(57)【要約】【課題】還元剤供給装置１において、エンジン停止後に供給ポンプ３の内部に還元剤が残留して凍結するのを阻止し、還元剤の凍結による供給ポンプ３の破損を防止することにある。【解決手段】還元剤供給装置１は、第１気相部２０に空気を送り込むエアポンプ２１と、第１気相部２０を大気に対して開閉する第１弁装置２２と、供給ポンプ３の吸引口１７と同位に配されて第１タンク１４に装着される液面検知センサ２５とを備える。これにより、エンジンが停止して還元剤の供給が不要になった場合、エアポンプ２１を起動して第１気相部２０を加圧することで第１液面２８を低下させ供給ポンプ３から還元剤を抜き出すことができる。このため、エンジン停止後に供給ポンプ３の内部に還元剤が残留して凍結するのを阻止し、還元剤の凍結による供給ポンプ３の破損を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置において、  
液状の還元剤を貯留して液相部を形成するタンクから還元剤を吸引し排ガスの方に供給する供給ポンプと、
前記タンクの内部で液相部の上部領域を占める気相部の圧力を操作することで、前記供給ポンプの内部から前記タンクに還元剤を抜き出す抜出手段と、
前記タンクの気相部の圧力を操作することで、前記タンクから前記供給ポンプの内部に還元剤を充填する充填手段と、
前記エンジンの運転状態に応じて前記抜出手段および前記充填手段を制御する制御手段とを備える還元剤供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の還元剤供給装置において、
前記タンクは、前記供給ポンプを内部に収容して前記供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、この第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画され、
前記抜出手段は、前記第１タンクの気相部を加圧することで前記第１タンクから前記第２タンクに還元剤を流入させる第１気相部加圧手段であり、
前記充填手段は、前記第１タンクの気相部を減圧することで前記第２タンクから前記第１タンクに還元剤を流入させる第１気相部減圧手段であることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の還元剤供給装置において、
前記タンクは、前記供給ポンプを内部に収容して前記供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、前記第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画され、
前記抜出手段は、前記第２タンクの気相部を減圧することで前記第１タンクから前記第２タンクに還元剤を流入させる第２気相部減圧手段であり、
前記充填手段は、前記第２タンクの気相部を加圧することで前記第２タンクから前記第１タンクに還元剤を流入させる第２気相部加圧手段であることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項４】
請求項１に記載の還元剤供給装置において、
前記供給ポンプは前記タンクの外部に配される外部供給ポンプであり、この外部供給ポンプの吸引口には前記タンクの液相部に通じる供給流路が接続し、
前記抜出手段は、前記タンクの気相部を減圧することで、前記供給流路を介して前記供給ポンプの内部から還元剤を抜き出し、
前記充填手段は、前記タンクの気相部を加圧することで、前記供給流路を介して前記供給ポンプの内部に還元剤を充填することを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の還元剤供給装置において、
前記抜出手段および前記充填手段は、前記タンクの気相部へ空気を吐出する機能と前記タンクの気相部から空気を吸引する機能とを切り替えることができる１機のエアポンプであることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の還元剤供給装置において、
前記抜出手段および前記充填手段は、加圧源および減圧源と前記タンクの気相部との連通状態を切り替える１または複数の切替弁であることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載の還元剤供給装置において、
前記供給ポンプの内部における還元剤の充填状態を検出する検出手段を備えることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項８】
請求項７に記載の還元剤供給装置において、
前記タンクは、前記供給ポンプを内部に収容して前記供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、この第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画され、
前記検出手段は、前記第１タンクにおける還元剤の液面が前記供給ポンプよりも低位にあることを検知する低位検知手段であることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項９】
請求項７に記載の還元剤供給装置において、
前記タンクは、前記供給ポンプを内部に収容して前記供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、この第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画され、
前記検出手段は、前記第１タンクにおける還元剤の液面が前記供給ポンプよりも高位にあることを検知する高位検知手段であることを特徴とする還元剤供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化するために、排ガスに還元剤を供給する還元剤供給装置が公知である。この還元剤は、例えば、尿素水であり、尿素の分解により発生するアンモニア（ＮＨ３）が、触媒によりＮＯｘと反応して無害な窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成することで、ＮＯｘが浄化される。そして、還元剤は、排気管の内部に開口する噴射孔から噴射されて排ガス中に広がり、触媒まで導かれる。
【０００３】
ところで、還元剤供給装置は、還元剤をタンクに貯留し、タンク内の還元剤を供給ポンプにより吸引して排ガスの方に供給する（例えば、特許文献１参照）。このため、エンジン停止後に還元剤の供給が不要になると、供給ポンプの内部に残留した還元剤が凍結する虞がある。そして、供給ポンプの内部で還元剤の凍結が生じると、供給ポンプが破損して次回のエンジン運転時に還元剤を供給できなくなる虞がある。
【特許文献１】特表２００４−５１００９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、還元剤供給装置において、エンジン停止後に供給ポンプの内部に還元剤が残留して凍結するのを阻止し、還元剤の凍結による供給ポンプの破損を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の還元剤供給装置は、エンジンの排ガスに還元剤を供給するものであり、液状の還元剤を貯留して液相部を形成するタンクから還元剤を吸引し排ガスの方に供給する供給ポンプと、タンクの内部で液相部の上部領域を占める気相部の圧力を操作することで、供給ポンプの内部からタンクに還元剤を抜き出す抜出手段と、タンクの気相部の圧力を操作することで、タンクから供給ポンプの内部に還元剤を充填する充填手段と、エンジンの運転状態に応じて抜出手段および充填手段を制御する制御手段とを備える。
【０００６】
これにより、エンジンが停止して還元剤の供給が不要になった場合、抜出手段により供給ポンプから還元剤を抜き出すことができる。このため、エンジン停止後に供給ポンプの内部に還元剤が残留して凍結するのを阻止し、還元剤の凍結による供給ポンプの破損を防止することができる。また、エンジンが始動して還元剤の供給が必要になった場合、充填手段により供給ポンプに還元剤を充填することができる。このため、供給ポンプの内部を空にしても、直ちに供給ポンプに還元剤を充填し、排ガスの方に還元剤を供給することができる。
【０００７】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の還元剤供給装置によれば、タンクは、供給ポンプを内部に収容して供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画される。また、抜出手段は、第１タンクの気相部を加圧することで第１タンクから第２タンクに還元剤を流入させる第１気相部加圧手段であり、充填手段は、第１タンクの気相部を減圧することで第２タンクから第１タンクに還元剤を流入させる第１気相部減圧手段である。
【０００８】
これにより、第１タンクの気相部（第１気相部とする）を加圧して第１タンクの還元剤の液面（第１液面とする）を下げることで、供給ポンプから還元剤を抜き出すことができる。また、第１気相部を減圧して第１液面を上げることで、供給ポンプに還元剤を充填することができる。このように、第１気相部の圧力を操作して第１液面を上下させることで、供給ポンプに対する還元剤の抜き出しおよび充填を容易に行うことができる。
【０００９】
なお、第１気相部の圧力操作は、例えば、第１気相部に空気を送り込むエアポンプを第１気相部加圧手段とし、第１気相部を大気に対して開閉する弁装置を第１気相部減圧手段として用いることにより容易に行うことができる。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の還元剤供給装置によれば、タンクは、供給ポンプを内部に収容して供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画される。また、抜出手段は、第２タンクの気相部を減圧することで第１タンクから第２タンクに還元剤を流入させる第２気相部減圧手段であり、充填手段は、第２タンクの気相部を加圧することで第２タンクから第１タンクに還元剤を流入させる第２気相部加圧手段である。
【００１１】
これにより、第２タンクの気相部（第２気相部とする）を減圧して第２タンクの還元剤の液面（第２液面とする）を上げるとともに第１液面を下げることで、供給ポンプから還元剤を抜き出すことができる。また、第２気相部を加圧して第２液面を下げるとともに第１液面を上げることで、供給ポンプに還元剤を充填することができる。このように、第２気相部の圧力を操作して第１液面を上下させることで、供給ポンプに対する還元剤の抜き出しおよび充填を容易に行うことができる。
【００１２】
なお、第２気相部の圧力操作は、例えば、第２気相部に空気を送り込むエアポンプを第２気相部加圧手段とし、第２気相部を大気に対して開閉する弁装置を第２気相部減圧手段として用いることにより容易に行うことができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の還元剤供給装置によれば、供給ポンプはタンクの外部に配される外部供給ポンプであり、外部供給ポンプの吸引口にはタンクの液相部に通じる供給流路が接続している。また、抜出手段は、タンクの気相部を減圧することで、供給流路を介して供給ポンプの内部から還元剤を抜き出し、充填手段は、タンクの気相部を加圧することで、供給流路を介して供給ポンプの内部に還元剤を充填する。
【００１４】
これにより、タンクの気相部を減圧してタンクの還元剤の液面を上げることで、外部供給ポンプから還元剤を抜き出すことができる。また、気相部を加圧して液面を下げることで、外部供給ポンプに還元剤を充填することができる。このように、気相部の圧力を操作して液面を上下させることで、供給ポンプに対する還元剤の抜き出しおよび充填を容易に行うことができる。
【００１５】
なお、気相部の圧力操作は、例えば、気相部に空気を送り込むエアポンプを充填手段とし、気相部を大気に対して開閉する弁装置を抜出手段として用いることにより容易に行うことができる。
【００１６】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の還元剤供給装置によれば、抜出手段および充填手段は、タンクの気相部へ空気を吐出する機能とタンクの気相部から空気を吸引する機能とを切り替えることができる１機のエアポンプである。
これにより、供給ポンプに対する還元剤の抜き出しおよび充填を、１つの機器により行うことができる。
【００１７】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の還元剤供給装置によれば、抜出手段および充填手段は、加圧源および減圧源とタンクの気相部との連通状態を切り替える１または複数の切替弁である。
これにより、抜出手段および充填手段を弁装置のみで構成することができる。なお、車両には、加圧源として利用できるエアコンプレッサや、減圧源として利用できるエンジンへの吸気管が具備されているので、上記のような構成を容易に組むことができる。
【００１８】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の還元剤供給装置は、供給ポンプの内部における還元剤の充填状態を検出する検出手段を備える。
これにより、供給ポンプの内部における還元剤の充填状態を監視することができるので、抜出手段や充填手段を効果的に制御することができる。
【００１９】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の還元剤供給装置によれば、検出手段は、第１タンクにおける還元剤の液面が供給ポンプよりも低位にあることを検知する低位検知手段である。
これにより、供給ポンプからの還元剤の抜き出しが終了したことを確実に検知することができる。
【００２０】
〔請求項９の手段〕
請求項９に記載の還元剤供給装置によれば、検出手段は、第１タンクにおける還元剤の液面が供給ポンプよりも高位にあることを検知する高位検知手段である。
これにより、供給ポンプへの還元剤の充填が終了したことを確実に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
最良の形態１の還元剤供給装置は、エンジンの排ガスに還元剤を供給するものであり、液状の還元剤を貯留して液相部を形成するタンクから還元剤を吸引し排ガスの方に供給する供給ポンプと、タンクの内部で液相部の上部領域を占める気相部の圧力を操作することで、供給ポンプの内部からタンクに還元剤を抜き出す抜出手段と、タンクの気相部の圧力を操作することで、タンクから供給ポンプの内部に還元剤を充填する充填手段と、エンジンの運転状態に応じて抜出手段および充填手段を制御する制御手段とを備える。
【００２２】
そして、この還元剤供給装置によれば、タンクは、供給ポンプを内部に収容して供給ポンプにより還元剤を吸引される第１タンクと、第１タンクの液相部と連通する液相部を形成する第２タンクとに区画される。また、抜出手段は、第１タンクの気相部を加圧することで第１タンクから第２タンクに還元剤を流入させる第１気相部加圧手段であり、充填手段は、第１タンクの気相部を減圧することで第２タンクから第１タンクに還元剤を流入させる第１気相部減圧手段である。
【００２３】
また、この還元剤供給装置は、供給ポンプの内部における還元剤の充填状態を検出する検出手段を備え、この検出手段は、第１タンクにおける還元剤の液面が供給ポンプよりも低位にあることを検知する低位検知手段である。
【００２４】
最良の形態２の還元剤供給装置によれば、抜出手段は、第２タンクの気相部を減圧することで第１タンクから第２タンクに還元剤を流入させる第２気相部減圧手段であり、充填手段は、第２タンクの気相部を加圧することで第２タンクから第１タンクに還元剤を流入させる第２気相部加圧手段である。
【実施例１】
【００２５】
〔実施例１の構成〕
実施例１の還元剤供給装置１の構成を、図１を用いて説明する。
還元剤供給装置１は、エンジン（図示せず）の排ガスに還元剤を供給するものであり、排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化するために用いられる。還元剤は、例えば、尿素水であり、尿素の分解により発生するアンモニア（ＮＨ３）が、触媒（図示せず）によりＮＯｘと反応して無害な窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成することで、ＮＯｘが浄化される。
【００２６】
還元剤供給装置１は、例えば、還元剤を貯留するタンク２から還元剤を吸引して吐出する供給ポンプ３と、供給ポンプ３から吐出された還元剤を排気管４の内部に噴射する添加弁５と、供給ポンプ３の吐出圧を所定値以下に規制する吐出圧調整弁６と、供給ポンプ３から添加弁５に向かう還元剤の温度を検出する温度センサ７と、供給ポンプ３から添加弁５に向かう還元剤の圧力を検出する圧力センサ８と、供給ポンプ３から添加弁５に向かう還元剤の異物を除去するフィルタ９と、温度センサ７や圧力センサ８からの出力に応じて供給ポンプ３や添加弁５の作動を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵ１０とする）とを備える。
【００２７】
供給ポンプ３は、例えば、永久磁石が装着されたロータ（図示せず）と、コイルが巻線されたステータ（図示せず）とを有し、永久磁石による磁界とコイルに通電される電流との相互作用によりトルクを発生するブラシレスモータ（図示せず）をアクチュエータとする。
【００２８】
添加弁５は、排ガスが通る排気管４に装着され、噴射孔を含む先端部は、排気管４の内部に突出する。そして、還元剤は、供給ポンプ３から添加弁５まで導かれ、直接、排気管４の内部に噴射される。また、噴射された還元剤は、排ガスと混合した後に触媒に導かれ、上記のようにＮＯｘを浄化する。なお、添加弁５は、通電により弁体（図示せず）を開弁側に磁気吸引するソレノイドコイル（図示せず）を有する。そして、ＥＣＵ１０は、ソレノイドコイルへの通電を制御することで、添加弁５による還元剤の噴射量や噴射時期等を制御する。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、制御機能および演算機能を発揮するＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置ならびに出力装置等により構成される周知のマイクロコンピュータであり、エンジンの運転状態に応じて、各種機器のアクチュエータに指令して機器の駆動制御を行うものである。すなわち、ＥＣＵ１０は、温度センサ７や圧力センサ８等の各種センサからの入力に応じて、供給ポンプ３や添加弁５等の作動を制御する。
【００３０】
〔実施例１の特徴〕
実施例１の還元剤供給装置１の特徴を、図１を用いて説明する。
実施例１の還元剤供給装置１によれば、タンク２は、還元剤により形成される液相部が互いに連通する２つのタンク（以下、第１、第２タンク１４、１５とする）に区画され、供給ポンプ３は、吐出口１６が吸引口１７よりも上方となるように配されて第１タンク１４の内部に収容されている。
【００３１】
また、還元剤供給装置１は、第１タンク１４の気相部（以下、第１気相部２０とする）に空気を送り込むエアポンプ２１と、第１気相部２０を大気に対して開閉する第１弁装置２２と、第２タンク１５の気相部（以下、第２気相部２３とする）を大気に対して開閉する第２弁装置２４と、供給ポンプ３の吸引口１７と同位に配されて第１タンク１４に装着される液面検知センサ２５とを備える。
なお、第１、第２気相部２０、２３は、各々、第１、第２タンク１４、１５の液相部の上部領域を占めるように形成されて区画され、互いに非連通である。
【００３２】
そして、ＥＣＵ１０は、液面検知センサ２５からの入力、およびエンジンの運転状態を示す各種センサからの入力、自身のエンジン停止または始動の判断等に応じて、エアポンプ２１、第１、第２弁装置２２、２４を制御する制御手段として機能する。
【００３３】
エアポンプ２１は、外気を吸引加圧して第１気相部２０に向けて吐出するものであり、第１気相部２０を加圧するときに作動するように制御される。そして、エアポンプ２１は、第１気相部２０に空気を送り込み第１気相部２０を加圧することで第１タンク１４から第２タンク１５に還元剤を流入させる第１気相部加圧手段として機能する。さらに、エアポンプ２１は、第１気相部２０を加圧して第１タンク１４の還元剤の液面（以下、第１液面２８とする）を低下させることで、供給ポンプ３の内部から還元剤を抜き出す抜出手段として機能する。
【００３４】
第１弁装置２２は、第１気相部２０を加圧するときに閉弁するように制御され、第１気相部２０を大気に対して閉鎖する。また、第１弁装置２２は、加圧された第１気相部２０を減圧するときに開弁するように制御され、第１気相部２０を大気に対して開放する。そして、第１弁装置２２は、加圧された第１気相部２０から空気を排出し第１気相部２０を減圧することで第２タンク１５から第１タンク１４に還元剤を流入させる第１気相部減圧手段として機能する。さらに、第１弁装置２２は、加圧された第１気相部２０を減圧して第１液面２８を上昇させることで、供給ポンプ３の内部に還元剤を充填する充填手段として機能する。
【００３５】
第２弁装置２４は、第１気相部２０を加圧するときおよび減圧するときの両方において開弁するように制御される。
まず、第２弁装置２４は、第１気相部２０を加圧して供給ポンプ３の内部から還元剤を抜き出すときに開弁する。これにより、第２弁装置２４は、第１液面２８の低下（つまり、第２タンク１５の還元剤の液面（以下、第２液面３０とする）の上昇）により加圧される第２気相部２３を大気に対して開放し第２気相部２３から空気を排出することで、供給ポンプ３からの還元剤の抜き出しをアシストする。
【００３６】
また、第２弁装置２４は、第１気相部２０を減圧して供給ポンプ３の内部に還元剤を充填するときにも開弁する。これにより、第２弁装置２４は、第１液面２８の上昇（つまり、第２液面３０の低下）により減圧される第２気相部２３を大気に対して開放し第２気相部２３に外気を導くことで、供給ポンプ３への還元剤の充填をアシストする。
【００３７】
液面検知センサ２５は、液（還元剤）に浸っているときと浸っていないときとで異なる電気信号を出力するものである。これにより、液面検知センサ２５は、吸引口１７と同位に配されて第１タンク１４に装着されることで、第１液面２８が供給ポンプ３よりも低位にあることを検知する低位検知手段として機能する。さらに、液面検知センサ２５は、低位検知手段として機能することで、供給ポンプ３の内部における還元剤の充填状態を検出する検出手段として機能する。
【００３８】
〔実施例１の制御方法〕
実施例１の還元剤供給装置１による制御方法を、図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１でエンジンが始動したか否かを判断し、エンジンが始動していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、エンジンが始動していなければ（ＮＯ）、エンジンが始動するまで待機する。ステップＳ２では、第１、第２弁装置２２、２４を両方とも開弁して第１、第２気相部２０、２３を両方とも大気に開放する。これにより、第１液面２８が、図２に示すレベルから上昇を開始する。
【００３９】
次に、ステップＳ３で第１液面２８が液面検知センサ２５により検知されたか否かを判断し、第１液面２８が検知されていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、第１液面２８が検知されていなければ（ＮＯ）、検知されるまで待機する。ステップＳ４では、供給ポンプ３を起動して供給ポンプ３から添加弁５への還元剤の供給を開始する。すなわち、ステップＳ３、Ｓ４では、供給ポンプ３の内部に還元剤の充填が始まったか否かを判断し、充填が始まっていれば供給ポンプ３を起動して添加弁５への供給を開始する。
【００４０】
そして、ステップＳ５でエンジンが停止したか否かを判断し、エンジンが停止していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、エンジンが停止していなければ（ＮＯ）、エンジンが停止するまで待機する。なお、エンジン運転中の供給ポンプ３のオンオフや第１、第２弁装置２２、２４の開閉は別の制御フローに基づいて制御される。
ステップＳ６では、供給ポンプ３を停止して供給ポンプ３から添加弁５への還元剤の供給を停止する。
【００４１】
次に、ステップＳ７で第１弁装置２２を閉弁して第１気相部２０を大気に対して閉鎖し、第２弁装置２４を開弁して第２気相部２３を大気に開放し、ステップＳ８でエアポンプ２１を起動する。これにより、第１液面２８が、図１に示すレベルから低下を開始する。
【００４２】
次に、ステップＳ９で第１液面２８が液面検知センサ２５により検知されなくなったか否かを判断し、第１液面２８が検知されなくなっていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、第１液面２８が検知されていれば（ＮＯ）、検知されなくなるまで待機する。ステップＳ１０では、エアポンプ２１を停止し、続いてステップＳ１１で第２弁装置２４を閉弁して第２気相部２３を大気に対して閉鎖する。すなわち、ステップＳ９〜Ｓ１１では、供給ポンプ３の内部から還元剤の抜き出しが終わったか否かを判断し、抜き出しが終わっていればエアポンプ２１を停止し第２弁装置２４を閉弁して第１液面２８が供給ポンプ３よりも低位にある状態を維持する。
【００４３】
なお、エンジン停止中も還元剤が供給ポンプ３の内部に浸入しないように（つまり、第１液面２８が液面検知センサ２５により検知されないように）、別の制御フローに基づいてエアポンプ２１のオンオフや第１、第２弁装置２２、２４の開閉が制御される。
【００４４】
〔実施例１の効果〕
実施例１の還元剤供給装置１は、第１気相部２０に空気を送り込むエアポンプ２１と、第１気相部２０を大気に対して開閉する第１弁装置２２と、供給ポンプ３の吸引口１７と同位に配されて第１タンク１４に装着される液面検知センサ２５とを備える。
これにより、エンジンが停止して還元剤の供給が不要になった場合、エアポンプ２１を起動して第１気相部２０を加圧することで第１液面２８を低下させ供給ポンプ３から還元剤を抜き出すことができる。このため、エンジン停止後に供給ポンプ３の内部に還元剤が残留して凍結するのを阻止し、還元剤の凍結による供給ポンプ３の破損を防止することができる。
【００４５】
また、エンジンが始動して還元剤の供給が必要になった場合、第１弁装置２２を開弁して加圧状態の第１気相部２０を減圧することで第１液面２８を上昇させ供給ポンプ３に還元剤を充填することができる。このため、供給ポンプ３の内部を空にしても、直ちに供給ポンプ３に還元剤を充填し、排ガスの方に還元剤を供給することができる。
【００４６】
また、液面検知センサ２５により供給ポンプ３における還元剤の充填状態を監視することができるので、エアポンプ２１や第１弁装置２２を効果的に制御することができる。
さらに、液面検知センサ２５を供給ポンプ３の吸引口１７と同位に配することにより、供給ポンプ３からの還元剤の抜き出しが終了したことを確実に検知することができる。
【実施例２】
【００４７】
〔実施例２の特徴〕
実施例２の還元剤供給装置１の特徴を、図４および図５を用いて説明する。
実施例２の還元剤供給装置１によれば、エアポンプ２１は、第２気相部２３に空気を送り込めるように配されている。すなわち、実施例２のエアポンプ２１は、外気を吸引加圧して第２気相部２３に向けて吐出するものであり、第２気相部２３を加圧するときに作動するように制御される。そして、エアポンプ２１は、第２気相部２３を加圧することで第２タンク１５から第１タンク１４に還元剤を流入させる第２気相部加圧手段として機能する。さらに、エアポンプ２１は、第２気相部２３を加圧して第１液面２８を上昇させることで、供給ポンプ３の内部に還元剤を充填する充填手段として機能する。
【００４８】
第２弁装置２４は、第２気相部２３を加圧するときに閉弁するように制御され、第２気相部２３を大気に対して閉鎖する。また、第２弁装置２４は、加圧された第２気相部２３を減圧するときに開弁するように制御され、第２気相部２３を大気に対して開放する。そして、第２弁装置２４は、加圧された第２気相部２３から空気を排出し第２気相部２３を減圧することで第１タンク１４から第２タンク１５に還元剤を流入させる第２気相部減圧手段として機能する。さらに、第２弁装置２４は、加圧された第２気相部２３を減圧して第１液面２８を低下させることで、供給ポンプ３の内部から還元剤を抜き出す抜出手段として機能する。
【００４９】
第１弁装置２２は、第２気相部２３を加圧するときおよび減圧するときの両方において開弁するように制御される。
まず、第１弁装置２２は、第２気相部２３を加圧して供給ポンプ３の内部に還元剤を充填するときに開弁する。これにより、第１弁装置２２は、第１液面２８の上昇（つまり、第２液面３０の低下）により加圧される第１気相部２０を大気に開放し第１気相部２０から空気を排出することで、供給ポンプ３への還元剤の充填をアシストする。
【００５０】
また、第１弁装置２２は、第２気相部２３を減圧して供給ポンプ３の内部から還元剤を抜き出すときにも開弁する。これにより、第１弁装置２２は、第１液面２８の低下（つまり、第２液面３０の上昇）により減圧される第１気相部２０を大気に開放し第１気相部２０に外気を導くことで、供給ポンプ３からの還元剤の抜き出しをアシストする。
【００５１】
〔実施例２の制御方法〕
実施例２の還元剤供給装置１による制御方法を、図６のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１でエンジンが始動したか否かを判断し、エンジンが始動していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、エンジンが始動していなければ（ＮＯ）、エンジンが始動するまで待機する。そして、ステップＳ２で、第１弁装置２２を開弁して第１気相部２０を大気に開放し、第２弁装置２４を閉弁して第２気相部２３を大気に対して閉鎖し、ステップＳ３でエアポンプ２１を起動する。これにより、第１液面２８が、図４に示すレベルから上昇を開始する。
【００５２】
次に、ステップＳ４で第１液面２８が液面検知センサ２５により検知されたか否かを判断し、第１液面２８が検知されていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、第１液面２８が検知されていなければ（ＮＯ）、検知されるまで待機する。ステップＳ５では、供給ポンプ３を起動して供給ポンプ３から添加弁５への還元剤の供給を開始する。すなわち、ステップＳ４、Ｓ５では、供給ポンプ３の内部に還元剤の充填が始まったか否かを判断し、充填が始まっていれば供給ポンプ３を起動して添加弁５への供給を開始する。
【００５３】
そして、ステップＳ６でエンジンが停止したか否かを判断し、エンジンが停止していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ７に進み、エンジンが停止していなければ（ＮＯ）、エンジンが停止するまで待機する。なお、エンジン運転中の供給ポンプ３およびエアポンプ２１のオンオフや第１、第２弁装置２２、２４の開閉は別の制御フローに基づいて制御される。
ステップＳ７では、供給ポンプ３を停止して供給ポンプ３から添加弁５への還元剤の供給を停止する。
【００５４】
次に、ステップＳ８でエアポンプ２１を停止し、ステップＳ９で第１、第２弁装置２２、２４を両方とも開弁して第１、第２気相部２０、２３を両方とも大気に開放する。これにより、第１液面２８が、図５に示すレベルから低下を開始する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０で第１液面２８が液面検知センサ２５により検知されなくなったか否かを判断し、第１液面２８が検知されなくなっていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１１に進み、第１液面２８が検知されていれば（ＮＯ）、検知されなくなるまで待機する。ステップＳ１１では、第１、第２弁装置２２、２４を両方とも閉弁して第１、第２気相部２０、２３を両方とも大気に対して閉鎖する。すなわち、ステップＳ１０、Ｓ１１では、供給ポンプ３の内部から還元剤の抜き出しが終わったか否かを判断し、抜き出しが終わっていれば第１、第２弁装置２２、２４を両方とも閉弁して第１液面２８が供給ポンプ３よりも低位にある状態を維持する。
【００５６】
なお、エンジン停止中も還元剤が供給ポンプ３の内部に浸入しないように（つまり、第１液面２８が液面検知センサ２５により検知されないように）、別の制御フローに基づいて第１、第２弁装置２２、２４の開閉が制御される。
【００５７】
〔変形例〕
実施例１、２の還元剤供給装置１によれば、エアポンプ２１は、外気を吸引加圧してタンク２の気相部に向けて吐出するものであったが、気相部の空気を吸引して大気に向けて吐出するようにしてもよい。
【００５８】
この場合、エアポンプ２１を第１気相部２０から空気を吸引できるように配すれば、エアポンプ２１を第１気相部減圧手段さらに充填手段として機能させることができ、第１弁装置２２を第１気相部加圧手段さらに抜出手段として機能させることができる。そして、第２弁装置２４の開弁により供給ポンプ３に対する還元剤の充填、抜き出しをアシストすることができる。
【００５９】
また、エアポンプ２１を第２気相部２３から空気を吸引できるように配すれば、エアポンプ２１を第２気相部減圧手段さらに抜出手段として機能させることができ、第２弁装置２４を第２気相部加圧手段さらに充填手段として機能させることができる。そして、第１弁装置２２の開弁により供給ポンプ３に対する還元剤の充填、抜き出しをアシストすることができる。
【００６０】
また、２機のエアポンプ２１を装備し、２機のエアポンプ２１を、各々、第１、第２気相部２０、２３に外気を送り込めるように配して、一方のエアポンプ２１を第１気相部加圧手段さらに抜出手段として機能させ、他方のエアポンプ２１を第２気相部加圧手段さらに充填手段として機能させ、第１、第２弁装置２２、２４の開閉弁により供給ポンプ３に対する還元剤の充填、抜き出しをアシストするようにしてもよい。
【００６１】
また、２機のエアポンプ２１を、各々、第１、第２気相部２０、２３から空気を吸引できるように配して、一方のエアポンプ２１を第１気相部減圧手段さらに充填手段として機能させ、他方のエアポンプ２１を第２気相部減圧手段さらに抜出手段として機能させ、第１、第２弁装置２２、２４の開閉弁により供給ポンプ３に対する還元剤の充填、抜き出しをアシストするようにしてもよい。
【００６２】
また、実施例１、２の還元剤供給装置１によれば、抜出手段と充填手段とが別機器であったが、抜出手段および充填手段の機能を１つの機器に具備させることもできる。
例えば、エアポンプ２１を、タンク２の気相部へ空気を吐出する機能と、タンク２の気相部から空気を吸引する機能とを切り替えることができるように設ければ、１機のエアポンプ２１を抜出手段および充填手段として機能させることができる。
【００６３】
また、３方切替弁を、加圧源および減圧源とタンク２の気相部との連通状態を切り替えることができるように配すれば、この１つの３方切替弁を、抜出手段および充填手段として機能させることができる。なお、車両には、加圧源として利用できるエアコンプレッサや、減圧源として利用できるエンジンへの吸気管が具備されているので、このような構成を容易に組むことができる。
【００６４】
なお、抜出手段および充填手段の機能を、加圧源および減圧源とタンク２の気相部との連通状態を切り替える切替弁のみで実行する場合、例えば、加圧源とタンク２の気相部との連通状態を切り替える１つの２方切替弁、および減圧源とタンク２の気相部との連通状態を切り替える別の２方切替弁のように複数の切替弁により抜出手段および充填手段の機能を実行することもできる。
【００６５】
実施例１、２の検出手段は、低位検知手段として機能する液面検知センサ２５であったが、同様の液面検知センサ２５を供給ポンプ３の吐出口１６と同位の位置に配すれば、この液面検知センサ２５を、第１液面２８が供給ポンプ３よりも高位にあることを検知する高位検知手段として機能させることができる。この場合、供給ポンプ３への還元剤の充填が終了したことを確実に検知することができる。
【００６６】
また、吐出口１６と同位および吸引口１７と同位の両方の位置に、各々、液面検知センサ２５を配すれば、高位検知手段および低位検知手段の両方の機能を具備することができるので、充填終了および抜き出し終了の両方を確実に検知することができる。また、液面に応じて連続的に出力を可変できる液面センサを第１タンク１４に装備すれば、この液面センサを高位検知手段および低位検知手段の両方として機能させることができる。この場合、１機の液面センサを装備すれば、抜き出し終了および充填終了の両方を確実に検知することができる。
【００６７】
さらに、検出手段として機能する機器を還元剤供給装置１に具備しなくても、抜き出しや充填に要する時間の見込み値をＥＣＵ１０に記憶しておき、抜き出し開始時期または充填開始時期からの経時と見込み値との比較により抜き出し終了または充填終了を判断してもよい。また、充填終了は、触媒通過後の排ガスのＮＯｘ濃度が正常になっているか否かに基づいて判断することもできる。
【００６８】
実施例１、２のタンク２は、第１、第２タンク１４、１５に区画されていたが、図７に示すように、区画せずに１つのタンク２とし、タンク２の外部に供給ポンプ３を配し（以下、タンク２の外部にある供給ポンプ３を外部供給ポンプ３Ａとする）、外部供給ポンプ３Ａの吸引口１７に、タンク２の液相部に通じる供給流路３１を接続してもよい。この場合、タンク２の気相部に外気を送り込むエアポンプ２１を充填手段、タンク２の気相部を大気に対して開閉する弁装置３２を抜出手段として機能させることができる。
【００６９】
また、エアポンプ２１をタンク２の気相部から空気を排出できるように配すれば、このエアポンプ２１を抜出手段として機能させ、弁装置３２を充填手段として機能させることもできる。
なお、供給ポンプ３の吐出側に装着される圧力センサ３３の出力は、供給ポンプ３への還元剤の充填が終了して添加弁５への供給が可能か否かを判断するための指標として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】供給ポンプに還元剤が充填された状態の還元剤供給装置の構成図である（実施例１）。
【図２】供給ポンプから還元剤が抜き出された状態の還元剤供給装置の構成図である（実施例１）。
【図３】還元剤供給装置による制御処理を示すフローチャートである（実施例１）。
【図４】供給ポンプから還元剤が抜き出された状態の還元剤供給装置の構成図である（実施例２）。
【図５】供給ポンプに還元剤が充填された状態の還元剤供給装置の構成図である（実施例２）。
【図６】還元剤供給装置による制御処理を示すフローチャートである（実施例２）。
【図７】還元剤供給装置の要部を示す要部構成図である（変形例）。
【符号の説明】
【００７１】
１  還元剤供給装置
２  タンク
３  供給ポンプ
１０  ＥＣＵ（制御手段）
１４  第１タンク
１５  第２タンク
２０  第１気相部（第１タンクの気相部）
２１  エアポンプ（抜出手段、充填手段、第１気相部加圧手段、第１気相部減圧手段、第２気相部加圧手段、第２気相部減圧手段）
２２  第１弁装置（抜出手段、充填手段、第１気相部加圧手段、第１気相部減圧手段）
２３  第２気相部（第２タンクの気相部）
２４  第２弁装置（抜出手段、充填手段、第２気相部加圧手段、第２気相部減圧手段）
２５  液面検知センサ（検出手段、低位検知手段、高位検知手段）
２８  第１液面（第１タンクにおける還元剤の液面）
３Ａ  外部供給ポンプ
３１  供給流路
３２  弁装置（抜出手段、充填手段）
【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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