CN107091136B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的排气净化装置，其包括添加阀、罐、尿素水通道、泵、选择还原型NOX催化剂、电子控制单元。添加阀向排气通道中添加尿素水。罐储存尿素水。尿素水通道连接添加阀与罐以使尿素水流通。泵使尿素水在尿素水通道中流通。选择还原型NOX催化剂被配置在与添加阀相比靠下游侧的排气通道中且使用尿素水来净化氮氧化物。电子控制单元被构成为：作为第一控制，在内燃机停止后对泵进行控制以使储存于添加阀及尿素水通道中的尿素水以预定量返回罐中；作为第二控制，在实施第一控制后对泵进行控制以使罐内的尿素水以预定量以上从罐排出至尿素水通道；作为第三控制，在实施第二控制后对泵进行控制以使储存于添加阀及尿素水通道中的尿素水全部返回罐中。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。
背景技术
已知一种将氨作为还原剂而对内燃机的排气中所包含的NOX进行净化的选择还原型NOX催化剂(以下，仅称为“SCR催化剂”)。此外，已知在对排气中的颗粒状物质(以下，称为“PM”)进行捕集的过滤器中负载有SCR催化剂。在与SCR催化剂相比靠上游侧处，有时会设置有向排气中供给尿素水的添加阀。被添加到排气中的尿素水通过排气的热量或SCR催化剂的热量而被加水分解，从而产生氨而附着在SCR催化剂上。
尿素水例如在-11℃左右将会冻结。因此，在外部空气温度较低的情况下，在内燃机的停止后尿素水有可能会在添加阀内或供给尿素水的通道内冻结。而且，如果尿素水冻结，则有可能在内燃机的启动后会变得无法添加尿素水、或者添加阀或供给尿素水的通道有可能会发生损坏。此外，在内燃机的停止后，由于添加阀会从排气及周围部件接收热量，因此与内燃机的工作中相比添加阀的温度将暂时性地上升。此时，如果尿素水存在于添加阀内部，则有时在添加阀内部会从尿素水中产生析出物，而该析出物将成为添加阀内的滑动部的磨损或添加阀的堵塞的原因。而且，由于内燃机的停止后的添加阀的温度上升，从而有时会在添加阀内部使尿素被加水分解而产生氨。通过该氨，有可能会使添加阀发生腐蚀。
因此，在内燃机的停止后，实施将添加阀内以及供给尿素水的通道内的尿素水吸回至罐中的控制(例如，参照日本特开2008-101564)。
发明内容
在使尿素水倒流而吸回至罐中时，添加阀被开阀从而内燃机的排气从排气通道内流入添加阀内。即，在添加阀及尿素水通道中，尿素水被置换为内燃机的排气。在此，如果在添加阀的周围的排气中含有PM，则在内燃机的刚刚停止后将尿素水向罐中吸回时，排气中的PM容易与排气通道内的排气一起被吸入至添加阀内。另外，由于即使在将添加阀内的尿素水吸回了的情况下，从添加阀内的滑动部的间隙等中完全吸回尿素水也很困难，因此在添加阀内会残留有少量的尿素水。此外，由于在内燃机的刚刚停止后排气通道内的排气的温度还较高，因此通过将高温的排气吸入至添加阀内，从而会使添加阀的温度上升。因此，如果在内燃机的刚刚停止后就吸回尿素水，则将由于添加阀成为高温而使残留在添加阀的滑动部等中的尿素水也成为高温，进而可能在高温的尿素水中混有PM。在此，发现了如下情况，即，在高温且存在尿素水的条件下，因尿素水而促进了PM的凝集，从而容易发生添加阀的堵塞或添加阀的滑动部的磨损。另外，由于认为PM的粒径会因尿素水而增加、且由尿素而析出的析出物的粒径也会因PM而增加，因此可认为其均为由尿素而析出的析出物与PM的混合物。因此，在下文中，均单纯地作为析出物来进行说明。
另外，当通过将高温的排气吸入至添加阀内从而使添加阀的温度上升时，将产生因残留在添加阀内的尿素水而析出的析出物。而且，还发现了如下情况，即，如果在存在有PM时产生析出物，则析出物将由于PM而凝集，从而使析出物的粒径增大。而且，在来自尿素水的析出物中还包含有难溶于水的物质。当在添加阀内产生了这种难溶于水的析出物，且析出物的粒径变得大于喷孔径时，由于即使之后使尿素水在添加阀中流通析出物也不会溶解，因此从添加阀内去除该析出物变得较为困难。因此，有可能因析出物而引起添加阀内的磨损或添加阀的堵塞。另外，虽然在与添加阀相比靠上游侧的排气通道中未设置有过滤器的情况下，由于添加阀会吸入更多的PM从而使析出物的粒径的增大变得更明显，但是，即使在与添加阀相比靠上游侧具备过滤器的情况下，利用过滤器来捕集所有的PM也是很困难的，而且，由于会将高温的排气吸入至添加阀内，因此在添加阀内也可能产生析出物。如此，即使将尿素水吸回至罐内，但由于残留在添加阀内的尿素水和被吸入至添加阀内的PM，也可能使析出物的粒径增大。由此，有可能引起添加阀内的磨损或添加阀的堵塞的情况。
本发明提供一种对由析出物的粒径的增加所造成的添加阀内的磨损及添加阀的堵塞进行抑制的内燃机的排气净化装置。
本发明的一个方式所涉及的内燃机的排气净化装置包括添加阀、罐、尿素水通道、泵、选择还原型NOX催化剂、电子控制单元。所述添加阀被构成为，向所述内燃机的排气通道中添加尿素水。所述罐被构成为，对所述尿素水进行储存。所述尿素水通道对所述添加阀与所述罐进行连接，以使所述尿素水流通。所述泵被构成为，使所述尿素水在所述尿素水通道中流通。所述选择还原型NOX催化剂被配置在与所述添加阀相比靠下游侧的排气通道中。所述选择还原型NOX催化剂被构成为，使用所述尿素水而对所述排气通道中的氮氧化物进行净化。所述电子控制单元以如下的方式而构成，即：(i)作为第一控制，在所述内燃机的停止后对所述泵进行控制，以使储存于所述添加阀及所述尿素水通道中的所述尿素水以预定量而返回至所述罐中；(ii)作为第二控制，在实施了所述第一控制之后对所述泵进行控制，以使所述罐内的所述尿素水以所述预定量以上而从所述罐被排出至所述尿素水通道中；(iii)作为第三控制，在实施了所述第二控制之后对所述泵进行控制，以使储存于所述添加阀及所述尿素水通道中的尿素水全部返回至所述罐中。
根据上述方式所涉及的排气净化装置，由于在内燃机的停止后来自添加阀的尿素水的添加被停止，因此减少了尿素水从添加阀吸收的热量。此外，由于热量从排气及排气通道起向添加阀移动，因此添加阀的温度容易上升。而且，即使在添加阀之中，被暴露在内燃机的排气中的添加阀的顶端部的温度也上升得最高。相对于此，通过在内燃机的停止后实施第一控制而使添加阀及尿素水通道内的尿素水以预定量返回至罐侧，从而能够使尿素水远离温度最高的添加阀的顶端部。由此，由于能够抑制尿素水的温度上升，因此能够使析出物的产生量减少。另外，能够对在添加阀内从尿素水中产生氨的情况进行抑制。即，这里所称的预定量被设定为，能够抑制来自尿素水的析出物以及氨的产生的、尿素水的吸回量。另外，在第一控制中，既可以使添加阀内及尿素水通道内的所有的尿素水返回至罐内，也可以使添加阀内及尿素水通道内的一部分的尿素水返回至罐内。
但是，在实施了第一控制之后，有可能从残留在添加阀内的滑动部等上的尿素水中产生析出物。此外，如果在实施第一控制时PM流入添加阀内，则析出物的粒径容易增大。因此，析出物的粒径有可能增大而超出容许范围。相对于此，通过在实施了第一控制之后实施第二控制，而使尿素水以预定量以上而从罐排出，从而在第一控制中使返回至罐中的尿素水量以上的量的尿素水从罐朝向添加阀排出。由此，尿素水可将析出物推向排气通道。即，能够在析出物的粒径增大至超出容许范围之前，使析出物向排气通道排出。此外，由于当通过实施第二控制而使尿素水在添加阀中流通时，尿素水从添加阀吸收了热量，因此也能够使该添加阀的温度降低。因此，即使在之后实施了第三控制，也能够对从残留在添加阀内的滑动部等上的尿素水中产生析出物的情况进行抑制。此外，即使产生了析出物，也能够对析出物的粒径的增大进行抑制。通过采用这种方式，从而能够对由析出物的粒径的增大所造成的添加阀内的磨损或添加阀的堵塞进行抑制。
此外，在上述方式所涉及的排气净化装置中，也可以采用如下方式，即，所述第一控制中的所述预定量为，与所述添加阀及所述尿素水通道的容量相比而较少的量。即，虽然在第三控制中使添加阀内及尿素水通道中的所有的尿素水返回至罐中，但也可以在第一控制中使添加阀及尿素水通道内的一部分的尿素水返回至罐中。
根据该方式所涉及的排气净化装置，通过实施第一控制，从而高温的排气能够被吸回至添加阀内。由此，添加阀的温度能够上升。另外，通过第一控制PM也能够被吸回至添加阀内。如上文所述，由于在高温且存在PM的条件下析出物的粒径容易增大，因此为了抑制析出物的粒径的增大，也可以减少通过第一控制而被吸入至添加阀内的PM的量。即，也可以减少在第一控制中所吸回的尿素水量。在此，由于通过与第三控制相比而减少了在第一控制中返回至罐中的尿素水量，从而限定了在第一控制中从排气通道向添加阀流入的内燃机的排气的量，因此能够减少流入添加阀中的PM的量。因此，通过实施第一控制，从而能够在抑制析出物的粒径增大的同时，抑制在添加阀内产生氨的情况。
在上述方式所涉及的排气净化装置中，也可以采用如下方式，即，所述添加阀或所述尿素水通道包括放热部，所述放热部使热量从所述添加阀或所述尿素水通道中释放出，其中，所述第一控制中的所述预定量为，从所述添加阀的顶端起至所述放热部的所述罐侧端部为止的容量以上。
根据该方式所涉及的排气净化装置，虽然由于从添加阀的顶端侧所接受的热量在朝向放热部传递之后通过该放热部而被释放出，因此从放热部至排气通道侧的部位的温度较高，但是，与放热部相比靠罐侧的部位的温度则低于从放热部至排气通道侧的部位的温度。因此，通过将与在第一控制中至少从添加阀顶端起至放热部的罐侧端部为止的容量相对应的量的尿素水吸回至罐中，从而能够使尿素水远离较高温的部位。由此，由于能够抑制尿素水的温度上升，因此能够抑制氨及析出物的产生。此外，由于在第一控制中限制了尿素水的吸回量，从而能够减少PM的向添加阀内的吸入量，因此能够对因残留在添加阀内的间隙等处的尿素水所造成的析出物的粒径的增大进行抑制。
在上述方式所涉及的排气净化装置中，也可以采用如下方式，即，所述尿素水通道的对于由氨所造成的腐蚀的耐性高于所述添加阀的对于由氨所造成的腐蚀的耐性，所述第一控制中的所述预定量为所述添加阀的容量。在该情况下，所述第一控制中的所述预定量也可以为所述添加阀的容量。
根据该方式所涉及的排气净化装置，通过将与第一控制中的至少添加阀的容量相对应的量的尿素水返回至罐中，从而能够使尿素水远离添加阀的较高温的部位。此外，由于即使生成了氨，也是在具有对于由氨所造成的腐蚀的较高的耐性的尿素水通道中产生氨，因此能够对腐蚀添加阀的情况进行抑制，并且，能够对由于氨而使尿素水通道发生腐蚀的情况进行抑制。此外，由于在第一控制中尿素水的吸回量被限制，从而能够减少向添加阀内的PM的吸入量，因此能够对因残留在添加阀内的间隙等处的尿素水所造成的析出物的粒径的增大进行抑制。
在上述方式所涉及的排气净化装置中，也可以采用如下方式，即，所述电子控制单元被构成为，在所述内燃机的停止时刻处的排气的温度为预定温度以上的情况下，实施所述第一控制、所述第二控制和所述第三控制，所述电子控制单元被构成为，在所述内燃机的停止时刻处的排气的温度小于所述预定温度的情况下，在不实施所述第一控制、所述第二控制和所述第三控制的条件下，作为第四控制而对所述泵进行控制，以使被储存于所述添加阀及所述尿素水通道中的尿素水全部返回至所述罐中。
根据内燃机的停止前的运转状态，也存在内燃机的停止时刻处的排气温度足够低而低至析出物的粒径不会增大的程度的情况。在这种情况下，即使在内燃机的刚刚停止后将尿素水全部吸回至罐中，在之后的添加阀内因残留在添加阀的间隙等处的尿素水而产生的析出物的粒径也不易增大。因此，在将尿素水吸回至罐中之后，无需使尿素水从罐排出而使析出物从添加阀向排气通道排出。即，只要实施一次使添加阀内及尿素水通道内的尿素全部返回至罐中的控制来抑制尿素水的冻结即可。根据上述方式所涉及的排气净化装置，在内燃机的停止时刻处的排气温度小于所述预定温度的情况下，由于无需在将尿素水吸回至罐中之后将尿素水从罐中排出、以及再次将尿素水吸回至罐中，因此能够减少泵及控制装置的消耗电力。另外，预定温度为，在假定实施了第一控制的情况下，存在析出物的粒径超过容许范围的可能性的内燃机停止时刻处的排气温度。另外，析出物的粒径的容许范围是考虑到添加阀的磨损及添加阀的堵塞的情况而被决定的。例如，由于当析出物的粒径变得大于添加阀的喷孔径时，将发生添加阀的堵塞，因此将析出物的粒径的容许范围设定为小于添加阀的喷孔径的值、且不会发生添加阀的堵塞的这样的值。
在上述方式所涉及的排气净化装置中，也可以采用如下方式，即，所述电子控制单元被构成为，所述内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则越缩短从结束所述第一控制的时刻起至开始所述第二控制的时刻为止的期间，并且越延长从结束所述第二控制的时刻起至开始所述第三控制的时刻为止的期间。
即，结束第一控制的时刻与开始第二控制的时刻可以不同时，并且也可以根据内燃机的停止时刻处的排气的温度而改变从结束第一控制的时刻起至开始第二控制的时刻为止的期间。同样地，结束第二控制的时刻与开始第三控制的时刻也可以不同时，并且也可以根据内燃机的停止时刻处的排气的温度而改变从结束第二控制的时刻起至开始第三控制的时刻为止的期间。在此，在结束第一控制的时刻与开始第二控制的时刻不同时的情况下，在结束第一控制的时刻处的排气的温度较高时，从结束第一控制的时刻起，之后析出物的粒径容易增大。因此，由于从结束第一控制的时刻起至析出物的粒径超过容许范围为止的期间较短，因此优选为，更早地开始第二控制。根据该方式所涉及的排气净化装置，通过更早地开始第二控制，从而能够在析出物的粒径超过容许范围之前，使该析出物从添加阀排出。在此，内燃机的停止时刻处的排气的温度与其后的排气的温度相关联，内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则结束第一控制的时刻处的排气的温度越升高。即，内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则在第一控制结束后析出物的粒径越容易增大。因此，内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则通过缩短从结束第一控制的时刻起至开始第二控制的时刻为止的期间，从而能够对析出物的粒径超过容许范围而增大的情况进行抑制。
另一方面，如果在排气的温度较高时开始第三控制，则添加阀的温度会上升而产生析出物，进而有可能使析出物的粒径增大。相对于此，由于越延长从结束第二控制的时刻起至开始第三控制的时刻为止的期间，则从排气通道向外部空气的放热量越增多，因此排气的温度越降低。在此，如上文所述，内燃机的停止时刻处的排气的温度与其后的排气的温度相关联，内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则结束第二控制的时刻处的排气的温度越升高。即，内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则在提前实施了第三控制时析出物的粒径越容易增大。因此，由于通过内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则越延长从结束第二控制的时刻起至开始第三控制的时刻为止的期间，从而能够使开始第三控制的时刻处的排气的温度适当地降低，因此能够更可靠地对析出物的产生以及析出物的粒径的增大进行抑制。
在上述方式所涉及的排气净化装置中，也可以采用如下方式，即，所述电子控制单元被构成为，作为所述第二控制而对所述泵进行控制，以使所述罐内的尿素水以所述预定量以上而被排出至所述尿素水通道中，且使排气的温度变为低于容许温度。
根据该方式所涉及的排气净化装置，由于通过实施第二控制从而在尿素水穿过添加阀时使尿素水从添加阀吸收热量，因此降低了添加阀的温度。此外，通过向排气中喷射尿素水，从而也降低了排气的温度。因此，通过继续实施第二控制，从而能够使排气的温度迅速地降低。而且，如果继续实施第二控制直至排气的温度变为低于容许温度，则即使在其后实施了第三控制，也能够更可靠地对析出物的产生以及析出物的粒径的增大进行抑制。容许温度为，即使实施了第三控制而析出物的粒径也在容许范围内的排气的温度。
发明效果
根据本发明，能够对由析出物的粒径的增加所造成的添加阀内的磨损或添加阀的堵塞进行抑制。
附图说明
图1为表示实施例所涉及的内燃机的排气系统的概要结构的图。
图2为表示将PM混合在尿素水之中，并对PM的粒径根据PM浓度的不同而如何变化进行检验的结果的图。
图3为表示将PM混合在尿素水之中，并对PM的粒径根据温度的不同而如何变化进行检验的结果的图。
图4为在内燃机的刚刚停止后仅实施了一次吸回控制的情况下的时序图。
图5为实施实施例1所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。
图6为表示实施例1所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。
图7为按照每个温度来表示析出物的粒径的推移的图。
图8为表示实施例2所涉及的第一控制、第二控制、第三控制、第四控制的流程的流程图。
图9为表示实施实施例3所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。
图10为表示实施例3所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。
图11为实施实施例4所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。
图12为表示实施例4所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。
图13为实施例5所涉及的添加阀及其周围的排气通道的剖视图。
图14为表示距添加阀的顶端的距离与温度的关系的图。
图15为表示实施例5所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。
图16为表示实施实施例6所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。
图17为表示实施例6所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，并根据实施例而以例示的方式对用于实施该发明的方式进行详细说明。但是，该实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要未进行特别记载，则并不表示将该发明的范围限定于此的含义。另外，以下实施例在可能的范围内能够进行组合。
实施例1
图1为表示本实施例所涉及的内燃机的排气系统的概要结构的图。内燃机1为车辆驱动用的柴油发动机。但是，本实施例所涉及的内燃机1并不限定于柴油发动机，也可以为汽油发动机等。
在内燃机1上连接有排气通道2。在排气通道2上，设置有负载了将氨作为还原剂而对排气中的NOX进行选择还原的选择还原型NOX催化剂31(以下，称为“SCR催化剂31”)的过滤器3。过滤器3为，对排气中的PM进行捕集的壁流型的过滤器。此外，SCR催化剂31对氨进行吸附，并将该氨作为还原剂而对排气中的NOX进行还原。另外，虽然在本实施例中在过滤器3中负载有SCR催化剂31，但过滤器3并非必须设置的部件，也可以仅设置SCR催化剂31。
在与SCR催化剂31相比靠上游的排气通道2上，设置有向SCR催化剂31供给还原剂的添加阀42。添加阀42为还原剂供给装置4的一部分。还原剂供给装置4具备：罐41、添加阀42、尿素水通道43、泵44。
罐41对尿素水进行储存。添加阀42被安装在与SCR催化剂31相比靠上游的排气通道2上。尿素水通道43对罐41与添加阀42进行连接以使尿素水流通。
泵44被设置于罐41内并喷出尿素水。另外，泵44在正转时从罐41侧向添加阀42侧喷出尿素水，而在反转时则从添加阀42侧向罐41侧喷出尿素水。泵44也可以设置在尿素水通道43上，以代替设置在罐41内。泵44为电动泵，并通过被供给电力而进行旋转。因此，泵44即使在内燃机1的停止时也能够进行工作。通过使泵44正转且开放添加阀42，从而向尿素水通道43压送尿素水，进而向排气中添加尿素水。被添加至排气中的尿素水通过排气的热量而被加水分解，从而生成氨。该氨被吸附在SCR催化剂31上。而且，SCR催化剂31所吸附的氨将成为还原剂，而对排气中的NOX进行选择还原。此外，在与添加阀42相比靠上游的排气通道2上，设置有对排气的温度进行检测的温度传感器11。
在以上文所述的方式而构成的内燃机1中，同时设置有用于对该内燃机1进行控制的电子控制单元、即ECU10。该ECU10根据内燃机1的运转条件或操作者的要求而对内燃机1进行控制。
在ECU10上，经由电气配线而连接有温度传感器11，温度传感器11的输出信号被输入至ECU10。而且，ECU10在内燃机1的工作中，基于温度传感器11的输出信号而对添加阀42及SCR催化剂31的温度进行推断。另外，也能够基于内燃机1的运转状态而对添加阀42的温度及SCR催化剂31的温度进行推断。另一方面，在ECU10上，经由电气配线而连接有添加阀42及泵44，并通过该ECU10而对添加阀42及泵44进行控制。
而且，在内燃机1的工作中，ECU10实施为了对穿过SCR催化剂31的排气中的NOX进行还原而向SCR催化剂31供给还原剂的控制、即还原剂添加控制。在还原剂添加控制中，通过在使泵44进行工作的同时而将添加阀42开阀，从而从添加阀42向排气中添加尿素水，由此向SCR催化剂31供给作为还原剂的氨。此时，从添加阀42向排气中添加的尿素水的量是根据从内燃机1被排出的NOX量而被决定的。
另一方面，当内燃机1停止时，ECU10实施使添加阀42内以及尿素水通道43内的尿素水返回至罐41中的控制、即吸回控制。在此，由于在内燃机1的工作中是经由添加阀42而向排气中添加尿素水的，因此在内燃机1的停止时刻处，尿素水会残留在添加阀42内以及尿素水通道43内。由于在内燃机1的停止后热量将从排气通道2移动至添加阀42，因此添加阀42的温度会暂时性地上升。因此，如果在添加阀42内存在有尿素水，则尿素水在该添加阀42内会被加水分解而产生氨，从而有可能使添加阀42腐蚀。另外，也有可能产生因尿素而析出的析出物。此外，在外部气体温度较低的情况下，如果尿素水一直残留在添加阀42及尿素水通道43中，则在内燃机1停止并经过了某一程度的时间时，添加阀42内及尿素水通道43内的尿素水的温度有可能降低而冻结。
因此，ECU10在内燃机1的停止后实施吸回控制。在吸回控制中，通过使添加阀42内及尿素水通道43内的尿素水倒流至罐41中，从而从添加阀42内以及尿素水通道43内去除了尿素水。此时，ECU10通过使泵44反转进而使添加阀42开阀而使尿素水倒流，从而在将尿素水吸入至罐41内的同时将内燃机1的排气吸入至添加阀42内。另外，由于吸回控制对产生氨或析出物的情况进行抑制，因此优选为在内燃机1的停止后立即开始实施。即，优选为，吸回控制例如在内燃机1的转速成为0的时刻开始实施。但是，也可以代替内燃机1的转速成为0的时刻，而在从内燃机1的转速成为0的时刻起至能够抑制氨或析出物的产生的时间内开始实施吸回控制。
但是，即使实施了吸回控制，有时也会在构成添加阀42的部件之间的间隙等处残留有少量的尿素水。另外，由于在实施吸回控制时排气通道2内的内燃机1的排气的温度仍然较高，因此通过吸回控制会使高温的排气流入到添加阀42内。由此，添加阀42的温度将会上升。因此，有可能从尿素水中产生难溶于水的析出物(例如，氰尿酸)。此外，由于在与添加阀42相比靠上游侧的位置处不存在过滤器，因此在添加阀42的周围的排气中将存在有较多的PM。在实施吸回控制时，该PM也会被吸入至添加阀42内。而且，还发现了如下情况，即，当在尿素水中存在有PM时，析出物的粒径会变得更大。
在此，图2为表示将PM混合在尿素水之中，并对PM的粒径根据PM浓度的不同而如何变化进行检验的结果的图。横轴表示PM的粒径的对数，纵轴表示体积频率。在图2中，对PM浓度为高、中、低的三种形态进行了比较。根据图2可知，PM浓度越高，则越促进PM的凝集，从而PM的粒径越增大。即，可以说，在将添加阀42设置于与过滤器相比靠上游侧的情况下，与设置在与过滤器相比靠下游侧的情况相比，由于在实施吸回控制时所吸入的PM的量增多，因此在添加阀42内PM浓度升高，从而在尿素水内的PM的粒径进一步增大。
此外，图3为表示将PM混合在尿素水之中，并对PM的粒径根据温度的不同而如何变化进行检验的结果的图。横轴表示PM的粒径的对数，纵轴表示体积频率。在图3中，对常温情况与高温情况进行比较。高温情况为假定了如下状况的情况，即，在添加阀42的温度为例如120℃时实施了吸回控制之后，在添加阀42内的部件的间隙中残留有尿素水且吸入有PM，进一步，因来自排气通道2的受热而使添加阀42的温度上升至例如140℃这样的状况。在哪种情况下PM浓度均为相同。根据图3可知，温度较高时，PM的粒径将增大。在该情况下，因尿素而析出的析出物促进了PM的凝集，从而增大了PM的粒径。即，可以说，因尿素而析出的析出物与PM彼此相互吸引，从而使析出物的粒径增大。
因此，如果在内燃机1的刚刚停止后实施吸回控制，则添加阀42内的PM浓度将升高且添加阀42的温度将升高从而将产生因尿素而析出的析出物。另外，在添加阀42内，PM及由尿素形成的析出物彼此相互吸引，从而能够增大析出物的粒径。如此，当析出物的粒径增大时，有可能会发生添加阀42的堵塞、或者使添加阀42内的滑动部磨损的情况。
在此，图4为在内燃机1的刚刚停止后仅实施了一次吸回控制的情况下的时序图。图4所涉及的吸回控制也可以说是现有的吸回控制。在图4中，从上方起依次表示内燃机1的转速、添加阀42的温度、排气温度、添加指令、吸回指令、析出量、吸回量。添加阀42的温度为添加阀42的顶端部的温度。排气温度为添加阀42的周围的排气温度。添加指令为，在SCR催化剂31中为了添加用于还原NOX的尿素水而从ECU10向添加阀42发出的指令，且在开启(ON)时从添加阀42添加尿素水，在关闭(OFF)时不从添加阀42添加尿素水。此外，吸回指令为，为了将尿素水吸回至罐41中而从ECU10向泵44及添加阀42发出的指令，且在开启时通过使泵44反转并且使添加阀42开阀从而吸回尿素水，在关闭时不吸回尿素水。析出量表示在添加阀42内所产生的析出物的量。吸回量表示返回至罐41中的尿素水的总量。
在图4中，当在T1的时刻处使内燃机1停止从而内燃机1的转速成为0时，添加指令从开启变为关闭、且吸回指令从关闭变为开启。因此，从T1的时刻起开始实施吸回控制。吸回指令在添加阀42及尿素水通道43内的尿素水通过泵44而被全部吸回至罐41时成为关闭。在此，由于在内燃机1的工作中，在从添加阀42向排气通道2内供给尿素水时，尿素水从添加阀42中吸收热量，因此添加阀42的温度变为低于排气温度。另一方面，由于在内燃机1的停止后停止了尿素水的供给，因此尿素水从添加阀42中吸收的热量减少。另外，由于在内燃机1的停止后添加阀42会从排气及排气通道2接收热量，因此在T1之后添加阀42的温度暂时性地上升。此外，由于通过实施吸回控制而使排气通道2内的高温的排气被吸入至添加阀42内，因此添加阀42的温度也将由此而上升。通过采用这种方式，从而使添加阀42的温度接近于排气温度。
而且，在T2的时刻处，添加阀42及尿素水通道43内的尿素水通过泵44而被全部吸回至罐41中。即，在T2的时刻处，吸回指令从开启变为关闭，从而结束吸回控制。在吸回指令从开启变为关闭时，添加阀42的温度还较高。在此，如上文所述，由于即使在实施了吸回控制之后，在添加阀42内的间隙等处尽管是少量但仍残留有尿素水，因此在T1之后因添加阀42的温度上升而将产生析出物。由于通过吸回控制而大致吸回了添加阀42内的尿素水，因此与不实施吸回控制的情况相比该情况下的析出量较少。但是，如果实施现有的吸回控制，则析出物的粒径会因被吸入至添加阀42内的PM而容易增大。因此，有可能发生由析出物所造成的添加阀42的堵塞或磨损。
因此，在本实施例中，不实施图4所示的现有的吸回控制，而实施以下的控制。即，在本实施例中，在实施了使尿素水返回至罐41中的吸回控制之后，通过使尿素水从罐41向尿素水通道43排出，从而从添加阀42向排气通道2内喷射尿素水。由此，通过尿素水而将添加阀42内的析出物排出至排气通道2内。此外，由于能够通过使尿素水在添加阀42中流通而使添加阀42的温度降低，因此能够对其后的析出物的产生及析出物的粒径的增大进行抑制。另外，以此方式，在下文中，将在实施了本实施例所涉及的吸回控制之后ECU10从罐41朝向添加阀42排出尿素水的控制称为第二控制或者扫出控制。而且，通过在实施了第二控制之后，再次实施吸回控制，从而能够对再次析出尿素水、或者尿素水在添加阀42内以及尿素水通道43内冻结的情况进行抑制。另外，在下文中，将在内燃机1的刚刚停止后且先于第二控制而实施的吸回控制称为第一控制，将在第二控制之后所实施的吸回控制称为第三控制。而且，在本实施例中，ECU10通过实施第一控制、第二控制、第三控制，从而作为本发明中的控制装置而发挥功能。
图5为实施本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。从上方起依次表示内燃机1的转速、添加阀42的温度、排气温度、添加指令、吸回指令、析出量、析出物的粒径、扫出指令、PM浓度。析出物的粒径为添加阀42内的析出物的粒径。扫出指令为，为了使尿素水返回至添加阀42侧而从ECU10向泵44及添加阀42发出的指令，并在开启时通过使泵44正转并且使添加阀42开阀从而使尿素水从罐41向尿素水通道43排出，在关闭时不使尿素水从罐41向尿素水通道43排出。PM浓度表示排气通道2内的排气的PM浓度。由于排气中的PM在内燃机1的停止后会附着在排气通道2等上，因此PM浓度从内燃机1的停止后逐渐地减少。
在图5中，在T1的时刻处使内燃机1停止从而内燃机1的转速成为0。由此，添加阀42从排气通道2接收热量。因此，添加阀42的温度从T1的时刻起上升。于是，由于有可能在添加阀42内产生氨、或者产生析出物，因此在T1的时刻处开启吸回指令并从而从T1起开始实施第一控制。但是，由于通过该第一控制而会使高温的排气被吸入至添加阀42中，因此添加阀42的温度将进一步上升。此时，由于PM浓度也比较高，因此PM将被吸入至添加阀42内。因此，由于在第一控制中添加阀42内为高温的状态且在添加阀42内存在有PM，因此来自残留在添加阀42内的尿素水的析出物的量逐渐地增加，并且析出物的粒径也逐渐地增加。
在图5中，在T2的时刻处结束第一控制。即，由于完成了尿素水的吸回，从而吸回指令成为关闭。T2的时刻为，将添加阀42内以及尿素水通道43内的尿素水全部吸回至罐41中的时刻。另外，在内燃机1的停止后通过预定的电力(也可以设为预定的转速)而使泵44工作的情况下，由于将添加阀42内以及尿素水通道43内的尿素水全部吸回至罐41中所需的时间大致固定，因此只要预先通过实验或模拟等而求出该时间，则可确定从T1起至T2为止的期间。此外，由于通过预先在罐41中设置流量计，从而能够基于该流量计而求出所吸回的实际的尿素水量，因此也能够将该尿素水量达到了被预先求出的添加阀42及尿素水通道43的容量的时刻设为T2。通过在T2的时刻处使吸回指令成为关闭，从而可使泵44停止。
在T2的时刻处，在吸回指令成为关闭的同时，扫出指令成为开启。由此，从T2的时刻起开始实施第二控制。以此方式，在本实施例中，连续地实施第一控制和第二控制。另外，虽然从开始实施第二控制起至尿素水到达添加阀42为止需要时间，但由于尿素水通道43内的气体向从泵44被喷出的尿素水被挤压而通过添加阀42，因此析出物能够与该气体一起被排出至排气通道2内。因此，从T2的时刻起能够减少析出量。此外，由于从T2的时刻起之后高温的排气未流入添加阀42内，因此也抑制了析出物的粒径的增大。因此，能够限制析出物的粒径达到极限粒径。该极限粒径为，由析出物所造成的对于添加阀42的堵塞或磨损的影响有可能超过容许范围时的析出物的粒径。例如，可以将虽然为小于添加阀42的喷孔的直径某种程度的粒径但是如果进一步增大将可能无法穿过添加阀42的喷孔的粒径，作为极限粒径。
另外，由于通过第二控制而在尿素水穿过添加阀42时利用尿素水而从添加阀42中吸收热量，因此降低了添加阀42的温度。而且，在T3所示的时刻处，扫出指令成为关闭。即，在T3处结束第二控制。T3的时刻以与T2的时刻同样的方式而求出。即，由于在通过预定的电力(也可以设为预定的转速)而使泵44工作的情况下，尿素水从罐41向添加阀42的喷孔移动所需的时间大致固定，因此只要预先通过实验或模拟等而求出该时间，即可确定从T2起至T3为止的期间。此外，也可以预先在罐41内设置尿素水的流量计，从而将通过该流量计而被测量出的尿素水的流量的累计量达到从添加阀42添加的尿素水的量的时刻设为T3。另外，在图5中，由于通过实施第二控制而促进了添加阀42的温度的下降，而且由于使尿素水充满于添加阀42内部也抑制了析出物的产生，因此在T3以后析出量及析出物的粒径几乎不会增加。
此外，由于需要对添加阀42内以及尿素水通道43内的尿素水的冻结进行抑制，因此在实施了第二控制之后实施第三控制。在图5中，在T3的时刻处，在第二控制结束的同时开始实施第三控制。在T3所示的时刻处，由于尿素水被添加至排气中且从内燃机1的停止时刻起也经过了某一程度的时间，因此添加阀42的温度变为低于阀容许温度，并且排气温度变为低于排气容许温度，进而PM浓度也变为低于容许浓度。另外，阀容许温度为析出物的粒径有可能达到极限粒径的添加阀温度，排气容许温度为析出物的粒径有可能达到极限粒径的排气温度，容许浓度为，如果排气温度高于排气容许温度则析出物的粒径有可能达到极限粒径的PM的浓度。另外，在本实施例中，排气容许温度相当于本发明中的容许温度。因此，在图5中，即使以与第二控制连续的方式而实施了第三控制，析出物的粒径的增大也会被抑制。作为结束第三控制的时刻的T4，以与作为结束第一控制的时刻的T2相同的方式而被决定。由于在T4所示的时刻处，在结束了第三控制之后添加阀42的温度变得足够低，因此能够对其后的由残留在添加阀42内的尿素水所造成的析出物的产生以及析出物的粒径的增加进行抑制。
如上文所述，在第一控制中，能够对从尿素水中产生氨的情况进行抑制。由此，能够对在添加阀42中发生腐蚀的情况进行抑制。另外，由于在实施第一控制时，在添加阀42内仅残留有少量的尿素水，因此能够对产生较多的析出物的情况进行抑制。此外，在第二控制中，能够使添加阀42内以及尿素水通道43内的析出物或PM向排气通道2排出。另外，由于能够通过第二控制而使添加阀42的温度降低，因此能够对在添加阀42内所进行的析出物的生成进行抑制。另外，由于能够通过第三控制而从添加阀42内以及尿素水通道43内去除尿素水，因此能够对在添加阀42内以及尿素水通道43内的尿素水的冻结进行抑制。在第三控制实施时，由于排气温度及添加阀42的温度足够低，因此即使在构成添加阀42的部件之间的间隙等处残留有尿素水，也能够对在添加阀42内所进行的析出物的生成进行抑制。以此方式，由于能够抑制添加阀42内的析出物的产生以及析出物的粒径的增大，因此能够抑制添加阀42内的磨损及添加阀42的堵塞。
图6为表示本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。本流程图通过ECU10而以每预定的时间被实施。
在步骤S101中，ECU10对内燃机1是否被停止进行判断。在本步骤S101中，ECU10在内燃机转速为0的情况下，判断为内燃机1被停止。由于第一控制、第二控制、第三控制是在内燃机1的停止后被实施的，因此在本步骤S101中，ECU10对实施这些控制的前提条件是否成立进行判断。在步骤S101中作出肯定判断的情况下，向步骤S102转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，向步骤S114转移。另外，在步骤S114中，实施上述的还原剂添加控制。
在步骤S102中，ECU10对第一控制是否为未结束的状态进行判断。在本步骤S102中，对是否需要实施第一控制或者是否需要继续实施第一控制进行判断。ECU10在内燃机1的停止后未实施第一控制的情况下、以及在当前时刻正在实施第一控制的情况下，判断为第一控制为未结束的状态。另外，ECU10对是否在内燃机1的停止后实施了第一控制、以及是否在当前时刻正在实施第一控制进行存储。在步骤S102中作出肯定判断的情况下，向步骤S103转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，向步骤S106转移。
在步骤S103中，ECU10开始实施第一控制或者继续实施第一控制。即，如果为未开始实施第一控制的状态，则开始实施第一控制。另一方面，如果为已开始实施第一控制的状态，则继续实施第一控制。在第一控制中，通过ECU10而使泵44反转且使添加阀42开阀。当步骤S103的处理结束时，将向步骤S104转移。
在步骤S104中，ECU10对第一控制的实施时间是否为第一预定时间以上进行判断。第一控制的实施时间通过ECU10而被计数。第一预定时间作为将添加阀42内及尿素水通道43内的尿素水全部吸回至罐41中所需的时间，而预先通过实验或模拟等而求出并被事先存储在ECU10中。可以说，在本步骤S104中，ECU10对在第一控制中是否完成了尿素水的吸回进行判断。即，可以说，ECU对返回至罐41中的尿素水量是否为相当于添加阀42及尿素水通道43的容量的量以上进行判断。另外，在本实施例中，至将添加阀42内以及尿素水通道43内的尿素水全部吸回至罐41中为止的尿素水的吸回量，相当于本发明中的预定量。在于步骤S104中作出肯定判断的情况下，向步骤S105转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。
在步骤S105中，ECU10结束第一控制。即，ECU10使泵44的反转停止。此时，虽然也可以将添加阀42闭阀，但由于在本实施例中是以与第一控制连续的方式实施第二控制的，因此添加阀42可以保持开阀。之后，向步骤S106转移。
在步骤S106中，ECU10对第二控制是否为未结束的状态进行判断。在本步骤S106中，对是否需要实施第二控制或者是否需要继续实施第二控制进行判断。即，ECU10在内燃机1的停止后未实施第二控制的情况下、以及在当前时刻正在实施第二控制的情况下，判断为第二控制为未结束的状态。另外，ECU对是否在内燃机1的停止后实施了第二控制、以及是否在当前时刻实施第二控制进行存储。在步骤S106中作出肯定判断的情况下，向步骤S107转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，则向步骤S110转移。
在步骤S107中，ECU10开始实施第二控制或者继续实施第二控制。即，如果为未开始实施第二控制的状态，则开始实施第二控制。另一方面，如果为已开始实施第二控制的状态，则继续实施第二控制。在第二控制中，通过ECU10而使泵44正转且使添加阀42开阀。当步骤S107的处理结束时，将向步骤S108转移。
在步骤S108中，ECU10对第二控制的实施时间是否为第二预定时间以上进行判断。第二控制的实施时间通过ECU10而被计数。在此所述的第二预定时间作为尿素水填满添加阀42内以及尿素水通道43内进而从添加阀42向排气通道2内添加尿素水所需的时间而预先通过实验或模拟等而被求出并事先存储在ECU10中。即，可以说，在本步骤S108中，ECU10对从罐41排出的尿素水量是否为相当于添加阀42及尿素水通道43的容量的量以上进行判断。另外，步骤S108中的第二预定时间既可以与步骤S104中的第一预定时间相同，也可以长于第一预定时间。由于通过使第二预定时间长于第一预定时间，从而可从添加阀42向排气通道2喷射更多的尿素水，因此能够更可靠地排出析出物。另一方面，即使采用直至尿素水填满了添加阀42所需的时间，也能够如上文所述通过尿素水通道43内的气体而将析出物排出添加阀42外，因此也有时被尿素水挤压的析出物会向添加阀42之外被推出。因此，只要以至少与实施了第一控制的时间相同的时间来实施第二控制即可。而且，可以说，在本步骤S108中，ECU10对是否完成了来自添加阀42的析出物的排出进行判断。另外，在本实施例中，示出了在第二控制的结束时刻处排气温度小于排气容许温度的情况。在步骤S108中作出肯定判断的情况下，向步骤S109转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。
在步骤S109中，ECU10结束第二控制。即，ECU10使泵44的正转停止。此时，虽然也可以使添加阀42闭阀，但由于在本实施例中是以与第二控制连续的方式实施第三控制的，因此添加阀42可以保持开阀。之后，向步骤S110转移。
在步骤S110中，ECU10开始实施第三控制或者继续实施第三控制。即，如果为未开始实施第三控制的状态，则开始实施第三控制。另一方面，如果为已经开始实施第三控制的状态，则继续实施第三控制。在第三控制中，通过ECU10而使泵44反转且使添加阀42开阀。另外，ECU10对是否在内燃机1的停止后已开始实施第三控制、以及是否在当前时刻正在实施第三控制进行存储。当步骤S110的处理结束时，向步骤S111转移。
在步骤S111中，ECU10对第三控制的实施时间是否为第三预定时间以上进行判断。第三控制的实施时间通过ECU10而被计数。本步骤S111中的第三预定时间为将添加阀42内及尿素水通道43内的尿素水全部吸回至罐41中所需的时间，且与步骤S104中的第一预定时间相同。可以说，在本步骤S111中，ECU10对是否完成了尿素水的吸回进行判断。在步骤S111中作出肯定判断的情况下，向步骤S112转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。
在步骤S112中，ECU10结束第三控制。即，ECU10使泵44的反转停止，且使添加阀42闭阀。在步骤S112的处理结束的情况下，向步骤S113转移。在步骤S113中，ECU10实施本流程的结束处理。该结束处理为，为了至下一次启动内燃机1为止不实施本流程的处理。通过实施该结束处理，从而能够至下一次启动内燃机1为止而不实施本流程。
如上文说明的那样，根据本实施例，通过实施第一控制，从而能够对从尿素水中产生氨的情况进行抑制。由此，能够对在添加阀42中发生腐蚀的情况进行抑制。此外，通过在实施了第一控制之后实施第二控制，从而能够将添加阀42内及尿素水通道43内的析出物向排气通道2排出。由此，能够抑制添加阀42的堵塞及磨损。另外，通过在实施了第二控制之后实施第三控制，从而能够对在添加阀42中产生析出物的情况进行抑制，并且能够从添加阀42内及尿素水通道43内去除尿素水。因此，能够抑制添加阀42的堵塞及磨损，并且能够抑制添加阀42内及尿素水通道43内的尿素水的冻结。
另外，虽然在本实施例中，在结束了第一控制的时刻处开始实施第二控制，但也可以采用如下方式，即，无需连续地实施第一控制和第二控制，而是从结束了第一控制的时刻起隔开某种程度的时间再开始实施第二控制。同样地，虽然在本实施例中，在结束了第二控制的时刻处开始实施第三控制，但也可以采用如下方式，即，无需连续地实施第二控制和第三控制，而是从结束了第二控制的时刻起隔开某种程度的时间再开始实施第三控制。
例如，也可以采用如下方式，即，对第一控制后的析出物的粒径进行推断，并在该析出物的粒径达到极限粒径之前开始实施第二控制。另外，第一控制后的预定的时刻处的析出物的粒径与内燃机1的停止时刻处的排气温度具有关联性。因此，如果预先通过实验或模拟等而求出内燃机1的停止时刻处的排气温度与第一控制后的预定的时刻处的析出物的粒径的关系，则能够基于内燃机1的停止时刻处的排气温度而对第一控制后的预定的时刻处的析出物的粒径进行推断。而且，只要在析出物的粒径达到极限粒径的时刻之前开始实施第二控制即可。另外，由于内燃机1的停止后的排气温度受外部气体温度的影响，因此也可以基于内燃机1的停止时刻处的外部气体温度而实施析出物的粒径的推断值的补正。另外，由于析出物的粒径受排气的PM浓度的影响，因此也可以基于内燃机1的停止时刻处的排气的PM浓度而实施析出物的粒径的推断值的补正。排气的PM浓度能够根据内燃机1的即将停止时的运转状态而进行推断。
实施例2
在实施例1中，在内燃机1的停止后实施第一控制、第二控制、第三控制。但是，在内燃机1的停止时刻的排气温度或者内燃机1的停止时刻的添加阀42的温度足够低的情况下，即使假设将PM吸入至添加阀42内，在添加阀42内也可能出现析出物的粒径不增大的情况。因此，在实施了吸回控制之后，在因残留在添加阀42内的间隙等处的尿素水而析出的析出物的粒径未达到极限粒径的情况下，将无需在其后实施排出控制。
图7为按照每个温度来表示析出物的粒径的推移的图。虽然如图7所示，析出物的粒径随着时间的经过而增加，但最终将收敛于与温度相对应的固定的粒径。而且，所收敛的粒径在温度越高时越大。由此，存在收敛后的析出物的粒径成为极限粒径的温度。在下文中，将收敛后的析出物的粒径成为极限粒径的温度称为极限温度。即使在内燃机1的停止后实施了吸回控制，但只要添加阀42的温度未成为极限温度以上，则收敛后的析出物的粒径也将小于极限粒径。因此，由于如果内燃机1的停止后的添加阀42的温度未成为极限温度以上，则即使析出物的粒径增加了，其粒径也不会成为极限粒径以上，因此析出物的粒径处于容许范围内。另外，由于析出物的粒径如在图2中所说明的那样也依存于PM浓度，因此既可以考虑PM浓度来设定极限温度，也可以假定PM浓度为最高的情况来设定极限温度。
在此，内燃机1的停止后的添加阀42的温度能够基于内燃机1的停止时刻处的添加阀42的温度以及内燃机1的停止时刻处的排气温度来进行推断。内燃机1的停止时刻处的添加阀42的温度可根据内燃机1的工作中的添加阀42的温度而被推断出。由于在内燃机1的工作中，在从添加阀42向排气通道2内供给尿素水时，尿素水会从添加阀42中吸收热量，因此添加阀42的温度低于排气温度。另一方面，由于在内燃机1的停止后停止了尿素水的供给，因此尿素水从添加阀42中吸收的热量将减少。另外，在内燃机1的停止后，添加阀42从排气及排气通道2中接收热量。因此，在内燃机1的停止后添加阀42的温度将上升。由于内燃机1的停止时刻处的添加阀42的温度与内燃机1的停止时刻处的排气温度具有相关关系，因此如果预先通过实验或模拟等而求出这些关系，则能够基于内燃机1的停止时刻处的排气温度而求出内燃机1的停止时刻的添加阀42的温度。内燃机1的停止时刻处的排气温度为，内燃机1的停止时刻处由温度传感器11所检测出的排气温度。另外，内燃机1的停止时刻处的排气温度也能够基于内燃机1的运转状态而进行推断。
此外，在吸回控制中，添加阀42的内部被内燃机1的排气填满，吸回控制中的添加阀42的温度根据内燃机1的停止时刻的排气温度而变化。此外，吸回控制中的添加阀42的温度还根据吸回控制开始时刻、即内燃机1的停止时刻的添加阀42的温度而变化。因此，例如，如果预先通过实验或模拟等而求出从内燃机1的停止时刻起的经过时间、内燃机1的停止时刻处的排气温度、吸回控制中的添加阀42的温度之间的关系并将其映射图化，则能够基于从内燃机1的停止时刻起的经过时间和内燃机1的停止时刻处的排气温度并根据该曲线图而获得吸回控制中的添加阀42的温度。另外，预先通过实验或模拟等而求出用于以吸回控制开始时刻处的添加阀42的温度而对吸回控制中的添加阀42的温度进行补正的补正系数。而且，通过在从上述曲线图得到的添加阀42的温度上乘以上述补正系数，从而能够获得补正后的添加阀42的温度。通过采用这种方式，从而能够在吸回控制中，获得与从吸回控制开始时刻起的经过时间、内燃机1的停止时刻处的排气温度相对应的添加阀42的温度。另外，由于通过结束吸回控制而抑制了添加阀42的温度上升，因此在本实施例中，将吸回控制结束时刻处的添加阀42的温度设为内燃机1的停止后的添加阀42的最高温度。
根据以上内容，实施了一次吸回控制的情况下的吸回控制实施中的添加阀42的温度与从内燃机1的停止时刻起的经过时间以及内燃机1的停止时刻处的排气温度有关。因此，能够将该内燃机1的停止时刻处的排气温度作为参数而对任意的时刻处的添加阀42的温度进行预测。内燃机1的停止后的添加阀42的最高温度为，吸回控制结束时刻处的添加阀42的温度。由于能够预先求出实施吸回控制的时间，因此能够基于内燃机1的停止时刻处的排气温度而求出吸回控制结束时刻处的添加阀42的温度。因此，基于内燃机1的停止时刻处的排气温度，而能够对在吸回控制实施后添加阀42的温度是否达到极限温度进行判断。在下文中，将添加阀42的温度达到极限温度的情况下的内燃机1的停止时刻处的排气温度设为温度阈值。即，如果内燃机1的停止时刻处的排气温度小于温度阈值，则无需实施排出控制。在该情况下，只要仅实施一次吸回控制即可。在下文中，将以此方式仅实施一次的吸回控制称为第四控制。另外，在本实施例中，温度阈值相当于本发明中的预定温度。
图8为表示本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制、第四控制的流程的流程图。本流程图通过ECU10而每经过预定的时间被实施。另外，对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤标注相同的符号，并省略说明。此外，省略了实施与已说明的流程相同的处理的步骤的一部分的图示。另外，在本实施例中，ECU10通过实施图8所示的流程，从而作为本发明中的控制装置而发挥功能。
在图8所示的流程图中，当在步骤S101中作出肯定判断时，向步骤S201转移。在步骤S201中，对是否为首次执行本步骤S201进行判断。即，在本步骤S201中，对在内燃机停止后是否为首次执行流程进行判断。ECU10对在内燃机停止后是否执行了流程的情况进行存储。对于该已被存储的事项，也可以在内燃机启动时或者在步骤S113中进行重置。在本流程图中，由于需要取得内燃机1的停止时刻处的排气温度，因此在步骤S201中对是否为内燃机1的刚刚停止进行判断。在步骤S201中作出肯定判断的情况下，向步骤S202转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，则向步骤S203转移。
在步骤S202中，取得内燃机1的停止时刻处的排气温度。即，将在内燃机1的停止后首次实施本流程时的排气温度设为内燃机1的停止时刻处的排气温度。排气温度通过温度传感器11而被检测出。该内燃机1的停止时刻处的排气温度被存储于ECU10中。当步骤S202的处理结束时，向步骤S203转移。
在步骤S203中，对内燃机1的停止时刻处的排气温度是否为温度阈值以上进行判断。在本步骤S203中，在假定实施了吸回控制的情况下，对其后的添加阀42内的析出物的粒径是否成为极限粒径以上进行判断。由于在步骤S203中作出肯定判断的情况下，需要使析出物从添加阀42内排出，因此向步骤S102转移以便实施第一控制、第二控制及第三控制。另外，由于步骤S102之后的处理与已说明的流程相同，因此省略说明。
另一方面，由于在步骤S203中作出否定判断的情况下，只要仅实施一次吸回控制即可，因此向步骤S204转移，从而开始实施第四控制或者继续实施第四控制。即，如果为未开始第四控制的状态，则开始实施第四控制。另一方面，如果为已开始实施第四控制的状态，则继续实施第四控制。在第四控制中，通过ECU10而使泵44反转且使添加阀42开阀。ECU10对在内燃机1的停止后是否已开始实施第四控制、以及是否在当前时刻正在实施第四控制进行存储。当步骤S204的处理结束时，向步骤S205转移。
在步骤S205中，ECU10对第四控制的实施时间是否为第四预定时间以上进行判断。第四控制的实施时间通过ECU10而被计数。本步骤S205中的第四预定时间为将添加阀42内及尿素水通道43内的尿素水全部吸回至罐41中所需的时间，且与步骤S104中的第一预定时间相同。在本步骤S205中，ECU10对是否完成了尿素水的吸回进行判断。在步骤S205中作出肯定判断的情况下，向步骤S206转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程图。
在步骤S206中，ECU10结束第四控制。即，ECU10使泵44的反转停止且使添加阀42闭阀。在完成了步骤S206的处理的情况下，向步骤S113转移并实施结束处理。由此，直至下一次启动内燃机1为止，本流程将不被实施。
如上文所说明的那样，根据本实施例，通过在预测出实施了第一控制时析出物的粒径成为极限粒径以上的情况下，仅实施第一控制、第二控制以及第三控制，并且在预测出实施了第一控制时析出物的粒径小于极限粒径的情况下，仅实施第四控制，从而能够抑制排出控制实施至超过所需程度的情况。由此，能够减少电力的消耗量。
实施例3
在实施例1及实施例2中，在第二控制结束的同时开始实施第三控制。但是，由于是在第三控制开始时刻处添加阀42的温度或排气温度仍较高的情况下实施第三控制的，因此有可能在排气被吸入至添加阀42内时再次产生析出物，而该析出物的粒径会成为极限粒径以上。因此，在本实施例中，即使实施了第三控制，也从预测出析出物的粒径小于极限粒径的时刻起开始实施第三控制。
为了实现即使实施了第三控制但析出物的粒径也小于极限粒径，从而需要使第三控制开始时刻处的添加阀42的温度及第三控制开始时刻处的排气温度同时充分地降低。因此，在本实施例中，对第二控制的结束后的排气温度进行推断，并在低至被预测为即使实施了第三控制析出物的粒径也小于极限粒径的排气温度的时刻处开始实施第三控制。即，从排气温度变为小于排气容许温度起开始实施第三控制。另外，虽然也可以将添加阀42的温度低于阀容许温度的情况追加为开始实施第三控制的条件，但由于添加阀42的温度与排气温度具有关联性，因此添加阀42的温度充分地降低的情况也能够基于排气温度而进行判断。
首先，对第二控制中的排气温度进行推断。第二控制中的排气温度能够根据第二控制开始时刻处的排气温度、被添加至排气通道2中的尿素水的温度、从第二控制开始时刻起的经过时间而进行推断。第二控制开始时刻处的排气温度为第一控制结束时刻处的排气温度，且能够根据内燃机1的停止时刻的排气温度而进行推断。因此，能够根据从第二控制开始时刻起的经过时间、被添加至排气通道2中的尿素水的温度、内燃机1的停止时刻处的排气温度而对第二控制中的排气温度进行推断。尿素水的温度能够通过在例如罐41或尿素水通道43中安装温度传感器来进行检测。
另外，由于第二控制结束后的排气温度与第二控制结束时刻处的排气温度以及从第二控制结束时刻起的经过时间相关联，因此能够基于这些值而获得。因此，通过预先利用实验或模拟等而求出第二控制结束时刻处的排气温度、从第二控制结束时刻起的经过时间、第二控制结束后的排气温度之间的关系并事先存储在ECU10中，从而能够求出第二控制结束后的任意的时刻处的排气温度。
根据以上内容，为了求出第二控制结束后的排气温度而需要的参数为，内燃机1的停止时刻处的排气温度、尿素水的温度和从内燃机1的停止时刻起的经过时间。因此，能够根据内燃机1的停止时刻处的排气温度以及尿素水的温度而求出至排气温度小于排气容许温度为止所需的从内燃机1的停止时刻起的时间。该排气温度变为小于排气容许温度的时刻成为了第三控制的开始时刻。以此方式，能够根据内燃机1的停止时的排气温度以及尿素水的温度而求出即使实施了第三控制但析出物的粒径也小于极限粒径的第三控制的开始时刻。从内燃机1的停止时刻起至第三控制开始时刻为止的期间、内燃机1的停止时的排气温度、尿素水的温度之间的关系能够通过预先实验或模拟等而被求出并事先存储在ECU10中。另外，将尿素水的温度设为从第一控制起至第三控制为止固定。以此方式，能够在内燃机1的停止时刻处，决定第三控制的开始时刻。而且，当将尿素水的温度设为固定时，在内燃机1的停止时刻处的排气的温度较高的情况下，与较低的情况相比，延长了从结束第二控制的时刻起至开始第三控制的时刻为止的期间。
图9为实施本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。从上方起依次表示内燃机1的转速、添加阀42的温度、排气温度、添加指令、吸回指令、析出量、析出物的粒径、扫出指令、PM浓度。T1至T2的期间以与图5中的T1至T2的期间相同的方式来决定。此外，T2至T11的期间以与图5中的T2至T3的期间相同的方式来决定。
但是，在作为结束第二控制的时刻的T11处，排气温度则变为高于排气容许温度。因此，在T11处并未开始实施第三控制。之后，通过向大气的放热，从而使添加阀42的温度及排气温度降低。然后，在排气温度变为小于排气容许温度的T12所示的时刻处开始实施第三控制。即，在T12的时刻处，吸回指令成为开启。作为结束第三控制的时刻的T13以与作为结束第一控制的时刻的T2相同的方式被决定。由于在T13所示的时刻处，在结束了第三控制之后，排气温度及添加阀42的温度充分地降低，因此抑制了析出物的产生以及析出物的粒径的增加。
另外，虽然析出物的粒径也受到PM浓度的影响，但由于考虑到在第三控制开始时刻处对于PM浓度低于容许浓度而言已经经过了足够的时间，因此PM浓度可作为不会影响第三控制的开始时刻的决定的参数来处理。由于即使PM浓度小于容许浓度，但当添加阀42的温度或排气温度较高时也会从尿素水中产生析出物，因此有可能引起添加阀42的堵塞或磨损。因此，即使PM浓度小于容许浓度，也不会开始实施第三控制，直至排气温度变为小于排气容许温度为止。
图10为表示本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。本流程图通过ECU10而每经过预定的时间被实施。另外，对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤，标注相同的符号并省略说明。此外，省略了对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤的一部分的图示。另外，在本实施例中，ECU10通过实施图10所示的流程，从而作为本发明中的控制装置而发挥功能。
在图10所示的流程图中，对于步骤S301之前的处理，由于实施了与已说明的流程相同的处理，因此省略说明。在图10所示的流程图中，当步骤S202的处理结束时，将向步骤S301转移。在步骤S301中，对从内燃机1的停止时刻起至开始实施第三控制的时刻为止的时间进行计算。ECU10对内燃机1的停止时刻处的排气温度、尿素水的温度、从内燃机1的停止时刻起至第三控制开始时刻为止的时间之间的关系进行存储，并根据在步骤S202中所取得的排气温度，而求出从内燃机1的停止时刻起至第三控制开始时刻为止的时间。当步骤S301的处理结束时，将向步骤S102转移。步骤S102至步骤S109的处理与图6所示的流程相同。
此外，在图10所示的流程图中，在步骤S109的处理结束的情况下、或者在步骤S106中作出了否定判断的情况下，向步骤S302转移。在步骤S302中，对从内燃机1的停止时刻起的经过时间是否达到了在步骤S301中所计算出的从内燃机1的停止时刻起至第三控制开始时刻为止的时间进行判断。从内燃机1的停止时刻起的经过时间通过ECU10而被计数。在本步骤S302中，在假定开始了第三控制的情况下，对析出物的粒径是否小于极限粒径进行判断。在步骤S302中作出肯定判断的情况下，向步骤S110转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。步骤S110至步骤S113的处理与图6所示的流程相同。以此方式，通过不开始实施第三控制，直至排气温度降低至在假定开始实施了第三控制的情况下析出物的粒径也不会成为极限粒径以上的温度(即，排气容许温度)为止，从而能够对在实施了第三控制之后析出物的粒径成为极限粒径以上的情况进行抑制。由此，能够抑制添加阀42的堵塞及磨损。
另外，虽然在本实施例中，能够在内燃机1的停止时刻处决定第三控制的开始时刻，但由于从内燃机1的停止时刻起至开始实施第三控制为止已花费了某种程度的时间，因此也有在排气温度的推断中包含误差的情况。因此，也可以代替在内燃机1的停止时刻处决定第三控制的开始时刻的方式，而采用在第二控制结束后对排气温度进行实际检测从而决定第三控制的开始时刻的方式。例如，也可以将在第二控制结束后由温度传感器11检测出的排气温度小于排气容许温度的时刻作为第三控制的开始时刻。此外，排气温度或添加阀42的温度的推断并不限于上述的推断方法，也能够使用其他的推断方法。另外，也可以采用如下方式，即，预先通过实验或模拟等而求出从第二控制结束时刻起至排气温度降低至小于排气容许温度为止的最长时间，并在从第二控制结束时刻起经过了该最长时间时，作为排气温度变为小于排气容许温度的条件而开始实施第三控制。
此外，虽然在本实施例中，是基于排气温度来决定开始实施第三控制的时刻的，但代替于此，也可以对第二控制的结束后的添加阀42的温度进行推断，并在添加阀42的温度降低至小于阀容许温度的时刻处开始实施第三控制。此外，例如，也可以在排气温度小于排气容许温度之后经过了预先规定的时间时，设为添加阀42的温度也小于阀容许温度的时刻而将其作为第三控制的开始时刻。此外，也可以采用如下方式，即，基于内燃机1的停止时刻的排气温度而对排气温度的推移及添加阀42的温度的推移进行推断，并在排气温度小于排气容许温度且添加阀42的温度小于添加阀容许温度的时刻处开始实施第三控制。
实施例4
在实施例3中，在第二控制结束后，在等待至排气温度变为小于排气容许温度之后开始实施第三控制。另一方面，在本实施例中，则是继续实施第二控制直至排气温度小于排气容许温度为止，并在第二控制结束时刻处开始实施第三控制。
在此，由于通过实施第二控制而使尿素水从添加阀42中吸收了热量，因此添加阀42的温度降低。此外，通过从添加阀42向排气通道2喷射尿素水，从而排气的温度也降低。如果第二控制结束时刻处的排气温度低于排气容许温度，则能够在结束第二控制的同时，开始实施第三控制。由此，由于能够减少ECU10的待机时间，因此能够减少消耗电力。
图11为实施本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。从上方起依次表示内燃机1的转速、添加阀42的温度、排气温度、添加指令、吸回指令、析出量、析出物的粒径、扫出指令、PM浓度。T1至T2的期间以与图5中的T1至T2的期间相同的方式来决定。
由于从T2起向添加阀42供给尿素水，因此通过尿素水从添加阀42中吸收热量，从而使添加阀42的温度迅速地降低。此外，通过向排气通道2内喷射尿素水，从而排气温度也迅速地降低。而且，在T21所示的时刻处，排气温度成为小于排气容许温度。以此方式，在排气温度达到排气容许温度的情况下，ECU10结束第二控制。即，在析出物的排出结束且排气温度充分地降低时使第二控制结束。而且，在T21处，在使第二控制结束的同时，开始实施第三控制。由于在T21处排气温度降低至排气容许温度，因此之后即使实施了第三控制，也会抑制析出物的粒径的增大。另外，由于此时对于PM浓度降低而言已经从内燃机1的停止时刻起经过了足够的时间，因此PM浓度也小于容许浓度。因此，在T21处开始实施第三控制。而且，在T22所示的时刻处结束第三控制。T22以与作为结束第一控制的时刻的T2相同的方式而被决定。由此能够抑制在T22所示的时刻处在结束了第三控制之后，析出物的产生及析出物的粒径的增加。
图12为表示本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。本流程图通过ECU10而每经过预定的时间被实施。另外，对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤标注相同的符号，并省略说明。此外，省略了对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤的一部分的图示。另外，在本实施例中，ECU10通过实施图12所示的流程，从而作为本发明中的控制装置而发挥功能。
在图12所示的流程图中，步骤S101至步骤S108的处理与图6所示的流程图相同。在图12所示的流程图中，在步骤S108中作出肯定判断的情况下，向步骤S401转移。在步骤S401中，对排气温度是否小于排气容许温度进行判断。此时，虽然也可以代替排气温度而对添加阀42的温度是否小于阀容许温度进行判断，但由于添加阀42的温度与排气温度具有关联性，因此在本步骤S401中，仅利用排气温度来实施判断。另外，虽然也可以在第二控制实施中通过温度传感器11而对排气温度进行检测，并对该排气温度是否小于排气容许温度进行判断，但由于第二控制实施中的排气温度能够根据内燃机1的停止时刻处的排气温度及尿素水的温度而进行推断，因此也能够根据内燃机1的停止时刻处的排气温度及尿素水的温度而求出排气温度小于排气容许温度的时刻。即，能够在内燃机1的停止时刻处，求出第二控制的结束时刻。也可以在步骤S401中对是否超过了以此方式求出的第二控制的结束时刻进行判断。在步骤S401中作出肯定判断的情况下，向步骤S109转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。另外，在本实施例中，排气容许温度相当于本发明中的容许温度。
如上文说明的那样，根据本实施例，由于能够通过使排气温度迅速地降低而迅速地开始实施第三控制，因此能够缩短从内燃机1的停止起至第三控制结束为止的期间。而且，由于不再需要从第二控制结束起等待至第三控制开始的情况下所产生的ECU10的待机电力，因此能够减少消耗电力。
实施例5
在上述实施例中，ECU10对泵44及添加阀42进行控制，以使在第一控制中添加阀42及尿素水通道43内的尿素水全部返回至罐41中。另一方面，在本实施例中，ECU10对泵44及添加阀42进行控制，以使在第一控制中添加阀42及尿素水通道43内的尿素水的一部分返回至罐41中。而且，在本实施例所涉及的第三控制中，与上述实施例相同，ECU10对泵44及添加阀42进行控制，以使添加阀42及尿素水通道43内的尿素水全部返回至罐41中。
在此，图13为本实施例所涉及的添加阀42及其周围的排气通道2的剖视图。在添加阀42中具备主体100，而且在主体100的内部具备针阀101。针阀101通过电磁驱动机构102而被驱动。该电磁驱动机构102经由电气配线而与ECU10连接，并通过该ECU10而对电磁驱动机构102进行控制。在主体100的顶端处，形成有向排气通道2内开口的喷孔103。该喷孔103通过针阀101而进行开闭。此外，在主体100的后端处，设置有用于连接尿素水通道43的连接部104。从连接部104流入的尿素水流通过针阀101的周围的主体100的内部而到达喷孔103。此外，在吸回控制时，排气从喷孔103流入主体100内部。在主体100的外周设置有用于从添加阀42向大气放出热量的放热部105。放热部105由被形成为圆形的薄板的多个放热风扇105A构成，并且各个放热风扇105A以各自的面与主体100中心轴正交的方式而等间隔地配置。因此，流通于添加阀42内的尿素水穿过放热部105。虽然图13所示的放热部105为风冷的放热风扇，但代替于此，也能够使用水冷的放热风扇。另外，与添加阀42相比，尿素水通道43具有对于由氨所造成的腐蚀的较高的耐性。此外，虽然在本实施例中，放热部105被设置在添加阀42上，但代替于此，也能够设置在尿素水通道43上。另外，放热部105无需与添加阀42或尿素水通道43一体形成，也能够单独设置。
在此，如果在内燃机1的刚刚停止后实施吸回控制，则添加阀42内的PM浓度将升高且添加阀42的温度将升高。于是，如图2及图3所说明的那样，在添加阀42内析出物的粒径会增大。以此方式，当析出物的粒径增大时，有可能会使添加阀42堵塞或者使添加阀42内的部件磨损。另一方面，如果在内燃机1的刚刚停止后不实施吸回控制，则有可能使尿素水在添加阀42内被加水分解而产生氨，从而使添加阀42被腐蚀。另外，还有可能产生因尿素水而析出的析出物增多的情况。
因此，在本实施例中，在第一控制中，吸回可抑制氨的产生以及析出物的粒径增大的最小限度的量的尿素水。即，在本实施例中，将尿素水吸回至放热部105的罐41侧端部(图13的“吸回位置”)。在此，由于添加阀42的顶端部、即喷孔103周围会从排气通道2内的排气或从排气通道2接受热量，因此在内燃机1的刚刚停止后温度将上升。该热量沿着主体100而向添加阀42的罐41侧、即添加阀42的后端侧移动。但是，由于在中途存在有放热部105，因此从添加阀42的顶端部传递来的热量将向放热部105传递。通过在放热部105处向大气放热，从而与放热部105相比，热量不易向罐41侧传递。因此，虽然在与放热部105相比靠排气通道2侧以及放热部105处添加阀42的温度升高，但如果与该温度相比，较之放热部105而靠罐41侧的添加阀42的温度降低。
在此，图14为表示距添加阀42的顶端的距离与温度之间的关系的图。以此方式，虽然从添加阀42的顶端起至放热部105之间的温度较高，但在与放热部105相比靠罐41侧的位置处温度较低。而且，与放热部105的罐41侧的端部相比靠罐41侧的温度低于极限温度。
因此，在实施第一控制时，通过将尿素水至少吸回至与放热部105相比靠罐41侧的位置处，从而能够对在添加阀42内产生析出物及氨的情况进行抑制。此外，由于能够在第一控制时对从排气通道2向添加阀42被吸入的排气的量进行限制，因此也能够减少被吸入至添加阀42内的PM的量，从而即使产生了析出物也能够对析出物的粒径的增大进行抑制。另外，在本实施例中，ECU10通过对泵44进行操作以在第一控制时将尿素水吸回至放热部105的罐41侧端部(图13的“吸回位置”)，从而作为本发明中的控制装置而发挥功能。此外，在本实施例中，将尿素水吸回至图13的“吸回位置”时的尿素水的吸回量相当于本发明中的预定量。该尿素水的吸回量等于从添加阀42的顶端起至放热部105的罐41侧端部为止的容量。
图15为表示本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。本流程图通过ECU10而每经过预定的时间被实施。另外，对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤标注相同的符号，并省略说明。
在图15所示的流程图中，当步骤S103结束时，向步骤S501转移。在步骤S501中，ECU10对第一控制的实施时间是否为第五预定时间以上进行判断。第一控制的实施时间通过ECU10而被计数。第五预定时间作为将添加阀42内的尿素水吸回至放热部105的罐41侧端部所需的时间而预先通过实验或模拟等而求出并事先被存储在ECU10中。在本步骤S501中，ECU10对是否至图13所示的吸回位置为止完成了尿素水的吸回进行判断。可以说，第五预定时间为，返回至罐41中的尿素水量成为相当于从添加阀42的顶端起至放热部105的罐41侧端部之间所储存的尿素水量(即，从添加阀42的顶端起至放热部105的罐41侧端部的容量)的量(即，预定量)为止的时间。即，可以说，在本步骤S501中，ECU10对返回至罐41中的尿素水量是否达到了预定量进行判断。在步骤S501中作出肯定判断的情况下，向步骤S105转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。
此外，在图15所示的流程图中，当步骤S107结束时，向步骤S502转移。在步骤S502中，ECU10对第二控制的实施时间是否为第六预定时间以上进行判断。第二控制的实施时间通过ECU10而被计数。在此所述的第六预定时间作为尿素水填满添加阀42内以及尿素水通道43内所需的时间而预先通过实验或模拟等而求出并事先被存储在ECU10中。可以说，第六预定时间为，从罐41被排出的尿素水量成为相当于从添加阀42的顶端起至放热部105的罐41侧端部之间的容量的量(即，预定量)的时间。即，可以说，在本步骤S502中，ECU10对从罐41被排出的尿素水量是否成为预定量以上进行判断。另外，步骤S502中的第六预定时间既可以与步骤S501中的第五预定时间相同，也可以不同。由于通过将第六预定时间设为第五预定时间以上，而从添加阀42向排气通道2喷射尿素水，因此能够更可靠地排出析出物。可以说，在本步骤S502中，ECU10对是否完成了从添加阀42的析出物的排出进行判断。在步骤S502中作出肯定判断的情况下，向步骤S109转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。
如上文所说明的那样，根据本实施例，由于以从添加阀42中的高温部位偏离的方式而仅以所需最小限度将尿素水吸回至罐41中，因此能够抑制氨及析出物的产生。此外，由于向添加阀42内的PM的吸入量减少，因此即使产生了析出物也能够抑制粒径的增大。
另外，虽然在本实施例中，在第一控制中将尿素水吸回至放热部105的罐41侧端部，但代替于此，也可以将尿素水吸回至与放热部105的罐41侧端部相比更靠罐41侧的位置处。例如，也可以在第一控制中将尿素水吸回至连接部104的罐41侧端部、即添加阀42的后端部。在此，如果在添加阀42内产生了氨，则有可能在该添加阀42内引起腐蚀。相对于此，由于通过将尿素水吸回至添加阀42的后端部，从而能够对在添加阀42内产生氨的情况进行抑制，因此能够对在添加阀42内引起腐蚀的情况进行抑制。在该情况下，将尿素水吸回至添加阀42的后端部时的向罐41的尿素水的吸回量、即添加阀42的容量相当于本发明中的预定量。另外，即使假设在尿素水通道43内产生了氨，但由于与添加阀42相比，尿素水通道43具有对于由氨所造成的腐蚀的较高的耐性，因此也抑制了在尿素水通道43内引起腐蚀的情况。此外，第一控制中的吸回位置并不限于此，只要为与放热部105的罐41侧端部相比靠罐41侧的位置即可。此外，虽然在本实施例中放热部105被设置在添加阀42上，但代替于此，也能够设置在尿素水通道43上。即使在该情况下，也只要在第一控制中将尿素水吸回至放热部105的罐41侧端部即可。
此外，在本实施例中，也可以采用如下方式，即，ECU10根据内燃机1的停止时刻处的排气温度来决定第一控制的实施时间。也就是说，也可以采用如下方式，即，当将第一控制的实施时间设为在实施例1中所说明的第一预定时间以上时，在预测出析出物的粒径成为极限粒径以上的情况下，将第一控制的实施时间设定为第五预定时间，在预测出析出物的粒径小于极限粒径的情况下，将第一控制的实施时间设定为第一预定时间。由于在第一控制结束时刻处的析出物的粒径与内燃机1的停止时刻处的排气的温度中存在相关关系，因此能够根据内燃机1的停止时刻处的排气的温度来决定第一控制的实施时间。第一控制的实施时间与内燃机1的停止时刻处的排气温度之间的关系，也可以预先通过实验或模拟等而求出并事先存储在ECU10中。
实施例6
在上述实施例中，在结束第一控制的同时开始实施第二控制。此外，在实施例1及实施例2中，在结束第二控制的同时开始实施第三控制。但是，无需在结束第一控制的同时开始实施第二控制，也无需在结束第二控制的同时开始实施第三控制。如果为了使析出物从添加阀42向排气通道2排出而实施第二控制，则第二控制只要至少在析出物的粒径小于极限粒径时开始实施即可。因此，在本实施例中，在第一控制结束时刻之后且在推断为析出物的粒径小于极限粒径时，开始实施第二控制。在该情况下，也可以在推断为析出物的粒径达到极限粒径的时刻之前开始实施第二控制。
在此，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则第一控制结束后的排气温度越升高。如图7所示，由于排气温度越高则析出物的粒径越增大，因此内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则第一控制结束后的析出物的粒径越增大。因此，从第一控制结束时刻起至析出物的粒径达到极限粒径为止的期间在内燃机1的停止时刻处的排气温度越高时越缩短。以此方式，在内燃机1的停止时刻处的排气温度、与从第一控制结束时刻起至析出物的粒径达到极限粒径为止的期间之间存在相关关系。因此，在本实施例中，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间越缩短。内燃机1的停止时刻的排气温度与从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间之间的关系预先通过实验或模拟等而求出并事先存储在ECU10中。
此外，在添加阀42的温度或排气温度仍然较高的情况下，如果实施第三控制，则在排气被吸入至添加阀42内时有可能再次产生析出物，并且该析出物的粒径有可能成为极限粒径以上。因此，在本实施例中，从被预测为即使实施了第三控制但析出物的粒径也小于极限粒径的时刻起开始实施第三控制。
即，为了抑制析出物的粒径成为极限粒径以上，从而需要使第三控制开始时刻处的添加阀42的温度及第三控制开始时刻处的排气温度充分地降低。因此，在本实施例中，在被预测为即使实施了第三控制但析出物的粒径也小于极限粒径的时刻处开始实施第三控制。另外，由于添加阀42的温度与排气温度具有关联性，因此添加阀42的温度充分地降低的情况也能够基于排气温度而进行判断。
在此，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则排气温度充分地降低的时间越延长。因此，在即使实施了第三控制但析出物的粒径也小于极限粒径的情况下，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间越延长。因此，在本实施例中，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间越延长。内燃机1的停止时刻处的排气温度与从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间之间的关系，预先通过实验或模拟等而求出并事先存储在ECU10中。
图16为本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制时的时序图。从上方起依次表示内燃机1的转速、添加阀42的温度、排气温度、添加指令、吸回指令、析出量、析出物的粒径、扫出指令、PM浓度。T1至T31的期间以与图5中的T1至T2的期间相同的方式来决定。此外，T31至T32的期间基于析出物的粒径达到极限粒径为止的期间来决定。而且，T1的时刻处的排气温度越高，则T31至T32的期间越缩短。在此，即使在T31处添加阀42的温度上升结束了，但如果析出物的粒径未被收敛，则之后析出物的粒径也会增大。因此，在T31至T32的期间内析出物的粒径可能会增大。而且，作为析出物的粒径即将超过极限粒径之前的时刻而设定了T32，从而在T32处，扫出指令成为开启并开始实施第二控制。由此，减少了析出物量，并且抑制了析出物的粒径的增大。T32至T33的期间以与图5中的T2至T3的期间相同的方式来决定。
在作为结束第二控制的时刻的T33处，排气温度变为高于排气容许温度。之后，通过向大气的放热而使排气温度开始降低。T34为吸回指令成为开启的时刻，且为开始实施第三控制的时刻。T1的时刻处的排气温度越高，则T33至T34的期间越延长。由于在T34处排气温度小于排气容许温度，因此即使开始实施第三控制，也会抑制析出物的粒径的增大。作为结束第三控制的时刻的T35以与作为结束第一控制的时刻的T31相同的方式而被决定。
另外，由于析出物的粒径也受到PM浓度的影响，因此也可以在决定第二控制开始时刻以及第三控制开始时刻时，实施基于PM浓度的补正。即，由于PM浓度越高则析出物的粒径越容易增大，因此也可以缩短从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间、且延长从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间。
图17为表示本实施例所涉及的第一控制、第二控制、第三控制的流程的流程图。本流程图通过ECU10而以每预定的时间被实施。另外，对于实施与已说明的流程图相同的处理的步骤标注相同的符号，并省略说明。此外，省略了对于实施与已说明的流程相同的处理的步骤的一部分的图示。另外，在本实施例中，ECU10通过实施图17所示的流程，从而作为本发明中的控制装置而发挥功能。
在图17所示的流程图中，当步骤S202的处理结束时，向步骤S601转移。在步骤S601中，对从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间、以及从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间进行计算。这些期间是根据在步骤S202中所取得的内燃机停止时的排气温度而求出的。在此，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间越缩短。此外，内燃机1的停止时刻处的排气温度越高，则从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间越延长。这些关系预先通过实验或模拟等而求出并事先存储在ECU10中。当步骤S601的处理结束时，将向步骤S102转移。步骤S102至步骤S105的处理与图6所示的流程相同。
在图17所示的流程图中，在结束了步骤S105的处理的情况下、或者在步骤S102中作出了否定判断的情况下，向步骤S602转移。在步骤S602中，对是否达到了第二控制的开始时刻进行判断。在本步骤S602中，对从第一控制结束时刻起的期间是否达到了在步骤S601中所计算出的从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间进行判断。从第一控制结束时刻起的期间通过ECU10而被计数。在步骤S602中作出肯定判断的情况下，向步骤S106转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。步骤S106至步骤S109的处理与图6所示的流程相同。
另一方面，在图17所示的流程图中，在结束了步骤S109的处理的情况下、或者在步骤S106中作出了否定判断的情况下，向步骤S603转移。在步骤S603中，对是否达到了第三控制的开始时刻进行判断。在本步骤S603中，对从第二控制结束时刻起的期间是否达到了在步骤S601中所计算出的从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间进行判断。从第二控制结束时刻起的期间通过ECU10而被计数。在步骤S603中作出肯定判断的情况下，向步骤S110转移，另一方面，在作出否定判断的情况下，将暂时结束本流程。步骤S110至步骤S113的处理与图6所示的流程相同。
如上文说明的那样，根据本实施例，通过内燃机1的停止时刻处的排气温度越高则越缩短从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻为止的期间，从而能够抑制析出物的粒径成为极限粒径以上的情况。此外，由于通过从第一控制结束时刻起至第二控制开始时刻空出了时间而使排气温度在该期间内降低，因此即使在其后实施了第二控制也能够抑制氨的产生。此外，由于通过内燃机1的停止时刻处的排气温度越高则越延长从第二控制结束时刻起至第三控制开始时刻为止的期间，从而使第三控制结束时刻处的排气温度降低，因此能够对在第三控制结束后析出物的粒径成为极限粒径以上的情况进行抑制。因此，能够对添加阀42的磨损进行抑制，或者能够对产生添加阀42的堵塞的情况进行抑制。

Claims (7)

1.一种排气净化装置，其为内燃机的排气净化装置，包括：
添加阀，其被构成为，向所述内燃机的排气通道中添加尿素水；
罐，其被构成为，对所述尿素水进行储存；
尿素水通道，其对所述添加阀与所述罐进行连接，以使所述尿素水流通；
泵，其被构成为，使所述尿素水在所述尿素水通道中流通；
选择还原型NOX催化剂，其被配置在与所述添加阀相比靠下游侧的排气通道中，并且所述选择还原型NOX催化剂被构成为，使用所述尿素水而对所述排气通道中的氮氧化物进行净化；
电子控制单元，其以如下的方式而构成，即：
(i)作为第一控制，在所述内燃机的停止后对所述泵进行控制，以使储存于所述添加阀及所述尿素水通道中的所述尿素水以预定量而返回至所述罐中；
(ii)作为第二控制，在实施了所述第一控制之后对所述泵进行控制，以使所述罐内的所述尿素水以所述预定量以上而从所述罐被排出至所述尿素水通道中；
(iii)作为第三控制，在实施了所述第二控制之后对所述泵进行控制，以使储存于所述添加阀及所述尿素水通道中的尿素水全部返回至所述罐中。
2.如权利要求1所述的排气净化装置，其中，
所述第一控制中的所述预定量为，与所述添加阀及所述尿素水通道的容量相比而较少的量。
3.如权利要求1或2所述的排气净化装置，其中，
所述添加阀或所述尿素水通道包括放热部，所述放热部使热量从所述添加阀或所述尿素水通道中释放出，其中，所述第一控制中的所述预定量为，从所述添加阀的顶端起至所述放热部的所述罐侧端部为止的容量以上。
4.如权利要求1或2所述的排气净化装置，其中，
所述尿素水通道的对于由氨所造成的腐蚀的耐性高于所述添加阀的对于由氨所造成的腐蚀的耐性，
所述第一控制中的所述预定量为所述添加阀的容量。
5.如权利要求1或2所述的排气净化装置，其中，
所述电子控制单元被构成为，在所述内燃机的停止时刻处的排气的温度为预定温度以上的情况下，实施所述第一控制、所述第二控制和所述第三控制，
所述电子控制单元被构成为，在所述内燃机的停止时刻处的排气的温度小于所述预定温度的情况下，在不实施所述第一控制、所述第二控制和所述第三控制的条件下，作为第四控制而对所述泵进行控制，以使被储存于所述添加阀及所述尿素水通道中的尿素水全部返回至所述罐中。
6.如权利要求1或2所述的排气净化装置，其中，
所述电子控制单元被构成为，所述内燃机的停止时刻处的排气的温度越高，则越缩短从结束所述第一控制的时刻起至开始所述第二控制的时刻为止的期间，并且越延长从结束所述第二控制的时刻起至开始所述第三控制的时刻为止的期间。
7.如权利要求1或2所述的排气净化装置，其中，
所述电子控制单元被构成为，作为所述第二控制而对所述泵进行控制，以使所述罐内的尿素水以所述预定量以上而被排出至所述尿素水通道中，且使排气的温度变为低于容许温度。
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