CN106988836B - 还原剂喷射装置的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明在还原剂的喷射控制中，对在喷射阀发生的异常是开固接或是闭固接进行辨别。本发明是一种还原剂喷射装置的控制装置，用于控制还原剂喷射装置，上述还原剂喷射装置借助安装在内燃机的排气管上的喷射阀，将用于净化内燃机的排气中的NOx的还原剂喷射至被配设于排气通路的还原催化剂的上游侧，控制装置具备喷射控制部和异常判定部，喷射控制部控制将还原剂压送的泵的输出，使得被供给至喷射阀的还原剂的压力为既定的目标值，并且控制喷射阀的开阀动作，异常判定部基于还原剂的喷射控制的执行中的对上述喷射阀通电的电流波形及泵的输出，将喷射阀的开固接或闭固接进行区别，并且对喷射阀的异常进行判定。

Description

还原剂喷射装置的控制装置

技术领域

本发明涉及还原剂喷射装置的控制装置，所述还原剂喷射装置的控制装置用于控制将还原剂供给至内燃机的排气通路的还原剂喷射装置。

背景技术

在搭载于车辆的柴油发动机等内燃机的排气中包括有NOx（氮氧化物）。作为用于通过将该NOx还原来分解成氮或水等从而将排气净化的装置，尿素选择性催化还原（SCR，Selective Catalystic Reduction）系统被实用化。尿素选择性催化还原系统作为还原剂使用尿素水溶液，使排气中的NOx与氨反应，由此将NOx分解。

该尿素选择性催化还原系统具备配置于排气通路的选择性还原催化剂、用于将尿素水溶液供给到比选择性还原催化剂靠上游侧的排气通路的还原剂喷射装置。选择性还原催化剂具有以下功能：吸附尿素水溶液分解而生成的氨，促进流入的排气中的NOx与氨进行还原反应。此外，还原剂喷射装置具备将被收纳于储藏罐内的尿素水溶液压送的泵、将被泵压送的尿素水溶液喷射的喷射阀、进行泵及喷射阀的控制的控制装置。

在尿素选择性催化还原系统中使用的尿素水溶液根据浓度不同而冻结温度不同。即使是最低冻结温度，该温度也是负11℃左右。因此，在内燃机停止时，尿素水溶液被从还原剂喷射装置内回收至储藏罐，以免在停车时尿素水溶液冻结，体积膨张，使得泵或喷射阀、流通有尿素水溶液的配管等破损。被回收的尿素水溶液在还原剂喷射装置的起动时被再充填至还原剂喷射装置内。

另一方面，若喷射阀暴露在高温中，则有下述情况：附着于喷射阀的尿素水溶液的溶剂蒸发，浓度上升，冻结温度上升，由此，尿素水溶液发生结晶化。例如，若在内燃机停止时，喷射阀的冷却机构的功能停止，则受到残留的排气热的影响，附着于喷射阀的尿素水溶液可能被加热，发生结晶化。此外，即使在内燃机的运转中，在长时间不进行尿素水溶液的喷射的情况下，附着于喷射阀的尿素水溶液可能被排气热加热，发生结晶化。若尿素水溶液发生结晶化，则喷射阀的阀体发生固接（固着），可能发生喷孔打开的状态下不能关闭的开固接或喷孔呈关闭状态的闭固接。

进而，排气中包括的煤等微粒经由喷孔侵入至喷射阀内，附着于阀体的滑动部分或落座部分等，由此可能发生上述的开固接或闭固接。

这里，在喷射阀发生固接的情况下，根据该固接是开固接还是闭固接，应该采取的处理也不同。例如，喷射阀呈闭固接状态的情况，在维持泵的驱动的状态下，尿素水溶液也不漏出至排气管内，但喷射阀呈开固接状态的情况，在维持泵的驱动的状态下，呈尿素水溶液流出的状态，所以需要使泵的驱动停止。

在专利文献1中，提出下述还原剂喷射阀的异常判定装置，该还原剂喷射阀的异常判定装置在发生喷射阀的阀体的动作不良的情况下，能够高精度地辨别喷射阀的开固接状态或闭固接状态。具体地，公开下述异常判定装置，该异常判定装置基于将相对于喷射阀供给尿素水溶液的还原剂通路内减压时的还原剂通路内的压力变化，辨别阀体的动作不良是由于开固接导致的还是由于闭固接导致的。

专利文献1：日本特开2012-102637号公报。

专利文献1中公开的异常判定装置仅能够在内燃机的停止时等停止由还原剂喷射装置进行的尿素水溶液的喷射控制时，执行开固接或闭固接的辨别。即，专利文献1公开的异常判定装置不能在尿素水溶液的喷射控制中执行开固接或闭固接的辨别，所以在尿素水溶液的喷射控制开始后在喷射阀上发现某些异常的情况下，不得不禁止喷射控制。可以想到，若在尿素水溶液的喷射控制中也能够辨别喷射阀的开固接状态或闭固接状态，则在不妨碍由喷射阀进行的尿素水溶液的喷射控制的情况下，能够使喷射控制继续。

此外，在停止尿素水溶液的喷射控制时，即使发生喷射阀的固接，在该固接是由尿素水溶液的结晶化产生的情况下，结晶化的尿素水溶液被浸于液体的尿素水溶液，由此再次液化，有阀体的动作不良得以改善的情况。即，在喷射控制开始前喷射阀发生固接的情况下，有时能够尝试结晶化的尿素水溶液的融解。但是，即使在尝试结晶化的尿素水溶液的融解的情况下，在融解不充分的情况下，在尿素水溶液的喷射控制的开始后，有时辨别成喷射阀异常。该情况下，在喷射阀为闭固接状态的情况下，即使维持泵的驱动也不呈尿素水溶液流出状态，所以能够在禁止喷射控制前，再次尝试结晶化的尿素水溶液的融解。因此，为了改善结晶化的尿素水溶液的融解不充分的状态，也希望在尿素水溶液的喷射控制中能够辨别喷射阀的开固接状态或闭固接状态。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，本发明的目的是，提供一种还原剂喷射装置的控制装置，所述还原剂喷射装置的控制装置在还原剂的喷射控制中能够辨别在喷射阀上发生的异常是开固接还是闭固接。

为了解决上述问题，根据本发明的观点，提供一种还原剂喷射装置的控制装置，上述控制装置用于控制还原剂喷射装置，上述还原剂喷射装置借助安装在内燃机的排气管上的喷射阀，将用于净化上述内燃机的排气中的NOx的还原剂喷射至被配设在排气通路上的还原催化剂的上游侧，其特征在于，具备喷射控制部和异常判定部，上述喷射控制部控制将还原剂压送的泵的输出，使得被供给至喷射阀的还原剂的压力为既定的目标值，并且上述喷射控制部控制喷射阀的开阀动作，上述异常判定部基于还原剂的喷射控制的执行中的对喷射阀通电的电流波形及泵的输出，将喷射阀的开固接或闭固接进行区别，并且对喷射阀的异常进行判定。

也可以是，异常判定部在电流波形上未发现变化点并且在泵的输出被维持在第1范围内的情况下，判定为喷射阀处于开固接状态，在电流波形上未发现变化点并且泵的输出被维持在比上述第1范围小的值的第2范围内的情况下，判定为喷射阀处于闭固接状态。

也可以是，异常判定部在判定为喷射阀处于开固接状态的情况下，使还原剂的喷射控制中止。

也可以是，具备复原控制部，上述复原控制部在借助异常判定部判定为喷射阀处于闭固接状态的情况下，将被供给于喷射阀的还原剂暂时回收之后，对喷射阀进行再供给。

也可以是，异常判定部在判定为喷射阀处于闭固接状态的次数为既定的阈值以上的情况下，禁止喷射阀的喷射控制的执行。

也可以是，具备压力判定部，上述压力判定部在还原剂喷射装置的起动时及由复原控制部进行的还原剂的再供给时，在将被供给至喷射阀的还原剂的压力升高的状态下，使将还原剂压送的泵的输出恒定，并且基于在将喷射阀维持在开阀状态下时的还原剂的压力，判定喷射阀是否发生堵塞，在借助压力判定部判定为不存在异常的情况下，喷射控制部开始还原剂的喷射控制，异常判定部对喷射阀的异常进行判定。

也可以是，具备复原控制部，上述复原控制部在借助压力判定部判定为存在异常的情况下，将被供给于喷射阀的还原剂暂时回收之后，对喷射阀进行再供给。

也可以是，压力判定部在判定为存在异常的次数为既定的阈值以上的情况下，禁止喷射阀的喷射控制的执行。

如以上说明，根据本发明，能够在还原剂的喷射控制中，对在喷射阀处发生的异常是开固接或是闭固接进行辨别。

附图说明

图1是表示具备涉及本发明的实施方式的还原剂喷射装置的尿素选择性催化还原系统的示意图。

图2是表示涉及该实施方式的还原剂喷射装置的控制装置的结构例的框图。

图3是表示涉及该实施方式的还原剂喷射装置的各控制模式下的状态的说明图。

图4是用来说明基于压力的喷射阀的堵塞判定的图。

图5是用来说明基于电流波形的喷射阀的异常判定的图。

图6是用来说明基于泵输出的喷射阀的异常判定的图。

图7是表示由涉及该实施方式的还原剂喷射装置的控制装置进行的处理的流程图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的优选的实施方式详细地说明。另外，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能构成的构成要素，附加相同的附图标记，由此省略重复的说明。

<1.尿素选择性催化还原系统的整体结构>

首先，对具备还原剂喷射装置20的尿素选择性催化还原系统10的整体结构的一例进行说明。图1是表示尿素选择性催化还原系统10的概略结构的说明图。尿素选择性催化还原系统10具备还原催化剂13和还原剂喷射装置20，所述还原催化剂13被配设于连接在以柴油发动机等为代表的内燃机5的排气系统上的排气管11的途中，所述还原剂喷射装置20在比还原催化剂13靠上游侧将还原剂喷射至排气通路内。尿素选择性催化还原系统10是如下系统：被搭载于车辆、建筑机械、农机等，使用尿素水溶液作为还原剂，将从内燃机5排出的排气中的NOx还原来分解，由此将排气净化。

尿素水溶液例如可以是冻结温度最低、浓度约32.5%的尿素水溶液。该情况下的冻结温度为约-11℃。该尿素水溶液具有随着浓度上升冻结温度上升的特性，作为溶剂的水分蒸发，由此容易发生结晶化。

还原催化剂13将内燃机5的排气中所含的NOx用尿素水溶液选择性地还原。在本实施方式中，由还原剂喷射装置20喷射的尿素水溶液分解而生成的氨被吸附于还原催化剂13，流入至还原催化剂13的排气中的NOx与氨反应，由此被还原。该还原催化剂13具有催化剂温度越高氨的能够吸附量越减少的特性。此外，还原催化剂13具有相对于能够吸附量的实际的氨的吸附率越高NOx的还原效率越高的特性。

还原剂喷射装置20将作为还原剂的尿素水溶液喷射至比还原催化剂13靠上游侧的排气通路内。尿素水溶液的喷射量基于排气中所含的NOx的浓度、还原催化剂13中的氨的能够吸附量、还原催化剂13的温度等，控制成NOx或氨不流出至还原催化剂13的下流侧。

在比还原催化剂13靠上游侧的排气管11上，安装有用于检测排气温度Tgas的温度传感器15。被温度传感器15检测的排气温度Tgas也被用于还原催化剂13的温度推定。此外，也可以在排气管11上设置图中未示出的NOx浓度传感器或氨传感器等。

<2．还原剂喷射装置>

接着，对还原剂喷射装置20的结构的一例详细地进行说明。如图1所示，还原剂喷射装置20具备喷射阀31和泵单元40，所述喷射阀31被固定在比还原催化剂13靠上游侧的排气管11上，所述泵单元40具有压送尿素水溶液的泵41。泵41及喷射阀31被控制装置100驱动控制。控制装置100能够从内燃机5的控制装置70取得内燃机5的燃料喷射量、喷射时机、发动机转速等有关运转状态的信息。

储藏罐50和泵41被第1还原剂通路58连接，泵41和喷射阀31被第2还原剂通路57连接。在第2还原剂通路57上，连接有另一端连接于储藏罐50的回程通路59，在回程通路59上具备流孔45。流孔45设置成第2还原剂通路57内的压力容易保持。此外，在第2还原剂通路57上，具备压力传感器43，所述压力传感器43用于表示被供给于喷射阀31的尿素水溶液的压力Pu，用于检测第2还原剂通路57内的压力。

喷射阀31例如使用通过通电控制来切换开阀及闭阀的电磁式喷射阀。该喷射阀31具备线圈，具有阀体借助由向该线圈通电产生的磁力来移动从而开阀的构造。在本实施方式中，为了控制成被供给至喷射阀31的尿素水溶液的压力Pu为既定的目标值Ptgt，控制装置100对应尿素水溶液的目标喷射量调节开阀时间。该喷射阀31直接将尿素水溶液喷射至排气管11内，以喷孔面对排气管11内的方式安装在排气管11上。

喷射阀31被保持在冷却罩内，在该冷却罩中，内燃机5的冷却水能够流通。冷却罩内的冷却水的通路构成冷却水循环通路87的一部分。冷却水循环通路87从设置于内燃机5的冷却装置60的冷却通路86分岔，经由喷射阀31的冷却罩，再次合流至内燃机5的冷却通路86。在内燃机5启动后，在冷却水循环通路87中总是流有冷却水。因此，在内燃机5的运转中，在由于高温的排气热等使得喷射阀31能够被加热的状况下，在冷却水循环通路87中流有冷却水，抑制喷射阀31过热。

泵41例如由电动式的隔膜泵或马达泵构成。泵41的输出被基于从控制装置100输出的控制信号控制。在本实施方式中，控制装置100基于被压力传感器43检测的压力Pu和目标值Ptgt的偏差ΔP对泵41的输出进行反馈控制，使得被供给至喷射阀31的压力Pu维持为既定的目标值Ptgt。

在泵单元40中，具备流路切换阀71，所述流路切换阀71用于切换被泵41压送的尿素水溶液的流动方向。流路切换阀71例如由电磁切换阀构成，被控制装置100驱动。在本实施方式中，流路切换阀71切换为第1状态和第2状态，所述第1状态将泵41的吸入侧和第1还原剂通路58、及将泵41的排出侧和第2还原剂通路57分别连接，所述第2状态将泵41的排出侧和第1还原剂通路58、及将泵41的吸入侧和第2还原剂通路57分别连接。

在进行向排气管11内的尿素水溶液的喷射控制的情况下，流路切换阀71工作，使得尿素水溶液从储藏罐50侧流向喷射阀31侧。此外，在将还原剂喷射装置20内的尿素水溶液回收至储藏罐50的情况下，流路切换阀71工作，使得尿素水溶液从喷射阀31侧流向储藏罐50侧。另外，也可以取代使用流路切换阀71，通过使用能够反转的泵，能够回收尿素水溶液。

内燃机5的冷却水在还原剂喷射装置20中循环。从内燃机5的冷却装置60分岔的冷却水循环通路85在途中分岔成通过喷射阀31的冷却罩的冷却水循环通路87和通过储藏罐50及泵单元40的冷却水循环通路89。其中，在冷却水循环通路89中设置有被控制装置100驱动的开闭阀81，能够切换冷却水的流通及切断。在内燃机5的运转中，冷却水总是在冷却水循环通路87中流过，将喷射阀31冷却。另一方面，在冷却水循环通路89中流过的冷却水用作升温媒介，在需要加热储藏罐50或泵单元40时打开开闭阀81，冷却水流动。

<3.控制装置>

接着，对用于涉及本实施方式的还原剂喷射装置20的控制的控制装置100的结构例进行说明。控制装置100构成为具备众所周知的微型计算机、泵41及喷射阀31、流路切换阀71的驱动回路等。图2是功能性地表示控制装置100的构成的框图。此外，图3分别表示由压力判定部105进行的堵塞判定执行时、由喷射控制部101进行的尿素水溶液的喷射控制执行时、及由复原控制部107进行的复原控制执行时的泵41、尿素水溶液的流动、及喷射阀31的控制状态。

控制装置100具备喷射控制部101、异常判定部103、压力判定部105、复原控制部107。这些各部分可以具体地通过由微型计算机执行程序来实现。对于控制装置100直接或经由控制器局域网络等的总线分布（CAN等的总线分布）输入压力传感器43或温度传感器15的检测信号、及关于内燃机5的运转状态的信息等。此外，控制装置100具备随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）或只读存储器（ROM，Read Only Memory）等图中未示出的存储元件。这些存储元件存储由微型计算机执行的程序、被用于运算处理的各种参数、运算结果、检测结果等。

（3-1.喷射控制部）

喷射控制部101为了净化内燃机5的排气中所含的NOx，执行将尿素水溶液喷射至排气管11内的喷射控制。在本实施方式中，喷射控制部101在由后述的由压力判定部105判定在喷射阀31处不存在异常的情况下，开始尿素水溶液的喷射控制。喷射控制部101执行泵41的输出控制、及喷射阀31的通电控制。喷射控制部101读取压力传感器43的检测信号，对泵41的输出进行反馈控制，使得被供给至喷射阀31的尿素水溶液的压力Pu为既定的目标值Ptgt。此外，喷射控制部101算出尿素水溶液的目标喷射量，并且基于算出的目标喷射量控制喷射阀31的开阀时间。

如图3所示，在喷射控制执行时，泵41的输出基于尿素水溶液的压力Pu被反馈控制。此外，保持流路切换阀71，使得尿素水溶液从储藏罐50侧朝向喷射阀31侧（正向）流动。此外，喷射阀31控制向喷射阀31的通电时间，使得基于目标喷射量调节开阀时间。在本实施方式中，喷射控制部101基于目标喷射量控制既定的喷射周期中的开阀时间的比即占空率。

例如，喷射控制部101可以基于内燃机5的排气中的NOx量，求出用于还原该NOx的必要的氨量，并且求出相对于还原催化剂13的氨的目标吸附量过多或不足的氨量，将对应于这些量的总和的尿素水溶液的量设为目标喷射量。作为排气中的NOx量，可以使用对基于内燃机5的运转状态推定的NOx浓度、或由NOx传感器检测的NOx浓度乘以排气流量来求出的NOx量。并且，喷射控制部101求出对应于算出的NOx量的氨量。

此外，作为还原催化剂13的氨的目标吸附量，可以使用相对于能够吸附量乘以目标吸附率的值，所述能够吸附量对应于基于排气温度Tgas 推定的催化剂温度。目标吸附率例如可以设为70~80%。通过将目标吸附率设为70~80%，吸附率较高地维持，NOx的还原效率变高，另一方面，即使在催化剂温度急剧上升的情况下，也能够使得氨的能够吸附量不低于现在的氨的吸附量。并且，喷射控制部101根据由估算（積算）求出的现在的氨吸附量和目标吸附量的差，求出过多或不足的氨量。

并且，喷射控制部101将相对于还原催化剂13的目标吸附量过多或不足的氨量和先求出的氨量相加，将对应于算出的氨量的尿素水溶液的量设为目标喷射量，驱动控制喷射阀31。如上所述，为了进行控制使得被供给于喷射阀31的尿素水溶液的压力保持恒定，喷射控制部101对应于目标喷射量调节喷射时间。这样地执行尿素水溶液的喷射控制，由此抑止氨向还原催化剂13的下流侧的流出，同时还原催化剂13的氨的吸附率维持为较高，能够提高NOx的还原效率。

（3-2.复原控制部）

复原控制部107进行如下控制：在将被供给至喷射阀31的尿素水溶液暂时回收至储藏罐50后，再次将尿素水溶液供给至喷射阀31侧（以下，将该控制称作“复原控制”。）。在本实施方式中，在后述的被异常判定部103判定为喷射阀31处于闭固接状态的情况下，及在后述的被压力判定部105判定为在喷射阀31处存在异常的情况下，执行复原控制。

具体地，复原控制部107通过对流路切换阀71通电，将流路切换成尿素水溶液从喷射阀31侧向储藏罐50侧流动，使泵41驱动预先设定的既定时间。此时，复原控制部107也可以对喷射阀31通电，对喷射阀31输出开阀指示。由此，还原剂喷射装置20内的尿素水溶液被泵41吸回，被回收至储藏罐50内。之后，复原控制部107停止向流路切换阀71的通电，将流路切换成尿素水溶液从储藏罐50侧流向喷射阀31侧，使泵41驱动。由此，尿素水溶液被再充填至还原剂喷射装置20内。

如图3所示，在复原控制执行时，泵41的输出恒定。此外，在回收尿素水溶液时，流路切换阀71进行切换，使得尿素水溶液从喷射阀31侧流向储藏罐50侧（反向）。之后，在再充填尿素水溶液时，流路切换阀71进行切换，使得尿素水溶液从储藏罐50侧流向喷射阀31侧（正向）。此外，在回收尿素水溶液时，对喷射阀31输出开阀指示，在再充填尿素水溶液时，喷射阀31保持在闭阀状态。

借助复原控制部107，进行尿素水溶液的回收及再充填，由此，例如，在喷射阀31内尿素水溶液发生结晶化的情况下，液体的尿素水溶液到达喷射阀31，产生结晶化的尿素水溶液融解的可能性。例如，有以下情况：能够在将尿素水溶液回收时，附着于第2还原剂通路57内的靠近喷射阀31的区域，使尿素水溶液残留。在该情况下，接着在尿素水溶液被再充填时，残留的尿素水溶液被推入喷射阀31侧，能够到达在喷射阀31内结晶化的尿素水溶液。由此，结晶化的尿素水溶液融解，在不禁止尿素水溶液的喷射控制的情况下，能够复原至能够执行尿素水溶液的喷射控制的状态。

（3- 3.压力判定部）

压力判定部105在还原剂喷射装置20的起动时、及由复原控制部107进行的尿素水溶液的再充填时，基于借助压力传感器43检测的尿素水溶液的压力，判定喷射阀31是否发生堵塞。具体地，压力判定部105在被供给至喷射阀31的尿素水溶液的压力Pu被提高至既定值以上的状态下，使泵41的输出恒定，在开阀状态下维持喷射阀31。如图3所示，在堵塞判定执行时，泵41的输出恒定。此外，保持流路切换阀71，使得尿素水溶液从储藏罐50侧流向喷射阀31侧（正向）。此外，对喷射阀31输出全开指示。

此时，在喷射阀31正常地开阀的情况下和在喷射阀31处发生堵塞的情况下，能够在尿素水溶液的压力变化上产生差值。图4是表示使泵41的输出恒定的状态下将喷射阀31维持在开阀状态下的情况的尿素水溶液的压力变化的说明图。图4表示使用有3个喷孔的喷射阀31的情况的例子。喷射阀31正常地开阀的情况下，即从全部3个喷孔喷出尿素水溶液的情况下，尿素水溶液的压力Pu以既定的速度下降（线A）。另一方面，喷射阀31不开阀的情况下，即从全部3个喷孔都不喷出尿素水溶液的情况下， 尿素水溶液的压力Pu不发生变化（线D）。在喷孔并未堵塞，而是喷射阀31呈闭固接状态的情况下，尿素水溶液的压力Pu也不发生变化（线D）。

此外，在喷射阀31开阀的情况下，在喷孔的一部分堵塞的情况下，尿素水溶液的压力Pu的下降速度变得比正常的状态小。例如，1个喷孔堵塞、从2个喷孔喷出尿素水溶液的情况下，尿素水溶液的压力Pu的下降速度变得比正常的情况稍小（线B），2个喷孔堵塞、从1个喷孔喷出尿素水溶液的情况下，尿素水溶液的压力Pu的下降速度进一步变小（线C）。

因此，例如，作为从使喷射阀31处于开阀状态经过既定时间后的压力的阈值，预先将能够区别各压力变化的方式的多个阈值对应固定的泵41的输出进行设定，由此能够判定喷射阀31是否发生堵塞。此时，可以设定成，设定多个阈值，甚至能够区别喷孔的堵塞程度，也可以设定成，设定1个阈值，仅能够区别是否发生喷孔的堵塞。

在本实施方式中，压力判定部105在判定为在喷射阀31处存在异常的情况下，使复原控制部107执行复原控制。此时，压力判定部105将第1计数值加1（count up），在第1计数值到达既定的阈值Th1的情况下，视为喷射阀31的异常解除，禁止尿素水溶液的喷射控制。

由该压力判定部105进行的堵塞判定与后述的由异常判定部103进行的异常判定相比，能够较为简单地实施。因此，在由压力判定部105进行的堵塞判定中判定为存在异常的情况下，至少在堵塞解除之前的时间内，能够使尿素水溶液的喷射控制停止。另一方面，可以想到，在由压力判定部105进行的堵塞判定中，即使在喷射阀31呈开固接状态的情况下，也判定为不存在异常。因此，本实施方式涉及的控制装置100与由压力判定部105进行的堵塞判定不同，执行由异常判定部103进行的异常判定。

（3-4.异常判定部）

异常判定部103在被压力判定部105判定为在喷射阀31处不存在异常、尿素水溶液的喷射控制开始的状态下，基于对喷射阀31通电的电流波形及泵41的输出，判断喷射阀31的异常。具体地，异常判定部103在执行尿素水溶液的喷射控制的状态下，监视对喷射阀31通电的电流波形及泵41的输出，基于电流波形辨别阀体是否移动，由此判定阀体是否发生固接。进而，异常判定部103在阀体发生固接的情况下，基于泵41的输出，判定该固接是开固接还是闭固接。

图5是表示根据是否发生阀体的固接产生的对喷射阀31通电的电流波形的不同的说明图。喷射阀31具有随着向电磁线圈的通电量增大吸引阀体的磁力增大、阀体发生移动的结构。在阀体未发生固接的情况下（实线），若将通电量逐渐增大，则阀体开始移动时电流值暂时下降，所以在电流波形处发现变化点。另一方面，在阀体发生固接的情况下（虚线），即使使通电量增大，阀体也不发生移动，所以在电流波形处不会发现变化点。

异常判定部103能够通过辨别在执行喷射控制时对喷射阀31通电的电流波形上是否发现这样的变化点，来判定是否发生阀体的固接。在电流波形上发现变化点的情况下，即，阀体未发生固接的情况下，与已经被压力判定部105进行的堵塞判定的未发生异常的结果一并，能够判定为能够正常进行由喷射阀31进行的尿素水溶液的喷射控制。因此，异常判定部103将视为在喷射阀31处未发生异常，使尿素水溶液的喷射控制继续。

另一方面，在对喷射阀31通电的电流波形上未发现变化点的情况下，即，阀体发生固接的情况下，根据该固接是开固接还是闭固接，泵41的输出产生不同。图6是表示喷射阀31的开固接状态及闭固接状态下的泵41的输出的说明图。在尿素水溶液的喷射控制中，控制泵41的输出，使得将被供给至喷射阀31的尿素水溶液的压力Pu维持为目标值Ptgt，所以在阀体发生固接的情况下，尿素水溶液的喷射量（也包括零）恒定，泵41的输出大致恒定。

但是，在喷射阀31是闭固接状态的情况下，尿素水溶液不被喷射，另一方面，在喷射阀31是开固接状态的情况下，尿素水溶液被喷射。因此，为了将尿素水溶液的压力Pu维持为目标值Ptgt的泵41的输出为，喷射阀31为开固接状态的情况变得比闭固接状态的情况大。因此，异常判定部103通过将能够区别喷射阀31的开固接状态或闭固接状态的阈值或范围等与实际的泵41的输出比较，辨别喷射阀31的固接状态。

喷射阀31为开固接状态的情况下，在向喷射阀31供给尿素水溶液的期间，总是尿素水溶液被向排气管11内喷射的状态。由此，尿素水溶液附着在排气管11内，可能通过加热进行结晶化，或者生成的氨不完全被还原催化剂13吸附而是向还原催化剂13的下流侧流出。因此，异常判定部103在喷射阀31处于开固接状态的情况下，禁止尿素水溶液的喷射控制。与此相随，异常判定部103也可以将还原剂喷射装置20内的尿素水溶液回收至储藏罐50内，或进行向操作者等的警告显示。

另一方面，喷射阀31为闭固接状态的情况下，即使向喷射阀31供给尿素水溶液，尿素水溶液也不向排气管11内漏出。因此，异常判定部103在喷射阀31呈闭固接状态的情况下，使复原控制部107执行复原控制，借助结晶化的尿素水溶液的融解，尝试阀体的固接的解除。此时，异常判定部103将第2计数值加1，在第2计数值到达既定的阈值Th2的情况下，视为喷射阀31的闭固接状态未解除，禁止尿素水溶液的喷射控制。

由该异常判定部103进行的喷射阀31的异常判定能够在执行尿素水溶液的喷射控制中进行。因此，在喷射阀31处未发生异常的情况下，不对尿素水溶液的喷射控制施加影响，能够使喷射阀31的异常判定结束。此外，该喷射阀31的异常判定能够辨别喷射阀31的开固接状态和闭固接状态，所以在闭固接状态的情况下，在禁止喷射控制之前，能够尝试阀体的固接的解除。因此，在能够使结晶化的尿素水溶液融解的情况下，能够继续尿素水溶液的喷射控制。

<4.流程图>

接着，参照图7，对被涉及本实施方式的控制装置100执行的还原剂喷射装置的控制方法的例子进行说明。

首先，在步骤S10中，若通过使内燃机5的点火开关为打开等，还原剂喷射装置20起动，则在步骤S14中，第1计数及第2计数的值被清零。

接着，在步骤S18中，控制装置100的压力判定部105基于被向喷射阀31供给的尿素水溶液的压力Pu，进行喷射阀31的堵塞判定。例如，储藏罐50内的尿素水溶液被泵41向喷射阀31压送，在被压力传感器43检测的压力Pu为目标值Ptgt的状态下，压力判定部105使泵41的输出恒定，并且将喷射阀31在开阀状态下维持。并且，压力判定部105求出从使喷射阀31为开阀状态经过既定时间的时间点的压力Pu的值，判定是否发生喷射阀31的堵塞。也可以取代某个时间点的压力Pu的值，使用从使喷射阀31处于开阀状态的压力的减小速度，进行喷射阀31的堵塞判定。

接着，在步骤S22中，压力判定部105辨别堵塞判定的结果和在喷射阀31处是否存在异常。在喷射阀31处存在异常的情况下（S22：是），在步骤26中，压力判定部105执行由复原控制部107进行的复原控制。例如，复原控制部107对流路切换阀71通电，被泵41压送的尿素水溶液从喷射阀31侧流向储藏罐50侧之后，驱动泵41既定时间。由此，还原剂喷射装置20内的尿素水溶液被吸回至储藏罐50内。此时，也可以对喷射阀31输出开阀指示。在喷孔的一部分堵塞的情况下，喷射阀31开阀的情况能够将尿素水溶液高效率地吸回。

此外，复原控制部107在尿素水溶液的吸回结束之后，停止向流路切换阀71的通电，被泵41压送的尿素水溶液从储藏罐50侧流向喷射阀31侧，驱动泵41。由此，尿素水溶液被再填充至还原剂喷射装置20内。该复原控制的结果是，若尿素水溶液到达在喷射阀31内发生结晶化的尿素水溶液，则结晶化的尿素水溶液融解，能够解除喷射阀31的异常。

在由复原控制部107进行的复原控制结束之后，在步骤S30中，压力判定部105辨别第1计数值是否为预先设定的阈值Th1以上。在第1计数值不足阈值Th1的情况下（S30：否），有解除喷射阀31的堵塞的余地，所以压力判定部105在步骤S34中将第1计数值加1后，返回至步骤S18，重复堵塞判定。另一方面，在第1计数值为阈值Th1以上的情况下（S30：是），无论是否实施既定次数复原控制，喷射阀31的堵塞不被解除，能够视为难以执行尿素水溶液的喷射控制。因此，压力判定部105进入至步骤S38，进行错误判定。该情况下，尿素水溶液的喷射控制不被执行。压力判定部105为了对操作者等通知喷射阀31的异常，可以使警告装置工作。

另一方面，在上述步骤S22中，在堵塞判定的结果为无、在喷射阀31处没有异常的情况下（S22：否），在步骤S42中，喷射控制部101开始尿素水溶液的喷射控制。例如，喷射控制部101对泵41的输出进行反馈控制，使得被供给至喷射阀31的尿素水溶液的压力Pu为目标值Ptgt。此外，喷射控制部101基于尿素水溶液的目标喷射量设定喷射阀31的开阀时间，进行向喷射阀31的通电控制。

在尿素水溶液的喷射控制开始后，在步骤S46中，异常判定部103执行喷射阀31的异常判定，所述执行喷射阀31的异常判定基于被向喷射阀31通电的电流波形及泵41的输出。具体地，异常判定部103在每个既定的周期检测被向喷射阀31通电的电流值及泵41的输出。此外，异常判定部103根据被检测的喷射阀31的电流波形的既定的变化点的有无，判定阀体是否发生固接。进而，异常判定部103在阀体发生固接的情况下，将泵41的输出与预先设定的阈值或范围进行比较，由此判定喷射阀31的开固接状态或闭固接状态。

接着，在步骤S50中，异常判定部103辨别喷射阀31的异常判定的结果和在喷射阀31处是否发生异常。在喷射阀31处未发生异常的情况下（S50：否），视为还原剂喷射装置20能够正常地执行喷射控制，所以异常判定部103进入至步骤S70，使喷射控制部101继续尿素水溶液的喷射控制。另一方面，在喷射阀31处存在异常的情况下（S50：是），在步骤S54中，异常判定部103辨别喷射阀31的异常是否是由闭固接引起的。

在喷射阀31是开固接状态的情况下（S54：否），若继续泵41的驱动，则呈尿素水溶液向排气管11中流出的状态，所以异常判定部103进入至步骤S38，在进行错误判定的基础上，将尿素水溶液的喷射控制迅速停止。异常判定部103为了对操作者等通知喷射阀31的异常，也可以使警告装置工作。另一方面，在喷射阀31是闭固接状态的情况下（S54：是），在步骤S58中，异常判定部103辨别第2计数值是否不足预先设定的阈值Th2。

第2计数值为阈值Th2以上的情况下（S58：否），虽然实施了既定次数复原控制，喷射阀31的闭固接状态未被解除，能够视为难以执行尿素水溶液的喷射控制。因此，异常判定部103进入至步骤S38，进行错误判定，使尿素水溶液的喷射控制停止。异常判定部103为了对操作者等通知喷射阀31的异常，也可以使警告装置工作。另一方面，第2计数值不足阈值Th2的情况下，有解除喷射阀31的闭固接状态的余地，所以在步骤S62中，异常判定部103执行由复原控制部107进行的复原控制。复原控制能够按照与上述的步骤S26的复原控制同样的顺序执行。

在由复原控制部107进行的复原控制结束之后，异常判定部103在步骤S66中，将第2计数值加1之后，返回至步骤S18，再次从堵塞判定重复上述流程图。

如以上说明，根据涉及本实施方式的还原剂喷射装置20的控制装置100，控制还原剂喷射装置20，由此通过比较简单的堵塞判定检测喷射阀31的异常，同时即使存在通过堵塞判定不能发现的异常的情况，也能够借助在喷射控制中被执行的异常判定检测喷射阀31的异常。此外，在喷射控制中被执行的异常判定中，能够在不使喷射控制停止的情况下，区别喷射阀31的开固接状态或闭固接状态，判定喷射阀31的异常是否发生。因此，在喷射阀31处未发生异常的情况下，能够使尿素水溶液的喷射控制继续。

此外，涉及本实施方式的还原剂喷射装置20的控制装置100能够区别喷射阀31的开固接状态或闭固接状态。因此，能够在喷射阀31的开固接状态下迅速地停止尿素水溶液的喷射控制，防止向排气管11内的尿素水溶液的流出。另一方面，在喷射阀31的闭固接状态下，在使尿素水溶液的喷射控制停止之前，能够利用复原控制尝试将喷射阀31的闭固接状态解除。由此，仅在判定为不能解除喷射阀31的异常的情况下，禁止尿素水溶液的喷射控制，消除超出必要地禁止喷射控制的情况。

以上参照附图对本发明的优选的实施方式进行了详细的说明，但本发明不限于该例。只要是具有本发明所属技术领域的通常知识的人员，显然能够在权利要求书中记载的技术思想的范围内想到各种变更例或改进例，应当知道，关于这些当然也属于本发明的技术范围。

附图标记说明

5内燃机

10尿素选择性催化还原系统

11排气管

13还原催化剂

15温度传感器

20还原剂喷射装置

31喷射阀

41泵

43压力传感器

50储藏罐

100控制装置

101喷射控制部

103异常判定部

105压力判定部

107复原控制部。

Claims (8)

1.一种还原剂喷射装置的控制装置，上述控制装置用于控制还原剂喷射装置，上述还原剂喷射装置借助安装在内燃机的排气管上的喷射阀，将用于净化上述内燃机的排气中的NOx的还原剂喷射至被配设在排气通路上的还原催化剂的上游侧，其特征在于，

具备喷射控制部和异常判定部，

上述喷射控制部控制将上述还原剂压送的泵的输出，使得被供给至上述喷射阀的上述还原剂的压力为既定的目标值，并且上述喷射控制部控制上述喷射阀的开阀动作，

上述异常判定部基于上述还原剂的喷射控制的执行中的对上述喷射阀通电的电流波形及上述泵的输出，判定上述喷射阀的开固接的有无以及闭固接的有无，并且对上述喷射阀的异常进行判定。

2.如权利要求1所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

上述异常判定部，在上述电流波形上未发现变化点并且在上述泵的输出被维持在第1范围内的情况下，判定为上述喷射阀处于开固接状态，

在上述电流波形上未发现变化点并且上述泵的输出被维持在比上述第1范围小的值的第2范围内的情况下，判定为上述喷射阀处于闭固接状态。

3.如权利要求2所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

上述异常判定部在判定为上述喷射阀处于开固接状态的情况下，使上述还原剂的喷射控制中止。

4.如权利要求2所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

具备复原控制部，上述复原控制部在借助上述异常判定部判定为上述喷射阀处于闭固接状态的情况下，将被供给于上述喷射阀的上述还原剂暂时回收之后，对上述喷射阀进行再供给。

5.如权利要求4所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

上述异常判定部在判定为上述喷射阀处于闭固接状态的次数为既定的阈值以上的情况下，禁止上述喷射阀的喷射控制的执行。

6.如权利要求4或5所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

具备压力判定部，上述压力判定部在上述还原剂喷射装置的起动时及由上述复原控制部进行的上述还原剂的再供给时，在将被供给至上述喷射阀的还原剂的压力升高的状态下，使将上述还原剂压送的泵的输出恒定，并且基于在将上述喷射阀维持在开阀状态下时的上述还原剂的压力，判定上述喷射阀是否发生堵塞，

在借助上述压力判定部判定为不存在异常的情况下，上述喷射控制部开始上述还原剂的喷射控制，上述异常判定部对上述喷射阀的异常进行判定。

7.如权利要求6所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

具备复原控制部，上述复原控制部在借助上述压力判定部判定为存在异常的情况下，将被供给于上述喷射阀的还原剂暂时回收之后，对上述喷射阀进行再供给。

8.如权利要求7所述的还原剂喷射装置的控制装置，其特征在于，

上述压力判定部在判定为存在异常的次数为既定的阈值以上的情况下，禁止上述喷射阀的喷射控制的执行。

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