特許 6100666 エンジンの添加剤供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6100666

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】エンジンの添加剤供給装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20170313BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20170313BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 G

   B01D53/94 400

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-210307(P2013-210307)

(22)【出願日】2013年10月7日

(65)【公開番号】特開2015-74999(P2015-74999A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2016年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】土屋 富久

(72)【発明者】

【氏名】星 作太郎

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１５１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−９７３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０５６４１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４１７４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

添加剤を貯留するタンク、および、同タンク内の添加剤を送液するポンプ、および、同ポンプから送液される添加剤をエンジンの排気通路に供給する供給通路を有して、エンジンルームの外部に位置する添加剤供給系と、
前記添加剤供給系内の添加剤を加熱する加熱部と、
前記エンジンルームの内部に位置して前記エンジンの吸気温度を検出する吸気温度センサと、
前記吸気温度センサにより検出される吸気温度が低いときに前記加熱部を作動させるとともに、同吸気温度が高くなると前記加熱部の作動を停止させる加熱制御部と
を備えるエンジンの添加剤供給装置において、
前記エンジンは車両に搭載されるものであり、
前記加熱制御部は、前記車両の走行速度が所定速度以下のときに、前記加熱部の作動時において前記吸気温度センサにより検出される吸気温度と前記添加剤供給系内の添加剤の温度とが乖離しているとする条件が成立しているとして、前記加熱部の作動を継続する
ことを特徴とするエンジンの添加剤供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジンの添加剤供給装置において、
当該装置は、前記エンジンの排気温度を上昇させる昇温制御を実行する排気温制御部を備え、
前記加熱制御部は、前記昇温制御が実行されるときに、同昇温制御が実行されないときと比較して、前記所定速度を高い速度にする
ことを特徴とするエンジンの添加剤供給装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のエンジンの添加剤供給装置において、
前記ポンプは、回転式のものであり、
前記加熱制御部は、前記加熱部の作動時に前記ポンプの回転速度が所定速度以下である状態が継続されるときにも、前記加熱部の作動を継続する
ことを特徴とするエンジンの添加剤供給装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンの添加剤供給装置において、
前記乖離していることは、前記吸気温度と前記添加剤供給系内の添加剤の温度との差が所定温度以上であることである
ことを特徴とするエンジンの添加剤供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの添加剤供給装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジンの排気を浄化するために、排気通路に対して添加剤を供給する装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒で還元浄化するために、排気通路内に尿素水を供給するようにしている。

【0003】

ところで、添加剤が凍結すると、排気通路内への添加剤供給が困難になる。そのため、添加剤供給装置を構成するポンプやタンク、あるいは添加剤の供給通路などに、添加剤を加熱して解凍するための加熱部を設けることがある。

【0004】

特許文献１に記載の装置では、尿素水を貯留するタンク内の尿素水温度を検出し、同温度が低いときに、タンク内の尿素水を加熱するタンクヒータを作動させるようにしている。これにより、尿素水が凍結している場合であっても、その解凍が促進される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２４８７１０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、尿素水温度を直接検出するセンサが設けられていない装置では、吸気温度センサにより検出される吸気温度を尿素水温度の指標値として用いて、タンクヒータを作動させることが考えられる。

【0007】

吸気温度センサは、その機能上、エンジンルームの内部などのエンジン近傍に設けられる。これに対して、尿素水タンクは、設置スペースの都合上、エンジンルームの外部などのエンジンから離れた位置に設けられることが多い。そのため、吸気温度センサによって検出される温度と実際の尿素水の温度とにずれが生じやすく、そうした吸気温度センサの検出温度に基づきタンクヒータの作動を制御しても、同ヒータを適切に作動させることができない場合がある。

【0008】

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加剤を加熱して解凍するための加熱部を適切に作動させることができるエンジンの添加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】

【0009】

以下、上記課題を達成するためのエンジンの添加剤供給装置は、添加剤を貯留するタンク、および、同タンク内の添加剤を送液するポンプ、および、同ポンプから送液される添加剤をエンジンの排気通路に供給する供給通路を有して、エンジンルームの外部に位置する添加剤供給系を備える。また添加剤供給装置は、前記添加剤供給系内の添加剤を加熱する加熱部と、前記エンジンルームの内部に位置して前記エンジンの吸気温度を検出する吸気温度センサと、前記吸気温度センサにより検出される吸気温度が低いときに前記加熱部を作動させるとともに、同吸気温度が高くなると前記加熱部の作動を停止させる加熱制御部とを備える。なお、前記エンジンは車両に搭載されるものである。そして、前記加熱制御部は、前記車両の走行速度が所定速度以下のときに、前記加熱部の作動時において前記吸気温度センサにより検出される吸気温度と前記添加剤供給系内の添加剤の温度とが乖離しているとする条件が成立しているとして、前記加熱部の作動を継続する。

【0010】

上記添加剤供給装置では、エンジンの運転に際して同エンジンから放射される熱によってエンジンルームの温度が高くなるため、エンジンルーム内に配設された吸気温度センサにより検出される吸気温度が高くなり易いのに対して、エンジンルームの外部に配設された添加剤供給系内の添加剤の温度は高くなり難い。そのため、吸気温度センサによって検出される吸気温度と添加剤供給系の内部の添加剤温度とに差が生じてしまう。

【0011】

上記添加剤供給装置では、車両の走行速度が所定速度以下のときに、吸気温度センサにより検出される吸気温度と添加剤供給系内の添加剤の温度とが乖離しているとする条件が成立したとして、添加剤を加熱する加熱部の作動が継続される。そのため、実際の添加剤温度が低いのにも関わらず、エンジンの放射熱によって吸気温度の検出値が高くなったときに、加熱部の作動が誤って停止されることを抑えることができる。したがって上記添加剤供給装置によれば、添加剤の凍結を抑えるべく加熱部を適切に作動させることができる。

【0013】

エンジンが搭載された車両では、走行速度が低く走行風の風量が少ないときや、車両停止によって走行風が無いときに、エンジンルーム内においてエンジンの雰囲気である空気が滞留するため、同エンジンの周囲の温度が高くなり易い。こうした場合には、吸気温度センサによって検出される吸気温度も高くなるため、これに起因して同吸気温度と添加剤温度とが乖離するようになる。上記添加剤供給装置によれば、車両が低速で走行していることや停止していることをもって、吸気温度センサにより検出される吸気温度と添加剤温度とが乖離していることを適正に判断することができ、その判断に基づき加熱部を適切に作動させることができる。

【0014】

前記エンジンの排気温度を上昇させる昇温制御を実行する排気温制御部を備えた上記添加剤供給装置においては、前記加熱制御部は、前記昇温制御が実行されるときに、同昇温制御が実行されないときと比較して、前記所定速度を高い速度にすることが好ましい。

【0015】

上記添加剤供給装置では、昇温制御が実行されて排気温度が高くなっているときには、エンジンの周囲の温度が高くなり易く、吸気温度センサにより検出される吸気温度も高くなり易い。そのため、エンジンの放射熱による影響を十分に小さくするために必要な走行風の風量も多いと云える。上記添加剤供給装置によれば、そうした昇温制御の実行時に、前記所定速度を高い速度にすることによって、加熱部の作動を継続する速度範囲を高速側に拡大することができる。これにより、誤って加熱部の作動が停止されることを的確に抑えることができるため、加熱部をより適切に作動させることができる。

【0016】

なお、前記昇温制御としては、エンジンの排気を浄化する排気浄化装置の機能回復を図るために同エンジンの排気温度を上昇させる制御を採用することができる。

【0020】

前記添加剤供給装置において、前記ポンプを回転式のものとし、前記加熱制御部は、前記加熱部の作動時に前記ポンプの回転速度が所定速度以下である状態が継続されるときにも、前記加熱部の作動を継続することが好ましい。

【0021】

添加剤の状態が凍結状態に近いときほど同添加剤の粘度が高いために、これを送液するポンプの負荷が大きくなる。そして、回転式のポンプでは、負荷が大きいときには回転軸の回転速度が低くなる。上記添加剤供給装置によれば、ポンプの回転速度が低いことをもって添加剤の凍結を判定して、加熱部の作動を継続することができる。そのため、加熱部を適切に作動させて添加剤の凍結を抑えることができる。

【0022】

上記添加剤供給装置において、前記乖離していることを、前記吸気温度と前記添加剤供給系内の添加剤の温度との差が所定温度以上であることにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】エンジンの添加剤供給装置の一実施形態の全体構成を示す模式図。

【図2】同実施形態における尿素水供給機構の構成を示す模式図。

【図3】同実施形態の添加剤供給装置が搭載される車両を示す模式図。

【図4】同実施形態のヒータ制御処理の実行手順を示すフローチャート。

【図5】変形例のヒータ制御処理の実行手順を示すフローチャート。

【図6】変形例のヒータ制御処理の実行手順を示すフローチャート。

【図7】変形例のヒータ制御処理の実行手順を示すフローチャート。

【図8】変形例のヒータ制御処理の実行手順を示すフローチャート。

【図9】変形例のヒータ制御処理の実行手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、エンジンの添加剤供給装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に、本実施形態の添加剤供給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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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およびフィルタ３２が配設されている。

【0030】

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。

【0031】

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ことも可能である。

【0032】

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。本実施形態では、この再生処理が、エンジン１の排気温度を上昇させる昇温制御に相当する。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に還元剤を供給する尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、添加剤としての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。

【0036】

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。

【0037】

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および供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。

【0038】

図２に示すように、本実施形態では、タンク２１０の底面にポンプ２２０が設けられている。なお、ポンプ２２０は、タンク２１０の側面であって底面に近い部位に設けてもよい。ポンプ２２０には、同ポンプ２２０の回転軸の回転速度であるポンプ回転速度ＮＥＰを検出する回転速度センサ２２１が設けられている。

【0039】

また、タンク２１０内には、尿素水を加熱するタンクヒータ３１０が設けられている。ポンプ２２０内には、尿素水を加熱するポンプヒータ３２０が設けられている。そして供給通路２４０の外周にも、尿素水を加熱する通路ヒータ３３０が設けられている。これらヒータ３１０，３２０，３３０は、電気式のヒータであり、ヒータ制御装置３００に接続されている。このヒータ制御装置３００によって、各ヒータ３１０，３２０，３３０への通電と同通電の遮断とを切り替えるヒータ制御が実行される。ヒータ制御装置３００は、後述する制御装置８０と相互通信を行う。

【0040】

先の図１に示すように、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。

【0041】

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。

【0042】

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（いわゆるＥＧＲガス）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ＥＧＲ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、および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。

【0043】

エンジン１には、エンジン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。エンジン回転速度センサ２１はエンジン１の出力軸の回転速度、すなわちエンジン回転速度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。吸気温度センサ２３は、吸気通路３内におけるターボチャージャ１１より吸気上流側の部分の吸気温度ＴＨＡ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走行速度、すなわち車速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の始動操作および停止操作を検出する。

【0044】

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の排気上流および排気下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。

【0045】

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および第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。

【0046】

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。

【0047】

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）、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。なお、ＣＰＵや上述した各種センサには、バッテリから電力が供給される。

【0048】

そして、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。

【0049】

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による添加剤の添加制御も行う。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必要な尿素の供給量が算出される。そして算出された供給量の尿素水が尿素添加弁２３０から噴射されるように、尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。このようにエンジン１の運転中は、ＮＯｘを浄化するために排気通路２６に対して尿素水の供給が行われて排気中に尿素が添加される。

【0050】

また、ヒータ制御装置３００は、前述したヒータ制御を実行する。このヒータ制御は、基本的に、次のように実行される。すなわち、尿素水温度の指標となる温度として吸気温度センサ２３により検出される吸気温度ＴＨＡが用いられる。そして、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１（例えば、−３℃）より低いときには、尿素水が凍結している、あるいは凍結する可能性があるとして、ヒータ制御装置３００を介した通電が開始されて各ヒータ３１０，３２０，３３０が作動する。そして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動中において、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２（例えば、０℃）より高くなると、尿素水が凍結している可能性が低く、凍結を招く可能性も低いとして、各ヒータ３１０，３２０，３３０への通電が遮断されてその作動が停止される。

【0051】

ここで、図３に示すように、吸気温度センサ２３は、エンジン１が設置されたエンジンルーム１ａの内部に配設されており、尿素水供給機構２００（具体的には、タンク２１０、ポンプ２２０、尿素添加弁２３０、供給通路２４０など）はエンジンルーム１ａの外部に配設されている。

【0052】

本実施形態では、エンジン１の運転に際してエンジンルーム１ａの温度が高くなるため、同エンジンルーム１ａ内の吸気温度センサ２３により検出される吸気温度ＴＨＡが高くなり易い。これに対して、尿素水供給機構２００はエンジンルーム１ａの外部に配設されているため、エンジン１の運転に際して温度が高くなり難く、この尿素水供給機構２００の内部の尿素水の温度も高くなり難い。そのため本実施形態では、吸気温度センサ２３により検出される吸気温度ＴＨＡと尿素水供給機構２００内の尿素水温度とに差が生じてしまう。

【0053】

本実施形態では、吸気温度ＴＨＡが高くなったときに各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を停止するようにしている。しかし、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離しているときでも、吸気温度ＴＨＡが高くなったことをもって各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を停止してしまうと、尿素水温度が低いのにも関わらず各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が誤って停止されてしまうおそれがある。

【0054】

そこで本実施形態では、車速ＳＰＤが所定速度（本実施形態では、５ｋｍ毎時）以下であるときに、吸気温度ＴＨＡと尿素水供給機構２００内の尿素水温度とが乖離する状況であると判断するようにしている。そして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動時において、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していると判断されるときには、吸気温度ＴＨＡが高いときであっても、ヒータ制御装置３００による各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続するようにしている。

【0055】

以下、このようにして各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続することによる作用について説明する。
車速ＳＰＤが低く走行風の風量が少ないときや、車両停止によって走行風が無いときには、エンジンルーム１ａ内においてエンジン１の雰囲気である空気が滞留するため、同エンジンルーム１ａ内の温度が高くなり易く、エンジン１の周囲の温度も高くなり易い。こうした場合には、エンジンルーム１ａ内に配置された吸気温度センサ２３によって検出される吸気温度ＴＨＡも高くなるため、これに起因して同吸気温度ＴＨＡとエンジンルーム１ａの外部に配置された尿素水供給機構２００内の尿素水温度とが乖離するようになる。

【0056】

本実施形態では、車速ＳＰＤが所定速度以下であるときに、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離しているとする条件が成立していると判断される。そのため、車両が低速で走行していることや停止していることをもって、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していることを適正に判断することができる。

【0057】

しかも、そのようにして吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していると判断されたときに、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止されずに継続される。そのため、エンジン１から放射される熱によって吸気温度センサ２３により検出される吸気温度ＴＨＡが高くなって同吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離したときに、同尿素水を加熱する各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止されなくなる。これにより、実際の尿素水温度が低いのにも関わらず、エンジン１の放射熱によって吸気温度ＴＨＡが高くなったことをもって、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が誤って停止されることを抑えることができる。したがって、尿素水の凍結を抑えるべく各ヒータ３１０，３２０，３３０を適切に作動させることができる。

【0058】

以下、こうしたヒータ制御にかかる処理（ヒータ制御処理）の実行手順について具体的に説明する。
図４は上記ヒータ制御処理の実行手順を示している。なお、同図のフローチャートに示される一連の処理は、ヒータ制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、ヒータ制御装置３００により実行される。

【0059】

図４に示すように、この処理では先ず、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１より低いか否かが判断される（ステップＳ１０１）。そして、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１以上であるときには（ステップＳ１０１：ＮＯ）、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１より低くなるまでの間、ステップＳ１０１の処理が繰り返し実行される。

【0060】

一方、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１より低いときには（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、各ヒータ３１０，３２０，３３０が通電されて作動する（ステップＳ１０２）。その後においては、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２より高くなっているか否かを判定する処理や（ステップＳ１０３）、車速ＳＰＤが所定速度より高いか否かを判定する処理が実行される（ステップＳ１０４）。

【0061】

そして、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２以下であると判断されるときには（ステップＳ１０３：ＮＯ）、尿素水供給機構２００の雰囲気の温度が低いために尿素水温度が十分に高くなっていないとして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が継続される。

【0062】

一方、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２より高くなった場合であっても（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、車速ＳＰＤが所定速度以下である場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離しているとする条件が成立しているとして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が継続される。

【0063】

そして、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２より高くなっており（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、且つ車速ＳＰＤが所定速度より高いと判断される場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止される（ステップＳ１０５）。この場合には、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離している可能性が低く、吸気温度ＴＨＡが高いことをもって尿素水温度が高いことを適正に判断することができるとして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止される。

【0064】

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離しているとする条件が成立しているときには、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続するようにした。そのため、尿素水の凍結を抑えるべく各ヒータ３１０，３２０，３３０を適切に作動させることができる。

【0065】

（２）車速ＳＰＤが所定速度以下のときに、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離しているとする条件が成立しているとして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続するようにした。そのため、車両が低速で走行していることや停止していることをもって、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していることを適正に判断することができ、その判断に基づき各ヒータ３１０，３２０，３３０を適切に作動させることができる。

【0066】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・所定温度Ｔ１，Ｔ２は、尿素水の凍結を的確に抑えることができるのであれば、任意に変更することができる（ただし、Ｔ１≦Ｔ２）。

【0067】

・ヒータ制御処理（図４）の所定速度（ステップＳ１０４）は、吸気温度ＴＨＡと尿素水の温度とが乖離している状況であることを適正に判断することができる温度であれば、任意に変更することができる。

【0068】

・ヒータ制御処理（図４）の所定速度（ステップＳ１０４）を、一定速度にすることに限らず、前述した再生処理の実行の有無に応じて可変設定することができる。具体的には、再生処理が実行されるときに、同再生処理が実行されないときと比較して、所定速度を高い速度にしてもよい。再生処理が実行されて排気温度が高くなっているときには、エンジン１の周囲の温度が高くなり易く、吸気温度センサ２３により検出される吸気温度ＴＨＡも高くなり易い。そのため、エンジン１の放射熱による影響を十分に小さくするために必要な走行風の風量も多いと云える。上記装置によれば、再生処理の実行時に、所定速度を高い速度にすることによって、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動停止が禁止されてその作動が継続されるようになる車速ＳＰＤの範囲を高速側に拡大することができる。これにより、誤って各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止されることを的確に抑えることができるため、それらヒータ３１０，３２０，３３０を適切に作動させることができる。なお、再生処理の実行の有無に応じて所定速度を可変設定することに限らず、エンジン１の排気温度を上昇させる昇温制御の実行の有無に応じて所定速度を可変設定すれば、上記装置と同様の作用効果を得ることができる。

【0069】

図５に、そうしたヒータ制御処理の具体例を示す。図５のフローチャートに示される一連の処理のうち先の図４に示す処理と同一の処理については同一の符号を付して示し、その詳細な説明は割愛する。図５に示すように、この処理では、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動時において（ステップ１０１：ＹＥＳ）、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２より高くなると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、再生処理が実行されているか否かが判断される（ステップＳ２０１）。そして、再生処理の非実行時には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、所定値Ｖ１（例えば５ｋｍ毎時）が所定速度として設定される（ステップＳ２０２）。一方、再生制御の実行時には（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、所定値Ｖ２（例えば１０ｋｍ毎時、ただしＶ２＞Ｖ１）が所定速度として設定される（ステップＳ２０３）。その後、車速ＳＰＤが所定速度より高いことを条件に（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止される（ステップＳ１０５）。

【0070】

・ヒータ制御処理（図４）のステップ１０４の処理の所定速度を、車速ＳＰＤとエンジン回転速度ＮＥとの関係に応じて可変設定してもよい。
図６に、そうしたヒータ制御の具体例を示す。図６のフローチャートに示される一連の処理のうち先の図４に示す処理と同一の処理については同一の符号を付して示し、その詳細な説明は割愛する。図６に示すように、この処理では、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動時において（ステップ１０１：ＹＥＳ）、吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２より高くなると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、エンジン回転速度ＮＥ、車速ＳＰＤ、予め定められた比例定数Ｋ１に基づいて、演算式（「所定速度」＝Ｋ１×ＮＥ／ＳＰＤ）から所定速度が算出される（ステップＳ３０１）。そして、この所定速度より車速ＳＰＤが高いことを条件に（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止される（ステップＳ１０５）。

【0071】

車速ＳＰＤが同一であっても、エンジン回転速度ＮＥが高い高負荷運転時では、エンジン回転速度ＮＥの低い低負荷運転時と比較して排気温度が高いため、吸気温度センサ２３により検出される吸気温度ＴＨＡが高くなり易く、同吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離し易い。上記装置によれば、そうした車速ＳＰＤとエンジン回転速度ＮＥと排気温度との関係に応じて所定速度を設定することができるため、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していることを適正に判断することができる。そして、この判断に基づいて、尿素水の凍結を抑えるべく各ヒータ３１０，３２０，３３０を適切に作動させることができる。なお、こうした車速ＳＰＤとエンジン回転速度ＮＥとに基づく所定速度の算出を、演算式を用いて行うことに代えて、演算マップを用いて行うようにしてもよい。

【0072】

・各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続する条件を、車速ＳＰＤが所定速度以下であること（図４のステップ１０４：ＮＯ）といった条件に代えて、図７に示すように、吸気温度ＴＨＡと外気温度ＴＨｏｕｔとの差ΔＴ（ＴＨＡ−ＴＨｏｕｔ）が所定温度（例えば５℃）以上であること（ステップＳ４０１：ＮＯ）といった条件にしてもよい。こうした装置によれば、エンジンルーム１ａの外部に設けられた尿素水供給機構２００の雰囲気の指標値として外気温度ＴＨｏｕｔを用いることができ、この外気温度ＴＨｏｕｔと吸気温度ＴＨＡとの差が大きくなっていることをもって、吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していることを精度よく判断することができる。なお、こうした装置においては、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する外気温度センサをエンジンルーム１ａの外部、あるいはエンジンルーム１ａの中でもエンジン１の放射熱の影響を受けにくい部位に設けることが望ましい。

【0073】

・各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続する条件を、車速ＳＰＤが所定速度以下であること（図４のステップＳ１０４：ＮＯ）といった条件にすることに代えて、図８に示すように、エンジン回転速度ＮＥがアイドル回転速度（例えば、８００回転／分）以下であること（ステップＳ５０１：ＮＯ）といった条件にしてもよい。ここで、エンジン回転速度ＮＥがアイドル回転速度以下であるときには、車速ＳＰＤがごく低い状況になっている可能性が高い。上記装置によれば、エンジン回転速度ＮＥがアイドル回転速度以下であることによって車両が低速で走行していることや停止していることを判断し、この判断に基づいて吸気温度ＴＨＡと尿素水温度とが乖離していることを適正に判断することができる。なお、エンジン回転速度ＮＥがアイドル回転速度以下であることといった条件に代えて、エンジン回転速度ＮＥがアイドル回転速度より若干高い所定速度以下であること（エンジン回転速度ＮＥ≦所定速度）といった条件を設定してもよい。

【0074】

また、エンジン回転速度ＮＥと比較する比較値（アイドル回転速度、あるいは所定速度）を、一定速度にすることに限らず、前述した再生処理の実行の有無に応じて可変設定することができる。具体的には、前述した再生処理が実行されるときに、同再生処理が実行されないときと比較して、比較値を高い速度にしてもよい。こうした装置によれば、再生処理の実行時に、比較値を高い速度にすることによって、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が継続されるようになるエンジン回転速度ＮＥの範囲、ひいては車速ＳＰＤの範囲を高速側に拡大することができる。これにより、誤って各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止されることを的確に抑えることができるため、それらヒータ３１０，３２０，３３０をより適切に作動させることができる。

【0075】

・各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続する条件として、車速ＳＰＤが所定速度以下であること（図４のステップ１０４：ＮＯ）といった条件を設定することに代えて、あるいは併せて、ポンプ回転速度ＮＥＰが所定速度以下の状態が所定期間にわたり継続されていることといった条件を設定するようにしてもよい。なお上記所定速度としては、尿素水が凍結していないときにポンプ回転速度ＮＥＰがとり得る速度範囲の下限より低い速度が設定される。

【0076】

尿素水の状態が凍結状態に近いときほど同尿素水の粘度が高いために、これを送液するポンプ２２０の負荷が大きくなる。そして、このポンプ２２０は、負荷が大きいときにはポンプ回転速度ＮＥＰが低くなる。上記装置によれば、ポンプ回転速度ＮＥＰが低いことをもって尿素水の凍結を判定して、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続させることができる。そのため、各ヒータ３１０，３２０，３３０を適切に作動させて尿素水の凍結を抑えることができる。

【0077】

図９に、そうした条件を含む変形例のヒータ制御の実行手順を示す。図９に示すように、この処理では、車速ＳＰＤが所定速度より高いときに（図４のステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ポンプ回転速度ＮＥＰが所定速度以下の状態が継続されているか否かが判断される（ステップＳ６０１）。そして、ポンプ回転速度ＮＥＰが所定速度以下である状態が所定期間にわたって継続されているときには（ステップＳ６０１：ＹＥＳ）、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止されずに継続される。一方、ポンプ回転速度ＮＥＰが所定速度以下である状態の継続期間が所定期間未満であるときやポンプ回転速度ＮＥＰが所定速度より高いときには（ステップＳ６０１：ＮＯ）、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動が停止される（図４のステップＳ１０５）。

【0078】

・吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１より低いときに（図４のステップＳ１０1：ＹＥＳ），各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を開始し（ステップＳ１０２）、外気温度ＴＨｏｕｔが所定温度Ｔ２より高いときに、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を停止するようにしてもよい。そして、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動時において外気温度ＴＨｏｕｔを検出する外気温度センサが故障しているときに、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続してもよい。

【0079】

・各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続する条件として、以下の［条件１］〜［条件４］を適宜組み合わせた条件を設定してもよい。
［条件１］車速ＳＰＤが所定速度以下であること。
［条件２］吸気温度ＴＨＡと外気温度ＴＨｏｕｔとの差ΔＴ（ＴＨＡ−ＴＨｏｕｔ）が所定温度以上であること。
［条件３］エンジン回転速度ＮＥが所定速度以下であること。
［条件４］ポンプ回転速度ＮＥＰが所定速度以下の状態が所定期間にわたり継続されていること。

【0080】

また、それら条件が満たされた状態が所定期間にわたり継続されたときに、各ヒータ３１０，３２０，３３０の作動を継続するようにしてもよい。
・上記実施形態では、尿素水を加熱する加熱部（タンクヒータ３１０、ポンプヒータ３２０および通路ヒータ３３０）として電気式のヒータを利用するようにした。この他の加熱部として、例えばポンプ２２０や供給通路２４０、あるいはタンク２１０に対して加熱媒体（例えば、エンジン１の冷却水や潤滑オイルなど）による加熱が可能な媒体経路を設けるようにしてもよい。この装置では、媒体経路内に加熱媒体を循環させることによって加熱部が作動し、その加熱媒体の循環を停止させることによって加熱部の作動が停止する。

【0081】

・上記実施形態の添加剤供給装置は、タンクヒータ３１０、ポンプヒータ３２０および通路ヒータ３３０のうちの何れか１つが設けられていない装置や、何れか２つが設けられていない装置にも適用することができる。

【0082】

・添加剤として尿素水を使用するようにしたが、この他の添加剤を使用するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0083】

１…駆動源としてのエンジン、１ａ…エンジンルーム、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…エンジン回転速度センサ、２２…アクセルセンサ、２３…吸気温度センサ、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…ＮＯｘ浄化触媒（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…制御部としての制御装置、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…添加剤供給系としての尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路、３００…加熱制御部および排気温制御部としてのヒータ制御装置、３１０…加熱部としてのタンクヒータ、３２０…加熱部としてのポンプヒータ、３３０…加熱部としての通路ヒータ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】