CN103261601A - 排气净化系统及排气净化系统的控制方法 - Google Patents

排气净化系统及排气净化系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供在起动后提前消除由于尿素水溶液的固体化所导致的还原剂喷射阀的堵塞、可以防止内燃机起动时的排气净化效率降低的排气净化系统。其为从排气上游侧依次具备DPF、还原剂喷射阀、和SCR催化剂的排气净化系统，其具备：可以检测内燃机的起动及停止的运转状态检测部，用于进行DPF的强制再生的强制再生控制部，在运转状态检测部检测到内燃机停止时、判定尿素水溶液是否有可能固化的条件成立判定部，将条件成立判定部的判定结果作为数据保存的数据保存部，和在起动内燃机时、基于数据控制用于升高还原剂喷射阀的温度的升温设备来升高还原剂喷射阀的温度的消除堵塞的控制部。

Description

排气净化系统及排气净化系统的控制方法
技术领域
本发明涉及排气净化系统以及排气净化系统的控制方法。特别是涉及可以消除由于尿素水溶液的固化而导致的还原剂喷射阀的堵塞的排气净化系统以及排气净化系统的控制方法。
背景技术
以往，装载于汽车的内燃机的排气气体中含有氮氧化物(以下称为“NOX”)、微粒状物质(以下称为“PM”)。
其中，作为用于将NOX还原而净化排气气体的装置，存在尿素SCR系统。尿素SCR系统具备：用于将通过压力泵由储藏槽内吸上的作为还原剂的尿素水溶液从还原剂喷射阀供给到排气管内的还原剂供给装置，和作为可以吸附氨的排气净化催化剂的一种的SCR催化剂来构成。上述尿素SCR系统中，使通过尿素水溶液的分解而生成的氨吸附到SCR催化剂，使排气气体中的NOX在SCR催化剂中与氨反应，从而将排气气体净化。
另一方面，作为用于捕集PM而净化排气气体的装置，存在柴油颗粒过滤器(以下称为“DPF”)。DPF配设在内燃机的排气管，排气气体通过该DPF时，捕集排气气体中的PM。具备DPF的排气净化系统中，为了防止DPF的堵塞，适时进行将DPF的温度升高至500℃～600℃左右而使堆积在DPF的PM强制性地燃烧的强制再生（forced regeneration）控制。
近年，随着排气气体的净化基准提高，具备DPF和SCR催化剂两者的排气净化系统正在增加。
但是，对于尿素SCR系统而言，通常以停止内燃机时回收残留在还原剂供给路径的尿素水溶液的方式构成(例如参照专利文献1)。由此，可以避免尿素水溶液以存在于还原剂供给路径的状态结冻而在还原剂供给路径发生堵塞。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本特开2009-215891号公报。
发明内容
但是，专利文献1中记载的排气净化系统存在如下问题：停止内燃机后，还原剂喷射阀内的尿素水溶液升温、然后冷却的过程中，尿素水溶液固化，其结果，起动内燃机时，尿素水溶液的供给受到阻碍，排气净化效率降低。
以下进行具体说明，排气净化系统中，停止内燃机时，通常进行将填充到还原剂供给装置的尿素水溶液回收到储藏槽的清洗处理，但是，在连接储藏槽与还原剂喷射阀的还原剂通路等结构上，有时不能将填充到还原剂供给装置内的尿素水溶液完全回收到储藏槽。
另一方面，由于停止内燃机的同时停止作为还原剂喷射阀的散热功能的冷却水的循环等，因此还原剂喷射阀的温度升高。若如此，则上述残留在还原剂喷射阀内的尿素水溶液中的水分由于气化而释出，结果其浓度升高。然后，随着排气管、周围的温度降低，尿素水溶液的温度降低，但由于形成比通常的浓度高的浓度，因此固化的温度也升高，结果残留尿素水溶液有可能固化而在还原剂喷射阀产生堵塞。
尿素水溶液的浓度通常调整为约32.5%，此时，尿素水溶液固化的温度约为-11℃。若其浓度升高而超过该百分率，则存在尿素水溶液的固化温度升高的趋势(参照图10)。因此由于高温而水分释出、浓度升高的还原剂喷射阀内的残留尿素水溶液，在温度降低时易固化，再起动内燃机时，有可能阻碍该还原剂喷射阀的喷射。
因此，本发明的发明人鉴于这种问题，发现判定在暂且升温的尿素水溶液冷却的过程中是否有可能固化，有可能固化的情况下，在下一次起动时，升高还原剂喷射阀的温度，由此可以解决这种问题，从而完成了本发明。
即，本发明的目的在于，提供可以在起动后提前消除由于尿素水溶液的固化而导致的还原剂喷射阀的堵塞、进而可以防止排气净化效率降低的排气净化系统以及排气净化系统的控制方法。
根据本发明，提供一种排气净化系统，可以解决上述问题，该排气净化系统，为从排气上游侧依次具备捕集排气气体中的排气微粒的DPF、向排气气体中喷射作为还原剂的尿素水溶液的还原剂喷射阀、和使用尿素水溶液将排气气体中的NOX净化的SCR催化剂的排气净化系统，
其特征在于，具备：可以检测内燃机的起动及停止的运转状态检测部，在运转状态检测部检测到内燃机停止时、判定尿素水溶液是否有可能固化的条件成立判定部，将条件成立判定部的判定结果作为数据保存的数据保存部，和在起动内燃机时、基于数据控制用于升高还原剂喷射阀的温度的升温设备来升高还原剂喷射阀的温度的消除堵塞的控制部。
如此，在停止内燃机时，预先判定此后还原剂喷射阀内的尿素水溶液是否有可能固化，并作为数据保存，在有可能固化的情况下，在再起动内燃机时，控制升温设备来升高还原剂喷射阀的温度，由此可以升高还原剂喷射阀内固化的尿素水溶液的温度，使其快速地熔解。
由此，可以在起动后提前消除还原剂喷射阀的堵塞，从而可以防止排气净化效率降低。
另外，构成本发明时，优选条件成立判定部，在DPF的强制再生开始后直至结束为止的期间、或在该结束后规定期间内检测到内燃机停止的情况下，判断尿素水溶液有可能固化。
如此，在DPF的强制再生中及其结束后的规定期间，位于DPF的下游的还原剂喷射阀暴露于高温，停止内燃机后，其冷却功能不能有效地发挥，残留在还原剂喷射阀内的尿素水溶液的浓度升高，因此可以判断固化的可能性高。
另外，构成本发明时，优选条件成立判定部，在检测到内燃机停止的情况下，基于还原剂喷射阀的温度、温度梯度、外部气体温度中的至少一种，判断尿素水溶液是否有可能固化。
停止内燃机后，尿素水溶液是否固化取决于其温度，因此通过基于还原剂喷射阀的温度、温度梯度、外部气体温度中的至少一种进行判定，可以更准确地知道尿素水溶液的固化的可能性。
另外，构成本发明时，优选升温设备为前述DPF的强制再生设备。
如此通过使用DPF的强制再生设备，无需另外设置升温设备。
另外，构成本发明时，优选升温设备为使用燃烧器的设备。
如此通过使升温设备为使用燃烧器的设备，通过燃烧器的燃烧，加热位于其下游的还原剂喷射阀，可以提前消除还原剂的堵塞。
另外，本发明的另外的方式为排气净化系统的控制方法，其为从排气上游侧依次具备捕集排气气体中的排气微粒的DPF、向排气气体中喷射作为还原剂的尿素水溶液的还原剂喷射阀、和使用尿素水溶液将排气气体中的NOX净化的SCR催化剂的排气净化系统的控制方法，其特征在于，具有：检测到内燃机停止时、判定尿素水溶液是否有可能固化、将该判定结果作为数据保存的工序，和起动内燃机时、保存了显示尿素水溶液有可能固化的判定结果的数据的情况下，控制用于升高还原剂喷射阀的温度的升温设备来升高还原剂喷射阀的温度的工序。
如此，停止内燃机时，预先判定此后还原剂喷射阀内的尿素水溶液是否有可能固化，并作为数据保存，有可能固化的情况下，在再起动内燃机时，控制升温设备来升高还原剂喷射阀的温度，由此可以升高还原剂喷射阀内固化的尿素水溶液的温度，从而可以使其快速熔解。
由此，可以提前消除还原剂喷射阀的堵塞，从而可以防止排气净化效率的降低。
附图说明
[图1] 为表示本发明的实施方式的排气净化系统的构成例的整体图。
[图2] 为表示排气净化系统所具备的控制装置的构成例的方框图。
[图3] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
[图4] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
[图5] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图6] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图7] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图8] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图9] 为用于对排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图10] 为表示尿素水溶液的浓度与固化温度T0的关系的图。
[图11] 为用于对以往的排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的排气净化系统以及排气净化系统的控制方法的实施方式进行具体说明。
但是，以下的实施方式，表示本发明的一实施方式，并非限定本发明，在本发明的范围内可以任意变更。
需要说明的是，各图中附加相同符号时表示相同的部件或部分，适当省略说明。
1. 排气净化系统
(1) 整体构成
图1表示本实施方式的排气净化系统(以下有时仅称为“系统”)10的整体构成。
该系统10具备：具有DPF 22和SCR催化剂24的排气净化单元20、含有还原剂喷射阀43的还原剂供给装置40、和进行DPF 22的强制再生控制或还原剂供给装置40的工作控制的控制装置60作为主要要素。
上述系统10，作为用于通过DPF 22捕集排气气体中的PM，并且使用作为还原剂的尿素水溶液将排气气体中的NOX在SCR催化剂24中选择性地净化的装置而构成。
(2) 排气净化单元
排气净化单元20从排气上游侧依次具备氧化催化剂21、DPF 22、和SCR催化剂24。
该排气净化单元20的构成要素中，氧化催化剂21，将通过内燃机5中的后喷等而供给到排气管11内的未燃燃料氧化，产生氧化热。由此，可以将流入到DPF 22的排气气体升温而加热DPF 22。氧化催化剂21可以使用公知的物质，例如在氧化铝上负载铂、进而添加规定量的铈等稀土元素而成的氧化催化剂。
另外，DPF 22，在排气气体通过DPF 22时捕集排气气体中的PM。图1所示的系统10中，DPF 22配设在SCR 催化剂24的排气上游侧，从而PM不会附着于SCR催化剂24。DPF 22可以使用公知的装置，例如由陶瓷材料构成的蜂窝结构的过滤器。
另外，SCR催化剂24，吸附通过还原剂喷射阀43喷射到排气气体中的尿素水溶液的分解而生成的氨，将流入的排气气体中的NOX还原。SCR催化剂24例如可以使用具有氨的吸附功能、并且可以选择性地还原NOX的沸石系的还原催化剂。
以上说明的排气净化单元20在DPF 22的前后分别具备压力传感器51、52，在SCR催化剂24的前后分别具备温度传感器53、54。另外，在SCR催化剂24的排气下游侧具备NOX传感器55。进而，在排气净化单元的周围配置检测外部气体温度的外部气体温度传感器。
将这些传感器的传感器值输送到控制装置60，检测出各位置的压力、温度、NOX浓度。
需要说明的是，若可以通过演算推定，则可以省略这些传感器。
另外，以上说明的排气净化单元20，具备由排气管11的第一弯曲部23a分支出的、用于固定还原剂喷射阀43的连接管12。通过该连接管12，在与排气气体的流通方向大致一致的方向上由还原剂喷射阀43喷射尿素水溶液。
因此，与还原剂喷射阀43直接固定于排气管11的情况相比，可以使得由排气管11、排气气体等向还原剂喷射阀43的热传递变得困难。
(3) 强制再生设备
其中，本实施方式的系统10具备用于进行DPF 22的强制再生控制的强制再生设备。这是为了将DPF 22升温至500℃～600℃左右，从而使堆积在DPF 22的PM强制性地燃烧。
本实施方式中，通过内燃机5中的后喷等而向排气管11内供给未燃燃料的燃料喷射阀(未图示)、用于指示源自燃料喷射阀的燃料喷射量或喷射时机等燃料喷射阀的控制的控制装置60的控制部、和将未燃燃料氧化而产生氧化热的氧化催化剂21构成了强制再生设备。
需要说明的是，强制再生设备不限于上述例子，若为可以将排气气体升温至500℃～600℃左右的设备即可。例如可以利用不通过后喷而向氧化催化剂21供给未燃燃料的装置来构成强制再生设备。另外，也可以具备燃烧器、电热丝等加热装置来直接加热DPF 22。
(4) 还原剂供给装置
另外，还原剂供给装置40具备储藏尿素水溶液的储藏槽41、压力泵42和还原剂喷射阀43作为主要要素。
其中，储藏槽41和压力泵42通过第一供给通路44连接，压力泵42和还原剂喷射阀43通过第二供给通路45连接。该第二供给通路45设置有压力传感器56，将传感器值发送到控制装置60，检测出第二供给通路45内的压力。
另外，第二供给通路45和储藏槽41通过第三供给通路46连接，由此，可以将供给到第二供给路径45的多余的尿素水溶液返回到储藏槽41。
另外，该还原剂供给装置40具备换向阀47，换向阀47具有将尿素水溶液的流路，由从储藏槽41向着还原剂喷射阀43的正向，切换为从还原剂喷射阀43向着储藏槽41的反向的功能。
即，本实施方式的系统10的构成为，在停止内燃机5时，可以将填充到还原剂供给装置40中的尿素水溶液回收到储藏槽41。
该还原剂供给装置40的构成要素中，压力泵42，以将第二供给路径45内的压力维持规定值的方式吸上储藏槽41内的尿素水溶液并加压输送到还原剂喷射阀43中，压力泵42代表性地使用电动式泵。
另外，还原剂喷射阀43，在根据由控制装置60输出的控制信号而打开还原剂喷射阀43时，将尿素水溶液喷射到排气管11中。作为还原剂喷射阀43，例如使用通过占空控制(DUTY control)来控制开阀的开关(ON-OFF)的双位阀。
构成这种还原剂喷射阀43的电子部分、树脂部分等的耐热性较弱，其耐热温度Tlim为140℃～150℃左右，而另一方面，通常运转时的排气气体温度为200℃～300℃左右。
因此，该还原剂供给装置40具备：设置在还原剂喷射阀43的外罩的冷却水通路35、由内燃机5的冷却水通路33分支而与冷却水通路35连通的冷却水循环通路33·34、和调节在冷却水循环通路33·34中流通的冷却水的流量的冷却水流量控制阀31·32。
由此，使内燃机5的冷却水在还原剂喷射阀43的冷却水通路35中循环，将还原剂喷射阀43的温度保持在70℃～80℃左右，从而可以防止还原剂喷射阀43的热损伤。
另外，随着由还原剂喷射阀43喷射还原剂，储藏槽41内的相对低温的尿素水溶液被加压输送到还原剂喷射阀43，因此，通过这种对尿素水溶液的热传递，还原剂喷射阀43的散热得到促进。
这种利用上述引擎冷却水的循环、对尿素水溶液的热传递而实现的还原剂喷射阀43的散热能力特别是在内燃机5的运转中得到发挥。
这是由于内燃机5的运转中，冷却水循环，另外，在内燃机5的运转中向还原剂喷射阀43加压输送尿素水溶液的缘故。
(5) 升温设备
其中，本实施方式的系统10具备用于升高还原剂喷射阀43的温度的升温设备。这是为了使还原剂喷射阀43内的尿素水溶液升温，然后使冷却过程中固化的尿素水溶液升温、熔解，从而消除还原剂喷射阀43的堵塞。
对于这种升温设备，作为一例，兼用实际的DPF 22的强制再生设备作为升温设备使用。
另外，升温设备不限于上述例子，可以加热还原剂喷射阀43的尿素水溶液地设置燃烧器、电热丝等，与用于控制对燃烧器的燃料供给量、对电热丝的电量供给量等的控制装置60的控制部一起构成为升温设备也是可行的。
另外，若将冷却水流量控制阀32控制为闭阀方向，降低在设置于还原剂喷射阀43的外罩的冷却水通路35中流通的冷却水的流量，则可以促进还原剂喷射阀43的升温。
因此，若可以实施则通过与上述升温设备的控制相配合、将该冷却水流量控制阀32控制为闭阀方向，可以增大还原剂喷射阀43的温度升高速度，可以将还原剂喷射阀43的温度快速地升高到目标值Ttgt。
2. 控制装置
(1) 整体构成
接着，参照图2，将本实施方式的系统10所具备的控制装置60大致分为运转状态检测部61、温度检测部62、强制再生控制部63、条件成立判定部64、数据保存部65、和消除堵塞的控制部66进行具体说明。这些各部具体而言，通过微型计算机执行程序来实现。
即，图2为以功能性的方框表示系统10所具备的控制装置60中、与用于消除由于尿素水溶液的固化而导致的还原剂喷射阀43的堵塞的控制相关的部分的构成例。
该控制装置60以可以读入以各压力传感器、各温度传感器为代表的检测内燃机转速Ne的转速传感器、检测车辆的车速V的车速传感器、检测加速踏板的操作量Acc的加速器传感器、检测制动踏板的操作量Brk的制动器传感器等的各种传感器信号的方式构成。另外，控制装置60具备用于储存各部的演算结果、检测结果的未图示的随机存取存储器(RAM、Random Access Memory)。
控制装置60，在内燃机5的运转中，以将第二供给路径45内的压力维持规定值的方式控制压力泵42的驱动，同时基于内燃机转速Ne、设置在SCR催化剂的排气下游侧的NOX传感器55的传感器值等，控制还原剂喷射阀43的驱动。
另外，控制装置60在停止内燃机5时实行清洗处理。具体而言，将用于使尿素水溶液的流路从正向切换为反向的信号输出到换向阀47，同时将用于使还原剂喷射阀43开阀并驱动压力泵42的信号输出到压力泵42和还原剂喷射阀43。
需要说明的是，控制装置60以即使在停止内燃机5后，本实施方式的系统10中必要的功能也可以工作的方式构成。
(2) 运转状态检测部
运转状态检测部61以可以检测内燃机5的起动及停止的方式构成。内燃机5的起动及停止，可以基于内燃机转速Ne是否为0、点火开关的开关信息检测。
(3) 温度检测部
另外，温度检测部62，用于检测还原剂喷射阀温度Tudv，不能直接检测时，也可以由其附近的DPF 22下游侧温度Tdpf等求得。
(4) 强制再生控制部
强制再生控制部63基于由设置在DPF 22前后的压力传感器51、52求得的压差，推定PM的堆积量Vpm。而推定PM堆积量Vpm超过规定的阈值Vpm0时，判定DPF 22的强制再生是必要的，将用于实行强制再生的信号发送到强制再生设备。
另一方面，强制再生控制部63，以推定PM堆积量Vpm降低至规定量为时机，停止对强制再生设备发送的用于实行强制再生的信号。
(5) 条件成立判定部
条件成立判定部64，在内燃机5停止时，判定此后还原剂喷射阀43内的尿素水溶液是否有可能固化。
若停止内燃机5，则由于内燃机5的冷却水的循环也停止，因而不能有效地发挥还原剂喷射阀43的散热能力，还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的温度升高，其中的水分的气化也加剧。若如此则尿素水溶液的浓度升高，随之该尿素水溶液的固化温度T0也升高。因此，在内燃机5停止后的冷却过程中，推定该尿素水溶液的温度低于其固化温度T0时，判定该尿素水溶液固化。
进而，作为具体的判定条件，可以将在DPF 22的强制再生中或强制再生后规定期间内内燃机5是否停止作为条件。
换而言之，DPF 22的排气下游侧由于强制再生热或再生后的余热，而被加热至非常高的温度的状态，结果还原剂喷射阀43中的尿素水溶液的浓度升高，固化温度T0升高，由此可以知道在此后的冷却过程中该尿素水溶液有可能固化。
具体而言，从强制再生控制部63接收到表示强制再生开始的信号后，直至接收到表示停止强制再生的信号为止的期间，或在接收到表示停止强制再生的信号后的规定期间，通过运转状态检测部61判定是否检测出内燃机5停止。
其中，规定期间为由于强制再生后的余热所导致的高的热对还原剂喷射阀43造成影响的期间，根据从DPF 22到还原剂喷射阀43为止的距离、排气管的热容量等不同而不同，因此，优选通过实际装置进行试验，根据其结果来确定。即，在实际装置上对强制再生结束后、直至内燃机5停止为止的时间进行各种改变来进行试验，然后在各情况下确认还原剂喷射阀43内的尿素水溶液是否固化，从而可以确定规定时间。
另外，作为其它的判定条件，基于强制再生开始后的还原剂喷射阀温度Tudv、温度梯度δTudv、外部气体温度Tout判定尿素水溶液是否有可能固化。这是由于，若还原剂喷射阀温度Tudv高则尿素水溶液中的水分气化，浓度升高，进而固化温度T0升高，冷却后尿素水溶液固化的可能性升高。进而，还原剂喷射阀的温度梯度δTudv大的情况下、外部气体温度Tout高的情况下，同样地尿素水溶液固化的可能性也升高，因此可以基于它们、或将它们和还原剂喷射阀温度Tudv适当组合来进行判定。
其中，判定中使用的还原剂喷射阀温度Tudv，可以为该时刻的温度，也可以为推定此后达到的温度。另外，还可以为图3所示的还原剂喷射阀达到的最高温度Tudvmax。
在实际装置上进行试验，对这些还原剂喷射阀温度Tudv、温度梯度δTudv、外部气体温度Tout的条件进行各种改变，通过还原剂喷射阀43中的尿素水溶液是否固化，确定具体的数值即可。另外，若还原剂喷射阀温度Tudv超过约100℃，则此后的冷却的过程中，尿素水溶液固化的可能性升高。
(6) 数据保存部
另外，通过条件成立判定部64，在停止内燃机5时，判定此后还原剂喷射阀43内的尿素水溶液是否有可能固化的情况下，数据保存部65将该判定结果作为数据保存。例如判断有可能固化的情况下，将条件成立标志设为1，相反的情况下将条件成立标志设为0。需要说明的是，通过条件成立判定部64推定尿素水溶液的固化温度T0的情况下，优选将该固化温度T0预先作为数据保存。这是由于，通过后述的消除堵塞的控制部66使升温设备工作时，可以基于固化温度T0确定目标温度Ttgt，因此可以进行更适当的控制以尽可能快地消除尿素水溶液的固化。本实施方式中，这些数据保存在控制装置60所具备的RAM中。
(7) 消除堵塞的控制部
另外，消除堵塞的控制部66，在起动内燃机5时，条件成立标志为1的情况下，输出用于使升温设备工作的信号，将还原剂喷射阀温度Tudv升温至可以消除固化的目标温度Ttgt。
作为一例，该消除堵塞的控制部66可以以下述方式构成：使升温设备工作，读入还原剂喷射阀温度Tudv，控制升温设备使还原剂喷射阀温度Tudv达到目标温度Ttgt，进而考虑到固化的尿素水溶液熔解的时间，维持该状态规定时间。
另外，也可以不进行还原剂喷射阀温度Tudv的读入、目标温度Ttgt的设定，而仅使升温设备工作规定时间。此时，规定时间可以在实际装置上进行试验，考虑到耐热温度Tlim等来确定。
其中，尿素水溶液的固化温度T0保存在数据保存部65的情况下，优选目标温度Ttgt在不超过还原剂喷射阀的耐热温度Tlim的范围内为比该固化温度T0稍高的温度。需要说明的是，数据保存部65没有固化温度T0的情况下，目标温度Ttgt在不超过耐热温度Tlim的范围内选择适当的温度。
3. 控制方法
以下使用时间图和流程图对通过本控制装置可以实行的控制方法的具体例进行说明。
图3为表示在DPF 22的强制再生中停止内燃机5的情况下的DPF下游排气温度Tdpf、还原剂喷射阀温度Tudv、还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的固化温度T0的变化的时间图。
另外，图4为表示还原剂喷射阀内的尿素水溶液固化后，再起动时的DPF下游排气温度Tdpf、还原剂喷射阀温度Tudv、还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的固化温度T0的变化的时间图。
图5表示内燃机5停止时的控制装置60的演算处理的流程图，图6表示内燃机5起动时的控制装置60的演算处理的流程图。
首先，若在图3的t1开始DPF 22的强制再生，则DPF下游排气温度Tdpf由于强制再生产生的再生热而升高。不进行强制再生的状况下的DPF下游排气温度Tdpf，通常为200～300℃左右，但是若开始强制再生则DPF下游排气温度Tdpf达到500℃～600℃左右。
随之，还原剂喷射阀温度Tudv也升高，但是在内燃机5驱动中，在还原剂喷射阀43的外罩的冷却水通路35中循环引擎冷却水，另外，将储藏槽41内的相对低温的尿素水溶液加压输送到还原剂喷射阀43中，因此还原剂喷射阀温度Tudv不会升高到一定温度以上，由于还供给新的尿素水溶液，因此浓度也不会升高，还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的固化温度T0的变化小。
若在图5的步骤S1中，控制装置60检测到内燃机5停止，则进展到步骤S2，判定固化条件是否成立。即，判定在停止内燃机5后的冷却过程中尿素水溶液是否有可能固化。
对于判定方法的具体例，基于图7和图8如后文所述。
判断有可能固化的情况下，进展到步骤S3使条件成立标志为1，结束本进程。另外，尿素水溶液没有固化可能的情况下，进展到步骤S4使条件成立标志为0，结束本进程。
返回到图3，对固化条件成立的判定方法进行具体说明。内燃机5停止的t2的时刻的此后的各温度变化的推定在图3中如点划线所示。DPF 22排气下游侧温度Tdpf缓慢降低，另一方面，由于内燃机5的冷却水的循环停止，不能有效地发挥还原剂喷射阀43的散热能力。若如此则DPF 22排气下游侧温度Tdpf为高温时，还原剂喷射阀温度Tudv升高，由于未供给新的尿素水溶液，因而推测还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的浓度升高，尿素水溶液的固化温度T0也升高。
而推测在冷却的过程中还原剂喷射阀温度Tudv低于该升高了的固化温度T0的情况下，判定还原剂喷射阀43内的尿素水溶液有可能固化。图3中，在t3的时刻，还原剂喷射阀温度Tudv低于固化温度T0，推定还原剂喷射阀43内的尿素水溶液开始固化。
另外，其中，图7表示包含具体的固化条件成立判定之一的内燃机5的停止时的流程图。
若在步骤S21中控制装置60检测到内燃机5停止，则进展到步骤S22，判定是否为DPF 22的强制再生中或强制再生后规定期间内。为DPF 22的强制再生中或强制再生后规定期间内的情况下进展到步骤S23，使条件成立标志为1，结束本进程。另外，并非DPF 22的强制再生中、也不是强制再生后规定期间的情况下，进展到步骤S24，使条件成立标志为0，结束本进程。
进而，图8表示包含与图7不同的另一具体的固化条件成立判定之一的内燃机5停止时的流程图。
若在步骤S31中控制装置60检测到内燃机5停止，则进展到步骤S32，判定还原剂喷射阀温度Tudv是否高于阈值Ts。还原剂喷射阀温度Tudv为阈值Ts以上的情况下，进展到步骤S33，使条件成立标志为1，结束本进程。还原剂喷射阀温度Tudv低于阈值Ts的情况下，进展到步骤S34，使条件成立标志为0，结束本进程。
其中，还原剂喷射阀温度Tudv可以为该时刻的温度，也可以为推定此后达到的温度。另外，还可以为图3所示的还原剂喷射阀达到的最高温度Tudvmax。
需要说明的是阈值Ts约为100℃。
接着参照图4、图6和图9的同时对内燃机5此后起动的情况进行说明。首先若在图6的步骤S11中控制装置60检测到内燃机5起动，则判定步骤S12中条件成立标志是否为1。条件成立标志为1的情况下，进展到步骤S13，实行升温控制。相反地条件成立标志为0的情况下，条件不成立，结束本进程。
图9表示图6的步骤S13中的升温控制的具体控制方法的一例。首先在步骤S41中使升温设备工作，接着进展到步骤S42，在步骤S42中，判定还原剂喷射阀温度Tudv是否为目标值Ttgt以上。若判定还原剂喷射阀温度Tudv低于目标值Ttgt则进展到步骤S43，使升温设备的工作继续，再次返回到步骤S42。另一方面，若判定还原剂喷射阀温度Tudv为目标值Ttgt以上则进展到步骤S44，停止升温设备，然后进展到步骤S45，判定是否经过规定时间。未经过规定时间的情况下再次返回到步骤S42。另一方面经过规定时间的情况下结束本进程。其中，将尿素水溶液的固化温度T0作为数据保存的情况下，优选目标温度Ttgt在不超过还原剂喷射阀的耐热温度Tlim的范围内为比该固化温度T0稍高的温度。需要说明的是，固化温度T0未作为数据保存的情况下，目标温度Ttgt在不超过耐热温度Tlim的范围内选择适当的温度。
其中，对判定条件成立的情况下的起动时的还原剂喷射阀温度Tudv等的变化如图4所示进行说明。若在t4的时刻起动内燃机5则由于判定条件成立，升温设备工作。由此，DPF排气下游侧温度Tdpf升高，还原剂喷射阀温度Tudv也升高。若还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的温度超过固化温度T0则尿素水溶液开始熔解。此后在t5的时刻尿素水溶液完全熔解，还原剂喷射阀43的堵塞消除，可以恢复从还原剂喷射阀43喷射适当喷射尿素水溶液。接着，在经过规定时间后的t6的时刻停止升温装置的工作。
需要说明的是，若固化的尿素水溶液熔解，则新的尿素水溶液到达还原剂喷射阀43，因此其浓度急速回到通常的浓度。
与以往例图11相比可知，通过本发明，固化的尿素水溶液迅速熔解，消除堵塞的时间缩短，起动后可以提前消除还原剂喷射阀43的堵塞。
根据本实施方式的排气净化系统以及排气净化系统的控制方法，在起动内燃机5时，判断还原剂喷射阀43内的残留尿素水溶液是否有可能固化，有可能固化的情况下，控制升温设备使还原剂喷射阀43的温度升高，从而起动后可以提前消除还原剂喷射阀43的堵塞。因此，即使在尿素水溶液有可能固化的情况下，也可以防止排气净化效率的降低。
附图标记说明
5：内燃机、10：排气净化系统(系统)、11：排气管、12：连接管、20：排气净化单元、20a·20b：法兰盘部、21：氧化催化剂、22：柴油颗粒过滤器(DPF)、23a·23b：弯曲部、24：SCR催化剂、31·32冷却水循环阀、33·34：冷却水循环通路、40：还原剂供给装置、41：储藏槽、42：压力泵、43：还原剂喷射阀、44：第一供给通路、45：第二供给通路、46：第三供给通路、51·52：压力传感器、53-54：温度传感器、55：NOX传感器、56：压力传感器、60：控制装置、61：运转状态检测部、62：温度检测部、63：强制再生控制部、64：条件成立判定部、65：数据保存部、66：消除堵塞的控制部。

Claims (6)

1.排气净化系统，其为从排气上游侧依次具备捕集排气气体中的排气微粒的DPF、向所述排气气体中喷射作为还原剂的尿素水溶液的还原剂喷射阀、和使用所述尿素水溶液将所述排气气体中的NOX净化的SCR催化剂的排气净化系统，其特征在于，具备：
可以检测内燃机的起动及停止的运转状态检测部，
在所述运转状态检测部检测到所述内燃机停止时、判定所述尿素水溶液是否有可能固化的条件成立判定部，
将所述条件成立判定部的判定结果作为数据保存的数据保存部，和
在起动所述内燃机时，基于所述数据控制用于升高所述还原剂喷射阀的温度的升温设备，来升高所述还原剂喷射阀的温度的消除堵塞的控制部。
2.如权利要求1所述的排气净化系统，其特征在于，所述条件成立判定部，在所述DPF的强制再生开始后直至结束为止的期间、或在该结束后规定期间内检测到所述内燃机停止的情况下，判定所述尿素水溶液有可能固化。
3.如权利要求1所述的排气净化系统，其特征在于，所述条件成立判定部，在检测到所述内燃机停止的情况下，基于所述还原剂喷射阀的温度、温度梯度、外部气体温度中的至少一种，判定所述尿素水溶液是否有可能固化。
4.如权利要求1～3中任一项所述的排气净化系统，其特征在于，所述升温设备为所述DPF的强制再生设备。
5.如权利要求1～3中任一项所述的排气净化系统，其特征在于，所述升温设备为使用燃烧器的设备。
6.排气净化系统的控制方法，其为从排气上游侧依次具备捕集排气气体中的排气微粒的DPF、向所述排气气体中喷射作为还原剂的尿素水溶液的还原剂喷射阀、和使用所述尿素水溶液将所述排气气体中的NOX净化的SCR催化剂的排气净化系统的控制方法，其特征在于，具有：
检测到所述内燃机停止时、判定所述尿素水溶液是否有可能固化、将该判定结果作为数据保存的工序，和
起动所述内燃机时，保存了显示所述尿素水溶液有可能固化的判定结果的数据的情况下，控制用于升高所述还原剂喷射阀的温度的升温设备，来升高所述还原剂喷射阀的温度的工序。
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