JP2012082819A - 還元剤噴射装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水溶液の固体化に起因した還元剤噴射弁の詰まりを解消し、排気浄化効率の低下を抑制することができる還元剤噴射装置を提供する。
【解決手段】排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、還元剤噴射弁内の尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置において、尿素水溶液を圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路と、を備え、尿素水溶液の固化に起因して、還元剤噴射弁に詰まりが生じていることを判定し、所定期間（Ｗ１）の間、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、還元剤噴射装置及びその制御方法に関する。特に、尿素水溶液の固化に起因した還元剤噴射弁の詰まりを迅速に解消できる還元剤噴射装置及びその制御方法に関する。

一般に、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窒素酸化物（以下、「ＮＯ_X」と称する。）が含まれている。このＮＯ_Xを還元して排気ガスを浄化するための装置として、還元剤噴射装置およびＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒を備えた尿素ＳＣＲシステムがある。
かかる還元剤噴射装置は、圧送ポンプによって貯蔵タンク内から汲み上げた還元剤としての尿素水溶液を、還元剤噴射弁から排気管内に噴射するための装置である。
また、ＳＣＲ触媒は、排気ガス中のＮＯ_Xを選択的に還元するとともに、尿素水溶液の加水分解により生成されるアンモニアを吸着可能な排気浄化触媒の一種である。
したがって、尿素ＳＣＲシステムでは、ＳＣＲ触媒に流入する排気ガス中のＮＯ_XをＳＣＲ触媒中でアンモニアと反応させて、排気ガスを浄化することができる。

通常、尿素ＳＣＲシステムにおける尿素水溶液の目標噴射量は、内燃機関から排出されるＮＯ_X流量等に応じて、演算によって求められる。
そして、尿素ＳＣＲシステムは、目標噴射量を実現するため、例えば圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路内の圧力が、所定の目標値で維持されるように、圧送ポンプの駆動ＤＵＴＹをフィードバック制御するとともに、還元剤噴射弁の開弁時間を調節するように構成されている。

また、このような尿素ＳＣＲシステムにおける尿素水溶液は、所定温度を下回ると固化する特性を有している。

そこで、特許文献１は、内燃機関の停止時に、還元剤供給系に充填された尿素水溶液を吸い戻し、貯蔵タンクに回収するパージ制御を行うことを提案している（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、特許文献１では、還元剤としての尿素水溶液を貯える還元剤容器と、還元剤容器内の還元剤を圧送するポンプと、排気浄化用触媒よりも上流側に設けられた還元剤添加弁とを備え、還元剤を排気通路内に供給し、排気浄化用触媒にて排気浄化反応を促進させるようにした内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関の停止時に、ポンプを還元剤圧送状態とは異なる還元剤吸い戻し状態で駆動するための吸い戻し制御手段を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。

特開２００８−１０１５６４号公報（全文、全図）

しかしながら、特許文献１に記載された尿素ＳＣＲシステムでは、内燃機関が停止した後に還元剤噴射弁内の尿素水溶液が温められ、その後に冷却する過程で尿素水溶液が固化してしまい、還元剤噴射弁の詰まりの原因となって、次回に内燃機関を始動させたとき、尿素水溶液の噴射が阻害されてしまうという問題があった。

具体的に説明すると、尿素ＳＣＲシステムでは、内燃機関の停止時に、還元剤供給装置に充填されていた尿素水溶液を貯蔵タンクに回収するパージ処理が一般に行われるものの、貯蔵タンク及び還元剤噴射弁を接続する還元剤通路等の構造上、還元剤供給装置内に充填された尿素水溶液を完全に貯蔵タンクに回収し切れない場合がある。
一方、内燃機関の停止とともに還元剤噴射弁の放熱機能である冷却水の循環等は停止するため、還元剤噴射弁の温度は上昇する。そうすると、上述の還元剤噴射弁内に残留した尿素水溶液中の水分が気化により抜けていき、その濃度は上昇する。その後、排気管や周囲の温度が下がるにつれて、尿素水溶液の温度は下がるが、通常の濃度に比べ高い濃度となっているため、固化する温度も上がり、残留尿素水溶液が固化してしまい還元剤噴射弁に詰まりが発生してしまうおそれがある。
尿素水溶液の濃度は通常およそ３２．５重量％に調整されており、この場合尿素水溶液の固化する温度はおよそ−１１℃である。その濃度が当該パーセンテージを超えて高くなると、尿素水溶液の固化する温度は高くなる傾向にある（図１参照）。したがって、高温により水分が抜けて濃度が高くなった還元剤噴射弁内の残留尿素水溶液は、温度が下がった時に固化しやすく、内燃機関の再始動時において当該還元剤噴射弁に詰まりが生じる可能性がある。
このように、還元剤噴射弁に詰まりが生じると、次回に内燃機関を始動させたとき、還元剤供給通路内に圧送される尿素水溶液によって、還元剤供給通路内の空気が還元剤噴射弁側に閉じ込められて、尿素水溶液が、還元剤噴射弁内に到達できなくなる。

例えば、尿素水溶液の目標噴射量を実現するため、還元剤供給通路内の圧力に基づいて圧送ポンプの駆動ＤＵＴＹをフィードバック制御する仕様の尿素ＳＣＲシステムでは、還元剤噴射弁に詰まりが生じると、内燃機関の始動に伴い還元剤供給通路内に圧送された尿素水溶液によって、還元剤供給通路内の空気が、還元剤噴射弁側に押し込まれていく（図１３（ａ）〜（ｂ））。
そして、還元剤供給通路内の圧力が、徐々に上昇していき、所定の目標値に達すると、圧送ポンプの駆動ＤＵＴＹが所定値に維持される（図１３（ｃ））。
そうすると、還元剤供給通路内における空気及び尿素水溶液の界面（以下、単に「空気及び尿素水溶液の界面」と称する場合がある。）が、所定位置で安定的に保たれるように、空気が尿素水溶液を押し戻す力と、尿素水溶液が空気を押し込む力とが釣り合って、還元剤供給通路内の空気が還元剤噴射弁側に閉じ込められて、尿素水溶液が、還元剤噴射弁内に到達できなくなる（図１３（ｄ））。

以上のように、還元剤供給通路内に圧送される尿素水溶液が、還元剤噴射弁内に到達できない場合、還元剤噴射弁内で固化した尿素水溶液を、溶解させることができない。
よって、内燃機関を始動させた後、固化した尿素水溶液が排気ガスの熱等で溶けるまでの間、尿素水溶液の噴射が阻害されてしまう可能性がある。

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、尿素水溶液の固化に起因して還元剤噴射弁が詰まっていることを判定し、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることにより、還元剤噴射弁側に尿素水溶液を押し入れて、還元剤噴射弁内に尿素水溶液を到達させることが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、本発明は、還元剤噴射弁内に尿素水溶液を到達させ、固化した尿素水溶液を速やかに溶解し、還元剤噴射弁の詰まりを迅速に解消でき、ひいては、排気浄化効率の低下を抑制できる還元剤噴射装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、還元剤噴射弁内の尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置において、尿素水溶液を圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路と、を備え、尿素水溶液の固化に起因して、還元剤噴射弁に詰まりが生じていることを判定し、所定期間（Ｗ１）の間、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることを特徴とする還元剤噴射装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

このように、還元剤噴射弁に詰まりが生じていると判定し、所定期間（Ｗ１）の間、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることにより、空気及び尿素水溶液の界面の位置を、周期的に、変動させることができる。
これにより、空気及び尿素水溶液の界面に対して、還元剤噴射弁方向の慣性力を作用させるとともに、当該慣性力を利用して、尿素水溶液の一部を、空気及び尿素水溶液の界面よりも、還元剤噴射弁側に送り込むことができる。
よって、圧送ポンプの駆動に応じて、還元剤噴射弁側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁内に到達させ、固化した尿素水溶液を溶解させることができる。
したがって、還元剤噴射弁の詰まりを迅速に解消することができ、ひいては、排気浄化効率の低下を抑制することができる。

なお、本明細書において、「圧力脈動」とは、還元剤供給通路内における尿素水溶液の圧力の経時的な変化によって生じる、圧力の脈動を意味する。また、圧送ポンプの尿素水溶液の単なる吐出圧力によって還元剤供給通路内に生じる圧力の脈動は、本明細書における「圧力脈動」には含まれない。

また、本発明の還元剤噴射装置を構成するにあたり、還元剤供給通路の途中に湾曲部を設け、かつ、湾曲部の重力方向の最深部分を、還元剤供給通路及び還元剤噴射弁の接続部分よりも重力方向下方に位置させることが好ましい。
このように構成することにより、空気及び尿素水溶液の界面よりも、還元剤噴射弁側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、当該湾曲部に、一時的に保持させることができる。
これにより、圧送ポンプの駆動に応じて、還元剤噴射弁側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁内に到達させやすくなる。

なお、本明細書において、「湾曲部」とは、圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を液的に接続する尿素水溶液の流路の、湾曲状の部分を意味する。
したがって、本明細書における「湾曲部」は、還元剤供給通路を湾曲状に形成した構成を含み、さらには、還元剤供給通路の途中に、当該還元剤供給通路とは別体である湾曲状の供給通路を介装した構成を含むものである。

また、本発明の還元剤噴射装置を構成するにあたり、湾曲部を、還元剤噴射弁の近傍に設けることが好ましい。
このような湾曲部を、例えば、還元剤供給通路及び還元剤噴射弁の接続部分から、３０ｃｍ以内の箇所に設ければ、圧送ポンプの駆動に応じて、空気及び尿素水溶液の界面よりも還元剤噴射弁側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、より還元剤噴射弁内に到達させやすくなる。

また、本発明の還元剤噴射装置を構成するにあたり、圧送ポンプにおける駆動ＤＵＴＹを切り替えて、所定の基準値よりも大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）、及び基準値よりも小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）にそれぞれ少なくとも一回変化させることにより、圧力脈動を発生させることが好ましい。
このように圧力脈動を発生させることにより、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させるための特別な装置を導入することなく、圧送ポンプの駆動ＤＵＴＹを切り替えるだけで、還元剤供給通路内に、容易に、所定の圧力脈動を発生させることができ、経済的にも有利となる。

また、本発明の還元剤噴射装置を構成するにあたり、還元剤供給通路の圧力に基づいて、駆動ＤＵＴＹを切り替えるタイミングを決定することが好ましい。
このように駆動ＤＵＴＹを切り替えるタイミングを決定することにより、還元剤供給通路内の圧力が、所定の値となったことを確かめた上で、圧送ポンプの駆動ＤＵＴＹを切り替えることができる。
よって、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させ、還元剤供給通路内における空気及び尿素水溶液の界面の位置を、確実に、周期的に変動させることができる。

また、本発明の還元剤噴射装置を構成するにあたり、還元剤噴射弁の電磁コイルに流れる駆動電流に基づいて、還元剤噴射弁に詰まりが生じていることを判定することにより、所定期間（Ｗ１）の始点を決定することが好ましい。
このように、還元剤噴射弁に印加した測定用のパルス電圧に対応する応答電流である上記駆動電流に基づいて、所定期間（Ｗ１）の始点を決定することにより、還元剤噴射弁に詰まりが生じたことを、迅速かつ簡易的に、捉えることができる。

また、本発明の還元剤噴射装置を構成するにあたり、所定時間における還元剤供給通路内の圧力低下量に基づいて、還元剤噴射弁に詰まりが生じていないことを判定することにより、所定期間（Ｗ１）の終点を決定することが好ましい。
このように所定期間（Ｗ１）の終点を決定することにより、還元剤噴射弁の詰まりが解消されたことを、精度よく、捉えることができ、尿素水溶液の固化に起因した還元剤噴射弁の詰まりが解消されたタイミングで、的確に、圧力脈動を発生させる制御を終了することができる。

また、本発明の別の態様は、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、還元剤噴射弁内の尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置の制御方法において、尿素水溶液の固化に起因して、還元剤噴射弁に詰まりが生じているか否かを判定する工程と、所定期間（Ｗ１）の間、圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路に圧力脈動を発生させる工程と、を有することを特徴とする還元剤噴射装置の制御方法である。

このように、還元剤噴射弁に詰まりが生じていると判定し、所定期間（Ｗ１）の間、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることにより、上述のように、空気及び尿素水溶液の界面の位置を周期的に変動させ、空気及び尿素水溶液の界面よりも還元剤噴射弁側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁内に到達させて、固化した尿素水溶液を溶解させることができる。
したがって、還元剤噴射弁の詰まりを迅速に解消することができ、ひいては、排気浄化効率の低下を抑制することができる。

図１は、尿素水溶液の濃度と、固化温度Ｔ０との関係を表わした図である。 図２は、第１の実施形態にかかる還元剤噴射装置を備えた排気浄化装置の構成例を示す全体図である。 図３は、還元剤噴射弁の軸方向断面図である。 図４（ａ）〜（ｂ）は、還元剤噴射弁に印加する電圧と、電磁コイルに生じる電流との関係を説明するための図である。 図５は、第２の実施形態にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのタイミングチャート図である。 図６（ａ）〜（ｆ）は、還元剤噴射弁及び第１の還元剤供給通路内の尿素水溶液の挙動を説明するための、還元剤噴射弁及び第１の還元剤供給通路の断面図である。 図７は、第２の実施形態にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのフローチャート図である（その１）。 図８は、第２の実施形態にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのフローチャート図である（その２）。 図９は、第２の実施形態にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのフローチャート図である（その３）。 図１０は、第２の実施形態にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのフローチャート図である（その４）。 図１１は、第２の実施形態にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのフローチャート図である（その５）。 図１２は、第２の実施形態の応用例にかかる還元剤噴射装置の制御方法を説明するためのフローチャート図である。 図１３（ａ）〜（ｄ）は、従来の還元剤噴射装置の制御方法における、還元剤噴射弁及び還元剤供給通路内の尿素水溶液の挙動を説明するための図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態は、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、還元剤噴射弁内の尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置において、尿素水溶液を圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路と、を備え、尿素水溶液の固化に起因して、還元剤噴射弁に詰まりが生じていることを判定し、所定期間（Ｗ１）の間、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることを特徴とする還元剤噴射装置である。
以下、本発明の第１の実施形態について、全体構成、及び制御装置に大別して、図面を適宜参照しつつ、具体的に説明する。
ただし、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであって、本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。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

１．全体構成
図２を用いて、本実施形態の還元剤噴射装置を含む排気浄化装置の全体構成について説明する。
図２は、還元剤噴射装置４０を備えた排気浄化装置１００の構成の一例を示す概略図である。
かかる図２には、概略的に、内燃機関５、フィルタ（以下、「ＤＰＦ」と称する。）２２、酸化触媒２１、ＳＣＲ触媒２４、冷却水循環装置３０、還元剤噴射装置４０、制御装置６０が示してある。

図２に示す、内燃機関５から排出される排気ガスが通過するＤＰＦ２２は、排気ガス中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」と称する。）を捕集する連続再生式の粒子状物質除去用フィルタである。この排気浄化装置１００では、ＤＰＦ２２がＳＣＲ触媒２４よりも排気上流側に配設されており、ＰＭがＳＣＲ触媒２４に付着するおそれがない。

また、排気浄化装置１００は、かかるＤＰＦ２２の排気上流側に、酸化触媒２１を備えている。ＤＰＦ２２の目詰まりを防止するために、内燃機関５でのポスト噴射等によって排気管１１内に供給された未燃燃料を酸化し、酸化熱を発生させ、ＤＰＦを５００℃〜６００℃程度に昇温させて、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを強制的に燃焼させるためである。これによりＤＰＦ２２の継続使用が可能となる。
なお、このようなＤＰＦの強制再生を行うための装置は、上記例に限られず、排気ガスを５００℃〜６００℃程度に昇温させることができるものであればよい。例えば、バーナや電熱線等の加熱装置を備え、直接ＤＰＦ２２を加熱するようにしても構わない。

また、ＳＣＲ触媒２４は、排気ガス中に含まれるＮＯ_Xを選択的に還元するための排気浄化触媒の一種である。ＳＣＲ触媒２４は、還元剤噴射弁４３によって排気ガス中に噴射される尿素水溶液の加水分解により生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のＮＯ_Xを還元する。かかるＳＣＲ触媒２４は、例えば、アンモニアの吸着機能を有し、かつ、ＮＯ_Xを選択的に還元可能なゼオライト系の還元触媒が用いることができる。

また、冷却水循環装置３０は、後述する還元剤噴射弁４３のハウジングに設けられた冷却水通路３５と、内燃機関５の冷却水通路３３から分岐して冷却水通路３５に連通する冷却水循環通路３３・３４と、冷却水循環通路３３・３４を流れる冷却水の流量を調節する図示しない冷却水流量制御弁とを主たる構成要素として備えている。
かかる冷却水循環装置３０は、所定の冷却水や冷却アルコール化合物等を循環させることにより、内燃機関５を冷却することができるばかりでなく、第１の冷却水循環通路３３により、貯蔵タンク４１に収容された還元剤を所定の温度に保つことができる。
さらには、第２の冷却水循環通路３４により、還元剤噴射弁４３の温度を、７０℃〜８０℃程度に保ち、還元剤噴射弁４３の熱損傷を防止することができる。
このような冷却水循環装置３０は、内燃機関５の停止にともなって、冷却水の循環を停止するように構成されているため、エンジン冷却水の循環による保温能力及び冷却能力は、主に、内燃機関の始動後に発揮される。

２．還元剤噴射装置
（１）基本構成
本実施形態の還元剤噴射装置４０は、図２に示すように、還元剤としての尿素水溶液を貯蔵するための貯蔵タンク４１と、尿素水溶液を圧送するための圧送ポンプ４２と、尿素水溶液を排気ガス中に噴射するための還元剤噴射弁４３とを主たる要素として備えている。
このうち、還元剤噴射弁４３と、圧送ポンプ４２とは、第１の還元剤供給通路４４によって接続され、貯蔵タンク４１と、圧送ポンプ４２とは、第２の還元剤供給通路４５によって接続されている。この第１の還元剤供給通路４４には、圧力センサ５４が設けられている。
また、第１の還元剤供給通路４４と貯蔵タンク４１とは、第３の還元剤供給通路４６によって接続されている。これにより、第１の還元剤供給通路４４に供給された余剰の尿素水溶液を、貯蔵タンク４１に戻すことができる。

（２）圧送ポンプ
（２）−１ 内燃機関の駆動時
内燃機関５の駆動時において、圧送ポンプ４２は、貯蔵タンク４１内の尿素水溶液を、第２の還元剤供給通路４５を介して汲み上げ、第１の還元剤供給通路４４を介して、還元剤噴射弁４３に向けて圧送する。
かかる圧送ポンプ４２としては、代表的には、電動式のダイヤフラムポンプが用いられ、制御装置６０から送られてくる信号によって、その駆動が制御される。

（２）−２ 内燃機関の停止時
一方、内燃機関５の停止時において、圧送ポンプ４２は、還元剤噴射装置４０内に充填された尿素水溶液を貯蔵タンク４１内に回収するパージ制御のために機能する。
すなわち、還元剤噴射装置４０は、尿素水溶液の流路を、貯蔵タンク４１から還元剤噴射弁４３へ向かう順方向から、還元剤噴射弁４３から貯蔵タンク４１へ向かう逆方向に切り換える機能を持ったリバーティングバルブ４７を備えている。
そして、内燃機関５の停止時において、尿素水溶液の流路が、順方向から逆方向に切り換えられ、還元剤噴射弁４３が開かれて圧送ポンプ４２が駆動させられて、パージ制御が行われる。
なお、このようなリバーティングバルブを備えずとも、圧送ポンプを逆回転させて、パージ制御を行うことも可能である。

（３）還元剤噴射弁
（３）−１ 内燃機関の駆動時
また、内燃機関５の駆動時における還元剤噴射弁４３は、第１の還元剤供給通路４４を介して、圧送ポンプ４２により圧送される尿素水溶液を、排気ガスに対して噴射するために機能する。
図３は、この還元剤噴射弁４３の軸方向に沿った断面図である。
かかる還元剤噴射弁４３は、バッテリ電圧の印加によって磁束を発生させる電磁コイル４３ａと、還元剤噴射弁４３の噴口にシートまたはリフトするニードル４３ｂとを有している。
電磁コイル４３ａに発生させた磁気吸引力を、ニードル４３ｂに対して作用させ、当該ニードル４３ｂを電磁コイル４３ａ方向に摺動させる。このとき、圧送ポンプ４２から圧送されてくる尿素水溶液は、所定の圧力に維持されており、尿素水溶液が排気管１１内に噴射される。

また、かかる還元剤噴射弁４３としては、例えば、通電制御により開弁のＯＮ−ＯＦＦを制御可能な電磁弁を使用することができる。
また、かかる還元剤噴射弁４３のハウジングには、冷却水通路３５が設けられており、内燃機関５の駆動時に、エンジン冷却水を用いて還元剤噴射弁４３の冷却が行われる。

（３）−２ 内燃機関の停止時
一方、内燃機関５の停止時における還元剤噴射弁４３は、パージ制御時に開弁され、その後に閉弁状態で維持される。
パージ制御後は、第１の還元剤供給通路４４内は、空気で満たされた状態にあるが、上述の通り、微量の尿素水溶液が、還元剤噴射弁４３内に残留してしまうことがある。
その結果、上述のように、例えば、還元剤噴射弁４３の内壁とニードル４３ｂとの間のクリアランス部分（図３中の範囲Ａ）に、固化した尿素水溶液が詰まり、ニードル４３ｂが摺動不良を起こして、還元剤噴射弁４３が詰まる場合がある。
この場合にあっても、本実施形態においては、尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁４３内に到達させ、固化した尿素水溶液を溶解させて、当該詰まりを解消することができる。

（４）湾曲部
また、本実施形態の還元剤噴射装置４０は、第１の還元剤供給通路４４の途中に、湾曲部４８を備えている。この湾曲部４８は、図６に示すように、入り口部分４８ａと、最深部分４８ｂと、出口部分４８ｃを有した構成であり、これら入り口部分４８ａ、最深部分４８ｂ、出口部分４８ｃを通じて、圧送ポンプ４２から圧送される尿素水溶液が、還元剤噴射弁４３に供給される。

また、かかる湾曲部４８について、その重力方向の最深部分４８ｂを、第１の還元剤供給通路４４及び還元剤噴射弁４３の接続部分よりも、重力方向下方に位置させることが好ましい。
これは、第１の還元剤供給通路４４に圧力脈動を発生させて、還元剤噴射弁４３側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、当該湾曲部４８に、一時的に保持させるためである。

すなわち、このような湾曲部４８は、その重力方向の最深部分４８ｂを、第１の還元剤供給通路４４及び還元剤噴射弁４３の接続部分よりも、５ｃｍ〜３０ｃｍの範囲内の値で、重力方向下方に位置させることが好ましい。
この理由は、かかる接続部分及び最深部分４８ｂの位置関係を、このような範囲内の値にすることにより、第１の還元剤供給通路４４に圧力脈動を発生させて、還元剤噴射弁４３側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、当該湾曲部４８に、保持させやすくすることができ、かつ、当該湾曲部４８に一時的に保持された尿素水溶液の一部を、圧送ポンプ４２の駆動に伴って、還元剤噴射弁４３内に、到達させやすくすることができるためである。
したがって、かかる接続部分及び最深部分４８ｂの位置関係を、１０ｃｍ〜２５ｃｍの範囲内の値とすることがより好ましく、さらに、１５ｃｍ〜２０ｃｍの範囲内の値とすることが好ましい。

また、かかる湾曲部４８を、還元剤噴射弁４３の近傍に設けることが好ましい。
このような構成により、圧送ポンプ４２の駆動に応じて、空気及び尿素水溶液の界面よりも還元剤噴射弁４３側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、より還元剤噴射弁４３内に到達させやすくすることができる。

すなわち、例えば第１の還元剤供給通路４４が約２ｍである場合において、還元剤噴射弁４３から３０ｃｍ以内の位置に、湾曲部４８を設けることが好ましい。
この理由は、第１の還元剤供給通路４４に所定の圧力脈動を発生させて、還元剤噴射弁４３の近傍で、還元剤噴射弁側に尿素水溶液の一部を送り込むようにすれば、圧送ポンプ４２の駆動に応じて、その尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁４３内に到達させやすくなるからである。
したがって、かかる湾曲部４８の位置を、還元剤噴射弁４３から２０ｃｍ以内の値とすることがより好ましく、さらに、１０ｃｍ以内の値とすることがより好ましい。

また、かかる湾曲部４８は、本実施形態のように、Ｕ形状を成した構成であることが好ましい。この理由は、圧送ポンプ４２による尿素水溶液の圧力損失を比較的小さくすることができるからである。ただし、湾曲部４７は、Ｕ形状であることに限られず、例えばコの字形状としてもよいし、Ｖ字形状としてもよい。

（５）センサ
また、第１の温度センサ５０は、第１の還元剤供給通路４４に設けられており、内燃機関５が停止した後における還元剤噴射弁４３の温度を直接的に検知するための温度センサである。
また、第２の温度センサ５１は、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ触媒２４の間の排気管１１に設けられ、還元剤噴射弁温度（Ｔ１）と相関する関連温度（Ｔ１´）を検知するための関連温度センサである。

これら第１の温度センサ５０や第２の温度センサ５１、さらには、第１の還元剤供給通路４４に設けられた圧力センサ５４のセンサ値は、制御装置６０に送信され、還元剤噴射弁温度（Ｔ１）、関連温度（Ｔ１´）及び第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が検出される。

これらセンサのうち、第２の温度センサ５１は、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ触媒２４の間の排気管１１に設けてあることが好ましい。
この理由は、第２の温度センサ５１をかかる箇所に設けることにより、還元剤噴射弁温度（Ｔ１）に対して、より相関性の高い温度を、関連温度（Ｔ１´）として検知することができるためである。
より具体的には、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭは、強制再生によって燃焼除去されるが、このときに生じる熱が、ＤＰＦ２２の排気下流側に配設される還元剤噴射弁４３に伝導し、加熱させる。
したがって、ＤＰＦ２２の排気下流側の温度は、還元剤噴射弁４３の温度と相関が強く、関連温度として適している。

なお、演算によって推定可能であるならば、これらセンサは省略することができる。また、センサの検出値をそのまま用いずに、かかる検出値に基づいて演算を行って、還元剤噴射弁温度（Ｔ１）、関連温度（Ｔ１´）、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）等を算出するようにしてもよい。

３．制御装置
（１）基本構成
また、制御装置６０は、ＤＣＵ（Ｄｏｓｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを含む構成である。
このうち、ＤＣＵは、還元剤噴射装置４０の各要素の制御を行うために、各種センサから送信されるセンサ信号の処理等を行う。
また、かかるＤＣＵには、ＥＣＵが接続されており、かかるＥＣＵは、燃料噴射量や噴射タイミング、回転数等をはじめとする内燃機関５の制御を行いつつ、ＤＣＵが還元剤噴射装置４０の制御において必要な信号、例えば、内燃機関５の停止の信号等を、適宜、ＤＣＵに送信する。
なお、図２では、ＤＣＵ及びＥＣＵが、一つのコントロールユニットである制御装置６０として示されているが、これらを別のコントロールユニットとして構成してもよい。

また、かかる制御装置６０は、各圧力センサや各温度センサをはじめとして、機関回転数（Ｎｅ）を検出する回転数センサ、車両の車速（Ｖ）を検出する車速センサ、アクセルペダルの操作量（Ａｃｃ）を検出するアクセルセンサ、ブレーキペダルの操作量（Ｂｒｋ）を検出するブレーキセンサ等の各種センサ信号が読込み可能に構成されている。
また、かかる制御装置６０には、各部での演算結果や検出結果を記憶するための図示しないＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が備えられている。

そして、かかる制御装置６０は、還元剤噴射弁駆動制御手段（図２では「Ｕｄｖ駆動制御手段」と表記。）６１と、詰まり判定手段６２と、ポンプ駆動制御手段（図２では「ｐｕｍｐ駆動制御手段」と表記。）６３とを備えている。
これらの各手段は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。

（２）還元剤噴射弁駆動制御手段
還元剤噴射弁駆動制御手段６１は、排気ガス中のＮＯ_Xを還元するために必要な尿素水溶液の目標噴射量（Ｑｕｒｅａ）を算出するとともに、目標噴射量（Ｑｕｒｅａ）を実現するために、還元剤噴射弁４３に対して駆動信号を出力する。
なお、かかる目標噴射量（Ｑｕｒｅａ）は、内燃機関５の運転状態に関する情報や、ＳＣＲ触媒２４の排気下流側に備えられたＮＯ_Xセンサ５６のセンサ値に基づいて、算出することができる。

（３）詰まり判定手段
また、詰まり判定手段６２は、尿素水溶液の固化に起因して、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じているか否かを判定する。
本実施形態の詰まり判定手段６２は、所定の第１の判定手段を備え、さらに、この第１の判定手段とは別に、所定の第２の判定手段を備えている。
すなわち、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる所定期間（Ｗ１）の始点及び終点を、それぞれ、異なる機能を有する判定手段によって決定する構成である。

（３）−１ 第１の判定手段
まず、第１の判定手段は、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる所定期間（Ｗ１）の、始点を決定するために機能する。
この第１の判定手段は、還元剤噴射弁４３の電磁コイル４３ａに流れる駆動電流に基づいて、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていることを判定する。
具体的には、図４（ａ）に示すように、還元剤噴射弁４３に対して、矩形状のパルス電圧を印加し、そのパルス電圧に対応する応答電流である上記駆動電流の値を検出するとともに、当該駆動電流の値に基づいて、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていることを判定する。
このような還元剤噴射弁４３からの駆動電流の値は、還元剤噴射弁４３内のニードル４３ｂの摺動具合によって変化することを利用したものである。
そして、この第１の判定手段は、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていることを判定すると、ポンプ駆動制御手段６３に対して、圧力脈動を発生させるための信号を送信する。

具体的に、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていなければ、電磁コイル４３ａに発生する磁気吸引力に対応して、還元剤噴射弁４３内をニードル４３ｂが摺動する。
すなわち、図４（ｂ）に示すように、駆動電流は、パルス電圧の立ち上がりに対応して大きく立ち上がり、その波形の途中で段差部分を示して所定値に収束するように、不連続に増加する。

一方、例えば、還元剤噴射弁４３の内壁と、還元剤噴射弁４３の噴口を開閉するニードル４３ｂとの間のクリアランス部分（図３に示す範囲Ａ）に、固化した尿素水溶液が詰まった場合を想定すると、バッテリ電圧に対して、ニードル４３ｂが摺動することができなかったり、摺動の途中で閊えてしまったりする。
このような、バッテリ電圧の印加に対応して、ニードル４３ｂが追従しない摺動不良時は、図４（ｃ）に示すように、駆動電流は、パルス電圧の立ち上がりに対応して大きく立ち上がり、その波形の途中で段差部分（フラット部分）を示すことなく、所定値に収束するように、連続に増加する。

そこで、第１の判定手段は、駆動電流が、その波形中に段差部分を示さないように連続的に増加したときに、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていると判定する。
このような第１の判定手段による判定方法であれば、尿素水溶液の固化に起因して還元剤噴射弁４３に詰まりが生じたことを、迅速かつ簡易的に、捉えることができる。
なお、ニードル４３ｂが追従しない摺動不良時は、磁気抵抗が大きくなることがある。そのため、電流波形のボトム値とトップ値の差分が、所定の閾値を超えたときに、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていると判定するようにしてもよい。この場合の閾値は、公知の実験により予め定めることができる。

（３）−２ 第２の判定手段
また、第２の判定手段は、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる所定期間（Ｗ１）の終点を決定するために機能する。
この第２の判定手段は、所定時間における第１の還元剤供給通路４４内の圧力低下量に基づいて、詰まりが解消されたことを判定する。
そして、第２の判定手段は、詰まりが解消されたことを判定すると、ポンプ駆動制御手段６３に対して、圧力脈動を発生させるための信号の送信を停止する。

具体的に、第２の判定手段は、圧送ポンプ４２の駆動を停止させ、かつ、還元剤噴射弁４３が噴射モードに有る場合における、所定時間における第１の還元剤供給通路４４内の圧力低下量（Ｐｕｏｐ）と、還元剤噴射弁４３が全閉モードに有る場合における、所定時間における第１の還元剤供給通路４４内の圧力低下量（Ｐｕｃｌ）とを算出する。
次いで、これら圧力低下量（Ｐｕｏｐ）、及び圧力低下量（Ｐｕｃｌ）の差分（ΔＰｕ）と、所定の閾値（ΔＰｕ０）とを比較する。

したがって、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていなければ、圧力低下量の差分（ΔＰｕ）は、所定の閾値（ΔＰｕ０）よりも、大きくなるはずである。
一方、還元剤噴射弁４３が詰まっていると、還元剤噴射弁４３が噴射モードに有る場合においても、尿素水溶液の噴射が阻害されることとなるため、圧力低下量の差分（ΔＰｕ）が、閾値（ΔＰｕ０）未満となる。

そこで、第２の判定手段は、圧力低下量の差分（ΔＰｕ）が、閾値（ΔＰｕ０）未満である場合に、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていると判定し、圧力低下量の差分（ΔＰｕ）が、閾値（ΔＰｕ０）以上である場合に、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていないと判定する。
かかる第２の判定手段による判定方法であれば、上述の第１の判定手段と比較して、精度よく、還元剤噴射弁の詰まりの有無を、捉えることができる。
そして、尿素水溶液の固化に起因した還元剤噴射弁４３の詰まりが生じた場合に、その詰まりが解消されたタイミングで、的確に、圧力脈動を発生させる制御を終了させることができる。

なお、詰まり判定手段６２による詰まり判定方法は、上記方法に限られない。
例えば、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる所定期間（Ｗ１）の始点及び終点を、同様の判定方法によって決定するようにしてもよい。
また、詰まり判定を複数回繰り返して判定結果を得て、当該複数回繰り返して得られた判定結果に基づいて、還元剤噴射弁４３の詰まりの有無を判定してもよい。
さらに、所定期間（Ｗ１）の終点については、所定期間（Ｗ１）の始点から予め定められた固定時間とすることもできる。この場合の固定時間は、予め実験により求め、ＲＡＭに記憶させておくことができる。
また、さらに、詰まり判定手段は、還元剤噴射弁４３の詰まりの有無のみならず、詰まりが生じるおそれの有無を捉えるようにすることもできる。この態様は、第２の実施形態における応用例にて説明する。

（４）ポンプ駆動制御手段
また、ポンプ駆動制御手段６３は、基本的に、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の目標値（Ｐｔｇｔ）で維持されるように、圧力センサ５４のセンサ値に基づいて、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹのフィードバック制御を行う。
具体的に、圧力センサ５４のセンサ値が目標値（Ｐｔｇｔ）よりも低下している場合には、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを大きくするように制御し、圧力センサ４３のセンサ値が目標値（Ｐｔｇｔ）を上回っている場合には、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを小さくするように制御する。
なお、「ポンプの駆動ＤＵＴＹ」とは、ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御において、１周期当たりに占めるポンプの駆動時間の割合を意味している。

また、ポンプ駆動制御手段６３は、詰まり判定手段６２によって、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていることを示す信号を受け取ると、第１の還元剤供給通路４４内に、所定の圧力脈動を発生させる制御を行う。
具体的に、ポンプ駆動制御手段６３は、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていることを示す信号を受け取った時点から、所定期間（Ｗ１）の間、圧送ポンプ４２への印加電圧を変化させ、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを切り替えて、所定の基準値（Ｄｂａｓｅ）よりも大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）、及び基準値（Ｄｂａｓｅ）よりも小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）に、それぞれ少なくとも一回変化させる制御を行う。
なお、このような制御は、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）を目標値（Ｐｔｇｔ）で維持させるフィードバック制御を解除して、行うことができる。

かかる基準値（Ｄｂａｓｅ）は、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じている場合を想定しているが、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）を、例えば、目標値（Ｐｔｇｔ）で維持するために要求される圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹである。この場合、基準値（Ｄｂａｓｅ）は、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていない場合に第１の還元剤供給通路４４内の圧力を目標値（Ｐｔｇｔ）で維持するための駆動ＤＵＴＹと比較して、還元剤噴射弁から噴射される尿素水溶液の流量が少なくなる分、小さい値となる。
また、かかる大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）は、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）を、所定の高圧値（ＰＨ）とすることが可能な値である。
また、かかる小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）は、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）を、所定の低圧値（ＰＬ）とすることが可能な値である。

そして、かかる高圧値（ＰＨ）及び低圧値（ＰＬ）は、還元剤噴射弁４３内に尿素水溶液を到達させることができる圧力脈動を、第１の還元剤供給通路４４内に、発生させることができる圧力の値である。
このような高圧値（ＰＨ）及び低圧値（ＰＬ）は、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを切り替えたタイミングと、実際に第１の還元剤供給通路４４内に圧力変化が生じるタイミングとの時間差を考慮して、定めることができる。
一例として、目標値（Ｐｔｇｔ）が９〜１０ｂａｒであるとすると、高圧値（ＰＨ）は１０〜１１ｂａｒであり、低圧値（ＰＬ）は８〜９ｂａｒである。

また、ポンプ駆動制御手段６３は、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）に基づいて、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを切り替えるタイミングを決定することが好ましい。
具体的に、このポンプ駆動制御手段６３は、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、高圧値（ＰＨ）に達するときに、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）から小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）に切り替える。一方、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、低圧値（ＰＬ）に達するときに、圧送ポンプの駆動ＤＵＴＹを、小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）から大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）に切り替える。
このように構成することにより、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の圧力脈動を生じさせ得ることが可能な圧力まで達したことを確かめた上で、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹを切り替えることができる。
したがって、第１の還元剤供給通路４４内に、確実に、所定の圧力脈動を生じさせることができる。

また、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）、及び小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）を決定するにあたり、少なくとも、圧送ポンプ４２及び湾曲部４８の間の、第１の還元剤供給通路４４の距離を考慮することが好ましい。
これは、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させるなかで、空気によって尿素水溶液がポンプ側に押し戻されはじめるときの、空気及び尿素水溶液の界面を、湾曲部４８の入り口部分４８ａから最深部分４８ｂの間に位置させるようにするためである。
これにより、重力作用も相俟って、確実に、尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁４３側に、送り込むことができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態は、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、還元剤噴射弁内の尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置の制御方法において、尿素水溶液の固化に起因して、還元剤噴射弁に詰まりが生じているか否かを判定する工程と、所定期間（Ｗ１）の間、圧送ポンプ及び還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路に圧力脈動を発生させる工程と、を有することを特徴とする還元剤噴射装置の制御方法である。
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を適宜参照して、具体的に説明する。

１．タイミングチャート
まず、本実施形態の還元剤噴射装置の制御方法について、図５のタイミングチャートを用いるとともに、還元剤噴射弁４３及び第１の還元剤供給通路４４の軸方向断面図である図６を参照しつつ、説明する。
図６（ａ）〜（ｆ）における、還元剤噴射弁４３及び第１の還元剤供給通路４４内の尿素水溶液の様子は、それぞれ、図５中のＡ〜Ｆにおける時点のものと対応している。

図５に示すように、ｔ１の時点で内燃機関５が始動すると、圧送ポンプ４２が駆動して、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、目標値（Ｐｔｇｔ）に維持される。このとき、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹも、所定値（Ｄｔｇｔ）に維持される。
また、図６（ａ）に示すように、還元剤噴射弁４３には、尿素水溶液の固化に起因した詰まりが生じており、ＳＣＲ触媒２４の下流側に、未浄化のＮＯ_Xが排出される。
そして、還元剤噴射弁４３側に、空気が閉じ込められて、空気及び尿素水溶液の界面の状態が、所定位置で安定的に保たれるように、空気が尿素水溶液を押し返す力と、尿素水溶液が空気を押し込む力とが釣り合っている。

また、図５に示すように、ｔ１の時点の直後であるｔ２の時点で、還元剤噴射弁４３に詰まりが有ることが、迅速に判定される。そうすると、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹが、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）に切り替えられる。

また、図５に示すように、ｔ３の時点で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の高圧値（ＰＨ）に達すると、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹが、小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）に切り替えられる。
図６（ｂ）に示すように、還元剤噴射弁４３側に閉じ込められた空気は、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）の圧送ポンプ４２による尿素水溶液によって圧縮された状態にある。

また、図５に示すように、ｔ４の時点で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の低圧値（ＰＬ）に達すると、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹが、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）に切り替えられる。このｔ２〜ｔ４の期間において、空気及び尿素水溶液の界面の位置を、周期的に変動させ、空気及び尿素水溶液の界面に作用する還元剤噴射弁方向の慣性力を利用して、尿素水溶液の一部を、当該界面よりも、還元剤噴射弁４３方向に送り込むことができる。
これにより、図６（ｃ）に示すように、還元剤噴射弁４３方向に送り込んだ尿素水溶液の一部を、湾曲部４８に、一時的に保持させることができる。

また、図５に示すように、その後も、ｔ５の時点で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の高圧値（ＰＨ）に達し、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹが、小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）に切り替えられる。同様に、ｔ６の時点で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の低圧値（ＰＬ）に達し、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹが、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）に切り替えられる。
これにより、図６（ｄ）〜（ｅ）に示すように、湾曲部４８に一時的に保持させた尿素水溶液の一部を、圧送ポンプ４２の駆動に応じて、還元剤噴射弁４３側に押し入れて、還元剤噴射弁４３内に到達させることができる。

そうすると、図５に示すように、ｔ７の時点で、還元剤噴射弁４３内で固化した尿素水溶液が、還元剤噴射弁４３内に到達した尿素水溶液に溶解させられて、還元剤噴射弁４３の詰まりが解消される。
これにより、図６（ｆ）に示すように、還元剤噴射弁４３から尿素水溶液の噴射が再開される。
図５中、破線で示す従来例と比較すると、本実施形態においては、ＳＣＲ触媒２４の排気下流側に未浄化のままＮＯ_Xが排出されてしまう事態を抑制し、ＳＣＲ触媒２４の排気下流側のＮＯ_X濃度を、著しく低下させることができることが分かる。

その後、図５に示すように、ｔ８の時点で、還元剤噴射弁４３の詰まりが解消されたことが、精度よく判定され、還元剤噴射弁４３の詰まりが解消されたタイミングで、的確に、圧力脈動を発生させる制御が終了させられる。そして、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が、所定の目標値（Ｐｔｇｔ）に維持され、圧送ポンプ４２の駆動ＤＵＴＹも、所定値（Ｄｔｇｔ）で維持されるようになる。

２．フローチャート
次に、本実施形態の還元剤噴射装置の制御方法について、図７〜図１１のフローチャート図を用いて、説明する。
このうち、図７は、本実施形態の還元剤噴射装置の制御方法の概略を示す制御フロー図であり、図８〜図１１は、本実施形態の還元剤噴射装置の制御方法の具体的な制御フロー図である。

図７に示すように、制御装置６０は、ステップＳ１で、還元剤噴射弁４３の詰まりの有無を判定する。すなわち、ステップＳ１は、還元剤噴射弁４３に詰まりが有ることを捉えることにより、第１の還元剤供給通路４４内に所定の圧力脈動を発生させる所定期間（Ｗ１）の始点を決定するステップである。
図８は、図７に示すステップＳ１について、具体的な制御フローを示している。
すなわち、図８に示すように、ステップＳ１１で、還元剤噴射弁４３に矩形状パルス電圧を印加して、そのパルス電圧に対応する応答電流である駆動電流の値を検出する。
そして、ステップＳ１２で、ステップＳ１１において検出された駆動電流が連続的に増加しているか否か、すなわち、駆動電流の波形中に段差部分が生じていないか否かを判別する。段差部分が生じていないと判別された場合には、ステップＳ１３に進み、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていると判定し、ステップＳ２に進む。
一方、駆動電流の不連続な増加により段差部分が生じていると判別された場合には、ステップＳ１４に進み、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じていないと判定し、本ルーチンを終了する。

また、図７に示すように、制御装置６０は、ステップＳ２で、第１の還元剤供給通路４４内に所定の圧力脈動を発生させる。
図９は、図７に示すステップＳ２について、具体的な制御フローを示している。
すなわち、図９に示すように、ステップＳ２１で、圧送ポンプ４２への印加電圧を変化させ、駆動ＤＵＴＹを、大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）に切り替える。
そして、ステップＳ２２で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）を検出し、ステップＳ２３で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が高圧値（ＰＨ）以上であるか否かを判別する。第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が高圧値（ＰＨ）以上であると判別された場合には、ステップＳ２４に進む一方、第１の還元剤供給通路４４内の圧力Ｐｕが高圧値（ＰＨ）以上であると判別されない場合には、ステップＳ２２に戻る。
ステップＳ２４では、圧送ポンプ４２への印加電圧を変化させ、駆動ＤＵＴＹを、小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）に、切り替える。

そして、ステップＳ２５で、再び、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）を検出し、ステップＳ２６で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力Ｐｕが低圧値（ＰＬ）以下であるか否かを判別する。第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が低圧値（ＰＬ）以下であると判別された場合には、ステップＳ２７に進む一方、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が低圧値（ＰＬ）以下であると判別されない場合には、ステップＳ２５に戻る。
そして、ステップＳ２７において、これら駆動ＤＵＴＹの切り替えを繰り返し、ステップＳ３に進む。
なお、ステップＳ２１〜ステップＳ２３と、ステップＳ２４〜ステップＳ２６とは、逆の順序で行われても構わない。

また、図７に示すように、制御装置６０は、ステップＳ３で、第１の還元剤供給通路４４内に所定の圧力脈動を発生させる制御を停止する。
すなわち、ステップＳ３は、第１の還元剤供給通路４４内に所定の圧力脈動を発生させる所定期間（Ｗ１）の終点を決定するステップである。
図１０は、図７に示すステップＳ３について、具体的な制御フローを示している。
すなわち、図１０に示すように、ステップＳ３１で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が所定値となったこと等の所定条件が整ったことが検出され、ステップＳ３２で、還元剤噴射弁４３が通常噴射モードにあるなかで、圧送ポンプ４２の駆動が停止させられる。
そして、ステップＳ３３で、所定時間（ｔ）における圧力低下量（Ｐｕｏｐ）が算出される。

次いで、ステップＳ３４で、第１の還元剤供給通路４４内の圧力（Ｐｕ）が所定値となったこと等の所定条件が整ったことが再び検出され、ステップＳ３５で、還元剤噴射弁４３が全閉モードとされ、かつ、圧送ポンプ４２の駆動が停止させられる。
そして、ステップＳ３６で、所定時間（ｔ）における圧力低下量（Ｐｕｃｌ）が算出される。

ステップＳ３７で、圧力低下量（Ｐｕｏｐ）及び圧力低下量（Ｐｕｃｌ）の差分（ΔＰｕ）が算出され、この差分（ΔＰｕ）が閾値（ΔＰｕ０）以上であるか否かが判定される。
差分（ΔＰｕ）が閾値（ΔＰｕ０）以上である場合には、ステップＳ３８に進み、還元剤噴射弁４３の詰まりが解消されたと判定し、ステップＳ３９に進み、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる制御を終了し、その後に、本ルーチンを終了する。
一方、ステップＳ３７において、差分（ΔＰｕ）が閾値（ΔＰｕ０）未満であると判定された場合には、ステップＳ４０に進み、還元剤噴射弁４３の詰まりが未だ解消されていないと判定し、その後にステップＳ４３に進む。

このステップＳ４３に関し、尿素水溶液の固化に起因による詰まり以外にも、例えば還元剤噴射弁の故障等によって、排気管１１内への尿素水溶液の供給が阻害されることも想定される。したがって、ステップＳ４３では、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる制御を終了するか否かを判別する。
例えば、図１１に示すように、所定時間（ｔ２）が経過したか否か、又は、駆動ＤＵＴＹの切り替えが所定回数（ｎ）以上であるか否かを判定する。
ステップＳ４３において、所定時間（ｔ２）が経過している、又は、駆動ＤＵＴＹの切り替えが所定回数（ｎ）以上であると判別された場合に、ステップＳ３９に進み、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる制御を終了する。これにより、尿素水溶液の固化に起因しない還元剤噴射弁４３の詰まりに対して、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる制御が、無駄に行われてしまう事態が防止される。
一方、ステップＳ４３において、所定時間（ｔ２）が経過しておらず、かつ、駆動ＤＵＴＹの切り替えが所定回数（ｎ）未満であると判別された場合には、ステップＳ２に戻り、第１の還元剤供給通路４４内に圧力脈動を発生させる制御を継続する。

３．応用例
次に、本実施形態の還元剤噴射装置の制御方法の応用例について説明する。
この応用例にかかる還元剤噴射装置の制御方法は、詰まりを判定する工程において、還元剤噴射弁４３の詰まりの有無のみならず、詰まりが生じるおそれの有無を捉えることができる、還元剤噴射装置の制御方法である。
以下、この応用例にかかる還元剤噴射装置の制御方法について、上述の還元剤噴射装置の制御方法との異なる部分について、図１２の制御フローチャート図を用いて説明する。

この応用例である還元剤噴射装置の制御方法では、要するに、ＤＰＦ２２の強制再生中、又は、強制再生終了直後に、内燃機関５が停止させられた場合に、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じるおそれが有ることを捉え、次回の内燃機関５の始動時に、第１の還元剤供給通路４４内に、圧力脈動を発生させる。
図１を用いて説明したように、ＤＰＦ２２の強制再生中、又は、強制再生終了直後に、内燃機関５が停止させられると、排気管１１が有する熱が還元剤噴射弁４３に伝達し、還元剤噴射弁４３が温められ、次回内燃機関５の始動時に、尿素水溶液の固化に起因した還元剤噴射弁４３が詰まり状態となるおそれがあるからである。

すなわち、この応用例である還元剤噴射装置の制御方法は、上述の還元剤噴射装置の制御方法と、図７に示すステップＳ１が異なる。
詳細には、図１２は、この応用例にかかる還元剤噴射装置の制御方法のステップＳ１の、具体的なフローチャート図である。
図１２に示すように、制御装置では、ステップＳ５１で内燃機関５の始動が検知された後、ステップＳ５２で強制再生が開始され、ステップＳ５３で内燃機関５の停止が検知される。そして、ステップＳ５４で、ステップＳ５３における内燃機関５の停止が、ステップＳ５２における強制再生中又は強制再生直後であったか否かが判定される。内燃機関５の停止が強制再生中又は強制再生直後であった場合には、ステップＳ５４に進む一方、内燃機関５の停止が強制再生中又は強制再生直後でない場合には、ステップＳ５５に進み、所定のフラグを０で維持して、本ルーチンを終了する。

ステップＳ５３で、条件が成立したとして進んだステップＳ５４では、条件成立を示すフラグが立たされて、ステップＳ５６で、内燃機関５の始動が再び検知される。
その後のステップＳ５７で、条件成立を示すフラグが立っているか否かが判別される。条件成立を示すフラグが立たっている場合には、ステップＳ５８に進み、還元剤噴射弁４３が詰まっているおそれがあると判定する。その後に、図７に示すステップＳ２に進む。
一方、ステップＳ５７で、条件成立を示すフラグが立たっていないと判別された場合には、ステップＳ５９で、還元剤噴射弁４３が詰まっているおそれがないと判定し、本ルーチンを終了する。

なお、還元剤噴射弁４３に詰まりが生じるおそれが有ることを捉える制御フローについて、図１２の制御フローは一例であり、この例に制限されない。
還元剤噴射弁４３に詰まりが生じるおそれが有ることを捉えることができれば、当該おそれが捉えられたことに基づいて、内燃機関５の始動時に、第１の還元剤供給通路４４内に、圧力脈動を発生させる制御を行うことができる。

このように、この応用例にかかる還元剤噴射装置の制御方法であれば、実際に還元剤噴射弁４３の詰まりの有無が判定される前に、詰まりが有るおそれを捉えて、第１の還元剤供給通路４４内に、所定の圧力脈動を発生させることができる。
したがって、尿素水溶液の固化に起因した還元剤噴射弁４３の詰まりが生じる場合に、より迅速に、当該詰まりを解消することができるようになる。

以上説明した、本発明の還元剤噴射装置及びその制御方法であれば、還元剤噴射弁に詰まりが生じていると判定し、所定期間（Ｗ１）の間、還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることにより、空気及び尿素水溶液の界面の位置を、周期的に、変動させることができる。
これにより、空気及び尿素水溶液の界面に対して、還元剤噴射弁方向の慣性力を作用させるとともに、当該慣性力を利用して、尿素水溶液の一部を、空気及び尿素水溶液の界面よりも、還元剤噴射弁側に送り込むことができる。
よって、圧送ポンプの駆動に応じて、還元剤噴射弁側に送り込んだ尿素水溶液の一部を、還元剤噴射弁内に到達させ、固化した尿素水溶液を溶解させることができる。
したがって、還元剤噴射弁の詰まりを迅速に解消することができ、ひいては、排気浄化効率の低下を抑制することができる。

５：内燃機関、１１：排気管、２１：酸化触媒、２２：フィルタ（ＤＰＦ）、２４：ＳＣＲ触媒、３０：冷却水循環装置、３３：第１の冷却水循環通路、３４：第２の冷却水循環通路、３５：冷却水通路、４０：還元剤噴射装置、４１：貯蔵タンク、４２：圧送ポンプ、４３：還元剤噴射弁、４３ａ：電磁コイル、４３ｂ：ニードル、４４：第１の還元剤供給通路、４５：第２の還元剤供給通路、４６：第３の還元剤供給通路、４７：リバーディングバルブ、４８：湾曲部、５０：第１の温度センサ、５１：第２の温度センサ、５４：圧力センサ、５６：ＮＯ_Xセンサ、６０：制御装置、６１：還元剤噴射弁駆動制御手段、６２：詰まり判定手段、６３：ポンプ駆動制御手段、１００：排気浄化装置

Claims (8)

1. 排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を前記排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、前記還元剤噴射弁内の前記尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置において、
   前記尿素水溶液を圧送する圧送ポンプと、
   前記圧送ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路と、を備え、
   前記尿素水溶液の固化に起因して、前記還元剤噴射弁に詰まりが生じていることを判定し、所定期間（Ｗ１）の間、前記還元剤供給通路内に圧力脈動を発生させることを特徴とする還元剤噴射装置。
2. 前記還元剤供給通路の途中に湾曲部を設け、かつ、前記湾曲部の重力方向の最深部分を、前記還元剤供給通路及び前記還元剤噴射弁の接続部分よりも重力方向下方に位置させることを特徴とする請求項１に記載の還元剤噴射装置。
3. 前記湾曲部を、前記還元剤噴射弁の近傍に設けることを特徴とする請求項２に記載の還元剤噴射装置。
4. 前記圧送ポンプにおける駆動ＤＵＴＹを切り替えて、所定の基準値よりも大きいＤＵＴＹ比（ＤＨ）、及び前記基準値よりも小さいＤＵＴＹ比（ＤＬ）にそれぞれ少なくとも一回変化させることにより、前記圧力脈動を発生させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の還元剤噴射装置。
5. 前記還元剤供給通路の圧力に基づいて、前記駆動ＤＵＴＹを切り替えるタイミングを決定することを特徴とする請求項４に記載の還元剤噴射装置。
6. 前記還元剤噴射弁の電磁コイルに流れる駆動電流に基づいて、前記還元剤噴射弁に詰まりが生じていることを判定することにより、前記所定期間（Ｗ１）の始点を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤噴射装置。
7. 所定時間における前記還元剤供給通路内の圧力低下量に基づいて、前記還元剤噴射弁に詰まりが生じてないことを判定することにより、前記所定期間（Ｗ１）の終点を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤噴射装置。
8. 排気管に固定された還元剤噴射弁を介して尿素水溶液を前記排気管内に供給し、かつ、内燃機関の停止時に、前記還元剤噴射弁内の前記尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する還元剤噴射装置の制御方法において、
   前記尿素水溶液の固化に起因して、前記還元剤噴射弁に詰まりが生じているか否かを判定する工程と、
   所定期間（Ｗ１）の間、前記圧送ポンプ及び前記還元剤噴射弁を接続する還元剤供給通路に圧力脈動を発生させる工程と、
   を有することを特徴とする還元剤噴射装置の制御方法。

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