(57)【要約】【課題】尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジン始動時に各噴射弁に接続される配管内に尿素水を充填させる。【解決手段】排気処理装置２は、尿素水タンク４２と、尿素水ポンプ４２と、一方端が尿素水ポンプ４２の吐出し口に接続された共通配管４８と、共通配管４８から分岐された第１配管４４および第２配管４６と、第１配管４４および第２配管４６にそれぞれ接続された第１噴射弁２４および第２噴射弁２５と、制御装置１００とを備える。分岐点５２から第２噴射弁２５までの圧力損失は、分岐点５２から第１噴射弁２４までの圧力損失よりも大きい。制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を作動させて分岐配管５０内に尿素水を充填させるときに、第１噴射弁２４を開弁状態にする第１期間よりも、第２噴射弁２５を開弁状態にする第２期間を長くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続される排気管と、
前記排気管内に設けられ、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するための排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流に設けられ、前記エンジンの動作中に閉弁状態から開弁状態に切り替えられることによって尿素水を前記排気管内に噴射する、第１噴射弁および第２噴射弁と、
前記尿素水を貯留するタンクと、
前記タンク内の前記尿素水を吸い込んで吐き出すためのポンプと、
一方端が前記ポンプの吐出し口に接続された共通配管、ならびに前記共通配管の他方端から２つに分岐する第１配管および第２配管を含む分岐配管と、
前記エンジンが始動するときに、前記ポンプを作動させて前記分岐配管内に前記尿素水を充填させる制御装置とを備え、
前記第１噴射弁は前記第１配管に接続され、
前記第２噴射弁は前記第２配管に接続され、
前記第２配管への尿素供給時における前記分岐配管の分岐点から前記第２噴射弁までの管路抵抗による圧力損失は、前記第１配管への尿素供給時における前記分岐配管の分岐点から前記第１噴射弁までの管路抵抗による圧力損失よりも大きく、
前記制御装置は、前記ポンプを作動させて前記分岐配管内に前記尿素水を充填させるときに、前記第１噴射弁を前記開弁状態にする第１期間よりも、前記第２噴射弁を前記開弁状態にする第２期間を長くする、排気処理装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１噴射弁を前記開弁状態にし、かつ、前記第２噴射弁を前記閉弁状態にする制御を前記第１期間だけ実行するとともに、前記第１噴射弁を前記閉弁状態にし、かつ、前記第２噴射弁を前記開弁状態にする制御を前記第２期間だけ実行する、請求項１に記載の排気処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１噴射弁および前記第２噴射弁を前記開弁状態にする制御を前記第１期間だけ実行するとともに、前記第１噴射弁を前記閉弁状態にし、かつ、前記第２噴射弁を前記開弁状態にする制御を前記第２期間と前記第１期間との差分だけ実行する、請求項１に記載の排気処理装置。
【請求項４】
前記排気管は、前記エンジンに並列的に接続される、第１排気管および第２排気管とを含み、
前記第１噴射弁は、前記第１排気管に設けられ、
前記第２噴射弁は、前記第２排気管に設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載の排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンが排出する排気ガスを浄化する排気処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等のエンジンが排出する排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気処理装置として、尿素ＳＣＲ（Selective  Catalyst  Reduction）と呼ばれる排気浄化システムが知られている。尿素ＳＣＲは、排気管内にＳＣＲ触媒を設けるとともにその上流に噴射弁を設け、噴射弁から排気管内に尿素水を噴射してアンモニアを生成し、ＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元するものである。このような排気浄化システムで用いられる尿素水は、−１１℃以下で凍結するため、尿素ＳＣＲを備えるエンジンを尿素水の凍結温度以下の極低温環境下に放置すると、尿素水が、ポンプ、タンク、配管などから構成される尿素水供給システム内で凍結してしまうという問題が発生する。特に、配管内で尿素水が凍結すると、尿素水の凍結膨張により配管が破損してしまう虞がある。
【０００３】
このような問題に対して、たとえば、特開２０１０−２４８９６号公報（特許文献１）には、エンジンの停止後に配管内の尿素水をタンクに吸い戻し、エンジンが再び始動したときにタンクから配管に尿素水を供給する技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、尿素ＳＣＲを備えるエンジンにおいて、尿素水を噴射する噴射弁を複数個設ける場合がある。たとえば、Ｖ型エンジンなどの複数バンクを有するエンジンにおいて、各バンクのエキゾーストマニホールドにそれぞれ独立した排気管を接続して排気系を構成した場合には、それぞれの排気管に尿素を噴射するための噴射弁が設けられる。この時、各噴射弁に対応させてポンプやタンクなども複数個設けたとすると、尿素ＳＣＲのコストや重量が増加することになる。このような問題に対して、ポンプやタンクなどの大型部品を１つにするとともに、ポンプに接続される配管を分岐構造にして、複数の噴射弁を１つのポンプに接続することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記のような、１つのポンプおよびタンクから複数の噴射弁に尿素水を供給する尿素ＳＣＲでは、ポンプやタンクの搭載レイアウトの都合上、配管における分岐点から各噴射弁までの配管長さが異なってしまう場合がある。尿素ＳＣＲでは、噴射弁から排気管へ尿素水の噴射を行なう前に、配管に尿素水を充填する充填制御が行なわれるが、分岐点から各噴射弁までの配管長さが異なる分岐配管に１つのポンプで尿素水を充填する場合には、分岐配管への尿素水の充填を同時に完了させることが困難となる。すなわち、分岐点から各噴射弁までの長さの異なる分岐配管に対する尿素水の充填を１つのポンプを介して行なうと、一方の配管内へは尿素水の充填が完了したが他方の配管内にはエアーが残留するという場合や、一方の配管内には尿素水の充填が完了したが他方の配管に対しては尿素水が過剰に供給されて排気管に尿素水が流出してしまう場合などが考えられる。たとえば、配管内にエアーが残留すると、その後の尿素水噴射制御において、ＳＣＲ触媒に十分な量の尿素水を供給することができず、制御エラーが生じる可能性がある。
【０００７】
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、尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジン始動時に各噴射弁に接続される配管内に尿素水を充填させることができる排気処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に係る排気処理装置は、エンジンに接続される排気管と、排気管内に設けられ、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するための排気浄化触媒と、排気浄化触媒の上流に設けられ、エンジンの動作中に閉弁状態から開弁状態に切り替えられることによって尿素水を排気管内に噴射する、第１噴射弁および第２噴射弁と、尿素水を貯留するタンクと、タンク内の尿素水を吸い込んで吐き出すためのポンプと、一方端がポンプの吐出し口に接続された共通配管、ならびに共通配管の他方端から２つに分岐する第１配管および第２配管を含む分岐配管と、エンジンが始動するときに、ポンプを作動させて分岐配管内に尿素水を充填させる制御装置とを備える。第１噴射弁は第１配管に接続される。第２噴射弁は第２配管に接続される。第２配管への尿素供給時における分岐配管の分岐点から第２噴射弁までの管路抵抗による圧力損失は、第１配管への尿素供給時における分岐配管の分岐点から第１噴射弁までの管路抵抗による圧力損失よりも大きい。制御装置は、ポンプを作動させて分岐配管内に尿素水を充填させるときに、第１噴射弁を開弁状態にする第１期間よりも、第２噴射弁を開弁状態にする第２期間を長くする。
【０００９】
上記の構成によれば、第１噴射弁を開弁状態にする第１期間では、第１噴射弁からエアーが排出され、分岐点から第１噴射弁までの配管に尿素水が供給される。一方、第２噴射弁を開弁状態にする第２期間では、第２噴射弁からエアーが排出され、分岐点から第２噴射弁までの配管に尿素水が供給される。第２配管への尿素供給時における分岐点から第２噴射弁までの管路抵抗による圧力損失は、第１配管への尿素供給時における分岐点から第１噴射弁までの管路抵抗による圧力損失よりも大きい。圧力損失が大きいほど、尿素水を供給しにくい。そのため、相対的に尿素水が供給しにくい分岐点から第２噴射弁までの第２配管に尿素水を供給する第２期間を、相対的に尿素水が供給しやすい分岐点から第１噴射弁までの第１配管に尿素水を供給する第１期間より長くすることにより、分岐点から第１噴射弁までの第１配管および分岐点から第２噴射弁までの第２配管のいずれも尿素水で充填させることができる。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、第１噴射弁を開弁状態にし、かつ、第２噴射弁を閉弁状態にする制御を第１期間だけ実行する。さらに、制御装置は、第１噴射弁を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁を開弁状態にする制御を第２期間だけ実行する。
【００１１】
上記の構成によれば、分岐点から第２噴射弁までの配管を尿素水で充填させる際に、第１噴射弁から尿素水が排出されることを防止することができる。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、第１噴射弁および第２噴射弁を開弁状態にする制御を第１期間だけ実行する。さらに、制御装置は、第１噴射弁を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁を開弁状態にする制御を第２期間と第１期間との差分だけ実行する。
【００１３】
上記の構成によれば、第１期間は、第１制御が実行される期間となり、第２期間は、第１制御および第２制御が実行される期間となる。すなわち、第１期間と第２期間とが重複する。そのため、配管内を尿素水で充填させるのに要する時間を短縮することができる。
【００１４】
さらに好ましくは、排気管は、エンジンに並列的に接続される、第１排気管および第２排気管とを含む。第１噴射弁は、第１排気管に設けられる。第２噴射弁は、第２排気管に設けられる。
【００１５】
上記の構成によれば、第１排気管に設けられる第１噴射弁とタンクとの間の配管、および、第２排気管に設けられる第２噴射弁とタンクとの間の配管に尿素水を充填させることができる。その結果、エンジン運転時において、第１排気管および第２排気管へ尿素水を確実に噴射させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると、尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジン始動時に各噴射弁に接続される配管内に尿素水を充填させることができる排気処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１におけるエンジンおよび排気系に設けられる排気処理装置の構成を示す図である。
【図２】配管のレイアウトと配管長さと圧力損失との関係を示す図である。
【図３】実施の形態１における制御装置の制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１の第１期間Ｔａ１および第２期間Ｔａ２における第１噴射弁と第２噴射弁との状態を説明する図である。
【図５】実施の形態１における第１噴射弁と第２噴射弁との状態変化を示すタイミングチャートである。
【図６】実施の形態２における制御装置の制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２の第１期間Ｔｂ１および第２期間Ｔｂ２における第１噴射弁と第２噴射弁との状態を説明する図である。
【図８】実施の形態２における第１噴射弁と第２噴射弁との状態変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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れない。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１におけるエンジン１０および排気系に設けられる排気処理装置２の構成を示す図である。
【００２０】
エンジン１０は、燃焼室内で燃料と空気の混合気を燃焼して作動する内燃機関である。実施の形態１において、エンジン１０は、Ｖ型６気筒のディーゼルエンジンを一例として説明する。エンジン１０の左右のバンクには３気筒ずつ設けられる。エンジン１０の左右のバンクの気筒に接続される排気ポートには、第１エキゾーストマニホールド１２および第２エキゾーストマニホールド１４がそれぞれ接続される。第１エキゾーストマニホールド１２には、第１排気管１６の一方端が接続される。第２エキゾーストマニホールド１４には、第２排気管１８の一方端が接続される。
【００２１】
そのため、エンジン１０の作動時に生じる排気ガスは、一方のバンクの排気ポートから第１エキゾーストマニホールド１２を経由して第１排気管１６を流通する経路と、他方のバンクの排気ポートから第２エキゾーストマニホールド１４を経由して第２排気管１８を流通する経路とに流れる。エンジン１０の動作は、制御装置１００により制御される。
【００２２】
第１排気管１６および第２排気管１８には、排気処理装置２が設けられる。排気処理装置２は、第１ＤＯＣ（Diesel  Oxidation  Catalyst：ディーゼル酸化触媒）２０と、第２ＤＯＣ２１と、第１ＤＰＦ（Diesel  Particulate  Filter：ディーゼル微粒子捕集フィルタ）２２と、第２ＤＰＦ２３と、第１噴射弁２４と、第２噴射弁２５と、第１ＳＣＲ（Selective  Catalytic  Reduction）触媒２６と、第２ＳＣＲ触媒２７と、第１ＡＳＣ（Ammonia  Slip  Catalyst：アンモニアスリップ触媒）２８と、第２ＡＳＣ２９と、尿素水タンク４０と、尿素水ポンプ４２と、分岐配管５０と、制御装置１００とを含む。
【００２３】
第１ＤＯＣ２０と、第１ＤＰＦ２２と、第１噴射弁２４と、第１ＳＣＲ触媒２６と、第１ＡＳＣ２８とは、第１排気管１６に設けられる。第２ＤＯＣ２１と、第２ＤＰＦ２３と、第２噴射弁２５と、第２ＳＣＲ触媒２７と、第２ＡＳＣ２９とは、第２排気管１８に設けられる。
【００２４】
第１ＤＯＣ２０および第２ＤＯＣ２１は、排気ガス中に含まれるＨＣおよびＣＯ等を酸化する酸化触媒である。第１ＤＰＦ２２および第２ＤＰＦ２３は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒を担持している。排気中のＰＭは、第１ＤＰＦ２２および第２ＤＰＦ２３の多孔質の壁を通過する際に捕集される。
【００２５】
第１ＳＣＲ触媒２６は、アンモニアガスを用いてＮＯｘ等の窒素酸化物を還元することによってエンジン１０から第１排気管１６を流通する排気ガスを浄化する。アンモニアガスは、第１噴射弁２４から噴射（添加）された尿素水が高温下で加水分解することにより得られる。第２ＳＣＲ触媒２７は、アンモニアガスを用いて窒素酸化物を還元することによってエンジン１０から第２排気管１８を流通する排気ガスを浄化する。アンモニアガスは、第２噴射弁２５から噴射（添加）された尿素水が高温下で加水分解することにより得られる。
【００２６】
第１ＡＳＣ２８は、第１ＳＣＲ触媒２６をすり抜けて下流側に流れたアンモニアガスを酸化して浄化する。第２ＡＳＣ２９は、第２ＳＣＲ触媒２７をすり抜けて下流側に流れたアンモニアガスを酸化して浄化する。
【００２７】
尿素水タンク４０は、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５の各々に供給するための尿素水を貯留する。
【００２８】
尿素水ポンプ４２は、一方の口が尿素水タンク４０に接続され、他方の口が分岐配管５０に接続される。尿素水ポンプ４２は、たとえば、モータ等を用いて動作する電動ポンプである。尿素水ポンプ４２を動作させることによって尿素水タンク４０と分岐配管５０との間で尿素水を流通させることができる。
【００２９】
尿素水ポンプ４２は、制御装置１００からの制御信号に応じて尿素水タンク４０から分岐配管５０に向けて尿素水を圧送する動作（以下、このような動作を正転動作と記載する）と、分岐配管５０から尿素水タンク４０に向けて尿素水を吸い戻す動作（以下、このような動作を逆転動作と記載する）とのうちのいずれかの動作を行なう。正転動作を行なう場合には、尿素水タンク４０に接続された一方の口が尿素水の吸い込み口となり、分岐配管５０に接続された他方の口が尿素水の吐き出し口となる。逆転動作を行なう場合には、尿素水タンク４０に接続された一方の口が尿素水の吐き出し口となり、分岐配管５０に接続された他方の口が尿素水の吸い込み口となる。
【００３０】
分岐配管５０は、一方端が尿素水ポンプ４２の他方の口（つまり、尿素水ポンプ４２における尿素水タンク４０に接続されていない側の口）に接続された共通配管４８と、共通配管４８の他方端から２つに分岐する第１配管４４および第２配管４６とを含む。すなわち、共通配管４８の他方端には、第１配管４４の一方端と第２配管４６の一方端とが接続される。以下、第１配管４４の一方端と第２配管４６の一方端と共通配管４８の他方端との接続箇所を分岐点５２と記載する。第１配管４４の他方端には第１噴射弁２４が接続される。第２配管４６の他方端には第２噴射弁２５が接続される。
【００３１】
第１噴射弁２４は、第１排気管１６の第１ＤＰＦ２２と第１ＳＣＲ触媒２６との間の位置に設けられる。第１噴射弁２４は、制御装置１００からの制御信号に応じて内部の弁体が駆動することによって開弁状態と閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えられる。第１噴射弁２４が開弁状態になると第１排気管１６内と第１配管４４とが連通状態になる。このとき、共通配管４８および第１配管４４が尿素水で充填された状態で尿素水ポンプ４２によって尿素水タンク４０から尿素水が圧送される場合には、尿素水が第１噴射弁２４から第１排気管１６内に噴射される。第１噴射弁２４が閉弁状態になると第１排気管１６内と第１配管４４とが遮断状態になるため、第１噴射弁２４からの尿素水の噴射が停止される。
【００３２】
第２噴射弁２５は、第２排気管１８の第２ＤＰＦ２３と第２ＳＣＲ触媒２７との間の位置に設けられる。第２噴射弁２５は、制御装置１００からの制御信号に応じて内部の弁体が駆動することによって開弁状態と閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えられる。第２噴射弁２５が開弁状態になると第２排気管１８内と第２配管４６とが連通状態になる。このとき、共通配管４８および第２配管４６が尿素水で充填された状態で尿素水ポンプ４２によって尿素水タンク４０から尿素水が圧送される場合には、尿素水が第２噴射弁２５から第２排気管１８内に噴射される。第２噴射弁２５が閉弁状態になると第２排気管１８内と第２配管４６とが遮断状態になるため、第２噴射弁２５からの尿素水の噴射が停止される。
【００３３】
なお、本実施の形態において、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５は、いずれも弁体の非駆動時（非通電時）において閉弁状態であるものとする。
【００３４】
制御装置１００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。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１０および排気処理装置２が所望の作動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。
【００３５】
ＩＧスイッチ１０２は、ユーザがエンジン１０を始動または停止するための操作部材である。制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の作動中にユーザによりＩＧスイッチ１０２が操作された場合にはエンジン１０の停止処理を開始してエンジン１０を停止状態にする。また、制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の停止中にユーザによりＩＧスイッチ１０２が操作された場合には、エンジン１０の起動処理を開始してエンジン１０を作動状態にする。
【００３６】
以上のような構成を有する排気処理装置２においては、尿素水が約−１１℃を下回ると凍結する場合があるため、エンジン１０の停止中に低温環境下において尿素水が凍結すると分岐配管５０内が凍結した尿素水で詰まった状態になり、次回のエンジン始動時に尿素水の噴射に支障をきたすことになる。また、尿素水は、高温で劣化する特性があるため、高負荷運転後のエンジン停止時に尿素水が高温の状態で維持されると、劣化が促進する場合がある。
【００３７】
そのため、エンジン１０が停止する場合には、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁状態にして尿素水ポンプ４２を逆転動作させることにより、分岐配管５０内の尿素水を尿素水タンク４０に吸い戻す。
【００３８】
エンジン１０が再び始動する場合には、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁状態にして分岐配管５０内をエアーを第１噴射弁２４および第２噴射弁２５から逃がしながら尿素水ポンプ４２を正転動作させることにより、分岐配管５０内に尿素水を供給する。
【００３９】
しかしながら、図１に示したように、配管を途中で分岐させて複数の噴射弁の各々に接続するなどして、複数の噴射弁に対して、配管の一部、ポンプおよびタンクを共通の構成とする場合には、尿素水ポンプ４２を正転動作させても分岐配管５０内を尿素水で充填させることができない場合がある。これは、分岐点５２から各噴射弁までの経路において配管長さやレイアウトに差異があることに起因する。
【００４０】
分岐点５２から各噴射弁までの経路においては、単純に配管長さが異なる場合や、配管長さが仮に同じでも、レイアウトの差異あるいは噴射弁の噴孔の大きさのばらつき等により圧力損失が異なる場合がある。圧力損失とは、配管に尿素水を供給する際の管路抵抗によって生じ、配管の出入口の圧力差によって示される。
【００４１】
図２は、配管のレイアウトと配管長さと圧力損失との関係を示す図である。図２の縦軸は圧力損失の大きさを示す。図２の横軸は配管長さを示す。図２の実線は、配管経路Ａのレイアウト（曲げの数等によって規定される）の場合の配管長さと圧力損失との関係を示す。図２の一点鎖線は、配管経路Ｂのレイアウト（たとえば、配管経路Ａよりも曲げの数が多い）の場合の配管長さと圧力損失との関係を示す。
【００４２】
図２に示すように、たとえば、同じ配管経路Ａ（すなわち、曲げの数が同じ）でも配管長さが異なる場合には、配管長さが長いほど圧力損失が大きくなる。一方、同じ配管長さでもレイアウト（曲げの数）が異なると、圧力損失が異なる。そのため、第１配管４４（配管経路Ａでかつ配管長さＬａ）と第２配管４６（配管経路Ｂでかつ配管長さＬｂ）とのように配管長さもレイアウトも異なる場合には、圧力損失の差（Ｐｂ−Ｐａ）が大きく異なることになる。
【００４３】
尿素水ポンプ４２を正転動作させたとき、圧力損失が小さい第１配管４４には尿素水を供給しやすいが、圧力損失が大きい第２配管４６には尿素水を供給しにくい。そのため、第１配管４４および第２配管４６の内部に尿素水がない状態において第１噴射弁２４および第２噴射弁２５の両方を同時間だけ開弁状態として尿素水ポンプ４２を正転動作させたとき、第２配管４６への尿素水の充填量Ｍｂは、第１配管４４への尿素水の充填量Ｍａよりも少なくなる。この充填量の差（Ｍａ−Ｍｂ）は、圧力損失の差（Ｐｂ−Ｐａ）に比例する。
【００４４】
したがって、第１配管４４に尿素水が充填されたタイミングにおいて、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５の両方を閉弁状態とし尿素水の供給を停止すると、第２配管４６にはエアーが残留したままとなる。この場合、第２ＳＣＲ触媒２７に尿素水を十分に供給することができず、排気ガスが浄化されないという問題が生じる。
【００４５】
一方、第２配管４６に尿素水が充填されたタイミングにおいて、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５の両方を閉弁状態とし尿素水の供給を停止すると、第１噴射弁２４から過剰な尿素水が第１ＳＣＲ触媒２６に供給される。エンジン始動時には第１排気管１６内の温度が低く、第１噴射弁２４から供給された尿素水がそのまま第１ＳＣＲ触媒２６を通過し、第１排気管１６の出口から外部に排出されてしまうという問題が生じる。
【００４６】
そこで、本実施の形態においては、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を正転動作させて分岐配管５０内に尿素水を充填させるときに、第１噴射弁２４を開弁状態にし、かつ、第２噴射弁２５を閉弁状態にする第１制御を行なった後に、第１噴射弁２４を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁２５を開弁状態にした状態にする第２制御を行なう。このようにすると、第１制御を行なう期間（第１期間）および第２制御を行なう期間（第２期間）を適宜設定することにより、尿素水を外部に排出させることなく、第１配管４４および第２配管４６の両方を尿素水で充填させることができる。
【００４７】
第１配管４４および第２配管４６の両方が尿素水で充填された後のエンジン１０の運転中には、分岐配管５０内の尿素水の圧力が所定圧力以上になるように尿素水ポンプ４２が正転動作する。そして、制御装置１００は、所定のタイミング（たとえば、排気ガスの温度が第１ＳＣＲ触媒２６および第２ＳＣＲ触媒２７において窒素酸化物を還元可能な温度範囲内になるタイミング）から、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を間欠的に開弁状態とする。これにより、第１噴射弁２４から第１排気管１６内に尿素水が噴射されることによって第１ＳＣＲ触媒２６において窒素酸化物が還元される。また、第２噴射弁２５から第２排気管１８内に尿素水が噴射されることによって第２ＳＣＲ触媒２７において窒素酸化物が還元される。
【００４８】
図３を参照して、本実施の形態に係る排気処理装置２の制御装置１００で実行される制御処理について説明する。図３は、実施の形態１における制御装置１００の制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
ステップＳ１にて、制御装置１００は、ＩＧオンされたか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の停止中にＩＧスイッチ１０２が操作されることによってエンジン１０が始動した場合にＩＧオンされたと判定する。ＩＧオンされたと判定される場合（Ｓ１にてＹＥＳ）、処理はＳ２に移される。
【００５０】
ステップＳ２にて、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を正転動作させる。ステップＳ３にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４を開弁状態にする第１制御を行なう。このとき、第２噴射弁２５は閉弁状態が維持される。
【００５１】
ステップＳ４にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４を開弁してから第１期間Ｔａ１が経過したか否かを判定する。第１期間Ｔａ１は、第１噴射弁２４を開弁状態にして第１配管４４内を尿素水で充填させるのに要する期間であって、予め実験等により定められる。第１期間は、尿素水の温度や第１排気管１６の温度等に基づいて、予め定められた期間から適宜調整されてもよい。第１期間Ｔａ１が経過したと判定される場合（Ｓ４にてＹＥＳ）、処理はステップＳ５に移される。
【００５２】
ステップＳ５にて、制御装置１００は、開弁状態にする噴射弁を切り替える。すなわち、制御装置１００は、第１噴射弁２４を閉弁状態とし、第２噴射弁２５を開弁状態とする第２制御を行なう。
【００５３】
ステップＳ６にて、制御装置１００は、第２噴射弁２５を開弁してから第２期間Ｔａ２が経過したか否かを判定する。第２期間Ｔａ２は、第２噴射弁２５を開弁状態にして第２配管４６内を尿素水で充填させるのに要する期間であって、予め実験等により定められる。第２期間Ｔａ２は、尿素水の温度や第２排気管１８の温度等に基づいて、予め定められた期間から適宜調整されてもよい。本実施の形態１では、図２に示されるように、第２配管４６の圧力損失が第１配管４４の圧力損失よりも大きい。そのため、第１期間Ｔａ１よりも長い期間が第２期間Ｔａ２として設定される。ここでは、第２配管４６の圧力損失と第１配管４４の圧力損失との差分が大きくなるにつれ、第２期間Ｔａ２と第１期間Ｔａ１との差分も長くなるように、第１期間Ｔａ１および第２期間Ｔａ２が設定される。第２期間Ｔａ２が経過したと判定される場合（Ｓ６にてＹＥＳ）、処理はステップＳ７に移される。
【００５４】
ステップＳ７にて、制御装置１００は、第２噴射弁２５を閉弁状態に切り替える。このとき、第１噴射弁２４は閉弁状態が維持される。
【００５５】
ステップＳ８にて、制御装置１００は、第１ＳＣＲ触媒２６および第２ＳＣＲ触媒２７への尿素水の噴射の開始条件が成立したか否かを判定する。開始条件は、たとえば、第１排気管１６および第２排気管１８内の排気ガスの温度が第１ＳＣＲ触媒２６および第２ＳＣＲ触媒２７において窒素酸化物を還元可能な温度範囲内になったという条件である。開始条件が成立する場合（Ｓ８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ９に移される。
【００５６】
ステップＳ９にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を間欠的に開弁状態とし、第１噴射弁２４から第１ＳＣＲ触媒２６に尿素水を噴射させ、第２噴射弁２５から第２ＳＣＲ触媒２７に尿素水を噴射させる。
【００５７】
ステップＳ１０にて、制御装置１００は、ＩＧオフされたか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の運転中にＩＧスイッチ１０２が操作されることによってエンジン１０が停止した場合にＩＧオフされたと判定する。ＩＧオフされたと判定されない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、処理はステップＳ９に戻される。ＩＧオフされたと判定される場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１１に移される。
【００５８】
ステップＳ１１にて、制御装置１００は、分岐配管５０内の尿素水を尿素水タンク４０の吸い戻す処理を実行する。具体的には、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を逆転動作させるとともに、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５をいずれも開弁状態にする。これにより、分岐配管５０内の尿素水が尿素水タンク４０に吸い戻される。
【００５９】
なお、ＩＧオンされていないと判定される場合（Ｓ１にてＮＯ）、処理はＳ１に戻される。また、第１期間Ｔａ１が経過していないと判定される場合（Ｓ４にてＮＯ）、処理はステップＳ４に戻される。さらに、第２期間Ｔａ２が経過していないと判定される場合（Ｓ６にてＮＯ）、処理はステップＳ６に戻される。さらに、開始条件が成立していないと判定される場合（Ｓ８にてＮＯ）、処理はステップＳ８に戻される。
【００６０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る排気処理装置２の動作について図４および図５を用いて説明する。図４は、実施の形態１の第１期間Ｔａ１および第２期間Ｔａ２における第１噴射弁２４と第２噴射弁２５との状態を説明する図である。図５は、実施の形態１における第１噴射弁２４と第２噴射弁２５との状態変化を示すタイミングチャートである。
【００６１】
時刻ｔ１にてＩＧオンされると、第１噴射弁２４が開弁状態に切り替えられ、第１期間Ｔａ１が始まる。第１期間Ｔａ１中、第１噴射弁２４が開弁状態に、第２噴射弁２５が閉弁状態に維持される。
【００６２】
第１期間Ｔａ１が経過した時刻ｔ２にて、第１噴射弁２４が閉弁状態、第２噴射弁２５が開弁状態に切り替えられ、第２期間Ｔａ２が始まる。第２期間Ｔａ２中、第１噴射弁２４が閉弁状態に、第２噴射弁２５が開弁状態に維持される。
【００６３】
第２期間Ｔａ２が経過した時刻ｔ３にて、第２噴射弁２５が閉弁状態に切り替えられる。その後、開始条件が成立する時刻ｔ４まで第１噴射弁２４および第２噴射弁２５が閉弁状態に維持され、時刻ｔ４から第１噴射弁２４および第２噴射弁２５が間欠的に開弁状態に切り替えられる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態に係る排気処理装置２では、第２配管４６への尿素供給時における分岐点５２から第２噴射弁２５までの管路抵抗による圧力損失は、第１配管４４への尿素供給時における分岐点５２から第１噴射弁２４までの管路抵抗による圧力損失よりも大きい。このとき、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を作動させて分岐配管５０内に尿素水を充填させるときに、第１噴射弁２４を開弁状態にする第１期間Ｔａ１よりも、第２噴射弁２５を開弁状態にする第２期間Ｔａ２を長くする。
【００６５】
圧力損失が大きいほど、尿素水を供給しにくい。そのため、相対的に尿素水が供給しにくい第２配管４６に尿素水を供給する第２期間Ｔａ２を、相対的に尿素水が供給しやすい第１配管４４に尿素水を供給する第１期間Ｔａ１より長くすることにより、第１配管４４および第２配管４６のいずれも尿素水で充填させることができる。これにより、第１ＳＣＲ触媒２６および第２ＳＣＲ触媒２７にて窒素酸化物を還元する際に、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５からエアーが噴射されず、十分な量の尿素水を噴射させることができる。
【００６６】
制御装置１００は、第１噴射弁２４を開弁状態にし、かつ、第２噴射弁２５を閉弁状態にする第１制御を第１期間Ｔａ１だけ実行するとともに、第１噴射弁２４を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁２５を開弁状態にする第２制御を第１制御の後に第２期間Ｔａ２だけ実行する。
【００６７】
これにより、第２配管４６を尿素水で充填させる際に、第１噴射弁２４から尿素水が排出されることを防止することができる。
【００６８】
＜実施の形態２＞
実施の形態２における排気処理装置は、上記の実施の形態１における排気処理装置２の変形例である。実施の形態２における排気処理装置の構成は、図１に示す実施の形態１における排気処理装置２と同じ構成である。ただし、制御装置１００における制御方法が異なる。
【００６９】
実施の形態１では、制御装置１００は、第１噴射弁２４を開弁状態とし、第２噴射弁２５を閉弁状態とする第１制御を行なった後に、第１噴射弁２４を閉弁状態とし、第２噴射弁２５を開弁状態とする第２制御を行なう。そのため、第１噴射弁２４を開弁状態として第１配管４４に尿素水を充填させる第１期間Ｔａ１は、第１制御を実行する期間と一致する。第２噴射弁２５を開弁状態として第２配管４６に尿素水を充填させる第２期間Ｔａ２は、第２制御を実行する期間と一致する。
【００７０】
これに対し、実施の形態２では、制御装置１００は、第１制御の代わりに、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁状態とする第３制御を行ない、第３制御の後に第２制御を行なう。そのため、実施の形態２において、第１噴射弁２４を開弁状態として第１配管４４に尿素水を充填させる第１期間Ｔｂ１は、第３制御を実行する期間と一致する。第２噴射弁２５を開弁状態として第２配管４６に尿素水を充填させる第２期間Ｔｂ２は、第３制御を実行する期間と第２制御を実行する期間とを合わせた期間と一致する。
【００７１】
図６を参照して、実施の形態２に係る排気処理装置の制御装置１００で実行される制御処理について説明する。図６は、実施の形態２における制御装置１００の制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００７２】
図６に示されるように、実施の形態２における制御処理は、図３に示す実施の形態１の制御処理と比較して、ステップＳ３〜Ｓ６の代わりにステップＳ１０３〜Ｓ１０６を行なう点で相違する。
【００７３】
ステップＳ１０３にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁状態にする第３制御を行なう。
【００７４】
ステップＳ１０４にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁してから第１期間Ｔｂ１が経過したか否かを判定する。第１期間Ｔｂ１は、第１噴射弁２４を開弁状態にして第１配管４４内を尿素水で充填させるのに要する期間であって、予め実験等により定められる。実施の形態２では、第１期間Ｔｂ１は、第３制御によって第２配管４６内を尿素水で充填させるのに要する期間となる。第１期間Ｔｂ１は、尿素水の温度や第１排気管１６の温度等に基づいて、予め定められた期間から適宜調整されてもよい。第１期間Ｔｂ１が経過したと判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０５に移される。
【００７５】
ステップＳ１０５にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４のみを閉弁状態に切り替え、第１噴射弁２４を閉弁状態とし、第２噴射弁２５を開弁状態とする第２制御を行なう。
【００７６】
ステップＳ１０６にて、制御装置１００は、第２噴射弁２５を開弁してから（すなわち、ステップＳ１０３において第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁してから）第２期間Ｔｂ２が経過したか否かを判定する。第２期間Ｔｂ２は、第２噴射弁２５を開弁状態にして第２配管４６内を尿素水で充填させるのに要する期間であって、予め実験等により定められる。実施の形態２では、第２期間Ｔｂ２は、第３制御における第１期間Ｔｂ１と、第１期間Ｔｂ１完了時点において残留しているエアーが占める容積を第２制御を行なうことによって尿素水で充填させるのに要する期間との合計期間となる。第２期間Ｔｂ２は、尿素水の温度や第２排気管１８の温度等に基づいて、予め定められた期間から適宜調整されてもよい。第２期間が経過したと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はステップＳ７に移される。その後、実施の形態１と同様に、ステップＳ７〜Ｓ１１が実行される。
【００７７】
実施の形態２に係る排気処理装置の動作について図７および図８を用いて説明する。図７は、実施の形態２の第１期間Ｔｂ１および第２期間Ｔｂ２における第１噴射弁２４と第２噴射弁２５との状態を説明する図である。図８は、実施の形態２における第１噴射弁２４と第２噴射弁２５との状態変化を示すタイミングチャートである。
【００７８】
時刻ｔ１１にてＩＧオンされると、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５が開弁状態に切り替えられ、第１期間Ｔｂ１および第２期間Ｔｂ２が始まる。第１期間Ｔｂ１中、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５が開弁状態に維持される。
【００７９】
第１期間Ｔｂ１が経過した時刻ｔ１２にて、第１噴射弁２４のみが閉弁状態に切り替えられる。このとき、第２噴射弁２５は開弁状態のままであるため、第２期間Ｔａ２が継続される。
【００８０】
第２期間Ｔｂ２が経過した時刻ｔ１３にて、第２噴射弁２５が閉弁状態に切り替えられる。その後、開始条件が成立する時刻ｔ１４まで第１噴射弁２４および第２噴射弁２５が閉弁状態に維持され、時刻ｔ４から第１噴射弁２４および第２噴射弁２５が間欠的に開弁状態に切り替えられる。
【００８１】
以上のように、実施の形態２によれば、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を作動させて分岐配管５０内に尿素水を充填させるときに、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５を開弁状態にする第３制御を第１期間Ｔｂ１だけ実行する。さらに、制御装置１００は、第１噴射弁２４を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁２５を開弁状態にする第２制御を第３制御の後に（第２期間Ｔｂ２−第１期間Ｔｂ１）だけ実行する。第１配管４４に尿素水を供給する第１期間Ｔｂ１と、第２配管４６に尿素水を供給する第２期間Ｔｂ２とが重複している。そのため、配管５０内を尿素水で充填するのに要する時間（図８に示すｔ１１からｔ１３までの時間）を、実施の形態１の時間（図５に示すｔ１からｔ３までの時間）よりも短縮することができる。
【００８２】
＜変形例＞
上述の実施の形態１において、第２制御を実行してから第１制御を実行してもよい。同様に、実施の形態２において、第２制御を実行してから第３制御を実行してもよい。
【００８３】
上述の実施の形態では、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５は、エンジン１０に接続される異なる排気管にそれぞれ設けられるものとして説明したが、第１噴射弁２４および第２噴射弁２５は、同一の排気管に設けられるものであってもよい。
【００８４】
上述の実施の形態では、エンジン１０は、Ｖ型エンジンを一例として説明したが、たとえば、水平対向型エンジンであってもよいし、直列型のエンジンであってもよい。
【００８５】
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。
【符号の説明】
【００８６】
２  排気処理装置、１０  エンジン、１２  第１エキゾーストマニホールド、１４  第２エキゾーストマニホールド、１６  第１排気管、１８  第２排気管、２０  第１ＤＯＣ、２１  第２ＤＯＣ、２２  第１ＤＰＦ、２３  第２ＤＰＦ、２４  第１噴射弁、２５  第２噴射弁、２６  第１ＳＣＲ触媒、２７  第２ＳＣＲ触媒、２８  第１ＡＳＣ、２９  第２ＡＳＣ、４０  尿素水タンク、４２  尿素水ポンプ、４４  第１配管、４６  第２配管、４８  共通配管、５０  分岐配管、５２  分岐点、１００  制御装置、１０２  ＩＧスイッチ。
【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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