JP2018062891A - Urea water detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、尿素水検出装置に関する。 The present invention relates to a urea water detection device.
トラックやバス等の車両等に搭載されるディーゼルエンジンの排気ガス中のNOxを浄化するための排気ガス浄化システムとして、アンモニア等を還元剤として用いてNOxを窒素と水に還元する選択触媒還元(Selective Catalytic Reduction:以下、「SCR」と称する)システムが知られている。 As an exhaust gas purification system for purifying NOx in exhaust gas of diesel engines mounted on vehicles such as trucks and buses, selective catalytic reduction (reducing NOx to nitrogen and water using ammonia as a reducing agent) Selective Catalytic Reduction (hereinafter referred to as “SCR”) system is known.
SCRシステムは、一般に、尿素水タンクに貯留された尿素水をSCR装置の上流の排気通路に供給し、排気ガスの熱で尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってSCR装置内のSCR触媒でNOxを還元するものである。排気通路への尿素水の供給は、一般に、内部にドージングバルブを備えた尿素水噴射装置により行われる。 In general, an SCR system supplies urea water stored in a urea water tank to an exhaust passage upstream of the SCR device, and hydrolyzes urea with the heat of exhaust gas to generate ammonia, which is used in the SCR device. NOx is reduced by the SCR catalyst. The supply of urea water to the exhaust passage is generally performed by a urea water injection device having a dosing valve inside.
ところで、尿素水噴射装置の内部には、尿素水中の成分が結晶化して固着してしまうことが知られている。例えば、尿素水噴射装置が高温になると、尿素水中の成分が結晶化してしまう。そして、結晶化した物体がドージングバルブの弁体等に固着して、排気通路に正常に尿素水を供給することができなくなったり、あるいは結晶化した物体が当該ドージングバルブの弁体とシリンダとの間に挟まり、尿素水の噴射を停止できなくなったりする。このようなことから、尿素水噴射装置の内部には、尿素水噴射装置の状態を検出するためのセンサが配設されたりする(例えば、特許文献1を参照)。 By the way, it is known that components in urea water are crystallized and fixed inside the urea water injection device. For example, when the urea water injection device reaches a high temperature, the components in the urea water are crystallized. Then, the crystallized object adheres to the valve body of the dosing valve and the urea water cannot be normally supplied to the exhaust passage, or the crystallized object does not contact the valve body and the cylinder of the dosing valve. It may be sandwiched between them, and the urea water injection cannot be stopped. For this reason, a sensor for detecting the state of the urea water injection device is disposed inside the urea water injection device (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1のような従来技術では、尿素水噴射装置の内部の状態を圧力センサ等により部分的に監視するものであるため、尿素水噴射装置が実際に噴射した尿素水量を検出することができないという問題点があった。
However, in the conventional technology such as
又、尿素水噴射装置が実際に噴射した尿素水量を正確に検出することができれば、当該尿素水噴射装置の故障診断以外にも、当該尿素水噴射装置の状態に応じたキャリブレーションを行うことも可能である。 If the urea water amount actually injected by the urea water injection device can be accurately detected, calibration according to the state of the urea water injection device may be performed in addition to the diagnosis of the urea water injection device. Is possible.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、尿素水噴射装置が噴射した尿素水量をより高精度に検出可能な尿素水検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a urea water detection device capable of detecting the amount of urea water injected by the urea water injection device with higher accuracy.
前述した課題を解決する主たる本発明は、内燃機関の排気通路に配設されたSCR装置と、当該SCR装置の上流の前記排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置と、を有するSCRシステムに適用可能な尿素水検出装置であって、前記尿素水噴射装置の噴射位置よりも下流側の排気通路に配設され、当該排気通路の排気ガスが通流する中空領域を挟んで対向する少なくとも一対の電極部材を有するセンサ部と、前記センサ部で検出される静電容量に基づいて、排気ガス中の尿素水量を導出する演算部と、を備える尿素水検出装置である。 The main present invention that solves the above-described problems is an SCR system having an SCR device disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and a urea water injection device that injects urea water into the exhaust passage upstream of the SCR device. A urea water detection device applicable to the above, and is disposed in an exhaust passage downstream of the injection position of the urea water injection device, and at least facing a hollow region through which exhaust gas flows in the exhaust passage. A urea water detection device comprising: a sensor unit having a pair of electrode members; and a calculation unit for deriving an amount of urea water in the exhaust gas based on a capacitance detected by the sensor unit.
本発明に係る尿素水検出装置によれば、より高精度に尿素水噴射装置が噴射した尿素水量を検出することができる。 The urea water detection device according to the present invention can detect the amount of urea water injected by the urea water injection device with higher accuracy.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るSCRシステム1の全体構成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of an
本実施形態に係るSCRシステム1は、SCR装置11、尿素水噴射装置12、圧送ライン13、サプライポンプ14、尿素水タンク15、DCU(Dosing Control Unit)20、及び尿素水検出装置30を含んで構成される。
The
本実施形態に係るSCRシステム1は、例えば、ディーゼルエンジンに適用され、当該ディーゼルエンジンの排気通路10の酸化触媒とPMフィルタの後段側に設けられる。尚、ディーゼルエンジンに代えて、ガソリンエンジン等にも適用し得るのは勿論である。
The
SCR装置11は、排気通路10の上流側で尿素水噴射装置12に噴射される尿素水を用いて、NOxを窒素と水に還元する。SCR装置11は、SCR触媒として、例えば、Feゼオライト、Cuゼオライト、バナジウム等を内蔵する。尚、SCR触媒として、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するとともにNOxを還元する尿素水吸着タイプのものを用いてもよい。
The SCR device 11 reduces NOx to nitrogen and water using urea water injected into the urea
尿素水噴射装置12から噴射された尿素水は、排気ガスの高温により加水分解され、アンモニアに変換されてSCR装置11に供給される。そして、アンモニアは、SCR触媒に吸着して、SCR触媒の作用でNOxと反応して、NOxを還元浄化する。
The urea water injected from the urea
尚、尿素水がNOxを還元浄化する化学反応は、典型的には、以下の化学反応式(1)〜(4)のように表される。
CO(NH2)2+H2O → 2NH3+CO2 …式(1)
4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O …式(2)
6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O …式(3)
NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O …式(4)
The chemical reaction in which urea water reduces and purifies NOx is typically represented by the following chemical reaction formulas (1) to (4).
CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 Formula (1)
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O Formula (2)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O Formula (3)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O Formula (4)
尿素水噴射装置12は、内蔵するドージングバルブの開度の調整により、排気通路10に所定量の尿素水を噴射する。尚、ドージングバルブの開度の制御は、例えば、DCU20から出力される制御信号によって行われる。
The urea
尿素水噴射装置12から噴射される尿素水は、尿素水タンク15に貯留されている。尿素水タンク15に貯留された尿素水は、サプライポンプ14に吸引され圧送ライン13にて尿素水噴射装置12に圧送される。尚、尿素水は、例えば、30%程度の所定の濃度で尿素水タンク15に貯留されている。
The urea water injected from the urea
DCU20は、SCRシステム1全体を統括制御する。DCU20は、燃料噴射制御を行う車輌ECU(図示せず)、尿素水検出装置30とデータ通信する。又、DCU20には、排気通路10に配設されたNOxセンサ、流量センサ、温度センサ等の各種センサからの検出信号も入力されている。
The DCU 20 performs overall control of the
DCU20は、例えば、NOxセンサ、流量センサ、温度センサ等が示す検出値に基づいて、尿素水噴射装置12から噴射するべき尿素水量やタイミングを算出する。そして、DCU20は、サプライポンプ14を駆動させて圧送ライン13における尿素水を規定圧まで高めるとともに、尿素水噴射装置12のドージングバルブを駆動させて算出したタイミングで算出した量の尿素水を噴射させる。
For example, the
尿素水検出装置30は、尿素水噴射装置12が噴射した尿素水量を検出するべく配設された静電容量式のセンサである。
The urea
図2は、尿素水検出装置30の構成の一例を示す図である。又、図3は、尿素水検出装置30のセンサ部31の構成を示す分解図である。尚、図2、図3中の矢印は、排気ガスの流通方向を表している。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the urea
尿素水検出装置30は、センサ部31と演算ユニット32(演算部に相当)とを備えている。
The urea
センサ部31は、中空領域を挟んで対向する少なくとも一対の電極部材31aと、当該電極部材31aを収容するケース31bを含んで構成される。センサ部31は、一対の電極部材31aの中空領域を誘電体とするコンデンサを構成する。一対の電極部材31aの中空領域には排気通路10の排気ガスが通流し、センサ部31は、これにより排気ガスに含まれる尿素水量に応じた静電容量の変化を検出する。
The
センサ部31は、尿素水噴射装置12が尿素水を噴射する位置(以下、「噴射位置」と略称する)よりも下流側で、且つ、SCR装置11の上流側の排気通路10に配設され、排気通路10を構成する排気管の管壁にボルト等により取り付けられている。
The
本実施形態に係る各電極部材31aは、平板形状を呈し、隣接する他の電極部材31aと板面を平行にしてケース31b内に収容されている。又、電極部材31aは、エンジン背圧の増加を回避するため、排気ガスの流通方向に沿って、隣接する他の電極部材31aと対向するように配設されている。
Each
隣接する電極部材31a同士は、静電容量の検出精度を向上させるべく近接して配設されている。そして、3以上の電極部材31a(図3中では、4つの電極部材31aを示す)が平行に配列されることによって、排気通路10内で広い検出範囲を確保する構成となっている。尚、各電極部材31aは、上記したように、隣接する他の電極部材31aと中空領域を挟んで対向するようにコンデンサを形成しており、それぞれの中空領域にも排気ガスが通流する。このように、センサ部31は、複数のコンデンサをケース31b内に構成する。
ケース31bは、排気通路10の上流側と下流側に開口31c、31dを有している。そして、排気ガスは、上流側の開口31cを介してケース31b内に流入し、電極部材31a同士が対向する領域を通過して、下流側の開口31dを介してケース31bから流出する。
The
各電極部材31aは、導電線を介して静電容量検出回路(図示せず)に接続され、これにより隣接する電極部材31aと中空領域により形成されるコンデンサの静電容量(以下、「センサ部31で検出される静電容量」と称する)が検出される。そして、演算ユニット32によって、静電容量から排気ガス中に含まれる水分量が導出され、尿素水噴射装置12が実際に噴射した尿素水量に換算される(詳細は後述)。
Each
演算ユニット32は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を含んで構成されるマイコンである。又、本実施形態に係る演算ユニット32は、センサ部31の静電容量を検出する静電容量検出回路も内蔵している。
The
演算ユニット32は、尿素水量導出部32aと診断部32bとを備えている。
The
尿素水量導出部32aは、センサ部31で検出された静電容量に基づいて、排気ガス中の尿素水量を導出する。そして、尿素水量導出部32aは、センサ部31で検出された静電容量と排気通路10を通流する排気ガスの体積流量に基づいて、尿素水噴射装置12から実際に噴射された尿素水の量を導出する(詳細は後述)。
The urea water
診断部32bは、尿素水量導出部32aが導出した尿素水量に基づいて、尿素水噴射装置12が故障していないか否かを診断する。診断部32bは、例えば、DCU20が尿素水噴射装置12に対して噴射指示した尿素水量(以下、「噴射量の指令値」と称する)と尿素水噴射装置12が実際に噴射した尿素水量(以下、「噴射量の実際値」と称する)とを比較して、尿素水噴射装置12の故障診断を行う。
The
尿素水量導出部32a、診断部32bは、例えば、CPUがROM、RAM等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。
The urea water
[尿素水検出装置の動作フロー]
次に、図4〜図5を参照して、本実施形態に係る尿素水検出装置30が、尿素水噴射装置12の故障を診断するための動作フローについて説明する。
[Operation flow of urea water detector]
Next, with reference to FIGS. 4-5, the operation | movement flow for the urea
図4は、本実施形態に係る尿素水検出装置30の動作フローの一例を示す図である。尚、図4に示す動作フローは、例えば、演算ユニット32がコンピュータプログラムに従って実行するものである。この動作フローは、例えば、尿素水噴射装置12が動作している際、所定間隔(例えば、1秒間隔)で繰り返し実行される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an operation flow of the urea
まず、演算ユニット32の尿素水量導出部32aは、例えば、センサ部31で検出された静電容量と排気ガスの体積流量(m3/s)に基づいて、尿素水噴射装置12から実際に噴射された尿素水の量(噴射量の実際値)を導出する(ステップS1)。
First, the urea water
図5は、センサ部31で水分占有率を検出する動作を模式的に示す図である。上記したように、センサ部31の各電極部材31a間には、水分(図5中ではWで示す)を含む排気ガスが通流しており、排気ガス中の水分占有率に応じてセンサ部31で検出される静電容量は変化する。この際、内燃機関の燃焼室から排出される水分は、既に水蒸気化しているため、センサ部31で検出される水分は、ほぼ尿素水噴射装置12が噴射した尿素水によるものと想定することができる。又、内燃機関の燃焼室から排出されるPMについても、SCRシステム1の上流側のPMフィルタで除去されるため、静電容量に対して影響を及ぼさない。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the operation of detecting the moisture occupancy rate by the
従って、センサ部31で検出された静電容量は、略尿素水噴射装置12が噴射した尿素水成分と略空気の排気ガス成分に基づく。かかる観点から、排気ガス中の尿素水の占有率は、例えば、次式(5)の方程式を演算することで導出することができる。尚、ここでは、排気ガスの比誘電率は空気と同等と仮定して比誘電率εrを略1としている。又、水の比誘電率(εr=略80)と尿素の比誘電率(εr=略5)とは大きく異なるため、尿素水の比誘電率は、水と同等と仮定して比誘電率εrを略80としている。
80×A+1×(1-A)=B …式(5)
(但し、A: 尿素水占有率(%)、B: センサ部31で検出された静電容量)
Therefore, the capacitance detected by the
80 × A + 1 × (1-A) = B (5)
(However, A: urea water occupancy (%), B: capacitance detected by sensor unit 31)
他方、尿素水噴射装置12から実際に噴射された尿素水は、排気通路10内における排気ガスの体積流量(m3/s)に応じて分散する。
On the other hand, the urea water actually injected from the urea
従って、尿素水量導出部32aは、式(5)で求めた尿素水の占有率(%)と排気ガスの体積流量(m3/s)の関係から尿素水量を求めることができる。尿素水量導出部32aは、例えば、吸気通路に配設された流量センサ(図示せず)の検出値に燃料流量を加算することで、排気ガスの体積流量(m3/s)を求める。又、この際、尿素水量導出部32aは、排気通路10に配設された流量センサ(図示せず)の検出値から排気ガスの体積流量(m3/s)を求めてもよい。尚、尿素水量導出部32aは、実際には、予め設定された静電容量と体積流量(m3/s)を変数とし尿素水量を導出値とする演算マップを参照して尿素水量を導出する。
Therefore, the urea water
尚、尿素水量導出部32aは、より詳細な演算方法により、尿素水噴射装置12が噴射した尿素水量を導出してもよい。例えば、上記式(5)において、尿素水量の誘電率は、尿素水の濃度に応じて変更してもよい。又、3以上の電極部材31aを用いる場合、それらの間で検出される静電容量の平均値を用いてもよいし、加算値を用いてもよい。他方、上記で導出した尿素水量に加えて、尿素水噴射装置12の噴射位置からセンサ部31で検出されるまでの間において蒸発した尿素水量を考慮してもよい(変形例2で後述)。
The urea water
続く、ステップS2〜S10は、演算ユニット32の診断部32bの処理である。
The subsequent steps S <b> 2 to S <b> 10 are processes of the
診断部32bは、まず、DCU20から噴射量の指令値を取得する(ステップS2)。
The
次に、診断部32bは、噴射量の指令値と噴射量の実際値とを比較して、尿素水噴射装置12の噴射量の実際値が指令値よりも相当量下回っていないかを判定する(ステップS3)。換言すると、尿素水噴射装置12の内部のドージングバルブに詰まり等が生じていないかを判定する。
Next, the
ステップS3においては、診断部32bは、噴射量の指令値に対して1未満の所定の減算係数α(例えば、0.8)を積算した値を設定して、噴射量の実際値が当該値を超えたか否かを判定する。そして、診断部32bは、噴射量の実際値が当該値を超えていない場合には(ステップS3:NO)、噴射量の実際値が少な過ぎるため、エラーとしてエラー回数を積算する(ステップS5)。一方、噴射量の実際値が当該値を超えている場合には(ステップS3:YES)、続くステップS4の判定処理を行う。
In step S3, the
診断部32bは、噴射量の指令値と噴射量の実際値とを比較して、尿素水噴射装置12の噴射量の実際値が指令値よりも相当量上回っていないかを判定する(ステップS4)。換言すると、尿素水噴射装置12の内部のドージングバルブに漏れ等が生じていないかを判定する。
The
ステップS4においては、診断部32bは、噴射量の指令値に対して1以上の所定の加算係数β(例えば、1.2)を積算した値を設定して、噴射量の実際値が当該値を超えたか否かを判定する。そして、診断部32bは、噴射量の実際値が当該値を超えている場合には(ステップS4:NO)、噴射量の実際値が多過るため、エラーとしてエラー回数を積算する(ステップS8)。一方、噴射量の実際値が当該値を超えていない場合には(ステップS4:YES)、尿素水噴射装置12の故障はないものと判定できるため、一連の処理を終了する。
In step S4, the
上記において、噴射量の実際値が少な過ぎるとしてエラー判定がなされた場合(ステップS3:NO、ステップS5)、診断部32bは、エラー回数の積算値が設定値を超えたか否かを判定する(ステップS6)。そして、診断部32bは、エラー回数の積算値が設定値を超えてない場合(ステップS6:NO)、エラー回数を保持した状態で判定処理を繰り返し実行する。又、同様に、上記において、噴射量の実際値が多過ぎるとしてエラー判定がなされた場合(ステップS4:NO、ステップS8)、診断部32bは、エラー回数の積算値が設定値を超えたか否かを判定し(ステップS9)、エラー回数の積算値が設定値を超えてない場合(ステップS9:NO)、エラー回数を保持した状態で判定処理を繰り返し実行する。他方、連続でエラーが検出されない場合には、上記したように一連の処理を終了することになる。尚、ここで、診断部32bがエラー回数を積算して最終的な故障判定を行うのは、排気通路10中を通流する異物等のノイズ成分による誤判定を防止するためである。
In the above, when the error determination is made because the actual value of the injection amount is too small (step S3: NO, step S5), the
そして、診断部32bは、エラー回数の積算値が設定値を超えた場合(ステップS6:YES、ステップS9:YES)、それぞれ、尿素水噴射装置12の実際の噴射量が少な過ぎる故障状態と判定を確定し(ステップS7)、尿素水噴射装置12の実際の噴射量が多過ぎる故障状態と判定を確定する(ステップS10)。尚、この際、診断部32bは、例えば、DCU20に対して尿素水噴射装置12の停止指令を出力したり、運転者に対して故障状態を知らせるべく報知音声を出力したりしてもよい。
Then, when the integrated value of the number of errors exceeds the set value (step S6: YES, step S9: YES), the
以上、本実施形態に係る尿素水検出装置30によれば、排気ガス中に含まれる尿素水量をリアルタイムに検出することができる。特に、この尿素水検出装置30は、センサ部31で検出される静電容量に基づいて尿素水量を導出することから、比較的広範囲に分散する噴射後の尿素水を高精度に検出することができる。
As described above, according to the urea
これによって、尿素水噴射装置12から実際に噴射された尿素水量を監視することが可能となり、当該尿素水噴射装置12内における尿素成分の固着や尿素水の漏れ等の故障判定を行うことができる。又、これによって、尿素水噴射装置12のキャリブレーションを行うことも可能である。
As a result, the amount of urea water actually injected from the urea
(変形例1)
変形例1に係る尿素水検出装置30は、センサ部31の構成の点で、上記実施形態と相違する。
(Modification 1)
The urea
図6は、変形例1に係る尿素水検出装置30のセンサ部31の構成の一例を示す図である。尚、図6中の矢印は、排気ガスの流通経路を表している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
変形例1に係る尿素水検出装置30のケース31bは、排気ガスを取り入れる開口31cを排気通路10における排気ガスの流通方向に向けつつ、排気ガスを排出する開口31dを当該流通方向に対して直交する方向に向けるように構成される。
The
又、変形例1に係る尿素水検出装置30のケース31bは、排気ガスを取り入れる開口31cに案内部31eを有している。
Further, the
ケース31bは、案内部31eによって、排気通路10を流通する排気ガスを流通方向に対して直交する方向に方向転換させ、減速させた排気ガスを内部に取り入れる。又、各電極部材31aは、ケース31b内に取り入れられた排気ガスの流通方向に沿って延在するように配設される。換言すると、各電極部材31aは、排気通路10に通流する排気ガスの流通方向に直交する方向に沿って延在する。
The
このような構成にすることによって、センサ部31は、排気ガスを減速させた状態で、静電容量を検出することができるため、静電容量の検出精度を向上させることが可能である。これによって、尿素水検出装置30は、尿素水噴射装置12から噴射された尿素水量をより高精度に検出することができる。
By adopting such a configuration, the
(変形例2)
変形例2に係る尿素水検出装置30は、尿素水量導出部32aによる尿素水量の導出方法の点で、上記実施形態と相違する。
(Modification 2)
The urea
変形例2に係る尿素水量導出部32aは、更に、尿素水噴射装置12の噴射位置からセンサ部31で検出されるまでの間において蒸発した尿素水量を加算して、尿素水噴射装置12が噴射した尿素水量を導出する。
The urea water
尿素水噴射装置12の噴射位置から尿素水検出装置30の検出位置までの間に蒸発した尿素水量は、尿素水噴射装置12の噴射位置から尿素水検出装置30の検出位置までの間に喪失した熱量により求めることができる。
The amount of urea water evaporated between the injection position of the urea
より詳細には、尿素水量導出部32aは、尿素水噴射装置12の噴射位置における排気ガスの温度を検出する温度センサ(図示せず)の検出値と、尿素水検出装置30の検出位置における排気ガスの温度を検出する温度センサ(図示せず)の検出値から、上記の喪失した熱量を算出し、尿素水1gが蒸発するために必要な熱エネルギーで除算することによって、尿素水の蒸発量を導出する。
More specifically, the urea water
尿素水量導出部32aは、例えば、以下の式(6)を用いて、尿素水の蒸発量を導出する。
Y=(尿素水噴射装置12の噴射位置の熱量A(J)−センサ部31の位置の熱量B(J))
/尿素水1gを蒸発させるために必要なエネルギーX(J) …式(6)
(但し、Y(g):尿素水の蒸発量
A(J):排ガス流量(kg/s)×排ガス比熱(J/Kg/K)×排気ガス温度Ta(K)、
B(J):排ガス流量(kg/s)×排ガス比熱(J/Kg/K)×排気ガス温度Tb(K)、
X(J/g):顕熱(373-T1(K))×4.19J/g/K+蒸発潜熱3257(J/g))
The urea water
Y = (amount of heat A (J) at the injection position of the urea
/ Energy required to evaporate 1g of urea water X (J) ... Formula (6)
(However, Y (g): Amount of urea water evaporation
A (J): exhaust gas flow rate (kg / s) x exhaust gas specific heat (J / Kg / K) x exhaust gas temperature Ta (K),
B (J): exhaust gas flow rate (kg / s) x exhaust gas specific heat (J / Kg / K) x exhaust gas temperature Tb (K),
X (J / g): Sensible heat (373-T1 (K)) x 4.19 J / g / K + latent heat of vaporization 3257 (J / g))
これによって、尿素水検出装置30は、尿素水噴射装置12から噴射された尿素水量をより高精度に検出することができる。
Thereby, the urea
尚、上記では、尿素水量導出部32aが蒸発した尿素水量を導出する際、尿素水噴射装置12の噴射位置における排気ガスの温度を検出する温度センサの検出値と、尿素水検出装置30の検出位置における排気ガスの温度を検出する温度センサの検出値を用いる態様を示した。但し、これらの位置における温度を検出できれば、当該温度センサは、不要である。例えば、尿素水噴射装置12の噴射位置における排気ガスの温度、及び尿素水検出装置30の検出位置における排気ガスの温度は、エンジン回転数やエンジン負荷と密接に関連し、当該エンジン回転数やエンジン負荷から予測することも可能である。そのため、予めこれらの関係を求めておき、尿素水量導出部32aは、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいてこれらの温度を特定してもよい。
In the above description, when the urea water
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be considered.
上記実施形態では、尿素水検出装置30の演算ユニット32の一例として、尿素水量導出部32aと診断部32bの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、診断部32の機能は、DCU20の機能として実現されてもよい。他方、尿素水量導出部32aと診断部32bの機能の全部がDCU20に内蔵されてもよい。
In the above embodiment, as an example of the
又、上記実施形態では、尿素水検出装置30の構成の一例として、尿素水量導出部32aと診断部32bの処理を一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部が並列で実行されるものとしてもよい。
In the above embodiment, the urea water
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
本発明に係る尿素水検出装置は、SCRシステムに有用である。 The urea water detection device according to the present invention is useful for an SCR system.
1 SCRシステム
10 排気通路
11 SCR装置
12 尿素水噴射装置
13 圧送ライン
14 サプライポンプ
15 尿素水タンク
20 DCU
30 尿素水検出装置
31 センサ部
32 演算ユニット
DESCRIPTION OF
30
Claims (6)
前記尿素水噴射装置の噴射位置よりも下流側の排気通路に配設され、当該排気通路の排気ガスが通流する中空領域を挟んで対向する少なくとも一対の電極部材を有するセンサ部と、
前記センサ部で検出される静電容量に基づいて、排気ガス中の尿素水量を導出する演算部と、
を備える尿素水検出装置。 A urea water detection device applicable to an SCR system comprising: an SCR device disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine; and a urea water injection device that injects urea water into the exhaust passage upstream of the SCR device. ,
A sensor unit that is disposed in an exhaust passage downstream of the injection position of the urea water injection device and has at least a pair of electrode members facing each other across a hollow region through which exhaust gas flows in the exhaust passage;
Based on the capacitance detected by the sensor unit, a calculation unit for deriving the amount of urea water in the exhaust gas,
A urea water detection device comprising:
請求項1に記載の尿素水検出装置。 The calculation unit derives the urea water amount injected into the exhaust passage by the urea water injection device based on the capacitance detected by the sensor unit and the volume flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. ,
The urea water detection device according to claim 1.
請求項2に記載の尿素水検出装置。 The arithmetic unit diagnoses the normality or abnormality of the urea water injection device based on the urea water amount injected by the urea water injection device and the urea water amount commanded to be injected to the urea water injection device.
The urea water detection device according to claim 2.
請求項1乃至3いずれか一項に記載の尿素水検出装置。 The sensor unit is disposed in the exhaust passage on the downstream side of the injection position of the urea water injection device and on the upstream side of the SCR device,
The urea water detection device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至4いずれか一項に記載の尿素水検出装置。 The sensor unit has three or more plate-like electrode members arranged in parallel.
The urea water detection apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4.
請求項1乃至5いずれか一項に記載の尿素水検出装置。 The sensor unit further includes a case that houses the electrode member, decelerates the exhaust gas flowing through the exhaust passage, and guides it to a region where the electrode members face each other.
The urea water detection device according to any one of claims 1 to 5.
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2016
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