CN1863987A

CN1863987A - 发动机的排气净化装置

Info

Publication number: CN1863987A
Application number: CNA2004800286338A
Authority: CN
Inventors: 上野弘树
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2024-09-13
Also published as: CN100404808C; JP3732493B2; ES2367485T3; CN101328827A; CN101328827B; JP2005113687A

Abstract

本发明提供一种发动机的排气净化装置，防止向还原催化剂的排气上游侧供给还原剂的喷嘴的堵塞，提高NOx的净化处理效率。还原剂供给部件(6)，利用来自排气温度传感器(9)的排气温度的检测信号(S1)，设定为在上述检测出的排气温度下、将喷嘴(5)内部冷却到低于尿素水结晶化温度的供给量的下限值或下限值以上，以其设定的供给量对喷嘴(5)供给尿素水。通过这样供给尿素水，喷嘴(5)内部被冷却到低于尿素水结晶化温度。由此，在喷嘴(5)内部尿素水不结晶，可以防止该喷嘴(5)堵塞。因此，可以提高NOx的净化处理效率。

Description

发动机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及一种使用还原剂还原除去从移动车辆搭载的柴油机、汽油机等排出的氮氧化物(NOx)的排气净化装置，特别是涉及防止向还原催化剂的排气上游侧供给还原剂的喷嘴的堵塞、并在该喷嘴发生堵塞时消除其堵塞而提高NOx的净化处理效率的发动机的排气净化装置。

背景技术

作为除去从发动机排出的排气中的微粒子物质(PM)中的特别是NOx来净化排气的系统，提出有几个排气净化装置。该排气净化装置是这样的装置：在发动机的排气系统设置还原催化剂，向该还原催化剂的上游侧的排气通路内喷射供给还原剂，从而使排气中的NOx和还原剂产生催化剂还原反应，将NOx净化处理为无害成分。还原剂在常温下以液体状态储存于储藏罐中，从喷嘴喷射供给需要量的还原剂。还原反应是使用与NOx反应性良好的氨作为还原剂，使用加水分解就容易产生氨的尿素水溶液、氨水溶液、其他的还原剂水溶液(例如参照日本特开2000-27627号公报)。

但是，在上述以往的排气净化装置中，对应于发动机的运转状态(排气温度或NOx排出量等)控制还原剂的供给量，但根据发动机的运转状态，会有引起设置于排气通路内的喷嘴的喷孔或到达该处的通路堵塞而不能充分供给还原剂的情况。其结果，有可能在上述还原催化剂上的NOx的还原反应不能顺利地进行，NOx被排出。

上述喷嘴的堵塞的主要原因是，作为还原剂的尿素水溶液(以下称为“尿素水”)中的尿素，在喷孔或到达该喷孔的通路内结晶化而凝固(以下称为“固体尿素”)。这是因为，由于尿素水在100℃凝结，所以尿素水被加热到100℃或100℃以上时发生尿素结晶。在此，在由喷嘴进行的通常的尿素水的喷射供给中，从储藏罐供给的尿素水(在是对喷嘴供给尿素水的同时供给压缩空气的还原剂供给系统时，为尿素水和压缩空气)冷却喷嘴内部，该喷嘴即使被来自发动机的排气加热，其尿素水也不到100℃。但是，尿素水的供给量减少，不能完全冷却喷嘴内部时，喷嘴内部的尿素水达到100℃或100℃以上，产生尿素结晶而有可能引起堵塞。

另外，由于固体尿素的熔点是132℃，所以由于来自发动机的排气，喷嘴近旁的排气温度上升，对该喷嘴的输入热增大，即可熔化上述固体尿素，消除喷嘴的堵塞。

但是，还原剂供给机构为对喷嘴供给尿素水的同时供给压缩空气、使该尿素水雾化后进行喷射的所谓的气动式还原剂供给部件时，则由于平时供给到喷嘴的压缩空气冷却喷嘴内部，所以喷嘴内部的温度不会上到132℃或132℃以上，妨碍固体尿素的熔化。因此，可能在上述喷嘴内部附着结晶化而凝固了的固体尿素，引起喷嘴的堵塞。另外，在这种情况下，为了提高喷嘴内部的温度，使固体尿素熔化，考虑提高排气通路内的排气温度，但这样对发动机而言并非上策。

发明内容

因此，本发明是针对上述问题点而作出的，目的在于提供一种防止向还原催化剂的排气上游侧供给还原剂的喷嘴堵塞、并在发生该喷嘴堵塞时消除其堵塞、提高NOx的净化处理效率的发动机的排气净化装置。

技术方案1中所述的发动机的排气净化装置包括：还原催化剂，其配设于发动机排气系统中，用于用还原剂来还原净化排气中的氮氧化物；还原剂供给部件，其具有喷嘴，该喷嘴被同时供给还原剂和压缩空气，使该还原剂雾化后在上述排气系统的排气通路内向上述还原催化剂的排气上游侧喷射供给；温度检测部件，其设于上述喷嘴的排气上游侧近旁，用于检测排气通路内的排气温度；其中，上述还原剂供给部件，利用来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，将该还原剂供给量设定为在其排气温度下、将上述喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的供给量的下限值或下限值以上，以该还原剂供给量向该喷嘴供给还原剂。

根据这样的构成，利用来自温度检测部件的排气温度的检测信号，还原剂供给部件，将该还原剂供给量设定为在上述检测出的排气温度下、将上述喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的供给量的下限值或下限值以上，以其设定的供给量向喷嘴供给还原剂。通过这样的还原剂的供给，喷嘴内部被冷却到低于还原剂结晶化温度。

在技术方案2所述的发动机的排气净化装置中，上述还原剂供给部件具有这样的控制电路，其输入来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，并输入发动机的运转状态的信号，求出该发动机运转状态下的还原剂的供给量，并求出在其排气温度下、将上述喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的还原剂的供给量的下限值，比较二者来设定还原剂供给量。由此，用还原剂供给部件所具有的控制电路，输入来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，并输入当时发动机的运转状态的信号，求出此时的发动机运转状态下的还原剂的供给量，并求出在上述检测出的排气温度下、将上述喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的还原剂的供给量的下限值，比较二者来设定还原剂的供给量。

在技术方案3所述的发动机的排气净化装置中，上述还原剂是尿素水溶液。由此，将加水分解而容易产生氨的尿素水溶液作为还原剂，来还原净化排气中的氮氧化物。

另外，技术方案4所述的发动机的排气净化装置包括：还原催化剂，其配设于发动机排气系统中，用于用还原剂来还原净化排气中的氮氧化物；还原剂供给部件，其具有喷嘴，该喷嘴被同时供给还原剂和压缩空气，使该还原剂雾化后在上述排气系统的排气通路内向上述还原催化剂的排气上游侧喷射供给；温度检测部件，其设于上述喷嘴的排气上游侧近旁，用于检测排气通路内的排气温度；其中，上述还原剂供给部件具有用于检测上述喷嘴的内部压力的压力检测装置，利用该喷嘴的内部压力的检测信号，当其压力为规定值或规定值以上时停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，利用来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。

根据这样的构成，还原剂供给部件利用由压力检测装置检测出的喷嘴内部压力的检测信号，当上述检测出的压力为规定值或规定值以上时停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，利用来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。由此，抑制喷嘴内部的冷却，由排气通路内的排气温度消除喷嘴的堵塞。

在技术方案5所述的发动机的排气净化装置中，上述还原剂供给部件具有控制电路，该控制电路进行控制，使得输入来自上述压力检测装置的喷嘴内部压力的检测信号，并输入来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，当喷嘴内部压力为规定值或规定值以上时停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。由此，用还原剂供给部件所具有的控制电路进行控制，使得输入来自压力检测装置的喷嘴内部压力的检测信号，并输入来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，当喷嘴内部压力为规定值或规定值以上时停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。

在技术方案6所述的发动机的排气净化装置中，上述还原剂是尿素水溶液。由此，将加水分解而容易产生氨的尿素水溶液作为还原剂，来还原净化排气中的氮氧化物。

在技术方案7所述的发动机的排气净化装置中，再开始向上述喷嘴供给压缩空气和还原剂时的喷嘴近旁的排气温度是132℃或132℃以上。由此，可将喷嘴内部加热到尿素水溶液中的尿素的熔点或熔点以上的温度。

根据技术方案1所述的发动机的排气净化装置，通过供给设定为在检测出的排气温度下、将喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的供给量的下限值或下限值以上的还原剂，喷嘴内部被冷却而还原剂不结晶，可以防止该喷嘴堵塞。因此，可以提高NOx的净化处理效率。

另外，根据技术方案2所述的发动机的排气净化装置，比较当时发动机运转状态下的还原剂的供给量、和在检测出的排气温度下，将喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的还原剂的供给量的下限值，可以经常设定为在当时排气温度下的还原剂的供给量的下限值或下限值以上，供给还原剂。因此，喷嘴内部被冷却而还原剂不结晶，可以防止该喷嘴堵塞。

另外，根据技术方案3所述的发动机的排气净化装置，不直接使用氨作为还原剂，而通过使用加水分解就容易产生氨的尿素水溶液，将排气中的NOx转化为无害成分，可以提高NOx的净化处理效率。

另外，根据技术方案4所述的发动机的排气净化装置，在判断出引起了喷嘴堵塞时，停止向该喷嘴供给压缩空气和还原剂，抑制喷嘴内部的冷却，在该状态下，判断出由排气通路内的排气的加热使喷嘴内部的还原剂熔化了时，可以再开始向该喷嘴供给压缩空气和还原剂。由此，在发生喷嘴堵塞时，即使排气通路内的排气温度低，也可以消除其堵塞。因此，可以提高NOx的净化处理效率。

另外，根据技术方案5所述的发动机的排气净化装置，由还原剂供给部件所具有的控制电路，可进行如下控制，当喷嘴的内部压力为规定值或规定值以上时，判断为引起了喷嘴堵塞，停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时，判断为由其排气的加热而使喷嘴内部的还原剂熔化了，则再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。由此，在发生了喷嘴堵塞时，即使排气通路内的排气温度低，也可消除其堵塞，可以提高NOx的净化处理效率。

另外，根据技术方案6所述的发动机的排气净化装置，不直接使用氨作为还原剂，而通过使用加水分解就容易产生氨的尿素水溶液，将排气中的NOx转化为无害成分，可以提高NOx的净化处理效率。

另外，根据技术方案7所述的发动机的排气净化装置，可以利用来自发动机的排气将喷嘴内部加热到尿素的熔点或熔点以上，可以使喷嘴内部的固体尿素熔化而消除该喷嘴内部的堵塞。由此，可以提高NOx的净化处理效率。

附图说明

图1是表示本发明的发动机的排气净化装置的实施方式的概念图。

图2是用于说明第1实施方式的排气净化装置的还原剂供给部件和喷嘴的构成及动作的概要图。

图3是用于说明上述排气净化装置的动作的流程图。

图4是用于说明第2实施方式的排气净化装置的还原剂供给部件和喷嘴的构成及动作的概要图。

图5是用于说明上述排气净化装置的动作的流程图。

附图标记说明

1：发动机

3：还原催化剂

4：排气管

5：喷嘴

6：还原剂供给部件

7：储藏罐

8：供给配管

9：排气温度传感器

11：尿素水的供给阀

13：空气供给阀

14：还原剂供给控制电路

15：发动机控制电路

16：压力传感器

17：共用配管

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明。图1是表示本发明的发动机的排气净化装置的实施方式的图。该排气净化装置是用于使用还原剂还原除去从移动车辆搭载的柴油机、汽油机等排出的NOx。以汽油或柴油为燃料的发动机1的排气，从排气歧管2经过配设有NOx还原催化剂3的排气管4而被排出到大气中。详细地说，在作为排气通路的排气管4中，从排气上游侧依次配设有一氧化氮(NO)氧化催化剂、NOx还原催化剂、氨氧化催化剂这三种催化剂，在其前后配设有温度传感器、NOx传感器等，构成排气系统，但细微部分并未图示。

上述NOx还原催化剂3由于是借助还原剂还原净化通过排气管4内的排气中的NOx的，所以其在由陶瓷的堇青石或Fe-Cr-Al类的耐热钢构成的、具有蜂窝状横截面的整体式(monolith)催化剂承载体上，承载了例如沸石类的活性成分。并且，在上述催化剂承载体上所承载的活性成分，接受还原剂的供给而活性化，有效的将NOx净化为无害物质。

在上述排气管4的内部，在NOx还原催化剂3的排气上游侧配设有喷嘴5。该喷嘴5向上述NOx还原催化剂3的排气上游侧供给还原剂，所以通过还原剂供给部件6，与还原剂一同供给压缩空气，使该还原剂雾化来进行喷射供给。这样的装置，被称为气动式。在此，在排气管4内，与排气流动方向A大致平行地朝向下游侧配设喷嘴5、或以合适的角度倾斜成斜状地配设喷嘴5。另外，还原剂供给部件6通过供给配管8被供给储存于储藏罐7内的还原剂。并且，由上述喷嘴5和还原剂供给部件6构成向NOx的还原剂催化剂3的排气上游侧供给还原剂的还原剂供给部件。

在本实施方式中，使用由上述喷嘴5喷射供给的尿素水溶液(尿素水)作为还原剂。也可使用其他的氨水溶液等。并且，用喷嘴5喷射供给的尿素水，由排气管4内的排气热而加水分解容易产生氨。得到的氨在NOx的还原催化剂3中与排气中的NOx反应，净化成水及无害气体。尿素水是固体或粉末体的尿素的水溶液，积存于储藏罐7中，通过供给配管8被供给到还原剂供给部件6。

在上述排气管4的内部，在喷嘴5的排气上游侧的近旁设有排气温度传感器9。该排气温度传感器9是作为用于检测排气管4内的排气温度的温度检测部件，在本实施方式中，检测上述喷嘴5的排气上游侧近旁的排气温度。并且，用该排气温度传感器9检测出的排气温度检测信号被传送至上述还原剂供给部件6。

图2是用于说明第1实施方式的排气净化装置的还原剂供给部件6和喷嘴5的构成及动作的概要图。该还原剂供给部件6这样构成：利用来自上述排气温度传感器9的排气温度的检测信号，设定为在其排气温度下、将上述喷嘴5内部冷却到低于尿素水结晶化温度的供给量的下限值或下限值以上，向该喷嘴5供给尿素水。即，如图2所示，该还原剂供给部件6具有：设于来自图1所示的储藏罐7的供给配管8的中途、使尿素水的压力上升的升压泵10；设于该升压泵10的下游侧、使尿素水的通路接通、断开的供给阀11；设于来自省略图示的压缩空气源的空气供给配管12的中途、使压缩空气的通路接通、断开的空气供给阀13；还原剂供给控制电路14。

并且，上述还原剂供给控制电路14，输入来自上述排气温度传感器9的排气温度的检测信号S₁，并输入来自发动机控制电路15的发动机1的运转状态的信号S₂，求出在该发动机运转状态下的尿素水的供给量，并求出在该排气温度下、将上述喷嘴5内部冷却到低于尿素水结晶化温度的尿素水的供给量的下限值，比较二者来设定尿素水的供给量，该还原剂供给控制电路14例如由控制用微型计算机(MPU)构成，根据其设定的尿素水的供给量，向上述升压泵10、供给阀11及空气供给阀13发送控制信号，来控制对喷嘴5的尿素水和压缩空气的供给量。

另外，上述发动机控制电路15，输入来自检测图1所示排气歧管2的排气温度(发动机排气温度)的温度传感器或省略图示的NOx传感器、吸气流量传感器、转速传感器及负载传感器等的检测信号，来控制发动机1的运转状态，该发动机控制电路15例如由控制用微型计算机(MPU)构成，向上述还原剂供给控制电路14发送发动机排气温度及NOx排出量等的发动机1的运转状态信号S₂。

然后，参照图2及图3说明如此构成的第1实施方式的排气净化装置的动作。首先，在图1中，由发动机1的运转产生的排气，从排气歧管2经过排气管4，通过配设于该排气管4内的中途的NOx的还原催化剂3，从排气管4的端部排出口被排出到大气中。这时，在上述排气管4的内部，从配设于NOx的还原催化剂3的排气上游侧的喷嘴5喷射尿素水。通过供给配管8从尿素水的储藏罐7将尿素水供给到还原剂供给部件6后，通过该还原剂供给部件6的动作，向该喷嘴5供给压缩空气的同时供给尿素水，该喷嘴5使尿素水雾化后进行喷射供给。

在该状态下，在图2中，由设于上述喷嘴5的排气上游侧近旁的排气温度传感器9检测排气管4内的排气温度，将该检测信号S₁向还原剂供给部件6的还原剂供给控制电路14送出。另外，来自发动机控制电路15的发动机排气温度及NOx排出量等发动机1的运转状态的信号S₂同样向还原剂供给控制电路14送出。

于是，还原剂供给控制电路14利用输入的发动机1的运转状态的信号S₂，求出由发动机运转状态确定的尿素水(还原剂)的供给量V₁(图3的步骤S1)。另外，上述还原剂供给控制电路14利用输入的排气管4内的排气温度的检测信号S₁，求出由喷嘴5的排气上游侧近旁的排气温度确定的、冷却到低于尿素水结晶化温度的尿素水(还原剂)的供给量的下限值V₂(步骤S2)。并且，比较上述求出的尿素水的供给量V₁和其供给量的下限值V₂，判断V₁是否比V₂小(步骤S3)。

此时，判断出V₁与V₂相等或V₁大于V₂时，步骤S3进到“NO”侧，返回步骤S1，循环步骤S1→S2→S3。这时，由此刻的发动机运转状态确定的尿素水的供给量V₁大于或等于将喷嘴5内部冷却到低于尿素水结晶化温度的供给量的下限值V₂，所以以现在设定的尿素水供给量V₁，可以冷却上述喷嘴5的内部。因此，还原剂供给控制电路14维持现在的尿素水的供给阀11及压缩空气的空气供给阀13的开度，还原剂供给部件6以这样的尿素水的供给量V₁向喷嘴5供给尿素水。

然后，当判断出V₁小于V₂时，步骤S3进到“YES”侧，进入步骤S4。这时，由此刻的发动机运转状态确定的尿素水的供给量V₁，低于将喷嘴5内部冷却到低于尿素水结晶化温度的供给量的下限值V₂，所以以现在设定的尿素水供给量V₁，不能冷却上述喷嘴5的内部。因此，还原剂供给控制电路14改变到增大现在的尿素水的供给阀11及压缩空气的空气供给阀13的开度一侧，还原剂供给部件6将设定改变为设定尿素水的供给量为冷却到低于该尿素水结晶化温度的供给量的下限值V₂或下限值V₂以上(步骤S4)，向喷嘴5供给尿素水。由此，以在步骤S4改变设定的尿素水的供给量，可以冷却喷嘴5的内部，可防止其堵塞，提高NOx的净化处理效率。

然后，通过发动机1的运转停止，在要结束从喷嘴5喷射尿素水时，通过还原剂供给部件6的动作，首先截断从储藏罐7供给尿素水，其后暂且向喷嘴5仅供给压缩空气。由此，从喷嘴5的喷孔或到达该喷孔的通路吹出尿素水，结束尿素水的喷射。这样，通过从喷嘴5清出尿素水，不会产生在对喷嘴5停止供给尿素水时的尿素水的残留或所谓的“后滴流”，可以防止在喷孔或到达该喷孔的通路内尿素水结晶化而引起堵塞。

图4是用于说明第2实施方式的排气净化装置的还原剂供给部件6及喷嘴5的构成及动作的概要图。该还原剂供给部件6，除了具有上述图2所示的构成之外，还具有用于检测上述喷嘴5的内部压力的压力传感器16，利用该喷嘴5的内部压力的检测信号，当其压力为规定值或规定值以上时，停止向喷嘴5供给压缩空气和还原剂，利用来自上述排气温度传感器9的排气温度的检测信号，当喷嘴5近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时，再开始向喷嘴5供给压缩空气和还原剂。

上述压力传感器16，作为检测上述喷嘴5的内部压力的压力检测装置，设于例如向喷嘴5供给压缩空气和尿素水的共用配管17的中途，检测该共用配管17的内部压力，作为喷嘴5的内部压力。

并且，上述还原剂供给部件6，利用由上述压力传感器16检测出的喷嘴5的内部压力的检测信号S3，当其压力为规定值或规定值以上时，停止向喷嘴5供给压缩空气和尿素水，利用来自上述排气温度传感器9的排气温度的检测信号S₁，当喷嘴5近旁的排气温度为固体尿素的熔点(132℃)或熔点以上时，再开始向喷嘴5供给压缩空气和还原剂。

另外，上述还原剂供给控制电路14这样进行控制：输入来自上述压力传感器16的喷嘴5的内部压力的检测信号S₃，并输入来自上述排气温度传感器9的排气温度的检测信号S₁，当喷嘴5的内部压力为规定值或规定值以上时，停止向喷嘴5供给压缩空气和尿素水，当喷嘴5近旁的排气温度为固体尿素的熔点(132℃)或熔点以上时，再开始向喷嘴5供给压缩空气和还原剂，该还原剂供给控制电路14例如由控制用微型计算机(MPU)构成，根据其被控制的供给时刻，向上述升压泵10、供给阀11及空气供给阀13送出控制信号，来控制对喷嘴5的尿素水和压缩空气的供给停止及再开始供给。

然后，参照图4及图5说明如此构成的第2实施方式的排气净化装置的动作。首先，在图1中，由发动机1的运转产生的排气，从排气歧管2经过排气管4，通过配设于该排气管4内的中途的NOx的还原催化剂3，从排气管4的端部排出口被排出到大气中。这时，在上述排气管4的内部，从配设于NOx的还原催化剂3的排气上游侧的喷嘴5喷射尿素水。通过供给配管8从尿素水的储藏罐7将尿素水供给到还原剂供给部件6后，通过该还原剂供给部件6的动作，向该喷嘴5同时供给压缩空气和尿素水，该喷嘴5使尿素水雾化后进行喷射供给。

在该状态下，在图4中，由设于上述喷嘴5的排气上游侧近旁的排气温度传感器9检测排气管4内的排气温度，将该检测信号S₁向还原剂供给部件6的还原剂供给控制电路14送出。另外，由设于向喷嘴5的共用配管17的中途的压力传感器16检测该喷嘴5的内部压力，同样将其检测信号S3向还原剂供给控制电路14送出。

首先，还原剂供给控制电路14，利用来自上述压力传感器16的检测信号S₃，监视喷嘴5的内部压力(以下，简称为“喷嘴内压”)，判断其是否为规定压力P₁或P₁以上(图5的步骤S11)。这时，引起喷嘴5的堵塞时，通过从空气供给配管12供给压缩空气而使喷嘴内压上升，由于预先设定上述规定压力P₁为发生堵塞时的压力，从而可以由喷嘴内压的上升判断喷嘴堵塞。此刻，喷嘴内压不到规定压力P₁时，判断出未发生喷嘴堵塞，则步骤S11进到“NO”侧，继续这样监视喷嘴内压。

然后，喷嘴内压为规定内压P₁或P₁以上时，步骤S11进到“YES”侧，进入步骤S12。在此，对喷嘴内压持续为规定内压P₁或P₁以上的状态的时间进行计时。并且，判断持续为规定内压P₁或P₁以上的状态的时间是否为规定时间t₁或t₁以上(步骤S13)。这是因为，为了排除压力传感器16的误差或误动作等而提高装置可靠性，判断喷嘴内压为规定内压P₁或P₁以上状态持续了不低于作为规定时间t₁而设定的值后，发生了喷嘴堵塞。此时，持续时间不到规定时间t₁时，判断未发生喷嘴堵塞，步骤S13进到“NO”侧，进入步骤S14。并且，再次判断喷嘴内压是否为规定内压P₁或P₁以上，进到“YES”侧监视持续时间。

然后，持续时间为规定时间t₁或t₁以上时，判断为喷嘴5发生堵塞，步骤S13进到“YES”侧，进入步骤S15。在此，关闭图4所示的空气供给阀13及供给阀11，停止对喷嘴5供给压缩空气和供给尿素水。由此，抑制上述喷嘴5的内部被压缩空气和尿素水冷却，由在排气管4内流动的排气加热，在喷嘴内部凝固的固定尿素被熔化。

然后，利用来自图4所示的排气温度传感器9的检测信号S₁，监视喷嘴5近旁的排气温度(以下简称为“喷嘴近旁温度”)，判断其是否为规定温度T₁或T₁以上(步骤S16)。这时，由于固体尿素的熔点为132℃，所以预先设定T₁不低于132℃，可以使上述喷嘴5内的固体尿素熔化。此时，喷嘴近旁温度不到规定温度T₁时，判断为固定尿素不能熔化，则步骤S16进到“NO”侧，这样继续监视喷嘴近旁温度。

然后，喷嘴近旁温度为规定温度T₁或T₁以上时，步骤S16进到“YES”侧，进入步骤S17。在此，对喷嘴近旁温度持续为不低于规定温度T₁的状态的时间进行计时。并且，判断其持续为不低于规定温度T₁的状态的时间是否是规定时间t₂或t₂以上(步骤S18)。这是因为，为了排除排气温度传感器9的误差或误动作等而提高装置可靠性，只有喷嘴近旁温度为规定温度T₁或T₁以上的状态持续了不低于设定为规定时间t₂的值时，才判断为固体尿素熔化。此时，持续时间不到规定时间t₂时，判断为固体尿素未熔化，步骤S18进到“NO”侧，进入步骤S19。并且，再次判断喷嘴近旁温度是否为规定温度T₁或T₁以上，进到“YES”侧监视持续时间。

然后，持续时间为规定时间t₂或t₂以上时，判断为喷嘴5内的固定尿素熔化，步骤S18进到“YES”侧，进入步骤S20。在此，打开图4所示的空气供给阀13，再开始对喷嘴5供给压缩空气。

并且，判断喷嘴内压是否为另一规定压力P₂或P₂以下(步骤S21)。这时，若喷嘴5内的固体尿素熔化，则即使从空气供给配管12供给压缩空气，喷嘴内压也不会从恒定压力上升，由于预先设定为上述规定压力P₂为不发生堵塞状态的喷嘴内压，所以可以由喷嘴内压的降低而判断消除了喷嘴堵塞。此时，喷嘴内压为规定压力P₂或P₂以下时，判断为由固体尿素的熔化已消除了喷嘴堵塞，步骤S21进到“YES”侧，进入步骤S22。在此，打开图4所示的供给阀11，再开始对喷嘴5供给尿素水。由此，喷嘴5恢复为没有堵塞的正常状态。

另一方面，喷嘴内压比另一规定压力P₂高时，判断为固体尿素未熔化、未消除喷嘴堵塞，步骤S21进到“NO”侧，在步骤S23对反复次数Ni的计数每次增量“1”，在步骤S24判断出反复次数Ni在预定的规定次数以内，则返回上述步骤S15。并且，再次停止对喷嘴5供给压缩空气和供给尿素水，反复进行上述各步骤，进行规定次数的消除喷嘴堵塞的动作。

这时，在步骤S24，反复次数Ni超过了固定次数时，进到“NO”侧，进行错误输出处理(步骤S25)，停止尿素水的供给系统(步骤S26)，结束动作。由此，停止对喷嘴5供给压缩空气和供给尿素水，抑制喷嘴内部被冷却，由在排气管4内流动的排气加热喷嘴5，可以熔化在喷嘴内部凝固了的固定尿素而消除喷嘴堵塞。因此，即使排气管4内的排气温度低，也可以消除喷嘴5的堵塞，提高NOx的净化处理效率。

然后，通过发动机1的运转停止，在要结束从喷嘴5喷射尿素水时，通过还原剂供给部件6的动作，首先截断从储藏罐7供给尿素水，其后暂且向喷嘴5仅供给压缩空气。由此，从喷嘴5的喷孔或到达该喷孔的通路吹出尿素水，结束尿素水的喷射。这样，通过从喷嘴5吹出尿素水，不会产生在对喷嘴5停止供给尿素水时的尿素水的残留或所谓的“后滴流”，可以防止在喷孔或到达该喷孔的通路内尿素水结晶化而引起堵塞。

另外，在图4中，还原剂供给部件6内的压力传感器16虽然是设在向喷嘴5供给压缩空气和尿素水的共用配管17的中途，但本发明并不限于此，也可以配设在喷嘴5的内部，来直接检测该喷嘴5的内部压力。

Claims

1.一种发动机的排气净化装置，包括：

还原催化剂，其配设于发动机排气系统中，用于用还原剂来还原净化排气中的氮氧化物；

还原剂供给部件，其具有喷嘴，该喷嘴被同时供给还原剂和压缩空气，将该还原剂雾化后，在上述排气系统的排气通路内将该还原剂向上述还原催化剂的排气上游侧喷射供给；

温度检测部件，其设于上述喷嘴的排气上游侧近旁，用于检测排气通路内的排气温度；

其特征在于，上述还原剂供给部件，利用来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，将还原剂供给量设定为在其排气温度下、将上述喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的供给量的下限值或下限值以上，以该还原剂供给量向该喷嘴供给还原剂。

2.根据权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，

上述还原剂供给部件具有控制电路，该控制电路输入来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，并输入发动机的运转状态的信号，求出该发动机运转状态下的还原剂供给量，并求出在其排气温度下、将上述喷嘴内部冷却到低于还原剂结晶化温度的还原剂供给量的下限值，比较二者来设定还原剂的供给量。

3.根据权利要求1或2所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，上述还原剂是尿素水溶液。

4.一种发动机的排气净化装置，包括：

其特征在于，上述还原剂供给部件具有用于检测上述喷嘴的内部压力的压力检测装置，利用该喷嘴的内部压力的检测信号，当其压力为规定值或规定值以上时停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，利用来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。

5.根据权利要求4所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，上述还原剂供给部件具有控制电路，该控制电路输入来自上述压力检测装置的喷嘴内部压力的检测信号，并输入来自上述温度检测部件的排气温度的检测信号，并进行如下控制：当喷嘴内部压力为规定值或规定值以上时停止向喷嘴供给压缩空气和还原剂，当喷嘴近旁的排气温度为还原剂的熔点或熔点以上时再开始向喷嘴供给压缩空气和还原剂。

6.根据权利要求4或5所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，上述还原剂是尿素水溶液。

7.根据权利要求6所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，再开始向上述喷嘴供给压缩空气和还原剂时的喷嘴近旁的排气温度是132℃或132℃以上。