特許 7447839 尿素水供給システム

(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】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】尿素水供給システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20240305BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20240305BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 B

F01N3/28 301C

F01N3/28 301G

B01D53/94 222

B01D53/94 ZAB

B01D53/94 400

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021018269

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2022121102

(43)【公開日】2022-08-19

【審査請求日】2023-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】亀井 智昭

(72)【発明者】

【氏名】上野 友博

(72)【発明者】

【氏名】竹本 英嗣

(72)【発明者】

【氏名】池田 純孝

【審査官】木原 裕二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２０５３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０６３４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２７４４２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０１Ｎ ３／２８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（１０）の排気通路（２０）に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を浄化させる選択還元型の第１の触媒（２１）と、第２の触媒（２２）とを有する排気浄化装置（２００）に用いられ、前記排気通路にアンモニアを生成するための尿素水を供給する尿素水供給システム（１００）において、
前記排気通路における前記第１の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第１供給弁（１１）と、
前記排気通路における前記第２の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第２供給弁（１２）と、
前記尿素水を貯留する尿素水タンク（１３）と、
前記尿素水タンクと、前記第１供給弁及び前記第２供給弁のそれぞれとを繋ぐように設けられ、前記尿素水が通過する供給通路（１４）と、
前記尿素水タンクから前記供給通路に前記尿素水を圧送するポンプ（１５）と、
前記尿素水の圧力値を検出する圧力検出部（１６）と、
前記ポンプの駆動制御と前記第１供給弁及び前記第２供給弁の開閉制御とを実施する制御部（３０）と、を備え、
前記供給通路は、途中で分岐しており、前記尿素水タンクから分岐点（Ｐ１）までに設けられる共通通路（１４ａ）と、前記分岐点から前記第１供給弁までに設けられる第１供給通路（１４ｂ）と、前記分岐点から前記第２供給弁までに設けられる第２供給通路（１４ｃ）と、を有し、
前記第１供給通路の容積は、前記第２供給通路の容積よりも大きく構成されており、
前記制御部は、前記第２供給弁を閉弁させたまま前記第１供給弁を開弁させるとともに、前記尿素水を圧送するように前記ポンプを駆動させることにより、前記供給通路への尿素水の充填を開始し、その後、前記圧力検出部により検出された圧力値に基づいて、前記第１供給通路内への前記尿素水の充填完了を判定し、前記第１供給弁を閉弁させるものであって、
前記制御部は、前記第１供給弁を閉弁させた後、所定時間の経過後に、前記第２供給弁を開弁させ、前記第２供給通路内への尿素水の充填を開始させる尿素水供給システム。

【請求項2】

前記所定時間は、前記第１供給通路と前記第２供給通路との容量差に基づいて設定されている請求項１に記載の尿素水供給システム。

【請求項3】

前記所定時間は、前記尿素水の温度に応じて変更される請求項１又は２に記載の尿素水供給システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力値が第１閾値（Ｔｈ１）以上の場合、前記第１供給弁を閉弁させ、前記第２供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力値が第２閾値（Ｔｈ２）より大きい場合、前記第２供給弁を閉弁させるように構成されており、
前記第２閾値は、前記第１閾値以上の値である請求項１～３のうちいずれか１項に記載の尿素水供給システム。

【請求項5】

内燃機関（１０）の排気通路（２０）に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を浄化させる選択還元型の第１の触媒（２１）と、第２の触媒（２２）とを有する排気浄化装置（２００）に用いられ、前記排気通路にアンモニアを生成するための尿素水を供給する尿素水供給システム（１００）において、
前記排気通路における前記第１の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第１供給弁（１１）と、
前記排気通路における前記第２の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第２供給弁（１２）と、
前記尿素水を貯留する尿素水タンク（１３）と、
前記尿素水タンクと、前記第１供給弁及び前記第２供給弁のそれぞれとを繋ぐように設けられ、前記尿素水が通過する供給通路（１４）と、
前記尿素水タンクから前記供給通路に前記尿素水を圧送するポンプ（１５）と、
前記尿素水の圧力値を検出する圧力検出部（１６）と、
前記ポンプの駆動制御と前記第１供給弁及び前記第２供給弁の開閉制御とを実施する制御部（３０）と、を備え、
前記供給通路は、途中で分岐しており、前記尿素水タンクから分岐点（Ｐ１）までに設けられる共通通路（１４ａ）と、前記分岐点から前記第１供給弁までに設けられる第１供給通路（１４ｂ）と、前記分岐点から前記第２供給弁までに設けられる第２供給通路（１４ｃ）と、を有し、
前記第１供給通路の容積は、前記第２供給通路の容積よりも大きく構成されており、
前記制御部は、前記第２供給弁を閉弁させたまま前記第１供給弁を開弁させるとともに、前記尿素水を圧送するように前記ポンプを駆動させることにより、前記供給通路への尿素水の充填を開始し、その後、前記圧力検出部により検出された圧力値に基づいて、前記第１供給通路内への前記尿素水の充填完了を判定し、前記第１供給弁を閉弁させるものであって、
前記制御部は、前記第１供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力値が第１閾値（Ｔｈ１）以上の場合、前記第１供給弁を閉弁させ、前記第２供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力値が第２閾値（Ｔｈ２）より大きい場合、前記第２供給弁を閉弁させるように構成されており、
前記第２閾値は、前記第１閾値以上の値である尿素水供給システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力変動量が第１閾値（Ｔｈ１１）以上の場合、前記第１供給弁を閉弁させ、前記第２供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力変動量が第２閾値（Ｔｈ１２）より大きい場合、前記第２供給弁を閉弁させるように構成されており、
前記第２閾値は、前記第１閾値よりも大きい値である請求項１～３のうちいずれか１項に記載の尿素水供給システム。

【請求項7】

内燃機関（１０）の排気通路（２０）に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を浄化させる選択還元型の第１の触媒（２１）と、第２の触媒（２２）とを有する排気浄化装置（２００）に用いられ、前記排気通路にアンモニアを生成するための尿素水を供給する尿素水供給システム（１００）において、
前記排気通路における前記第１の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第１供給弁（１１）と、
前記排気通路における前記第２の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第２供給弁（１２）と、
前記尿素水を貯留する尿素水タンク（１３）と、
前記尿素水タンクと、前記第１供給弁及び前記第２供給弁のそれぞれとを繋ぐように設けられ、前記尿素水が通過する供給通路（１４）と、
前記尿素水タンクから前記供給通路に前記尿素水を圧送するポンプ（１５）と、
前記尿素水の圧力値を検出する圧力検出部（１６）と、
前記ポンプの駆動制御と前記第１供給弁及び前記第２供給弁の開閉制御とを実施する制御部（３０）と、を備え、
前記供給通路は、途中で分岐しており、前記尿素水タンクから分岐点（Ｐ１）までに設けられる共通通路（１４ａ）と、前記分岐点から前記第１供給弁までに設けられる第１供給通路（１４ｂ）と、前記分岐点から前記第２供給弁までに設けられる第２供給通路（１４ｃ）と、を有し、
前記第１供給通路の容積は、前記第２供給通路の容積よりも大きく構成されており、
前記制御部は、前記第２供給弁を閉弁させたまま前記第１供給弁を開弁させるとともに、前記尿素水を圧送するように前記ポンプを駆動させることにより、前記供給通路への尿素水の充填を開始し、その後、前記圧力検出部により検出された圧力値に基づいて、前記第１供給通路内への前記尿素水の充填完了を判定し、前記第１供給弁を閉弁させるものであって、
前記制御部は、前記第１供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力変動量が第１閾値（Ｔｈ１１）以上の場合、前記第１供給弁を閉弁させ、前記第２供給弁の開弁後、前記圧力検出部により検出された前記尿素水の圧力変動量が第２閾値（Ｔｈ１２）より大きい場合、前記第２供給弁を閉弁させるように構成されており、
前記第２閾値は、前記第１閾値よりも大きい値である尿素水供給システム。

【請求項8】

前記第１閾値及び前記第２閾値のうち少なくともいずれか一方は、前記尿素水の温度及び前記尿素水の濃度のうち少なくともいずれか一方の値に応じて変更される請求項４～７のうちいずれか１項に記載の尿素水供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、尿素水を供給する尿素水供給システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、選択還元（Selective Catalytic Reduction:SCR）触媒は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）等の浄化に用いられる代表的なＮＯｘ浄化触媒の１つとして知られている。ＳＣＲ触媒には、ＮＯｘを浄化するための還元剤としてアンモニア（ＮＨ３）等が供給される。特許文献１には、２つのＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）が並列又は直列に接続されて排気通路に配置された排気浄化装置において、各ＳＣＲ触媒の上流に尿素水を供給する供給弁を有している尿素水供給システムについて開示されている。この特許文献１に記載されている通り、尿素水を供給経路に残留させたままにすることはできないので、特許文献１の尿素水供給システムは、供給しないときには供給通路から尿素水を回収し、供給する際に、供給通路に尿素水を充填するように構成されている。

【0003】

このような尿素水供給システムでは、各供給弁への供給経路の容量が異なると、充填の過不足に起因する尿素水供給の不具合が発生する可能性がある。そこで、この特許文献１では、ポンプ駆動時の２つの供給弁の開弁時間を好適に制御することにより、各供給弁への供給経路の容量が異なることに起因する尿素水供給の不具合を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６２２２１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで特許文献１では、充填開始時に、容量の小さい第１供給通路に設けられた第１供給弁のみを開弁させている、又は第１供給弁とともに、容量の大きい第２供給通路に設けられた第２供給弁を開弁させている。そして、第２供給通路よりも先に第１供給通路に尿素水が充填されたことを、供給通路内又はポンプ内の圧力値に基づいて判断し、第１供給弁を閉弁させている。

【0006】

しかしながら、このように容量の小さい第１供給通路に対して先に尿素水を充填させる場合、容量の大きい第２供給通路に空気が残存することとなる。そして、空気は、尿素水よりも体積変化しやすいため、第２供給通路に空気が大量に残存すると、圧力の検出精度が悪くなる。具体的には、残存する空気が圧縮されて、圧力値が小さく検出される。このため、第１供給弁の閉弁タイミングに誤差が生じ、その結果、尿素水が漏れてしまうという問題が生じる。特に、第１供給通路の容量と、第２供給通路の容量との差が大きく、容量の大きい第２供給通路への充填を後回しにする場合、残存する空気量も多くなり、その影響を無視できなくなる。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、適切に尿素水を供給経路に充填させることができる尿素水供給システム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の手段は、内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を浄化させる選択還元型の第１の触媒と、第２の触媒とを有する排気浄化装置に用いられ、前記排気通路にアンモニアを生成するための尿素水を供給する尿素水供給システムにおいて、前記排気通路における前記第１の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第１供給弁と、前記排気通路における前記第２の触媒の上流側に、前記尿素水を供給する第２供給弁と、前記尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンクと、前記第１供給弁及び前記第２供給弁のそれぞれとを繋ぐように設けられ、前記尿素水が通過する供給通路と、前記尿素水タンクから前記供給通路に前記尿素水を圧送するポンプと、前記尿素水の圧力値を検出する圧力検出部と、前記ポンプの駆動制御と前記第１供給弁及び前記第２供給弁の開閉制御とを実施する制御部と、を備え、前記供給通路は、途中で分岐しており、前記尿素水タンクから分岐点までに設けられる共通通路と、前記分岐点から前記第１供給弁までに設けられる第１供給通路と、前記分岐点から前記第２供給弁までに設けられる第２供給通路と、を有し、前記第１供給通路の容積は、前記第２供給通路の容積よりも大きく構成されており、前記制御部は、前記第２供給弁を閉弁させたまま前記第１供給弁を開弁させるとともに、前記尿素水を圧送するように前記ポンプを駆動させることにより、前記供給通路への尿素水の充填を開始し、その後、前記圧力検出部により検出された圧力値に基づいて、前記第１供給通路内への前記尿素水の充填完了を判定し、前記第１供給弁を閉弁させる。

【0009】

上記構成により、第１供給弁及び第１供給通路の尿素水の充填が完了した時点において、第２供給通路の内部に残存している空気量を少なくすることができる。つまり、容量の小さい第２供給通路の側へ先に尿素水を充填する場合に比較して、容量の大きい第１供給通路の側へ先に尿素水を充填する場合のほうが、供給通路に残存する空気量を少なくすることができる。このため、尿素水の圧力値の検出誤差を小さくすることができ、第１供給通路内への尿素水の充填完了を正確に判定することができる。よって、過剰に尿素水を充填してしまうことを防止し、尿素水漏れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】排気浄化装置及び尿素水供給システムの概略図。

【図2】充填処理の流れを示すフローチャート。

【図3】（ａ）は、尿素水温度と尿素水密度の関係を示す図、（ｂ）は、尿素水温度と閾値との関係を示す図。

【図4】（ａ）は、尿素水濃度と尿素水密度の関係を示す図、（ｂ）は、尿素水濃度と閾値との関係を示す図。

【図5】（ａ）は、ポンプの駆動状態を示すタイムチャート、（ｂ）は、尿素水圧力値を示すタイムチャート、（ｃ）は、第１供給弁の開閉態様を示すタイムチャート、（ｄ）は、第２供給弁の開閉態様を示すタイムチャート、（ｅ）は、残留空気量の遷移を示すタイムチャート。

【図6】第２実施形態における充填処理の流れを示すフローチャート。

【図7】配管容量差と、第３閾値との関係を示す図。

【図8】（ａ）は、尿素水温度と尿素水粘度の関係を示す図、（ｂ）は、尿素水温度と第３閾値との関係を示す図。

【図9】（ａ）は、ポンプの駆動状態を示すタイムチャート、（ｂ）は、尿素水圧力値を示すタイムチャート、（ｃ）は、尿素水の圧力変動量を示すタイムチャート、（ｄ）は、第１供給弁の開閉態様を示すタイムチャート、（ｅ）は、第２供給弁の開閉態様を示すタイムチャート、（ｆ）は、残留空気量の遷移を示すタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、尿素水供給システムを具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

【0012】

（第１実施形態）
図１に示すように、車両の尿素水供給システム１００は、車両に搭載され、車両の排気浄化装置２００に適用される。車両は、内燃機関１０及び内燃機関１０の排気通路２０を備える。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンであっても、ガソリンエンジンであってもよい。

【0013】

排気浄化装置２００は、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化させる選択還元型の第１の触媒２１と、同様に、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化させる選択還元型の第２の触媒２２と、を有する。排気浄化装置２００は、排気通路２０に設けられており、排気通路２０において、内燃機関１０の下流に第１の触媒２１が配置され、その第１の触媒２１の下流に第２の触媒２２が直列に配置されている。

【0014】

なお、図１には示されていないが、第１の触媒２１の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒や、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが設けられていてもよい。また、第１の触媒２１の下流側、かつ、第２の触媒２２の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒や、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタが設けられていてもよい。また、図１には示されていないが、第１の触媒２１又は第２の触媒２２の下流側にそこからスリップしてくるアンモニアを酸化させるための酸化触媒（ＡＳＣ触媒）が設けられていてもよい。

【0015】

尿素水供給システム１００は、排気通路２０において、第１の触媒２１の上流側に配置される第１供給弁１１と、第１の触媒２１の下流側であって第２の触媒２２の上流側に配置される第２供給弁１２と、を備える。また、尿素水供給システム１００は、尿素水を貯留する尿素水タンク１３と、尿素水が通過する供給通路１４と、尿素水を圧送するポンプ１５と、尿素水の圧力を検出する圧力検出部としての圧力センサ１６と、を備える。また、尿素水供給システム１００は、尿素水タンク１３に、尿素水温度センサ１７と、尿素水濃度センサ１８と、を備える。また、尿素水供給システム１００は、各種制御を実施する制御部としてのＥＣＵ３０を備える。

【0016】

第１供給弁１１は、排気通路２０における第１の触媒２１の上流側に、アンモニアの前駆体である尿素水を供給する。第１供給弁１１により供給された尿素水は、排気の熱で熱分解と加水分解されてアンモニアが生成される。そのアンモニアが、第１の触媒２１に流れ込み、そこに吸着することで、アンモニアと排気中のＮＯｘとの還元反応が生じ、ＮＯｘの浄化が行われる。

【0017】

第２供給弁１２は、排気通路２０における第２の触媒２２の上流側に、アンモニアの前駆体である尿素水を供給する。第２供給弁１２により供給された尿素水により、前述同様、ＮＯｘの浄化が行われる。

【0018】

供給通路１４は、尿素水タンク１３と、第１供給弁１１及び第２供給弁１２のそれぞれとを繋ぐように設けられている。供給通路１４は、途中で分岐しており、尿素水タンク１３から分岐点Ｐ１までに設けられる共通通路１４ａと、分岐点Ｐ１から第１供給弁１１までに設けられる第１供給通路１４ｂと、分岐点Ｐ１から第２供給弁１２までに設けられる第２供給通路１４ｃと、を有する。第１供給通路１４ｂの容積は、第２供給通路１４ｃの容積よりも大きく構成されている。

【0019】

ポンプ１５は、共通通路１４ａに設けられており、尿素水タンク１３から尿素水をくみ上げ、尿素水タンク１３から供給通路１４に尿素水を圧送するように構成されている。

【0020】

圧力センサ１６は、ポンプ１５から圧送される尿素水の圧力値、つまり、供給通路１４内の尿素水の圧力値を検出する。尿素水温度センサ１７は、尿素水タンク１３に貯蔵されている尿素水の温度を検出する。尿素水濃度センサ１８は、尿素水タンク１３に貯蔵されている尿素水の濃度を検出する。

【0021】

ＥＣＵ３０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置である。ＥＣＵ３０は、各種機能を備え、各種機能は、ＥＣＵ３０が備えるＲＯＭなどに記憶されたプログラムが実行されることで、実現される。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。

【0022】

ＥＣＵ３０は、例えば、ポンプ１５の駆動制御を実施する駆動制御部としての機能と、第１供給弁１１及び第２供給弁１２の開閉制御とを実施する開閉制御部としての機能と、を備える。これらのＥＣＵ３０の各種機能については後述する。ＥＣＵ３０は、圧力センサ１６、尿素水温度センサ１７、及び尿素水濃度センサ１８に接続されており、これらの検出結果を入力する。そして、ＥＣＵ３０は、これらの検出結果に基づいて各種機能を実施する。

【0023】

上記尿素水供給システム１００は、内燃機関１０の運転（燃焼）中、排出される排気に含まれるＮＯｘを浄化するために、尿素水を排気通路２０に供給する。ここで、内燃機関１０の停止中、供給弁１１，１２や供給通路１４に尿素水が残っていると、残存尿素水が凍結し、体積が膨張することにより、供給弁１１，１２や供給通路１４を破損させる可能性がある。また、残存尿素水によりアンモニアが発生して供給弁１１，１２や供給通路１４等を腐食させることも考えられる。このため、尿素水供給システム１００のＥＣＵ３０は、内燃機関１０の運転が停止したとき、供給弁１１，１２や供給通路１４に残っている尿素水を尿素水タンク１３に吸い戻す吸い戻し制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ３０は、供給弁１１，１２を開弁させた状態で、ポンプ１５を逆回転駆動させて供給通路１４内の尿素水を尿素水タンク１３に圧送させる。これにより、供給通路１４内は、空の状態、つまり、空気が充填された状態となる。

【0024】

また、尿素水供給システム１００は、内燃機関１０の運転が開始したとき、供給弁１１，１２や供給通路１４に尿素水を充填する充填制御を実施する。このとき、供給弁１１，１２及び供給通路１４の容量に対して、尿素水を過不足なく充填することが望ましい。すなわち、容量に対して、尿素水を過剰に充填すると、尿素水の漏れにつながり、尿素水が不足すると、空気が残存し、噴射量が低下したり、噴射中の圧力が低下したりするからである。

【0025】

そこで、第１実施形態において図２に示すように充填制御に係る充填処理を実施している。以下、図２に基づいて詳しく説明する。この充填処理は、所定のタイミング（例えば、内燃機関１０の運転開始時）に、ＥＣＵ３０により実施される。

【0026】

ＥＣＵ３０は、充填処理を開始すると、ポンプ１５を正回転駆動させて、ポンプ１５から供給通路１４に尿素水を圧送する（ステップＳ１０１）。次に、ＥＣＵ３０は、第２供給弁１２を閉弁させたまま、第１供給弁１１を開弁させる（ステップＳ１０２）。これにより、ポンプ１５から圧送された尿素水は、共通通路１４ａ及び第１供給通路１４ｂに充填される。このとき、第２供給弁１２は、閉弁しているので、第２供給通路１４ｃの内部には、残留空気が存在することとなる。

【0027】

次に、ＥＣＵ３０は、圧力センサ１６が検出した尿素水の圧力値を入力し、尿素水の圧力値が第１閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。なお、図３（ａ）に示すように尿素水密度は、尿素水温度が高くなるにつれて、低下していく。そして、尿素水密度が低下すると、尿素水の流速が低下し、尿素水の配管内圧損が低下する。このため、第１閾値Ｔｈ１が常に一定の値だと、判定に誤差が生じる可能性がある。そこで、図３（ｂ）に示すように、第１閾値Ｔｈ１は、尿素水密度と同様に、尿素水温度が高くなるにつれて低下するようにＥＣＵ３０により変更される。

【0028】

また、図４（ａ）に示すように尿素水密度は、尿素水濃度に比例するように上昇する。そして、尿素水密度が上昇すると、尿素水の流速が増加し、尿素水の配管内圧損が上昇する。このため、第１閾値Ｔｈ１が常に一定の値だと、誤差が生じる可能性がある。そこで、図４（ｂ）に示すように、第１閾値Ｔｈ１は、尿素水濃度に比例するようにＥＣＵ３０により変更される。

【0029】

ステップＳ１０３の判定結果が否定の場合、ＥＣＵ３０は、一定時間経過後、再びステップＳ１０３を実施する。すなわち、ＥＣＵ３０は、尿素水の圧力値が第１閾値Ｔｈ１となるまで、待機する。

【0030】

一方、ステップＳ１０３の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ３０は、第１供給弁１１を閉弁させ（ステップＳ１０４）、第２供給弁１２を開弁させる（ステップＳ１０５）。これにより、第２供給弁１２を介して、第２供給通路１４ｃの内部の残留空気が排気通路２０に排出され、第２供給通路１４ｃに尿素水が充填される。

【0031】

次に、ＥＣＵ３０は、圧力センサ１６が検出した尿素水の圧力値を入力し、尿素水の圧力値が第２閾値Ｔｈ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。この第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１以上の値が設定される。また、第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１と同様に、尿素水温度及び尿素水濃度に応じてＥＣＵ３０により変更される。

【0032】

この判定結果が否定の場合、ＥＣＵ３０は、一定時間経過後、再びステップＳ１０６を実施する。すなわち、ＥＣＵ３０は、尿素水の圧力値が第２閾値Ｔｈ２よりも大きくなるまで、待機する。一方、ステップＳ１０６の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ３０は、第２供給弁１２を閉弁させ（ステップＳ１０７）、充填処理を終了する。

【0033】

次に、この充填処理を実施したときにおける作用について図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、ポンプ１５の駆動状態（正回転駆動）を示すタイムチャートであり、図５（ｂ）は、尿素水の圧力値を示すタイムチャートである。図５（ｃ）は、第１供給弁１１の開閉態様を示すタイムチャートであり、図５（ｄ）は、第２供給弁１２の開閉態様を示すタイムチャートである。図５（ｅ）は、供給通路１４の内部における残留空気量の遷移を示すタイムチャートである。

【0034】

図５に示すように時点Ｔ１においてポンプ１５が駆動し、第１供給弁１１が開弁すると、共通通路１４ａ及び第１供給通路１４ｂへの尿素水の充填に伴い、尿素水の圧力値が上昇し、一定の圧力値となる（時点Ｔ２以降）。一方で、第１供給弁１１を介して、供給通路１４から空気が排出され、供給通路１４内における残存空気量が減っていく。

【0035】

その後、第１供給弁１１及び第１供給通路１４ｂにおいて尿素水の充填が完了すると（時点Ｔ３）、尿素水の圧力値が徐々に上昇していく。このとき、第２供給通路１４ｃの残留空気を圧縮しつつ、第２供給通路１４ｃに尿素水が流れ込む。

【0036】

尿素水の圧力値が第１閾値Ｔｈ１以上となると（時点Ｔ４）、第１供給弁１１が閉弁される一方で第２供給弁１２が開弁される。これにより、第２供給弁１２及び第２供給通路１４ｃ内に尿素水が充填するように、尿素水が第２供給通路１４ｃに流れ込む。その際、第２供給通路１４ｃの残留空気が、尿素水により第２供給弁１２を介して供給通路１４から排気通路２０に押し出され、供給通路１４内における残存空気量が減っていく。このとき、一時的に尿素水の圧力が低下する。

【0037】

その後、第２供給弁１２及び第２供給通路１４ｃにおいて尿素水の充填が完了すると（時点Ｔ５）、尿素水は逃げ場を失い、尿素水の圧力値が上昇していく。尿素水の圧力値が第２閾値Ｔｈ２よりも大きくなると（時点Ｔ６）、第２供給弁１２が閉弁される。これにより、供給通路１４への尿素水の充填が完了する。このとき、尿素水は、噴射に適する圧力状態を維持して供給通路１４に充填されることとなる。

【0038】

ところで、上述したように、第１供給弁１１及び第１供給通路１４ｂにおいて尿素水の充填が完了した時点Ｔ３では、第２供給通路１４ｃの内部に空気が残存している。第１供給通路１４ｂへの尿素水の充填が完了すると、第２供給通路１４ｃにも尿素水が流れ込むこととなるが、第２供給弁１２は閉弁しているため、第２供給通路１４ｃの残留空気を圧縮しながら、第２供給通路１４ｃにも尿素水が流れ込む。そして、空気は、尿素水に比較して体積が変化しやすい（圧縮されやすい）ため、空気が残存している場合、尿素水の圧力値の検出誤差と要因となる。

【0039】

ここで、例えば、第２供給通路１４ｃの容量が第１供給通路１４ｂの容量よりも大きい場合、第２供給通路１４ｃの容量が小さい場合（つまり、本実施形態の場合）に比較して多くの空気が残存し、検出誤差が大きくなりやすい。この結果、第１供給通路１４ｂへの充填が完了したにもかかわらず、残存空気により尿素水の圧力値が低く検出されやすく、尿素水を過剰に供給し、尿素水が漏れてしまう可能性がある。

【0040】

そこで、本実施形態では、第２供給通路１４ｃの容量を第１供給通路１４ｂの容量よりも小さくし、第１供給弁１１を開弁させて第１供給通路１４ｂに尿素水を充填してから、第２供給弁１２を開弁させて第２供給通路１４ｃに尿素水を充填するようにしている。これにより、第１供給通路１４ｂ内への尿素水の充填完了時点において残存空気量を少なくし、第１閾値Ｔｈ１と比較する際、尿素水の圧力値の検出誤差を小さくすることができる。

【0041】

なお、充填開始から、第１供給弁１１及び第２供給弁１２をともに開弁させることも考えられる。しかしながら、この場合、容量の小さい第２供給通路１４ｃへの尿素水充填が完了しても、第１供給通路１４ｂ内の空気を押し出しつつ、第１供給通路１４ｂに尿素水が流れ込むため、尿素水の圧力値の上昇が小さく、検出しにくい。このため、尿素水の圧力値の判定閾値を大きく設定すると、尿素水が過剰に充填され、尿素水が漏れやすくなるという問題が生じやすい。一方で、尿素水の圧力値の判定閾値を小さくすると、僅かな圧力変動の影響を受けやすく、例えば、僅かな詰まりの影響を受けて誤判定してしまうという問題が生じる。したがって、充填開始から、第１供給弁１１及び第２供給弁１２をともに開弁させる方法はあまり適切でないといえる。

【0042】

以上のように説明した第１実施形態により以下のような有利な効果を得ることができる。

【0043】

ＥＣＵ３０は、第２供給弁１２を閉弁させたまま第１供給弁１１を開弁させるとともに、尿素水を圧送するようにポンプ１５を駆動させることにより、供給通路１４への尿素水の充填を開始する。その後、ＥＣＵ３０は、圧力センサ１６より検出された圧力値に基づいて、第１供給通路１４ｂ内への尿素水の充填完了を判定し、第１供給弁１１を閉弁させる。

【0044】

これにより、第１供給弁１１及び第１供給通路１４ｂへの尿素水の充填が完了した時点Ｔ３において、第２供給通路１４ｃの内部に残存している空気量を少なくすることができる。つまり、容量の小さい第２供給通路１４ｃの側へ先に尿素水を充填する場合に比較して、本実施形態のように、容量の大きい第１供給通路１４ｂの側へ先に尿素水を充填する場合のほうが、供給通路１４に残存する空気量を少なくすることができる。このため、尿素水の圧力値の検出誤差を小さくすることができ、第１供給通路１４ｂ内への尿素水の充填完了を正確に判定することができる。よって、過剰に尿素水を充填してしまうことを防止し、尿素水漏れを抑制することができる。

【0045】

ＥＣＵ３０は、第１供給弁１１を閉弁させると同時に、第２供給弁１２を開弁させ、第２供給通路１４ｃ内への尿素水の充填を開始させる。このため、第１供給弁１１の閉弁後、所定時間経過したのちに第２供給弁１２を開弁させる場合に比較して、充填開始から充填完了までの時間（充填処理に係る時間）を短くすることができる。

【0046】

ＥＣＵ３０は、第１供給弁１１の開弁後、尿素水の圧力値が第１閾値Ｔｈ１以上の場合、第１供給弁１１を閉弁させ、第２供給弁１２の開弁後、尿素水の圧力値が第２閾値Ｔｈ２より大きい場合、第２供給弁１２を閉弁させる。そして、第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１以上である。これにより、第１供給通路１４ｂへの充填完了、及び第２供給通路１４ｃへの充填完了を適切に判定することができる。

【0047】

第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２は、尿素水の温度及び尿素水の濃度に応じて変更される。このため、尿素水の温度や濃度が変化しても、充填完了を適切に判定することができる。

【0048】

（第２実施形態）
第１実施形態の尿素水供給システム１００は、その構成の一部を変更してもよい。ここで、第２実施形態の尿素水供給システム１００について説明する。この第２実施形態では、基本構成として、第１実施形態のものを例に説明する。

【0049】

第２実施形態における充填処理を図６に基づいて説明する。この充填処理は、所定のタイミング（例えば、内燃機関１０の運転開始時）に、ＥＣＵ３０により実施される。ＥＣＵ３０は、充填処理を開始すると、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１～ステップＳ１０４を実施する。

【0050】

ステップＳ１０４の実施後、ＥＣＵ３０は、第１供給弁１１を閉弁してからの経過時間が、所定時間に相当する第３閾値Ｔｈ３以上となったか否かを判定する（ステップＳ２０１）。この判定結果が否定の場合、一定時間経過後、ＥＣＵ３０は、再びステップＳ２０１を実施する。すなわち、第１供給弁１１を閉弁してから所定時間経過するまで、待機する。

【0051】

この第３閾値Ｔｈ３には、第１供給弁１１の閉弁後、第２供給通路１４ｃに流れ込む尿素水が第２供給弁１２に達することができる程度の時間が設定され、第１供給通路１４ｂと第２供給通路１４ｃとの容量差や尿素水粘度等を考慮して設定されている。

【0052】

詳しく説明すると、第３閾値Ｔｈ３は、第１供給通路１４ｂと第２供給通路１４ｃとの容量差に基づいてその値が設定されている。具体的には、図７に示すように、容量差が大きいほど、第３閾値Ｔｈ３が小さく設定される。つまり、第１供給通路１４ｂの容量が大きいほど、第１供給通路１４ｂに尿素水を充填させるまでに時間がかかり、その間に、尿素水の一部が第２供給通路１４ｃへと流れ込みやすくなると考えられる。また、第２供給通路１４ｃの容量が小さいほど、第１供給弁１１の閉弁後、第２供給通路１４ｃに流れ込む尿素水が第２供給弁１２に達するまでの時間が短くなると考えられる。このことから、図７に示すように、容量差が大きいほど、第３閾値Ｔｈ３が小さく設定される。

【0053】

また、図８（ａ）に示すように尿素水粘度は、尿素水温度に反比例するように低下していく。つまり、尿素水温度が低くなるほど、尿素水粘度が大きくなる。そして、尿素水温度が高くなり、尿素水粘度が小さくなると、尿素水が流れやすくなる一方、尿素水温度が低くなり、尿素水粘度が大きくなると、尿素水は流れにくくなることがわかっている。このため、尿素水温度に応じて第３閾値Ｔｈ３を変更することが望ましい。

【0054】

具体的には、尿素水温度が低くなるほど、第３閾値Ｔｈ３を大きくし、尿素水温度が高くなるほど、第３閾値Ｔｈ３を小さくするように変更することが望ましい。そこで、図８（ｂ）に示すように、ＥＣＵ３０は、尿素水温度が低くなればなるほど、第３閾値Ｔｈ３を大きくする（長くする）ように第３閾値Ｔｈ３を変更している。

【0055】

ステップＳ２０１の判定結果が肯定の場合、ＥＣＵ３０は、第１実施形態と同様に、ステップＳ１０５以降の処理を実施する。

【0056】

第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。

【0057】

供給通路１４内に、詰まりの原因となりうる尿素水の結晶がある場合、結晶を尿素水に浸すことにより、結晶を溶かすことができる。そこで、ＥＣＵ３０は、第１供給弁１１を閉弁させた後、所定時間（第３閾値Ｔｈ３）の経過後に、第２供給弁１２を開弁させ、第２供給通路１４ｃ内への尿素水の充填を開始させている。所定時間待つことにより、尿素水を第２供給弁１２に到達させることが可能となる。つまり、第２供給弁１２又は第２供給通路１４ｃ内に存在している結晶を尿素水に予め浸し、結晶を予め溶かしておくことができる。その後、第２供給弁１２を開弁させることにより、詰まりの原因となりうる尿素水の結晶をすばやく排除することができる。また、尿素水を第２供給弁１２に予め到達させることにより、第２供給弁１２を開弁させる時間を短くすることができ、第２供給弁１２の劣化を抑制できる。

【0058】

第３閾値Ｔｈ３（所定時間）は、尿素水温度に応じて変更される。これにより、第１供給弁１１の閉弁後、第２供給弁１２を開弁させるまでに、尿素水を第２供給弁１２に適切に到達させることが可能となる。

【0059】

また、第３閾値Ｔｈ３（所定時間）は、第１供給通路１４ｂと第２供給通路１４ｃとの容量差に応じて設定されている。これにより、第１供給弁１１の閉弁後、第２供給弁１２を開弁させるまでに、尿素水を第２供給弁１２に適切に到達させることが可能となる。

【0060】

（別の実施形態）
上記実施形態の構成の一部を、以下のように変更してもよい。

【0061】

・上記実施形態では、尿素水の圧力値と、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２との比較により、閉弁のタイミングを判定していたが、尿素水の圧力変動量と、閾値との比較により、閉弁のタイミングを判定してもよい。尿素水の圧力変動量とは、単位時間あたりにおける圧力変動の幅のことである。

【0062】

この別例を実施したときにおける作用について図９に基づいて説明する。図９（ａ），図９（ｂ）は、図５（ａ），図５（ｂ）と同じ図面である。図９（ｃ）は、尿素水の圧力変動量の遷移を示すタイムチャートである。図９（ｄ）～図９（ｆ）は、図５（ｃ）～図５（ｅ）とそれぞれ同じである。

【0063】

図９に示すように時点Ｔ１においてポンプ１５が駆動し、第１供給弁１１が開弁すると、共通通路１４ａ及び第１供給通路１４ｂへの尿素水の充填開始に伴い、尿素水の圧力変動量が上昇する。しかしながら、圧力変動の第１閾値Ｔｈ１１以下となるため、そのまま尿素水の充填を継続する。

【0064】

なお、第１閾値Ｔｈ１１は、第１供給弁１１の閉弁タイミングを判定するための圧力変動量の閾値である。第１閾値Ｔｈ１１は、第１実施形態と同様の理由から、尿素水温度及び尿素水濃度に応じてＥＣＵ３０により変更される。第１閾値Ｔｈ１１の変更態様も、第１実施形態と同様である。

【0065】

その後（時点Ｔ２以降）、一定の圧力となり、圧力変動量がゼロとなる。一方で、第１供給弁１１を介して、供給通路１４から空気が排出され、供給通路１４内における残存空気量が減っていく。

【0066】

その後、第１供給弁１１及び第１供給通路１４ｂにおいて尿素水の充填が完了すると（時点Ｔ３）、尿素水の圧力変動量が大きくなる。尿素水の圧力変動量が、圧力変動の第１閾値Ｔｈ１１以上となると（時点Ｔ４）、第１供給弁１１が閉弁される一方で第２供給弁１２が開弁される。これにより、第２供給弁１２から残存空気が押し出され、第２供給弁１２及び第２供給通路１４ｃ内に尿素水が充填するように、尿素水が第２供給通路１４ｃに流れ込む。

【0067】

その後、第２供給弁１２及び第２供給通路１４ｃにおいて尿素水の充填が完了すると（時点Ｔ５）、尿素水の圧力変動量が上昇していく。尿素水の圧力変動量が、圧力変動量の第２閾値Ｔｈ１２より大きくなると（時点Ｔ６）、第２供給弁１２が閉弁される。これにより、供給通路１４への尿素水の充填が完了する。

【0068】

なお、第２閾値Ｔｈ１２は、第２供給弁１２の閉弁タイミングを判定するための圧力変動量の閾値である。この第２閾値Ｔｈ１２は、第１実施形態と同様の理由から、尿素水温度及び尿素水濃度に応じてＥＣＵ３０により変更される。第２閾値Ｔｈ１２の変更態様も、第１実施形態と同様である。また、第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１よりも大きな値が設定される。第２供給通路１４ｃへの尿素水の充填が完了する場合、残存空気がないことから、第１供給通路１４ｂへの尿素水の充填完了時に比較して、圧力変動量が大きく変化することが予想されるからである。

【0069】

また、この別例では、第１供給弁１１の閉弁と同時に、第２供給弁１２を開弁させたが、第２実施形態と同様に、第１供給弁１１の閉弁後、所定時間（第３閾値Ｔｈ３）を経過してから第２供給弁１２を開弁させてもよい。

【0070】

このように圧力変動量を利用することにより、尿素水の温度や濃度の変化により密度が変わってしまっても、その影響を受けにくく、精度よく充填完了を判定することが可能となる。また、圧力検出部としての圧力センサ１６によるバラツキ（検出誤差）の影響も抑制することができる。

【0071】

・上記実施形態において、第１閾値Ｔｈ１，Ｔｈ１１は、尿素水温度及び尿素水濃度に応じて変更したが、変更しなくてもよい。同様に、第２閾値Ｔｈ２，Ｔｈ１２は、尿素水温度及び尿素水濃度に応じて変更しなくてもよい。つまり、固定値であってもよい。この場合、尿素水温度センサ１７や、尿素水濃度センサ１８を備えなくてもよい。

【0072】

・上記第２実施形態において、第３閾値Ｔｈ３を、尿素水温度に応じて変更したが、変更しなくてもよい。つまり、固定値であってもよい。この場合、尿素水温度センサ１７を備えなくてもよい。

【0073】

・上記第２実施形態において、第３閾値Ｔｈ３を、第１供給通路１４ｂと第２供給通路１４ｃとの容量差に応じて変更したが、変更しなくてもよい。

【0074】

・上記実施形態において、第１の触媒２１と、第２の触媒２２とは、直列に配置されていたが、並列に配置されていてもよい。つまり、内燃機関１０からの排気通路２０を並列に設け、それぞれに第１の触媒２１と、第２の触媒２２を配置してもよい。

【符号の説明】

【0075】

１０…内燃機関、１１…第１供給弁、１２…第２供給弁、１３…尿素水タンク、１４…供給通路、１４ａ…共通通路、１４ｂ…第１供給通路、１４ｃ…第２供給通路、１５…ポンプ、２０…排気通路、２１…第１の触媒、２２…第２の触媒、３０…ＥＣＵ、１００…尿素水供給システム、２００…排気浄化装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】