CN105937423B - 排气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种排气净化装置，能够抑制因不必要的填充控制而导致的泵驱动，并且能够抑制填充控制中的填充不良。在判定为需要实施尿素水添加(S101：是)、且排气压力为规定值以下(S102：是)时，指示尿素添加阀的开阀以及尿素泵的驱动(S106)，进行用于朝配管填充尿素水的填充控制，并且，当在该填充控制的执行过程中排气压力超过规定值(S102：否)时，停止填充控制(S104)。
Description
技术领域
本发明涉及排气净化装置，该排气净化装置进行针对排气的尿素水添加，并且借助以从尿素水生成的氨作为还原剂的选择性催化还原来还原排气中的氮氧化物从而进行净化。
背景技术
在如上所述的排气净化装置中，在发动机停止时，实施将尿素水从向尿素添加阀输送尿素水的配管吸回到尿素水罐的吸回控制，以防止配管内的尿素水的冻结，并且在发动机启动后实施向配管内填充尿素水的填充控制。填充控制通过在使尿素添加阀开阀的状态下驱动尿素泵以便从尿素水罐朝尿素添加阀输送足以充满配管内的量的尿素水来进行。但是，当在发动机启动后、且在实施尿素水添加之前发动机短时间停止时，填充控制徒劳无功，不必要地进行了泵驱动。因此，以往，在专利文献1所记载的排气净化装置中，在发动机启动后，等待选择还原型催化装置的催化剂床温上升到催化剂的活性温度附近，然后进行填充控制。
专利文献1：日本特开2010-101262号公报
然而，在上述以往的排气净化装置中，不是在发动机刚刚启动之后，而是在选择还原型催化装置的催化剂床温上升、需要实施尿素水添加后进行填充控制，因此确实能够抑制因不必要的填充控制而导致的泵驱动。然而，在这样的情况下，成为在发动机的正式运转开始后进行填充控制这一情况，因此，根据此时的发动机的运转状况，存在填充控制中的排气通路内的排气压力变高这一情况。因为排气压力通过开阀的尿素添加阀施加于填充控制时的配管的内部，因此，如果排气压力高，则存在尿素泵的排出能力不足而无法将配管内的气体推出的顾虑。另外，此时，尿素泵保持未吸入尿素水的状态而空转，其温度变高，因此，也考虑到这样的空转时的温度上升，不得不限制填充控制中的尿素泵的驱动时间，以便能够防止尿素泵的热胶着。因此，存在产生配管内的填充不良而在尿素水添加刚刚开始之后无法适当地添加尿素水、或者尿素水添加的开始延迟的顾虑。
发明内容
本发明正是鉴于这样的实际情况而完成的，其所要解决的课题在于，提供一种能够抑制因不必要的填充控制而导致的泵驱动、且能够抑制填充控制中的填充不良的排气净化装置。
解决上述课题的排气净化装置具备：尿素添加阀，上述尿素添加阀朝在排气通路流动的排气中添加尿素水；尿素泵，上述尿素泵从贮存尿素水的尿素水罐朝上述尿素添加阀输送尿素水；配管，上述配管连接上述尿素泵和上述尿素添加阀；选择还原型催化装置，上述选择还原型催化装置借助以从由上述尿素添加阀添加的尿素水生成的氨作为还原剂的选择性催化还原来还原排气中的氮氧化物；以及泵控制部，上述泵控制部在需要实施由上述尿素添加阀进行的尿素水添加时进行驱动上述尿素泵从而朝上述配管填充尿素水的填充控制。进而，上述泵控制部在上述排气通路的排气压力为规定值以下时进行上述填充控制，并且当在上述填充控制的实施中上述排气通路的排气压力超过规定值时停止上述填充控制。另外，作为上述规定值，被设定为能够朝上述配管可靠地填充上述尿素水的排气压力的上限值。
在这样的排气净化装置中，在判定为需要实施尿素水添加后才进行填充控制。因此，能够抑制虽然进行了填充控制，但在未实施尿素水添加的状态下发动机停止，所实施的填充控制徒劳无功这一情况。此外，在上述排气净化装置中，将排气压力为规定值以下这一情况作为填充控制的实施的条件，因此也能够抑制在排气压力高的状态下进行填充控制、产生填充不良这一情况。因而，在上述排气净化装置中，能够抑制因不必要的填充控制而导致的泵驱动，并且能够抑制填充控制中的填充不良。
另外，在尽管填充控制的开始时排气压力低、但在其实施的中途排气压力变高的情况下，也存在产生填充不良的顾虑。针对该点，在上述排气净化装置中，当在填充控制的实施中排气通路的排气压力超过规定值时，停止该填充控制，因此能够更可靠地抑制这样的情况下的填充不良的产生。
且说，选择还原型催化装置中的用于氮氧化物的净化的尿素水添加以选择还原型催化装置的催化剂床温上升至催化剂活性的温度以上这一情况作为条件来进行。因此，还具备计算选择还原型催化装置的催化剂床温的催化剂床温计算单元，并且，如果以利用该催化剂床温计算单元计算出的催化剂床温为规定值以上这一情况作为条件，判定为需要实施尿素水添加，从而实施填充控制，则能够与选择还原型催化装置中的用于氮氧化物的净化的尿素水添加的实施相对应地进行填充控制。
另外，有时也在尿素添加阀的前端温度变得比某种程度更高时，实施用于对尿素添加阀进行冷却的尿素水添加。因此，还具备计算尿素添加阀的前端温度的前端温度计算单元，并且，如果以利用该前端温度计算单元计算出的前端温度为规定值以上这一情况作为条件，判定为需要实施尿素水添加，从而实施填充控制，则能够与用于尿素添加阀的冷却的尿素水添加的实施相对应地进行填充控制。
另一方面，为了氮氧化物的净化，优选预先使得在选择还原型催化装置附着有一定量的氨，有时也在选择还原型催化装置的氨附着量不足时，为了使氨附着量恢复到所需要的量而实施尿素水添加。因此，还具备计算附着于选择还原型催化装置的氨的量的氨量计算单元，并且，如果以利用该氨量计算单元计算出的氨的量小于规定值这一情况作为条件，判定为需要实施尿素水添加，从而实施填充控制，则能够与用于氨附着量的恢复的尿素水添加的实施相对应地进行填充控制。
另外，在发动机停止中，残留在配管内的尿素水会冻结，为了防止这种情况，优选泵控制部在发动机停止时进行驱动上述尿素泵从而使配管内的尿素水返回上述尿素水罐的吸回控制。
另外，也可以构成为：当从发动机的启动至停止为止并未实施上述填充控制的情况下，不实施发动机停止时的吸回控制。
另外，也可以构成为：在上述填充控制的实施过程中，即便上述排气压力超过上述规定值也继续实施上述填充控制。
另外，也可以构成为：在上述填充控制的实施过程中上述排气压力超过上述规定值而上述填充控制停止的情况下，当此后排气压力降低至规定值以下时从最初开始重新进行填充控制。
另外，也可以构成为：在上述填充控制的实施过程中上述排气压力超过上述规定值而上述填充控制停止的情况下，当此后排气压力降低至规定值以下时从中途开始重新进行填充控制。
附图说明
图1是示意性地示出应用了排气净化装置的一个实施方式的柴油发动机的进气***以及排气***的结构的示意图。
图2是在该实施方式的排气净化装置中执行的填充控制程序的流程图。
符号说明
10：进气通路，11：空气滤清器，12：空气流量计，13：压缩机，14：内部冷却器，15：I/C流出气体温度传感器，16：节气门，17：气缸，18：喷射器，19：排气通路，20：涡轮，21：可变喷嘴，22：EGR通路，23：EGR冷却器，24：EGR阀，25：旁路通路，26：旁通阀，27：进气压力传感器，30：燃料添加阀，31：前级氧化催化装置，32：PM捕集过滤器，33：流入气体温度传感器，34：中部气体温度传感器，35：流出气体温度传感器，36：差压传感器，40：尿素添加阀，41：前级SCR装置，42：后级SCR装置，43：ASC装置，44：分散板，45：尿素水罐，46：配管，47：尿素泵，48：尿素水位传感器，49：尿素水温度传感器，50：流入NOx传感器，51：空燃比传感器，52：排气流量传感器，53：流出NOx传感器，54：ASC后气体温度传感器，55：PM传感器，56：电子控制单元(泵控制部、催化剂床温计算单元、前端温度计算单元、氨量计算单元)。
具体实施方式
以下，参照图1以及图2对排气净化装置的一个实施方式详细地进行说明。如图1所示，在应用了本实施方式的排气净化装置的柴油发动机的进气通路10，从上游侧起依次设置有空气滤清器11、空气流量计12、压缩机13、内部冷却器14、I/C流出气体温度传感器15、节气门16、进气压力传感器27。空气滤清器11过滤进气中的杂质，空气流量计12检测在进气通路10流动的进气的流量(进气量)。压缩机13根据驱动而对进气进行加压，内部冷却器14对通过压缩机13后的进气进行冷却。I/C流出气体温度传感器15检测通过内部冷却器14后的进气的温度，节气门16根据其开度的变更来调整进气量。进而，进气压力传感器27检测进气通路10的比节气门16更靠下游侧的部分处的进气的压力。
进气通路10在节气门16的下游侧与柴油发动机的各气缸17连接。在柴油发动机的各气缸17分别设置有喷射燃料的喷射器18。进而，在各气缸17中，进行通过进气通路10而被导入的进气和从喷射器18喷射的燃料的混合气的燃烧。
通过各气缸17中的混合气的燃烧而产生的排气通过排气通路19被朝外部环境释放。在排气通路19设置有涡轮20。涡轮20与设置于进气通路10的压缩机13一起构成废气涡轮增压器，借助在排气通路19流动的排气的流势而旋转从而驱动压缩机13。此外，在排气通路19中的涡轮20上游的部分，设置有使针对该涡轮20的排气吹送口的开口面积可变的可变喷嘴21，通过该可变喷嘴21的开度控制来调整涡轮20的旋转速度。
此外，在柴油发动机设置有使排气的一部分朝进气中再循环的EGR(Exhaust GasRecirculation：排气再循环)***。EGR***具备：EGR通路22，该EGR通路22连通排气通路19中的比涡轮20更靠上游侧的部分和进气通路10中的比节气门16更靠下游侧的部分；EGR冷却器23，该EGR冷却器23对通过该EGR通路22而朝进气中再循环的排气(EGR气体)进行冷却；以及EGR阀24，该EGR阀24调整EGR气体的流量。另外，EGR***还具备：旁路通路25，该旁路通路25用于使EGR气体绕过EGR冷却器23而流动；以及旁通阀26，该旁通阀26调整通过该旁路通路25而绕过EGR冷却器23的EGR气体的流量。
接着，对在以上述方式构成的柴油发动机中应用的本实施方式的排气净化装置的结构进行说明。在本实施方式的排气净化装置设置有：捕集排气中的PM(ParticulateMatter：微粒物质)的DPF(Diesel Particulate Filter：柴油机微粒捕集器)***；以及借助以从尿素水生成的氨作为还原剂的选择还原来净化排气中的NOx的尿素SCR(SelectiveCatalytic Reduction：选择性催化还原)***。
DPF***具备：燃料添加阀30、前级氧化催化装置31、PM捕集过滤器32。燃料添加阀30设置于排气通路19中的比涡轮20更靠上游侧的部分。另外，前级氧化催化装置31设置于排气通路19中的比涡轮20更靠下游侧、且比PM捕集过滤器32更靠上游侧的部分。燃料添加阀30朝排气中添加燃料，PM捕集过滤器32捕捉排气中的PM。前级氧化催化装置31对PM的SOF(Soluble Organic Fraction：可溶性有机物质)成分进行氧化，并且对排气中的一氧化氮(NO)进行氧化，从而生成PM捕集过滤器32的连续再生所需要的二氧化氮(NO2)。并且，前级氧化催化装置31还起到如下作用：在PM捕集过滤器32的强制再生时，对由燃料添加阀30添加的燃料中的烃(HC)进行氧化，利用伴随该氧化反应的发热使排气高温化，由此将PM捕集过滤器32的温度提高到PM的燃烧所需要的温度。
此外，DPF***具备用于检测该***的各部分的排气的状态的下述的各传感器。在排气通路19中的比前级氧化催化装置31更靠上游侧的部分，设置有检测流入该前级氧化催化装置31的排气的温度的流入气体温度传感器33。并且，在排气通路19中的前级氧化催化装置31与PM捕集过滤器32之间的部分，设置有检测流入PM捕集过滤器32的排气的温度的中部气体温度传感器34。并且，在排气通路19中的比PM捕集过滤器32更靠下游侧的部分，设置有检测从PM捕集过滤器32流出的排气的温度的流出气体温度传感器35。除此之外，在排气通路19中的PM捕集过滤器32的设置部分，设置有检测PM捕集过滤器32前后的排气的压力差的差压传感器36。
另一方面，尿素SCR***具备：尿素添加阀40；前后两个SCR装置即前级SCR装置41以及后级SCR装置42；以及ASC(Ammonia Slip Catalyst：氨催化器)装置43。尿素添加阀40设置于排气通路19中的PM捕集过滤器32的下游侧的部分，朝排气添加尿素水。前级SCR装置41以及后级SCR装置42是以通过因排气热而导致的水解从尿素生成的氨作为还原剂来还原排气中的氮氧化物的选择还原型催化装置。前级SCR装置41设置于排气通路19中的比尿素添加阀40更靠下游侧的部分，后级SCR装置42设置于排气通路19中的比前级SCR装置41更靠下游侧的部分。ASC装置43是对穿过上述前级SCR装置41以及后级SCR装置42而流出的氨进行氧化的氧化催化装置，设置于排气通路19中的比后级SCR装置42更靠下游侧的部分。另外，在排气通路19中的尿素添加阀40与前级SCR装置41之间的部分，设置有用于使尿素添加阀40所添加的尿素水在排气中扩散的分散板44。
另外，尿素添加阀40朝排气添加的尿素水储存在尿素水罐45内。尿素水罐45通过带加热器的配管46与尿素添加阀40连接。在尿素水罐45内设置有尿素泵47。进而，利用该尿素泵47汲取尿素水罐45内的尿素水，且该尿素水通过配管46被朝尿素添加阀40输送。另外，在尿素水罐45，设置有检测其内部的尿素水的余量的尿素水位传感器48。并且，在配管46设置有检测朝尿素添加阀40输送的尿素水的温度的尿素水温度传感器49。
此外，尿素SCR***具备用于检测该***的各部分的排气的状态的下述的各传感器。在排气通路19中的PM捕集过滤器32与尿素添加阀40之间的部分，设置有流入NOx传感器50和空燃比传感器51。流入NOx传感器50检测流入前级SCR装置41的排气中的NOx量。空燃比传感器51产生与排气的氧/未燃烧燃料的浓度对应的输出，该输出被用于掌握在气缸17中燃烧的混合气的空燃比。另一方面，在排气通路19中的比ASC装置43更靠下游侧的部分，设置有流出NOx传感器53、ASC后气体温度传感器54以及PM传感器55。流出NOx传感器53检测从ASC装置43流出的排气中的NOx量。并且，ASC后气体温度传感器54检测从ASC装置43流出的排气的温度。此外，PM传感器55检测从ASC装置43流出并被朝外部环境释放的PM的量。
在这样的排气净化装置中，燃料添加阀30所进行的燃料添加、尿素添加阀40所进行的尿素水添加均由电子控制单元56控制。电子控制单元56具备：进行用于执行控制的运算处理的中央运算处理装置；存储有控制用的程序、数据的只读存储器；暂时存储中央运算处理装置的运算结果、各传感器的检测结果的可读写存储器；用于接收来自外部的信号的输入端口；以及用于朝外部发送信号的输出端口。在电子控制单元56的输入端口连接有上述的各传感器。并且，在电子控制单元56的输出端口连接有燃料添加阀30以及尿素添加阀40。进而，电子控制单元56通过燃料添加阀30以及尿素添加阀40的驱动控制来控制相对于排气的燃料以及氨的添加量。
此外，在电子控制单元56的输出端口还连接有尿素泵47。进而，电子控制单元56驱动尿素泵47来进行尿素水朝尿素添加阀40的送出、尿素水从配管46的吸回。在本实施方式的排气净化装置中，这样的电子控制单元56形成为与泵控制部相当的结构。
(尿素水添加控制)电子控制单元56在柴油发动机的运转中实施以NOx净化、尿素添加阀40的冷却、前级SCR装置41以及后级SCR装置42的氨附着量的恢复的各个为目的的尿素水添加。
以NOx净化为目的的尿素水的添加(以下记载为NOx净化用添加)是为了朝前级SCR装置41以及后级SCR装置42供给排气中的NOx的净化所需要的量的尿素而进行的。在NOx净化用添加的实施中，电子控制单元56运算为了维持在前级SCR装置41以及后级SCR装置42附着有规定量的氨的状态而需要的尿素水添加量，并指示尿素添加阀40实施该运算出的量的尿素水添加。这样的NOx净化用添加根据包括前级SCR装置41以及后级SCR装置42的催化剂床温的推定值(以下记载为推定SCR床温TSCR)为催化剂的活性温度α以上这一情况、填充控制已完成这一情况的各种条件的成立来实施。
推定SCR床温TSCR作为将温度下降系数乘以流出气体温度传感器35的排气温度的检测值而得的值求出。温度下降系数是用于对从自流出气体温度传感器35的设置位置流出至到达前级SCR装置41以及后级SCR装置42为止的期间的排气温度的降低量进行修正的修正系数，设定成小于“1”的值。在本实施方式中，将温度下降系数的值与环境温度对应地可变地设定。具体而言，越是环境温度低、排气通路19的管壁被冷却时，温度下降修正系数的值设定得越小。
这样的推定SCR床温TSCR的计算由电子控制单元56进行。因此，在本实施方式中，电子控制单元56相当于计算选择还原型催化装置的催化剂床温的催化剂床温计算单元。
以尿素添加阀40的冷却为目的的尿素水的添加(以下记载为冷却用添加)是为了对成为过热状态的尿素添加阀40进行冷却而进行的。冷却用添加根据包括尿素添加阀40的前端温度的推定值(以下记为推定前端温度TINJ)为规定值β以上这一情况、填充控制已完成这一情况的各种条件的成立来实施。若冷却用添加的实施条件成立，则电子控制单元56在实施了用于使尿素添加阀40的前端温度降低至小于规定值β而需要的量的尿素水添加之后，停止冷却用添加。另外，电子控制单元56将排气流量的运算值(以下记载为排气流量GAEX)作为空气流量计12所检测到的进气量(质量)的检测值与来自喷射器18的燃料喷射量(质量)之和求出。
推定前端温度TINJ根据流出气体温度传感器35的排气温度的检测值、排气流量的运算值、尿素添加阀40的尿素水添加的实施状况求出。具体而言，首先，考虑从自流出气体温度传感器35的设置位置起至到达尿素添加阀40的设置位置为止的排气温度的降低量而对流出气体温度传感器35的排气温度的检测值进行修正后的值被作为推定前端温度TINJ的基本值求出。然后，对该基本值乘以基于排气温度的修正系数、基于排气流量的修正系数、以及基于尿素水添加量的修正系数，由此来运算推定前端温度TINJ的值。考虑到在尿素添加阀40的前端的周围流动的排气的温度越高则前端温度越高这一情况，基于排气温度的修正系数被设定为流出气体温度传感器35的排气温度的检测值越高则越大的值。另外，考虑到在尿素添加阀40的前端的周围流动的排气的流量越多则前端温度越高这一情况，基于排气流量的修正系数被设定为排气流量的运算值越大则越大的值。并且，考虑到添加时的尿素水所导致的尿素添加阀40的冷却，基于尿素水添加量的修正系数被设定为尿素水添加量越多则越小的值。
这样的推定前端温度TINJ的计算由电子控制单元56进行。因此，在本实施方式中，电子控制单元56相当于计算尿素添加阀的前端温度的前端温度计算单元。
以氨附着量的恢复为目的的尿素水的添加(以下记载为附着恢复用添加)是在附着于前级SCR装置41以及后级SCR装置42的氨的量不足时为了使该附着量恢复到足够的量而进行的。附着恢复用添加根据包括附着于前级SCR装置41以及后级SCR装置42的氨的量的推定值(以下记载为推定氨附着量AMMO)小于规定值γ这一情况、填充控制已完成这一情况的各种条件的成立来实施。若附着恢复用添加的实施条件成立，则电子控制单元56在实施了用于使推定氨附着量AMMO变为规定值γ以上而需要的量的尿素水添加之后，停止附着恢复用添加。
推定氨附着量AMMO根据流入NOx传感器50的NOx量的检测值、尿素添加阀40的尿素水添加量、推定SCR床温TSCR求出。具体而言首先，根据尿素水添加量求出新附着于前级SCR装置41以及后级SCR装置42的氨的量，并且，通过累计该新附着的氨的量求出推定氨附着量AMMO的基本值。进而，对该基本值乘以基于NOx量的修正系数、以及基于床温的修正系数，由此来求出推定氨附着量AMMO。考虑到NOx量越多则尿素水添加量越多，基于NOx量的修正系数被设定为流入NOx传感器50的NOx量的检测值越大则越大的值。考虑到前级SCR装置41、后级SCR装置42的床温越高则氨越难以附着，基于床温的修正系数被设定为推定SCR床温TSCR越高则越小的值。
这样的推定氨附着量AMMO的计算由电子控制单元56进行。因此，在本实施方式中，电子控制单元56相当于计算附着于选择还原型催化装置的氨的量的氨量计算单元。
(吸回控制)并且，电子控制单元56实施用于使发动机停止中的配管46成为尿素水全部被排出的状态从而防止配管46内的尿素水的冻结的吸回控制。在吸回控制中，以在柴油发动机停止时后述的填充实施标志被置一这一情况作为条件来实施吸回控制。若吸回控制开始，则电子控制单元56使尿素添加阀40开阀，并且以将尿素水从配管46吸回到尿素水罐45的方式驱动尿素泵47。进而，电子控制单元56在将尿素泵47的驱动持续进行规定时间之后，使尿素添加阀40闭阀，完成吸回控制。此时的尿素泵47的驱动时间被设定为能够可靠地将配管46的容积量的尿素水吸回到尿素水罐45的时间。此外，电子控制单元56在吸回控制的开始时将吸回完成标志清零，在吸回控制的完成时将吸回完成标志置一。吸回完成标志的值被存储于非易失性的存储器，在发动机停止期间也被保持。因此，如果吸回完成标志被置一，则意味着在先前旅途(trip)中的柴油发动机停止时，吸回控制已被进行到最后。
(填充控制)此外，电子控制单元56在实施尿素水添加之前，实施用于预先朝配管46内填充尿素水的填充控制。
图2示出为了进行上述的填充控制的实施及其实施判定而电子控制单元56所执行的填充控制程序的流程图。电子控制单元56在柴油发动机的运转期间中按照规定的控制周期反复执行该程序的处理。
且说，若本程序的处理开始，则首先在步骤S100中，判定填充控制的前提条件是否成立。具体而言，下述(i)～(iii)全部成立成为填充控制的前提条件。(i)上述的吸回完成标志被置一。(ii)SCR***的工作开始标志被置一。(iii)填充完成标志被清零。
此处，SCR***的工作开始标志在柴油发动机的启动时被清零，在该***(各传感器、尿素添加阀40、尿素泵47等)的动作检查结束、且发动机启动后针对配管46的规定时间的加热器加热完成的时刻被置一。并且，填充完成标志在柴油发动机的启动时被清零，在填充控制完成时被置一。另外，如上所述，如果在先前旅途中的柴油发动机停止时吸回控制已完成，则吸回完成标志被置一。
接着，在步骤S101中，判定是否需要实施上述的NOx净化用、冷却用、附着恢复用的各尿素水添加。具体而言，判定下述(iv)～(vi)的某一个是否成立。这里，如果下述(iv)～(vi)的某一个成立，判定为需要实施尿素水添加(是)，则处理前进到步骤S102。另一方面，如果下述(iv)～(vi)的任一个均不成立，判定为不需要实施尿素水添加，则处理前进到步骤S103。(iv)推定SCR床温TSCR为活性温度α以上。(v)推定前端温度TINJ为规定值β以上。(vi)推定氨附着量AMMO小于规定值γ。
若处理前进到步骤S102，则在该步骤S102中，判定排气压力是否为规定值以下。对于此处的判定，使用排气流量GAEX作为排气通路19中的尿素添加阀40的设置部分的排气压力的指标值来进行，当排气流量GAEX为规定值δ以下时判定为排气压力为规定值以下。另外，对于规定值δ，排气通路19中的尿素添加阀40的设置部分的排气压力成为能够可靠地朝配管46添加尿素水的排气压力的上限值时的排气流量被设定为该值。这里，如果判定为排气压力为规定值以下(是)，则处理前进到步骤S105，如果判定为超过规定值(否)，则处理前进到步骤S103。
若在步骤S101、S102双方均作出肯定判定，处理前进到步骤S105，则在该步骤S105中，填充实施标志被置一。填充实施标志在发动机启动时被清零，一旦被置一则保持被置一的状态直至发动机停止为止。
并且，在接下来的步骤S106中，指示尿素添加阀40的开阀、以及用于朝配管46填充尿素水的尿素泵47的驱动。进而，进一步在接下来的步骤S107中，填充时间计数器的值加一，然后处理前进到步骤S108。填充时间计数器的值表示填充控制开始后的尿素泵47的驱动时间，在发动机启动时该值被设定为“0”。
若处理前进到步骤S108，则在该步骤S108中，判定填充时间计数器的值是否已达到规定的填充完成判定值ε。对于填充完成判定值ε，与考虑到配管46的容积和尿素泵47的尿素水排出能力而能够可靠地完成尿素水朝配管46的填充的尿素泵47的驱动时间相当的填充时间计数器的加一次数被设定为ε的值。这里，如果填充时间计数器的值达到填充完成判定值ε(是)，则处理前进到步骤S109，如果未达到填充完成判定值ε(否)，则保持该状态而使本次的处理结束。
若处理前进到步骤S109，则在该步骤S109中，填充完成标志被置一。进而，在上述的步骤S104中，指示尿素添加阀40的闭阀、以及尿素泵47的停止，然后结束此次的本程序的处理。
另一方面，若在上述步骤S101、S102的某一个作出否定判定而处理前进到步骤S103，则在该步骤S103中，填充时间计数器的值被重置为“0”。此外，在接下来的步骤S104中，指示尿素添加阀40的闭阀、以及尿素泵47的停止，然后结束此次的本程序的处理。且说，在未进行步骤S107的处理中的填充时间计数器的操作、步骤S108的处理中的尿素添加阀40的开阀指令、以及尿素泵47的驱动指令的状态下，当处理前进到步骤S103、S104时，在这些步骤中并不进行实质性的处理。
(作用)接下来，对本实施方式的排气净化装置的作用进行说明。在本实施方式的排气净化装置中，在发动机停止时实施吸回控制，因此柴油发动机启动时的配管46成为尿素水全部被排出的状态。进而，在发动机启动后，当判定为需要实施尿素水添加、且排气压力为规定值以下时，实施用于朝配管46填充尿素水的填充控制。若开始填充控制，则使尿素添加阀40开阀，并且开始用于朝配管46填充尿素水的尿素泵47的驱动。进而，若尿素泵47被驱动了朝配管46填充尿素水所需要的时间，则使尿素添加阀40闭阀并且使尿素泵47停止，填充控制完成。
在这样的本实施方式的排气净化装置中，当在判定为需要实施尿素水添加之前柴油发动机短时间停止的情况下，不实施填充控制。另一方面，填充控制以排气压力为规定值以下这一情况作为条件实施，因此难以产生因尿素泵47朝配管46送出的尿素水由排气的压力推回而导致的填充不良。
另外，当在填充控制的实施中排气通路19的排气压力超过规定值时，停止填充控制。该情况下的填充控制在随后排气压力降低至规定值以下时再实施。且说，在本实施方式中，当在填充控制的实施中排气通路19的排气压力超过规定值时，填充时间计数器的值被清零，因此，即便在随后再次实施填充控制时，也进行规定时间的尿素泵47的驱动。即，在本实施方式中，当填充控制被停止时，随后从最初开始重新进行填充控制。在该情况下，与从中途开始重新进行填充控制的情况相比，能够更可靠地进行尿素水朝配管46内的填充。与此相对，也可以形成为：即便在填充控制的实施中排气通路19的排气压力超过规定值时也保持填充时间计数器的值，且当随后排气压力降低至规定值以下时从中途重新开始填充控制。在该情况下，与从最初开始重新进行填充控制的情况相比，能够缩短尿素泵47的驱动时间，能够实现节能。
另一方面，在从柴油发动机启动起直至停止为止都未实施填充控制的情况下，填充实施标志保持被清零的状态。因此，此时，发动机停止时的吸回控制也不实施。且说，如果填充控制譬如被实施到中途，则由于填充实施标志被置一，因此在该情况下实施发动机停止时的吸回控制。
根据以上说明了的本实施方式的排气净化装置，能够起到以下的效果。(1)在判定为需要实施利用尿素添加阀40进行的尿素水添加、且排气通路19的排气压力为规定值以下时，进行填充控制，因此能够抑制因不必要的填充控制而导致的泵驱动，并且能够抑制填充控制中的填充不良。
(2)当在填充控制的实施中排气压力超过规定值时停止填充控制，因此能够更可靠地抑制填充控制中的填充不良。(3)在高排气压力的情况下不实施填充控制，无需进行考虑到因空转而导致的温度上升的、填充控制中的尿素泵47的驱动时间的限制。因此，在填充控制时能够使尿素泵47的驱动时间更长，能够更可靠地进行尿素水朝配管46内的填充。
(4)由于无需具有即便在高排气压力下也能够完成填充的高排出能力，因此能够采用更廉价的低排出能力的尿素泵47。(5)在从柴油发动机的启动起到停止为止未实施填充控制时，发动机停止时的吸回控制也不实施，因此因不必要的吸回控制而导致的泵驱动也被抑制。
另外，上述实施方式也能够按照以下方式变更并加以实施。·在上述实施方式中，将选择还原型催化装置(前级SCR装置41、后级SCR装置42)的催化剂床温(推定SCR床温TSCR)作为根据流出气体温度传感器35的检测结果等推定出的值来计算。也可以设置直接检测前级SCR装置41以及后级SCR装置42的催化剂床温的传感器，并根据该传感器的检测信号来计算这样的催化剂床温。
·在上述实施方式中，将尿素添加阀40的前端温度(推定前端温度TINJ)作为根据流出气体温度传感器35的排气温度的检测值、排气流量的运算值、尿素添加阀40的尿素水添加的实施状况等推定出的值来计算。也可以设置直接检测尿素添加阀40的前端温度的传感器，并根据该传感器的检测信号来计算这样的前端温度。
·在上述实施方式中，将附着于选择还原型催化装置(前级SCR装置41、后级SCR装置42)的氨的量作为根据流入NOx传感器50的NOx量的检测值、尿素添加阀40的尿素水添加量、推定SCR床温TSCR推定出的值来计算。也可以在前级SCR装置41、后级SCR装置42设置检测附着于其内部的氨的量的传感器，并根据该传感器的检测信号计算这样的氨的量。
·在上述实施方式中形成为：当保持未实施填充控制的状态而柴油发动机停止时，不进行吸回控制，但是也可以形成为：无论是否实施了填充控制都进行吸回控制。在这样的情况下，能够更可靠地防止残留在发动机停止中的配管46的尿素水的冻结。
·在上述实施方式中，根据上述条件(iv)～(vi)中的某一个成立这一情况而判定为需要实施尿素水添加，但也可以适当地变更该判定的成立条件。例如，也可以形成为：当在排气净化装置中不实施NOx净化用添加、冷却用添加、附着量添加中的某一个的情况下，舍弃与该尿素水添加对应的条件；或者，在进行上述3个以外的目的的尿素水添加的情况下，追加与之对应的条件。
·在上述实施方式中，根据进气量的检测值和燃料喷射量来运算并求出排气流量GAEX，但也可以形成为：在排气通路19设置流量传感器，并根据其检测结果求出排气流量GAEX。
·在上述实施方式中，使用排气流量GAEX作为排气压力的指标值来进行排气压力是否为规定值以下的判定。另外，作为排气压力的指标值，也可以使用排气的流速、柴油机的旋转速度等与排气压力相关的指标。也可以形成为：使用排气压力的检测值或者推定值来进行上述的判定。另外，作为推定值，能够根据柴油机的运转状况、柴油机的过去的运转中的排气压力的经历等推定。
·在上述实施方式中，当在填充控制的实施中排气压力超过规定值时停止填充控制，但也可以形成为：即便排气压力超过规定值也继续进行填充控制。在这样的情况下，由于填充控制是在低排气压力下开始的，因此与无论排气压力的高低均实施填充控制的情况相比，填充不良的产生得到抑制。
Claims (14)
1.一种排气净化装置，
所述排气净化装置具备：
尿素添加阀，所述尿素添加阀朝在排气通路流动的排气中添加尿素水；
尿素泵，所述尿素泵从贮存尿素水的尿素水罐朝所述尿素添加阀输送尿素水；
配管，所述配管连接所述尿素泵和所述尿素添加阀；
选择还原型催化装置，所述选择还原型催化装置借助以从由所述尿素添加阀添加的尿素水生成的氨作为还原剂的选择性催化还原来还原排气中的氮氧化物；以及
泵控制部，所述泵控制部在需要实施由所述尿素添加阀进行的尿素水添加时进行驱动所述尿素泵从而朝所述配管填充尿素水的填充控制，
其特征在于，
所述泵控制部在所述排气通路的排气压力为规定值以下时进行所述填充控制，并且当在所述填充控制的实施中所述排气通路的排气压力超过规定值时停止所述填充控制。
2.根据权利要求1所述的排气净化装置，其中，
所述排气净化装置还具备取得所述选择还原型催化装置的催化剂床温的催化剂床温取得单元，并且以利用所述催化剂床温取得单元取得的所述催化剂床温为规定值以上这一情况作为条件，判定为需要实施所述尿素水添加。
3.根据权利要求1或者2所述的排气净化装置，其中，
所述排气净化装置还具备取得所述尿素添加阀的前端温度的前端温度取得单元，并且以利用所述前端温度取得单元取得的所述前端温度为规定值以上这一情况作为条件，判定为需要实施所述尿素水添加。
4.根据权利要求1或者2所述的排气净化装置，其中，
所述排气净化装置还具备取得附着于所述选择还原型催化装置的氨的量的氨量取得单元，并且以利用所述氨量取得单元取得的所述氨的量小于规定值这一情况作为条件，判定为需要实施所述尿素水添加。
5.根据权利要求1或者2所述的排气净化装置，其中，
所述泵控制部在发动机停止时进行驱动所述尿素泵从而使所述配管内的尿素水返回所述尿素水罐的吸回控制。
6.根据权利要求1或者2所述的排气净化装置，其中，
当从发动机的启动至停止为止并未实施所述填充控制的情况下，不实施发动机停止时的吸回控制。
7.根据权利要求1或者2所述的排气净化装置，其中，
在所述填充控制的实施过程中所述排气压力超过所述规定值而所述填充控制停止的情况下，当此后排气压力降低至规定值以下时从最初开始重新进行填充控制。
8.根据权利要求1或者2所述的排气净化装置，其中，
在所述填充控制的实施过程中所述排气压力超过所述规定值而所述填充控制停止的情况下，当此后排气压力降低至规定值以下时从中途开始重新进行填充控制。
9.一种排气净化装置，
所述排气净化装置具备：
尿素添加阀，所述尿素添加阀朝在排气通路流动的排气中添加尿素水；
尿素泵，所述尿素泵从贮存尿素水的尿素水罐朝所述尿素添加阀输送尿素水；
配管，所述配管连接所述尿素泵和所述尿素添加阀；
选择还原型催化装置，所述选择还原型催化装置借助以从由所述尿素添加阀添加的尿素水生成的氨作为还原剂的选择性催化还原来还原排气中的氮氧化物；以及
泵控制部，所述泵控制部在需要实施由所述尿素添加阀进行的尿素水添加时进行驱动所述尿素泵从而朝所述配管填充尿素水的填充控制，
其特征在于，
所述泵控制部在所述排气通路的排气压力为规定值以下时进行所述填充控制，并且，
在所述填充控制的实施过程中，即便所述排气压力超过所述规定值也继续实施所述填充控制。
10.根据权利要求9所述的排气净化装置，其中，
所述排气净化装置还具备取得所述选择还原型催化装置的催化剂床温的催化剂床温取得单元，并且以利用所述催化剂床温取得单元取得的所述催化剂床温为规定值以上这一情况作为条件，判定为需要实施所述尿素水添加。
11.根据权利要求9或者10所述的排气净化装置，其中，
所述排气净化装置还具备取得所述尿素添加阀的前端温度的前端温度取得单元，并且以利用所述前端温度取得单元取得的所述前端温度为规定值以上这一情况作为条件，判定为需要实施所述尿素水添加。
12.根据权利要求9或者10所述的排气净化装置，其中，
所述排气净化装置还具备取得附着于所述选择还原型催化装置的氨的量的氨量取得单元，并且以利用所述氨量取得单元取得的所述氨的量小于规定值这一情况作为条件，判定为需要实施所述尿素水添加。
13.根据权利要求9或者10所述的排气净化装置，其中，
所述泵控制部在发动机停止时进行驱动所述尿素泵从而使所述配管内的尿素水返回所述尿素水罐的吸回控制。
14.根据权利要求9或者10所述的排气净化装置，其中，
当从发动机的启动至停止为止并未实施所述填充控制的情况下，不实施发动机停止时的吸回控制。
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