(57)【要約】    【課題】  噴射ノズルの噴孔の目詰まりを起き難くする。    【解決手段】  エンジンの排気浄化装置を、液体還元剤により窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ還元触媒１４と、ＮＯｘ還元触媒１４の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズル２０と、噴射ノズル２０及びその配管２２からなる液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上に維持する温度維持装置と、を含んで構成する。ここで、温度維持装置としては、例えば、排気管１６とフランジ１８との間に断熱部材からなるガスケットを介装することで構成する。このようにすれば、エンジン排気熱がフランジ１８に伝達され難くなり、液体還元剤供給系の温度上昇が抑制されることから、液体還元剤から溶媒のみが蒸発して溶質が析出されることを抑制することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排気系に配設され、液体還元剤により窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
該還元触媒の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、
前記噴射ノズル及びその配管からなる液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上に維持する温度維持手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記温度維持手段は、前記排気系とこれに噴射ノズルを取り付けるフランジとの間に介装された断熱手段から構成されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記温度維持手段は、前記排気系に噴射ノズルを取り付けるフランジに設けられた放熱手段から構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記温度維持手段は、前記排気系に噴射ノズルを取り付けるフランジにエンジン冷却水の導管を導いて、該フランジとエンジン冷却水との間で熱交換させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記温度維持手段は、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部にエンジン冷却水の導管を導いて、前記液体還元剤供給系とエンジン冷却水との間で熱交換させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記噴射ノズルのノズル温度を検出するノズル温度検出手段と、
該ノズル温度検出手段により検出されたノズル温度に基づいて、前記導管内のエンジン冷却水を流通又は遮断する流通制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
前記流通制御手段は、前記ノズル温度が液体還元剤の溶媒の沸点以上又は溶質の融点未満であるときに、前記エンジン冷却水を流通させることを特徴とする請求項６記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
エンジン冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段を備え、
前記流通制御手段は、前記冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度が液体還元剤の溶媒の沸点以上であるときに、前記エンジン冷却水の流通を禁止することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
前記温度維持手段は、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部を加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御する加熱制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１０】
前記加熱手段は、ヒータであることを特徴とする請求項９記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１１】
前記液体還元剤供給系の少なくとも一部及び加熱手段の周囲に放熱防止手段が配設されたことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１２】
前記噴射ノズルのノズル温度を検出するノズル温度検出手段を備え、
前記加熱制御手段は、前記ノズル温度検出手段により検出されたノズル温度に基づいて、前記加熱手段の作動を制御することを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１３】
前記加熱制御手段は、前記液体還元剤の噴射供給を停止したときに、前記加熱手段により、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を液体還元剤の溶質の融点以上まで加熱することを特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか１つ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、液体還元剤を用いて、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するエンジンの排気浄化装置（以下「排気浄化装置」という）に関し、特に、噴射ノズルの噴孔の目詰まりを起き難くする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気に含まれるＮＯｘを浄化する排気浄化システムとして、特開２０００−２７６２７号公報（特許文献１）に開示された排気浄化装置が提案されている。
かかる排気浄化装置は、エンジンの排気系に還元触媒を配設し、還元触媒の排気上流に還元剤を噴射供給することにより、排気中のＮＯｘと還元剤とを触媒還元反応させて、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものである。還元剤は、常温において液体状態で貯蔵タンクに貯蔵され、エンジン運転状態に対応した必要量が噴射ノズルから噴射供給される。ここで、還元剤としては、尿素水溶液，アンモニア水溶液，炭化水素を主成分とする軽油などの液体還元剤が用いられる。
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の排気浄化装置によると、液体還元剤の噴射供給中に噴射ノズルの噴孔が目詰まりを起こし、液体還元剤の噴射供給ができなくなることがある。その結果、還元触媒におけるＮＯｘの還元反応が進行せずに、ＮＯｘが未浄化のまま放出されるので、所要の排気浄化性能を得られなくなるおそれがある。このような不具合の発生原因として、排気熱の影響で噴射ノズルの温度が上昇し、液体還元剤の温度が溶媒の沸点以上になると、溶媒のみが蒸発して還元剤の溶質が噴射ノズル内で析出するためであると推定できる。
【０００４】
噴射ノズルにおいては、液体還元剤の温度が溶媒の沸点以上となって溶質が析出した場合、温度がさらに上昇して溶質の融点を超えたときには溶質が融解するので、噴孔の目詰まり解消を期待できる。一方、排気熱の影響を受け難い部分、例えば、噴射ノズルに液体還元剤を供給する配管においては、その温度が溶媒の沸点以上に上昇するものの、溶質の融点以上に上昇しないことがある。この場合には、噴射ノズル及びその配管内で溶質が析出されたままの状態となるので、噴射ノズルから液体還元剤が噴射供給できなくなってしまう。その結果、還元触媒での排気浄化が不十分となって、ＮＯｘの大量放出状態を招くおそれがあった。このような不具合は、特に、噴射ノズル及びその配管の温度が溶媒の沸点以上になっている状態で液体還元剤の噴射供給が停止したとき、又は、液体還元剤の噴射供給量が少ないときに顕著に現れる。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来装置の不具合に鑑み、噴射ノズル及びその配管からなる液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上に維持することで、噴射ノズルの噴孔の目詰まりを防止した排気浄化装置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】
【０００６】
このため、請求項１記載の発明では、エンジン排気系に配設され、液体還元剤により窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、該還元触媒の排気上流に液体還元剤を噴射供給する噴射ノズルと、前記噴射ノズル及びその配管からなる液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上に維持する温度維持手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明では、前記温度維持手段は、前記排気系とこれに噴射ノズルを取り付けるフランジとの間に介装された断熱手段から構成されることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記温度維持手段は、前記排気系に噴射ノズルを取り付けるフランジに設けられた放熱手段から構成されることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記温度維持手段は、前記排気系に噴射ノズルを取り付けるフランジにエンジン冷却水の導管を導いて、該フランジとエンジン冷却水との間で熱交換させることを特徴とする。
【０００８】
請求項５記載の発明では、前記温度維持手段は、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部にエンジン冷却水の導管を導いて、前記液体還元剤供給系とエンジン冷却水との間で熱交換させることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記噴射ノズルのノズル温度を検出するノズル温度検出手段と、該ノズル温度検出手段により検出されたノズル温度に基づいて、前記導管内のエンジン冷却水を流通又は遮断する流通制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項７記載の発明では、前記流通制御手段は、前記ノズル温度が液体還元剤の溶媒の沸点以上又は溶質の融点未満であるときに、前記エンジン冷却水を流通させることを特徴とする。
請求項８記載の発明では、エンジン冷却水の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段を備え、前記流通制御手段は、前記冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度が液体還元剤の溶媒の沸点以上であるときに、前記エンジン冷却水の流通を禁止することを特徴とする。
【００１０】
請求項９記載の発明では、前記温度維持手段は、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部を加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御する加熱制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
請求項１０記載の発明では、前記加熱手段は、ヒータであることを特徴とする。
請求項１１記載の発明では、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部及び加熱手段の周囲に放熱防止手段が配設されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１２記載の発明では、前記噴射ノズルのノズル温度を検出するノズル温度検出手段を備え、前記加熱制御手段は、前記ノズル温度検出手段により検出されたノズル温度に基づいて、前記加熱手段の作動を制御することを特徴とする。
請求項１３記載の発明では、前記加熱制御手段は、前記液体還元剤の噴射供給を停止したときに、前記加熱手段により、前記液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を液体還元剤の溶質の融点以上まで加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、噴射ノズル及びその配管からなる液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度が、液体還元剤の溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上に維持される。このため、液体還元剤供給系内に存在する液体還元剤は、液体還元剤供給系との間で熱交換を行うことで、その温度が溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上となる。従って、液体還元剤供給系内で溶媒のみが蒸発して溶質が析出されることがなく、又は、溶質が析出したとしてもこれが溶解されるため、噴射ノズルの噴孔の目詰まりを防止することができる。そして、液体還元剤の噴射供給不良が回避されることから、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を噴射供給可能となり、所要の排気浄化性能を確保することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、エンジンの排気熱は、排気系とフランジとの間に介装された断熱手段によって遮断されるので、フランジに伝達され難くなる。このため、フランジの温度上昇が抑制され、液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持することができる。
請求項３記載の発明によれば、エンジンの排気熱がフランジに伝達された場合においても、その熱が放熱手段から大気中に放散されるため、フランジの温度上昇が抑制され、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持されるようになる。このため、液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、エンジンの排気熱がフランジに伝達された場合においても、フランジはエンジン冷却水との間で熱交換を行うため、フランジの温度上昇が抑制され、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持されるようになる。このため、液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、液体還元剤供給系とエンジン冷却水との間で熱交換が行われるため、液体還元剤供給系の温度上昇が抑制され、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持されるようになる。このため、液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点より低い温度に維持することができる。
請求項６記載の発明によれば、液体還元剤供給系の温度と密接な相関関係があるノズル温度に基づいて、エンジン冷却水の流通又は遮断を制御することができる。
【００１６】
請求項７記載の発明によれば、液体還元剤供給系が溶質が析出する温度になっているときには、エンジン冷却水により、液体還元剤供給系が溶媒の沸点未満に冷却されるので、噴射ノズルの噴孔の目詰まりを効果的に防止することができる。
請求項８記載の発明によれば、冷却水温度が液体還元剤の沸点以上であるときには、エンジン冷却水の流通が禁止されることから、高温のエンジン冷却水が導管を流通することがなく、液体還元剤供給系の内部に存在する液体還元剤から溶媒が蒸発することを防止することができる。
【００１７】
請求項９記載の発明によれば、加熱手段を適宜制御することによって、液体還元剤供給系の少なくとも一部の温度を、液体還元剤の溶媒の沸点未満又は溶質の融点以上に維持することができる。
請求項１０記載の発明によれば、ヒータにより、液体還元剤供給系の少なくとも一部を加熱することができる。
【００１８】
請求項１１記載の発明によれば、加熱手段で発生した熱が放熱防止手段の内部に閉じ込められるため、液体還元剤供給系の一部が効果的に加熱されるようになる。このため、液体還元剤供給系の加熱効率が向上し、加熱に要する消費エネルギを抑制することができる。
請求項１２記載の発明によれば、液体還元剤供給系の温度と密接な相関関係があるノズル温度に基づいて、加熱手段を制御することができる。
【００１９】
請求項１３記載の発明によれば、噴射ノズルの噴孔に目詰まりが発生し易い状態、即ち、液体還元剤の噴射供給停止直後において、その供給系が溶質の融点以上まで加熱されるので、溶質の析出を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１に、本発明に係る排気浄化装置の基本構成を示す。エンジン１０の排気は、排気マニフォールド１２からＮＯｘ還元触媒１４が配設された排気管１６を経由して大気中に放出される。詳細には、排気管１６には、排気上流側から順に、一酸化窒素（ＮＯ）の酸化触媒，ＮＯｘ還元触媒，スリップ式アンモニア酸化触媒の３つの触媒が夫々配設され、その前後に温度センサなどが配設されて排気系が構成されるが、詳細には図示していない。
【００２１】
ＮＯｘ還元触媒１４の排気上流に位置する排気管１６には、その周壁に締結されるフランジ１８を介して噴射ノズル２０が取り付けられている。噴射ノズル２０は、ＮＯｘ還元触媒１４の排気上流に液体還元剤を噴射供給するもので、その先端部には液体還元剤を噴霧状にして噴射する噴孔が形成されている。また、フランジ１８には、噴射ノズル２０と連通する配管２２が接続されており、この配管２２に液体還元剤を供給する還元剤供給装置２４が接続されている。そして、ＮＯｘ還元触媒１４の排気上流には、還元剤供給装置２４から配管２２及び噴射ノズル２０を介して、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤が空気共に噴射供給される。なお、本実施形態では、液体還元剤として尿素水溶液を用いるが、アンモニア水溶液などを用いてもよい（以下同様）。
【００２２】
噴射ノズル２０から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアへと転化する。アンモニアは、ＮＯｘ還元触媒１４において排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化されることは知られたことである。尿素水溶液は、固体又は粉体の尿素の水溶液で、貯蔵タンク２６の底部近くで開口する吸込口２８から吸い込まれて、供給配管３０を通って還元剤供給装置２４へと供給される。
【００２３】
ここで、本発明においては、噴射ノズル２０及びその配管２２からなる尿素水溶液の供給系の少なくとも一部の温度を、尿素水溶液の溶媒（水）の沸点（１００℃）未満又は溶質（尿素）の融点（１３２℃）以上に維持する温度維持装置（温度維持手段）が備えられている。以下、温度維持装置の各種実施形態について説明する。
図２は、温度維持装置の第１実施形態を示す。
【００２４】
温度維持装置は、排気管１６とフランジ１８との間に介装された断熱手段、例えば、熱伝導率の小さな材料からなるガスケット３２から構成される。かかる構成によれば、エンジン１０の排気熱は、ガスケット３２によって遮断されるので、フランジ１８に伝達され難くなる。そして、フランジ１８の温度上昇が抑制され、水の沸点より低い温度に維持されるようになる。このため、フランジ１８に接続される噴射ノズル２０及び配管２２の温度が水の沸点より低くなることから、尿素水溶液から水分のみが蒸発して尿素が析出し難くなり、噴射ノズル２０の噴孔の目詰まりによる尿素水溶液の噴射供給不良を回避することができる。従って、エンジン運転状態に応じた必要量の尿素水溶液の噴射供給が可能となり、所要の排気浄化性能を確保することができる。
【００２５】
図３は、温度維持装置の第２実施形態を示す。
温度維持装置は、フランジ１８の外表面に列設された複数の放熱フィン３４（放熱手段）から構成される。かかる構成によれば、エンジン１０の排気熱がフランジ１８に伝達された場合においても、その熱が放熱フィン３４から大気中に放散されるため、フランジ１８の温度上昇が抑制され、水の沸点より低い温度に維持されるようになる。このため、フランジ１８に接続される噴射ノズル２０及び配管２２の温度が水の沸点より低くなり、先の第１実施形態と同様な効果を発揮することができる。
【００２６】
図４及び図５は、温度維持装置の第３実施形態を示す。
温度維持装置は、フランジ１８の内部にエンジン冷却水の導管３６を導いて、フランジ１８とエンジン冷却水との間で熱交換させるように構成したものである。また、導管３６には、エンジン冷却水を流通又は遮断すべく、その流路を開閉する電磁式の開閉弁３８が介装される。そして、コンピュータを内蔵したコントロールユニット４０は、エンジン冷却水の冷却水温度Ｔwを検出する冷却水温度センサ４２（冷却水温度検出手段）、及び、噴射ノズル２０のノズル温度ＴNを検出するノズル温度センサ４４（ノズル温度検出手段）からの検出信号に基づいて、開閉弁３８の開閉制御を行う。なお、開閉弁３８及びコントロールユニット４０の協働により、流通制御手段が構成される。
【００２７】
図６は、コントロールユニット４０において所定時間ごとに繰り返し実行される処理内容を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、冷却水温度センサ４２から冷却水温度Ｔwを読み込む。
ステップ２では、冷却水温度Ｔwが水の沸点Ｔa未満であるか否かを判定する。そして、冷却水温度Ｔwが沸点Ｔa未満であればステップ３へと進む一方（Ｙｅｓ）、冷却水温度Ｔwが沸点Ｔa以上であればステップ６へと進む（Ｎｏ）。
【００２８】
ステップ３では、ノズル温度センサ４４からノズル温度ＴNを読み込む。
ステップ４では、ノズル温度ＴNが沸点Ｔa以上であるか否かを判定する。そして、ノズル温度ＴNが沸点Ｔa以上であればステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、開閉弁３８を開弁させる。一方、ノズル温度ＴNが沸点Ｔa未満であればステップ６へと進み（Ｎｏ）、開閉弁３８を閉弁させる。
【００２９】
かかる構成によれば、ノズル温度ＴN、即ち、尿素水溶液の供給系の温度が水の沸点Ｔa以上であるときには、開閉弁３８が開弁されるので、約８０℃に保たれたエンジン冷却水がフランジ１８へと導かれる。このため、フランジ１８は、エンジン冷却水との間で熱交換を行うことから、排気熱が伝達されたとしても、その温度が水の沸点未満、具体的には、約８０℃に維持されることとなる。このとき、冷却水温度Ｔwが沸点Ｔa以上であるときには、ノズル温度ＴNの高低にかかわらず開閉弁３８が閉弁されるため、高温のエンジン冷却水がフランジ１８に導かれることはなく、噴射ノズル２０及び配管２２の内部に存在する尿素水溶液から水分が蒸発することを防止することができる。従って、フランジ１８に接続される噴射ノズル２０及び配管２２の温度が水の沸点より低くなり、先の実施形態と同様な効果を発揮することができる。
【００３０】
なお、ノズル温度ＴNが水の沸点Ｔa以上であるか否かを判定する代わりに、ノズル温度ＴNが尿素の融点Ｔb未満であるか否かを判定するようにしても、同様な効果を発揮することができる。このとき、ノズル温度ＴNが融点Ｔb以上であれば開閉弁３８が閉弁されるので、エンジン冷却水がフランジ１８に導かれることはなく、その温度が融点Ｔb以上に維持される。このため、噴射ノズル２０及び配管２２内で尿素が析出したとしても融解するので、噴射ノズル２０の噴孔の目詰まりによる尿素水溶液の噴射供給不良を回避することができる（以下同様）。
【００３１】
図７及び図８は、温度維持装置の第４実施形態を示す。
温度維持装置は、尿素水溶液の供給系の少なくとも一部、例えば、フランジ１８に接続された配管２２の一部に、エンジン冷却水の導管４６を螺旋状に巻き付けて構成したものである。ここで、エンジン冷却水の流通制御は、第３実施形態と同様である。
かかる構成によれば、ノズル温度ＴN、即ち、尿素水溶液の供給系の温度が水の沸点Ｔa以上であるときには、開閉弁３８が開弁されるので、約８０℃に保たれたエンジン冷却水が配管２２の周囲へと導かれる。このため、配管２２は、エンジン冷却水との間で熱交換を行うことから、その温度が水の沸点未満、具体的には、約８０℃に維持されることとなる。従って、配管２２及びこれに連通接続される噴射ノズル２０の温度が水の沸点より低くなり、先の実施形態と同様な効果を発揮することができる。
【００３２】
図９は、温度維持装置の第５実施形態を示す。
温度維持装置は、尿素水溶液の供給系の少なくとも一部、例えば、配管２２から噴射ノズル２０にかけて、エンジン冷却水の導管４８を螺旋状に巻き付けて構成したものである。ここで、エンジン冷却水の流通制御は、第３実施形態と同様である。
かかる構成によれば、ノズル温度ＴN、即ち、尿素水溶液の供給系の温度が水の沸点Ｔa以上であるときには、開閉弁３８が開弁されるので、約８０℃に保たれたエンジン冷却水が配管２２及び噴射ノズル２０の周囲へと導かれる。このため、配管２２及び噴射ノズル２０は、エンジン冷却水との間で熱交換を行うことから、その温度が水の沸点未満、具体的には、約８０℃に維持されることとなる。従って、配管２２及び噴射ノズル２０の温度が水の沸点より低くなり、先の実施形態と同様な効果を発揮することができる。
【００３３】
なお、第３実施形態〜第５実施形態においては、開閉弁３８によりエンジン冷却水を流通又は遮断する制御を行わずに、導管３６，４６及び４８にエンジン冷却水を常時流通させるようにしてもよい。このようにすれば、尿素水溶液の供給系又はフランジ１８は、エンジン冷却水との間で熱交換を行うことから、その温度が水の沸点未満に維持されることとなり、先の各実施形態と同様な効果を発揮することができる。
【００３４】
また、尿素水溶液が凍結する凍結温度を下回る寒冷期においては、尿素水溶液の供給系がエンジン冷却水によって加熱されるため、尿素水溶液の凍結を防止することができる。
図１０及び図１１は、温度維持装置の第６実施形態を示す。
温度維持装置は、尿素水溶液の供給系の少なくとも一部、例えば、配管２２の一部に巻き付けられたヒータ５０（加熱手段）と、ヒータ５０を制御するコントロールユニット５２（加熱制御手段）と、を含んで構成される。また、配管２２の少なくとも一部及びヒータ５０の周囲には、放熱防止手段としての断熱部材５４が配設されている。断熱部材５４は、ヒータ５０で発生した熱が外部に放散されるのを防止するものであって、熱を遮断する材質から構成されている。そして、コンピュータを内蔵したコントロールユニット５２は、噴射ノズル２０のノズル温度ＴNを検出するノズル温度センサ５６（ノズル温度検出手段）からの検出信号に基づいて、ヒータ５０の作動制御を行う。
【００３５】
図１２は、コントロールユニット５２において所定時間ごとに繰り返し実行される処理内容を示す。
ステップ１１では、ノズル温度センサ５６からノズル温度ＴNを読み込む。
ステップ１２では、ノズル温度ＴNが水の沸点Ｔa以上かつ尿素の融点Ｔb未満であるか否かを判定する。そして、ノズル温度ＴNが沸点Ｔa以上かつ融点Ｔb未満であればステップ１３へと進み（Ｙｅｓ）、尿素水溶液の供給系の温度を融点Ｔb以上まで昇温させるべく、ヒータ５０を作動させる。一方、ノズル温度ＴNが沸点Ｔa未満又は融点Ｔb以上であればステップ１４へと進み（Ｎｏ）、例えば、無駄なエネルギ消費を防止すべく、ヒータ５０を停止させる。
【００３６】
かかる構成によれば、ノズル温度ＴN、即ち、尿素水溶液の供給系の温度が水の沸点Ｔa以上かつ尿素の融点Ｔb未満であるときには、ヒータ５０が作動するので、その供給系の温度が昇温する。そして、尿素水溶液の供給系の温度が融点Ｔbに達すると、その内部で析出した尿素が融解し、噴射ノズル２０の噴孔から排出される。このとき、配管２２の少なくとも一部及びヒータ５０は断熱部材５４で覆われているので、ヒータ５０で発生した熱が断熱部材５４の内部に閉じ込められ、配管２２を効果的に加熱するようになる。このため、尿素水溶液の供給系の加熱効率が向上し、加熱に要する消費エネルギを抑制することができる。一方、ノズル温度ＴNが水の沸点Ｔa未満であれば、尿素水溶液から水分のみが蒸発して尿素が析出されることがなく、また、ノズル温度ＴNが尿素の融点Ｔb以上であれば、析出した尿素が自然に融解するので、無駄なエネルギ消費を防止する観点から、ヒータ５０を停止させる。
【００３７】
従って、尿素水溶液の供給系を尿素が析出しない温度に維持することが可能となり、噴射ノズル２０の噴孔の目詰まりによる尿素水溶液の噴射供給不良を回避することができる。そして、エンジン運転状態に応じた必要量の尿素水溶液の噴射供給が可能となり、所要の排気浄化性能を確保することができる。
図１３は、温度維持装置の第７実施形態を示す。
【００３８】
本実施形態においては、加熱手段としてのヒータ５８を、配管２２から噴射ノズル２０にかけて螺旋状に巻き付けた構成となっている。ここで、ヒータ５８の周囲には、発生した熱が外部に放散されることを防止すべく、放熱防止手段としての断熱部材６０及び６２が配設されている。また、ヒータ５８の作動制御は、第６実施形態と同様である。
かかる構成による作用及び効果は、第６実施形態と同様であるので、その説明は省略するものとする。但し、噴射ノズル２０に巻き付けられたヒータ５８を断熱部材６２で覆うことで、排気熱が噴射ノズル２０に伝達され難くなるという効果もある。
【００３９】
また、第６実施形態及び第７実施形態においては、コントロールユニット５２は、尿素水溶液の噴射供給を停止したときに、その供給系の少なくとも一部を尿素の融点Ｔb以上まで加熱するようにヒータ５０及び５８を制御してもよい。このようにすれば、噴射ノズル２０の噴孔に目詰まりが発生し易い状態、即ち、尿素水溶液の噴射供給停止直後において、その供給系が尿素の融点Ｔb以上まで加熱されるので、尿素の析出を抑制することができる。
【００４０】
なお、本発明に係る温度維持装置としては、各実施形態単独だけではなく、技術的に矛盾がないことを条件として、２つ以上の実施形態を任意に組み合わせた構成としてもよい。このようにすれば、尿素水溶液の供給系の温度を、尿素が析出されない温度に効果的に維持することが可能となり、本発明の効果の実効を図ることができる。また、本発明においては、尿素水溶液以外の液体還元剤を用いるときには、その特性に応じて溶媒の沸点Ｔa及び溶質の融点Ｔbを適宜設定するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明に係る排気浄化装置の基本構成図である。
【図２】図２は、温度維持装置の第１実施形態の説明図である。
【図３】図３は、温度維持装置の第２実施形態の説明図である。
【図４】図４は、温度維持装置の第３実施形態の説明図である。
【図５】図５は、同上の要部拡大図である。
【図６】図６は、開閉弁の制御内容を示すフローチャートである。
【図７】図７は、温度維持装置の第４実施形態の説明図である。
【図８】図８は、同上の要部拡大図である。
【図９】図９は、温度維持装置の第５実施形態の説明図である。
【図１０】図１０は、温度維持装置の第６実施形態の説明図である。
【図１１】図１１は、同上の要部拡大図である。
【図１２】図１２は、ヒータの制御内容を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、温度維持装置の第７実施形態の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  エンジン
１４  ＮＯｘ還元触媒
１６  排気管
１８  フランジ
２０  噴射ノズル
２２  配管
３２  ガスケット
３４  放熱フィン
３６  導管
３８  開閉弁
４０  コントロールユニット
４２  冷却水温度センサ
４４  ノズル温度センサ
４６  導管
４８  導管
５０  ヒータ
５２  コントロールユニット
５４  断熱部材
５６  ノズル温度センサ
５８  ヒータ
６０  断熱部材
６２  断熱部材
【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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【図１３】
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