(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、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す。【解決手段】制御装置は、ＩＧオフされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、尿素水ポンプを逆転動作させるステップ（Ｓ１０２）と、第１噴射弁を開弁状態にするステップ（Ｓ１０４）と、第１期間の経過後に（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、開弁状態の噴射弁を切り替えるステップ（Ｓ１０８）と、所定時間が経過し（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、終了条件が成立した場合に（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、尿素水ポンプの動作を停止するステップ（Ｓ１１４）と、第１噴射弁および第２噴射弁を閉弁状態にするステップ（Ｓ１１６）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図３
2018044526.tif 000002
【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、
一方端が前記タンクに接続され、他方端が途中で２つに分岐して前記第１噴射弁および前記第２噴射弁の各々に接続される配管と、
前記第１噴射弁および前記第２噴射弁の各々と前記タンクとの間で前記配管を経由して前記尿素水を流通させるためのポンプと、
前記エンジンの停止後に、前記第１噴射弁、前記第２噴射弁および前記配管内の前記尿素水を前記タンクに吸い戻すように前記ポンプを制御する制御装置とを備え、
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した状態で前記ポンプを作動させる第１制御と、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した状態で前記ポンプを作動させる第２制御とを切り替えることによって前記尿素水を前記タンクに吸い戻す、排気処理装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１制御と前記第２制御との切り替えを複数回実行する、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、前記エンジンの停止後に、前記第１制御と前記第２制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行する、請求項１または２に記載の排気処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記エンジンの停止後であって、かつ、前記第１制御および前記第２制御を実行する前に、前記第１噴射弁および前記第２噴射弁の各々を前記開弁状態にして第３期間が経過するまで前記ポンプを用いて前記尿素水を前記タンクに吸い戻す第３制御を実行する、請求項１〜３のいずれかに記載の排気処理装置。
【請求項５】
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１〜４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のエンジン停止時の制御に関する。
【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のうちの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために排気管内のＳＣＲ（Selective  Catalyst  Reduction）触媒の上流に設けられる噴射弁を用いて尿素水を噴射して、排気ガス中の窒素酸化物を還元する技術が公知である。このような尿素水は、−１１℃を下回ると凍結する場合がある。尿素水が凍結すると配管が詰まり、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。
【０００３】
このような問題に対して、たとえば、特開２０１０−２５５６０８号公報（特許文献１）には、エンジンの停止後に尿素水を噴射弁に供給するためのポンプを逆転動作させて、配管内に残留する尿素水をタンクに戻す技術が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５６０８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、尿素水を噴射する噴射弁は、複数個設けられる場合がある。たとえば、エンジンがＶ型のエンジンである場合には、２本の排気管が並列的にエンジンに接続される。そのため、２本の排気管の各々に尿素水を噴射するために噴射弁を２個設ける必要がある。噴射弁が複数個設けられる場合には、配管、ポンプあるいはタンクを個別に設けるとコストや重量等が増加することになる。そのため、配管を途中で分岐させて各噴射弁に接続するなどして、配管の一部、ポンプおよびタンクを共通の構成にすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、配管の分岐点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。そのため、ポンプの逆転動作により尿素水をタンクに吸い戻すときに、各噴射弁から分岐点までの尿素水の吸い戻しを同時に完了することは困難となる。また、配管の分岐点から各噴射弁までの経路のうちの一方の経路内の尿素水の吸い戻しが先に完了すると、その後は他方の経路内に残留する尿素水よりも流体粘性の低い一方の経路内のエアが吸い出されることとなり、他方の経路内の尿素水を吸い戻すことができない場合がある。
【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、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す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、一方端がタンクに接続され、他方端が途中で２つに分岐して第１噴射弁および第２噴射弁の各々に接続される配管と、第１噴射弁および第２噴射弁の各々とタンクとの間で配管を経由して尿素水を流通させるためのポンプと、エンジンの停止後に、第１噴射弁、第２噴射弁および配管内の尿素水をタンクに吸い戻すようにポンプを制御する制御装置とを備える。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した状態でポンプを作動させる第１制御と、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した状態でポンプを作動させる第２制御とを切り替えることによって尿素水をタンクに吸い戻す。
【０００９】
このようにすると、第２噴射弁を閉弁状態にし、かつ、第１噴射弁を開弁状態にした状態でポンプを作動させる第１制御を実行することによって第１噴射弁からタンクまでの間の尿素水をタンクに吸い戻すことができる。さらに、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した状態でポンプを作動させる第２制御を実行することによって第２噴射弁からタンクまでの間の尿素水をタンクに吸い戻すことができる。そのため、エンジン停止後に第１噴射弁、第２噴射弁および配管内に残留する尿素水をタンクに吸い戻すことができる。これにより、配管内の尿素水の凍結や劣化等を抑制することができる。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、第１制御と第２制御との切り替えを複数回実行する。
このようにすると、第１制御と第２制御との切り替えを複数回実行することによって第１噴射弁に接続される配管内の尿素水と第２噴射弁に接続される配管内の尿素水とを段階的にタンクに吸い戻すことができる。そのため、尿素水を比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの停止後に、第１制御と第２制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行する。
【００１２】
このようにすると、第１制御と第２制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行することによって尿素水を比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの停止後であって、かつ、第１制御および第２制御を実行する前に、第１噴射弁および第２噴射弁の各々を開弁状態にして第３期間が経過するまでポンプを用いて尿素水をタンクに吸い戻す第３制御を実行する。
【００１４】
このようにすると、第１制御を実行する前に第３制御を実行することによって第１噴射弁および第２噴射弁の各々から並行して尿素水を吸い戻すことができる。そのため、尿素水を比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
このようにすると、第１排気管に設けられる第１噴射弁と、第２排気管に設けられる第２噴射弁と、第１噴射弁および第２噴射弁の各々とタンクとの間の配管とに残留する尿素水をタンクに吸い戻すことができる。
【発明の効果】
【００１７】
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、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す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】
【００１８】
【図１】エンジンおよび排気処理装置の構成を示す図である。
【図２】配管長さと圧力損失との関係を説明するための図である。
【図３】制御装置によって実行される制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態における尿素水ポンプと第１噴射弁と第２噴射弁の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】変形例における尿素水ポンプと第１噴射弁と第２噴射弁の動作を示すタイミングチャート（その１）である。
【図６】変形例における尿素水ポンプと第１噴射弁と第２噴射弁の動作を示すタイミングチャート（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本実施の形態におけるエンジン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。
【００２１】
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。本実施の形態において、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。
【００２２】
そのため、エンジン１０の作動時に生じる排気ガスは、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、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分岐する。エンジン１０の動作は、制御装置１００により制御される。
【００２３】
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１触媒２０と、第２触媒２２と、第１噴射弁２４と、第２噴射弁２６と、第１ＳＣＲ（Selective  Catalytic  Reduction）触媒２８と、第２ＳＣＲ触媒３０と、尿素水タンク４０と、尿素水ポンプ４２、接続配管５０とを含む。
【００２４】
第１触媒２０と、第１噴射弁２４と、第１ＳＣＲ触媒２８とは、第１排気管１６に設けられる。第２触媒２２と、第２噴射弁２６と、第２ＳＣＲ触媒３０とは、第２排気管１８に設けられる。
【００２５】
第１触媒２０および第２触媒２２は、たとえば、ＤＯＣ（Diesel  Oxidation  Catalyst）等の酸化触媒である。第１触媒２０および第２触媒２２の下流には、排気ガス中の粒子状物質を捕集するＤＰＦ（Diesel  Particulate  filter）がそれぞれ設けられてもよい。
【００２６】
第１ＳＣＲ触媒２８は、第１噴射弁２４から噴射（添加）される尿素水を用いて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。第２ＳＣＲ触媒３０は、第２噴射弁から噴射（添加）される尿素水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。
【００２７】
尿素水タンク４０は、第１噴射弁２４および第２噴射弁２６の各々に供給するための尿素水を貯留する。尿素水タンク４０と第１噴射弁２４および第２噴射弁２６の各々とは、接続配管５０によって接続される。接続配管５０の一方端は、尿素水タンク４０に接続される。接続配管５０の他方端は、途中で２つに分岐して第１噴射弁および第２噴射弁の各々に接続される。
【００２８】
具体的には、接続配管５０は、第１配管４４と、第２配管４６と、第３配管４８とを含む。尿素水タンク４０には、第３配管４８の一方端が接続される。第３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の一方端と第３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２６が接続される。
【００２９】
尿素水タンク４０には、尿素水タンク４０内の尿素水を第１噴射弁２４および第２噴射弁２６に供給するための尿素水ポンプ４２が設けられる。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と第１噴射弁２４および第２噴射弁２６の各々との間で尿素水を流通させることができる。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から第３配管４８側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、第３配管４８側から尿素水タンク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。
【００３０】
第１噴射弁２４は、第１排気管１６の第１触媒２０と第１ＳＣＲ触媒２８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、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、尿素水が尿素水タンク４０から第３配管４８および第１配管４４を経由して流通し、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。
【００３１】
第２噴射弁２６は、第２排気管１８の第２触媒２２と第２ＳＣＲ触媒３０との間の位置に設けられる。第２噴射弁２６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２６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、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、尿素水が尿素水タンク４０から第３配管４８および第２配管４６を経由して流通し、第２噴射弁２６から第２排気管１８内に噴射される。第２噴射弁２６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２６からの尿素水の噴射が停止される。
【００３２】
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２６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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
以上のような構成を有する排気処理装置２においては、エンジン１０の運転中には、接続配管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に動作する。そして、所定のタイミング（たとえば、排気ガスの温度が第１ＳＣＲ触媒２８および第２ＳＣＲ触媒３０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）で第１噴射弁２４および第２噴射弁２６が開弁状態になる。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２８において窒素酸化物が還元される。また、第２噴射弁２６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３０において窒素酸化物が還元される。
【００３６】
一方、この尿素水は、約−１１℃を下回ると凍結する場合がある。そのため、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接続配管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、尿素水ポンプ４２を逆転動作させて接続配管５０内の尿素水を吸い戻すことが考えられる。
【００３８】
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を逆転動作させても接続配管５０内の尿素水を吸い戻す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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
そのため、尿素水ポンプ４２の逆転動作により尿素水タンク４０に尿素水を吸い戻すときに、各噴射弁から分岐点５２までの尿素水の吸い戻しを同時に完了することは困難となる。また、分岐点５２から各噴射弁までの経路のうちの一方の経路内の尿素水の吸い戻しが先に完了すると、その後は他方の経路内に残留する尿素水よりも流体粘性の低い一方の経路内のエアが吸い出されることとなり、他方の経路内の尿素水を吸い戻すことができないこととなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、制御装置１００は、エンジン１０の停止後に、第１噴射弁２４を開弁状態にし、かつ、第２噴射弁２６を閉弁状態にした状態で尿素水ポンプ４２を作動させる第１制御と、第１噴射弁２４を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁２６を開弁状態にした状態で尿素水ポンプ４２を作動させる第２制御とを切り替えることによって尿素水をタンクに吸い戻す。
【００４４】
このようにすると、エンジン１０の停止後に、第１配管４４および第２配管４６の両方の尿素水を尿素水タンク４０に戻すことができる。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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る場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。
【００４７】
Ｓ１０２にて、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２を逆転動作させる。Ｓ１０４にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４を開弁状態にする。このとき、第２噴射弁２６は閉弁状態が維持される。
【００４８】
Ｓ１０６にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４を開弁してから第１期間が経過したか否かを判定する。第１期間は、予め定められた期間であってもよいし、尿素水の温度や第１排気管１６の温度等に基づいて設定される期間であってもよい。第１期間が経過したと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。
【００４９】
Ｓ１０８にて、制御装置１００は、開弁状態にする噴射弁を切り替える。制御装置１００は、たとえば、第１噴射弁２４が開弁状態であって、かつ、第２噴射弁２６が閉弁状態である場合には、第１噴射弁２４を閉弁状態にするととともに第２噴射弁２６を開弁状態にする。制御装置１００は、たとえば、第１噴射弁２４が閉弁状態であって、かつ、第２噴射弁２６が開弁状態である場合には、第１噴射弁２４を開弁状態にするとともに第２噴射弁２６を閉弁状態にする。
【００５０】
Ｓ１１０にて、制御装置１００は、噴射弁を切り替えてから所定時間が経過するか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、第１噴射弁２４が閉弁状態であって、かつ、第２噴射弁２６が開弁状態である場合には、開弁状態にする噴射弁を切り替えた時点から第２期間が経過したか否かを判定する。制御装置１００は、たとえば、第１噴射弁２４が開弁状態であって、かつ、第２噴射弁２６が閉弁状態である場合には、開弁状態にする噴射弁を切り替えた時点から第１期間が経過したか否かを判定する。なお、第２期間は、予め定められた期間であってもよいし、尿素水の温度や第２排気管１８の温度等に基づいて設定される期間であってもよい。本実施の形態においては、第１期間と第２期間とは同じ期間である場合を一例として説明する。
【００５１】
Ｓ１１２にて、制御装置１００は、終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、たとえば、尿素水ポンプ４２の逆転動作を開始した時点（すなわち、エンジン１０が停止した時点）から予め定められた時間（たとえば、数十秒程度の時間）が経過したという条件であってもよいし、第１噴射弁２４の開弁動作の実行回数が予め定められた回数以上となったという条件であってもよいし、第２噴射弁２６の開弁動作の実行回数が予め定められた回数以上となったという条件であってもよいし、尿素水タンク４０内の尿素水の量がしきい値以上増加したという条件であってもよい。終了条件が成立する場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。
【００５２】
Ｓ１１４にて、制御装置１００は、尿素水ポンプ４２の逆転動作を停止する。Ｓ１１６にて、制御装置１００は、第１噴射弁２４および第２噴射弁２６をいずれも閉弁状態にする。
【００５３】
なお、ＩＧオフされていないと判定される場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。また、Ｓ１０６にて第１期間が経過していないと判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１０６に戻される。さらに、Ｓ１１０にて所定時間が経過していないと判定される場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１０に戻される。さらに、終了条件が成立していないと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１０８に戻されて、開弁状態にする噴射弁が切り替えられる。
【００５４】
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を用いて説明する。図４は、本実施の形態における尿素水ポンプ４２と第１噴射弁２４と第２噴射弁２６との動作を示すタイミングチャートである。
【００５５】
たとえば、尿素水ポンプ４２が停止状態であって、かつ、第１噴射弁２４および第２噴射弁２６がいずれも閉弁状態である場合を想定する。
【００５６】
時間Ｔ（０）にて、運転者のＩＧ操作によってエンジン１０が停止されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、尿素水ポンプ４２の逆転動作が開始する（Ｓ１０２）。尿素水ポンプ４２の逆転動作が開始されるとともに、第１噴射弁２４が開弁状態になる（Ｓ１０４）。
【００５７】
第１噴射弁２４が開弁状態となり、第２噴射弁２６が閉弁状態であるため、尿素水ポンプ４２が逆転動作することによって第１配管４４と第３配管４８内の尿素水が尿素水タンク４０に吸い戻される。
【００５８】
時間Ｔ（１）にて、時間Ｔ（０）から第１期間が経過したと判定されると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、開弁状態の噴射弁が第１噴射弁２４から第２噴射弁２６に切り替えられる（Ｓ１０８）。すなわち、第１噴射弁２４が閉弁状態になるとともに第２噴射弁２６が開弁状態になる。そのため、尿素水ポンプ４２が逆転動作することによって第２配管４６と第３配管４８内の尿素水が尿素水タンク４０に吸い戻される。
【００５９】
時間Ｔ（２）以降においては、時間Ｔ（２）〜時間Ｔ（３）の期間と、時間Ｔ（４）〜時間Ｔ（５）の期間とにおいて、第１噴射弁２４が開弁状態になるとともに第２噴射弁２６が閉弁状態になる。この期間においては、尿素水ポンプ４２の逆転動作によって第１配管４４と第３配管４８内の尿素水が尿素水タンク４０に吸い戻される。
【００６０】
一方、時間Ｔ（３）〜時間Ｔ（４）の期間と、時間Ｔ（５）〜時間Ｔ（６）の期間とにおいて、第１噴射弁２４が閉弁状態になるとともに第２噴射弁２６が開弁状態になる。そのため、尿素水ポンプ４２の逆転動作によって第２配管４６と第３配管４８内の尿素水が尿素水タンク４０に吸い戻される。
【００６１】
時間Ｔ（６）にて、第２期間が経過したと判定され（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、かつ、終了条件が成立したと判定されると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、尿素水ポンプ４２の動作が停止されるとともに（Ｓ１１４）、第１噴射弁２４および第２噴射弁２６の各々が閉弁状態にされる（Ｓ１１６）。
【００６２】
以上のようにして、本実施の形態に係る排気処理装置によると、第２噴射弁２６を閉弁状態にし、かつ、第１噴射弁２４を開弁状態にした状態で尿素水ポンプ４２を逆転動作させる第１制御を実行することによって、第１排気管１６に設けられる第１噴射弁２４から尿素水タンク４０までの間の第１配管４４および第３配管４８内の尿素水を尿素水タンク４０に吸い戻すことができる。さらに、第１噴射弁２４を閉弁状態にし、かつ、第２噴射弁２６を開弁状態にした状態で尿素水ポンプ４２を逆転動作させる第２制御を実行することによって、第２排気管１８に設けられる第２噴射弁２６から尿素水タンク４０までの間の第２配管４６および第３配管４８内の尿素水を尿素水タンク４０に吸い戻すことができる。そのため、エンジン１０の停止後に接続配管５０内に残留する尿素水を尿素水タンク４０に吸い戻すことができる。これにより、配管内の尿素水の凍結や劣化等を抑制することができる。したがって、尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す排気処理装置を提供することができる。
【００６３】
さらに、第１制御と第２制御とを複数回切り換えて実行することにより、第１噴射弁２４に接続される第１配管４４内の尿素水と第２噴射弁２６に接続される第２配管４６内の尿素水とを段階的に尿素水タンク４０に戻すことができる。そのため、排気管の熱による影響を尿素水が受けることを抑制することができる。
【００６４】
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、第１制御を実行する第１期間と、第２制御を実行する第２期間とが同じ期間であるものとして説明したが、第１期間と第２期間とは異なる期間であってもよい。
【００６５】
たとえば、第１配管４４の配管長さと第２配管４６の配管長さとの差に基づいて第１期間と第２期間とを設定してもよい。あるいは、第１配管４４の曲げ数と第２配管４６の曲げ数との差に基づいて第１期間と第２期間とを設定してもよい。また、図２を用いて説明したように、第１配管４４の圧力損失と第２配管４６の圧力損失との差に基づいて第１期間と第２期間とを設定してもよい。さらに、第１配管４４と第２配管４６のうち排気管からの影響を受けやすい一方に対応する制御の実行期間を他方の期間よりも長くするように第１期間と第２期間とを設定してもよい。
【００６６】
あるいは、第１期間と第２期間とは、第１配管４４において尿素水が吸い戻される割合と第２配管４６において尿素水が吸い戻される割合とが同じになるように設定されてもよい。第１配管４４において尿素水が吸い戻される割合とは、第１配管４４内が尿素水で充填されている場合を想定した場合に、第１配管４４内の尿素水の総量に対する第１期間において吸い戻される尿素水の量を示す。第２配管４６において尿素水が吸い戻される割合とは、第２配管４６内が尿素水で充填されている場合を想定した場合に、第２配管４６内の尿素水の総量に対する第２期間において吸い戻される尿素水の量を示す。
【００６７】
図５は、変形例における尿素水ポンプ４２と第１噴射弁２４と第２噴射弁２６との動作を示すタイミングチャート（その１）である。図５には、エンジン１０の停止後の尿素水ポンプ４２の逆転動作期間中に（Ｔ（７）〜Ｔ（１５））に、第１噴射弁２４が開弁状態になる第１期間（Ｔ（７）〜Ｔ（８）、Ｔ（９）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１１）〜Ｔ（１２）、Ｔ（１３）〜Ｔ（１４））が、第２噴射弁２６が開弁状態になる第２期間（Ｔ（８）〜Ｔ（９）、Ｔ（１０）〜Ｔ（１１）、Ｔ（１２）〜Ｔ（１３）、Ｔ（１４）〜Ｔ（１５））の半分の期間になるように設定される場合の第１噴射弁２４および第２噴射弁２６の動作を示す。
【００６８】
このように第１期間と第２期間とを適切に設定することによって、第１噴射弁２４近傍および第２噴射弁２６近傍の尿素水を速やかに吸い戻すことができる。そのため、エンジン１０の停止後における第１排気管１６および第２排気管１８からの熱の影響による尿素水の劣化を抑制することができる。
【００６９】
上述の実施の形態では、尿素水ポンプ４２の逆転動作中に、第１噴射弁２４のみを開弁状態にする第１制御と、第２噴射弁２６のみを開弁状態にする第２制御と交互に切り替えて実行するものとして説明したが、たとえば、エンジンが停止してから第１制御と第２制御とを交互に実行する前に、第１噴射弁および第２噴射弁の各々を開弁状態にする第３制御を実行してもよい。
【００７０】
このような制御は、たとえば、図３のフローチャートにおいて、Ｓ１０４の処理の前に第３期間が経過するまで第１噴射弁および第２噴射弁２６を開弁する処理を追加することによって実現できる。
【００７１】
図６は、変形例における尿素水ポンプ４２と第１噴射弁２４と第２噴射弁２６との動作を示すタイミングチャート（その２）である。図６に示すように、尿素水ポンプ４２の逆転動作が開始した時点（Ｔ（１６））から第３期間が経過する時点（Ｔ（１７）まで第１噴射弁２４および第２噴射弁２６がいずれも開弁状態になる。なお、時間Ｔ（１７）以降の動作については、図４の時間Ｔ（０）以降の動作と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
【００７２】
このようにすると、第１噴射弁２４および第２噴射弁２６の各々から並行して尿素水を吸い戻すことができる。そのため、尿素水をエンジン停止直後の比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。なお、第３期間としては、たとえば、第１配管４４および第２配管４６のうちの尿素水の残留量が小さい方の配管の尿素水が全て吸い戻されないように設定される。
【００７３】
上述の実施の形態では、エンジン停止後に、第１制御と第２制御とを実行するものとして説明したが、たとえば、エンジンの停止後に、第１制御と第２制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行してもよい。
【００７４】
このようにすると、尿素水をエンジン停止後の比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。
【００７５】
なお、噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方は、実験等によって固定的に設定されてもよいし、あるいは、第１排気管１６と第２排気管１８の温度のセンサ等を用いた実測値やエンジン１０の動作履歴からの推定値に基づいて設定されてもよい。
【００７６】
上述の実施の形態では、エンジン停止後に、第１制御と第２制御を複数回切り換えて実行するものとして説明したが、たとえば、エンジン停止後に、第１制御と第２制御とをそれぞれ１回ずつ実行されるようにしてもよい。
【００７７】
さらに上述の実施の形態では、尿素水ポンプ４２の逆転動作中に、第１制御と第２制御とを同じ回数だけ実行するものとして説明したが、第１期間と第２期間とを同じ期間としつつ、第１制御の実行回数と、第２制御の実行回数とを、異なる回数としてもよい。第１制御の実行回数と、第２制御の実行回数とは、たとえば、所定期間中における尿素水が吸い戻される割合が同じになるように設定されてもよい。
【００７８】
このように実行回数を適切に設定することによって、第１噴射弁２４近傍および第２噴射弁２６近傍の尿素水を速やかに吸い戻すことができる。そのため、エンジン１０の停止後における第１排気管１６および第２排気管１８からの熱の影響による尿素水の劣化を抑制することができる。
【００７９】
さらに上述の実施の形態では、尿素水ポンプ４２の逆転動作中における第１制御を実行する第１期間と、第２制御を実行する第２期間とは、不変であるものとして説明したが、たとえば、尿素水ポンプ４２の逆転動作中において、第１制御の第１期間を、直前に実行された第１制御の第１期間と異なるようにしてもよい。同様に、尿素水ポンプ４２の逆転動作中において、第２制御の第２期間を、直前に実行された第２制御の第２期間と異なるようにしてもよい。たとえば、エンジン停止直後において第１期間および第２期間を短く設定し、エンジン停止してから所定時間経過後に第１期間および第２期間を長く設定してもよい。このようにすると、エンジン停止直後において第１噴射弁２４近傍および第２噴射弁２６近傍の両方の尿素水を速やかに吸い戻すことができる。
【００８０】
上述の実施の形態では、第１噴射弁２４および第２噴射弁２６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２６は、同一の排気管に設けられるものであってもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
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１触媒、２２  第２触媒、２４  第１噴射弁、２６  第２噴射弁、２８  第１ＳＣＲ触媒、３０  第２ＳＣＲ触媒、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  第３配管、５０  接続配管、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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