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JP4978635B2 - Control device for exhaust purification system - Google Patents
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Description

本発明は、排気浄化システムの制御装置に関するものであり、特に還元剤としてのアンモニアにより排気中の窒素酸化物(NOx)を選択的に浄化する選択還元型触媒(SCR)を採用した排気浄化システムの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an exhaust purification system, and in particular, an exhaust purification system employing a selective reduction catalyst (SCR) that selectively purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust by ammonia as a reducing agent. This relates to the control device.

近年、自動車等に適用されるエンジン(特にディーゼルエンジン)において、排気中のNOxを高い浄化率で浄化する排気浄化システムとして尿素SCRシステムの開発が進められており、一部実用化に至っている。尿素SCRシステムとしては次の構成が知られている。   In recent years, urea SCR systems have been developed as exhaust gas purification systems for purifying NOx in exhaust gas at a high purification rate in engines (particularly diesel engines) applied to automobiles and the like, and some have been put into practical use. The following configuration is known as a urea SCR system.

すなわち、エンジン本体に接続された排気管に選択還元型のNOx触媒が設けられ、その排気上流側に、NOx還元剤としての尿素水(還元剤溶液)を添加する尿素水添加弁が設けられている。尿素水はタンク内に貯留されており、同タンクと尿素水添加弁とを繋ぐ尿素水配管に配設されたポンプによりタンク内から尿素水添加弁に給送される。このシステムでは、タンク内の尿素水が尿素水添加弁から排気管内に添加されることで、尿素水の加水分解により生成されたアンモニア(NH3)と排気中のNOxとがNOx触媒上で反応し、排気中のNOxが選択的に還元・浄化される。   That is, a selective reduction type NOx catalyst is provided in an exhaust pipe connected to the engine body, and a urea water addition valve for adding urea water (reducing agent solution) as a NOx reducing agent is provided upstream of the exhaust. Yes. The urea water is stored in the tank, and is fed from the tank to the urea water addition valve by a pump disposed in a urea water pipe connecting the tank and the urea water addition valve. In this system, urea water in the tank is added into the exhaust pipe from the urea water addition valve, so that ammonia (NH3) generated by hydrolysis of urea water reacts with NOx in the exhaust gas on the NOx catalyst. NOx in the exhaust is selectively reduced and purified.

上記システムでは、凍結温度が最も低い濃度(32.5%)の尿素水が使用されており、例えば尿素濃度が32.5%の尿素水であればマイナス11℃で凍結する。ところが、寒冷地や厳寒期など極低温となる環境下では、タンク内の尿素水が凍結するおそれがある。   In the above system, urea water having the lowest freezing temperature (32.5%) is used. For example, urea water having a urea concentration of 32.5% is frozen at minus 11 ° C. However, in an environment where the temperature is extremely low, such as in a cold region or a severe cold season, the urea water in the tank may be frozen.

そこで、尿素水SCRシステムでは、タンク内にヒータを設けたりエンジン冷却水を循環させたりすることで、尿素水の凍結防止を図るとともに、尿素水の凍結時にその凍結した尿素水を解凍することが行われている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、タンク内にヒータを設け、タンク壁面の温度が所定温度(例えば、尿素水の凍結温度よりも若干高い温度)以下の場合にヒータを作動させる。また、ヒータによる加熱により尿素水温度が所定温度よりも高くなることで、ヒータの作動が停止される。これにより、尿素水の解凍が速やかに実施され、尿素水添加弁から排気中に尿素水を添加することが可能になる。   Therefore, in the urea water SCR system, it is possible to prevent the urea water from freezing by providing a heater in the tank or circulating the engine cooling water, and to thaw the frozen urea water at the time of freezing the urea water. (For example, refer to Patent Document 1). In Patent Document 1, a heater is provided in the tank, and the heater is operated when the temperature of the tank wall surface is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, a temperature slightly higher than the freezing temperature of urea water). Further, the operation of the heater is stopped when the urea water temperature becomes higher than a predetermined temperature by the heating by the heater. As a result, the thawing of the urea water is performed quickly, and it becomes possible to add the urea water into the exhaust gas from the urea water addition valve.

特開2005−282413号公報JP 2005-282413 A

尿素水が凍結している状況下において、ヒータ等からの熱供給に伴い尿素水温度が融点に達すると、熱源に近い位置から尿素水が徐々に解凍されることとなる。このとき、タンク内の尿素水の解凍が始まった時点で(例えば、温度センサの計測値により尿素水温度が融点になったことが判定された時点で)排気管内への尿素水添加を開始すると、タンク内に液体状態の尿素水が十分量確保されておらず、排気管内へ尿素水を十分に供給できない状態で尿素水の添加制御が実施されることとなる。かかる場合、同添加制御を実施しているにもかかわらず、実際には要求量に見合う量の尿素水が排気管内に供給されていないことが考えられる。   Under the situation where the urea water is frozen, when the urea water temperature reaches the melting point with the supply of heat from a heater or the like, the urea water is gradually thawed from a position close to the heat source. At this time, when the urea water addition into the exhaust pipe is started at the time when thawing of the urea water in the tank starts (for example, when it is determined that the urea water temperature has reached the melting point based on the measured value of the temperature sensor). Then, a sufficient amount of urea water in the liquid state is not secured in the tank, and the urea water addition control is performed in a state where the urea water cannot be sufficiently supplied into the exhaust pipe. In such a case, it is conceivable that urea water in an amount corresponding to the required amount is not actually supplied into the exhaust pipe despite the addition control being performed.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、還元剤タンク内の還元剤溶液を同タンク内から還元剤添加装置へ十分に供給することができる排気浄化システムの制御装置を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides an exhaust purification system control device capable of sufficiently supplying a reducing agent solution in a reducing agent tank from the inside of the tank to a reducing agent addition device. The main purpose is to do.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。   The present invention employs the following means in order to solve the above problems.

請求項1に記載の発明は、所定濃度の還元剤溶液を貯留する還元剤タンクと、内燃機関の排気通路に設けられ前記還元剤溶液により排気中のNOxを選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンク内の還元剤溶液を加熱する加熱手段とを備え、前記選択還元型触媒の排気上流側に還元剤添加装置により前記還元剤溶液を添加する排気浄化システムに適用され、前記加熱手段による前記還元剤溶液の加熱解凍時に、前記還元剤タンク内に配置された還元剤吸込口を中心とするその周囲のタンク内温度分布に基づいて、同還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する解凍判定手段と、前記解凍判定手段により判定された前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態に基づいて前記還元剤添加装置による前記還元剤溶液の添加制御を実施する添加制御手段と、
を備えることを特徴とする。
The invention described in claim 1 is a reducing agent tank that stores a reducing agent solution having a predetermined concentration, and a selective reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively purifies NOx in exhaust gas by the reducing agent solution. And a heating means for heating the reducing agent solution in the reducing agent tank, and is applied to an exhaust gas purification system in which the reducing agent solution is added by a reducing agent addition device to the exhaust upstream side of the selective reduction catalyst, When the reducing agent solution is heated and thawed by the heating means, the reduction around the reducing agent suction port is based on the temperature distribution in the surrounding tank around the reducing agent suction port arranged in the reducing agent tank. The thawing determination means for determining the thawing state of the reducing agent solution, and the reducing agent adding device based on the thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port determined by the thawing determination means. And addition control means for performing an addition control of the reducing agent solution,
It is characterized by providing.

寒冷地では夜間等に気温が低下すると、還元剤タンク内に貯留された還元剤溶液が凍結することがある。そこで、還元剤溶液の凍結時に、ヒータなどの加熱手段によりその凍結した還元剤溶液を解凍することが行われている。ところが、還元剤タンク内と還元剤添加装置とを繋ぐ配管において同タンク内に配置された還元剤溶液の吸込口(還元剤吸込口)付近に、解凍された状態の還元剤溶液が不足していると、還元剤溶液の添加制御を実施しているにもかかわらず、実際には要求量に見合う量の還元剤溶液が排気通路内に添加されていないことが考えられる。   In cold regions, when the temperature falls at night or the like, the reducing agent solution stored in the reducing agent tank may freeze. Therefore, when the reducing agent solution is frozen, the frozen reducing agent solution is thawed by a heating means such as a heater. However, in the piping connecting the reducing agent tank and the reducing agent addition device, the reducing agent solution in the thawed state is insufficient near the reducing agent solution inlet (reducing agent inlet) disposed in the tank. In this case, it is conceivable that an amount of the reducing agent solution corresponding to the required amount is not actually added to the exhaust passage even though the addition control of the reducing agent solution is performed.

この点本発明では、還元剤溶液の凍結時において、加熱手段によりその還元剤溶液を加熱解凍する際、還元剤タンク内における還元剤吸込口を中心とするその周囲の温度分布(温度勾配)に基づいて還元剤吸込口の周囲における還元剤溶液の解凍状態を判定し、その判定結果に基づいて還元剤溶液の添加制御を実施する構成としたため、還元剤吸込口の周囲に溜まっている還元剤溶液の液量に応じて還元剤溶液の添加制御を実施することができる。したがって、本発明によれば、還元剤タンク内の還元剤溶液を同タンク内から還元剤添加装置へ十分に供給することができる。   In this regard, in the present invention, when the reducing agent solution is frozen by the heating means when the reducing agent solution is frozen, the temperature distribution (temperature gradient) around the reducing agent suction port in the reducing agent tank is set. Based on the determination result, the thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port is determined, and the addition of the reducing agent solution is controlled based on the determination result. Therefore, the reducing agent that has accumulated around the reducing agent suction port. Addition control of the reducing agent solution can be performed according to the amount of the solution. Therefore, according to the present invention, the reducing agent solution in the reducing agent tank can be sufficiently supplied from the inside of the tank to the reducing agent adding device.

加熱手段による還元剤溶液の解凍時には、加熱手段近傍の還元剤溶液から順に解凍される。つまり、還元剤溶液の解凍実施期間では、加熱手段近くが液相となり、加熱手段から離れた部分が固相となる。また、還元剤タンク内の液相部分は、加熱手段による解凍実施時間が経過するにつれて、加熱手段から離間する方向に拡大されると考えられる。したがって、加熱手段を還元剤吸込口の近傍に設けた場合、還元剤吸込口の周囲から順に還元剤溶液の解凍が行われることとなる。   When the reducing agent solution is thawed by the heating unit, the reducing agent solution in the vicinity of the heating unit is thawed in order. That is, in the thawing implementation period of the reducing agent solution, the vicinity of the heating means becomes a liquid phase, and the portion away from the heating means becomes a solid phase. Moreover, it is thought that the liquid phase part in a reducing agent tank expands in the direction away from a heating means as the thawing implementation time by a heating means passes. Therefore, when the heating means is provided in the vicinity of the reducing agent suction port, the reducing agent solution is thawed in order from the periphery of the reducing agent suction port.

その点に鑑み、請求項2に記載の発明は、前記加熱手段が、前記還元剤吸込口の近傍に設けられ、前記解凍判定手段が、前記温度分布に基づいて前記還元剤溶液の融点と同等温度となる位置を推定し、同位置における前記還元剤吸込口からの距離に基づいて前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する。この構成によれば、還元剤吸込口の周囲から順に還元剤溶液の解凍が行われることに着目し、還元剤吸込口を中心とするその周囲の温度分布に基づいて還元剤溶液の融点となる位置を推定する。そして、同位置における還元剤吸込口からの距離を算出することにより、液相と固相との境界点の位置が推定される。したがって、その境界点の位置(還元剤吸込口からの距離)に基づいて還元剤吸込口の周囲に存在する還元剤溶液の液量を検出することができる。   In view of this, the invention according to claim 2 is characterized in that the heating means is provided in the vicinity of the reducing agent suction port, and the thawing determination means is equivalent to the melting point of the reducing agent solution based on the temperature distribution. The temperature position is estimated, and the thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port is determined based on the distance from the reducing agent suction port at the same position. According to this configuration, paying attention to the fact that the reducing agent solution is thawed in order from the periphery of the reducing agent suction port, the melting point of the reducing agent solution is obtained based on the temperature distribution around the reducing agent suction port. Estimate the position. The position of the boundary point between the liquid phase and the solid phase is estimated by calculating the distance from the reducing agent suction port at the same position. Therefore, the liquid amount of the reducing agent solution existing around the reducing agent suction port can be detected based on the position of the boundary point (distance from the reducing agent suction port).

ここで、還元剤吸込口からの距離に基づく還元剤溶液の添加制御として、例えば、同距離が判定値に達した時点で還元剤溶液の添加を開始してもよい。あるいは、還元剤吸込口からの距離に応じて還元剤溶液の添加量を制限してもよい。   Here, as the addition control of the reducing agent solution based on the distance from the reducing agent suction port, for example, the addition of the reducing agent solution may be started when the distance reaches a determination value. Or you may restrict | limit the addition amount of a reducing agent solution according to the distance from a reducing agent inlet.

還元剤タンク内の還元剤溶液において、加熱手段との離間距離に応じてその温度(以下、還元剤温度ともいう)が異なり、同離間距離が大きいほど還元剤温度が低くなる。そのため、還元剤吸込口の周囲においても、加熱手段からの距離に応じて還元剤温度が変化していると考えられる。その点に鑑み、請求項3に記載の発明は、前記還元剤吸込口からの距離が相違する複数の計測点において前記還元剤溶液の温度を計測する還元剤温度計測手段と、前記還元剤温度計測手段による各計測点での温度計測値に基づいて前記タンク内温度分布を推定する温度分布推定手段と、を備え、前記解凍判定手段が、前記温度分布推定手段により推定されるタンク内温度分布に基づいて、前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する。この構成によれば、還元剤温度の計測を少なくとも2点で行うことにより、還元剤吸込口の周囲における温度分布を推定することができる。   In the reducing agent solution in the reducing agent tank, the temperature (hereinafter also referred to as reducing agent temperature) varies depending on the separation distance from the heating means, and the reducing agent temperature decreases as the separation distance increases. For this reason, it is considered that the reducing agent temperature also changes around the reducing agent suction port according to the distance from the heating means. In view of this point, the invention according to claim 3 is characterized in that the reducing agent temperature measuring means for measuring the temperature of the reducing agent solution at a plurality of measurement points at different distances from the reducing agent suction port, and the reducing agent temperature. Temperature distribution estimation means for estimating the temperature distribution in the tank based on temperature measurement values at each measurement point by the measurement means, and the temperature distribution in the tank estimated by the temperature distribution estimation means Based on the above, the thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent inlet is determined. According to this configuration, the temperature distribution around the reducing agent inlet can be estimated by measuring the reducing agent temperature at at least two points.

なお、加熱手段からの離間距離に応じて還元剤温度が異なることを考慮すると、温度計測手段の各計測点と還元剤吸込口とが同一直線上に配置されているのが望ましい。また、計測点は、還元剤吸込口の近傍と、還元剤吸込口から離れた位置とに少なくとも定められているとよい。   In consideration of the fact that the reducing agent temperature varies depending on the distance from the heating unit, it is desirable that each measurement point of the temperature measuring unit and the reducing agent suction port are arranged on the same straight line. The measurement points may be determined at least in the vicinity of the reducing agent suction port and at a position away from the reducing agent suction port.

還元剤タンクの外周が外気と接触している場合、タンク内壁付近の還元剤温度は外気温度と同等の温度になっていると考えられる。その点に鑑み、請求項4に記載の発明は、所定の計測点において前記還元剤溶液の温度を計測する還元剤温度計測手段と、外気温度を計測する外気温計測手段と、前記還元剤温度計測手段による計測点での温度計測値と、外気温計測手段による外気温度の計測値とに基づいて前記タンク内温度分布を推定する温度分布推定手段と、を備え、前記解凍判定手段が、前記温度分布推定手段により推定されるタンク内温度分布に基づいて、前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する。この構成によれば、還元剤温度の計測を少なくとも1点で行うとともに、外気温度の計測を行うことにより、還元剤吸込口の周囲における温度分布を推定することができる。   When the outer periphery of the reducing agent tank is in contact with the outside air, the reducing agent temperature in the vicinity of the inner wall of the tank is considered to be equal to the outside air temperature. In view of this point, the invention according to claim 4 is directed to a reducing agent temperature measuring unit that measures the temperature of the reducing agent solution at a predetermined measurement point, an outside air temperature measuring unit that measures an outside air temperature, and the reducing agent temperature. Temperature distribution estimation means for estimating the temperature distribution in the tank based on the temperature measurement value at the measurement point by the measurement means and the outside air temperature measurement value by the outside air temperature measurement means, and the thawing determination means, Based on the temperature distribution in the tank estimated by the temperature distribution estimating means, the thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port is determined. According to this configuration, the temperature distribution around the reducing agent inlet can be estimated by measuring the reducing agent temperature at at least one point and by measuring the outside air temperature.

請求項5に記載の発明は、所定の計測点において前記還元剤溶液の温度を計測する還元剤温度計測手段と、前記還元剤吸込口又はその近傍における前記還元剤溶液の温度を推定する還元剤温度推定手段と、前記還元剤温度計測手段による計測点での温度計測値と、前記還元剤温度推定手段による前記還元剤吸込口又はその近傍での温度推測値とに基づいて前記タンク内温度分布を推定する温度分布推定手段と、を備え、前記解凍判定手段が、前記温度分布推定手段により推定されるタンク内温度分布に基づいて、前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する。この構成によれば、還元剤吸込口又はその近傍における還元剤温度として推定値を用いるため、還元剤温度の計測を少なくとも1点で行うことにより還元剤吸込口の周囲における温度分布を推定することができる。ここで、還元剤吸込口又はその近傍における還元剤温度の推定は、例えば、還元剤吸込口の近傍に加熱手段を設け、その加熱手段の発熱量に基づいて行う。   The invention according to claim 5 is a reducing agent temperature measuring means for measuring the temperature of the reducing agent solution at a predetermined measurement point, and a reducing agent for estimating the temperature of the reducing agent solution at or near the reducing agent inlet. The temperature distribution in the tank based on the temperature estimation value at the measurement point by the temperature estimation means, the reducing agent temperature measurement means, and the temperature estimation value at or near the reducing agent suction port by the reducing agent temperature estimation means A temperature distribution estimating means for estimating the defrosting state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port based on the temperature distribution in the tank estimated by the temperature distribution estimating means. Determine. According to this configuration, since the estimated value is used as the reducing agent temperature at or near the reducing agent inlet, the temperature distribution around the reducing agent inlet is estimated by measuring the reducing agent temperature at at least one point. Can do. Here, the estimation of the reducing agent temperature at or near the reducing agent suction port is performed, for example, based on the amount of heat generated by the heating unit provided in the vicinity of the reducing agent suction port.

請求項6に記載の発明では、前記加熱手段を電気ヒータとする。加熱手段を電気ヒータとすることで、温度分布形成の基点において温度変動を少なくすることができる。このとき、電気ヒータを還元剤吸込口の近傍に配置し、還元剤吸込口近傍の還元剤溶液を加熱する構成とするのが好ましい。これにより、還元剤吸込口を温度分布形成の基点とすることができ、還元剤吸込口の周囲における温度分布の推定を好適に実施することができる。   In the invention described in claim 6, the heating means is an electric heater. By using an electric heater as the heating means, temperature fluctuations can be reduced at the base of temperature distribution formation. At this time, it is preferable that an electric heater is disposed in the vicinity of the reducing agent suction port to heat the reducing agent solution in the vicinity of the reducing agent suction port. Thereby, the reducing agent suction port can be used as a base point for forming the temperature distribution, and the temperature distribution around the reducing agent suction port can be estimated appropriately.

尿素SCRシステムの概要を示す構成図。The block diagram which shows the outline | summary of a urea SCR system. 尿素水添加処理の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of a urea water addition process. 還元剤吸込口の周囲における温度勾配図。The temperature gradient figure in the circumference | surroundings of a reducing agent suction inlet. 他の実施形態における還元剤吸込口の周囲における温度勾配図。The temperature gradient figure in the circumference | surroundings of the reducing agent suction inlet in other embodiment. 他の実施形態における還元剤吸込口の周囲における温度勾配図。The temperature gradient figure in the circumference | surroundings of the reducing agent suction inlet in other embodiment. 解凍距離LNと補正係数Kとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the thawing distance LN and the correction coefficient K.

以下、本発明を具体化した排気浄化システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の排気浄化システムは、選択還元型触媒を用いて排気中のNOxを浄化するものであり、尿素SCRシステムとして構築されている。はじめに、図1を参照してこのシステムの構成について詳述する。図1は、本実施形態に係る尿素SCRシステムの概要を示す構成図である。本システムは、自動車に搭載されたディーゼルエンジン(図示略)により排出される排気を浄化対象として、排気を浄化するための各種アクチュエータ及び各種センサ、並びにECU(電子制御ユニット)40等を有して構築されている。   Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purification system embodying the present invention will be described with reference to the drawings. The exhaust purification system of this embodiment purifies NOx in exhaust using a selective reduction catalyst, and is constructed as a urea SCR system. First, the configuration of this system will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a urea SCR system according to the present embodiment. This system has various actuators and various sensors for purifying exhaust, and ECU (Electronic Control Unit) 40, etc., for purifying exhaust discharged by a diesel engine (not shown) mounted on an automobile. Has been built.

図1のエンジン排気系において、エンジン本体に接続され排気通路を形成する排気管11が設けられており、その排気管11に、排気上流側から順にDPF(Diesel Particulate Filter)12、選択還元型触媒(以下、SCR触媒という)13が配設されている。また、排気管11においてDPF12とSCR触媒13との間には、還元剤溶液としての尿素水(尿素水溶液)を排気管11内に添加供給するための尿素水添加弁15が設けられている。   In the engine exhaust system of FIG. 1, an exhaust pipe 11 connected to the engine body and forming an exhaust passage is provided. In the exhaust pipe 11, a DPF (Diesel Particulate Filter) 12, a selective catalytic reduction catalyst in order from the exhaust upstream side. (Hereinafter referred to as SCR catalyst) 13 is provided. Further, a urea water addition valve 15 for adding and supplying urea water (urea aqueous solution) as a reducing agent solution into the exhaust pipe 11 is provided between the DPF 12 and the SCR catalyst 13 in the exhaust pipe 11.

排気管11においてSCR触媒13の下流側には、NOx検出部(NOxセンサ)と排気温検出部(排気温センサ)とが共に内蔵された排気センサ16が設けられている。この排気センサ16により、同SCR触媒13の下流側にて、排気中のNOx量(SCR触媒13によるNOxの浄化率)及び排気の温度が検出される。   In the exhaust pipe 11, on the downstream side of the SCR catalyst 13, there is provided an exhaust sensor 16 in which a NOx detector (NOx sensor) and an exhaust temperature detector (exhaust temperature sensor) are both built. The exhaust sensor 16 detects the amount of NOx in the exhaust (NOx purification rate by the SCR catalyst 13) and the temperature of the exhaust on the downstream side of the SCR catalyst 13.

排気管11においてSCR触媒13の更に下流側には、アンモニア除去装置としての酸化触媒19が設けられている。この酸化触媒19により、SCR触媒13から排出されるアンモニア(NH3)、すなわち余剰のアンモニアが除去される。   An oxidation catalyst 19 as an ammonia removing device is provided further downstream of the SCR catalyst 13 in the exhaust pipe 11. The oxidation catalyst 19 removes ammonia (NH3) discharged from the SCR catalyst 13, that is, excess ammonia.

次に、本システムを構成する上記各部の構成についてそれぞれ説明する。   Next, the configuration of each of the above parts constituting the system will be described.

DPF12は、排気中のPM(粒子状物質)を捕集するPM除去用フィルタである。DPF12は白金系の酸化触媒を担持しており、PM成分の1つである可溶性有機成分(SOF)とともにHCやCOを除去する。このDPF12に捕集されたPMは、ディーゼルエンジンにおけるメイン燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき(再生処理に相当)、これによりDPF12の継続使用が可能となっている。   The DPF 12 is a PM removal filter that collects PM (particulate matter) in the exhaust gas. The DPF 12 carries a platinum-based oxidation catalyst and removes HC and CO together with a soluble organic component (SOF) that is one of the PM components. The PM collected in the DPF 12 can be removed by combustion by post-injection after the main fuel injection in the diesel engine or the like (corresponding to a regeneration process), and thus the DPF 12 can be used continuously.

SCR触媒13は、NOxの還元反応(排気浄化反応)を促進するものであり、例えば、
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O …(式1)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O …(式2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O …(式3)
といった反応を促進して排気中のNOxを還元する。そして、これらの反応においてNOxの還元剤となるアンモニア(NH3)を添加供給するものが、同SCR触媒13の上流側に設けられた尿素水添加弁15である。
The SCR catalyst 13 promotes a NOx reduction reaction (exhaust purification reaction).
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Formula 1)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (Formula 2)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (Formula 3)
Such a reaction is promoted to reduce NOx in the exhaust gas. A urea water addition valve 15 provided on the upstream side of the SCR catalyst 13 is additionally supplied with ammonia (NH 3) as a NOx reducing agent in these reactions.

尿素水添加弁15は、既存の燃料噴射弁(インジェクタ)とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるためここでは構成を簡単に説明する。尿素水添加弁15は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路や先端噴出口15aを開閉するためのニードルを有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されており、ECU40からの駆動信号に基づき開弁又は閉弁する。すなわち、駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードル移動に伴い先端噴出口15aから尿素水が添加(噴射)される。   The urea water addition valve 15 has substantially the same configuration as an existing fuel injection valve (injector), and since a known configuration can be adopted, the configuration will be briefly described here. The urea water addition valve 15 is configured as an electromagnetic on-off valve provided with a drive unit composed of an electromagnetic solenoid or the like, and a valve body unit having a urea water passage through which urea water flows and a needle for opening and closing the tip jet port 15a. The valve is opened or closed based on a drive signal from the ECU 40. That is, when the electromagnetic solenoid is energized based on the drive signal, the needle moves in the valve opening direction along with the energization, and urea water is added (injected) from the tip ejection port 15a as the needle moves.

尿素水添加弁15に対しては、尿素水タンク21から尿素水が逐次供給される。以下、尿素水供給系の構成について説明する。なお、以下の説明では便宜上、尿素水タンク21から尿素水添加弁15に対して尿素水が供給される場合を基準にして、尿素水タンク21側を上流側、尿素水添加弁15側を下流側として記載する。   Urea water is sequentially supplied from the urea water tank 21 to the urea water addition valve 15. Hereinafter, the configuration of the urea water supply system will be described. In the following description, for the sake of convenience, the urea water tank 21 side is on the upstream side and the urea water addition valve 15 side is on the downstream, based on the case where urea water is supplied from the urea water tank 21 to the urea water addition valve 15. List as side.

尿素水タンク21は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定の規定濃度CNHの尿素水が貯蔵されている。本実施形態では、尿素濃度が、凍結温度(凝固点)が最も低い濃度である32.5%になっている。なお、尿素濃度が32.5%の場合、マイナス11℃以下で凍結する。   The urea water tank 21 is configured by a sealed container with a liquid supply cap, and urea water having a predetermined specified concentration CNH is stored therein. In this embodiment, the urea concentration is 32.5%, which is the concentration at which the freezing temperature (freezing point) is the lowest. When the urea concentration is 32.5%, it freezes at minus 11 ° C. or lower.

尿素水タンク21と尿素水添加弁15とは尿素水供給管22により接続されており、尿素水供給管22内に尿素水通路(還元剤通路)が形成されている。尿素水供給管22のうち尿素水タンク21側の先端部には、尿素水を吸い込むための尿素水吸込口24が形成されており、尿素水タンク21内に尿素水が貯留された状態において尿素水吸込口24が尿素水に浸漬した状態になっている。   The urea water tank 21 and the urea water addition valve 15 are connected by a urea water supply pipe 22, and a urea water passage (reducing agent passage) is formed in the urea water supply pipe 22. A urea water inlet 24 for sucking urea water is formed at the tip of the urea water supply pipe 22 on the urea water tank 21 side, and urea water is stored in the urea water tank 21 in the state where urea water is stored. The water inlet 24 is immersed in urea water.

尿素水供給管22の途中には、尿素水ポンプ23が設けられている。尿素水ポンプ23は、ECU40からの駆動信号により回転駆動されるインライン式の電動ポンプである。本実施形態では、尿素水タンク21外に、すなわち尿素水に浸漬しない状態で尿素水ポンプ23が設けられている。これにより、尿素水タンク21内における尿素水の凍結・膨張による尿素水ポンプ23の破損が抑制される。   A urea water pump 23 is provided in the middle of the urea water supply pipe 22. The urea water pump 23 is an in-line electric pump that is rotationally driven by a drive signal from the ECU 40. In this embodiment, the urea water pump 23 is provided outside the urea water tank 21, that is, in a state where it is not immersed in the urea water. Thereby, damage to the urea water pump 23 due to freezing and expansion of the urea water in the urea water tank 21 is suppressed.

本実施形態において尿素水ポンプ23は、正逆いずれの方向にも回転が可能となっている。尿素水ポンプ23の正回転により尿素水タンク21内の尿素水の吸い上げが行われ、尿素水ポンプ23の逆回転により尿素水タンク21への尿素水の吸い戻しが行われる。   In the present embodiment, the urea water pump 23 can rotate in either the forward or reverse direction. The urea water in the urea water tank 21 is sucked up by the normal rotation of the urea water pump 23, and the urea water is sucked back into the urea water tank 21 by the reverse rotation of the urea water pump 23.

尿素水供給管22において、尿素水ポンプ23よりも上流側(尿素水タンク21側)には、尿素水を濾過するためのフィルタ装置25が設けられている。また、尿素水ポンプ23よりも下流側(尿素水添加弁15側)には、尿素水の圧力を調整する圧力調整弁26が設けられている。   In the urea water supply pipe 22, a filter device 25 for filtering urea water is provided upstream of the urea water pump 23 (on the urea water tank 21 side). Further, a pressure adjusting valve 26 for adjusting the pressure of the urea water is provided on the downstream side (the urea water addition valve 15 side) from the urea water pump 23.

尿素水添加弁15側への尿素水圧送時には、尿素水ポンプ23に通電されることで尿素水ポンプ23が正回転方向に回転駆動される。これにより、尿素水タンク21内の尿素水が汲み上げられ、フィルタ装置25を通過して下流側に流れる。このとき、フィルタ装置25にて尿素水内に含まれる異物等が除去される。そして、尿素水ポンプ23から尿素水が吐出(圧送)され、その尿素水は圧力調整弁26により所定の供給圧力に調整された後、尿素水添加弁15に給送される。また、圧力調整の結果、余剰となった尿素水はリターン配管27を通じて尿素水タンク21に戻される。   At the time of urea water pressure feeding to the urea water addition valve 15 side, the urea water pump 23 is rotationally driven in the normal rotation direction by energizing the urea water pump 23. As a result, the urea water in the urea water tank 21 is pumped up and flows downstream through the filter device 25. At this time, foreign substances contained in the urea water are removed by the filter device 25. Then, urea water is discharged (pressure fed) from the urea water pump 23, the urea water is adjusted to a predetermined supply pressure by the pressure regulating valve 26, and then fed to the urea water addition valve 15. Further, the excess urea water as a result of the pressure adjustment is returned to the urea water tank 21 through the return pipe 27.

尿素水タンク21への尿素水吸い戻し時には、尿素水ポンプ23が逆回転方向に回転駆動される。これにより、尿素水供給管22内の尿素水が吸い戻され、尿素水タンク21内に流入される。本実施形態では、この尿素水の吸い戻し動作がECU40によりエンジン停止時に実施される。つまり、エンジン停止後の車両放置中に尿素水が尿素水供給管22内に残留したままになるのを回避し、これにより尿素水の凍結・膨張による尿素水供給管22の破損を抑制する。   When the urea water is sucked back into the urea water tank 21, the urea water pump 23 is driven to rotate in the reverse rotation direction. As a result, the urea water in the urea water supply pipe 22 is sucked back and flows into the urea water tank 21. In the present embodiment, this urea water sucking back operation is performed by the ECU 40 when the engine is stopped. That is, it is avoided that the urea water remains in the urea water supply pipe 22 while the vehicle is left after the engine is stopped, thereby preventing the urea water supply pipe 22 from being damaged due to freezing and expansion of the urea water.

尿素水タンク21内には発熱体28が設けられている。本実施形態において発熱体28は、ECU40からの駆動信号により加熱を行う電気式のヒータとして構成されており、通電により尿素水吸込口24及びその近傍を加熱する。これにより、発熱体28の通電時には、発熱体28に近い位置、すなわち尿素水吸込口24付近から尿素水が徐々に解凍される。発熱体28については、図1に示すように、尿素水吸込口24の近傍に配置してもよいし、又は尿素水供給管22において尿素水吸込口24の部分に内蔵してもよい。なお、図1において符号28aは、発熱体28の駆動用ドライバである。   A heating element 28 is provided in the urea water tank 21. In the present embodiment, the heating element 28 is configured as an electric heater that performs heating in response to a drive signal from the ECU 40, and heats the urea water inlet 24 and its vicinity by energization. Thereby, when the heating element 28 is energized, the urea water is gradually thawed from a position close to the heating element 28, that is, from the vicinity of the urea water inlet 24. As shown in FIG. 1, the heating element 28 may be disposed in the vicinity of the urea water inlet 24, or may be incorporated in the urea water inlet 24 in the urea water supply pipe 22. In FIG. 1, reference numeral 28 a is a driver for driving the heating element 28.

尿素水タンク21内には、その内部に貯留された尿素水温度TNを計測する尿素水温センサ31が設けられている。尿素水温センサ31について本実施形態では、尿素水吸込口24の近傍であって尿素水吸込口24から距離L1だけ離れた位置を計測点とする第1センサ31aと、尿素水吸込口24から距離L2(L2>L1)だけ離れた位置を計測点とする第2センサ31bとを備えている。第2センサ31bは、尿素水吸込口24と第1センサ31aとを結ぶ直線上に設けられている。また、尿素水供給管22の途中には、尿素水供給管22内の尿素水の圧力(ライン圧力PNH)を検出する尿素水圧センサ32が設けられている。   A urea water temperature sensor 31 for measuring the urea water temperature TN stored in the urea water tank 21 is provided in the urea water tank 21. In this embodiment, the urea water temperature sensor 31 is located near the urea water suction port 24 and at a distance from the urea water suction port 24 by the distance L1 and the distance from the urea water suction port 24. And a second sensor 31b having a measurement point at a position separated by L2 (L2> L1). The second sensor 31b is provided on a straight line connecting the urea water inlet 24 and the first sensor 31a. A urea water pressure sensor 32 that detects the pressure of the urea water in the urea water supply pipe 22 (line pressure PNH) is provided in the middle of the urea water supply pipe 22.

上記システムの中で電子制御ユニットとして主体的に排気浄化に係る制御を行う部分がECU40である。ECU40は、周知のマイクロコンピュータ(図示略)を備え、各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で尿素水添加弁15等の各種アクチュエータを操作することにより排気浄化に係る各種の制御を実施する。具体的には、例えば上述した排気センサ16や尿素水温センサ31、尿素水圧センサ32等の各種センサから検出信号を入力し、その検出信号に基づいて尿素水添加弁15の通電時間や発熱体28による加熱時期、尿素水ポンプ23の駆動量等を制御する。これにより、排気管11内に、適切な時期に適正な量の尿素水を添加供給する。   In the system, the ECU 40 is a part that mainly performs control related to exhaust gas purification as an electronic control unit. The ECU 40 includes a known microcomputer (not shown), and performs various controls related to exhaust purification by operating various actuators such as the urea water addition valve 15 in a desired manner based on detection values of various sensors. carry out. Specifically, for example, detection signals are input from various sensors such as the exhaust sensor 16, the urea water temperature sensor 31, and the urea water pressure sensor 32 described above, and the energization time of the urea water addition valve 15 and the heating element 28 are based on the detection signals. The heating timing by the control, the driving amount of the urea water pump 23, and the like are controlled. Thereby, an appropriate amount of urea water is added and supplied into the exhaust pipe 11 at an appropriate time.

発熱体28による尿素水の加熱制御として本実施形態では、尿素水温センサ31(第1センサ31a及び第2センサ31b)のいずれかにおいて、尿素水温度TNが、規定濃度CNHにおける尿素水の融点TM(本実施形態ではマイナス11℃)以下であることが検出された場合に発熱体28に通電し、尿素水の加熱を実施する。また、発熱体28による加熱中に尿素水温センサ31により検出される尿素水温度TNが、融点TMよりも高い所定温度以上になった場合に発熱体28の通電を停止し、尿素水の加熱を停止する。   In this embodiment, as the heating control of the urea water by the heating element 28, in any one of the urea water temperature sensors 31 (the first sensor 31a and the second sensor 31b), the urea water temperature TN has the melting point TM of the urea water at the specified concentration CNH. (It is minus 11 degrees C in this embodiment) When it is detected that it is below, it supplies with electricity to the heat generating body 28, and implements the heating of urea water. Further, when the urea water temperature TN detected by the urea water temperature sensor 31 during the heating by the heating element 28 becomes equal to or higher than a predetermined temperature higher than the melting point TM, the energization of the heating element 28 is stopped and the urea water is heated. Stop.

上記システムでは、エンジン運転時において、尿素水ポンプ23の駆動により尿素水タンク21内の尿素水が尿素水供給管22を通じて尿素水添加弁15に圧送され、尿素水添加弁15により排気管11内に尿素水が添加供給される。すると、排気管11内において排気と共に尿素水がSCR触媒13に供給され、SCR触媒13においてNOxの還元反応によりその排気が浄化される。NOxの還元に際しては、例えば、
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 …(式4)
といった反応により、排気熱による高温下で尿素水が加水分解される。これにより、アンモニア(NH3)が生成され、そのアンモニアがSCR触媒13に吸着するとともに同SCR触媒13において排気中のNOxがアンモニアにより選択的に還元除去される。すなわち、同SCR触媒13上でアンモニアに基づく還元反応(上記反応式(式1)〜(式3))が行われることにより、NOxが還元、浄化されることとなる。
In the above system, during operation of the engine, the urea water in the urea water tank 21 is pumped to the urea water addition valve 15 through the urea water supply pipe 22 by driving the urea water pump 23, and the urea water addition valve 15 in the exhaust pipe 11 is driven. The urea water is added and supplied. Then, urea water is supplied to the SCR catalyst 13 in the exhaust pipe 11 together with the exhaust gas, and the exhaust gas is purified by the NOx reduction reaction in the SCR catalyst 13. When reducing NOx, for example,
(NH2) 2CO + H2O → 2NH3 + CO2 (Formula 4)
As a result, urea water is hydrolyzed at a high temperature due to exhaust heat. As a result, ammonia (NH 3) is generated and adsorbed on the SCR catalyst 13, and NOx in the exhaust gas is selectively reduced and removed by the ammonia in the SCR catalyst 13. That is, NOx is reduced and purified by performing a reduction reaction based on ammonia (the above reaction formulas (Formula 1) to (Formula 3)) on the SCR catalyst 13.

ところで、例えば寒冷地で使用される自動車において、エンジン停止後であって次回のエンジン始動時における外気温が極低温(例えばマイナス10℃以下)になっている場合、尿素水タンク21内の尿素水が凍結するおそれがある。この場合には、ECU40により発熱体28が作動されることで尿素水の解凍が実施される。ところが、発熱体28近傍と発熱体28から離れた位置とでは、発熱体28からの距離の相違により温度差が生じるため、発熱体28による解凍時には、尿素水タンク21内の尿素水において固相部分と液相部分とが形成されていることが考えられる。   By the way, in an automobile used in a cold region, for example, when the outside air temperature at the next engine start is extremely low (for example, minus 10 ° C. or less) after the engine is stopped, urea water in the urea water tank 21 is used. May freeze. In this case, the ECU 40 operates the heating element 28 to defrost urea water. However, there is a temperature difference between the vicinity of the heating element 28 and the position away from the heating element 28 due to the difference in distance from the heating element 28, and therefore, when thawing by the heating element 28, solid phase is used in the urea water in the urea water tank 21. It is conceivable that a part and a liquid phase part are formed.

すなわち、発熱体28による加熱が進むにつれて、発熱体28の近傍から徐々に液相→固相に変化する。このとき、尿素水吸込口24の周囲に十分な量の尿素水が解凍されていなければ、尿素水ポンプ23の作動時に、尿素水吸込口24から吸い上げ可能な尿素水量が不足してしまう。かかる場合、尿素水の添加制御を実施しているにもかかわらず、十分な量の尿素水を尿素水添加弁15へ給送することができない。そのため、排気通路内に添加すべき量として算出した制御量に見合う量の尿素水を排気管11内に供給できないことが考えられる。   That is, as the heating by the heating element 28 proceeds, the liquid phase gradually changes from the vicinity of the heating element 28 to the solid phase. At this time, if a sufficient amount of urea water is not thawed around the urea water suction port 24, the amount of urea water that can be sucked from the urea water suction port 24 is insufficient when the urea water pump 23 is operated. In such a case, a sufficient amount of urea water cannot be supplied to the urea water addition valve 15 in spite of performing urea water addition control. For this reason, it is conceivable that an amount of urea water corresponding to the control amount calculated as the amount to be added to the exhaust passage cannot be supplied into the exhaust pipe 11.

そこで、本実施形態では、尿素水の凍結時において、尿素水吸込口24を中心とするその周囲の温度勾配に基づいて尿素水吸込口24の周囲における尿素水の解凍状態を判定し、その判定結果に基づいて排気管11内への尿素水の添加を実施する。具体的には、尿素水温センサ31による2点の計測温度に基づき、尿素水タンク21内における尿素水吸込口24とその周囲との温度勾配を推定する。そして、同温度勾配を用いることにより、尿素水タンク21内において尿素水温度がマイナス11℃になっている地点(境界点PM)を特定し、尿素水吸込口24から境界点PMまでの距離(解凍距離LM)を算出する。そして、解凍距離LMが判定値Lαよりも大きい場合に尿素水ポンプ23の作動を許可する。つまり、尿素水タンク21内において凍結した部分と解凍された部分との境界点を特定し、その境界点における尿素水吸込口24からの距離に基づいて、尿素水吸込口24の周囲に十分な量の尿素水(液体)があると判定されたことを条件に尿素水の添加を開始する。   Therefore, in the present embodiment, when the urea water is frozen, the thawing state of the urea water around the urea water suction port 24 is determined based on the temperature gradient around the urea water suction port 24, and the determination Based on the result, urea water is added into the exhaust pipe 11. Specifically, the temperature gradient between the urea water inlet 24 and its surroundings in the urea water tank 21 is estimated based on two measured temperatures by the urea water temperature sensor 31. Then, by using the same temperature gradient, the point (boundary point PM) where the urea water temperature is minus 11 ° C. in the urea water tank 21 is specified, and the distance from the urea water inlet 24 to the boundary point PM ( The thawing distance LM) is calculated. When the thawing distance LM is larger than the determination value Lα, the operation of the urea water pump 23 is permitted. In other words, the boundary point between the frozen part and the thawed part in the urea water tank 21 is specified, and based on the distance from the urea water suction port 24 at the boundary point, the area around the urea water suction port 24 is sufficient. Addition of urea water is started on the condition that it is determined that there is an amount of urea water (liquid).

図2は、尿素水の添加制御に関する処理(尿素水添加処理)の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定の時間周期でECU40により繰り返し実行される。   FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of processing related to urea water addition control (urea water addition processing). This process is repeatedly executed by the ECU 40 at a predetermined time period.

図2において、ステップS11ではまず、エンジン始動が行われたか否かを判定する。エンジン始動判定は、例えばイグニッションスイッチがONになっていること、又はエンジン回転速度がゼロでないことを判定することにより行う。エンジン始動が行われている場合には、ステップS12へ進み、尿素水の添加を許可したか否かを判定する。尿素水の添加許可が未だ行われていない場合には、ステップS13へ進む。   In FIG. 2, in step S11, it is first determined whether or not the engine has been started. The engine start determination is performed, for example, by determining that the ignition switch is ON or that the engine speed is not zero. If the engine has been started, the process proceeds to step S12 to determine whether or not the addition of urea water is permitted. If the addition of urea water has not been permitted yet, the process proceeds to step S13.

ステップS13では、第1センサ31aにより尿素水吸込口24近傍の尿素水温度(吸込口温度Ta)を計測するとともに、第2センサ31bにより尿素水吸込口24から比較的離れた位置における尿素水温度(タンク内温度Tb)を計測する。つまり、吸込口温度Taは、尿素水吸込口24から距離L1だけ離れた位置における尿素水温度であり、タンク内温度Tbは、尿素水吸込口24から距離L2だけ離れた位置における尿素水温度である。   In step S13, the urea water temperature in the vicinity of the urea water suction port 24 (suction port temperature Ta) is measured by the first sensor 31a, and the urea water temperature at a position relatively far from the urea water suction port 24 by the second sensor 31b. (Tank temperature Tb) is measured. That is, the suction port temperature Ta is the urea water temperature at a position away from the urea water suction port 24 by a distance L1, and the in-tank temperature Tb is the urea water temperature at a position away from the urea water suction port 24 by a distance L2. is there.

続くステップS14では、吸込口温度Ta及びタンク内温度Tbに基づいて、その2点間における温度勾配(尿素水吸込口24の周囲における温度勾配)を推定し、その温度勾配から解凍距離LMを算出する。温度勾配の推定に際し本実施形態では、発熱体28からの離間距離に応じてその位置における尿素水温度が推定されることに鑑み、同離間距離が大きいほど(尿素水吸込口24からの距離が大きいほど)尿素水温度が低いとして尿素水タンク21内における温度分布を定めている。   In the subsequent step S14, based on the suction port temperature Ta and the tank internal temperature Tb, a temperature gradient between the two points (temperature gradient around the urea water suction port 24) is estimated, and the thawing distance LM is calculated from the temperature gradient. To do. In estimating the temperature gradient, in the present embodiment, in view of the fact that the urea water temperature at that position is estimated according to the distance from the heating element 28, the larger the distance is, the greater the distance from the urea water inlet 24 is. The temperature distribution in the urea water tank 21 is determined on the assumption that the urea water temperature is low as the value increases.

図3は、凍結状態の尿素水が固体状態から液体状態に移行する場合における尿素水吸込口24の周囲における温度分布図であり、尿素水吸込口24からの距離Lと尿素水温度TNとの関係を示している。なお、図3では、寒冷地で使用される自動車について、エンジン始動時に外気温が極低温(例えばマイナス20℃程度)になっている場合を想定している。   FIG. 3 is a temperature distribution diagram around the urea water inlet 24 when the frozen urea water transitions from the solid state to the liquid state. The distance L from the urea water inlet 24 and the urea water temperature TN are shown in FIG. Showing the relationship. In FIG. 3, it is assumed that the outside air temperature is extremely low (for example, about −20 ° C.) when the engine is started for an automobile used in a cold region.

図3では、尿素水吸込口24からの距離がL1(図のA点)とL2(図のB点)との間の尿素水温度TNを定めることで、尿素水吸込口24を中心としたその周囲の温度分布を推定している。本実施形態では、尿素水吸込口24からの距離がL1とL2との間の尿素水温度TNを一次関数により定めており、発熱体28からの離間距離(尿素水吸込口24からの離間距離)が大きくなるのに比例して、その位置における尿素水温度NTが低くなっている。また、解凍距離LMについては、A点とB点とを結ぶ直線上であって、尿素水温度TNがマイナス11℃となるときの値(図3のC点)として算出している。   In FIG. 3, the distance from the urea water inlet 24 is determined by setting the urea water temperature TN between L1 (point A in the figure) and L2 (point B in the figure), so that the urea water inlet 24 is at the center. The ambient temperature distribution is estimated. In this embodiment, the urea water temperature TN between the distance L1 and L2 from the urea water suction port 24 is determined by a linear function, and the separation distance from the heating element 28 (the separation distance from the urea water suction port 24). ) Increases, the urea water temperature NT at that position decreases. The thawing distance LM is calculated as a value (point C in FIG. 3) on the straight line connecting the points A and B and when the urea water temperature TN is minus 11 ° C.

なお、A−B間の尿素水温度TNを定める手法としては、一次関数を用いる手法に限らず、多次元関数を用いる手法であってもよい。また、解凍距離LMは、例えば以下の式(5)で表される数式を用いて算出する。具体的には、図3の距離Lと尿素水温度TNとの関係において、A点の座標(L1,Ta)及びB点の座標(L2,Tb)から、それらの点を結ぶ直線の傾きS1を求める。この傾きS1を用いることにより、尿素水温度TN=−11℃における距離Lを算出し、これを解凍距離LMとする。   The method for determining the urea water temperature TN between A and B is not limited to the method using a linear function, and may be a method using a multidimensional function. In addition, the thawing distance LM is calculated using, for example, a mathematical formula represented by the following formula (5). Specifically, in the relationship between the distance L in FIG. 3 and the urea water temperature TN, the slope S1 of the straight line connecting these points from the coordinates of the points A (L1, Ta) and the coordinates of the points B (L2, Tb). Ask for. By using this slope S1, the distance L at the urea water temperature TN = −11 ° C. is calculated, and this is set as the thawing distance LM.

LM=(−11−Tb)/S1+L2 …(式5)
但し、S1=(Tb−Ta)/(L2−L1)
LM = (-11-Tb) / S1 + L2 (Formula 5)
However, S1 = (Tb−Ta) / (L2−L1)

図2の説明に戻り、ステップS15では、算出した解凍距離LMが判定値Lαよりも大きいか否かを判定する。ここで、本実施形態ではエンジン停止時に尿素水の吸い戻しを行うため、エンジン始動時において尿素水供給管22内を尿素水で満たす必要があることを考慮して判定値Lαを予め設定してある。   Returning to the description of FIG. 2, in step S15, it is determined whether or not the calculated thawing distance LM is larger than the determination value Lα. In this embodiment, since urea water is sucked back when the engine is stopped, the determination value Lα is set in advance in consideration of the need to fill the urea water supply pipe 22 with urea water when the engine is started. is there.

なお、本実施形態においては、距離L1と距離L2との中間に判定値Lαが存在するように第1センサ31a及び第2センサ31bの温度計測点を定めてある。   In the present embodiment, the temperature measurement points of the first sensor 31a and the second sensor 31b are determined so that the determination value Lα exists between the distance L1 and the distance L2.

解凍距離LMが判定値Lα以下の場合には、尿素水吸込口24の周囲に液体状態の尿素水が十分に確保されていないため、排気管11内への尿素水の添加を禁止する。一方、解凍距離LMが判定値Lαよりも大きい場合には、排気管11内への尿素水の添加を許可する。これにより、尿素水添加弁15から排気管11内に尿素水を添加供給する要求があった場合に尿素水ポンプ23が駆動され、排気管11内への尿素水の添加が実施されることとなる。   When the thawing distance LM is equal to or less than the determination value Lα, the urea water suction port 24 is not sufficiently secured around the urea water suction port 24, and therefore the addition of urea water into the exhaust pipe 11 is prohibited. On the other hand, when the thawing distance LM is larger than the determination value Lα, addition of urea water into the exhaust pipe 11 is permitted. Thereby, when there is a request to add and supply urea water into the exhaust pipe 11 from the urea water addition valve 15, the urea water pump 23 is driven, and the urea water is added into the exhaust pipe 11. Become.

以上詳述した実施形態によれば以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects can be obtained.

尿素水の凍結時に、尿素水タンク21内に配置された尿素水吸込口24を中心とするその周囲の温度勾配に基づいて、尿素水吸込口24の周囲における尿素水の解凍状態を判定し、その判定結果に基づいて排気管11内への尿素水の添加を実施する構成としたため、尿素水の添加制御において、尿素水吸込口24の周囲に溜まっている尿素水の液量に応じて尿素水添加を実施することができる。これにより、尿素水吸込口24の周囲に十分な液量の尿素水が確保された状態で尿素水添加を開始することができる。したがって、尿素水タンク21内の尿素水を同タンク21内から尿素水添加弁15へ十分に供給することができ、ひいては添加すべき量として算出した制御量に見合う量の尿素水を尿素水添加弁15から添加供給することができる。   When the urea water is frozen, the thawing state of the urea water around the urea water inlet 24 is determined based on the temperature gradient around the urea water inlet 24 arranged in the urea water tank 21; Since the urea water is added to the exhaust pipe 11 based on the determination result, the urea water is added according to the amount of urea water accumulated around the urea water suction port 24 in the urea water addition control. Water addition can be performed. Thereby, urea water addition can be started in a state where a sufficient amount of urea water is secured around the urea water suction port 24. Therefore, the urea water in the urea water tank 21 can be sufficiently supplied from the tank 21 to the urea water addition valve 15, and as a result, an amount of urea water corresponding to the control amount calculated as the amount to be added is added. Addition can be supplied from the valve 15.

尿素水吸込口24の近傍に発熱体28を配設する構成としたため、凍結状態の尿素水を尿素水吸込口24の周囲から順に解凍することができる。この点に着目し、尿素水吸込口24を中心とするその周囲の温度勾配に基づいて尿素水の融点(マイナス11℃)となる位置を推定する構成としたため、尿素水における液相と固相との境界点を推定することができる。また、その境界点における尿素水吸込口24からの距離(解凍距離LN)を算出しているため、その算出した解凍距離LNに基づいて尿素水吸込口24の周囲に存在する尿素水の液量を推定することができる。   Since the heating element 28 is disposed in the vicinity of the urea water suction port 24, the frozen urea water can be thawed in order from the periphery of the urea water suction port 24. Focusing on this point, the position where the melting point (minus 11 ° C.) of the urea water is estimated based on the temperature gradient around the urea water inlet 24 is used. Can be estimated. Further, since the distance from the urea water inlet 24 at the boundary point (thawing distance LN) is calculated, the amount of urea water present around the urea water inlet 24 based on the calculated thawing distance LN. Can be estimated.

尿素水吸込口24の周囲に溜まっている尿素水の液量に応じて尿素水ポンプ23を作動させることができる。これにより、尿素水吸込口24の周囲に十分な液量の尿素水が確保された状態でポンプ作動を行うことができ、ひいては尿素水ポンプ23の負荷が過剰になるのを抑制することができる。   The urea water pump 23 can be operated according to the amount of urea water accumulated around the urea water suction port 24. As a result, the pump operation can be performed in a state where a sufficient amount of urea water is secured around the urea water suction port 24, and as a result, an excessive load on the urea water pump 23 can be suppressed. .

尿素水温センサ31として、尿素水吸込口24からの距離が異なる位置に第1センサ31a及び第2センサ31bを配設し、それら2つのセンサの温度計測値に基づいて尿素水吸込口24周囲の温度勾配を推定する構成としたため、2点の尿素水温度TNの計測により尿素水吸込口24周囲の温度分布を検出することができる。   As the urea water temperature sensor 31, a first sensor 31 a and a second sensor 31 b are disposed at positions where the distance from the urea water suction port 24 is different, and the surroundings of the urea water suction port 24 are based on the temperature measurement values of these two sensors. Since the temperature gradient is estimated, the temperature distribution around the urea water inlet 24 can be detected by measuring the urea water temperature TN at two points.

第1センサ31aを尿素水吸込口24の近傍に設け、第2センサ31bを尿素水吸込口24から離れた位置において尿素水吸込口24と第1センサ31aとを結ぶ直線上に設ける構成としたため、尿素水吸込口24から離間する方向への温度勾配の推定を精度よく行うことができる。また、第1センサ31aの温度計測点と第2センサ31bの温度計測点との中間に判定値Lαが存在するよう第1センサ31a及び第2センサ31bの計測点を定める構成としたため、尿素水吸込口24の周囲の温度勾配を精度よく推定するのに好適である。   The first sensor 31a is provided in the vicinity of the urea water inlet 24, and the second sensor 31b is provided on a straight line connecting the urea water inlet 24 and the first sensor 31a at a position away from the urea water inlet 24. The temperature gradient in the direction away from the urea water inlet 24 can be accurately estimated. Further, since the measurement points of the first sensor 31a and the second sensor 31b are determined so that the determination value Lα exists between the temperature measurement point of the first sensor 31a and the temperature measurement point of the second sensor 31b, urea water is used. This is suitable for accurately estimating the temperature gradient around the suction port 24.

加熱手段を電気式のヒータとしたため、例えばエンジン冷却水を用いて尿素水の解凍を行う場合に比べ、尿素水吸込口24の周囲の温度変動を少なくすることができ、温度分布を推定するのに好適である。   Since the heating means is an electric heater, the temperature fluctuation around the urea water inlet 24 can be reduced and the temperature distribution can be estimated as compared with, for example, the case where the urea water is thawed using engine cooling water. It is suitable for.

(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be implemented as follows, for example.

・尿素水タンク21内の所定の計測点において尿素水温度TNを計測する尿素水温センサ31を少なくとも1つ設けるとともに、尿素水タンク21外の大気温度(外気温)を計測する外気温センサを設け、尿素水温センサ31及び外気温センサの計測値に基づいて尿素水吸込口24周囲の温度分布を推定する構成とする。図4に、凍結状態の尿素水が固体状態から液体状態に移行する場合の尿素水吸込口24の周囲における温度分布図を示す。本実施形態では、外気温センサ33により計測される温度を、尿素水タンク21の側壁21a近傍の尿素水温度とみなす。そして、上記実施形態と同様に、発熱体28からの距離(尿素水吸込口24からの距離)と尿素水温度とに比例関係があるとして、尿素水温センサ31の温度計測値と外気温センサ33の温度計測値とに基づいて、尿素水温度TN=−11℃となる距離Lを算出する。このとき、尿素水温センサ31は、尿素水吸込口24近傍に配置するとよい。なお、尿素水吸込口24から尿素水温センサ31までの距離L1及び尿素水吸込口24から尿素水タンク21の側壁までの距離L3はECU40に予め記憶してある。また、尿素水タンク21内に、尿素水吸込口24からの距離が各々異なる3つ以上の尿素水温センサ31を設けてもよい。   At least one urea water temperature sensor 31 that measures the urea water temperature TN at a predetermined measurement point in the urea water tank 21 and an outside air temperature sensor that measures the atmospheric temperature (outside air temperature) outside the urea water tank 21 are provided. The temperature distribution around the urea water inlet 24 is estimated based on the measured values of the urea water temperature sensor 31 and the outside air temperature sensor. FIG. 4 shows a temperature distribution diagram around the urea water inlet 24 when the frozen urea water transitions from the solid state to the liquid state. In the present embodiment, the temperature measured by the outside air temperature sensor 33 is regarded as the urea water temperature near the side wall 21 a of the urea water tank 21. Similarly to the above embodiment, assuming that there is a proportional relationship between the distance from the heating element 28 (distance from the urea water inlet 24) and the urea water temperature, the measured temperature value of the urea water temperature sensor 31 and the outside air temperature sensor 33 The distance L at which the urea water temperature TN = −11 ° C. is calculated based on the measured temperature value. At this time, the urea water temperature sensor 31 may be disposed in the vicinity of the urea water inlet 24. The distance L1 from the urea water inlet 24 to the urea water temperature sensor 31 and the distance L3 from the urea water inlet 24 to the side wall of the urea water tank 21 are stored in the ECU 40 in advance. Further, three or more urea water temperature sensors 31 having different distances from the urea water inlet 24 may be provided in the urea water tank 21.

・尿素水吸込口24の近傍の尿素水温度TNを第1センサ31aにより計測し、その温度計測値と、尿素水吸込口24から離れた位置の温度計測値とを用いて尿素水吸込口24の周囲における温度勾配を推定する構成としたが、これを変更し、尿素水吸込口24又はその近傍における尿素水温度TNを推定し、その温度推定値と、尿素水吸込口24から離れた位置の温度計測値とを用いて尿素水吸込口24の周囲における温度勾配を推定する構成とする。例えば図5に示すように、尿素水吸込口24から距離L4離れた位置(図のE点)を計測点とする尿素水温センサ31を設ける。また、尿素水吸込口24(図のH点)の尿素水温度TNを、発熱体28の発熱量に基づいて算出する。そして、H−E間の尿素水温度TNを一次関数により定める。これにより、尿素水吸込口24の周囲における温度分布を推定することができる。   The urea water temperature TN in the vicinity of the urea water suction port 24 is measured by the first sensor 31a, and the urea water suction port 24 is measured using the temperature measurement value and the temperature measurement value at a position away from the urea water suction port 24. The temperature gradient in the vicinity of the water is estimated, but this is changed, the urea water temperature TN at or near the urea water inlet 24 is estimated, the temperature estimated value, and the position away from the urea water inlet 24 The temperature gradient around the urea water inlet 24 is estimated using the measured temperature value. For example, as shown in FIG. 5, a urea water temperature sensor 31 having a measurement point at a position (point E in the figure) that is a distance L4 away from the urea water inlet 24 is provided. Further, the urea water temperature TN at the urea water suction port 24 (point H in the figure) is calculated based on the heat generation amount of the heating element 28. And the urea water temperature TN between HE is defined by a linear function. Thereby, the temperature distribution around the urea water inlet 24 can be estimated.

・尿素水温センサ31を、解凍状態の尿素水が尿素水吸込口24の周囲に十分確保されたと判定される位置に少なくとも1つ設け、その温度計測値が尿素水添加可能温度(例えばマイナス11℃)以上の場合に尿素水の添加を許可する。この構成によれば、尿素水温度TNの計測を少なくとも1点で行うとともに、外気温度の計測を行うことにより、尿素水吸込口24の周囲における温度分布を推定することができる。   At least one urea water temperature sensor 31 is provided at a position where it is determined that thawed urea water is sufficiently secured around the urea water suction port 24, and the temperature measurement value is a temperature at which urea water can be added (for example, minus 11 ° C.). ) Add urea water in the above cases. According to this configuration, it is possible to estimate the temperature distribution around the urea water inlet 24 by measuring the urea water temperature TN at least at one point and by measuring the outside air temperature.

・上記図2のステップS14で算出された解凍距離LMに応じて、尿素水添加弁15からの尿素水添加量を制限する。つまり、尿素水吸込口24の周囲に、尿素水ポンプ23にて吸い上げ可能な尿素水が少ない場合には、その吸い上げ可能な量に応じて尿素水添加量を少なくする。例えば、排気中のNOx量等に応じて算出される基本添加量QNHに対し、解凍距離LNに応じた補正係数Kを乗算し、その乗算後の値に基づいて尿素水ポンプ23を駆動制御する。図6に、解凍距離LNと補正係数Kとの関係を示す。図6によれば、解凍距離LNが判定値LTHまでの範囲では、尿素水吸込口24の周囲には液体状態の尿素水が少ないことを考慮し、解凍距離LNが大きいほど補正係数Kを大きくしてある。また、判定値LTH以上の範囲では、尿素水吸込口24周囲には液体状態の尿素水が十分あるとして、補正係数Kを値1にしている。   The urea water addition amount from the urea water addition valve 15 is limited according to the thawing distance LM calculated in step S14 in FIG. That is, when the urea water that can be sucked up by the urea water pump 23 is small around the urea water suction port 24, the urea water addition amount is reduced according to the amount that can be sucked up. For example, the basic addition amount QNH calculated according to the NOx amount in the exhaust gas, etc. is multiplied by the correction coefficient K according to the thawing distance LN, and the urea water pump 23 is driven and controlled based on the value after the multiplication. . FIG. 6 shows the relationship between the decompression distance LN and the correction coefficient K. According to FIG. 6, in the range where the thawing distance LN is up to the determination value LTH, the correction coefficient K is increased as the thawing distance LN increases, considering that there is less liquid urea water around the urea water inlet 24. It is. Further, in the range of the determination value LTH or more, the correction coefficient K is set to a value 1 assuming that there is sufficient liquid urea water around the urea water suction port 24.

・加熱手段を電気式のヒータとしたが、これを変更し、エンジン冷却水の通路としての冷却水通路とする。例えば、尿素水タンク21内に冷却水通路を配設し、エンジン駆動式のウォータポンプの駆動によりエンジン冷却水を「エンジン本体→尿素水タンク21→エンジン本体」の順に循環させる。これにより、エンジンの排熱を利用して尿素水タンク21内の尿素水の凍結防止を図るとともに尿素水の凍結時における解凍が行われる。冷却水通路においてもヒータと同様に、尿素水吸込口24近傍の尿素水を加熱可能に配置されるとよい。   -Although the heating means is an electric heater, this is changed to a cooling water passage as an engine cooling water passage. For example, a cooling water passage is provided in the urea water tank 21 and the engine cooling water is circulated in the order of “engine body → urea water tank 21 → engine body” by driving an engine-driven water pump. Thereby, the exhaust heat of the engine is used to prevent freezing of the urea water in the urea water tank 21 and to perform thawing at the time of freezing of the urea water. Similarly to the heater, the cooling water passage may be disposed so that the urea water in the vicinity of the urea water suction port 24 can be heated.

・解凍距離LMが判定値Lαよりも大きい場合に尿素水の添加を実施する構成としたが、解凍距離LMから液体状態になっている尿素水量Quを算出し、その尿素水量Quが判定値よりも大きい場合に尿素水の添加を実施する構成としてもよい。   Although the urea water is added when the thawing distance LM is larger than the determination value Lα, the urea water amount Qu in a liquid state is calculated from the thawing distance LM, and the urea water amount Qu is calculated from the determination value. If it is larger, urea water may be added.

・エンジン始動後に、尿素水タンク21内の尿素水が凍結していることを判定する凍結判定を行い、その凍結判定の結果、尿素水が凍結していると判定された場合に上記図2の処理を実施する構成とする。凍結判定方法としては、例えば、尿素水ポンプ23を駆動した場合にライン圧力PNHが所定圧以上になるか否かにより行う。このとき、ライン圧力PNHが所定圧未満の場合に尿素水が凍結状態であると判定する。あるいは、尿素水温センサ31の計測値に基づいて凍結判定を実施する。具体的には、尿素水温センサ31によりエンジン始動時の尿素水温度TNを計測し、同温度TNが判定値(例えばマイナス11℃)以下の場合に凍結状態であると判定する。   -After the engine is started, a freezing determination for determining that the urea water in the urea water tank 21 is frozen is performed, and when it is determined that the urea water is frozen as a result of the freezing determination, the above-described FIG. It is set as the structure which implements a process. As the freezing determination method, for example, it is performed depending on whether or not the line pressure PNH is equal to or higher than a predetermined pressure when the urea water pump 23 is driven. At this time, when the line pressure PNH is less than the predetermined pressure, it is determined that the urea water is in a frozen state. Alternatively, the freezing determination is performed based on the measured value of the urea water temperature sensor 31. Specifically, the urea water temperature TN at the time of starting the engine is measured by the urea water temperature sensor 31, and when the temperature TN is equal to or lower than a determination value (for example, minus 11 ° C.), it is determined that it is in a frozen state.

・加熱手段としての発熱体28を尿素水吸込口24近傍に配置する構成としたが、発熱体28の配置場所は特に限定せず、尿素水吸込口24から離間した位置に設けられていてもよい。この場合においても、尿素水タンク21内又は外気温を検出して尿素水吸込口24の周囲の温度分布を推定できれば、その温度分布に基づいて解凍距離LMを算出することができる。   Although the heating element 28 as a heating means is arranged in the vicinity of the urea water inlet 24, the arrangement location of the heating element 28 is not particularly limited, and may be provided at a position separated from the urea water inlet 24. Good. Even in this case, if the temperature distribution in the urea water tank 21 or the outside air temperature is detected and the temperature distribution around the urea water inlet 24 can be estimated, the thawing distance LM can be calculated based on the temperature distribution.

・尿素水ポンプ23が尿素水供給管22の途中に尿素水タンク21内の尿素水に浸漬しない状態で設けられる所謂インライン式のシステムを本発明に適用したが、尿素水ポンプ23が尿素水タンク21内の尿素水に浸漬した状態で設けられる所謂インタンク式のシステムを本発明に適用してもよい。かかる場合、尿素水ポンプ23内の尿素水が凍結状態のまま同ポンプ23が駆動されるのを回避するために、尿素水吸込口24及び尿素水ポンプ23の周囲の尿素水が解凍されたことが解凍距離LMに基づいて判定された後に尿素水ポンプ23を駆動するとよい。   A so-called in-line system in which the urea water pump 23 is provided in the middle of the urea water supply pipe 22 without being immersed in the urea water in the urea water tank 21 is applied to the present invention. A so-called in-tank system provided in a state of being immersed in urea water in 21 may be applied to the present invention. In such a case, the urea water around the urea water inlet 24 and the urea water pump 23 has been thawed in order to avoid driving the pump 23 while the urea water in the urea water pump 23 is frozen. Is determined based on the thawing distance LM, and the urea water pump 23 may be driven.

・車載ディーゼルエンジン用の尿素SCRシステムとして実用化する以外に、例えばガソリンエンジン、特にリーンバーンエンジン用の尿素SCRシステムとして実用化することも可能である。また、尿素水以外の還元剤溶液を用いる排気浄化システムにおいても本発明を同様に適用することが可能である。例えば、還元剤溶液として、アンモニア含有の水溶液を用いることが考えられる。   -Besides being put into practical use as a urea SCR system for in-vehicle diesel engines, it can also be put into practical use as a urea SCR system for gasoline engines, particularly lean burn engines. In addition, the present invention can be similarly applied to an exhaust purification system using a reducing agent solution other than urea water. For example, it is conceivable to use an aqueous solution containing ammonia as the reducing agent solution.

11…排気管、12…DPF、13…SCR触媒(選択還元型触媒)、15…尿素水添加弁(還元剤添加装置)、21…尿素水タンク(還元剤タンク)、23…尿素水ポンプ(還元剤ポンプ)、24…吸込口、28…発熱体(加熱手段)、31…尿素水温センサ(還元剤温度計測手段)、31a…第1センサ、31b…第2センサ、32…尿素水圧センサ、33…外気温センサ(外気温計測手段)、40…ECU(解凍判定手段、添加制御手段、温度分布推定手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Exhaust pipe, 12 ... DPF, 13 ... SCR catalyst (selective reduction type catalyst), 15 ... Urea water addition valve (reducing agent addition device), 21 ... Urea water tank (reducing agent tank), 23 ... Urea water pump ( (Reducing agent pump), 24 ... suction port, 28 ... heating element (heating means), 31 ... urea water temperature sensor (reducing agent temperature measuring means), 31a ... first sensor, 31b ... second sensor, 32 ... urea water pressure sensor, 33 ... Outside air temperature sensor (outside air temperature measuring means), 40 ... ECU (thawing determination means, addition control means, temperature distribution estimation means).

Claims (6)

所定濃度の還元剤溶液を貯留する還元剤タンクと、内燃機関の排気通路に設けられ前記還元剤溶液により排気中のNOxを選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンク内の還元剤溶液を加熱する加熱手段とを備え、前記選択還元型触媒の排気上流側に還元剤添加装置により前記還元剤溶液を添加する排気浄化システムに適用され、
前記加熱手段による前記還元剤溶液の加熱解凍時に、前記還元剤タンク内に配置された還元剤吸込口を中心とするその周囲のタンク内温度分布に基づいて、同還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する解凍判定手段と、
前記解凍判定手段により判定された前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態に基づいて前記還元剤添加装置による前記還元剤溶液の添加制御を実施する添加制御手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化システムの制御装置。
A reducing agent tank for storing a reducing agent solution having a predetermined concentration; a selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for selectively purifying NOx in exhaust gas by the reducing agent solution; and a reduction in the reducing agent tank Heating means for heating the agent solution, and is applied to an exhaust gas purification system in which the reducing agent solution is added by a reducing agent addition device to the exhaust upstream side of the selective reduction catalyst,
At the time of heating and thawing the reducing agent solution by the heating means, based on the temperature distribution in the surrounding tank around the reducing agent suction port arranged in the reducing agent tank, the surroundings around the reducing agent suction port Thawing determination means for determining the thawing state of the reducing agent solution;
An addition control means for performing addition control of the reducing agent solution by the reducing agent addition device based on the thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port determined by the thawing determination means;
An exhaust purification system control apparatus comprising:
前記加熱手段は、前記還元剤吸込口の近傍に設けられ、
前記解凍判定手段は、前記温度分布に基づいて前記還元剤溶液の融点と同等温度となる位置を推定し、同位置における前記還元剤吸込口からの距離に基づいて前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する請求項1に記載の排気浄化システムの制御装置。
The heating means is provided in the vicinity of the reducing agent suction port,
The thawing determination means estimates a position that is equivalent to the melting point of the reducing agent solution based on the temperature distribution, and based on the distance from the reducing agent suction port at the same position, around the reducing agent suction port. The exhaust purification system control device according to claim 1, wherein the thawing state of the reducing agent solution is determined.
前記還元剤吸込口からの距離が相違する複数の計測点において前記還元剤溶液の温度を計測する還元剤温度計測手段と、
前記還元剤温度計測手段による各計測点での温度計測値に基づいて前記タンク内温度分布を推定する温度分布推定手段と、
を備え、
前記解凍判定手段は、前記温度分布推定手段により推定されるタンク内温度分布に基づいて、前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する請求項1又は2に記載の排気浄化システムの制御装置。
Reducing agent temperature measuring means for measuring the temperature of the reducing agent solution at a plurality of measurement points at different distances from the reducing agent suction port;
Temperature distribution estimation means for estimating the temperature distribution in the tank based on temperature measurement values at each measurement point by the reducing agent temperature measurement means;
With
3. The exhaust according to claim 1, wherein the thawing determination unit determines a thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port based on a temperature distribution in the tank estimated by the temperature distribution estimating unit. Purification system control device.
所定の計測点において前記還元剤溶液の温度を計測する還元剤温度計測手段と、
外気温度を計測する外気温計測手段と、
前記還元剤温度計測手段による計測点での温度計測値と、外気温計測手段による外気温度の計測値とに基づいて前記タンク内温度分布を推定する温度分布推定手段と、
を備え、
前記解凍判定手段は、前記温度分布推定手段により推定されるタンク内温度分布に基づいて、前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する請求項1又は2に記載の排気浄化システムの制御装置。
Reducing agent temperature measuring means for measuring the temperature of the reducing agent solution at a predetermined measurement point;
An outside air temperature measuring means for measuring the outside air temperature;
A temperature distribution estimation means for estimating the temperature distribution in the tank based on the temperature measurement value at the measurement point by the reducing agent temperature measurement means and the measurement value of the outside air temperature by the outside air temperature measurement means;
With
3. The exhaust according to claim 1, wherein the thawing determination unit determines a thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port based on a temperature distribution in the tank estimated by the temperature distribution estimating unit. Purification system control device.
所定の計測点において前記還元剤溶液の温度を計測する還元剤温度計測手段と、
前記還元剤吸込口又はその近傍における前記還元剤溶液の温度を推定する還元剤温度推定手段と、
前記還元剤温度計測手段による計測点での温度計測値と、前記還元剤温度推定手段による前記還元剤吸込口又はその近傍での温度推測値とに基づいて前記タンク内温度分布を推定する温度分布推定手段と、
を備え、
前記解凍判定手段は、前記温度分布推定手段により推定されるタンク内温度分布に基づいて、前記還元剤吸込口の周囲における前記還元剤溶液の解凍状態を判定する請求項1又は2に記載の排気浄化システムの制御装置。
Reducing agent temperature measuring means for measuring the temperature of the reducing agent solution at a predetermined measurement point;
Reducing agent temperature estimating means for estimating the temperature of the reducing agent solution at or near the reducing agent suction port;
Temperature distribution for estimating the temperature distribution in the tank based on the measured temperature value at the measurement point by the reducing agent temperature measuring means and the estimated temperature value at or near the reducing agent suction port by the reducing agent temperature estimating means An estimation means;
With
3. The exhaust according to claim 1, wherein the thawing determination unit determines a thawing state of the reducing agent solution around the reducing agent suction port based on a temperature distribution in the tank estimated by the temperature distribution estimating unit. Purification system control device.
前記加熱手段が電気ヒータである請求項1乃至5のいずれか一項に記載の排気浄化システムの制御装置。   The control device for an exhaust purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating means is an electric heater.
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