JP2011074889A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業車両等のガソリンエンジンやデイ−ゼルエンジン等のエンジンに用いられ、還元剤により排気中の窒素酸化物(NOx)を還元除去する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device that is used in an engine such as a gasoline engine or a diesel engine of an industrial vehicle or the like, and reduces and removes nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas with a reducing agent.
この種の排気浄化装置として、エンジンの排気系に還元触媒を配置し、この還元触媒よりも上流側の排気通路内に設けた噴射ノズルから、還元剤を供給するものがある。排気中のNOxは、還元剤に接触し、還元触媒において還元反応が促進されることによって、無害成分に浄化される。
還元反応は、NOxとアンモニアとの還元反応であり、アンモニアを効率的に発生する還元剤として、例えば、尿素水溶液、アンモニア水溶液、その他の還元剤水溶液が使用される。
As this type of exhaust purification device, there is a device in which a reduction catalyst is arranged in an exhaust system of an engine, and a reducing agent is supplied from an injection nozzle provided in an exhaust passage upstream of the reduction catalyst. NOx in the exhaust gas is purified into harmless components by contacting the reducing agent and promoting the reduction reaction in the reduction catalyst.
The reduction reaction is a reduction reaction between NOx and ammonia. For example, urea aqueous solution, ammonia aqueous solution, or other reducing agent aqueous solution is used as a reducing agent that efficiently generates ammonia.
還元剤は、貯蔵タンクに常温で貯蔵され、エンジンの運転状態、すなわち排気温度、NOx排出量等に基づいて、必要量が、貯蔵タンクから通路を経て、噴射ノズルに供給されるが、エンジンの運転状態によって、通路や噴射孔において目詰まりが生じることがある。 The reducing agent is stored in the storage tank at room temperature, and the required amount is supplied from the storage tank to the injection nozzle through the passage based on the operating state of the engine, that is, the exhaust temperature, NOx emission amount, etc. Depending on the operating condition, clogging may occur in the passage and the injection hole.
そこで特許文献1記載の排気浄化装置では、噴射ノズルの内部圧力によって目詰まりを検出し、そのとき尿素水供給を停止して、噴射ノズルの冷却を抑え、排気温度が上昇したときに、目詰まりが解消したと判断する。
Therefore, in the exhaust emission control device described in
特許文献1の排気浄化装置においては、エンジンが、長時間アイドリング状態や低負荷状態にあったとき、噴射ノズル近傍の排気温度の上昇には長時間を要し、その間、未浄化のNOxが排出されることになる。このとき排気浄化装置の所期浄化性能は得られない。
In the exhaust purification device of
(1)請求項1の発明による排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配置された還元触媒と、前記還元触媒を還元する還元剤を前記排気通路に噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルを加熱するヒータと、前記噴射ノズルを前記排気通路に対して進出位置と後退位置の間で進退させるノズル駆動装置と、少なくとも前記噴射ノズルが前記後退位置にあることを条件として前記ヒータを駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、請求項1記載の排気浄化装置において、前記噴射ノズルに目詰まりが生じたか否かを判定する目詰まり判定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記噴射ノズルに目詰まりが生じていることが判定されたとき、前記ノズル駆動装置によって前記噴射ノズルを前記後退位置まで後退させ、前記ヒータを作動させることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項1記載の排気浄化装置において、前記噴射ノズルに目詰まりが生じたか否かを判定する目詰まり判定手段と、前記エンジンが停止しているか否かを判定する停止判定手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記噴射ノズルに目詰まりが生じていることが判定され、かつ、エンジンが停止していることが判定されていない場合、前記ノズル駆動装置によって前記噴射ノズルを前記後退位置まで後退させ、前記ヒータを作動させることを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項2または3記載の排気浄化装置において、前記噴射ノズルに目詰まりが生じていることが判定されたときは、前記噴射ノズルからの還元剤の噴射を中止する噴射中止手段をさらに備えることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の排気浄化装置において、前記噴射ノズルの温度を検出する温度検出手段と、前記エンジンが停止しているか否かを判定する停止判定手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記エンジンが停止していることが判定され、かつ、前記検出された噴射ノズルの温度が前記還元剤の結晶化温度と前記気化温度の間の温度であるときに、前記ノズル駆動装置によって前記噴射ノズルを前記後退位置まで後退させ、前記ヒータを作動させることを特徴とする。
(1) An exhaust emission control device according to the invention of
(2) The invention of
(3) A third aspect of the present invention is the exhaust purification apparatus according to the first aspect, wherein the clogging determining means for determining whether or not the injection nozzle is clogged, and whether or not the engine is stopped. And a stop determination unit for determining, wherein the control unit determines that the injection nozzle is clogged and if it is not determined that the engine is stopped, the nozzle driving device The spray nozzle is moved backward to the retracted position to operate the heater.
(4) According to the invention of
(5) The invention of
本発明によれば、還元剤を排気通路に噴射する噴射ノズルの目詰まりを確実に解消することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably eliminate clogging of the injection nozzle that injects the reducing agent into the exhaust passage.
以下、本発明による排気浄化装置の実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
−第1の実施の形態−
図1〜図4は第1の実施形態による排気浄化装置を説明する図である。図1に示すように、産業車両等のエンジン100の排気ガスEGは、マニホールド102から排気通路104を経由して大気中に排出される。
Embodiments of an exhaust emission control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
-First embodiment-
1 to 4 are views for explaining an exhaust emission control device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the exhaust gas EG of the
このようなエンジンに用いられる排気浄化装置は、エンジン100の排気通路104に上流から下流に向かって順次配置された、酸化触媒(図示省略)、パティキュレート・フィルタ(図示省略)、NOx用の還元触媒110、酸化触媒(図示省略)と、還元触媒110近傍の上流側に配置されたNOxセンサ(図示省略)と、還元触媒110よりも上流側に還元剤RAを噴射する噴射ノズル120とを有し、エンジン100から排出される窒素酸化物(NOx)を除去する。
An exhaust emission control device used for such an engine is provided with an oxidation catalyst (not shown), a particulate filter (not shown), and a reduction for NOx, which are sequentially arranged in the
還元触媒110は、排気ガスEG中のNOxを還元剤RAにより還元浄化するもので、例えば、セラミック製コ−ディライトよりなる横断面ハニカム状のモノリスタイプ触媒担体に、ゼオライト系活性成分が担持されている。活性成分は、還元剤RAが供給されたときに活性化して、NOxを効果的に無害物質に浄化する。 The reduction catalyst 110 reduces and purifies NOx in the exhaust gas EG with a reducing agent RA. For example, a zeolite-type active component is supported on a monolith type catalyst carrier having a cross-sectional honeycomb shape made of ceramic cordierite. ing. The active component is activated when the reducing agent RA is supplied, and effectively purifies NOx into a harmless substance.
噴射ノズル120には還元剤供給装置130が接続され、還元剤供給装置130は、供給配管132を介して貯蔵タンク140から還元剤RAを吸い上げて、噴射ノズル120に送給する。
A reducing
還元剤RAとしては尿素水溶液、アンモニア水溶液等が使用される。尿素水溶液を使用した場合には、排気通路104内で、排気ガスEGによって加熱されて加水分解し、アンモニアを発生する。発生したアンモニアは還元触媒110において、排気ガスEG中のNOxと反応し、水および無害なガスに浄化される。
As the reducing agent RA, an aqueous urea solution, an aqueous ammonia solution, or the like is used. When the urea aqueous solution is used, it is heated by the exhaust gas EG and hydrolyzed in the
排気通路104には、噴射ノズル120よりも上流において、排気ガスEGの温度Tgを検出する排気温度センサTS1が設けられる。還元剤供給装置130には、噴射ノズル120に送給する還元剤RAの流量を検出する流量センサTS2が設けられている。流量センサTS2からの検出信号に基づいて、噴射ノズル120の詰まりを検出することができる。
The
一方、エンジン100には、回転速度Neを検出する回転速度センサTS3、および負荷Fを検出する負荷センサTS4が設けられている。負荷センサTS4は、エンジン100の燃料噴射量、アクセルペダル開度、油圧ポンプ圧力等を検出する。回転センサTS3の検出信号に基づいて、エンジン100の稼働状態、停止状態を検出でき、負荷センサTS4の検出信号に基づいて、エンジン100のアイドリング状態や停止状態などの負荷状態を検出し得る。
On the other hand, the
噴射ノズル120は、排気通路104の外側面近傍に配置されたノズル駆動装置160によって、排気通路104に対して進退駆動される。図1には、排気通路104内に進出した噴射ノズル120を示し、この進出位置において、還元剤RAを噴射することができる。排気通路104に噴射された還元剤RAは、気化してアンモニアガスとなり、排気ガスEGと混和しつつ下流方向に流れて、還元触媒110に接触する。
The
排気通路104の側面には、排気通路104から後退した状態の噴射ノズル120を包囲するように、電気ヒータ200が配置されている。電気ヒータ200により噴射ノズル120を加熱することによって、還元剤RAの結晶を融解し、あるいは気化することによって噴射ノズル120の目詰まりを解消し、あるいは予防することができる。電気ヒータ200の周囲は断熱材202によって被覆されており、電気ヒータ200からの放熱が抑えられ、電気ヒータ200の加熱効率が高められている。
An
噴射ノズル120を進退可能としたことによって、電気ヒータ200を排気通路104の外に配置することができ、電気ヒータ200が排気ガスEGの流れを阻害することがない。このため、電気ヒータ200はサイズ等の制限をほとんど受けないので、所要加熱性能を有する任意のヒータを採用することができる。
By making the
噴射ノズル120の近傍には、断熱材202、電気ヒータ200を貫通した温度センサTS5が配置され、噴射ノズル120内部の温度を代表する温度Taを検出することができる。温度Taを検出することによって、電気ヒータ200による噴射ノズル120の加熱効果を確認できる。
In the vicinity of the
排気温度センサTS1、流量センサTS2、回転速度センサTS3、負荷センサTS4、温度センサTS5はコントロールユニット150に接続され、コントロールユニット150は、還元剤供給装置130、電気ヒータ200、ノズル駆動装置160、エンジン100、その他を制御する。
The exhaust temperature sensor TS1, the flow rate sensor TS2, the rotation speed sensor TS3, the load sensor TS4, and the temperature sensor TS5 are connected to the
コントロールユニット150は、例えば、コンピュータを内蔵し、コンピュータのCPUやシステムメモリ等は、種々の制御を司る。例えば、電気ヒータ200は、コンピュータによって実現される加熱制御部152によって制御される。ノズル駆動装置160は、コンピュータによって実現される駆動制御部156によって制御される。また、コンピュータに内蔵されるタイマ154は、後述する時間計測に使用される。
The
図2に示すように、還元剤供給装置130は、還元剤RAを昇圧するために供給配管132に設けられた昇圧ポンプ136と、昇圧ポンプ136の下流側で還元剤RAの流量Qを制御する供給バルブ138とを有する。流量センサTS2は、供給バルブ138の下流側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the reducing
還元剤供給装置130は、昇圧ポンプ136、供給バルブ138、流量センサTS2を制御する還元剤供給制御回路134を有する。還元剤供給制御回路134は、コントロールユニット150によって制御されつつ、昇圧ポンプ136、供給バルブ138を制御して、適正な流量の還元剤RAを噴射ノズル120に送給する。還元剤供給制御回路134は、流量センサTS2で検出された流量Qに基づいて、昇圧ポンプ136、供給バルブ138を制御し、流量Qを調節する。供給バルブ138を全閉することにより、昇圧ポート136から供給される還元剤RAが遮断される。
The reducing
コントロールユニット150は、流量センサTS2で検出された流量Qが所定値よりも少ないとき、噴射ノズル120に目詰まりが生じたと判断し、供給バルブ138を閉じて還元剤供給装置130による還元剤RAの送給を停止する。その後、コントロールユニット150は、エンジン稼働中であったときは、噴射ノズル120を排気通路104から後退させ、電気ヒータ200で噴射ノズル120を所定時間加熱する。
When the flow rate Q detected by the flow rate sensor TS2 is less than a predetermined value, the
噴射ノズル120に目詰まりが生じたと判断し、かつ、エンジン100が稼働中でないと判定されたときは、以下のような条件で噴射ノズル120が目詰まりを起こす可能性があるので、排気温度センサTS5で検出した温度Tgに基づいて噴射ノズル120の加熱制御を行う。
すなわち、噴射ノズル120の温度Tgが還元剤RAの凝固点(結晶化温度)T2(尿素では摂氏100度)よりも高い状態でエンジンが停止されたときに噴射ノズル120内部に還元剤RAが滞留していた場合、その後の温度低下によって噴射ノズル120内部で還元剤RAが結晶化する可能性がある。一方、温度Tgが還元剤RAの沸点(気化温度)T3(尿素では摂氏360度)以上のときは、還元剤RAは気化して排気通路104から排出されるため、詰まりが発生する可能性は低い。
When it is determined that the
That is, when the engine is stopped in a state where the temperature Tg of the
そこで、コントロールユニット150は、エンジン停止時に噴射ノズル120の温度Tgを測定し、凝固点T2<排気ガス温度Tg<沸点T3のときに、駆動制御部156によって噴射ノズル120を排気通路104から後退させ、加熱制御部152によって電気ヒータ200を所定時間(タイマ154で測定)作動させて噴射ノズル120を加熱する。これによって、噴射ノズル120内部に滞留した還元剤RAは気化され、排出される。
Therefore, the
ノズル駆動装置160は、例えば、図3のように構成される。
図3において、ノズル駆動装置160は、噴射ノズル120を駆動するノズル駆動シリンダ162と、噴射ノズル120の排気通路104に対する進退を切り替える切替弁168とを有する。ノズル駆動シリンダ162は、還元剤RAを作動流体として伸縮するピストン164を有し、ピストン164にはノズル120が装着されている。したがって、ピストン164の往復動にともなってノズル120が往復動する。ピストン164は、ばね172で常時縮退方向に付勢されている。
The
In FIG. 3, the
切替弁168は電磁切替弁であり、ECU150の駆動制御部156からの切り換え信号により位置AとBとの間で切り替えられ、切替弁168の切替によりノズル駆動シリンダ162が伸縮駆動する。切替弁168は常時は位置Aに位置し、供給ポンプ136からの還元剤RAの流体圧がノズル駆動シリンダ162のボトム室に導入され、ピストン162を伸長駆動する。駆動制御部156からノズル縮退信号が出力されると、切替弁168が位置Bに切替わり、出力ボトム室が還元剤タンク170に連通し、ピストン162はばね172のばね力により縮退し、これにより噴射ノズル120が排気通路104から後退する。
The switching valve 168 is an electromagnetic switching valve, and is switched between positions A and B by a switching signal from the
図4に示すように、コントロールユニット150は内蔵したROM(Read OnlyMemory)に格納された制御プログラムによって、加熱制御部152および駆動制御部156として機能し、電気ヒータ200の加熱制御と噴射ノズル120の進退制御のために、以下の各ステップを実行する。
As shown in FIG. 4, the
ステップS401:流量センサTS2の出力信号によって、噴射ノズル120に目詰まりが生じたか否か判断する。流量センサTS2の出力信号により尿素水の流量が所定値以下であるときは目詰まりが生じたと判定し、ステップS402に進む。ステップS401において、目詰まりが生じていないと判定したときはステップS408に進む。
Step S401: It is determined whether or not the
ステップS402:噴射ノズル120に目詰まりが生じた場合、還元剤供給装置130によって還元剤RAの供給を停止し、ステップS403に進む。
ステップS403:回転センサTS3の出力信号によってエンジン100が停止状態か否かを判断する。停止状態ではない、すなわち稼働状態のときはステップS404に進み、エンジン100が停止状態のときは、ステップS411に進む。
Step S402: When the
Step S403: It is determined whether or not the
ステップS404:エンジンが稼働中であると判定された場合、駆動制御部156からノズル駆動装置160にノズル縮退信号を出力する。これにより切替弁168が位置Bに切り替わり、ボトム室がタンク170に連通してばね172によってピストン164、すなわち、噴射ノズル120が収縮して排気通路104から後退する。ステップS404の処理を実行するとステップS405に進む。
Step S404: When it is determined that the engine is in operation, the
ステップS405:ステップS404の処理によりノズル120が排気通路104から後退した後、加熱制御部152からヒータ駆動信号を出力して電気ヒータ200を作動させ、ステップS406に進む。
Step S405: After the
ステップS406:タイマ154によって加熱時間を計測し、噴射ノズル120が充分に加熱されるまで、加熱を持続する。これによって、噴射ノズル120を確実に融点T1まで昇温することができる。その後、ステップS407に進む。
ステップS407:噴射ノズル120が所定時間加熱されると電気ヒータ200を停止し、ステップS401に戻る。
Step S406: The heating time is measured by the timer 154, and the heating is continued until the
Step S407: When the
ステップS408:ステップS401で噴射ノズル120が目詰まりを起こしていないと判断されると、ステップS408において、噴射ノズル120が排気通路104内に進出しているか否かを判断する。この判断は、駆動制御部156から噴射ノズル後退信号が出力されているか否かにより行う。噴射ノズル120が排気通路104から後退しているときはステップS409に進む。
Step S408: If it is determined in step S401 that the
ステップS409:切替弁168にノズル伸長信号を出力して切替弁168を位置Aに切り替える。ステップS408において、噴射ノズル伸長信号が出力されている場合は、噴射ノズル120は既に排気通路104内に進出しているので、ステップS410にジャンプする。
Step S409: A nozzle extension signal is output to the switching valve 168 to switch the switching valve 168 to the position A. If the injection nozzle extension signal is output in step S408, since the
ステップS410:噴射ノズル120の目詰まりが解消していれば、ステップS410において、ECU150は還元剤供給制御130へ尿素水供給再開信号を出力し、還元剤供給制御回路134は供給バルブ138を全開ないしは所定開度開くように制御する。これにより、噴射ノズル120に還元剤RAが送給され、噴射ノズル120から排気通路104内に還元剤RAが噴射される。その後、サブルーチンを終了する。
Step S410: If the clogging of the
ステップS411:噴射ノズル120の目詰まりが判定され、かつ、エンジンが稼働中ではないことがステップS403で判定されると、ステップS411において、排気温度センサTS1の出力信号に基づいて、排気ガスEGの温度Tgが、結晶化温度T2よりも高く、かつ沸点T3より低いか否かを判断する。T2<Tg<T3のときは、ステップS412に進み、Tg≦T2またはTg≧T3のときは、そのまま処理を終了する。
Step S411: When it is determined that the
ステップS412:排気ガスEGの温度Tgが、結晶化温度T2よりも高く、かつ沸点T3より低い場合は、ステップS412において、駆動制御部156からノズル後退信号を出力する。これにより、切替弁168が位置Bに切り替わり、噴射ノズル120は排気通路104から後退する。
ステップS413:噴射ノズル120を排気通路104から後退させた後、加熱制御部152からヒータ駆動信号が出力されて電気ヒータ200が作動する。その後、処理はステップS414に進む。
Step S412: When the temperature Tg of the exhaust gas EG is higher than the crystallization temperature T2 and lower than the boiling point T3, a nozzle backward signal is output from the
Step S413: After the
ステップS414:タイマ154によって加熱時間を計測し、噴射ノズル120が充分に加熱されるまで、加熱を持続する。これによって、噴射ノズル120を確実に融点T1まで昇温することができる。その後、ステップS415に進む。
ステップS415:噴射ノズル120が所定時間加熱されると電気ヒータ200を停止して一連の処理を終了する。
Step S414: The heating time is measured by the timer 154, and the heating is continued until the
Step S415: When the
以上説明した第1の実施の形態の排気浄化装置によれば次のような作用効果を奏することができる。
(1)噴射ノズル120の目詰まりが検出されると、目詰まりが解消されるように噴射ノズル120を加熱するようにした。したがって、目詰まりを確実に解消することができる。そして、目詰まりが生じていないときは、ヒータを作動させないので、ヒータのためのエネルギ消費を節減することができる。
According to the exhaust emission control device of the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) When clogging of the
(2)電気ヒータ200を排気通路104の外側に配設し、目詰まり検出に応じて排気通路104から後退位置に後退した噴射ノズル120を電気ヒータ200で加熱するようにした。したがって、電気ヒータ200が排気通路104に突出しないから、排気通路104内での排気ガスの圧損の増大化を防止することなく、噴射ノズル120で固化した還元剤を溶解することができる。その結果、電気ヒータ200はサイズ等の制限をほとんど受けないので、所要加熱性能を有する任意のヒータを採用することができる。
(2) The
(3)噴射ノズル120の目詰まりが検出されたとき、エンジン稼働中でなければ、所定条件が成立したときのみ、すなわち、エンジン停止後に噴射ノズル120内で尿素水が固化する可能性が高い場合にのみ、電気ヒータ200を作動させるようにした。したがって、無駄なエネルギ損失が防止される。
(3) When clogging of the
(4)エンジン100を停止したときに、排気ガス温度Tgが、還元剤の凝固点T2以上で、かつ、固化した還元剤を気化し得る気化温度T3未満であれば、噴射ノズル120の温度が固化した還元剤を気化し得る温度以上となるように電気ヒータ200を作動させるようにした。したがって、エンジン停止後に排気ガス温度Tgが低下して還元剤が噴射ノズル120で固化することを防止できる。すなわち、噴射ノズル120の目詰まりを予防することができる。
(4) When the
−第2の実施の形態−
第2の実施の形態の排気浄化装置は、噴射ノズル120に目詰まりが生じていないと判断した場合、エンジン稼働中か否かによって、還元剤RAの噴射制御などの処理を変更するようにしたものである。
-Second Embodiment-
When it is determined that the
エンジン稼働中であったときは、コントロールユニット150は、噴射ノズル120を排気通路104内に進出させ、還元剤RAを噴射するように噴射ノズル120を駆動制御する。なお、噴射ノズル120が排気通路104内に既に進出しているときは、コントロールユニット150は、噴射ノズル120の進出動作を行わずに還元剤RAを噴射するように噴射ノズル120を駆動制御する。
When the engine is operating, the
エンジン100が稼働中でないときは、コントロールユニット150は、噴射ノズル120に目詰まりが生じていないと判断したときでも、排気温度センサTS5で検出した温度Tgに基づいて還元剤噴射制御を行う。
When the
すなわち、エンジン100を停止したとき、温度Tgが還元剤RAの凝固点(結晶化温度)T2(尿素では摂氏100度)よりも高いときに、噴射ノズル120内部に還元剤RAが滞留していた場合、その後温度低下によって噴射ノズル120内部で還元剤RAが結晶化する可能性がある。一方、温度Tgが還元剤RAの沸点(気化温度)T3(尿素では摂氏360度)以上のときは、還元剤RAは気化して排気通路104から排出されるため、詰まりが発生する可能性は低い。
That is, when the
そこで、コントロールユニット150は、凝固点T2<排気ガス温度Tg<沸点T3のときに、駆動制御部156によって噴射ノズル120を排気通路104から後退させ、加熱制御部152によって電気ヒータ200を所定時間(タイマ154で測定)作動させて噴射ノズル120を加熱する。これによって、噴射ノズル120内部に滞留した還元剤RAは気化され、排出される。
Therefore, when the freezing point T2 <exhaust gas temperature Tg <boiling point T3, the
第2の実施の形態の加熱制御部152は、図10のフローチャートに示す処理によって、電気ヒータ200を制御する。
The heating control unit 152 of the second embodiment controls the
ステップS1101:まず、流量センサTS2によって、噴射ノズル120に目詰まりが生じたか否か判断する。目詰まりが生じたときはステップS1102に進み、目詰まりが生じていなかったときはステップS1107に進む。
ステップS1102:目詰まりが生じたときは、還元剤供給装置130によって還元剤RAの供給を停止し、ステップS1103に進む。
Step S1101: First, it is determined whether or not the
Step S1102: When clogging occurs, the supply of the reducing agent RA is stopped by the reducing
ステップS1103:還元剤RAの供給を停止した後、駆動制御部156によってノズル駆動装置160を制御して、噴射ノズル120を排気通路104から後退させ、ステップS1104に進む。
ステップS1104:加熱制御部152によって電気ヒータ200を作動させ、ステップS1105に進む。
ステップS1105:タイマ154によって、加熱時間を計測し、噴射ノズル120が充分に加熱されるまで、加熱を持続する。これによって、噴射ノズル120を確実に融点T1まで昇温し得る。その後、ステップS1106に進む。
ステップS1106:電気ヒータ200を停止する。
Step S1103: After stopping the supply of the reducing agent RA, the
Step S1104: The
Step S1105: The heating time is measured by the timer 154, and the heating is continued until the
Step S1106: The
ステップS1107:目詰まりが生じていないとき、回転センサTS3によってエンジン100が稼働状態か否かを判断する。エンジン100が稼働状態のときは、ステップS1108に進み、停止状態のときはステップS1111に進む。
Step S1107: When clogging has not occurred, it is determined by the rotation sensor TS3 whether or not the
ステップS1108:噴射ノズル120が排気通路104内に進出しているか否かを判断する。噴射ノズル120が排気通路104から後退しているときはステップS1109に進み、排気通路104内に進出しているときはステップS1110にジャンプする。
Step S1108: It is determined whether or not the
ステップS1109:駆動制御部156によってノズル駆動装置160を制御して、噴射ノズル120を排気通路104内に進出させ、ステップS1110に進む。
ステップS1110:還元剤供給装置130から噴射ノズル120に還元剤RAを送給し、噴射ノズル120から排気通路104内に還元剤RAを噴射する。
Step S1109: The
Step S1110: The reducing agent RA is supplied from the reducing
ステップS1111:排気温度センサTS1によって、排気ガスEGの温度Tgが、結晶化温度T2よりも高く、かつ沸点T3より低いか否かを判断する。T2<Tg<T3のときは、ステップS1112に進み、Tg≦T2またはTg≧T3のときは、そのまま処理を終了する。 Step S1111: It is determined by the exhaust temperature sensor TS1 whether or not the temperature Tg of the exhaust gas EG is higher than the crystallization temperature T2 and lower than the boiling point T3. When T2 <Tg <T3, the process proceeds to step S1112. When Tg ≦ T2 or Tg ≧ T3, the process is terminated as it is.
ステップS1112:駆動制御部156によってノズル駆動装置160を制御して、噴射ノズル120を排気通路104から後退させ、ステップS1113に進む。
Step S1112: The
ステップS1113:加熱制御部152によって電気ヒータ200を作動させ、ステップS1114に進む。
Step S1113: The
ステップS1114:タイマ154によって、加熱時間を計測し、噴射ノズル120が充分に加熱されるまで、加熱を持続する。これによって、噴射ノズル120を確実に融点T1まで昇温し得る。その後、ステップS1115に進む。
ステップS1115:電気ヒータ200を停止する。
Step S1114: The heating time is measured by the timer 154, and the heating is continued until the
Step S1115: The
以上説明した第2の実施の形態の排気浄化装置によれば、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、次のような作用効果も奏することができる。
(1)目詰まりが生じたとき、排気ガス温度Tgに無関係に無条件で電気ヒータ200を作動させることにより、装置構成、制御処理を簡略化することができる。
According to the exhaust emission control device of the second embodiment described above, the same operational effects as those of the first embodiment can be achieved, and the following operational effects can also be achieved.
(1) When clogging occurs, the apparatus configuration and control processing can be simplified by operating the
(2)噴射ノズル120の目詰まりが検出されていない状態でエンジンが停止した場合、所定条件が成立したときのみ、すなわち、エンジン停止後に噴射ノズル120内で尿素水が固化する可能性が高い場合にのみ、電気ヒータ200を作動させるようにした。したがって、無駄なエネルギ損失が防止される。
(2) When the engine is stopped in a state where clogging of the
(3)噴射ノズル120の目詰まりが検出されていない状態でエンジンが停止した場合、排気ガス温度Tgが、還元剤の凝固点T2以上で、かつ、固化した還元剤を気化し得る気化温度T3未満であれば、噴射ノズル120の温度が固化した還元剤を気化し得る温度以上となるように電気ヒータ200を作動させるようにした。したがって、噴射ノズル120が目詰まりを起こすことなくエンジンを停止した場合でも、エンジン停止後に排気ガス温度Tgが低下して還元剤が噴射ノズル120で固化すること防止できる。すなわち、噴射ノズル120の目詰まりを予防することができる。
(3) When the engine is stopped in a state where clogging of the
以下では、噴射ノズル120の形状について図5〜図7にしたがって説明する。
図5に示すように、噴射ノズル120は、例えば、先端が塞がれたパイプの先端側壁に複数の孔120Hを開口して形成される。このように、パイプを加工して噴射ノズル120を形成することにより、噴射ノズル120の製造原価を節減し得る。
Below, the shape of the
As shown in FIG. 5, the
電気ヒータ200は噴射ノズル120から若干離間しつつ、噴射ノズル120を包囲するように配置される。断熱材202は電気ヒータ200に密着しつつ、電気ヒータ200の周囲を被覆するように配置される。
電気ヒータ200を噴射ノズル120から離間することによって、噴射ノズル120、電気ヒータ200のメンテナンスが容易になる。
The
By separating the
温度センサTS5は、断熱材202、電気ヒータ200に形成された貫通孔204を貫通しつつ、その先端が噴射ノズル120に近接するように配置される。温度センサTS5は貫通孔204に対して挿入、抜き取り自在であり、温度センサTS5のメンテナンスは容易である。
The temperature sensor TS5 is disposed so that the tip thereof is close to the
図6は、噴射ノズル120の変形例を示す。図6の変形例では、電気ヒータ200を噴射ノズル120に密着させている。他の構成は図5と同様であるので、説明を省略する。
電気ヒータ200を噴射ノズル120に密着させることによって、図5の構成よりも効率的に噴射ノズル120を加熱し得る。
FIG. 6 shows a modification of the
By bringing the
図7は、噴射ノズル120の他の変形例を示す。図7の変形例では、噴射ノズル120を先端球形のパイプにより形成している。これによって、還元剤RAの噴射方向を排気ガスEGの流れに沿った斜め方向等、多様な方向に設定でき、効果的な還元剤RA供給が可能である。
図7においても、電気ヒータ200は噴射ノズル120に密着させている。
FIG. 7 shows another modification of the
Also in FIG. 7, the
図8は、噴射ノズル120の他の変形例を示す。図8の変形例では、噴射ノズル120を球体122により形成し、球体122にパイプ124を接続している。これによって、図7に比較して、還元剤RAの噴射方向を、より多様に設定でき、効果的な還元剤RA供給が可能である。このように、噴射ノズル120はノズル形状には限定されず、多様な形状を採用し得る。
電気ヒータ200は球体122およびパイプ124に密着させている。
FIG. 8 shows another modification of the
The
図9は、噴射ノズル120の他の変形例を示す。図9の変形例では、噴射ノズル120を厚肉のパイプ126により形成し、温度センサTS5はパイプ126の壁面内に埋設されている。これによって、温度センサTS5は、より精密に噴射ノズル120内の温度を検出し得る。
電気ヒータ200は球体122およびパイプ124に密着させている。
FIG. 9 shows another modification of the
The
なお、以下のような制御も可能である。
(a)タイマ154による加熱時間制御に代えて、温度センサTS5で測定した温度Taに基づいて加熱制御してもよい。
The following control is also possible.
(A) Instead of the heating time control by the timer 154, the heating control may be performed based on the temperature Ta measured by the temperature sensor TS5.
(b)温度Taが還元剤RAの融点T1(尿素では摂氏132度)以下のとき、加熱制御部152によって電気ヒータ200を作動させ、Ta≧T1となるように加熱する。これによって、噴射ノズル120は加熱され、内部で固化した還元剤RAは融解し、目詰まりが解消される。
(B) When the temperature Ta is equal to or lower than the melting point T1 (132 degrees Celsius for urea) of the reducing agent RA, the heating controller 152 operates the
(c)エンジン100に負荷がかかっている状態では、排気ガスEGによって噴射ノズル120が加熱される可能性が高いため、電気ヒータ200を作動させないこととしてもよい。すなわち、アイドリング状態のときにのみ、目詰まり検出に呼応して、電気ヒータ200を作動させてもよい。
(C) In a state in which the
(d)噴射ノズル120の目詰まりを検出する処理を省略し、エンジンが停止した場合、排気ガス温度Tgが、還元剤の凝固点T2以上で、かつ、固化した還元剤を気化し得る気化温度T3未満であれば、噴射ノズル120の温度が固化した還元剤を気化し得る温度以上となるように電気ヒータ200を作動させるようにしてもよい。
(D) When the process of detecting clogging of the
還元剤の圧力で駆動するシリンダを使用して噴射ノズル120を使用位置である進出位置と、非使用位置である後退位置との間で駆動するようにしたが、噴射ノズル120の駆動装置は空圧式、油圧式、電気アクチュエータ式など、種々の形態を採用することができる。例えば、図11に示すように構成することもできる。
The cylinder driven by the pressure of the reducing agent is used to drive the
図11はとくに第1の実施の形態に使用することができる駆動装置160の変形例を示す。第1の実施の形態は、目詰まりが発生したときにのみ噴射ノズル120を後退位置に縮退させて電気ヒータ200で加熱するものである。したがって、目詰まりが生じたときにばね172のばね力でピストン164を縮退するように構成すれば、切替弁168を省略することができる。この場合、コントロールユニット150の駆動装置156も省略することができる。したがって、図4のフローチャートのステップS404,S412、S409が省略される。
FIG. 11 shows a modified example of the
以上の実施の形態は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンについて説明したが、本発明は、排気ガスを還元剤で浄化する任意の排気浄化装置に適用し得る。 Although the above embodiment demonstrated a gasoline engine and a diesel engine, this invention is applicable to the arbitrary exhaust gas purification apparatuses which purify | clean exhaust gas with a reducing agent.
EG 排気ガス
TS1 排気温度センサ
TS2 流量センサ
TS3 回転センサ
TS4 負荷センサ
TS5 温度センサ
RA 還元剤
100 エンジン
104 排気通路
110 還元触媒
120 噴射ノズル
130 還元剤供給装置
150 コントロールユニット
152 加熱制御部
154 タイマ
156 駆動制御部
160 ノズル駆動装置
162 バネ
168 方向切換弁
172 バネ
200 電気ヒータ
EG Exhaust gas TS1 Exhaust temperature sensor TS2 Flow rate sensor TS3 Rotation sensor TS4 Load sensor TS5 Temperature
Claims (5)
前記還元触媒を還元する還元剤を前記排気通路に噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルを加熱するヒータと、
前記噴射ノズルを前記排気通路に対して進出位置と後退位置の間で進退させるノズル駆動装置と、
少なくとも前記噴射ノズルが前記後退位置にあることを条件として前記ヒータを駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする排気浄化装置。 A reduction catalyst disposed in the exhaust passage of the engine;
An injection nozzle for injecting a reducing agent for reducing the reduction catalyst into the exhaust passage;
A heater for heating the spray nozzle;
A nozzle drive device for moving the injection nozzle forward and backward between the advance position and the reverse position with respect to the exhaust passage;
An exhaust emission control device comprising: control means for drivingly controlling the heater on condition that at least the injection nozzle is in the retracted position.
前記噴射ノズルに目詰まりが生じたか否かを判定する目詰まり判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記噴射ノズルに目詰まりが生じていることが判定されたとき、前記ノズル駆動装置によって前記噴射ノズルを前記後退位置まで後退させ、前記ヒータを作動させることを特徴とする排気浄化装置。 The exhaust emission control device according to claim 1,
Clogging determination means for determining whether clogging has occurred in the injection nozzle,
When it is determined that the injection nozzle is clogged, the control means causes the injection nozzle to retract the injection nozzle to the retracted position and activates the heater. apparatus.
前記噴射ノズルに目詰まりが生じたか否かを判定する目詰まり判定手段と、
前記エンジンが停止しているか否かを判定する停止判定手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記噴射ノズルに目詰まりが生じていることが判定され、かつ、エンジンが停止していることが判定されていない場合、前記ノズル駆動装置によって前記噴射ノズルを前記後退位置まで後退させ、前記ヒータを作動させることを特徴とする排気浄化装置。 The exhaust emission control device according to claim 1,
Clogging determination means for determining whether clogging has occurred in the injection nozzle;
And a stop determination means for determining whether or not the engine is stopped,
When it is determined that the injection nozzle is clogged and it is not determined that the engine is stopped, the control means moves the injection nozzle back to the reverse position by the nozzle driving device. And the heater is operated.
前記噴射ノズルに目詰まりが生じていることが判定されたときは、前記噴射ノズルからの還元剤の噴射を中止する噴射中止手段をさらに備えることを特徴とする排気浄化装置。 The exhaust emission control device according to claim 2 or 3,
An exhaust emission control device, further comprising an injection stopping means for stopping injection of the reducing agent from the injection nozzle when it is determined that the injection nozzle is clogged.
前記噴射ノズルの温度を検出する温度検出手段と、
前記エンジンが停止しているか否かを判定する停止判定手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記エンジンが停止していることが判定され、かつ、前記検出された噴射ノズルの温度が前記還元剤の結晶化温度と前記気化温度の間の温度であるときに、前記ノズル駆動装置によって前記噴射ノズルを前記後退位置まで後退させ、前記ヒータを作動させることを特徴とする排気浄化装置。 The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the injection nozzle;
And a stop determination means for determining whether or not the engine is stopped,
When the control means determines that the engine is stopped and the detected temperature of the injection nozzle is a temperature between the crystallization temperature of the reducing agent and the vaporization temperature, the nozzle An exhaust gas purification apparatus, wherein the spray nozzle is moved back to the retracted position by a driving device to operate the heater.
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