(57)【要約】【課題】目詰まりの有無を精度よく検証することができるＮＯX浄化システム及びＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法を提供する。【解決手段】還元剤噴射部を閉じた状態において、高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給し、第２及び第３の圧力センサによって測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部の目詰まりの有無を判定する第１の判定手段、又は高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部を開状態とし、第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりの有無を判定する第２の判定手段の少なくとも一つを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
前記触媒の上流側で前記排気通路中に前記還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して前記還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
当該第２の還元剤通路に配置され、当該第２の還元剤通路内の圧力を測定する圧力センサと、
前記第２の還元剤通路を介して前記還元剤噴射部に移送される前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
前記第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路を介して前記第１の還元剤通路に供給され、前記還元剤噴射部から噴射される前記還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
前記還元剤を供給しない状態において、前記高圧エア発生手段から前記第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに前記還元剤噴射部を開状態とし、前記第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、前記還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯX浄化システム。
【請求項２】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
前記触媒の上流側で前記排気通路中に前記還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記還元剤添加部に接続された還元剤通路と、
当該還元剤通路に対して前記還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に移送される前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、前記還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路における前記オリフィスの上流側及び下流側に配置された二つの圧力センサと、
前記エア通路を介して前記還元剤通路に供給され、前記還元剤噴射部から噴射される前記還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
前記還元剤噴射部を閉じた状態において、前記高圧エア発生手段から前記還元剤通路に高圧エアを供給し、前記二つの圧力センサによって測定される圧力値を比較することにより、前記還元剤添加部の目詰まりの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯX浄化システム。
【請求項３】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
前記触媒の上流側で前記排気通路中に前記還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して前記還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
当該第２の還元剤通路に配置され、当該第２の還元剤通路内の圧力を測定する第１の圧力センサと、
前記第２の還元剤通路を介して前記還元剤噴射部に移送される前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、前記第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路における前記オリフィスの上流側及び下流側に配置された第２及び第３の圧力センサと、
前記エア通路を介して前記第１の還元剤通路に供給され、前記還元剤噴射部から噴射される前記還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
前記還元剤噴射部を閉じた状態において、前記高圧エア発生手段から前記第１の還元剤通路に高圧エアを供給し、前記第２及び第３の圧力センサによって測定される圧力値を比較することにより、前記還元剤添加部の目詰まりの有無を判定する第１の判定手段と、
前記高圧エア発生手段から前記第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに前記還元剤噴射部を開状態とし、前記第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、前記還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりの有無を判定する第２の判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯX浄化システム。
【請求項４】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
前記触媒の上流側で前記排気通路中に前記還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して前記還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
前記第２の還元剤通路を介して前記還元剤噴射部に移送される前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
前記第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路を介して前記第１の還元剤通路に供給され、前記還元剤噴射部から噴射される前記還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
を備えたＮＯX浄化システムにおける、前記還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりの有無を検証するためのＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法において、
前記還元剤を供給しない状態で、前記高圧エア発生手段から前記第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに前記還元剤噴射部を開状態とし、前記第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、前記還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりを検証することを特徴とするＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項５】
前記第２の還元剤通路内の圧力が所定値以下である場合に、前記高圧エアの供給を開始することを特徴とする請求項４に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項６】
前記高圧エアの供給前の状態において、前記第２の還元剤通路内の圧力が所定値を超える場合には、当該第２の還元剤通路に設けられた排出弁を開けて、前記第２の還元剤通路内の圧力を前記所定値以下とすることを特徴とする請求項４又は５に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項７】
前記第２の還元剤通路内の圧力が所定時間内に所定の圧力値を超えない場合に、前記還元剤噴射部及び第２の還元剤通路の目詰まりを有りと判定することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項８】
前記高圧エア発生手段における高圧エアの圧力が所定値を超えた場合に、前記第２の還元剤通路内の圧力の測定を開始することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項９】
前記第２の還元剤通路内の圧力が大気圧と実質的に等しい場合に、前記還元剤噴射部を開状態とすることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項１０】
前記目詰まりの検証を前記内燃機関の始動時に行うことを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項１１】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
前記触媒の上流側で前記排気通路中に前記還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記還元剤添加部に接続された還元剤通路と、
当該還元剤通路に対して前記還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に移送される前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、前記還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
前記エア通路を介して前記還元剤通路に供給され、前記還元剤噴射部から噴射される前記還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
を備えたＮＯX浄化システムにおける、前記還元剤噴射部における目詰まりの有無を検証するためのＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法において、
前記還元剤噴射部を閉じるとともに、前記高圧エア発生手段から前記還元剤通路に高圧エアを供給し、前記エア通路の途中に配置されたオリフィスの上流側及び下流側における圧力値の差を比較することにより、前記還元剤添加部の目詰まりを検証することを特徴とするＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項１２】
内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
前記触媒の上流側で前記排気通路中に前記還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して前記還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
前記第２の還元剤通路を介して前記還元剤噴射部に移送される前記還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、前記第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
前記エア通路を介して前記第１の還元剤通路に供給され、前記還元剤噴射部から噴射される前記還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
を備えたＮＯX浄化システムにおける、前記還元剤添加部、還元剤噴射部、又は第２の還元剤通路における目詰まりの有無を検証するためのＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法において、
前記還元剤噴射部を閉状態とするとともに、前記高圧エア発生手段から前記第１の還元剤通路に高圧エアを供給し、前記エア通路の途中に配置されたオリフィスの上流側及び下流側における圧力値を比較することにより、前記還元剤添加部の目詰まりを検証する工程と、
前記還元剤噴射部を開状態とし、前記高圧エア発生手段から前記第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに、前記第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、前記還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりを検証する工程と、
を含むことを特徴とするＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【請求項１３】
前記還元剤添加部の目詰まりの状態に応じて、前記第２の還元剤通路内の圧力値の変動の検証条件を変えることを特徴とする請求項１２に記載のＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯX浄化システム及びＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法に関する。特に、還元剤噴射部、還元剤通路、及び還元剤供給部の目詰まりの有無を検証できるＮＯX浄化システム及びＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、環境汚染を促す黒煙微粒子（以下、ＰＭと称する）や窒素酸化物（以下、ＮＯXと称する）等が含まれている。このうち、ＮＯXを浄化するために用いられる浄化装置として、ＮＯX触媒にＮＯXを吸収するとともに、尿素や生ガス（ＨＣ）等の還元剤を供給してＮＯXを還元浄化するＮＯX浄化システムが知られている。
【０００３】
このＮＯX浄化システムとしてのＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムは、排気ガス中のＮＯX（ＮＯやＮＯ2）を触媒に吸収するとともに、尿素やＨＣを主成分とする還元剤を噴射することにより、ＮＯXを還元反応させ、窒素と水等に分解して排出するものである。かかるＳＣＲシステムにおける還元剤の供給方法としては、タンク内に貯蔵された液体の還元剤を、液体還元剤供給ポンプによって圧送し、排気管内に配置された噴射ノズルを介して、ＮＯXを吸収した触媒に対して供給することが一般的である。
【０００４】
ここで、尿素を還元剤とするＳＣＲシステムに用いられる液体の還元剤は、例えば、尿素水溶液やアンモニア水溶液等の水溶液であり、この液体の還元剤が供給経路の途中で結晶化した場合には、触媒に対して効率的に供給することができなくなる。
また、尿素又はＨＣを還元剤とするＳＣＲシステムにおいて、排気通路中のＰＭ等の異物が、還元剤の供給系統内に入り込むことによって目詰まりを生じた場合においても、それらの還元剤を触媒に対して効率的に供給することができなくなる。
【０００５】
そこで、ＮＯX浄化装置における尿素プラギング現象によるＮＯX浄化装置の停止頻度がむやみに増加することを防止できる内燃機関のＮＯX浄化装置が提案されている（特許文献１参照）。より詳細には、図１５に示すように、エンジン４０１の排気系４０２に設けられＮＯXを選択還元するＮＯX触媒４１７、ＮＯX触媒上流の排気系４０２に連通する供給通路ｒｎ、供給通路ｒｎを介して排気系に尿素水を供給する尿素水供給装置（還元剤供給手段）４２９、尿素水の供給部位ｇより上流部位から排気系４０２に加圧空気を供給する高圧エアタンク（空気供給手段）４３２、尿素水供給装置４２９の作動を制御する制御手段、供給通路ｒｎ内の圧力ｐａを検出するエア圧センサ（空気供給状態検出手段）４２４、上記制御手段により尿素水を添加した後に加圧空気を供給するとともにエア圧センサ４２４に検出された圧力ｐａに応じて供給通路の目詰まりの有無を判定する判定手段を備えた内燃機関のＮＯX浄化装置である。
【特許文献１】特開２００３−２６９１４５号公報  （特許請求の範囲  図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された内燃機関のＮＯX浄化装置は、還元剤の供給通路内における目詰まりを検知することができるものの、排気管内に配置された添加ノズルや還元剤（尿素水）噴射部、さらには、還元剤の貯蔵タンクと還元剤噴射部とをつなぐ通路における還元剤の目詰まりを検知することができないものであった。
すなわち、還元剤の結晶化は、還元剤が貯まりやすく、また、外気に触れやすい箇所において、還元剤中の水分が蒸発することに起因して生じる場合が多く、霧状の還元剤を添加する添加ノズルや、液体の還元剤を噴射する噴射弁、貯蔵タンクと噴射弁とをつなぐ通路内において生じる場合が多く見られる。また、還元剤の供給通路以外に、添加ノズルや噴射弁等においても、排気通路中の異物が進入して目詰まりを引き起こす可能性がある。したがって、かかる箇所における目詰まりを精度よく測定できることが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、ＮＯX浄化システムにおける所定箇所に圧力センサを配置するとともに、目詰まりの測定対象箇所以外の弁や通路を遮断した上で、圧力値を測定することにより、上述した問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、ＮＯX浄化システムの還元剤噴射部、所定の還元剤供給通路、又は還元剤添加部における目詰まりを、比較的簡易な構成で、精度よく検証することができるＮＯX浄化システム及びＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
触媒の上流側で排気通路中に還元剤を添加する還元剤添加部と、
還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
当該第２の還元剤通路に配置され、当該第２の還元剤通路内の圧力を測定する圧力センサと、
第２の還元剤通路を介して還元剤噴射部に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路を介して第１の還元剤通路に供給され、還元剤噴射部から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
還元剤を供給しない状態において、高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部を開状態とし、第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯX浄化システム（以下、第１のＮＯX浄化システムと称する）が提供され、上述した問題を解決することができる。
【０００９】
また、本発明の別のＮＯX浄化システムは、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
触媒の上流側で排気通路中に還元剤を添加する還元剤添加部と、
還元剤添加部に接続された還元剤通路と、
当該還元剤通路に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路におけるオリフィスの上流側及び下流側に配置された二つの圧力センサと、
エア通路を介して還元剤通路に供給され、還元剤噴射部から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
還元剤噴射部を閉じた状態において、高圧エア発生手段から還元剤通路に高圧エアを供給し、二つの圧力センサによって測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部の目詰まりの有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯX浄化システム（以下、第２のＮＯX浄化システムと称する）である。
【００１０】
また、本発明のさらに別のＮＯX浄化システムは、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
触媒の上流側で排気通路中に還元剤を添加する還元剤添加部と、
還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
当該第２の還元剤通路に配置され、当該第２の還元剤通路内の圧力を測定する第１の圧力センサと、
第２の還元剤通路を介して還元剤噴射部に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路におけるオリフィスの上流側及び下流側に配置された第２及び第３の圧力センサと、
エア通路を介して第１の還元剤通路に供給され、還元剤噴射部から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
還元剤噴射部を閉じた状態において、高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給し、第２及び第３の圧力センサによって測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部の目詰まりの有無を判定する第１の判定手段と、
高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部を開状態とし、第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりの有無を判定する第２の判定手段と、
を備えることを特徴とするＮＯX浄化システム（以下、第３のＮＯX浄化システムと称する）である。
【００１１】
また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
触媒の上流側で排気通路中に還元剤を添加する還元剤添加部と、
還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
第２の還元剤通路を介して還元剤噴射部に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
当該エア通路を介して第１の還元剤通路に供給され、還元剤噴射部から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
を備えたＮＯX浄化システムにおける、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりの有無を検証するためのＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法であって、
還元剤を供給しない状態で、高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部を開状態とし、第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりを検証することを特徴とするＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法（以下、第１の目詰まり検証方法と称する）である。
【００１２】
また、本発明の第１の目詰まり検証方法を実施するにあたり、第２の還元剤通路内の圧力が所定値以下である場合に、高圧エアの供給を開始することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の第１の目詰まり検証方法を実施するにあたり、高圧エアの供給前の状態において、第２の還元剤通路内の圧力が所定値を超える場合には、当該第２の還元剤通路に設けられた排出弁を開けて、第２の還元剤通路内の圧力を所定値以下とすることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の第１の目詰まり検証方法を実施するにあたり、第２の還元剤通路内の圧力が所定時間内に所定の圧力値を超えない場合に、還元剤噴射部及び第２の還元剤通路の目詰まりを有りと判定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の第１の目詰まり検証方法を実施するにあたり、高圧エア発生手段における高圧エアの圧力が所定値を超えた場合に、第２の還元剤通路内の圧力の測定を開始することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の第１の目詰まり検証方法を実施するにあたり、第２の還元剤通路内の圧力が大気圧と実質的に等しい場合に、還元剤噴射部を開状態とすることが好ましい。
なお、「大気圧と実質的に等しい」圧力とは、大気圧と完全に一致する場合だけでなく、大気圧に近い圧力値を含むことを意味する。
【００１７】
また、本発明の第１の目詰まり検証方法を実施するにあたり、目詰まりの検証を内燃機関の始動時に行うことが好ましい。
【００１８】
また、本発明の別の目詰まり検証方法は、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
触媒の上流側で排気通路中に還元剤を添加する還元剤添加部と、
還元剤添加部に接続された還元剤通路と、
当該還元剤通路に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
エア通路を介して還元剤通路に供給され、還元剤噴射部から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
を備えたＮＯX浄化システムにおける、還元剤噴射部における目詰まりの有無を検証するためのＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法であって、
還元剤噴射部を閉じるとともに、高圧エア発生手段から還元剤通路に高圧エアを供給し、エア通路の途中に配置されたオリフィスの上流側及び下流側における圧力値の差を比較することにより、還元剤添加部の目詰まりを検証することを特徴とするＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法（以下、第２の目詰まり検証方法と称する）である。
【００１９】
また、本発明のさらに別の目詰まり検証方法は、内燃機関の排気通路中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒と、
触媒の上流側で排気通路中に還元剤を添加する還元剤添加部と、
還元剤添加部に接続された第１の還元剤通路と、
当該第１の還元剤通路に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部と、
当該還元剤噴射部に接続された第２の還元剤通路と、
第２の還元剤通路を介して還元剤噴射部に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、
内部にオリフィスを備えるとともに、第１の還元剤通路の途中に接続されたエア通路と、
エア通路を介して第１の還元剤通路に供給され、還元剤噴射部から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段と、
を備えたＮＯX浄化システムにおける、還元剤添加部、還元剤噴射部、又は第２の還元剤通路における目詰まりの有無を検証するためのＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法であって、
還元剤噴射部を閉状態とするとともに、高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給し、エア通路の途中に配置されたオリフィスの上流側及び下流側における圧力値を比較することにより、還元剤添加部の目詰まりを検証する工程と、
還元剤噴射部を開状態とし、高圧エア発生手段から第１の還元剤通路に高圧エアを供給するとともに、第２の還元剤通路内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりを検証する工程と、
を含むことを特徴とするＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法（以下、第３の目詰まり検証方法と称する）である。
【００２０】
また、本発明の第３の目詰まり検証方法を実施するにあたり、還元剤添加部の目詰まりの状態に応じて、第２の還元剤通路内の圧力値の変動の検証条件を変えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１のＮＯX浄化システム及び第１の目詰まり検証方法によれば、排気通路に配置された還元剤添加部を閉じるとともに、還元剤噴射部を開状態にして高圧エアを供給することにより、還元剤噴射部が目詰まりを生じている場合には、還元剤噴射部と貯蔵タンク内とをつなぐ還元剤通路内の圧力が上昇しにくいことから、還元剤噴射部の目詰まりを容易に発見することができる。
また、目詰まりの検証を行う際に、高圧エアの圧力を所定圧力以上とし、また、還元剤噴射部と貯蔵タンク内とをつなぐ還元剤通路内の圧力を所定圧力以下とした状態で、当該検証を行うことにより、還元剤通路内の圧力変動を容易に検証できるようになる。
さらに、所定の判定手段以外は、従来のＮＯX浄化システムに備えている部材をそのまま使用することができるために、ＮＯX浄化システムの構成部材を増加させることなく、比較的簡易な構成で、所定箇所の目詰まりの有無を検証することができる。
【００２２】
また、本発明の第２のＮＯX浄化システム及び第２の目詰まり検証方法によれば、還元剤噴射部を閉じた状態で高圧エアを供給することにより、還元剤添加部が目詰まりを生じている場合には、エア通路内のオリフィスの上流側と下流側との圧力差が小さくなることから、還元剤添加部の目詰まりを容易に発見することができる。
また、所定の判定手段やオリフィス以外は、従来のＮＯX浄化システムに備えている部材をそのまま使用することができるために、ＮＯX浄化システムの構成部材を増加させることなく、比較的簡易な構成で、所定箇所の目詰まりの有無を検証することができる。
【００２３】
また、本発明の第３のＮＯX浄化システム及び第３の目詰まり検証方法によれば、第１段階で還元剤添加部における目詰まりを検証した後、第２段階で還元剤噴射部における目詰まりを検証することにより、還元剤添加部の目詰まりの度合いに応じて、還元剤噴射部の目詰まりを判定するための圧力基準を修正することができる。したがって、還元剤添加部の目詰まり状態及び還元剤噴射部の目詰まり状態をともに精度よく検証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明にかかるＮＯX浄化システム及びＮＯX浄化システムの目詰まり検証方法の実施の形態について詳細に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
【００２５】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態は、上述の第１のＮＯX浄化システムとして、尿素を還元剤として用いた第１のＳＣＲシステム及び当該第１のＳＣＲシステムを用いて行われる第１の目詰まり検証方法である。
【００２６】
１．第１のＳＣＲシステム
（１）内燃機関及び排気通路
第１のＳＣＲシステムによって浄化する排気ガスを排出する内燃機関としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、現状においてＮＯXの浄化が課題とされるディーゼルエンジンを対象とすることが適している。
また、内燃機関の回転数や、燃焼温度等を検出する内燃機関の運転状態検出手段を備えるとともに、当該検出結果をも考慮して、ＮＯX濃度やそれに対応した還元剤噴射量を制御できるように構成してあることが好ましい。
また、排気通路は、内燃機関からの排気ガスの排出口に接続されており、その途中に、ＮＯXを吸収するＮＯX触媒が配設される。かかる排気通路の断面形状は、円形、楕円、あるいは角柱の排気通路等、その形態は特に制限されるものではない。
【００２７】
（２）ＳＣＲシステム
（２）−１  基本的構成
図１は、本実施形態のＳＣＲシステム３０の構成例を示す図である。
本実施形態のＳＣＲシステム３０は、内燃機関の排気通路２０中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤５を用いて還元する触媒１３と、触媒１３の上流側で排気通路２０中に還元剤５を添加する還元剤添加部１５と、還元剤添加部１５に接続された第１の還元剤通路１７と、当該第１の還元剤通路１７に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部３６と、当該還元剤噴射部３６に接続された第２の還元剤通路１８と、当該第２の還元剤通路１８に配置され、当該第２の還元剤通路１８内の圧力を測定する圧力センサ４３ａと、第２の還元剤通路１８を介して還元剤噴射部３６に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンク３１と、第１の還元剤通路１７の途中に接続されたエア通路１９と、当該エア通路１９を介して第１の還元剤通路１７に供給され、還元剤噴射部３６から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段３３と、還元剤を供給しない状態において、高圧エア発生手段３３から第１の還元剤通路１７に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部３６を開状態とし、第２の還元剤通路１８内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８の目詰まりの有無を判定する判定手段４５と、を備えている。
【００２８】
このようなＳＣＲシステム３０は、排気ガスに含まれるＮＯXを触媒１３に吸収させるとともに、尿素等の還元剤を用いてＮＯXを還元浄化するための浄化手段であって、触媒１３に吸収されたＮＯやＮＯ2に対して尿素等の還元剤を添加することにより還元反応させ、窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）等に分解して排出することができる。
また、かかるＳＣＲ触媒のシステム３０では、貯蔵タンク３１からポンプ等を用いて圧送され、還元剤噴射部３６によって噴射された液体の還元剤に対して高圧エアを混合し、霧状にした還元剤が、還元剤添加部１５を介して触媒１３の上流側に添加される。
【００２９】
かかるＳＣＲシステム３０において、一般的に、還元剤噴射後には、還元剤の貯蔵タンク３１側から排出弁３８を介して引き込むことにより、第１及び第２の還元剤通路１７、１８などに残存する還元剤をタンク３１内に還流させることが行われている。ただし、すべての還元剤を完全に戻すことは困難である。特に、還元剤添加部１５や還元剤噴射部３６、還元剤噴射部３６と第２の還元剤通路１８の接続箇所において、還元剤が溜まりやすくなっている。
【００３０】
この場合において、内燃機関が通常運転状態を継続しているなど、排気ガス温度が所定温度以上（例えば、１３５℃以上）である場合には、還元剤が結晶化することなく目詰まりは生じにくい。逆に、排気ガスの温度が所定温度以下（例えば、７０℃以下）である場合には、還元剤中の水分の蒸発が生じにくいため、還元剤が凍結しない限りは噴射孔の目詰まりを生じることは少ない。
一方、排気ガスの温度が所定範囲内（例えば、７０〜１３５℃）にある場合には、還元剤中の水分が蒸発する一方で、還元剤が溶解することがなく、結晶化して目詰まりを生じやすくなる。さらに、内燃機関を停止した状態で長期間放置しておいた場合にも、噴射孔先端に残存した還元剤中の水分が自然蒸発し、結晶化するおそれがある。
【００３１】
また、還元剤の結晶化以外にも、例えば、排気ガスに含まれるＰＭ等の異物が、還元剤添加部を介して還元剤通路等に入り込んで、通路内や還元剤噴射部等に蓄積することによって目詰まりを生じる場合がある。
【００３２】
このような目詰まりを生じた場合には、排気通路内に還元剤を十分に供給することができず、触媒に吸収されたＮＯXを還元させることができない。そこで、本実施形態のＳＣＲシステムにおいては、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりを迅速に発見し、内燃機関を停止させるか、あるいは、速やかに結晶化した還元剤を溶解させて適正な噴射状態を回復させる必要がある。
【００３３】
なお、還元剤の主成分として尿素を用いた場合の、還元剤が溶解しうる温度が約１３５℃、還元剤が結晶化しやすい温度が約７０℃であることを前提として説明しているが、それらの温度に限定することを意図するものではない。
【００３４】
（２）−２  触媒及び還元剤
ここで、かかるＳＣＲシステム３０に使用されるＮＯXを吸収する触媒１３に関し、種類については特に制限されるものではなく、公知のもの、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものを用いることができる。
また、ＳＣＲシステム３０で用いられるＮＯやＮＯ2を還元させるための還元剤についても特に制限されるものではない。本実施形態のＳＣＲシステムは、主として、尿素水、アンモニア水溶液等の液体の還元剤を用いた際の結晶化や、異物による目詰まりの有無を精度よく検証するものである。ただし、本発明は、還元剤として生ガス（ＨＣ）等を用いた際の、異物による目詰まりの有無についても同様に検証することができる。
【００３５】
（２）−３  還元剤添加部
また、本実施形態のＳＣＲシステム３０における排気通路２０内に還元剤を添加するための還元剤添加部１５は、添加ノズルや噴射弁等、特に制限されるものではない。すなわち、還元剤噴射部３６から噴射された液体の還元剤に対して高圧エアが混合され霧状となった還元剤を排気通路２０中に供給することができるものであれば好適に用いることができる。
【００３６】
また、還元剤添加部における少なくとも噴射孔の周囲に、結晶化した還元剤の主成分を溶解しうる温度以上に加熱するための加熱手段を備えることが好ましい。
この理由は、万が一、還元剤添加部の噴射孔において還元剤の主成分が結晶化してしまった場合、迅速に結晶化した還元剤を溶解させて、還元剤の適正な噴射状態を回復させることができるためである。
このような加熱手段としては、例えば、図２に示すように、還元剤添加部１５の先端が位置する領域の周囲あるいは内部に、電熱線７１を配置した構成とすることができる。ただし、このような電熱線に限られるものではなく、噴射孔の近傍を加熱できるものであれば好適に使用することができる。なお、還元剤として尿素水やアンモニア水溶液を用いる場合には、結晶化した還元剤の主成分を溶解させるべく、例えば、１３５℃以上に加熱できる加熱手段であることが必要とされる。
【００３７】
（２）−４  還元剤噴射部
また、本実施形態のＳＣＲシステム３０における液体の還元剤を還元剤添加部１５側に噴射する還元剤噴射部３６についても、噴射弁が一般的であるがこれに制限されるものではない。すなわち、貯蔵タンク３１内に貯蔵された液体の還元剤がポンプ３５等によって圧送されてきた場合に噴射できる構成であれば好適に用いることができる。
例えば、還元剤噴射部３６として噴射弁を用いた場合には、圧送されてくる液体の還元剤の圧力に応じて開弁され、還元剤添加部１５側に還元剤を噴射することができる。
また、還元剤噴射部３６における少なくとも噴射孔の周囲に、上述した還元剤添加部１５の加熱手段（図２を参照）と同様、還元剤の主成分が結晶化した場合に、この結晶化した還元剤を溶解しうる温度以上に加熱するための加熱手段を備えることが好ましい。
【００３８】
（２）−５  第１及び第２の還元剤通路
また、還元剤添加部１５と還元剤噴射部３６とをつなぐ第１の還元剤通路１７や、貯蔵タンク３１と還元剤噴射部３６とをつなぐ第２の還元剤通路１８は、それぞれ液体の還元剤や霧状の還元剤を通過させることができる管状部材であり、その断面形状や大きさ等は、特に制限されるものではない。
また、第１の還元剤通路１７の途中には、後述するエア通路１９が接続され、高圧エア発生手段３３からの高圧エアが還元剤噴射部３６から噴射された還元剤と混合される。
なお、この第１及び第２の還元剤通路１７、１８の途中においても、還元剤の主成分が結晶化する可能性がある箇所に、上述の加熱手段（図２を参照）を適宜配置しておくことが好ましい。
【００３９】
（２）−６  貯蔵タンク
また、貯蔵タンク３１は、液体の還元剤を貯蔵しておくことができるタンクであれば特に制限されるものではない。また、例えば、ポンプ３５等を備えることにより、還元剤噴射部３６に必要な流量の還元剤を圧送させることができる。
【００４０】
（２）−７  排出弁
また、第２の還元剤通路１８の途中に、還元剤の噴射後に、余剰の還元剤を貯蔵タンク３１に還流させるための排出弁３８を備えることが好ましい。この理由は、余剰の還元剤が残留して結晶化の原因となることを防ぐためである。
また、この排出弁３８は、本実施形態の第１のＳＣＲシステムを用いて還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８における目詰まりの有無を検証する際に、あらかじめ第２の還元剤通路１８内の圧力を低下させるためにも用いることができる。これによって、高圧エアによる圧力変動を検知しやすくするためである。
【００４１】
（２）−８  高圧エア発生手段
また、高圧エア発生手段３３は、還元剤噴射部３６から噴射された液体の還元剤を、霧状の還元剤にして還元剤添加部１５に移送するための高圧エアを発生させる手段であり、例えば、エアポンプやコンプレッサを用いることができる。
【００４２】
（２）−９  エア通路
また、エア通路１９は、高圧エア発生手段３３により発生させた高圧エアを、第１の還元剤通路１７に移送するための管状部材であり、その断面形状や直径等は特に制限されるものではない。
また、このエア通路の途中にはオリフィス４１を備えることが好ましい。この理由は、高圧エア発生手段３３で発生させた高圧エアの圧力を調整して第１の還元剤通路１７に移送させることができるためである。
【００４３】
（２）−１０  圧力センサ
また、本実施形態のＳＣＲシステム３０における第２の還元剤通路１８には、第２の還元剤通路１８内の圧力を測定するための圧力センサ４３ａを備えている。すなわち、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８において目詰まりを生じている場合には、第２の還元剤通路１８まで高圧エアが回りこみにくくなり、第２の還元剤通路１８内の圧力が上昇しにくくなるため、この圧力変動を検知して、容易に目詰まりの有無を検証することができる。
このような圧力センサ４３ａとしては特に制限されるものではなく、公知のものを適宜使用することができる。
【００４４】
また、圧力センサ４３ａの配置に関し、第２の還元剤通路１８の途中であれば特に制限されるものではないが、第２の還元剤通路１８における目詰まりの検証範囲を広くできることから、第２の還元剤通路１８における、できる限り貯蔵タンク３１に近い側に配置することが好ましい。すなわち、圧力センサ４３ａを貯蔵タンク３１にできるだけ近付けて配置することにより、圧力センサ４３ａと還元剤噴射部３６との間の距離を長く確保することができるため、第２の還元剤通路１８中における目詰まりの有無を検証できる領域を広く確保することができる。逆に言えば、圧力センサ４３ａが、還元剤噴射部３６と目詰まりを生じている箇所との間に配置されていると、目詰まりの有無にかかわらず圧力が上昇してしまうために、圧力変化の異常を検知することができなくなる。
【００４５】
（２）−１１  判定手段
また、本実施形態のＳＣＲシステム３０は、還元剤を供給しない状態において、高圧エア発生手段３３から第１の還元剤通路１７に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部３６を開状態とし、第２の還元剤通路１８内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８の目詰まりの有無を判定する判定手段４５を備えることを特徴とする。
すなわち、第１の還元剤通路１７に対して高圧エアを供給した場合に、仮に、還元剤噴射部３６が目詰まりを生じている場合には、高圧エアが第２の還元剤通路１８まで回りにくくなり、第２の還元剤通路１８内の圧力が上昇しにくくなるために、その圧力変動を検証することにより、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８内の目詰まりを容易に検知することができる。
より具体的な、検証方法については後述する。
【００４６】
（２）−１２  制御手段
また、図示しないが、ＳＣＲシステムにおいて、上述の判定手段によって、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路に目詰まりが生じていると判定された場合に、加熱手段によって結晶化した還元剤を溶解させるべく制御するための制御手段を備えることが好ましい。
この理由は、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりが検知された場合に対応させて加熱手段を動作させることにより、結晶化した還元剤の主成分を迅速に溶解させることができるためである。したがって、還元剤の適正な噴射状態を速やかに回復させることができる。
【００４７】
２．第１のＳＣＲシステムの目詰まり検証方法
以下、これまで説明した構成の第１のＳＣＲシステムを用いた目詰まり検証方法について、図３のフロー及び図４〜図５を参照しつつ説明する。
【００４８】
まず、ステップ１として、あらかじめ、第２の還元剤通路内の圧力を所定値以下としておくことが好ましい。例えば、第２の還元剤通路内の圧力の初期値が所定値を超える場合には、図４（ａ）に示すように、第２の還元剤通路１８に配置された排出弁３８を開いて、内部の圧力を所定値以下とすることが好ましい。
この理由は、高圧エアが第２の還元剤通路内に回り込んできた際に、第２の還元剤通路内の圧力変化を検知しやすくするためである。また、通常、還元剤噴射後に、余剰の還元剤を貯蔵タンク内に還流させるための排出弁が備えられていることから、当該排出弁を利用することにより、構成部材を増加させることなく、既存の弁を利用して、第２の還元剤通路内の圧力を低下させることができる。
【００４９】
また、この場合の第２の還元剤通路内の圧力値を、大気圧と実質的に等しくすることが好ましい。この理由は、圧力の初期値を、供給される高圧エアが第２の還元剤通路に回り込んだ場合の圧力と比較して十分に低い値に設定することにより、第２の還元剤通路内の圧力変化を容易に検知できるようにするためである。
ここで、「大気圧と実質的に等しい」圧力とは、大気圧と完全に一致する場合だけでなく、大気圧に近い圧力値を含むことを意味する。ただし、言うまでもなく、第２の還元剤通路内の圧力を大気圧に実質に等しい圧力値にすることは必須ではないものの、後の工程で高圧エアが第２の還元剤通路内に回り込んできた場合に、その圧力変化を検知できる程度に低下させることが必要とされる。
なお、排出弁３８を開いて、第２の還元剤通路１８内の圧力を低下させた場合には、再度、排出弁３８を閉じておく。
【００５０】
次に、ステップ２として、図４（ｂ）に示すように、還元剤を供給しない状態において、高圧エア発生手段３３から、第１の還元剤通路１７に高圧エア２１を供給する。この段階では、還元剤噴射部３６は閉じられており、供給された高圧エア２１の一部は還元剤添加部１５から放出される一方、第１の還元剤通路１７内の圧力が徐々に上昇する。
【００５１】
次いで、ステップ３として、図４（ｃ）に示すように、還元剤噴射部３６を開状態にする。すなわち、第１の還元剤通路１７に供給された高圧エア２１が第２の還元剤通路１８に流入しうる状態とする。
ここで、還元剤噴射部３６を開状態とする際には、高圧エア発生手段３３から供給される高圧エア２１の圧力が所定値を超えていることを確認した上で、開状態とすることが好ましい。この理由は、高圧エアの圧力が十分に高くなっていない場合には、高圧エアが第２の還元剤通路に回り込んだ場合であっても、第２の還元剤通路内の圧力変化を検知することが困難になる場合があるためである。
【００５２】
次いで、ステップ４として、図５（ａ）に示すように、第２の還元剤通路１８内に配置された圧力センサ４３ａにおける圧力変動を検証することにより、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８における目詰まりの有無を判定する。
これによって、還元剤噴射部又は第２の還元剤噴射部に目詰まりが生じている場合には、高圧エアが第２の還元剤通路に回り込むことがないか、あるいは、回り込むとしても微量であるために、第２の還元剤通路内の圧力が上昇しないか、あるいは、著しく遅い速度で上昇することになる。したがって、例えば、所定時間内に所定の圧力値まで上昇しない場合には、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりを有りと判定することができる。
一方、還元剤噴射部及び第２の還元剤通路が目詰まりを生じていない場合には、第２の還元剤通路内にも高圧エアが回り込み、第２の還元剤通路内の圧力が速やかに上昇するため、その圧力変化を容易に検知して、目詰まりが生じていないものと判定することができる。
【００５３】
目詰まりの有無を判定した後には、ステップ５として、図５（ｂ）に示すように、高圧エアの供給を停止するとともに、第２の還元剤通路１８に設けられた排出弁３８を再度開けて、第１及び第２の還元剤通路１７、１８等の内部の圧力を低下させて、目詰まりの検証を終了する。
【００５４】
ここで、図６を参照して、本実施形態にかかる第１の目詰まり検証方法を実施した場合における、第２の還元剤通路内の圧力変動について説明する。
図６は、横軸に時間の経過を示し、縦軸に圧力値を示している。また、図６中、点線Ａはエア通路のオリフィスの下流側における高圧エアの圧力値を示し、実線Ｂは還元剤噴射部が目詰まりを生じていない場合での第２の還元剤通路内の圧力値を示し、破線Ｃは還元剤噴射部が目詰まりを生じている場合での第２の還元剤通路内の圧力値を示している。また、鎖線Ｄは高圧エア発生手段における高圧エア供給バルブの開閉状態を示し、鎖線Ｅは第２の還元剤通路に設けられた排出弁の開閉状態を示し、鎖線Ｆは還元剤噴射部の開閉状態を示している。
【００５５】
まず、検証開始前のステップ０では、鎖線Ｄ、Ｅ、Ｆにそれぞれ示すように、高圧エア供給バルブが半分程度開かれ、排出弁及び還元剤噴射部は閉じられている。また、点線Ａに示すように、このときのエア通路内のオリフィスの下流側の圧力が高圧状態で保持されているとともに、実線Ｂ及び破線Ｃに示すように、第２の還元剤通路内の圧力は供給ポンプにより増圧された圧力を保持している。
【００５６】
次いで、ステップ１では、高圧エア供給バルブを閉じる一方で、第２の還元剤通路に設けられた排出弁を開き、第２の還元剤通路内の圧力を低下させる。これにしたがって、オリフィス下流側における高圧エアの圧力が低下し、低圧状態で維持される一方、第２の還元剤通路内の圧力は徐々に低下し、大気圧に近い圧力となる。
【００５７】
次いで、ステップ２では、高圧エア供給バルブを開け、第２の還元剤通路に設けられた排出弁を閉じる。これにしたがって、オリフィス下流側の圧力が上昇する。ただし、このとき、還元剤噴射部は閉じられたままであり、第２の還元剤通路内の圧力は依然として大気圧に近い圧力のまま維持される。
【００５８】
次いで、ステップ３及び４では、供給される高圧エアを所定値に維持した状態で還元剤噴射部を開状態とするとともに、第２の還元剤通路内の圧力変動をもとにして、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりの有無を検証する。
実線Ｂで示す、還元剤噴射部が目詰まりを生じていない場合においては、還元剤噴射部を開状態とした後およそ３〜４秒程度の間に、第２の還元剤通路内の圧力は、明らかにエア圧による上昇を示している。一方、破線Ｃで示す、還元剤噴射部が目詰まりを生じている場合においては、還元剤噴射部を開状態とした後、３０秒経過した状態であっても、第２の還元剤通路内の圧力はほとんど上昇していない。したがって、還元剤噴射部における目詰まりの有無の判断を容易に行うことができる。
このように圧力変動に差が見られることは、第２の還元剤通路内において目詰まりを生じている場合であっても同様であることは言うまでもない。
【００５９】
次いで、ステップ５では、高圧エア供給バルブを閉じるとともに、第２の還元剤通路に設けられた排出弁を開く。これによって、オリフィス下流側における高圧エアの圧力及び第２の還元剤通路内の圧力が低下し、目詰まりの検証工程を終了する。
【００６０】
以上のように、還元剤噴射部及び第２の還元剤通路の目詰まりが生じていない場合には、所定時間内に所定圧力まで第２の還元剤通路内の圧力が上昇することから、この第２の還元剤通路内の圧力変動を監視することによって、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路内の目詰まりの有無を検証することができる。
なお、この所要時間や圧力上昇のしきい値の設定は任意であり、排気浄化装置の性能や使用者のスペックに応じ、許容しうる目詰まりの度合いに対応させて、それらの値を設定することができる。
【００６１】
また、第１の目詰まり検証方法を実施することにより、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりを検知した場合には、それらの各部の周囲に設けた加熱手段を作動させるなどして、結晶化した還元剤の主成分を溶解させることが好ましい。また、異物による目詰まりの場合には、当該異物を除去する必要がある。
【００６２】
これまで説明した第１の目詰まり検証方法を行うタイミングについては特に制限されるものではないが、例えば、内燃機関の始動時に行うことが好ましい。この理由は、内燃機関の運転中では、目詰まりの検証を行っている間ＮＯXの浄化を中断せざるを得ない場合があるためである。また、内燃機関が運転状態にある場合には、排気ガスの熱等によって、目詰まりの原因となった結晶化した還元剤を溶解させることができ、目詰まりが自然的に解消される場合もあるためである。
したがって、内燃機関の始動時に目詰まりの有無を検証し、速やかに目詰まりを解消させた上で、通常運転を開始することが好ましい。
【００６３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、上述の第２のＮＯX浄化システムとして、尿素を還元剤として用いた第２のＳＣＲシステム及び当該第２のＳＣＲシステムを用いて行われる第２の目詰まり検証方法である。
なお、第１の実施の形態と同様の構成とすることができる点については適宜説明を省略し、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００６４】
１．第２のＳＣＲシステム
（１）内燃機関及び排気通路
第２のＳＣＲシステムによって浄化する排気ガスを排出する内燃機関や、内燃機関に備えられる運転状態検出手段、排気通路は、第１の実施の形態と同様の構成とすることができるために、ここでの説明は省略する。
【００６５】
（２）ＳＣＲシステム
（２）−１  基本的構成
図７は、本実施形態のＳＣＲシステム８０の構成例を示す図である。
本実施形態のＳＣＲシステム８０は、内燃機関の排気通路２０中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤５を用いて還元する触媒１３と、触媒１３の上流側で排気通路２０中に還元剤５を添加する還元剤添加部１５と、還元剤添加部１５に接続された還元剤通路１７と、当該還元剤通路１７に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部３６と、当該還元剤噴射部３６に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンク３１と、内部にオリフィス４１を備えるとともに、還元剤通路１７の途中に接続されたエア通路１９と、当該エア通路１９におけるオリフィス４１の上流側及び下流側に配置された二つの圧力センサ４３ｂ、４３ｃと、エア通路１９を介して還元剤通路１７に供給され、還元剤噴射部３６から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段３３と、還元剤噴射部３６を閉じた状態において、高圧エア発生手段３３から還元剤通路１７に高圧エアを供給し、二つの圧力センサ４３ｂ、３ｃによって測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部１５の目詰まりの有無を判定する判定手段８１と、を備えている。
【００６６】
ここで、かかるＳＣＲシステム８０に使用されるＮＯX触媒１３や還元剤、還元剤添加部１５、還元剤噴射部３６、還元剤通路（第１の還元剤通路）１７、貯蔵タンク３１、排出弁３８、高圧エア発生手段３３、還元剤が結晶化した場合の加熱手段を作動させる制御手段等については、第１の実施の形態と同様の構成とすることができる。
【００６７】
（２）−２  エア通路
一方、本実施形態のＳＣＲシステムに備えられるエア通路１９についても、基本的に第１の実施の形態と同様の構成とすることができる。ただし、本実施形態のＳＣＲシステム８０におけるエア通路１９の途中には、オリフィス４１を備えるとともに、当該オリフィス４１の上流側及び下流側に、それぞれ圧力センサ４３ｂ、４３ｃを備えている。すなわち、オリフィス４１を備えることにより、高圧エア発生手段３３で発生させた高圧エアの圧力を調整して第１の還元剤通路１７に移送させるとともに、オリフィス４１の上流側及び下流側の圧力を異ならせることができるために、上流側及び下流側における圧力を比較することで、還元剤添加部１５の目詰まりの有無を検証することができる。
なお、用いられるエア通路１９、オリフィス４１、及び圧力センサ４３ｂ、４３ｃについては、特に制限されるものではなく、それぞれ第１の実施の形態と同様に、公知のものを使用することができる。
【００６８】
（２）−３  判定手段
また、本実施形態のＳＣＲシステム８０は、還元剤噴射部３６を閉じた状態において、高圧エア発生手段３３から還元剤通路１７に高圧エアを供給し、第１及び第２の圧力センサ４３ｂ、４３ｃによって測定される圧力の値を比較することにより、還元剤添加部１５の目詰まりの有無を判定する判定手段８１を備えることを特徴とする。
すなわち、還元剤噴射部３６を閉じた状態で、還元剤通路１７に対して高圧エアを供給した場合に、還元剤添加部１５が目詰まりを生じていない場合には、高圧エアが還元剤添加部１５から放出され、エア通路１９のオリフィス４１の下流側における圧力は、上流側の圧力に比べて低くなる。一方、仮に、還元剤添加部１５が目詰まりを生じている場合には、高圧エアが外部に排出されにくくなるために、エア通路１９のオリフィス４１の下流側における圧力は、上流側の圧力と近似する値を示すことになる。したがって、オリフィス４１の上流側及び下流側における圧力の値を比較することにより、還元剤添加部１５の目詰まりを容易に検証することができる。
より具体的な、検証方法については後述する。
【００６９】
２．第２のＳＣＲシステムの目詰まり検証方法
以下、上述の構成の第２のＳＣＲシステムを用いた目詰まり検証方法について、図８のフロー、及び図９を参照しつつ説明する。
【００７０】
まず、ステップ１として、あらかじめ、還元剤通路内及びエア通路内の圧力を所定値以下としておくことが好ましい。この理由は、高圧エアが供給された際に、エア通路内の圧力変化を検知しやすくするためである。
なお、還元剤添加部として、通常使用される添加ノズルを使用する場合には、当該添加ノズルから内部のエアが放出されることにより圧力は低下する。
【００７１】
次いで、ステップ２として、図９（ａ）に示すように、還元剤噴射部３６を閉じた状態において、高圧エア発生手段３３から、還元剤通路１７に高圧エア２１を供給する。これによって、まず、オリフィス上流側のエア通路内が高圧エアによって満たされるとともに、オリフィス下流側に対しても徐々に高圧エアが流入していく。
【００７２】
次いで、ステップ３として、図９（ｂ）に示すように、エア通路１９内に配置されたオリフィス４１の上流側及び下流側の圧力値を、圧力センサ４３ｂ、４３ｃを用いて測定するとともに、それぞれ測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部１５における目詰まりの有無を判定する。
これによって、還元剤添加部１５に目詰まりが生じている場合には、高圧エア２１が外部に放出されることがないか、あるいは、放出されるとしても微量であるために、時間の経過に伴って、オリフィス４１の上流側の圧力と、下流側の圧力とが近似してくることになる。したがって、例えば、所定時間内にオリフィス４１の上流側の圧力と下流側の圧力との差が所定範囲内になった場合には、還元剤添加部１５における目詰まりを有りと判定することができる。
一方、還元剤添加部１５が目詰まりを生じていない場合には、還元剤通路１７内に供給された高圧エア２１が還元剤添加部１５から放出されるため、オリフィス４１の下流側の圧力は一定以上上昇することがないため、目詰まりが生じていないものと判定することができる。
【００７３】
目詰まりの有無を判定した後には、ステップ４として、高圧エア発生手段３３からの高圧エアの供給を停止し、目詰まりの検証を終了する。
【００７４】
ここで、図１０を参照して、本実施形態にかかる第２の目詰まり検証方法を実施した場合における、エア通路内のオリフィスの下流側における圧力変動について説明する。
図１０は、横軸に時間の経過を示し、縦軸に圧力値を示している。また、図１０中、実線Ａはオリフィス上流側のエア通路内の高圧エアの圧力値を示し、点線Ｂはオリフィス下流側のエア通路内の圧力値を示している。また、鎖線Ｃは高圧エア発生手段における高圧エア供給バルブの開閉状態を示している。
【００７５】
この図１０に示すように、ステップ１では、鎖線Ｃに示すように、高圧エア供給バルブが閉じられるとともに、点線Ａ、実線Ｂに示すように、オリフィス上流側及び下流側それぞれの圧力値はほぼ同じ圧力で保持されている。
次いで、ステップ２〜３では、高圧エア供給バルブを開くとともに、オリフィスの上流側及び下流側における圧力の値をもとにして、還元剤添加部における目詰まりの有無を検証する。このデータでは、オリフィス上流側の圧力が速やかに上昇するとともに、その後も徐々に上昇し、開弁後およそ７〜８秒後には所定の高圧状態で保持される。これに対し、オリフィス下流側の圧力は、開弁後徐々に上昇するものの、およそ５〜６秒経過後は、オリフィスの絞りによって上流側の圧力よりも明らかに低い圧力状態のまま一定の値を維持している。なお、このデータは、目詰まりを生じていない還元剤添加部を使用したことから、高圧エア供給バルブを開放した後、所定時間経過後であっても、オリフィスの上流側及び下流側における圧力の値は近似することがないという結果が見られた。
【００７６】
以上のように、還元剤添加部の目詰まりが生じていない場合には、オリフィスの上流側及び下流側におけるエア通路内の圧力が近似してくることがないことから、この二つの圧力の値を比較することによって、還元剤添加部の目詰まりの有無を検証することができる。
ただし、目詰まりを無しと判定する際の時間や圧力差のしきい値の設定は任意であり、排気浄化装置の性能や使用者のスペックに応じ、許容しうる目詰まりの度合いに対応させて、それらの値を設定することができる。
【００７７】
また、第２の目詰まり検証方法を実施することにより、還元剤添加部における目詰まりが検知された場合には、還元剤添加部の周囲に設けた加熱手段を作動させるなどして、結晶化した還元剤の主成分を溶解させることが好ましい。また、異物による目詰まりの場合には、当該異物を除去する必要がある。
【００７８】
なお、これまで説明した第２の目詰まり検証方法を行うタイミングについても、第１の目詰まり検証方法と同様、特に制限されるものではなく、例えば、内燃機関の始動時に行うことが好ましい。したがって、内燃機関の始動時に目詰まりの有無を検証し、速やかに目詰まりを解消させた上で、通常運転を開始することが好ましい。
【００７９】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、上述の第３のＮＯX浄化システムとして、尿素を還元剤として用いた第３のＳＣＲシステム及び当該第３のＳＣＲシステムを用いて行われる第３の目詰まり検証方法である。
なお、第１又は第２の実施の形態と同様の構成とすることができる点については適宜説明を省略し、第１又は第２の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００８０】
１．第３のＳＣＲシステム
（１）内燃機関及び排気通路
第３のＳＣＲシステムによって浄化する排気ガスを排出する内燃機関や、内燃機関の運転状態検出手段、排気通路は、第１の実施の形態と同様の構成とすることができるために、ここでの説明は省略する。
【００８１】
（２）ＳＣＲシステム
（２）−１  基本的構成
図１１は、本実施形態のＳＣＲシステム９０の構成例を示す図である。
本実施形態のＳＣＲシステム９０は、内燃機関の排気通路２０中に備えられ、排気ガス中のＮＯXを吸収するとともに還元剤を用いて還元する触媒１３と、触媒１３の上流側で排気通路３０中に還元剤５を添加する還元剤添加部１５と、還元剤添加部１５に接続された第１の還元剤通路１７と、当該第１の還元剤通路１７に対して還元剤を噴射する還元剤噴射部３６と、当該還元剤噴射部３６に接続された第２の還元剤通路１８と、当該第２の還元剤通路１８に配置され、当該第２の還元剤通路１８内の圧力を測定する第１の圧力センサ４３ａと、第２の還元剤通路１８を介して還元剤噴射部３６に移送される還元剤が貯蔵された貯蔵タンク３１と、内部にオリフィス４１を備えるとともに、第１の還元剤通路１８の途中に接続されたエア通路１９と、当該エア通路１９におけるオリフィス４１の上流側及び下流側に配置された第２及び第３の圧力センサ４３ｂ、４３ｃと、エア通路１９を介して第１の還元剤通路１７に供給され、還元剤噴射部３６から噴射される還元剤に対して混合される高圧エアを発生させる高圧エア発生手段３３と、還元剤噴射部３６を閉じた状態において、高圧エア発生手段３３から第１の還元剤通路１７に高圧エアを供給し、第２及び第３の圧力センサ４３ｂ、４３ｃによって測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部１５の目詰まりの有無を判定する第１の判定手段４５と、高圧エア発生手段３３から第１の還元剤通路１７に高圧エアを供給するとともに還元剤噴射部３６を開状態とし、第２の還元剤通路１８内の圧力を所定時間測定して、測定される圧力値の変動を検証することにより、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８の目詰まりの有無を判定する第２の判定手段８１と、を備えている。
【００８２】
すなわち、第３のＳＣＲシステム９０においては、第１の実施の形態における判定手段（第１の判定手段）４５と、第２の実施の形態における判定手段（第２の判定手段）８１をともに備えていることを特徴とする。それぞれの判定手段の詳細については、第１の実施の形態及び第２の実施の形態におけるそれぞれの判定手段と同様の構成とすることができるため、ここでの説明を省略する。
また、かかるＳＣＲシステム９０に使用されるＮＯX触媒１３や還元剤５、還元剤添加部１５、還元剤噴射部３６、第１及び第２の還元剤通路１７、１８、貯蔵タンク３１、排出弁３８、高圧エア発生手段３３、エア通路１９、圧力センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、還元剤が結晶化した場合の加熱手段を作動させる制御手段等についても、第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様の構成とすることができる。
【００８３】
２．第３のＳＣＲシステムの目詰まり検証方法
以下、上述の構成の第３のＳＣＲシステムを用いた目詰まり検証方法について、図１２のフロー、及び図１３〜図１４を適宜参照しつつ説明する。
【００８４】
まず、ステップ１として、あらかじめ、第１及び第２の還元剤通路内及びエア通路内の圧力を所定値以下としておくことが好ましい。この理由は、高圧エアが供給された際に、それぞれの通路内の圧力変化を検知しやすくするためである。
例えば、第１の実施の形態と同様、図１３（ａ）に示すように、第２の還元剤通路１８に設けられた排出弁３８を開くことにより、当該排出弁３８や還元剤添加部１５等から通路内のエアや還元剤を除去することができ、それぞれの通路内の圧力を低下させることができる。
なお、排出弁３８を開いて、第２の還元剤通路１８内の圧力を低下させた場合には、再度、排出弁３８を閉じておく。
【００８５】
次いで、ステップ２として、図１３（ｂ）に示すように、還元剤噴射部３６を閉じた状態において、高圧エア発生手段３３から、第１の還元剤通路１７に高圧エア２１を供給する。これによって、まず、オリフィス４１上流側のエア通路１９内が高圧エア２１によって満たされるとともに、オリフィス４１下流側に対しても徐々に高圧エア２１が流入していく。
【００８６】
次いで、ステップ３として、図１３（ｃ）に示すように、エア通路１９内に配置されたオリフィス４１の上流側及び下流側の圧力値を、圧力センサ４３ｂ、４３ｃを用いて測定するとともに、それぞれ測定される圧力値を比較することにより、還元剤添加部１５における目詰まりの有無を判定する。
これによって、還元剤添加部１５に目詰まりが生じている場合には、オリフィス４１の上流側の圧力と、下流側の圧力とが近似してくることになるため、例えば、所定時間内にオリフィス４１の上流側の圧力と下流側の圧力との差が所定範囲内になった場合には、還元剤添加部１５における目詰まりを有りと判定することができる。
一方、還元剤添加部１５が目詰まりを生じていない場合には、還元剤通路１７内に供給された高圧エアが還元剤添加部１５から放出され、オリフィス４１の下流側の圧力は一定以上上昇することがないため、目詰まりが生じていないものと判定することができる。
【００８７】
次いで、引き続き還元剤を供給しない状態において、高圧エア発生手段から、第１の還元剤通路に高圧エアを供給し続ける。この段階では、還元剤噴射部は閉じられており、供給された高圧エアの一部は還元剤添加部から放出される一方、第１の還元剤通路内の圧力は徐々に上昇する。
【００８８】
次いで、ステップ４として、図１４（ａ）に示すように、還元剤噴射部３６を開状態にする。すなわち、第１の還元剤通路１７に供給された高圧エア２１が第２の還元剤通路１８に流入しうる状態とする。
ここで、第１の実施の形態と同様、還元剤噴射部３６を開状態とする際には、高圧エア発生手段３３から供給される高圧エア２１の圧力が所定値を超えていることを確認した上で、開状態とすることが好ましい。
【００８９】
次いで、ステップ５として、図１４（ｂ）に示すように、第２の還元剤通路１８内に配置された圧力センサ４３ａにおける圧力変動を検証することにより、還元剤噴射部３６又は第２の還元剤通路１８における目詰まりの有無を判定する。
これによって、還元剤噴射部又は第２の還元剤噴射部に目詰まりが生じている場合には、所定時間内に所定の圧力値まで上昇しないことから、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりを有りと判定することができる。
一方、還元剤噴射部及び第２の還元剤通路が目詰まりを生じていない場合には、第２の還元剤通路内の圧力が速やかに上昇するため、その圧力変化を検知して、目詰まりが生じていないものと容易に判定することができる。
【００９０】
このとき、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路の目詰まりを有りと判定する際の、時間や圧力のしきい値を、先に検証した還元剤添加部の目詰まりの度合いに応じて設定することが好ましい。
この理由は、還元剤添加部の目詰まりの度合い、例えば、完全に詰まっているか、まったく詰まっていないか、半分程度詰まっているかによって、高圧エアが第２の還元剤通路に回り込む速度が異なるためである。
したがって、例えば、還元剤添加部が完全に詰まっている場合には、還元剤噴射部を開状態としたときに、第２の還元剤通路側に高圧エアが回り込む速度が速くなるために、目詰まり無しと判定される、所定の圧力まで上昇する時間を短く設定することが好ましい。一方、例えば、還元剤添加部の目詰まりの度合いが低くなるにつれ、還元剤噴射部を開状態としたときに、第２の還元剤通路側に高圧エアが回り込む速度が遅くなるために、目詰まり無しと判定される、所定の圧力まで上昇する時間をより長く設定することが好ましい。
これによって、還元剤添加部の目詰まりの状態に対応させて、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりを精度よく検証することができる。
【００９１】
目詰まりの有無を判定した後には、ステップ６として、図１４（ｃ）に示すように、高圧エアの供給を停止するとともに、第２の還元剤通路１８に設けられた排出弁３８を再度開けて、第１及び第２の還元剤通路１７、１８等の内部の圧力を低下させて、目詰まりの検証を終了する。
【００９２】
以上説明した、第３の目詰まり検証方法を実施するにあたっては、それぞれ第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の条件で実施することができる。
さらに、第３の目詰まり検証方法についても、内燃機関の始動時に行うことが好ましい。また、還元剤添加部や、還元剤噴射部又は第２の還元剤通路における目詰まりが検知された場合には、それらの各部の周囲に設けた加熱手段を作動させて、結晶化した還元剤の主成分を溶解させることが好ましい。また、異物による目詰まりの場合には、当該異物を除去する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明によれば、ＮＯX浄化システムに所定の判定手段を備えたことにより、還元剤添加部又は、還元剤噴射部及び第２の還元剤通路における目詰まりの有無を精度よく検証できるようになった。また、ＮＯX浄化システムの目詰まりの検証を実施するにあたり、検証する対象箇所以外の弁や通路を遮断して、所定箇所での圧力値を測定することにより、還元剤添加部又は、還元剤噴射部及び第２の還元剤通路における目詰まりの有無を精度よく検証できるようになった。
したがって、尿素やＨＣを還元剤として用いたＮＯX浄化システムにおける、還元剤の結晶化や異物の侵入に起因する供給系統内の目詰まりを容易にかつ精度よく検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】第１の実施の形態のＳＣＲシステムの構成例を示す図である。
【図２】還元剤添加部の加熱手段の例を示す図である。
【図３】第１の目詰まり検証方法のフローを示す図である。
【図４】第１の目詰まり検証方法を説明するために供する図である（その１）。
【図５】第１の目詰まり検証方法を説明するために供する図である（その２）。
【図６】第２の還元剤通路内の圧力変動を示す図である。
【図７】第２の実施の形態のＳＣＲシステムの構成例を示す図である。
【図８】第２の目詰まり検証方法のフローを示す図である。
【図９】第２の目詰まり検証方法を説明するために供する図である。
【図１０】オリフィス上流側及び下流側のエア通路内における圧力変動を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態のＳＣＲシステムの構成例を示す図である。
【図１２】第３の目詰まり検証方法のフローを示す図である。
【図１３】第３の目詰まり検証方法を説明するために供する図である（その１）。
【図１４】第３の目詰まり検証方法を説明するために供する図である（その２）。
【図１５】従来のＮＯX浄化装置の構成を説明するために供する図である。
【符号の説明】
【００９５】
５：還元剤、１３：触媒、１５：還元剤添加部、１７：第１の還元剤通路、１８：第２の還元剤通路、１９：エア通路、２０：排気通路、２１：高圧エア、３０：第１のＳＣＲシステム、３１：貯蔵タンク、３３：エアコンプレッサ、３５：還元剤供給ポンプ、３６：還元剤噴射部、３７：高圧エア供給バルブ、３８：排出弁、４１：オリフィス、４３ａ・４３ｂ・４３ｃ：圧力センサ、４５：判定手段（第１の判定手段）、７１：加熱手段、８０：第２のＳＣＲシステム、８１：判定手段（第２の判定手段）、９０：第３のＳＣＲシステム
【図１】
2007138719.tif 000003
【図２】
2007138719.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007138719.tif 000011
【図１０】
2007138719.tif 000012
【図１１】
2007138719.tif 000013
【図１２】
2007138719.tif 000014
【図１３】
2007138719.tif 000015
【図１４】
2007138719.tif 000016
【図１５】
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