JP2009002260A - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Abstract
【課題】タンク内のアンモニアの蒸気圧を低下させることができる排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置を得る。
【解決手段】尿素SCRシステム10は、尿素水タンク22と、尿素水を尿素水タンク22から排気管14に導入する尿素水供給配管30と、尿素水供給配管30から供給された尿素水を排気管14内に噴射する開閉可能な尿素水噴射弁32と、尿素水タンク22から排気管14に尿素水を圧送する還元剤供給運転と、尿素水噴射弁32側から尿素水タンク22に尿素水を圧送する還元剤回収運転とを切り替え得る尿素水圧送ポンプ34と、尿素水の排気管14への供給要求がされている場合に尿素水噴射弁32を開弁させると共に尿素水圧送ポンプ34を還元剤供給運転に切り替え、尿素水の排気管14への供給を停止する際に尿素水噴射弁32を閉弁させると共に尿素水圧送ポンプ34を還元剤回収運転に切り替えるECU42とを備えている。
【選択図】図1An exhaust gas purification device and an exhaust gas purification device capable of reducing the vapor pressure of ammonia in a tank are obtained.
A urea SCR system 10 exhausts a urea water tank 22, a urea water supply pipe 30 for introducing urea water from the urea water tank 22 into an exhaust pipe 14, and urea water supplied from the urea water supply pipe 30. An openable / closable urea water injection valve 32 that injects into the pipe 14, a reducing agent supply operation that pumps urea water from the urea water tank 22 to the exhaust pipe 14, and urea water from the urea water injection valve 32 side to the urea water tank 22 A urea water pressure feed pump 34 that can switch between a reducing agent recovery operation for pressure feeding, and a urea water pressure feed pump 34 that opens the urea water injection valve 32 when there is a request to supply the urea water to the exhaust pipe 14. An ECU 42 that switches to the reducing agent supply operation and closes the urea water injection valve 32 and stops the urea water pressure feed pump 34 to the reducing agent recovery operation when the supply of urea water to the exhaust pipe 14 is stopped. There.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、還元剤を排気管に供給して排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas by supplying a reducing agent to an exhaust pipe.
尿素水タンクから排気管へ尿素水を供給する還元剤供給装置において、供給ラインに残留した尿素水の凍結防止策として、装置停止時に尿素水の供給ラインの最上流部にエアタンクからの加圧空気を供給し、供給ライン中の尿素水を排気管に払い出す技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記の如き従来の技術では、排気管に払い出された尿素水は、排気ガスの浄化に寄与せず、この尿素水が無駄になる問題があった。 However, in the conventional technology as described above, the urea water discharged to the exhaust pipe does not contribute to the purification of the exhaust gas, and there is a problem that this urea water is wasted.
本発明は、上記事実を考慮して、還元剤を無駄にすることを抑制しつつ該還元剤の配管内での凍結を防止することができる排気ガス浄化装置を得ることが目的である。 An object of the present invention is to obtain an exhaust gas purification device capable of preventing the reducing agent from being frozen in a pipe while suppressing the waste of the reducing agent in consideration of the above facts.
請求項1記載の発明に係る排気ガス浄化装置は、還元剤を貯留するためのタンクと、一端側が前記タンク内に配置されると共に、他端側が前記タンクの外側に位置する供給管と、前記供給管の他端に設けられ、開弁状態では供給された前記還元剤を内燃機関の排気ガスを排出するための排気管内に噴射し、閉弁状態では前記供給管と前記排気管との連通を遮断する噴射弁と、前記供給管を通じて前記タンクから前記排気管に前記還元剤を供給する還元剤供給運転と、前記供給管内の前記還元剤を前記タンクに戻す還元剤回収運転とを切り替え得るポンプと、前記還元剤の前記排気管への供給要求がされている場合に、前記噴射弁が開弁されると共に前記ポンプにて前記還元剤供給運転が行われ、前記還元剤の前記排気管への供給を停止する際に、前記噴射弁が閉弁されると共に前記ポンプにて前記還元剤回収運転が行われるように、該噴射弁及びポンプを制御する制御手段と、を備えている。 An exhaust gas purification apparatus according to claim 1 is a tank for storing a reducing agent, a supply pipe having one end side disposed in the tank and the other end side located outside the tank, Provided at the other end of the supply pipe, when the valve is open, the supplied reducing agent is injected into an exhaust pipe for exhausting exhaust gas from the internal combustion engine, and when the valve is closed, the supply pipe and the exhaust pipe communicate with each other. An injection valve for shutting off the fuel, a reducing agent supply operation for supplying the reducing agent from the tank to the exhaust pipe through the supply pipe, and a reducing agent recovery operation for returning the reducing agent in the supply pipe to the tank. When the pump and the supply of the reducing agent to the exhaust pipe are requested, the injection valve is opened, the reducing agent supply operation is performed by the pump, and the reducing agent is supplied to the exhaust pipe. When stopping supply to The injection valve as said reducing agent recovering operation by said pump while being closed is performed, and a, and control means for controlling the injection valve and the pump.
請求項1記載の排気ガス浄化装置では、内燃機関が運転されている場合等、還元剤の排気管への供給要求がされていると制御手段が判断した場合、この制御手段は、噴射弁を開弁させると共にポンプに還元剤供給運転を行わせる。これにより、尿素水は、供給管を通じて噴射弁に導入され、該噴射弁から排気管に供給される。 In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, when the control means determines that the supply of the reducing agent to the exhaust pipe is requested, such as when the internal combustion engine is operated, the control means The valve is opened and the pump is operated to supply a reducing agent. Thereby, urea water is introduced into the injection valve through the supply pipe, and is supplied from the injection valve to the exhaust pipe.
一方、例えば内燃機関の運転が停止された場合等、還元剤の排気管への供給を停止する状態に至ったと制御手段が判断した場合、この制御手段は、噴射弁を閉弁させると共にポンプに還元剤回収運転を行わせる。これにより、供給管内に残留する還元剤がタンクに回収される。 On the other hand, when the control means determines that the supply of the reducing agent to the exhaust pipe has been stopped, for example, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the control means closes the injection valve and turns on the pump. Let the reducing agent recover operation. Thereby, the reducing agent remaining in the supply pipe is collected in the tank.
このように、請求項1記載の排気ガス浄化装置では、還元剤を無駄にすることを抑制しつつ該還元剤の配管内での凍結を防止することができる。しかも、噴射弁を閉弁した状態で供給管内の還元剤を回収するため、排気管内の異物が供給管やタンク内に回収されることが防止される。 Thus, in the exhaust gas purification apparatus according to the first aspect, it is possible to prevent the reducing agent from being frozen in the piping while suppressing the waste of the reducing agent. In addition, since the reducing agent in the supply pipe is collected with the injection valve closed, foreign matter in the exhaust pipe is prevented from being collected in the supply pipe and the tank.
請求項2記載の発明に係る排気ガス浄化装置は、請求項1記載の排気ガス浄化装置において、前記供給管における前記噴射弁側の部分に、前記噴射弁が閉弁されると共に前記ポンプにて前記還元剤回収運転が行われるのに伴って該供給管にガスが流入することを許容するガス流入許容部を設けた。 The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2 is the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the injection valve is closed at a portion of the supply pipe on the injection valve side and the pump. A gas inflow permissible portion that allows gas to flow into the supply pipe as the reducing agent recovery operation is performed is provided.
請求項2記載の排気ガス浄化装置では、供給管内から還元剤を回収するのに伴って該供給管の噴射弁側の端部近傍からガスが流入するので、該供給管内が負圧になることが抑制又は防止される。 In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, the gas flows in from the vicinity of the end of the supply pipe on the injection valve side as the reducing agent is recovered from the supply pipe, so that the supply pipe has a negative pressure. Is suppressed or prevented.
請求項3記載の発明に係る排気ガス浄化装置は、請求項2記載の排気ガス浄化装置において、前記タンクに接続された大気開放管と、前記大気開放管に設けられ、前記タンクから排出されたガスの少なくとも特定成分を離脱可能に吸着するための吸着装置と、前記ガス流入許容部は、前記吸着装置と前記供給管における前記噴射弁側の部分とを連通するガス導入管と、前記ガス導入管に設けられ、前記ポンプにて前記還元剤供給運転が行われる際に閉弁され、前記ポンプにて前記還元剤回収運転が行われる際に開弁される弁装置と、を含んで構成されている。 An exhaust gas purification apparatus according to a third aspect of the present invention is the exhaust gas purification apparatus according to the second aspect, wherein the exhaust gas purification apparatus is provided in the atmospheric open pipe connected to the tank, and is discharged from the tank. An adsorbing device for removably adsorbing at least a specific component of gas, the gas inflow permitting portion, a gas introducing pipe communicating the adsorbing device and the injection valve side portion of the supply pipe, and the gas introducing A valve device that is provided in a pipe and is closed when the reducing agent supply operation is performed by the pump, and is opened when the reducing agent recovery operation is performed by the pump. ing.
請求項3記載の排気ガス浄化装置では、タンク内の圧力(ガス圧)が大気圧よりも(所定値以上)高くなった場合、大気開放管からガスが大気開放される。この際、ガス中の特定成分(例えば還元剤の蒸気等)が吸着装置にて吸着される。そして、ポンプの還元剤回収運転によって供給管内の還元剤をタンクに回収する際には、吸着装置から離脱された上記特定成分のガスがガス導入管から供給管、タンクに移動する。これにより、吸着装置による上記ガスの特定成分の吸着可能量を増すことができる。また、特定成分のガスが還元剤として際使用可能な成分である場合には、還元剤を無駄することが一層効果的に抑制される。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the third aspect, when the pressure (gas pressure) in the tank is higher than the atmospheric pressure (a predetermined value or more), the gas is released to the atmosphere from the atmosphere opening pipe. At this time, a specific component in the gas (for example, a vapor of the reducing agent) is adsorbed by the adsorption device. When the reducing agent in the supply pipe is recovered in the tank by the reducing agent recovery operation of the pump, the gas of the specific component separated from the adsorption device moves from the gas introduction pipe to the supply pipe and the tank. Thereby, the adsorption possible amount of the specific component of the gas by the adsorption device can be increased. Further, when the gas of the specific component is a component that can be used as a reducing agent, waste of the reducing agent is more effectively suppressed.
請求項4記載の発明に係る排気ガス浄化装置は、請求項1〜請求項3の何れか1項記載の排気ガス浄化装置において、前記制御手段は、前記還元剤の前記排気管への供給を停止する際に、前記噴射弁を閉弁させると共に前記ポンプを前記還元剤供給運転から前記還元剤回収運転に切り替える第1ステップと、前記第1ステップの後に行われ、前記噴射弁を開弁させると共に前記ポンプを前記還元剤回収運転から前記還元剤供給運転に切り替える第2ステップと、前記第2ステップの後に行われ、前記噴射弁を閉弁させると共に前記ポンプを前記還元剤供給運転から前記還元剤回収運転に切り替える第3ステップと、が行われるように前記噴射弁及びポンプを制御する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purifying apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the control means supplies the reducing agent to the exhaust pipe. When stopping, the injection valve is closed and the pump is switched from the reducing agent supply operation to the reducing agent recovery operation, and after the first step, the injection valve is opened. And a second step of switching the pump from the reducing agent recovery operation to the reducing agent supply operation, and after the second step, closing the injection valve and switching the pump from the reducing agent supply operation to the reduction. The injection valve and the pump are controlled so that the third step of switching to the agent recovery operation is performed.
請求項4記載の排気ガス浄化装置では、例えば内燃機関の運転が停止された場合等、還元剤の排気管への供給を停止する状態に至ったと制御手段が判断した場合、該制御手段は、先ず、第1ステップでは供給管内の還元剤をタンクに回収させる。次いで第2ステップで、噴射弁を開弁させると共にポンプに還元剤供給運転を行わせることで、噴射弁内に残留していた還元剤を排気管に排出させることができる。その後、第3ステップで、再度噴射弁を閉弁させると共にポンプに還元剤回収運転を行わせることで、第2ステップで供給管に流入された還元剤を再びタンクに回収することができる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, when the control means determines that the supply of the reducing agent to the exhaust pipe has been stopped, such as when the operation of the internal combustion engine is stopped, the control means includes: First, in the first step, the reducing agent in the supply pipe is collected in the tank. Next, in the second step, the reducing valve remaining in the injection valve can be discharged to the exhaust pipe by opening the injection valve and causing the pump to perform the reducing agent supply operation. Thereafter, in the third step, the reducing valve that has flowed into the supply pipe in the second step can be recovered again in the tank by closing the injection valve again and causing the pump to perform the reducing agent recovery operation.
以上説明したように本発明に係る排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化装置は、還元剤を無駄にすることを抑制しつつ該還元剤の配管内での凍結を防止することができるという優れた効果を有する。 As described above, the exhaust gas purification device and the exhaust gas purification device according to the present invention have an excellent effect of being able to prevent freezing of the reducing agent in the pipe while suppressing waste of the reducing agent. Have
本発明の実施形態に係る排気ガス浄化装置としての尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システム10について、図1〜図4に基づいて説明する。
A urea SCR (Selective Catalytic Reduction)
図1には、尿素SCRシステム10の概略全体構成が模式的なシステム構成図(フローシート)にて示されている。この図に示される如く、尿素SCRシステム10は、ディーゼルエンジン12の排気ガス中のNOxを低減するために、該ディーゼルエンジン12の排気管14における選択還元NOx触媒16の上流に、後述する尿素水タンク22に貯留された還元剤としての尿素水を噴射するように構成されている。
In FIG. 1, a schematic overall configuration of the
具体的には、尿素SCRシステム10では、排気管14における酸化触媒18の下流側に選択還元NOx触媒16が配設されており、該尿素SCRシステム10を構成する尿素水供給装置20によって、排気管14における酸化触媒18と選択還元NOx触媒16との間に尿素水が供給されるようになっている。なお、この実施形態では、酸化触媒18には、DPF(ディーゼル微粒子除去装置)が一体に設けられている。
Specifically, in the urea
この尿素SCRシステム10では、その尿素水供給装置20によって排気管14に供給された尿素が気化されて還元ガス(アンモニアガス)として排気ガスと共に選択還元NOx触媒16に流入されると、この還元ガスが排気ガス中のNOxを選択的に還元又は分解するようになっている。これにより、尿素SCRシステム10が適用された車両では、酸化触媒18、DPF、及び該尿素SCRシステム10の選択還元NOx触媒16によって浄化された排気ガスが大気中に放出される構成である。
In the urea
以下、尿素SCRシステム10の詳細構成を説明する。
Hereinafter, the detailed configuration of the urea
図1に示される如く、尿素SCRシステム10を構成する尿素水供給装置20は、タンクとしての尿素水タンク22を備えている。尿素水タンク22は、図示しない注入口から注入された尿素水を気液2相状態で貯留するようになっている。この尿素水タンク22には、大気開放配管24が接続されている。大気開放配管24は、一端24Aが尿素水タンク22内に連通され、他端が大気開放端24Bとされて大気開放ラインを成している。
As shown in FIG. 1, the urea
また、大気開放配管24における共に該尿素水タンク22の外側部分には、圧力調整弁25が設けられている。この圧力調整弁25は、尿素水タンク22内の圧力(ガス圧)が大気圧に対し第1所定値以上高くなった場合に開弁すると共に、尿素水タンク22内の圧力(ガス圧)が大気圧に対し第2所定値以上低くなった場合に開弁する2方向の圧力調整弁とされている。これにより、尿素水タンク22は、正圧及び負圧の双方に対し保護されるようなっている。
Further, a
一方、大気開放配管24の一端24Aには、尿素水タンク22の天壁22Aを貫通して配置された流入防止弁26が配置されている。流入防止弁26は、大気開放配管24に尿素水(液相)が流入することを防止するように構成されている。この実施形態では、圧力調整弁25は、尿素水に浮くフロートが重力方向で略下向きの弁座に当接すると閉弁するフロート弁として構成されている。
On the other hand, an
さらに、大気開放配管24における圧力調整弁25に対する大気開放端24B側には、フィルタ装置28が配設されている。フィルタ装置28は、ケース28A内に例えば不織布等より成るフィルタエレメント及び吸着剤としての活性炭を内蔵して構成されている。フィルタエレメントは、大気開放端24Bから流入する空気中の異物の尿素水タンク22及び後述するガス導入管38側への浸入を防止するようになっている。活性炭は、尿素水タンク22側から流入するガス中のアンモニアガスを吸着するようになっている。この実施形態では、フィルタ装置28は、空気の導入によって吸着したアンモニアガスを離脱させる活性炭が用いられている。
Further, a
以上により、尿素SCRシステム10を構成するフィルタ装置28は、導入する空気を浄化するエアフィルタとしての機能と、尿素水タンク22から排出されたアンモニアガスを一時的に吸着して該アンモニアガスの大気放出を抑制するアンモニア吸着装置としての機能とを果たすように構成されている。すなわち、この実施形態においては、フィルタ装置28が本発明における吸着装置に相当する。
As described above, the
また、尿素SCRシステム10の尿素水供給装置20は、尿素水タンク22から排気管14に尿素水を供給するための供給ラインを成す供給管としての尿素水供給配管30を備えている。尿素水供給配管30は、尿素水タンク22の天壁22Aを貫通して一端部が尿素水タンク22の底壁22Bの近傍で開口した吸入口30Aとされると共に、他端が噴射弁としての尿素水噴射弁32に尿素水を供給可能に接続されている。
The urea
尿素水噴射弁32は、排気管14における酸化触媒18と選択還元NOx触媒16との間(選択還元NOx触媒16の上流)の部分を貫通して取り付けられており、尿素水供給配管30から導入された尿素水を排気管14内で選択還元NOx触媒16側に向けて噴射するようになっている。この実施形態では、尿素水噴射弁32は、後述するECU42により開閉状態の切替(制御)可能な電磁弁とされており、開放時には上記の通り尿素水供給配管30から供給された尿素水を噴射する構成である。
The urea
さらに、尿素水供給配管30の中間部には、吸入口30A側から吸入した尿素水を尿素水噴射弁32側に圧送するためのポンプとしての尿素水圧送ポンプ34が配設されている。この尿素水圧送ポンプ34の作動により、尿素水タンク22内の尿素水に排気管14に向かう駆動力が付与されるようになっている。この実施形態では、尿素水圧送ポンプ34は、尿素水タンク22の外側に取り付けられている。
Further, a urea water
そして、この実施形態における尿素水圧送ポンプ34は、その図示しない駆動モータが正逆回転可能とされており、該駆動モータが正回転されている場合に上記の通り尿素水タンク22から尿素水噴射弁32に向かう尿素水の流れを生成し、駆動モータが逆転されている場合には尿素水噴射弁32側から尿素水タンク22に向かう尿素水等の流れを生成するようになっている。すなわち、尿素水圧送ポンプ34は、少なくとも正転、逆転、停止の3つ状態を取り得る構成とされており、これら3つの状態は後述するECU42の制御によって切り替えられるようになっている。
The urea
また、尿素水供給配管30における尿素水タンク22内に位置する部分には、異物が尿素水圧送ポンプ34、尿素水噴射弁32(排気管14)側に導入されることを防止するためのフィルタ36が設けられている。フィルタ32は、例えばポリエステル等の樹脂繊維の織布又は不織布より成るメッシュフィルタとされている。
Further, a filter for preventing foreign matter from being introduced into the urea water
そして、尿素SCRシステム10では、尿素水供給装置20を構成する尿素水供給配管30における尿素水噴射弁32の直上流部分(尿素水噴射弁32のごく近傍)に設けられた分岐部30Bから分岐されたガス導入管38を備えている。ガス導入管38の端部は、フィルタ装置28の内部(活性炭の収容部位)に連通されている。また、ガス導入管38には、弁装置としての一方向弁40が配設されている。この実施形態では、尿素水供給配管30におけるガス導入管38の分岐部30Bは、本発明におけるガス流入許容部に相当する。
In the
一方向弁40は、フィルタ装置28側から尿素水供給配管30側へのガス流れを許容し、尿素水供給配管30側からフィルタ装置28側への流体の流れを禁止するように動作する構成とされている。一方向弁40としては、例えばスプリング式の逆止弁(チェックバルブ)が用いられる。
The one-
さらに、尿素SCRシステム10は、制御手段としてのECU42を備えている。ECU42は、尿素水噴射弁32、尿素水圧送ポンプ34に電気的に接続されており、尿素水噴射弁32の開閉、尿素水圧送ポンプ34の正転、逆転、停止を制御するようになっている。また、ECU42には、尿素SCRシステム10のシステムON、OFFを含む車両情報が入力されるようになっている。この実施形態では、運転者によるイグニッション(電源)ONが尿素SCRシステム10のシステムON(排気管14への尿素水供給が要求されている場合)に対応し、イグニッション(電源)OFFがシステムOFF(排気管14への尿素水の供給停止のトリガ)に対応する構成とされている。
Furthermore, the
このECU42による制御については、本実施形態に係る尿素SCRシステム10の作用の説明と共に説明することとする。
The control by the
次に、本実施形態の作用について、図4に示すフローチャートを参照しつつ説明することとする。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
上記構成の尿素SCRシステム10では、適用された車両のイグニッション(IG)スイッチがON操作されると、システムONされてECU42が起動される。すると、このECU42は、ステップS10で、尿素水噴射弁32を開弁させると共に、尿素水圧送ポンプ34を正転させる。これにより、図2に示される如く、尿素SCRシステム10では、尿素水圧送ポンプ34によって尿素水タンク22内の尿素水が尿素水噴射弁32に圧送され、該尿素水噴射弁32から排気管14内に尿素水が噴射して供給される。
In the
排気管14に噴射された尿素水は、排気熱によって気化されて還元ガス(アンモニアガス)となり、ディーゼルエンジン12の排気ガスと共に選択還元NOx触媒16に流入する。この選択還元NOx触媒16において、還元ガスは、排気ガス中のNOxを選択的に還元乃至分解する。これにより、酸化触媒18、選択還元NOx触媒16で浄化された排気ガスが大気中に放出される。
The urea water injected into the
次いで、ECU42は、ステップS12に進み、システムOFFされたか否か、すなわちイグニッションスイッチのOFF信号が入力されたか否かを判断する。システムOFFされていないと判断したECU42は、上記の尿素水供給装置20による排気管14への尿素水の供給運転状態を維持する。この際、例えばディーゼルエンジン12の回転数(排気ガス量)に応じて尿素水圧送ポンプ34による尿素水の供給量を制御するようにしても良い。
Next, the
一方、ステップS12でシステムOFFに至ったと判断したECU42は、ステップS14に進み、尿素水噴射弁32を閉弁させると共に、尿素水圧送ポンプ34を正転から逆転に切り替えさせる。これにより、図3に示される如く、尿素SCRシステム10では、尿素水圧送ポンプ34によって尿素水供給配管30内に残留していた尿素水が尿素水タンク22に圧送、回収される。この際、尿素水供給配管30には、大気開放配管24の大気開放端24B、フィルタ装置28、ガス導入管38(一方向弁40)を経由して、分岐部30Bからガスが流入される。このステップS14が、本発明における第1ステップに相当する。
On the other hand, the
次いで、ECU42は、ステップS16に進み、ステップS14の実行開始(タイマスタート)から第1所定時間が経過したか否かを判断する。この実施形態では、第1所定時間は、各環境条件(温度、大気圧等)において尿素水供給配管30内の体積分のほぼ全ての尿素水が回収されるのに十分な時間として設定されている。ステップS16で第1所定時間が経過していないと判断したECU42は、尿素水の回収状態を維持させる。この間、フィルタ装置28、ガス導入管38を経由した尿素水供給配管30へのガス導入も維持される。
Next, the
一方、ステップS16で第1所定時間が経過したと判断したECU42は、ステップS18に進み、尿素水噴射弁32を開弁させると共に、尿素水圧送ポンプ34を逆転から正転に切り替えさせる。これにより、尿素水供給配管30内の尿素水の略全量回収後に、再度尿素水が尿素水噴射弁32側に圧送される。すると、この尿素水に押し出された尿素水供給配管30内のガスによって、尿素水噴射弁32内に残留していた尿素水が排気管14に排出される。このステップS18が、本発明における第2ステップに相当する。
On the other hand, the
次いで、ECU42は、ステップS20に進み、ステップS18の実行開始(タイマスタート)から第2所定時間が経過したか否かを判断する。この実施形態では、第2所定時間は、各環境条件(温度、大気圧等)において尿素水噴射弁32内の体積分のほぼ全ての尿素水が排出されるのに十分な時間(第1所定時間と比較して十分に短い時間)として設定されている。ステップS20で第2所定時間が経過していないと判断したECU42は、尿素水噴射弁32内の尿素水の排出状態を維持させる。
Next, the
一方、ステップS20で第2所定時間が経過したと判断したECU42は、ステップS22に進み、尿素水噴射弁32を閉弁させると共に、尿素水圧送ポンプ34を正転から逆転に切り替えさせる。これにより、ステップS18の実行により尿素水供給配管30内に流入した尿素水が再度尿素水タンク22に回収される。このステップS22が、本発明における第3ステップに相当する。
On the other hand, the
次いで、ECU42は、ステップS24に進み、ステップS22の実行開始(タイマスタート)から第3所定時間が経過したか否かを判断する。この実施形態では、第3所定時間は、各環境条件(温度、大気圧等)において第2所定時間で尿素水供給配管30に流入した尿素水のほぼ全ての尿素水が回収されるのに十分な時間(例えば第2所定時間よりも若干長い時間)として設定されている。ステップS24で第3所定時間が経過していないと判断したECU42は、尿素水の回収状態を維持させる。
Next, the
一方、ステップS24で第3所定時間が経過したと判断したECU42は、ステップS26に進み、尿素水噴射弁32の閉弁状態を維持させたまま、尿素水圧送ポンプ34を停止させ、制御を終了する。
On the other hand, the
ここで、尿素SCRシステム10では、システムOFFの際に、ECU42が、第1所定時間だけ尿素水噴射弁32を閉弁させると共に尿素水圧送ポンプ34を逆回転させるので、尿素水供給配管30内に残留している尿素水をほぼ全て尿素水タンク22に回収することができる。これにより、尿素水供給配管30内に残留した尿素水が凍結することが防止される。
Here, in the
尿素水の凍結について補足すると、尿素水は、その凝固点が−11℃と比較的高く、凍結の際に12%程度の体積膨張を伴うので、尿素水供給配管30に尿素水が残留する構成では、尿素水の凍結による尿素水供給配管30の破損防止のために例えばヒータ設置等の対策が要求される。これに対して尿素SCRシステム10では、上記の通り尿素水供給配管30の尿素水が尿素水タンク22に回収されるので、上記の如き尿素水の凍結対策が不要になる。
Supplementing the freezing of urea water, urea water has a relatively high freezing point of −11 ° C. and is accompanied by a volume expansion of about 12% during freezing. In order to prevent the urea
このように、尿素SCRシステム10では、尿素水を無駄にすることを抑制しつつ該尿素水の尿素水供給配管30内での凍結を防止することができる。
Thus, in the
そして、尿素SCRシステム10では、尿素水供給配管30から尿素水を回収する際に尿素水噴射弁32を閉弁させるので、排気管14からすすや金属粉等の異物が尿素水供給配管30、尿素水タンク22に侵入することが防止される。すすや金属粉等の浸入は、例えばフィルタ36のつまりの原因になるが、尿素SCRシステム10では、排気管14からのすすや金属粉の浸入によるフィルタ36のつまりが防止される。
In the
また、尿素SCRシステム10では、尿素水供給配管30内の尿素水を回収する際にガス導入管38経由で尿素水供給配管30の分岐部30Bから該尿素水供給配管30にガスが導入されるので、尿素水供給配管30内が負圧になることが防止又は抑制される。また、尿素水圧送ポンプ34の負荷も軽減される。
Further, in the
特に、尿素SCRシステム10では、尿素水供給配管30の尿素水の回収に伴って、大気開放端24Bからフィルタ装置28に空気が導入されて該フィルタ装置28に吸着されていたアンモニアガスが離脱されるので、フィルタ装置28から尿素水供給配管30に向かうガス導入管38内のガス流によって、該フィルタ装置28からアンモニアガスをパージすることができる。これにより、尿素SCRシステム10では、フィルタ装置28によるアンモニアガスの吸着能力が回復する。
In particular, in the
しかも、尿素SCRシステム10では、尿素水(水)に対する溶解度の高いアンモニアガス(の少なくとも一部)が吸入口30A(尿素水に液没している確率が高い部分)から尿素水タンク22内に流入されるので、アンモニアガスがアンモニア水として尿素水タンク22に回収される。すなわち、アンモニアガスがガスのまま回収されて尿素水タンク22内のガス圧を高め、大気開放配管24、圧力調整弁25経由でフィルタ装置28に再度吸着されることが抑制される。また、アンモニア水は、そのまま還元剤として排気管14に噴射可能であるので、尿素SCRシステム10では、還元剤を無駄にすることがより一層効果的に抑制される。
Moreover, in the
またここで、尿素SCRシステム10では、尿素水供給配管30に残留していた尿素水の回収後に、尿素水噴射弁32にわずかに残留していた尿素水の排気管14への排出を行うので、尿素水噴射弁32内に尿素水が残留することが防止される(残留する尿素水量を著しく減少させることができる)。これにより、尿素水噴射弁32に対する凍結対策も不要(簡素)にすることができる。
Here, in the
しかも、尿素水噴射弁32の残留尿素水を排気管14に排出させるため、排気管14からすすや金属粉等が尿素水噴射弁32に浸入することもない。さらに、尿素SCRシステム10では、尿素水噴射弁32の残留尿素水の排出後、尿素水供給配管30の尿素水回収を行うので、尿素水供給配管30に流入した尿素水が回収され、尿素水供給配管30内での尿素水の凍結が問題となることがない。
In addition, since the residual urea water of the urea
なお、上記した実施形態では、フィルタ装置28にアンモニアガスを吸着、離脱可能な活性炭を内蔵した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、活性炭(アンモニア吸着機能)を有しない構成としても良く、吸着したアンモニアの離脱機能を有しない活性炭をフィルタ装置28に内蔵した構成としても良い。
In the above-described embodiment, an example in which activated carbon capable of adsorbing and detaching ammonia gas is incorporated in the
また、上記した実施形態では、スプリング式の逆止弁である一方向弁40をガス導入管38に設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、他の形式の一方向弁を設けた構成としても良く、ECU42にて開閉が制御される電磁弁を一方向弁40に代えて設けても良い。この場合、この電磁弁は、例えば、ECU42によって、尿素水噴射弁32が開弁されている場合に閉弁され、尿素水噴射弁32が閉弁されている場合に開弁されるように制御されれば良い。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the one-
さらに、上記した実施形態では、上記した実施形態では、尿素水供給配管30の残留尿素水をほぼ全量回収した後に、尿素水噴射弁32の残留尿素水を排出させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、尿素水供給配管30の残留尿素水を回収して該尿素水供給配管30(尿素水と尿素水噴射弁32との間)に尿素水噴射弁32の残留尿素水を排出させるのに十分なガスが導入された後に、尿素水噴射弁32の残留尿素水を排出させるようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the residual urea water in the urea
またさらに、本発明は、尿素水噴射弁32の残留尿素水を排気管14に排出させる構成に限定されることはなく、尿素SCRシステム10においては、少なくとも尿素水噴射弁32の閉弁状態で尿素水供給配管30の残留尿素水を尿素水タンク22に回収すれば足りる。
Furthermore, the present invention is not limited to the configuration in which the residual urea water of the urea
また、上記した実施形態では、還元剤として尿素水を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、各種の還元剤を用いる構成日本発明を適用可能であることは言うまでもない。 Moreover, although the example which used urea water as a reducing agent was shown in above-described embodiment, this invention is not limited to this, It cannot be overemphasized that the structure Japanese invention using various reducing agents is applicable.
10 SCR 尿素システム(排気浄化システム)
12 ディーゼルエンジン(内燃機関)
14 排気管
22 尿素水タンク(タンク)
24 大気開放配管
28 フィルタ装置(吸着装置)
30 尿素水供給配管(供給管)
30B 分岐部(ガス流入許容部)
32 尿素水噴射弁(噴射弁)
34 尿素水圧送ポンプ(ポンプ)
38 ガス導入管(ガス流入許容部)
40 一方向弁(弁装置)
42 ECU(制御手段)
10 SCR urea system (exhaust gas purification system)
12 Diesel engine (internal combustion engine)
14
24 Open air piping 28 Filter device (adsorption device)
30 Urea water supply pipe (supply pipe)
30B Branch (gas inflow permitting part)
32 Urea water injection valve (injection valve)
34 Urea water pressure pump (pump)
38 Gas introduction pipe (gas inflow permitting part)
40 One-way valve (valve device)
42 ECU (control means)
Claims (4)
一端側が前記タンク内に配置されると共に、他端側が前記タンクの外側に位置する供給管と、
前記供給管の他端に設けられ、開弁状態では供給された前記還元剤を内燃機関の排気ガスを排出するための排気管内に噴射し、閉弁状態では前記供給管と前記排気管との連通を遮断する噴射弁と、
前記供給管を通じて前記タンクから前記排気管に前記還元剤を供給する還元剤供給運転と、前記供給管内の前記還元剤を前記タンクに戻す還元剤回収運転とを切り替え得るポンプと、
前記還元剤の前記排気管への供給要求がされている場合に、前記噴射弁が開弁されると共に前記ポンプにて前記還元剤供給運転が行われ、前記還元剤の前記排気管への供給を停止する際に、前記噴射弁が閉弁されると共に前記ポンプにて前記還元剤回収運転が行われるように、該噴射弁及びポンプを制御する制御手段と、
を備えた排気ガス浄化装置。 A tank for storing the reducing agent;
A supply pipe having one end side disposed in the tank and the other end side positioned outside the tank;
Provided at the other end of the supply pipe, in the valve open state, the supplied reducing agent is injected into the exhaust pipe for exhausting the exhaust gas of the internal combustion engine, and in the valve closed state, the supply pipe and the exhaust pipe An injection valve that cuts off the communication;
A pump capable of switching between a reducing agent supply operation for supplying the reducing agent from the tank to the exhaust pipe through the supply pipe and a reducing agent recovery operation for returning the reducing agent in the supply pipe to the tank;
When the supply of the reducing agent to the exhaust pipe is requested, the injection valve is opened and the reducing agent supply operation is performed by the pump, and the supply of the reducing agent to the exhaust pipe is performed. Control means for controlling the injection valve and the pump so that the injection valve is closed and the reducing agent recovery operation is performed by the pump.
An exhaust gas purifying device.
前記大気開放管に設けられ、前記タンクから排出されたガスの少なくとも特定成分を離脱可能に吸着するための吸着装置と、
をさらに備え、
前記ガス流入許容部は、
前記吸着装置と前記供給管における前記噴射弁側の部分とを連通するガス導入管と、
前記ガス導入管に設けられ、前記ポンプにて前記還元剤供給運転が行われる際に閉弁され、前記ポンプにて前記還元剤回収運転が行われる際に開弁される弁装置と、
を含んで構成されている請求項2記載の排気ガス浄化装置。 An open air pipe connected to the tank;
An adsorption device for removably adsorbing at least a specific component of the gas discharged from the tank, provided in the atmosphere open pipe;
Further comprising
The gas inflow permitting part is:
A gas introduction pipe communicating the adsorber and the injection valve side portion of the supply pipe;
A valve device that is provided in the gas introduction pipe, is closed when the reducing agent supply operation is performed by the pump, and is opened when the reducing agent recovery operation is performed by the pump;
The exhaust gas purifying device according to claim 2, comprising:
前記還元剤の前記排気管への供給を停止する際に、
前記噴射弁を閉弁させると共に前記ポンプを前記還元剤供給運転から前記還元剤回収運転に切り替える第1ステップと、
前記第1ステップの後に行われ、前記噴射弁を開弁させると共に前記ポンプを前記還元剤回収運転から前記還元剤供給運転に切り替える第2ステップと、
前記第2ステップの後に行われ、前記噴射弁を閉弁させると共に前記ポンプを前記還元剤供給運転から前記還元剤回収運転に切り替える第3ステップと、
が行われるように前記噴射弁及びポンプを制御する請求項1〜請求項3の何れか1項記載の排気ガス浄化装置。 The control means includes
When stopping the supply of the reducing agent to the exhaust pipe,
A first step of closing the injection valve and switching the pump from the reducing agent supply operation to the reducing agent recovery operation;
A second step that is performed after the first step, opens the injection valve, and switches the pump from the reducing agent recovery operation to the reducing agent supply operation;
A third step that is performed after the second step, closes the injection valve, and switches the pump from the reducing agent supply operation to the reducing agent recovery operation;
The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 3, wherein the injection valve and the pump are controlled such that the injection is performed.
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