WO2018030178A1 - 内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置及び除去方法 - Google Patents

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urea
purge control
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combustion engine
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潤児 池
健太 塩安
剛史 鈴木
真治 原
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いすゞ自動車株式会社
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus and method for removing urea-derived deposits from an internal combustion engine.
  • urea water is supplied into exhaust gas, and ammonia generated from the supplied urea water is used as a reducing agent to reduce and remove NOx in exhaust gas.
  • Urea SCR devices are known. When this urea SCR device is applied to an internal combustion engine, a part of urea water supplied into the exhaust gas from the urea SCR device adheres to, for example, an exhaust passage, and a urea-derived deposit derived from urea water is generated. Sometimes.
  • control for removing the urea-derived deposit As a control for removing the urea-derived deposit (referred to as purge control), for example, the urea-derived deposit is sublimated or vaporized to be removed by raising the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device. Control is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • purge control for removing urea-derived deposits may be executed every time a preset time elapses (hereinafter, this purge control is referred to as hourly purge control).
  • this purge control is referred to as hourly purge control.
  • the lower the exhaust temperature, and the longer the low temperature time the greater the amount of urea-derived deposits. Therefore, when only the hourly purge control is executed as the purge control, when the operation time (low temperature operation time) of the internal combustion engine in which the exhaust temperature upstream of the urea SCR device is low exceeds a predetermined time, There is a possibility that a large amount of urea-derived deposits may be deposited that cannot be removed by the hourly purge control.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to prevent urea-derived deposits of an internal combustion engine that can suppress the deposition of a large amount of urea-derived deposits that cannot be removed by hourly purge control. It is providing the removal apparatus and removal method of this.
  • an apparatus for removing urea-derived deposits of an internal combustion engine removes urea-derived deposits derived from urea water supplied from a urea SCR device disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine.
  • a purge control unit that executes the purge control, and the purge control unit executes the purge control every time a preset first time elapses, and exhausts upstream of the urea SCR device.
  • a method for removing urea-derived deposits from an internal combustion engine includes urea-derived deposits derived from urea water supplied from a urea SCR device disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine.
  • the purge control to be removed is executed each time a preset first time elapses, and the operation time of the internal combustion engine is such that the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device is equal to or lower than a predetermined temperature. Even when the measured low temperature operation time exceeds a preset second time, the purge control is performed regardless of whether or not the first time has elapsed. Execute.
  • purge control is executed every time the first time elapses, and whether or not the first time has elapsed even when the low temperature operation time exceeds the second time. Regardless, since purge control is performed, urea-derived deposits can be effectively removed. Thereby, it is possible to suppress the deposition of a large amount of urea-derived deposits that cannot be removed by purge control (hourly purge control) executed every time the first time elapses.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of an internal combustion engine system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a flowchart showing a low temperature purge control and a series of control processes related thereto.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an overall configuration of an internal combustion engine system 1 to which a removing device 110 according to the present embodiment is applied.
  • the internal combustion engine system 1 includes an internal combustion engine 10, an intake passage 20, an exhaust passage 30, an exhaust purification device 50, a urea SCR (Selective Catalytic Reduction) device 60, various sensors (a temperature sensor 40 is illustrated in FIG. 1), And a control device 100.
  • removal device 110 according to the present embodiment is realized by the function of the control device 100. Further, the removal method according to the present embodiment is realized by the control process of the control device 100.
  • a diesel engine is used as an example of the internal combustion engine 10.
  • the number of cylinders 13 of the internal combustion engine 10 is four, but the number of cylinders 13 is not limited to this.
  • the intake passage 20 is a passage through which intake air taken into the internal combustion engine 10 passes.
  • the downstream end of the intake passage 20 is branched and connected to the intake port of each cylinder 13.
  • the exhaust passage 30 is a passage through which the exhaust discharged from the internal combustion engine 10 passes, and its upstream end is branched and connected to the exhaust port of each cylinder 13.
  • the exhaust purification device 50 is disposed in the exhaust passage 30 upstream of the urea SCR device 60.
  • the exhaust purification device 50 includes an oxidation catalyst 51 and a filter 52 that can collect PM such as soot contained in the exhaust.
  • the filter 52 is disposed on the downstream side of the oxidation catalyst 51.
  • a diesel particulate filter specifically, a wall-through type diesel particulate filter is used.
  • the oxidation catalyst 51 converts harmful substances such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in exhaust gas into harmless water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) by the catalytic action of the oxidation catalyst 51. It is a catalyst that purifies harmful substances in exhaust by changing to substances.
  • the specific configuration of the oxidation catalyst 51 is not particularly limited as long as it has such a function, but the oxidation catalyst 51 according to the present embodiment is, for example, platinum as a carrier through which exhaust can pass. It has a configuration in which a noble metal catalyst such as (Pt) or palladium (Pd) is supported.
  • the exhaust purification device 50 is not a configuration essential to the internal combustion engine system 1.
  • the internal combustion engine system 1 may be configured not to include the exhaust purification device 50.
  • the case where the internal combustion engine system 1 includes the exhaust gas purification device 50 is preferable in that the exhaust gas can be effectively purified as compared with the case where the exhaust gas purification device 50 is not provided.
  • the urea SCR device 60 is disposed in the exhaust passage 30 on the downstream side of the exhaust purification device 50.
  • the urea SCR device 60 supplies urea water into the exhaust gas, and also has a function of reducing NOx in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ) generated from the urea water supplied into the exhaust gas as a reducing agent.
  • NH 3 ammonia
  • the specific configuration of the urea SCR device 60 is not particularly limited as long as it has such a function, but in the present embodiment, as an example, a urea water supply unit 61, a urea SCR catalyst 62, And an ammonia slip catalyst 63.
  • the urea water supply unit 61 is disposed in the exhaust passage 30 upstream from the urea SCR catalyst 62 and downstream from the filter 52.
  • a urea water injection valve that injects urea water into the exhaust gas in response to an instruction from the control device 100 is used.
  • the control device 100 controls the urea water supply timing and the urea water supply amount of the urea water supply unit 61.
  • the urea SCR catalyst 62 is a catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia generated by hydrolysis of urea.
  • the specific type of the urea SCR catalyst 62 is not particularly limited.
  • a known NOx selective reduction catalyst such as a base metal oxide such as vanadium (V) or molybdenum (Mo) or a noble metal such as zeolite. Can be used.
  • the ammonia slip catalyst 63 is disposed downstream of the urea SCR catalyst 62.
  • the ammonia slip catalyst 63 is an oxidation catalyst that oxidizes ammonia that has passed through the urea SCR catalyst 62.
  • urea water When urea water is supplied into the exhaust gas from the urea water supply unit 61, urea in the urea water is hydrolyzed, and as a result, ammonia is generated. This ammonia reduces NOx under the catalytic action of the urea SCR catalyst 62. As a result, nitrogen (N 2 ) and water are generated. In this way, the urea SCR device 60 attempts to reduce NOx in the exhaust. Further, according to the present embodiment, since the ammonia slip catalyst 63 is provided, the ammonia is effectively suppressed from being discharged to the outside of the internal combustion engine system 1.
  • the temperature sensor 40 detects the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 and transmits the detection result to the control device 100.
  • the specific location in the exhaust passage 30 of the temperature sensor 40 is not particularly limited as long as it is a portion upstream of the urea SCR device 60, in the present embodiment, it is upstream of the urea SCR device 60.
  • the exhaust temperature of the exhaust gas purifier 50 is arranged on the downstream side of the filter 52 of the exhaust gas purification device 50 and the exhaust gas temperature of this part is detected.
  • the control device 100 controls the fuel injection amount and fuel injection timing of the internal combustion engine 10, and also controls the urea water supply unit 61 of the urea SCR device 60.
  • a control device 100 includes a microcomputer having a CPU 101 that executes various controls, a storage unit 102 that stores various information and programs necessary for the operation of the CPU 101, and the like.
  • a storage device such as a ROM or a RAM is used.
  • control device 100 also has a function as the urea-derived deposit removal device 110 of the internal combustion engine 10.
  • the CPU 101 of the control device 100 has a function as a purge control unit that executes purge control for removing urea-derived deposits derived from urea water supplied from the urea SCR device 60.
  • the white solid deposit which the urea water supplied from the urea water supply part 61 crystallized is mentioned, for example.
  • This urea-derived deposit is particularly likely to deposit in the exhaust passage 30 portion between the urea water supply unit 61 and the urea SCR catalyst 62. Further, the urea water supplied from the urea water supply unit 61 into the exhaust gas is likely to be deposited particularly when the exhaust gas temperature is 150 ° C. to 300 ° C.
  • the specific contents of the purge control described above are not particularly limited as long as urea-derived deposits can be removed.
  • the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is exhausted. Is used to raise the temperature to a temperature higher than the temperature at which the urea-derived deposits sublimate or vaporize (eg, 320 ° C. or higher). By raising the temperature of the exhaust gas in this way, the urea-derived deposit can be sublimated or vaporized and removed from the exhaust passage 30.
  • a specific example of the control for raising the temperature of the exhaust gas is not particularly limited.
  • post injection control or fuel injection control to the exhaust passage 30 upstream of the oxidation catalyst 51 of the exhaust purification device 50 (Referred to as “exhaust pipe injection control”), or a combination of these.
  • exhaust pipe injection control fuel injection control to the exhaust passage 30 upstream of the oxidation catalyst 51 of the exhaust purification device 50
  • fuel injection control fuel injection control to the exhaust passage 30 upstream of the oxidation catalyst 51 of the exhaust purification device 50
  • exhaust pipe injection control fuel injection control to the exhaust passage 30 upstream of the oxidation catalyst 51 of the exhaust purification device 50
  • exhaust pipe injection control fuel injection control to the exhaust passage 30 upstream of the oxidation catalyst 51 of the exhaust purification device 50
  • fuel is injected into the exhaust gas from the exhaust pipe injector disposed in the exhaust passage 30 upstream of the oxidation catalyst 51 of the exhaust purification device 50.
  • the hydrocarbons in the fuel injected from the exhaust pipe injector are oxidized in the oxidation catalyst 51, and the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 can be raised by the reaction heat at this time.
  • post injection control is performed as an example of the purge control.
  • the purge control unit (specifically, the CPU 101) according to the present embodiment performs the above-described purge control every time a preset first time elapses (this purge control is referred to as “hourly purge control”). .
  • the storage unit 102 of the control device 100 stores a first time in advance (that is, preset), and the purge control unit purges every time the first time elapses.
  • the exhaust temperature is raised and the urea-derived deposit is removed.
  • 1st time is not specifically limited, In this embodiment, 30 hours (hr) is used as an example.
  • the purge control unit measures the low temperature operation time, which is the operation time of the internal combustion engine 10 such that the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 becomes a predetermined temperature or less. Even when the low temperature operation time exceeds the preset second time, the purge control is executed regardless of whether or not the first time described above has elapsed (this purge control is referred to as “low temperature”). Referred to as hour purge control). Details of the low temperature purge control will be described in the following description of FIG.
  • FIG. 2 is an example of a flowchart showing a low temperature purge control and a series of control processes related thereto.
  • the purge control unit starts executing the flowchart of FIG. 2 when the internal combustion engine system 1 starts.
  • the purge control unit determines whether or not a condition for starting measurement of the low temperature operation time (referred to as “measurement start condition”) is satisfied.
  • the urea-derived deposit accumulates in the exhaust passage 30 when urea water is supplied into the exhaust gas by the urea SCR device 60.
  • the urea water supply unit 61 of the urea SCR device 60 is supplying urea water (that is, the urea water is being supplied), and the urea SCR device 60 is in the state.
  • the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is lower than the predetermined temperature
  • the flow rate of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is lower than the predetermined flow rate
  • the urea water supply amount of the urea water supply unit 61 of the urea SCR device 60 Is a predetermined supply amount or more.
  • the specific values of the predetermined temperature, the predetermined flow rate, and the predetermined supply amount are not particularly limited. For example, appropriate values are obtained by experiments, simulations, and the like, and the storage unit 102 of the control device 100 is obtained in advance. Can be stored (ie, set in advance).
  • the predetermined temperature predetermined temperature of the exhaust gas
  • the same as the predetermined exhaust gas temperature a value selected from 150 ° C. to 300 ° C.
  • the value is used.
  • the purge control unit acquires the temperature of the exhaust gas based on the detection result of the temperature sensor 40.
  • the purge control unit obtains the exhaust flow rate by estimating the exhaust flow rate based on, for example, the fuel supply amount and intake air flow rate of the internal combustion engine 10.
  • the purge control unit can use the value detected by the exhaust flow sensor as the exhaust flow rate.
  • Step S10 is repeatedly executed until it is determined as YES.
  • the purge control unit executes step S20.
  • the purge control unit starts measuring the low temperature operation time (that is, the operation time of the internal combustion engine 10 such that the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is equal to or lower than the predetermined temperature).
  • the predetermined temperature a temperature at which urea-derived deposits are considered to be easily deposited can be used.
  • a value selected from a temperature range of 150 ° C. to 300 ° C. (150 ° C. or more and 300 ° C. or less) can be used. Therefore, in this embodiment, 250 ° C. is used as an example of the predetermined temperature.
  • This predetermined temperature is stored in advance in the storage unit 102 of the control device 100.
  • step S20 the purge control unit according to the present embodiment acquires the exhaust temperature by acquiring the detection result of the temperature sensor 40, and the acquired exhaust temperature is equal to or lower than a predetermined temperature (250 ° C. or lower).
  • the operation time (low temperature operation time) of the internal combustion engine 10 is measured.
  • the purge control unit stores the measured low temperature operation time in the storage unit 102 of the control device 100.
  • step S30 the purge control unit determines whether or not the low temperature operation time measured in step S20 has exceeded the second time.
  • the specific value of the second time is not particularly limited. For example, when the low-temperature operation time exceeds this time, an amount that cannot be removed only by performing the above-described hourly purge control. A period of time during which it is considered that a large amount of urea-derived deposits (that is, a large amount of urea-derived deposits) is deposited can be used.
  • the second time for example, an appropriate value is obtained in advance through experiments, simulations, and the like, and stored in the storage unit 102 of the control device 100. In the present embodiment, 10 hours (hr) is used as an example of the second time.
  • step S30 the purge control unit executes step S20 again.
  • Step S40 the purge control unit executes low temperature purge control.
  • the purge control unit executes control to increase the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 to a temperature higher than the temperature at which urea-derived deposits sublime or vaporize.
  • the control for increasing the temperature of the exhaust gas for example, as described above, post injection control, exhaust pipe injection control, or a combination thereof can be used.
  • post injection control is executed as an example of the low temperature purge control.
  • the urea-derived deposit is sublimated or vaporized and removed by the exhaust gas temperature rising due to the execution of the low temperature purge control according to step S40.
  • the purge control unit executes a reset process in step S50. In this reset process, the purge control unit resets the already measured low temperature operation time. The purge control unit also resets the elapsed time already measured for the execution of the hourly purge control, and starts measuring the first time again.
  • the purge control unit resets the low-temperature operation time that has already been measured and stored in the storage unit 102 and executes the hourly purge control when the low-temperature purge control is performed.
  • the elapsed time already measured and stored in the storage unit 102 is also reset, and measurement of the first time is started again.
  • the next hourly purge control is executed when the first time has elapsed since the execution of the low temperature purge control.
  • the purge control unit executes the flowchart from the start (return).
  • the low temperature operation time in which the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is equal to or lower than the predetermined temperature is the second.
  • the time is exceeded, there is a possibility that a large amount of urea-derived deposits may be deposited that cannot be removed by the hourly purge control.
  • the hourly purge control is executed, and even when the low temperature operation time exceeds the second time, the first time Since the low temperature purge control (step S40) is executed regardless of whether or not the time has elapsed, the urea-derived deposit can be effectively removed. Thereby, it is possible to suppress the deposition of a large amount of urea-derived deposits that cannot be removed by the hourly purge control.
  • the measurement of the low temperature operation time according to step S20 is started only when the measurement start condition according to step S10 in FIG. 2 is satisfied, but the configuration of the present embodiment is based on this. It is not limited.
  • the purge control unit may be configured not to execute step S10. That is, in this case, the purge control unit measures the low temperature operation time regardless of whether the measurement start condition is satisfied. Even in this case, it is possible to suppress the accumulation of a large amount of urea-derived deposits by executing the low temperature purge control.
  • the measurement start condition according to step S10 of FIG. It differs from the removal apparatus 110 and the removal method according to the first embodiment described above in that it further includes conditions.
  • the measurement start condition is a state in which the urea water supply unit 61 of the urea SCR device 60 supplies urea water, and the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is equal to or lower than a predetermined temperature.
  • the flow rate of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is not more than a predetermined flow rate, the urea water supply amount of the urea water supply unit 61 of the urea SCR device 60 is not less than the predetermined supply amount, and the urea SCR device 60
  • the condition is that the temperature of the pipe wall portion of the exhaust passage 30 on the upstream side is equal to or lower than a predetermined temperature.
  • the temperature of the tube wall portion of the exhaust passage 30 upstream of the urea SCR device 60 and downstream of the filter 52 can be used.
  • the temperature of the tube wall can be obtained by acquiring the detection result of a temperature sensor that detects the temperature of the tube wall.
  • an appropriate value for the predetermined temperature of the tube wall portion may be obtained in advance by experiment, simulation, or the like, and stored in the storage unit 102 of the control device 100.
  • the measurement start condition according to step S10 is that the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60, the flow rate of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60, and urea. It further includes a condition that the supply amount of urea water of the SCR device 60 is not a transient state (a state that changes with the passage of time) but a steady state (a state that does not change with the passage of time). However, it differs from Embodiment 1 or Embodiment 2 mentioned above.
  • the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is in a steady state in addition to the measurement start condition according to the first or second embodiment described above, and the urea SCR Only when the condition that the flow rate of the exhaust gas upstream of the device 60 is in a steady state and the supply amount of urea water in the urea SCR device 60 is in a steady state is further satisfied, Start measuring operation time.
  • the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60, the flow rate of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60, and the supply amount of urea water of the urea SCR device 60 are more steady than in the transient state.
  • the urea-derived deposit tends to be deposited more easily. Therefore, according to the present embodiment, measurement of the low-temperature operation time can be started in step S20 when the condition that the urea-derived deposit is more easily deposited is satisfied in step S10. Thereby, it can suppress more efficiently that a large amount of urea origin deposits accumulate.
  • the purge control unit is configured so that the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60, the flow rate of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60, and the urea SCR device 60
  • the second embodiment is different from the first, second, and third embodiments described above in that the second time (second time according to step S30) is changed based on the supply amount of urea water.
  • the purge control unit shortens the second time as the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is lower, and decreases the second time as the flow rate of the exhaust gas is smaller.
  • the second time is shortened as the urea water supply amount of the urea SCR device 60 is increased.
  • the second time becomes shorter as the temperature of the exhaust gas upstream of the urea SCR device 60 is lower, and than the urea SCR device 60.
  • the temperature of the exhaust gas, the flow rate of the exhaust gas, and the exhaust gas flow rate so that the second time is shortened as the upstream exhaust gas flow rate is small and the second time is shortened as the urea water supply amount of the urea SCR device 60 is large.
  • a map or an arithmetic expression that prescribes the supply amount of the urea water in association with the second time is stored in advance.
  • the map or the calculation formula indicates that the second time is shorter when the temperature of the exhaust upstream of the urea SCR device 60 is equal to or lower than the reference exhaust temperature than when the exhaust temperature is higher than the reference exhaust temperature.
  • the second time is shorter than when the exhaust gas flow rate is greater than the reference exhaust gas flow rate, and the urea water supply amount of the urea SCR device 60 is greater than or equal to the reference supply amount.
  • step S30 the purge control unit acquires the temperature of the exhaust gas upstream from the urea SCR device 60, the flow rate of the exhaust gas, and the urea water supply amount of the urea SCR device 60.
  • the second time is calculated from the map or the arithmetic expression based on the above, so that the second time is shortened as the exhaust gas temperature is lower, and the second time is shortened as the exhaust gas flow rate is decreased. The second time is shortened as the supply amount increases.
  • the second time related to step S30 is shortened and the execution of the low-temperature purge control related to step S40 is easier to start as the urea-derived deposit is more easily deposited. can do. Thereby, it can suppress more effectively that a large amount of urea origin deposits accumulate.
  • the apparatus and method for removing a urea-derived deposit of an internal combustion engine according to the present disclosure is useful in that it can suppress the deposition of a large amount of urea-derived deposit that cannot be removed by hourly purge control.

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Abstract

内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置１１０は、内燃機関１０の排気通路３０に配置された尿素ＳＣＲ装置６０から供給された尿素水に由来する尿素由来堆積物を除去するパージ制御を実行するパージ制御部１０１を備え、このパージ制御部は、予め設定された第１の時間が経過する毎にパージ制御を実行し、且つ、尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような内燃機関の運転時間である低温運転時間を計測し、この計測された低温運転時間が予め設定された第２の時間を超えた場合においても、第１の時間が経過したか否かにかかわらずパージ制御を実行する。

Description

内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置及び除去方法
　本開示は、内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置及び除去方法に関する。
　従来、内燃機関から排出されるＮＯｘを除去する装置として、排気中に尿素水を供給するとともに、この供給された尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として用いて、排気中のＮＯｘを還元除去する尿素ＳＣＲ装置が知られている。この尿素ＳＣＲ装置が内燃機関に適用された場合、尿素ＳＣＲ装置から排気中に供給された尿素水の一部が例えば排気通路に付着して、尿素水に由来する尿素由来堆積物が生成されることがある。そして、この尿素由来堆積物を除去するための制御（パージ制御と称する）として、例えば尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気の温度を上昇させることで尿素由来堆積物を昇華又は気化させて除去する制御が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
日本国特開２０１０－１０１２３７号公報 日本国特開２００９－２５７１９０号公報
　ところで、尿素由来堆積物を除去するためのパージ制御を、予め設定された時間が経過する毎に実行することがある（以下、このパージ制御を時間毎パージ制御と称する）。しかしながら、排気温度が低温であるほど、また、この低温の時間が長いほど、尿素由来堆積物の堆積量は多くなる傾向がある。したがって、パージ制御として時間毎パージ制御のみしか実行されない場合、尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気温度が低温となるような内燃機関の運転時間（低温運転時間）が所定時間を超える場合には、時間毎パージ制御では除去しきれないほど多量の尿素由来堆積物が堆積してしまう可能性がある。
　本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、時間毎パージ制御では除去しきれないほど多量の尿素由来堆積物が堆積することを抑制できる内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置及び除去方法を提供することである。
　上記目的を達成するため、本開示に係る内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置は、内燃機関の排気通路に配置された尿素ＳＣＲ装置から供給された尿素水に由来する尿素由来堆積物を除去するパージ制御を実行するパージ制御部を備え、前記パージ制御部は、予め設定された第１の時間が経過する毎に前記パージ制御を実行し、且つ、前記尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような前記内燃機関の運転時間である低温運転時間を計測し、この計測された前記低温運転時間が予め設定された第２の時間を超えた場合においても、前記第１の時間が経過したか否かにかかわらず前記パージ制御を実行する。
　また上記目的を達成するため、本開示に係る内燃機関の尿素由来堆積物の除去方法は、内燃機関の排気通路に配置された尿素ＳＣＲ装置から供給された尿素水に由来する尿素由来堆積物を除去するパージ制御を予め設定された第１の時間が経過する毎に実行し、且つ、前記尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような前記内燃機関の運転時間である低温運転時間を計測し、この計測された前記低温運転時間が予め設定された第２の時間を超えた場合においても、前記第１の時間が経過したか否かにかかわらず前記パージ制御を実行する。
　本開示によれば、第１の時間が経過する毎にパージ制御が実行され、且つ、低温運転時間が第２の時間を超えた場合においても、第１の時間が経過しているか否かにかかわらずパージ制御が実行されるので、尿素由来堆積物を効果的に除去することができる。これにより、第１の時間が経過する毎に実行されるパージ制御（時間毎パージ制御）では除去しきれないほど多量の尿素由来堆積物が堆積することを抑制できる。
図１は、実施形態に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す構成図である。 図２は、低温時パージ制御及びこれに関連した一連の制御処理を示すフローチャートの一例である。
（実施形態１）
　以下、本開示の実施形態１に係る内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置１１０及び内燃機関の尿素由来堆積物の除去方法について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る除去装置１１０が適用された内燃機関システム１の全体構成を模式的に示す構成図である。内燃機関システム１は、内燃機関１０、吸気通路２０、排気通路３０、排気浄化装置５０、尿素ＳＣＲ(Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）装置６０、各種センサ類（図１では温度センサ４０が例示されている）、及び制御装置１００を備えている。
　なお、本実施形態に係る除去装置１１０は、この制御装置１００の機能によって実現されている。また、本実施形態に係る除去方法は、この制御装置１００の制御処理によって実現されている。
　本実施形態では、内燃機関１０の一例として、ディーゼル機関を用いている。なお、図１において内燃機関１０の気筒１３の個数は４個であるが、気筒１３の個数はこれに限定されるものではない。吸気通路２０は内燃機関１０に吸入される吸気が通過する通路であり、その下流側端部が分岐して各気筒１３の吸気ポートに接続している。排気通路３０は内燃機関１０から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部が分岐して各気筒１３の排気ポートに接続している。
　排気浄化装置５０は尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気通路３０に配置されている。この排気浄化装置５０は、酸化触媒５１を備えるとともに、排気に含まれる煤等のＰＭを捕集可能なフィルタ５２を備えている。フィルタ５２は酸化触媒５１よりも下流側に配置されている。本実施形態では、フィルタ５２の一例として、ディーゼルパティキュレートフィルタ、具体的にはウォールスルータイプのディーゼルパティキュレートフィルタを用いている。
　酸化触媒５１は、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）といった有害物質を、酸化触媒５１の触媒作用によって、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）といった無害な物質に変化させることで、排気中の有害物質を浄化する触媒である。このような機能を有するものであれば、酸化触媒５１の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る酸化触媒５１は、一例として、排気が通過可能な担体に白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。
　なお、本実施形態において、排気浄化装置５０は内燃機関システム１に必須の構成ではなく、例えば内燃機関システム１は排気浄化装置５０を備えていない構成とすることもできる。但し、内燃機関システム１が排気浄化装置５０を備えている場合の方が、これを備えていない場合に比較して排気を効果的に浄化できる点で好ましい。
　尿素ＳＣＲ装置６０は排気浄化装置５０よりも下流側の排気通路３０に配置されている。尿素ＳＣＲ装置６０は、排気中に尿素水を供給するとともに、この排気中に供給された尿素水から生成されるアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有するＮＯｘ浄化装置である。このような機能を有するものであれば、尿素ＳＣＲ装置６０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、尿素水供給部６１、尿素ＳＣＲ触媒６２、及びアンモニアスリップ触媒６３を備えている。
　尿素水供給部６１は、尿素ＳＣＲ触媒６２よりも上流側、且つフィルタ５２よりも下流側の排気通路３０に配置されている。この尿素水供給部６１の一例として、本実施形態においては、制御装置１００の指示を受けて排気中に尿素水を噴射する尿素水噴射弁を用いている。この尿素水供給部６１の尿素水の供給時期や尿素水の供給量は、制御装置１００が制御している。
　尿素ＳＣＲ触媒６２は、尿素の加水分解により生成されるアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元させる触媒である。尿素ＳＣＲ触媒６２の具体的な種類は、特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）等の卑金属酸化物や、ゼオライト等の貴金属のような公知のＮＯｘ選択還元触媒を用いることができる。アンモニアスリップ触媒６３は、尿素ＳＣＲ触媒６２よりも下流側に配置されている。このアンモニアスリップ触媒６３は、尿素ＳＣＲ触媒６２を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒である。
　尿素水供給部６１から尿素水が排気中に供給された場合、尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、尿素ＳＣＲ触媒６２の触媒作用の下で、ＮＯｘを還元させる。この結果、窒素（Ｎ２）及び水が生成される。このようにして、尿素ＳＣＲ装置６０は、排気中のＮＯｘの低減を図っている。また本実施形態によれば、アンモニアスリップ触媒６３を備えているので、アンモニアが内燃機関システム１の外部に排出されることが効果的に抑制されている。
　温度センサ４０は、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度を検出して、検出結果を制御装置１００に伝える。温度センサ４０の排気通路３０における具体的な配置箇所は、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の部分であれば特に限定されるものではないが、本実施形態においては、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側、且つ排気浄化装置５０のフィルタ５２よりも下流側の部分に配置されて、この部分の排気温度を検出している。
　制御装置１００は、内燃機関１０の燃料噴射量や燃料噴射時期等を制御するとともに、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水供給部６１も制御する。このような制御装置１００は、各種の制御を実行するＣＰＵ１０１や、ＣＰＵ１０１の動作に必要な各種情報やプログラム等を記憶する記憶部１０２等を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部１０２としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置が用いられる。
　また、本実施形態に係る制御装置１００は、内燃機関１０の尿素由来堆積物の除去装置１１０としての機能も有している。そして、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、尿素ＳＣＲ装置６０から供給された尿素水に由来する尿素由来堆積物を除去するパージ制御を実行するパージ制御部としての機能を有している。
　なお、この尿素由来堆積物としては、例えば尿素水供給部６１から供給された尿素水が結晶化した白色の固体状の堆積物が挙げられる。この尿素由来堆積物は、特に尿素水供給部６１と尿素ＳＣＲ触媒６２との間の排気通路３０部分に堆積し易い。また、尿素水供給部６１から排気中に供給された尿素水は、排気の温度が特に１５０℃～３００℃の場合に堆積し易い。
　上述したパージ制御の具体的な内容は、尿素由来堆積物を除去できる制御であれば特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度を、尿素由来堆積物が昇華又は気化する温度以上（例えば３２０℃以上）にまで上昇させる制御を用いている。このように排気の温度を上昇させることで、尿素由来堆積物を昇華又は気化させて排気通路３０から除去させることができる。
　この排気の温度を上昇させる制御の具体例は特に限定されるものではないが、例えば、ポスト噴射制御、又は排気浄化装置５０の酸化触媒５１よりも上流側の排気通路３０への燃料噴射制御（「排気管噴射制御」と称する）、あるいはこれらの組み合わせ等を用いることができる。なお、ポスト噴射制御においては、メイン噴射よりも後の時期に気筒１３内に燃料が噴射される。このポスト噴射制御で噴射された燃料中の炭化水素が酸化触媒５１において酸化し、このときの反応熱によって尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度を上昇させることができる。また、排気管噴射制御においては、排気浄化装置５０の酸化触媒５１よりも上流側の排気通路３０に配置された排気管インジェクタから燃料が排気中に噴射される。この排気管インジェクタから噴射された燃料中の炭化水素は酸化触媒５１において酸化し、このときの反応熱によって尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度を上昇させることができる。なお、本実施形態においては、上記のパージ制御の一例として、ポスト噴射制御が実行されている。
　本実施形態に係るパージ制御部（具体的にはＣＰＵ１０１）は、上述したパージ制御を予め設定された第１の時間が経過する毎に行う（このパージ制御を「時間毎パージ制御」と称する）。具体的には、制御装置１００の記憶部１０２には、予め第１の時間が記憶されており（すなわち予め設定されており）、パージ制御部は、この第１の時間が経過する毎にパージ制御を実行することで、排気温度を上昇させて尿素由来堆積物を除去する。なお、第１の時間の具体的な値は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として３０時間（ｈｒ）を用いている。
　さらに、本実施形態に係るパージ制御部は、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような内燃機関１０の運転時間である低温運転時間を計測し、この計測された低温運転時間が予め設定された第２の時間を超えた場合においても、前述した第１の時間が経過したか否かにかかかわらずに、パージ制御を実行する（このパージ制御を「低温時パージ制御」と称する）。この低温時パージ制御の詳細については、以下の図２の説明の中で説明する。
　図２は、低温時パージ制御及びこれに関連した一連の制御処理を示すフローチャートの一例である。パージ制御部は、内燃機関システム１の始動開始とともに図２のフローチャートの実行を開始する。まず、ステップＳ１０においてパージ制御部は、低温運転時間の計測を開始させるための条件（これを「計測開始条件」と称する）が満たされたか否かを判定する。
　本実施形態においては、計測開始条件として、尿素由来堆積物が堆積し易いと考えられる条件（換言すると尿素由来堆積物が多く堆積すると考えられる条件）を用いている。ここで、尿素由来堆積物が排気通路３０に堆積するのは、尿素ＳＣＲ装置６０によって尿素水が排気中に供給されている場合である。そして、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が低いほど、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が少ないほど、また尿素ＳＣＲ装置６０による尿素水の供給量が多いほど、この尿素由来堆積物は堆積し易くなる（すなわち堆積量は多くなる）。
　そこで、本実施形態においては、計測開始条件として、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水供給部６１が尿素水を供給している状態であり（すなわち尿素水供給中の状態であり）、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が所定温度以下であり、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が所定流量以下であり、且つ尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水供給部６１の尿素水供給量が所定供給量以上である、という条件を用いている。
　なお、上記の所定温度、所定流量、所定供給量の具体的な値は、特に限定されるものではなく、例えば実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、予め制御装置１００の記憶部１０２に記憶させておけばよい（すなわち予め設定しておけばよい）。なお、本実施形態においては、上記の所定温度（排気の温度の所定温度）の一例として、後述するステップＳ２０で用いられる排気温度の所定温度（１５０℃～３００℃から選択された値）と同じ値を用いている。
　またパージ制御部は、この排気の温度を温度センサ４０の検出結果に基づいて取得する。パージ制御部は、上記の排気の流量を、例えば内燃機関１０の燃料供給量及び吸気流量に基づいて推定することで取得する。なお、内燃機関システム１が排気の流量を検出する排気流量センサを備えている場合、パージ制御部は、上記の排気の流量として、この排気流量センサの検出した値を用いることもできる。
　ステップＳ１０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合、パージ制御部はステップＳ２０を実行する。このステップＳ２０においてパージ制御部は、低温運転時間（すなわち、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような内燃機関１０の運転時間）の計測を開始する。この所定温度の具体的な値としては、尿素由来堆積物が堆積し易いと考えられる温度を用いることができる。この所定温度の数値例を挙げると、１５０℃～３００℃（１５０℃以上、３００℃以下）の温度範囲から選択された値を用いることができる。そこで、本実施形態においては、この所定温度の一例として２５０℃を用いることとする。この所定温度は予め制御装置１００の記憶部１０２に記憶させておく。
　すなわち、本実施形態に係るパージ制御部は、ステップＳ２０において、温度センサ４０の検出結果を取得することで排気の温度を取得し、この取得された排気の温度が所定温度以下（２５０℃以下）となる内燃機関１０の運転時間（低温運転時間）を計測している。パージ制御部は計測された低温運転時間を制御装置１００の記憶部１０２に記憶する。
　ステップＳ２０の後に、パージ制御部は、ステップＳ３０を実行する。このステップＳ３０においてパージ制御部は、ステップＳ２０で計測された低温運転時間が第２の時間を超えたか否かを判定する。
　この第２の時間の具体的な値は、特に限定されるものではないが、例えば、低温運転時間がこの時間を超えた場合に、前述した時間毎パージ制御の実行のみでは除去しきれない量の尿素由来堆積物（すなわち多量の尿素由来堆積物）が堆積してしまうと考えられるような時間を用いることができる。この第２の時間は、例えば、予め実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、制御装置１００の記憶部１０２に記憶させておく。なお、本実施形態においては、この第２の時間の一例として、１０時間（ｈｒ）を用いている。
　ステップＳ３０でＮＯと判定された場合、パージ制御部はステップＳ２０を再度実行する。一方、ステップＳ３０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、低温運転時間が第２の時間を超えた場合）、パージ制御部はステップＳ４０を実行する。このステップＳ４０においてパージ制御部は、低温時パージ制御を実行する。具体的にはパージ制御部は、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度を尿素由来堆積物が昇華又は気化する温度以上にまで上昇させる制御を実行する。この排気の温度を上昇させる制御の具体例としては、例えば、前述したように、ポスト噴射制御又は排気管噴射制御、あるいはこれらの組み合わせ等を用いることができる。本実施形態においては、この低温時パージ制御の一例として、ポスト噴射制御を実行する。
　このステップＳ４０に係る低温時パージ制御の実行によって排気温度が上昇することで、尿素由来堆積物は昇華又は気化して、除去される。このステップＳ４０の後にパージ制御部は、ステップＳ５０において、リセット処理を実行する。このリセット処理において、パージ制御部は、既に計測された低温運転時間をリセットする。またパージ制御部は、時間毎パージ制御の実行のために既に計測された経過時間もリセットして、再び第１の時間の計測を開始する。
　すなわち、本実施形態に係るパージ制御部は、低温時パージ制御を実行した場合に、既に計測されて記憶部１０２に記憶されている低温運転時間をリセットするとともに、時間毎パージ制御の実行のために既に計測されて記憶部１０２に記憶されている経過時間もリセットして再び第１の時間の計測を開始する。これにより、次回の時間毎パージ制御は、この低温時パージ制御の実行から第１の時間が経過した場合に実行されることになる。ステップＳ５０の後にパージ制御部は、フローチャートをスタートから実行する（リターン）。
　ここで、仮に、低温時パージ制御が実行されずに、時間毎パージ制御のみしか実行されない場合、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となる低温運転時間が第２の時間を超えた場合、時間毎パージ制御では除去しきれないほど多量の尿素由来堆積物が堆積してしまう可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、第１の時間が経過する毎に時間毎パージ制御が実行され、且つ、低温運転時間が第２の時間を超えた場合においても、第１の時間が経過しているか否かにかかわらず低温時パージ制御（ステップＳ４０）が実行されるので、尿素由来堆積物を効果的に除去することができる。これにより、時間毎パージ制御では除去しきれないほど多量の尿素由来堆積物が堆積することを抑制することができる。
　なお、本実施形態においては、図２のステップＳ１０に係る計測開始条件が満たされた場合に限ってステップＳ２０に係る低温運転時間の計測が開始されているが、本実施形態の構成はこれに限定されるものではない。例えば、パージ制御部は、ステップＳ１０を実行しない構成とすることもできる。すなわち、この場合、パージ制御部は、計測開始条件が満たされるか否かにかかわらずに低温運転時間を計測する。この場合においても、低温時パージ制御が実行されることによって、多量の尿素由来堆積物が堆積することを抑制することは可能である。
　但し、本実施形態のように、ステップＳ１０に係る計測開始条件が満たされた場合に限ってステップＳ２０に係る低温運転時間の計測が開始される場合の方が、そうでない場合に比較して、尿素由来堆積物が堆積し易い場合に低温運転時間の計測を開始することができるので、多量の尿素由来堆積物が堆積することを効率的に抑制することができる。
（実施形態２）
　続いて、本開示の実施形態２について説明する。本実施形態に係る除去装置１１０及び除去方法は、図２のステップＳ１０に係る計測開始条件が、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気通路３０の管壁部の温度が所定温度以下であるという条件をさらに含んでいる点において、上述した実施形態１に係る除去装置１１０及び除去方法と異なっている。
　すなわち、本実施形態に係る計測開始条件は、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水供給部６１が尿素水を供給している状態であり、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が所定温度以下であり、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が所定流量以下であり、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水供給部６１の尿素水供給量が所定供給量以上であり、且つ尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気通路３０の管壁部の温度が所定温度以下であるという条件となっている。
　なお、この排気通路３０の管壁部の温度としては、例えば尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側であって、フィルタ５２よりも下流側の排気通路３０の管壁部の温度を用いることができる。この管壁部の温度は、この管壁部の温度を検出する温度センサの検出結果を取得することで得ることができる。また、管壁部の所定温度は、予め実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、制御装置１００の記憶部１０２に記憶させておけばよい。
　ここで、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気通路３０の管壁部の温度が低いほど、尿素由来堆積物は堆積し易い傾向がある。したがって、本実施形態によれば、尿素由来堆積物がより堆積しやすい条件が満たされた場合に、ステップＳ２０において低温運転時間の計測を開始することができる。これにより、多量の尿素由来堆積物が堆積することをより効率的に抑制することができる。
（実施形態３）
　続いて、本開示の実施形態３について説明する。本実施形態に係る除去装置１１０及び除去方法は、ステップＳ１０に係る計測開始条件が、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量、及び尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量が過渡状態（時間の経過とともに変化している状態）ではなく、定常状態（時間の経過とともに変化していない状態）であるとの条件をさらに含んでいる点において、上述した実施形態１又は実施形態２と異なっている。
　すなわち、本実施形態に係るパージ制御部は、前述した実施形態１又は実施形態２に係る計測開始条件に加えて、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が定常状態であり、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が定常状態であり、且つ尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量が定常状態であるとの条件がさらに満たされた場合に限って、ステップＳ２０に係る低温運転時間の計測を開始する。
　ここで、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量、及び尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量がそれぞれ過渡状態の場合よりも定常状態の場合の方が、尿素由来堆積物は堆積し易い傾向がある。したがって、本実施形態によれば、ステップＳ１０において尿素由来堆積物がより堆積しやすい条件が満たされた場合に、ステップＳ２０において低温運転時間の計測を開始することができる。これにより、多量の尿素由来堆積物が堆積することをより効率的に抑制することができる。
（実施形態４）
　続いて、本開示の実施形態４について説明する。本実施形態に係る除去装置１１０及び除去方法は、パージ制御部が、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量、及び尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量に基づいて、第２の時間（ステップＳ３０に係る第２の時間）を変化させる点において、上述した実施形態１、実施形態２、及び実施形態３と異なっている。
　具体的には、本実施形態に係るパージ制御部は、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が低いほど第２の時間を短くし、この排気の流量が少ないほど第２の時間を短くし、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量が多いほど第２の時間を短くする。
　より具体的には、本実施形態に係る制御装置１００の記憶部１０２には、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が低いほど第２の時間が短くなり、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が少ないほど第２の時間が短くなり、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量が多いほど第２の時間が短くなるように、この排気の温度、この排気の流量及びこの尿素水の供給量と第２の時間とを関連付けて規定したマップ、又は演算式が予め記憶されている。
　なお、このマップ又は演算式は、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が基準排気温度以下の場合には、基準排気温度より大きい場合よりも第２の時間が短くなり、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が基準排気流量以下の場合には、基準排気流量より大きい場合よりも第２の時間が短くなり、尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量が基準供給量以上の場合には、基準供給量未満の場合よりも第２の時間が短くなるように規定したマップ又は演算式とすることもできる。
　そして、パージ制御部は、ステップＳ３０において、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度、排気の流量、及び尿素ＳＣＲ装置６０の尿素水の供給量を取得し、取得されたこれらの情報に基づいて上記のマップ又は演算式から第２の時間を算出することで、排気の温度が低いほど第２の時間を短くし、排気の流量が少ないほど第２の時間を短くし、尿素水の供給量が多いほど第２の時間を短くしている。
　ここで、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の温度が低いほど、また、尿素ＳＣＲ装置６０よりも上流側の排気の流量が少ないほど、さらには尿素水の供給量が多いほど、尿素由来堆積物が堆積し易い状態になる。したがって、本実施形態によれば、尿素由来堆積物が堆積し易い状態である場合ほど、ステップＳ３０に係る第２の時間を短くして、ステップＳ４０に係る低温時パージ制御の実行を開始し易くすることができる。これにより、多量の尿素由来堆積物が堆積することをより効果的に抑制することができる。
　以上本開示に係る内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置及び除去方法についての好ましい実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　本出願は、2016年08月10日付で出願された日本国特許出願（特願2016-157757）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示に係る内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置及び除去方法は、時間毎パージ制御では除去しきれないほど多量の尿素由来堆積物が堆積することを抑制できるという点で有用である。
１　内燃機関システム
１０　内燃機関
３０　排気通路
６０　尿素ＳＣＲ装置
１００　制御装置
１０１　ＣＰＵ（パージ制御部）
１１０　内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置

Claims (7)

  1. 　内燃機関の排気通路に配置された尿素ＳＣＲ装置から供給された尿素水に由来する尿素由来堆積物を除去するパージ制御を実行するパージ制御部を備え、
    　前記パージ制御部は、予め設定された第１の時間が経過する毎に前記パージ制御を実行し、且つ、前記尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような前記内燃機関の運転時間である低温運転時間を計測し、この計測された前記低温運転時間が予め設定された第２の時間を超えた場合においても、前記第１の時間が経過したか否かにかかわらず前記パージ制御を実行する、内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置。
  2. 　前記パージ制御部は、前記低温運転時間が前記第２の時間を超えた場合に前記パージ制御を実行した場合、既に計測された前記低温運転時間をリセットするとともに、前記第１の時間が経過する毎に行われる前記パージ制御の実行のために既に計測された経過時間もリセットして再び前記第１の時間の計測を開始する請求項１記載の内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置。
  3. 　前記パージ制御部は、前記尿素ＳＣＲ装置が尿素水を供給している状態であり、前記尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の前記排気の温度が所定温度以下であり、前記排気の流量が所定流量以下であり、且つ前記尿素ＳＣＲ装置の尿素水の供給量が所定供給量以上であるという計測開始条件が満たされた場合に限って、前記低温運転時間の計測を開始する請求項１又は２に記載の内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置。
  4. 　前記計測開始条件は、前記尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の前記排気通路の管壁部の温度が所定温度以下であるという条件をさらに含む請求項３記載の内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置。
  5. 　前記計測開始条件は、前記排気の温度、前記排気の流量、及び前記尿素水の供給量が過渡状態でなく定常状態であるとの条件をさらに含む請求項３又は４に記載の内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置。
  6. 　前記パージ制御部は、前記排気の温度が低いほど、前記排気の流量が少ないほど、及び前記尿素水の供給量が多いほど、前記第２の時間を短くする請求項３～５のいずれか１項に記載の内燃機関の尿素由来堆積物の除去装置。
  7. 　内燃機関の排気通路に配置された尿素ＳＣＲ装置から供給された尿素水に由来する尿素由来堆積物を除去するパージ制御を予め設定された第１の時間が経過する毎に実行し、且つ、前記尿素ＳＣＲ装置よりも上流側の排気の温度が所定温度以下となるような前記内燃機関の運転時間である低温運転時間を計測し、この計測された前記低温運転時間が予め設定された第２の時間を超えた場合においても、前記第１の時間が経過したか否かにかかわらず前記パージ制御を実行する、内燃機関の尿素由来堆積物の除去方法。
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