JP2012219655A - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の停止時に、ポンプによって還元剤供給通路から還元剤を吸い戻す場合において、その後の還元剤の供給時に、還元剤供給通路に混入した空気を早期に排出し、それにより、還元剤を過不足なく供給でき、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】この内燃機関３の排ガス浄化装置１は、ポンプ１１によって、内燃機関３の運転中に、還元剤タンク１１から還元剤供給通路８を介して還元剤供給手段９に還元剤を供給し、内燃機関３の停止時に、還元剤供給通路から還元剤を吸い戻す。また、検出された通路内圧力ＰＵがしきい値ＰＬＯＷ１を下回っているときに、ポンプ１１からの還元剤の供給中に還元剤供給通路８内に空気が混入するエア噛み状態であると判定し、この場合、還元剤供給手段９から供給される還元剤の供給量を増量する還元剤増量制御を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体状の還元剤を用いて排ガス中のＮＯｘを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関し、特に、内燃機関の停止時に、還元剤供給通路から還元剤を吸い戻すように構成された排ガス浄化装置に関する。

従来の内燃機関の排ガス浄化装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関はディーゼルエンジンである。排ガス浄化装置は、尿素を還元剤とするＮＯｘ選択還元触媒を用いて、ＮＯｘを浄化するものであり、尿素水を貯える尿素水タンクと、この尿素水タンクに接続された尿素水供給管と、排気管のＮＯｘ選択還元触媒よりも上流側に設けられ、尿素水供給管を介して供給された尿素水を排気管内に添加する尿素水添加弁などを備えている。

尿素水タンク内には、正逆回転が可能な尿素水ポンプが設けられている。内燃機関の運転時には、尿素水ポンプを正回転方向に駆動することによって、尿素水が、尿素水タンクから尿素水供給管を介して尿素添加弁に供給されるとともに、尿素添加弁によって排気管内に添加され、ＮＯｘ選択還元触媒におけるＮＯｘの還元に用いられる。この尿素水の供給量は、内燃機関の負荷、排ガス中に含まれるＮＯｘおよびアンモニアの量に応じて算出される。さらに、内燃機関の停止時には、尿素水ポンプを逆回転方向に駆動し、負圧を発生させることによって、尿素水が尿素水供給管から尿素水タンクに吸い戻される。このような尿素水の吸戻しにより、内燃機関の停止時に尿素水が尿素水供給管内に残留し、低温時、停止中に凍結した場合の不具合を防止するようにしている。

特開２０１０−８４６９４号公報

しかし、上記のような尿素水の吸戻しを行うと、その後、尿素水を供給する際、尿素水供給管内に残留していた空気が尿素水に混入するため、尿素添加弁からＮＯｘ選択還元触媒に実際に供給される尿素水が不足しやすくなる。これに対して、従来の内燃機関の排ガス浄化装置では、尿素水の供給量を、内燃機関の負荷、ＮＯｘおよびアンモニアの量に応じて算出するにすぎない。このため、尿素水供給管内に空気が混入している場合には、空気が完全に排出されるまでに時間を要してしまい、その間、ＮＯｘ選択還元触媒に供給される尿素水が不足することで、排ガス特性が悪化してしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の停止時に、ポンプによって還元剤供給通路から還元剤を吸い戻す場合において、その後の還元剤の供給時に、還元剤供給通路に混入した空気を早期に排出し、それにより、還元剤を過不足なく供給でき、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本願の請求項１に係る内燃機関３の排ガス浄化装置１は、内燃機関３の排気通路（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管４）に設けられ、供給された液体状の還元剤を用いてＮＯｘを浄化するＮＯｘ選択還元触媒（ＮＯｘ触媒５）と、排気通路のＮＯｘ選択還元触媒よりも上流側に設けられ、ＮＯｘ選択還元触媒に還元剤を供給するための還元剤供給手段（インジェクタ９）と、還元剤を貯える還元剤タンク（尿素水タンク７）と、還元剤タンクと還元剤供給手段に接続された還元剤供給通路（尿素水供給管８）と、内燃機関３の運転中に、還元剤タンクから還元剤供給通路を介して還元剤供給手段に還元剤を供給するとともに、内燃機関３の停止時に、還元剤供給通路から還元剤を吸い戻すためのポンプ１１と、還元剤供給通路内の圧力を検出する通路内圧力センサ（供給管内圧センサ２１）と、検出された通路内圧力（供給管内圧ＰＵ）が所定のしきい値（第１しきい値ＰＬＯＷ１）を下回っているときに、ポンプ１１からの還元剤の供給中に還元剤供給通路内に空気が混入するエア噛み状態であると判定するエア噛み状態判定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ９）と、エア噛み状態であると判定されたときに、還元剤供給手段から供給される還元剤の供給量を増量する還元剤増量制御を実行する還元剤増量制御実行手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１７）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、内燃機関の運転中には、ポンプによって、液体状の還元剤が、還元剤タンクから還元剤供給通路を介して還元剤供給手段に供給されるとともに、還元剤供給手段によってＮＯｘ選択還元触媒に供給される。ＮＯｘ選択還元触媒では、供給された還元剤を用いて、排ガス中のＮＯｘが還元され、浄化される。また、内燃機関の停止時には、還元剤供給通路での還元剤の残留と、残留した還元剤の凍結をできるだけ抑制するために、ポンプにより、還元剤が還元剤供給通路から吸い戻される。

前述したように、還元剤供給通路から還元剤を吸い戻す場合、その後、還元剤を供給する際に、還元剤供給通路内に空気が混入するエア噛みが発生する。また、エア噛みが発生すると、還元剤供給手段から還元剤とともに空気が供給されるため、還元剤供給通路内の圧力は大きく脈動する。

以上のような観点に基づき、本発明によれば、検出された還元剤供給通路内の圧力（以下「通路内圧力」という）が所定のしきい値を下回っているときには、エア噛み状態であると判定するので、このエア噛み状態の判定を適切に行うことができる。また、エア噛み状態であると判定されたときには、還元剤供給手段から供給される還元剤の供給量を増量する還元剤増量制御を実行する。これにより、還元剤供給通路に混入した空気を早期に排出できるので、その後において、還元剤を過不足なく供給でき、排ガス特性を向上させることができる。また、通路内圧力を検出する通路内圧力センサは、ポンプの制御などのために通常、設けられるものであるので、エア噛み判定を、特別な専用の装置を用いることなく、容易に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２３、エアフローセンサ２４、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＱＡ）に応じて、還元剤供給手段から供給すべき還元剤の目標量（目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤ）を設定する還元剤目標量設定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ５）と、設定された目標量の還元剤を供給するための還元剤供給手段への指示値（開弁時間ＴＯＵＴ）を算出する指示値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ７）と、算出された指示値に応じて、しきい値を設定するしきい値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ８）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、還元剤供給手段から供給すべき還元剤の目標量が設定され、この目標量の還元剤を供給するための還元剤供給手段への指示値が算出される。この指示値に応じて、還元剤供給通路に供給される還元剤の供給量が変更される。内燃機関から排出されるＮＯｘ量は、内燃機関の運転状態に応じて変化するので、上述したようにして設定した目標量を用いて還元剤の供給量を変更することによって、ＮＯｘの浄化に必要な還元剤がＮＯｘ選択還元触媒に過不足なく供給される。

また、還元剤供給手段からの還元剤の供給量が多いほど、その供給に伴って、通路内圧力は一旦大きく低下し、低下した通路内圧力を回復させるようにポンプが駆動される。このため、エア噛み状態のときに発生する通路内圧力の脈動の幅はより大きくなる。本発明によれば、ポンプへの指示値に応じて、エア噛み状態の判定に用いられるしきい値を設定するので、このしきい値の設定を適切に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、エア噛み判定手段は、通路内圧力が連続してしきい値以上になった回数（エア噛み非発生カウンタ値ＣＯＫ１）が、第１所定回数ＣＲＥＦ１以上のときに、エア噛み状態でないと判定することを特徴とする。

前述したように、エア噛み状態のときには、通路内圧力は大きく脈動するのに対し、エア噛み状態でないときには、通路内圧力は安定して高い値を示す。本発明によれば、通路内圧力が連続してしきい値以上になった回数が、第１所定回数以上のときに、エア噛み状態でないと判定するので、エア噛み状態であるにもかかわらず、通路内圧力がしきい値を一時的に上回ることによる誤判定を回避でき、エア噛み状態の判定を精度良く行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、エア噛み判定手段は、通路内圧力が連続してしきい値以上になった回数が第１所定回数に達する前に、通路内圧力がしきい値を下回った回数（エア噛み発生カウンタ値ＣＮＧ）が第２所定回数ＣＲＥＦ２に達したときに、エア噛み状態であると判定することを特徴とする。

この構成によれば、通路内圧力が連続してしきい値以上になった回数が第１所定回数に達する前に、通路内圧力がしきい値を下回った回数が第２所定回数に達したときに、エア噛み状態であると判定するので、請求項３に係る発明と同様、エア噛み状態の判定を精度良く行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、還元剤増量制御の実行中、指示値算出手段は、還元剤の供給量が増大する側に指示値を算出し、しきい値設定手段は、算出された指示値に応じて、しきい値を設定し、エア噛み状態判定手段は、通路内圧力が、設定されたしきい値以上になったときに、エア噛み状態が解消したと判定し、還元剤増量制御実行手段は、エア噛み状態が解消したと判定されたときに、還元剤増量制御を終了することを特徴とする。

この構成によれば、還元剤増量制御の実行中には、還元剤の供給量が増大する側に算出された指示値に応じてしきい値を設定するとともに、通路内圧力がしきい値を上回ったときに、エア噛み状態が解消したと判定する。前述したように、還元剤の供給量が多いほど、エア噛み状態のときに発生する通路内圧力の脈動の幅はより大きくなる。このため、還元剤増量制御の実行中、上述したようにしきい値を設定することによって、しきい値を増大側に算出された供給量に見合った値に設定でき、したがって、エア噛み状態が解消したか否かを適切に判定することができる。

また、エア噛み状態が解消したと判定されたときには、還元増量制御を終了するので、ＮＯｘ選択還元触媒をスリップして大気中に放出される還元剤を抑制でき、それによる排ガス特性の悪化を回避することができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、しきい値設定手段は、還元剤増量制御の実行中のしきい値を、還元剤増量制御の実行中でないときのしきい値よりも小さな値に設定することを特徴とする。

この構成によれば、還元剤増量制御の実行中には、実行中でないときよりもしきい値を小さな値に設定するので、還元剤増量制御の実行中においても、しきい値を適切に設定することができる。

本発明の実施形態による排ガス浄化装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。 尿素水供給制御処理を示すフローチャートである。 図２の尿素水供給制御処理の残りの部分を示すフローチャートである。 エア噛み状態を判定するためのしきい値の算出に用いられるテーブルである。 エア噛みの発生状態、尿素水供給管圧としきい値の関係を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば車両（図示せず）に搭載されたディーゼルエンジンであり、理論空燃比よりもリーンな空燃比で混合気の燃焼が行われる。

実施形態による排ガス浄化装置１は、エンジン３の排気管４に設けられたＮＯｘ触媒５と、ＮＯｘ触媒５に還元剤としての尿素水を供給する尿素水供給装置６を備えている。

ＮＯｘ触媒５は、尿素を還元剤とする選択還元触媒であり、排気管４内に供給された尿素水の加水分解によって生成されたＮＨ３（アンモニア）を吸着するとともに、吸着したＮＨ３によって、エンジン３から排出された排ガス中のＮＯｘを還元し、浄化する。

尿素水供給装置６は、尿素水を貯える尿素水タンク７と、尿素水タンク７から尿素水を供給するための尿素水供給管８と、供給された尿素水を排気管４内に噴射する尿素水噴射弁（以下「インジェクタ」という）９などで構成されている。

尿素水タンク７内にはポンプ室１０が設けられ、ポンプ室１０にはポンプ１１が収容されている。ポンプ１１は、正逆回転が可能なモータ（図示せず）を有する電動式のものであり、モータの正回転時には、ポンプ室１０内の尿素水を、吐出管１２を介して圧送することによって尿素水供給管８に供給し、モータの逆回転時には、負圧を発生させることによって、尿素水を尿素水供給管８からポンプ室１０内に吸い戻す。

また、ポンプ１１は、吐出管１２から吐出する尿素水の流量を変更可能に構成されており、この流量は、ＥＣＵ２からの通電用の駆動信号のデューティ比（以下「ポンプデューティ比」という）ＰＤＵＴＹが大きいほど、より大きくなるように制御される。

尿素水供給管８は、車両の前後方向に延びており、一端部が吐出管１２に接続されるとともに、ポンプ室１０および尿素タンク７の外部に延び、他端部はインジェクタ９に接続されている。

インジェクタ９は、開閉式の電磁弁で構成されており、排気管４のＮＯｘ触媒５よりも上流側に取り付けられ、排気管４内に臨むように設けられている。インジェクタ９は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって開弁し、それにより、尿素水タンク７から尿素水供給管８を介して供給された尿素水が、排気管４内に噴射され、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘの還元・浄化に用いられる。インジェクタ９の開弁時間ＴＯＵＴは、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、ＮＯｘ触媒５に供給される尿素水の供給量が制御される。

ポンプ１１の吐出管１２には、絞り１３およびリリーフ弁１４を介して、戻り通路１５が接続されている。リリーフ弁１４は、尿素水の圧力が上昇し、所定圧に達したときに開弁することによって、尿素水を逃がし、尿素水の圧力が過大化するのを防止する。リリーフ弁１４の開弁によって逃がされた尿素水は、戻り通路１５を介して尿素水タンク７に戻される。

ポンプ室１０の周壁および底壁の外面と尿素水供給管８には、ヒータ１６が取り付けられている。ヒータ１６は、凍結した尿素水を加熱し、解凍するためのものであり、電熱線（図示せず）を有する電気式ヒータで構成されている。ヒータ１６の動作は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、尿素水供給管８には供給管内圧センサ２１が設けられ、ポンプ室１０内には尿素水温センサ２２が設けられている。供給管内圧センサ２１は尿素水供給管８内の圧力（以下「供給管内圧」という）ＰＵを検出し、尿素水温センサ２２は尿素水の温度（以下「尿素水温」という）ＴＵを検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

さらに、ＥＣＵ２には、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に設けられたクランク角センサ２３から、パルス信号であるＣＲＫ信号が所定のクランク角ごとに出力され、エンジン３の吸気管１７に設けられたエアフローセンサ２４から、吸入空気量ＱＡを表す検出信号が出力される。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェースなどから成るマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。上述した各種のセンサ２１〜２４の検出信号は、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。

ＥＣＵ２は、これらの検出信号などに応じて、インジェクタ９、ポンプ１１およびヒータ１６を制御する。具体的には、エンジン３の運転中は、ポンプ１１を正回転方向に駆動し、ポンプデューティ比ＰＤＵＴＹを設定することによって、ポンプ１１から尿素水供給管８を介してインジェクタ９に尿素水を供給するとともに、検出された供給管内圧ＰＵを所定の目標値に維持しながら、インジェクタ９の開弁時間ＴＯＵＴを制御することによって、排気管４への尿素水の供給量を制御する尿素水の供給制御を実行する。

また、エンジン３の停止時には、ポンプ１１を逆回転方向に駆動することによって、尿素水供給管８から尿素タンク７に尿素水を吸い戻す吸い戻し制御を実行する。さらに、検出された尿素水温ＴＵなどに基づき、尿素水が凍結していると判定した場合には、ヒータ１６を駆動することによって、尿素水を解凍する解凍制御を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、エア噛み状態判定手段、還元剤増量制御実行手段、運転状態検出手段、還元剤目標量設定手段、指示値算出手段およびしきい値設定手段に相当する。

次に、図２〜図５を参照しながら、上述した尿素水供給制御処理について説明する。本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、尿素水供給許可フラグＦ＿ＳＰＬが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、インジェクタ９から排気管４への尿素水の供給が許可されていないときには、インジェクタ９による尿素水の噴射を実行しないものとして、尿素水噴射実行フラグＦ＿ＩＮＪを「０」にセットし（ステップ２）、本処理を終了する。

上記ステップ１の答がＹＥＳのときには、尿素水噴射実行フラグＦ＿ＩＮＪが「１」であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯで、今回が排気管４への尿素水の供給が許可された直後に相当するときには、インジェクタ９による尿素水の噴射を開始するために、尿素水噴射実行フラグＦ＿ＩＮＪを「１」にセットする（ステップ４）。

次に、目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤを算出し（ステップ５）、後述するステップ６に進む。この目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤは、インジェクタ９から噴射すべき尿素水の目標量であり、エンジン３から排出されるＮＯｘの排出量に応じて設定される。また、このＮＯｘ排出量は、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＡに応じて算出される。一方、前記ステップ３の答がＹＥＳで、インジェクタ９による尿素水の噴射がすでに実行されているときには、上記ステップ４および５をスキップして、ステップ６に進む。

このステップ６では、尿素水増量フラグＦ＿ＱＩＮＣが「１」であるか否かを判別する。後述するように、この尿素水増量フラグＦ＿ＱＩＮＣは、インジェクタ９からの尿素水の供給量を増量する後述の尿素水増量制御の実行中のときに「１」にセットされるものである。

このステップ６の答がＮＯで、尿素水増量制御の実行中でないときには、ステップ５で算出された目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤに応じ、所定のテーブルを検索することによって、インジェクタ９の開弁時間ＴＯＵＴを算出する（ステップ７）。図示しないが、このテーブルでは、目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤが大きいほど、開弁時間ＴＯＵＴはより大きな値に設定されている。

次に、算出された開弁時間ＴＯＵＴに応じ、図４に示すテーブルを検索することによって、テーブル値ＰＬＯＷを算出するとともに、算出したテーブル値ＰＬＯＷを、エア噛み状態の判定用の第１しきい値ＰＬＯＷ１として設定する（ステップ８）。このテーブルでは、テーブル値ＰＬＯＷは、開弁時間ＴＯＵＴが長いほど、より小さな値に設定されている。

次に、検出された供給管内圧ＰＵが、第１しきい値ＰＬＯＷ１以上であるか否かを判別する（ステップ９）。図５に示すように、尿素水供給管８内にエア噛みが発生していないときには、供給管内圧ＰＵは、安定して高い値を示すため、第１しきい値ＰＬＯＷ１を上回るのに対し、尿素水供給管８にエア噛みが発生しているときには、インジェクタ９から尿素水とともに空気が噴射されるため、供給管内圧ＰＵは、大きく脈動し、第１しきい値ＰＬＯＷ１を下回るようになる。

したがって、上記ステップ９の答がＹＥＳで、ＰＵ≧ＰＬＯＷ１のときには、エア噛みが発生していないと仮判定し、その回数をカウントするカウンタの値（以下「エア噛み非発生カウンタ値」という）ＣＯＫ１をインクリメントする（ステップ１０）。なお、このエア噛み非発生カウンタ値ＣＯＫ１は、上記ステップ９の答がＮＯで、ＰＵ＜ＰＬＯＷ１になると、後述するステップ１３で０にリセットされるので、供給管内圧ＰＵが連続して第１しきい値ＰＬＯＷ１以上になった回数を表す。

次に、エア噛み非発生カウンタ値ＣＯＫ１が第１所定値（第１所定回数）ＣＲＥＦ１（例えば５）以上であるか否かを判別する（ステップ１１）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１１の答がＹＥＳのとき、すなわち、供給管内圧ＰＵが連続して第１しきい値ＰＬＯＷ１以上になった回数が、第１所定回数ＣＲＥＦ１以上になったときには、エア噛みが発生していないと確定し、後述するエア噛み発生カウンタ値ＣＮＧを０にリセットした（ステップ１２）後、本処理を終了する。

一方、前記ステップ９の答がＮＯで、ＰＵ＜ＰＬＯＷ１のときには、エア噛みが発生していると仮判定し、エア噛み非発生カウンタ値ＣＯＫ１を０にリセットする（ステップ１３）とともに、エア噛み発生カウンタ値ＣＮＧをインクリメントする（ステップ１４）。次に、エア噛み発生カウンタ値ＣＮＧが第２所定値（第２所定回数）ＣＲＥＦ２（例えば１０）以上であるか否かを判別する（ステップ１５）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１５の答がＹＥＳのとき、すなわち、供給管内圧ＰＵが第１しきい値ＰＬＯＷ１を下回った回数が第２所定回数ＣＲＥＦ２以上になったときには、エア噛みが発生していると確定し、エア噛み発生カウンタ値ＣＮＧを０にリセットする（ステップ１６）とともに、尿素水増量制御を開始するために、尿素水増量フラグＦ＿ＱＩＮＣを「１」にセットし（ステップ１７）、後述するステップ１８に進む。また、このように尿素水増量フラグＦ＿ＱＩＮＣが「１」にセットされると、その後は前記ステップ６の答がＹＥＳになるので、その場合には、ステップ１８に直接、進む。

このステップ１８では、開弁時間ＴＯＵＴを所定の最大値ＴＯＵＴＭＡＸ（図４参照）に設定する。これにより、インジェクタ９から噴射される尿素水の量が最大に制御され、尿素水の供給量が増量される。なお、最大値ＴＯＵＴＭＡＸは、インジェクタ９およびポンプ１１の性能に基づいてあらかじめ定められる。

次に、設定された開弁時間ＴＯＵＴに応じ、図４のテーブルを検索することによって、テーブル値ＰＬＯＷを算出するとともに、算出したテーブル値ＰＬＯＷを、エア噛み状態の判定用の第２しきい値ＰＬＯＷ２として設定する（ステップ１９）。開弁時間ＴＯＵＴが最大値ＴＯＵＴＭＡＸに設定されていることと、このテーブルの設定の傾向から、第２しきい値ＰＬＯＷ２は、前記第１しきい値ＰＬＯＷ１よりも小さな値に設定される。

次に、供給管内圧ＰＵが、第２しきい値ＰＬＯＷ２以上であるか否かを判別する（ステップ２０）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２０の答がＹＥＳで、ＰＵ≧ＰＬＯＷ２のときには、エア噛みが解消していると仮判定し、その回数をカウントするカウンタの値（以下「エア噛み解消カウンタ値」という）ＣＯＫ２をインクリメントする（ステップ２１）。

次に、エア噛み解消カウンタ値ＣＯＫ２が第３所定値（第３所定回数）ＣＲＥＦ３（例えば１０）以上であるか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２２の答がＹＥＳのとき、すなわち、供給管内圧ＰＵが第２しきい値ＰＬＯＷ２以上になった回数が、第３所定回数ＣＲＥＦ３以上になったときには、エア噛みが解消されたと確定し、エア噛み解消カウンタ値ＣＯＫ２を０にリセットする（ステップ２３）。また、尿素水増量制御を終了するために、尿素水増量フラグＦ＿ＱＩＮＣを「０」にリセットし（ステップ２４）、本処理を終了する。このように尿素水増量フラグＦ＿ＱＩＮＣが「０」にリセットされると、その後は前記ステップ６の答がＮＯになり、前記ステップ７以降の動作が実行される。

なお、インジェクタ９が開弁してから開弁時間ＴＯＵＴが経過したときには、尿素水供給許可フラグＦ＿ＳＰＬが「０」にリセットされ、インジェクタ９からの尿素水の供給が終了する。

以上のように、本実施形態によれば、供給管内圧ＰＵが第１しきい値ＰＬＯＷ１以上のときに、エア噛みが発生していないと判定する一方、第１しきい値ＰＬＯＷ１を下回ったときには、エア噛みが発生していると判定し、尿素水増量制御を実行する。これにより、尿素水供給管８に混入した空気を早期に排出できるので、その後において、尿素水を過不足なく供給でき、排ガス特性を向上させることができる。

また、供給管内圧センサ２１は、ポンプ１１の制御などのために通常、設けられるものであるので、エア噛み状態の判定を、特別な専用のセンサを用いることなく、容易に行うことができる。さらに、エア噛み状態の判定とその判定結果に基づく尿素水増量制御を、尿素水の通常の供給時を利用して行うので、そのための尿素水の消費量を抑制することができる。

さらに、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＡに応じて算出されたＮＯｘの排出量に応じて、目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤを算出し（ステップ５）、この目標尿素水噴射量ＱＩＮＪＣＭＤに応じてインジェクタ９の開弁時間ＴＯＵＴを算出する（ステップ７）。これにより、ＮＯｘの浄化に必要な尿素水がＮＯｘ触媒５に過不足なく供給される。また、開弁時間ＴＯＵＴに応じて、第１しきい値ＰＬＯＷ１を設定するので、この第１しきい値ＰＬＯＷ１の設定を適切に行うことができる。

また、供給管内圧ＰＵが第１しきい値ＰＬＯＷ１以上の場合、その連続回数を表すエア噛み非発生カウンタ値ＣＯＫ１が第１所定回数ＣＲＥＦ１以上のときに、エア噛みが発生していないと確定するので、エア噛み状態であるにもかかわらず、供給管内圧ＰＵが第１しきい値ＰＬＯＷ１を一時的に上回ることによる誤判定を回避でき、エア噛み状態の判定を精度良く行うことができる。

さらに、エア噛み非発生カウンタ値ＣＯＫ１が第１所定回数ＣＲＥＦ１に達する前に、供給管内圧ＰＵが第１しきい値ＰＬＯＷ１を下回った回数を表すエア噛み発生カウンタ値ＣＮＧが第２所定回数ＣＲＥＦ２に達したときに、エア噛みが発生していると確定するので、エア噛みが発生しているか否かを適切に判定することができる。

また、尿素水増量制御の実行中には、開弁時間ＴＯＵＴを最大値ＴＯＵＴＭＡＸに設定し（ステップ１８）、この最大値ＴＯＵＴＭＡＸに応じて第２しきい値ＰＬＯＷ２を設定するとともに、供給管内圧ＰＵが第２しきい値ＰＬＯＷ２以上になったときに、エア噛みが解消したと判定するので、第２しきい値ＰＬＯＷ２を増大側に算出された供給量に見合った値に設定でき、したがって、エア噛み状態が解消したか否かを適切に判定することができる。

さらに、エア噛みが解消したと判定されたときに、尿素水増量制御を終了するので、ＮＯｘ触媒５をスリップして大気中に放出されるＮＨ３を抑制でき、それによる排ガス特性の悪化を回避することができる。

また、尿素水増量制御の実行中に用いられる第２しきい値ＰＬＯＷ２を、実行中でないときに用いられる第１しきい値ＰＬＯＷ１よりも小さな値に設定するので、尿素水増量制御の実行中においても、第２しきい値ＰＬＯＷ２を適切に設定することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第１しきい値ＰＬＯＷ１を、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＡに応じて設定しているが、これに限らず、一定値に設定してもよい。また、実施形態では、エア噛み状態の判定とその判定結果に基づく尿素水増量制御を、還元剤の通常の供給中に実行しているが、エンジン３の始動直後などに、これとは別個の専用のエア排出制御として実行してもよい。その場合には、エア噛みが発生していないと判定された時点で、または発生したエア噛みが解消されたと判定された時点で、尿素水の供給が停止される。

また、実施形態では、ＮＯｘを還元するための液体状の還元剤として、尿素水を用いているが、これに限らず、例えばアンモニア水を用いてもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、リーンバーン運転を行うガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 排ガス浄化装置
２ ＥＣＵ（エア噛み状態判定手段、還元剤増量制御実行手段、運転状態検出手段、
指示値算出手段およびしきい値設定手段）
３ エンジン（内燃機関）
４ 排気管（排気通路）
５ ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ選択還元触媒）
７ 尿素水タンク（還元剤タンク）
８ 尿素水供給管（還元剤供給通路）
９ インジェクタ（還元剤供給手段）
１１ ポンプ
２１ 供給管内圧センサ（通路内圧力センサ）
２３ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２４ エアフローセンサ（運転状態検出手段）
ＰＵ 供給管内圧（検出された通路内圧力）
ＮＥ エンジン回転数（検出された内燃機関の運転状態）
ＱＡ 吸入空気量（検出された内燃機関の運転状態）
ＰＬＯＷ１ 第１しきい値（所定のしきい値）
ＴＯＵＴ 開弁時間（指示値）
ＱＩＮＪＣＭＤ 目標尿素水噴射量（目標量）
ＣＯＫ１ エア噛み非発生カウンタ値（通路内圧力がしきい値を連続して上回った
回数）
ＣＲＥＦ１ 第１所定回数
ＣＮＧ エア噛み発生カウンタ値（通路内圧力がしきい値以下である回数）
ＣＲＥＦ２ 第２所定回数

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、供給された液体状の還元剤を用いてＮＯｘを浄化するＮＯｘ選択還元触媒と、
   前記排気通路の前記ＮＯｘ選択還元触媒よりも上流側に設けられ、当該ＮＯｘ選択還元触媒に前記還元剤を供給するための還元剤供給手段と、
   前記還元剤を貯える還元剤タンクと、
   当該還元剤タンクと前記還元剤供給手段に接続された還元剤供給通路と、
   前記内燃機関の運転中に、前記還元剤タンクから前記還元剤供給通路を介して前記還元剤供給手段に前記還元剤を供給するとともに、前記内燃機関の停止時に、前記還元剤供給通路から前記還元剤を吸い戻すためのポンプと、
   前記還元剤供給通路内の圧力を検出する通路内圧力センサと、
   当該検出された通路内圧力が所定のしきい値を下回っているときに、前記ポンプからの前記還元剤の供給中に前記還元剤供給通路内に空気が混入するエア噛み状態であると判定するエア噛み状態判定手段と、
   当該エア噛み状態であると判定されたときに、前記還元剤供給手段から供給される前記還元剤の供給量を増量する還元剤増量制御を実行する還元剤増量制御実行手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
2. 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記還元剤供給手段から供給すべき前記還元剤の目標量を設定する還元剤目標量設定手段と、
   当該設定された目標量の還元剤を供給するための前記還元剤供給手段への指示値を算出する指示値算出手段と、
   前記算出された指示値に応じて、前記しきい値を設定するしきい値設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
3. 前記エア噛み判定手段は、前記通路内圧力が連続して前記しきい値以上になった回数が、第１所定回数以上のときに、エア噛み状態でないと判定することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
4. 前記エア噛み判定手段は、前記通路内圧力が連続して前記しきい値以上になった回数が前記第１所定回数に達する前に、前記通路内圧力が前記しきい値を下回った回数が第２所定回数に達したときに、エア噛み状態であると判定することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
5. 前記還元剤増量制御の実行中、前記指示値算出手段は、前記還元剤の供給量が増大する側に前記指示値を算出し、前記しきい値設定手段は、前記算出された前記指示値に応じて、前記しきい値を設定し、前記エア噛み状態判定手段は、前記通路内圧力が、前記設定されたしきい値以上になったときに、エア噛み状態が解消したと判定し、
   前記還元剤増量制御実行手段は、前記エア噛み状態が解消したと判定されたときに、前記還元剤増量制御を終了することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
6. 前記しきい値設定手段は、前記還元剤増量制御の実行中のしきい値を、当該還元剤増量制御の実行中でないときのしきい値よりも小さな値に設定することを特徴とする、請求項５に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。

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