(57)【要約】【課題】  内燃機関の系内の凝縮水を的確に回収する。【解決手段】  窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気管２に供給する排気浄化システムにおいて、凝縮水を使用して尿素水供給ライン２５に残留する尿素水を排気管２に排出するに際し、凝縮水の回収条件が成立した際に、凝縮水回収ライン３５を開いて排気マニホールド１３の凝縮水を凝縮水タンク３６に回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記尿素水供給ラインと前記凝縮水タンクを接続する凝縮水供給ラインと、
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開閉手段と、
所定の回収条件が成立したときに前記開閉手段を開制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１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は凝縮水の貯蔵量を検出する凝縮水量検出手段が設けられ、
前記制御手段は、
前記凝縮水量検出手段で前記凝縮水が所定量貯蔵されていることが検出された際に、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３】
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、
前記凝縮水タンクには吸引手段が設けられ、
前記制御手段は、
前記開閉手段を開制御する際に、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４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、
前記凝縮水回収ラインは、前記排気通路と前記凝縮水タンクとを接続する
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項５】
請求項４に記載の排気浄化システムにおいて、
前記回収条件には、排ガス温度が所定温度よりも低いことが含まれる
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項６】
請求項４もしくは請求項５に記載の排気浄化システムにおいて、
前記回収条件には、前記内燃機関への燃料噴射が停止していることが含まれる
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項７】
請求項１から請求項３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、
前記凝縮水回収ラインは、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と、前記凝縮水タンクとを接続する
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項８】
請求項７に記載の排気浄化システムにおいて、
前記回収条件には、
前記内燃機関の負荷が所定値以下であることが含まれる
ことを特徴とする排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
尿素水供給経路から尿素水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）。
【０００５】
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。
【０００６】
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、尿素水噴射弁が排ガス成分に汚染される虞があった。
【０００７】
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水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また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。しかし、現状では、エンジンの吸気系または排気系内の凝縮水を的確に回収する技術は確立されていないのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０１５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、内燃機関の吸気系または排気系内の凝縮水を的確に回収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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記尿素水供給ラインと前記凝縮水タンクを接続する凝縮水供給ラインと、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開閉手段と、所定の回収条件が成立したときに前記開閉手段を開制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
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また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経路に排出する。このため、排気経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経路に排出することが可能になる。
【００１２】
そして、請求項１に係る本発明では、凝縮水の回収条件が成立した時に凝縮水回収ラインの開閉手段を開き、凝縮水を凝縮水タンクに回収するので、内燃機関の吸気系または排気系内の凝縮水を的確に回収することができる。
【００１３】
そして、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、前記凝縮水タンクには凝縮水の貯蔵量を検出する凝縮水量検出手段が設けられ、前記制御手段は、前記凝縮水量検出手段で前記凝縮水が所定量貯蔵されていることが検出された際に、前記開閉手段を閉制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る本発明では、凝縮水の貯蔵量を所定以下に管理することで、凝縮水タンクから回収ラインへの凝縮水の逆流を防止することができる。尚、所定量は適宜設定すればよいが、エンジン停止時に尿素水供給ライン中に残留する尿素水を全て排出するのに必要な量以上と設定するのが好ましい。
【００１５】
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、前記凝縮水タンクには吸引手段が設けられ、前記制御手段は、前記開閉手段を開制御する際に、前記吸引手段を作動させることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る本発明では、開閉手段を開制御する際に吸引手段を作動させるので、凝縮水をより確実に凝縮水タンクに回収することができる。
【００１７】
また、請求項４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３のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、
前記凝縮水回収ラインは、前記排気通路と前記凝縮水タンクとを接続する
ことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る本発明では、排気系内の凝縮水を回収することができる。
【００１９】
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４に記載の排気浄化システムにおいて、前記回収条件には、排ガス温度が所定温度よりも低いことが含まれることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る本発明では、排ガス温度が所定温度、即ち、凝結が始まる温度である露点温度よりも低くなって凝縮水が確実に存在する状態の時に凝縮水が回収される。このため、より確実に凝縮水を回収することができる。
【００２１】
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４もしくは請求項５に記載の排気浄化システムにおいて、前記回収条件には、前記内燃機関への燃料噴射が停止していることが含まれることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る本発明では、燃料噴射が停止している際に、即ち、減速燃料カット中やエンジン停止後に開閉手段が開制御されるため、排ガス中のＨＣやＮＯｘといった汚染成分が凝縮水タンクに流入することを抑制することができる。
【００２３】
また、請求項７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３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、前記凝縮水回収ラインは、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と、前記凝縮水タンクとを接続することを特徴とする。
【００２４】
請求項７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：吸気系の凝縮水）を回収することができる。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、失火やウォータハンマーといった内燃機関への悪影響を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項８に係る本発明の排気浄化システムは、請求項７に記載の排気浄化システムにおいて、前記回収条件には、前記内燃機関の負荷が所定値以下であることが含まれることを特徴とする。
【００２６】
吸気系から凝縮水を回収する場合、内燃機関に供給すべき吸気の一部が凝縮水とともに凝縮水回収ラインに送られてしまい、ドライバビリティが悪化する（乗員が運転状況に違和感を持つ）虞がある。特に、加速時等の高負荷運転状態でのドライバビリティの悪化は好ましくない。請求項８に係る本発明では、吸気系からの凝縮水の回収によるドライバビリティの悪化を抑制しつつ、より適切に吸気系から凝縮水を回収することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の排気浄化システムは、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、内燃機関の吸気系または排気系内の凝縮水を的確に回収することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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である。
【図２】凝縮水回収処理のフローチャートである。
【図３】本発明の第２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である。
【図４】凝縮水回収処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
そして、本実施例では、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、エンジンの系内から的確に回収するようにしている。
【００３３】
図１、図２に基づいて本発明の第１実施例を説明する。
【００３４】
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には凝縮水を回収する場合の処理の流れを示してある。
【００３５】
図１に基づいて排気浄化システムを説明する。
【００３６】
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の排気経路としての排気管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。
【００３７】
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（排気通路）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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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（ＮＯ２）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。
【００４４】
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ＮＯ２によって酸化（燃焼）されＣＯ２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ＮＯ２はＮ２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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
凝縮水回収ライン３５には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。
【００５２】
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。
【００５３】
尚、流量調整弁４４に代えて、凝縮水の尿素水供給ライン２５側への流通だけを許容する逆止弁を設けることも可能である。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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上で排気ガス中のＮＯｘと反応してＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。
【００６２】
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、排気経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。
【００６３】
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。
【００６４】
上述した排気浄化システムでは、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。つまり、回収条件の成立を判断するため、ＥＣＵ４０には排ガス温度の情報が入力され、また、ＥＣＵ４０にはレベルセンサ４３の情報が入力される。そして、ＥＣＵ４０からは調整弁４１に開閉指令が出力されると共に、吸引ポンプ４２に駆動指令が出力される。
【００６５】
例えば、排ガス温度が所定温度（凝結が始まる温度である露点温度）よりも低くなって凝縮水が確実に存在する状態の時に、吸引ポンプ４２が駆動されると共に調整弁４１が開制御され、凝縮水タンク３６に凝縮水が回収される。また、レベルセンサ４３により凝縮水が所定量貯蔵されていることが検出された時に、調整弁４１が閉制御され、所定量以上の凝縮水の回収を防止する。
【００６６】
このため、凝縮水タンク３６に確実に凝縮水を回収することができると共に、所定量以上の凝縮水を回収することがない。
【００６７】
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。
【００６８】
本実施例では、凝縮水を回収する時の回収条件は、排ガス温度が所定温度よりも低くなって、凝縮水発生条件が成立し、且つ、燃料の噴射が停止している時に設定されている。
【００６９】
即ち、エンジン１の始動中は排ガス温度が高いため、排ガス中の水蒸気分の割合が高いが、例えば、アイドル中や減速時に燃料カット時、あるいは、キーオフ後は、凝結が始まる温度である露点温度よりも排ガス温度が低くなる。排ガス温度が低くなると、排ガス中に含まれていた水蒸気が排気マニホールド１３で凝縮して凝縮水となるので、凝縮水が確実に存在することになる（凝縮水発生条件が成立）。
【００７０】
このため、凝縮水が確実に存在する状況である、排ガス温度が所定温度よりも低くなった時に、凝縮水を回収するように条件が設定されている。尚、排ガス温度が低い条件下であっても、燃料が噴射されている場合は、排ガス中に汚染成分が含まれるため、凝縮水を回収の回収は中止される。
【００７１】
図２に基づいて凝縮水の回収を行う処理の流れを説明する。
【００７２】
ステップＳ１でレベルセンサ４３が読み込まれ、ステップＳ２で凝縮水が所定量に満たないか否かが判断される。つまり、凝縮水が所定量以上たまっているか否かが判断される。ステップＳ２で凝縮水が所定量を満たしていると判断された場合、即ち、凝縮水が所定量以上であると判断された場合、凝縮水の回収は不要であるため処理が終了となる。
【００７３】
ステップＳ２で凝縮水が所定量に満たないと判断された場合、ステップＳ３で排ガスの温度が読み込まれ、ステップＳ４で凝縮水の回収条件が成立しているか否かが判断される。つまり、燃料噴射弁が停止中であり、且つ、排ガス温度が所定温度（例えば、露点温度）よりも低くなったか否かが判断される。
【００７４】
ステップＳ４で凝縮水の回収条件が成立していると判断された場合、即ち、燃料噴射弁が停止中であり、且つ、凝縮水が確実に存在する状態であると判断された場合、ステップＳ５で吸引ポンプ４２を駆動し、凝縮水タンク３６の内部を負圧にする。凝縮水タンク３６の内部を負圧にした後、ステップＳ６で調整弁４１を開状態に制御して凝縮水回収ライン３５を開き、凝縮水を凝縮水タンク３６に回収する。
【００７５】
つまり、凝縮水の回収条件が成立している場合、凝縮水タンク３６の内部を負圧にした状態で調整弁４１を開き、回収性を高めた状態で凝縮水を凝縮水タンク３６に回収する。
【００７６】
ステップＳ４で凝縮水の回収条件が成立していないと判断された場合、即ち、燃料噴射の実施中であるか、または、凝縮水が確実に存在する状態ではないと判断された場合、処理が終了となる。
【００７７】
凝縮水を凝縮水タンク３６に回収した後、ステップＳ７でレベルセンサ４３の検出情報が読み込まれ、ステップＳ８で凝縮水が所定量以上溜まっているか否かが判断される。尚、凝縮水の所定量は、尿素水供給ライン２５に残留している尿素水を全て排出することができる最低量、即ち、尿素水供給ライン２５の容積以上に設定されるのが好ましい。本実施例では最低量よりも大きく、且つ、凝縮水タンクの最大容量よりも小さい値として所定量を設定している。
【００７８】
ステップＳ８で凝縮水が所定量以上溜まっていないと判断された場合、ステップＳ３に移行し、所定量以上の凝縮水が溜まるまで凝縮水の回収処理を繰り返す。
【００７９】
ステップＳ８で凝縮水が所定量以上溜まっていると判断された場合、ステップＳ９で調整弁４１を閉状態に制御して凝縮水回収ライン３５を閉じ、凝縮水の回収を終了する。ステップＳ１０で吸引ポンプ４２を停止して処理が終了となる。
【００８０】
つまり、凝縮水が所定量以上溜まっている場合、凝縮水の回収を終了し、凝縮水の回収条件が成立していても、所定量以上の凝縮水の回収を実施しないようにしている。
【００８１】
上述した排気浄化システムにより、凝縮水を使用して、残留する尿素水を排気経路に排出するに際し、エンジン１の排気マニホールド１３の凝縮水を的確に回収することが可能になる。
【００８２】
図３に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００８３】
図３には本発明の第２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。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。
【００８４】
第２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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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の位置は、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。
【００９０】
凝縮水回収ライン３５には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。
【００９１】
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。
【００９２】
インタークーラ１６の内部、または、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
上述した排気浄化システムでは、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。つまり、回収条件の成立を判断するため、ＥＣＵ４０にはスロットルバルブ１７の動作情報やレベルセンサ４３の情報等が入力される。そして、ＥＣＵ４０からは調整弁４１に開閉指令が出力されると共に、吸引ポンプ４２に駆動指令が出力される。
【００９６】
例えば、エンジン１の負荷（出力トルク）が所定値以下の時、即ち、エンジン１の運転状態が加速時等の高負荷運転状態ではない時に、吸引ポンプ４２が駆動されると共に調整弁４１が開制御され、凝縮水タンク３６に凝縮水が回収される。
【００９７】
また、レベルセンサ４３により凝縮水の貯蔵量が所定量貯蔵されていることが検出された時に、調整弁４１が閉制御され、所定量以上の凝縮水の回収を防止するようにしている。
【００９８】
このため、乗員が運転状況に違和感を持つ虞が少ない時に、凝縮水タンク３６に凝縮水を回収することができると共に、所定量以上の凝縮水を回収することがない。
【００９９】
本実施例では、凝縮水を回収する時の回収条件は、エンジン１の負荷が所定値以下の時に（吸気量が所定値以下の時に）設定されている。
【０１００】
つまり、エンジン１の運転状態が加速等の高負荷運転状態である際に、吸気管１２と凝縮水回収ライン３５を連通状態にすると（調整弁４１を開くと）、エンジン１に必要な吸気が凝縮水と共に凝縮水回収ライン３５に送られてドライバビリティが悪化する虞がある。このため、エンジン１の負荷が所定値以下である時に、凝縮水の回収条件が成立したとして、吸気通路から凝縮水回収ラインに凝縮水を送るようにしている。
【０１０１】
図４に基づいて凝縮水の回収を行う処理の流れを説明する。
【０１０２】
ステップＳ１１でレベルセンサ４３の検出情報が読み込まれ、ステップＳ１２で凝縮水が所定量に満たないか否かが判断される。つまり、凝縮水が所定量以上溜まっているか否かが判断される。ステップＳ１２で凝縮水が所定量を満たしていると判断された場合、即ち、凝縮水が所定量以上であると判断された場合、凝縮水の回収は不要であるので処理が終了となる。
【０１０３】
凝縮水の所定量は、第１実施例と同様に設定されている。
【０１０４】
ステップＳ１２で凝縮水が所定量に満たないと判断された場合、ステップＳ１３で吸気量等に基づいてエンジン１の負荷が演算され、ステップＳ１４でエンジン１の負荷が所定値以下であるか否かが判断される。つまり、エンジン１の運転状態が加速時等の高負荷運転状態でないかあるかが判断される。
【０１０５】
ステップＳ１４でエンジン１の負荷が所定値以下であると判断された場合、回収条件が成立したとされる。ステップＳ１４でエンジン１の負荷が所定値以下であると判断された場合、ステップＳ１５で吸引ポンプ４２を駆動し、凝縮水タンク３６の内部を負圧にする。凝縮水タンク３６の内部を負圧にした後、ステップＳ１６で調整弁４１を開状態に制御して凝縮水回収ライン３５を開き、凝縮水を凝縮水タンク３６に回収する。
【０１０６】
つまり、凝縮水タンク３６に貯蔵されている凝縮水が所定量未満であり、且つ、回収条件が成立している場合、凝縮水タンク３６の内部を負圧にした状態で調整弁４１を開き、回収性を高めた状態で凝縮水を凝縮水タンク３６に回収する。
【０１０７】
ステップＳ１４でエンジン１の負荷が所定値を超えると判断された場合、回収条件が成立していないため、凝縮水の回収を行うことなく処理が終了となる。
【０１０８】
凝縮水を凝縮水タンク３６に回収した後、ステップＳ１７でレベルセンサ４３の検出情報が読み込まれ、ステップＳ１８で凝縮水が所定量以上溜まっているか否かが判断される。ステップＳ１８で凝縮水が所定量以上溜まっていないと判断された場合、ステップＳ１３に移行し、回収条件が成立しているか否かを判断する。回収条件が成立している限り、所定量以上の凝縮水が溜まるまで凝縮水の回収処理を繰り返す。
【０１０９】
ステップＳ１８で凝縮水が所定量以上溜まっていると判断された場合、ステップＳ１９で調整弁４１を閉状態に制御して凝縮水回収ライン３５を閉じ、凝縮水の回収を終了し、ステップＳ２０で吸引ポンプ４２を停止して処理が終了となる。
【０１１０】
つまり、凝縮水が所定量以上溜まっている場合、凝縮水の回収を終了し、回収条件が成立していても、所定量以上の凝縮水の回収を実施しないようにしている。
【０１１１】
上述した排気浄化システムにより、凝縮水を使用して、残留する尿素水を排気経路に排出するに際し、運転状態の違和感を乗員に持たれることなく、インタークーラ１６の下流の吸気管１２の凝縮水を的確に回収することが可能になる。
【０１１２】
尚、上述の第２実施例ではエンジン１の負荷が所定値以下であることを回収条件としたが、吸気量に相関のある値（スロットルバルブ１７の値やバルブリフト量等）を回収条件として用いてもよい。また、アクセル開度、即ちドライバーの要求出力が所定値以下であることを回収条件としてもよい。いずれの場合でも、第２実施例と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
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産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
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
【図１】
2015172337.tif 000003
【図２】
2015172337.tif 000004
【図３】
2015172337.tif 000005
【図４】
2015172337.tif 000006