JP2016160909A - Engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine capable of preventing adhesion of condensed water generated by cooling exhaust gas to an NOx sensor at a high temperature in an environment of an extremely low outside air temperature.SOLUTION: An engine includes a urea water injection control section, an SCR catalyst, an exhaust temperature sensor, an NOx sensor, and a control section. The exhaust temperature sensor detects an exhaust temperature which is a temperature of exhaust gas. The NOx sensor includes a detecting section for detecting nitrogen oxide contained in the exhaust gas, and a heater section for heating the detecting section up to a temperature at which the nitrogen oxide can be detected. The control section determines whether to perform heating treatment based on the exhaust temperature while correcting influence of variation in the temperature of the exhaust gas caused by the flow of the exhaust gas between the exhaust temperature sensor and the NOx sensor.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、尿素水を噴射して排気ガスに含まれる窒素酸化物を低減するエンジンに関する。   The present invention relates to an engine that injects urea water to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas.

従来から、選択触媒還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ、ＳＣＲ）を用いて排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するエンジンが知られている。この種のエンジンは、尿素水を噴射する尿素水噴射部と、ＳＣＲ触媒と、を備える。尿素水噴射部は、排気ガスが通る経路に尿素水を噴射する。尿素水に含まれる尿素は、高温の排気ガスに触れることで、加水分解してアンモニアとなる。ＳＣＲ触媒は、アンモニアを吸着するゼオライト及びセラミック等の素材で構成されている。排気ガスに含まれるＮＯｘは、アンモニアを吸着したＳＣＲ触媒に触れることで還元され、窒素と水に変化する。これにより、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。   Conventionally, an engine that purifies NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas by using selective catalytic reduction (SCR) has been known. This type of engine includes a urea water injection unit that injects urea water and an SCR catalyst. The urea water injection unit injects urea water into a path through which the exhaust gas passes. Urea contained in the urea water is hydrolyzed to ammonia by touching high-temperature exhaust gas. The SCR catalyst is made of materials such as zeolite and ceramic that adsorb ammonia. NOx contained in the exhaust gas is reduced by touching the SCR catalyst that has adsorbed ammonia, and changes into nitrogen and water. Thereby, the amount of NOx emission can be suppressed.

特許文献１のＳＣＲシステムは、ＳＣＲ触媒の上流と下流にＮＯｘセンサが配置されており、これらのＮＯｘセンサの検出量に基づいて尿素水の噴射量を制御する。ここで、ＮＯｘセンサは、検出部（センシング部）を高温（例えば８００度）に保った状態で窒素酸化物濃度の検出を行う必要がある。しかし、この検出部にはセラミック等が用いられているため、検出部を高温に保った状態で当該検出部に水滴が付着すると、検出部が破損することがある。そのため、特許文献１では、エンジンの始動直後においては、ＮＯｘセンサの周囲の水分が蒸発するまで検出部の温度を抑え、検出部に水滴が付着する可能性が無くなった段階で検出部を高温に加熱する。   In the SCR system of Patent Literature 1, NOx sensors are arranged upstream and downstream of the SCR catalyst, and the injection amount of urea water is controlled based on the detected amounts of these NOx sensors. Here, the NOx sensor needs to detect the nitrogen oxide concentration in a state where the detection unit (sensing unit) is kept at a high temperature (for example, 800 degrees). However, since ceramic or the like is used for the detection unit, the detection unit may be damaged if water droplets adhere to the detection unit while the detection unit is kept at a high temperature. Therefore, in Patent Document 1, immediately after starting the engine, the temperature of the detection unit is suppressed until the moisture around the NOx sensor evaporates, and the detection unit is heated to a high temperature when there is no possibility of water droplets attaching to the detection unit. Heat.

特開２０１３−７２３９１号公報JP 2013-72391 A

ところで、ＳＣＲシステムを備えたエンジンは、例えば建設機械等の作業機械に搭載される。この種の作業機械は、外気温度が非常に低い環境（例えば０度以下又は−３０度以下）で使用されることがある。このような環境では、外気温度によって排気管及びＳＣＲケース等が冷却されることで、排気ガスに含まれる水分が凝縮して凝縮水が発生することがある。上述したように、凝縮水がＮＯｘセンサの検出部に付着した場合、検出部の破損を引き起こすことがある。   By the way, the engine provided with the SCR system is mounted on a work machine such as a construction machine. This type of work machine may be used in an environment where the outside air temperature is very low (for example, 0 degrees or less or -30 degrees or less). In such an environment, the exhaust pipe, the SCR case, and the like are cooled by the outside air temperature, so that moisture contained in the exhaust gas may be condensed to generate condensed water. As described above, when condensed water adheres to the detection unit of the NOx sensor, the detection unit may be damaged.

ここで、特許文献１のＳＣＲシステムは、排気ガスの温度を検出する排気温度センサを備える。外気温度が非常に低い環境では、排気ガスは排気管等の内部を流れるに連れて徐々に温度が低下する。そのため、例えば排気温度センサの下流側にＮＯｘセンサが配置される場合、ＮＯｘセンサの周囲の温度は、排気温度センサが検出した温度より低くなる。そのため、排気温度センサが検出した温度に基づいて凝縮水が蒸発したと判定した場合であっても、ＮＯｘセンサの周囲に凝縮水が残存している可能性がある。その結果、加熱して高温となった検出部に凝縮水が付着することで、ＮＯｘセンサが破損する可能性がある。   Here, the SCR system of Patent Document 1 includes an exhaust temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas. In an environment where the outside air temperature is very low, the temperature of the exhaust gas gradually decreases as it flows inside the exhaust pipe or the like. Therefore, for example, when the NOx sensor is disposed downstream of the exhaust temperature sensor, the temperature around the NOx sensor is lower than the temperature detected by the exhaust temperature sensor. Therefore, even when it is determined that the condensed water has evaporated based on the temperature detected by the exhaust temperature sensor, the condensed water may remain around the NOx sensor. As a result, the NOx sensor may be damaged due to the condensed water adhering to the detection part heated to a high temperature.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、外気温度が非常に低い環境において、排気ガス等が冷却されることで生じた凝縮水が、高温となったＮＯｘセンサに付着することを防止可能なエンジンを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main purpose is NOx in which condensed water generated by cooling exhaust gas or the like in an environment where the outside air temperature is very low becomes high temperature. An object of the present invention is to provide an engine capable of preventing adhesion to a sensor.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.

本発明の観点によれば、以下の構成のエンジンが提供される。即ち、このエンジンは、尿素水噴射部と、ＳＣＲ触媒と、排気温度センサと、ＮＯｘセンサと、制御部と、を備える。前記尿素水噴射部は、排気ガスが通過する経路に尿素水を噴射する。前記ＳＣＲ触媒は、排気ガスが通過する経路に配置され、前記尿素水噴射部が噴射した尿素から得られるアンモニアを取り込むことで、通過する排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去する。前記排気温度センサは、排気ガスの温度である排気温度を検出する。前記ＮＯｘセンサは、排気ガスに含まれる窒素酸化物を検出する検出部、及び、窒素酸化物を検出可能な温度まで前記検出部を加熱する加熱処理を行うヒータ部を有する。前記制御部は、前記排気温度センサと前記ＮＯｘセンサの間を排気ガスが流れることによる当該排気ガスの温度変化の影響を修正しつつ、前記排気温度に基づいて前記加熱処理を許可するか否かを判定する。   According to an aspect of the present invention, an engine having the following configuration is provided. That is, the engine includes a urea water injection unit, an SCR catalyst, an exhaust temperature sensor, a NOx sensor, and a control unit. The urea water injection unit injects urea water into a path through which exhaust gas passes. The SCR catalyst is disposed in a path through which the exhaust gas passes, and removes nitrogen oxides contained in the passing exhaust gas by taking in ammonia obtained from urea injected by the urea water injection unit. The exhaust temperature sensor detects an exhaust temperature which is a temperature of the exhaust gas. The NOx sensor includes a detection unit that detects nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a heater unit that performs a heating process for heating the detection unit to a temperature at which nitrogen oxides can be detected. Whether the control unit permits the heat treatment based on the exhaust temperature while correcting the influence of the temperature change of the exhaust gas caused by the exhaust gas flowing between the exhaust temperature sensor and the NOx sensor. Determine.

これにより、排気温度センサが検出した排気温度とＮＯｘセンサの周囲の温度との温度差を考慮して加熱処理を行うか否かを判定することができる。従って、凝縮水が蒸発したタイミングで加熱処理を開始することができるので、ＮＯｘセンサの破損を防止することができる。   Accordingly, it is possible to determine whether or not to perform the heat treatment in consideration of the temperature difference between the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor and the temperature around the NOx sensor. Therefore, the heat treatment can be started at the timing when the condensed water evaporates, so that the NOx sensor can be prevented from being damaged.

前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、外気温度又は外気温度に連動する温度を検出する外気温度センサを備える。前記制御部は、前記外気温度センサが検出した外気温度に基づいて温度閾値を算出し、前記排気温度が前記温度閾値未満か否かに基づいて、前記加熱処理を許可するか否かを判定する。   The engine preferably has the following configuration. That is, an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature or a temperature linked to the outside air temperature is provided. The control unit calculates a temperature threshold based on the outside temperature detected by the outside temperature sensor, and determines whether to allow the heat treatment based on whether the exhaust temperature is lower than the temperature threshold. .

これにより、外気温度センサを用いることで的確な温度閾値を算出できるので、凝縮水が蒸発したタイミングを精度良く把握することができる。   Thereby, since an exact temperature threshold value can be calculated by using an outside temperature sensor, the timing at which condensed water evaporates can be accurately grasped.

前記のエンジンにおいては、前記制御部は、更に、排気ガスの質量流量及び温度に基づいて、前記加熱処理を許可するか否かを判定することが好ましい。   In the engine, it is preferable that the control unit further determines whether or not to permit the heat treatment based on a mass flow rate and a temperature of the exhaust gas.

これにより、外気温度が及ぼす影響をより的確に考慮して加熱処理を行うタイミングを決定することができる。   Thereby, the timing which performs a heat processing can be determined in consideration of the influence which external temperature exerts more appropriately.

本発明の一実施形態に係るエンジンの斜視図。1 is a perspective view of an engine according to an embodiment of the present invention. エンジンの吸気及び排気の流れを模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically the flow of the intake and exhaust of an engine. エンジン制御に係るブロック図。The block diagram which concerns on engine control. 外気温度及び排気温度に基づいて加熱処理の開始を許可するか否かを決定する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which determines whether the start of a heat processing is permitted based on external temperature and exhaust temperature. 外気温度、排気温度、及び熱流束に基づいて加熱処理の開始を許可するか否かを決定する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which determines whether the start of a heat processing is permitted based on external temperature, exhaust temperature, and a heat flux. アイドリング状態で長時間放置されたことを検出して加熱処理を禁止する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which detects having been left for a long time in the idling state, and prohibits a heat processing. アイドリング状態で長時間放置された後に加熱処理を開始するタイミングを決定する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which determines the timing which starts a heat processing, after leaving it for a long time in an idling state. 本実施形態のエンジンをトラクタに適用した様子を示す側面図。The side view which shows a mode that the engine of this embodiment was applied to the tractor. 本実施形態のエンジンをトラクタに適用した様子を示す平面図。The top view which shows a mode that the engine of this embodiment was applied to the tractor. 本実施形態のエンジンをスキッドステアローダに適用した様子を示す側面図。The side view which shows a mode that the engine of this embodiment was applied to the skid steer loader. 本実施形態のエンジンをスキッドステアローダに適用した様子を示す平面図。The top view which shows a mode that the engine of this embodiment was applied to the skid steer loader.

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに図１から図３を参照して、本実施形態のエンジン１００の基本的な構成について説明する。エンジン１００は、ディーゼルエンジンであり、トラクタ等の農業機械及びスキッドステアローダ等の建設機械等に搭載される。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a basic configuration of the engine 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The engine 100 is a diesel engine and is mounted on an agricultural machine such as a tractor and a construction machine such as a skid steer loader.

図３に示すように、エンジン１００は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８０を備える。ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ等から構成される演算部と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成される記憶部と、を備える。演算部は、センサ群の様々なセンサからの情報に基づいて、アクチュエータ群の様々なアクチュエータに制御指令を送り、エンジン１００の動作に関する値（例えば、燃料噴射量や、空気吸入量や、排気ガス還元量等）を制御する。記憶部は、各種プログラムを記憶するとともに、エンジン１００の制御に関して予め設定された複数の制御情報を記憶している。   As shown in FIG. 3, engine 100 includes an ECU (Engine Control Unit) 80. ECU80 is provided with the calculating part comprised from CPU etc., and the memory | storage part comprised from ROM, RAM, etc. The calculation unit sends control commands to various actuators in the actuator group based on information from various sensors in the sensor group, and values related to the operation of the engine 100 (for example, fuel injection amount, air intake amount, exhaust gas, etc. The amount of reduction, etc.) is controlled. The storage unit stores various programs and a plurality of control information set in advance with respect to the control of the engine 100.

図１及び図２に示すように、エンジン１００は、吸気系の部材として、吸入部１１と、過給機１２と、吸気スロットル（吸気絞り装置）１４と、吸気マニホールド１５と、を備える。吸入部１１から吸入された気体は、過給機１２にて圧縮された後に、吸気スロットル１４を介して、吸気マニホールド１５へ供給される。吸気マニホールド１５には、図２に示すように、吸気マニホールド温度センサ８４が取り付けられている。吸気マニホールド温度センサ８４は、吸気マニホールド１５内の気体の温度を検出してＥＣＵ８０へ出力する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the engine 100 includes an intake portion 11, a supercharger 12, an intake throttle (intake throttle device) 14, and an intake manifold 15 as intake system members. The gas sucked from the suction portion 11 is compressed by the supercharger 12 and then supplied to the intake manifold 15 via the intake throttle 14. As shown in FIG. 2, an intake manifold temperature sensor 84 is attached to the intake manifold 15. The intake manifold temperature sensor 84 detects the temperature of the gas in the intake manifold 15 and outputs it to the ECU 80.

なお、図３に示すように、エンジン１００は、図略の吸気管に配置され外気温度を検出してＥＣＵ８０へ出力する外気温度センサ８１と、大気圧を検出してＥＣＵ８０へ出力する大気圧センサ８２と、を備える。   As shown in FIG. 3, engine 100 includes an outside air temperature sensor 81 that is arranged in an unillustrated intake pipe and detects the outside air temperature and outputs it to ECU 80, and an atmospheric pressure sensor that detects the atmospheric pressure and outputs it to ECU 80. 82.

吸気マニホールド１５の下方には図略のコモンレールが配置されている。コモンレールは、燃料を高圧で蓄え、シリンダヘッドに配置されたインジェクタ２３（燃料噴射装置、図２を参照）へ供給する。   A common rail (not shown) is disposed below the intake manifold 15. The common rail stores fuel at a high pressure and supplies the fuel to an injector 23 (fuel injection device, see FIG. 2) arranged in the cylinder head.

インジェクタ２３は、インジェクタ電磁弁２４（図３を参照）を備える。インジェクタ電磁弁２４は、ＥＣＵ８０の指示に応じたタイミングで開閉することにより、燃焼室に燃料を噴射する。   The injector 23 includes an injector solenoid valve 24 (see FIG. 3). The injector solenoid valve 24 is opened and closed at a timing according to an instruction from the ECU 80 to inject fuel into the combustion chamber.

なお、エンジン１００は、エンジン回転数（回転速度、所定時間あたりのクランクシャフトの回転数）を検出するエンジン回転数検出センサ８３を備える。エンジン回転数検出センサ８３は、検出したエンジン回転数をＥＣＵ８０へ出力する。   The engine 100 includes an engine speed detection sensor 83 that detects the engine speed (rotation speed, rotation speed of the crankshaft per predetermined time). The engine speed detection sensor 83 outputs the detected engine speed to the ECU 80.

また、図１及び図２に示すように、エンジン１００は、排気マニホールド３１と、ＥＧＲ装置３２と、排気ガス浄化装置４０と、を備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the engine 100 includes an exhaust manifold 31, an EGR device 32, and an exhaust gas purification device 40.

排気マニホールド３１には、排気マニホールド温度センサ８５が取り付けられている。排気マニホールド温度センサ８５は、排気マニホールド３１内の気体の温度を検出してＥＣＵ８０へ出力する。排気マニホールド３１を通過した気体は、一部がＥＧＲ装置３２へ供給されるとともに、残りが排気ガス浄化装置４０へ供給される。   An exhaust manifold temperature sensor 85 is attached to the exhaust manifold 31. The exhaust manifold temperature sensor 85 detects the temperature of the gas in the exhaust manifold 31 and outputs it to the ECU 80. A part of the gas that has passed through the exhaust manifold 31 is supplied to the EGR device 32 and the rest is supplied to the exhaust gas purification device 40.

ＥＧＲ装置３２は、ＥＧＲクーラ３３と、ＥＧＲ管３４と、ＥＧＲバルブ３５と、を備えている。ＥＧＲバルブ３５のバルブ開度は、ＥＣＵ８０によって制御される。   The EGR device 32 includes an EGR cooler 33, an EGR pipe 34, and an EGR valve 35. The valve opening degree of the EGR valve 35 is controlled by the ECU 80.

排気ガス浄化装置４０は、ＤＰＦ装置５０と、ＳＣＲ装置６０と、を備える。エンジン１００は、排気ガス浄化装置４０の支持及び固定を行う部材として、支持台４１と、ケース固定体４２と、ケース締結バンド４３と、を備える。   The exhaust gas purification device 40 includes a DPF device 50 and an SCR device 60. The engine 100 includes a support base 41, a case fixing body 42, and a case fastening band 43 as members that support and fix the exhaust gas purification device 40.

支持台４１は、シリンダヘッドの上部に配置され、縁が下方に折り曲げられた矩形状の部材である。ケース固定体４２は、支持台４１の上部に配置され、ＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０の下方に接触する部材である。ケース締結バンド４３は、ケース固定体４２に取り付け可能に構成された可撓性を有する部材である。ケース固定体４２及びケース締結バンド４３でＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０を挟み込むことで、ＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０が固定される。   The support base 41 is a rectangular member that is disposed at the upper part of the cylinder head and has an edge bent downward. The case fixing body 42 is a member that is disposed on the upper portion of the support base 41 and contacts the lower side of the DPF device 50 and the SCR device 60. The case fastening band 43 is a flexible member configured to be attachable to the case fixing body 42. The DPF device 50 and the SCR device 60 are fixed by sandwiching the DPF device 50 and the SCR device 60 between the case fixing body 42 and the case fastening band 43.

ＤＰＦ装置５０は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ、ＰＭ）を除去する。ＤＰＦ装置５０は、ＤＰＦケース５１と、酸化触媒５２と、フィルタ５３と、を備える。   The DPF device 50 removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. The DPF device 50 includes a DPF case 51, an oxidation catalyst 52, and a filter 53.

ＤＰＦケース５１は、略円筒状の中空の部材であり、内部に酸化触媒５２及びフィルタ５３が配置される。酸化触媒５２は、白金等で構成されており、排気ガスに含まれる未燃燃料、一酸化炭素、一酸化窒素等を酸化（燃焼）するための触媒である。フィルタ５３は、例えばウォールフロー型のフィルタとして構成されており、酸化触媒５２で処理された排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する。   The DPF case 51 is a substantially cylindrical hollow member, in which an oxidation catalyst 52 and a filter 53 are disposed. The oxidation catalyst 52 is made of platinum or the like, and is a catalyst for oxidizing (combusting) unburned fuel, carbon monoxide, nitrogen monoxide and the like contained in the exhaust gas. The filter 53 is configured as a wall flow type filter, for example, and collects particulate matter contained in the exhaust gas treated by the oxidation catalyst 52.

また、ＤＰＦケース５１には、酸化触媒温度センサ８６と、フィルタ温度センサ８７と、差圧センサ８８と、が取り付けられている。酸化触媒温度センサ８６は、ＤＰＦケース５１の入口近傍（酸化触媒５２の排気上流側）の温度を検出してＥＣＵ８０へ出力する。フィルタ温度センサ８７は、酸化触媒５２及びフィルタ５３の間（フィルタ５３の上流側）の温度を検出してＥＣＵ８０へ出力する。差圧センサ８８は、フィルタ５３の上流側（酸化触媒５２の下流側）と、フィルタ５３の下流側の圧力差を検出してＥＣＵ８０へ出力する。   Further, an oxidation catalyst temperature sensor 86, a filter temperature sensor 87, and a differential pressure sensor 88 are attached to the DPF case 51. The oxidation catalyst temperature sensor 86 detects the temperature in the vicinity of the inlet of the DPF case 51 (the exhaust upstream side of the oxidation catalyst 52) and outputs it to the ECU 80. The filter temperature sensor 87 detects the temperature between the oxidation catalyst 52 and the filter 53 (upstream side of the filter 53) and outputs the detected temperature to the ECU 80. The differential pressure sensor 88 detects a pressure difference between the upstream side of the filter 53 (downstream side of the oxidation catalyst 52) and the downstream side of the filter 53, and outputs it to the ECU 80.

ＤＰＦ装置５０を通過した排気ガスは、ＤＰＦ出口管４４、尿素混合管４５、及びＳＣＲ入口管４６を経由して、ＳＣＲ装置６０へ送られる。ＤＰＦ出口管４４は、ＤＰＦ装置５０の下流側の端部と接続されている。ＤＰＦ出口管４４には、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する上流ＮＯｘセンサ８９が取り付けられている。上流ＮＯｘセンサ８９は、図３に示すように、検出部８９ａとヒータ部８９ｂとを備える。検出部８９ａは、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出することができる。検出部８９ａが排気ガス中のＮＯｘ濃度を適切に検出するためには、検出部８９ａを高温（例えば８００度程度）にする必要がある。以下では、検出部８９ａがＮＯｘ濃度を検出可能な程度まで当該検出部８９ａを加熱する処理を「加熱処理」と称する。ヒータ部８９ｂは、検出部８９ａを例えば１００度程度に予熱しておき、加熱処理を行う指示を受けた場合に、検出部８９ａを高温に加熱する。上流ＮＯｘセンサ８９は、検出したＮＯｘ濃度をＥＣＵ８０へ出力する。   The exhaust gas that has passed through the DPF device 50 is sent to the SCR device 60 via the DPF outlet pipe 44, the urea mixing pipe 45, and the SCR inlet pipe 46. The DPF outlet pipe 44 is connected to the downstream end of the DPF device 50. An upstream NOx sensor 89 that detects the NOx concentration of the exhaust gas is attached to the DPF outlet pipe 44. As shown in FIG. 3, the upstream NOx sensor 89 includes a detection unit 89a and a heater unit 89b. The detector 89a can detect the NOx concentration of the exhaust gas. In order for the detection unit 89a to properly detect the NOx concentration in the exhaust gas, the detection unit 89a needs to be at a high temperature (for example, about 800 degrees). Hereinafter, the process of heating the detection unit 89a to the extent that the detection unit 89a can detect the NOx concentration is referred to as “heating process”. The heater unit 89b preheats the detection unit 89a to about 100 degrees, for example, and heats the detection unit 89a to a high temperature when receiving an instruction to perform a heating process. The upstream NOx sensor 89 outputs the detected NOx concentration to the ECU 80.

尿素混合管４５は、ＤＰＦ出口管４４と略直角をなすように接続されている。尿素混合管４５の長手方向は、ＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０の長手方向と平行である。尿素混合管４５の上流側の端部近傍には、尿素水噴射部４７が取り付けられている。尿素水噴射部４７は、尿素水を噴射する尿素水噴射ノズル４７ａと、尿素水噴射管４７ｂと、尿素水ポンプ４７ｃと、を備える。尿素水ポンプ４７ｃは、後述の尿素水タンクから尿素水を吸い上げ、尿素水噴射管４７ｂを介して尿素水噴射ノズル４７ａへ送り出す。なお、尿素水ポンプ４７ｃと尿素水タンクとは、尿素水を供給するホース及び尿素水を戻すホースの２本のホースで接続されている。尿素混合管４５に尿素水を噴射することで、尿素が加水分解してアンモニアが発生する。   The urea mixing pipe 45 is connected so as to be substantially perpendicular to the DPF outlet pipe 44. The longitudinal direction of the urea mixing tube 45 is parallel to the longitudinal directions of the DPF device 50 and the SCR device 60. In the vicinity of the upstream end of the urea mixing tube 45, a urea water injection unit 47 is attached. The urea water injection unit 47 includes a urea water injection nozzle 47a that injects urea water, a urea water injection pipe 47b, and a urea water pump 47c. The urea water pump 47c sucks urea water from a urea water tank, which will be described later, and sends it out to the urea water injection nozzle 47a via the urea water injection pipe 47b. The urea water pump 47c and the urea water tank are connected by two hoses, a hose that supplies urea water and a hose that returns urea water. By injecting urea water into the urea mixing tube 45, urea is hydrolyzed and ammonia is generated.

なお、尿素水噴射部４７は、ＤＣＵ（Ｄｏｓｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）９５によって、尿素水の噴射の有無及び噴射量が制御されている。ＤＣＵ９５は、例えば排気ガスの温度が、尿素がアンモニアに加水分解する温度を経過したときに、尿素水の噴射を開始する。   In the urea water injection unit 47, the presence or absence and the injection amount of urea water are controlled by a DCU (Dosing Control Unit) 95. For example, when the temperature of the exhaust gas has passed the temperature at which urea is hydrolyzed into ammonia, the DCU 95 starts injection of urea water.

ＳＣＲ装置６０は、ＳＣＲ入口管４６を介して導入された排気ガスに含まれるＮＯｘを除去する。ＳＣＲ装置６０は、ＳＣＲケース６１と、ＳＣＲ触媒６２と、アンモニア酸化触媒６３と、を備える。   The SCR device 60 removes NOx contained in the exhaust gas introduced through the SCR inlet pipe 46. The SCR device 60 includes an SCR case 61, an SCR catalyst 62, and an ammonia oxidation catalyst 63.

ＳＣＲケース６１は、略円筒状の中空の部材であり、内部にＳＣＲ触媒６２及びアンモニア酸化触媒６３が配置される。ＳＣＲ触媒６２は、アンモニアを吸着するゼオライト及びセラミック等の素材で構成されている。尿素水噴射部４７が尿素水を噴射することで生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒６２に吸着する。排気ガスに含まれるＮＯｘは、アンモニアを吸着したＳＣＲ触媒６２に触れることで還元され、窒素と水に変化する。   The SCR case 61 is a substantially cylindrical hollow member, in which an SCR catalyst 62 and an ammonia oxidation catalyst 63 are disposed. The SCR catalyst 62 is made of a material such as zeolite or ceramic that adsorbs ammonia. Ammonia generated by the urea water injection unit 47 injecting the urea water is adsorbed on the SCR catalyst 62. NOx contained in the exhaust gas is reduced by touching the SCR catalyst 62 that has adsorbed ammonia, and changes into nitrogen and water.

アンモニア酸化触媒６３は、ＳＣＲ触媒６２から脱離したりＳＣＲ触媒６２に吸着されなかったアンモニアが外部に放出されることを防止する触媒である。アンモニア酸化触媒６３は、アンモニアを酸化させる白金等の酸化触媒であり、アンモニアを酸化させて窒素、一酸化酸素、水等に変化させる。排気ガスは、アンモニア酸化触媒６３を通過した後に所定の排気管を通った後に外部へ放出される。以上のように尿素水噴射部４７及びＳＣＲ触媒６２を備えることで、排気ガスに含まれるＮＯｘを除去することができる。   The ammonia oxidation catalyst 63 is a catalyst that prevents the ammonia that has been desorbed from the SCR catalyst 62 and not adsorbed by the SCR catalyst 62 from being released to the outside. The ammonia oxidation catalyst 63 is an oxidation catalyst such as platinum that oxidizes ammonia, and oxidizes ammonia to change it into nitrogen, oxygen monoxide, water, or the like. The exhaust gas passes through the ammonia oxidation catalyst 63, passes through a predetermined exhaust pipe, and is then discharged to the outside. By providing the urea water injection unit 47 and the SCR catalyst 62 as described above, NOx contained in the exhaust gas can be removed.

また、ＳＣＲ触媒６２の上流側には、ＳＣＲ触媒入口温度センサ（排気温度センサ）９０が取り付けられている。ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０は、ＳＣＲ触媒６２の直ぐ上流の排気ガスの温度（以下、ＳＣＲ触媒入口温度）を検出してＤＣＵ９５へ出力する。ＳＣＲ触媒入口温度は、ＳＣＲ触媒６２へ供給される排気ガスの温度を検出するため等に用いられている。   An SCR catalyst inlet temperature sensor (exhaust temperature sensor) 90 is attached upstream of the SCR catalyst 62. The SCR catalyst inlet temperature sensor 90 detects the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the SCR catalyst 62 (hereinafter referred to as “SCR catalyst inlet temperature”) and outputs the detected temperature to the DCU 95. The SCR catalyst inlet temperature is used for detecting the temperature of the exhaust gas supplied to the SCR catalyst 62 and the like.

また、アンモニア酸化触媒６３の下流側には、下流ＮＯｘセンサ（ＮＯｘセンサ）９１が取り付けられている。下流ＮＯｘセンサ９１は、上流ＮＯｘセンサ８９と同様に、検出部９１ａとヒータ部９１ｂとを備える。下流ＮＯｘセンサ９１は、検出したＮＯｘ濃度をＤＣＵ９５へ出力する。なお、上流ＮＯｘセンサ８９が検出したＮＯｘ濃度は、主として尿素水の噴射量を決定するために用いられる。また、下流ＮＯｘセンサ９１が検出したＮＯｘ濃度は、主として、演算で求めたＮＯｘ浄化率の補正又はシステムの故障や不正改造の検知に用いられる。   A downstream NOx sensor (NOx sensor) 91 is attached to the downstream side of the ammonia oxidation catalyst 63. Similarly to the upstream NOx sensor 89, the downstream NOx sensor 91 includes a detection unit 91a and a heater unit 91b. The downstream NOx sensor 91 outputs the detected NOx concentration to the DCU 95. The NOx concentration detected by the upstream NOx sensor 89 is mainly used for determining the injection amount of urea water. Further, the NOx concentration detected by the downstream NOx sensor 91 is mainly used for correction of the NOx purification rate obtained by calculation or detection of a system failure or unauthorized modification.

上述したように、外気温度が非常に低い環境（０度以下又は−３０度以下）で使用される作業機械等に本実施形態のエンジン１００が搭載される場合、外気温度の影響を受けて排気経路を構成する部材が冷却される。これにより、排気ガスに含まれる水分が凝縮し、凝縮水が発生する。加熱処理により高温となった検出部８９ａ，９１ａに水滴が付着すると、検出部８９ａ，９１ａはセラミックを含んでいるため破損する可能性がある。   As described above, when the engine 100 of the present embodiment is mounted on a work machine or the like used in an environment where the outside air temperature is very low (0 degrees or less or -30 degrees or less), the exhaust is affected by the outside temperature. Members constituting the path are cooled. As a result, moisture contained in the exhaust gas is condensed, and condensed water is generated. If water droplets adhere to the detection units 89a and 91a that have become high temperature due to the heat treatment, the detection units 89a and 91a may contain ceramics and may be damaged.

以上を考慮して、本実施形態のエンジン１００では、高温となった検出部８９ａ，９１ａに凝縮水が付着しないように様々な制御を行っている。初めに、図４のフローチャートを参照して、排気ガスの温度に基づいて下流ＮＯｘセンサ９１の加熱処理の開始を許可するか否かを決定する処理について説明する。なお、図４及びその他のフローチャートは一例であり、処理の追加、処理の順序の変更、処理の省略等を適宜行うことができる。また、下流ＮＯｘセンサ９１ではなく上流ＮＯｘセンサ８９についても同様の制御を行うことができる。   In consideration of the above, in the engine 100 of the present embodiment, various controls are performed so that condensed water does not adhere to the detection units 89a and 91a that have reached a high temperature. First, with reference to the flowchart of FIG. 4, a process for determining whether to permit the start of the heating process of the downstream NOx sensor 91 based on the temperature of the exhaust gas will be described. Note that FIG. 4 and other flowcharts are examples, and processing additions, processing order changes, processing omissions, and the like can be appropriately performed. Similar control can be performed not for the downstream NOx sensor 91 but also for the upstream NOx sensor 89.

初めに、ＤＣＵ９５は、外気温度センサ８１から外気温度を取得する（Ｓ１０１）。なお、外気温度の取得方法は任意であり、吸気マニホールド温度センサ８４が検出した温度を用いても良いし、別の位置（例えば吸気経路以外）に配置された温度センサを用いても良い。   First, the DCU 95 acquires the outside air temperature from the outside air temperature sensor 81 (S101). The method for acquiring the outside air temperature is arbitrary, and the temperature detected by the intake manifold temperature sensor 84 may be used, or a temperature sensor arranged at another position (for example, other than the intake path) may be used.

次に、ＤＣＵ９５は、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０が検出した温度（以下、排気温度）を取得する（Ｓ１０２）。ここで、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０はＳＣＲケース６１の上流側の端部近傍に配置され、下流ＮＯｘセンサ９１は下流側の端部近傍に配置される。従って、外気温度が非常に低い環境では、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０を通過してから下流ＮＯｘセンサ９１に到達する前に排気ガスが冷却されることで排気ガスの温度が低下する。そのため、取得した排気温度に基づいて、下流ＮＯｘセンサ９１の周囲の凝縮水の有無を正確に判定することは困難である。   Next, the DCU 95 acquires the temperature detected by the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 (hereinafter referred to as exhaust temperature) (S102). Here, the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 is disposed in the vicinity of the upstream end of the SCR case 61, and the downstream NOx sensor 91 is disposed in the vicinity of the downstream end. Therefore, in an environment where the outside air temperature is very low, the exhaust gas is cooled before it reaches the downstream NOx sensor 91 after passing through the SCR catalyst inlet temperature sensor 90, thereby lowering the temperature of the exhaust gas. Therefore, it is difficult to accurately determine the presence or absence of condensed water around the downstream NOx sensor 91 based on the acquired exhaust gas temperature.

次に、ＤＣＵ９５は、温度閾値算出マップを用いて温度閾値を算出する（Ｓ１０３）。温度閾値とは、加熱処理の開始を許可するか否か（即ち検出部９１ａの８００度程度までの加熱を許可するか否か）を決定するための閾値である。本実施形態では、ＤＣＵ９５は、Ｓ１０１で検出した外気温度に基づいて、温度閾値を算出する。具体的には、エンジン１００は、外気温度と温度閾値を対応付けた温度閾値算出マップ（温度閾値算出テーブル）を記憶しており、外気温度が入力されることで、この外気温度に対応付けられた温度閾値が出力される。   Next, the DCU 95 calculates a temperature threshold using the temperature threshold calculation map (S103). The temperature threshold value is a threshold value for determining whether or not the start of the heating process is permitted (that is, whether or not the detection unit 91a is permitted to be heated to about 800 degrees). In the present embodiment, the DCU 95 calculates a temperature threshold based on the outside air temperature detected in S101. Specifically, the engine 100 stores a temperature threshold value calculation map (temperature threshold value calculation table) in which the outside air temperature is associated with the temperature threshold value, and is associated with the outside air temperature by inputting the outside air temperature. Temperature threshold is output.

外気温度が低い場合、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０が検出した温度は、下流ＮＯｘセンサ９１の周囲の温度よりも高い。従って、外気温度が通常の場合よりも温度閾値を上げることで、両者の温度差を考慮して凝縮水の有無を判定できる。従って、ＤＣＵ９５は、外気温度が低くなるほど、より高い温度閾値を算出する。   When the outside air temperature is low, the temperature detected by the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 is higher than the temperature around the downstream NOx sensor 91. Therefore, the presence or absence of condensed water can be determined in consideration of the temperature difference between the two by raising the temperature threshold value compared to the case where the outside air temperature is normal. Accordingly, the DCU 95 calculates a higher temperature threshold as the outside air temperature becomes lower.

なお、本実施形態では外気温度に温度閾値が対応付けられているが、以下のようにして温度閾値を求めても良い。即ち、温度閾値は、外気温度に依存しない固定値と、外気温度に依存する変動値と、を足し合わせることで求められる。この場合、外気温度と変動値とを対応付けたマップ又はテーブルが用いられる。何れの場合においても、外気温度に応じて、温度閾値を算出する点では同じである。   In the present embodiment, the temperature threshold is associated with the outside temperature, but the temperature threshold may be obtained as follows. That is, the temperature threshold is obtained by adding a fixed value that does not depend on the outside air temperature and a fluctuation value that depends on the outside air temperature. In this case, a map or table in which the outside air temperature is associated with the fluctuation value is used. In any case, it is the same in that the temperature threshold value is calculated according to the outside air temperature.

次に、ＤＣＵ９５は、Ｓ１０２で取得した排気温度と、Ｓ１０３で求めた温度閾値と、を比較する（Ｓ１０４）。ＤＣＵ９５は、排気温度が温度閾値未満である場合、下流ＮＯｘセンサ９１のヒータ部９１ｂによる加熱処理の開始を許可しない（Ｓ１０５）。一方、ＤＣＵ９５は、排気温度が温度閾値以上となった場合、下流ＮＯｘセンサ９１のヒータ部９１ｂによる加熱処理の開始を許可する（Ｓ１０６）。   Next, the DCU 95 compares the exhaust gas temperature acquired in S102 with the temperature threshold obtained in S103 (S104). When the exhaust gas temperature is lower than the temperature threshold, the DCU 95 does not permit the start of the heating process by the heater unit 91b of the downstream NOx sensor 91 (S105). On the other hand, when the exhaust gas temperature is equal to or higher than the temperature threshold, the DCU 95 permits the start of the heating process by the heater unit 91b of the downstream NOx sensor 91 (S106).

以上のように外気温度に基づいて温度閾値を算出することで、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０から下流ＮＯｘセンサ９１へ排気ガスが流れる際の温度低下を考慮して、凝縮水の有無を判定することができる。従って、凝縮水が残存した状態で加熱処理が行われないので、下流ＮＯｘセンサ９１の破損を防止できる。   By calculating the temperature threshold based on the outside air temperature as described above, the presence or absence of condensed water is determined in consideration of the temperature drop when the exhaust gas flows from the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 to the downstream NOx sensor 91. Can do. Accordingly, since the heat treatment is not performed in the state where the condensed water remains, the downstream NOx sensor 91 can be prevented from being damaged.

本実施形態では、外気温度に基づいて温度閾値を算出するが、代わりに排気温度を補正しても良い。具体的には、外気温度及びＳＣＲ触媒入口温度センサ９０から下流ＮＯｘセンサ９１までの距離等に基づいて排気温度の低下量を算出する。ＤＣＵ９５は、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０が検出した排気温度から低下量を減算することで、下流ＮＯｘセンサ９１の周囲の温度を推測する。そして、推測した温度と、温度閾値と、を比較して加熱処理を許可するか否かを判定する。なお、排気温度を補正する場合は、温度閾値は一定の値を用いることができる。   In the present embodiment, the temperature threshold value is calculated based on the outside air temperature, but the exhaust gas temperature may be corrected instead. Specifically, the reduction amount of the exhaust temperature is calculated based on the outside air temperature, the distance from the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 to the downstream NOx sensor 91, and the like. The DCU 95 estimates the temperature around the downstream NOx sensor 91 by subtracting the amount of decrease from the exhaust temperature detected by the SCR catalyst inlet temperature sensor 90. Then, the estimated temperature is compared with a temperature threshold value to determine whether or not to permit the heat treatment. When correcting the exhaust gas temperature, a constant value can be used as the temperature threshold.

また、本実施形態では、外気温度のみに基づいて温度閾値を算出（補正）したが、図５のフローチャートに示すように、外気温度に加えて排気ガスの熱流束を用いて温度閾値を算出しても良い。   In this embodiment, the temperature threshold value is calculated (corrected) based only on the outside air temperature. However, as shown in the flowchart of FIG. 5, the temperature threshold value is calculated using the heat flux of the exhaust gas in addition to the outside air temperature. May be.

この場合、ＤＣＵ９５は、上記と同様に外気温度センサ８１から外気温度を取得するとともに、排気ガスの熱流束を算出する（Ｓ２０１）。熱流束は、排気ガスの質量流量及び排気温度から算出される。排気ガスの質量流量は、エンジン１００の運転状態等に基づいて算出される。   In this case, the DCU 95 obtains the outside air temperature from the outside air temperature sensor 81 as described above, and calculates the heat flux of the exhaust gas (S201). The heat flux is calculated from the mass flow rate of the exhaust gas and the exhaust temperature. The mass flow rate of the exhaust gas is calculated based on the operating state of the engine 100 and the like.

次に、ＤＣＵ９５は、外気温度と熱流束に基づいて温度閾値を算出する（Ｓ２０３）。熱流束を用いることにより、外気温度が排気ガスの温度に与える影響を考慮することができるので、より的確な温度閾値を算出することができる。例えば、排気ガスの熱流束が小さいほど（単位時間あたりに通過する熱量が小さいほど）、排気ガスは外気温度に影響され易くなる。従って、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０から下流ＮＯｘセンサ９１を流れる排気ガスの温度が一層低下するため、それを考慮して、より大きな温度閾値が算出される。Ｓ２０４以降の処理は、Ｓ１０４以降の処理と同等なので説明を省略する。   Next, the DCU 95 calculates a temperature threshold value based on the outside air temperature and the heat flux (S203). By using the heat flux, the influence of the outside air temperature on the temperature of the exhaust gas can be taken into account, so that a more accurate temperature threshold can be calculated. For example, the smaller the heat flux of the exhaust gas (the smaller the amount of heat that passes per unit time), the more easily the exhaust gas is affected by the outside air temperature. Therefore, since the temperature of the exhaust gas flowing from the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 to the downstream NOx sensor 91 is further lowered, a larger temperature threshold is calculated in consideration thereof. Since the processing after S204 is equivalent to the processing after S104, the description thereof is omitted.

本実施形態では、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０が検出した温度に基づいて下流ＮＯｘセンサ９１を制御したが、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０ではなく他の排気温度センサに基づいて下流ＮＯｘセンサ９１を制御しても良い。ただし、排気温度センサと下流ＮＯｘセンサ９１の距離が遠くなるほど、排気ガスの温度の低下量が大きくなるため、凝縮水の有無についての判定精度が落ちることがある。   In this embodiment, the downstream NOx sensor 91 is controlled based on the temperature detected by the SCR catalyst inlet temperature sensor 90, but the downstream NOx sensor 91 is controlled based on another exhaust temperature sensor instead of the SCR catalyst inlet temperature sensor 90. May be. However, as the distance between the exhaust temperature sensor and the downstream NOx sensor 91 increases, the amount of decrease in the temperature of the exhaust gas increases, and the determination accuracy for the presence or absence of condensed water may decrease.

また、本実施形態では、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０の（排気ガスの流れる方向の）下流側に下流ＮＯｘセンサ９１が配置されている。しかし、排気温度センサの上流側にＮＯｘセンサが配置されていても良い。この場合、排気温度センサが検出する温度はＮＯｘセンサの周囲の温度よりも低くなる。従って、上記で説明した場合と異なり、外気温度が低くなるほど、低い温度閾値が算出される。なお、図４及び図５のフローチャートは、加熱処理の開始を許可するか否かを判断するものであるが、同様のフローチャート（温度閾値は異なる）を用いて、加熱処理の停止を許可するか否かを判断することもできる。   In the present embodiment, the downstream NOx sensor 91 is disposed downstream of the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 (in the direction in which the exhaust gas flows). However, a NOx sensor may be disposed upstream of the exhaust temperature sensor. In this case, the temperature detected by the exhaust temperature sensor is lower than the temperature around the NOx sensor. Therefore, unlike the case described above, a lower temperature threshold is calculated as the outside air temperature becomes lower. Note that the flowcharts of FIGS. 4 and 5 are used to determine whether or not to allow the start of the heat treatment, but whether or not to stop the heat treatment using the same flowchart (different temperature threshold values) is used. It can also be determined whether or not.

次に、図６のフローチャートに基づいてＤＣＵ９５が行う処理について説明する。外気温度が非常に低い環境において、エンジンをアイドリング状態で長時間放置した場合、エンジンの排気管の温度が低下するため、排気温度が低下して凝縮水が大量に発生する。従って、この状況で加熱処理を開始すると、高温となった検出部８９ａ，９１ａに凝縮水が付着して破損してしまうことがある。   Next, processing performed by the DCU 95 will be described based on the flowchart of FIG. When the engine is left in an idling state for a long time in an environment where the outside air temperature is very low, the temperature of the exhaust pipe of the engine is lowered, so that the exhaust temperature is lowered and a large amount of condensed water is generated. Therefore, if the heat treatment is started in this situation, condensed water may adhere to the detection units 89a and 91a that have reached a high temperature and may be damaged.

この点、本実施形態では、アイドリング状態で長時間放置されたことを検出して、検出内容に応じて加熱処理を禁止する。初めに、ＤＣＵ９５は、外気温度センサ８１から外気温度を取得する（Ｓ３０１）。   In this regard, in the present embodiment, it is detected that the device has been left for a long time in the idling state, and the heat treatment is prohibited according to the detected content. First, the DCU 95 acquires the outside air temperature from the outside air temperature sensor 81 (S301).

次に、ＤＣＵ９５は、取得した外気温度に基づいて判定時間を算出する（Ｓ３０２）。判定時間とは、アイドリング状態がどの程度継続した場合に加熱処理を禁止するかを定める値である。ここで、外気温度が低いほど、排気ガスの温度が低下し易く凝縮水が発生し易い。従って、ＤＣＵ９５は、外気温度が低いほど判定時間が短くなるように、判定時間を算出する。判定時間の算出は、予め作成されたマップを用いても良いし、数式等を用いて算出しても良い。また、外気温度に基づいて判定時間を算出しても良いし、外気温度に基づいて変動値を算出し、この変動値に固定値を足し合わせて判定時間を算出しても良い。   Next, the DCU 95 calculates a determination time based on the acquired outside air temperature (S302). The determination time is a value that determines how long the idling state continues to prohibit the heat treatment. Here, the lower the outside air temperature, the lower the temperature of the exhaust gas, and the easier it is to generate condensed water. Therefore, the DCU 95 calculates the determination time so that the determination time becomes shorter as the outside air temperature is lower. The determination time may be calculated using a map prepared in advance or using a mathematical formula or the like. Further, the determination time may be calculated based on the outside air temperature, or the variation value may be calculated based on the outside air temperature, and the determination time may be calculated by adding a fixed value to the variation value.

次に、ＤＣＵ９５は、エンジン１００がアイドリング状態か否かを判定する（Ｓ３０３）。本実施形態においてアイドリング状態とは、エンジン回転数が所定の回転数閾値以下の状態である。なお、回転数閾値としては、例えば１２００ｒｐｍを用いることができるが、１２００ｒｐｍ以下の回転数を用いても良い。   Next, the DCU 95 determines whether or not the engine 100 is idling (S303). In the present embodiment, the idling state is a state where the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed threshold. As the rotation speed threshold, for example, 1200 rpm can be used, but a rotation speed of 1200 rpm or less may be used.

ＤＣＵ９５は、エンジン１００がアイドリング状態であった場合（Ｓ３０３でＹｅｓの場合）アイドリング状態が連続して続いた時間と判定時間とを比較する（Ｓ３０４）。ＤＣＵ９５は、アイドリング状態が連続して続いた時間が判定時間よりも長い場合、上流ＮＯｘセンサ８９及び下流ＮＯｘセンサ９１のヒータ部８９ｂ，９１ｂによる加熱処理を禁止する（Ｓ３０５）。   When the engine 100 is in the idling state (Yes in S303), the DCU 95 compares the determination time with the time that the idling state continues continuously (S304). The DCU 95 prohibits the heating process by the heater portions 89b and 91b of the upstream NOx sensor 89 and the downstream NOx sensor 91 when the time that the idling state continues continuously is longer than the determination time (S305).

以上により、アイドリング状態で長時間放置された状況（凝縮水が大量に存在する状況）を検出して、これらの状況に合致する場合に加熱処理を禁止することができる。従って、凝縮水が存在する状況で加熱処理が行われて検出部８９ａ，９１ａに水が付着することを防止できる。   As described above, it is possible to detect a situation of being left in an idling state for a long time (a situation in which a large amount of condensed water exists), and to prohibit the heat treatment when these conditions are met. Accordingly, it is possible to prevent the water from adhering to the detection units 89a and 91a by performing the heat treatment in the presence of condensed water.

次に、エンジン１００がアイドリング状態で長時間放置された後に、作業機械が作業を開始する際にＤＣＵ９５が行う処理について図７のフローチャートを参照して説明する。   Next, processing performed by the DCU 95 when the work machine starts work after the engine 100 is left in the idling state for a long time will be described with reference to the flowchart of FIG.

上述したようにエンジン１００がアイドリング状態で長時間放置された場合は大量の凝縮水が存在しているため、通常と同じタイミングで加熱処理を行った場合、蒸発しきれなかった凝縮水が上流ＮＯｘセンサ８９、下流ＮＯｘセンサ９１に付着する可能性がある。   As described above, when the engine 100 is left in an idling state for a long time, a large amount of condensed water exists. Therefore, when heat treatment is performed at the same timing as usual, the condensed water that could not be evaporated is upstream NOx. There is a possibility of adhering to the sensor 89 and the downstream NOx sensor 91.

これを考慮して、ＤＣＵ９５は、作業を開始する指示（エンジン回転数を上昇させる指示）を受けた場合（Ｓ３０６）、外気温度センサ８１から外気温度を取得するとともに（Ｓ３０７）、アイドリング状態で連続して経過した時間を取得する（Ｓ３０８）。   Considering this, when receiving an instruction to start work (instruction to increase the engine speed) (S306), the DCU 95 obtains the outside air temperature from the outside air temperature sensor 81 (S307) and continuously in the idling state. The elapsed time is acquired (S308).

次に、ＤＣＵ９５は、取得した外気温度と、アイドリング状態で連続して経過した時間と、に基づいて遅れ量を算出する（Ｓ３０９）。ここで、遅れ量とは、加熱処理を開始するタイミングをどれだけ遅らせるかを示す値である。そのため、凝縮水の量が多いほど、大きな遅れ量が算出される。従って、外気温度が低いほど又は経過した時間が長いほど、大きな遅れ量が算出される。遅れ量の算出は、例えばマップ又はテーブル処理によって行うことができるが、算出方法は任意である。   Next, the DCU 95 calculates a delay amount based on the acquired outside air temperature and the time that has elapsed continuously in the idling state (S309). Here, the delay amount is a value indicating how much the timing of starting the heat treatment is delayed. Therefore, the larger the amount of condensed water, the larger the delay amount is calculated. Therefore, a larger delay amount is calculated as the outside air temperature is lower or the elapsed time is longer. The delay amount can be calculated by, for example, map or table processing, but the calculation method is arbitrary.

ＤＣＵ９５は、遅れ量の算出後、算出した遅れ量が経過した後に、上流ＮＯｘセンサ８９及び下流ＮＯｘセンサ９１の加熱処理の開始を許可する（Ｓ３１０）。   After calculating the delay amount, the DCU 95 permits the upstream NOx sensor 89 and the downstream NOx sensor 91 to start the heating process after the calculated delay amount has elapsed (S310).

以上の処理を行うことで、凝縮水が完全に蒸発した後に加熱処理を開始することができるので、上流ＮＯｘセンサ８９及び下流ＮＯｘセンサ９１の破損を防止することができる。また、アイドリング状態で連続して経過した時間に基づいて加熱処理を遅らせる制御は、ドライビングサイクルを跨いで使用することもできる。具体的に説明すると、エンジン１００は、ステップＳ３０９で算出した遅れ量をＤＣＵ９５等に記憶しておく。そして、次のドライビングサイクル時（即ち次にエンジンが始動した後）に図４の処理を行う際に、記憶した遅れ量を更に考慮して、ＮＯｘセンサの加熱処理を開始するか決定する。   By performing the above processing, the heat treatment can be started after the condensed water has completely evaporated, so that the upstream NOx sensor 89 and the downstream NOx sensor 91 can be prevented from being damaged. Further, the control for delaying the heat treatment based on the time elapsed continuously in the idling state can be used across the driving cycle. More specifically, the engine 100 stores the delay amount calculated in step S309 in the DCU 95 or the like. Then, when the process of FIG. 4 is performed at the next driving cycle (that is, after the engine is started next time), it is determined whether to start the heating process of the NOx sensor in consideration of the stored delay amount.

次に、上記で説明したエンジン１００を農業機械及び建設機械に適用した例について説明する。なお、以下の説明では、単に「左側」「右側」等というときは、車両が前進する方向に向かって左側及び右側を意味するものとする。   Next, an example in which the engine 100 described above is applied to an agricultural machine and a construction machine will be described. In the following description, “left side”, “right side” and the like simply mean the left side and the right side in the direction in which the vehicle moves forward.

初めに、図８及び図９を参照して、上記のエンジン１００を備えるトラクタ１１０について説明する。トラクタ１１０は、アタッチメントを装着して除雪等の作業を行う作業車両である。   First, the tractor 110 including the engine 100 will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The tractor 110 is a work vehicle that carries out work such as snow removal with an attachment.

トラクタ１１０は、車体１１１と、左右一対の前輪１１２と、左右一対の後輪１１３と、を備える。車体１１１の前部にはボンネット１１４が配置されており、当該ボンネット１１４の内部にはエンジン１００が配置されている。   The tractor 110 includes a vehicle body 111, a pair of left and right front wheels 112, and a pair of left and right rear wheels 113. A bonnet 114 is arranged at the front of the vehicle body 111, and the engine 100 is arranged inside the bonnet 114.

ボンネット１１４の内部であって、冷却ファン４の向かいにはラジエータ５が配置されている。また、ボンネット１１４の内部には、エアクリーナ１２２が配置されている。エアクリーナ１２２は、吸入された外気に含まれる塵等を除去する。   A radiator 5 is arranged inside the bonnet 114 and opposite the cooling fan 4. An air cleaner 122 is arranged inside the bonnet 114. The air cleaner 122 removes dust and the like contained in the sucked outside air.

左右一対の後輪１１３の間には、ミッションケース１１５が配置されている。エンジン１００の出力は、このミッションケース１１５内の変速装置によって変速されて、後輪１１３及び作業機へ伝達される。   A mission case 115 is disposed between the pair of left and right rear wheels 113. The output of the engine 100 is shifted by the transmission in the transmission case 115 and transmitted to the rear wheel 113 and the work machine.

ミッションケース１１５の後部には、ロワーリンク１１６、トップリンク１１７、及びＰＴＯ軸１１８が配置されている。また、ミッションケース１１５の上部には、作業機は、ロワーリンク１１６及びトップリンク１１７に連結され、ＰＴＯ軸１１８によって駆動される。   At the rear of the mission case 115, a lower link 116, a top link 117, and a PTO shaft 118 are arranged. In addition, on the upper part of the mission case 115, the work implement is connected to the lower link 116 and the top link 117 and is driven by the PTO shaft 118.

ミッションケース１１５の上方であってボンネット１１４の後方には、オペレータが搭乗するためのキャビン１１９が配置されている。キャビン１１９の内部には、運転座席が設けられており、運転座席の近傍にはオペレータが操作するための多数の操作具が設けられている。   A cabin 119 for an operator to board is disposed above the mission case 115 and behind the hood 114. A driver's seat is provided inside the cabin 119, and a number of operating tools for an operator to operate are provided in the vicinity of the driver's seat.

キャビン１１９の下方には、尿素水タンク１２０及び燃料タンク１２１が配置されている。尿素水タンク１２０は、尿素水噴射管４７ｂによって尿素水噴射ノズル４７ａに接続されている。   A urea water tank 120 and a fuel tank 121 are disposed below the cabin 119. The urea water tank 120 is connected to the urea water injection nozzle 47a by a urea water injection pipe 47b.

次に、図１０及び図１１を参照して、上記のエンジン１００を備えるスキッドステアローダ１５０について説明する。スキッドステアローダ１５０は、後述するローダ装置１５１を装着し、ローダ作業を行うように構成されている。スキッドステアローダ１５０には、左右一対のクローラ部１５２が装着されている。クローラ部１５２の上方には、ボンネット１５３が配置されている。   Next, a skid steer loader 150 including the engine 100 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. The skid steer loader 150 is configured to load a loader device 151 to be described later and perform a loader operation. A pair of left and right crawler units 152 are mounted on the skid steer loader 150. A bonnet 153 is disposed above the crawler unit 152.

ボンネット１５３の内部には、エンジン１００が配置されている。また、ボンネット１５３の内部であって、エンジン１００の冷却ファン４の向かいにはラジエータ５が配置されている。また、ボンネット１５３の内部であってエンジン１００の前方には、尿素水タンク１５４が配置されている。   An engine 100 is disposed inside the bonnet 153. A radiator 5 is disposed inside the hood 153 and opposite the cooling fan 4 of the engine 100. A urea water tank 154 is disposed inside the hood 153 and in front of the engine 100.

エンジン１００の前方には、油圧ポンプ１５５と、トランスミッション装置１５６と、が配置されている。エンジン１００の動力は、トランスミッション装置１５６を介して、クローラ部１５２に伝達される。   A hydraulic pump 155 and a transmission device 156 are disposed in front of the engine 100. The power of the engine 100 is transmitted to the crawler unit 152 via the transmission device 156.

ボンネット１５３の前方には、オペレータが搭乗するキャビン１５７が配置されている。キャビン１５７の内部には運転座席が設けられており、運転座席の近傍にはオペレータが操作するための多数の操作具が設けられている。   In front of the hood 153, a cabin 157 on which an operator is boarded is disposed. A driver's seat is provided inside the cabin 157, and a number of operating tools for operation by an operator are provided in the vicinity of the driver's seat.

また、ローダ装置１５１は、左右両側に配置されたローダポスト１５８と、各ローダポスト１５８の上部に回動可能に連結された左右一対のリフトアーム１５９と、リフトアーム１５９の先端部に回動可能に連結されたバケット１６０とを有している。   In addition, the loader device 151 is capable of rotating to a loader post 158 disposed on both left and right sides, a pair of left and right lift arms 159 rotatably connected to the top of each loader post 158, and a tip end of the lift arm 159. And a bucket 160 connected to.

各ローダポスト１５８とリフトアーム１５９との間には、リフトアーム１５９を上下に回動させるためのリフトシリンダ１６１がそれぞれ設けられている。リフトアーム１５９とバケット１６０との間には、バケット１６０を上下に回動させるためのバケットシリンダ１６２が設けられている。オペレータが図略の操作具を操作することにより、油圧ポンプ１５５の油圧力が制御される。これにより、リフトシリンダ１６１又はバケットシリンダ１６２が伸縮して、リフトアーム１５９又はバケット１６０が回動する。オペレータは、このようにして土砂等の運搬作業を行うことができる。   Between each loader post 158 and the lift arm 159, a lift cylinder 161 for rotating the lift arm 159 up and down is provided. A bucket cylinder 162 for rotating the bucket 160 up and down is provided between the lift arm 159 and the bucket 160. When the operator operates an operation tool (not shown), the hydraulic pressure of the hydraulic pump 155 is controlled. Thereby, the lift cylinder 161 or the bucket cylinder 162 expands and contracts, and the lift arm 159 or the bucket 160 rotates. The operator can carry out work such as earth and sand in this way.

以上に説明したように、エンジン１００は、尿素水噴射部４７と、ＳＣＲ触媒６２と、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０と、下流ＮＯｘセンサ９１と、ＤＣＵ９５と、を備える。尿素水噴射部４７は、排気ガスが通過する経路に尿素水を噴射する。ＳＣＲ触媒６２は、排気ガスが通過する経路に配置され、尿素水噴射部４７が噴射した尿素から得られるアンモニアを取り込むことで、通過する排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去する。ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０は、排気ガスの温度である排気温度を検出する。下流ＮＯｘセンサ９１は、排気ガスに含まれる窒素酸化物を検出する検出部９１ａ、及び、窒素酸化物を検出可能な温度（窒素酸化物を精度良く検出可能な温度）まで検出部９１ａを加熱する加熱処理を行うヒータ部９１ｂを有する。ＤＣＵ９５は、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０から下流ＮＯｘセンサ９１まで排気ガスが流れることによる当該排気ガスの温度変化の影響を修正しつつ、排気温度に基づいて加熱処理（の開始）を許可するか否かを判定する。   As described above, the engine 100 includes the urea water injection unit 47, the SCR catalyst 62, the SCR catalyst inlet temperature sensor 90, the downstream NOx sensor 91, and the DCU 95. The urea water injection unit 47 injects urea water into the path through which the exhaust gas passes. The SCR catalyst 62 is arranged in a path through which exhaust gas passes, and removes nitrogen oxides contained in the passing exhaust gas by taking in ammonia obtained from urea injected by the urea water injection unit 47. The SCR catalyst inlet temperature sensor 90 detects the exhaust gas temperature, which is the exhaust gas temperature. The downstream NOx sensor 91 heats the detection unit 91a to a temperature at which the nitrogen oxide contained in the exhaust gas can be detected and a temperature at which the nitrogen oxide can be detected (a temperature at which the nitrogen oxide can be detected with high accuracy). It has a heater portion 91b that performs heat treatment. The DCU 95 corrects the influence of the temperature change of the exhaust gas caused by the exhaust gas flowing from the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 to the downstream NOx sensor 91, and permits the heat treatment (start) based on the exhaust temperature. Determine whether.

これにより、ＳＣＲ触媒入口温度センサ９０が検出した排気温度と、下流ＮＯｘセンサ９１の周囲の温度との温度差を考慮して加熱処理を行うか否か（許可するか禁止するか）を判定することができる。従って、凝縮水が蒸発したタイミングで加熱処理を開始することができるので、下流ＮＯｘセンサ９１の破損を防止することができる。   Accordingly, it is determined whether or not to perform the heat treatment in consideration of the temperature difference between the exhaust temperature detected by the SCR catalyst inlet temperature sensor 90 and the temperature around the downstream NOx sensor 91 (whether it is permitted or prohibited). be able to. Therefore, since the heat treatment can be started at the timing when the condensed water has evaporated, the downstream NOx sensor 91 can be prevented from being damaged.

また、本実施形態のエンジン１００は、外気温度を検出する外気温度センサ８１を備える。ＤＣＵ９５は、外気温度センサ８１が検出した外気温度に基づいて温度閾値を算出し、排気温度が温度閾値未満か否かに基づいて、加熱処理（の開始）を許可するか否かを判定する。   Further, the engine 100 of the present embodiment includes an outside air temperature sensor 81 that detects the outside air temperature. The DCU 95 calculates a temperature threshold value based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 81, and determines whether or not to allow the heating process (start) based on whether or not the exhaust gas temperature is lower than the temperature threshold value.

これにより、外気温度センサ８１を用いることで的確な温度閾値を算出できるので、凝縮水が蒸発したタイミングを精度良く把握することができる。   Thereby, since the exact temperature threshold value can be calculated by using the outside temperature sensor 81, the timing at which the condensed water evaporates can be accurately grasped.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.

上記実施形態では、外気温度を直接取得して、外気温度に基づいて制御を行う構成であるが、外気温度を直接的に取得せずに、外気温度に連動する温度（例えば吸気温度）を取得しても良い。例えば吸気温度を取得した場合、吸気温度から外気温度を推測して上記と同様の処理を行っても良いし、吸気温度に対応付けられたマップ等を用いても良い。   In the above embodiment, the outside air temperature is directly acquired and the control is performed based on the outside air temperature. However, the temperature linked to the outside air temperature (for example, the intake air temperature) is acquired without directly acquiring the outside air temperature. You may do it. For example, when the intake air temperature is acquired, the outside air temperature may be estimated from the intake air temperature and the same processing as described above may be performed, or a map associated with the intake air temperature may be used.

上記実施形態では、温度センサが取得した温度に基づいて外気温度を取得したが、ユーザが周囲の温度を指示可能な構成であっても良い。例えば、複数の温度範囲を図略のディスプレイに表示し、該当する温度範囲をユーザが選択する。そして、ＤＣＵ９５は、指示された温度範囲内に応じて温度閾値又は判定時間等を算出し、それに応じて図４から図７に示す制御を行う。   In the above embodiment, the outside air temperature is acquired based on the temperature acquired by the temperature sensor, but a configuration in which the user can indicate the ambient temperature may be used. For example, a plurality of temperature ranges are displayed on an unillustrated display, and the user selects a corresponding temperature range. Then, the DCU 95 calculates a temperature threshold value or a determination time in accordance with the instructed temperature range, and performs the control shown in FIGS. 4 to 7 accordingly.

上記実施形態では、ＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０がエンジン１００の上部に位置しているが、ＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０の配置は任意であり、例えばシリンダブロックから比較的離れた位置に配置されていても良い。また、本明細書では、仮にＤＰＦ装置５０及びＳＣＲ装置６０がシリンダブロックから離れていても、それらを含めて「エンジン」に該当するものとする。   In the above embodiment, the DPF device 50 and the SCR device 60 are located at the top of the engine 100, but the arrangement of the DPF device 50 and the SCR device 60 is arbitrary. For example, the DPF device 50 and the SCR device 60 are arranged relatively far from the cylinder block. May be. Further, in this specification, even if the DPF device 50 and the SCR device 60 are separated from the cylinder block, they are included in the “engine”.

上記実施形態では、過給機を備えるディーゼルエンジンに本発明を適用する例を示したが、本発明は、自然吸気式のディーゼルエンジンにも適用することができる。   In the said embodiment, although the example which applies this invention to the diesel engine provided with a supercharger was shown, this invention is applicable also to a naturally aspirated diesel engine.

４７ 尿素水噴射部
５０ ＤＰＦ装置
６０ ＳＣＲ装置
６１ ＳＣＲケース
６２ ＳＣＲ触媒
６３ アンモニア酸化触媒
８０ ＥＣＵ
８１ 外気温度センサ
９０ ＳＣＲ触媒入口温度センサ（排気温度センサ）
９１ 下流ＮＯｘセンサ（ＮＯｘセンサ）
９５ ＤＣＵ（制御部）
１００ エンジン 47 Urea water injection unit 50 DPF device 60 SCR device 61 SCR case 62 SCR catalyst 63 Ammonia oxidation catalyst 80 ECU
81 Outside temperature sensor 90 SCR catalyst inlet temperature sensor (exhaust temperature sensor)
91 Downstream NOx sensor (NOx sensor)
95 DCU (control unit)
100 engine

Claims (3)

排気ガスが通過する経路に尿素水を噴射する尿素水噴射部と、
排気ガスが通過する経路に配置され、前記尿素水噴射部が噴射した尿素から得られるアンモニアを取り込むことで、通過する排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去するＳＣＲ触媒と、
排気ガスの温度である排気温度を検出する排気温度センサと、
排気ガスに含まれる窒素酸化物を検出する検出部、及び、窒素酸化物を検出可能な温度まで前記検出部を加熱する加熱処理を行うヒータ部を有するＮＯｘセンサと、
前記排気温度センサと前記ＮＯｘセンサの間を排気ガスが流れることによる当該排気ガスの温度変化の影響を修正しつつ、前記排気温度に基づいて前記加熱処理を許可するか否かを判定する制御部と、
を備えることを特徴とするエンジン。 A urea water injection unit that injects urea water into a path through which exhaust gas passes;
An SCR catalyst that is disposed in a path through which exhaust gas passes and that removes nitrogen oxides contained in the exhaust gas that passes through by taking in ammonia obtained from urea injected by the urea water injection unit;
An exhaust gas temperature sensor for detecting an exhaust gas temperature that is an exhaust gas temperature;
A NOx sensor having a detection unit for detecting nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a heater unit for performing a heating process for heating the detection unit to a temperature at which nitrogen oxides can be detected;
A control unit that determines whether or not to allow the heat treatment based on the exhaust temperature while correcting the influence of the temperature change of the exhaust gas due to the exhaust gas flowing between the exhaust temperature sensor and the NOx sensor. When,
An engine comprising: 請求項１に記載のエンジンであって、
外気温度又は外気温度に連動する温度を検出する外気温度センサを備え、
前記制御部は、前記外気温度センサが検出した外気温度に基づいて温度閾値を算出し、前記排気温度が前記温度閾値未満か否かに基づいて、前記加熱処理を許可するか否かを判定することを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1,
It has an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature or a temperature linked to the outside air temperature,
The control unit calculates a temperature threshold based on the outside temperature detected by the outside temperature sensor, and determines whether to allow the heat treatment based on whether the exhaust temperature is lower than the temperature threshold. An engine characterized by that. 請求項１又は２に記載のエンジンであって、
前記制御部は、更に、排気ガスの質量流量及び温度に基づいて、前記加熱処理を許可するか否かを判定することを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1 or 2,
The control unit further determines whether or not to permit the heat treatment based on a mass flow rate and a temperature of the exhaust gas.
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