JP2008248712A - Exhaust emission control device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気中の窒素酸化物(NOx)を還元浄化するエンジンの排気浄化装置(以下「排気浄化装置」という)において、還元剤タンクに異種液体が入れられた場合にこれを判別する技術に関する。 The present invention relates to an engine exhaust gas purification device (hereinafter referred to as “exhaust gas purification device”) for reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas, and a technique for discriminating this when a different kind of liquid is put in a reducing agent tank. About.
エンジン排気系に配設されたNOx還元触媒の排気上流に、液体還元剤又はその前駆体を噴射供給し、排気中のNOxと還元剤とを触媒還元反応させて、NOxを無害成分に浄化処理する排気浄化装置が提案されている。このような排気浄化装置において、発熱体の温度上昇特性から液体還元剤又はその前駆体の濃度を測定する濃度センサを利用することにより、液体還元剤又はその前駆体を溜めておく還元剤タンクに異種の液体が入れられていることを判別する技術が、特開2006−342782号公報(特許文献1)に記載されている。
上記特許文献1に開示された濃度センサを利用する異種判別の技術では、誤って還元剤タンクに軽油等が給油された場合、還元剤タンク内に残っている液体還元剤又はその前駆体を消費しきるまで異種判別できないという改善点がある。軽油を誤給油した場合、その比重の違いにより、還元剤タンク内で液体還元剤又はその前駆体と軽油とは、軽油を上層として上下に二層化してしまう。そして、濃度センサは還元剤タンクの底の方に配置されるため、下層の液体還元剤又はその前駆体が消費されて軽油が濃度センサのレベルまで下がらない限り、異種判別ができない。 In the different kind discrimination technique using the concentration sensor disclosed in Patent Document 1, when light oil or the like is accidentally supplied to the reducing agent tank, the liquid reducing agent remaining in the reducing agent tank or its precursor is consumed. There is an improvement that it is not possible to discriminate between different types until it is finished. When light oil is misfueled, due to the difference in specific gravity, the liquid reducing agent or its precursor and the light oil are two-layered up and down with the light oil as the upper layer in the reducing agent tank. Since the concentration sensor is arranged toward the bottom of the reducing agent tank, it is not possible to discriminate between different types unless the lower liquid reducing agent or its precursor is consumed and the light oil is lowered to the level of the concentration sensor.
そこで、本発明はこのような技術背景に鑑み、還元剤タンクに軽油等、異種液体の誤入があった場合、即座に異種判別できるような排気浄化装置を提案することを目的とする。 Therefore, in view of such a technical background, an object of the present invention is to propose an exhaust emission control device that can immediately distinguish between different types of liquids such as light oil in the reducing agent tank.
この目的のため、請求項1記載の発明では、排気浄化装置は、液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する還元剤タンクと、前記還元剤タンクの液体還元剤又はその前駆体を使用して排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、前記還元剤タンク内に互いに平行に垂下した二つの電極間の静電容量から前記還元剤タンク内液体の水位を測定する静電容量式水位測定手段と、前記還元剤タンク内の液体に浮かぶフロートを利用して前記還元剤タンク内液体の水位を測定するフロート式水位測定手段と、前記静電容量式水位測定手段により測定された第1の水位と前記フロート式水位測定手段により測定された第2の水位との差に基づいて、前記還元剤タンク内液体の異種判別を行う異種判別手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。 For this purpose, in the first aspect of the present invention, the exhaust gas purification apparatus uses a reducing agent tank for storing a liquid reducing agent or a precursor thereof, and an exhaust gas using the liquid reducing agent in the reducing agent tank or a precursor thereof. Capacitance type water level measurement that measures the water level of the liquid in the reducing agent tank from the reduction catalyst that reduces and purifies the nitrogen oxides in the inside, and the capacitance between the two electrodes that hang parallel to each other in the reducing agent tank Means, a float type water level measuring means for measuring the water level of the liquid in the reducing agent tank using a float floating on the liquid in the reducing agent tank, and a first measured by the capacitance type water level measuring means. And a different type discriminating unit configured to discriminate between different types of liquid in the reducing agent tank based on a difference between the water level and the second water level measured by the float type water level measuring unit. .
請求項2記載の発明では、前記異種判別手段は、前記第2の水位から前記第1の水位を引いた差値が第1の閾値を超える場合に、前記還元剤タンク内液体を異種液体と判別することを特徴とする。
請求項3記載の発明では、前記異種判別手段が異種液体であると判別したときに、異種液体が前記還元剤タンクに入れられたことを報知する第1の報知手段をさらに含むことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, when the difference value obtained by subtracting the first water level from the second water level exceeds a first threshold value, the different type discrimination means sets the reducing agent tank liquid as a different type liquid. It is characterized by discriminating.
The invention according to
請求項4記載の発明では、前記第1の水位から前記第2の水位を引いた差値が第2の閾値を超える場合に、前記還元剤タンクにおいて異常が発生していると判断する異常判断手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項5記載の発明では、前記異常判断手段が異常発生を判断したときに、前記還元剤タンクに異常が発生していることを報知する第2の報知手段をさらに含むことを特徴とする。
In the invention according to claim 4, when the difference value obtained by subtracting the second water level from the first water level exceeds a second threshold, it is determined that an abnormality has occurred in the reducing agent tank. Further comprising means.
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、測定方式の異なる2種類の水位測定手段を利用し、その水位測定値の違いを基にして異種判別を行うようにしている。すなわち、一方の静電容量式水位測定手段は、液体還元剤又はその前駆体以外の異種液体に関しては水位測定に適合しない方式であり、他方のフロート式水位測定手段は、各種液体に浮くフロートにより水位を測定可能な方式であるので、両者の測定値に差が生じたときには、液体還元剤又はその前駆体ではない、異種液体が入れられていると判別することができる。したがって、軽油など、液体還元剤又はその前駆体と混ざらずに二層化してしまうような異種液体が入れられた場合でも、即座にこれを判別することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, two types of water level measuring means having different measurement methods are used, and different types are discriminated based on the difference between the water level measurement values. That is, one of the capacitance type water level measuring means is a system that is not suitable for water level measurement with respect to a different kind of liquid other than the liquid reducing agent or its precursor, and the other float type water level measuring means is a float that floats on various liquids. Since the water level can be measured, when there is a difference between the measured values, it can be determined that a different liquid that is not a liquid reducing agent or its precursor is contained. Therefore, even when a different kind of liquid such as light oil that is not mixed with the liquid reducing agent or its precursor and is formed into a two-layered layer is entered, it can be immediately determined.
請求項2記載の発明によれば、フロート式水位測定手段による第2の水位から静電容量式水位測定手段による第1の水位を引いた差値が、測定誤差範囲を除くための第1の閾値を超える条件のときに、異種液体であると判別するようにしている。すなわち、フロート式水位測定手段は各種液体に浮くフロートにより水位測定できる一方、静電容量式水位測定手段は異種液体の水位測定に適合していないので、フロート式水位測定手段の測定値が増加しているにも関わらず静電容量式水位測定手段の測定値が変わらないとき、つまり、第2の水位から第1の水位を引いた差値が誤差範囲を超えて大きくなるときには、異種液体が還元剤タンクに入れられていると、精度良く判別することができる。 According to the second aspect of the present invention, the difference value obtained by subtracting the first water level by the capacitive water level measuring unit from the second water level by the float type water level measuring unit is the first value for removing the measurement error range. When the condition exceeds the threshold, it is determined that the liquid is a different liquid. That is, while the float type water level measuring means can measure the water level with floats floating in various liquids, the capacitance type water level measuring means is not suitable for measuring the water level of different liquids, so the measured value of the float type water level measuring means increases. However, when the measured value of the capacitive water level measuring means does not change, that is, when the difference value obtained by subtracting the first water level from the second water level exceeds the error range, the dissimilar liquid is If it is placed in the reducing agent tank, it can be accurately determined.
請求項3記載の発明によれば、異種液体が入れられていることを報知する第1の報知手段を設けることにより、液補充作業中でも即座にユーザへ異種液体の誤入を知らせることが可能となり、異種液体の誤補充を防いで排気浄化装置の機能を維持させることができる。
請求項4記載の発明によれば、異種判別の条件とは逆に、静電容量式水位測定手段による第1の水位からフロート式水位測定手段による第2の水位を引いた差値が、測定誤差範囲を除くための第2の閾値を超える条件となったときには、当該条件は、両水位測定手段が正常に機能していれば起こり得ない条件なので、当該条件を判断する異常判断手段を設けることにより、還元剤タンクにおいて、いずれかの水位測定手段の故障など、何らかの異常が発生していると判断することができる。
According to the third aspect of the present invention, by providing the first notification means for notifying that the different type liquid is put in, it becomes possible to immediately notify the user of the erroneous input of the different type liquid even during the liquid replenishment operation. Therefore, the function of the exhaust gas purification device can be maintained by preventing erroneous replenishment of different liquids.
According to the fourth aspect of the present invention, the difference value obtained by subtracting the second water level by the float type water level measuring means from the first water level by the capacitance type water level measuring means is measured, contrary to the condition for discriminating between different types. When a condition that exceeds the second threshold value for excluding the error range is reached, the condition is a condition that cannot occur if both the water level measuring means function normally. Therefore, an abnormality judging means for judging the condition is provided. Thus, it can be determined that some abnormality has occurred in the reducing agent tank, such as a failure of any water level measuring means.
請求項5記載の発明によれば、還元剤タンクにおいて異常が発生していることを報知する第2の報知手段を設けることにより、ユーザに対して整備や修理を促すことができ、排気浄化装置の機能を維持させることができる。
According to the invention described in
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図1は、液体還元剤の前駆体としての尿素水溶液を使用し、エンジン排気中のNOxを還元浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン10の排気マニフォールド12に接続される排気管14には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)へと酸化させる窒素酸化触媒16と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル18と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアを使用してNOxを還元浄化するNOx還元触媒20と、NOx還元触媒20を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒22と、がそれぞれ配設される。一方、還元剤タンク24に貯蔵される尿素水溶液は、尿素水溶液を吸い込んで圧送するポンプモジュール26及びその噴射流量を制御する添加モジュール28を経由して、噴射ノズル18に供給される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the overall configuration of an exhaust purification device that uses an aqueous urea solution as a precursor of a liquid reducing agent to reduce and purify NOx in engine exhaust.
A
かかる排気浄化装置において、噴射ノズル18から噴射供給された尿素水溶液は、排気及び排気中の水蒸気を利用して加水分解され、アンモニアへと転化される。転化されたアンモニアは、NOx還元触媒20において排気中のNOxと反応し、水(H2O)及び窒素(N2)へと転化されることは知られたことである。このとき、NOx還元触媒20におけるNOx浄化効率を向上させるべく、窒素酸化触媒16によりNOがNO2へと酸化され、排気中のNOとNO2との比率が還元反応に適したものに改善される。一方、NOx還元触媒20を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒22により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることが防止される。
In such an exhaust purification device, the urea aqueous solution injected and supplied from the
還元剤タンク24には、尿素水溶液の水位(液面レベル)を測定すべく、水位測定手段として機能するセンサ30が取り付けられる。センサ30は、回路基盤を内蔵した基部30Aが還元剤タンク24の天壁に固定され、該基部30Aから還元剤タンク24の底壁へと電極部30Bが垂下される。そして、この電極部30Bを中心孔に通し、液体に浮かんで上下するドーナツ形のフロート30Cが設けられている。
A
電極部30Bは、横断面円形の内側電極と外側電極とを同心に、つまり互いに平行に配置した構成をなし、該両電極間の静電容量から水位を測定する静電容量式水位測定手段として機能する。また、フロート30Cは、磁石が埋め込まれており、電極部30Bの長手方向に沿って配設された多数のリードスイッチがフロート30Cの上下で反応する構成とされ、フロート30Cの位置から水位を測定するフロート式水位測定手段として機能する。なお、本実施形態では静電容量式水位測定手段とフロート式水位測定手段とを一体として構成したセンサ30を例示しているが、両方式の水位測定手段は、別体としてあってもよい。
The electrode portion 30B has a configuration in which an inner electrode and an outer electrode having a circular cross section are arranged concentrically, that is, in parallel with each other, and serves as a capacitance-type water level measurement unit that measures the water level from the capacitance between the electrodes. Function. The float 30C is embedded with magnets, and a number of reed switches arranged along the longitudinal direction of the electrode portion 30B react to the top and bottom of the float 30C, and the water level is measured from the position of the float 30C. It functions as a float type water level measuring means. In the present embodiment, the
これら電極部30B及びフロート30Cによる2種類の水位測定には、図2に示すような特性の違いがある。すなわち、電極部30Bによる静電容量式水位測定では、たとえば異種液体として軽油が還元剤タンク24に入れられた場合、軽油の静電容量が空気と同等の値を示すため、水位上昇を測定することができない。したがって、タンク内に残っている尿素水溶液の上に軽油が継ぎ足されても、水位上昇を示すことがない(実線)。一方、フロート30Cによるフロート式水位測定では、タンク内の液体に浮かぶフロート30Cの位置により測定するため、軽油が継ぎ足されれば、これに応じて水位上昇が測定される(点線)。このような両者の特性差を利用すれば、液体の種類に応じて特性が変化する電極部30Bの測定値と、ほとんど特性に変化がないフロート30Cの測定値と、の差に基づいて、異種液体の誤入を判別することができる。以下、軽油の誤給油を代表例として説明する。
The two types of water level measurement by the electrode unit 30B and the float 30C have characteristic differences as shown in FIG. That is, in the capacitance-type water level measurement by the electrode unit 30B, for example, when light oil is put in the reducing
センサ30の基部から出力される静電容量式及びフロート式の各水位信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット32に入力される。また、コントロールユニット32には、エンジン10の各種制御を行うエンジンコントロールユニット34から、CAN(Controller Area Network)などを介して、イグニッションスイッチ信号などが入力される。そして、コントロールユニット32では、そのROM(Read Only Memory)などに記憶された制御プログラムを実行することで、図3に示すように、異種判別及び異常判断部32Aが具現化される。なお、この制御プログラムは、コントロールユニット32に限らず、エンジンコントロールユニット34などの既設のコントロールユニットで実行するようにしてもよい。
Capacitance type and float type water level signals output from the base of the
異種判別及び異常判断部32Aは、異種判別手段及び異常判断手段として機能し、たとえばエンジン始動後所定時間ごとに、センサ30による水位信号に基づいて軽油の誤給油か否かを判別すると共に異常発生を判断し、その判別及び判断結果に応じて報知信号又はクリア信号を出力する。報知信号又はクリア信号は、第1の報知手段である誤給油報知手段36又は第2の報知手段である異常報知手段38へ入力され、ユーザに報知が行われる。
The different type determination /
誤給油報知手段36は、たとえば警告ランプ及びブザーを備えた構成とされ、誤給油報知信号に応じて警告ランプを点灯させると共にブザーを鳴らしてユーザに誤給油を報知する。ブザーを鳴らすことで、たとえばガソリンスタンド等で還元剤タンク24に間違って軽油が入れられたときに、即座にユーザに誤給油を知らせることができる。これにより、軽油の誤給油を防いで排気浄化装置の機能を維持させることができる。
The misfueling notification means 36 is configured to include, for example, a warning lamp and a buzzer, and turns on the warning lamp in response to the misfueling notification signal and sounds the buzzer to notify the user of misfueling. By sounding the buzzer, for example, when light oil is accidentally put into the reducing
異常報知手段38は、たとえば警告ランプを備えた構成とされ、異常報知信号に応じて警告ランプを点灯させ、ユーザに異常発生を報知する。これにより、ユーザは、還元剤タンク24において、何らかの異常が発生していることを認知することができる。
次に、異種判別及び異常判断に係る機能について、図4のフローチャートを参照しつつ説明する。
The
Next, functions related to heterogeneous determination and abnormality determination will be described with reference to the flowchart of FIG.
異種判別及び異常判断部32Aは、ステップ1(図では「S1」と略記する。以下同様)でセンサ30から静電容量式水位信号及びフロート式水位信号を読み込む。継いでステップ2へ進み、フロート式水位信号による水位Lsから静電容量式水位信号による水位Lcを引き算し、その差値が第1の閾値を超えているか否かを判定する。この第1の閾値は、センサ30の測定値に生じ得る誤差範囲を異種判別から除外するための値である。
The heterogeneous discrimination /
当該判定の結果、差値が第1の閾値を超えていれば、ステップ3へ進んで、還元剤タンク24に軽油が入れられたものと判別し、該異種判別に従ってステップ4で、誤給油報知信号を出力して誤給油報知手段36を作動させ、誤給油を報知する。
一方、ステップ2で差値が第1の閾値以下であれば、ステップ5へ進んで、今度は水位Lcから水位Lsを引き算し、その差値が第2の閾値を超えているか否か判定する。この第2の閾値は、センサ30の測定値に生じ得る誤差範囲を異常判断から除外するための値である。
As a result of the determination, if the difference value exceeds the first threshold value, the process proceeds to step 3 to determine that light oil has been put into the reducing
On the other hand, if the difference value is equal to or smaller than the first threshold value in Step 2, the process proceeds to
当該判定の結果、差値が第2の閾値を超えていれば、ステップ6へ進んで、ブリーザ詰まり等によるタンク内圧力上昇やセンサ30の故障など、還元剤タンク24において何らかの異常が発生していると判断し、該異常判断に従ってステップ7で、異常報知信号を出力して異常報知手段38を作動させ、異常発生を報知する。
一方、ステップ5で差値が第2の閾値以下であれば、ステップ8へ進んで、尿素水溶液が還元剤タンク24に入れられているものとする正常判別を行って、リターンする。正常判別した場合は、両報知手段36,38へクリア信号を出力して報知を停止させる。
As a result of the determination, if the difference value exceeds the second threshold value, the process proceeds to step 6, and some abnormality has occurred in the reducing
On the other hand, if the difference value is equal to or smaller than the second threshold value in
10 エンジン
20 NOx還元触媒
24 還元剤タンク
30 センサ
30B 電極部(静電容量式水位測定手段)
30C フロート(フロート式水位測定手段)
32 コントロールユニット
32A 異種判別及び異常判断部
10
30C float (float type water level measuring means)
32
Claims (5)
前記還元剤タンクの液体還元剤又はその前駆体を使用して排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
前記還元剤タンク内に互いに平行に垂下した二つの電極間の静電容量から前記還元剤タンク内液体の水位を測定する静電容量式水位測定手段と、
前記還元剤タンク内の液体に浮かぶフロートを利用して前記還元剤タンク内液体の水位を測定するフロート式水位測定手段と、
前記静電容量式水位測定手段により測定された第1の水位と前記フロート式水位測定手段により測定された第2の水位との差に基づいて、前記還元剤タンク内液体の異種判別を行う異種判別手段と、
を含んで構成されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 A reducing agent tank for storing a liquid reducing agent or a precursor thereof;
A reduction catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides in exhaust using the liquid reducing agent in the reducing agent tank or a precursor thereof; and
Capacitance type water level measuring means for measuring the water level of the liquid in the reducing agent tank from the capacitance between two electrodes hanging parallel to each other in the reducing agent tank;
Float type water level measuring means for measuring the water level of the liquid in the reducing agent tank using a float floating in the liquid in the reducing agent tank;
A different type for determining the different type of liquid in the reducing agent tank based on the difference between the first water level measured by the capacitance type water level measuring means and the second water level measured by the float type water level measuring means. Discrimination means;
An exhaust emission control device for an engine characterized by comprising:
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