(57)【要約】【課題】尿素水等の還元剤の凍結を防止し、ひいては還元剤供給系の構成部品の破損等を抑制する。【解決手段】排気管１１にはＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３とが配設され、ＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３との間には、尿素水を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁１５が設けられている。尿素水供給系の構成として、尿素水タンク２１内には所定濃度の尿素水が貯蔵されており、同タンク２１内に尿素水ポンプ２２が設けられている。尿素水ポンプ２２は正逆回転が可能な構成となっている。尿素水ポンプ２２には尿素水供給管２３が接続されている。ＥＣＵ３０は、エンジン停止後に、尿素水ポンプ２２を通常の尿素水吐出状態（正回転駆動状態）とは異なる尿素水吸い戻し状態（逆回転駆動状態）で駆動する。これにより、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３に残留する尿素水が尿素水タンク２１に回収される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の還元剤を貯える還元剤容器と、該還元剤容器内の還元剤を圧送するポンプと、エンジンの排気通路であって排気浄化用触媒よりも上流側に設けられた還元剤添加弁とを備え、前記ポンプから還元剤通路を通じて圧送される還元剤を前記還元剤添加弁により排気通路内に添加供給することで、前記排気浄化用触媒にて還元剤の添加に基づく特定の排気浄化反応を促進させるようにしたエンジンの排気浄化装置において、
前記エンジンの停止後、前記ポンプを還元剤圧送状態とは異なる還元剤吸い戻し状態で駆動する吸い戻し制御手段を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記吸い戻し制御手段は、エンジンの停止後、前記還元剤添加弁を開状態とするとともに前記ポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動する請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記吸い戻し制御手段は、前記ポンプを還元剤吸い戻し状態で先に駆動し、その後、前記還元剤添加弁を開状態とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記還元剤通路において前記還元剤添加弁の近傍に分岐通路を設けるとともに、該分岐通路に、前記ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に開放されて外部からエアを導入する吸気弁を設けた請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記吸い戻し制御手段は、
エンジンの停止後、前記還元剤添加弁を閉状態とするとともに前記ポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動する第１手段と、
次いで、前記還元剤添加弁を開状態とするとともに前記ポンプを還元剤圧送状態で駆動する第２手段と、
を備える請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記吸い戻し制御手段は、前記第２手段による処理に引き続き、前記還元剤添加弁を閉状態とするとともに前記ポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動する第３手段を更に備える請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤添加弁に、前記還元剤通路を通じて供給される還元剤を添加口に導くための第１通路と、前記添加口付近にて前記第１通路から分岐して形成される第２通路とを設け、
前記還元剤添加弁の第２通路又はそれに通じる経路上に、前記ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に開放されて外部からエアを導入する吸気弁を設けた請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
前記吸気弁を前記還元剤容器内の空間部に設置した請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
前記還元剤添加弁の第２通路に通じる経路上に、前記還元剤通路内の還元剤の圧力を調整するための圧力調整装置を設け、該圧力調整装置による圧力調整に際し余剰となる還元剤を還元剤容器内に排出する構成とした請求項７又は８に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１０】
前記還元剤は尿素水溶液であり、前記排気浄化用触媒は、尿素水溶液から生成されるアンモニアによりＮＯｘを還元するＮＯｘ還元反応を前記排気浄化反応とし、そのＮＯｘ還元反応を促進するものである請求項１乃至９のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、特に尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムに好適に採用される排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に適用されるエンジン（特にディーゼルエンジン）において、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を高い浄化率で浄化する排気浄化装置として、尿素ＳＣＲシステムの開発が進められており、一部実用化に至っている。尿素ＳＣＲシステムとしては次の構成が知られている。
【０００３】
すなわち、尿素ＳＣＲシステムでは、エンジン本体に接続された排気管にＳＣＲ触媒が設けられるとともに、その上流側に、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気管内に添加する尿素水添加弁が設けられている。尿素水添加弁には、尿素水供給管を介して尿素水タンクが接続されており、例えば尿素水タンク内に配設されたポンプが吐出駆動されることで、尿素水が、尿素水タンクから尿素水供給管を通じて尿素水添加弁に供給されるようになっている。
【０００４】
かかるシステムにおいては、尿素水添加弁により排気管内に添加水が添加されることで、排気と共に尿素水がＳＣＲ触媒に供給され、該ＳＣＲ触媒上でのＮＯｘの還元反応によって排気が浄化される。ＮＯｘの還元に際しては、尿素水が排気熱で加水分解されることによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、ＳＣＲ触媒にて選択的に吸着された排気中のＮＯｘに対しアンモニアが添加される。そして、同ＳＣＲ触媒上で、アンモニアに基づく還元反応が行われることによってＮＯｘが還元、浄化されることになる。
【０００５】
ところで、上述した尿素ＳＣＲシステムにおいて、還元剤として使用される尿素水は例えば−１１℃で凍結し、その凍結に伴い尿素水の使用に支障が生じる。そこで、尿素水の凍結対策として、エンジン冷却水の一部を尿素水タンクに導く冷却水循環配管を設けるとともに、その冷却水循環配管の途中に冷却水遮断弁を設け、エンジン始動時に冷却水遮断弁を開いて冷却水循環配管に冷却水を循環させるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１２５３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１等の従来技術の場合、エンジン始動後において尿素水を解凍することで尿素水の使用（尿素水の添加によるＮＯｘの還元、浄化）が可能となるが、これは尿素水の凍結が生じた際においてその凍結後に有効となり得る対策であり、凍結防止については何ら対策が講じられていない。そのため、凍結発生により生じる不都合自体は解消できないと考えられる。すなわち、尿素水が凍結すると体積が約７％増加することに着眼すると、その体積増加が原因で尿素水供給管等にて損傷が生じるおそれがあると考えられる。
【０００７】
本発明は、尿素水等の還元剤の凍結を防止し、ひいては還元剤供給系の構成部品の破損等を抑制することができるエンジンの排気浄化装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
本発明におけるエンジンの排気浄化装置では、エンジン運転時においてポンプの駆動により還元剤容器内の還元剤（尿素水溶液等）が還元剤通路に圧送され、その還元剤が還元剤添加弁により排気通路内に添加供給される。これにより、排気浄化用触媒（還元触媒）において還元剤の添加に基づく特定の排気浄化反応が促進される。そして、かかる排気浄化装置において、本発明（請求項１）では特に、エンジンの停止後、前記ポンプを還元剤圧送状態とは異なる還元剤吸い戻し状態で駆動するようにしている。
【００１０】
要するに、エンジン運転時には、還元剤通路内が還元剤で満たされた状態にあり、エンジン停止後には、同じく還元剤通路内が還元剤で満たされた状態のままとなる。この場合、寒冷地において夜間等に還元剤が凍結すると、その体積が増え、それに起因して還元剤通路を構成するための配管等が破損するおそれが生じる。この点本発明では、エンジンの停止後、ポンプが還元剤圧送状態とは異なる還元剤吸い戻し状態で駆動されることにより、還元剤通路内の還元剤が還元剤容器側に吸い戻され、還元剤通路内の還元剤（残留還元剤）が還元剤容器に回収される。その結果、還元剤通路等に残留する還元剤の凍結が防止され、ひいては還元剤供給系の構成部品の破損等を抑制することができる。
【００１１】
本発明は、還元剤添加弁等に、還元剤を還元剤容器にリターンさせるためのリターン配管を設けていない、いわゆるリターンレスシステムにおいて特に有用であると考えられる。
【００１２】
還元剤ポンプとしては、例えば、正逆両方向に回転可能であって、正方向に回転することで還元剤を圧送し、その逆方向に回転することで還元剤を吸い込むことができる構成が適用されると良い。又は、同ポンプとして、還元剤圧送用ポンプ部と還元剤吸い戻し用ポンプ部とを設け、それら各ポンプ部を択一的に駆動させることにより、還元剤圧送状態と還元剤吸い戻し状態とを切り替える構成とすることも可能である。
【００１３】
エンジンの停止後、前記還元剤添加弁を開状態とするとともに前記ポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動すると良い（請求項２）。この場合、ポンプを還元剤吸い戻し状態（還元剤圧送状態を正回転状態とすれば逆回転状態）、かつ還元剤添加弁を開状態とすることで、還元剤吸い戻しと同時に、還元剤添加弁（還元剤添加弁の添加口）から還元剤通路内へのエア導入が行われ、還元剤通路内に残留する還元剤を効率良く回収することができる。
【００１４】
上記のように、エンジン停止後に、還元剤添加弁を開状態、かつポンプを還元剤吸い戻し状態とする構成では、ポンプを還元剤吸い戻し状態で先に駆動し、その後、還元剤添加弁を開状態とすると良い（請求項３）。これにより、還元剤添加弁の開弁前に、還元剤通路内の還元剤圧力を低下させる（例えば負圧を発生させる）ことができ、還元剤添加弁の開弁時において添加口（先端添加口）から排気通路内に還元剤が漏れ出ることが抑制できる。
【００１５】
また、還元剤通路において還元剤添加弁の近傍に分岐通路を設けるとともに、該分岐通路に、前記ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に開放されて外部からエアを導入する吸気弁を設けると良い（請求項４）。この場合、エンジン停止後において、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動されると、吸気弁を通じて還元剤通路内に外部からエアが導入され、還元剤通路内に残留する還元剤を効率良く回収することができる。
【００１６】
吸気弁としては、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に還元剤通路内の負圧により開放される機械式のチェック弁や、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に電気的に開放される電磁開閉弁等が適用できる。
【００１７】
上記のように、還元剤通路において還元剤添加弁の近傍に分岐通路を設けるとともに該分岐通路に吸気弁を設けた構成では、エンジンの停止後において、還元剤通路内の残留還元剤がある程度は回収できるが、分岐通路の分岐部と還元剤添加弁との間（還元剤添加弁内部の通路部を含む）には還元剤が残留したままとなると考えられる。そこで、その対策として以下の構成（請求項５）が考えられる。
【００１８】
すなわち、エンジンの停止後、還元剤添加弁を閉状態とするとともにポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動し（第１手段）、次いで、還元剤添加弁を開状態とするとともにポンプを還元剤圧送状態で駆動する（第２手段）。かかる場合、エンジンの停止後、還元剤添加弁を閉状態とし、かつポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動することにより、吸気弁を通じて還元剤通路内に外部からエアが導入され、還元剤通路内において、分岐通路の分岐部と還元剤添加弁との間（還元剤添加弁内部の通路部を含む）を除く部分で残留還元剤が回収される。次に、還元剤添加弁を開状態とし、かつポンプを還元剤圧送状態で駆動することにより、分岐通路の分岐部と還元剤添加弁との間（還元剤添加弁内部の通路部を含む）に残った還元剤が還元剤添加弁から排気通路内に排出される。
【００１９】
上記構成によれば、分岐通路の分岐部と還元剤添加弁との間（還元剤添加弁内部の通路部を含む）に還元剤が残留することが回避できる。したがって、残留還元剤の凍結に起因する還元剤供給系の構成部品（還元剤供給管や還元剤添加弁）の破損が抑制できる。なお、第２手段による還元剤添加弁の開弁時には、多少ながら排気通路内に還元剤が排出されるが、その排出量は限られるため、還元剤の消費等における不都合は軽微であると考えられる。
【００２０】
上記した第１手段及び第２手段によれば、還元剤通路内の残留還元剤はほぼ全て排出されるが、第２手段によるポンプ駆動（還元剤圧送状態での駆動）により、還元剤容器から還元剤通路内に新たに還元剤が吸入されると考えられる。そこで、前記第２手段による処理に引き続いて、還元剤添加弁を閉状態とするとともにポンプを還元剤吸い戻し状態で駆動すると良い（第３手段）。これにより、残留還元剤の排出後、新たに還元剤通路内に吸入された還元剤も還元剤容器に回収できる。
【００２１】
また、還元剤添加弁として、還元剤通路を通じて供給される還元剤を添加口に導くための第１通路と、前記添加口付近にて第１通路から分岐して形成される第２通路とを設けた構成を採用する。そして、還元剤添加弁の第２通路又はそれに通じる経路上に、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に開放されて外部からエアを導入する吸気弁を設けると良い（請求項７）。吸気弁としては、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に還元剤通路内の負圧により開放される機械式のチェック弁や、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動された時に電気的に開放される電磁開閉弁等が適用できる。
【００２２】
上記構成によれば、エンジン停止後において、ポンプが還元剤吸い戻し状態で駆動されると、吸気弁及び第２通路を通じて、還元剤添加弁の第１通路（添加口付近の第１通路）及び還元剤通路内に外部からエアが導入され、還元剤添加弁の第１通路及び還元剤通路内に残留する還元剤を効率良く回収することができる。この場合、還元剤供給系の残留還元剤を、１回のポンプ駆動（吸い戻し駆動）でほぼ全て回収することができる。
【００２３】
還元剤添加弁に第２通路を設け、その第２通路又はそれに通じる経路上に吸気弁を設けた構成では、吸気弁における油密不良により還元剤が外部に漏れ出ることが懸念される。そこで、前記吸気弁を還元剤容器内の空間部に設置すると良い（請求項８）。この場合、仮に吸気弁における油密不良により還元剤が外部に漏れ出ても、その漏れ出た還元剤を還元剤容器にそのまま回収することができる。
【００２４】
また、上記のように還元剤添加弁に第２通路を設けた構成において、還元剤添加弁の第２通路に通じる経路上に、前記還元剤通路内の還元剤の圧力を調整するための圧力調整装置を設け、該圧力調整装置による圧力調整に際し余剰となる還元剤を還元剤容器内に排出する構成とすると良い（請求項９）。本構成によれば、エンジン運転時における還元剤の使用（排気通路への添加供給）に際し、還元剤添加弁に供給される還元剤の一部は、第２通路から圧力調整装置に流れ、還元剤の余剰分が還元剤容器に逐次排出されるようになる。したがって、還元剤添加弁から還元剤容器への還元剤の流れ（還元剤の循環）が生じ、その還元剤により還元剤添加弁を冷却することができる。なおここで、圧力調整装置を還元剤容器内に設置することも可能である。
【００２５】
本排気浄化装置において、前記還元剤は尿素水溶液であり、前記排気浄化用触媒は、尿素水溶液から生成されるアンモニアによりＮＯｘを還元するＮＯｘ還元反応を前記排気浄化反応とし、そのＮＯｘ還元反応を促進するものであると良い（請求項１０）。
【００２６】
尿素ＳＣＲシステムに代表されるように、尿素水溶液を還元剤として用いるＮＯｘ浄化装置は、排気中のＮＯｘを高い浄化率で浄化する排気浄化装置として期待されている。したがって本発明は、尿素ＳＣＲシステムに適用して特に有益である。また、例えば自動車の分野でこの排気浄化装置を採用し、ディーゼルエンジン搭載の車両等にこの装置を装着した場合には、燃焼過程でＮＯｘの発生を許容して燃費及びＰＭを改善することなども可能になり、ひいては自動車の性能向上や排気清浄化に大きく貢献することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［第１の実施形態］
以下、本発明に係る排気浄化装置を具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の排気浄化装置は、選択還元型触媒を用いて排気中のＮＯｘを浄化するものであり、尿素ＳＣＲシステムとして構築されている。はじめに、図１を参照してこのシステムの構成について詳述する。図１は、本実施形態に係る尿素ＳＣＲシステムの概要を示す構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本システムは、自動車に搭載されたディーゼルエンジン（図示略）により排出される排気を浄化対象として、大きくは、排気を浄化するための各種アクチュエータ及び各種センサ、並びにＥＣＵ（電子制御ユニット）３０等を有して構築されている。
【００２９】
エンジン排気系の構成として具体的には、図示しないエンジン本体に接続された排気管１１が設けられており、その排気管１１にはＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１２と選択還元触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）１３とが配設されている。また、排気管１１においてＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３との間には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁１５が設けられている。
【００３０】
排気管１１においてＳＣＲ触媒１３の下流側には、ＮＯｘ検出部（ＮＯｘセンサ）と排気温検出部（排気温センサ）とが共に内蔵された排気センサ１６が設けられており、同ＳＣＲ触媒１３の下流側にて、排気中のＮＯｘ量（ひいてはＳＣＲ触媒１３によるＮＯｘの浄化率）、及び排気の温度が検出されるようになっている。排気管１１の更に下流には、余剰のアンモニア（ＮＨ3）を除去するためのアンモニア除去装置（例えば酸化触媒）や、排気中のアンモニア量を検出するためのアンモニアセンサ等が必要に応じて設けられる。
【００３１】
ＤＰＦ１２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタである。ＤＰＦ１２は白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）とともに、ＨＣやＣＯを除去することができるようになっている。ちなみに、ＤＰＦ１２に捕集されたＰＭは、ディーゼルエンジンにおけるメイン燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき（再生処理に相当）、これによりＤＰＦ１２の継続使用が可能となっている。
【００３２】
ＳＣＲ触媒１３はＮＯｘの還元反応（排気浄化反応）を促進するものであり、例えば、
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ    …（式１）
６ＮＯ2＋８ＮＨ3→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ      …（式２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ    …（式３）
のような反応を促進して排気中のＮＯｘを還元する。そして、これらの反応においてＮＯｘの還元剤となるアンモニア（ＮＨ3）を添加供給するものが、同ＳＣＲ触媒１３の上流側に設けられた尿素水添加弁１５である。
【００３３】
尿素水添加弁１５は、既存の燃料噴射弁（インジェクタ）とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるため、ここでは構成を簡単に説明する。尿素水添加弁１５は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、先端添加口を開閉するためのニードルを有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されており、ＥＣＵ３０からの駆動信号に基づき開弁又は閉弁する。すなわち、前記駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、該通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードル移動によって先端添加口が開放されて尿素水が添加（噴射）される。
【００３４】
尿素水添加弁１５に対しては、尿素水タンク２１から尿素水が逐次供給されるようになっており、次に、尿素水供給系の構成について説明する。
【００３５】
尿素水タンク２１は給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定濃度の尿素水が貯蔵されている。なお、タンク内尿素水の凍結対策として、尿素水タンク２１にヒータを付設したり、タンク周りに断熱シート等の断熱材を配設したりすることも可能である。
【００３６】
尿素水タンク２１内には、尿素水に浸漬した状態で尿素水ポンプ２２が設けられている。尿素水ポンプ２２は、ＥＣＵ３０からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプ（例えば、３相式交流モータ）であり、正逆いずれの方向にも回転が可能となっている。尿素水ポンプ２２には尿素水供給管２３の一端が接続されており、同尿素水供給管２３の他端は尿素水添加弁１５に接続されている。尿素水供給管２３内には尿素水通路が形成されており、これが「還元剤通路」に相当する。尿素水ポンプ２２が正回転方向に回転駆動されることにより、尿素水が汲み上げられ尿素水供給管２３を通じて尿素水添加弁１５側に吐出される。
【００３７】
尿素水供給管２３には、尿素水を濾過するためのフィルタ２４と、尿素水の圧力を調整するための圧力調整弁２５とが設けられている。したがって、尿素水ポンプ２２から吐出された尿素水はフィルタ２４により異物が除去され、その後、圧力調整弁２５により所定の供給圧力に調整される。なお、圧力調整の結果、余剰となった尿素水はリターン配管２６を通じて尿素水タンク２１に戻されるようになっている。また、尿素水供給管２３には、尿素水供給管２３内の尿素水の圧力を検出するための圧力センサ２７と、同尿素水の温度を検出するための温度センサ２８とが設けられている。
【００３８】
次に、尿素水ポンプ２２の構成について図２を参照しつつ説明する。図２は、尿素水ポンプ２２の内部構造を示す断面図であり、これは、車両用燃料ポンプとしても使用されるポンプ構造に準ずるものとなっている。なおここでは、尿素水ポンプ２２として、ブラシレスモータを用いた構成を説明する。
【００３９】
尿素水ポンプ２２は、円筒状のハウジング４１内にポンプ部４２とブラシレス式のモータ部４３とを組み込んで構成されている。ポンプ部４２の構成を説明すると、ハウジング４１の一端部には圧入、かしめ等によりポンプケーシング４４とポンプカバー４５とが固定されており、そのポンプケーシング４４とポンプカバー４５との間にポンプ室４６が形成されている。ポンプ室４６内には、モータ部４３の回転軸５６に嵌着されてなるインペラ４７が収納されている。
【００４０】
一方、モータ部４３は、例えば３相全波駆動方式のブラシレスモータよりなり、次のように構成されている。ハウジング４１内に円筒型のステータ５１が嵌合固定され、このステータ５１には複数の突極５２が形成されている。これら突極５２には３相の電機子コイル５３が装着されている。ステータ５１の内周側にはマグネットロータ５５が配置されている。マグネットロータ５５は、回転軸５６に嵌着されたロータコア５７と、このロータコア５７の外周に接着等により固着された例えば８個の界磁用のマグネット５８とから構成されている。８個のマグネット５８は、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶように配置されており、これにより８極のマグネットロータ５５が構成されている。マグネットロータ５５の回転軸５６は、その両端部が軸受６１，６２により回転自在に支持されている。
【００４１】
また、ハウジング４１内には、３相全波駆動方式の駆動制御回路６３が組み付けられ、モータ駆動時には、駆動制御回路６３によって各相の電機子コイル５３への通電が３相通電方式で順次切り替えられる。ハウジング４１の駆動制御回路６３側の開口部には、吐出口６５を有するハウジングカバー６６が嵌着されている。なお、駆動制御回路６３をポンプに一体化せず、ポンプ外部に設けることも可能である。
【００４２】
モータ部４３によってポンプ部４２のインペラ４７が回転駆動されると、尿素水タンク２１内の尿素水がポンプカバー４５の吸込み口（図示せず）からポンプ室４６内に吸い込まれ、ポンプケーシング４４の吐出口からハウジング４１内の尿素水室（尿素水通路）に吐出される。そして、この尿素水は、ステータ５１とマグネットロータ５５との間の隙間（尿素水通路）を流れてハウジングカバー６６の吐出口６５から尿素水供給管２３に吐出され、尿素水添加弁１５へ送られる。
【００４３】
ここで、上記尿素水ポンプ２２は、３相の電機子コイル５３の励磁順序を変更することでモータ回転方向が正逆反転する構成を有しており、尿素水を尿素水供給管２３側に吐出することに加え、同尿素水を尿素水供給管２３から吸い込むことも可能となっている。つまり、尿素水ポンプ２２が正回転駆動されることで、尿素水が尿素水タンク２１から吐出され、同尿素水ポンプ２２が逆回転駆動されることで、尿素水が尿素水タンク２１に吸い戻されるようになっている。
【００４４】
上記システムの中で電子制御ユニットとして主体的に排気浄化に係る制御を行う部分がＥＣＵ３０である。ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備え、各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で尿素水添加弁１５をはじめとする各種アクチュエータを操作することにより、排気浄化に係る各種の制御を行うものである。具体的には、例えば尿素水添加弁１５の通電時間や尿素水ポンプ２２の駆動量等を制御することにより、排気管１１内に、適切な時期に適正な量の尿素水を添加供給する。
【００４５】
本実施形態に係る上記システムでは、エンジン運転時において、尿素水ポンプ２２の駆動により尿素水タンク２１内の尿素水が尿素水供給管２３を通じて尿素水添加弁１５に圧送され、尿素水添加弁１５により排気管１１内に尿素水が添加供給される。すると、排気管１１内において排気と共に尿素水がＳＣＲ触媒１３に供給され、ＳＣＲ触媒１３においてＮＯｘの還元反応が行われることによってその排気が浄化される。ＮＯｘの還元に際しては、例えば、
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2    …（式４）
のような反応をもって、尿素水が排気熱で加水分解されることによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、ＳＣＲ触媒１３にて選択的に吸着された排気中のＮＯｘに対し、このアンモニアが添加される。そして、同ＳＣＲ触媒１３上で、そのアンモニアに基づく還元反応（上記反応式（式１）〜（式３））が行われることによって、ＮＯｘが還元、浄化されることになる。
【００４６】
ところで、還元剤として用いられる尿素水は−１１℃で凍結し、その凍結に伴い体積が７％程度増加する。この場合、エンジン停止後において尿素水供給系の各構成部品（尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３）に尿素水が残留しており、その残留尿素水の体積が凍結により増加すると、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３において破損のおそれが生じる。そこで本実施形態では、尿素水凍結対策として、エンジン停止後に、尿素水ポンプ２２を通常の尿素水圧送状態（正回転駆動状態）とは異なる尿素水吸い戻し状態（逆回転駆動状態）で駆動し、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３に残留する尿素水を尿素水タンク２１に回収することとする。
【００４７】
図３は、エンジン停止後において、尿素水ポンプ２２の逆回転駆動により尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水が尿素水タンク２１に回収される様子を示す説明図である。
【００４８】
図３では、エンジン停止後において、尿素水ポンプ２２が逆回転駆動されるとともに、尿素水添加弁１５に対して通電が行われて同尿素水添加弁１５の先端添加口が開放されている。このとき、排気管１１内への尿素水の漏れ出しを回避することを目的として、尿素水ポンプ２２が逆回転状態で先に駆動され、その後、尿素水添加弁１５が通電されると良い。ただし、尿素水ポンプ２２の逆回転駆動と、尿素水添加弁１５の通電とを同時に行うことも可能である。
【００４９】
上記のように尿素水ポンプ２２が逆回転駆動され、さらに尿素水添加弁１５が開状態とされることにより、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水が尿素水タンク２１側に吸い戻され、同タンク２１に回収される。これにより、尿素水凍結に伴う体積増加により尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３が破損するといった不都合が解消される。なおこのとき、尿素水の吸い戻し時間（尿素水ポンプ２２の逆回転駆動時間）は、尿素水添加弁１５及び尿素水供給管２３の容積やポンプ吸引能力により定められている。
【００５０】
図４は、尿素水吸い戻し制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、例えば所定の時間周期でＥＣＵ３０により繰り返し実行される。
【００５１】
図４において、ステップＳ１１では、エンジン停止後であるか否かを判定し、ステップＳ１２では、尿素水吸い戻しが既に完了しているか否かを判定する。エンジン停止後判定は、例えば、エンジン回転速度が０になっていること、或いはイグニッションスイッチがＯＦＦになっていることを判定することで行われる。また、吸い戻し完了判定は、吸い戻し完了フラグが１（吸い戻し完了＝１）であるか否かを判定することで行われる。そして、エンジン停止後でかつ尿素水吸い戻しが未完であることを条件に、ステップＳ１３に進む。
【００５２】
ステップＳ１３では、尿素水吸い戻し（尿素水ポンプ２２の逆回転駆動）が開始された後、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間経過前であればステップＳ１４，Ｓ１５を実行する。すなわち、ステップＳ１４では、尿素水ポンプ２２を逆回転駆動（すなわち尿素水吸い戻し状態で駆動）させ、ステップＳ１５では、尿素水添加弁１５の通電を開始する。なおこのとき、尿素水ポンプ２２の逆回転駆動の開始から数秒程度遅れて尿素水添加弁１５の通電が開始されると良い。
【００５３】
また、尿素水吸い戻しが開始された後、所定時間が経過すると、ステップＳ１６，Ｓ１７を実行する。すなわち、ステップＳ１６では、尿素水ポンプ２２の駆動を停止し、ステップＳ１７では、尿素水添加弁１５の通電を終了する。その後、ステップＳ１８では、吸い戻し完了フラグに１をセットする。
【００５４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５５】
尿素ＳＣＲシステムにおいて、エンジン停止後、尿素水添加弁１５を開状態とするとともに、尿素水ポンプ２２を逆回転駆動するようにしたため、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水を尿素水タンク２１に回収することができる。その結果、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内において尿素水の凍結が防止され、ひいてはこれら各部材の破損等を抑制することができる。つまり、尿素水供給系の各部品の保護を図ることができる。
【００５６】
尿素水吸い戻しに際し、尿素水添加弁１５を開状態としたため、同尿素水添加弁１５の先端添加口から尿素水供給管２３へのエア導入が行われ、尿素水供給管２３内の残留尿素水を効率良く回収することができる。
【００５７】
尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内において尿素水の凍結が防止できれば、次回のエンジン始動時において早期に尿素水の使用が可能となる。したがって、排気浄化効果が向上し、排気エミッションの改善を図ることができる。
【００５８】
本実施形態は、尿素水添加弁１５で余剰となった尿素水を尿素水タンク２１側に戻すためのリターン経路を具備していない、いわゆるリターンレスタイプの尿素ＳＣＲシステムにおいて好適に実現できる。つまり、リターン経路を有するリターンタイプの尿素ＳＣＲシステムでは、リターン経路を通じて尿素水供給管２３内の尿素水を排出することが考えられるが、リターンレスタイプのシステムでは、尿素水供給管２３内の尿素水の排出が困難となる。この点本実施形態によれば、リターンレスタイプのシステムであっても、尿素水供給管２３内の尿素水を容易にかつ確実に排出することができる。
【００５９】
尿素水吸い戻しに際し、尿素水ポンプ２２を逆回転状態（尿素水吸い戻し状態）で先に駆動し、その後、尿素水添加弁１５を開状態とする構成としたため、尿素水添加弁１５の開弁前に、尿素水供給管２３内の尿素水圧力を低下させる（例えば負圧を発生させる）ことができる。したがって、尿素水添加弁１５の開弁時においてその先端添加口から排気管１１内に尿素水が漏れ出ることが抑制できる。
【００６０】
尿素水ポンプ２２として３相交流モータを用いることで、正逆両方向に回転可能な構成、すなわち尿素水の圧送及び吸い戻しが共に可能な構成が容易に実現できる。この場合、尿素水圧送／尿素水吸い戻しの状態切替を、ポンプ回転方向の切替だけで行うことができ、実用性の高いものとなると考えられる。
【００６１】
尿素水添加弁１５としてインジェクタタイプの電磁式開閉弁を用いる構成としたため、尿素水添加のＯＮ／ＯＦＦや尿素水添加量の制御等を任意にかつ高精度に行うことができる。これにより、尿素水の無駄な消費を抑制でき、尿素水消費量の低減を図ることができる。
【００６２】
尿素水添加弁１５を、ＤＰＦ１１（ＰＭ除去用フィルタ）の下流側に設ける構成とした。これにより、尿素水添加弁１５の先端添加口がＰＭにより汚染されるといった不都合が抑制でき、尿素水添加弁１５を長期にわたって使用することが可能になる。
【００６３】
ＳＣＲ触媒１３に対する還元剤として尿素水を使用し、ＳＣＲ触媒１３が、尿素水から生成されるアンモニアによりＮＯｘを還元するＮＯｘ還元反応（上記反応式（式１）〜（式３））を促進する構成とし、このシステムを、ディーゼルエンジン搭載の車両に装着した。これにより、燃焼過程でＮＯｘの発生を許容して燃費及びＰＭを改善することなども可能になり、ひいては自動車の性能向上や排気クリーン化に大きく貢献することができるようになる。
【００６４】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態における尿素ＳＣＲシステムを、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。図５は本実施形態におけるシステムの構成図であり、同図において、前述した図１のシステム構成と同等の構成については同一の部材番号を付すとともにその説明を省略する。
【００６５】
図５に示すように、尿素水供給管２３において尿素水添加弁１５の近傍には分岐管７１が設けられており、その分岐管７１に吸気弁７２が設けられている。吸気弁７２は、内蔵バネの付勢力と尿素水圧力とのバランスにより開閉する機械式のチェック弁により構成されており、本システムでは、エンジン停止後において尿素水ポンプ２２が逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動された時に尿素水供給管２３内の負圧により開放されて外部からエアを導入するものとなっている。なお、吸気弁７２として電磁式の開閉弁を用い、エンジン停止後において尿素水ポンプ２２が逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動された時に電気的に開放される構成とすることも可能である。
【００６６】
ここで、エンジン停止後における尿素水吸い戻し制御としては、以下の（１）〜（３）の各処理が順に行われる。
【００６７】
（１）第１処理として、尿素水添加弁１５を非通電として閉状態のままとし、かつ尿素水ポンプ２２を逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動する（「第１手段」に相当）。
【００６８】
（２）次に、第２処理として、尿素水添加弁１５を通電して開状態とし、かつ尿素水ポンプ２２を正回転（尿素水圧送状態）で駆動する（「第２手段」に相当）。
【００６９】
（３）次に、第３処理として、尿素水添加弁１５を再び非通電として閉状態とし、かつ再び尿素水ポンプ２２を逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動する（「第３手段」に相当）。
【００７０】
図６は、本実施形態における尿素水吸い戻し制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、前記図４の処理に置き換えてＥＣＵ３０により繰り返し実行される。
【００７１】
図６において、ステップＳ２１では、エンジン停止後であるか否かを判定し、ステップＳ２２では、尿素水吸い戻しが既に完了しているか否かを判定する（図４のステップＳ１１，Ｓ１２に同じ）。そして、エンジン停止後でかつ尿素水吸い戻しが未完であることを条件に、ステップＳ２３に進む。
【００７２】
ステップＳ２３では、第１処理が終了したか否かを判定し、第１処理の終了前であれば、ステップＳ２４に進んで第１処理を実行する。すなわち、尿素水添加弁１５を閉状態とするとともに尿素水ポンプ２２を逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動する。
【００７３】
また、第１処理が終了していれば、ステップＳ２５で第２処理が終了したか否かを判定する。そして、第２処理の終了前であれば、ステップＳ２６に進んで第２処理を実行する。すなわち、尿素水添加弁１５を開状態とするとともに尿素水ポンプ２２を正回転（尿素水圧送状態）で駆動する。
【００７４】
また、第２処理が終了していれば、ステップＳ２７で第３処理が終了したか否かを判定する。そして、第３処理の終了前であれば、ステップＳ２８に進んで第３処理を実行する。すなわち、再び尿素水添加弁１５を閉状態とするとともに尿素水ポンプ２２を逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動する。第３処理が終了している場合にはステップＳ２９に進み、吸い戻し完了フラグに１をセットする。
【００７５】
次に、エンジン停止後において、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水が尿素水タンク２１に回収される様子を図７を参照して説明する。図７において、（ａ）は第１処理の実行状態を、（ｂ）は第２処理の実行状態を、（ｃ）は第３処理の実行状態を、それぞれ示している。
【００７６】
図７の（ａ）では、エンジン停止後において、尿素水添加弁１５が閉状態（通電ＯＦＦ）とされて尿素水ポンプ２２が逆回転で駆動される（第１処理）。これにより、吸気弁７２及び分岐管７１を通じて尿素水供給管２３内に外部エアが導入されつつ残留尿素水が吸い戻され、尿素水タンク２１に回収される。なおこのとき、尿素水の吸い戻し時間（尿素水ポンプ２２の逆回転駆動時間）は、尿素水供給管２３において分岐管７１の分岐点と尿素水添加弁１５との間部分を除く部位の容積や、ポンプ吸引能力により定められている。
【００７７】
上記（ａ）によれば、尿素水供給管２３において分岐管７１の分岐点と尿素水添加弁１５との間部分を除く部位について、残留尿素水の回収が完了する。ただし、尿素水供給管２３において分岐管７１の分岐点から尿素水添加弁１５までの間、及び尿素水添加弁１５内には尿素水が残ったままとなる（図のＡ１部分）。
【００７８】
そこで次に、図７の（ｂ）に示すように、尿素水添加弁１５が開状態（通電ＯＮ）とされて尿素水ポンプ２２が正回転で駆動される（第２処理）。これにより、尿素水供給管２３において分岐管７１の分岐点から尿素水添加弁１５までの間、及び尿素水添加弁１５内に残った尿素水が尿素水添加弁１５から排気管１１内に排出される。このとき、第２処理の時点で残留尿素水は比較的少ないため、尿素水ポンプ２２の正回転駆動時間は比較的短時間である。
【００７９】
上記（ｂ）によれば、尿素水添加弁１５及び尿素水供給管２３においてほとんどの残留尿素水が排出される。ただし、尿素水ポンプ２２を正回転駆動したことに伴い、尿素水タンク２１内の尿素水が新たに吸い上げられる（図のＡ２部分）。なお、本処理によれば、多少ながら排気管１１内に尿素水が排出されるが、その排出量は限られるため、尿素水の消費等における不都合は軽微であると考えられる。
【００８０】
そこで次に、図７の（ｃ）に示すように、再び尿素水添加弁１５が閉状態（通電ＯＦＦ）とされるとともに尿素水ポンプ２２が逆回転で駆動される（第３処理）。これにより、尿素水供給管２３内において新たに吸い上げられた尿素水も尿素水タンク２１に回収される。
【００８１】
上記一連の制御動作により、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水が完全に尿素水タンク２１にされる。これにより、尿素水凍結に伴う体積増加により尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３が破損するといった不都合が解消される。
【００８２】
以上詳述した第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、エンジン停止後において尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水を尿素水タンク２１に回収することができ、尿素水の凍結に伴う各部材の破損等を抑制することができる。
【００８３】
また、第１の実施形態では、残留尿素水の回収（吸い戻し）に際し、尿素水添加弁１５を開状態としその先端添加口から排気管１１内のエアを導入したため、排気管１１内に存在する異物（排気中の異物等を含む）を尿素水供給管２３内に吸い込むおそれがあった。この点、本第２の実施形態では、尿素水添加弁１５の先端添加口から、排気管１１内の異物を吸い込むおそれがない。そのため、尿素水添加弁１５において異物等の混入に伴う動作不良のおそれが解消される。また、尿素水供給管２３内の汚濁も抑制できる。
【００８４】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態における尿素ＳＣＲシステムを、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、還元剤添加弁として、上述した尿素水添加弁１５とは異なる構成の尿素水添加弁８０を用いることとしており、図８には尿素水添加弁８０の断面構成を示す。なお本実施形態において、前述した図１のシステム構成と同等の構成については同一の部材番号を付すとともにその説明を省略する。
【００８５】
図８を参照して尿素水添加弁８０の断面構成を説明する。尿素水添加弁８０は、駆動部８１と弁体部８２とを備えた電磁式開閉弁である。駆動部８１は、電磁ソレノイド８３を有し、ターミナル８４から入力される通電信号により通電される。弁体部８２は、主要な構成として、ケーシング８６内に収容されたニードル８７と、ケーシング８６に組み付けられてニードル８７の先端部を摺動可能に保持するノズルボディ８８と、ニードル８７を閉弁方向に付勢するコイルバネ８９と、ケーシング８６及びノズルボディ８８の外周側に設けられた外周カバー９０と、を有する。
【００８６】
ケーシング８６及びノズルボディ８８内には、尿素水吸入口９２から取り込んだ尿素水を流通させるための尿素水通路８６ａ，８８ａが設けられている。ノズルボディ８８の先端部には先端添加口８８ｂが形成されている。また、ケーシング８６及びノズルボディ８８と外周カバー９０との間には外側通路９３が設けられており、ノズルボディ８８に形成された連通通路８８ｃにより、尿素水通路８６ａ，８８ａと外側通路９３とが連通されている。尿素水通路８６ａ，８８ａは、尿素水供給管２３を通じて供給される尿素水を先端添加口８８ｂに導くための「第１通路」に相当し、外側通路９３は、先端添加口８８ｂ付近にて尿素水通路８６ａ，８８ａから分岐して形成される「第２通路」に相当する。
【００８７】
また、ケーシング８６において、外側通路９３に通じるポート部９４には吸気弁９５が設けられている。吸気弁９５は、内蔵バネの付勢力と外側通路９３内の尿素水圧力とのバランスにより開閉する機械式のチェック弁により構成されており、本システムでは、エンジン停止後において尿素水ポンプ２２が逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動された時に外側通路９３内の負圧により開放されて外部からエアを導入するものとなっている。なお、吸気弁９５として電磁式の開閉弁を用い、エンジン停止後において尿素水ポンプ２２が逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動された時に電気的に開放される構成とすることも可能である。
【００８８】
上記構成の尿素水添加弁８０では、ＥＣＵ３０からの通電信号に電磁ソレノイド８３が通電されると、該通電に伴いニードル８７が開弁方向に移動し、そのニードル８７移動によって先端添加口８８ｂが開放されて尿素水が添加（噴射）される。なお通常時においては、吸気弁９５は閉状態のまま保持される。
【００８９】
ちなみに、尿素水添加弁８０は、外周カバー９０を有する点、その外周カバー９０により外側通路９３が形成されている点、及びポート部９４に吸気弁９５が設けられている点で前述した尿素水添加弁１５（第１の実施形態等）と相違するが、それら相違点以外では共通の構成となっている。
【００９０】
図９は、エンジン停止後において、尿素水添加弁８０や尿素水供給管２３内の残留尿素水が尿素水タンク２１に回収される様子を示す略図である。
【００９１】
図９では、エンジン停止後において、尿素水添加弁８０が閉状態（通電ＯＦＦ）とされたまま、尿素水ポンプ２２が逆回転駆動される。これにより、吸気弁９５を通じて尿素水添加弁８０内に外部からエアが導入され、その外部エアが外側通路９３、連通通路８８ｃ、尿素水通路８６ａ，８８ａ等を通じて尿素水添加弁８０内を流れる（尿素水が逆流する）。このとき、外部エアの流れ（エア流）に乗って残留尿素水が吸い戻され、尿素水タンク２１に回収される。なおこのとき、尿素水の吸い戻し時間（尿素水ポンプ２２の逆回転駆動時間）は、尿素水添加弁８０（尿素水通路８６ａ，８８ａ、連通通路８８ｃ、外側通路９３等を含む容積）や尿素水供給管２３の容積、ポンプ吸引能力により定められている。
【００９２】
以上第３の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、エンジン停止後において尿素水添加弁８０や尿素水供給管２３内の残留尿素水を尿素水タンク２１に回収することができ、尿素水の凍結に伴う各部材の破損等を抑制することができる。
【００９３】
また、尿素水添加弁８０に、先端添加口８８ｂ付近にて尿素水通路８６ａ，８８ａから分岐して形成される外側通路９３（第２通路）を設けるとともに、その外側通路９３に通じるポート部９４に吸気弁９５を設けたため、エンジン停止後の尿素水吸い戻しに際し、尿素水添加弁８０内における尿素水の残留を極力回避することができる。この場合、尿素水添加弁８０及び尿素水供給管２３からなる尿素水供給系の残留尿素水を、１回のポンプ駆動（吸い戻し駆動）でほぼ全て回収することができる。
【００９４】
［別の実施形態］
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されても良い。
【００９５】
上記実施形態では、エンジン停止後であることを条件に尿素水ポンプ２２の駆動により尿素水吸い戻しを行う旨説明したが（図４，図６のフローチャート参照）、エンジン停止後であること以外に、尿素水吸い戻しの実行条件を規定しても良い。例えば、エンジン停止時の外気温を計測する手段を設け、その外気温が所定の低温値であること（すなわち、尿素水凍結の可能性があること）を条件に、尿素水吸い戻しを行う構成としても良い。又は、夜間などにおいて外気温が下がる時間帯に外気温を計測する手段を設け、エンジン停止状態であり、かつ前記時間帯に計測した外気温が所定の低温値であることを条件に、尿素水吸い戻しを行う構成としても良い。
【００９６】
上記第２の実施形態では、吸い戻し制御処理として、３つの処理（第１処理〜第３処理）を順次実施したが、これを変更する。例えば、第１処理と第２処理だけを実施するものであっても良い。この場合、吸い戻し制御処理として、
（１）尿素水添加弁１５を非通電として閉状態のままとし、かつ尿素水ポンプ２２を逆回転（尿素水吸い戻し状態）で駆動する。
（２）尿素水添加弁１５を通電して開状態とし、かつ尿素水ポンプ２２を正回転（尿素水圧送状態）で駆動する。
を（１）→（２）の順に実施する。
【００９７】
本構成においても、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水を概ね回収することができ、尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３の破損防止を図ることができる。
【００９８】
上記第３の実施形態では、尿素水添加弁８０において、第２通路としての外側通路９３に通じるポート部９４に吸気弁９５を設けたが、かかる構成では、吸気弁９５における油密不良により尿素水が外部に漏れ出ることが懸念される。そこで、吸気弁を尿素水タンク２１内の空間部に設置する。図１０にその概略構成を示す。図１０では、尿素水添加弁８０のポート部９４（図８参照）に尿素水配管１０１が接続されており、その尿素水配管１０１が尿素水タンク２１まで延ばして設けられるとともに、尿素水タンク２１内における空間部に吸気弁１０２が設けられている。なお、吸気弁１０２は、吸気弁９５と同様の構成を有し、内蔵バネの付勢力と尿素水配管１０１内の尿素水圧力とのバランスにより開閉する機械式のチェック弁により構成されている（ただし、電磁式の開閉弁でも可）。
【００９９】
上記図１０の構成では、仮に吸気弁１０２における油密不良により尿素水が外部に漏れ出るような事態が生じても、その漏れ出た尿素水を尿素水タンク２１内でそのまま回収することができる。なお本構成においても、エンジン停止後の尿素水吸い戻しに際しては、尿素水添加弁８０が閉状態（通電ＯＦＦ）とされたまま、尿素水ポンプ２２が逆回転駆動される。これにより、吸気弁１０２と尿素水配管１０１とを通じて尿素水添加弁８０内に外部からエアが導入され、その外部エアの流れ（エア流）に乗って尿素水添加弁８０や尿素水供給管２３内の残留尿素水が吸い戻され、尿素水タンク２１に回収される（図９と同じ）。
【０１００】
また、図１１に示すように、尿素水添加弁８０においてポート部９４（図８参照）に接続される尿素水配管１０１に、尿素水圧力を調整するための圧力調整弁（圧力調整装置）１０３を接続し、該圧力調整弁１０３による圧力調整に際し余剰となる尿素水を尿素水タンク２１内に排出する構成としても良い。この場合、圧力調整弁１０３そのものを尿素水タンク２１内に設けるか、圧力調整弁１０３の尿素水排出部（リターン配管）のみを尿素水タンク２１内に設けると良い。本構成によれば、エンジン運転時における尿素水の使用（排気管１１への添加供給）に際し、尿素水添加弁８０に供給される尿素水の一部は、外側通路９３（第２通路）から尿素水配管１０１を経由して圧力調整弁１０３に流れ、尿素水の余剰分がリターン配管（図示略）尿素水タンク２１に逐次排出されるようになる。したがって、尿素水添加弁８０から尿素水タンク２１への尿素水の流れ（換言すれば、尿素水の循環）が生じ、その尿素水により尿素水添加弁８０を冷却することができる。
【０１０１】
上記実施形態では、尿素水タンク２１内に設置した尿素水ポンプ２２を正逆回転可能な構成とし、同ポンプ２２を逆回転駆動させることで尿素水添加弁１５や尿素水供給管２３内の残留尿素水を尿素水タンク２１に回収する構成としたが、これを変更しても良い。例えば、独立した２つのポンプ部を有する尿素水ポンプを用い、その一方のポンプ部（圧送用ポンプ部）で尿素水の圧送を行い、他方のポンプ部（吸い戻し用ポンプ部）で尿素水の吸い戻しを行うこととする。より具体的には、図１２に示すように、尿素水ポンプ１１０には、圧送用ポンプ部１１１と吸い戻し用ポンプ部１１２とが設けられている。これら各ポンプ部１１１，１１２はそれぞれ個別にモータ駆動部を有し、それらのモータ駆動部は片方向にのみ回転可能なものとなっている。圧送用ポンプ部１１１と吸い戻し用ポンプ部１１２とにはそれぞれ配管１１３，１１４が接続され、その集合部に流路切替装置（例えば、流路切替弁）１１５が設けられ、さらにその流路切替装置１１５に尿素水供給管２３が接続されている。流路切替装置１１５はＥＣＵ３０からの制御信号により切替操作され、その切替操作に伴い、圧送用ポンプ部１１１と尿素水供給管２３とが連通された状態と、吸い戻し用ポンプ部１１２と尿素水供給管２３とが連通された状態との切替がなされるようになっている。
【０１０２】
そして上記構成において、通常のエンジン運転時には、図１２の（ａ）に示すように、流路切替装置１１５が圧送用ポンプ部１１１と尿素水供給管２３とを連通する状態に制御されるとともに、圧送用ポンプ部１１１がＯＮ（駆動）、吸い戻し用ポンプ部１１２がＯＦＦに制御される。これにより、尿素水タンク２１内の尿素水が尿素水供給管２３を通じて尿素水添加弁に供給される。また、エンジン停止後には、図１２の（ｂ）に示すように、流路切替装置１１５が吸い戻し用ポンプ部１１２と尿素水供給管２３とを連通する状態に制御されるとともに、圧送用ポンプ部１１１がＯＦＦ、吸い戻し用ポンプ部１１２がＯＮ（駆動）に制御される。これにより、尿素水供給管２３等の残留尿素水が尿素水タンク２１に回収される。
【０１０３】
図１２の構成においても、エンジン停止後に、尿素水ポンプ１１０を尿素水圧送状態とは異なる尿素水吸い戻し状態で駆動することができ、上記同様、尿素水供給管２３等の残留尿素水を尿素水タンク２１に回収することができる。これにより、尿素水供給管２３等において尿素水の凍結を防止し、それら各部品の保護を図ることができる。
【０１０４】
尿素水添加弁として、エアアシスト式の添加弁を用いることも可能である。具体的には、コンプレッサ（車載コンプレッサ）で圧縮された圧縮空気を尿素水供給系に導き、その圧縮空気により尿素水を微粒化する構成とする。ちなみに、大型トラック等においては、ブレーキ圧を調整するためにエア供給源を搭載しているものもあるため、これをエアアシストのためのエア供給源として利用すると良い。
【０１０５】
現状においては、車載ディーゼルエンジン用の尿素ＳＣＲシステムとしての需要を主に実用化が検討されているが、他のエンジン、例えばガソリンエンジン（火花点火式エンジン）用の尿素ＳＣＲシステムとしても実用化は可能である。また、尿素水以外の還元剤を用いる排気浄化システムにおいても本発明を同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】第１の実施形態において尿素ＳＣＲシステムの概略を示す構成図。
【図２】尿素水ポンプの内部構造を示す断面図。
【図３】尿素水回収の様子を示す説明図。
【図４】尿素水吸い戻し制御の処理手順を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態における尿素ＳＣＲシステムを示す構成図。
【図６】第２の実施形態における尿素水吸い戻し制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態において尿素水回収の様子を示す説明図。
【図８】第３の実施形態における尿素水添加弁の構成を示す断面図。
【図９】第３の実施形態において尿素水回収の様子を示す説明図。
【図１０】別の実施形態において尿素水回収の様子を示す説明図。
【図１１】別の実施形態において尿素水回収の様子を示す説明図。
【図１２】別の実施形態においてシステムの概略構成を説明する説明図。
【符号の説明】
【０１０７】
１１…排気管、１２…ＤＰＦ、１３…ＳＣＲ触媒（排気浄化用触媒）、１５…尿素水添加弁（還元剤添加弁）、２１…尿素水タンク（還元剤容器）、２２…尿素水ポンプ、２３…尿素水供給管（還元剤供給管）、２５…圧力調整弁、３０…ＥＣＵ、７１…分岐管、７２…吸気弁、８０…尿素水添加弁、８６ａ，８８ａ…尿素水通路（第１通路）、８８ｂ…先端添加口、９３…外側通路（第２通路）、９５…吸気弁、１０１…尿素水配管、１０２…吸気弁、１０３…圧力調整弁、１１０…尿素水ポンプ、１１１…圧送用ポンプ部、１１２…吸い戻し用ポンプ部、１１５…流路切替装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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