CN103261602A - 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

提供可以防止由于尿素水溶液的固体化而导致的还原剂喷射阀的堵塞于未然，可以防止内燃机的排气净化效率降低的排气净化系统。在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中，具备：在检测到点火开关关闭时、判定尿素水溶液是否有可能固化的条件成立判定部，和基于条件成立判定部的判定结果、禁止停止内燃机的禁止停止内燃机部。

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，装载于车辆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于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，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，则存在尿素水溶液固化的温度升高的趋势(参照图14)。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，重新启动内燃机时，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，发现判定暂且升温的尿素水溶液在停止内燃机后的冷却过程中是否有可能固化，有可能固化的情况下，通过不停止内燃机，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，提供可以防止由于尿素水溶液的固化而导致的还原剂喷射阀的堵塞于未然，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，其为从排气上游侧依次具备捕集所排出的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：在内燃机的运转中检测到点火开关关闭时、判定尿素水溶液是否有可能固化的条件成立判定部，和在判定尿素水溶液有可能固化的情况下、禁止停止内燃机的禁止停止内燃机部。如此，通过判定还原剂喷射阀内的尿素水溶液是否有可能固化，禁止停止内燃机，从而继续进行冷却水的循环，可以避免尿素水溶液的固化，可以防止由此导致的还原剂喷射阀的堵塞于未然，进而可以防止排气净化效率的降低。
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点火开关关闭时，判定前述尿素水溶液有可能固化。如此，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，因而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，在检测到点火开关关闭时，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，判定尿素水溶液是否有可能固化。还原剂喷射阀内的尿素水溶液是否固化取决于还原剂喷射阀的温度，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，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：在内燃机的运转中检测到点火开关关闭时、判定尿素水溶液是否有可能固化的工序，和在判定尿素水溶液有可能固化的情况下、禁止停止内燃机的工序。如此，通过判定还原剂喷射阀内的尿素水溶液是否有可能固化，禁止停止内燃机，从而继续进行冷却水的循环，因而可以避免尿素水溶液的固化，可以防止由此导致的还原剂喷射阀的堵塞于未然，进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] 为表示第一实施方式的排气净化系统所具备的控制装置的构成例的方框图。
[图3] 为用于对第一实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
[图4] 为用于对第一实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图5] 为用于对第一实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图6] 为用于对第一实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图7] 为用于对第一实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
[图8] 为表示第二实施方式的排气净化系统所具备的控制装置的构成例的方框图。
[图9] 为用于对第二实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
[图10] 为用于对第二实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图11] 为用于对第二实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图12] 为用于对第二实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的流程图。
[图13] 为用于对第二实施方式的排气净化系统的控制方法进行说明的时间图。
[图14] 为表示尿素水溶液的浓度与固化温度T0的关系的图。
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，表示本发明的一方式，并非限定本发明，可以在本发明的范围内任意变更。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。
[第一实施方式] 1. 排气净化系统 (1)整体构成 图1表示本发明的第一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、包含还原剂喷射阀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，可以使流入到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不会附着在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。这是为了使DPF 22升温至500℃～600℃左右，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中设置有压力传感器56，传感值被发送到控制装置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，压力泵42可以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，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、从内燃机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，引擎冷却水循环，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。
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大致分为温度检测部62、强制再生控制部63、条件成立判定部64、和禁止停止内燃机部65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中的、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以可以读入以点火开关57的信号、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)。进而，控制装置60以检测到来自点火开关的关闭信号时，进行判定，根据判定结果能够继续内燃机的运转的方式构成。
该控制装置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。
(2) 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，可以由其附近的DPF 22下游侧温度Tdpf等求得。
(3) 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。然后，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。但是，使DPF 22强制再生的时期的判定，不限于基于压差的方法。
(4) 条件成立判定部 条件成立判定部64，在检测到点火开关57关闭时、判定还原剂喷射阀43内的尿素水溶液是否有可能固化。点火开关57关闭后，若内燃机5停止，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，推定内燃机5停止后的冷却过程中，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，在DPF的强制再生中或在强制再生后规定期间内检测到点火开关57关闭时，可以判定尿素水溶液有可能固化。换而言之，这是由于，在DPF的强制再生中或刚再生后，可以判断DPF 22的排气下游侧被加热至非常高的温度的状态，还原剂喷射阀的温度易变为高温，也易发生作为固化原因的尿素水溶液的浓度升高。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，在检测到点火开关57关闭时，基于还原剂喷射阀温度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、图7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，根据还原剂喷射阀43中的尿素水溶液是否固化，确定具体的判定基准即可。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。
(5) 禁止停止内燃机部 禁止停止内燃机部65，在判定若停止内燃机则尿素水溶液有可能固化的情况下，禁止停止内燃机。在内燃机的运转中检测到点火开关57关闭时，判定若停止内燃机则该停止后其冷却过程中尿素水溶液有可能固化的情况下，禁止停止内燃机。另外，继续禁止直到该固化的可能性消除，固化的可能性消除后允许停止内燃机。
3. 控制方法 以下使用时间图和流程图对通过本控制装置60可以实行的控制方法的具体例进行说明。
图3、图7为用于对在DPF 22的强制再生中点火开关57关闭的情况进行说明的时间图，示出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的变化等。图4、图5、图6表示检测到点火开关57关闭时的控制装置60的演算处理的流程。
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由于强制再生所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，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，因此浓度的升高也少，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4的步骤S1中，控制装置60检测到点火开关57关闭，则进展到步骤S2，判定固化条件是否成立。即，在假设由于关闭点火开关57而停止内燃机5的情况下，判定在其停止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5和图6如后文所述。判定有可能固化的情况下，进展到步骤S3，禁止停止内燃机，返回到步骤S2。判定不会固化的情况下，进展到步骤S4，允许停止内燃机，结束本进程。因此，禁止停止内燃机5直至固化的可能性消除为止，固化的可能性消除后，允许停止内燃机5。
返回到图3，对固化条件成立的判定方法进行具体说明。在检测到点火开关57关闭的t2的时刻，假设停止内燃机5，该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，还原剂喷射阀43的散热能力不能有效地发挥。若如此则t2的时刻以后，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。而推定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。因此，此时判定还原剂喷射阀43内的尿素水溶液有可能固化，禁止停止内燃机5(图4的步骤S3)。
另一方面，图7表示在检测到点火开关57关闭后，禁止停止内燃机5，继续运转内燃机的情况。而图7中的点划线表示，假设在t2’的时刻停止内燃机5的情况下的还原剂喷射阀温度Tudv等的推定结果。由此推定还原剂喷射阀温度Tudv不会低于尿素水溶液的固化温度T0。因此，即使停止内燃机5，尿素水溶液也不会固化，所以允许停止内燃机5(图4的步骤S4)。
图5表示对于图4含有具体的固化条件成立判定方法之一的流程图。若在步骤S21中控制装置60检测到点火开关57关闭，则进展到步骤S22，判定是否为DPF 22的强制再生中或在强制再生后规定期间内。为DPF 22的强制再生中或在强制再生后规定期间内的情况下进展到步骤S23，禁止停止内燃机，返回到步骤S22。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，允许停止内燃机，结束本进程。因此，禁止停止内燃机5直至经过DPF 22的强制再生后规定期间为止，经过规定期间后，允许停止内燃机5。
进而，图6表示含有与图5不同的另一具体的固化条件成立判定方法之一的流程图。若在步骤S31中控制装置60检测到点火开关57关闭，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，允许停止内燃机，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S24，允许停止内燃机5，结束本进程。因此，禁止停止内燃机5直至还原剂喷射阀温度Tudv低于阈值Ts为止，还原剂喷射阀温度Tudv低于阈值Ts后，允许停止内燃机5。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、图7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℃。
根据第一实施方式的排气净化系统和排气净化系统的控制方法，在检测到点火开关57关闭时，判断停止内燃机5后，在其冷却的过程中还原剂喷射阀43内的残留尿素水溶液是否有可能固化，有可能固化的期间，通过禁止停止内燃机5，可以防止尿素水溶液的固化于未然。因此，可以防止由于尿素水溶液的固化而导致的排气净化效率的降低。
[第二实施方式] 本发明的第二实施方式的排气净化系统和排气净化系统的控制方法，在停止内燃机时或内燃机的运转中假设停止内燃机时，尿素水溶液有可能固化的情况下，促使内燃机的操作人员重新启动内燃机或不停止内燃机。
本实施方式的排气净化系统，基本上与第一实施方式的排气净化系统(参照图1)同样地构成，另一方面，控制装置的功能以及控制内容与第一实施方式的排气净化系统不同。以下参照图1以及图8～图13对本实施方式的排气净化系统所具备的控制装置、以及通过该控制装置实行的控制方法，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。
1. 控制装置 图8为以功能性的方框表示本实施方式的排气净化系统所具备的控制装置60A的构成中、与用于防止还原剂喷射阀43的堵塞于未然的控制相关的部分的构成例。控制装置60A具备温度检测部62、强制再生控制部63、条件成立判定部67和通知操作人员部68。这些各部具体而言，通过微型计算机执行程序来实现。
该控制装置60A，以能够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60A，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60A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60A以即使在停止内燃机5后，也可以在本实施方式的系统10中进行必要功能的工作的方式构成。
其中，对于温度检测部62和强制再生控制部63而言，可以与第一实施方式的情况同样地构成。
条件成立判定部67 ，在内燃机5停止时或在内燃机的运转中假设停止内燃机的情况下，判定在该停止后，还原剂喷射阀内的尿素水溶液是否有可能固化。对于具体的判定条件而言，可以与第一实施方式的情况相同。需要说明的是，对于在内燃机5的运转中假设停止内燃机5来进行判定的情况而言，可以在内燃机5的运转中继续进行该假设来进行判定，或者也可以在内燃机5以静止状态（idle state）继续规定时间时进行该假设来进行判定。
通知操作人员部68在判定尿素水溶液有可能固化的情况下，通知内燃机的操作人员。作为一例，在内燃机5的运转中假设停止内燃机5的情况下，判定该停止后尿素水溶液有可能固化时，通知操作人员以不停止内燃机。作为另外的例子，停止内燃机时，判定的结果，判定该停止后尿素水溶液有可能固化的情况下，通知操作人员以重新启动内燃机。可以想到各种各样通知的方法，例如可以在容易从操作位置见到的场所点亮警告灯或以声音将该意向传递给操作人员。
2. 控制方法 以下使用时间图和流程图对通过本控制装置60A可以实行的控制方法的具体例进行说明。
图9、图13为表示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等的变化的时间图。图10表示在内燃机5的运转中假设停止内燃机5时的控制装置60A的演算处理的流程图。
首先，若在图9的t11开始DPF 22的强制再生，则DPF下游排气温度Tdpf由于强制再生所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，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，因此浓度的升高也少，还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的固化温度T0的变化小。
若降低内燃机5的转速，在时刻ti变为静止状态，继续该状态规定时间，则在图10的步骤S41中，检测到此情况，进展到步骤S42，开始假设停止内燃机5的判定。接着，在步骤S43中判定固化条件是否成立。即，判定在内燃机5停止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5和图6如后文所述。判定有可能固化的情况下，进展到步骤S44，通知内燃机操作人员，返回到步骤S43。另外，判定尿素水溶液不会固化的情况下，进展到步骤S44，不通知操作人员，结束本进程。因此，本实施方式中，继续通知操作人员直至尿素水溶液的固化的可能性消除为止，然后尿素水溶液的固化的可能性消除后，结束对操作人员通知。
返回到图9，对固化条件成立的判定方法进行具体说明。在假设停止内燃机5的t12的时刻，该时刻的此后的各温度变化的推定在图9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，因而还原剂喷射阀43的散热能力不能有效地发挥。若如此则t12的时刻以后，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，因而推定还原剂喷射阀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。而推定冷却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9中，在t13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。因此，在t12的时刻判定还原剂喷射阀43内的尿素水溶液有可能固化，通知操作人员(图10的步骤S44)。
另一方面，图13示出，在t12的时刻假设停止内燃机5的情况下，判定尿素水溶液有可能固化(图10的步骤S43)，通知操作人员(图10的步骤S44)，操作人员根据该通知不停止内燃机，然后，在t13的时刻结束DPF 22的强制再生，DPF 22排气下游侧温度Tdpf缓慢降低，达到t14的时刻的情况。t14的时刻的此后的各温度变化的推定在图13中如点划线所示。还原剂喷射阀温度Tudv的升高少，因此还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的浓度升高也少，示出了还原剂喷射阀温度Tudv在该冷却过程中不会低于尿素水溶液的固化温度T0的推定结果。此时，即使停止内燃机5，尿素水溶液也不会固化，因此在t14的时刻结束对操作人员的通知(图10的步骤S45)。
图11表示对于图10含有具体的固化条件成立判定方法之一的流程图。若在步骤S51中内燃机5变为静止状态，继续该状态规定时间，则进展到步骤S52，开始假设停止内燃机5的判定。接着，进展到步骤S53，判定是否为DPF 22的强制再生中或在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S54，通知内燃机的操作人员，返回到步骤S53。另外，并非DPF 22的强制再生中、也不在强制再生后规定期间的情况下，进展到步骤S55，不通知操作人员，结束本进程。因此，本实施方式中，继续通知操作人员直至经过强制再生后规定期间为止，然后，尿素水溶液的固化的可能性消除后，结束对操作人员的通知。
进而，图12表示含有与图11不同的另一具体的固化条件成立判定方法之一的流程图。若在步骤S61中检测到内燃机5变为静止状态并继续该状态规定时间，则进展到步骤S62，控制装置60A开始假设停止内燃机5的判定。接着，进展到步骤S63，判定还原剂喷射阀温度Tudv是否高于阈值温度Ts。还原剂喷射阀温度Tudv为阈值温度Ts以上的情况下，进展到步骤S64，通知内燃机的操作人员，返回到步骤S63。另外，还原剂喷射阀温度Tudv低于阈值温度Ts的情况下，进展到步骤S64，不通知操作人员，结束本进程。因此，本实施方式中，继续通知操作人员直至还原剂喷射阀温度Tudv低于阈值温度Ts为止，降低后，结束对操作人员的通知。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9、图13所示的还原剂喷射阀达到的最高温度Tudvmax。需要说明的是，阈值温度Ts约为100℃。
以上的控制方法的说明中，检测到内燃机5继续静止状态规定期间时，开始假设停止内燃机5的判定，但是也可以在内燃机5的运转中继续开始假设停止内燃机5的判定。另外，还可以在内燃机5实际停止时，判断是否有可能固化，通知操作人员以重新启动内燃机5。
根据第二实施方式的排气净化系统和排气净化系统的控制方法，判断停止内燃机5后，在其冷却的过程中还原剂喷射阀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，通知操作人员，可以防止尿素水溶液固化于未然。因此，可以防止由于尿素水溶液的固化而导致的排气净化效率的降低。
需要说明的是，该第二实施方式作为与第一实施方式不同的方式进行说明，但也可以将第一和第二实施方式组合来实施。

Claims (4)

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：在内燃机的运转中检测到点火开关关闭时、判定所述尿素水溶液是否有可能固化的条件成立判定部，和在判定所述尿素水溶液有可能固化的情况下、禁止停止所述内燃机的禁止停止内燃机部。
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点火开关关闭时，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，在检测到所述点火开关关闭时，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.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：在内燃机的运转中检测到点火开关关闭时、判定所述尿素水溶液是否有可能固化的工序，和在判定所述尿素水溶液有可能固化的情况下、禁止停止所述内燃机的工序。
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