JP5475243B2 - 還元剤供給装置の制御装置及び還元剤の回収方法並びに排気浄化装置 - Google Patents
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Description
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
本発明の第1の実施の形態にかかる排気浄化装置は、還元剤回収手段の作動開始後、還元剤供給経路内の圧力値を所定の基準値と比較して、当該圧力値が所定の基準値以下になったときに還元剤噴射弁を開く制御が行われる排気浄化装置である。
まず、本実施形態の排気浄化装置の全体構成の一例について図1を参照しつつ説明する。
図1に示す排気浄化装置10は、尿素水溶液が還元剤として用いられ、還元剤を混合分散させた排気ガスを、還元触媒13を通過させることにより、排気ガス中のNOXが選択的に還元される排気浄化装置である。この排気浄化装置10は、内燃機関5から排出される排気ガスが通過する排気通路の途中に配設され、排気ガス中に含まれるNOXを選択的に還元するための還元触媒13と、還元触媒13の上流側で排気通路中に還元剤を添加するための還元剤供給装置20とが備えられている。また、排気通路の還元触媒13の上流側及び下流側にはそれぞれ温度センサ15、16が配置されるとともに、還元触媒13の下流側にはNOXセンサ17が配置されている。このうち、還元触媒13や温度センサ15、16、NOXセンサ17の構成は特に制限されるものではなく、公知のものを使用することができる。
なお、本実施形態では、ECU70とDCU60とが別のコントロールユニットからなり、CAN65を介して情報のやり取りができるようにされているが、これらのECU70とDCU60とを一つのコントロールユニットとして構成しても構わない。
なお、「ポンプの駆動デューティ」とは、PWM(pulse width modulation)制御において、1周期当たりに占めるポンプの駆動時間の割合を意味している。
図1に示す排気浄化装置10に備えられたDCU60は、基本的には、適切な量の還元剤が排気通路11中に供給されるように、CAN65上に存在する様々な情報をもとにしてポンプ41及び還元剤噴射弁31の制御信号を送信するようになっている。また、このDCU60は、還元剤の回収制御を行うための制御装置としての機能を備えている。
このDCU60は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、CAN情報取生成部(図2では「CAN情報取出生成」と表記。)と、内燃機関の停止検知部(図2では「停止検知」と表記。)と、リバーティングバルブ制御部(図2では「rtv制御」と表記。)と、ポンプ制御部(図2では「pump制御」と表記。)と、還元剤噴射弁制御部(図2では「udv制御」と表記。)等を主要な要素として構成されている。そして、これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ(図示せず)によるプログラムの実行によって実現されるものである。
また、停止検知部では、内燃機関を始動するキースイッチがオンからオフにされた状態が検知できるようになっており、還元剤の回収制御を開始するきっかけとして利用されるようになっている。
内燃機関の運転時において、貯蔵タンク内の還元剤はポンプによって汲み上げられ、還元剤噴射弁に向けて圧送される。このとき、ポンプのフィードバック制御と、圧力制御弁とによって圧送される還元剤の圧力(圧力センサのセンサ値P)が一定の値に維持され、還元剤噴射弁が開いたときに排気通路内に還元剤が噴射される状態となっている。
したがって、圧力の基準値を200hPaから、大気圧マイナス100hPaの範囲内の値とすることがより好ましく、300hPaから、大気圧マイナス200hPaの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
次に、本実施形態の排気浄化装置に備えられた還元剤供給装置の制御装置(DCU)60による還元剤の回収方法の具体例について、図3のフロー及び図4のタイミングチャートを参照しつつ説明する。
ただし、リバーティングバルブrtvによって還元剤の流路を逆方向に切り換えるステップS4と、ポンプpumpを駆動させるステップS5とを実施する順序は逆であっても構わない。
このとき、還元剤噴射弁udvを開放状態で保持するようにしてもよいが、好ましくは、還元剤噴射弁udvを断続的に開けるようにする。還元剤噴射弁udvを断続的に開くようにした場合には、還元剤噴射弁udvが断続的に閉じられ、第2の供給通路内の圧力低下と還元剤噴射弁udv開放時の還元剤の回収とが交互に繰り返されるため、還元剤噴射弁udv開放時に効率的に還元剤が回収されるようになる。したがって、排気管内への還元剤の漏洩をより確実に防止することができる。
このようにして還元剤を貯蔵タンクに回収することにより、排気通路内への還元剤の漏洩が防止される結果、排気管内面でのアンモニアの析出や、還元剤によって濡らされることによる還元触媒の破損が防止されるとともに、還元剤の消費量を低減することができる。
本発明の第2の実施の形態にかかる排気浄化装置は、第1の実施の形態の排気浄化装置が、還元剤噴射弁を開く時期を判別する材料として第2の供給通路内の圧力値を利用しているのに対して、回収制御を開始してからの時間によって還元剤噴射弁を開く時期を判別する点で異なっている。以下、第1の実施の形態と共通する点については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
図5は、本実施形態の排気浄化装置に備えられるDCU160の構成を示す図であり、還元剤の回収制御を開始した時点からの経過時間を、タイマによって計時できるように構成されている。図5の例では、還元剤噴射弁制御部にタイマが備えられているが、還元剤噴射弁以外の部分にタイマがあってもよい。
次に、本実施形態の排気浄化装置に備えられたDCU160による還元剤の回収方法の具体例について、図6のフロー及び図7のタイミングチャートを参照しつつ説明する。
このようにして還元剤を貯蔵タンクに回収することにより、排気通路内への還元剤の漏洩が防止される結果、排気管内面でのアンモニアの析出や、還元剤によって濡らされることによる還元触媒の破損が防止されるとともに、還元剤の消費量を低減することができる。
Claims (3)
- 内燃機関の排気通路中に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、前記還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置における、前記還元剤の供給経路内の前記還元剤を回収する還元剤回収手段を備えた還元剤供給装置を制御するための還元剤供給装置の制御装置において、
前記内燃機関が停止したことを検知する停止検知部と、
前記内燃機関が停止したときに、前記還元剤供給経路内の前記還元剤の回収を開始させ
る還元剤回収手段制御部と、
前記還元剤回収手段の作動開始時には還元剤噴射弁を閉じておき、前記還元剤供給経路内の圧力が所定の基準値以下になったときに、前記還元剤を回収しながら前記還元剤噴射弁を断続的に開く噴射弁制御部と、
を備えることを特徴とする還元剤供給装置の制御装置。 - 内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、前記還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置における、前記内燃機関の停止時に還元剤供給経路内の前記還元剤を貯蔵タンクに回収する還元剤の回収方法において、
前記内燃機関の停止時に還元剤噴射弁を閉じた状態で還元剤回収手段の動作を開始する
とともに、前記還元剤供給経路内の圧力が所定の基準値以下になったときに、前記還元剤を回収しながら前記還元剤噴射弁を断続的に開くことを特徴とする還元剤の回収方法。 - 内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に還元剤を添加し、前記還元触媒で排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置において、
前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンク内の前記還元剤を圧送する圧送手段と、
圧送される前記還元剤の噴射制御を行う還元剤噴射弁と、
前記内燃機関の停止時に前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁までの経路内に残留する前記還元剤を前記貯蔵タンクに回収する還元剤回収手段と、
前記還元剤噴射弁を閉じた状態で前記還元剤回収手段の動作を開始し、前記経路内の圧
力が所定の基準値以下になったときに、前記還元剤を回収しながら前記還元剤噴射弁を断続的に開く還元剤噴射弁制御部と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置。
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