WO2013047032A1 - 異物除去方法及び選択還元触媒システム - Google Patents

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WO2013047032A1
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reduction catalyst
selective reduction
foreign matter
water pressure
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泰雄 岡本
遊大 景山
弘司 作本
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いすゞ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a foreign matter removal method and a selective reduction catalyst system for removing foreign matters that cause clogging in order to eliminate or prevent blockage of a urea water path in a selective reduction catalyst system.
  • a selective reduction catalyst system using a selective reduction catalyst has been developed as an exhaust gas purification system for purifying NO x in exhaust gas of a diesel engine.
  • This selective reduction catalyst system supplies urea water stored in a urea tank to the exhaust gas upstream of the selective reduction catalyst, generates ammonia by the heat of the exhaust gas, and reduces the NO x by the selective reduction catalyst by this ammonia. It purifies (for example, refer to Patent Document 1).
  • the urea water is supplied to the upstream side of the selective reduction catalyst exhaust gas by being injected from a dosing valve provided on the upstream side of the selective reduction catalyst.
  • the urea water is supplied to the dosing valve by a supply module (SM) including a supply module pump (SM pump) and a urea water pressure sensor.
  • SM supply module
  • the supply module is connected to a urea tank through a liquid supply line, and supplies urea water sucked up from the urea tank through the liquid supply line to the dosing valve through a pressure supply line connecting the supply module and the dosing valve.
  • feedback control is performed so that the measured value of the urea water pressure sensor of the supply module becomes constant, and when the urea water pressure becomes constant, injection of urea water is started.
  • a failure warning lamp (MIL) is turned on to notify the driver of the occurrence of an abnormality.
  • MIL failure warning lamp
  • the driver recognizes the failure of the vehicle and requests the manufacturer to repair the vehicle based on the display of the failure warning light.
  • the blockage of the urea water path can be easily solved by the control on the vehicle side, and if the warning is uniformly urged when the blockage of the urea water path occurs, it can be easily solved by the control on the vehicle side. Regardless of whether or not, the driver must request the repair of the vehicle, and cannot bear the trouble.
  • an object of the present invention is to eliminate or prevent obstruction of the urea water path by removing foreign matters that cause the supply module and the surrounding urea water path to be blocked, and at the same time reduce the burden on the driver.
  • An object of the present invention is to provide a foreign substance removing method and a selective reduction catalyst system.
  • the present invention was invented in order to achieve this object, the foreign matter varies the urea water pressure in the urea water passage of the selective reduction catalyst system for purifying NO X in the urea water selective reduction catalyst the exhaust gas is supplied to remove Is the method.
  • the urea water pressure in the urea water path may be changed before the urea water is extracted from the pressure feed line of the urea water path.
  • the present invention also provides a selective reduction catalyst connected to an exhaust pipe, a dosing valve for injecting urea water upstream of the selective reduction catalyst, and sucking up urea water in a urea tank to supply urea water to the dosing valve.
  • a selective reduction catalyst system comprising: a supply module that returns excess urea water into the urea tank; and a dosing control module that controls the dosing valve and the supply module, wherein the dosing control module includes the selective reduction catalyst. It is a selective reduction catalyst system configured to execute a foreign matter removal mode in which the urea water pressure in the urea water path of the system is changed.
  • the dosing control module may vary the urea water pressure in the urea water path by repeating the increase and decrease of the urea water pressure in the urea water path a predetermined number of times.
  • the dosing control module may execute the foreign matter removal mode prior to increasing the urea water pressure after the ignition is turned on.
  • the dosing control module may execute the foreign matter removal mode prior to draining urea water from the pressure feed line of the urea water path after the ignition is turned off.
  • the dosing control module may execute the foreign matter removal mode when the urea water pressure exceeds an abnormal threshold.
  • the present invention it is possible to eliminate or prevent obstruction of the urea water path by removing foreign matters that cause the supply module and the surrounding urea water path to be blocked, and at the same time, reduce the burden on the driver.
  • the selective catalytic reduction system 100 injects urea water upstream of the selective catalytic reduction catalyst 103 connected to the exhaust pipe 102 of the engine 101 and upstream of the selective catalytic reduction catalyst 103 (upstream side of exhaust gas).
  • DCM dosing control module
  • an oxidation catalyst (DOC), a diesel particulate filter (DPF) 108, and a selective reduction catalyst 103 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst is for oxidizing NO in the exhaust gas exhausted from the engine 101 to NO 2 and controlling the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas to increase the denitration efficiency in the selective reduction catalyst 103. is there.
  • the diesel particulate filter is for collecting particulate matter (PM) in the exhaust gas.
  • the dosing valve 104 has a structure in which an injection hole is provided in a cylinder filled with high-pressure urea water, and a valve body that closes the injection hole is attached to a cylindrical plunger having a slit. By pulling up the plunger, the valve body is separated from the nozzle and the urea water is injected. In addition, since a spring for biasing the valve body to a normally closed state via a plunger is provided inside the dosing valve 104, when the energization to the coil is stopped, the plunger is pulled down by the spring force. Since the valve body closes the nozzle hole, the urea water injection is stopped.
  • the exhaust pipe 102 upstream of the dosing valve 104 is provided with an exhaust temperature sensor 109 that measures the temperature of the exhaust gas at the inlet of the selective reduction catalyst 103 (selective reduction catalyst inlet temperature). Further, on the upstream side of the selective reduction catalyst 103 (here, the upstream side of the exhaust temperature sensor 109), an upstream side NO X sensor 110 that detects the NO X concentration on the upstream side of the selective reduction catalyst 103 is provided. On the downstream side of the reduction catalyst 103, a downstream side NO X sensor 111 that detects the NO X concentration on the downstream side of the selective reduction catalyst 103 is provided.
  • the supply module 106 includes a supply module pump (SM pump) 112 that pumps urea water, a supply module temperature sensor (SM temperature sensor) 113 that measures the temperature of the supply module 106 (temperature of urea water flowing through the supply module 106), and The urea water pressure sensor 114 that measures the pressure of the urea water in the supply module 106 (pressure on the discharge side of the supply module pump 112) and the urea water flow path are switched to dosing the urea water from the urea tank 105. And a reverting valve 115 for switching whether the urea water in the dosing valve 104 is returned to the urea tank 105 or not.
  • SM pump supply module pump
  • SM temperature sensor supply module temperature sensor
  • the urea water pressure sensor 114 that measures the pressure of the urea water in the supply module 106 (pressure on the discharge side of the supply module pump 112) and the urea water flow path are switched to dosing the urea water from the urea tank 105
  • the urea water from the urea tank 105 is supplied to the dosing valve 104 when the reverting valve 115 is OFF, and the urea water in the dosing valve 104 is supplied to the urea tank 105 when the reverting valve 115 is ON. I tried to return it.
  • the supply module 106 supplies the urea water in the urea tank 105 with a liquid supply line (suction line) by the supply module pump 112. It is sucked up through 116 and supplied to the dosing valve 104 through a pressure feed line (pressure line) 117, and excess urea water is returned to the urea tank 105 through a recovery line (after-line) 118.
  • the urea tank 105 is provided with a selective reduction catalyst sensor 119.
  • the selective reduction catalyst sensor 119 includes a water level sensor 120 that measures the water level of the urea water in the urea tank 105, a temperature sensor 121 that measures the temperature of the urea water in the urea tank 105, and the quality of the urea water in the urea tank 105. And a quality sensor 122 for measuring.
  • the quality sensor 122 detects the quality of the urea water in the urea tank 105 by detecting, for example, the concentration of urea water and whether or not a different mixture is mixed in the urea water from the propagation speed and electrical conductivity of the ultrasonic waves. To do.
  • a cooling line 123 for circulating cooling water for cooling the engine 101 is connected to the urea tank 105 and the supply module 106.
  • the cooling line 123 is configured to exchange heat between the cooling water passing through the urea tank 105 and flowing through the cooling line 123 and the urea water in the urea tank 105.
  • the cooling line 123 passes through the supply module 106 and exchanges heat between the cooling water flowing through the cooling line 123 and the urea water in the supply module 106.
  • the cooling line 123 is provided with a tank heater valve (coolant valve) 124 for switching whether or not to supply cooling water to the urea tank 105 and the supply module 106.
  • a tank heater valve coolant valve
  • the dosing valve 104 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 124 is opened or closed.
  • the cooling line 123 is routed along the liquid feeding line 116 through which the urea water passes, the pressure feeding line 117, and the recovery line 118.
  • the dosing control module 107 includes an upstream NO x sensor 110, a downstream NO x sensor 111, a selective reduction catalyst sensor 119 (a water level sensor 120, a temperature sensor 121, and a quality sensor 122), an exhaust temperature.
  • Sensor 109, supply module temperature sensor 113 of supply module 106, urea water pressure sensor 114, and an input signal line from engine control module (ECM) 125 that controls engine 101 are connected. From the engine control module 125, signals of outside air temperature and engine parameters (engine speed, etc.) are input.
  • the dosing control module 107 a tank heater valve 124, the supply module pump 112 and reverting valve 115 of the supply module 106, the dosing valve 104, the heater of the upstream-side NO X sensor 110, and the downstream NO X sensor 111 heater
  • the output signal line to is connected.
  • the input / output of signals between the dosing control module 107 and each device may be input / output via individual signal lines or input / output via a controller area network (CAN).
  • CAN controller area network
  • the dosing control module 107 estimates the amount of NO x in the exhaust gas based on the engine parameter signal from the engine control module 125 and the exhaust gas temperature from the exhaust temperature sensor 109, and also in the estimated exhaust gas.
  • the amount of urea water injected from the dosing valve 104 is determined based on the amount of NO x , and when the urea water amount determined by the dosing valve 104 is further injected, dosing based on the detection value of the upstream NO x sensor 110.
  • the valve 104 is controlled to adjust the amount of urea water injected from the dosing valve 104.
  • the selective reduction catalyst system 100 eliminate or forestall blockage of the urea water passage of the selective reduction catalyst system 100 for purifying NO X in the exhaust gas by supplying urea water to the selective reduction catalyst 103
  • a foreign matter removal method is employed in which the urea water pressure (measured value of the urea water pressure sensor 114) in the urea water path is changed to remove foreign matters that cause clogging.
  • the urea water path refers to, for example, a path through which the supply module 106 and the surrounding urea water flow, but is not limited to this and includes other paths through which the urea water flows.
  • This foreign matter removal method is realized by a foreign matter removal mode which is one of the modes implemented in the dosing control module 107. Therefore, the dosing control module 107 in the present embodiment controls the supply module 106 to change the urea water pressure in the urea water path in order to eliminate or prevent the blockage of the urea water path in the supply module 106, The apparatus is configured to execute a foreign substance removal mode for removing the foreign substance causing the blockage.
  • step S101 for decreasing the urea water pressure step S102 for determining whether the urea water pressure is equal to or lower than a preset lower limit threshold, and the urea water pressure are increased.
  • Step S106 for determining whether or not Step S107 for incrementing the number of repetitions
  • Step S108 for determining whether or not the number of repetitions is equal to or greater than a preset predetermined number.
  • step S101 the dosing control module 107 controls the supply module 106 to reduce the urea water pressure in the urea water path. This step S101 is repeated until it is determined in step S102 that the urea water pressure is equal to or lower than the preset lower limit threshold value.
  • step S103 the dosing control module 107 controls the supply module 106 to increase the urea water pressure in the urea water path. This step S103 is repeated until it is determined in step S104 that the urea water pressure is equal to or higher than the preset upper limit threshold value.
  • step S105 the dosing control module 107 controls the supply module 106 to reduce the urea water pressure in the urea water path. This step S105 is repeated until it is determined in step S106 that the urea water pressure has become equal to or lower than the preset lower limit threshold value.
  • step S107 and step S108 the number of repetitions in which the series of operations so far has been performed is counted, and steps S101 to S108 are repeated until the number of repetitions reaches a preset specified number.
  • the dosing control module 107 controls the supply module 106 to repeat the increase and decrease of the urea water pressure in the urea water path a predetermined number of times, thereby changing the urea water pressure in the urea water path. Remove foreign matter.
  • the timing at which the dosing control module 107 executes the foreign substance removal mode is not particularly limited, but the following timing is assumed.
  • the dosing control module 107 controls the supply module 106 to fill the pressure feed line 117 connecting the supply module 106 and the dosing valve 104 with urea water, and then removes foreign matter prior to increasing the urea water pressure. Run the mode.
  • the dosing control module 107 executes the foreign substance removal mode immediately after the ignition is turned off.
  • the dosing control module 107 executes the foreign substance removal mode when the urea water pressure exceeds the abnormal threshold value when feedback controlling the supply module 106 to keep the urea water pressure constant.
  • the abnormal threshold refers to a threshold serving as a reference for the dosing control module 107 to determine that some abnormality has occurred based on an abnormal increase in the urea water pressure.
  • foreign matter removal modes 1 to 3 are referred to as foreign matter removal modes 1 to 3, respectively.
  • the normal operation mode of the selective reduction catalyst system 100 includes a step S201 in which the driver turns on the ignition, a step S202 in which it is determined whether or not the exhaust gas temperature is equal to or higher than a preset threshold, and the selective reduction catalyst.
  • Step S203 for starting the control system
  • Step S204 for starting the supply module pump 112
  • Step S205 for filling the pumping line 117 with urea water
  • Step S206 for increasing the urea water pressure
  • the urea water pressure can be controlled to be constant.
  • Step S207 for judging whether or not, Step S208 for starting the injection of urea water, Step S209 for the driver to turn off the ignition, Step S210 for removing the urea water from the pressure feed line 117, and the selective reduction catalyst control system are ended.
  • Step S211 Step S211, Step S212 for determining the abnormality of the urea water pressure
  • Step S213 for removing the urea water from the pressure feed line 117
  • Step S214 for terminating the selective reduction catalyst control system
  • Step S215 for turning off the ignition of the driver.
  • step S202 after the ignition is turned on in step S201, the process waits until the exhaust temperature becomes equal to or higher than a preset threshold value.
  • step S203 the engine control module 125 controls the dosing control module 107 to activate the selective reduction catalyst control system.
  • step S204 and step S205 the dosing control module 107 controls the supply module 106 to activate the supply module pump 112, and fills the pumping line 117 with urea water.
  • step S206 the dosing control module 107 controls the supply module 106 to increase the urea water pressure and feedback control the supply module 106 so that the urea water pressure becomes constant at a specified value.
  • step S207 it is determined whether or not the urea water pressure is constant at the specified value. If the urea water pressure is constant at the specified value, the process proceeds to step S208, and if not, the process proceeds to step S212.
  • step S208 the dosing control module 107 controls the dosing valve 104 and the supply module 106 to start the injection of urea water.
  • step S210 after the operation is completed in step S209 and the ignition is turned off, the dosing control module 107 controls the supply module 106 to remove the urea water from the pressure feed line 117.
  • step S211 the engine control module 125 controls the dosing control module 107 to end the selective reduction catalyst control system.
  • step S212 when the urea water pressure exceeds the abnormality threshold, it is detected that some abnormality has occurred, and the urea water pressure abnormality is determined.
  • step S213 the dosing control module 107 controls the supply module 106 to remove the urea water from the pumping line 117.
  • step S214 the engine control module 125 controls the dosing control module 107 to end the selective reduction catalyst control system, and waits until the operation ends and the ignition is turned off in step S215.
  • steps S201 to S215 constitute one driving cycle in the normal operation mode.
  • the foreign matter removal mode 1 is executed after step S205.
  • the transition of the urea water pressure at this time is as shown in FIG. 5. After the pumping line 117 is filled with the urea water, the urea water pressure is decreased and the urea water pressure is repeatedly increased and decreased. Transition to normal operation in which the pressure is controlled to a constant value.
  • the foreign substance removal mode 2 is executed after step S209.
  • the transition of the urea water pressure at this time is as shown in FIG. 6, and after decreasing the urea water pressure from a state in which the urea water pressure is constantly controlled at a specified value, and repeatedly increasing and decreasing the urea water pressure, The urea water is removed from the pressure feed line 117, and the selective reduction catalyst control system is terminated.
  • These foreign matter removal mode 1 and foreign matter removal mode 2 are executed for the purpose of eliminating or preventing the urea water path blockage regardless of whether or not the urea water path blockage occurs.
  • the foreign substance removal mode 3 is executed after step S212.
  • the transition of the urea water pressure at this time is as shown in FIG. 7.
  • the urea water pressure rises abnormally and exceeds the abnormal threshold, the urea water pressure is lowered and the urea water pressure is repeatedly raised and lowered. Thereafter, the urea water is removed from the pressure feed line 117, and the selective catalytic reduction control system is terminated.
  • the measurement limit value in FIG. 7 indicates the limit value of the urea water pressure that can be measured by the urea water pressure sensor 114, and a value higher than this cannot be measured by the urea water pressure sensor 114.
  • This foreign matter removal mode 3 is executed for the purpose of eliminating the blockage of the urea water path after the urea water path is actually blocked. If the blockage of the urea water path is not solved even if the foreign matter removal mode 3 is executed several times by repeating the ignition ON and the ignition OFF several times, it is recommended to turn on the failure warning lamp to notify the driver of the abnormality. . As a result, it is possible to determine whether or not the problem can be easily solved by the control on the vehicle side, and it is possible to warn the driver of the failure in spite of the trouble that can be solved, and to prevent the driver from being overburdened. .
  • the foreign matter causing the blockage of the urea water path in the supply module and its surroundings is removed to eliminate or prevent the blockage of the urea water path, and at the same time, The burden can be reduced.

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Abstract

　サプライモジュールやその周辺の尿素水経路を閉塞する原因となる異物を除去して尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止し、同時にドライバの負担を軽減することができる異物除去方法及び選択還元触媒システムを提供する。　尿素水を選択還元触媒１０３に供給して排気ガス中のＮＯXを浄化する選択還元触媒システム１００における尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止すべく、尿素水経路における尿素水圧力を変動させ、閉塞の原因となる異物を除去する異物除去方法である。

Description

異物除去方法及び選択還元触媒システム
　本発明は、選択還元触媒システムにおける尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止すべく、閉塞の原因となる異物を除去する異物除去方法及び選択還元触媒システムに関するものである。
　ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯXを浄化するための排気ガス浄化システムとして、選択還元触媒を用いた選択還元触媒システムが開発されている。
　この選択還元触媒システムは、尿素タンクに貯留された尿素水を選択還元触媒の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱でアンモニアを生成し、このアンモニアによって選択還元触媒でＮＯXを還元して浄化するものである（例えば、特許文献１参照）。尿素水は、選択還元触媒の上流側に設けられたドージングバルブから噴射されることで、選択還元触媒の排気ガス上流に供給される。
　ドージングバルブへの尿素水の供給は、サプライモジュールポンプ（ＳＭポンプ）や尿素水圧力センサなどを備えたサプライモジュール（ＳＭ）によってなされる。サプライモジュールは、送液ラインを介して尿素タンクと接続されており、尿素タンクから送液ラインを通じて吸い上げた尿素水を、サプライモジュールとドージングバルブとを接続する圧送ラインを通じてドージングバルブに供給する。このとき、サプライモジュールの尿素水圧力センサの測定値が一定となるようにフィードバック制御され、尿素水圧力が一定となったら尿素水の噴射が開始される。
特開２０００－３０３８２６号公報
　しかしながら、結晶化した尿素水の固体や尿素水に混入した粉塵などの異物によってサプライモジュールやその周辺の尿素水経路が閉塞されると、尿素水圧力の異常な上昇などが生じ、尿素水圧力の適切な制御が行えなくなり、尿素水の噴射を開始することができなくなる。その結果、排気ガス中のＮＯXを適切に浄化することができなくなってしまう。
　また、このような不具合が生じた場合には故障警告灯（ＭＩＬ）を点灯させ、ドライバに異常の発生を知らせるようにしている。これによりドライバは、車両の故障を認識し、故障警告灯の表示に基づいてメーカなどに車両の修理を依頼することとなる。ところが、尿素水経路の閉塞は車両側の制御によって簡単に解消できる場合も少なくなく、尿素水経路の閉塞が生じた場合に一律に警告を促すようにすると、車両側の制御によって簡単に解消できると否とに拘わらず、ドライバは車両の修理を依頼しなければならず、到底その煩に耐え得ない。
　そこで、本発明の目的は、サプライモジュールやその周辺の尿素水経路を閉塞する原因となる異物を除去して尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止し、同時にドライバの負担を軽減することができる異物除去方法及び選択還元触媒システムを提供することにある。
　この目的を達成するために創案された本発明は、尿素水を選択還元触媒に供給して排気ガス中のＮＯXを浄化する選択還元触媒システムの尿素水経路における尿素水圧力を変動させる異物除去方法である。
　前記尿素水経路における尿素水圧力の上昇と低下を規定回数だけ繰り返すことで、前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させると良い。
　イグニッションＯＮ後に前記尿素水圧力を上昇させるのに先立って前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させると良い。
　イグニッションＯＦＦ後に前記尿素水経路の圧送ラインから尿素水を抜くのに先立って前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させると良い。
　前記尿素水圧力が異常閾値を超えたときに前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させると良い。
　また本発明は、排気管に接続された選択還元触媒と、前記選択還元触媒の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブと、尿素タンク内の尿素水を吸い上げて前記ドージングバルブに尿素水を供給すると共に余剰の尿素水を前記尿素タンク内に戻すサプライモジュールと、前記ドージングバルブと前記サプライモジュールを制御するドージングコントロールモジュールと、を備える選択還元触媒システムにおいて、前記ドージングコントロールモジュールは、前記選択還元触媒システムの尿素水経路における尿素水圧力を変動させる異物除去モードを実行するように構成された選択還元触媒システムである。
　前記ドージングコントロールモジュールは、前記尿素水経路における尿素水圧力の上昇と低下を規定回数だけ繰り返すことで、前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させると良い。
　前記ドージングコントロールモジュールは、イグニッションＯＮ後に前記尿素水圧力を上昇させるのに先立って前記異物除去モードを実行すると良い。
　前記ドージングコントロールモジュールは、イグニッションＯＦＦ後に前記尿素水経路の圧送ラインから尿素水を抜くのに先立って前記異物除去モードを実行すると良い。
　前記ドージングコントロールモジュールは、前記尿素水圧力が異常閾値を超えたときに前記異物除去モードを実行すると良い。
　本発明によれば、サプライモジュールやその周辺の尿素水経路を閉塞する原因となる異物を除去して尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止し、同時にドライバの負担を軽減することができる。
本発明を適用する選択還元触媒システムの一例を示す概略図である。 ドージングコントロールモジュールの入出力構成を示す図である。 本発明に係る異物除去モードの動作フローを示すフローチャートである。 本発明に係る選択還元触媒システムの動作フローを示すフローチャートである。 異物除去モード１における時間と尿素水圧力との関係を示す図である。 異物除去モード２における時間と尿素水圧力との関係を示す図である。 異物除去モード３における時間と尿素水圧力との関係を示す図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
　先ず、車両に搭載される選択還元触媒システムについて説明する。
　図１に示すように、選択還元触媒システム１００は、エンジン１０１の排気管１０２に接続された選択還元触媒１０３と、選択還元触媒１０３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射するドージングバルブ１０４と、尿素水を貯留する尿素タンク１０５と、尿素タンク１０５内の尿素水を吸い上げてドージングバルブ１０４に尿素水を供給すると共に余剰の尿素水を尿素タンク１０５内に戻すサプライモジュール（ＳＭ）１０６と、ドージングバルブ１０４やサプライモジュール１０６などを制御するドージングコントロールモジュール（ＤＣＭ）１０７と、を備える。
　エンジン１０１の排気管１０２には、排気ガスの上流側から下流側にかけて、酸化触媒（ＤＯＣ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１０８、選択還元触媒１０３が順次配置される。酸化触媒は、エンジン１０１から排気される排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2とし、排気ガス中のＮＯとＮＯ2の比率を制御して選択還元触媒１０３における脱硝効率を高めるためのものである。また、ディーゼルパティキュレートフィルタは、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのものである。
　ドージングバルブ１０４は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がスリットを有する筒状のプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。また、ドージングバルブ１０４の内部には、プランジャを介して弁体を常閉の状態に付勢するバネが設けられているため、コイルへの通電を止めると、そのバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。
　ドージングバルブ１０４の上流側の排気管１０２には、選択還元触媒１０３の入口における排気ガスの温度（選択還元触媒入口温度）を測定する排気温度センサ１０９が設けられる。また、選択還元触媒１０３の上流側（ここでは、排気温度センサ１０９の上流側）には、選択還元触媒１０３の上流側でのＮＯX濃度を検出する上流側ＮＯXセンサ１１０が設けられ、選択還元触媒１０３の下流側には、選択還元触媒１０３の下流側でのＮＯX濃度を検出する下流側ＮＯXセンサ１１１が設けられる。
　サプライモジュール１０６は、尿素水を圧送するサプライモジュールポンプ（ＳＭポンプ）１１２と、サプライモジュール１０６の温度（サプライモジュール１０６を流れる尿素水の温度）を測定するサプライモジュール温度センサ（ＳＭ温度センサ）１１３と、サプライモジュール１０６内における尿素水の圧力（サプライモジュールポンプ１１２の吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサ１１４と、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するか、あるいはドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ１１５と、を備えている。ここでは、リバーティングバルブ１１５がＯＦＦのとき、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するようにし、リバーティングバルブ１１５がＯＮのとき、ドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すようにした。
　リバーティングバルブ１１５が尿素水をドージングバルブ１０４に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール１０６は、そのサプライモジュールポンプ１１２にて、尿素タンク１０５内の尿素水を送液ライン（サクションライン）１１６を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）１１７を通してドージングバルブ１０４に供給するようにされ、余剰の尿素水を回収ライン（アフターライン）１１８を通して尿素タンク１０５に戻すようにされる。
　尿素タンク１０５には、選択還元触媒センサ１１９が設けられる。選択還元触媒センサ１１９は、尿素タンク１０５内の尿素水の水位を測定する水位センサ１２０と、尿素タンク１０５内の尿素水の温度を測定する温度センサ１２１と、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を測定する品質センサ１２２と、を備えている。品質センサ１２２は、例えば、超音波の伝播速度や電気伝導度から、尿素水の濃度や尿素水に異種混合物が混合されているか否かを検出し、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を検出するものである。
　尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６には、エンジン１０１を冷却するための冷却水を循環する冷却ライン１２３が接続される。冷却ライン１２３は、尿素タンク１０５内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水と尿素タンク１０５内の尿素水との間で熱交換するようにされる。同様に、冷却ライン１２３は、サプライモジュール１０６内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水とサプライモジュール１０６内の尿素水との間で熱交換するようにされる。
　冷却ライン１２３には、尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒータバルブ（クーラントバルブ）１２４が設けられる。なお、ドージングバルブ１０４にも冷却ライン１２３が接続されるが、ドージングバルブ１０４には、タンクヒータバルブ１２４の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図１では図を簡略化しており示されていないが、冷却ライン１２３は、尿素水が通る送液ライン１１６、圧送ライン１１７、及び回収ライン１１８に沿うようにして配索される。
　次に、ドージングコントロールモジュール１０７の入出力構成について説明する。
　図２に示すように、ドージングコントロールモジュール１０７には、上流側ＮＯXセンサ１１０、下流側ＮＯXセンサ１１１、選択還元触媒センサ１１９（水位センサ１２０、温度センサ１２１、及び品質センサ１２２）、排気温度センサ１０９、サプライモジュール１０６のサプライモジュール温度センサ１１３と尿素水圧力センサ１１４、及びエンジン１０１を制御するエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１２５からの入力信号線が接続されている。エンジンコントロールモジュール１２５からは、外気温、エンジンパラメータ（エンジン回転数など）の信号が入力される。
　また、ドージングコントロールモジュール１０７には、タンクヒータバルブ１２４、サプライモジュール１０６のサプライモジュールポンプ１１２とリバーティングバルブ１１５、ドージングバルブ１０４、上流側ＮＯXセンサ１１０のヒータ、及び下流側ＮＯXセンサ１１１のヒータへの出力信号線が接続される。なお、ドージングコントロールモジュール１０７と各機器との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）を介した入出力のどちらであっても良い。
　ドージングコントロールモジュール１０７は、エンジンコントロールモジュール１２５からのエンジンパラメータの信号と排気温度センサ１０９からの排気ガス温度とを基に、排気ガス中のＮＯXの量を推定すると共に、推定した排気ガス中のＮＯXの量を基にドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を決定するようにされ、更にドージングバルブ１０４にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側ＮＯXセンサ１１０の検出値に基づいてドージングバルブ１０４を制御してドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を調整するように構成される。
　さて、本実施の形態に係る選択還元触媒システム１００では、尿素水を選択還元触媒１０３に供給して排気ガス中のＮＯXを浄化する選択還元触媒システム１００における尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止すべく、尿素水経路における尿素水圧力（尿素水圧力センサ１１４の測定値）を変動させ、閉塞の原因となる異物を除去する異物除去方法を採用している。
　なお、尿素水経路とは、例えば、サプライモジュール１０６やその周辺の尿素水が流れる経路を指すが、これに限られず尿素水が流れるその他の経路も含むものとする。
　この異物除去方法は、ドージングコントロールモジュール１０７に実装されたモードの１つである異物除去モードによって実現される。そのため、本実施の形態におけるドージングコントロールモジュール１０７は、サプライモジュール１０６内の尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止すべく、サプライモジュール１０６を制御して尿素水経路における尿素水圧力を変動させ、閉塞の原因となる異物を除去する異物除去モードを実行するように構成される。
　図３に示すように、異物除去モードは、尿素水圧力を低下させるステップＳ１０１と、尿素水圧力が予め設定した下限閾値以下であるか否かを判断するステップＳ１０２と、尿素水圧力を上昇させるステップＳ１０３と、尿素水圧力が予め設定した上限閾値以上であるか否かを判断するステップＳ１０４と、尿素水圧力を低下させるステップＳ１０５と、尿素水圧力が予め設定した下限閾値以下であるか否かを判断するステップＳ１０６と、繰り返し回数を＋１するステップＳ１０７と、繰り返し回数が予め設定した規定回数以上であるか否かを判断するステップＳ１０８と、からなる。
　ステップＳ１０１では、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御して尿素水経路における尿素水圧力を低下させる。このステップＳ１０１は、ステップＳ１０２で尿素水圧力が予め設定した下限閾値以下になったと判断されるまで繰り返される。
　ステップＳ１０３では、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御して尿素水経路における尿素水圧力を上昇させる。このステップＳ１０３は、ステップＳ１０４で尿素水圧力が予め設定した上限閾値以上になったと判断されるまで繰り返される。
　ステップＳ１０５では、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御して尿素水経路における尿素水圧力を低下させる。このステップＳ１０５は、ステップＳ１０６で尿素水圧力が予め設定した下限閾値以下になったと判断されるまで繰り返される。
　ステップＳ１０７とステップＳ１０８では、これまでの一連の動作が行われた繰り返し回数を計数し、この繰り返し回数が予め設定した規定回数になるまでステップＳ１０１～１０８が繰り返される。
　このようにドージングコントロールモジュール１０７は、異物除去モードにおいて、サプライモジュール１０６を制御して尿素水経路における尿素水圧力の上昇と低下を規定回数だけ繰り返すことで、尿素水経路における尿素水圧力を変動させて異物を除去する。
　ドージングコントロールモジュール１０７が異物除去モードを実行するタイミングは特に限定されるものではないが、以下のようなタイミングが想定される。
　（１）ドージングコントロールモジュール１０７は、サプライモジュール１０６を制御してサプライモジュール１０６とドージングバルブ１０４とを接続する圧送ライン１１７を尿素水で満たした後、尿素水圧力を上昇させるのに先立って異物除去モードを実行する。
　（２）ドージングコントロールモジュール１０７は、イグニッションＯＦＦ直後に異物除去モードを実行する。
　（３）ドージングコントロールモジュール１０７は、尿素水圧力を一定にすべくサプライモジュール１０６をフィードバック制御する際に、尿素水圧力が異常閾値を超えたときに異物除去モードを実行する。ここで異常閾値とは、ドージングコントロールモジュール１０７が尿素水圧力の異常な上昇に基づいて何らかの異常が生じたことを判断するための基準となる閾値を指す。
　これらは単独で実行されても良いし、複合して実行されても良い。以下、（１）～（３）のタイミングで実行される異物除去モードをそれぞれ異物除去モード１～３と指称する。
　図４に示すように、選択還元触媒システム１００の通常動作モードは、ドライバがイグニッションＯＮするステップＳ２０１と、排気温度が予め設定した閾値以上であるか否かを判断するステップＳ２０２と、選択還元触媒制御システムを起動するステップＳ２０３と、サプライモジュールポンプ１１２を起動するステップＳ２０４と、圧送ライン１１７を尿素水で満たすステップＳ２０５と、尿素水圧力を上昇させるステップＳ２０６と、尿素水圧力が一定に制御できているか否かを判断するステップＳ２０７と、尿素水の噴射を開始するステップＳ２０８と、ドライバがイグニッションＯＦＦするステップＳ２０９と、圧送ライン１１７から尿素水を抜くステップＳ２１０と、選択還元触媒制御システムを終了（シャットダウン）するステップＳ２１１と、尿素水圧力の異常を確定するステップＳ２１２と、圧送ライン１１７から尿素水を抜くステップＳ２１３と、選択還元触媒制御システムを終了するステップＳ２１４と、ドライバがイグニッションＯＦＦするステップＳ２１５と、からなる。
　ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１でイグニッションＯＮされてから排気温度が予め設定した閾値以上になるまで待機する。
　ステップＳ２０３では、エンジンコントロールモジュール１２５がドージングコントロールモジュール１０７を制御して選択還元触媒制御システムを起動する。
　ステップＳ２０４、ステップＳ２０５では、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御してサプライモジュールポンプ１１２を起動し、圧送ライン１１７を尿素水で満たす。
　ステップＳ２０６では、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御して尿素水圧力を上昇させると共に尿素水圧力が規定値で一定となるようにサプライモジュール１０６をフィードバック制御する。
　ステップＳ２０７では、尿素水圧力が規定値で一定であるか否かが判断され、尿素水圧力が規定値で一定であればステップＳ２０８に進み、そうでなければステップＳ２１２に進む。
　ステップＳ２０８では、ドージングコントロールモジュール１０７がドージングバルブ１０４とサプライモジュール１０６とを制御して尿素水の噴射を開始する。
　ステップＳ２１０では、ステップＳ２０９で運転が終了してイグニッションＯＦＦされた後、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御して圧送ライン１１７から尿素水を抜く。
　ステップＳ２１１では、エンジンコントロールモジュール１２５がドージングコントロールモジュール１０７を制御して選択還元触媒制御システムを終了する。
　一方、ステップＳ２１２では、尿素水圧力が異常閾値を超えたときに何らかの異常が発生したことを検知し、尿素水圧力の異常を確定する。
　ステップＳ２１３では、ドージングコントロールモジュール１０７がサプライモジュール１０６を制御して圧送ライン１１７から尿素水を抜く。
　ステップＳ２１４では、エンジンコントロールモジュール１２５がドージングコントロールモジュール１０７を制御して選択還元触媒制御システムを終了し、ステップＳ２１５で運転が終了してイグニッションＯＦＦされるまで待機する。
　これらステップＳ２０１～Ｓ２１５によって通常動作モードの１ドライビングサイクルが構成される。
　この１ドライビングサイクルにおいて異物除去モード１は、ステップＳ２０５の後に実行される。このときの尿素水圧力の遷移は図５に示すようになり、圧送ライン１１７が尿素水で満たされた後に尿素水圧力を低下させると共に尿素水圧力の上昇と低下を繰り返し、しかる後、尿素水圧力を規定値で一定に制御する通常動作に移行する。
　また、異物除去モード２は、ステップＳ２０９の後に実行される。このときの尿素水圧力の遷移は図６に示すようになり、尿素水圧力が規定値で一定に制御された状態から尿素水圧力を低下させると共に尿素水圧力の上昇と低下を繰り返した後、圧送ライン１１７から尿素水を抜き、選択還元触媒制御システムを終了する。
　これら異物除去モード１と異物除去モード２は、尿素水経路の閉塞が発生しているか否かに関わらず、尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止することを目的として実行される。
　一方、異物除去モード３は、ステップＳ２１２の後に実行される。このときの尿素水圧力の遷移は図７に示すようになり、尿素水圧力が異常に上昇して異常閾値以上となったときに尿素水圧力を低下させると共に尿素水圧力の上昇と低下を繰り返し、その後、圧送ライン１１７から尿素水を抜き、選択還元触媒制御システムを終了する。なお、図７における測定限界値とは、尿素水圧力センサ１１４で測定できる尿素水圧力の限界値を指し、尿素水圧力センサ１１４によってはこれ以上の値を測定することはできない。
　この異物除去モード３は、実際に尿素水経路の閉塞が発生してから尿素水経路の閉塞を解消することを目的として実行される。イグニッションＯＮとイグニッションＯＦＦを何度か繰り返して異物除去モード３が数度実行されても尿素水経路の閉塞が解消しない場合には、故障警告灯を点灯させてドライバに異常を知らせるようにすると良い。これにより、車両側の制御によって簡単に解消できる不具合なのかそうでないのかが判断でき、解消可能な不具合にも拘わらずドライバに故障を警告し、ドライバに過度な負担を強いるような事態を防止できる。
　これまで説明してきたように、本発明によれば、サプライモジュールやその周辺の尿素水経路を閉塞する原因となる異物を除去して尿素水経路の閉塞を解消又は未然に防止し、同時にドライバの負担を軽減することができる。
　なお、前述した実施の形態は、本発明を具現化するための一手段に過ぎず、異物除去モードの動作フローや選択還元触媒システムの動作フローを限定する趣旨ではない。即ち、本発明の思想を具現化できる範囲で様々な設計変更を行うことが可能である。
１００　選択還元触媒システム
１０１　エンジン
１０２　排気管
１０３　選択還元触媒
１０４　ドージングバルブ
１０５　尿素タンク
１０６　サプライモジュール
１０９　排気温度センサ
１１０　上流側ＮＯXセンサ
１１１　下流側ＮＯXセンサ
１１２　サプライモジュールポンプ
１１３　サプライモジュール温度センサ
１１４　尿素水圧力センサ
１１５　リバーティングバルブ
１１６　送液ライン
１１７　圧送ライン
１１８　回収ライン
１１９　選択還元触媒センサ
１２０　水位センサ
１２１　温度センサ
１２２　品質センサ
１２３　冷却ライン
１２４　タンクヒータバルブ
１２５　エンジンコントロールモジュール

Claims (10)

  1. 　尿素水を選択還元触媒に供給して排気ガス中のＮＯXを浄化する選択還元触媒システムの尿素水経路における尿素水圧力を変動させることを特徴とする異物除去方法。
  2. 　前記尿素水経路における尿素水圧力の上昇と低下を規定回数だけ繰り返すことで、前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させる請求項１に記載の異物除去方法。
  3. 　イグニッションＯＮ後に前記尿素水圧力を上昇させるのに先立って前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させる請求項１又は２に記載の異物除去方法。
  4. 　イグニッションＯＦＦ後に前記尿素水経路の圧送ラインから尿素水を抜くのに先立って前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させる請求項１～３のいずれかに記載の異物除去方法。
  5. 　前記尿素水圧力が異常閾値を超えたときに前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させる請求項１～４のいずれかに記載の異物除去方法。
  6. 　排気管に接続された選択還元触媒と、
    　前記選択還元触媒の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブと、
    　尿素タンク内の尿素水を吸い上げて前記ドージングバルブに尿素水を供給すると共に余剰の尿素水を前記尿素タンク内に戻すサプライモジュールと、
    　前記ドージングバルブと前記サプライモジュールを制御するドージングコントロールモジュールと、
    　を備える選択還元触媒システムにおいて、
    　前記ドージングコントロールモジュールは、前記選択還元触媒システムの尿素水経路における尿素水圧力を変動させる異物除去モードを実行するように構成されたことを特徴とする選択還元触媒システム。
  7. 　前記ドージングコントロールモジュールは、前記尿素水経路における尿素水圧力の上昇と低下を規定回数だけ繰り返すことで、前記尿素水経路における尿素水圧力を変動させる請求項６に記載の選択還元触媒システム。
  8. 　前記ドージングコントロールモジュールは、イグニッションＯＮ後に前記尿素水圧力を上昇させるのに先立って前記異物除去モードを実行する請求項６又は７に記載の選択還元触媒システム。
  9. 　前記ドージングコントロールモジュールは、イグニッションＯＦＦ後に前記尿素水経路の圧送ラインから尿素水を抜くのに先立って前記異物除去モードを実行する請求項６～８のいずれかに記載の選択還元触媒システム。
  10. 　前記ドージングコントロールモジュールは、前記尿素水圧力が異常閾値を超えたときに前記異物除去モードを実行する請求項６～９のいずれかに記載の選択還元触媒システム。
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