JP5834773B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒と、この選択還元型ＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化に利用する還元剤を排気通路内に供給する還元剤供給機構とを備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。

この排気浄化装置では、還元剤供給機構の供給通路から排気通路に向けて尿素水が噴射される。噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアとなる。そしてこのアンモニアが還元剤として選択還元型ＮＯｘ触媒に供給される。

ところで、機関運転が停止されると還元剤の供給も停止されるのであるが、還元剤供給機構の供給通路内に還元剤が残留していると、その還元剤の凍結による体積増加によって供給通路が損傷するおそれがある。

そこで、こうした供給通路内での還元剤の残留を抑えるために、特許文献１に記載の装置では、機関停止後に供給通路から還元剤を回収するようにしている。

特開２０１０−７１２７０号公報

ところで、機関停止直後では、排気の温度が比較的高くなっている。従って、従来の装置のように、機関停止後に供給通路から還元剤を回収する場合には、その回収に際して高温の排気が供給通路内に吸入されてしまい、還元剤供給機構に熱損傷を与えるおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関停止後に還元剤を回収するに際して、還元剤供給機構の熱損傷を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気に液状の還元剤を供給する供給通路と、前記供給通路から還元剤を回収する回収手段とを有する還元剤供給機構を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記供給通路には、排気通路内に還元剤を噴射する添加弁が設けられており、機関が停止されたときには予め定められた量の還元剤を前記添加弁から噴射し、機関停止後の排気温度が所定温度以下となったときに前記回収手段による還元剤の回収を行うことをその要旨とする。

同構成によれば、機関停止後の排気温度が所定温度以下にまで低下してから、回収手段による還元剤の回収が行われる。従って、機関停止後の還元剤の回収に際して、高温の排気が還元剤供給機構に吸入されることを抑えることができ、これにより還元剤供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。なお、同構成における上記回収手段としては、供給通路に設けられて正逆転可能なポンプや、供給通路に設けられて還元剤の流れ方向を変更する切替弁などが挙げられる。

また、同構成によれば、機関停止時に噴射された還元剤の気化によって排気温度の低下が促進される。従って、機関停止後の排気温度が所定温度以下になるまでの時間は短くなり、より早期に還元剤の回収を行うことができるようになる。なお、このようにして還元剤の回収タイミングを早めることができると、例えば次のようなメリットがある。

すなわち、機関停止後の排気温度が所定温度以下になったか否かを判定するには、こうした判定を行う制御装置に機関停止後も通電を行う必要がある。しかし、機関停止中はオルタネータによる発電が行われないため、制御装置に電力を供給するバッテリの蓄電量が減少してしまう。また、こうした蓄電量の減少により充放電の回数が多くなると、バッテリの劣化が促進されてしまう。この点、同構成では、還元剤の回収タイミングが早くなる、つまり排気温度が所定温度以下になったか否かを判定する判定処理の実行時間が短くなるため、制御装置への通電時間も短くなり、蓄電量の減少やバッテリの劣化を好適に抑えることができるようになる。

上記添加弁からの還元剤の噴射は、請求項２に記載の発明によるように、機関が停止されたときの排気温度が所定温度よりも高いときに行うことが望ましい。
また、上記添加弁からの還元剤の噴射量は、請求項３に記載の発明によるように、機関が停止されたときの排気温度が高いほど多くすることにより、冷却用の還元剤の噴射量を好適に設定することができる。

機関停止後の排気温度が所定温度以下となったか否かの判定は、実際の排気温度、あるいは推定された排気温度と所定温度とを比較することで行うことができる。その他、機関停止後の排気温度は、機関停止からの経過時間等と相関がある。従って、機関停止後の排気温度が所定温度以下になるまでの低下時間を推定し、この低下時間が経過したときに還元剤の回収を行うことも可能である。

そこで、請求項４に記載の発明によるように、前記添加弁からの還元剤の噴射が完了してから排気温度が前記所定温度になるまでの低下時間を推定し、前記還元剤の噴射完了後に前記低下時間以上経過したときに前記還元剤の回収を行い、前記低下時間は、還元剤の噴射が完了したときの排気温度が高いときほど長く推定されるとともに、還元剤の噴射が完了したときの外気温度が高いときほど長く推定されるという構成を採用することによっても還元剤の回収タイミングを適切に設定することができる。

なお、機関が停止されたときの上記還元剤の噴射を行わない場合には、請求項５に記載の発明によるように、排気に液状の還元剤を供給する供給通路と、前記供給通路から還元剤を回収する回収手段とを有する還元剤供給機構を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、機関が停止してから排気温度が所定温度になるまでの低下時間を推定し、機関停止後に前記低下時間以上経過したときに前記回収手段による前記還元剤の回収を行い、前記低下時間は、機関が停止したときの排気温度が高いときほど長く推定されるとともに、機関が停止したときの外気温度が高いときほど長く推定されるという構成を採用することにより還元剤の回収タイミングを適切に設定することができる。

本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 同実施形態にて実行される回収処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態で実行される回収処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態での第２排気温度とディレイ時間との関係を示すグラフ。 第３実施形態で実行される回収処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態での第２排気温度と冷却用添加量との関係を示すグラフ。

（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図１に、本実施形態にかかる排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図を示す。
エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは各気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。

燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。

吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。

排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの排気下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びフィルタ３２が配設されている。

酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、フィルタ３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する部材であって、多孔質のセラミックで構成されている。このフィルタ３２には、ＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されており、排気中のＰＭは、フィルタ３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。

また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やフィルタ３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。

フィルタ３２に捕集されたＰＭの量が所定値を超えると、フィルタ３２の再生処理が開始されて燃料添加弁５からはエキゾーストマニホールド８内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁５から噴射された燃料は、酸化触媒３１に達すると燃焼され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒３１にて昇温された排気がフィルタ３２に流入することにより、同フィルタ３２は昇温され、これによりフィルタ３２に堆積したＰＭが酸化処理されてフィルタ３２の再生が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の排気下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元剤を利用して排気中のＮＯｘを還元浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。

さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の排気下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。

エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に還元剤を供給する還元剤供給機構としての尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０にて構成されている。

尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向けられている。この尿素添加弁２３０が開弁されると、供給通路２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。

ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素添加弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素添加弁２３０及び供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。このポンプ２２０は、上記回収手段を構成している。

また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。

尿素添加弁２３０から噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアとなる。そしてこのアンモニアがＮＯｘの還元剤としてＳＣＲ触媒４１に供給される。ＳＣＲ触媒４１に供給されたアンモニアは、同ＳＣＲ触媒４１に吸蔵されてＮＯｘの還元に利用される。なお、加水分解されたアンモニアの一部は、ＳＣＲ触媒４１に吸蔵される前に直接ＮＯｘの還元に利用される。

この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気再循環量、すなわちＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。

エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温センサ２３は、外気温ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。イグニッションスイッチ２５は、車両の運転者によるエンジン１の始動操作及び停止操作を検出する。

また、酸化触媒３１の排気上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、フィルタ３２の排気上流及び排気下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素添加弁２３０の排気上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。第３浄化部材５０の排気下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１で浄化された排気のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。

これら各種センサ等の出力は制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。

そして、この制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。また、上記フィルタ３２に捕集されたＰＭを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置８０によって行われる。

また、制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御を行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために過不足の無い尿素添加量が機関運転状態等に基づいて算出され、その算出された尿素添加量が尿素添加弁２３０から噴射されるように、同尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。なお、ＮＯｘ還元のための上記尿素水添加は、機関運転中は継続して行われ、機関運転が停止されると停止される。

ところで、上述したように機関運転が停止されると尿素水添加も停止されるのであるが、尿素水供給機構の供給通路２４０内に尿素水が残留していると、その尿素水の凍結による体積増加によって供給通路２４０が損傷するおそれがある。そこで、こうした供給通路２４０内での尿素水の残留を抑えるために、制御装置８０は、機関停止後に供給通路２４０から尿素水を回収する回収制御を行うようにしている。

ここで、機関停止直後では、排気の温度が比較的高くなっている。従って、機関停止直後に供給通路２４０から尿素水を回収すると、高温の排気が供給通路２４０内に吸入されてしまい、同供給通路２４０や尿素添加弁２３０といった尿素水供給機構に熱損傷を与えるおそれがある。そこで、本実施形態では、そうした熱損傷を抑えるために、図２に示す回収処理を実行するようにしている。なお、この回収処理は、制御装置８０によって実行される。

本処理が開始されるとまず、車速ＳＰＤが「０」であり、かつイグニッションスイッチがオフ操作されたか否か、すなわちエンジン１を搭載した車両が停止しており、かつエンジン１の停止操作が行われた直後であるか否かが判定される（Ｓ１００）。そして、車速ＳＰＤが「０」でない、またはイグニッションスイッチがオフ操作されていないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は終了される。

一方、車速ＳＰＤが「０」であり、かつイグニッションスイッチがオフ操作されたときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＳＣＲ触媒４１の排気上流の排気温度、換言すれば尿素添加弁２３０の周囲の排気温度に近い第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａ以下であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。この許可温度Ａは、上述した熱損傷を抑えることができる排気温度の最大値であって、試験等によって予め求められている。そして、第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａ以下になるまで、ステップＳ１１０での判定処理が繰り返し行われる。

機関停止後の排気温度の低下により、ステップＳ１１０にて、第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａ以下となったことが判定されると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、上述した尿素水の回収制御が実行されて（Ｓ１２０）、本処理は終了される。この回収制御では、予め定められた時間だけ、尿素添加弁２３０が開弁されるとともにポンプ２２０が逆回転される。これにより、尿素添加弁２３０や供給通路２４０に残留していた尿素水はタンク２１０に回収される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態における尿素水の回収処理では、機関停止後直ちに尿素水の回収を行うのではなく、機関停止後の第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａ以下になってから、尿素水の回収を行うようにしている。従って、機関停止後における尿素水の回収に際して、高温の排気が尿素水供給機構に吸入されることを抑えることができ、これにより尿素水供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）機関停止後の第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａ以下になってから、尿素水の回収を行うようにしている。従って、尿素水供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。
（第２実施形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。

第１実施形態では、第２排気温度センサ１２０で検出される第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａ以下であるときに回収制御を行うようにした。つまり、機関停止後の排気温度が所定温度以下となったか否かの判定は、実際の排気温度に基づいて行うようにした。

この他、機関停止後の排気温度は、機関停止からの経過時間等と相関がある。従って、機関停止後の排気温度が所定温度以下になるまでの低下時間を推定し、この低下時間が経過したときに尿素水の回収制御を実行するようにしても、尿素水の回収タイミングを適切に設定することができ、これにより上記熱損傷の発生を抑えることができる。

また、排気温度センサから尿素添加弁が離れた位置に設けられており、排気温度センサの検出値と、尿素添加弁周辺の排気温度とに違いがある場合には、実際の排気温度に基づいた回収制御の実行判定を正確に行うことが困難になる可能性がある。この点、上述した低下時間の推定に際して、第２排気温度センサ１２０の検出値と尿素添加弁２３０周辺の排気温度との違いを考慮するようにすれば、回収制御の実行判定をより正確に行うことができ、尿素水の回収タイミングを適切に設定することができる。

そこで、本実施形態では、上記低下時間に相当するディレイ時間ＤＬＹを設定し、機関停止後の経過時間を示す停止時間ＳＴが同ディレイ時間ＤＬＹ以上となったときに回収制御を実行するようにしており、この点が第１実施形態と異なっている。そこで、以下では、第１実施形態との相異点を中心にして、本実施形態における回収処理を説明する。

図３に示す本実施形態の回収処理は、制御装置８０によって実行される。
本処理が開始されるとまず、車速ＳＰＤが「０」であり、かつイグニッションスイッチがオフ操作されたか否か、すなわちエンジン１を搭載した車両が停止しており、かつエンジン１の停止操作が行われた直後であるか否かが判定される（Ｓ２００）。そして、車速ＳＰＤが「０」でない、またはイグニッションスイッチがオフ操作されていないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は終了される。

一方、車速ＳＰＤが「０」であり、かつイグニッションスイッチがオフ操作されたときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、機関が停止したときの第２排気温度ＴＨ２及び外気温ＴＨｏｕｔに基づいてディレイ時間ＤＬＹが設定される（Ｓ２１０）。このディレイ時間ＤＬＹは、上記低下時間に相当する時間であり、機関が停止してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでに要する時間である。図４に示すように、このディレイ時間ＤＬＹは、機関停止時の第２排気温度ＴＨ２が高いときほど長い時間が設定される。また、実線Ｌ１や二点鎖線Ｌ２に示すように、同じ第２排気温度ＴＨ２であっても、機関停止時の外気温ＴＨｏｕｔが高いほど、ディレイ時間ＤＬＹは長い時間に設定される。

こうしてディレイ時間ＤＬＹが設定されると、機関停止後の経過時間を示す停止時間ＳＴがディレイ時間ＤＬＹ以上になったか否かが判定される（Ｓ２２０）。この停止時間ＳＴは、機関が停止すると計測が開始される時間である。そして、停止時間ＳＴがディレイ時間ＤＬＹ以上になるまで、ステップＳ２２０での判定処理が繰り返し行われる。

機関停止後の時間経過により、ステップＳ２２０にて、停止時間ＳＴがディレイ時間ＤＬＹ以上になったことが判定されると（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、上述した尿素水の回収制御が実行されて（Ｓ２３０）、本処理は終了される。ここでの回収制御は、第１実施形態で説明した回収制御と同一である。

次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態における尿素水の回収処理では、上記ディレイ時間ＤＬＹを設定することにより、機関が停止してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでの時間を推定するようにしている。そして、機関停止後の停止時間ＳＴがディレイ時間ＤＬＹ以上となったときに尿素水の回収を行うようにしている。従って、機関停止後における尿素水の回収に際して、高温の排気が尿素水供給機構に吸入されることを抑えることができ、これにより尿素水供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）機関が停止してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでの時間をディレイ時間ＤＬＹとして設定するようにしており、機関停止後の停止時間ＳＴがディレイ時間ＤＬＹ以上となったときに尿素水の回収を行うようにしている。従って、尿素水の回収タイミングを適切に設定することができ、尿素水供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。

（２）また、機関が停止してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでの時間をディレイ時間ＤＬＹとして推定するようにしている。そのため、第２排気温度センサ１２０から尿素添加弁２３０が離れた位置に設けられており、第２排気温度センサ１２０の検出値である第２排気温度ＴＨ２と、尿素添加弁２３０周辺の排気温度とに違いがある場合でも、尿素水の回収タイミングを適切に設定することができるようになる。
（第３実施形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第３実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。

機関停止後の排気温度が所定温度以下になったか否かを判定するには、こうした判定を行う制御装置８０に機関停止後も通電を行う必要がある。しかし、機関停止中はオルタネータによる発電が行われないため、制御装置８０に電力を供給するバッテリの蓄電量が減少してしまう。また、こうした蓄電量の減少によりバッテリの充放電の回数が多くなると、バッテリの劣化が促進されてしまう。そこで、尿素水の回収タイミングを早くする、つまり排気温度が所定温度以下になったか否かを判定する判定処理の実行時間を短くすることができれば、制御装置８０への通電時間も短くなり、蓄電量の減少やバッテリの劣化を好適に抑えることができるようになる。そこで、本実施形態では、機関停止後に冷却用の尿素水添加を実行して排気温度を速やかに低下させることにより、排気温度の判定処理の実行時間を短くし、これにより制御装置８０への通電時間が短くなるようにしている。

本実施形態における回収処理は、第２実施形態の回収処理を一部変更することで具現化できる。そこで、以下では、第２実施形態との相異点を中心にして、本実施形態における回収処理を説明する。

図５に示す本実施形態の回収処理は、制御装置８０によって実行される。
本処理が開始されるとまず、車速ＳＰＤが「０」であり、かつイグニッションスイッチがオフ操作されたか否か、すなわちエンジン１を搭載した車両が停止しており、かつエンジン１の停止操作が行われた直後であるか否かが判定される（Ｓ３００）。そして、車速ＳＰＤが「０」でない、またはイグニッションスイッチがオフ操作されていないときには（Ｓ３００：ＮＯ）、本処理は終了される。

一方、車速ＳＰＤが「０」であり、かつイグニッションスイッチがオフ操作されたときには（Ｓ３００：ＹＥＳ）、第２排気温度ＴＨ２が上記許可温度Ａよりも高いか否かが判定される（Ｓ３１０）。そして、第２排気温度ＴＨ２が上記許可温度Ａ以下であるときには（Ｓ３１０：ＮＯ）、上述したような熱損傷のおそれはないため、直ちに上記回収制御が実行される（Ｓ３６０）。このステップＳ３６０での回収制御は、第１実施形態で説明した回収制御と同一である。

一方、第２排気温度ＴＨ２が上記許可温度Ａよりも高いときには（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、冷却用の尿素水添加を行うために、機関が停止したときの第２排気温度ＴＨ２に基づき冷却用添加量ＣＴが設定される（Ｓ３２０）。図６に示すように、冷却用添加量ＣＴは、機関が停止したときの第２排気温度ＴＨ２が高いときほど多くされる。

こうして冷却用添加量ＣＴが設定されると、この設定された冷却用添加量ＣＴが尿素添加弁２３０から噴射される（Ｓ３３０）。
次に、ステップＳ３３０での尿素水添加が完了したときの第２排気温度ＴＨ２及び外気温ＴＨｏｕｔに基づいてディレイ時間ＤＬＹが設定される（Ｓ３４０）。ここでのディレイ時間ＤＬＹは、冷却用の尿素水添加が完了してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでに要する低下時間として設定される。ここでのディレイ時間ＤＬＹも、先の図４に示したように、ステップＳ３３０での尿素水添加が完了したときの第２排気温度ＴＨ２が高いときほど長い時間が設定される。また、実線Ｌ１や二点鎖線Ｌ２に示すように、同じ第２排気温度ＴＨ２であっても、ステップＳ３３０での尿素水添加が完了したときの外気温ＴＨｏｕｔが高いほど、ディレイ時間ＤＬＹは長い時間に設定される。

こうしてディレイ時間ＤＬＹが設定されると、冷却用の尿素水添加が完了してからの経過時間ＰＴがディレイ時間ＤＬＹ以上になったか否かが判定される（Ｓ３５０）。この経過時間ＰＴは、ステップＳ３３０での尿素水添加が完了すると計測が開始される時間である。そして、経過時間ＰＴがディレイ時間ＤＬＹ以上になるまで、ステップＳ３５０での判定処理が繰り返し行われる。

冷却用の尿素水添加が完了してからの時間経過により、ステップＳ３５０にて、経過時間ＰＴがディレイ時間ＤＬＹ以上になったことが判定されると（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、上述した尿素水の回収制御が実行されて（Ｓ３６０）、本処理は終了される。

次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態における尿素水の回収処理では、ステップＳ３２０及びステップＳ３３０の処理を行うことにより、機関停止直後に一旦尿素水を噴射するようにしている。そして、この噴射された尿素水が気化することで、尿素添加弁２３０周辺の排気温度の低下が促進される。従って、機関停止後の排気温度が許可温度Ａ以下になるまでの時間は短くなり、本実施形態においては、ステップＳ３４０で設定されるディレイ時間ＤＬＹは、尿素水添加を行わない場合と比較して短くなる。従って、より早期に尿水の回収を行うことができるようになる、つまり尿素水の回収タイミングを早めることができる。

また、ディレイ時間ＤＬＹがより短い時間に設定されるため、ステップＳ３５０にて肯定判定されるまでに要する時間が短くなり、これにより制御装置８０への通電時間が短くなる。従って、バッテリの蓄電量の減少や同バッテリの劣化が好適に抑えられる。

また、冷却用の尿素水添加が完了してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでの時間として上記ディレイ時間ＤＬＹを推定するようにしている。そして、冷却用の尿素水添加が完了してからの経過時間ＰＴがディレイ時間ＤＬＹ以上となったときに尿素水の回収を行うようにしている。従って、機関停止後における尿素水の回収に際して、高温の排気が尿素水供給機構に吸入されることを抑えることができ、これにより尿素水供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）機関停止後に冷却用の尿素水添加を行い、その尿素水添加が完了してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでの時間をディレイ時間ＤＬＹとして設定するようにしている。そして、尿素水添加が完了してからの経過時間ＰＴがディレイ時間ＤＬＹ以上となったときに尿素水の回収を行うようにしている。従って、尿素水の回収タイミングを適切に設定することができ、尿素水供給機構の熱損傷を抑えることができるようになる。

（２）また、尿素水添加が完了してから尿素添加弁２３０の周辺の排気温度が上記許可温度Ａに低下するまでの時間をディレイ時間ＤＬＹとして推定するようにしている。そのため、第２排気温度センサ１２０から尿素添加弁２３０が離れた位置に設けられており、第２排気温度センサ１２０の検出値である第２排気温度ＴＨ２と、尿素添加弁２３０周辺の排気温度とに違いがある場合でも、尿素水の回収タイミングを適切に設定することができるようになる。

（３）機関が停止されたときには予め定められた量の尿素水を尿素添加弁２３０から噴射するようにしている。そのため、機関停止後の排気温度が許可温度Ａ以下になるまでの時間が短くなり、より早期に尿素水の回収を行うことができるようになる。

（４）また回収処理の実行に際して、制御装置８０への通電時間も短くなるため、バッテリの蓄電量の減少や同バッテリの劣化を好適に抑えることができるようになる。
（５）上記尿素添加弁２３０からの尿素水の噴射量（冷却用添加量ＣＴ）は、機関が停止されたときの第２排気温度ＴＨ２が高いほど多くするようにしているため、冷却用の尿素水の噴射量を好適に設定することができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１実施形態では、第２排気温度センサ１２０の検出値である第２排気温度ＴＨ２と許可温度Ａとを比較するようにした。この他、第２実施形態で説明したように、第２排気温度ＴＨ２と尿素添加弁２３０周辺の排気温度とが異なっている場合には、同第２排気温度ＴＨ２に基づいて尿素添加弁２３０周辺の排気温度を推定し、この推定した排気温度と許可温度Ａとを比較するようにしてもよい。なお、尿素添加弁２３０周辺の排気温度は、機関停止中における第２排気温度ＴＨ２及び外気温ＴＨｏｕｔに基づいて推定可能である。また、尿素添加弁２３０周辺の排気温度は、機関停止直後の第２排気温度ＴＨ２及び外気温ＴＨｏｕｔ及び機関停止後の経過時間に基づいて推定することもできる。

・第１実施形態においても、先の図２のステップＳ１００で肯定判定されたときには、先の図５に示したステップＳ３２０及びステップＳ３３０の処理を行ってもよい。つまり、機関停止後の尿素水添加を実行して排気温度の低下を促すようにしてもよい。

・第３実施形態では、図５のステップＳ３１０において第２排気温度ＴＨ２と比較する対象が許可温度Ａであった。この他、許可温度Ａよりも高い温度を設定するようにしてもよい。

・第３実施形態では、図５のステップＳ３１０において第２排気温度ＴＨ２が許可温度Ａよりも高いか否かを判定するようにした。この他、このステップＳ３１０の処理を省略して、第２排気温度ＴＨ２によらず、機関停止直後には常に冷却用の尿素水添加を行うようにしてもよい。

・第３実施形態では、第２排気温度ＴＨ２に基づいて冷却用添加量ＣＴを可変設定するようにしたが、より簡易的には冷却用添加量ＣＴを予め定められた一定量としてもよい。
・供給通路２４０から尿素水を回収するときには、ポンプ２２０を逆回転させるようにしたがこの他の態様で回収を行ってもよい。例えば、供給通路２４０内での尿素水の流れ方向を変更する切替弁等を供給通路２４０に設けてもよい。

・還元剤として尿素水を使用するようにしたが、この他の液状の還元剤を使用するようにしてもよい。

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセルセンサ、２３…外気温センサ、２４…車速センサ、２５…イグニッションスイッチ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路。

Claims (5)

1. 排気に液状の還元剤を供給する供給通路と、前記供給通路から還元剤を回収する回収手段とを有する還元剤供給機構を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記供給通路には、排気通路内に還元剤を噴射する添加弁が設けられており、機関が停止されたときには予め定められた量の還元剤を前記添加弁から噴射し、
   機関停止後の排気温度が所定温度以下となったときに前記回収手段による還元剤の回収を行う
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記添加弁からの還元剤の噴射は、機関が停止されたときの排気温度が所定温度よりも高いときに行われる
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記添加弁からの還元剤の噴射量は、機関が停止されたときの排気温度が高いほど多くされる
   請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記添加弁からの還元剤の噴射が完了してから排気温度が前記所定温度になるまでの低下時間を推定し、前記還元剤の噴射完了後に前記低下時間以上経過したときに前記還元剤の回収を行い、
   前記低下時間は、還元剤の噴射が完了したときの排気温度が高いときほど長く推定されるとともに、還元剤の噴射が完了したときの外気温度が高いときほど長く推定される
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 排気に液状の還元剤を供給する供給通路と、前記供給通路から還元剤を回収する回収手段とを有する還元剤供給機構を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
   機関が停止してから排気温度が所定温度になるまでの低下時間を推定し、機関停止後に前記低下時間以上経過したときに前記回収手段による前記還元剤の回収を行い、
   前記低下時間は、機関が停止したときの排気温度が高いときほど長く推定されるとともに、機関が停止したときの外気温度が高いときほど長く推定される
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。