流出抑制制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンの処理は、内燃機関１２の運転中に繰り返し実行される。
【００６６】
図８に示すルーチンでは、制御装置７０は、まず、液面レベルセンサ９６を用いて尿素水タンク３４内の尿素水残量を取得するとともに、Ｇセンサ７４を用いて車両傾斜角度を取得する（ステップＳ１００）。
【００６７】
次に、制御装置７０は、車両走行可能距離を算出する（ステップＳ１０２）。制御装置７０のメモリ７０ｂは、事前に設定された図４に示すような関係（すなわち、尿素水残量及び車両傾斜角度と、車両走行可能距離との関係）をマップとして記憶している。本ステップＳ１０２では、そのようなマップから、ステップＳ１００において取得された尿素水残量と車両傾斜角度に応じた車両走行可能距離が算出される。なお、車両走行可能距離は、マップに代え、上記関係を規定する関係式を利用して算出されてもよい。
【００６８】
次に、制御装置７０は、ステップＳ１０２において算出された車両走行可能距離が上述の閾値ＴＨｄ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。閾値ＴＨｄは、例えば、次のように設定できる。すなわち、閾値ＴＨｄは、車両の使用が想定される地域における坂道の最長継続距離以上の値であってもよいし、又は、車両の燃料残量に基づく車両走行可能距離相当の値であってもよい。後者の設定の理由は、尿素水を使用しながら車両を走行可能な距離を、燃料残量に基づく車両走行可能距離よりも長く設定する必要がないためである。
【００６９】
ステップＳ１０４の判定結果が否定的である場合（車両走行可能距離≧閾値ＴＨｄ）、すなわち、尿素水の流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合には、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、制御装置７０は、流出抑制制御を伴わない通常の尿素水噴射量制御を実行する。
【００７０】
一方、ステップＳ１０４の判定結果が肯定的である場合（車両走行可能距離＜閾値ＴＨｄ）、すなわち、尿素水の流出抑制制御の実行条件が満たされている場合には、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、制御装置７０は、流出抑制制御を伴う尿素水噴射量制御を実行する。本実施形態では、流出抑制制御として、上述のリターン流量低減制御、吸着還元剤放出制御、及びエンジン排出ＮＯｘ抑制制御のすべてが実行される。ステップＳ１０８の処理による流出抑制制御の実行の例は、車両が傾斜した状態でエンジン始動がなされた後（すなわち、エンジン始動直後）の実行、及び、車両が坂道を走行している時の実行を含む。
【００７１】
ステップＳ１０８の処理は、ある規定時間に渡って実行され、その後、本ルーチンの今回の処理サイクルが終了する。その後、上記実行条件を満足する車両の傾斜状態が解消された場合（例えば、車両が傾斜した状態でエンジン始動がなされた後に車両が発進して傾斜が解消された場合、又は、車両が坂道走行を終えた場合）には、ステップＳ１０４の判定結果が肯定的となる。その結果、流出抑制制御が終了される。
【００７２】
１−３．効果
以上説明した図８に示すルーチンの処理によれば、流出抑制制御は、車両傾斜角度と尿素水残量とに基づく車両走行可能距離が閾値ＴＨｄ未満となる場合に実行される。このような実行条件によれば、尿素水残量が同じ条件で比較したとき、車両走行可能距離を閾値ＴＨｄ以上にするような小さな車両傾斜角度の下では流出抑制制御は実行されず、一方、車両走行可能距離を閾値ＴＨｄ未満にするような大きな車両傾斜角度の下では流出抑制制御が実行されるようになる。そして、流出抑制制御のうち、リターン流量低減制御及び吸着還元剤放出制御は還元剤供給装置３０（ポンプ３８、尿素水添加弁３２）の制御によって実行され、エンジン排出ＮＯｘ抑制制御は内燃機関１２（燃料噴射弁４０）の制御によって実行される。
【００７３】
したがって、上記ルーチンの処理によれば、尿素水残量が同じ条件で比較したとき、車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量を少なくするように、内燃機関１２及び還元剤供給装置３０のそれぞれを制御する流出抑制制御が実行されることになる。より詳細には、本実施形態では、流出抑制制御としてのリターン流量低減制御、吸着還元剤放出制御及びエンジン排出ＮＯｘ抑制制御のそれぞれが、尿素水残量が同じ条件で比較したとき、車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンク３４からの尿素水の流出量を少なくするように実行される。その結果、車両の傾斜に起因して尿素水の使用可能期間が短くなることを抑制できるようになる。
【００７４】
１−４．実施の形態１に対する変形例
１−４−１．リターン流量低減制御の他の例
上述した実施の形態１におけるリターン流量低減制御では、ポンプ３８の吐出量（回転数）の制御によってリターン流量が低減される。しかしながら、電磁弁８６、８８を備える還元剤供給装置３０の例では、本発明に係る「リターン流量低減制御」は、上記の例に代え、或いはそれとともに、例えば次のように実行されてもよい。すなわち、リターン流量低減制御は、尿素水流路３６上において尿素水添加弁３２に向かう尿素水の流れの絞りを低減させることによってリターン流量を低減させるものであってもよい。具体的には、リターン流路８４に配置された電磁弁８８の開度を減少させることによって、又は、尿素水添加弁３２の直上に配置された電磁弁８６の開度を増加させることによって、リターン流量が低減されてもよい。
【００７５】
また、還元剤供給装置３０とは異なり、リターン流路８４に電磁弁８８を備えていない還元剤供給装置の例におけるリターン流量低減制御は、実施の形態１で説明された例に代え、或いはそれとともに、例えば次のように実行されてもよい。すなわち、尿素水流路３６の凍結防止を目的として後述の実施の形態２において説明されるような「吸い戻し制御」がエンジン停止時に実行される場合には、その後のエンジン始動時に、尿素水流路３６の内部（及びポンプ３８の内部）を満たすための尿素水を尿素水タンク３４から供給する動作（以下、「プライミング動作」と称する）を行う必要がある。エンジン始動時に行われる場合のリターン流量低減制御の例は、チェックバルブ９０が開弁しないような低圧（低流量）の尿素水が尿素水流路３６に供給されるようにプライミング動作を実行する低圧プライミング動作であってもよい。
【００７６】
１−４−２．吸着還元剤放出制御の他の例
実施の形態１における吸着還元剤放出制御は、尿素水噴射量制御の噴射実行条件の閾値の変更（通常時の閾値ＴＨａ１からそれよりも小さな閾値ＴＨａ２への変更）を利用して実行されるものである。しかしながら、本発明に係る「吸着還元剤放出制御」は、上記の例に代え、例えば、次のように実行されてもよい。すなわち、吸着還元剤放出制御の他の例は、エンジン始動時に尿素水噴射量制御を開始する場合に、ＮＨ３吸着量に応じた所定期間にわたってポンプ３８を停止する（尿素水添加弁３２による噴射量をゼロとする）ものであってもよい。より詳細には、この例では、ポンプ３８の停止期間は、例えば、ＮＨ３吸着量が多いほど長くなるように設定されてもよい。
【００７７】
１−４−３．エンジン排出ＮＯｘ抑制制御の他の例
実施の形態１におけるエンジン排出ＮＯｘ抑制制御は、燃料噴射弁４０による燃料噴射量の増量を利用して実行されるものである。しかしながら、本発明に係る「エンジン排出ＮＯｘ抑制制御」は、上記の例に代え、例えば、次のように実行されてもよい。すなわち、エンジン排出ＮＯｘ抑制制御の他の例では、流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合と比べて、ＥＧＲ弁５０の開度調整によってＥＧＲガス量の増量が行われてもよいし、又は、スロットル４４の開度調整によって吸入空気量の減量が行われてもよい。ＥＧＲガス流量の増量によれば、燃焼温度の低減等の効果によってエンジン排出ＮＯｘ濃度を低減できる。また、吸入空気量の減量によれば、燃焼時に酸素量が少なくなるのでエンジン排出ＮＯｘ濃度を低減できる。また、燃料噴射量の増量、ＥＧＲガス量の増量、及び吸入空気量の減量のうちの何れか２つ、又はすべて（３つ）がエンジン排出ＮＯｘ抑制制御として実行されてもよい。
【００７８】
１−４−４．流出抑制制御の他の実行例
実施の形態１においては、尿素水タンク３４からの尿素水の流出抑制制御として、「リターン流量低減制御」、「吸着還元剤放出制御」及び「エンジン排出ＮＯｘ抑制制御」の３つが実行される。しかしながら、流出抑制制御として、上記の例に代え、例えば、上記３つのうちの何れか１つ、又は何れか２つが実行されてもよい。
【００７９】
２．実施の形態２
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２に係る内燃機関システム１０のハードウェア構成の一例は、実施の形態１のそれ（図１、２参照）と同じである。
【００８０】
２−１．内燃機関システムの制御
本実施形態における内燃機関システム１０の制御は、流出抑制制御が「吸い戻し制御」と一緒に実行される「吸い戻し低減処理」を含む点において、実施の形態１の制御と異なっている。
【００８１】
２−１−１．吸い戻し制御
還元剤供給装置３０は、エンジン停止中に尿素水流路３６（尿素水供給路８２及びリターン流路８４）内に残留する尿素水が凍結することに起因する尿素水流路３６の破損を防止するために、エンジン停止時に、次のような「吸い戻し制御」を実行する。
【００８２】
吸い戻し制御は、エンジン停止時に、尿素水流路３６内に残留する尿素水を尿素水タンク３４内に戻すために実行される。具体的には、吸い戻し制御では、ポンプ３８を逆回転させることにより、尿素水が尿素水タンク３４内に戻される。なお、吸い戻し制御の実行中には、尿素水添加弁３２及び電磁弁８６、８８が開かれる。
【００８３】
２−１−２．傾斜路に駐車した際の吸い戻し制御の課題、及び吸い戻し低減処理の概要
図９は、傾斜路に駐車した際の吸い戻し制御の課題、及びその対策としての吸い戻し低減処理の概要を説明するための図である。
【００８４】
図９には、２つの「圧送可能量」の算出値が示されている。これらの圧送可能量は、ポンプ３８によって圧送可能な尿素水タンク３４内の尿素水の量（ｃｃ）のことであり、一例として、尿素水残量と車両傾斜角度とに基づいて算出される。より詳細には、圧送可能量は、図４に示す関係（尿素水残量及び車両傾斜角度に対する車両走行可能距離の関係）と同様に、尿素水残量が少ないほど少なくなり、また、車両傾斜角度が大きいほど少なくなるように算出される。
【００８５】
そのうえで、通常時の圧送可能量は、流出抑制制御の実行条件が満たされていない場合の圧送可能量に相当し、傾斜時の圧送可能量は、流出抑制制御の実行条件が満たされる場合の圧送可能量に相当する。したがって、図９に一例として示すように、傾斜時の圧送可能量は、通常時のそれと比べて少なくなる。そして、図９に示す例では、傾斜時の圧送可能量が、ポンプ３８による圧送に必要とされる尿素水量（以下、「圧送必要量」と称する）よりも少なくなっている。このような場合には、傾斜時には、圧送必要量を低減させることが望まれる。
【００８６】
図９に示すように、圧送必要量は、「必要尿素水添加量」と「リターン量（オーバーフロー流量」と「プライミング必要量」との和となる（何れも、単位はｃｃ）。まず、必要尿素水添加量は、車両傾斜時に最低限保証すべき所定の車両走行可能距離と、当該車両走行可能距離の走行中にＮＯｘ浄化のために使用を想定する尿素消費量とに基づいて算出される。リターン量は、上記の車両走行可能距離の走行中にリターン流路８４を循環する尿素水の量であり、還元剤供給装置３０のハードウェアの仕様と必要尿素水添加量の尿素水の噴射のために必要とされるポンプ３８の稼働時間とに基づいて定まる値である。付け加えると、これらの必要尿素水添加量とリターン量との和は、傾斜時の車両走行可能距離の閾値ＴＨｄ分の走行に必要な尿素水量に相当する。
【００８７】
プライミング必要量は、エンジン停止時の吸い戻し制御によって尿素水量が減らされた尿素水流路３６の内部（及びポンプ３８の内部）を、エンジン始動時のプライミング動作によって満たすために必要な尿素水の量に相当する。したがって、プライミング必要量は、尿素水流路３６が長いほど多くなり、また、吸い戻し制御による尿素水の吸い戻し量が多いほど、尿素水流路３６内の残留尿素水量が少なくなるので多くなる。
【００８８】
ここで、吸い戻し制御によって尿素水タンク３４内に戻された尿素水の全量をその後のエンジン始動時にポンプ３８によって尿素水タンク３４から吸い出すことができるのであれば、吸い戻し量の全部をプライミング必要量として利用できるといえる。しかしながら、車両傾斜時には、尿素水タンク３４の形状、吸込口８２ａの位置、及び尿素水タンク３４内の尿素水残量次第では、吸い戻し量の全部をプライミング必要量として利用できない場合が想定される。具体的には、図３に示すタンク形状及び傾斜角度θの例では、吸い戻し制御によって尿素水タンク３４内に戻された尿素水の一部が図３中の部位Ａに位置している場合、この部位Ａは傾斜時にはデッドボリュームとなり、部位Ａ内の尿素水を次回のエンジン始動時の吸い出しに有効利用できなくなることがある。したがって、このような課題をも考慮して車両傾斜時のポンプ３８の圧送可能量を極力多く確保できるようにするためには、エンジン停止時の吸い戻し量を減らすことが有効であるといえる。
【００８９】
上述の課題に鑑み、本実施形態では、以下に示す実行条件を満たす場合に、次のような「吸い戻し低減処理」によって吸い戻し量を減らしつつ吸い戻し制御が実行される。吸い戻し低減処理の実行条件は、まず、エンジン停止時に、車両走行可能距離が閾値ＴＨｄ未満であるという要件を含む。この要件は、実施の形態１の流出抑制制御の実行条件と同じである。この要件が満たされない場合には、吸い戻し低減処理を伴わずに吸い戻し制御が実行される。
【００９０】
また、吸い戻し低減処理の実行条件は、外気温度が閾値ＴＨｔ以上であるという要件を含む。外気温度の閾値ＴＨｔは、使用される尿素水の凍結温度よりも高い値である。より詳細には、吸い戻し低減処理の実行条件の中にこのような外気温度の要件が含まれている理由は、エンジン停止中に尿素水流路３６内に残留する尿素水の凍結による尿素水流路３６の破損を防止しつつ、吸い戻し量を減らすためである。なお、閾値ＴＨｔは、本発明に係る「第１閾値」の一例に相当する。
【００９１】
本実施形態の吸い戻し低減処理では、吸い戻し制御による吸い戻し量の目標値に相当する吸い戻し必要量が、一例として以下の手法によって算出される。図９に例示されるように、車両が傾斜路で駐車した際の尿素水残量、車両傾斜角度及び吸い戻し量次第では、傾斜時の圧送可能量（エンジン停止時の尿素水残量及び車両傾斜角度に基づく算出値）よりも圧送必要量の方が多くなることがある。このことは、圧送必要量と圧送可能量との差分だけ尿素水量が不足することを意味する。このため、吸い戻し低減処理の実行条件は、傾斜時の圧送可能量よりも圧送必要量が多くなるという要件を含む。
【００９２】
吸い戻し低減処理では、以下の（２）式の関係に従って、吸い戻し必要量が算出される。すなわち、吸い戻し必要量は、傾斜時の圧送可能量から必要尿素水添加量及びリターン量を引いて得られる値として算出される。
吸い戻し必要量＝傾斜時の圧送可能量−必要尿素水添加量−リターン量  ・・・（２）
【００９３】
このように算出される吸い戻し必要量によれば、圧送必要量が傾斜時の圧送可能量を超えないように、プライミング動作による尿素水の吸い戻し量を少なくすることができる。なお、圧送可能量が圧送必要量よりも多いことをより確実に保証するために、（２）式の吸い戻し必要量が所定の安全マージンだけ減らされてもよい。
【００９４】
２−１−３．制御装置の処理
図１０は、本発明の実施の形態２に係る吸い戻し低減処理を伴う吸い戻し制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン運転中にエンジン停止要求が出された際に起動されるものとする。なお、本実施形態に係る流出抑制制御における吸い戻し低減処理以外の処理については、実施の形態１と同様に、図８に示すルーチンの処理に従って実行されるものとする。また、図１０に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理については、実施の形態１において既述した通りである。
【００９５】
図１０に示すルーチンでは、制御装置７０は、ステップＳ１００の処理に続いて、外気温度センサ７６を用いて外気温度を取得する（ステップＳ２００）。次に、制御装置７０は、尿素水残量及び車両傾斜角度に基づく圧送可能量（図９参照）を算出する（ステップＳ２０２）。制御装置７０のメモリ７０ｂには、図４に示す尿素水残量及び車両傾斜角度に対する車両走行可能距離の関係と同様に、尿素水残量及び車両傾斜角度と、圧送可能量との関係を定めたマップが記憶されている。本ステップＳ２０２では、そのようなマップから、ステップＳ２００において取得された尿素水残量と車両傾斜角度に応じた圧送可能量が算出される。なお、圧送可能量は、マップに代え、上記関係を規定する関係式を利用して算出されてもよい。
【００９６】
制御装置７０は、ステップＳ２０２の処理に続いてステップＳ１０２の処理を実行した後に、エンジン停止（燃料噴射の停止）を実行する（ステップＳ２０４）。次に、制御装置７０は、ステップＳ１０４において、車両走行可能距離が閾値ＴＨｄ未満であるか否かを判定する。
【００９７】
ステップＳ１０４の判定結果が否定的である場合（車両走行可能距離≧閾値ＴＨｄ）には、処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、制御装置７０は、吸い戻し低減処理を伴わずに通常の吸い戻し制御を実行する。
【００９８】
一方、ステップＳ１０４の判定結果が肯定的である場合（車両走行可能距離＜閾値ＴＨｄ）には、処理はステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、制御装置７０は、外気温度が上述の閾値ＴＨｔ以上であるか否かを判定する。その結果、この判定結果が否定的である場合（外気温度＜閾値ＴＨｔ）には、処理はステップＳ２０６に進み、吸い戻し低減処理を伴わずに通常の吸い戻し制御が実行される。
【００９９】
一方、ステップＳ２０８の判定結果が肯定的である場合（外気温度≧閾値ＴＨｔ）には、処理はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、制御装置７０は、傾斜時の圧送可能量よりも圧送必要量が多い場合には、上記（２）式に従って吸い戻し必要量を算出する。この算出のために、ステップＳ２０２において算出された傾斜時の圧送可能量が用いられる。一方、傾斜時の圧送可能量が圧送必要量以上である場合には、吸い戻し必要量は、吸い戻し低減処理によって減らされず、プライミング必要量と等しい値として算出される。
【０１００】
次に、制御装置７０は、ステップＳ２１０において算出された吸い戻し必要量が閾値ＴＨｓ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。この閾値ＴＨｓは、エンジン停止後の外気温度の急変によって万が一尿素水の凍結が生じた場合の対策として、吸い戻し低減処理の実行に起因して吸い戻し量が過少にならないような値に決定されている。より詳細には、閾値ＴＨｓは、一例として、尿素水流路３６内の残留尿素水の凍結による膨張分相当の体積に対して所定の余裕代だけ大きな値とされている。
【０１０１】
ステップＳ２１２の判定結果が肯定的である場合（吸い戻し必要量≧閾値ＴＨｓ）には、処理はステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４では、制御装置７０は、算出された吸い戻し必要量と等しい吸い戻し量を用いて吸い戻し制御を実行する。
【０１０２】
一方、ステップＳ２１２の判定結果が否定的である場合（吸い戻し必要量＜閾値ＴＨｓ）には、処理はステップＳ２１６に進む。ステップＳ２１６では、制御装置７０は、閾値ＴＨｓと等しい吸い戻し量を用いて吸い戻し制御を実行する。このように、ステップＳ２１２〜Ｓ２１６の処理によれば、上記（２）式に従って算出された吸い戻し必要量が余りにも少ない場合には、凍結対策のために閾値ＴＨｓ相当の吸い戻し量が確保されるようになる。
【０１０３】
２−２．効果
２−２−１．吸い戻し制御と流出抑制制御の組み合わせに関する効果
以上説明した実施の形態２においては、エンジン停止時に吸い戻し制御が実行される構成において、エンジン始動時に実行条件（車両走行可能距離が閾値ＴＨｄ未満であること）が満たされる場合には流出抑制制御が実行される。既述したように、車両傾斜時には、尿素水タンク３４の形状、吸込口８２ａの位置、及び尿素水タンク３４内の尿素水残量次第では、吸い戻し量の全部をプライミング必要量として利用できない事態が想定される。そして、このことは、尿素水タンク３４内において吸い出し可能な位置にある尿素水（図３に示す例では、部位Ａ以外の部位の尿素水）の使用量の増加に繋がる。この点に関し、エンジン始動時（より詳細には、エンジン始動直後）に流出抑制制御が実行されることにより、尿素水タンク３４からの尿素水の流出が抑制される。このように、エンジン始動時の流出抑制制御の実行は、上記の事態が生じた場合において、車両の傾斜に起因して尿素水の使用可能期間が短くなることを抑制するうえで効果的である。
【０１０４】
２−２−２．吸い戻し低減処理に関する効果
以上説明したように、吸い戻し低減処理の実行条件は、車両傾斜角度と尿素水残量とに基づく車両走行可能距離が閾値ＴＨｄ未満となるという要件を含む。このような要件によれば、尿素水残量が同じ条件で比較したとき、車両走行可能距離を閾値ＴＨｄ以上にするような小さな車両傾斜角度の下では吸い戻し低減処理は実行されず、一方、車両走行可能距離を閾値ＴＨｄ未満にするような大きな車両傾斜角度の下では吸い戻し低減処理が実行されるようになる。したがって、本実施形態の吸い戻し低減処理は、尿素水残量が同じ条件で比較したとき、車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、吸い戻し量が少なくなるように実行されることなる。これにより、上述のように車両傾斜時に吸い戻し量の全部をプライミング必要量として利用できない事態が生じた場合であっても、車両傾斜時のポンプ３８の圧送可能量を極力多く確保できるようになる。
【０１０５】
また、吸い戻し低減処理の実行条件は、外気温度が閾値ＴＨｔ以上であるという要件を含む。これにより、エンジン停止中に尿素水流路３６内に残留する尿素水の凍結による尿素水流路３６の破損を防止しつつ、吸い戻し量を減らすことができる。
【０１０６】
２−３．吸い戻し低減処理の他の実行例
上述した実施の形態２においては、吸い戻し低減処理の実行条件は、外気温度が閾値ＴＨｔ以上であるという要件を含む。しかしながら、本発明に係る「吸い戻し低減処理」は、上記の例に代え、外気温度の上記要件を伴わずに実行されてもよい。
【０１０７】
３．他の実施の形態
（流出抑制制御の他の実行例）
上述した実施の形態１及び２においては、「車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンクからの尿素水の流出量を少なくする」流出抑制制御の実行の一例として、車両走行可能距離が閾値Ｔｄ未満となる場合に、流出抑制制御が実行される。しかしながら、本発明に係る「流出抑制制御」は、上記の例に代え、尿素水残量を利用せずに車両傾斜角度の大きさのみが判断されてもよい。そして、車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンクからの尿素水の流出量を少なくするように流出抑制制御が実行されてもよい。
【０１０８】
付け加えると、「車両傾斜角度が大きい場合には、それが小さい場合と比べて、尿素水タンクからの尿素水の流出量を少なくする」流出抑制制御は、水平面に対して車両が傾斜している場合には、車両が傾斜していない場合と比べて上記流出量を少なくする例を含む。また、流出抑制制御は、車両傾斜角度が所定の閾値以上である場合には、そうでない場合と比べて上記流出量を少なくする例を含む。さらに、流出抑制制御は、車両傾斜角度が大きいほど、上記流出量をより少なくする例を含む。また、車両走行可能距離に代え、例えば、ステップＳ２０２の処理により算出される圧送可能量が所定の閾値未満となる場合に、流出抑制制御が実行されてもよい。
【０１０９】
以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  内燃機関システム
１２  内燃機関
１４  排気通路
２０  選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
３０  還元剤供給装置
３２  尿素水添加弁
３４  尿素水タンク
３６  尿素水流路
３８  ポンプ
４０  燃料噴射弁
４４  スロットル
５０  ＥＧＲ弁
５２〜５６  ＮＯｘセンサ
５８  排気温度センサ
６４  エアフローセンサ
７０  制御装置
７２  クランク角センサ
７４  車両加速度センサ（Ｇセンサ）
７６  外気温度センサ
８２  尿素水流路の尿素水供給路
８２ａ  尿素水供給路の吸込口
８４  尿素水流路のリターン流路
８６、８８  電磁弁
９０  チェックバルブ
９４  圧力センサ
９６  液面レベルセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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