WO2008001596A1 - Dispositif de réduction des émissions de gaz d'échappement du moteur - Google Patents

Dispositif de réduction des émissions de gaz d'échappement du moteur Download PDF

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Toshikazu Katou
Hideki Matsunaga
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Nissan Diesel Motor Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an engine exhaust gas purification device that reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas.
  • NOx nitrogen oxides
  • the present invention relates to a technique for determining with high accuracy whether or not clogging has occurred in a supply system for a liquid reducing agent or a precursor thereof.
  • Patent Document 1 As a catalyst purification system that purifies NOx contained in engine exhaust, an exhaust purification device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27627 (Patent Document 1) has been proposed. Such an exhaust purification device is provided with a liquid reducing agent or a precursor thereof (hereinafter referred to as “liquid reducing agent”) according to the engine operating state upstream of the NOx reduction catalyst disposed in the engine exhaust system. By injecting and supplying NOx, the NOx in the exhaust and the reducing agent are subjected to a reduction reaction to purify NOx into harmless components.
  • liquid reducing agent a liquid reducing agent or a precursor thereof
  • Patent Document 1 JP 2000-27627 A
  • Patent Document 2 JP 2006-77765 A
  • the present invention accumulates the cumulative amount of liquid reducing agent remaining in the reducing agent supply system while the pump for pumping the liquid reducing agent is stopped. Utilizing the characteristic that the pressure changes regularly according to the injection amount, even if the injection of liquid reductant stops temporarily or changes dynamically, the force that causes clogging in the reductant supply system
  • An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can determine the above with high accuracy.
  • a reduction catalyst disposed in the engine exhaust system for reducing and purifying NOx in the exhaust, a reducing agent tank for storing a liquid reducing agent, and a liquid reducing agent stored in the reducing agent tank.
  • a pump that pumps in and pumps, a flow rate control valve that controls the flow rate of the pumped liquid reducing agent, and a liquid reducing agent whose flow rate is controlled by the flow rate control valve is injected upstream of the exhaust of the reduction catalyst.
  • the control unit sets the injection amount of the liquid reducing agent injected and supplied from the injection nozzle to an engine operating state.
  • the cumulative injection quantity obtained by sequentially integrating the injection quantity calculated in real time is predetermined.
  • the pressure of the liquid reducing agent remaining downstream of the pump and upstream of the flow rate control valve does not decrease by more than the first predetermined pressure until the pressure reaches, the clogging has occurred in the reducing agent supply system located downstream of the pump. judge.
  • the “liquid reducing agent” is not limited to a solution in which a reducing agent component (solute) is dissolved in a solvent, but means a concept including a precursor of a liquid reducing agent that can generate a reducing agent by a chemical reaction.
  • the pump that sucks and pumps the liquid reducing agent stored in the reducing agent tank is temporarily stopped, and then based on the engine operating state.
  • the pressure of the liquid reducing agent remaining downstream of the pump and upstream of the flow control valve does not drop more than the first predetermined pressure until the cumulative injection amount obtained by sequentially integrating the injection amount of the liquid reducing agent calculated in real time reaches the predetermined amount.
  • the pump in normal exhaust purification processing, the pump is appropriately controlled in accordance with the engine operating state in which it is possible to control the injection amount of the liquid reducing agent via the flow control valve, and the pressure of the liquid reducing agent downstream is substantially reduced. Is held constant.
  • the pump is temporarily stopped, only the liquid reducing agent remaining downstream and upstream of the flow control valve is contributed to the injection supply. At this time, if no clogging occurs in the reducing agent supply system, the pressure of the liquid reducing agent decreases with regularity as the cumulative injection amount increases. On the other hand, if clogging occurs in the reducing agent supply system, the injection nozzle force The liquid reducing agent actually injected and supplied is very little or none, so the pressure of the liquid reducing agent increases the cumulative injection amount.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust emission control device embodying the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a pump module and an addition module.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the principle for determining whether or not clogging has occurred in the reducing agent supply system.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents of the control program.
  • Figure 1 shows the overall configuration of an exhaust purification system that uses a urea aqueous solution that is a precursor of a liquid reducing agent and purifies Nx in the engine exhaust by a reduction reaction.
  • An exhaust pipe 14 connected to the exhaust manifold 12 of the engine 10 contains a nitrogen oxidation catalyst 16 that oxidizes nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO) along with the exhaust flow direction, and an aqueous urea solution.
  • An ammonia oxidation catalyst 22 is provided.
  • the reducing agent tank 24 that stores the urea aqueous solution is connected to a pump module 28 that sucks and pressure-feeds the urea aqueous solution via a suction hose 26 having a suction opening at the bottom thereof.
  • the pump module 28 includes at least an electric pump 28A, a relief vano lev 28B, a buffer 28C, a filter 28D, and a pressure sensor 28E for detecting the pressure p of the urea aqueous solution.
  • the pump module 28 is connected to the addition module 32 having a flow control valve 32A (see FIG. 2) at least remotely operable via a pressure hose 30, and the addition module 32 is connected to the addition hose 30.
  • the nozzle 34 is connected to the injection nozzle 18 through 34.
  • the pump module 28 and supplementary module 32 include a reducing agent addition control unit (hereinafter “ Reducing agent added ECU ”) 36)
  • Reducing agent added ECU reducing agent addition control unit
  • the urea aqueous solution that is electronically controlled by each 36 and adapted to the engine operating condition is injected from the injection nozzle 18.
  • the urea aqueous solution injected and supplied from the injection nozzle 18 is hydrolyzed by the exhaust heat and the water vapor in the exhaust gas, and converted into ammonia that functions as a reducing agent. It is known that the converted ammonia undergoes a reduction reaction with NOx in the exhaust gas in the NOx reduction catalyst 20 and is converted to water (O) and nitrogen (N). This
  • NO is reduced to NO by the NOx reduction catalyst 20 and the NOx reduction catalyst 16 improves the NOx purification capacity, and the ratio of NO and NO in the exhaust is suitable for the reduction reaction.
  • ammonia that has passed through the Nx reduction catalyst 20 is oxidized by the ammonia oxidation catalyst 22 disposed downstream of the exhaust gas, so that ammonia is not directly discharged into the atmosphere.
  • an exhaust temperature sensor 38 for detecting an exhaust temperature T introduced into the N0x reduction catalyst 20 is attached to the exhaust pipe 14.
  • the output signals from the pressure sensor 28E and the exhaust temperature sensor 38 incorporated in the pump module 28 are input to the reducing agent-added caloric ECU 36 and stored in a ROM (Read Only Memory) or the like by a control program. It is determined whether or not the reducing agent supply system located downstream of the electric pump 28A built in the pump module 28 is clogged.
  • the electric pump 28A is appropriately controlled according to the engine operating state so that the injection amount of the urea aqueous solution can be controlled via the flow control valve 32A, and the pressure of the urea aqueous solution downstream is substantially constant. Is held in.
  • the electric pump 28A is temporarily stopped, only the aqueous urea solution remaining downstream and upstream of the flow control valve 32A is contributed to the injection supply. If clogging does not occur in the reducing agent supply system at this time, as shown in FIG. 3, the pressure of the urea aqueous solution increases the cumulative injection amount obtained by sequentially integrating the injection amount (calculated value) according to the engine operating state. As it goes on, it decreases with regularity.
  • the reducing agent supply system is clogged, the urea aqueous solution actually injected and supplied from the injection nozzle 18 is very little or no.
  • the pressure of the urea aqueous solution decreases only slightly even when the cumulative injection amount increases. Therefore, whether or not the reducing agent supply system is clogged depends on whether or not the urea aqueous solution has decreased by a predetermined pressure or more after the electric pump 28A is temporarily stopped until the cumulative injection amount reaches the predetermined amount. Can be determined indirectly and with high accuracy.
  • FIG. 4 shows the processing contents of a control program executed every predetermined time (first predetermined time) on condition that the engine is operating.
  • first predetermined time the control accuracy decreases due to the pressure fluctuation of the aqueous urea solution injected and supplied from the injection nozzle 18.
  • it is desirable to set the predetermined time to about 10 to 30 minutes.
  • an injection amount calculation process (not shown), the injection amount calorie of the urea aqueous solution corresponding to the engine operating state is calculated.
  • step 1 abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter
  • the electric pump 28A built in the pump module 28 is stopped.
  • the urea aqueous solution remaining in the pressure hose 30 is maintained at a predetermined pressure p by a normal exhaust purification process.
  • Step 2 reads the pressure sensor 28E force pressure p built in the pump module 28, and the pressure drop (p-p) of the aqueous urea solution from the point when the electric pump 28A is stopped is
  • step 3 If it is less than the constant pressure A, the process proceeds to step 3 (Yes), but the pressure drop is greater than the predetermined pressure A.
  • step 14 If it is above 1, it is determined that the reducing agent supply system is clogged, and the process proceeds to step 14 (No).
  • Step 3 it is determined whether or not the cumulative injection amount obtained by sequentially integrating the injection amount (calculated value) of the urea aqueous solution is equal to or greater than a predetermined amount B.
  • the process proceeds to step 4 (Yes), and when the cumulative injection amount is less than the predetermined amount B, the process returns to step 2 (No).
  • Step 4 the electric pump 28A built in the pump module 28 is temporarily operated, and the urea aqueous solution stored in the reducing agent tank 24 is pumped, whereby the pressure of the urea aqueous solution in the pressure hose 30 is set to a predetermined pressure. Boost to p.
  • step 5 the exhaust temperature T is read from the exhaust temperature sensor 38, and the exhaust temperature Judge whether the temperature is higher than the predetermined temperature C or not.
  • the predetermined temperature C is set to a temperature (for example, 130 ° C.) at which urea does not precipitate even when the urea aqueous solution is injected and supplied from the injection nozzle 18. If the exhaust temperature T is equal to or higher than the predetermined temperature C, the process proceeds to step 6 (Yes), while if the exhaust temperature T is lower than the predetermined temperature C, the process proceeds to step 12 (No).
  • Step 6 regardless of the engine operating state, the flow control valve 32A incorporated in the addition module 32 is forcibly opened by a predetermined opening (eg, 90%).
  • Step 7 the pressure sensor 28E force built in the pump module 28 and the pressure p are read, and the pressure of the urea aqueous solution from the time when the urea aqueous solution is increased to the predetermined pressure P is reduced.
  • step 8 it is determined whether or not the cumulative valve opening time during which the flow rate control valve 32A is forcibly opened is equal to or longer than a predetermined time D (second predetermined time).
  • the predetermined time D is a threshold value that defines the cumulative time during which the flow control valve 32A is forcibly opened, and in consideration of the capacity of the pretension hose 30 and the like, the urea pump can be operated without operating the electric pump 28A.
  • the time is set so that the aqueous solution can be supplied. If the accumulated valve opening time is equal to or longer than the predetermined time D, the process proceeds to step 9 (Yes), while if the accumulated valve opening time is less than the predetermined time D, the process returns to step 5 (No).
  • step 9 the counter that counts the number of times the processes in steps 4 to 8 are executed is incremented by one.
  • step 10 it is determined whether or not the counter value has reached a predetermined number N or more. If the counter value is equal to or greater than the predetermined number N, the process proceeds to step 11 (Yes), while if the counter value is less than the predetermined number N, the process returns to step 4 (No).
  • step 11 an alarm device such as a warning light or a buzzer for notifying that clogging has occurred in the reducing agent supply system is activated, and then the process returns to step 4.
  • an alarm device such as a warning light or a buzzer for notifying that clogging has occurred in the reducing agent supply system is activated, and then the process returns to step 4.
  • step 12 since the exhaust temperature T is lower than the predetermined temperature C, the flow control valve 32A built in the addition module 32 that suppresses the precipitation of urea in the exhaust system is forced. Proceed to step 8 after closing.
  • step 13 it is determined that the urea solution has flowed into the reducing agent supply system and the clogging has been eliminated, and the alarm device is stopped as necessary.
  • Step 14 since the clogging in the reducing agent supply system has not occurred, or the clogging in the reducing agent supply system has been eliminated, it is built into the pump module 28 that returns to normal exhaust purification processing. Operate the electric pump 28A.
  • the pump module is provided every predetermined time after the engine is started.
  • the electric pump 28A built in the engine 28 is temporarily stopped, and from that point until the cumulative injection amount that is obtained by sequentially integrating the injection amount of the urea aqueous solution calculated in real time according to the engine operating state reaches the predetermined amount B. Then, it is determined whether the urea aqueous solution remaining in the pressure hose 30 has decreased by a predetermined pressure A or more. And the urea aqueous solution is over the predetermined pressure A
  • a clogging elimination process is performed in which a urea aqueous solution is circulated to eliminate the clogging in consideration of the possibility that it is caused by urea precipitation. Executed. That is, the electric pump 28A incorporated in the pump module 28 is temporarily operated to increase the pressure of the aqueous urea solution in the pressure hose 30 to a predetermined pressure p.
  • the flow control valve 32A built in the addition module 32 is forcibly opened for a predetermined time. Then, an aqueous urea solution is circulated through the reducing agent supply system to dissolve the precipitated urea, thereby attempting to eliminate clogging generated in the reducing agent supply system.
  • the reducing agent supply system is clogged. Therefore, even if the flow control valve 32A is forcibly opened, the possibility that the aqueous urea solution is immediately supplied from the injection nozzle 18 is extremely high. Low. However, when the clogging is eliminated, the urea aqueous solution is injected and supplied from the injection nozzle 18, so that the exhaust temperature T should be suppressed to prevent urea from being deposited on the exhaust pipe 14 and the Nx reduction catalyst 20. Open the flow control valve 32A only when the temperature is above the specified temperature C. It is desirable.
  • the liquid reducing agent is not limited to the urea aqueous solution, and considering the characteristics of the Nx reduction catalyst 20, etc., it is possible to use an ammonia aqueous solution, alcohol mainly composed of hydrocarbon, light oil, etc. S can.

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Description

明 細 書
エンジンの排気浄化装置
技術分野
[0001] 本発明は、排気中の窒素酸化物（NOx)を還元浄化するエンジンの排気浄化装置
(以下「排気浄化装置」という）において、特に、液体還元剤又はその前駆体の供給 系に詰まりが発生したか否かを高精度に判定する技術に関する。
背景技術
[0002] エンジンの排気に含まれる NOxを浄化する触媒浄化システムとして、特開 2000— 27627号公報 (特許文献 1)に記載された排気浄化装置が提案されている。かかる 排気浄化装置は、エンジン排気系に配設された NOx還元触媒の排気上流に、ェン ジン運転状態に応じた液体還元剤又はその前駆体（以下「液体還元剤」とレ、う）を噴 射供給することで、排気中の NOxと還元剤とを還元反応させて、 NOxを無害成分に 浄化処理するものである。
[0003] また、このような排気浄化装置においては、還元剤成分の析出，異物混入などによ り液体還元剤の供給系（以下「還元剤供給系」という）が詰まると、 N〇x還元触媒に 適量の還元剤が供給されず、所要の NOx浄化能力を発揮できなくなってしまう。この ため、特開 2006— 77765号公報（特許文献 2)に記載されるように、液体還元剤を 圧送するポンプを停止した状態で、還元剤供給系に残存する液体還元剤の所定時 間における圧力低下幅から詰まりが発生したか否力、を判定する技術が提案されてい る。
特許文献 1 :特開 2000— 27627号公報
特許文献 2：特開 2006— 77765号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、 NOxは高温 ·高圧条件下で生成されるため、エンジン運転状態によって は排気中の N〇x濃度が低ぐ排気浄化処理が不要である状態が存在する。このため 、還元剤を使用する排気浄化装置においては、その不必要な消費を防止する観点 から、液体還元剤が断続的に噴射供給される構成が採用されている。また、排気浄 化装置おいては、エンジン運転状態に伴って排気中の NOx濃度が変化するため、 液体還元剤の噴射量が動的に増減される。従って、所定時間における圧力低下幅 が極僅かとなり、特許文献 2に記載される技術では、還元剤供給系に詰まりが発生し ていなくとも、詰まりが発生したと誤判定されてしまうおそれがあった。
[0005] そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、液体還元剤を圧送するボン プを停止した状態で、還元剤供給系に残存する液体還元剤を噴射供給すると、その 累積噴射量に応じて圧力が規則性をもって変化する特性を利用し、液体還元剤の 噴射供給が一時的に停止又は動的に変化しても、還元剤供給系に詰まりが発生した 力、否力、を高精度に判定できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] このため、エンジン排気系に配設され、排気中の NOxを還元浄化する還元触媒と 、液体還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、前記還元剤タンクに貯蔵された液体還元 剤を吸レ、込んで圧送するポンプと、前記ポンプ力 圧送された液体還元剤の流量を 制御する流量制御弁と、前記流量制御弁により流量が制御された液体還元剤を還 元触媒の排気上流に噴射供給する噴射ノズルと、コンピュータを内蔵したコントロー ノレユニットと、を含んで構成された排気浄化装置において、前記コントロールユニット が、前記噴射ノズルから噴射供給される液体還元剤の噴射量をエンジン運転状態に 基づいてリアルタイムに演算すると共に、前記ポンプを一時的に停止させてから、リア ルタイムに演算された噴射量を逐次積算した累積噴射量が所定量に達するまでに、 前記ポンプ下流かつ流量制御弁上流に残存する液体還元剤の圧力が第 1の所定圧 力以上低下しないときに、該ポンプ下流に位置する還元剤供給系に詰まりが発生し たと判定する。ここで、「液体還元剤」とは、還元剤成分 (溶質)を溶媒に溶解したもの に限らず、化学反応で還元剤を生成可能な液体還元剤の前駆体を含む概念を意味 する。
発明の効果
[0007] 本発明に係る排気浄化装置によれば、還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤を吸 い込んで圧送するポンプを一時的に停止させてから、エンジン運転状態に基づいて リアルタイムに演算された液体還元剤の噴射量を逐次積算した累積噴射量が所定量 に達するまでに、ポンプ下流かつ流量制御弁上流に残存する液体還元剤の圧力が 第 1の所定圧力以上低下しないときに、ポンプ下流に位置する還元剤供給系に詰ま りが発生したと判定される。即ち、通常の排気浄化処理においては、流量制御弁を 介して液体還元剤の噴射量を制御可能とすべぐエンジン運転状態に応じてポンプ が適宜制御され、その下流における液体還元剤の圧力が略一定に保持されている。 そして、ポンプを一時的に停止させると、その下流かつ流量制御弁上流に残存する 液体還元剤のみが噴射供給に資されることとなる。このとき、還元剤供給系に詰まり が発生していなければ、液体還元剤の圧力は、累積噴射量が増加するにつれて規 則性をもって低下する。一方、還元剤供給系に詰まりが発生していれば、噴射ノズル 力 実際に噴射供給される液体還元剤は極僅か又は皆無であるため、液体還元剤 の圧力は、累積噴射量が増加しても極僅力、しか低下しない。このため、エンジン運転 状態に応じて液体還元剤の噴射供給が一時的に停止又は動的に変化しても、ボン プを一時的に停止させてから累積噴射量が所定量に達するまでに、液体還元剤が 所定圧力以上低下したか否かによって、還元剤供給系に詰まりが発生したか否かを 高精度に判定することができる。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]図 1は、本発明を具現化した排気浄化装置の全体構成図である。
[図 2]図 2は、ポンプモジュール及び添加モジュールの詳細構成図である。
[図 3]図 3は、還元剤供給系に詰まりが発生したか否力、を判定する原理の説明図であ る。
[図 4]図 4は、制御プログラムの処理内容を示すフローチャートである。
符号の説明
[0009] 10 エンジン
14 排気管
18 噴射ノズル
20 N〇x還元触媒
24 還元剤タンク 26 サクシヨンホース
28 ポンプモジユーノレ
28A 電動ポンプ
28E 圧力センサ
30 プレツシャホース
32 添加モジュール
32A 流量制御弁
34 添加ホース
36 還元剤添加 ECU
38 排気温度センサ
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図 1は、液体還元剤の前駆体たる尿素水溶液を使用し、エンジン排気中の N〇xを 還元反応により浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン 10の排気マニフォ一ルド 12に接続された排気管 14には、排気流通方向 に沿って、一酸化窒素（NO)を二酸化窒素（NO )へと酸化させる窒素酸化触媒 16 と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル 18と、尿素水溶液を加水分解して得られ るアンモニアを使用して N〇xを還元浄化する NOx還元触媒 20と、 N〇x還元触媒 2 0を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒 22と、が夫々配設される。
[0011] 一方、尿素水溶液を貯蔵する還元剤タンク 24は、その底部で吸込口が開口するサ クシヨンホース 26を介して、尿素水溶液を吸い込んで圧送するポンプモジュール 28 に連通接続される。ポンプモジュール 28には、図 2に示すように、少なくとも、電動ポ ンプ 28A,リリーフバノレブ 28B,バッファ 28C,フィルタ 28D及び尿素水溶液の圧力 p を検出する圧力センサ 28Eが内蔵される。また、ポンプモジュール 28は、プレツシャ ホース 30を介して、少なくとも遠隔操作可能な流量制御弁 32A (図 2参照）が内蔵さ れた添加モジュール 32に連通接続されると共に、添加モジュール 32は、添加ホース 34を介して、噴射ノズル 18に連通接続される。そして、ポンプモジュール 28及び添 カロモジュール 32は、コンピュータを内蔵した還元剤添加コントロールユニット（以下「 還元剤添加 ECU」という） 36により夫々電子制御され、エンジン運転状態に適合した 尿素水溶液が噴射ノズル 18から噴射供給される。
[0012] 力かる排気浄化装置において、噴射ノズル 18から噴射供給された尿素水溶液は、 排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、還元剤として機能するアンモニア へと転化される。転化されたアンモニアは、 NOx還元触媒 20において排気中の N〇 Xと還元反応し、水 〇）及び窒素（N )へと転化されることは知られたことである。こ
2 2
のとき、 NOx還元触媒 20による N〇x浄化能力を向上させるベぐ窒素酸化触媒 16 により N〇が NOへと酸化され、排気中の N〇と NOとの割合が還元反応に適したも
2 2
のに改善される。一方、 N〇x還元触媒 20を通過したアンモニアは、その排気下流に 配設されたアンモニア酸化触媒 22により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気 中に排出されることがない。
[0013] 本発明の特徴として、排気管 14には、 N〇x還元触媒 20に導入される排気温度 T を検出する排気温度センサ 38が取り付けられる。そして、ポンプモジュール 28に内 蔵された圧力センサ 28E及び排気温度センサ 38からの各出力信号は、還元剤添カロ ECU36に入力され、その ROM (Read Only Memory)などに記憶された制御プログ ラムによって、ポンプモジュール 28に内蔵された電動ポンプ 28Aの下流に位置する 還元剤供給系に詰まりが発生したか否かなどが判定される。
[0014] ここで、制御プログラムの詳細を説明する前に、還元剤供給系に詰まりが発生した か否かを判定する原理について説明する。
通常の排気浄化処理においては、流量制御弁 32Aを介して尿素水溶液の噴射量 を制御可能とすべぐエンジン運転状態に応じて電動ポンプ 28Aが適宜制御され、 その下流における尿素水溶液の圧力が略一定に保持されている。そして、電動ボン プ 28Aを一時的に停止させると、その下流かつ流量制御弁 32A上流に残存する尿 素水溶液のみが噴射供給に資されることとなる。このとき、還元剤供給系に詰まりが 発生していなければ、図 3に示すように、尿素水溶液の圧力は、エンジン運転状態に 応じた噴射量 (演算値)を逐次積算した累積噴射量が増加するにつれて規則性をも つて低下する。一方、還元剤供給系に詰まりが発生していれば、噴射ノズル 18から 実際に噴射供給される尿素水溶液は極僅か又は皆無であるため、同図に示すように 、尿素水溶液の圧力は、累積噴射量が増加しても極僅力しか低下しない。このため、 電動ポンプ 28Aを一時的に停止させてから累積噴射量が所定量に達するまでに、 尿素水溶液が所定圧力以上低下したか否かによって、還元剤供給系に詰まりが発 生したか否かを間接的かつ高精度に判定することができる。
[0015] 図 4は、エンジン作動中であることを条件として、所定時間（第 1の所定時間）ごとに 実行される制御プログラムの処理内容を示す。ここで、還元剤供給系に詰まりが発生 したか否かを判定するときには電動ポンプ 28Aを一時的に停止させるため、噴射ノズ ノレ 18から噴射供給される尿素水溶液の圧力変動により制御精度が低下するおそれ があるので、所定時間は、 10〜30分程度に設定されることが望ましい。また、図示し ない噴射量演算処理により、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液の噴射量カ^ア ルタイムに演算される。
[0016] ステップ 1 (図では「S1」と略記する。以下同様）では、ポンプモジュール 28に内蔵さ れた電動ポンプ 28Aを停止させる。このとき、プレツシャホース 30内に残存する尿素 水溶液は、通常の排気浄化処理により、所定圧力 pに保持されているものとする。
0
ステップ 2では、ポンプモジュール 28に内蔵された圧力センサ 28E力 圧力 pを読 み込み、電動ポンプ 28Aを停止させた時点からの尿素水溶液の圧力低下 (p— p)が
0 所定圧力 A (第 1の所定圧力）未満であるか否力を判定する。そして、圧力低下が所
1
定圧力 A未満であればステップ 3へと進む一方 (Yes)、圧力低下が所定圧力 A以
1 1 上であれば還元剤供給系に詰まりが発生してレ、なレ、と判定してステップ 14へと進む（ No)。
[0017] ステップ 3では、尿素水溶液の噴射量 (演算値）を逐次積算した累積噴射量が所定 量 B以上となったか否かを判定する。そして、累積噴射量が所定量 B以上となったと きにはステップ 4へと進む一方 (Yes)、累積噴射量が所定量 B未満であるときにはス テツプ 2へと戻る（No)。
ステップ 4では、ポンプモジュール 28に内蔵された電動ポンプ 28Aを一時的に作 動させ、還元剤タンク 24に貯蔵される尿素水溶液を圧送することで、プレツシャホー ス 30内の尿素水溶液の圧力を所定圧力 pまで昇圧させる。
0
[0018] ステップ 5では、排気温度センサ 38から排気温度 Tを読み込み、その排気温度丁が 所定温度 C以上であるか否かを判定する。ここで、所定温度 Cは、噴射ノズル 18から 尿素水溶液が噴射供給されても尿素が析出しない温度（例えば 130°C)に設定され る。そして、排気温度 Tが所定温度 C以上であればステップ 6へと進む一方 (Yes)、 排気温度 Tが所定温度 C未満であればステップ 12へと進む（No)。
[0019] ステップ 6では、エンジン運転状態にかかわらず、添加モジュール 32に内蔵された 流量制御弁 32Aを所定開度（例えば 90%)強制的に開弁させる。
ステップ 7では、ポンプモジュール 28に内蔵された圧力センサ 28E力、ら圧力 pを読 み込み、尿素水溶液を所定圧力 Pまで昇圧させた時点からの尿素水溶液の圧力低
0
下 (p _p)が所定圧力 A (第 2の所定圧力）未満であるか否かを判定する。そして、
0 2
圧力低下が所定圧力 A未満であればステップ 8へと進む一方 (Yes)、圧力低下が
2
所定圧力 A以上であれば還元剤供給系に発生した詰まりが解消したと判定してステ
2
ップ 13へと進む（No)。
[0020] ステップ 8では、流量制御弁 32Aを強制的に開弁させた累積開弁時間が所定時間 D (第 2の所定時間）以上となったか否かを判定する。ここで、所定時間 Dは、流量制 御弁 32Aを強制的に開弁させる累積時間を規定する閾値であって、プレツシャホー ス 30の容量などを考慮して、電動ポンプ 28Aを作動させなくとも尿素水溶液を噴射 供給可能な時間に設定される。そして、累積開弁時間が所定時間 D以上となったな らばステップ 9へと進む一方 (Yes)、累積開弁時間が所定時間 D未満であればステ ップ 5へと戻る（No)。
[0021] ステップ 9では、ステップ 4〜8の処理が実行された回数を計数するカウンタを 1っィ ンクリメントさせる。
ステップ 10では、カウンタ値が所定回数 N以上となったか否かを判定する。そして、 カウンタ値が所定回数 N以上となったならばステップ 11へと進む一方 (Yes)、カウン タ値が所定回数 N未満であればステップ 4へと戻る（No)。
[0022] ステップ 11では、還元剤供給系に詰まりが発生した旨を報知すベぐ警告灯，ブザ 一などの警報装置を作動させた後、ステップ 4へと戻る。
ステップ 12では、排気温度 Tが所定温度 C未満であるので、排気系に尿素が析出 されることを抑制すベぐ添加モジュール 32に内蔵された流量制御弁 32Aを強制的 に閉弁させた後、ステップ 8へと進む。
[0023] ステップ 13では、還元剤供給系に尿素水溶液が流れて詰まりが解消したと判定し、 必要に応じて警報装置を停止させる。
ステップ 14では、還元剤供給系に詰まりが発生していなレ、、又は、還元剤供給系 に発生した詰まりが解消したので、通常の排気浄化処理に復帰すベぐポンプモジュ ール 28に内蔵された電動ポンプ 28Aを作動させる。
[0024] かかる排気浄化装置によれば、エンジン始動後所定時間ごとに、ポンプモジュール
28に内蔵された電動ポンプ 28Aが一時的に停止され、その時点からエンジン運転 状態に応じてリアルタイムに演算された尿素水溶液の噴射量を逐次積算した累積噴 射量が所定量 Bに達するまでに、プレツシャホース 30内に残存する尿素水溶液が所 定圧力 A以上低下したか否か判定される。そして、尿素水溶液が所定圧力 A以上
1 1 低下していなければ、還元剤供給系に詰まりが発生したと判定される一方、尿素水 溶液が所定圧力 A以上低下したならば、還元剤供給系に詰まりが発生していないと
1
判定される。このため、エンジン運転状態に応じて尿素水溶液の噴射供給が一時的 に停止又は動的に変化しても、還元剤供給系に詰まりが発生したか否かを高精度に 判定することができる。
[0025] また、還元剤供給系に詰まりが発生したと判定されたときには、尿素析出に起因す るものである可能性を考慮し、尿素水溶液を流通させてその解消を行う詰まり解消処 理が実行される。即ち、ポンプモジュール 28に内蔵された電動ポンプ 28Aを一時的 に作動させ、プレツシャホース 30内の尿素水溶液の圧力を所定圧力 pまで昇圧させ
0
た状態で、添加モジュール 32に内蔵された流量制御弁 32Aを所定時間強制的に開 弁させる。そして、還元剤供給系に尿素水溶液を流通させ、析出した尿素を溶解さ せることで、還元剤供給系に発生した詰まりを解消させようとする。
[0026] このとき、還元剤供給系に詰まりが発生しているため、流量制御弁 32Aを強制的に 開弁させても、即時、尿素水溶液が噴射ノズル 18から噴射供給される可能性は極め て低い。しかし、その詰まりが解消したときには、尿素水溶液が噴射ノズル 18から噴 射供給されるため、排気管 14及び N〇x還元触媒 20などに尿素が析出されることを 抑制すベぐ排気温度 Tが所定温度 C以上であるときのみ流量制御弁 32Aを開弁す ることが望ましい。
[0027] 一方、流量制御弁 32Aが所定時間強制的に開弁されている間に、プレツシャホー ス 30内の尿素水溶液が所定圧力 A以上低下したときには、還元剤供給系に発生し た詰まりが解消したと判定することができる。これに対して、尿素水溶液が所定圧力 A 以上低下しなければ、詰まり解消処理を繰り返し実行させることで、その詰まりをでき るだけ解消させようとすることが望ましい。そして、詰まり解消処理が所定回数 N以上 連続して実行されても、還元剤供給系に発生した詰まりが解消されないときには、例 えば、その詰まりは異物に起因するものである可能性があるので、洗浄などの処理を 行うべきことを知らしめるため、警報装置が作動される。
[0028] なお、液体還元剤としては、尿素水溶液に限らず、 N〇x還元触媒 20の特性などを 考慮し、アンモニア水溶液や、炭化水素を主成分とするアルコール，軽油などを使用 すること力 Sできる。

Claims

請求の範囲
[1] エンジン排気系に配設され、排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、 液体還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、
前記還元剤タンクに貯蔵された液体還元剤を吸い込んで圧送するポンプと、 前記ポンプ力 圧送された液体還元剤の流量を制御する流量制御弁と、 前記流量制御弁により流量が制御された液体還元剤を還元触媒の排気上流に噴 射供給する噴射ノズルと、
コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、
を含んで構成され、
前記コントロールユニットが、前記噴射ノズルから噴射供給される液体還元剤の噴 射量をエンジン運転状態に基づいてリアルタイムに演算すると共に、前記ポンプを一 時的に停止させてから、リアルタイムに演算された噴射量を逐次積算した累積噴射 量が所定量に達するまでに、前記ポンプ下流かつ流量制御弁上流に残存する液体 還元剤の圧力が第 1の所定圧力以上低下しないときに、該ポンプ下流に位置する還 元剤供給系に詰まりが発生したと判定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置
[2] 前記コントロールユニットが、エンジン始動後第 1の所定時間ごとに還元剤供給系 に詰まりが発生したか否力 ^判定することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排 気浄化装置。
[3] 前記コントロールユニットが、前記還元剤供給系に詰まりが発生したと判定したとき に、前記ポンプを一時的に作動させてポンプ下流かつ流量制御弁上流における液 体還元剤を昇圧させた状態で、前記流量制御弁を第 2の所定時間強制的に開弁さ せることを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気浄化装置。
[4] 前記コントロールユニットが、排気温度が所定温度以上であるときのみ、前記流量 制御弁を第 2の所定時間強制的に開弁させることを特徴とする請求項 3記載のェン ジンの排気浄化装置。
[5] 前記コントロールユニットが、前記流量制御弁を第 2の所定時間強制的に開弁させ ている間に、前記ポンプ下流かつ流量制御弁上流に残存する液体還元剤の圧力が 第 2の所定圧力以上低下したときに、前記還元剤供給系に発生した詰まりが解消し たと判定することを特徴とする請求項 3記載のエンジンの排気浄化装置。
[6] 前記コントロールユニットが、前記還元剤供給系に発生した詰まりが解消したと判定 するまで、前記ポンプを一時的に作動させてポンプ下流かつ流量制御弁上流におけ る液体還元剤を昇圧させた状態で、前記流量制御弁を第 2の所定時間強制的に開 弁させる処理を繰り返し実行することを特徴とする請求項 5記載のエンジンの排気浄 化装置。
[7] 前記コントロールユニットが、前記流量制御弁の強制開弁処理を連続して所定回数 以上実行したときに、前記還元剤供給系に詰まりが発生した旨を報知する警報装置 を作動させることを特徴とする請求項 6記載のエンジンの排気浄化装置。
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