(57)【要約】【課題】還元剤の回収制御後の温度の低下に伴って、貯蔵タンク内の尿素水溶液がポンプ側に吸引されることを抑制可能な還元剤供給装置を提供する。【解決手段】還元剤供給装置は、貯蔵タンクと、ポンプと、噴射弁と、前記ポンプから前記噴射弁に通じる第１の供給通路と、前記貯蔵タンクから前記ポンプに通じる第２の供給通路と、前記内燃機関の運転中に、前記還元剤を噴射する制御を実行する一方、前記内燃機関の停止時に、残留する前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行する制御装置と、温度に感応する感温体及び前記感温体に固定された弁体を有し、温度に感応する感温体及び前記感温体に固定された弁体を有し、所定温度未満のときに前記感温体が変形し、前記弁体が前記第２の供給通路を閉鎖する方向に移動する感温式開閉弁と、を備える。【選択図】図２
2016196841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤が収容される貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンク内の前記還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、
圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射弁と、
前記ポンプから前記噴射弁に通じる第１の供給通路と、
前記貯蔵タンクから前記ポンプに通じる第２の供給通路と、
前記内燃機関の運転中に、前記還元剤を噴射する制御を実行する一方、前記内燃機関の停止時に、残留する前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行する制御装置と、
温度に感応する感温体及び前記感温体に固定された弁体を有し、所定温度未満のときに前記感温体が変形し、前記弁体が前記第２の供給通路を閉鎖する方向に移動する感温式開閉弁と、
を備える、還元剤供給装置。
【請求項２】
前記内燃機関の始動時に前記感温体を加熱する加熱装置を備える、請求項１に記載の還元剤供給装置。
【請求項３】
前記第２の供給通路の途中に通路開閉部を備え、前記通路開閉部において、前記第２の供給通路は二本の通路に分岐しており、
一方の前記通路に、前記感温式開閉弁を備え、他方の前記通路に、前記ポンプ側の圧力が前記貯蔵タンク側の圧力よりも高いときに開弁するチェック弁を備える、請求項１又は２に記載の還元剤供給装置。
【請求項４】
前記感温体がバイメタルからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項５】
前記感温式開閉弁がサーモスタット弁である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項６】
前記還元剤が尿素水溶液であり、前記所定温度が−５〜０℃の範囲内の値である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項７】
前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御は、前記ポンプを用いて前記第２の供給通路を介して前記還元剤を前記貯蔵タンクに戻す制御である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に還元剤を供給するための還元剤供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中にはＮＯX（窒素酸化物）が含まれている。かかるＮＯXを還元して窒素や水蒸気等に分解することにより排気ガスを浄化するための装置として、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが実用化されている。尿素ＳＣＲシステムでは、還元剤として尿素水溶液が使用され、排気ガス中のＮＯXがアンモニアと反応することにより、ＮＯXが分解する。
【０００３】
かかる尿素ＳＣＲシステムは、排気通路に配置された選択還元触媒と、選択還元触媒よりも上流側の排気通路に尿素水溶液を噴射するための還元剤供給装置とを備える。選択還元触媒は、尿素水溶液が分解することにより生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のＮＯXとアンモニアとの還元反応を促進する機能を有する。また、還元剤供給装置は、貯蔵タンク内に収容された尿素水溶液を圧送するポンプと、ポンプにより圧送される尿素水溶液を噴射する噴射弁と、ポンプ及び噴射弁の制御を行う制御装置とを備える。
【０００４】
尿素ＳＣＲシステムで使用される尿素水溶液は、濃度によって凍結温度が異なる。最も低い凍結温度でも、その温度はマイナス１１℃程度である。停車中に尿素水溶液が凍結し、その体積が膨張すると、ポンプや噴射弁、尿素水溶液が流通する配管等が破損するおそれがある。そのため、内燃機関の停止時には、ポンプや噴射弁等に残留する尿素水溶液が貯蔵タンクに回収される。尿素水溶液の回収は、ポンプを逆回転させたり、回収制御用のポンプを用いたり、あるいは、尿素水溶液の流路の接続を切り替えることによって尿素水溶液の流れを逆向きにしたりすることによって行われる（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０１５６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８５９５０号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、尿素水溶液の回収制御は、噴射弁が開弁され、尿素水溶液の供給通路等の内部が、噴射孔を介して導入される空気あるいは排気ガスで置換されながら行われる。そのため、回収制御の終了時には、供給通路等の内部は比較的高温の状態になっている。したがって、回収制御の終了後、時間の経過に伴って供給通路等の内部の温度が低下すると、供給通路等の内部の気体が収縮し、貯蔵タンク内に回収された尿素水溶液が再びポンプ側に吸引されるおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、還元剤の回収制御後の温度の低下に伴って、貯蔵タンク内の尿素水溶液がポンプ側に吸引されることを抑制可能な還元剤供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、還元剤が収容される貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の前記還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射弁と、前記ポンプから前記噴射弁に通じる第１の供給通路と、前記貯蔵タンクから前記ポンプに通じる第２の供給通路と、前記内燃機関の運転中に、前記還元剤を噴射する制御を実行する一方、前記内燃機関の停止時に、残留する前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行する制御装置と、温度に感応する感温体及び前記感温体に固定された弁体を有し、温度に感応する感温体及び前記感温体に固定された弁体を有し、所定温度未満のときに前記感温体が変形し、前記弁体が前記第２の供給通路を閉鎖する方向に移動する感温式開閉弁と、を備える、還元剤供給装置が提供される。
【０００９】
前記内燃機関の始動時に前記感温体を加熱する加熱装置を備えてもよい。
【００１０】
前記第２の供給通路の途中に通路開閉部を備え、前記通路開閉部において、前記第２の供給通路は二本の通路に分岐しており、一方の前記通路に、前記感温式開閉弁を備え、他方の前記通路に、前記ポンプ側の圧力が前記貯蔵タンク側の圧力よりも高いときに開弁するチェック弁を備えてもよい。
【００１１】
前記感温体がバイメタルからなってもよい。
【００１２】
前記感温式開閉弁がサーモスタット弁であってもよい。
【００１３】
前記還元剤が尿素水溶液であり、前記所定温度が−５〜０℃の範囲内の値であってもよい。
【００１４】
前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御は、前記ポンプを用いて前記第２の供給通路を介して前記還元剤を前記貯蔵タンクに戻す制御であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、電気的な制御に拠らず、還元剤の回収制御後の温度の低下に伴って、貯蔵タンクとポンプとを連通する配管が閉鎖され、貯蔵タンク内の尿素水溶液がポンプ側に吸引されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる還元剤供給装置の構成例を示す概略図である。
【図２】バイメタルを用いた感温式開閉弁を備えた第２の供給通路の構成例を示す説明図である。
【図３】還元剤の噴射制御中における第２の供給通路の状態を示す説明図である。
【図４】還元剤の回収制御中における第２の供給通路の状態を示す説明図である。
【図５】感温式開閉弁の状態の変化を示すタイミングチャートである。
【図６】サーモスタット弁を備えた第２の供給通路の構成例を示す説明図である。
【図７】還元剤の噴射制御中における第２の供給通路の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
【００１８】
＜１．ＳＣＲシステムの構成例＞
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態にかかる還元剤供給装置２０を備えた尿素ＳＣＲシステム１０の構成例について説明する。図１は、尿素ＳＣＲシステム１０の概略構成を示す図である。かかる尿素ＳＣＲシステム１０は、還元触媒１３と、還元剤供給装置２０とを主たる要素として備えている。
【００１９】
尿素ＳＣＲシステム１０は、還元剤として尿素水溶液を用いて排気ガス中のＮＯXを還元し分解するシステムである。尿素水溶液は、例えば凍結温度が最も低い、約３２．５％濃度の尿素水溶液とすることができる。この場合の凍結温度は、約マイナス１１℃である。
【００２０】
還元触媒は、内燃機関５に接続された排気管１１の途中に配設され、内燃機関５の排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元する機能を有する。本実施形態では、還元剤供給装置２０により噴射される尿素水溶液が分解して生成されるアンモニアが還元触媒１３に吸着され、還元触媒１３に流入する排気ガス中のＮＯXがアンモニアにより選択的に還元される。
【００２１】
還元剤供給装置２０は、還元触媒１３よりも上流側の排気管１１内に還元剤としての尿素水溶液を噴射する。尿素水溶液の噴射量は、制御装置１００により、排気ガス中に含まれるＮＯXの濃度や、還元触媒１３におけるアンモニアの吸着可能量等に基づいて、還元触媒１３の下流側にＮＯXあるいはアンモニアが流出しないように制御される。
【００２２】
還元触媒１３よりも上流側の排気管１１には、排気温度Ｔｇａｓを検出するための温度センサ１５が設けられている。温度センサ１５によって検出される排気温度Ｔｇａｓは、還元触媒１３の温度推定にも用いられる。これ以外に、排気管１１には、図示しないＮＯX濃度センサやアンモニアセンサ等が設けられていてもよい。
【００２３】
＜２．還元剤供給装置の構成例＞
（２−１．全体構成例）
次に、還元剤供給装置２０の全体構成について説明する。図１に示すように、還元剤供給装置２０は、還元触媒１３よりも上流側で排気管１１に固定された噴射弁３１と、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液を噴射弁３１に向けて圧送するポンプ４１を有するポンプモジュール４０とを備える。
【００２４】
また、還元剤供給装置２０は、噴射弁３１やポンプ４１の制御を行う制御装置１００を備える。制御装置１００は、図示しないＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して内燃機関５の制御装置の情報を取得可能になっている。例えば、制御装置１００は、内燃機関５の燃料噴射量や噴射タイミング、機関回転数等の運転状態に関する情報を取得可能になっている。なお、本実施形態では、制御装置１００が内燃機関５の制御装置の機能を有していてもよい。
【００２５】
噴射弁３１とポンプモジュール４０とは第１の供給通路５７によって接続されている。第１の供給通路５７には、噴射弁３１に供給される尿素水溶液の圧力を検出するための圧力センサ４３が備えられている。また、貯蔵タンク５０とポンプモジュール４０とは第２の供給通路５８によって接続されている。第２の供給通路５８は通路開閉部２００を備える。通路開閉部２００には、加熱装置６１が設けられている。加熱装置６１は、例えば電熱線を用いて構成され、制御装置１００によって加熱装置６１への通電制御が行われる。
【００２６】
さらに、ポンプモジュール４０と貯蔵タンク５０とはリターン通路５９によっても接続されている。かかるリターン通路５９は、第１の供給通路５７から分岐し、貯蔵タンク５０に接続されている。リターン通路５９の途中には、第１の供給通路５７側から順にオリフィス４５及びチェック弁４７が備えられている。オリフィス４５は、第１の供給通路５７内の圧力を保持する一方、余剰の尿素水溶液を貯蔵タンク５０側に通過させる機能を有する。チェック弁４７は、尿素水溶液を第１の供給通路５７側から貯蔵タンク５０側に通過させる一方、その逆方向への尿素水溶液の流れを遮断する機能を有する。なお、チェック弁４７は省略されていてもよい。
【００２７】
ポンプモジュール４０に備えられたポンプ４１は、例えば電動式のダイヤフラムポンプやモータポンプからなる。ポンプ４１の出力は、制御装置１００により制御される。本実施形態では、制御装置１００は、尿素水溶液の噴射制御時に、圧力センサ４３により検出される尿素水溶液の圧力が所定の目標値に維持されるように、ポンプ４１の出力をフィードバック制御する。また、本実施形態では、制御装置１００は、尿素水溶液の回収制御時に、例えばあらかじめ設定された出力でポンプ４１を駆動する。
【００２８】
噴射弁３１は、例えば、通電制御により開弁及び閉弁が切り替えられる電磁式噴射弁が用いられる。かかる噴射弁３１はコイルを含むアクチュエータを備え、当該コイルへの通電により発生する磁力によって弁体が移動して開弁する構造を有している。上述のとおり、噴射弁３１に供給される尿素水溶液の圧力は一定の圧力で維持されており、制御装置１００は、尿素水溶液の目標噴射量に応じて開弁時間を調節する。
【００２９】
ポンプモジュール４０には流路切換弁７１が備えられている。流路切換弁７１は、ポンプ４１により圧送される尿素水溶液が流れる方向を切り換える。尿素水溶液を排気通路内に噴射する場合において、流路切換弁７１は、尿素水溶液が貯蔵タンク５０側から噴射弁３１側に流れるようにする。この場合、ポンプ４１の吸入口が第２の供給通路５８に接続され、ポンプ４１の吐出口が第１の供給通路５７に接続される。また、尿素水溶液を貯蔵タンク５０に回収する場合において、流路切換弁７１は、尿素水溶液が噴射弁３１側から貯蔵タンク５０側に流れるようにする。この場合、ポンプ４１の吸入口が第１の供給通路５７に接続され、ポンプ４１の吐出口が第２の供給通路５８に接続される。
【００３０】
本実施形態において、流路切換弁７１は、通電状態で、ポンプ４１の吸入口を第２の供給通路５８に接続し、ポンプ４１の吐出口を第１の供給通路５７に接続する。また、流路切換弁７１は、非通電状態で、ポンプ４１の吸入口を第１の供給通路５７に接続し、ポンプ４１の吐出口を第２の供給通路５８に接続する。通電状態と非通電状態とが逆であってもよいが、ポンプ４１の吸入口を第１の供給通路５７に接続し、ポンプ４１の吐出口を第２の供給通路５８に接続するのは尿素水溶液の回収制御時のみであることから、上記のように構成することによって電力消費量を低減することができる。
【００３１】
ただし、尿素水溶液を貯蔵タンク５０に回収する方法は、流路切換弁７１によって流路を切り換える方法に限られない。ポンプ４１として、逆回転可能なポンプを用いて、尿素水溶液を回収してもよい。
【００３２】
また、還元剤供給装置２０は、内燃機関５の冷却水が循環可能に構成された第１の冷却水通路８５及び第２の冷却水通路８７を備える。第１の冷却水通路８５は、内燃機関５に設けられた冷却装置６０の冷却通路８６から分岐して、再び冷却通路８６に合流する。第１の冷却水通路８５は貯蔵タンク５０及びポンプモジュール４０を通って配設される。また、本実施形態において、第１の冷却水通路８５は、尿素水溶液の第１の供給通路５７及び第２の供給通路５８等に沿っても配設される。第２の冷却水通路８７は、第１の冷却水通路８５のうち、貯蔵タンク５０よりも上流側から分岐して、噴射弁３１の周囲を通って配設される。第２の冷却水通路８７は、噴射弁３１の下流側において第１の冷却水通路８５に合流する。
【００３３】
第１の冷却水通路８５における、第２の冷却水通路８７の分岐箇所と貯蔵タンク５０との間には開閉弁８１が設けられている。開閉弁８１は制御装置１００によって開弁及び閉弁が切り換えられ、第１の冷却水通路８５の開閉が制御される。例えば、制御装置１００は、貯蔵タンク５０に設けられた温度センサ５１により検出される還元剤の温度が低い場合に、開閉弁８１を開放し、冷却水によって還元剤が加熱されるようにする。
【００３４】
（１−２．第２の供給通路の構成）
次に、第２の供給通路５８に設けられた通路開閉部２００について説明する。図２は、通路開閉部２００の構成を示す模式図である。通路開閉部２００では、第２の供給通路５８は、二本の通路５８ａ，５８ｂに分岐している。通路開閉部２００の両端において、二本の通路５８ａ，５８ｂは合流する。
【００３５】
二本の通路５８ａ，５８ｂのうちの通路５８ａにはチェック弁２１０が設けられている。また、二本の通路５８ａ，５８ｂのうちの通路５８ｂには感温式開閉弁２２０が設けられている。チェック弁２１０及び感温式開閉弁２２０は、いずれも、電子制御により開閉する弁ではない機械式の弁である。チェック弁２１０は、チェック弁２１０を挟んだ両側の圧力差に応じて開閉し、感温式開閉弁２２０は、バイメタル２３０の温度に応じて開閉する。
【００３６】
チェック弁２１０は、弁体２１４と、弁体２１４を閉弁方向に付勢する弁ばね２１２とを備える。かかるチェック弁２１０は、ポンプ４１側から貯蔵タンク５０側への尿素水溶液の流れを許容する一方、貯蔵タンク５０側からポンプ４１側への尿素水溶液の流れを遮断する。すなわち、尿素水溶液の噴射制御時等、チェック弁２１０よりもポンプ４１側の圧力が貯蔵タンク５０側の圧力よりも低い場合に、チェック弁２１０により通路５８ａは遮断される。一方、尿素水溶液の回収制御時等、チェック弁２１０よりもポンプ４１側の圧力が貯蔵タンク５０側の圧力よりも高い場合に、チェック弁２１０は開弁し、通路５８ａは開放される。
【００３７】
感温式開閉弁２２０は、電子制御式の弁ではなく、温度に応じて開閉する機械式の開閉弁である。感温式開閉弁２２０は、ハウジング２２２と、弁体２２６と、弁体２２６に固定された弁部２２４と、弁体２２６を閉弁方向に付勢する弁ばね２２８と、弁体２２６を開弁方向に移動させるバイメタル２３０とを備える。弁ばね２２８は、一端がハウジング２２２の内周面から突出する突出部２３８によって支持され、弁体２２６を貯蔵タンク５０側に付勢する。
【００３８】
また、本実施形態において感温式開閉弁２２０は、感温体としてバイメタル２３０を備える。バイメタル２３０は、熱膨張率が相対的に大きい第１の金属板２３２と、熱膨張率が相対的に小さい第２の金属板２３４とが貼り合わせられて構成される。本実施形態で用いられるバイメタル２３０は、低温状態で平坦状をなし、温度上昇に伴って、第１の金属板２３２を外側にして反りを生じる。バイメタル２３０が反り始める温度は、例えば、−５〜０℃の範囲内とすることができる。かかる温度の範囲においてバイメタル２３０が反り始めることにより、内燃機関５の始動時に感温式開閉弁２２０を速やかに開き、尿素水溶液の回収制御後、供給経路内の気体が収縮する前に、感温式開閉弁２２０を閉じることができる。このようなバイメタル２３０は、従来公知のバイメタルにより構成することができる。
【００３９】
バイメタル２３０は、一端側が弁体２２６に固定され、他端側がハウジング２２２に固定される。かかるバイメタル２３０は、ハウジング２２２に固定された端部が固定部分となって、弁体２２６に固定された端部が可動部分となっている。低温時において、バイメタル２３０の反りが生じていない状態では、弁体２２６は弁ばね２２８によって貯蔵タンク５０側に付勢され、弁体２２６に固定された弁部２２４が、ハウジング２２２の内周面に形成された弁座部２３６に当接する。これにより、通路５８ｂは閉鎖される。
【００４０】
一方、温度上昇に伴ってバイメタル２３０に反りが生じると、バイメタル２３０における、弁体２２６に固定された端部が、ポンプ４１側に移動する。これにより、弁体２２６は、弁ばね２２８の付勢力に抗してポンプ４１側に移動して、弁部２２４が弁座部２３６から離間する。その結果、通路５８ｂは開放される。
【００４１】
かかる通路開閉部２００は、貯蔵タンク５０とポンプモジュール４０との間の第２の供給通路５８の途中であれば、どの位置に設けられてもよい。貯蔵タンク５０における第２の供給通路５８の接続部分や、ポンプモジュール４０における第２の供給通路５８の接続部分を利用して、通路開閉部２００を配置してもよい。ただし、尿素水溶液の回収制御後の感温式開閉弁２２０の閉弁を遅らせないためには、通路開閉部２００は、排気管１１や内燃機関５等の熱源から離れた位置に配置するとよい。
【００４２】
ここで、内燃機関５が始動すると排気ガスが発生するため、内燃機関５の始動時においては速やかに尿素水溶液の噴射制御を開始させる必要がある。しかしながら、感温式開閉弁２２０は、内燃機関５の停止時に尿素水溶液を貯蔵タンク５０に回収した後における尿素水溶液の逆流を防ぐために設けられたものであり、上に例示した温度帯でバイメタル２３０が反り始めるように設定されている。そのため、本実施形態では、寒冷地等において、内燃機関５の始動後に、感温式開閉弁２２０が開くまでに時間がかかることを避けるために、通路開閉部２００には加熱装置６１が設けられている。
【００４３】
例えば、内燃機関５の始動時において、制御装置１００は、貯蔵タンク５０に備えられた温度センサ５１で検出される還元剤の温度が、バイメタル２３０が反り始める温度よりも所定値以上低い場合に、加熱装置６１を作動させる。これにより、バイメタル２３０の温度が速やかに上昇し、感温式開閉弁２２０が早期に開かれる。加熱装置６１を作動させる温度は、加熱装置６１の性能や加熱装置６１を作動した状態でのバイメタル２３０の温度の上昇速度等を考慮して、適当な値に設定される。
【００４４】
（２−３．通路開閉部の動作）
次に、還元剤供給装置２０の動作に伴う通路開閉部２００の動作について説明する。図２は、チェック弁２１０及び感温式開閉弁２２０がともに閉じた状態を示し、図３は、感温式開閉弁２２０のみが開いた状態を示し、図４は、チェック弁２１０及び感温式開閉弁２２０がともに開いた状態を示す。また、図５は、内燃機関５の始動時から停止後に亘る期間における、内燃機関５の回転数Ｎｅ、加熱装置６１の作動状態、感温体温度（バイメタルの温度）、感温式開閉弁２２０の開閉状態及びチェック弁２１０の開閉状態を示すタイミングチャートである。図５に示したタイミングチャートは寒冷地の例であり、内燃機関５の始動時において、加熱装置６１の作動条件を満たしている場合の例を示している。
【００４５】
まず、内燃機関５の始動時ｔ０において、通路開閉部２００は、図２に示した状態となる。この時刻ｔ０では、通路開閉部２００の通路５８ａに設けられたチェック弁２１０の両端側の圧力は等しい。あるいは、前回の内燃機関５の停止時から長時間経過していない場合には、チェック弁２１０よりもポンプ４１側の通路５８ａ内の気体が温度低下に伴って収縮し、当該ポンプ４１側の通路５８ａ内の圧力が、貯蔵タンク５０側の通路５８ａ内の圧力よりも低くなっている。したがって、内燃機関５の始動時刻ｔ０においては、チェック弁２１０は閉じている。
【００４６】
また、前回の内燃機関５の停止時から極短時間しか経過していない場合を除き、内燃機関５の始動時刻ｔ０において、通路開閉部２００の通路５８ｂに設けられた感温式開閉弁２２０の周囲の温度は低温状態になっている。したがって、内燃機関５の始動時刻ｔ０においては、バイメタル２３０の温度は低下しており、感温式開閉弁２２０は閉じている。
【００４７】
車両の始動時刻ｔ０において、制御装置１００は、温度センサ５１によって検出される還元剤の温度があらかじめ設定された閾値を下回っている場合に、加熱装置６１を作動する。これにより、バイメタル２３０の温度が上昇し始める。そして、バイメタル２３０の温度が所定温度以上になる時刻ｔ１以降、図３に示すように、バイメタル２３０が反りを生じ、感温式開閉弁２２０が開き始める。感温式開閉弁２２０の開弁に伴って、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液がポンプ４１側に流通可能になることから、この時刻ｔ１以降、尿素水溶液の噴射制御が可能となる。この状態では、ポンプ４１の駆動により、チェック弁２１０よりもポンプ４１側の通路５８ａ内の圧力は低下するため、チェック弁２１０は閉じている。以降、内燃機関５が停止される時刻ｔ３までの間、尿素水溶液の噴射制御が継続される。
【００４８】
感温式開閉弁２２０が開き始めてから所定時間が経過した時刻ｔ２では、制御装置１００は、加熱装置６１の作動を停止する。加熱装置６１を停止させる時期は、加熱装置６１の停止後に感温式開閉弁２２０が閉じないような時期に設定される。加熱装置６１を停止させる時期は、上記の例のように、感温式開閉弁２２０が開き始めてからの時間に基づいて決められてもよいし、温度センサ５１により検出される尿素水溶液の温度に基づいて決められてもよい、
【００４９】
内燃機関５が停止した後、尿素水溶液の回収制御が開始される時刻ｔ４では、いまだ感温式開閉弁２２０の周囲の温度は高く、感温式開閉弁２２０は開いた状態で維持される。一方、尿素水溶液の回収制御が開始されると、ポンプ４１の駆動により、チェック弁２１０よりもポンプ４１側の圧力が上昇することから、回収制御が開始される時刻ｔ４から回収制御が終了する時刻ｔ５までの間、チェック弁２１０が開弁する。すなわち、回収制御が開始される時刻ｔ４から回収制御が終了する時刻ｔ５までの間、図４に示すように、チェック弁２１０及び感温式開閉弁２２０はともに開弁した状態で維持される。還元剤供給装置２０内に残留する尿素水溶液は、通路５８ａ，５８ｂを介して、貯蔵タンク５０に回収される。
【００５０】
尿素水溶液の回収制御が終了した時刻ｔ５では、チェック弁２１０は再び閉じる。その後、感温式開閉弁２２０の周囲の温度の低下に伴い、バイメタル２３０の温度が所定温度未満になった時刻ｔ６で、感温式開閉弁２２０は閉じる。これにより、図２に示すように、チェック弁２１０及び感温式開閉弁２２０がともに閉じた状態となる。したがって、感温式開閉弁２２０が閉じた時刻ｔ６以降は、還元剤供給装置２０内の尿素水溶液の供給経路内の気体が冷えて収縮したとしても、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液が第２の供給通路５８内に大量に吸引されることを抑制することができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態にかかる還元剤供給装置２０によれば、内燃機関５が停止し、尿素水溶液の回収制御が終了した後、温度の低下に伴って、第２の供給通路５８が閉鎖される。これにより、以降の温度の低下に伴って、尿素水溶液の供給経路内の気体の体積が収縮して供給経路内の圧力が低下する場合であっても、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液が第２の供給通路５８内に大量に吸引されることが抑制される。したがって、還元剤供給装置２０の尿素水溶液の供給経路内で尿素水溶液が凍結することによって、ポンプ４１は配管等が破損することを防ぐことができる。
【００５２】
また、本実施形態にかかる還元剤供給装置２０によれば、内燃機関５の始動時において周囲温度が低い場合には、加熱装置６１が作動して、バイメタル２３０が加熱される。したがって、寒冷地等においても、内燃機関５の始動後に長期間感温式開閉弁２２０が閉じた状態になることが避けられ、尿素水溶液の噴射制御を速やかに開始させることができる。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
例えば、上記実施形態においては、感温体としてバイメタル２３０を用いた感温式開閉弁２２０としていたが、感温式開閉弁はこの例に限られない。例えば、感温式開閉弁は、サーモスタット弁であってもよい。図６及び図７は、通路開閉部２００の通路５８ｂに配置されるサーモスタット弁３００の構成の一例を示す。図６は、サーモスタット弁３００が閉じた状態を示し、図７は、サーモスタット弁３００が開いた状態を示す。
【００５５】
かかるサーモスタット弁３００は、弁座部３１６に対する弁部３０２の当接又は離間が温度によって切り替わる。弁部３０２が固定された弁体３０４は貫通孔３０４ａを有し、当該貫通孔３０４ａにピン３１８が挿入される。弁体３０４は、内部に感温体としての熱膨張体３１２を保持するケース３２０と連結されている。熱膨張体３１２は例えばグリースであり、低温時に収縮する一方、温度上昇に伴って膨張する。熱膨張体３１２の膨張時には、一部の熱膨張体３１２が貫通孔３０４ａ内に進入可能になっている。
【００５６】
弁部３０２は、弁ばね３０８によって、閉弁方向に付勢されている。弁体３０４がガイドスリーブ３０６にガイドされることにより、及び、ケース３２０がガイド孔３１４にガイドされることにより、弁部３０２、弁体３０４及びケース３２０が軸方向に進退動可能になっている。
【００５７】
図６に示すように、低温時においては、弁ばね３０８によって弁部３０２が付勢され、弁部３０２、弁体３０４及びケース３２０は上方に移動し、弁体３０４の貫通孔３０４ａ全体にピン３１８が挿入された状態となる。このとき、サーモスタット弁３００は閉じている。一方、図７に示すように、温度上昇時においては、熱膨張体３１２が膨張し、一部の熱膨張体３１２が貫通孔３０４ａ内に進入する。このとき、熱膨張体３１２がピン３１８の端面を押圧し、弁部３０２、弁体３０４及びケース３２０は、その反力によって、下方に移動する。これにより、サーモスタット弁３００は開く。
【００５８】
かかるサーモスタット弁３００によっても、内燃機関５の始動時に、温度上昇に伴って貯蔵タンク５０からポンプ４１への尿素水溶液の流通を可能にする一方、尿素水溶液の回収制御の終了後に、温度低下に伴って通路開閉部２００の通路５８ｂを閉鎖する。したがって、チェック弁２１０及びサーモスタット弁３００が閉じることによる第２の供給通路５８の閉鎖後、供給経路内の気体が冷却されて収縮する場合であっても、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液が大量に第２の供給通路５８内に吸引されることを抑制することができる。
【００５９】
また、サーモスタット弁３００を用いる場合においても、サーモスタット弁３００の近傍に加熱装置を設け、内燃機関５の始動時等、尿素水溶液を速やかに流通させたい場合においては、強制的に感温体を加熱し、サーモスタット弁３００を開くようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
５    内燃機関
１０    尿素ＳＣＲシステム
１１    排気管
１３    還元触媒
１５    温度センサ
２０    還元剤供給装置
３１    噴射弁
４０    ポンプモジュール
４１    ポンプ
５０    貯蔵タンク
５７    第１の供給通路
５８    第２の供給通路
５８ａ，５８ｂ    通路
５９    リターン通路
６１    加熱装置
７１    流路切換弁
１００    制御装置
２００    通路開閉部
２１０    チェック弁
２１２    弁ばね
２１４  弁体
２２０    感温式開閉弁
２２２    ハウジング
２２４    弁部
２２６    弁体
２２８    弁ばね
２３０  バイメタル
２３２    第１の金属板
２３４    第２の金属板
２３６    弁座部
２３８    突出部
３００  サーモスタット弁
【図１】
2016196841.tif 000003
【図２】
2016196841.tif 000004
【図３】
2016196841.tif 000005
【図４】
2016196841.tif 000006
【図５】
2016196841.tif 000007
【図６】
2016196841.tif 000008
【図７】
2016196841.tif 000009