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JP5136450B2 - Abnormality diagnosis device for exhaust purification system - Google Patents

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JP5136450B2 JP2009025956A JP2009025956A JP5136450B2 JP 5136450 B2 JP5136450 B2 JP 5136450B2 JP 2009025956 A JP2009025956 A JP 2009025956A JP 2009025956 A JP2009025956 A JP 2009025956A JP 5136450 B2 JP5136450 B2 JP 5136450B2
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Description

本発明は、排気浄化システムの異常診断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異常診断装置に関するものである。   The present invention relates to an abnormality diagnosis device for an exhaust purification system, and in particular, exhaust purification employing a selective reduction catalyst (SCR) that selectively purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust with ammonia as a reducing agent. The present invention relates to a system abnormality diagnosis 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。すなわち、尿素SCRシステムでは、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。また、同システムにおいて、尿素水はタンク内に所定の尿素濃度(例えば32.5%や33%)で貯留されており、ポンプによりタンクから尿素水添加弁に給送される。   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. That is, in the urea SCR system, a selective reduction type NOx catalyst is provided in an exhaust pipe connected to the engine body, and urea water addition valve for adding urea water (reducing agent solution) as a NOx reducing agent to the exhaust upstream side thereof. Is provided. In the system, urea water is stored in the tank at a predetermined urea concentration (for example, 32.5% or 33%), and is fed from the tank to the urea water addition valve by a pump.

上記システムにおいては、尿素水添加弁から排気管内に尿素水が添加されることで、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。ここで、NOx触媒におけるNOx浄化率を高め、しかもNOx還元反応における余剰分のアンモニアが排気管から排出されるのを抑制するには、NOx触媒に対してアンモニアを過不足なく供給することが必要となる。   In the above system, by adding urea water into the exhaust pipe from the urea water addition valve, ammonia (NH3) produced by hydrolysis of urea water reacts with NOx in the exhaust gas on the NOx catalyst, and exhaust gas is discharged. NOx inside is selectively reduced and purified. Here, in order to increase the NOx purification rate in the NOx catalyst and suppress the excess ammonia in the NOx reduction reaction from being discharged from the exhaust pipe, it is necessary to supply ammonia to the NOx catalyst without excess or deficiency. It becomes.

ところが、タンク内に貯留される尿素水の濃度が何らかの原因により変化した場合、排気中のNOx量に対して適正量のアンモニアを供給できないことが考えられる。そこで、従来、タンク内の尿素水の品質異常を診断する方法が種々提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、加熱ヒータと温度センサとを有し離間した2点間の熱伝達特性により尿素水の濃度を検出する濃度センサを用いてタンク内の尿素水の濃度異常を診断することが開示されている。この濃度センサでは、離間した2つの位置に温度センサが配置され、その少なくとも一方に加熱ヒータが内蔵されている。そして、加熱ヒータを作動させると、他方の温度センサにおいて、尿素水の熱伝導率に応じた特性をもって温度上昇が検出される。この温度上昇特性に応じて尿素水の濃度が検出される。   However, when the concentration of urea water stored in the tank changes for some reason, it is considered that an appropriate amount of ammonia cannot be supplied with respect to the amount of NOx in the exhaust. Therefore, various methods for diagnosing abnormalities in the quality of urea water in the tank have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a concentration sensor that detects the concentration of urea water by using a heat transfer characteristic between two spaced apart heaters and a temperature sensor is used to diagnose an abnormal concentration of urea water in the tank. It is disclosed. In this concentration sensor, temperature sensors are arranged at two spaced apart positions, and a heater is incorporated in at least one of them. When the heater is activated, the other temperature sensor detects a temperature rise with characteristics corresponding to the thermal conductivity of the urea water. The concentration of urea water is detected according to this temperature rise characteristic.

特開2005−127262号公報JP 2005-127262 A

しかしながら、特許文献1では、尿素水が凍結した状態の場合にその尿素水の品質異常を検出できないことが考えられる。すなわち、尿素水が凍結した状態で濃度センサの加熱ヒータを作動させた場合、その加熱ヒータの熱が尿素水の融解に使われるため、他方の温度センサにて温度上昇が検出されないことが考えられる。そのため、尿素水の凍結時には、尿素水が解凍されるまで品質異常を診断できず、その結果、エンジン始動後に異常診断を速やかに実施できないことが考えられる。   However, in Patent Document 1, it is conceivable that an abnormal quality of urea water cannot be detected when the urea water is frozen. That is, when the heater of the concentration sensor is operated in a state where the urea water is frozen, the heat of the heater is used for melting the urea water, so it is considered that the temperature rise is not detected by the other temperature sensor. . Therefore, at the time of freezing urea water, quality abnormality cannot be diagnosed until urea water is thawed, and as a result, abnormality diagnosis cannot be performed promptly after engine startup.

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、還元剤溶液の状態にかかわらず還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施することができる排気浄化システムの異常診断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-described problem, and provides an abnormality diagnosis device for an exhaust purification system capable of performing abnormality diagnosis relating to the quality of a reducing agent solution regardless of the state of the reducing agent solution. Is the main purpose.

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.

第1の構成は、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窒素酸化物を選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンクに還元剤通路を介して接続され同還元剤タンク内の還元剤溶液を前記選択還元型触媒の排気上流側に添加する還元剤添加装置とを備える排気浄化システムに適用される。また、前記還元剤タンク内の還元剤溶液の温度を検出する温度検出手段と、前記還元剤タンク内の還元剤溶液の凍結状態を検出する状態検出手段と、前記温度検出手段により検出される溶液温度と前記状態検出手段により検出される凍結状態とに基づいて前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する異常診断手段と、を備えることを特徴とする。 The first configuration includes a reducing agent tank that stores a reducing agent solution, a selective reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively purifies nitrogen oxides in exhaust gas by the reducing agent solution, and the reduction The present invention is applied to an exhaust gas purification system including a reducing agent addition device that is connected to a reducing agent passage through a reducing agent passage and adds a reducing agent solution in the reducing agent tank to the exhaust upstream side of the selective catalytic reduction catalyst. A temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank; a state detecting means for detecting a frozen state of the reducing agent solution in the reducing agent tank; and a solution detected by the temperature detecting means. And an abnormality diagnosing unit that performs an abnormality diagnosis on the quality of the reducing agent solution based on the temperature and the frozen state detected by the state detecting unit.

還元剤タンク内に貯留される還元剤溶液の品質が、例えば溶媒の蒸発や還元剤溶液以外の液体の混入等により悪化した場合、排気浄化が適正に実施されないことが考えられる。ここで、還元剤溶液の濃度が同じであって、かつ還元剤溶液以外の液体が混入されていない溶液同士では、その溶液の融点(凝固点)が一致する。したがって、還元剤タンク内に貯留された還元剤溶液の温度が、品質が正常な還元剤溶液であれば凍結した状態(固体状態)であることを示す温度であるにもかかわらず実際には凍結していない(液体状態にある)場合、また逆に、還元剤タンク内に貯留された還元剤溶液の温度が、品質が正常な還元剤溶液であれば凍結しない状態(液体状態)であることを示す温度であるにもかかわらず実際には凍結している(固体状態にある)場合、タンク内には品質が正常でない(異常な)還元剤溶液が貯留されていることが考えられる。その点に鑑み、第1の構成では、還元剤タンク内の還元剤溶液の温度とその凍結状態との対応関係に基づいて還元剤溶液の品質異常を診断するため、還元剤溶液が凍結した状態であっても、還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施することができる。 If the quality of the reducing agent solution stored in the reducing agent tank deteriorates due to, for example, evaporation of the solvent or mixing of a liquid other than the reducing agent solution, exhaust purification may not be performed properly. Here, the solutions having the same concentration of the reducing agent solution and not mixed with a liquid other than the reducing agent solution have the same melting point (freezing point). Therefore, although the temperature of the reducing agent solution stored in the reducing agent tank is a temperature indicating that it is in a frozen state (solid state) if the quality of the reducing agent solution is normal, it is actually frozen. If the temperature of the reducing agent solution stored in the reducing agent tank is not frozen (if it is in a liquid state), and if the quality of the reducing agent solution is normal, it is not frozen (liquid state) In the case where it is actually frozen (in a solid state) in spite of the temperature indicating the temperature, it is conceivable that a reducing agent solution having an abnormal quality (abnormal) is stored in the tank. In view of this point, in the first configuration , since the quality abnormality of the reducing agent solution is diagnosed based on the correspondence between the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank and the frozen state, the reducing agent solution is frozen. Even so, an abnormality diagnosis relating to the quality of the reducing agent solution can be performed.

還元剤溶液の状態変化は、内燃機関の運転停止中(放置中)及び内燃機関の始動後に生じる。つまり、還元剤溶液の液体状態から固体状態への変化は内燃機関の停止中(放置中)に生じ、固体状態から液体状態への変化は内燃機関の始動時又は始動後に生じる。その点に鑑み、第2の構成は、前記内燃機関の始動により前記還元剤タンク内の還元剤溶液に熱供給を行う熱供給手段を備え、前記異常診断手段が、前記内燃機関の始動後における所定の始動期間に前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する。この構成によれば、還元剤溶液の状態変化が見られる期間に異常診断を実施するため、品質異常の検出漏れを抑制することができる。また、還元剤溶液の品質に関する異常診断を内燃機関の始動後速やかに実施するため、その異常をできるだけ早期に発見することができる。 The change in the state of the reducing agent solution occurs when the internal combustion engine is stopped (being left) and after the internal combustion engine is started. That is, the change of the reducing agent solution from the liquid state to the solid state occurs while the internal combustion engine is stopped (while standing), and the change from the solid state to the liquid state occurs at or after the start of the internal combustion engine. In view of this point, the second configuration includes a heat supply means for supplying heat to the reducing agent solution in the reducing agent tank by starting the internal combustion engine, and the abnormality diagnosis means is provided after the internal combustion engine is started. An abnormality diagnosis relating to the quality of the reducing agent solution is performed during a predetermined start-up period. According to this configuration, since abnormality diagnosis is performed during a period in which the state change of the reducing agent solution is observed, it is possible to suppress the detection failure of quality abnormality. Further, since the abnormality diagnosis regarding the quality of the reducing agent solution is performed immediately after the internal combustion engine is started, the abnormality can be detected as early as possible.

還元剤タンク内に貯留された還元剤溶液の温度が、品質が正常な還元剤溶液の融点よりも低いにもかかわらずタンク内の還元剤溶液が凍結していない状態の場合、タンク内の還元剤溶液中に同溶液以外の液体(例えば軽油など)が混入されていることが考えられる。その点に鑑み、第3の構成は、前記異常診断手段が、前記溶液温度が前記還元剤溶液の融点として予め定めた所定の規定温度よりも低く、かつ前記還元剤溶液が凍結していない状態の場合に、前記還元剤溶液の品質に関する異常として前記還元剤溶液以外の液体が混入されたとする混入異常有りと判定する。この構成によれば、還元剤溶液の温度とその凍結状態との関係に基づいて還元剤溶液の品質異常のうち同溶液以外の液体が混入されたとする混入異常が発生していることを特定することができる。 When the temperature of the reducing agent solution stored in the reducing agent tank is lower than the melting point of the normal reducing agent solution, the reducing agent solution in the tank is not frozen. It is conceivable that a liquid other than the solution (for example, light oil) is mixed in the agent solution. In view of that, the third configuration is such that the abnormality diagnosing means is in a state where the solution temperature is lower than a predetermined specified temperature that is predetermined as the melting point of the reducing agent solution and the reducing agent solution is not frozen. In this case, it is determined that there is an abnormality in mixing that liquid other than the reducing agent solution is mixed as an abnormality related to the quality of the reducing agent solution. According to this configuration, it is determined based on the relationship between the temperature of the reducing agent solution and the frozen state that a mixing abnormality has occurred in which a liquid other than the solution is mixed among the quality abnormalities of the reducing agent solution. be able to.

還元剤溶液の凍結防止のために、品質が正常な還元剤溶液の濃度が、その溶液において融点が最も低くなるように設定されることがある。かかる場合、還元剤タンク内の還元剤溶液の温度が、品質が正常な還元剤溶液の融点よりも高いにもかかわらずタンク内の還元剤溶液が凍結した状態の場合、タンク内の還元剤溶液の濃度は、品質が正常な還元剤溶液の濃度(正規濃度)と一致していないと言える。その点に鑑み、第4の構成は、前記還元剤溶液が、前記還元剤を含む水溶液において最も低い融点としての融点最低値となる濃度に設定されており、前記異常診断手段が、前記溶液温度が前記融点最低値よりも高く、かつ前記還元剤溶液が凍結した状態であると検出された場合に、前記還元剤溶液の品質に関する異常として還元剤濃度が正常時とは異なる濃度異常有りと判定する。この構成によれば、還元剤溶液の温度とその凍結状態との関係に基づいて、還元剤溶液の品質異常のうち濃度異常が発生していることを特定することができる。 In order to prevent freezing of the reducing agent solution, the concentration of the reducing agent solution having a normal quality may be set so that the melting point is the lowest in the solution. In such a case, when the reducing agent solution in the tank is frozen even though the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank is higher than the melting point of the normal reducing agent solution, the reducing agent solution in the tank is frozen. It can be said that the concentration of is not consistent with the concentration (normal concentration) of a normal reducing agent solution. In view of this point, the fourth configuration is such that the reducing agent solution is set to a concentration that provides the lowest melting point as the lowest melting point in the aqueous solution containing the reducing agent, and the abnormality diagnosing means includes the solution temperature. Is higher than the minimum melting point and it is detected that the reducing agent solution is in a frozen state, it is determined that there is a concentration abnormality that is different from the normal concentration of the reducing agent as an abnormality related to the quality of the reducing agent solution. To do. According to this configuration, it is possible to specify that a concentration abnormality among the quality abnormalities of the reducing agent solution has occurred, based on the relationship between the temperature of the reducing agent solution and its frozen state.

第5の構成は、前記溶液温度が、前記還元剤溶液の融点として予め定めた所定の規定温度近傍の温度範囲内にある場合に、同温度範囲内の異なる温度で前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する。こうすれば、品質正常な還元剤溶液において状態変化が見られる温度領域で異常診断を実施することができる。したがって、異常診断を行う頻度を抑制しつつその異常診断を好適に実施することができる。なお、上記温度範囲は、所定の規定温度を含む温度範囲であるのが好ましい。かかる場合、上記温度範囲内の異なる温度は、同規定温度よりも高温側と低温側とに設定されるのがより好ましい。 A fifth configuration relates to the quality of the reducing agent solution at different temperatures within the same temperature range when the solution temperature is within a temperature range in the vicinity of a predetermined specified temperature that is predetermined as the melting point of the reducing agent solution. Carry out abnormality diagnosis. By so doing, abnormality diagnosis can be performed in a temperature range where a state change is observed in a normal quality reducing agent solution. Therefore, the abnormality diagnosis can be suitably performed while suppressing the frequency of abnormality diagnosis. The temperature range is preferably a temperature range including a predetermined specified temperature. In such a case, the different temperatures within the above temperature range are more preferably set to a higher temperature side and a lower temperature side than the specified temperature.

第6の構成は、更に、前記還元剤溶液が凍結した状態から解凍した状態に変化する温度を検出することにより前記還元剤タンク内に貯留されている溶液の融点を検出する手段を備える。この構成によれば、還元剤タンク内に貯留されている液体の融点が検出されるため、その検出された融点と品質正常時の還元剤溶液の融点とを比較することにより、還元剤タンク内に貯留されている液体において品質異常の程度を知ることができる。 The sixth configuration further includes means for detecting a melting point of the solution stored in the reducing agent tank by detecting a temperature at which the reducing agent solution changes from a frozen state to a thawed state. According to this configuration, since the melting point of the liquid stored in the reducing agent tank is detected, the detected melting point is compared with the melting point of the reducing agent solution when the quality is normal. It is possible to know the degree of quality abnormality in the liquid stored in the tank.

第7の構成は、前記還元剤タンク内の還元剤溶液を前記還元剤添加装置に給送するためのポンプを備える排気浄化システムに適用され、前記ポンプが、前記還元剤通路の途中に前記還元剤タンク内の還元剤溶液に浸漬しない状態で設けられている。この構成によれば、還元剤タンク内の還元剤溶液が凍結・膨張した際におけるポンプの破損を抑制することができる。 The seventh configuration is applied to an exhaust gas purification system including a pump for feeding a reducing agent solution in the reducing agent tank to the reducing agent addition device, and the pump is disposed in the middle of the reducing agent passage. It is provided without being immersed in the reducing agent solution in the agent tank. According to this configuration, it is possible to suppress breakage of the pump when the reducing agent solution in the reducing agent tank is frozen and expanded.

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. 尿素水の尿素濃度と凝固点との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the urea concentration of urea water, and a freezing point. 品質異常診断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 quality abnormality diagnosis process. 尿素水の品質異常診断における時間的推移を示すタイムチャート。The time chart which shows the time transition in the quality abnormality diagnosis of urea water.

以下、本発明を具体化した排気浄化システムの一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 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センサ16と排気温センサ17とが設けられている。同SCR触媒13の下流側にて、NOxセンサ16により排気中のNOx量(SCR触媒13によるNOxの浄化率)が検出され、排気温センサ17により排気の温度が検出される。   In the exhaust pipe 11, a NOx sensor 16 and an exhaust temperature sensor 17 are provided on the downstream side of the SCR catalyst 13. On the downstream side of the SCR catalyst 13, the NOx sensor 16 detects the amount of NOx in the exhaust (NOx purification rate by the SCR catalyst 13), and the exhaust temperature sensor 17 detects the temperature of the exhaust.

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).

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(例えば32.5%)の尿素水が貯蔵されている。この尿素水タンク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の途中には、尿素水ポンプ23が設けられている。   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 (for example, 32.5%) is stored therein. 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 pump 23 is provided in the middle of the urea water supply pipe 22.

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り、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。本実施形態では、尿素水タンク21内の尿素水に浸漬しない状態で尿素水ポンプ23が設けられているため、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。   The urea water pump 23 is an in-line electric pump that is rotationally driven by a drive signal from the ECU 40, and 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. In this embodiment, since the urea water pump 23 is provided in a state where it is not immersed in the urea water in the urea water tank 21, damage to the urea water pump 23 due to freezing and expansion of the urea water in the urea water tank 21 is suppressed. Is done.

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が正回転方向に回転駆動されること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。これにより、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 driven to rotate in the forward rotation direction, whereby the urea water in the urea water tank 21 is pumped up, passes through the filter device 25, and is downstream. Flowing. Thereby, the foreign material etc. which are contained in urea water are removed. 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と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 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, whereby 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. In other words, it is avoided that the urea water remains in the urea water supply pipe 22 while the engine is stopped, thereby preventing the urea water supply pipe 22 from being damaged due to freezing and expansion of the urea water.

また、尿素水タンク21内には、エンジン冷却水の通路としての冷却水通路33が配設されている。つまり、エンジン冷却水が、エンジン駆動式のウォータポンプ(図示略)の駆動により、エンジン本体→尿素水タンク21→エンジン本体を循環可能になっている。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。なお、本発明の熱供給手段として、尿素水タンク21内に冷却水通路33を配設する代わりに、ヒータ等の発熱体を配設してもよい。   Further, a cooling water passage 33 as a passage for engine cooling water is disposed in the urea water tank 21. That is, the engine coolant can be circulated from the engine main body → the urea water tank 21 → the engine main body by driving an engine-driven water pump (not shown). 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. As a heat supply means of the present invention, a heating element such as a heater may be provided instead of the cooling water passage 33 in the urea water tank 21.

尿素水供給系の他の構成として、尿素水タンク21内には、尿素水タンク21内に貯留された尿素水の温度を検出する温度センサ31が設けられている。また、尿素水供給管22には、尿素水供給管22内の尿素水の圧力(ライン圧力PNH)を検出する圧力センサ32が設けられている。なお、温度センサ31は、尿素水供給管22の吸入口近傍の温度を検出するのが望ましい。   As another configuration of the urea water supply system, a temperature sensor 31 that detects the temperature of the urea water stored in the urea water tank 21 is provided in the urea water tank 21. The urea water supply pipe 22 is provided with a pressure sensor 32 that detects the pressure of the urea water in the urea water supply pipe 22 (line pressure PNH). The temperature sensor 31 preferably detects the temperature in the vicinity of the suction port 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NOxセンサ16や排気温センサ17、温度センサ31、圧力センサ32等の各種センサから検出信号を入力し、その入力信号に基づいて尿素水添加弁15の通電時間や尿素水ポンプ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 operates various actuators such as the urea water addition valve 15 in a desired mode based on detection values of various sensors, thereby performing various controls related to exhaust purification. To implement. Specifically, for example, detection signals are input from various sensors such as the NOx sensor 16, the exhaust temperature sensor 17, the temperature sensor 31, and the pressure sensor 32, and the energization time of the urea water addition valve 15 is determined based on the input signals. The driving amount of the urea water pump 23 is controlled. Thereby, an appropriate amount of urea water is added and supplied into the exhaust pipe 11 at an appropriate time.

本実施形態に係る上記システムでは、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ってNOxが還元、浄化されることとなる。
In the system according to this embodiment, 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. Thus, urea water is added and supplied into the exhaust pipe 11. 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.

尿素水添加弁15による排気中への尿素添加量は、NOxセンサ16により検出される排気中のNOx量に応じてアンモニアの過不足が生じないよう算出される。ところが、尿素水タンク21内に規定濃度CNHの尿素水以外の液体が貯留されていると、尿素添加量を適正な値に算出できず、結果としてNOx浄化率の低下やアンモニアスリップが生じることが考えられる。   The amount of urea added to the exhaust gas by the urea water addition valve 15 is calculated so as not to cause excess or deficiency of ammonia according to the amount of NOx in the exhaust gas detected by the NOx sensor 16. However, if a liquid other than the urea water having the specified concentration CNH is stored in the urea water tank 21, the urea addition amount cannot be calculated to an appropriate value, resulting in a decrease in the NOx purification rate and ammonia slip. Conceivable.

すなわち、例えば長期間の放置に伴い尿素水タンク21内の尿素水のうち水成分が蒸発したり、規定濃度CNHよりも高い濃度の尿素水が尿素水タンク21内に供給されたりした場合、尿素水の濃度が規定濃度CNHよりも高くなる。このため、排気中へのアンモニア供給量が過剰になってしまい、アンモニアスリップが発生することが懸念される。また、規定濃度CNHよりも低い濃度の尿素水や水が尿素水タンク21内に供給された場合、尿素水の濃度が規定濃度CNHよりも低くなる。このため、排気中へのアンモニア供給量が不足し、排気中のNOxの未浄化分が排気管11から排出されることが懸念される。あるいは、尿素水タンク21内に尿素水以外の液体(例えば軽油など)が誤って又は故意に供給された場合、その液体混入により尿素水の品質低下を招き、NOx浄化率が低下したり、システム故障が生じたりするおそれがある。   That is, for example, when the water component in the urea water in the urea water tank 21 evaporates or the urea water having a concentration higher than the specified concentration CNH is supplied into the urea water tank 21 due to being left for a long period of time, the urea The concentration of water becomes higher than the specified concentration CNH. For this reason, there is a concern that the ammonia supply amount into the exhaust gas becomes excessive and ammonia slip occurs. Further, when urea water or water having a concentration lower than the specified concentration CNH is supplied into the urea water tank 21, the concentration of urea water becomes lower than the specified concentration CNH. For this reason, there is a concern that the amount of ammonia supplied into the exhaust is insufficient, and the unpurified portion of NOx in the exhaust is discharged from the exhaust pipe 11. Alternatively, when a liquid other than urea water (for example, light oil) is accidentally or intentionally supplied into the urea water tank 21, the quality of the urea water is reduced due to the mixing of the liquid, and the NOx purification rate is reduced. There is a risk of failure.

この問題に鑑み、本発明者は、所定濃度に保持された尿素水であればその濃度固有の凝固点(融点)を有することに着目した。すなわち、尿素水において尿素濃度と凝固点とは図2に示す関係にあり、所定濃度C0未満の濃度範囲では濃度が高いほど凝固点が低くなり、所定濃度C0で凝固点が最小値TE0になる。また、所定濃度C0を超える濃度範囲では濃度が高いほど凝固点が高くなる。なお、本実施形態では凝固点が最も低くなる尿素濃度を規定濃度CNHとしており、例えば所定濃度C0が32.5%(規定濃度CNH)の場合、その凝固点はマイナス11℃となる。   In view of this problem, the present inventor has paid attention to the fact that urea water maintained at a predetermined concentration has a freezing point (melting point) specific to the concentration. That is, in the urea water, the urea concentration and the freezing point have the relationship shown in FIG. 2, and in the concentration range below the predetermined concentration C0, the higher the concentration, the lower the freezing point, and the freezing point becomes the minimum value TE0 at the predetermined concentration C0. In addition, in the concentration range exceeding the predetermined concentration C0, the higher the concentration, the higher the freezing point. In this embodiment, the urea concentration at which the freezing point is lowest is set to the specified concentration CNH. For example, when the predetermined concentration C0 is 32.5% (specified concentration CNH), the freezing point is minus 11 ° C.

そこで、本実施形態では、尿素水の温度(尿素水温度TENH)と、その尿素水の凍結状態とに基づいて尿素水の品質異常を診断する。具体的には、温度センサ31の検出値(尿素水温度TENH)と、規定濃度CNH(所定濃度C0)における凝固点(最小値TE0に相当)とを比較し、その比較結果から推定される尿素水の凍結状態と、尿素水タンク21内の尿素水における実際の凍結状態とが一致しているか否かを判定する。そして、その尿素水温度TENHから推定される尿素水の凍結状態と実際の凍結状態とが一致していなければ、尿素水タンク21内の尿素水において品質異常有りと判定する。   Therefore, in this embodiment, the quality abnormality of the urea water is diagnosed based on the temperature of the urea water (urea water temperature TENH) and the frozen state of the urea water. Specifically, the detected value of the temperature sensor 31 (urea water temperature TENH) is compared with the freezing point (corresponding to the minimum value TE0) at the specified concentration CNH (predetermined concentration C0), and urea water estimated from the comparison result It is determined whether or not the frozen state and the actual frozen state of the urea water in the urea water tank 21 match. If the urea water frozen state estimated from the urea water temperature TENH does not match the actual frozen state, it is determined that there is a quality abnormality in the urea water in the urea water tank 21.

図3は、尿素水の品質異常診断に関する処理(品質異常診断処理)の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、イグニッションオン後の所定のエンジン始動期間にECU40により所定周期毎(例えば数sec毎)に繰り返し実施される。なお、所定のエンジン始動期間については、例えばイグニッションオンからの経過時間やエンジン冷却水の温度に基づいて設定してある。   FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of processing relating to the quality abnormality diagnosis of urea water (quality abnormality diagnosis processing). This process is repeatedly performed every predetermined cycle (for example, every several seconds) by the ECU 40 during a predetermined engine start period after the ignition is turned on. Note that the predetermined engine start period is set based on, for example, the elapsed time since the ignition is turned on or the temperature of the engine coolant.

図3において、ステップS11ではまず、温度センサ31により尿素水タンク21内における尿素水温度TENHを検出し、ステップS12で、尿素水温度TENHが、規定濃度CNHにおける凝固点未満か否かを判定する。なお、本実施形態では、規定濃度CNHをC0としているため、規定濃度CNHにおける凝固点は最小値TE0になる。   In FIG. 3, first, in step S11, the urea water temperature TENH in the urea water tank 21 is detected by the temperature sensor 31, and in step S12, it is determined whether the urea water temperature TENH is less than the freezing point at the specified concentration CNH. In this embodiment, since the specified concentration CNH is C0, the freezing point at the specified concentration CNH is the minimum value TE0.

尿素水温度TENHが最小値TE0以上の場合には、ステップS13へ進み、尿素水タンク21から尿素水添加弁15に尿素水を給送するための尿素水ポンプ23の駆動を開始し、ステップS14において、尿素水が凍結状態であるか否かを判定する。本実施形態では、尿素水ポンプ23の駆動に伴い尿素水が尿素水供給管22内を通過していることが圧力センサ32の検出値により判定された場合、すなわち圧力センサ32にて圧力上昇が検出された場合に、尿素水が凍結していない状態であると判定する。   When the urea water temperature TENH is equal to or higher than the minimum value TE0, the process proceeds to step S13, and the driving of the urea water pump 23 for feeding urea water from the urea water tank 21 to the urea water addition valve 15 is started, and step S14 is performed. It is determined whether or not the urea water is in a frozen state. In this embodiment, when the urea water pump 23 is driven, it is determined from the detected value of the pressure sensor 32 that the urea water is passing through the urea water supply pipe 22, that is, the pressure sensor 32 increases the pressure. When detected, it is determined that the urea water is not frozen.

なお、凍結状態の尿素水が解凍される場合には、尿素水温度TENHが融点に達するタイミングと、圧力センサ32で圧力上昇が検出されるタイミングとに時間差が生じることを考慮し、尿素水温度TENHを検出した時刻から所定の遅れ時間TA(例えば1〜2sec)が経過した時点でのライン圧力PNHにより尿素水の凍結状態(解凍状態)を判定するとよい。   When the frozen urea water is thawed, the temperature of the urea water is considered in consideration of the time difference between the timing at which the urea water temperature TENH reaches the melting point and the timing at which the pressure sensor 32 detects a pressure increase. The frozen state (thaw state) of the urea water may be determined based on the line pressure PNH when a predetermined delay time TA (for example, 1 to 2 seconds) has elapsed since the time when TENH was detected.

そして、尿素水ポンプ23の駆動に伴い圧力センサ32にて圧力上昇が検出され、尿素水が凍結していない状態であると判定された場合には、ステップS15へ進み、尿素水の品質は正常であると判定する。   If the pressure sensor 32 detects an increase in pressure as the urea water pump 23 is driven and it is determined that the urea water is not frozen, the process proceeds to step S15 where the quality of the urea water is normal. It is determined that

一方、尿素水ポンプ23を駆動しても圧力センサ32にて圧力上昇が検出されず、尿素水が凍結した状態であると判定された場合には、ステップS16へ進み、尿素水の品質異常有りと認定してその異常内容を記憶するとともにチェックランプを点灯して運転者に知らせる。つまり、温度センサ31により検出される尿素水温度TENHがその融点(最小値TE0)よりも高いにもかかわらず尿素水が凍結している場合、尿素水タンク21内の液体の融点は規定濃度CNHよりも高いといえる。かかる場合、尿素水タンク21内には、規定濃度CNHよりも高い濃度の尿素水又は規定濃度CNHよりも低い濃度の尿素水が貯留されていることが考えられる(図2参照)。したがって、この場合には、尿素水の品質異常の一態様として、規定濃度CNH以外の尿素水が尿素水タンク21内に供給されたとする濃度異常有りと判定する。   On the other hand, if the pressure increase is not detected by the pressure sensor 32 even if the urea water pump 23 is driven and it is determined that the urea water is in a frozen state, the process proceeds to step S16, and the urea water quality is abnormal. This is recognized and the contents of the abnormality are memorized and the check lamp is lit to inform the driver. That is, when the urea water is frozen despite the urea water temperature TENH detected by the temperature sensor 31 being higher than its melting point (minimum value TE0), the melting point of the liquid in the urea water tank 21 is the specified concentration CNH. Can be said to be higher. In such a case, it is conceivable that urea water having a concentration higher than the specified concentration CNH or urea water having a concentration lower than the specified concentration CNH is stored in the urea water tank 21 (see FIG. 2). Therefore, in this case, as one aspect of the urea water quality abnormality, it is determined that there is a concentration abnormality in which urea water other than the specified concentration CNH is supplied into the urea water tank 21.

尿素水温度TENが最小値TE0未満の場合には、ステップS12で肯定判定がなされ、ステップS17へ進み、尿素水が凍結した状態であるか否かを診断するために尿素水ポンプ23を駆動する。このときのポンプ駆動は、尿素水添加弁15への尿素水給送用のポンプ駆動におけるポンプ駆動量と同等としてもよいし、それより小さくてもよい。   If the urea water temperature TEN is less than the minimum value TE0, an affirmative determination is made in step S12, and the process proceeds to step S17 to drive the urea water pump 23 in order to diagnose whether the urea water is in a frozen state. . The pump drive at this time may be equal to or smaller than the pump drive amount in the urea water feed pump drive to the urea water addition valve 15.

続いてステップS18へ進み、尿素水ポンプ23の駆動時における圧力センサ32の検出値に基づいて尿素水が凍結した状態か否かを判定する。そして、尿素水が凍結した状態であると判定された場合には、ステップS19へ進み、尿素水の品質は正常であると判定する。   Then, it progresses to step S18, and it is determined based on the detected value of the pressure sensor 32 at the time of the drive of the urea water pump 23 whether the urea water is the frozen state. When it is determined that the urea water is in a frozen state, the process proceeds to step S19, and it is determined that the quality of the urea water is normal.

これに対し、尿素水が凍結していない状態の場合には、ステップS20へ進み、尿素水の品質異常有りと認定してその異常内容を記憶するとともにチェックランプを点灯して運転者に知らせる。つまり、温度センサ31により検出される尿素水温度TENHがその融点(最小値TE0)以下にもかかわらず尿素水が凍結していない場合、尿素水タンク21内の液体の融点は規定濃度CNHよりも低いといえる。かかる場合、尿素水タンク21内には、例えば軽油などが尿素水に混じって又はそれ単独で貯留されており、これに起因して融点が低くなっていると考えられる。したがって、この場合には、尿素水の品質異常の一態様として、尿素水以外の液体が混入されたとする混入異常有りと判定する。   On the other hand, if the urea water is not frozen, the process proceeds to step S20, where it is recognized that there is a quality abnormality in the urea water, the abnormality content is stored, and a check lamp is lit to notify the driver. That is, when the urea water temperature TENH detected by the temperature sensor 31 is equal to or lower than its melting point (minimum value TE0), but the urea water is not frozen, the melting point of the liquid in the urea water tank 21 is higher than the specified concentration CNH. It can be said that it is low. In such a case, in the urea water tank 21, for example, light oil or the like is mixed with the urea water or stored alone, and it is considered that the melting point is lowered due to this. Therefore, in this case, as one aspect of the quality abnormality of urea water, it is determined that there is an abnormality in mixing that liquid other than urea water is mixed.

なお、尿素水の品質異常有りと判定された場合、その後の尿素水添加の制御として、尿素水添加弁15から排気中への尿素水の添加を停止してもよい。また、尿素水の品質異常の形態が混入異常を示す場合には尿素水の添加を停止し、濃度異常を示す場合には尿素水の添加を継続するとしてもよい。あるいは、尿素水タンク21内の液体が凍結した状態から凍結しない状態へと変化したと判定された時点での尿素水温度TENHに応じて尿素水の添加停止か又は添加継続かを選択する構成としてもよい。   When it is determined that the quality of the urea water is abnormal, the urea water addition from the urea water addition valve 15 into the exhaust gas may be stopped as a control for the subsequent urea water addition. Moreover, when the form of the quality abnormality of urea water shows mixing abnormality, addition of urea water may be stopped, and when concentration abnormality is shown, you may continue addition of urea water. Alternatively, as a configuration for selecting whether to stop or continue the addition of urea water according to the urea water temperature TENH at the time when it is determined that the liquid in the urea water tank 21 has changed from a frozen state to a non-freezing state. Also good.

次に、尿素水の品質に関する異常診断の時間的推移について、図4のタイムチャートを用いて説明する。図4では、エンジン始動時に尿素水温度TENHが最小値TE0よりも低い場合、すなわち尿素水タンク21内の尿素水が凍結している場合を想定している。また、図4のうち、(a)は尿素水の品質が正常の場合を示し、(b)は尿素水の品質異常のうち濃度異常が生じている場合を示し、(c)は混入異常が生じている場合を示す。なお、図4では便宜上、尿素水温度TENHが融点に達するタイミングと、圧力センサ32で圧力上昇が検出されるタイミングとの時間差(遅れ時間TA)を考慮せずに説明する。   Next, a temporal transition of abnormality diagnosis related to the quality of urea water will be described using the time chart of FIG. In FIG. 4, it is assumed that the urea water temperature TENH is lower than the minimum value TE0 when the engine is started, that is, the urea water in the urea water tank 21 is frozen. 4A shows the case where the quality of the urea water is normal, FIG. 4B shows the case where the concentration abnormality occurs among the quality abnormalities of the urea water, and FIG. The case where it has occurred is shown. For convenience, FIG. 4 will be described without considering the time difference (delay time TA) between the timing at which the urea water temperature TENH reaches the melting point and the timing at which the pressure increase is detected by the pressure sensor 32.

エンジン始動(イグニッションオン)に伴いエンジン冷却水の循環が開始されるとともに、品質異常を診断するためのポンプ駆動が開始される。このとき、尿素水タンク21内に規定濃度CNHの尿素水が貯留されている正常時では、図4(a)に示すように、時刻t1以前は尿素水タンク21内の尿素水が凍結したままであるため、ポンプ駆動を行ってもライン圧力PNHは変化せず、圧力ゼロに維持される。そして、エンジン冷却水の循環により尿素水温度TENHが上昇していき、時刻t1で最小値TE0に達すると、尿素水タンク21内の尿素水が融けだし、その融けだした尿素水が尿素水ポンプ23により汲み上げられて尿素水供給管22内を通過する。また、尿素水温度TENHが最小値TE0になった時刻t1でライン圧力PNHが上昇し始め、尿素水の品質が正常であると判定される。   As the engine is started (ignition is turned on), circulation of engine cooling water is started, and pump driving for diagnosing quality abnormality is started. At this time, when the urea water of the specified concentration CNH is stored in the urea water tank 21, the urea water in the urea water tank 21 remains frozen before time t1, as shown in FIG. 4 (a). Therefore, even if the pump is driven, the line pressure PNH does not change and is maintained at zero pressure. Then, the urea water temperature TENH rises due to the circulation of the engine cooling water, and when the minimum value TE0 is reached at time t1, the urea water in the urea water tank 21 starts to melt, and the urea water that has melted melts into the urea water pump. The water is pumped up by 23 and passes through the urea water supply pipe 22. Further, at time t1 when the urea water temperature TENH reaches the minimum value TE0, the line pressure PNH starts to increase, and it is determined that the quality of the urea water is normal.

一方、尿素水タンク21内に規定濃度CNHよりも高いか又は低い濃度の尿素水が貯留されている場合、融点(凝固点)が最小値TE0よりも高温側にシフトするため、図4(b)に示すように、尿素水温度TENHが最小値TE0に達した時点ではライン圧力PNHは上昇せず、最小値TE0よりも高い温度TE0+taとなった時点でライン圧力PNHが上昇する。この場合、尿素水温度TENHが最小値TE0に達した時点で尿素水の品質異常(濃度異常)有りと判定される。   On the other hand, when urea water having a concentration higher or lower than the specified concentration CNH is stored in the urea water tank 21, the melting point (freezing point) shifts to a higher temperature side than the minimum value TE0, and therefore FIG. As shown, the line pressure PNH does not increase when the urea water temperature TENH reaches the minimum value TE0, and the line pressure PNH increases when the temperature TE0 + ta is higher than the minimum value TE0. In this case, when the urea water temperature TENH reaches the minimum value TE0, it is determined that there is a quality abnormality (concentration abnormality) of the urea water.

また、尿素水タンク21内に軽油が混入されている場合、融点(凝固点)が最小値TE0よりも低温側にシフトするため、図4(c)に示すように、尿素水温度TENHが最小値TE0に達する前のタイミングでライン圧力PNHが上昇し、その圧力上昇した時点で尿素水の品質異常(混入異常)有りと判定される。   Further, when light oil is mixed in the urea water tank 21, the melting point (freezing point) shifts to a lower temperature side than the minimum value TE0, so that the urea water temperature TENH is the minimum value as shown in FIG. The line pressure PNH rises at a timing before reaching TE0, and when the pressure rises, it is determined that the urea water quality abnormality (mixing abnormality) is present.

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.

尿素水タンク21内の尿素水温度TENHと、尿素水の凍結状態とに基づいて尿素水の品質異常を診断する構成としたため、尿素水が凍結した状態であっても、尿素水の品質に関する異常診断を実施することができる。   Since the urea water quality abnormality is diagnosed based on the urea water temperature TENH in the urea water tank 21 and the frozen state of the urea water, even if the urea water is in a frozen state, the abnormality related to the quality of the urea water Diagnosis can be performed.

温度センサ31及び圧力センサ32といった通常の尿素SCRシステムに設けられているセンサを用い、その検出値により品質異常を診断するため、尿素水の品質異常を既存のセンサを用いて簡易な構成でかつ精度よく検出することができる。   In order to diagnose the quality abnormality based on the detected value using the sensors provided in the normal urea SCR system, such as the temperature sensor 31 and the pressure sensor 32, the quality abnormality of the urea water is simply configured using the existing sensor and It can be detected with high accuracy.

イグニッションオン後の所定のエンジン始動期間に品質異常診断処理を実施する構成としたため、尿素水の凍結可能性のある状況、又は固体状態と液体状態との変化が現れる状況下で異常診断を実施することができる。したがって、品質異常の検出漏れを抑制することができる。また、尿素水の品質に関する異常診断をエンジン始動後速やかに実施するため、その異常をできるだけ早期に発見することができる。   Since the quality abnormality diagnosis process is performed during a predetermined engine start-up period after the ignition is turned on, abnormality diagnosis is performed under circumstances where urea water may be frozen or when a change between a solid state and a liquid state appears. be able to. Therefore, it is possible to suppress the detection failure of the quality abnormality. Moreover, since the abnormality diagnosis regarding the quality of urea water is performed promptly after the engine is started, the abnormality can be detected as early as possible.

温度センサ31により検出される尿素水温度TENHが最小値TE0よりも低く、かつ尿素水が凍結していない状態の場合に、尿素水の品質異常として混入異常有りと判定し、尿素水温度TENHが最小値TE0よりも高く、かつ尿素水が凍結した状態の場合に、尿素水の品質異常として濃度異常有りと判定する構成としたため、品質異常のうちいずれが生じているかを特定することができる。   When the urea water temperature TENH detected by the temperature sensor 31 is lower than the minimum value TE0 and the urea water is not frozen, it is determined that there is a mixing abnormality as a urea water quality abnormality, and the urea water temperature TENH is When the urea water is in a state of being higher than the minimum value TE0 and frozen, it is determined that there is a concentration abnormality as a quality abnormality of the urea water, so it is possible to specify which of the quality abnormalities has occurred.

尿素水タンク21内の尿素水に浸漬しない状態で尿素水ポンプ23が配置されているインライン式のシステムを備える構成としたため、尿素水タンク21内の尿素水が凍結・膨張した際における尿素水ポンプ23の破損を抑制することができる。   Since the configuration includes an in-line system in which the urea water pump 23 is arranged without being immersed in the urea water in the urea water tank 21, the urea water pump when the urea water in the urea water tank 21 is frozen and expanded. 23 can be prevented from being damaged.

(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.

・上記の品質異常診断処理を、尿素濃度が規定濃度CNHでの融点(最小値TE0)近傍であって同融点を含むように設定した所定の温度範囲(例えば、最小値TE0±β[℃]の温度範囲)で実施する構成とする。尿素水の品質が正常な場合、融点よりも低温側では尿素水が凍結しているため、尿素水ポンプ23の空回りによる焼き付き等の発生が懸念されるところ、この構成によれば、融点よりも低温側において異常診断のためのポンプ駆動を行う領域を制限することができ、その結果、尿素水ポンプ23の負荷を低減させることができる。   A predetermined temperature range (for example, minimum value TE0 ± β [° C.]) set so that the urea concentration is in the vicinity of the melting point (minimum value TE0) at the specified concentration CNH and includes the same melting point. Temperature range). When the quality of the urea water is normal, the urea water is frozen on the lower temperature side than the melting point, so there is a concern about the occurrence of seizure or the like due to idle rotation of the urea water pump 23. According to this configuration, The region where pump driving for abnormality diagnosis is performed on the low temperature side can be limited, and as a result, the load of the urea water pump 23 can be reduced.

・上記の品質異常診断処理を、エンジン始動時(イグニッションオン時)に検出される尿素水の始動時温度から所定温度ごとの温度(例えば1℃ごとの温度)を診断温度とし、尿素水が凍結している状態において、温度センサ31の検出値が診断温度になる毎に尿素水の凍結状態を判定する。こうすることにより、尿素水タンク21内の溶液が融解した温度を検出することができる。また、その融解温度と品質正常時の融点(最小値TE0)とを比較することにより、尿素水タンク21内に貯留されている溶液において品質異常の程度を知ることができる。   -In the above quality abnormality diagnosis process, the urea water is frozen by setting the temperature at a predetermined temperature (for example, the temperature every 1 ° C) from the starting temperature of the urea water detected when the engine is started (ignition is turned on). In this state, every time the detection value of the temperature sensor 31 reaches the diagnostic temperature, the frozen state of the urea water is determined. By doing so, the temperature at which the solution in the urea water tank 21 is melted can be detected. Further, by comparing the melting temperature and the melting point (minimum value TE0) at the time of normal quality, it is possible to know the degree of quality abnormality in the solution stored in the urea water tank 21.

・尿素水の凍結判定において、温度センサ31の検出値が診断温度になる毎に尿素水ポンプ23を駆動して尿素水の凍結状態を判定する。つまり、尿素水の品質異常を診断するのにあたり、尿素水ポンプ23のオンオフを繰り返し実施する。   In the determination of the freezing of urea water, the urea water pump 23 is driven to determine the frozen state of the urea water every time the detected value of the temperature sensor 31 reaches the diagnostic temperature. That is, the urea water pump 23 is repeatedly turned on and off to diagnose the urea water quality abnormality.

ただし、尿素水ポンプ23のオンオフの繰り返しを尿素水の融点よりも高温側で実施すると、尿素水添加弁15への尿素水給送が妨げられるおそれがある。したがって、尿素水ポンプ23のオンオフの繰り返しによる凍結状態の判定は、融点よりも低温側の温度領域で行うとよい。これにより、尿素水の融点よりも低温側の温度領域で尿素水ポンプ23がオン状態にされる時間が低減されるため、尿素水ポンプ23の負荷を低減させることができるからである。また、エンジン始動時において、エンジン冷却水の循環による尿素水の温度上昇に伴い、所定温度ごとに異常診断が実施されるため、尿素水の融解温度を検出することができる。   However, if the urea water pump 23 is repeatedly turned on and off at a temperature higher than the melting point of the urea water, the urea water supply to the urea water addition valve 15 may be hindered. Therefore, the determination of the frozen state by repeatedly turning the urea water pump 23 on and off may be performed in a temperature region on the lower temperature side than the melting point. This is because the time during which the urea water pump 23 is turned on in the temperature region lower than the melting point of the urea water is reduced, so that the load on the urea water pump 23 can be reduced. In addition, when the engine is started, an abnormality diagnosis is performed for each predetermined temperature as the temperature of the urea water increases due to the circulation of the engine cooling water, so that the melting temperature of the urea water can be detected.

・上記の品質異常診断処理において、規定濃度CNHでの凝固点(最小値TE0[℃])近傍であって凝固点の低温側と高温側とにそれぞれ設定した2点(例えばTE0±1[℃])を診断温度とし、温度センサ31の検出値が診断温度になった場合に尿素水ポンプ23を所定の短時間だけ駆動して尿素水の凍結状態を判定する構成とする。この構成によれば、融点よりも低温側の温度領域で尿素水ポンプ23がオン状態にされる時間を最小限としつつ、尿素水の品質異常診断を実施することができる。また、規定濃度CNHでの凝固点(最小値TE0)近傍であって凝固点の低温側又は高温側に設定した温度を診断温度として尿素水の凍結異常を診断する構成としてもよい。かかる構成によれば、品質異常のうち濃度異常か又は混入異常かのいずれかを検出することができる。   In the above quality abnormality diagnosis process, two points (for example, TE0 ± 1 [° C]) set near the freezing point (minimum value TE0 [° C]) at the specified concentration CNH and on the low temperature side and the high temperature side of the freezing point, respectively. Is the diagnosis temperature, and when the detected value of the temperature sensor 31 reaches the diagnosis temperature, the urea water pump 23 is driven for a predetermined short time to determine the frozen state of the urea water. According to this configuration, the quality abnormality diagnosis of urea water can be performed while minimizing the time during which the urea water pump 23 is turned on in the temperature region lower than the melting point. Further, the urea water freezing abnormality may be diagnosed using a temperature set near the freezing point (minimum value TE0) at the specified concentration CNH and set to the low temperature side or the high temperature side of the freezing point as a diagnosis temperature. According to such a configuration, it is possible to detect either a concentration abnormality or a mixing abnormality among quality abnormalities.

・上記実施形態では、尿素水ポンプ23を駆動した際の圧力センサ32の検出値に基づいて凍結判定を実施する構成としたが、凍結判定の方法はこれに限定しない。例えば、温度センサ31の検出値に基づいて凍結判定を実施する構成とする。具体的には、固体状態の尿素水が融け始める温度と融け終わる温度との差に基づいて判定したり、温度が一定となる期間の長さに基づいて判定したりする。   In the above embodiment, the freezing determination is performed based on the detection value of the pressure sensor 32 when the urea water pump 23 is driven, but the freezing determination method is not limited to this. For example, the freezing determination is performed based on the detection value of the temperature sensor 31. Specifically, the determination is made based on the difference between the temperature at which the solid urea water starts to melt and the temperature at which it ends, or based on the length of the period during which the temperature is constant.

・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た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た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。   A so-called in-line system in which the urea water pump 23 is not immersed in the urea water in the urea water tank 21 in the middle of the urea water supply pipe 22 is applied to the present invention. A so-called in-tank system provided in a state immersed in urea water in the tank 21 may be applied to the present invention.

・車載ディーゼルエンジン用の尿素水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水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。   In addition to being put into practical use as a urea water SCR system for in-vehicle diesel engines, it can also be put into practical use as a urea water 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)、22…尿素水供給管(還元剤通路)、23…尿素水ポンプ(ポンプ)、31…温度センサ(温度検出手段)、32…圧力センサ、33…冷却水通路(熱供給手段)、40…ECU(状態検出手段、異常診断手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Exhaust pipe, 12 ... DPF, 13 ... SCR catalyst (selective reduction type catalyst), 15 ... Urea water addition valve (reducing agent addition apparatus), 21 ... Urea water tank (reducing agent tank), 22 ... Urea water supply pipe (Reducing agent passage), 23 ... urea water pump (pump), 31 ... temperature sensor (temperature detection means), 32 ... pressure sensor, 33 ... cooling water passage (heat supply means), 40 ... ECU (state detection means, abnormality) Diagnostic means).

Claims (9)

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窒素酸化物を選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンクに還元剤通路を介して接続され同還元剤タンク内の還元剤溶液を前記選択還元型触媒の排気上流側に添加する還元剤添加装置とを備える排気浄化システムに適用され、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の温度を検出する温度検出手段と、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の凍結状態を検出する状態検出手段と、
前記温度検出手段により検出される溶液温度と前記状態検出手段により検出される凍結状態とに基づいて前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する異常診断手段と、
前記内燃機関の始動により前記還元剤タンク内の還元剤溶液に熱供給を行う熱供給手段と、を備え
前記異常診断手段は、前記内燃機関の始動後における所定の始動期間に前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施することを特徴とする排気浄化システムの異常診断装置。
A reducing agent tank for storing a reducing agent solution; a selective reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively purifies nitrogen oxides in exhaust gas by the reducing agent solution; and a reducing agent passage in the reducing agent tank. Is applied to an exhaust purification system including a reducing agent addition device that is connected to the reducing agent tank in the reducing agent tank and is added to the exhaust upstream side of the selective catalytic reduction catalyst.
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
State detecting means for detecting a frozen state of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
An abnormality diagnosis means for performing an abnormality diagnosis on the quality of the reducing agent solution based on the solution temperature detected by the temperature detection means and the frozen state detected by the state detection means;
Heat supply means for supplying heat to the reducing agent solution in the reducing agent tank by starting the internal combustion engine ,
The abnormality diagnosis device for an exhaust gas purification system, wherein the abnormality diagnosis means performs an abnormality diagnosis on the quality of the reducing agent solution during a predetermined start period after the internal combustion engine is started .
前記異常診断手段は、前記溶液温度が前記還元剤溶液の融点として予め定めた所定の規定温度よりも低く、かつ前記還元剤溶液が凍結していない状態の場合に、前記還元剤溶液の品質に関する異常として前記還元剤溶液以外の液体が混入されたとする混入異常有りと判定する請求項1に記載の排気浄化システムの異常診断装置。 The abnormality diagnosing means relates to the quality of the reducing agent solution when the solution temperature is lower than a predetermined specified temperature that is predetermined as the melting point of the reducing agent solution and the reducing agent solution is not frozen. The abnormality diagnosis device for an exhaust purification system according to claim 1, wherein it is determined that there is an abnormality in mixing that liquid other than the reducing agent solution is mixed as an abnormality. 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窒素酸化物を選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンクに還元剤通路を介して接続され同還元剤タンク内の還元剤溶液を前記選択還元型触媒の排気上流側に添加する還元剤添加装置とを備える排気浄化システムに適用され、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の温度を検出する温度検出手段と、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の凍結状態を検出する状態検出手段と、
前記温度検出手段により検出される溶液温度と前記状態検出手段により検出される凍結状態とに基づいて前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する異常診断手段と、を備え
前記異常診断手段は、前記溶液温度が前記還元剤溶液の融点として予め定めた所定の規定温度よりも低く、かつ前記還元剤溶液が凍結していない状態の場合に、前記還元剤溶液の品質に関する異常として前記還元剤溶液以外の液体が混入されたとする混入異常有りと判定することを特徴とする排気浄化システムの異常診断装置。
A reducing agent tank for storing a reducing agent solution; a selective reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively purifies nitrogen oxides in exhaust gas by the reducing agent solution; and a reducing agent passage in the reducing agent tank. Is applied to an exhaust purification system including a reducing agent addition device that is connected to the reducing agent tank in the reducing agent tank and is added to the exhaust upstream side of the selective catalytic reduction catalyst.
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
State detecting means for detecting a frozen state of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
An abnormality diagnosis means for performing an abnormality diagnosis on the quality of the reducing agent solution based on the solution temperature detected by the temperature detection means and the frozen state detected by the state detection means ,
The abnormality diagnosing means relates to the quality of the reducing agent solution when the solution temperature is lower than a predetermined specified temperature that is predetermined as the melting point of the reducing agent solution and the reducing agent solution is not frozen. An abnormality diagnosis apparatus for an exhaust gas purification system, characterized in that it is determined that there is an abnormality in mixing that liquid other than the reducing agent solution is mixed as an abnormality.
前記還元剤溶液は、前記還元剤を含む水溶液において最も低い融点としての融点最低値となる濃度に設定されており、
前記異常診断手段は、前記溶液温度が前記融点最低値よりも高く、かつ前記還元剤溶液が凍結した状態であると検出された場合に、前記還元剤溶液の品質に関する異常として還元剤濃度が正常時とは異なる濃度異常有りと判定する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排気浄化システムの異常診断装置。
The reducing agent solution is set to a concentration that is the lowest melting point as the lowest melting point in the aqueous solution containing the reducing agent,
The abnormality diagnosing means, when it is detected that the solution temperature is higher than the minimum melting point and the reducing agent solution is frozen, the reducing agent concentration is normal as an abnormality relating to the quality of the reducing agent solution. The abnormality diagnosis device for an exhaust purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein it is determined that there is a concentration abnormality different from the time.
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窒素酸化物を選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンクに還元剤通路を介して接続され同還元剤タンク内の還元剤溶液を前記選択還元型触媒の排気上流側に添加する還元剤添加装置とを備える排気浄化システムに適用され、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の温度を検出する温度検出手段と、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の凍結状態を検出する状態検出手段と、
前記温度検出手段により検出される溶液温度と前記状態検出手段により検出される凍結状態とに基づいて前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する異常診断手段と、を備え
前記還元剤溶液は、前記還元剤を含む水溶液において最も低い融点としての融点最低値となる濃度に設定されており、
前記異常診断手段は、前記溶液温度が前記融点最低値よりも高く、かつ前記還元剤溶液が凍結した状態であると検出された場合に、前記還元剤溶液の品質に関する異常として還元剤濃度が正常時とは異なる濃度異常有りと判定することを特徴とする排気浄化システムの異常診断装置。
A reducing agent tank for storing a reducing agent solution; a selective reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively purifies nitrogen oxides in exhaust gas by the reducing agent solution; and a reducing agent passage in the reducing agent tank. Is applied to an exhaust purification system including a reducing agent addition device that is connected to the reducing agent tank in the reducing agent tank and is added to the exhaust upstream side of the selective catalytic reduction catalyst.
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
State detecting means for detecting a frozen state of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
An abnormality diagnosis means for performing an abnormality diagnosis on the quality of the reducing agent solution based on the solution temperature detected by the temperature detection means and the frozen state detected by the state detection means ,
The reducing agent solution is set to a concentration that is the lowest melting point as the lowest melting point in the aqueous solution containing the reducing agent,
The abnormality diagnosing means, when it is detected that the solution temperature is higher than the minimum melting point and the reducing agent solution is frozen, the reducing agent concentration is normal as an abnormality relating to the quality of the reducing agent solution. An abnormality diagnosis device for an exhaust purification system, characterized in that it is determined that there is a concentration abnormality different from the time .
前記異常診断手段は、前記溶液温度が、前記還元剤溶液の融点として予め定めた所定の規定温度近傍の温度範囲内にある場合に、同温度範囲内の異なる温度で前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の排気浄化システムの異常診断装置。 The abnormality diagnosis means relates to the quality of the reducing agent solution at different temperatures within the same temperature range when the solution temperature is within a temperature range in the vicinity of a predetermined specified temperature that is predetermined as the melting point of the reducing agent solution. The abnormality diagnosis device for an exhaust purification system according to any one of claims 1 to 5 , wherein abnormality diagnosis is performed. 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窒素酸化物を選択的に浄化する選択還元型触媒と、前記還元剤タンクに還元剤通路を介して接続され同還元剤タンク内の還元剤溶液を前記選択還元型触媒の排気上流側に添加する還元剤添加装置とを備える排気浄化システムに適用され、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の温度を検出する温度検出手段と、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の凍結状態を検出する状態検出手段と、
前記温度検出手段により検出される溶液温度と前記状態検出手段により検出される凍結状態とに基づいて前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施する異常診断手段と、を備え
前記異常診断手段は、前記溶液温度が、前記還元剤溶液の融点として予め定めた所定の規定温度近傍の温度範囲内にある場合に、同温度範囲内の異なる温度で前記還元剤溶液の品質に関する異常診断を実施することを特徴とする排気浄化システムの異常診断装置。
A reducing agent tank for storing a reducing agent solution; a selective reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively purifies nitrogen oxides in exhaust gas by the reducing agent solution; and a reducing agent passage in the reducing agent tank. Is applied to an exhaust purification system including a reducing agent addition device that is connected to the reducing agent tank in the reducing agent tank and is added to the exhaust upstream side of the selective catalytic reduction catalyst.
Temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
State detecting means for detecting a frozen state of the reducing agent solution in the reducing agent tank;
An abnormality diagnosis means for performing an abnormality diagnosis on the quality of the reducing agent solution based on the solution temperature detected by the temperature detection means and the frozen state detected by the state detection means ,
The abnormality diagnosis means relates to the quality of the reducing agent solution at different temperatures within the same temperature range when the solution temperature is within a temperature range in the vicinity of a predetermined specified temperature that is predetermined as the melting point of the reducing agent solution. An abnormality diagnosis device for an exhaust purification system, characterized by performing abnormality diagnosis.
前記還元剤溶液が凍結した状態から解凍した状態に変化する温度を検出することにより前記還元剤タンク内に貯留されている溶液の融点を検出する手段を備える請求項1乃至7のいずれか一項に記載の排気浄化システムの異常診断装置。 8. The apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting a melting point of the solution stored in the reducing agent tank by detecting a temperature at which the reducing agent solution changes from a frozen state to a thawed state. An abnormality diagnosis device for an exhaust purification system according to claim 1. 前記還元剤タンク内の還元剤溶液を前記還元剤添加装置に給送するためのポンプを備える排気浄化システムに適用され、
前記ポンプは、前記還元剤通路の途中に前記還元剤タンク内の還元剤溶液に浸漬しない状態で設けられている請求項1乃至8のいずれか一項に記載の排気浄化システムの異常診断装置。
Applied to an exhaust purification system comprising a pump for feeding the reducing agent solution in the reducing agent tank to the reducing agent addition device;
The abnormality diagnosis device for an exhaust purification system according to any one of claims 1 to 8 , wherein the pump is provided in a state in which the pump is not immersed in the reducing agent solution in the reducing agent tank in the middle of the reducing agent passage.
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