WO2011125258A1 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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中嶋　智史
知行 竹田
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device that selectively reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) contained in engine exhaust.
  • NOx nitrogen oxides
  • Patent Document 1 As an exhaust purification system for purifying NOx contained in engine exhaust, an exhaust purification device as described in JP 2009-127472 A (Patent Document 1) has been proposed.
  • This exhaust purification device injects an aqueous urea solution according to the engine operating condition upstream of the exhaust of a selective catalytic reduction (SCR) converter disposed in the exhaust pipe of the engine, and generates ammonia by hydrolysis.
  • SCR selective catalytic reduction
  • urea aqueous solution droplets attached to the exhaust system, for example, when the exhaust temperature becomes higher than the boiling point (about 100 ° C.) of the solvent (water) and lower than the boiling point (about 135 ° C.) of the solute (urea), urea
  • water as a solvent evaporates from the aqueous solution, and urea crystals are precipitated in the exhaust system.
  • urea crystals are deposited in the exhaust system, the cross-sectional area of the exhaust flow path is reduced, which causes, for example, a reduction in output and fuel consumption due to an increase in exhaust pressure.
  • the crystal of the urea aqueous solution is deposited on the SCR converter, the contact area of the exhaust gas in the SCR converter is reduced, so that the NOx purification rate is lowered.
  • the present invention estimates the amount of urea crystals deposited in the exhaust system located downstream of the injection point of the aqueous urea solution, for example, forcing the urea crystals to be removed.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an engine that makes it possible to grasp the execution time and the like.
  • the engine exhaust gas purification device is disposed in the exhaust pipe of the engine and uses an ammonia generated from the urea aqueous solution to selectively reduce and purify NOx, and the engine exhaust state upstream of the SCR converter is in an engine operation state.
  • a reducing agent injection device that injects an aqueous urea solution at a corresponding flow rate; a temperature sensor that detects an exhaust gas temperature upstream of the reducing agent injection device; and a control unit that includes a computer. Then, the control unit deposits on the exhaust system located downstream from the injection point of the urea aqueous solution based on the temperature of the exhaust detected by the temperature sensor and the flow rate of the aqueous urea solution injected from the reducing agent injection device.
  • the amount of urea crystals deposited per unit time is estimated, and the amount of urea crystals detached from the exhaust system per unit time is estimated based on the exhaust temperature detected by the temperature sensor. Based on the amount of precipitation per unit and the amount of separation, the amount of urea crystals deposited in the exhaust system is estimated.
  • FIG. 1 shows an example of an exhaust purification device.
  • An intake pipe 14 connected to the intake manifold 12 of the diesel engine 10 includes an air cleaner 16 that filters dust and the like in the intake air along a direction of intake air flow, a compressor 18A of a turbocharger 18 that supercharges intake air, and a turbocharger 18.
  • An intercooler 20 that cools the intake air that has passed through and becomes hot is arranged in this order.
  • the exhaust pipe 24 connected to the exhaust manifold 22 of the diesel engine 10 includes a turbine 18B of the turbocharger 18 and a continuously regenerating diesel particulate filter (DPF) device 26 along the exhaust circulation direction.
  • a reducing agent injection device 28 that injects urea aqueous solution, an SCR converter 30 that selectively reduces and purifies NOx using ammonia generated from the urea aqueous solution by hydrolysis, and an oxidation catalytic converter 32 that oxidizes ammonia that has passed through the SCR converter 30 Arranged in this order.
  • the continuous regeneration type DPF device 26 includes a diesel oxidation catalyst (DOC) converter 26A that oxidizes at least nitric oxide (NO) into nitrogen dioxide (NO 2 ), and particulate matter (PM) in exhaust gas.
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • DPF26B which collects and removes (Matter).
  • CSF Catalyzed Soot Filter
  • CSF Catalyzed Soot Filter
  • the reducing agent injection device 28 includes a tank for storing the urea aqueous solution, a pump for sucking the urea aqueous solution from the tank and pumping it, a flow rate control valve for controlling the injection flow rate of the urea aqueous solution, an injection nozzle for injecting the urea aqueous solution to the exhaust pipe 24, and the like. Although not shown in detail.
  • the diesel engine 10 is provided with an exhaust gas recirculation (EGR) device 34 that reduces NOx by lowering the combustion temperature by introducing a part of the exhaust gas into the intake air and recirculating it.
  • the EGR device 34 introduces an exhaust gas flowing through the exhaust pipe 24 into the intake pipe 14, an EGR pipe 34 ⁇ / b> A for cooling the exhaust gas flowing through the EGR pipe 34 ⁇ / b> A, and the intake pipe 14.
  • an EGR control valve 34C for controlling the EGR rate of the exhaust.
  • a temperature sensor that detects a temperature (exhaust temperature) T of exhaust gas upstream of the reducing agent injection device 28 between the DPF 26B of the continuous regeneration type DPF device 26 and the reducing agent injection device 28. 36 is attached.
  • the output signal of the temperature sensor 36 is input to a control unit 38 having a built-in computer.
  • output signals of a rotation speed sensor 40 that detects the rotation speed Ne and a load sensor 42 that detects the load Q are also input to the control unit 38.
  • the load Q of the diesel engine 10 for example, a state quantity closely related to the torque, such as a fuel supply amount, an intake flow rate, an intake pressure, a supercharging pressure, an accelerator opening degree, and a throttle opening degree, can be applied.
  • the rotational speed Ne and the load Q of the diesel engine 10 may be read from an engine control unit (not shown) that electronically controls the diesel engine 10 via a CAN (Controller (Area Network) or the like.
  • the control unit 38 executes a control program stored in a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory), based on the output signals of the temperature sensor 36, the rotation speed sensor 40, and the load sensor 42. It is determined whether or not urea crystals exceeding an allowable value have accumulated in the exhaust system located downstream of the reducing agent injection device 28, that is, downstream of the exhaust point of the urea aqueous solution injection. Further, when the control unit 38 determines that urea crystals exceeding the allowable value have accumulated in the exhaust system, the fuel injection device attached to the diesel engine 10 is used to raise the exhaust temperature and forcibly separate the urea crystals. In response to this, a fuel increase command is output, and a warning lamp 44 (notification device) attached to the combination meter is turned on.
  • the “exhaust system” refers to a system including at least the exhaust pipe 24 and the SCR converter 30.
  • FIG. 2 shows the contents of a control program that the control unit 38 repeatedly executes every unit time (for example, 1 second) when the diesel engine 10 is started.
  • the control unit 38 electronically controls the reducing agent injection device 28 and the EGR control valve 34C in accordance with the engine operating state and the like according to a control program different from the control program shown in FIG.
  • step 1 the control unit 38 calculates the urea aqueous solution addition flow rate (injection amount per unit time) according to the engine operating state. That is, the control unit 38 refers to a map (not shown) in which the addition flow rate corresponding to the rotation speed and the load is set, and the rotation speed Ne detected by the rotation speed sensor 40 and the load detected by the load sensor 42. The addition flow rate of the urea aqueous solution according to Q is calculated.
  • the urea aqueous solution addition flow rate may be read from a module that electronically controls the reducing agent injection device 28.
  • step 2 the control unit 38 estimates the precipitation amount of urea crystals per unit time deposited on the exhaust system based on the exhaust temperature and the addition flow rate of the urea aqueous solution. That is, as shown in FIG. 3, the control unit 38 refers to the deposition amount map (first map) in which the deposition amount corresponding to the exhaust temperature and the addition flow rate is set, and the exhaust temperature detected by the temperature sensor 36. Precipitation amount of urea crystals corresponding to the addition flow rate of T and urea aqueous solution is estimated. In addition, what is necessary is just to obtain
  • step 4 the control unit 38 estimates the amount of urea crystal detachment per unit time from the exhaust system based on the exhaust temperature T detected by the temperature sensor 36.
  • “departure” means that the urea crystal deposited in the exhaust system is dissolved or vaporized and disappears from the exhaust system. That is, as shown in FIG. 4, the control unit 38 refers to the separation amount map (second map) in which the separation amount corresponding to the exhaust temperature is set, and determines the separation amount of the urea crystals according to the exhaust temperature T. presume. Note that the separation amount map is set to “0” in which the urea crystal cannot be separated in the region where the exhaust temperature is equal to or lower than the separation temperature T 0 of the urea crystal.
  • step 6 the control unit 38 determines whether or not the amount of urea crystals deposited is greater than or equal to a predetermined value.
  • the predetermined value is a threshold value for determining whether or not the forced detachment process of urea crystals deposited in the exhaust system is to be executed, and is, for example, from an allowable deposition amount of urea crystals allowed in the exhaust system. Slightly lower value.
  • control unit 38 determines that the urea crystal deposition amount is greater than or equal to the predetermined value, the control unit 38 proceeds to step 7 (Yes), whereas if the control unit 38 determines that the urea crystal deposition amount is less than the predetermined value, the control unit 38 performs processing. Is terminated (No).
  • step 7 the control unit 38 turns on the warning lamp 44 attached to the combination meter so as to notify that the forced detachment process of the urea crystals accumulated in the exhaust system is being executed.
  • a buzzer as an example of a notification device may be operated.
  • step 8 the control unit 38 raises the exhaust gas temperature above the separation temperature of the urea crystals, so that the urea crystals deposited in the exhaust system are forcibly separated, so that the fuel injection device attached to the diesel engine 10 is used. In response to this, a command for increasing the fuel supply amount is output.
  • known forced separation processes such as intake / exhaust shutter opening / closing control, variable turbocharger vane opening control, and post-injection may be executed.
  • exhaust gas from the diesel engine 10 is introduced into the DOC converter 26A of the continuous regeneration type DPF device 26 through the exhaust manifold 22 and the turbine 18B of the turbocharger 18.
  • Exhaust introduced into the DOC converter 26A flows to being part of the NO is oxidized to NO 2 DPF26B.
  • PM in the exhaust gas is collected and removed, and PM is oxidized using NO 2 generated by the DOC converter 26A, so that PM is collected, removed, and regenerated at the same time.
  • the urea aqueous solution injected from the reducing agent injection device 28 at a flow rate corresponding to the engine operating state is hydrolyzed using exhaust heat and water vapor in the exhaust, and converted into ammonia that functions as a reducing agent.
  • This ammonia is known to be selectively reduced with NOx in the exhaust gas in the SCR converter 30 and purified to water (H 2 O) and nitrogen gas (N 2 ), which are harmless components.
  • the ammonia that has passed through the SCR converter 30 is oxidized by the oxidation catalytic converter 32 disposed downstream of the exhaust gas, so that it is possible to suppress the ammonia from being released into the atmosphere as it is.
  • the urea crystal precipitation amount estimated from the urea aqueous solution addition flow rate and the exhaust temperature is sequentially integrated, and the urea crystal detachment amount corresponding to the exhaust temperature is sequentially subtracted from this integrated value.
  • the amount of urea crystals deposited in the exhaust system located downstream of the exhaust point of the urea aqueous solution injection can be estimated.
  • the urea crystals deposited in the exhaust system pay attention to the characteristic that the exhaust temperature decreases in the region where the exhaust temperature is higher than the separation temperature of the urea crystals, and by considering not only the precipitation amount of urea crystals but also the separation amount thereof, The estimation accuracy of the amount of deposited urea crystals can be improved.
  • the warning lamp 44 attached to the combination meter is turned on, and the urea crystal forced detachment process is executed.
  • the amount of urea crystals deposited in the exhaust system located downstream of the injection point of the urea aqueous solution is written to the nonvolatile memory when the engine is stopped, while the control unit 38 writes the amount of urea crystals from the nonvolatile memory when the engine is started. You may make it read. In this way, since the urea crystal deposition amount is not reset when the engine is stopped, the value calculated so far can be taken over, and a decrease in the estimation accuracy of the urea crystal deposition amount can be suppressed.

Abstract

　ＳＣＲコンバータの排気上流に噴射される尿素水溶液の添加流量及び排気温度から、尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に析出する単位時間当たりの尿素結晶の析出量を推定すると共に、これを順次積算することで排気系に堆積する尿素結晶の堆積量を推定する。また、排気温度に応じて排気系から離脱する単位時間当たりの尿素結晶の離脱量を推定し、尿素結晶の堆積量からこれを順次減算することで、排気系に残留する尿素結晶の堆積量を推定する。そして、尿素結晶の堆積量が所定値以上になると、排気系に堆積されている尿素結晶を強制的に離脱させる時期が到来したと判断し、警告灯を点灯させると共に、排気温度を尿素結晶の離脱温度よりも昇温させる強制離脱処理を実行する。

Description

エンジンの排気浄化装置
　本発明は、エンジンの排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択還元浄化する排気浄化装置に関する。
　エンジンの排気に含まれるＮＯｘを浄化する排気浄化システムとして、特開２００９－１２７４７２号公報（特許文献１）に記載されるような排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置は、エンジンの排気管に配設された選択触媒還元（ＳＣＲ；Selective Catalytic Reduction）コンバータの排気上流に、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液を噴射し、加水分解により生成されるアンモニアを用いて、ＳＣＲコンバータでＮＯｘを選択還元反応させて無害成分へと浄化処理する。
特開２００９－１２７４７２号公報
　このような排気浄化装置では、排気温度が尿素水溶液の加水分解温度より低温である状態が持続すると、尿素水溶液の加水分解が不十分となって、その噴射地点よりも排気下流に位置する排気管及びＳＣＲコンバータなどの排気系に、尿素水溶液の液滴が付着してしまう。そして、排気系に尿素水溶液の液滴が付着した状態で、例えば、排気温度が溶媒（水）の沸点（約１００℃）以上かつ溶質（尿素）の沸点（約１３５℃）未満になると、尿素水溶液から溶媒たる水が蒸発し、排気系に尿素の結晶が析出してしまうおそれがある。排気系に尿素の結晶が析出すると、排気流路の断面積が減少することから、例えば、排圧上昇による出力及び燃費の低下などを来たしてしまう。また、ＳＣＲコンバータに尿素水溶液の結晶が析出すると、ＳＣＲコンバータにおける排気の接触面積が減少することから、ＮＯｘ浄化率が低下してしまう。
　そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に堆積した尿素結晶の堆積量を推定することで、例えば、尿素結晶の強制離脱処理を実行する時期などを把握可能としたエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
　このため、エンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用してＮＯｘを選択還元浄化するＳＣＲコンバータと、ＳＣＲコンバータの排気上流にエンジン運転状態に応じた流量の尿素水溶液を噴射する還元剤噴射装置と、還元剤噴射装置の排気上流における排気の温度を検出する温度センサと、コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、を有する。そして、コントロールユニットは、温度センサにより検出された排気の温度、及び、還元剤噴射装置から噴射された尿素水溶液の流量に基づいて、尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に析出する単位時間当たりの尿素結晶の析出量を推定し、温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、排気系から離脱する単位時間当たりの尿素結晶の離脱量を推定し、尿素結晶の単位時間当たりの析出量及び離脱量に基づいて、排気系に堆積されている尿素結晶の堆積量を推定する。
　尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に堆積した尿素結晶の堆積量を推定することができる。
排気浄化装置の一例を示す全体構成図である。 制御プログラムの一例を示すフローチャートである。 単位時間当たりの尿素結晶の析出量を推定する析出量マップの説明図である。 単位時間当たりの尿素結晶の離脱量を推定する離脱量マップの説明図である。
　以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。
　図１は、排気浄化装置の一例を示す。
　ディーゼルエンジン１０の吸気マニフォールド１２に接続される吸気管１４には、吸気流通方向に沿って、吸気中の埃などを濾過するエアクリーナ１６，吸気を過給するターボチャージャ１８のコンプレッサ１８Ａ，ターボチャージャ１８を通過して高温となった吸気を冷却するインタークーラ２０がこの順番で配設される。
　一方、ディーゼルエンジン１０の排気マニフォールド２２に接続される排気管２４には、排気流通方向に沿って、ターボチャージャ１８のタービン１８Ｂ，連続再生式のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ；Diesel Particulate Filter）装置２６，尿素水溶液を噴射する還元剤噴射装置２８，加水分解により尿素水溶液から生成されるアンモニアを用いてＮＯｘを選択還元浄化するＳＣＲコンバータ３０，ＳＣＲコンバータ３０を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒コンバータ３２がこの順番で配設される。連続再生式ＤＰＦ装置２６は、少なくとも一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化させるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ；Diesel Oxidation Catalyst）コンバータ２６Ａと、排気中の粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）を捕集・除去するＤＰＦ２６Ｂと、を含んで構成される。なお、ＤＰＦ２６Ｂの代わりに、その表面に触媒（活性成分及び添加成分）を担持させたＣＳＦ（Catalyzed Soot Filter）を使用することもできる。還元剤噴射装置２８は、尿素水溶液を貯蔵するタンク，タンクから尿素水溶液を吸い上げて圧送するポンプ，尿素水溶液の噴射流量を制御する流量制御弁，排気管２４に尿素水溶液を噴射する噴射ノズルなどを有するが、詳細には図示していない。
　また、ディーゼルエンジン１０には、排気の一部を吸気に導入して再循環させることで、燃焼温度の低下によりＮＯｘを低減する排気再循環（ＥＧＲ；Exhaust Gas Recirculation）装置３４が取り付けられる。ＥＧＲ装置３４は、排気管２４を流れる排気の一部を吸気管１４へと導入するためのＥＧＲ管３４Ａと、ＥＧＲ管３４Ａを流れる排気を冷却するＥＧＲクーラ３４Ｂと、吸気管１４へと導入する排気のＥＧＲ率を制御するためのＥＧＲ制御弁３４Ｃと、を有する。
　排気浄化装置の制御系として、連続再生式ＤＰＦ装置２６のＤＰＦ２６Ｂと還元剤噴射装置２８との間には、還元剤噴射装置２８の排気上流における排気の温度（排気温度）Ｔを検出する温度センサ３６が取り付けられる。温度センサ３６の出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３８に入力される。また、コントロールユニット３８には、ディーゼルエンジン１０の運転状態の一例として、回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ４０、及び、負荷Ｑを検出する負荷センサ４２の出力信号も入力される。ここで、ディーゼルエンジン１０の負荷Ｑとして、例えば、燃料供給量，吸気流量，吸気圧力，過給圧力，アクセル開度，スロットル開度など、トルクと密接に関連する状態量を適用することができる。なお、ディーゼルエンジン１０の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑは、ＣＡＮ（Controller Area Network）などを介して、ディーゼルエンジン１０を電子制御するエンジンコントロールユニット（図示せず）から読み込むようにしてもよい。
　そして、コントロールユニット３８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに記憶された制御プログラムを実行することで、温度センサ３６，回転速度センサ４０及び負荷センサ４２の各出力信号に基づいて、還元剤噴射装置２８の排気下流、即ち、尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に許容値を超える尿素結晶が堆積したか否かを判定する。また、コントロールユニット３８は、排気系に許容値を超える尿素結晶が堆積したと判定したときに、排気温度を昇温させて尿素結晶を強制離脱させるべく、ディーゼルエンジン１０に取り付けられた燃料噴射装置に対して燃料増量指令を出力すると共に、コンビネーションメータに付設された警告灯４４（報知装置）を点灯させる。ここで、「排気系」とは、少なくとも、排気管２４及びＳＣＲコンバータ３０を含んだ系のことをいう。
　図２は、ディーゼルエンジン１０が始動されたことを契機として、コントロールユニット３８が単位時間（例えば１秒）ごとに繰り返し実行する制御プログラムの内容を示す。なお、コントロールユニット３８は、図２に示す制御プログラムとは異なる制御プログラムに従って、エンジン運転状態などに応じて、還元剤噴射装置２８及びＥＧＲ制御弁３４Ｃを夫々電子制御する。
　ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、コントロールユニット３８が、エンジン運転状態に応じた尿素水溶液の添加流量（単位時間当たりの噴射量）を演算する。即ち、コントロールユニット３８は、回転速度及び負荷に対応した添加流量が設定されたマップ（図示せず）を参照し、回転速度センサ４０により検出された回転速度Ｎｅ及び負荷センサ４２により検出された負荷Ｑに応じた尿素水溶液の添加流量を演算する。なお、尿素水溶液の添加流量は、還元剤噴射装置２８を電子制御するモジュールから読み込むようにしてもよい。
　ステップ２では、コントロールユニット３８が、排気温度及び尿素水溶液の添加流量に基づいて、排気系に析出する単位時間当たりの尿素結晶の析出量を推定する。即ち、コントロールユニット３８は、図３に示すように、排気温度及び添加流量に対応した析出量が設定された析出量マップ（第１のマップ）を参照し、温度センサ３６により検出された排気温度Ｔ及び尿素水溶液の添加流量に応じた尿素結晶の析出量を推定する。なお、排気温度及び添加流量に対応した析出量は、例えば、シミュレーション，実験などを通して求めればよい（以下同様）。
　ステップ３では、コントロールユニット３８が、例えば、「堆積量＝堆積量＋析出量」という式を利用して、排気系に堆積する尿素結晶の堆積量を推定する。
　ステップ４では、コントロールユニット３８が、温度センサ３６により検出された排気温度Ｔに基づいて、排気系から離脱する単位時間当たりの尿素結晶の離脱量を推定する。ここで、「離脱」とは、排気系に堆積した尿素結晶が溶解又は気化することで、排気系からなくなることをいう。即ち、コントロールユニット３８は、図４に示すように、排気温度に対応した離脱量が設定された離脱量マップ（第２のマップ）を参照し、排気温度Ｔに応じた尿素結晶の離脱量を推定する。なお、離脱量マップには、排気温度が尿素結晶の離脱温度Ｔ0以下の領域では、尿素結晶が離脱され得ない「０」であることが設定されている。
　ステップ５では、コントロールユニット３８が、例えば、「堆積量＝堆積量―離脱量」という式を利用して、排気系に残留する尿素結晶の堆積量を推定する。
　ステップ６では、コントロールユニット３８が、尿素結晶の堆積量が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、所定値は、排気系に堆積された尿素結晶の強制離脱処理を実行すべきか否かを判定するための閾値であって、例えば、排気系に許容される尿素結晶の許容堆積量より若干低い値を持つ。そして、コントロールユニット３８は、尿素結晶の堆積量が所定値以上であると判定すれば処理をステップ７へと進める一方（Ｙｅｓ）、尿素結晶の堆積量が所定値未満であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。
　ステップ７では、コントロールユニット３８が、排気系に堆積された尿素結晶の強制離脱処理が実行されていることを報知すべく、コンビネーションメータに付設された警告灯４４を点灯させる。なお、警告灯４４の代わりに、報知装置の一例としてのブザーなどを作動させてもよい。
　ステップ８では、コントロールユニット３８が、排気温度を尿素結晶の離脱温度よりも昇温させることで、排気系に堆積された尿素結晶を強制離脱させるために、ディーゼルエンジン１０に取り付けられた燃料噴射装置に対して、燃料供給量の増量指令を出力する。なお、排気温度を上昇させるために、吸気シャッタ又は排気シャッタの開閉制御，可変ターボチャージャのベーン開度制御，ポスト噴射などの公知の強制離脱処理を実行するようにしてもよい。
　かかる排気浄化装置において、ディーゼルエンジン１０の排気は、排気マニフォールド２２，ターボチャージャ１８のタービン１８Ｂを経て、連続再生式ＤＰＦ装置２６のＤＯＣコンバータ２６Ａに導入される。ＤＯＣコンバータ２６Ａに導入された排気は、一部のＮＯがＮＯ2へと酸化されつつＤＰＦ２６Ｂへと流れる。ＤＰＦ２６Ｂでは、排気中のＰＭが捕集・除去されると共に、ＤＯＣコンバータ２６Ａにより生成されたＮＯ2を使用してＰＭが酸化されることで、ＰＭの捕集・除去及び再生が同時に行われる。
　また、エンジン運転状態に応じた流量で還元剤噴射装置２８から噴射された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気を使用して加水分解され、還元剤として機能するアンモニアへと転化される。このアンモニアは、ＳＣＲコンバータ３０において排気中のＮＯｘと選択還元反応し、無害成分である水（Ｈ2Ｏ）及び窒素ガス（Ｎ2）へと浄化されることは知られたことである。一方、ＳＣＲコンバータ３０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設された酸化触媒コンバータ３２により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることを抑制できる。
　このような排気浄化過程において、尿素水溶液の添加流量及び排気温度から推定された尿素結晶の析出量を順次積算しつつ、この積算値から排気温度に応じた尿素結晶の離脱量を順次減算することで、尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に堆積された尿素結晶の堆積量が推定できる。このとき、排気系に堆積された尿素結晶は、排気温度が尿素結晶の離脱温度より高い領域で減少する特性に着目し、尿素結晶の析出量だけではなくその離脱量をも考慮することで、尿素結晶の堆積量の推定精度を向上させることができる。そして、尿素結晶の堆積量が所定値以上になると、コンビネーションメータに付設された警告灯４４が点灯されると共に、尿素結晶の強制離脱処理が実行される。
　ここで、尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に堆積された尿素結晶の堆積量は、コントロールユニット３８が、エンジン停止時に不揮発性メモリに書き込む一方、エンジン始動時に不揮発性メモリから読み出すようにしてもよい。このようにすれば、尿素結晶の堆積量は、エンジン停止によりリセットされないことから、それまで演算された値を引き継ぐことができ、尿素結晶の堆積量の推定精度が低下することを抑制できる。
　また、整備工場などにおいて、ＳＣＲコンバータ３０，酸化触媒コンバータ３２の点検・清掃などが行われることを考慮し、外部からの指示に応答して、尿素結晶の堆積量を強制的にリセットする機能を設けてもよい。さらに、尿素結晶の強制離脱処理は、自動的ではなく、警告灯４４が点灯したことに気付いた運転者などの指示に応じて実行されるようにしてもよい。
　　１０　ディーゼルエンジン
　　２４　排気管
　　２８　還元剤噴射装置
　　３０　ＳＣＲコンバータ
　　３６　温度センサ
　　３８　コントロールユニット
　　４０　回転速度センサ
　　４２　負荷センサ
　　４４　警告灯

Claims (9)

  1. 　エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して窒素酸化物を選択還元浄化する選択触媒還元コンバータと、
    　前記選択触媒還元コンバータの排気上流にエンジン運転状態に応じた流量の尿素水溶液を噴射する還元剤噴射装置と、
    　前記還元剤噴射装置の排気上流における排気の温度を検出する温度センサと、
    　コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、
    　を有し、
    　前記コントロールユニットが、
    　前記温度センサにより検出された排気の温度、及び、前記還元剤噴射装置から噴射された尿素水溶液の流量に基づいて、前記尿素水溶液の噴射地点よりも排気下流に位置する排気系に析出する単位時間当たりの尿素結晶の析出量を推定し、
    　前記温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、前記排気系から離脱する単位時間当たりの尿素結晶の離脱量を推定し、
    　前記尿素結晶の単位時間当たりの析出量及び離脱量に基づいて、前記排気系に堆積されている尿素結晶の堆積量を推定する、
    　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、更に、前記尿素結晶の堆積量が所定値以上になったときに、前記排気系に堆積されている尿素結晶を強制的に離脱させる時期が到来したと判定することを特徴とする請求項１に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、更に、前記尿素結晶を強制的に離脱させる時期が到来したと判定したときに、報知装置を作動させることを特徴とする請求項２に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、更に、前記尿素結晶を強制的に離脱させる時期が到来したと判定したときに、前記排気系に流入する排気の温度を尿素結晶の離脱温度よりも昇温させる強制離脱処理を実行することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
  5. 　前記コントロールユニットが、更に、エンジン停止時に、前記尿素結晶の堆積量を不揮発性メモリに書き込む一方、エンジン始動時に、前記不揮発性メモリから尿素結晶の堆積量を読み出すことを特徴とする請求項１に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、更に、外部からの指示に応答して、前記尿素結晶の堆積量を強制的にリセットすることを特徴とする請求項１に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、排気の温度及び尿素水溶液の噴射流量に対応した析出量が設定された第１のマップを参照して、前記尿素結晶の析出量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  8. 　前記コントロールユニットが、排気の温度に対応した離脱量が設定された第２のマップを参照して、前記尿素結晶の離脱量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  9. 　前記コントロールユニットが、前記尿素結晶の単位時間当たりの析出量を順次積算しつつ、この積算値から尿素結晶の単位時間当たりの離脱量を順次減算することで、前記尿素結晶の蓄積量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
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