JP6615724B2 - Exhaust treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンが排出する排気ガスを浄化する排気処理装置のエンジン停止時の制御に関する。 The present invention relates to control of an exhaust treatment device that purifies exhaust gas discharged from an engine when the engine is stopped.
従来、ディーゼルエンジン等のエンジンが排出する排気ガスのうちの窒素酸化物(NOx)を低減するために排気管内のSCR(Selective Catalyst Reduction)触媒の上流に設けられる噴射弁を用いて尿素水を噴射して、排気ガス中の窒素酸化物を還元する技術が公知である。このような尿素水は、−11℃を下回ると凍結する場合がある。尿素水が凍結すると配管が詰まり、次回のエンジン始動時に尿素水の噴射に支障をきたすことになる。また、尿素水は、高温で劣化する特性があるため、高負荷運転後のエンジン停止時に尿素水が高温の状態で維持されると、劣化が促進する場合がある。 Conventionally, urea water is injected using an injection valve provided upstream of an SCR (Selective Catalyst Reduction) catalyst in an exhaust pipe in order to reduce nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas exhausted by an engine such as a diesel engine. A technique for reducing nitrogen oxide in exhaust gas is known. Such urea water may freeze when it falls below -11 ° C. If the urea water freezes, the piping will be clogged, which will hinder the injection of urea water at the next engine start. Moreover, since urea water has the characteristic of degrading at high temperatures, deterioration may be accelerated if the urea water is maintained in a high temperature state when the engine is stopped after a high load operation.
このような問題に対して、たとえば、特開2010−255608号公報(特許文献1)には、エンジンの停止後に尿素水を噴射弁に供給するためのポンプを逆転動作させて、配管内に残留する尿素水をタンクに戻す技術が開示される。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-255608 (Patent Document 1) addresses such a problem by causing the pump for supplying urea water to the injection valve after the engine is stopped to move in the reverse direction and remain in the pipe. A technique for returning urea water to the tank is disclosed.
ところで、尿素水を噴射する噴射弁は、複数個設けられる場合がある。たとえば、エンジンがV型のエンジンである場合には、2本の排気管が並列的にエンジンに接続される。そのため、2本の排気管の各々に尿素水を噴射するために噴射弁を2個設ける必要がある。噴射弁が複数個設けられる場合には、配管、ポンプあるいはタンクを個別に設けるとコストや重量等が増加することになる。そのため、配管を途中で分岐させて各噴射弁に接続するなどして、配管の一部、ポンプおよびタンクを共通の構成にすることが考えられる。 By the way, a plurality of injection valves for injecting urea water may be provided. For example, when the engine is a V-type engine, two exhaust pipes are connected to the engine in parallel. Therefore, it is necessary to provide two injection valves in order to inject urea water into each of the two exhaust pipes. In the case where a plurality of injection valves are provided, the cost, weight, and the like increase if piping, pumps, or tanks are individually provided. Therefore, it is conceivable to make a part of the piping, the pump and the tank have a common configuration by branching the piping halfway and connecting it to each injection valve.
しかしながら、配管の分岐点から各噴射弁までの経路においては、単純に配管長さが異なる場合や、配管長さが仮に同じでも、レイアウトの差異あるいは噴射弁の噴孔の大きさのばらつき等により圧力損失が異なる場合がある。そのため、ポンプの逆転動作により尿素水をタンクに吸い戻すときに、各噴射弁から分岐点までの尿素水の吸い戻しを同時に完了することは困難となる。また、配管の分岐点から各噴射弁までの経路のうちの一方の経路内の尿素水の吸い戻しが先に完了すると、その後は他方の経路内に残留する尿素水よりも流体粘性の低い一方の経路内のエアが吸い出されることとなり、他方の経路内の尿素水を吸い戻すことができない場合がある。 However, in the path from the branch point of the pipe to each injection valve, even if the pipe length is simply different, or even if the pipe length is the same, due to a difference in layout or a variation in the nozzle hole size of the injection valve, etc. Pressure loss may vary. Therefore, when the urea water is sucked back into the tank by the reverse rotation operation of the pump, it becomes difficult to complete the sucking back of the urea water from each injection valve to the branch point at the same time. When the urea water in one of the paths from the branch point of the pipe to the respective injection valves is sucked back first, the fluid viscosity is lower than that of the urea water remaining in the other path thereafter. The air in the other path is sucked out, and the urea water in the other path may not be sucked back.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す排気処理装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to provide piping connected to each injection valve when the engine is stopped when a plurality of injection valves for injecting urea water are provided. It is an object of the present invention to provide an exhaust treatment device that reliably returns urea water remaining in the tank to the tank.
この発明のある局面に係る排気処理装置は、エンジンに接続される排気管と、排気管内に設けられ、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するための排気浄化触媒と、排気浄化触媒の上流に設けられ、エンジンの動作中に閉弁状態から開弁状態に切り替えられることによって尿素水を排気管内に噴射する、第1噴射弁および第2噴射弁と、尿素水を貯留するタンクと、一方端がタンクに接続され、他方端が途中で2つに分岐して第1噴射弁および第2噴射弁の各々に接続される配管と、第1噴射弁および第2噴射弁の各々とタンクとの間で配管を経由して尿素水を流通させるためのポンプと、エンジンの停止後に、第1噴射弁、第2噴射弁および配管内の尿素水をタンクに吸い戻すようにポンプを制御する制御装置とを備える。制御装置は、第1噴射弁を開弁状態にし、かつ、第2噴射弁を閉弁状態にした状態でポンプを作動させる第1制御と、第1噴射弁を閉弁状態にし、かつ、第2噴射弁を開弁状態にした状態でポンプを作動させる第2制御とを切り替えることによって尿素水をタンクに吸い戻す。 An exhaust treatment apparatus according to an aspect of the present invention is provided with an exhaust pipe connected to an engine, an exhaust purification catalyst for purifying nitrogen oxide in exhaust gas, and upstream of the exhaust purification catalyst. A first injection valve and a second injection valve that are provided and inject the urea water into the exhaust pipe by being switched from the closed state to the open state during operation of the engine; Is connected to the tank, and the other end is branched into two in the middle and connected to each of the first injection valve and the second injection valve, and each of the first injection valve and the second injection valve and the tank And a control device for controlling the pump so that the urea water in the first and second injection valves and the pipe is sucked back into the tank after the engine is stopped. With. The control device opens the first injection valve and closes the first injection valve, operates the pump with the second injection valve closed, and closes the first injection valve. The urea water is sucked back into the tank by switching to the second control for operating the pump in a state where the two injection valves are opened.
このようにすると、第2噴射弁を閉弁状態にし、かつ、第1噴射弁を開弁状態にした状態でポンプを作動させる第1制御を実行することによって第1噴射弁からタンクまでの間の尿素水をタンクに吸い戻すことができる。さらに、第1噴射弁を閉弁状態にし、かつ、第2噴射弁を開弁状態にした状態でポンプを作動させる第2制御を実行することによって第2噴射弁からタンクまでの間の尿素水をタンクに吸い戻すことができる。そのため、エンジン停止後に第1噴射弁、第2噴射弁および配管内に残留する尿素水をタンクに吸い戻すことができる。これにより、配管内の尿素水の凍結や劣化等を抑制することができる。 If it does in this way, between the 1st injection valve and the tank by performing the 1st control which operates the pump in the state where the 2nd injection valve was closed and the 1st injection valve was opened Of urea water can be sucked back into the tank. Further, the urea water between the second injection valve and the tank is executed by executing the second control for operating the pump with the first injection valve closed and the second injection valve opened. Can be sucked back into the tank. Therefore, the urea water remaining in the first injection valve, the second injection valve and the pipe after the engine is stopped can be sucked back into the tank. Thereby, freezing, deterioration, etc. of urea water in piping can be controlled.
好ましくは、制御装置は、第1制御と第2制御との切り替えを複数回実行する。
このようにすると、第1制御と第2制御との切り替えを複数回実行することによって第1噴射弁に接続される配管内の尿素水と第2噴射弁に接続される配管内の尿素水とを段階的にタンクに吸い戻すことができる。そのため、尿素水を比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。
Preferably, the control device executes switching between the first control and the second control a plurality of times.
In this case, the urea water in the pipe connected to the first injection valve and the urea water in the pipe connected to the second injection valve by executing the switching between the first control and the second control a plurality of times. Can be sucked back into the tank step by step. Therefore, urea water can be quickly moved away from the exhaust pipe having a relatively high temperature. Therefore, deterioration of urea water can be suppressed.
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの停止後に、第1制御と第2制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行する。 More preferably, after the engine is stopped, the control device first performs control of the first control and the second control in which the temperature of the portion where the injection valve is provided is higher.
このようにすると、第1制御と第2制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行することによって尿素水を比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。 In this case, the urea water is quickly moved away from the exhaust pipe having a relatively high temperature by first executing the control in which the temperature of the portion where the injection valve is provided is higher in the first control and the second control. Can do. Therefore, deterioration of urea water can be suppressed.
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの停止後であって、かつ、第1制御および第2制御を実行する前に、第1噴射弁および第2噴射弁の各々を開弁状態にして第3期間が経過するまでポンプを用いて尿素水をタンクに吸い戻す第3制御を実行する。 More preferably, the control device opens each of the first injection valve and the second injection valve after the engine is stopped and before executing the first control and the second control. The third control is performed to suck the urea water back into the tank using the pump until the period elapses.
このようにすると、第1制御を実行する前に第3制御を実行することによって第1噴射弁および第2噴射弁の各々から並行して尿素水を吸い戻すことができる。そのため、尿素水を比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。 If it does in this way, urea water can be sucked back in parallel from each of the 1st injection valve and the 2nd injection valve by performing the 3rd control before performing the 1st control. Therefore, the urea water can be quickly moved away from the exhaust pipe having a relatively high temperature. Therefore, deterioration of urea water can be suppressed.
さらに好ましくは、排気管は、エンジンに並列的に接続される、第1排気管および第2排気管とを含む。第1噴射弁は、第1排気管に設けられる。第2噴射弁は、第2排気管に設けられる。 More preferably, the exhaust pipe includes a first exhaust pipe and a second exhaust pipe connected in parallel to the engine. The first injection valve is provided in the first exhaust pipe. The second injection valve is provided in the second exhaust pipe.
このようにすると、第1排気管に設けられる第1噴射弁と、第2排気管に設けられる第2噴射弁と、第1噴射弁および第2噴射弁の各々とタンクとの間の配管とに残留する尿素水をタンクに吸い戻すことができる。 If it does in this way, the 1st injection valve provided in the 1st exhaust pipe, the 2nd injection valve provided in the 2nd exhaust pipe, piping between each of the 1st injection valve and the 2nd injection valve, and the tank The urea water remaining in the tank can be sucked back into the tank.
この発明によると、尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す排気処理装置を提供することができる。 According to the present invention, when a plurality of injection valves for injecting urea water are provided, an exhaust treatment device for reliably returning urea water remaining in a pipe connected to each injection valve to the tank when the engine is stopped is provided. be able to.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態におけるエンジン10および排気系に設けられる排気処理装置2の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
エンジン10は、燃焼室内で燃料と空気の混合気を燃焼して作動する内燃機関である。本実施の形態において、エンジン10は、V型6気筒のディーゼルエンジンを一例として説明する。エンジン10の左右のバンクには3気筒ずつ設けられる。エンジン10の左右のバンクの気筒に接続される排気ポートには、第1エキゾーストマニホールド12および第2エキゾーストマニホールド14がそれぞれ接続される。第1エキゾーストマニホールド12には、第1排気管16の一方端が接続される。第2エキゾーストマニホールド14には、第2排気管18の一方端が接続される。
The
そのため、エンジン10の作動時に生じる排気ガスは、排気ポートから第1エキゾーストマニホールド12を経由して第1排気管16を流通する経路と、排気ポートから第2エキゾーストマニホールド14を経由して第2排気管18を流通する経路とに分岐する。エンジン10の動作は、制御装置100により制御される。
Therefore, the exhaust gas generated when the
第1排気管16および第2排気管18には、排気処理装置2が設けられる。排気処理装置2は、第1触媒20と、第2触媒22と、第1噴射弁24と、第2噴射弁26と、第1SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒28と、第2SCR触媒30と、尿素水タンク40と、尿素水ポンプ42、接続配管50とを含む。
An
第1触媒20と、第1噴射弁24と、第1SCR触媒28とは、第1排気管16に設けられる。第2触媒22と、第2噴射弁26と、第2SCR触媒30とは、第2排気管18に設けられる。
The
第1触媒20および第2触媒22は、たとえば、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)等の酸化触媒である。第1触媒20および第2触媒22の下流には、排気ガス中の粒子状物質を捕集するDPF(Diesel Particulate filter)がそれぞれ設けられてもよい。
The
第1SCR触媒28は、第1噴射弁24から噴射(添加)される尿素水を用いてNOx等の窒素酸化物を還元することによってエンジン10から第1排気管16を流通する排気ガスを浄化する。第2SCR触媒30は、第2噴射弁から噴射(添加)される尿素水を用いて窒素酸化物を還元することによってエンジン10から第2排気管18を流通する排気ガスを浄化する。
The
尿素水タンク40は、第1噴射弁24および第2噴射弁26の各々に供給するための尿素水を貯留する。尿素水タンク40と第1噴射弁24および第2噴射弁26の各々とは、接続配管50によって接続される。接続配管50の一方端は、尿素水タンク40に接続される。接続配管50の他方端は、途中で2つに分岐して第1噴射弁および第2噴射弁の各々に接続される。
The
具体的には、接続配管50は、第1配管44と、第2配管46と、第3配管48とを含む。尿素水タンク40には、第3配管48の一方端が接続される。第3配管48の他方端には、第1配管44の一方端と第2配管46の一方端とが接続される。以下、第1配管44の一方端と第2配管46の一方端と第3配管48の他方端との接続箇所を分岐点52と記載する。第1配管44の他方端には第1噴射弁24が接続される。第2配管46の他方端には第2噴射弁26が接続される。
Specifically, the
尿素水タンク40には、尿素水タンク40内の尿素水を第1噴射弁24および第2噴射弁26に供給するための尿素水ポンプ42が設けられる。尿素水ポンプ42は、たとえば、モータ等を用いて動作する電動ポンプである。尿素水ポンプ42を動作させることによって尿素水タンク40と第1噴射弁24および第2噴射弁26の各々との間で尿素水を流通させることができる。尿素水ポンプ42は、制御装置100からの制御信号に応じて尿素水タンク40から第3配管48側に向けて尿素水を圧送する動作(以下、このような動作を正転動作と記載する)と、第3配管48側から尿素水タンク40に向けて尿素水を吸い戻す動作(以下、このような動作を逆転動作と記載する)とのうちのいずれかの動作を行なう。
The
第1噴射弁24は、第1排気管16の第1触媒20と第1SCR触媒28との間の位置に設けられる。第1噴射弁24は、制御装置100からの制御信号に応じて内部の弁体が駆動することによって開弁状態と閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えられる。第1噴射弁24が開弁状態になると第1排気管16内と第1配管44とが連通状態になる。このとき、尿素水ポンプ42によって尿素水タンク40から尿素水が圧送される場合には、尿素水が尿素水タンク40から第3配管48および第1配管44を経由して流通し、第1噴射弁24から第1排気管16内に噴射される。第1噴射弁24が閉弁状態になると第1排気管16内と第1配管44とが遮断状態になるため、第1噴射弁24からの尿素水の噴射が停止される。
The
第2噴射弁26は、第2排気管18の第2触媒22と第2SCR触媒30との間の位置に設けられる。第2噴射弁26は、制御装置100からの制御信号に応じて内部の弁体が駆動することによって開弁状態と閉弁状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り替えられる。第2噴射弁26が開弁状態になると第2排気管18内と第2配管46とが連通状態になる。このとき、尿素水ポンプ42によって尿素水タンク40から尿素水が圧送される場合には、尿素水が尿素水タンク40から第3配管48および第2配管46を経由して流通し、第2噴射弁26から第2排気管18内に噴射される。第2噴射弁26が閉弁状態になると第2排気管18内と第2配管46とが遮断状態になるため、第2噴射弁26からの尿素水の噴射が停止される。
The
なお、本実施の形態において、第1噴射弁24および第2噴射弁26は、いずれも弁体の非駆動時(非通電時)において閉弁状態であるものとする。
In the present embodiment, it is assumed that both the
制御装置100は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。制御装置100は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン10および排気処理装置2が所望の作動状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、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(電子回路)により処理することも可能である。
The
IGスイッチ102は、ユーザがエンジン10を始動または停止するための操作部材である。制御装置100は、たとえば、エンジン10の作動中にユーザによりIGスイッチ102が操作された場合にはエンジン10の停止処理を開始してエンジン10を停止状態にする。また、制御装置100は、たとえば、エンジン10の停止中にユーザによりIGスイッチ102が操作された場合には、エンジン10の起動処理を開始してエンジン10を作動状態にする。
The
以上のような構成を有する排気処理装置2においては、エンジン10の運転中には、接続配管50内の尿素水の圧力が所定圧力以上になるように尿素水ポンプ42に動作する。そして、所定のタイミング(たとえば、排気ガスの温度が第1SCR触媒28および第2SCR触媒30において窒素酸化物を還元可能な温度範囲内になるタイミング)で第1噴射弁24および第2噴射弁26が開弁状態になる。これにより、第1噴射弁24から第1排気管16内に尿素水が噴射されることによって第1SCR触媒28において窒素酸化物が還元される。また、第2噴射弁26から第2排気管18内に尿素水が噴射されることによって第2SCR触媒30において窒素酸化物が還元される。
In the
一方、この尿素水は、約−11℃を下回ると凍結する場合がある。そのため、エンジン10の停止中に低温環境下において尿素水が凍結すると接続配管50内が凍結した尿素水で詰まった状態になり、次回のエンジン始動時に尿素水の噴射に支障をきたすことになる。また、尿素水は、高温で劣化する特性があるため、高負荷運転後のエンジン停止時に尿素水が高温の状態で維持されると、劣化が促進する場合がある。
On the other hand, when this urea water falls below about -11 degreeC, it may freeze. For this reason, if the urea water freezes in a low temperature environment while the
そのため、エンジン10が停止する場合には、尿素水ポンプ42を逆転動作させて接続配管50内の尿素水を吸い戻すことが考えられる。
Therefore, when the
しかしながら、図1に示したように、配管を途中で分岐させて複数の噴射弁の各々に接続するなどして、複数の噴射弁に対して、配管の一部、ポンプおよびタンクを共通の構成とする場合には、尿素水ポンプ42を逆転動作させても接続配管50内の尿素水を吸い戻すことができない場合がある。これは、分岐点52から各噴射弁までの経路において配管長さやレイアウトに差異があることに起因する。
However, as shown in FIG. 1, a part of the piping, a pump, and a tank are shared by the plurality of injection valves by, for example, branching the pipe halfway and connecting to each of the plurality of injection valves. In this case, the urea water in the
分岐点52から各噴射弁までの経路においては、単純に配管長さが異なる場合や、配管長さが仮に同じでも、レイアウトの差異あるいは噴射弁の噴孔の大きさのばらつき等により圧力損失が異なる場合がある。
In the path from the
図2は、配管のレイアウトと配管長さと圧力損失との関係を示す図である。図2の縦軸は圧力損失の大きさを示す。図2の横軸は配管長さを示す。図2の実線は、配管経路Aのレイアウト(曲げの数等によって規定される)の場合の配管長さと圧力損失との関係を示す。図2の一点鎖線は、配管経路Bのレイアウト(たとえば、配管経路Aよりも曲げの数が多い)の場合の配管長さと圧力損失との関係を示す。 FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the layout of the pipe, the pipe length, and the pressure loss. The vertical axis in FIG. 2 indicates the magnitude of pressure loss. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the pipe length. The solid line in FIG. 2 shows the relationship between the pipe length and the pressure loss in the case of the layout of the pipe path A (defined by the number of bends and the like). 2 indicates the relationship between the piping length and the pressure loss in the case of the layout of the piping route B (for example, the number of bendings is larger than that of the piping route A).
図2に示すように、たとえば、同じ配管経路A(すなわち、曲げの数が同じ)でも配管長さが異なる場合には、配管長さが長いほど圧力損失が大きくなる。一方、同じ配管長さでもレイアウト(曲げの数)が異なると、圧力損失が異なる。そのため、第1配管44(配管経路Aでかつ配管長さLa)と第2配管46(配管経路Bでかつ配管長さLb)とのように配管長さもレイアウトも異なる場合には、圧力損失の差(Pb−Pa)が大きく異なることになる。 As shown in FIG. 2, for example, when the pipe length is different even in the same pipe path A (that is, the number of bends is the same), the pressure loss increases as the pipe length increases. On the other hand, if the layout (number of bends) is different even with the same pipe length, the pressure loss is different. Therefore, if the pipe length and layout are different as in the first pipe 44 (pipe path A and pipe length La) and the second pipe 46 (pipe path B and pipe length Lb), the pressure loss The difference (Pb−Pa) is greatly different.
そのため、尿素水ポンプ42の逆転動作により尿素水タンク40に尿素水を吸い戻すときに、各噴射弁から分岐点52までの尿素水の吸い戻しを同時に完了することは困難となる。また、分岐点52から各噴射弁までの経路のうちの一方の経路内の尿素水の吸い戻しが先に完了すると、その後は他方の経路内に残留する尿素水よりも流体粘性の低い一方の経路内のエアが吸い出されることとなり、他方の経路内の尿素水を吸い戻すことができないこととなる。
Therefore, when the urea water is sucked back into the
そこで、本実施の形態においては、制御装置100は、エンジン10の停止後に、第1噴射弁24を開弁状態にし、かつ、第2噴射弁26を閉弁状態にした状態で尿素水ポンプ42を作動させる第1制御と、第1噴射弁24を閉弁状態にし、かつ、第2噴射弁26を開弁状態にした状態で尿素水ポンプ42を作動させる第2制御とを切り替えることによって尿素水をタンクに吸い戻す。
Therefore, in the present embodiment, after the
このようにすると、エンジン10の停止後に、第1配管44および第2配管46の両方の尿素水を尿素水タンク40に戻すことができる。
In this way, the urea water of both the
図3を参照して、本実施の形態に係る排気処理装置2の制御装置100で実行される制御処理について説明する。
With reference to FIG. 3, the control process performed by the
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、制御装置100は、IGオフされたか否かを判定する。制御装置100は、たとえば、エンジン10の運転中にIGスイッチ102が操作されることによってエンジン10が停止した場合にIGオフされたと判定する。IGオフされたと判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。
In step (hereinafter, step is referred to as S) 100,
S102にて、制御装置100は、尿素水ポンプ42を逆転動作させる。S104にて、制御装置100は、第1噴射弁24を開弁状態にする。このとき、第2噴射弁26は閉弁状態が維持される。
In S102,
S106にて、制御装置100は、第1噴射弁24を開弁してから第1期間が経過したか否かを判定する。第1期間は、予め定められた期間であってもよいし、尿素水の温度や第1排気管16の温度等に基づいて設定される期間であってもよい。第1期間が経過したと判定される場合(S106にてYES)、処理はS108に移される。
In S106,
S108にて、制御装置100は、開弁状態にする噴射弁を切り替える。制御装置100は、たとえば、第1噴射弁24が開弁状態であって、かつ、第2噴射弁26が閉弁状態である場合には、第1噴射弁24を閉弁状態にするととともに第2噴射弁26を開弁状態にする。制御装置100は、たとえば、第1噴射弁24が閉弁状態であって、かつ、第2噴射弁26が開弁状態である場合には、第1噴射弁24を開弁状態にするとともに第2噴射弁26を閉弁状態にする。
In S108,
S110にて、制御装置100は、噴射弁を切り替えてから所定時間が経過するか否かを判定する。制御装置100は、たとえば、第1噴射弁24が閉弁状態であって、かつ、第2噴射弁26が開弁状態である場合には、開弁状態にする噴射弁を切り替えた時点から第2期間が経過したか否かを判定する。制御装置100は、たとえば、第1噴射弁24が開弁状態であって、かつ、第2噴射弁26が閉弁状態である場合には、開弁状態にする噴射弁を切り替えた時点から第1期間が経過したか否かを判定する。なお、第2期間は、予め定められた期間であってもよいし、尿素水の温度や第2排気管18の温度等に基づいて設定される期間であってもよい。本実施の形態においては、第1期間と第2期間とは同じ期間である場合を一例として説明する。
In S110,
S112にて、制御装置100は、終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件は、たとえば、尿素水ポンプ42の逆転動作を開始した時点(すなわち、エンジン10が停止した時点)から予め定められた時間(たとえば、数十秒程度の時間)が経過したという条件であってもよいし、第1噴射弁24の開弁動作の実行回数が予め定められた回数以上となったという条件であってもよいし、第2噴射弁26の開弁動作の実行回数が予め定められた回数以上となったという条件であってもよいし、尿素水タンク40内の尿素水の量がしきい値以上増加したという条件であってもよい。終了条件が成立する場合(S112にてYES)、処理はS114に移される。
In S112,
S114にて、制御装置100は、尿素水ポンプ42の逆転動作を停止する。S116にて、制御装置100は、第1噴射弁24および第2噴射弁26をいずれも閉弁状態にする。
In S114,
なお、IGオフされていないと判定される場合(S100にてNO)、処理はS100に戻される。また、S106にて第1期間が経過していないと判定される場合(S106にてNO)、処理はS106に戻される。さらに、S110にて所定時間が経過していないと判定される場合(S110にてNO)、処理はS110に戻される。さらに、終了条件が成立していないと判定される場合(S112にてNO)、処理はS108に戻されて、開弁状態にする噴射弁が切り替えられる。 If it is determined that IG is not turned off (NO in S100), the process returns to S100. If it is determined in S106 that the first period has not elapsed (NO in S106), the process returns to S106. Furthermore, when it is determined in S110 that the predetermined time has not elapsed (NO in S110), the process returns to S110. Further, if it is determined that the end condition is not satisfied (NO in S112), the process is returned to S108, and the injection valve to be opened is switched.
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る排気処理装置2の動作について図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態における尿素水ポンプ42と第1噴射弁24と第2噴射弁26との動作を示すタイミングチャートである。
The operation of the
たとえば、尿素水ポンプ42が停止状態であって、かつ、第1噴射弁24および第2噴射弁26がいずれも閉弁状態である場合を想定する。
For example, it is assumed that the
時間T(0)にて、運転者のIG操作によってエンジン10が停止されると(S100にてYES)、尿素水ポンプ42の逆転動作が開始する(S102)。尿素水ポンプ42の逆転動作が開始されるとともに、第1噴射弁24が開弁状態になる(S104)。
When
第1噴射弁24が開弁状態となり、第2噴射弁26が閉弁状態であるため、尿素水ポンプ42が逆転動作することによって第1配管44と第3配管48内の尿素水が尿素水タンク40に吸い戻される。
Since the
時間T(1)にて、時間T(0)から第1期間が経過したと判定されると(S106にてYES)、開弁状態の噴射弁が第1噴射弁24から第2噴射弁26に切り替えられる(S108)。すなわち、第1噴射弁24が閉弁状態になるとともに第2噴射弁26が開弁状態になる。そのため、尿素水ポンプ42が逆転動作することによって第2配管46と第3配管48内の尿素水が尿素水タンク40に吸い戻される。
If it is determined at time T (1) that the first period has elapsed from time T (0) (YES at S106), the valve-opening injector is changed from
時間T(2)以降においては、時間T(2)〜時間T(3)の期間と、時間T(4)〜時間T(5)の期間とにおいて、第1噴射弁24が開弁状態になるとともに第2噴射弁26が閉弁状態になる。この期間においては、尿素水ポンプ42の逆転動作によって第1配管44と第3配管48内の尿素水が尿素水タンク40に吸い戻される。
After the time T (2), the
一方、時間T(3)〜時間T(4)の期間と、時間T(5)〜時間T(6)の期間とにおいて、第1噴射弁24が閉弁状態になるとともに第2噴射弁26が開弁状態になる。そのため、尿素水ポンプ42の逆転動作によって第2配管46と第3配管48内の尿素水が尿素水タンク40に吸い戻される。
On the other hand, in the period from time T (3) to time T (4) and the period from time T (5) to time T (6), the
時間T(6)にて、第2期間が経過したと判定され(S110にてYES)、かつ、終了条件が成立したと判定されると(S112にてYES)、尿素水ポンプ42の動作が停止されるとともに(S114)、第1噴射弁24および第2噴射弁26の各々が閉弁状態にされる(S116)。
If it is determined at time T (6) that the second period has elapsed (YES in S110) and it is determined that the end condition is satisfied (YES in S112), the operation of
以上のようにして、本実施の形態に係る排気処理装置によると、第2噴射弁26を閉弁状態にし、かつ、第1噴射弁24を開弁状態にした状態で尿素水ポンプ42を逆転動作させる第1制御を実行することによって、第1排気管16に設けられる第1噴射弁24から尿素水タンク40までの間の第1配管44および第3配管48内の尿素水を尿素水タンク40に吸い戻すことができる。さらに、第1噴射弁24を閉弁状態にし、かつ、第2噴射弁26を開弁状態にした状態で尿素水ポンプ42を逆転動作させる第2制御を実行することによって、第2排気管18に設けられる第2噴射弁26から尿素水タンク40までの間の第2配管46および第3配管48内の尿素水を尿素水タンク40に吸い戻すことができる。そのため、エンジン10の停止後に接続配管50内に残留する尿素水を尿素水タンク40に吸い戻すことができる。これにより、配管内の尿素水の凍結や劣化等を抑制することができる。したがって、尿素水を噴射する噴射弁が複数個設けられる場合に、エンジンの停止時に各噴射弁に接続される配管内に残留する尿素水を確実にタンクに戻す排気処理装置を提供することができる。
As described above, according to the exhaust gas treatment apparatus of the present embodiment, the
さらに、第1制御と第2制御とを複数回切り換えて実行することにより、第1噴射弁24に接続される第1配管44内の尿素水と第2噴射弁26に接続される第2配管46内の尿素水とを段階的に尿素水タンク40に戻すことができる。そのため、排気管の熱による影響を尿素水が受けることを抑制することができる。
Further, the first control and the second control are switched and executed a plurality of times, so that the urea water in the
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、第1制御を実行する第1期間と、第2制御を実行する第2期間とが同じ期間であるものとして説明したが、第1期間と第2期間とは異なる期間であってもよい。
Hereinafter, modified examples will be described.
In the above-described embodiment, the first period for executing the first control and the second period for executing the second control are described as being the same period. However, the first period and the second period are different. It may be.
たとえば、第1配管44の配管長さと第2配管46の配管長さとの差に基づいて第1期間と第2期間とを設定してもよい。あるいは、第1配管44の曲げ数と第2配管46の曲げ数との差に基づいて第1期間と第2期間とを設定してもよい。また、図2を用いて説明したように、第1配管44の圧力損失と第2配管46の圧力損失との差に基づいて第1期間と第2期間とを設定してもよい。さらに、第1配管44と第2配管46のうち排気管からの影響を受けやすい一方に対応する制御の実行期間を他方の期間よりも長くするように第1期間と第2期間とを設定してもよい。
For example, the first period and the second period may be set based on the difference between the pipe length of the
あるいは、第1期間と第2期間とは、第1配管44において尿素水が吸い戻される割合と第2配管46において尿素水が吸い戻される割合とが同じになるように設定されてもよい。第1配管44において尿素水が吸い戻される割合とは、第1配管44内が尿素水で充填されている場合を想定した場合に、第1配管44内の尿素水の総量に対する第1期間において吸い戻される尿素水の量を示す。第2配管46において尿素水が吸い戻される割合とは、第2配管46内が尿素水で充填されている場合を想定した場合に、第2配管46内の尿素水の総量に対する第2期間において吸い戻される尿素水の量を示す。
Alternatively, the first period and the second period may be set so that the ratio at which the urea water is sucked back in the
図5は、変形例における尿素水ポンプ42と第1噴射弁24と第2噴射弁26との動作を示すタイミングチャート(その1)である。図5には、エンジン10の停止後の尿素水ポンプ42の逆転動作期間中に(T(7)〜T(15))に、第1噴射弁24が開弁状態になる第1期間(T(7)〜T(8)、T(9)〜T(10)、T(11)〜T(12)、T(13)〜T(14))が、第2噴射弁26が開弁状態になる第2期間(T(8)〜T(9)、T(10)〜T(11)、T(12)〜T(13)、T(14)〜T(15))の半分の期間になるように設定される場合の第1噴射弁24および第2噴射弁26の動作を示す。
FIG. 5 is a timing chart (part 1) illustrating operations of the
このように第1期間と第2期間とを適切に設定することによって、第1噴射弁24近傍および第2噴射弁26近傍の尿素水を速やかに吸い戻すことができる。そのため、エンジン10の停止後における第1排気管16および第2排気管18からの熱の影響による尿素水の劣化を抑制することができる。
As described above, by appropriately setting the first period and the second period, the urea water in the vicinity of the
上述の実施の形態では、尿素水ポンプ42の逆転動作中に、第1噴射弁24のみを開弁状態にする第1制御と、第2噴射弁26のみを開弁状態にする第2制御と交互に切り替えて実行するものとして説明したが、たとえば、エンジンが停止してから第1制御と第2制御とを交互に実行する前に、第1噴射弁および第2噴射弁の各々を開弁状態にする第3制御を実行してもよい。
In the above-described embodiment, during the reverse operation of the
このような制御は、たとえば、図3のフローチャートにおいて、S104の処理の前に第3期間が経過するまで第1噴射弁および第2噴射弁26を開弁する処理を追加することによって実現できる。
Such control can be realized, for example, by adding a process of opening the first injection valve and the
図6は、変形例における尿素水ポンプ42と第1噴射弁24と第2噴射弁26との動作を示すタイミングチャート(その2)である。図6に示すように、尿素水ポンプ42の逆転動作が開始した時点(T(16))から第3期間が経過する時点(T(17)まで第1噴射弁24および第2噴射弁26がいずれも開弁状態になる。なお、時間T(17)以降の動作については、図4の時間T(0)以降の動作と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
FIG. 6 is a timing chart (part 2) showing operations of the
このようにすると、第1噴射弁24および第2噴射弁26の各々から並行して尿素水を吸い戻すことができる。そのため、尿素水をエンジン停止直後の比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。なお、第3期間としては、たとえば、第1配管44および第2配管46のうちの尿素水の残留量が小さい方の配管の尿素水が全て吸い戻されないように設定される。
In this way, urea water can be sucked back from each of the
上述の実施の形態では、エンジン停止後に、第1制御と第2制御とを実行するものとして説明したが、たとえば、エンジンの停止後に、第1制御と第2制御とのうち噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方の制御を先に実行してもよい。 In the above-described embodiment, the first control and the second control are executed after the engine is stopped. For example, after the engine is stopped, the injection valve is provided in the first control and the second control. You may perform control with the one where the temperature of a location is higher first.
このようにすると、尿素水をエンジン停止後の比較的温度の高い排気管から速やかに遠ざけることができる。そのため、尿素水の劣化を抑制することができる。 In this way, the urea water can be quickly moved away from the exhaust pipe having a relatively high temperature after the engine is stopped. Therefore, deterioration of urea water can be suppressed.
なお、噴射弁が設けられる箇所の温度が高い方は、実験等によって固定的に設定されてもよいし、あるいは、第1排気管16と第2排気管18の温度のセンサ等を用いた実測値やエンジン10の動作履歴からの推定値に基づいて設定されてもよい。
Note that the higher temperature at the location where the injection valve is provided may be fixedly set by experiment or the like, or may be actually measured using temperature sensors of the
上述の実施の形態では、エンジン停止後に、第1制御と第2制御を複数回切り換えて実行するものとして説明したが、たとえば、エンジン停止後に、第1制御と第2制御とをそれぞれ1回ずつ実行されるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the first control and the second control are switched and executed a plurality of times after the engine is stopped. For example, the first control and the second control are performed once each after the engine is stopped. It may be executed.
さらに上述の実施の形態では、尿素水ポンプ42の逆転動作中に、第1制御と第2制御とを同じ回数だけ実行するものとして説明したが、第1期間と第2期間とを同じ期間としつつ、第1制御の実行回数と、第2制御の実行回数とを、異なる回数としてもよい。第1制御の実行回数と、第2制御の実行回数とは、たとえば、所定期間中における尿素水が吸い戻される割合が同じになるように設定されてもよい。
Further, in the above-described embodiment, it has been described that the first control and the second control are executed the same number of times during the reverse operation of the
このように実行回数を適切に設定することによって、第1噴射弁24近傍および第2噴射弁26近傍の尿素水を速やかに吸い戻すことができる。そのため、エンジン10の停止後における第1排気管16および第2排気管18からの熱の影響による尿素水の劣化を抑制することができる。
By appropriately setting the number of executions in this manner, urea water in the vicinity of the
さらに上述の実施の形態では、尿素水ポンプ42の逆転動作中における第1制御を実行する第1期間と、第2制御を実行する第2期間とは、不変であるものとして説明したが、たとえば、尿素水ポンプ42の逆転動作中において、第1制御の第1期間を、直前に実行された第1制御の第1期間と異なるようにしてもよい。同様に、尿素水ポンプ42の逆転動作中において、第2制御の第2期間を、直前に実行された第2制御の第2期間と異なるようにしてもよい。たとえば、エンジン停止直後において第1期間および第2期間を短く設定し、エンジン停止してから所定時間経過後に第1期間および第2期間を長く設定してもよい。このようにすると、エンジン停止直後において第1噴射弁24近傍および第2噴射弁26近傍の両方の尿素水を速やかに吸い戻すことができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the first period for executing the first control during the reverse rotation operation of the
上述の実施の形態では、第1噴射弁24および第2噴射弁26は、エンジン10に接続される異なる排気管にそれぞれ設けられるものとして説明したが、第1噴射弁24および第2噴射弁26は、同一の排気管に設けられるものであってもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施の形態では、エンジン10は、V型エンジンを一例として説明したが、たとえば、水平対向型エンジンであってもよいし、直列型のエンジンであってもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
In addition, you may implement combining the above-mentioned modification, all or one part.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 排気処理装置、10 エンジン、12 第1エキゾーストマニホールド、14 第2エキゾーストマニホールド、16 第1排気管、18 第2排気管、20 第1触媒、22 第2触媒、24 第1噴射弁、26 第2噴射弁、28 第1SCR触媒、30 第2SCR触媒、40 尿素水タンク、42 尿素水ポンプ、44 第1配管、46 第2配管、48 第3配管、50 接続配管、52 分岐点、 100 制御装置、102 IGスイッチ。
2 exhaust treatment device, 10 engine, 12 first exhaust manifold, 14 second exhaust manifold, 16 first exhaust pipe, 18 second exhaust pipe, 20 first catalyst, 22 second catalyst, 24 first injection valve, 26 first 2 injection valves, 28 1st SCR catalyst, 30 2nd SCR catalyst, 40 urea water tank, 42 urea water pump, 44 1st piping, 46 2nd piping, 48 3rd piping, 50 connection piping, 52 branch point, 100
Claims (5)
前記排気管内に設けられ、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するための排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流に設けられ、前記エンジンの動作中に閉弁状態から開弁状態に切り替えられることによって尿素水を前記排気管内に噴射する、第1噴射弁および第2噴射弁と、
前記尿素水を貯留するタンクと、
一方端が前記タンクに接続され、他方端が途中で2つに分岐して前記第1噴射弁および前記第2噴射弁の各々に接続される配管と、
前記第1噴射弁および前記第2噴射弁の各々と前記タンクとの間で前記配管を経由して前記尿素水を流通させるためのポンプと、
前記エンジンの停止後に、前記第1噴射弁、前記第2噴射弁および前記配管内の前記尿素水を前記タンクに吸い戻すように前記ポンプを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1噴射弁を前記開弁状態にし、かつ、前記第2噴射弁を前記閉弁状態にした状態で前記ポンプを作動させる第1制御と、前記第1噴射弁を前記閉弁状態にし、かつ、前記第2噴射弁を前記開弁状態にした状態で前記ポンプを作動させる第2制御との切り替えを複数回実行することによって前記尿素水を前記タンクに吸い戻す、排気処理装置。 An exhaust pipe connected to the engine;
An exhaust purification catalyst provided in the exhaust pipe for purifying nitrogen oxides in the exhaust gas;
A first injection valve and a second injection valve which are provided upstream of the exhaust purification catalyst and inject urea water into the exhaust pipe by being switched from a closed state to an open state during operation of the engine;
A tank for storing the urea water;
A pipe having one end connected to the tank and the other end branched into two in the middle and connected to each of the first injection valve and the second injection valve;
A pump for circulating the urea water via the pipe between each of the first injection valve and the second injection valve and the tank;
A control device for controlling the pump so that the urea water in the pipe is sucked back into the tank after the engine is stopped;
The control device includes: a first control that operates the pump in a state where the first injection valve is in the open state and the second injection valve is in the closed state; and Exhaust gas that sucks the urea water back into the tank by performing a plurality of times of switching to the second control for operating the pump in a state in which the second injection valve is in the open state with the valve closed. Processing equipment.
前記第1期間および前記第2期間は、前記第1噴射弁から分岐点までの前記配管の第1部分において吸い戻される尿素水の割合と、前記第2噴射弁から前記分岐点までの前記配管の第2部分において吸い戻される尿素水の割合とが同じになるように設定される、請求項1に記載の排気処理装置。In the first period and the second period, the ratio of urea water sucked back in the first portion of the pipe from the first injection valve to the branch point and the pipe from the second injection valve to the branch point The exhaust treatment device according to claim 1, wherein the exhaust water treatment device is set so that the ratio of the urea water sucked back in the second portion is the same.
前記第1噴射弁は、前記第1排気管に設けられ、
前記第2噴射弁は、前記第2排気管に設けられる、請求項1〜4のいずれかに記載の排気処理装置。 The exhaust pipe includes a first exhaust pipe and a second exhaust pipe connected in parallel to the engine,
The first injection valve is provided in the first exhaust pipe,
The exhaust treatment device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second injection valve is provided in the second exhaust pipe.
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