JP6508275B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明は、排気通路内に尿素水を供給する尿素インジェクタと、供給された尿素から生成されるアンモニアの還元作用によりＮＯｘを浄化するＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）とを備えたエンジンの排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an engine provided with a urea injector for supplying urea water into an exhaust passage, and an NOx selective reduction catalyst (hereinafter referred to as an SCR catalyst) for purifying NOx by the reduction action of ammonia generated from the supplied urea. Exhaust purification device.

ＳＣＲ触媒を用いたエンジンの排気浄化装置においては、排気通路においてＳＣＲ触媒の上流側に配置された尿素インジェクタから尿素水が排気通路内に供給される。この尿素インジェクタが排気通路内を流通する高温の排気ガスに曝される等して高温化すると、尿素インジェクタ内の尿素水が沸騰する。この沸騰は、尿素インジェクタの内部で発生する一種の小爆発であり、これにより当該尿素インジェクタ内のバルブや金属部品などがダメージを受けることがある。また、前記沸騰によって尿素水の水分が消失して尿素が析出し、前記バルブの摺動性を低下させることもある。   In an exhaust gas purification apparatus for an engine using an SCR catalyst, urea water is supplied into the exhaust passage from a urea injector disposed on the upstream side of the SCR catalyst in the exhaust passage. When the temperature of the urea injector is raised by, for example, being exposed to high temperature exhaust gas flowing in the exhaust passage, the urea water in the urea injector boils. This boiling is a kind of small explosion occurring inside the urea injector, which may cause damage to valves, metal parts, etc. in the urea injector. Moreover, the water content of urea aqueous solution may disappear by the said boiling, urea may precipitate, and the slidability of the said valve may be reduced.

上記のダメージ対策として、尿素インジェクタが高温に達するような状況下において、尿素インジェクタから噴射される尿素水量を増量し、その尿素水自体で尿素インジェクタを冷却することが知られている。しかし、尿素水量を増量した場合、ＳＣＲ触媒が吸着できるアンモニア量よりも多い量のアンモニアを含む尿素が供給されてしまい、過剰なアンモニアがＳＣＲ触媒を通過することがある。この場合、排気通路においてＳＣＲ触媒よりも下流側に配置されたスリップ触媒にアンモニアが反応してＮＯｘに還元され、ＮＯｘ排出量が増加するという問題が生じる。この問題の解決のため、特許文献１には、尿素インジェクタが高温となる条件になると、尿素インジェクタから尿素水を尿素タンクに回収させる手法が開示されている。   As a countermeasure against the above-mentioned damage, it is known to increase the amount of aqueous urea solution injected from the urea injector under the condition that the urea injector reaches high temperature and cool the urea injector with the aqueous urea solution itself. However, when the amount of aqueous urea solution is increased, urea containing ammonia in an amount larger than the amount of ammonia that can be adsorbed by the SCR catalyst may be supplied, and excess ammonia may pass through the SCR catalyst. In this case, the ammonia reacts with the slip catalyst disposed downstream of the SCR catalyst in the exhaust passage to be reduced to NOx, which causes a problem of an increase in NOx emissions. In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a method of recovering urea water from a urea injector to a urea tank when the temperature of the urea injector becomes high.

特開２０１４−９６６１号公報JP, 2014-9661, A

しかし、尿素インジェクタから尿素水を一旦尿素タンクに回収してしまうと、当該尿素インジェクタ及び尿素水供給配管に尿素水が存在しない状態となり得る。この場合、その後の尿素インジェクタからの排気通路内への尿素供給に遅れが生じてしまうことがある。尿素供給がタイムリーに行われない場合、ＮＯｘの浄化性能が低下することになる。   However, once the aqueous urea solution is recovered from the urea injector to the urea tank, the aqueous urea solution may not exist in the urea injector and the aqueous urea solution supply pipe. In this case, a delay may occur in the subsequent urea supply from the urea injector into the exhaust passage. If urea supply is not performed timely, NOx purification performance will be degraded.

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであって、ＮＯｘの浄化性能を低下させることなく、尿素インジェクタのダメージを抑制することができるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an engine capable of suppressing damage to a urea injector without reducing the purification performance of NOx. .

本発明の一局面に係るエンジンの排気浄化装置は、エンジン本体から排出される排気ガスが流通する排気通路と、前記排気通路内に尿素水を供給する尿素インジェクタと、尿素タンクに貯留された尿素水を前記尿素インジェクタへ供給すると共に、前記尿素インジェクタに供給された尿素水を前記尿素タンクへ回収する動作を実行可能なポンプ装置と、前記尿素インジェクタよりも下流側の排気通路に設けられ、尿素から生成されるアンモニアの還元作用により排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、前記尿素インジェクタ及び前記ポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記尿素インジェクタの内部温度が所定の高温に達する条件において、前記ポンプ装置から前記尿素インジェクタへの尿素水の供給量を増量させ、前記尿素水の供給量が所定の増量値に達すると、前記尿素インジェクタへの尿素水の供給を停止させると共に、前記尿素インジェクタ内の尿素水を前記尿素タンクに回収する回収動作を実行するよう、前記ポンプ装置を制御することを特徴とする。   An engine exhaust purification device according to one aspect of the present invention includes an exhaust passage through which exhaust gas discharged from an engine main body flows, a urea injector for supplying urea water into the exhaust passage, and urea stored in a urea tank. A pump device capable of performing an operation of supplying water to the urea injector and recovering urea water supplied to the urea injector to the urea tank, and an exhaust passage provided downstream of the urea injector, An SCR catalyst that purifies NOx in the exhaust gas by the reduction action of ammonia generated from the catalyst, and a control unit that controls the operation of the urea injector and the pump device, the control unit including the inside of the urea injector The supply amount of urea water from the pump device to the urea injector is increased under the condition that the temperature reaches a predetermined high temperature. And when the supply amount of the urea aqueous solution reaches a predetermined increase value, the supply of the urea aqueous solution to the urea injector is stopped, and the recovery operation of recovering the urea aqueous solution in the urea injector to the urea tank is executed. And controlling the pump device.

この排気浄化装置によれば、尿素インジェクタの内部温度が所定の高温に達すると、先ずは尿素水の供給量を増量させて、尿素水自体の保有冷熱で尿素インジェクタの冷却が試みられる。そして、尿素インジェクタが高温化する条件が続き、前記尿素水の供給量が所定の増量値に達したときに、尿素水の回収動作が実行される。すなわち、尿素インジェクタが高温化すると無条件に尿素水の回収動作が実行されるのではなく、制御部は、先ずは尿素水の供給量の増量によって尿素インジェクタを冷却するようにし、所定の増量値まで尿素水供給量を増量しても尿素インジェクタが高温状態から脱却できない場合には、尿素水の沸騰を防止するために前記回収動作を実行する。なお、前記回収動作が実行され尿素水の供給が一時的に停止しても、その前段で尿素水を増量供給しているので、ＳＣＲ触媒に十分なアンモニア量が吸着された状態が形成されており、直ちにＳＣＲ触媒によるＮＯｘ浄化性能が低下することはない。従って、上記のような制御を制御部が実行することで、ＮＯｘの浄化性能を低下させることなく、尿素水の沸騰に伴う尿素インジェクタのダメージを抑制することができる。   According to this exhaust gas purification device, when the internal temperature of the urea injector reaches a predetermined high temperature, the supply amount of urea water is first increased, and cooling of the urea injector is attempted by the cold heat possessed by the urea water itself. Then, the conditions under which the temperature of the urea injector is raised continues, and when the supply amount of the urea water reaches a predetermined increase value, the recovery operation of the urea water is executed. That is, the recovery operation of urea water is not performed unconditionally when the temperature of the urea injector is raised, but the control unit first cools the urea injector by increasing the supply amount of urea water, and the predetermined increase value If the urea injector can not leave the high temperature state even if the amount of urea aqueous solution supply is increased, the recovery operation is performed to prevent the boiling of the urea aqueous solution. Even if the recovery operation is performed and the supply of urea aqueous solution is temporarily stopped, the amount of urea aqueous solution is increased and supplied at the previous stage, so a state in which a sufficient amount of ammonia is adsorbed to the SCR catalyst is formed. Therefore, the NOx purification performance by the SCR catalyst does not immediately deteriorate. Therefore, when the control unit executes the control as described above, it is possible to suppress the damage of the urea injector accompanying the boiling of the urea water without reducing the NOx purification performance.

上記の排気浄化装置において、前記制御部は、前記ＳＣＲ触媒に吸着されるアンモニア量が予め定められた目標吸着量となるように、前記尿素インジェクタ及び前記ポンプ装置の動作を制御するものであり、前記目標吸着量を達成するために必要な前記尿素水の供給量よりも多い値に設定される上限ガード供給量を、前記所定の増量値として定め、前記尿素インジェクタの温度が所定の高温に達する条件下であって、前記尿素水の供給量が前記上限ガード供給量を超過した場合に、前記回収動作を実行させることが望ましい。   In the above exhaust gas control apparatus, the control unit controls the operation of the urea injector and the pump device such that the amount of ammonia adsorbed to the SCR catalyst becomes a predetermined target adsorption amount, The upper limit guard supply amount set to a value larger than the supply amount of the urea water necessary to achieve the target adsorption amount is determined as the predetermined increase value, and the temperature of the urea injector reaches a predetermined high temperature Under the conditions, it is desirable to execute the recovery operation when the supply amount of the urea water exceeds the upper guard supply amount.

この排気浄化装置によれば、ＳＣＲ触媒へのアンモニア吸着量が目標吸着量を維持するように制御される。そして、この目標吸着量を基準とした尿素水の供給量よりも多い上限ガード供給量が、前記回収動作実行の基準とされる。これにより、目標吸着量を達成する尿素水供給量から上限ガード供給量に至るまでの増量分の尿素水によって、尿素インジェクタを冷却することができる。   According to this exhaust gas purification apparatus, the amount of adsorption of ammonia on the SCR catalyst is controlled to maintain the target amount of adsorption. Then, the upper limit guard supply amount, which is larger than the supply amount of urea water based on the target adsorption amount, is used as a reference for the recovery operation. Thus, the urea injector can be cooled by the increased amount of urea water from the urea water supply amount to achieve the target adsorption amount to the upper limit guard supply amount.

上記の排気浄化装置において、前記ＳＣＲ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、前記ＳＣＲ触媒を通過したアンモニアを浄化するスリップ触媒をさらに備え、前記制御部は、前記上限ガード供給量を、前記スリップ触媒によるアンモニアの浄化限界に応じた値に設定することが望ましい。   In the above exhaust gas purification apparatus, the exhaust gas purification apparatus further includes a slip catalyst provided in an exhaust passage downstream of the SCR catalyst and purifying ammonia that has passed through the SCR catalyst, and the control unit determines the upper limit guard supply amount It is desirable to set the value according to the purification limit of ammonia by the slip catalyst.

この排気浄化装置によれば、スリップ触媒によるアンモニアの浄化限界に至ると、尿素水の前記回収動作が実行される。従って、アンモニアが浄化されずに外気へ放出される不具合や、多くのＮ２Ｏなどの温室効果ガスが放出されてしまう不具合を抑制することができる。 According to this exhaust gas purification apparatus, the urea water recovery operation is performed when reaching the purification limit of ammonia by the slip catalyst. Therefore, it is possible to suppress the problem that ammonia is not purified and is released to the outside air, and the problem that many greenhouse gases such as N 2 O are released.

上記の排気浄化装置において、前記目標吸着量は、前記ＳＣＲ触媒に吸着されるアンモニア量が、前記ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど低下する可変的な値であり、前記制御部は、前記可変的な前記目標吸着量に応じて、前記尿素インジェクタ及び前記ポンプ装置の動作を制御することが望ましい。   In the above exhaust gas control apparatus, the target adsorption amount is a variable value in which the amount of ammonia adsorbed to the SCR catalyst decreases as the temperature of the SCR catalyst increases, and the control unit is configured to It is desirable to control the operation of the urea injector and the pump device according to the target adsorption amount.

この排気浄化装置によれば、アンモニアの上限吸着量が温度に応じて変化するというＳＣＲ触媒の性質に応じて、適切なアンモニア量をＳＣＲ触媒に吸着させた上で、上記の尿素水回収動作を実行させることができる。   According to this exhaust gas purification apparatus, the appropriate amount of ammonia is adsorbed onto the SCR catalyst according to the nature of the SCR catalyst that the upper limit adsorption amount of ammonia changes according to the temperature, and then the above urea water recovery operation is performed. It can be run.

上記の排気浄化装置において、前記エンジンは、車両に搭載される車載エンジンであり、前記制御部は、前記車両の車速が所定速度以下の低速であることを、前記尿素インジェクタの内部温度が所定の高温に達する条件として用いることが望ましい。   In the above exhaust gas control apparatus, the engine is an on-vehicle engine mounted on a vehicle, and the control unit is configured such that the internal temperature of the urea injector is low that the vehicle speed of the vehicle is a predetermined speed or less. It is desirable to use as conditions to reach high temperature.

車速が低速であると、走行風による尿素インジェクタの冷却効果が低減する。このため、車両が低速運転状態であることをもって尿素インジェクタの内部温度が高温化したことを推定することができる。従って、尿素インジェクタの内部温度が直接計測できない場合でも、車速に基づき尿素インジェクタの高温化を的確に判断させることができる。   When the vehicle speed is low, the cooling effect of the urea injector by the traveling wind is reduced. For this reason, it can be estimated that the internal temperature of the urea injector has become high by the fact that the vehicle is in a low speed operation state. Therefore, even if the internal temperature of the urea injector can not be measured directly, the temperature increase of the urea injector can be accurately determined based on the vehicle speed.

本発明によれば、ＮＯｘの浄化性能を低下させることなく、尿素インジェクタのダメージを抑制することができるエンジンの排気浄化装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas control apparatus for an engine capable of suppressing the damage of the urea injector without reducing the purification performance of NOx.

図１は、本発明の排気浄化装置が適用されるエンジンの好ましい実施形態を示すシステム図である。FIG. 1 is a system diagram showing a preferred embodiment of an engine to which an exhaust purification system of the present invention is applied. 図２は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the engine. 図３は、エンジンの通常運転時に行われるドージング制御の具体的手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure of dosing control performed during normal operation of the engine. 図４は、ＳＣＲ触媒の温度を推定する手順を模式的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a procedure for estimating the temperature of the SCR catalyst. 図５は、ＳＣＲ触媒の温度とアンモニアの上限吸着量および目標吸着量との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature of the SCR catalyst and the upper adsorption amount of ammonia and the target adsorption amount. 図６は、尿素水の噴射量を決定する手順を模式的に示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a procedure for determining the injection amount of urea water. 図７は、図５のグラフに、尿素水の増量制御と上限ガード量との関係を追記したグラフである。FIG. 7 is a graph in which the relationship between the increase control of urea water and the upper limit guard amount is added to the graph of FIG. 図８は、尿素インジェクタの保護制御の一例を示すタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart showing an example of protection control of the urea injector. 図９は、尿素インジェクタの保護制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an example of protection control of the urea injector.

［エンジンの全体構成］
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明に係る排気浄化装置が適用されるエンジンの全体構成について、図１に基づいて説明する。図１に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼル車載エンジンであって、エンジン本体１と、エンジン本体１における燃焼に必要な空気を供給する吸気システム３Ｓと、エンジン本体１から排出された排気ガスを浄化して外部に排出する排気システム４Ｓ（排気浄化装置）と、吸気システム３Ｓによって供給される空気（吸気）を圧縮しつつエンジン本体１に送り出す過給装置５０と、排気システム４Ｓを流通する排気ガスの一部を吸気システム３Ｓに還流するＥＧＲ装置７０とを備えている。 [Overall configuration of engine]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. First, an overall configuration of an engine to which an exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied will be described based on FIG. The engine shown in FIG. 1 is a four-cycle diesel on-vehicle engine mounted on a vehicle as a power source for traveling, and includes an engine body 1 and an intake system 3S for supplying air necessary for combustion in the engine body 1 An exhaust system 4S (exhaust gas purification device) that purifies exhaust gas discharged from the engine main body 1 and exhausts it to the outside; and supercharging to send the engine main body 1 while compressing air (intake air) supplied by the intake system 3S. A device 50 and an EGR device 70 that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust system 4S to the intake system 3S are provided.

エンジン本体１は、一列に並ぶ複数の気筒２（図１では１つの気筒２のみを示す）を有する直列多気筒型のものであり、当該複数の気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、各気筒２の上部開口を閉塞するようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復動可能に挿入された複数のピストン５とを有している。なお、各気筒２の構造は同一であるため、以下では基本的に１つの気筒２のみに注目して説明を進める。   The engine body 1 is an in-line multi-cylinder type having a plurality of cylinders 2 (only one cylinder 2 is shown in FIG. 1) arranged in a row, and a cylinder block 3 in which the plurality of cylinders 2 are formed The cylinder head 4 is mounted on the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the upper opening of each cylinder 2, and has a plurality of pistons 5 reciprocably inserted in each cylinder 2. In addition, since the structure of each cylinder 2 is the same, in the following, the description will focus on only one cylinder 2 basically.

ピストン５の上方には燃焼室６が区画されている。燃焼室６には、後述する燃料噴射弁１５からの噴射により、軽油を主成分とする燃料が供給される。そして、供給された燃料が圧縮着火により燃焼（拡散燃焼）し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。   A combustion chamber 6 is defined above the piston 5. A fuel mainly composed of light oil is supplied to the combustion chamber 6 by injection from a fuel injection valve 15 described later. Then, the supplied fuel burns (diffuse combustion) by compression ignition, and the piston 5 pushed down by the expansion force of the combustion reciprocates in the vertical direction.

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転駆動される。   Below the piston 5, a crankshaft 7 which is an output shaft of the engine body 1 is provided. The crankshaft 7 is connected to the piston 5 via the connecting rod 8 and is rotationally driven about the central axis according to the reciprocating motion (up and down motion) of the piston 5.

シリンダブロック３には、クランク軸７の角度（クランク角）と、クランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）とを検出するクランク角センサＳＮ１が設けられている。シリンダヘッド４には、エンジン本体１（シリンダブロック３およびシリンダヘッド４）の内部を流通する冷却水の温度を検出する水温センサＳＮ２が設けられている。   The cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects an angle (crank angle) of the crankshaft 7 and a rotational speed (engine rotational speed) of the crankshaft 7. The cylinder head 4 is provided with a water temperature sensor SN2 that detects the temperature of the cooling water flowing inside the engine body 1 (the cylinder block 3 and the cylinder head 4).

シリンダヘッド４には、燃焼室６に開口する吸気ポート９及び排気ポート１０と、吸気ポート９を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０を開閉する排気弁１２と、吸気弁１１及び排気弁１２をクランク軸７の回転に連動して開閉駆動する動弁機構１３，１４とが設けられている。   The cylinder head 4 includes an intake port 9 and an exhaust port 10 opened to the combustion chamber 6, an intake valve 11 for opening and closing the intake port 9, an exhaust valve 12 for opening and closing the exhaust port 10, an intake valve 11 and an exhaust valve 12 The valve operating mechanisms 13 and 14 are provided to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 7.

シリンダヘッド４には、さらに、燃焼室６に燃料（軽油）を噴射する燃料噴射弁１５が設けられている。燃料噴射弁１５は、例えば、燃焼室６の天井面の中央部から放射状に燃料を噴射する多噴孔型の噴射弁である。なお、図示を省略するが、ピストン５の冠面には、燃料噴射弁１５から噴射された燃料を受け入れるための凹部（キャビティ）が形成されている。   The cylinder head 4 is further provided with a fuel injection valve 15 for injecting fuel (light oil) into the combustion chamber 6. The fuel injection valve 15 is, for example, a multi-injection hole type injection valve that injects fuel radially from the central portion of the ceiling surface of the combustion chamber 6. Although not shown, a recess (cavity) for receiving the fuel injected from the fuel injection valve 15 is formed on the crown surface of the piston 5.

吸気システム３Ｓは、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０を含む。吸気通路３０の下流端（インテークマニホールド）は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０には、吸気中の異物を除去するエアクリーナ３１と、過給装置５０により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３２と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁３３と、各気筒２に吸気が均等に取り入れられるようにするためのサージタンク３４とが、吸気通路３０の上流側（エンジン本体１から遠い側）からこの順に設けられている。   The intake system 3S includes an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows. The downstream end (intake manifold) of the intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 in communication with the intake port 9. In the intake passage 30, there are an air cleaner 31 for removing foreign substances in the intake, an intercooler 32 for cooling the intake compressed by the supercharger 50, an openable / closable throttle valve 33 for adjusting the flow rate of the intake, and each cylinder A surge tank 34 is provided in order from the upstream side of the intake passage 30 (the side far from the engine main body 1) in order for the intake air to be taken into 2 evenly.

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１よりも下流側の部分には、吸気通路３０を通じてエンジン本体１に導入される空気（新気）の流量を検出するエアフローセンサＳＮ３が設けられている。また、サージタンク３４には、その内部の吸気の圧力を検出する吸気圧センサＳＮ４が設けられている。   An air flow sensor SN3 for detecting the flow rate of air (fresh air) introduced into the engine body 1 through the intake passage 30 is provided at a portion of the intake passage 30 downstream of the air cleaner 31. Further, the surge tank 34 is provided with an intake pressure sensor SN4 that detects the pressure of intake air therein.

排気システム４Ｓは、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０を含む。排気通路４０の上流端（エキゾーストマニホールド）は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。この排気通路４０には、排気ガスに含まれる各種の有害成分を浄化するための複数の触媒４１〜４４が設けられている。本実施形態では、酸化触媒４１と、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４２と、ＳＣＲ触媒４３と、スリップ触媒４４とが、排気通路４０の上流側（エンジン本体１に近い側）からこの順に設けられている。また、排気通路４０におけるＤＰＦ４２とＳＣＲ触媒４３との間の部分には、尿素インジェクタ４５とミキシングプレート４７とが設けられている。   The exhaust system 4S includes an exhaust passage 40 through which the exhaust gas discharged from the engine body 1 flows. The upstream end (exhaust manifold) of the exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The exhaust passage 40 is provided with a plurality of catalysts 41 to 44 for purifying various harmful components contained in the exhaust gas. In the present embodiment, the oxidation catalyst 41, the DPF (diesel particulate filter) 42, the SCR catalyst 43, and the slip catalyst 44 are arranged in this order from the upstream side of the exhaust passage 40 (closer to the engine body 1). It is provided. Further, at a portion of the exhaust passage 40 between the DPF 42 and the SCR catalyst 43, a urea injector 45 and a mixing plate 47 are provided.

酸化触媒４１は、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化して無害化する（ＣＯ２及びＨ２Ｏに変換する）ための触媒であり、例えば、多孔質性の担体と、当該担体に担持された白金やパラジウム等の触媒物質とを有している。ＤＰＦ４２は、排気ガス中のスート（煤）を捕集するためのフィルタである。このＤＰＦ４２には、フィルタ再生時の高温条件下でスートを燃焼させるための白金等の触媒物質が含まれている。 The oxidation catalyst 41 is a catalyst for oxidizing and detoxifying (converting to CO 2 and H 2 O) CO and HC in the exhaust gas, and is supported, for example, by a porous carrier and the carrier. And catalytic substances such as platinum and palladium. The DPF 42 is a filter for collecting soot in the exhaust gas. The DPF 42 contains a catalyst substance such as platinum for burning soot under high temperature conditions during filter regeneration.

尿素インジェクタ４５は、高純度の尿素を純水で水溶化してなる尿素水を排気通路４０内に供給する噴射弁である。尿素インジェクタ４５には、尿素水を供給する供給管４６ａの下流端が接続されている。供給管４６ａの上流端には、尿素水を貯留する尿素タンク４６が接続されている。また、供給管４６ａには、尿素水を尿素インジェクタ４５へ供給するポンプ４６Ｐ（ポンプ装置）が組み入れられている。尿素インジェクタ４５から排気通路４０内に尿素水が噴射されると、この尿素水に含まれる尿素は、高温下での加水分解によりアンモニア（ＮＨ３）に変換されて、下流側のＳＣＲ触媒４３に吸着される。 The urea injector 45 is an injection valve for supplying, into the exhaust passage 40, urea water obtained by hydrolyzing high purity urea with pure water. The downstream end of a supply pipe 46 a for supplying urea aqueous solution is connected to the urea injector 45. A urea tank 46 for storing urea water is connected to the upstream end of the supply pipe 46a. In addition, a pump 46P (pump device) for supplying urea water to the urea injector 45 is incorporated in the supply pipe 46a. When urea water is injected from the urea injector 45 into the exhaust passage 40, the urea contained in the urea water is converted to ammonia (NH 3 ) by hydrolysis under high temperature, and is converted to the downstream SCR catalyst 43. It is absorbed.

ポンプ４６Ｐは、加圧式のポンプであり、加圧力を発生することで、供給管４６ａを通して、尿素タンク４６に貯留された尿素水を尿素インジェクタ４５へ供給する。なお、前記加圧力が停止されると、尿素インジェクタ４５の内部及び供給管４６ａ内に存在する尿素水は、尿素タンク４６に引き戻される。すなわち、ポンプ４６Ｐは、尿素インジェクタ４５へ尿素水を供給すると共に、尿素インジェクタ４５に一旦供給された尿素水を尿素タンク４６へ回収する動作を実行可能なポンプ装置である。   The pump 46 P is a pressurized pump, and supplies urea aqueous solution stored in the urea tank 46 to the urea injector 45 through the supply pipe 46 a by generating pressurizing force. When the pressurizing force is stopped, the urea water present in the inside of the urea injector 45 and in the supply pipe 46 a is pulled back to the urea tank 46. That is, the pump 46 P is a pump device capable of performing an operation of supplying urea water to the urea injector 45 and recovering the urea water temporarily supplied to the urea injector 45 to the urea tank 46.

ミキシングプレート４７は、排気通路４０を前後に仕切る板状の部材であり、排気通路４０における尿素インジェクタ４５とＳＣＲ触媒４３との間の部分に設けられている。ミキシングプレート４７には、排気ガスの流れを攪拌するための複数の開口が形成されている。このようなミキシングプレート４７は、尿素インジェクタ４５から噴射された尿素水に含まれる尿素を均一に分散させつつ下流側（ＳＣＲ触媒４３）に送出する役割を果たす。   The mixing plate 47 is a plate-like member that divides the exhaust passage 40 back and forth, and is provided in a portion of the exhaust passage 40 between the urea injector 45 and the SCR catalyst 43. The mixing plate 47 is formed with a plurality of openings for stirring the flow of exhaust gas. Such a mixing plate 47 plays a role of distributing the urea contained in the urea water injected from the urea injector 45 to the downstream side (SCR catalyst 43) while uniformly dispersing the urea.

ＳＣＲ触媒４３は、尿素インジェクタ４５よりも下流側の排気通路４０に設けられ、排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化する（Ｎ２やＨ２Ｏに変換する）ための触媒である。ＳＣＲ触媒４３は、例えば、多孔質性の担体と、当該担体に担持されたバナジウム、タングステン、またはゼオライト等の触媒物質とを有している。上述したとおり、ＳＣＲ触媒４３には、尿素インジェクタ４５が噴射した尿素水から生成されるアンモニアが吸着される。ＳＣＲ触媒４３は、このアンモニアを還元剤として用いた化学反応（アンモニアの還元作用）により、排気ガス中のＮＯｘをＮ２やＨ２Ｏに変換させる。 The SCR catalyst 43 is provided in the exhaust passage 40 on the downstream side of the urea injector 45, and is a catalyst for reducing and purifying NOx in the exhaust gas (converting into N 2 or H 2 O). The SCR catalyst 43 has, for example, a porous carrier and a catalyst substance such as vanadium, tungsten, or zeolite supported on the carrier. As described above, the SCR catalyst 43 adsorbs ammonia generated from the urea water injected by the urea injector 45. The SCR catalyst 43 converts NOx in the exhaust gas into N 2 or H 2 O by a chemical reaction (reduction action of ammonia) using this ammonia as a reducing agent.

スリップ触媒４４は、ＳＣＲ触媒４３に吸着されずにスリップした（つまりＮＯｘの還元に使われないまま下流側に流出した）アンモニアを酸化するための酸化触媒である。このスリップ触媒４４としては、例えば酸化触媒４１と同様の構造のものを用いることができる。   The slip catalyst 44 is an oxidation catalyst for oxidizing ammonia which is not adsorbed to the SCR catalyst 43 and slipped (that is, discharged to the downstream side without being used for the reduction of NOx). As the slip catalyst 44, for example, one having the same structure as that of the oxidation catalyst 41 can be used.

排気通路４０におけるＤＰＦ４２とＳＣＲ触媒４３との間の部分には、排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘ濃度センサＳＮ５が設けられている。また、このＮＯｘ濃度センサＳＮ５よりも下流側であってＳＣＲ触媒４３の直上流に位置する部分の排気通路４０（ミキシングプレート４７とＳＣＲ触媒４３との間の部分）には、排気ガスの温度を検出する排気温センサＳＮ６が設けられている。   In a portion of the exhaust passage 40 between the DPF 42 and the SCR catalyst 43, a NOx concentration sensor SN5 for detecting the concentration of NOx contained in the exhaust gas is provided. In the exhaust passage 40 (portion between the mixing plate 47 and the SCR catalyst 43) at a portion downstream of the NOx concentration sensor SN5 and immediately upstream of the SCR catalyst 43, the temperature of the exhaust gas is An exhaust temperature sensor SN6 for detecting is provided.

過給装置５０は、いわゆる２ステージ型の過給装置であり、直列に配置された第１過給機５１および第２過給機５２を有している。第１過給機５１は、いわゆるターボ過給機であり、排気通路４０を流通する排気ガスにより回転駆動されるタービン６１と、タービン６１と連動して回転可能に設けられ、吸気通路３０を流通する吸気を圧縮する第１コンプレッサ６２とを有している。第１コンプレッサ６２は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３２との間の部分に配置され、タービン６１は、排気通路４０における酸化触媒４１よりも上流側の部分に配置されている。排気通路４０には、タービン６１をバイパスするためのバイパス通路６３が設けられており、このバイパス通路６３には開閉可能なウェストゲート弁６４が設けられている。   The supercharger 50 is a so-called two-stage supercharger, and has a first supercharger 51 and a second supercharger 52 arranged in series. The first turbocharger 51 is a so-called turbocharger, and is rotatably provided in cooperation with the turbine 61 rotationally driven by the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 and the turbine 61, and flows through the intake passage 30. And a first compressor 62 for compressing the intake air. The first compressor 62 is disposed in a portion between the air cleaner 31 and the intercooler 32 in the intake passage 30, and the turbine 61 is disposed in a portion on the upstream side of the oxidation catalyst 41 in the exhaust passage 40. The exhaust passage 40 is provided with a bypass passage 63 for bypassing the turbine 61, and the bypass passage 63 is provided with a waste gate valve 64 which can be opened and closed.

第２過給機５２は、いわゆる電動過給機であり、電気式の駆動モータ６６と、駆動モータ６６により回転駆動されることで吸気を圧縮する第２コンプレッサ６７とを有している。第２コンプレッサ６７は、吸気通路３０における第１コンプレッサ６２よりも下流側（第１コンプレッサ６２とインタークーラ３２との間）の部分に配置されている。吸気通路３０には、第２コンプレッサ６７をバイパスするためのバイパス通路６８が設けられている。バイパス通路６８には、開閉可能なバイパス弁６９が設けられている。   The second supercharger 52 is a so-called electric supercharger, and includes an electric drive motor 66 and a second compressor 67 that is rotationally driven by the drive motor 66 and compresses intake air. The second compressor 67 is disposed downstream of the first compressor 62 in the intake passage 30 (between the first compressor 62 and the intercooler 32). The intake passage 30 is provided with a bypass passage 68 for bypassing the second compressor 67. The bypass passage 68 is provided with a bypass valve 69 which can be opened and closed.

ＥＧＲ装置７０は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路７１と、ＥＧＲ通路７１に設けられたＥＧＲクーラ７２およびＥＧＲ弁７３とを有している。ＥＧＲ通路７１は、排気通路４０におけるタービン６１よりも上流側の部分と、吸気通路３０におけるスロットル弁３３とサージタンク３４との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲクーラ７２は、例えばエンジンの冷却水を利用した熱交換器であり、ＥＧＲ通路７１を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却する。ＥＧＲ弁７３は、ＥＧＲ通路７１におけるＥＧＲクーラ７２よりも下流側（吸気通路３０に近い側）の部分に設けられ、ＥＧＲ通路７１を流通する排気ガスの流量を調整する。   The EGR device 70 has an EGR passage 71 connecting the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an EGR cooler 72 and an EGR valve 73 provided in the EGR passage 71. The EGR passage 71 connects a portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbine 61 and a portion of the intake passage 30 between the throttle valve 33 and the surge tank 34. The EGR cooler 72 is, for example, a heat exchanger using engine coolant water, and cools the exhaust gas (EGR gas) returned from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 through the EGR passage 71. The EGR valve 73 is provided on the downstream side (closer to the intake passage 30) than the EGR cooler 72 in the EGR passage 71, and adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 71.

［制御系統］
図２は、本実施形態のエンジンの制御系統を示すブロック図である。本実施形態のエンジンが搭載される車両は、エンジンを統括的に制御するコントローラ１００を備える。コントローラ１００は、マイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。本実施形態においてコントローラ１００は、尿素インジェクタ４５及びポンプ４６Ｐの動作を制御する制御部として機能する。なお、コントローラ１００は、単一のプロセッサである必要はなく、電気的に接続された複数のプロセッサを含んでいても良い。例えば、コントローラ１００は、主にエンジン本体１を制御するための第１のプロセッサと、尿素インジェクタ４５及びポンプ４６Ｐ等のドーシング制御のための第２のプロセッサとを含んでいても良い。 [Control system]
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the engine of this embodiment. The vehicle on which the engine of the present embodiment is mounted includes a controller 100 that generally controls the engine. The controller 100 is a microprocessor and comprises a known CPU, ROM, RAM and the like. In the present embodiment, the controller 100 functions as a control unit that controls the operation of the urea injector 45 and the pump 46P. The controller 100 does not have to be a single processor, and may include a plurality of processors connected electrically. For example, the controller 100 may include a first processor mainly for controlling the engine main body 1 and a second processor for dosing control such as the urea injector 45 and the pump 46P.

コントローラ１００には各種センサによる検出情報が入力される。具体的には、コントローラ１００は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４、ＮＯｘ濃度センサＳＮ５、および排気温センサＳＮ６と電気的に接続されている。これらのセンサによって検出された各種情報、例えばクランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、吸気流量、吸気圧（過給圧）、排気ガス中のＮＯｘ濃度、および排気ガスの温度等の情報が、それぞれコントローラ１００に入力される。   Information detected by various sensors is input to the controller 100. Specifically, the controller 100 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the air flow sensor SN3, the intake pressure sensor SN4, the NOx concentration sensor SN5, and the exhaust temperature sensor SN6. Various information detected by these sensors, such as crank angle, engine rotation speed, engine water temperature, intake air flow rate, intake pressure (supercharging pressure), NOx concentration in exhaust gas, and exhaust gas temperature, etc. It is input to the controller 100.

上記に加えて車両には、当該車両の走行速度（以下、車速という）を検出する車速センサＳＮ７と、車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサＳＮ８と、外気温を検出する外気温センサＳＮ９とが設けられている。これら車速センサＳＮ７、アクセルセンサＳＮ８、および外気温センサＳＮ９による検出情報もコントローラ１００に入力される。   In addition to the above, a vehicle includes a vehicle speed sensor SN7 for detecting a traveling speed (hereinafter referred to as a vehicle speed) of the vehicle, and an accelerator sensor SN8 for detecting an opening degree of an accelerator pedal operated by a driver driving the vehicle. An outside air temperature sensor SN9 for detecting the air temperature is provided. Information detected by the vehicle speed sensor SN7, the accelerator sensor SN8, and the outside air temperature sensor SN9 is also input to the controller 100.

コントローラ１００は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ９からの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、コントローラ１００は、燃料噴射弁１５、スロットル弁３３、尿素インジェクタ４５、ポンプ４６Ｐ、ウェストゲート弁６４、駆動モータ６６、バイパス弁６９、およびＥＧＲ弁７３等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。   The controller 100 controls each part of the engine while executing various determinations and calculations based on the input information from the sensors SN1 to SN9. That is, the controller 100 is electrically connected to the fuel injection valve 15, the throttle valve 33, the urea injector 45, the pump 46P, the waste gate valve 64, the drive motor 66, the bypass valve 69, the EGR valve 73, etc. A control signal is output to each of these devices based on the result of the calculation and the like.

上記制御に関する機能的要素として、コントローラ１００は、主制御部１０１、ＳＣＲ状態推定部１０２、ドージング制御部１０３、ＵＩ（尿素インジェクタ）温度推定部１０４、及びＵＩ保護制御部１０５を有している。なお、ＵＩ温度推定部１０４及びＵＩ保護制御部１０５（制御部）は、上述の尿素水の沸騰による尿素インジェクタ４５の破損を防止しつつ、ＮＯｘの浄化性能を確保する制御を行うための機能部である。   The controller 100 includes a main control unit 101, an SCR state estimation unit 102, a dosing control unit 103, a UI (urea injector) temperature estimation unit 104, and a UI protection control unit 105 as functional elements related to the control. The UI temperature estimation unit 104 and the UI protection control unit 105 (control unit) are functional units for performing control to ensure NOx purification performance while preventing damage to the urea injector 45 due to boiling of the above-described urea water. It is.

主制御部１０１は、エンジン本体１での燃焼制御を司る制御モジュールである。例えば、主制御部１０１は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転速度と、アクセルセンサＳＮ８の検出値（アクセル開度）から特定されるエンジン負荷（要求トルク）と、エアフローセンサＳＮ３により検出される吸気流量と、に基づいて、燃料噴射弁１５からの燃料の噴射量および噴射タイミングを決定し、その決定に従って燃料噴射弁１５を制御する。   The main control unit 101 is a control module that controls combustion control in the engine body 1. For example, the main control unit 101 is detected by the engine rotational speed detected by the crank angle sensor SN1, the engine load (requested torque) specified from the detection value (accelerator opening degree) of the accelerator sensor SN8, and the air flow sensor SN3. The injection amount and injection timing of fuel from the fuel injection valve 15 are determined based on the intake air flow rate, and the fuel injection valve 15 is controlled in accordance with the determination.

また、主制御部１０１は、上記エンジン回転速度／負荷等に基づいて目標過給圧を設定するとともに、吸気圧センサＳＮ４により検出される吸気圧（過給圧）がこの目標過給圧に一致するように、ウェストゲート弁６４およびバイパス弁６９の各開度や駆動モータ６６の回転を制御する。さらに、主制御部１０１は、ＥＧＲ率（気筒２に導入される全ガスに対するＥＧＲガスの割合）の目標値である目標ＥＧＲ率を上記エンジン回転速度／負荷等に基づいて設定し、この目標ＥＧＲ率が実現されるようにスロットル弁３３およびＥＧＲ弁７３の各開度を制御する。   Further, the main control unit 101 sets a target boost pressure based on the engine rotation speed / load etc., and the intake pressure (supercharge pressure) detected by the intake pressure sensor SN4 matches this target boost pressure. As a result, each opening degree of the waste gate valve 64 and the bypass valve 69 and the rotation of the drive motor 66 are controlled. Further, the main control unit 101 sets a target EGR rate which is a target value of the EGR rate (the ratio of the EGR gas to the total gas introduced into the cylinder 2) based on the engine rotation speed / load and the like. The respective opening degrees of the throttle valve 33 and the EGR valve 73 are controlled so that the ratio is realized.

ＳＣＲ状態推定部１０２は、ＳＣＲ触媒４３の状態を推定する処理を司る制御モジュールである。例えば、ＳＣＲ状態推定部１０２は、ＮＯｘ濃度センサＳＮ５により検出される排気ガス中のＮＯｘ濃度と、排気温センサＳＮ６により検出される排気ガスの温度と、尿素インジェクタ４５からの尿素水の噴射量とに基づいて、ＳＣＲ触媒４３の温度やアンモニア吸着量を推定する。   The SCR state estimation unit 102 is a control module that manages the process of estimating the state of the SCR catalyst 43. For example, the SCR state estimation unit 102 determines the NOx concentration in the exhaust gas detected by the NOx concentration sensor SN5, the temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor SN6, and the injection amount of urea water from the urea injector 45 The temperature of the SCR catalyst 43 and the ammonia adsorption amount are estimated based on

ドージング制御部１０３は、尿素インジェクタ４５による尿素水の噴射制御を司る制御モジュールである。例えば、ドージング制御部１０３は、ＳＣＲ状態推定部１０２により推定されるＳＣＲ触媒４３の温度に基づいて尿素水の噴射量を決定し、その決定に従って尿素インジェクタ４５を制御する。   The dosing control unit 103 is a control module that controls injection control of urea water by the urea injector 45. For example, the dosing control unit 103 determines the injection amount of urea water based on the temperature of the SCR catalyst 43 estimated by the SCR state estimation unit 102, and controls the urea injector 45 according to the determination.

ＵＩ温度推定部１０４は、各種のセンサからの入力情報に基づいて、尿素インジェクタ４５の内部温度の推定値を導出する。具体的にはＵＩ温度推定部１０４は、現状における排気ガスの流量、排気ガスの温度、車速、尿素インジェクタ４５からの尿素水の噴射量などに基づいて、尿素インジェクタ４５の内部温度の推定値を導出する。   The UI temperature estimation unit 104 derives an estimated value of the internal temperature of the urea injector 45 based on input information from various sensors. Specifically, the UI temperature estimation unit 104 estimates the internal temperature of the urea injector 45 based on the current exhaust gas flow rate, exhaust gas temperature, vehicle speed, injection amount of urea water from the urea injector 45, etc. To derive.

排気ガスの流量及び温度は、尿素インジェクタ４５の加熱要素として参照されるデータである。排気ガスの流量は、例えば、エアフローセンサＳＮ３により検出される吸気流量やＥＧＲ弁７３の開度等から推定することができる。排気ガスの温度は、尿素インジェクタ４５に近い位置に配置されている排気温センサＳＮ６により検出値を用いることができる。車速及び尿素水の噴射量は、尿素インジェクタ４５の冷却要素として参照されるデータである。すなわち、車速が高いほど尿素インジェクタ４５に吹き当たる走行風が増えて放熱が促進され、尿素水の噴射量が多いほど、尿素水自体による尿素インジェクタ４５の冷却効果が増すからである。車速は、車速センサＳＮ７の検出値を用いることができる。そして、車速が所定速度以下の低速であることを、尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温に達したと判定する条件として用いることができる。また、尿素水の噴射量は、ドージング制御部１０３が決定した噴射量を参照することができる。   The exhaust gas flow rate and temperature are data referred to as the heating element of the urea injector 45. The flow rate of the exhaust gas can be estimated, for example, from the intake flow rate detected by the air flow sensor SN3, the opening degree of the EGR valve 73, and the like. The temperature of the exhaust gas can be detected by the exhaust temperature sensor SN6 disposed at a position close to the urea injector 45. The vehicle speed and the injection amount of urea water are data referred to as a cooling element of the urea injector 45. That is, as the vehicle speed is higher, the traveling wind blowing to the urea injector 45 is increased and the heat radiation is promoted, and as the injection amount of urea water is larger, the cooling effect of the urea injector 45 by the urea water itself is increased. As the vehicle speed, the detection value of the vehicle speed sensor SN7 can be used. Then, the fact that the vehicle speed is a low speed equal to or less than a predetermined speed can be used as a condition for determining that the internal temperature of the urea injector 45 has reached a predetermined high temperature. Further, the injection amount of urea water can refer to the injection amount determined by the dosing control unit 103.

ＵＩ保護制御部１０５は、ＵＩ温度推定部１０４により導出された尿素インジェクタ４５の内部温度が、予め定められた温度を超過する高温であるとき、尿素水の沸騰による弊害を防止するために、ＮＯｘの浄化性能を可及的に低下させることなく、尿素インジェクタ４５を保護する制御を実行する。   When the internal temperature of the urea injector 45 derived by the UI temperature estimation unit 104 is a high temperature exceeding a predetermined temperature, the UI protection control unit 105 performs NOx in order to prevent an adverse effect due to boiling of urea water. Control to protect the urea injector 45 without degrading the purification performance of the engine as much as possible.

大略的には、尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温に達するような運転条件下であることが検出された場合に、まずＵＩ保護制御部１０５は、尿素インジェクタ４５へ供給する尿素水量を増量させて、尿素インジェクタ４５の自己冷却を試みる。そして、前記自己冷却でも尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温よりも低下しない場合であって、且つ、尿素インジェクタ４５への尿素水の供給量が所定の増量値（上限ガード供給量）に達した場合に、尿素水の回収制御を実行する。尿素水の回収制御では、尿素タンク４６から尿素インジェクタ４５への尿素水の供給を停止させると共に、尿素インジェクタ４５内の尿素水を尿素タンク４６に回収する回収動作を実行するように、尿素インジェクタ４５及びポンプ４６Ｐが制御される。このような尿素インジェクタ４５の保護制御については、後記で詳述する。   Generally, when it is detected that the operating condition is such that the internal temperature of the urea injector 45 reaches a predetermined high temperature, the UI protection control unit 105 first increases the amount of aqueous urea supplied to the urea injector 45 Let the urea injector 45 self-cool. Then, even in the self cooling, the internal temperature of the urea injector 45 does not fall below a predetermined high temperature, and the supply amount of urea water to the urea injector 45 reaches a predetermined increase value (upper limit guard supply amount) If it does, control the recovery of urea water. In the urea aqueous solution recovery control, the urea injector 45 is controlled so as to stop the supply of urea aqueous solution from the urea tank 46 to the urea injector 45 and to execute the recovery operation of recovering the urea aqueous solution in the urea injector 45 to the urea tank 46. And the pump 46P are controlled. Such protection control of the urea injector 45 will be described in detail later.

［ベースとなるドージング制御について］
次に、図３〜図６を参照して、尿素インジェクタ４５からの尿素水の噴射動作の制御であるドージング制御について、ドージング制御部１０３がエンジンの通常運転時等に実行するベーシックなドージング制御について説明する。この通常運転時のドージング制御では、ＳＣＲ触媒４３の温度に応じてアンモニアの目標吸着量（図５のＱａ）を設定し、この目標吸着量に応じた量の尿素水を尿素インジェクタ４５から噴射するといった制御が実行される。なお、目標吸着量は、ＳＣＲ触媒４３において吸着可能なアンモニア量に基づいて予め定められる。 [About base dosing control]
Next, with reference to FIGS. 3 to 6, regarding dosing control which is control of injection operation of urea water from urea injector 45, basic dosing control executed by dosing control unit 103 during normal operation of the engine, etc. explain. In the dosing control during this normal operation, the target adsorption amount (Qa in FIG. 5) of ammonia is set according to the temperature of the SCR catalyst 43, and urea water of an amount according to the target adsorption amount is injected from the urea injector 45 Control is executed. The target adsorption amount is determined in advance based on the amount of ammonia that can be adsorbed by the SCR catalyst 43.

図３は、通常運転時のドージング制御の具体的手順を示すフローチャートである。制御がスタートすると、コントローラ１００（ドージング制御部１０３）は、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓを推定する（ステップＳ１）。なお、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓは、典型的には、ＳＣＲ触媒４３の担体の温度、つまり床温のことである。   FIG. 3 is a flowchart showing a specific procedure of dosing control in normal operation. When the control starts, the controller 100 (dosing control unit 103) estimates the temperature Ts of the SCR catalyst 43 (step S1). The temperature Ts of the SCR catalyst 43 is typically the temperature of the carrier of the SCR catalyst 43, that is, the bed temperature.

図４は、上記ステップＳ１においてＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓを推定する手順を模式的に示す図である（図中ではＳＣＲ触媒のことを単にＳＣＲと略記している）。コントローラ１００は、まず、排気温センサＳＮ６により検出されるＳＣＲ触媒４３の直前の排気ガスの温度と、排気ガスの流量とに基づいて、ＳＣＲ触媒４３への入熱量を算出する。上述の通り、排気ガスの流量は、エアフローセンサＳＮ３により検出される吸気流量やＥＧＲ弁７３の開度等から推定することができる。   FIG. 4 is a view schematically showing a procedure for estimating the temperature Ts of the SCR catalyst 43 in the above step S1 (in the figure, the SCR catalyst is simply abbreviated as SCR). The controller 100 first calculates the amount of heat input to the SCR catalyst 43 based on the temperature of the exhaust gas immediately before the SCR catalyst 43 detected by the exhaust temperature sensor SN6 and the flow rate of the exhaust gas. As described above, the flow rate of the exhaust gas can be estimated from the intake flow rate detected by the air flow sensor SN3, the opening degree of the EGR valve 73, and the like.

次に、コントローラ１００は、車速センサＳＮ７により検出される車速と、外気温センサＳＮ９により検出される外気温とに基づいて、ＳＣＲ触媒４３からの放熱量を算出する。コントローラ１００は、算出されたＳＣＲ触媒４３の入熱量および放熱量と、予め記憶されているＳＣＲ触媒４３の熱容量とに基づいて、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓを算出する。ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓは、入熱量が大きいかまたは放熱量が小さいほど高い値に算出され、入熱量が小さいかまたは放熱量が大きいほど低い値に算出される。ここで、ＳＣＲ触媒４３からの放熱量は、車速が高いほど大きいものとして扱うことができる。これは、車速が高いほどＳＣＲ触媒４３に吹き当たる走行風が増えて放熱が促進されるからである。逆に、放熱量は、車速が低いほど小さくなるので、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓは、車速が低いほど高いと推定されることになる。   Next, the controller 100 calculates the amount of heat release from the SCR catalyst 43 based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor SN7 and the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor SN9. The controller 100 calculates the temperature Ts of the SCR catalyst 43 based on the calculated heat input and release amount of the SCR catalyst 43 and the heat capacity of the SCR catalyst 43 stored in advance. The temperature Ts of the SCR catalyst 43 is calculated to be higher as the heat input is larger or the heat release is smaller, and is calculated to be lower as the heat input is smaller or the heat release is larger. Here, the heat release amount from the SCR catalyst 43 can be treated as being larger as the vehicle speed is higher. This is because the traveling wind blowing on the SCR catalyst 43 is increased as the vehicle speed is higher, and the heat radiation is promoted. Conversely, since the heat release amount decreases as the vehicle speed decreases, the temperature Ts of the SCR catalyst 43 is estimated to increase as the vehicle speed decreases.

次いで、コントローラ１００は、ＳＣＲ触媒４３に吸着させるべきアンモニアの目標吸着量Ｑａを決定する（ステップＳ２）。図５は、ＳＣＲ触媒４３の温度とアンモニアの上限吸着量Ｑｘ及び目標吸着量Ｑａとの関係を示すグラフである。目標吸着量Ｑａは、ＳＣＲ触媒４３において所要のＮＯｘ浄化を行い得る適正なアンモニア吸着量であって、図５のグラフに示すように、上限吸着量Ｑｘよりも少ない領域において、ＳＣＲ触媒４３の温度（ＳＣＲ温度）Ｔｓに応じて可変的に設定される。コントローラ１００は、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓと目標吸着量Ｑａとの関係を定めたマップを予め記憶しており、上記ステップＳ１で推定されたＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓをこのマップに照合することにより、目標吸着量Ｑａを決定する。   Next, the controller 100 determines a target adsorption amount Qa of ammonia to be adsorbed to the SCR catalyst 43 (step S2). FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature of the SCR catalyst 43, the upper adsorption amount Qx of ammonia, and the target adsorption amount Qa. The target adsorption amount Qa is an appropriate ammonia adsorption amount capable of performing the required NOx purification in the SCR catalyst 43, and as shown in the graph of FIG. 5, the temperature of the SCR catalyst 43 in a region smaller than the upper adsorption amount Qx. (SCR temperature) is variably set according to Ts. The controller 100 stores in advance a map defining the relationship between the temperature Ts of the SCR catalyst 43 and the target adsorption amount Qa, and collates the temperature Ts of the SCR catalyst 43 estimated in step S1 with this map. The target adsorption amount Qa is determined.

アンモニアの目標吸着量Ｑａは、上限吸着量Ｑｘよりも小さい値に設定される。上限吸着量Ｑｘとは、ＳＣＲ触媒４３に吸着させることが可能な上限のアンモニア吸着量であり、飽和吸着量とも呼ばれるものである。ＳＣＲ触媒４３は、その内部温度が高くなるほどアンモニアを吸着し難くなるという性質がある。このため、図５の上限吸着量Ｑｘのラインは、全体として、高温側（右側）ほど吸着量が少なくなる（右下がりの）傾向を有している。上限吸着量Ｑｘを越える領域は、アンモニアがＳＣＲ触媒４３をスリップして排気通路４０の下流側に流出するアンモニアスリップ領域となる。   The target adsorption amount Qa of ammonia is set to a value smaller than the upper limit adsorption amount Qx. The upper limit adsorption amount Qx is an upper limit ammonia adsorption amount that can be adsorbed to the SCR catalyst 43, and is also called a saturated adsorption amount. The SCR catalyst 43 has the property that it becomes difficult to adsorb ammonia as its internal temperature rises. For this reason, the line of the upper limit adsorption amount Qx in FIG. 5 has a tendency that the adsorption amount decreases (falls to the right) toward the high temperature side (right side) as a whole. The region exceeding the upper limit adsorption amount Qx is an ammonia slip region where the ammonia slips the SCR catalyst 43 and flows out to the downstream side of the exhaust passage 40.

上記のような上限吸着量Ｑｘの傾向に合わせて、アンモニアの目標吸着量Ｑａも、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓが高いほど低下する（逆に温度Ｔｓが低いほど高くなる）可変的な値に設定される。コントローラ１００は、このような可変的な目標吸着量Ｑａに応じて、尿素インジェクタ４５及びポンプ４６Ｐの動作を制御することになる。但し、このように温度に依存して目標吸着量Ｑａが変化するのは、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓが一定の高温化領域（Ｔｓ＝Ｔ１〜Ｔ２の範囲）に属している範囲だけである。温度Ｔ１以下となる低温側の範囲では、目標吸着量Ｑａが一定値Ｑ１に設定され、温度Ｔ２以上となる高温側の範囲では、目標吸着量Ｑａが一律にゼロに設定される。なお、低温側（Ｔｓ≦Ｔ１）で目標吸着量Ｑａが一定値Ｑ１とされるのは、Ｑ１程度のアンモニアが吸着されていればＮＯｘの浄化性能が十分に良好になるので、Ｑ１よりもさらに吸着量を増やす意味がないからである。   The target adsorption amount Qa of ammonia is also set to a variable value that decreases as the temperature Ts of the SCR catalyst 43 increases (conversely, the temperature decreases as the temperature Ts decreases) in accordance with the tendency of the upper limit adsorption amount Qx as described above Be done. The controller 100 controls the operation of the urea injector 45 and the pump 46P according to such a variable target adsorption amount Qa. However, the target adsorption amount Qa changes depending on the temperature in this way only in the range where the temperature Ts of the SCR catalyst 43 belongs to a constant high temperature region (the range of Ts = T1 to T2). The target adsorption amount Qa is set to a constant value Q1 in the low temperature range below the temperature T1, and the target adsorption amount Qa is uniformly set to zero within the high temperature range above the temperature T2. Note that the target adsorption amount Qa is set to a constant value Q1 at the low temperature side (Ts ≦ T1) because the NOx purification performance is sufficiently improved if ammonia of approximately Q1 is adsorbed. This is because there is no point in increasing the amount of adsorption.

次いで、コントローラ１００は、現時点でＳＣＲ触媒４３に吸着されているアンモニアの量である現アンモニア吸着量Ｑｃを推定する（ステップＳ３）。後述のステップＳ５で詳述するが、現アンモニア吸着量Ｑｃは、尿素インジェクタ４５からの尿素水の噴射量を決定する過程で使用されるパラメータである。このため、現アンモニア吸着量Ｑｃは、これまでの尿素水の噴射量の履歴から逆算により求めることができる。すなわち、尿素水の噴射量の履歴から求められる各時点のアンモニア供給量から、ＳＣＲ触媒４３での各時点のアンモニア消費量（次述のステップＳ４で算出）を差し引いた分が、ＳＣＲ触媒４３に都度蓄積されることになるので、この蓄積分を時間ごとに積算したものを現アンモニア吸着量Ｑｃとして算出することができる。   Next, the controller 100 estimates a current ammonia adsorption amount Qc, which is the amount of ammonia currently adsorbed by the SCR catalyst 43 (step S3). As will be described in detail in step S5 described later, the present ammonia adsorption amount Qc is a parameter used in the process of determining the injection amount of urea water from the urea injector 45. For this reason, the present ammonia adsorption amount Qc can be obtained by back calculation from the history of injection amounts of urea water so far. That is, the amount obtained by subtracting the ammonia consumption amount at each time point in the SCR catalyst 43 (calculated in step S 4 described below) from the ammonia supply amount at each time point determined from the history of the injection amount of urea water Since the accumulated amount is accumulated each time, it is possible to calculate the present ammonia adsorption amount Qc.

次いで、コントローラ１００は、ＳＣＲ触媒４３において消費されるアンモニアの量であるアンモニア消費量Ｗを推定する（ステップＳ４）。コントローラ１００は、ＮＯｘ濃度センサＳＮ５により検出される排気ガス中のＮＯｘ濃度と、演算により推定される排気ガスの流量（吸気流量の検出値やＥＧＲ弁７３の開度等から求められる値）とに基づいて、ＳＣＲ触媒４３に流入するＮＯｘの量を算出する。算出されたＮＯｘの流入量に基づいて、コントローラ１００は、ＳＣＲ触媒４３でＮＯｘ還元のために消費されるアンモニアの量、つまりアンモニア消費量Ｗを算出する（後述する図６の一部参照）。   Next, the controller 100 estimates an ammonia consumption amount W, which is the amount of ammonia consumed in the SCR catalyst 43 (step S4). The controller 100 determines the NOx concentration in the exhaust gas detected by the NOx concentration sensor SN5 and the flow rate of the exhaust gas estimated by calculation (a value obtained from the detected value of the intake flow rate, the opening degree of the EGR valve 73, etc.) Based on this, the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 43 is calculated. Based on the calculated inflow amount of NOx, the controller 100 calculates the amount of ammonia consumed for NOx reduction by the SCR catalyst 43, that is, the ammonia consumption amount W (see a part of FIG. 6 described later).

次いで、コントローラ１００は、尿素インジェクタ４５から噴射すべき尿素水の噴射量Ｕを決定し（ステップＳ５）、この決定した噴射量Ｕに相当する尿素を尿素インジェクタ４５から噴射させるよう、尿素インジェクタ４５及びポンプ４６Ｐの動作を制御する（ステップＳ６）。   Next, the controller 100 determines the injection amount U of urea water to be injected from the urea injector 45 (step S5), and injects urea corresponding to the determined injection amount U from the urea injector 45. The operation of the pump 46P is controlled (step S6).

図６は、上記ステップＳ５において噴射量Ｕを決定する手順を模式的に示す図である。コントローラ１００は、上記ステップＳ４で求められたアンモニア消費量Ｗと、アンモニアの要求余剰供給量Ｑｄとに基づいて、尿素水の噴射量Ｕを算出する。ここで、アンモニアの要求余剰供給量Ｑｄとは、ＳＣＲ触媒４３においてアンモニア吸着量Ｑｃを目標吸着量Ｑａまで高めるのに必要なアンモニアの余剰供給量のことであり、上記ステップＳ２で決定されたアンモニアの目標吸着量Ｑａから、上記ステップＳ３で算出された現アンモニア吸着量Ｑｃを差し引くことで得られる値である。尿素水の噴射量Ｕは、要求余剰供給量Ｑｄが多いほど、また、アンモニア消費量Ｗが多い程、より大きい値として算出される。   FIG. 6 is a view schematically showing the procedure for determining the injection amount U in step S5. The controller 100 calculates the injection amount U of urea water based on the ammonia consumption amount W determined in step S4 and the required surplus supply amount Qd of ammonia. Here, the required surplus supply amount of ammonia Qd refers to the surplus supply amount of ammonia necessary to increase the ammonia adsorption amount Qc to the target adsorption amount Qa in the SCR catalyst 43, and the ammonia determined in step S2 described above The target adsorption amount Qa is a value obtained by subtracting the current ammonia adsorption amount Qc calculated in step S3. The injection amount U of urea water is calculated as a larger value as the required surplus supply amount Qd is larger and as the ammonia consumption amount W is larger.

［尿素インジェクタの保護制御］
以上が、ドージング制御の基本動作である。続いて、尿素インジェクタ４５の内部温度が、尿素水の沸騰が生じ得る程度の高温に達する条件において実行されるドージング制御、換言すると尿素インジェクタの保護制御について説明する。この保護制御は、既述の通り、尿素水の沸騰に伴う尿素インジェクタ４５のダメージを抑止しつつ、ＮＯｘの浄化性能を可及的に低下させないことを企図するもので、主にＵＩ温度推定部１０４及びＵＩ保護制御部１０５によって実行される。 [Urea injector protection control]
The above is the basic operation of dosing control. Subsequently, dosing control performed in a condition where the internal temperature of the urea injector 45 reaches a high temperature to which boiling of urea water can occur, in other words, protection control of the urea injector will be described. As described above, this protection control is intended to suppress the NOx purification performance as much as possible while suppressing the damage of the urea injector 45 caused by the boiling of the urea water, and mainly the UI temperature estimation unit And 104 are executed by the UI protection control unit 105.

当該保護制御は、主に排気通路４０を通過する排気ガスが通常時よりも相当に高温化する運転条件、或いは、排気通路４０の冷却要素の能力が低下する運転条件において実行される。前者としては、例えばＤＰＦ４２の再生処理のために意図的に排気ガスを高温化する運転条件が挙げられる。後者としては、車速が低く、走行風による冷却能力が低下する運転条件が挙げられる。このような運転条件に至っているか否か、つまり尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温に達する条件であるか否かは、ＵＩ温度推定部１０４の処理によって判定される。この保護制御は、尿素インジェクタ４５への尿素水の供給量を増量させる増量制御と、尿素インジェクタ４５から尿素水を回収する回収制御とからなる。   The protection control is mainly performed under operating conditions in which the exhaust gas passing through the exhaust passage 40 has a considerably higher temperature than usual, or operating conditions in which the capacity of the cooling element of the exhaust passage 40 is reduced. The former includes, for example, operating conditions for intentionally raising the temperature of the exhaust gas for the regeneration process of the DPF 42. The latter includes operating conditions in which the vehicle speed is low and the cooling capacity by the traveling wind decreases. Whether or not such an operating condition is reached, that is, whether the internal temperature of the urea injector 45 reaches a predetermined high temperature, is determined by the processing of the UI temperature estimation unit 104. This protection control includes an increase control for increasing the supply amount of urea water to the urea injector 45 and a recovery control for collecting urea water from the urea injector 45.

図７は、図５のグラフに、尿素水の増量制御Ｑｕｐに関連する事項を追記したグラフである。この増量制御Ｑｕｐにおいては、上限ガード供給量Ｑｍａｘが参照される。上限ガード供給量Ｑｍａｘは、目標吸着量Ｑａを達成するために必要な尿素水の供給量よりも多く、且つ、上限吸着量Ｑｘを超過する尿素水の供給量となる領域において、真の尿素水の供給限界を示すラインである。つまり、アンモニアスリップ領域に入り込む尿素水の供給量となるが、スリップ触媒４４にてＳＣＲ触媒４３をスリップしたアンモニアを処理できる浄化限界に当たる値が上限ガード供給量Ｑｍａｘのラインである。   FIG. 7 is a graph obtained by adding matters related to the increase control Qup of urea water to the graph of FIG. In this increase control Qup, the upper limit guard supply amount Qmax is referred to. The upper limit guard supply amount Qmax is larger than the supply amount of urea water required to achieve the target adsorption amount Qa, and in the area where the supply amount of urea water exceeds the upper limit adsorption amount Qx, true urea water Showing the supply limit of That is, although the supply amount of urea water entering the ammonia slip region is a line corresponding to the purification limit at which the ammonia which has slipped the SCR catalyst 43 by the slip catalyst 44 can be treated is a line of the upper limit guard supply amount Qmax.

上述の通り、通常のドージング制御においては、ＳＣＲ触媒４３の温度Ｔｓに応じて、目標吸着量Ｑａに沿うようにポンプ４６Ｐから尿素インジェクタ４５へ供給される尿素水の供給量が制御される。この増量制御Ｑｕｐにおいては、ＵＩ保護制御部１０５は、目標吸着量Ｑａを越える尿素水を尿素インジェクタ４５へ供給する。これにより、尿素水が冷却媒体として機能し、尿素インジェクタ４５を冷却することが可能となる。増量制御Ｑｕｐは、ＳＣＲ状態推定部１０２により求められるＳＣＲ触媒４３の現状のアンモニア吸着量を参照して、尿素水の供給量が上限ガード供給量Ｑｍａｘに到達するまで継続される。なお、上限ガード供給量Ｑｍａｘを超過して尿素水を供給し続けると、スリップ触媒４４で処理しきれないアンモニアが車両から排出されてしまう。この場合、アンモニア臭を発散させることになってしまう。   As described above, in normal dosing control, the supply amount of urea water supplied from the pump 46P to the urea injector 45 is controlled in accordance with the target adsorption amount Qa in accordance with the temperature Ts of the SCR catalyst 43. In the increase control Qup, the UI protection control unit 105 supplies urea aqueous solution exceeding the target adsorption amount Qa to the urea injector 45. Thereby, the urea water functions as a cooling medium, and the urea injector 45 can be cooled. The increase control Qup is continued until the supply amount of urea water reaches the upper limit guard supply amount Qmax with reference to the current ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 43 obtained by the SCR state estimation unit 102. In addition, when the urea water is continuously supplied exceeding the upper limit guard supply amount Qmax, ammonia which can not be processed by the slip catalyst 44 is discharged from the vehicle. In this case, the odor of ammonia will be exhaled.

尿素水の回収制御は、上記の増量制御Ｑｕｐを行っても尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温を下回らない場合であって、尿素水の供給量が上限ガード供給量Ｑｍａｘに到達した場合に実行される。すなわち、ＵＩ保護制御部１０５は、上限ガード供給量Ｑｍａｘに至るまで増量制御Ｑｕｐを続け（当然、ＳＣＲ触媒４３は上限吸着量Ｑｘ付近のアンモニアを吸着していることになる）、当面のＮＯｘ還元処理に支障のない量のアンモニアがＳＣＲ触媒４３に吸着されている状況を作った上で、尿素水の沸騰防止及びアンモニアの排出防止のために前記回収制御を実行する。具体的にはＵＩ保護制御部１０５は、尿素インジェクタ４５への尿素水の供給を停止させると共に、尿素インジェクタ４５内に残存している尿素水が尿素タンク４６に回収されるよう、ポンプ４６Ｐの動作を制御する。   The recovery control of the urea aqueous solution is performed when the internal temperature of the urea injector 45 does not fall below the predetermined high temperature even if the above-described increase control Qup is performed, and the supply amount of urea aqueous solution reaches the upper limit guard supply amount Qmax. To be executed. That is, the UI protection control unit 105 continues the increase control Qup until the upper limit guard supply amount Qmax is reached (as a matter of course, the SCR catalyst 43 adsorbs ammonia near the upper limit adsorption amount Qx). After creating a situation where the amount of ammonia that does not interfere with the process is adsorbed to the SCR catalyst 43, the recovery control is executed to prevent the boiling of urea water and the emission of ammonia. Specifically, the UI protection control unit 105 stops the supply of urea water to the urea injector 45 and operates the pump 46 P so that the urea water remaining in the urea injector 45 is recovered to the urea tank 46. Control.

これに対し、尿素水の供給量が上限ガード供給量Ｑｍａｘに到達しない状態では、前記回収制御は実行されない。すなわち、ＵＩ保護制御部１０５は、スリップ触媒４４が増量供給されている尿素水のスリップ分を浄化できる範囲では、増量制御Ｑｕｐを続けて尿素インジェクタ４５の冷却を優先し、前記回収制御を実行しない。つまり、尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温に至っている場合に、無条件に尿素インジェクタ４５から尿素水を回収してしまうのではなく、先ずは増量制御Ｑｕｐによって尿素インジェクタ４５の冷却を試み、所定の増量値（上限ガード供給量Ｑｍａｘ）まで尿素水供給量を増量しても尿素インジェクタ４５が高温状態から脱却できない場合には、尿素水の沸騰を防止するために前記回収動作を実行する。   On the other hand, when the supply amount of urea water does not reach the upper limit guard supply amount Qmax, the recovery control is not executed. That is, the UI protection control unit 105 continues the increase control Qup and gives priority to the cooling of the urea injector 45 within a range where the slip component of the urea water supplied with the increased amount of the slip catalyst 44 can be cleaned, and does not execute the recovery control. . That is, when the internal temperature of the urea injector 45 reaches a predetermined high temperature, cooling of the urea injector 45 is first attempted by the increase control Qup, instead of unconditionally recovering the urea water from the urea injector 45, If the urea injector 45 can not leave the high temperature state even if the urea aqueous solution supply amount is increased to a predetermined increase value (upper limit guard supply amount Qmax), the recovery operation is performed to prevent the urea aqueous solution from boiling.

図８は、上述の尿素インジェクタ４５の保護制御の考え方を図示したタイムチャートである。当該保護制御においてモニターされるのは、尿素インジェクタ４５の内部温度（ＵＩ内部温度）と、ＳＣＲ触媒４３に現状で吸着されているアンモニア量（ＮＨ３吸着量現在値）とである。ＵＩ内部温度は、ＵＩ温度推定部１０４が導出する推定値が参照され、ＮＨ３吸着量現在値は、ＳＣＲ状態推定部１０２が求めるアンモニア吸着量（図６の現アンモニア吸着量Ｑｃ）が参照される。 FIG. 8 is a time chart illustrating the concept of protection control of the urea injector 45 described above. What is monitored in the protection control is the internal temperature of the urea injector 45 (UI internal temperature) and the amount of ammonia currently adsorbed on the SCR catalyst 43 (the present value of the amount of adsorbed NH 3 ). For the UI internal temperature, the estimated value derived by the UI temperature estimation unit 104 is referred to, and for the NH 3 adsorption amount current value, the ammonia adsorption amount (the present ammonia adsorption amount Qc in FIG. 6) obtained by the SCR state estimation unit 102 is referred to Ru.

タイミングｔ１において、ＵＩ内部温度が「所定値１」を超過すると、尿素水の噴射量が増量される。これが、図７に示した尿素水の増量制御Ｑｕｐである。「所定値１」は、任意の温度に設定できるが、尿素インジェクタ４５内の圧力下において尿素水に沸騰が生じる直前の温度であることが望ましい。これにより、尿素インジェクタ４５内で現に尿素水の沸騰が生じる前に、尿素水を増量させたり、尿素インジェクタ４５から回収させたりすることができる。従って、尿素インジェクタ４５のダメージを確実に抑止することができる。なお、タイミングｔ１の時点では、まだ尿素水の回収制御は実行されない。   When the UI internal temperature exceeds "predetermined value 1" at timing t1, the injection amount of urea water is increased. This is the increase control Qup of the urea water shown in FIG. Although the “predetermined value 1” can be set to any temperature, it is desirable that the “predetermined value 1” be a temperature just before boiling occurs in the urea water under the pressure in the urea injector 45. As a result, the urea water can be increased or recovered from the urea injector 45 before the boiling of the urea water actually occurs in the urea injector 45. Therefore, damage to the urea injector 45 can be reliably suppressed. At timing t1, recovery control of urea aqueous solution is not executed yet.

タイミングｔ１に続くタイミングｔ２において、ＮＨ３吸着量現在値が「所定値２」を超過すると、尿素水の回収制御が実行される。すなわち、ＵＩ内部温度が「所定値１」を超過し、且つ、ＮＨ３吸着量現在値が「所定値２」を超過するというＡＮＤ条件が成立すると、尿素水の回収制御が開始される。一方、このタイミングｔ２で、尿素インジェクタ４５からの尿素水の噴射は停止される。この例では、ｔ１〜ｔ２の間が、尿素水の増量制御Ｑｕｐが実行される期間となる。勿論、ｔ１においてＮＨ３吸着量現在値が「所定値２」を超過していれば、ｔ１で前記回収制御が開始されることになる。 At timing t2 subsequent to timing t1, when the NH 3 adsorption amount present value exceeds “predetermined value 2”, urea aqueous solution recovery control is executed. That is, when the AND internal condition that the UI internal temperature exceeds “predetermined value 1” and the NH 3 adsorption amount current value exceeds “predetermined value 2” is satisfied, urea aqueous solution recovery control is started. On the other hand, at this timing t2, the injection of urea water from the urea injector 45 is stopped. In this example, the period from t1 to t2 is a period during which the increase control Qup of urea water is executed. Of course, if the present value of the adsorption amount of NH 3 at t 1 exceeds “the predetermined value 2”, the recovery control is started at t 1.

「所定値２」は、上述の通り上限ガード供給量Ｑｍａｘである。すなわち、増量制御Ｑｕｐの分を含めた尿素水の噴射量の履歴から求められる各時点のアンモニア供給量から、ＳＣＲ触媒４３での各時点のアンモニア消費量を差し引いた吸着量であるＮＨ３吸着量現在値が、図７に示された上限ガード供給量Ｑｍａｘのラインに相当する値であるか否かが判定される。 The "predetermined value 2" is the upper limit guard supply amount Qmax as described above. That is, the amount of adsorption of NH 3, which is the amount of adsorption obtained by subtracting the ammonia consumption at each time point in the SCR catalyst 43 from the ammonia supply amount at each time determined from the history of injection amounts of urea water including the amount of increase control Qup It is determined whether the current value is a value corresponding to the line of the upper limit guard supply amount Qmax shown in FIG.

タイミングｔ２に続くタイミングｔ３において、ＮＨ３吸着量現在値が「所定値３」を下回った場合、尿素水の回収制御は停止され、尿素インジェクタ４５からの尿素水に噴射が再開される。これは、ｔ２で尿素水の噴射が停止され、ＳＣＲ触媒４３に吸着されているアンモニアが徐々に消費されて吸着アンモニア量が一定量を下回ると、ＳＣＲ触媒４３におけるＮＯｘの浄化性能が低下するからである。「所定値３」としては、例えば目標吸着量Ｑａを用いることができる。尿素水の噴射の再開によって、ＳＣＲ触媒４３の吸着アンモニア量を回復させることができる。なお、ｔ３から所定期間は、通常よりも多い量の尿素水を尿素インジェクタ４５から噴射させるようにしても良い。 At timing t3 subsequent to timing t2, when the NH 3 adsorption amount current value falls below the "predetermined value 3", recovery control of urea aqueous solution is stopped, and injection of urea aqueous solution from the urea injector 45 is restarted. This is because when the injection of urea water is stopped at t2 and the ammonia adsorbed on the SCR catalyst 43 is gradually consumed and the amount of adsorbed ammonia falls below a certain amount, the NOx purification performance of the SCR catalyst 43 decreases. It is. As the “predetermined value 3”, for example, the target adsorption amount Qa can be used. The amount of adsorbed ammonia of the SCR catalyst 43 can be recovered by resuming the injection of urea water. Note that, for a predetermined period from t 3, urea aqueous solution may be injected from the urea injector 45 in an amount larger than normal.

或いは、タイミングｔ３において、ＵＩ内部温度が「所定値４」を下回った場合、尿素水の回収制御は停止され、尿素インジェクタ４５からの尿素水に噴射が再開される。これは、ＵＩ内部温度が所定の高温状態を脱した場合、尿素水の沸騰が生じなくなるので、もはや尿素水の回収制御を実行する必要がないからである。「所定値４」は、上記「所定値１」と同じ温度に設定しても良いし、「所定値１」よりも僅かに低い又は高い温度に設定しても良い。すなわち、ＮＨ３吸着量現在値が「所定値３」を下回る、又は、ＵＩ内部温度が「所定値４」を下回るというＯＲ条件が成立すると、尿素水の回収制御が終了されるものである。 Alternatively, at timing t3, when the UI internal temperature falls below the "predetermined value 4", recovery control of the urea aqueous solution is stopped, and injection of urea aqueous solution from the urea injector 45 is resumed. This is because when the UI internal temperature leaves a predetermined high temperature state, boiling of the urea aqueous solution does not occur, and it is no longer necessary to execute recovery control of the urea aqueous solution. The "predetermined value 4" may be set to the same temperature as the "predetermined value 1", or may be set to a temperature slightly lower or higher than the "predetermined value 1". That is, when the OR condition that the NH 3 adsorption amount current value falls below “predetermined value 3” or the UI internal temperature falls below “predetermined value 4”, urea aqueous solution recovery control is ended.

［コントローラによる制御フロー］
図９は、コントローラ１００による保護制御の具体例を示すフローチャートである。コントローラ１００のドージング制御部１０３によって図３に示したドージング制御が実行されている状況下において、ＵＩ温度推定部１０４は所定のサンプリング周期に、尿素インジェクタ４５の内部温度（ＵＩ内部温度）が先述の「所定値１」を超過しているか否かをモニターする（ステップＳ１１）。ＵＩ内部温度が「所定値１」未満である場合（ステップＳ１１でＮＯ）、ＵＩ保護制御部１０５は保護制御を実行せず、図３のドージング制御が継続される。 [Control flow by controller]
FIG. 9 is a flowchart showing a specific example of protection control by the controller 100. Under the situation where the dosing control shown in FIG. 3 is being performed by the dosing control unit 103 of the controller 100, the UI temperature estimation unit 104 determines that the internal temperature (UI internal temperature) of the urea injector 45 is a predetermined sampling cycle. It is monitored whether "predetermined value 1" is exceeded (step S11). If the UI internal temperature is less than “predetermined value 1” (NO in step S11), the UI protection control unit 105 does not execute the protection control, and the dosing control of FIG. 3 is continued.

これに対し、ＵＩ内部温度が「所定値１」を超過している場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ＵＩ保護制御部１０５は、保護制御の第１ステップとして、尿素水の増量制御を作動させる（ステップＳ１２）。具体的にはＵＩ保護制御部１０５は、ポンプ４６Ｐから尿素インジェクタ４５へ向けて送る尿素水量を、所定量だけ増量させる。尿素水の増量によって、尿素インジェクタ４５の冷却性能が高められると共に、ＳＣＲ触媒４３へ吸着されるアンモニア量を増加させることができ、その時点におけるＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化能力を高めることができる。   On the other hand, when the UI internal temperature exceeds “the predetermined value 1” (YES in step S11), the UI protection control unit 105 operates the increase control of urea water as the first step of the protection control ( Step S12). Specifically, the UI protection control unit 105 increases the amount of aqueous urea sent from the pump 46P toward the urea injector 45 by a predetermined amount. By increasing the amount of aqueous urea, the cooling performance of the urea injector 45 can be enhanced, and the amount of ammonia adsorbed to the SCR catalyst 43 can be increased, and the NOx purification capacity of the SCR catalyst at that time can be enhanced.

次にＵＩ保護制御部１０５は、ＳＣＲ状態推定部１０２が求めるアンモニア吸着量に基づいて、ＳＣＲ触媒４３に現状で吸着されているアンモニア量（ＮＨ３吸着量現在値）が、先述の「所定値２」を超過しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。ＮＨ３吸着量現在値が「所定値２」を超過していない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、スリップ触媒４４によるアンモニアの浄化限界に達しておらず、尿素水の増量供給による尿素インジェクタ４５の冷却を継続できる状態と言える。また、尿素水噴射を停止したとしても当面のＮＯｘ還元処理に支障がないと言える量のアンモニアが、まだＳＣＲ触媒４３に吸着されていない状態である場合が多い。このため、ステップＳ１１に戻り、ＵＩ内部温度が「所定値１」を超過している限りにおいて、尿素水の増量制御（ステップＳ１２）が継続される。 Next, the UI protection control unit 105 causes the ammonia amount (NH 3 adsorption amount present value) currently adsorbed to the SCR catalyst 43 to be the aforementioned “predetermined value” based on the ammonia adsorption amount determined by the SCR state estimation unit 102. It is determined whether it exceeds 2 "(step S13). If the NH 3 adsorption amount present value does not exceed “predetermined value 2” (NO in step S13), the purification limit of ammonia by the slip catalyst 44 has not been reached, and the urea injector 45 is cooled by the increased supply of urea water. It can be said that it can be continued. Further, in many cases, the amount of ammonia which is said to have no hindrance to the immediate NOx reduction treatment even if the urea aqueous solution injection is stopped has not been adsorbed by the SCR catalyst 43 in many cases. Therefore, the process returns to step S11, and the increase control of urea water (step S12) is continued as long as the UI internal temperature exceeds “predetermined value 1”.

一方、ＮＨ３吸着量現在値が「所定値２」を超過する状態となった場合（ステップＳ１３でＹＥＳ；図８のタイミングｔ２）、ＵＩ保護制御部１０５は、保護制御の第２ステップとして、尿素水の回収制御を作動させる（ステップＳ１４）。具体的にはＵＩ保護制御部１０５は、ポンプ４６Ｐから尿素インジェクタ４５へ向けての尿素水の供給動作を停止させる。これにより、尿素水の噴射は停止される（ステップＳ１５）。そして、ＵＩ保護制御部１０５は、ポンプ種別にもよるが、必要に応じてポンプ４６Ｐに負圧を発生させ、尿素インジェクタ４５の内部及び供給管４６ａ内に残存している尿素水を尿素タンク４６へ回収させる。 On the other hand, when the present value of the NH 3 adsorption amount is in a state where it exceeds the “predetermined value 2” (YES in step S13; timing t2 in FIG. 8), the UI protection control unit 105 performs the second step of protection control. The urea water recovery control is activated (step S14). Specifically, the UI protection control unit 105 stops the urea water supply operation from the pump 46P to the urea injector 45. Thus, the injection of urea water is stopped (step S15). Then, depending on the pump type, the UI protection control unit 105 causes the pump 46 P to generate a negative pressure as needed, and the urea water remaining in the inside of the urea injector 45 and in the supply pipe 46 a is stored in the urea tank 46. To recover.

続いてＵＩ保護制御部１０５は、ＮＨ３吸着量現在値が、先述の「所定値３」を下回る状態であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ＮＨ３吸着量現在値が「所定値３」を超過している場合（ステップＳ１６でＮＯ）、まだＳＣＲ触媒４３においてＮＯｘの浄化能力が担保されている状態であるので、尿素水の回収制御は直ちに停止されない。一方、ＮＨ３吸着量現在値が「所定値３」を下回っている場合（ステップＳ１６でＹＥＳ；図８のタイミングｔ３）、ＵＩ保護制御部１０５は尿素水の回収制御を停止させる（ステップＳ１８）。これにより、図３に示すドージング制御の実行状態に復帰する。 Subsequently, the UI protection control unit 105 determines whether or not the NH 3 adsorption amount current value is below the above-described “predetermined value 3” (step S16). If the NH 3 adsorption amount present value exceeds “predetermined value 3” (NO in step S16), the SCR catalyst 43 is still in the state where the NOx purification ability is secured, so urea aqueous solution recovery control Not stopped immediately. On the other hand, when the NH 3 adsorption amount present value is lower than “the predetermined value 3” (YES in step S16; timing t3 in FIG. 8), the UI protection control unit 105 stops the recovery control of urea water (step S18). . Thereby, the state of execution of the dosing control shown in FIG. 3 is restored.

ＮＨ３吸着量現在値が「所定値３」を超過している場合（ステップＳ１６でＮＯ）、さらにＵＩ保護制御部１０５は、ＵＩ内部温度が先述の「所定値４」を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１７）。ＵＩ内部温度が「所定値４」を超過している場合（ステップＳ１７でＮＯ）、尿素水の沸騰が生じ得る状態であるので、ステップＳ１４に戻り、ＵＩ保護制御部１０５は尿素水の回収制御を継続する。一方、ＵＩ内部温度が「所定値４」を下回っている場合（ステップＳ１７でＹＥＳ；図８のタイミングｔ３）、ＵＩ保護制御部１０５は尿素水の回収制御を停止させる（ステップＳ１８）。 If the NH 3 adsorption amount current value exceeds “predetermined value 3” (NO in step S16), the UI protection control unit 105 further determines whether the UI internal temperature is lower than the aforementioned “predetermined value 4”. Is determined (step S17). If the UI internal temperature exceeds “predetermined value 4” (NO in step S17), boiling of urea water can occur, so the process returns to step S14, and UI protection control unit 105 controls recovery of urea water. To continue. On the other hand, when the UI internal temperature is lower than “the predetermined value 4” (YES in step S17; timing t3 in FIG. 8), the UI protection control unit 105 stops the recovery control of urea aqueous solution (step S18).

［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るエンジンの排気システム４Ｓ（排気浄化装置）によれば、次のような作用効果を奏する。本実施形態のコントローラ１００は、尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温に達すると無条件に尿素水を尿素インジェクタ４５から回収する回収動作を実行させるのではなく、先ずは尿素水の供給量の増量によって尿素インジェクタ４５を冷却するようにし、所定の増量値（上限ガード供給量Ｑｍａｘ）まで尿素水供給量を増量しても尿素インジェクタ４５が高温状態から脱却できない場合には、尿素水の沸騰を防止するために前記回収動作を実行する。なお、前記回収動作が実行され尿素インジェクタ４５への尿素水の供給が一時的に停止しても、その前段で尿素水を増量供給しているので、ＳＣＲ触媒４３に十分なアンモニア量が吸着された状態が形成されており、直ちにＳＣＲ触媒４３によるＮＯｘ浄化性能が低下することはない。従って、上記のような制御をコントローラ１００が実行することで、ＮＯｘの浄化性能を低下させることなく、尿素水の沸騰に伴う尿素インジェクタ４５のダメージを抑制することができる。 [Function effect]
According to the exhaust system 4S (exhaust gas purification device) of the engine according to the present embodiment described above, the following operation and effect can be obtained. The controller 100 according to the present embodiment does not unconditionally execute the recovery operation for recovering urea water from the urea injector 45 when the internal temperature of the urea injector 45 reaches a predetermined high temperature, and firstly, the supply amount of urea aqueous solution is If the urea injector 45 can not leave the high temperature state even if the urea aqueous solution supply amount is increased to a predetermined increased value (upper limit guard supply amount Qmax) by cooling the urea injector 45 by increasing the amount, boiling of the urea aqueous solution is In order to prevent this, the recovery operation is performed. Even if the recovery operation is performed and the supply of urea aqueous solution to the urea injector 45 is temporarily stopped, the amount of ammonia aqueous solution is increased and supplied at the previous stage, so a sufficient amount of ammonia is adsorbed to the SCR catalyst 43 This state has been established, and the NOx purification performance by the SCR catalyst 43 does not immediately deteriorate. Therefore, the controller 100 can execute the control as described above to suppress the damage of the urea injector 45 caused by the boiling of the urea water without reducing the NOx purification performance.

また、コントローラ１００は、ＳＣＲ触媒４３へのアンモニア吸着量が目標吸着量Ｑａ（図５、図７）を維持するように制御する。目標吸着量Ｑａは、ＳＣＲ触媒４３におけるアンモニアの上限吸着量Ｑｘよりも少なく、且つ、所要のＮＯｘ浄化を行い得る適正量であるので、ＳＣＲ触媒４３においてアンモニアのスリップを抑制しつつ適正なＮＯｘ浄化を行わせることができる。そして、コントローラ１００（ＵＩ保護制御部１０５）は、ＮＨ３吸着量現在値が、目標吸着量Ｑａを達成するために必要な尿素水の供給量よりも多い値であって、スリップ触媒４４によるアンモニアの浄化限界に設定される上限ガード供給量Ｑｍａｘに到達した場合に、上記の尿素水回収動作を実行させる。これにより、目標吸着量Ｑａを達成する尿素水供給量から上限ガード供給量Ｑｍａｘに至るまでの増量分の尿素水によって、尿素インジェクタ４５を冷却することができる。また、スリップ触媒４４でアンモニアが浄化されずに外気へ放出される不具合や、多くのＮ２Ｏなどの温室効果ガスが放出されてしまう不具合を抑制することができる。 Further, the controller 100 controls the ammonia adsorption amount to the SCR catalyst 43 to maintain the target adsorption amount Qa (FIG. 5, FIG. 7). The target adsorption amount Qa is smaller than the upper limit adsorption amount Qx of ammonia in the SCR catalyst 43, and is an appropriate amount capable of performing the required NOx purification. Therefore, the NOx catalyst is appropriately purged while suppressing slip of ammonia. Can be done. Then, the controller 100 (UI protection control unit 105) determines that the NH 3 adsorption amount current value is a value larger than the supply amount of urea water required to achieve the target adsorption amount Qa, and the ammonia by the slip catalyst 44 When the upper limit guard supply amount Qmax set to the purification limit of has been reached, the above-mentioned urea aqueous solution recovery operation is executed. Thus, the urea injector 45 can be cooled by the increased amount of urea water from the urea water supply amount to achieve the target adsorption amount Qa to the upper limit guard supply amount Qmax. Further, it is possible to suppress the problem that ammonia is not purified by the slip catalyst 44 and is released to the outside air, and the problem that many greenhouse gases such as N 2 O are released.

また、コントローラ１００は、車両の車速が所定速度以下の低速であることを、尿素インジェクタ４５の内部温度が所定の高温に達したと判定する条件として用いている。車速が低速であると、走行風による尿素インジェクタ４５の冷却効果が低減するので、低車速であることをもって尿素インジェクタ４５の内部温度が高温化したことを推定することができる。従って、尿素インジェクタ４５の内部温度が直接計測できない場合でも、車速に基づき尿素インジェクタ４５の高温化を的確に判断させることができる。   Further, the controller 100 uses that the vehicle speed of the vehicle is a low speed equal to or lower than a predetermined speed as a condition for determining that the internal temperature of the urea injector 45 has reached a predetermined high temperature. When the vehicle speed is low, the cooling effect of the urea injector 45 by the traveling wind is reduced, so that it can be estimated that the internal temperature of the urea injector 45 is high on the basis of the low vehicle speed. Therefore, even when the internal temperature of the urea injector 45 can not be measured directly, the temperature increase of the urea injector 45 can be accurately determined based on the vehicle speed.

［変形実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、次のような変形実施形態を取り得る。 [Modified embodiment]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, The following modification embodiments can be taken.

（１）上記実施形態では、ＮＨ３吸着量現在値が上限ガード供給量Ｑｍａｘ（所定値２）に至った場合に、尿素水の回収制御が作動する例を示した（図９のステップＳ１３及びステップＳ１４）。これに代えて、例えば「所定値２」を上限吸着量Ｑｘに設定しても良いし、上限吸着量Ｑｘと上限ガード供給量Ｑｍａｘとの間の任意の値に設定しても良い。 (1) In the above embodiment, an example is shown where urea aqueous solution recovery control is activated when the NH 3 adsorption amount current value reaches the upper limit guard supply amount Qmax (predetermined value 2) (FIG. 9, step S13 and Step S14). Instead of this, for example, "predetermined value 2" may be set to the upper limit adsorption amount Qx, or may be set to any value between the upper limit adsorption amount Qx and the upper limit guard supply amount Qmax.

（２）上記実施形態では、軽油を主成分とする燃料を圧着着火させるディーゼルエンジンに本発明の排気浄化装置を適用した例について説明した。本発明を適用可能なエンジンは、ＮＯｘを浄化するためにＳＣＲ触媒を設ける必要のあるエンジンであればよく、例えばガソリンを主成分とする燃料をリーンな空燃比下で燃焼させるリーンバーンガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。   (2) In the above-mentioned embodiment, the example which applied the exhaust gas purification device of the present invention to the diesel engine which carries out the compression ignition of the fuel which has light oil as a main component was explained. The engine to which the present invention can be applied may be any engine that needs to be provided with an SCR catalyst to purify NOx, for example, a lean burn gasoline engine that burns a gasoline-based fuel under a lean air-fuel ratio. The present invention may be applied.

１ エンジン本体
４Ｓ 排気システム（排気浄化装置）
４０ 排気通路
４３ ＳＣＲ触媒
４４ スリップ触媒
４５ 尿素インジェクタ
４６ 尿素タンク
４６ａ 供給管
４６Ｐ ポンプ（ポンプ装置）
１００ コントローラ（制御部）
１０４ ＵＩ温度推定部
１０５ ＵＩ保護制御部（制御部）
Ｑａ 目標吸着量
Ｑｍａｘ 上限ガード供給量 1 Engine body 4S exhaust system (exhaust purification system)
40 exhaust passage 43 SCR catalyst 44 slip catalyst 45 urea injector 46 urea tank 46a supply pipe 46P pump (pump device)
100 controller (control unit)
104 UI temperature estimation unit 105 UI protection control unit (control unit)
Qa Target adsorption amount Qmax Upper limit guard supply amount

Claims (5)

エンジン本体から排出される排気ガスが流通する排気通路と、
前記排気通路内に尿素水を供給する尿素インジェクタと、
尿素タンクに貯留された尿素水を前記尿素インジェクタへ供給すると共に、前記尿素インジェクタに供給された尿素水を前記尿素タンクへ回収する動作を実行可能なポンプ装置と、
前記尿素インジェクタよりも下流側の排気通路に設けられ、尿素から生成されるアンモニアの還元作用により排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、
前記尿素インジェクタ及び前記ポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記尿素インジェクタの内部温度が所定の高温に達する条件において、前記ポンプ装置から前記尿素インジェクタへの尿素水の供給量を増量させ、
前記尿素水の供給量が所定の増量値に達すると、前記尿素インジェクタへの尿素水の供給を停止させると共に、前記尿素インジェクタ内の尿素水を前記尿素タンクに回収する回収動作を実行するよう、前記ポンプ装置を制御することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 An exhaust passage through which exhaust gas discharged from the engine body flows;
A urea injector for supplying urea water into the exhaust passage;
A pump device capable of performing an operation of supplying urea water stored in a urea tank to the urea injector and recovering urea water supplied to the urea injector to the urea tank;
An SCR catalyst, provided in an exhaust passage downstream of the urea injector, for purifying NOx in exhaust gas by the reduction action of ammonia generated from urea;
A control unit that controls the operation of the urea injector and the pump device;
The control unit
The supply amount of urea water from the pump device to the urea injector is increased under the condition that the internal temperature of the urea injector reaches a predetermined high temperature,
When the supply amount of the urea aqueous solution reaches a predetermined increase value, the supply operation of the urea aqueous solution to the urea injector is stopped, and a recovery operation of recovering the urea aqueous solution in the urea injector to the urea tank is executed. An exhaust gas purification device for an engine, which controls the pump device. 請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記制御部は、
前記ＳＣＲ触媒に吸着されるアンモニア量が予め定められた目標吸着量となるように、前記尿素インジェクタ及び前記ポンプ装置の動作を制御するものであり、
前記目標吸着量を達成するために必要な前記尿素水の供給量よりも多い値に設定される上限ガード供給量を、前記所定の増量値として定め、
前記尿素インジェクタの温度が所定の高温に達する条件下であって、前記尿素水の供給量が前記上限ガード供給量を超過した場合に、前記回収動作を実行させる、エンジンの排気浄化装置。 In the engine exhaust purification device according to claim 1,
The control unit
The operation of the urea injector and the pump device is controlled so that the amount of ammonia adsorbed to the SCR catalyst becomes a predetermined target adsorption amount,
The upper limit guard supply amount set to a value larger than the supply amount of the urea water necessary to achieve the target adsorption amount is determined as the predetermined increase value,
An engine exhaust purification device that executes the recovery operation when the temperature of the urea injector reaches a predetermined high temperature and the supply amount of the urea aqueous solution exceeds the upper limit guard supply amount. 請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記ＳＣＲ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、前記ＳＣＲ触媒を通過したアンモニアを浄化するスリップ触媒をさらに備え、
前記制御部は、前記上限ガード供給量を、前記スリップ触媒によるアンモニアの浄化限界に応じた値に設定する、エンジンの排気浄化装置。 In the engine exhaust purification device according to claim 2,
The exhaust system further includes a slip catalyst provided in an exhaust passage downstream of the SCR catalyst and purifying ammonia that has passed through the SCR catalyst.
The control unit sets the upper limit guard supply amount to a value according to a purification limit of ammonia by the slip catalyst. 請求項２又は３に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記目標吸着量は、前記ＳＣＲ触媒に吸着されるアンモニア量が、前記ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど低下する可変的な値であり、
前記制御部は、前記可変的な前記目標吸着量に応じて、前記尿素インジェクタ及び前記ポンプ装置の動作を制御する、エンジンの排気浄化装置。 In the engine exhaust purification device according to claim 2 or 3,
The target adsorption amount is a variable value such that the amount of ammonia adsorbed to the SCR catalyst decreases as the temperature of the SCR catalyst increases.
An engine exhaust purification device, wherein the control unit controls operations of the urea injector and the pump device according to the variable target adsorption amount. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記エンジンは、車両に搭載される車載エンジンであり、
前記制御部は、前記車両の車速が所定速度以下の低速であることを、前記尿素インジェクタの内部温度が所定の高温に達したと判定する条件として用いる、エンジンの排気浄化装置。
In the engine exhaust purification device according to any one of claims 1 to 4,
The engine is an on-vehicle engine mounted on a vehicle.
An engine exhaust purification device, wherein the control unit uses the fact that the vehicle speed of the vehicle is a low speed equal to or less than a predetermined speed as a condition for determining that the internal temperature of the urea injector has reached a predetermined high temperature.
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