JP2021046825A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘセンサ内に異物が入ることを抑制する。【解決手段】排気浄化システムは、排気通路を流れるエンジンの排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ６０、６５と、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じているか否かを判定する異常判定部１２３と、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていると判定された場合には、排気通路内の温度を高くする昇温制御を行う昇温制御部１２４とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、排気浄化システムに関する。

車両には、エンジンの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために、排気ガスが流れる排気通路に還元剤（例えば、尿素水）を噴射する排気浄化システムが搭載されている。また、ＮＯｘの浄化率を判定等するために、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサが設けられている。ＮＯｘセンサは、内部でＮＯｘから分解された酸素を検出する。

特開２０１２−１７６８６号公報

ところで、車両の使用状況等によっては、ＮＯｘセンサの内部に異物が入ることがある。ＮＯｘセンサの内部に異物が入っていると、ＮＯｘセンサが正しい測定値を出力しないおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘセンサ内に異物が入ることを抑制することを目的とする。

本発明の一の態様においては、排気管を流れる内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、前記ＮＯｘセンサに異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、前記ＮＯｘセンサに異常が生じていると判定された場合には、前記排気管内の温度を高くする昇温制御を行う昇温制御部と、を備える、排気浄化システムを提供する。

また、前記異常判定部は、前記昇温制御が行われた後に、前記ＮＯｘセンサに異常が生じているか否かを再度判定し、前記異常判定装置は、再度異常が生じていると判定された場合には、前記ＮＯｘセンサの清掃を促す報知を行わせる報知制御部を更に備えることとしてもよい。

また、前記昇温制御部は、前記内燃機関への燃料噴射又は前記排気管内において触媒の上流側への燃料噴射を行い、前記排気管内の温度を高くすることとしてもよい。

また、前記昇温制御部は、前記昇温制御として、前記排気管内の異物を気化させる温度まで高くすることとしてもよい。

また、前記異常判定装置は、前記内燃機関が搭載された車両のキーがオフ状態であるか否かを判定するキー判定部を更に備え、前記異常判定部は、前記キーがオフ状態であると判定された場合に、前記ＮＯｘセンサに異常が生じているか否かを判定し、前記昇温制御部は、前記キーがオン状態であると判定されると、前記昇温制御を行うこととしてもよい。

本発明によれば、ＮＯｘセンサ内に異物が入ることを抑制できるという効果を奏する。

一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。 制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。 ＮＯｘセンサ６０、６５の異常判定処理の一例を説明するためのフローチャートである。

＜排気浄化システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。図１に示すように、排気浄化システムＳは、エンジン１０と、排気通路２０と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３０と、尿素水噴射装置４０と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置５０と、ＮＯｘセンサ６０、６５と、制御装置１００とを有する。排気浄化システムＳは、トラック等の車両に搭載されており、エンジン１０の排気ガスを浄化する。

エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。エンジン１０は、ここでは４気筒のディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、４気筒以外のエンジンであってもよい。

排気通路２０は、エンジン１０と接続された排気管であり、エンジン１０の排気ガスを車両の外部へ排出させる。排気ガスが流れる排気通路２０には、ＤＰＦ３０、尿素水噴射装置４０及びＳＣＲ装置５０が設けられている。

ＤＰＦ３０は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタである。ＤＰＦ３０は、例えば、金属やセラミックス製のハニカム体で構成されている。

尿素水噴射装置４０は、ＤＰＦ３０とＳＣＲ装置５０の間に設けられ、排気通路２０内に尿素水を噴射する。尿素水噴射装置４０が噴射した尿素水は、排気通路２０を流れる排気ガスの熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。アンモニアは、排気ガス中のＮＯｘの還元反応を起こすために用いられる。

尿素水噴射装置４０は、噴射部４１と、タンク４２と、ポンプ４３と、流路４４とを有する。タンク４２は、尿素水を収容する収容部である。ポンプ４３は、タンク４２内の尿素水を噴射部４１へ向かって圧送する。流路４４は、ポンプ４３によって噴射部４１へ送られる尿素水が流れる供給路である。噴射部４１は、尿素水を排気通路２０内に噴射する。

ＳＣＲ装置５０は、排気ガス中のＮＯｘを還元反応によって無害な窒素に変換する装置である。ＳＣＲ装置５０は、アンモニアとＮＯｘの還元反応を促進させる還元触媒５２を有する。還元触媒５２には、尿素水から生成されたアンモニアが吸着される。還元触媒５２は、吸着したアンモニアによってＮＯｘを窒素と水に還元し、ＮＯｘの排出を低減させる。

ＮＯｘセンサ６０、６５は、排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出する。ＮＯｘセンサ６０は、排気通路２０においてＳＣＲ装置５０の上流側に設けられ、ＮＯｘセンサ６５は、ＳＣＲ装置５０の下流側に設けられている。ＮＯｘセンサ６０は、ＳＣＲ装置５０の入口側のＮＯｘの濃度を検出し、ＮＯｘセンサ６５は、ＳＣＲ装置５０の出口側のＮＯｘの濃度を検出する。例えば、ＮＯｘセンサ６０、６５は、内部でＮＯｘから分解された酸素を検出することで、ＮＯｘの濃度を検出する。

制御装置１００は、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御装置１００は、尿素水噴射装置４０、ＮＯｘセンサ６０、６５の動作を制御する。

ところで、車両の使用状況（例えば、車両の使用開始時）によっては、排気通路２０内を異物が流れて、ＮＯｘセンサ６０、６５の内部に入ることがある。異物は、例えばナトリウムや炭化水素であり、油等に含まれた状態で排気通路２０を流れる。ＮＯｘセンサ６０、６５の内部に異物が入ると、ＮＯｘセンサ６０、６５が正しい測定値を出力しないおそれがある。
これに対して、制御装置１００は、詳細は後述するが、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていると判定されると、排気通路２０内の温度を高くする昇温制御を行う。これにより、排気通路２０内で油等に含まれていた異物を燃焼させたり気化させたりすることができ、異物が油等に含まれた状態で引き続きＮＯｘセンサ６０、６５に入ることを抑制できる。

＜制御装置の詳細構成＞
図２を参照しながら、制御装置１００の詳細構成の一例について説明する。
図２は、制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。制御装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。

記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１１０は、後述する異常判定処理に用いられる各種情報を記憶している。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御部１２０は、キー検出部１２２と、異常判定部１２３と、昇温制御部１２４と、報知制御部１２５として機能する。

キー検出部１２２は、イグニッションキー８０のオン又はオフを検出する。例えば、キー検出部１２２は、イグニッションキー８０がオフ状態であることを検出すると、異常判定部１２３に通知を行う。

異常判定部１２３は、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じているか否かを判定する。すなわち、異常判定部１２３は、ＮＯｘセンサ６０、６５に異物が入り異常が生じているか否かを判定する。本実施形態では、異常判定部１２３は、キー検出部１２２によってイグニッションキー８０のオフ状態が検出された場合に（別言すれば、エンジン１０の排気ガスが生じないときに）、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じているか否かを判定する。

異常判定部１２３は、ＮＯｘセンサ６０、６５の出力値から、異常が生じているか否かを判定する。イグニッションキー８０がオフ状態である場合には、ＮＯｘがＮＯｘセンサ６０、６５へ流れないので、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていなければ、ＮＯｘセンサ６０、６５の出力はほぼ所定値となる。これに対して、ＮＯｘセンサ６０、６５に異物が入り異常が生じている場合には、ＮＯｘセンサ６０、６５の出力値が所定値から乖離する。このため、異常判定部１２３は、ＮＯｘセンサ６０、６５の出力値が所定値から乖離している場合には、異物に起因してＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていると判定する。なお、ＮＯｘセンサ６０、６５の所定値に関する情報は記憶部１１０に記憶されており、異常判定部１２３は、記憶部１１０に記憶された所定値を参照して、判定を行う。

昇温制御部１２４は、イグニッションキー８０のオフ状態でＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じている場合に、排気通路２０内の温度を高くする昇温制御を行う。すなわち、昇温制御部１２４は、異常判定部１２３がＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていると判定した場合に、排気通路２０内の温度を高くする昇温制御を行う。

昇温制御部１２４は、燃料噴射部７０に燃料を噴射させることで、排気ガスの温度を高くさせる。この結果、排気ガスが流れる排気通路２０内の温度も高くなる。燃料噴射部７０は、例えばエンジン１０に燃料を噴射させる。ただし、これに限定されず、燃料噴射部７０は、排気通路２０内においてＤＰＦ３０の上流側に設けた酸化触媒（不図示）の上流側に燃料を噴射してもよい。これにより、早期に排気通路２０内の温度を高くできる。

昇温制御部１２４は、ＤＰＦ再生（ＤＰＦ３０が捕集したＰＭを燃焼させること）となるように、昇温制御を行う。昇温制御部１２４は、昇温制御として、排気通路２０内の異物を気化させ又は燃焼させる温度まで高くする。例えば、昇温制御部１２４は、イグニッションキー８０がオンされると、昇温制御を行う。これにより、油に含まれている異物を効果的に除去でき、油によって異物がＮＯｘセンサ６０、６５内に入ることを抑制できる。

異常判定部１２３は、昇温制御部１２４による昇温制御が行われた後に、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じているか否かを再度判定してもよい。すなわち、異常判定部１２３は、ＮＯｘセンサ６０、６５に生じていた異常が引き続き生じるか否かを確認する。ＮＯｘセンサ６０、６５に生じていた異常が異物に起因していない場合には、昇温制御を行っても、ＮＯｘセンサ６０、６５の異常が引き続き生じる。

報知制御部１２５は、ＮＯｘセンサ６０、６５に再度異常が生じていると判定された場合には、ＮＯｘセンサ６０、６５の清掃を促す報知を報知部８２に行わせる。報知部８２は、例えば、メッセージを表示したり、音でアナウンスしたりする。これにより、運転者等は、ＮＯｘセンサ６０、６５の清掃の対策を講じやすくなる。なお、報知制御部１２５は、通信装置や通信回線を介して、外部（例えば整備工場）に、ＮＯｘセンサ６０、６５の清掃が必要である旨を通知してもよい。

＜制御装置の動作例＞
ＮＯｘセンサ６０、６５の異常を判定する際の制御装置１００の動作例について、図３を参照しながら説明する。

図３は、ＮＯｘセンサ６０、６５の異常判定処理の一例を説明するためのフローチャートである。異常判定処理は、制御部１２０が記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することで、行われる。

ここでは、キー検出部１２２が、イグニッションキー８０がオフになったことを検出したところから開始される（ステップＳ１０２）。

まず、異常判定部１２３は、ＮＯｘセンサ６０、６５の出力値を取得する（ステップＳ１０４）。そして、異常判定部１２３は、出力値が記憶部１１０に記憶された所定値から乖離している場合には、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていると判定する（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）。一方で、異常判定部１２３は、出力値が所定値とほぼ同じである場合には、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていないと判定する（ステップＳ１０６：Ｎｏ）。

ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じている場合には、昇温制御部１２４は、排気通路２０内の温度を高くする昇温制御を行う（ステップＳ１０８）。例えば、昇温制御部１２４は、イグニッションキー８０のオン時に、燃料噴射部７０に燃料を噴射させて、排気通路２０内の温度を高くさせる。これにより、排気通路２０内の油等に含まれている異物が気化する。

その後、異常判定部１２３は、昇温制御を行っても、ＮＯｘセンサ６０、６５に再度異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。例えば、異常判定部１２３は、イグニッションキー８０のオフ時に、再度異常が生じているか否かを判定する。そして、再度異常が生じている場合には（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、報知制御部１２５は、ＮＯｘセンサ６０、６５の清掃を促す報知を行う（ステップＳ１１２）。

なお、上記では、イグニッションキー８０のオフ時に、異常判定を行って昇温制御を行うこととしたが、これに限定されない。例えば、車両のアイドルストップ時に異常判定を行い、エンジン再始動後に昇温制御を行ってもよい。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の制御装置１００は、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じているか否かを判定し、ＮＯｘセンサ６０、６５に異常が生じていると判定された場合には、排気通路２０内の温度を高くする昇温制御を行う。
これにより、仮に排気通路２０内に異物が油等に含まれて存在する場合には、昇温制御を行うことで、油等に含まれていた異物を燃焼させたり気化させたりすることができる。この結果、その後、異物が油等に含まれた状態で引き続きＮＯｘセンサ６０、６５に入ることを抑制できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ エンジン
２０ 排気通路
６０、６５ ＮＯｘセンサ
１２２ キー検出部
１２３ 異常判定部
１２４ 昇温制御部
１２５ 報知制御部
Ｓ 排気浄化システム

Claims (5)

1. 排気管を流れる内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、
   前記ＮＯｘセンサに異常が生じているか否かを判定する異常判定部と、
   前記ＮＯｘセンサに異常が生じていると判定された場合には、前記排気管内の温度を高くする昇温制御を行う昇温制御部と、
   を備える、排気浄化システム。
2. 前記異常判定部は、前記昇温制御が行われた後に、前記ＮＯｘセンサに異常が生じているか否かを再度判定し、
   再度異常が生じていると判定された場合には、前記ＮＯｘセンサの清掃を促す報知を行わせる報知制御部を更に備える、
   請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記昇温制御部は、前記内燃機関への燃料噴射又は前記排気管内において触媒の上流側への燃料噴射を行い、前記排気管内の温度を高くする、
   請求項１又は２に記載の排気浄化システム。
4. 前記昇温制御部は、前記昇温制御として、前記排気管内の異物を気化させる温度まで高くする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
5. 前記内燃機関が搭載された車両のキーがオフ状態であるか否かを判定するキー判定部を更に備え、
   前記異常判定部は、前記キーがオフ状態であると判定された場合に、前記ＮＯｘセンサに異常が生じているか否かを判定し、
   前記昇温制御部は、前記キーがオン状態であると判定されると、前記昇温制御を行う、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
   
   

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