排氣凈化系統(tǒng)及排氣凈化系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請是發(fā)明名稱為“排氣凈化系統(tǒng)及排氣凈化系統(tǒng)的控制方法”、國際申請日為2011-12-21并且申請?zhí)枮?01180063050.9的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]本發(fā)明涉及排氣凈化系統(tǒng)以及排氣凈化系統(tǒng)的控制方法。特別是涉及可以消除由于尿素水溶液的固化而導(dǎo)致的還原劑噴射閥的堵塞的排氣凈化系統(tǒng)以及排氣凈化系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，裝載于車輛的內(nèi)燃機的排氣氣體中含有氮氧化物(以下稱為“N0X”)、微粒狀物質(zhì)(以下稱為“PM”)。其中，作為用于將NOx還原而凈化排氣氣體的裝置，存在尿素SCR系統(tǒng)。尿素SCR系統(tǒng)具備:用于將通過壓力泵由儲藏槽內(nèi)吸上的作為還原劑的尿素水溶液、從還原劑噴射閥供給到排氣管內(nèi)的還原劑供給裝置，和作為可以吸附氨的排氣凈化催化劑的一種的SCR催化劑來構(gòu)成。上述尿素SCR系統(tǒng)中，使通過尿素水溶液的分解而生成的氨吸附于SCR催化劑，使排氣氣體中的N0x在SCR催化劑中與氨反應(yīng)，從而將排氣氣體凈化。
[0004]另一方面，作為用于捕集PM而凈化排氣氣體的裝置，存在柴油顆粒過濾器(以下稱為“DPF”)。DPF配設(shè)在內(nèi)燃機的排氣管，排氣氣體通過該DPF時，捕集排氣氣體中的PM。具備DPF的排氣凈化系統(tǒng)中，為了防止DPF的堵塞，適時進行將DPF的溫度升高至500°C?600°C左右而使堆積在DPF的PM強制性地燃燒的強制再生控制。近年，隨著排氣氣體的凈化基準(zhǔn)提高，具備DPF和SCR催化劑兩者的排氣凈化系統(tǒng)正在增加。
[0005]但是，對于尿素SCR系統(tǒng)而言，通常以停止內(nèi)燃機時回收殘留在還原劑供給路徑的尿素水溶液的方式構(gòu)成(例如參照專利文獻I)。由此，可以避免尿素水溶液以存在于還原劑供給路徑的狀態(tài)結(jié)凍而在還原劑供給路徑發(fā)生堵塞。
現(xiàn)有技術(shù)
[0006]專利文獻
專利文獻1:日本特開2009-215891號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]但是，專利文獻I中記載的排氣凈化系統(tǒng)存在如下問題:停止內(nèi)燃機后，還原劑噴射閥內(nèi)的尿素水溶液升溫、然后冷卻的過程中，尿素水溶液固化，其結(jié)果，起動內(nèi)燃機時，尿素水溶液的供給受到阻礙，排氣凈化效率降低。
[0008]以下進行具體說明，排氣凈化系統(tǒng)中，停止內(nèi)燃機時，通常進行將填充到還原劑供給裝置的尿素水溶液回收到儲藏槽的清洗處理，但是，在連接儲藏槽與還原劑噴射閥的還原劑通路等結(jié)構(gòu)上，有時不能將填充到還原劑供給裝置內(nèi)的尿素水溶液完全回收到儲藏槽。另一方面，由于停止內(nèi)燃機的同時停止作為還原劑噴射閥的散熱功能的冷卻水的循環(huán)等，因此還原劑噴射閥的溫度升高。若如此，則上述殘留在還原劑噴射閥內(nèi)的尿素水溶液中的水分由于氣化而釋出，其濃度升高。然后，隨著排氣管、周圍的溫度降低，尿素水溶液的溫度降低，但由于形成比通常的濃度高的濃度，因此固化的溫度也升高，結(jié)果殘留尿素水溶液有可能固化而在還原劑噴射閥產(chǎn)生堵塞。尿素水溶液的濃度通常調(diào)整為約32.5%，此時，尿素水溶液固化的溫度約為-11°C。若其濃度升高而超過該百分率，則存在尿素水溶液固化的溫度升高的趨勢(參照圖14)。因此由于高溫而水分釋出、濃度升高的還原劑噴射閥內(nèi)的殘留尿素水溶液，在溫度降低時易固化，重新啟動內(nèi)燃機時，有可能阻礙該還原劑噴射閥的噴射。
[0009]因此，本發(fā)明的發(fā)明人鑒于這種問題，發(fā)現(xiàn)判定暫且升溫的尿素水溶液在停止內(nèi)燃機后的冷卻過程中是否有可能固化，有可能固化的情況下，通過不停止內(nèi)燃機，可以解決這種問題，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明的目的在于，提供可以防止由于尿素水溶液的固化而導(dǎo)致的還原劑噴射閥的堵塞于未然，進而可以防止排氣凈化效率降低的排氣凈化系統(tǒng)以及排氣凈化系統(tǒng)的控制方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供一種排氣凈化系統(tǒng)，可以解決上述問題，其為從排氣上游側(cè)依次具備捕集所排出的排氣氣體中的排氣微粒的DPF、向排氣氣體中噴射作為還原劑的尿素水溶液的還原劑噴射閥、和使用尿素水溶液將排氣氣體中的NOx凈化的SCR催化劑的排氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，具備:在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中檢測到點火開關(guān)關(guān)閉時、判定尿素水溶液是否有可能固化的條件成立判定部，和在判定尿素水溶液有可能固化的情況下、禁止停止內(nèi)燃機的禁止停止內(nèi)燃機部。如此，通過判定還原劑噴射閥內(nèi)的尿素水溶液是否有可能固化，禁止停止內(nèi)燃機，從而繼續(xù)進行冷卻水的循環(huán)，可以避免尿素水溶液的固化，可以防止由此導(dǎo)致的還原劑噴射閥的堵塞于未然，進而可以防止排氣凈化效率的降低。
[0011]另外，構(gòu)成本發(fā)明時，優(yōu)選條件成立判定部，在DPF的強制再生開始后直至結(jié)束為止的期間、或在該結(jié)束后規(guī)定期間內(nèi)檢測到點火開關(guān)關(guān)閉時，判定前述尿素水溶液有可能固化。如此，DPF的強制再生中及其結(jié)束后的規(guī)定期間，位于DPF的下游的還原劑噴射閥暴露于高溫，停止內(nèi)燃機后，其冷卻功能不能有效地發(fā)揮，殘留在還原劑噴射閥內(nèi)的尿素水溶液的濃度升高，因而可以判斷固化的可能性高。
[0012]另外，構(gòu)成本發(fā)明時，優(yōu)選條件成立判定部，在檢測到點火開關(guān)關(guān)閉時，基于還原劑噴射閥的溫度、溫度梯度、外部氣體溫度中的至少一種，判定尿素水溶液是否有可能固化。還原劑噴射閥內(nèi)的尿素水溶液是否固化取決于還原劑噴射閥的溫度，因此通過基于還原劑噴射閥的溫度、溫度梯度、外部氣體溫度進行判定，可以更準(zhǔn)確地知道尿素水溶液的固化的可能性。
[0013]另外，本發(fā)明的另外的方式為排氣凈化系統(tǒng)的控制方法，其為從排氣上游側(cè)依次具備捕:集排氣氣體中的排氣微粒的DPF、向排氣氣體中噴射作為還原劑的尿素水溶液的還原劑噴射閥、和使用尿素水溶液將排氣氣體中的NOx凈化的SCR催化劑的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，具有:在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中檢測到點火開關(guān)關(guān)閉時、判定尿素水溶液是否有可能固化的工序，和在判定尿素水溶液有可能固化的情況下、禁止停止內(nèi)燃機的工序。如此，通過判定還原劑噴射閥內(nèi)的尿素水溶液是否有可能固化，禁止停止內(nèi)燃機，從而繼續(xù)進行冷卻水的循環(huán)，因而可以避免尿素水溶液的固化，可以防止由此導(dǎo)致的還原劑噴射閥的堵塞于未然，進而可以防止排氣凈化效率的降低。
【附圖說明】
[0014][圖1]為表示本發(fā)明的實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的構(gòu)成例的整體圖。
[0015][圖2]為表示第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)所具備的控制裝置的構(gòu)成例的方框圖。
[0016][圖3]為用于對第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的時間圖。
[0017][圖4]為用于對第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的流程圖。
[0018][圖5]為用于對第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的流程圖。
[0019][圖6]為用于對第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的流程圖。
[0020][圖7]為用于對第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的時間圖。
[0021][圖8]為表示第二實施方式的排氣凈化系統(tǒng)所具備的控制裝置的構(gòu)成例的方框圖。
[0022][圖9]為用于對第二實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的時間圖。
[0023][圖10]為用于對第二實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的流程圖。
[0024][圖11]為用于對第二實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的流程圖。
[0025][圖12]為用于對第二實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的流程圖。
[0026][圖13]為用于對第二實施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制方法進行說明的時間圖。
[0027][圖14]為表示尿素水溶液的濃度與固化溫度TO的關(guān)系的圖。
【具體實施方式】
[0028]以下參照附圖對本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)以及排氣凈化系統(tǒng)的控制方法的實施方式進行具體說明。但是，以下的實施方式，表示本發(fā)明的一方式，并非限定本發(fā)明，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)任意變更。需要說明的是，各圖中附加相同符號時表示相同的部件或部分，適當(dāng)省略說明。
[0029][第一實施方式]L排氣凈化系統(tǒng)(I)整體構(gòu)成圖1表不本發(fā)明的第一實施方式的排氣凈化系統(tǒng)(以下有時僅稱為“系統(tǒng)”)10的整體構(gòu)成。該系統(tǒng)10具備:具有DPF 22和SCR催化劑24的排氣凈化單元20、包含還原劑噴射閥43的還原劑供給裝置40、和進行DPF 22的強制再生控制或還原劑供給裝置40的工作控制的控制裝置60作為主要要素。上述系統(tǒng)10，作為用于通過DPF 22捕集排氣氣體中的PM，并且使用作為還原劑的尿素水溶液將排氣氣體中的N0x在SCR催化劑24中選擇性地凈化的裝置而構(gòu)成。
[0030](2)排氣凈化單元排氣凈化單元20從排氣上游側(cè)依次具備氧化催化劑21、DPF22、和SCR催化劑24。
[0031]該排氣凈化單元20的構(gòu)成要素中，氧化催化劑21，將通過內(nèi)燃機5中的后噴等而供給到排氣管11內(nèi)的未燃燃料氧化，產(chǎn)生氧化熱。由此，可以使流入到DPF 22的排氣氣體升溫而加熱DPF 22。氧化催化劑21，可以使用公知的物質(zhì)，例如在氧化鋁上負載鉑、進而添加規(guī)定量的鈰等稀土元素而成的氧化催化