JP5003644B2

JP5003644B2 - Urea water addition device

Info

Publication number: JP5003644B2
Application number: JP2008256294A
Authority: JP
Inventors: 一徳鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-10-01
Also published as: JP2010084694A

Description

本発明は、内燃機関の排気に尿素水を添加する尿素水添加装置に関する。 The present invention relates to a urea water adding device for adding urea water to exhaust gas of an internal combustion engine.

内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘを還元する排気浄化装置として、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが公知である。ＳＣＲシステムを用いた排気浄化装置は、還元剤を添加することにより、排気に含まれるＮＯｘを選択的に窒素や水に還元する。一般に、還元剤として用いられる尿素は、水溶液である尿素水として排気に添加される。排気に添加された尿素水は、排気の熱によって分解し、還元剤であるアンモニアを生成する。一方、尿素水に含まれる尿素は、排気の熱や水分の蒸発によって結晶化あるいは化学変化を生じ、固体となって析出する。また、尿素水は、外気温の低下によって凍結するおそれがある。例えば、尿素水を貯える尿素水タンクと尿素水を噴射するインジェクタとを接続する尿素水通路において固体成分が析出すると、インジェクタの噴孔の目詰まりや閉弁不良などを招くという問題がある。また、尿素水が凍結すると、尿素水の供給が不十分になったり、凍結時の体積変化によって尿素水通路を形成する尿素水管部の損傷を招くおそれがある。そこで、特許文献１では、内燃機関の運転が停止すると、尿素水タンクからインジェクタへ尿素水を供給する尿素水ポンプを逆回転させ、尿素水通路に残留する尿素水を尿素水タンクへ吸い戻すことが提案されている。 An SCR (Selective Catalytic Reduction) system is known as an exhaust purification device that reduces NOx discharged from an internal combustion engine, particularly a diesel engine. An exhaust gas purification apparatus using an SCR system selectively reduces NOx contained in exhaust gas to nitrogen or water by adding a reducing agent. In general, urea used as a reducing agent is added to exhaust gas as urea water that is an aqueous solution. The urea water added to the exhaust is decomposed by the heat of the exhaust to generate ammonia as a reducing agent. On the other hand, urea contained in urea water is crystallized or chemically changed due to heat of exhaust gas or evaporation of moisture, and is precipitated as a solid. In addition, urea water may freeze due to a decrease in outside air temperature. For example, when a solid component is deposited in a urea water passage that connects a urea water tank that stores urea water and an injector that injects urea water, there is a problem in that the nozzle hole of the injector is clogged or the valve is closed poorly. Further, when the urea water is frozen, there is a possibility that the urea water supply becomes insufficient, or the urea water pipe portion forming the urea water passage is damaged due to a volume change at the time of freezing. Therefore, in Patent Document 1, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the urea water pump that supplies urea water from the urea water tank to the injector is reversely rotated, and the urea water remaining in the urea water passage is sucked back into the urea water tank. Has been proposed.

しかしながら、尿素水通路を形成する尿素水管部は、内周壁に微少な凹凸を有している。そのため、尿素水通路に残留する尿素水を尿素水ポンプで吸い戻しても、微量の尿素水が尿素水通路に残留する。また、残留した尿素水は、重力方向において尿素水管部の低い位置に集中しやすくなる。その結果、尿素水通路に残留あるいは尿素水通路の一部に集中する尿素水から固体成分が析出または尿素水が凍結するという問題がある。
特開２００８−１０１５６４号公報 However, the urea water pipe part forming the urea water passage has minute irregularities on the inner peripheral wall. Therefore, even if the urea water remaining in the urea water passage is sucked back by the urea water pump, a trace amount of urea water remains in the urea water passage. Further, the remaining urea water tends to concentrate at a low position of the urea water pipe portion in the direction of gravity. As a result, there is a problem that solid components are precipitated from the urea water remaining in the urea water passage or concentrated in a part of the urea water passage, or the urea water is frozen.
JP 2008-101564 A

そこで、本発明の目的は、尿素水通路への尿素水の残留を低減する尿素水添加装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a urea water adding device that reduces the residual of urea water in the urea water passage.

請求項１記載の発明では、尿素水通路を形成する尿素水管部は少なくとも内周壁が撥水性を有している。そのため、例えば内燃機関の停止後などに尿素水ポンプによって尿素水通路に存在する尿素水を尿素水タンク側へ吸い戻すとき、尿素水通路を形成する尿素水管部には尿素水が付着しにくくなる。すなわち、尿素水管部に撥水性を付与することにより、尿素水ポンプによる尿素水通路に存在する尿素水の吸い戻しが容易になる。したがって、尿素水通路への尿素水の残留を低減することができる。そして、尿素水の残留が低減されることにより、残留する尿素水を原因とする凍結や固体成分の析出が抑えられ、インジェクタの目詰まりや閉弁不良などを低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, at least the inner peripheral wall of the urea water pipe portion forming the urea water passage has water repellency. Therefore, for example, when the urea water existing in the urea water passage is sucked back to the urea water tank side by the urea water pump after the internal combustion engine is stopped, the urea water does not easily adhere to the urea water pipe portion forming the urea water passage. . That is, by imparting water repellency to the urea water pipe portion, the urea water present in the urea water passage by the urea water pump can be easily sucked back. Therefore, the remaining urea water in the urea water passage can be reduced. By reducing the remaining urea water, freezing and solid component precipitation caused by the remaining urea water can be suppressed, and injector clogging, poor valve closing, and the like can be reduced.

請求項２記載の発明では、尿素水管部は撥水性の材料で形成されている。そのため、尿素水通路を形成する尿素水管部の内壁は撥水性を有している。その結果、尿素水ポンプで尿素水通路に存在する尿素水を吸い戻すとき、尿素水通路への尿素水の残留を低減することができる。
請求項３記載の発明では、尿素水管部は撥水層を有している。そのため、尿素水通路を形成する尿素水管部の内壁は撥水性を有している。その結果、尿素水ポンプで尿素水通路に存在する尿素水を吸い戻すとき、尿素水通路への尿素水の残留を低減することができる。 In the invention according to claim 2, the urea water pipe portion is formed of a water repellent material. Therefore, the inner wall of the urea water pipe part forming the urea water passage has water repellency. As a result, when the urea water existing in the urea water passage is sucked back by the urea water pump, the residual urea water in the urea water passage can be reduced.
In the invention according to claim 3, the urea water tube portion has a water repellent layer. Therefore, the inner wall of the urea water pipe part forming the urea water passage has water repellency. As a result, when the urea water existing in the urea water passage is sucked back by the urea water pump, the residual urea water in the urea water passage can be reduced.

請求項４記載の発明では、尿素水管部は撥水性樹脂からなる内管部材と金属からなる外管部材との二重管構造を有している。そのため、尿素水通路を形成する内管部材の内壁は撥水性を有している。その結果、尿素水ポンプで尿素水通路に存在する尿素水を吸い戻すとき、尿素水通路への尿素水の残留を低減することができる。また、外管部材を金属で形成することにより、尿素水管部は外管部材の外側から加熱可能である。これにより、仮に尿素水通路で尿素水が凍結している場合でも、外管部材を加熱することにより、内管部材が形成する尿素水通路で凍結する尿素水も加熱される。したがって、尿素水を速やかに解凍することができる。 In the invention according to claim 4, the urea water pipe part has a double pipe structure of an inner pipe member made of water-repellent resin and an outer pipe member made of metal. Therefore, the inner wall of the inner tube member that forms the urea water passage has water repellency. As a result, when the urea water existing in the urea water passage is sucked back by the urea water pump, the residual urea water in the urea water passage can be reduced. Moreover, the urea water pipe part can be heated from the outside of the outer pipe member by forming the outer pipe member from metal. Thereby, even if urea water is frozen in the urea water passage, the urea water frozen in the urea water passage formed by the inner pipe member is also heated by heating the outer pipe member. Therefore, urea water can be thawed quickly.

請求項１記載の発明では、尿素水ポンプとインジェクタとの間の尿素水管部にリリーフ弁を備えている。リリーフ弁は、尿素水通路と大気との間を開閉する。例えばインジェクタを閉弁させ、尿素水ポンプで尿素水通路に存在する尿素水を吸い戻すとき、尿素水ポンプによる吸引によって尿素水通路は減圧される。そのため、継続的に尿素水ポンプで尿素水通路の尿素水を吸い戻すと、時間の経過とともに吸い戻しの効率が低下する。そこで、断続的にリリーフ弁を開閉することにより、尿素水通路に大気が導入され、尿素水通路の圧力は回復する。その結果、尿素水通路に存在する尿素水の吸い戻しが容易になる。したがって、より迅速かつ確実に尿素水を吸い戻すことができる。 In the first aspect of the present invention, the urea water pipe portion between the urea water pump and the injector is provided with a relief valve. The relief valve opens and closes between the urea water passage and the atmosphere. For example, when the injector is closed and the urea water existing in the urea water passage is sucked back by the urea water pump, the urea water passage is decompressed by suction by the urea water pump. For this reason, if the urea water in the urea water passage is continuously sucked back by the urea water pump, the efficiency of the sucking back decreases with time. Therefore, by intermittently opening and closing the relief valve, the atmosphere is introduced into the urea water passage, and the pressure in the urea water passage is recovered. As a result, it becomes easy to suck back urea water existing in the urea water passage. Therefore, urea water can be sucked back more quickly and reliably.

請求項１記載の発明では、リリーフ弁とインジェクタとの間に開閉弁を備えている。開閉弁は、リリーフ弁と連動して作動する。具体的にはリリーフ弁が尿素水通路と大気との間を開放しているとき、開閉弁はリリーフ弁とインジェクタとの間の尿素水通路を遮断する。一方、リリーフ弁が尿素水通路と大気との間を遮断しているとき、開閉弁はリリーフ弁とインジェクタとの間の尿素水通路を開放する。したがって、リリーフ弁よりも尿素水ポンプ側の尿素水をより迅速かつ確実に吸い戻すことができる。 According to the first aspect of the present invention, an on-off valve is provided between the relief valve and the injector. The on-off valve operates in conjunction with the relief valve. Specifically, when the relief valve opens between the urea water passage and the atmosphere, the on-off valve blocks the urea water passage between the relief valve and the injector. On the other hand, when the relief valve shuts off the urea water passage and the atmosphere, the open / close valve opens the urea water passage between the relief valve and the injector. Therefore, the urea water on the urea water pump side can be sucked back more quickly and reliably than the relief valve.

請求項５記載の発明では、リリーフ弁とインジェクタとの間の尿素水通路への尿素水の残留を許容している。インジェクタは、排気通路を形成する排気管部に設けられている。そのため、内燃機関が始動すると、インジェクタは排気通路を流れる排気によって速やかに加熱される。また、リリーフ弁とインジェクタとの間の尿素水通路の全長を短縮することにより、リリーフ弁とインジェクタとの間の尿素水通路も排気通路を流れる排気によって速やかに加熱される。これらの結果、仮にインジェクタの近傍に残留する尿素水が凍結しても、内燃機関の始動とともに速やかに解凍される。一方、上記の理由によってインジェクタの近傍における尿素水の残留を許容することにより、凍結しやすく解凍が比較的困難なリリーフ弁よりも尿素水タンク側における尿素水の吸い戻しが容易になる。したがって、凍結しやすい部分での尿素水を迅速かつ確実に吸い戻すことができる。
請求項６記載の発明では、請求項７記載の発明のようにインジェクタの近傍における尿素水の残留を許容する場合、外気温によってはインジェクタの近傍の尿素水も凍結し、解凍が困難になるおそれがある。このような場合、尿素水ポンプは、インジェクタの近傍側からも尿素水を吸い戻す。したがって、より確実に尿素水の凍結を低減することができる。 In the fifth aspect of the present invention, urea water remains in the urea water passage between the relief valve and the injector. The injector is provided in an exhaust pipe portion that forms an exhaust passage. Therefore, when the internal combustion engine is started, the injector is quickly heated by the exhaust gas flowing through the exhaust passage. Further, by shortening the total length of the urea water passage between the relief valve and the injector, the urea water passage between the relief valve and the injector is also quickly heated by the exhaust gas flowing through the exhaust passage. As a result, even if urea water remaining in the vicinity of the injector is frozen, it is quickly thawed as the internal combustion engine is started. On the other hand, by allowing the urea water to remain in the vicinity of the injector for the above-described reason, the urea water can be sucked back on the urea water tank side more easily than the relief valve that is easily frozen and relatively difficult to defrost. Therefore, it is possible to quickly and reliably suck back the urea water at the portion that is easily frozen.
In the sixth aspect of the invention, when allowing the urea water to remain in the vicinity of the injector as in the seventh aspect of the invention, the urea water in the vicinity of the injector may be frozen depending on the outside air temperature, making it difficult to thaw. There is. In such a case, the urea water pump sucks back urea water from the vicinity of the injector. Therefore, freezing of urea water can be reduced more reliably.

以下、本発明による尿素水添加装置の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による尿素水添加装置を適用したディーゼルエンジンの排気浄化システムを図１に示す。
排気浄化システム１０は、内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と省略する。）１１および尿素水添加装置１２を備えている。エンジン１１は、ディーゼルエンジンに限らず、例えばガソリンエンジンやガスタービンエンジンであってもよい。排気浄化システム１０は、尿素水添加装置１２で添加された尿素水を用いてエンジン１１の排気管部１３を流れる排気に含まれるＮＯｘを分解する。排気管部１３は、一方の端部がエンジン１１に接続している。排気管部１３は、エンジン１１と反対側の端部が大気に開放されている。排気管部１３は、筒状であり、内部に排気通路１４を形成している。エンジン１１から排出された排気は、排気管部１３が形成する排気通路１４を流れる。排気浄化システム１０は、排気通路１４においてエンジン１１側から順にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１５および酸化触媒１６と、ＳＣＲ触媒１７と、アンモニアスリップ触媒１８とを備えている。ＤＰＦ１５および酸化触媒１６は、一体に構成されている。ＤＰＦ１５は、排気に含まれる微少な炭素粒子を捕集する。酸化触媒１６は、排気に含まれるＨＣやＣＯの水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）への酸化を促進する。ＳＣＲ触媒１７は、尿素水添加装置１２で添加された尿素水を用いて排気に含まれるＮＯｘの還元を促進する。アンモニアスリップ触媒１８は、ＳＣＲ触媒１７を通過した排気に含まれる余剰のアンモニアの酸化を促進する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of a urea water addition apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component, and description is abbreviate | omitted.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an exhaust gas purification system for a diesel engine to which a urea water adding apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
The exhaust purification system 10 includes a diesel engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 11 and a urea water addition device 12 as an internal combustion engine. The engine 11 is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine or a gas turbine engine, for example. The exhaust purification system 10 decomposes NOx contained in the exhaust flowing through the exhaust pipe portion 13 of the engine 11 using the urea water added by the urea water adding device 12. One end of the exhaust pipe portion 13 is connected to the engine 11. The end of the exhaust pipe 13 opposite to the engine 11 is open to the atmosphere. The exhaust pipe portion 13 has a cylindrical shape and forms an exhaust passage 14 therein. Exhaust gas discharged from the engine 11 flows through an exhaust passage 14 formed by the exhaust pipe portion 13. The exhaust purification system 10 includes a DPF (Diesel Particulate Filter) 15, an oxidation catalyst 16, an SCR catalyst 17, and an ammonia slip catalyst 18 in order from the engine 11 side in the exhaust passage 14. The DPF 15 and the oxidation catalyst 16 are integrally formed. The DPF 15 collects minute carbon particles contained in the exhaust gas. The oxidation catalyst 16 promotes oxidation of HC and CO contained in the exhaust into water (H ₂ O) and carbon dioxide (CO ₂ ). The SCR catalyst 17 promotes the reduction of NOx contained in the exhaust gas using the urea water added by the urea water addition device 12. The ammonia slip catalyst 18 promotes oxidation of excess ammonia contained in the exhaust gas that has passed through the SCR catalyst 17.

尿素水添加装置１２は、尿素水タンク２１、インジェクタ２２、尿素水管部２３および尿素水ポンプ２４を備えている。尿素水タンク２１は、インジェクタ２２によって排気に添加される尿素水すなわち尿素の水溶液を貯えている。インジェクタ２２は、排気管部１３に設けられ、尿素水タンク２１から供給された尿素水を排気通路１４を流れる排気に噴射する。インジェクタ２２は、排気通路１４を形成する排気管部１３を貫いており、尿素水を噴射する噴孔２５が排気通路１４に露出している。インジェクタ２２は、排気の流れ方向においてＳＣＲ触媒１７の上流側に設けられている。すなわち、インジェクタ２２は、ＳＣＲ触媒１７へ流入する排気に尿素水を噴射する。インジェクタ２２は、図示しない電磁弁を有しており、電気的な指令によって噴孔２５を開閉することにより、尿素水の噴射を断続する。 The urea water addition device 12 includes a urea water tank 21, an injector 22, a urea water pipe portion 23, and a urea water pump 24. The urea water tank 21 stores urea water added to the exhaust gas by the injector 22, that is, an aqueous solution of urea. The injector 22 is provided in the exhaust pipe section 13 and injects urea water supplied from the urea water tank 21 into the exhaust flowing through the exhaust passage 14. The injector 22 passes through the exhaust pipe portion 13 that forms the exhaust passage 14, and the injection hole 25 that injects urea water is exposed to the exhaust passage 14. The injector 22 is provided on the upstream side of the SCR catalyst 17 in the exhaust flow direction. That is, the injector 22 injects urea water into the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 17. The injector 22 has a solenoid valve (not shown), and intermittently injects urea water by opening and closing the injection hole 25 according to an electrical command.

尿素水管部２３は、尿素水タンク２１とインジェクタ２２とを接続している。尿素水管部２３は、尿素水タンク２１とインジェクタ２２との間で尿素水が流れる尿素水通路２６を形成している。尿素水タンク２１に貯えられた尿素水は、尿素水管部２３が形成する尿素水通路２６を経由してインジェクタ２２へ供給される。尿素水管部２３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素含有樹脂で形成されている。これにより、図２に示すように尿素水通路２６を形成する尿素水管部２３の内周壁２７は、撥水性を有している。この場合、尿素水管部２３の内周壁２７は、水との接触角度が８０°以上、好ましくは９０°以上となる撥水性を有していることが望ましい。フッ素含有樹脂の場合、水との接触角度は約１０５°程度である。また、尿素水管部２３は、図３に示すように例えば金属や樹脂の配管部材２８の内側に撥水層２９を形成する構成としてもよい。この場合、金属や樹脂の配管部材２８の内側には、例えばＰＴＦＥやパーフルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）などの撥水層２９を形成する。さらに、尿素水管部２３は、図４に示すように例えば金属製の外管部材３１の内側に撥水性の樹脂からなる内管部材３２を挿入した二重環構造としてもよい。この場合、外管部材３１を金属で形成することにより、外管部材３１の耐熱性が向上する。そのため、外管部材３１の外周側にヒータなどの加熱部３３を設けることにより、外管部材３１は加熱可能となる。例えば内管部材３２の内周側に残留する尿素水が凍結した場合、加熱部３３で外管部材３１を加熱することにより、内管部材３２および尿素水通路２６の温度も上昇する。その結果、凍結した尿素水は、容易に解凍される。このとき、加熱部３３は金属製の外管部材３１を加熱するため、内管部材３２の耐熱性が比較的低い場合でも、内管部材３２に加熱による影響を与えることなく尿素水の解凍が促進される。 The urea water pipe section 23 connects the urea water tank 21 and the injector 22. The urea water pipe portion 23 forms a urea water passage 26 through which urea water flows between the urea water tank 21 and the injector 22. The urea water stored in the urea water tank 21 is supplied to the injector 22 via the urea water passage 26 formed by the urea water pipe portion 23. The urea water pipe portion 23 is formed of a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE). Thereby, as shown in FIG. 2, the inner peripheral wall 27 of the urea water pipe portion 23 forming the urea water passage 26 has water repellency. In this case, it is desirable that the inner peripheral wall 27 of the urea water pipe portion 23 has water repellency such that the contact angle with water is 80 ° or more, preferably 90 ° or more. In the case of a fluorine-containing resin, the contact angle with water is about 105 °. Moreover, the urea water pipe part 23 is good also as a structure which forms the water-repellent layer 29 inside the piping member 28 of a metal or resin, for example, as shown in FIG. In this case, a water repellent layer 29 such as PTFE or perfluoroalkylsilane (FAS) is formed on the inside of the piping member 28 made of metal or resin. Furthermore, the urea water pipe portion 23 may have a double ring structure in which an inner pipe member 32 made of a water-repellent resin is inserted inside a metal outer pipe member 31 as shown in FIG. In this case, the heat resistance of the outer tube member 31 is improved by forming the outer tube member 31 from metal. Therefore, the outer tube member 31 can be heated by providing the heating section 33 such as a heater on the outer peripheral side of the outer tube member 31. For example, when the urea water remaining on the inner peripheral side of the inner pipe member 32 is frozen, the temperature of the inner pipe member 32 and the urea water passage 26 is also increased by heating the outer pipe member 31 with the heating unit 33. As a result, the frozen urea water is easily thawed. At this time, since the heating unit 33 heats the metal outer tube member 31, even when the heat resistance of the inner tube member 32 is relatively low, the thawing of urea water can be performed without affecting the inner tube member 32 due to heating. Promoted.

尿素水ポンプ２４は、図１に示すように尿素水管部２３に設けられ、尿素水タンク２１に貯えられた尿素水を加圧してインジェクタ２２へ供給する。これとともに、尿素水ポンプ２４は、インジェクタ２２による尿素水の噴射後に、尿素水管部２３に残留する尿素水を尿素水タンク２１側へ吸い戻す。本実施形態の場合、尿素水ポンプ２４は、尿素水タンク２１の内部に設けられた、いわゆるインタンク式のポンプである。したがって、尿素水通路２６は、尿素水ポンプ２４の図示しない吸入口からインジェクタ２２まで延びている。以下の説明では、尿素水ポンプ２４で尿素水タンク２１からインジェクタ２２へ尿素水を供給する回転方向を尿素水ポンプ２４の正回転方向とし、尿素水ポンプ２４でインジェクタ２２および尿素水通路２６側から尿素水タンク２１へ尿素水を吸い戻す回転方向を尿素水ポンプ２４の逆回転方向とする。 As shown in FIG. 1, the urea water pump 24 is provided in the urea water pipe portion 23, pressurizes the urea water stored in the urea water tank 21, and supplies it to the injector 22. At the same time, the urea water pump 24 sucks the urea water remaining in the urea water pipe portion 23 back to the urea water tank 21 side after the urea water is injected by the injector 22. In the case of the present embodiment, the urea water pump 24 is a so-called in-tank pump provided inside the urea water tank 21. Therefore, the urea water passage 26 extends from a suction port (not shown) of the urea water pump 24 to the injector 22. In the following description, the rotation direction in which urea water is supplied from the urea water tank 21 to the injector 22 by the urea water pump 24 is the normal rotation direction of the urea water pump 24, and the urea water pump 24 from the injector 22 and the urea water passage 26 side. The rotation direction in which urea water is sucked back into the urea water tank 21 is defined as the reverse rotation direction of the urea water pump 24.

排気浄化システム１０は、保温装置４０を備えている。保温装置４０は、エンジン１１の排熱を利用して尿素水タンク２１および尿素水管部２３を保温する。保温装置４０は、温水通路部４１を有している。温水通路部４１は、エンジン１１のラジエータ４２を経由して温水が循環する。エンジン１１の冷却水は、一部がラジエータ４２から温水通路部４１へ導かれる。これにより、ラジエータ４２で放熱されるエンジン１１の冷却水の一部は、温水通路部４１を循環する。温水通路部４１は、途中で尿素水タンク２１側のタンク温水通路部４３と尿素水管部２３側の管部温水通路部４４とに分岐している。タンク温水通路部４３は、尿素水タンク２１に設けられている熱交換部４５に接続している。これにより、尿素水タンク２１に貯えられている尿素水は、熱交換部４５に供給された温水によって保温される。熱交換部４５を通過した温水は、リターン通路部４６を経由してラジエータ４２へ戻される。 The exhaust purification system 10 includes a heat retaining device 40. The heat retaining device 40 retains the urea water tank 21 and the urea water pipe portion 23 using the exhaust heat of the engine 11. The heat retaining device 40 has a hot water passage portion 41. In the hot water passage portion 41, hot water circulates via the radiator 42 of the engine 11. A part of the cooling water of the engine 11 is guided from the radiator 42 to the hot water passage 41. Thereby, a part of the cooling water of the engine 11 radiated by the radiator 42 circulates through the hot water passage portion 41. The hot water passage portion 41 branches in the middle into a tank hot water passage portion 43 on the urea water tank 21 side and a pipe portion hot water passage portion 44 on the urea water pipe portion 23 side. The tank hot water passage portion 43 is connected to a heat exchange portion 45 provided in the urea water tank 21. Thereby, the urea water stored in the urea water tank 21 is kept warm by the hot water supplied to the heat exchange unit 45. The hot water that has passed through the heat exchanging section 45 is returned to the radiator 42 via the return passage section 46.

管部温水通路部４４は、尿素水タンク２１からインジェクタ２２へ至る尿素水管部２３の少なくとも一部に設けられている。管部温水通路部４４は、例えば尿素水通路２６を形成する尿素水管部２３を覆う二重環構造である。これにより、尿素水管部２３は、外側を覆う管部温水通路部４４を流れる温水によって保温される。管部温水通路部４４へ流入した温水は、リターン通路部４６に合流してラジエータ４２へ戻される。 The pipe portion hot water passage section 44 is provided in at least a part of the urea water pipe section 23 extending from the urea water tank 21 to the injector 22. The pipe part hot water passage part 44 has, for example, a double ring structure that covers the urea water pipe part 23 that forms the urea water passage 26. Thereby, the urea water pipe part 23 is kept warm by the hot water flowing through the pipe part hot water passage part 44 covering the outside. The hot water that has flowed into the pipe warm water passage 44 joins the return passage 46 and is returned to the radiator 42.

保温装置４０は、ラジエータ４２から冷却水の一部を尿素水添加装置１２の尿素水タンク２１および尿素水管部２３に導くことにより、尿素水タンク２１に貯えられた尿素水および尿素水通路２６を流れる尿素水を保温する。これにより、尿素水タンク２１および尿素水通路２６における尿素水の凍結は低減される。また、エンジン１１の始動によって冷却水の温度が上昇すると、尿素水タンク２１および尿素水通路２６の温度も上昇する。そのため、仮に尿素水タンク２１および尿素水通路２６において尿素水が凍結した場合でも、凍結した尿素水の解凍が促進される。 The heat retaining device 40 guides part of the cooling water from the radiator 42 to the urea water tank 21 and the urea water pipe portion 23 of the urea water adding device 12, thereby reducing the urea water and urea water passage 26 stored in the urea water tank 21. Keep the flowing urea water warm. Thereby, freezing of the urea water in the urea water tank 21 and the urea water passage 26 is reduced. Further, when the temperature of the cooling water is increased by starting the engine 11, the temperatures of the urea water tank 21 and the urea water passage 26 are also increased. Therefore, even if the urea water is frozen in the urea water tank 21 and the urea water passage 26, thawing of the frozen urea water is promoted.

尿素水添加装置１２は、リリーフ弁５１および開閉弁５２を有している。リリーフ弁５１は、尿素水管部２３の途中に設けられ、尿素水管部２３が形成する尿素水通路２６と大気との間を開閉する。すなわち、リリーフ弁５１が開放されると、尿素水通路２６は大気に接続され、尿素水通路２６は大気圧となる。一方、リリーフ弁５１が閉鎖されると、尿素水通路２６と大気との間は遮断される。 The urea water addition device 12 has a relief valve 51 and an opening / closing valve 52. The relief valve 51 is provided in the middle of the urea water pipe part 23 and opens and closes the urea water passage 26 formed by the urea water pipe part 23 and the atmosphere. That is, when the relief valve 51 is opened, the urea water passage 26 is connected to the atmosphere, and the urea water passage 26 is at atmospheric pressure. On the other hand, when the relief valve 51 is closed, the urea water passage 26 and the atmosphere are blocked.

開閉弁５２は、尿素水管部２３のリリーフ弁５１よりもインジェクタ２２側に設けられている。開閉弁５２は、リリーフ弁５１と連動して、リリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６を開閉する。具体的には、リリーフ弁５１が尿素水通路２６を大気に開放しているとき、開閉弁５２はリリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６を遮断する。一方、リリーフ弁５１が尿素水通路２６と大気との間を遮断しているとき、開閉弁５２はリリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６を開放する。 The on-off valve 52 is provided closer to the injector 22 than the relief valve 51 of the urea water pipe portion 23. The on-off valve 52 opens and closes the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22 in conjunction with the relief valve 51. Specifically, when the relief valve 51 opens the urea water passage 26 to the atmosphere, the on-off valve 52 blocks the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22. On the other hand, when the relief valve 51 blocks the urea water passage 26 and the atmosphere, the on-off valve 52 opens the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22.

排気浄化システム１０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの制御装置５３を備えている。制御装置５３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭから構成されるマイクロコンピュータを有している。制御装置５３は、例えば図示しないアクセル開度センサやエンジンの回転数センサなどに接続され、これらのアクセル開度センサや回転数センサなどから出力された信号に基づいてエンジン１１の運転状態を検出する。また、排気浄化システム１０は、ＮＯｘセンサ５４およびＮＨ_３センサ５５を有している。ＮＯｘセンサ５４は、排気管部１３においてＳＣＲ触媒１７の排気出口側に設けられ、排気通路１４を流れる排気に含まれるＮＯｘの量を検出する。ＮＯｘセンサ５４は、検出した排気中のＮＯｘの量を電気信号として制御装置５３へ出力する。ＮＨ_３センサ５５は、排気管部１３においてアンモニアスリップ触媒１８の排気出口側に設けられ、排気通路１４を流れる排気に含まれるＮＨ_３の量を検出する。ＮＨ_３センサ５５は、検出した排気中のＮＨ_３の量を電気信号として制御装置５３へ出力する。制御装置５３は、検出したエンジン１１の運転状態、排気中のＮＯｘの量およびＮＨ_３の量などに基づいて排気通路１４を流れる排気に添加する尿素水の量を算出するとともに、尿素水ポンプ２４およびインジェクタ２２を制御して、インジェクタ２２から排気に添加される尿素水の量を制御する。
また、制御装置５３は、リリーフ弁５１および開閉弁５２に接続している。リリーフ弁５１および開閉弁５２は、いずれも制御装置５３によって開閉される電磁弁で構成されている。そのため、制御装置５３は、リリーフ弁５１および開閉弁５２へ電気信号を出力することにより、リリーフ弁５１および開閉弁５２の開閉を制御する。 The exhaust purification system 10 includes a control device 53 such as an ECU (Electronic Control Unit). The control device 53 has a microcomputer composed of a CPU, ROM and RAM (not shown). The control device 53 is connected to, for example, an accelerator opening sensor (not shown) or an engine speed sensor, and detects the operating state of the engine 11 based on signals output from the accelerator opening sensor and the engine speed sensor. . Further, the exhaust purification system 10 has a NOx sensor 54 and an NH ₃ sensor 55. The NOx sensor 54 is provided on the exhaust outlet side of the SCR catalyst 17 in the exhaust pipe section 13 and detects the amount of NOx contained in the exhaust flowing through the exhaust passage 14. The NOx sensor 54 outputs the detected amount of NOx in the exhaust gas to the control device 53 as an electrical signal. The NH ₃ sensor 55 is provided on the exhaust outlet side of the ammonia slip catalyst 18 in the exhaust pipe section 13 and detects the amount of NH ₃ contained in the exhaust flowing through the exhaust passage 14. The NH ₃ sensor 55 outputs the detected amount of NH ₃ in the exhaust gas to the control device 53 as an electrical signal. The control device 53 calculates the amount of urea water added to the exhaust gas flowing through the exhaust passage 14 based on the detected operating state of the engine 11, the amount of NOx in the exhaust gas, the amount of NH ₃ , and the like, and the urea water pump 24. And the injector 22 is controlled to control the amount of urea water added to the exhaust gas from the injector 22.
The control device 53 is connected to the relief valve 51 and the open / close valve 52. The relief valve 51 and the open / close valve 52 are both electromagnetic valves that are opened and closed by the control device 53. Therefore, the control device 53 controls the opening and closing of the relief valve 51 and the on-off valve 52 by outputting electric signals to the relief valve 51 and the on-off valve 52.

本実施形態の場合、インジェクタ２２は、制御装置５３から通電することにより噴孔２５を開放して尿素水を噴射し、制御装置５３から通電されていないとき尿素水の噴射を停止する。また、リリーフ弁５１は、制御装置５３から通電することにより尿素水通路２６を大気へ開放し、制御装置５３から通電されないとき尿素水通路２６と大気との間を遮断する。すなわち、インジェクタ２２およびリリーフ弁５１は、制御装置５３からの通電によって開放されるノーマリークローズ弁である。一方、開閉弁５２は、制御装置５３から通電することにより尿素水通路２６を閉鎖し、制御装置５３から通電されないとき尿素水通路２６を開放する。すなわち、開閉弁５２は、制御装置５３からの通電によって閉鎖されるノーマリーオープン弁である。 In the case of this embodiment, the injector 22 opens the nozzle hole 25 by energizing from the control device 53 to inject urea water, and stops the urea water injection when the control device 53 is not energized. The relief valve 51 opens the urea water passage 26 to the atmosphere when energized from the control device 53, and shuts off the urea water passage 26 and the atmosphere when the control device 53 is not energized. That is, the injector 22 and the relief valve 51 are normally closed valves that are opened by energization from the control device 53. On the other hand, the on-off valve 52 closes the urea water passage 26 when energized from the control device 53, and opens the urea water passage 26 when no power is supplied from the control device 53. That is, the on-off valve 52 is a normally open valve that is closed by energization from the control device 53.

次に、上記の構成による排気浄化システム１０による尿素水の吸い戻しの作動について図５および図６を用いて説明する。図５は処理の流れを示す概略図であり、図６は処理のタイムチャートを示す概略図である。
制御装置５３は、図示しないイグニションスイッチがオフになったか否かを判断する（Ｓ１０１）。例えばエンジン１１が車両に搭載されている場合、制御装置５３は車両のイグニションスイッチがオフになったか否かを判断する。制御装置５３は、イグニションスイッチがオフになるまで待機する。図６においてイグニションスイッチがオフになったときを、ｔ０とする。制御装置５３は、イグニションスイッチがオンの間、すなわちエンジン１１が運転状態にあるとき、エンジン１１の負荷、排気中のＮＯｘの量およびＮＨ_３の量などに基づいて、所定量の尿素水を排気に添加する。この場合、制御装置５３は、尿素水ポンプ２４に通電して尿素水タンク２１に貯えられている尿素水をインジェクタ２２へ供給するとともに、インジェクタ２２の図示しない電磁弁に通電して尿素水の噴射を断続する。制御装置５３は、エンジン１１が運転している間、すなわちイグニションスイッチがオンの間、インジェクタ２２への尿素水の供給およびインジェクタ２２からの尿素水の噴射を制御する。 Next, the operation of sucking back urea water by the exhaust purification system 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic diagram showing a flow of processing, and FIG. 6 is a schematic diagram showing a time chart of processing.
The control device 53 determines whether or not an ignition switch (not shown) is turned off (S101). For example, when the engine 11 is mounted on the vehicle, the control device 53 determines whether or not the ignition switch of the vehicle is turned off. The control device 53 waits until the ignition switch is turned off. In FIG. 6, the time when the ignition switch is turned off is set to t0. Controller 53, while the ignition switch is ON, i.e., when the engine 11 is in operation, the load of the engine 11 and the like based on the amount and the amount of NH ₃ in the NOx in the exhaust gas, the exhaust gas a quantity of urea water Add to. In this case, the control device 53 energizes the urea water pump 24 to supply the urea water stored in the urea water tank 21 to the injector 22 and also energizes a solenoid valve (not shown) of the injector 22 to inject urea water. Intermittently. The control device 53 controls the supply of urea water to the injector 22 and the injection of urea water from the injector 22 while the engine 11 is in operation, that is, while the ignition switch is on.

Ｓ１０１においてイグニションスイッチがオフになると、制御装置５３は尿素水の吸い戻し作動に移行する（Ｓ１０２）。制御装置５３は、尿素水の吸い戻し作動に移行すると、吸引時間Ｔ１を設定する（Ｓ１０３）。ここで、吸引時間Ｔ１は、尿素水ポンプ２４により尿素水通路２６の尿素水を尿素水タンク２１側へ吸い戻す時間である。
制御装置５３は、Ｓ１０３において吸引時間Ｔ１を設定すると、インジェクタ２２への通電を停止する（Ｓ１０４）。そして、制御装置５３は、リリーフ弁５１に通電するとともに（Ｓ１０５）、開閉弁５２にも通電する（Ｓ１０６）。制御装置５３からインジェクタ２２への通電が停止されているとき、インジェクタ２２は全閉となり、尿素水の噴射を停止している。一方、制御装置５３からリリーフ弁５１へ通電すると、リリーフ弁５１は開弁して尿素水通路２６を大気に開放する。また、制御装置５３から開閉弁５２へ通電すると、開閉弁５２は尿素水通路２６を閉鎖する。 When the ignition switch is turned off in S101, the control device 53 shifts to urea water sucking back operation (S102). When the control device 53 shifts to the urea water suction operation, the control device 53 sets the suction time T1 (S103). Here, the suction time T1 is a time for sucking the urea water in the urea water passage 26 back to the urea water tank 21 side by the urea water pump 24.
When the suction time T1 is set in S103, the control device 53 stops energization of the injector 22 (S104). The control device 53 energizes the relief valve 51 (S105) and energizes the on-off valve 52 (S106). When energization from the control device 53 to the injector 22 is stopped, the injector 22 is fully closed, and the urea water injection is stopped. On the other hand, when the control device 53 energizes the relief valve 51, the relief valve 51 opens to open the urea water passage 26 to the atmosphere. When the control device 53 energizes the open / close valve 52, the open / close valve 52 closes the urea water passage 26.

制御装置５３は、インジェクタ２２への通電の停止、リリーフ弁５１および開閉弁５２へ通電するとともに、尿素水ポンプ２４を逆回転方向へ駆動する（Ｓ１０７）。制御装置５３は、Ｓ１０７において尿素水ポンプ２４を駆動してからのカウントが吸引時間Ｔ１に到達したか否かを判断する（Ｓ１０８）。制御装置５３は、吸引時間Ｔ１が経過するまで尿素水ポンプ２４の逆回転方向への駆動を継続する。ところで、制御装置５３は、イグニッションスイッチがオフになると、インジェクタ２２への通電を停止する。そのため、インジェクタ２２からの尿素水の噴射は停止される。インジェクタ２２からの尿素水の噴射を停止することにより、尿素水通路２６には尿素水ポンプ２４から吐出されたもののインジェクタ２２から噴射されていない尿素水が残留する。そのため、制御装置５３は、尿素水ポンプ２４を逆回転方向へ駆動し、尿素水通路２６に残留する尿素水を尿素水タンク２１へ吸い戻すための吸い戻し作動を実施する。このとき、吸引時間Ｔ１が経過するまでリリーフ弁５１は開弁するとともに、インジェクタ２２および開閉弁５２は閉弁している。その結果、リリーフ弁５１から尿素水タンク２１までの尿素水通路２６に残留する尿素水は、尿素水ポンプ２４によって吸い戻され、残量が図６に示すように減少する。 The controller 53 stops energization of the injector 22, energizes the relief valve 51 and the on-off valve 52, and drives the urea water pump 24 in the reverse rotation direction (S107). The controller 53 determines whether or not the count after the urea water pump 24 is driven in S107 has reached the suction time T1 (S108). The control device 53 continues to drive the urea water pump 24 in the reverse rotation direction until the suction time T1 elapses. By the way, when the ignition switch is turned off, the control device 53 stops energizing the injector 22. Therefore, the injection of urea water from the injector 22 is stopped. By stopping the injection of urea water from the injector 22, urea water that has been discharged from the urea water pump 24 but not injected from the injector 22 remains in the urea water passage 26. Therefore, the control device 53 drives the urea water pump 24 in the reverse rotation direction, and performs a suck back operation for sucking the urea water remaining in the urea water passage 26 back to the urea water tank 21. At this time, the relief valve 51 is opened and the injector 22 and the on-off valve 52 are closed until the suction time T1 elapses. As a result, the urea water remaining in the urea water passage 26 from the relief valve 51 to the urea water tank 21 is sucked back by the urea water pump 24, and the remaining amount decreases as shown in FIG.

制御装置５３は、Ｓ１０８において吸引時間Ｔ１が経過したと判断すると、すなわち図６の時期ｔ１に到達すると、減圧時間Ｔ２を設定する（Ｓ１０９）。制御装置５３は、Ｓ１０９において減圧時間Ｔ２を設定すると、インジェクタ２２への通電を停止したまま（Ｓ１１０）、リリーフ弁５１への通電を停止するとともに（Ｓ１１１）、開閉弁５２への通電も停止する（Ｓ１１２）。これにより、リリーフ弁５１は閉弁して尿素水通路２６と大気との間を遮断するとともに、開閉弁５２は尿素水通路２６を開放する。このとき、尿素水ポンプ２４は、逆回転方向への駆動を継続する。その結果、尿素水ポンプ２４からインジェクタ２２に至る尿素水通路２６は、尿素水ポンプ２４の逆回転によって減圧される。尿素水通路２６を減圧することにより、尿素水通路２６に残留する尿素水だけでなく微少な通路を形成しているインジェクタ２２に残留する尿素水も、尿素水タンク２１へ吸い戻される。 When the control device 53 determines that the suction time T1 has elapsed in S108, that is, when the time t1 in FIG. 6 is reached, the controller 53 sets the pressure reduction time T2 (S109). When the pressure reducing time T2 is set in S109, the control device 53 stops energizing the injector 22 (S110) while stopping energizing the injector 22 (S111), and also stops energizing the on-off valve 52. (S112). As a result, the relief valve 51 is closed to shut off the urea water passage 26 and the atmosphere, and the on-off valve 52 opens the urea water passage 26. At this time, the urea water pump 24 continues to drive in the reverse rotation direction. As a result, the urea water passage 26 from the urea water pump 24 to the injector 22 is decompressed by the reverse rotation of the urea water pump 24. By reducing the pressure of the urea water passage 26, not only the urea water remaining in the urea water passage 26 but also the urea water remaining in the injector 22 forming a minute passage is sucked back into the urea water tank 21.

制御装置５３は、Ｓ１１０からＳ１１２においてインジェクタ２２への通電を停止したままリリーフ弁５１および開閉弁５２への通電を停止してからのカウントが、減圧時間Ｔ２に到達したか否かを判断する（Ｓ１１３）。制御装置５３は、減圧時間Ｔ２に到達するまで、リリーフ弁５１および開閉弁５２への通電を停止した状態を維持する。一方、制御装置５３は、減圧時間Ｔ２に到達したと判断、すなわち図６のｔ２に到達すると、吸引時間Ｔ３を設定する（Ｓ１１４）。 The control device 53 determines whether or not the count after stopping the energization of the relief valve 51 and the on-off valve 52 while the energization of the injector 22 is stopped in S110 to S112 has reached the decompression time T2 ( S113). The control device 53 maintains the state where the energization to the relief valve 51 and the on-off valve 52 is stopped until the pressure reducing time T2 is reached. On the other hand, the control device 53 determines that the pressure reduction time T2 has been reached, that is, when it reaches t2 in FIG. 6, sets the suction time T3 (S114).

制御装置５３は、Ｓ１１４において吸引時間Ｔ３を設定すると、インジェクタ２２への通電を停止したまま（Ｓ１１５）、リリーフ弁５１への通電を再開するとともに（Ｓ１１６）、開閉弁５２への通電も再開する（Ｓ１１７）。これにより、リリーフ弁５１は再び開弁して尿素水通路２６を大気に開放するとともに、開閉弁５２は再び閉弁して尿素水通路２６を閉鎖する。この間、尿素水ポンプ２４は逆回転方向への駆動を継続しているため、尿素水通路２６に残留する尿素水は尿素水通路２６が大気に開放された状態で尿素水タンク２１へ吸い戻される。 When the suction time T3 is set in S114, the controller 53 resumes energization to the relief valve 51 (S116) while energizing the injector 22 is stopped (S115), and also resumes energization to the on-off valve 52. (S117). Accordingly, the relief valve 51 is opened again to open the urea water passage 26 to the atmosphere, and the on-off valve 52 is closed again to close the urea water passage 26. During this time, since the urea water pump 24 continues to drive in the reverse rotation direction, the urea water remaining in the urea water passage 26 is sucked back into the urea water tank 21 with the urea water passage 26 opened to the atmosphere. .

制御装置５３は、リリーフ弁５１および開閉弁５２へ再び通電してからのカウントが、吸引時間Ｔ３に到達したか否かを判断する（Ｓ１１８）。制御装置５３は、吸引時間Ｔ３に到達するまでリリーフ弁５１および開閉弁５２への通電を継続する。一方、制御装置５３は、吸引時間Ｔ３に到達したと判断、すなわち図６のｔ３に到達すると、吸い戻し作動サイクルが予め設定された設定回数Ｎまで繰り返されたか否かを判断する（Ｓ１１９）。上述のように、制御装置５３は、減圧時間Ｔ２のリリーフ弁５１および開閉弁５２への通電の停止と、吸引時間Ｔ３のリリーフ弁５１および開閉弁５２への通電とからなる吸い戻し作動サイクルを実施する。このリリーフ弁５１および開閉弁５２への通電の停止と、リリーフ弁５１および開閉弁５２への通電とからなる吸い戻しサイクルは、予め設定されたＮ回繰り返される。そのため、制御装置５３は、この吸い戻しサイクルが設定回数Ｎに達したか否かを判断する。 The control device 53 determines whether or not the count after the energization of the relief valve 51 and the on-off valve 52 has reached the suction time T3 (S118). The control device 53 continues energizing the relief valve 51 and the on-off valve 52 until the suction time T3 is reached. On the other hand, when determining that the suction time T3 has been reached, that is, when reaching t3 in FIG. 6, the control device 53 determines whether or not the suck back operation cycle has been repeated up to a preset number of times N (S119). As described above, the control device 53 performs a sucking back operation cycle including stopping energization of the relief valve 51 and the on-off valve 52 during the pressure reduction time T2 and energization of the relief valve 51 and the on-off valve 52 during the suction time T3. carry out. This suck back cycle consisting of stopping energization of the relief valve 51 and the on-off valve 52 and energizing the relief valve 51 and the on-off valve 52 is repeated N times set in advance. Therefore, the control device 53 determines whether or not this suck-back cycle has reached the set number N.

制御装置５３は、Ｓ１１９において吸い戻しサイクルが設定回数Ｎまで繰り返されたと判断、すなわち図６のｔｎに到達すると、尿素水ポンプ２４への通電を停止する（Ｓ１２０）。すなわち、尿素水ポンプ２４は、正回転または逆回転のいずれも行わない停止状態へ移行する。これとともに、制御装置５３は、インジェクタ２２の通電を停止した状態のまま、リリーフ弁５１および開閉弁５２への通電も停止する。これにより、リリーフ弁５１は尿素水通路２６と大気との間を遮断するとともに、開閉弁５２はリリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６を閉鎖する。そして、制御装置５３は、尿素水の吸い戻し作動を終了し（Ｓ１２１）、全体の電源をオフにする（Ｓ１２２）。 The control device 53 determines that the suck-back cycle has been repeated up to the set number N in S119, that is, when tn in FIG. 6 is reached, the energization of the urea water pump 24 is stopped (S120). That is, the urea water pump 24 shifts to a stopped state where neither forward rotation nor reverse rotation is performed. At the same time, the control device 53 stops the energization to the relief valve 51 and the on-off valve 52 while the energization of the injector 22 is stopped. Thereby, the relief valve 51 shuts off the urea water passage 26 and the atmosphere, and the open / close valve 52 closes the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22. And the control apparatus 53 complete | finishes the sucking-back operation | movement of urea water (S121), and turns off the whole power supply (S122).

上記にように吸い戻しサイクルを繰り返すことにより、図６に示すように尿素水通路２６に残留する尿素水は徐々に減少する。特にリリーフ弁５１を閉じたまま尿素水ポンプ２４で尿素水通路２６を減圧することにより、インジェクタ２２に残留する尿素水の吸い戻しがより促進される。すなわち、リリーフ弁５１が尿素水通路２６と大気との間を遮断しているとき、開閉弁５２はリリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６を開放している。そのため、尿素水ポンプ２４が尿素水通路２６を減圧することにより、インジェクタ２２の微細な隙間に残留する尿素水も尿素水ポンプ２４によって尿素水タンク２１へ吸い戻される。 By repeating the suck-back cycle as described above, the urea water remaining in the urea water passage 26 gradually decreases as shown in FIG. In particular, by reducing the pressure of the urea water passage 26 with the urea water pump 24 while the relief valve 51 is closed, the sucking back of the urea water remaining in the injector 22 is further promoted. That is, when the relief valve 51 blocks the urea water passage 26 and the atmosphere, the on-off valve 52 opens the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22. Therefore, when the urea water pump 24 depressurizes the urea water passage 26, the urea water remaining in the minute gap of the injector 22 is also sucked back into the urea water tank 21 by the urea water pump 24.

上記の吸引時間Ｔ１、Ｔ３および減圧時間Ｔ２は、尿素水通路２６の全長や容積、あるいは尿素水通路２６に残留する尿素水の量などによって予め任意に設定される。
以上説明したように第１実施形態では、尿素水通路２６を形成する尿素水管部２３は撥水性を有している。そのため、エンジン１１の停止後に尿素水ポンプ２４によって尿素水通路２６に存在する尿素水を尿素水タンク２１側へ吸い戻すとき、尿素水通路２６を形成する尿素水管部２３には尿素水が付着しにくく、尿素水の残留が低減される。すなわち、尿素水管部２３に撥水性を付与することにより、尿素水ポンプ２４による尿素水通路２６に存在する尿素水の吸い戻しが容易になる。したがって、尿素水通路２６への尿素水の残留を低減することができる。そして、尿素水の残留が低減されることにより、残留する尿素水を原因とする凍結や固体成分の析出が抑えられ、インジェクタ２２の目詰まりや閉弁不良などを低減することができる。 The suction times T1 and T3 and the decompression time T2 are arbitrarily set in advance according to the total length and volume of the urea water passage 26, the amount of urea water remaining in the urea water passage 26, and the like.
As described above, in the first embodiment, the urea water pipe portion 23 that forms the urea water passage 26 has water repellency. Therefore, when the urea water existing in the urea water passage 26 is sucked back to the urea water tank 21 side by the urea water pump 24 after the engine 11 is stopped, the urea water adheres to the urea water pipe portion 23 forming the urea water passage 26. It is difficult to reduce the residual urea water. That is, by imparting water repellency to the urea water pipe portion 23, the urea water existing in the urea water passage 26 by the urea water pump 24 can be easily sucked back. Therefore, the remaining urea water in the urea water passage 26 can be reduced. Further, by reducing the remaining urea water, freezing and solid component precipitation caused by the remaining urea water can be suppressed, and clogging of the injector 22 and poor valve closing can be reduced.

また、第１実施形態では、尿素水管部２３に設けられているリリーフ弁５１は、尿素水通路２６と大気との間を開閉する。インジェクタ２２が閉弁し、尿素水ポンプ２４で尿素水通路２６に存在する尿素水を吸い戻すとき、尿素水ポンプ２４による吸引によって尿素水通路２６は減圧される。そのため、継続的に尿素水ポンプ２４で尿素水通路２６の尿素水を吸い戻すと、時間の経過とともに吸い戻しの効率が低下する。そこで、断続的にリリーフ弁５１を開閉することにより、尿素水通路２６に大気が導入され、尿素水通路２６の圧力は回復する。その結果、尿素水通路２６に存在する尿素水の吸い戻しが容易になる。したがって、より迅速かつ確実に尿素水を吸い戻すことができる。 Moreover, in 1st Embodiment, the relief valve 51 provided in the urea water pipe part 23 opens and closes between the urea water channel | path 26 and air | atmosphere. When the injector 22 is closed and the urea water existing in the urea water passage 26 is sucked back by the urea water pump 24, the urea water passage 26 is decompressed by the suction by the urea water pump 24. Therefore, if the urea water in the urea water passage 26 is continuously sucked back by the urea water pump 24, the efficiency of the sucking back decreases with time. Therefore, by intermittently opening and closing the relief valve 51, the atmosphere is introduced into the urea water passage 26, and the pressure in the urea water passage 26 is restored. As a result, it becomes easy to suck back urea water existing in the urea water passage 26. Therefore, urea water can be sucked back more quickly and reliably.

また、第１実施形態では、リリーフ弁５１とインジェクタ２２との間に開閉弁５２を備えている。開閉弁５２は、リリーフ弁５１と連動して尿素水通路２６を開閉する。そのため、リリーフ弁５１の開放によって導入された空気のインジェクタ２２側への進入が低減される。これにより、例えばインジェクタ２２に残留する尿素水が噴孔２５から排気通路１４へ吹き出したり、微細な隙間が多く形成されるインジェクタ２２において尿素水の吸い戻しを阻害する要因となる気泡の発生などが低減される。また、第１実施形態の場合、リリーフ弁５１の開放時に開閉弁５２を閉鎖することにより、尿素水ポンプ２４による吸い戻しの対象となる容積は低減される。したがって、リリーフ弁５１よりも尿素水ポンプ２４側の尿素水をより迅速かつ確実に吸い戻すことができる。 In the first embodiment, an on-off valve 52 is provided between the relief valve 51 and the injector 22. The on-off valve 52 opens and closes the urea water passage 26 in conjunction with the relief valve 51. Therefore, the approach of the air introduced by opening the relief valve 51 to the injector 22 side is reduced. As a result, for example, urea water remaining in the injector 22 blows out from the nozzle hole 25 to the exhaust passage 14, or generation of bubbles that inhibits sucking back of urea water in the injector 22 in which many fine gaps are formed. Reduced. In the case of the first embodiment, by closing the on-off valve 52 when the relief valve 51 is opened, the volume to be sucked back by the urea water pump 24 is reduced. Therefore, the urea water on the urea water pump 24 side than the relief valve 51 can be sucked back more quickly and reliably.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による排気浄化システムの作動のタイムチャートを図７に示す。
第２実施形態では、制御装置５３は、尿素水の吸い戻しの途中で吸い戻し動作を終了する。インジェクタ２２は、図示しないハウジングの内部をニードルが往復移動する構成である。そのため、インジェクタ２２の内部では、ハウジングとニードルとの間には微少な隙間が形成され、尿素水が残留しやすい。そこで、第２実施形態では、積極的に吸い戻し動作を途中で終了し、リリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６およびインジェクタ２２への尿素水の残留を許容している。 (Second Embodiment)
FIG. 7 shows a time chart of the operation of the exhaust purification system according to the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, the control device 53 ends the suck back operation during the urea water suck back. The injector 22 is configured such that the needle reciprocates inside a housing (not shown). Therefore, a minute gap is formed between the housing and the needle inside the injector 22, and urea water tends to remain. Therefore, in the second embodiment, the sucking back operation is actively terminated halfway, and the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22 and the urea water remaining in the injector 22 are allowed.

インジェクタ２２は、排気通路１４を形成する排気管部１３に設けられている。そのため、エンジン１１が始動すると、インジェクタ２２は排気通路１４を流れる排気によって速やかに加熱される。また、リリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６の全長を短縮することにより、リリーフ弁５１とインジェクタ２２との間の尿素水通路２６も排気通路１４を流れる排気によって速やかに加熱される。これらの結果、仮にインジェクタ２２の近傍で残留した尿素水が凍結しても、エンジン１１の始動とともに速やかな解凍を図ることができる。また、リリーフ弁５１よりも尿素水タンク２１側の尿素水通路２６は、リリーフ弁５１よりもインジェクタ２２側の尿素水通路２６と比較して形状が簡単であり、尿素水が残留しにくい。そのため、インジェクタ２２の近傍における尿素水の残留を許容することにより、リリーフ弁５１よりも尿素水タンク２１側の尿素水通路２６における尿素水の吸い戻しは容易になる。 The injector 22 is provided in the exhaust pipe portion 13 that forms the exhaust passage 14. Therefore, when the engine 11 is started, the injector 22 is quickly heated by the exhaust gas flowing through the exhaust passage 14. Further, by shortening the total length of the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22, the urea water passage 26 between the relief valve 51 and the injector 22 is also quickly heated by the exhaust gas flowing through the exhaust passage 14. The As a result, even if the urea water remaining in the vicinity of the injector 22 is frozen, it can be quickly thawed as the engine 11 is started. Further, the urea water passage 26 closer to the urea water tank 21 than the relief valve 51 has a simpler shape than the urea water passage 26 closer to the injector 22 than the relief valve 51, and urea water hardly remains. Therefore, by allowing the urea water to remain in the vicinity of the injector 22, it is easier to suck back the urea water in the urea water passage 26 on the urea water tank 21 side than the relief valve 51.

一方、インジェクタ２２の近傍における尿素水の残留を許容する場合、外気温によってはインジェクタ２２の近傍の尿素水も凍結し、解凍が困難になるおそれがある。そこで、外気温が低下し、インジェクタ２２の近傍に残留する尿素水にも凍結が予想される場合、制御装置５３は吸い戻し動作を再開し、インジェクタ２２の近傍に残留する尿素水を尿素水タンク２１へ吸い戻す。制御装置５３は、図示しない外気温センサなどによって外気温を検出する。例えばエンジン１１を車両に搭載する場合、外気温センサは車両に設けられている空調機器の温度センサなどで代用してもよい。また、外気温センサは、エンジン１１の冷却水の温度を検出する冷却水温センサを利用してもよい。 On the other hand, when allowing the urea water to remain in the vicinity of the injector 22, the urea water in the vicinity of the injector 22 may be frozen depending on the outside air temperature, making it difficult to thaw. Therefore, when the outside air temperature decreases and the urea water remaining in the vicinity of the injector 22 is expected to freeze, the control device 53 resumes the suck back operation, and the urea water remaining in the vicinity of the injector 22 is removed from the urea water tank. Suck back to 21. The control device 53 detects the outside air temperature using an outside air temperature sensor (not shown). For example, when the engine 11 is mounted on a vehicle, the outside air temperature sensor may be replaced with a temperature sensor of an air conditioner provided in the vehicle. The outside air temperature sensor may use a cooling water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water of the engine 11.

第２実施形態では、尿素水が凍結しにくい、あるいは尿素水が凍結しても解凍しやすいインジェクタ２２の近傍に残留する尿素水は残留を許容している。これにより、より尿素水の凍結を招きやすいリリーフ弁５１よりも尿素水タンク２１側の尿素水通路２６に残留する尿素水が優先的に吸い戻される。したがって、凍結しやすい部分での尿素水を迅速かつ確実に吸い戻すことができ、より確実に尿素水の凍結を低減することができる。 In the second embodiment, the urea water remaining in the vicinity of the injector 22 that is difficult to freeze or that can be thawed even when the urea water is frozen is allowed to remain. As a result, the urea water remaining in the urea water passage 26 on the urea water tank 21 side is sucked back more preferentially than the relief valve 51 that is more likely to cause the urea water to freeze. Therefore, it is possible to quickly and surely suck back the urea water at the portion that is likely to freeze, and it is possible to more reliably reduce the freezing of the urea water.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による排気浄化システムを図８に示す。
第３実施形態では、図８に示すように尿素水タンク２１とインジェクタ２２との間は単純に尿素水管部２３によって接続されている。尿素水管部２３は、第１実施形態と同様に撥水性のある材料で形成、または撥水層もしくは撥水性の内管部材を有している。また、尿素水管部２３は、リリーフ弁や開閉弁などが設けられていない。このように、尿素水タンク２１とインジェクタ２２とを接続し尿素水通路２６を形成する尿素水管部２３に撥水性を付与するだけで、エンジン１１の停止後に尿素水ポンプ２４を逆方向へ回転させると、尿素水通路２６への尿素水の残留は低減される。したがって、尿素水通路２６に残留する尿素水の凍結を低減することができる。 (Third embodiment)
An exhaust purification system according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the third embodiment, the urea water tank 21 and the injector 22 are simply connected by a urea water pipe portion 23 as shown in FIG. The urea water pipe portion 23 is formed of a water repellent material as in the first embodiment, or has a water repellent layer or a water repellent inner pipe member. Moreover, the urea water pipe part 23 is not provided with a relief valve, an on-off valve, or the like. In this way, the urea water pump 24 is rotated in the reverse direction after the engine 11 is stopped only by imparting water repellency to the urea water pipe portion 23 that connects the urea water tank 21 and the injector 22 and forms the urea water passage 26. As a result, the amount of urea water remaining in the urea water passage 26 is reduced. Therefore, freezing of the urea water remaining in the urea water passage 26 can be reduced.

（その他の実施形態）
以上説明した第１実施形態および第２実施形態では、図６および図７に示すように尿素水の吸い戻し作動を実施するとき、インジェクタ２２は通電が停止、すなわち噴孔２５が閉じられている例について説明した。しかし、制御装置５３は、リリーフ弁５１および開閉弁５２に連動してインジェクタ２２を開閉する構成としてもよい。具体的には、リリーフ弁５１が尿素水通路２６を大気に開放し、開閉弁５２が尿素水通路２６を遮断しているとき、インジェクタ２２は通電が停止すなわち噴孔２５が閉じられる。そして、リリーフ弁５１が尿素水通路２６と大気との間を閉鎖し、開閉弁５２が尿素水通路２６を開放しているとき、インジェクタ２２は通電すなわち噴孔２５が開放される。このように、リリーフ弁５１が閉じ、開閉弁５２が開いているとき、尿素水ポンプ２４によって尿素水通路２６は減圧される。噴孔２５の開口面積は微少であるため、インジェクタ２２の噴孔２５を開放すると、インジェクタ２２に残留する尿素水は噴孔２５から噴射されることなく、尿素水通路２６側へ流れる。そして、インジェクタ２２の噴孔２５からは、排気通路１４の空気が導入される。これにより、インジェクタ２２に残留する尿素水は、噴孔２５から導入された空気とともに尿素水通路２６側へ吸い戻される。その結果、インジェクタ２２に残留する尿素水をより低減することができる。 (Other embodiments)
In the first and second embodiments described above, when the urea water sucking back operation is performed as shown in FIGS. 6 and 7, the injector 22 is not energized, that is, the nozzle hole 25 is closed. An example was described. However, the control device 53 may be configured to open and close the injector 22 in conjunction with the relief valve 51 and the opening / closing valve 52. Specifically, when the relief valve 51 opens the urea water passage 26 to the atmosphere and the on-off valve 52 blocks the urea water passage 26, the injector 22 stops energization, that is, the injection hole 25 is closed. When the relief valve 51 closes the urea water passage 26 and the atmosphere and the open / close valve 52 opens the urea water passage 26, the injector 22 is energized, that is, the injection hole 25 is opened. Thus, when the relief valve 51 is closed and the on-off valve 52 is open, the urea water passage 26 is depressurized by the urea water pump 24. Since the opening area of the injection hole 25 is very small, when the injection hole 25 of the injector 22 is opened, the urea water remaining in the injector 22 flows toward the urea water passage 26 without being injected from the injection hole 25. The air in the exhaust passage 14 is introduced from the nozzle hole 25 of the injector 22. Thereby, the urea water remaining in the injector 22 is sucked back together with the air introduced from the nozzle hole 25 toward the urea water passage 26 side. As a result, the urea water remaining in the injector 22 can be further reduced.

一方、排気通路１４の排気には微少な粒子などの異物が含まれているおそれがある。そのため、インジェクタ２２の噴孔２５を開放し排気を導入することにより、インジェクタ２２の内部に異物が侵入し、インジェクタ２２の閉弁不良や噴孔２５の目詰まりを招くおそれがある。そこで、インジェクタ２２は、リリーフ弁５１および開閉弁５２に連動して常に開閉するのではなく、所定の間隔あるいは所定の時期にのみ噴孔２５を開閉する構成としてもよい。 On the other hand, the exhaust gas in the exhaust passage 14 may contain foreign matters such as fine particles. Therefore, by opening the nozzle hole 25 of the injector 22 and introducing exhaust gas, foreign matter may enter the inside of the injector 22, leading to poor valve closing of the injector 22 and clogging of the nozzle hole 25. Therefore, the injector 22 may be configured to open and close the nozzle hole 25 only at a predetermined interval or at a predetermined time, instead of always opening and closing in conjunction with the relief valve 51 and the open / close valve 52.

また、第１実施形態では、尿素水管部２３にリリーフ弁５１および開閉弁５２の双方を設ける例について説明した。しかし、尿素水管部２３にリリーフ弁５１のみを設けてもよい。この場合、インジェクタ２２は、開閉弁５２の代わりにリリーフ弁５１に連動して噴孔２５を開閉する構成としてもよい。すなわち、開閉弁５２の機能をインジェクタ２２に付与してもよい。さらに、第３実施形態において、尿素水ポンプ２４が作動しているとき、インジェクタ２２を断続的に開閉させてもよい。尿素水ポンプ２４が作動することにより、尿素水通路２６は減圧される。そこで、インジェクタ２２を断続的に開閉することにより、噴孔２５から排気通路１４の排気が導入され、尿素水通路２６の圧力が回復する。但し、この場合も、上述のように噴孔２５から排気中の異物が侵入するおそれがあるので、インジェクタ２２は間欠的に開閉することが望ましい。 In the first embodiment, the example in which both the relief valve 51 and the on-off valve 52 are provided in the urea water pipe portion 23 has been described. However, only the relief valve 51 may be provided in the urea water pipe portion 23. In this case, the injector 22 may be configured to open and close the injection hole 25 in conjunction with the relief valve 51 instead of the opening / closing valve 52. That is, the function of the on-off valve 52 may be imparted to the injector 22. Further, in the third embodiment, when the urea water pump 24 is operating, the injector 22 may be opened and closed intermittently. By operating the urea water pump 24, the urea water passage 26 is depressurized. Therefore, by intermittently opening and closing the injector 22, the exhaust gas in the exhaust passage 14 is introduced from the nozzle hole 25, and the pressure in the urea water passage 26 is recovered. However, also in this case, it is desirable that the injector 22 be opened and closed intermittently because foreign matter in the exhaust may enter from the nozzle hole 25 as described above.

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.

本発明の第１実施形態による排気浄化システムを示す模式図The schematic diagram which shows the exhaust gas purification system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による尿素水添加装置において尿素水管部を示す断面図Sectional drawing which shows a urea water pipe part in the urea water addition apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による尿素水添加装置において尿素水管部の他の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows the other Example of a urea water pipe part in the urea water addition apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による尿素水添加装置において尿素水管部の他の実施例を示す断面図Sectional drawing which shows the other Example of a urea water pipe part in the urea water addition apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による排気浄化システムの作動の流れを示す概略図Schematic which shows the flow of an operation | movement of the exhaust gas purification system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による排気浄化システムの作動のタイミングを示す概略図Schematic which shows the timing of the action | operation of the exhaust gas purification system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態による排気浄化システムの作動のタイミングを示す概略図Schematic which shows the timing of the action | operation of the exhaust gas purification system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による排気浄化システムを示す模式図The schematic diagram which shows the exhaust gas purification system by 3rd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

図面中、１０は排気浄化システム、１１はエンジン（内燃機関）、１２は尿素水添加装置、１３は排気管部、１４は排気通路、２１は尿素水タンク、２２はインジェクタ、２３は尿素水管部、２４は尿素水ポンプ、２６は尿素水通路、２７は内周壁、２９は撥水層、３１は外管部材、３２は内管部材、５１はリリーフ弁、５２は開閉弁を示す。 In the drawings, 10 is an exhaust purification system, 11 is an engine (internal combustion engine), 12 is a urea water addition device, 13 is an exhaust pipe section, 14 is an exhaust passage, 21 is a urea water tank, 22 is an injector, and 23 is a urea water pipe section. , 24 is a urea water pump, 26 is a urea water passage, 27 is an inner peripheral wall, 29 is a water repellent layer, 31 is an outer pipe member, 32 is an inner pipe member, 51 is a relief valve, and 52 is an on-off valve.

Claims

A urea water addition device for adding urea water to exhaust gas flowing through an exhaust passage of an internal combustion engine,
A urea water tank for storing urea water;
An injector that is provided in an exhaust pipe portion that forms the exhaust passage, and injects urea water into the exhaust flowing through the exhaust passage;
Connecting the urea water tank and the injector, forming a urea water passage through which urea water flows between the urea water tank and the injector, and a urea water pipe portion having at least an inner peripheral wall having water repellency;
Urea water provided in the urea water pipe section, supplying urea water from the urea water tank to the injector side via the urea water passage, or existing in the urea water passage on the injector side from the urea water tank A urea water pump that sucks back the urea water tank side,
A relief valve that is provided in the urea water pipe section between the urea water pump and the injector, and opens and closes between the urea water passage and the atmosphere;
An on-off valve provided in the urea water pipe section between the relief valve and the injector, and closes or opens the urea water passage between the relief valve and the injector in conjunction with opening or closing of the relief valve When,
A urea water addition apparatus comprising:

2. The urea water adding device according to claim 1, wherein the urea water pipe portion is formed of a water repellent material.

2. The urea water adding device according to claim 1, wherein the urea water pipe portion has a water repellent water repellent layer on an inner peripheral wall forming the urea water passage.

The said urea water pipe part has an inner pipe member which consists of water-repellent resin and forms the said urea water channel | path, and an outer pipe member which consists of metal and covers the outer peripheral side of the said inner pipe member. The urea water addition apparatus as described.

When the urea water pump sucks back the urea water existing in the urea water passage on the injector side from the urea water tank to the urea water tank side, the urea water pump is present on the urea water pump side from the relief valve. The water is sucked back into the urea water tank, and urea water existing on the injector side from the relief valve is allowed to remain in a urea water passage between the relief valve and the injector. Urea water addition equipment.

The urea water pump sucks the urea water back to the urea water pump when the urea water remaining in the urea water passage between the relief valve and the injector may freeze. 5. The urea water addition apparatus according to 5.