JP2014177883A - Control method of reductant supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路にアンモニア由来の液体還元剤を供給するための還元剤供給装置を制御するための還元剤供給装置の制御方法に関するものである。 The present invention relates to a control method for a reducing agent supply device for controlling a reducing agent supply device for supplying an ammonia-derived liquid reducing agent to an exhaust passage of an internal combustion engine.
車両等に搭載されたディーゼルエンジン等の内燃機関の排気には窒素酸化物(NOX)が含まれている。このNOXを浄化する排気浄化装置の一つとして、内燃機関の排気通路中に配置される選択還元触媒と、選択還元触媒の上流側で尿素水溶液等のアンモニア由来の液体還元剤を噴射するための還元剤供給装置とを備えた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、選択還元触媒中で、排気中のNOXとアンモニアとを効率的に還元反応させ、NOXを窒素や水等に分解するものとなっている。 Nitrogen oxides (NO x ) are contained in the exhaust of internal combustion engines such as diesel engines mounted on vehicles and the like. As one of exhaust purifying apparatus for purifying the NO X, the selective reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, for injecting liquid reducing agent from ammonia, such as urea aqueous solution on the upstream side of the selective reduction catalyst There is known an exhaust emission control device including a reducing agent supply device. This exhaust purification device efficiently reduces NO x and ammonia in exhaust in a selective reduction catalyst and decomposes NO x into nitrogen or water.
このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置の一態様として、ポンプ及び還元剤噴射弁を備え、貯蔵タンク内の液体還元剤をポンプによって圧送するとともに、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して液体還元剤を排気管内に供給する直接噴射式の還元剤供給装置がある。 As one aspect of the reducing agent supply device used in such an exhaust purification device, a reducing agent injection device that includes a pump and a reducing agent injection valve, pumps the liquid reducing agent in the storage tank by the pump, and is fixed to the exhaust pipe. There is a direct injection type reducing agent supply device that supplies liquid reducing agent into an exhaust pipe through a valve.
ここで、液体還元剤として尿素水溶液を使用する場合、尿素水溶液ができる限り凍結しないように、凍結温度が最も低くなる濃度の尿素水溶液が用いられる。ただし、尿素水溶液の凍結温度は低くても−11℃程度であり、寒冷地等においては還元剤供給装置による尿素水溶液の供給が停止されている期間において尿素水溶液が凍結するおそれがある。また、尿素水溶液中の水分が蒸発して濃度が上昇した場合においても、尿素水溶液の凍結温度が上昇し凍結するおそれがある。 Here, when the urea aqueous solution is used as the liquid reducing agent, the urea aqueous solution having the lowest freezing temperature is used so that the urea aqueous solution is not frozen as much as possible. However, the freezing temperature of the aqueous urea solution is about −11 ° C. even at a low temperature, and the aqueous urea solution may freeze in a cold region or the like during a period when the supply of the aqueous urea solution by the reducing agent supply device is stopped. Further, even when water in the urea aqueous solution evaporates and the concentration increases, the freezing temperature of the urea aqueous solution may rise and freeze.
尿素水溶液が凍結すると、ポンプや還元剤噴射弁を正常に動作させることができないために、次回の始動時に長時間の解凍時間が必要となるおそれがある。そのため、内燃機関の停止時には、還元剤供給装置内に残留する尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する制御が行われることが一般的である。尿素水溶液の回収は、尿素水溶液を圧送するポンプを逆回転させたり、あるいは、尿素水溶液の流路の接続を切り換えたりすることで、尿素水溶液の供給通路内を減圧し、尿素水溶液を貯蔵タンク側に送ることによって行われる。(例えば、特許文献1を参照)。 If the urea aqueous solution is frozen, the pump and the reducing agent injection valve cannot be operated normally, so that a long thawing time may be required at the next start. Therefore, when the internal combustion engine is stopped, control is generally performed to recover the urea aqueous solution remaining in the reducing agent supply device into the storage tank. To recover the urea aqueous solution, reverse the rotation of the pump that pumps the urea aqueous solution, or switch the connection of the urea aqueous solution flow path to depressurize the urea aqueous solution supply passage, and store the urea aqueous solution on the storage tank side. Done by sending to. (For example, see Patent Document 1).
しかしながら、液体還元剤の回収制御を実行するとしても、還元剤噴射弁の内部の液体還元剤を完全に回収することが困難な場合がある。特に、液体還元剤の回収制御は、還元剤噴射弁を開弁して、排気通路内の空気(排ガス)を還元剤供給装置内部に取り入れながら行われるが、この回収制御中に、還元剤噴射弁の噴孔付近に付着した液体還元剤の水分が、残留する排気熱によって加熱されて蒸発して結晶化し、噴孔の詰まりを生じる場合がある。噴孔の詰まりを生じると、還元剤噴射弁内の液体還元剤を完全に回収することはさらに困難になる。仮に、内燃機関の始動時に、液体還元剤の結晶化等によって還元剤噴射弁の開閉動作が行われない状態であれば、これを速やかに解消させる必要がある。 However, even if the liquid reducing agent recovery control is executed, it may be difficult to completely recover the liquid reducing agent inside the reducing agent injection valve. In particular, the recovery control of the liquid reducing agent is performed while opening the reducing agent injection valve and taking in air (exhaust gas) in the exhaust passage into the reducing agent supply device. During the recovery control, the reducing agent injection is performed. In some cases, the water in the liquid reducing agent adhering to the vicinity of the nozzle hole of the valve is heated by residual exhaust heat and evaporated to crystallize, resulting in clogging of the nozzle hole. When the nozzle hole is clogged, it becomes more difficult to completely recover the liquid reducing agent in the reducing agent injection valve. If the opening / closing operation of the reducing agent injection valve is not performed due to crystallization of the liquid reducing agent at the time of starting the internal combustion engine, it is necessary to quickly resolve this.
したがって、本発明は、内燃機関の始動時において、還元剤噴射弁の開閉動作が不可能な状態を解消するための動作を効率的に実行するための還元剤供給装置の制御方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a control method for a reducing agent supply apparatus for efficiently executing an operation for eliminating a state where the opening / closing operation of the reducing agent injection valve is impossible at the time of starting the internal combustion engine. It is an object.
本発明によれば、内燃機関の運転中に、貯蔵タンク内の液体還元剤をポンプによって圧送して還元剤噴射弁に供給するとともに、前記還元剤噴射弁により前記内燃機関の排気通路に前記液体還元剤を噴射する一方、前記内燃機関の停止時に、残留する前記液体還元剤を前記貯蔵タンク内へ回収するように構成された還元剤供給装置を制御するための還元剤供給装置の制御方法において、前記内燃機関の始動時に、前回の内燃機関停止時の状態に基づいて前記還元剤噴射弁の開閉動作の可否の一次推定を行い、前記一次推定の結果、前記開閉動作が不可能と推定された場合には、前記還元剤噴射弁を複数回駆動させて前記還元剤噴射弁の開閉動作の可否の二次判定を行い、前記二次判定の結果、前記開閉動作が不可能と判定された場合には、前記還元剤噴射弁での前記液体還元剤の融解制御を実行することを特徴とする還元剤供給装置の制御方法が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, during operation of the internal combustion engine, the liquid reducing agent in the storage tank is pumped by the pump and supplied to the reducing agent injection valve, and the liquid is introduced into the exhaust passage of the internal combustion engine by the reducing agent injection valve. In a control method of a reducing agent supply device for controlling a reducing agent supply device configured to inject a reducing agent while recovering the remaining liquid reducing agent into the storage tank when the internal combustion engine is stopped. When the internal combustion engine is started, a primary estimation is made as to whether or not the reducing agent injection valve can be opened and closed based on the previous state when the internal combustion engine was stopped. As a result of the primary estimation, it is estimated that the opening and closing operation is impossible. In such a case, the reducing agent injection valve is driven a plurality of times to make a secondary determination as to whether or not the reducing agent injection valve can be opened and closed. As a result of the secondary determination, it is determined that the opening and closing operation is impossible. In case, before Is provided a control method of the reducing agent supply apparatus characterized by performing said melting control of the liquid reducing agent in the reducing agent injection valve, it is possible to solve the problems described above.
すなわち、本発明の還元剤供給装置の制御方法によれば、前回の内燃機関の停止時の状態に基づく一次推定、及び、還元剤噴射弁の駆動状態に基づく二次判定を経た上で、還元剤噴射弁の開閉動作が不可能と判定された場合にのみ、液体還元剤の融解制御を実行することとしている。したがって、液体還元剤の結晶化の可能性が極めて高い場合にのみ融解制御が実行されることとなるために、不要な融解制御が省略され、融解制御の効率化が図られる。 That is, according to the control method of the reducing agent supply apparatus of the present invention, after performing the primary estimation based on the previous state when the internal combustion engine was stopped and the secondary determination based on the driving state of the reducing agent injection valve, the reduction is performed. Only when it is determined that the opening / closing operation of the agent injection valve is impossible, the melting control of the liquid reducing agent is executed. Therefore, melting control is executed only when the possibility of crystallization of the liquid reducing agent is extremely high, so unnecessary melting control is omitted, and efficiency of melting control is achieved.
また、本発明の還元剤供給装置の制御方法を実施するにあたり、前記二次判定を、前記還元剤噴射弁を駆動させた際に前記還元剤噴射弁に流れる電流の波形に基づいて行うことが好ましい。このように二次判定を実行することとすれば、追加の装置等を増やすことなく、還元剤噴射弁の開閉動作の可否を判定することができる。 Further, in carrying out the control method of the reducing agent supply apparatus of the present invention, the secondary determination is performed based on a waveform of a current flowing through the reducing agent injection valve when the reducing agent injection valve is driven. preferable. By executing the secondary determination in this way, it is possible to determine whether or not the reducing agent injection valve can be opened and closed without increasing the number of additional devices.
また、本発明の還元剤供給装置の制御方法を実施するにあたり、前記融解制御を、前記還元剤噴射弁を複数回駆動させ、前記還元剤噴射弁内を発熱させることによって行うことが好ましい。このように融解制御を実行することとすれば、追加の装置等を増やすことなく、還元剤噴射弁内で生じた液体還元剤の結晶化を解消することができる。また、この融解制御は、液体還元剤の結晶化の可能性が極めて高い場合にのみ実行されるものであるため、仮に液体還元剤が還元剤噴射弁にまで到達する前に実行される回数が抑えられ、還元剤噴射弁のシート部の損傷のおそれを低減することができる。 Moreover, when implementing the control method of the reducing agent supply apparatus of this invention, it is preferable to perform the said melting control by driving the said reducing agent injection valve in multiple times and making the inside of the said reducing agent injection valve generate heat | fever. If the melting control is executed in this way, the crystallization of the liquid reducing agent generated in the reducing agent injection valve can be eliminated without increasing the number of additional devices. Further, since this melting control is executed only when the possibility of crystallization of the liquid reducing agent is extremely high, the number of times that the liquid reducing agent is executed before reaching the reducing agent injection valve is assumed. Therefore, the risk of damage to the seat portion of the reducing agent injection valve can be reduced.
また、本発明の還元剤供給装置の制御方法を実施するにあたり、前記融解制御の実行後に前記二次判定を再度行うようにし、前記融解制御を所定回数繰り返しても前記開閉動作が可能にならない場合には、前記還元剤噴射弁の恒久的故障と判定することが好ましい。このように恒久的故障を判定することにより、液体還元剤の結晶化によらない還元剤噴射弁の固着が生じている場合には、運転者等に対して対策を促すことができるようになる。 Further, when performing the control method of the reducing agent supply apparatus of the present invention, the secondary determination is performed again after the melting control is performed, and the opening / closing operation is not possible even if the melting control is repeated a predetermined number of times. It is preferable to determine that the reducing agent injection valve has a permanent failure. By determining the permanent failure in this way, when the reducing agent injection valve is not fixed due to the crystallization of the liquid reducing agent, the driver can be urged to take measures. .
また、本発明の還元剤供給装置の制御方法を実施するにあたり、前記一次推定は、前回の内燃機関停止時の排気温度に基づいて前記還元剤噴射弁内での前記液体還元剤の結晶化の可能性を推定するものであることが好ましい。このように一次推定を実行することにより、液体還元剤の結晶化が発生しやすい状態で内燃機関が停止したときに次の二次判定を実行することとなり、液体還元剤の結晶化の可能性が極めて高い状態を正確に判定することができるようになる。 In carrying out the control method of the reducing agent supply apparatus of the present invention, the primary estimation is based on the crystallization of the liquid reducing agent in the reducing agent injection valve based on the exhaust temperature when the internal combustion engine was stopped last time. It is preferable to estimate the possibility. By performing the primary estimation in this way, the next secondary determination is performed when the internal combustion engine is stopped in a state where crystallization of the liquid reducing agent is likely to occur, and the possibility of crystallization of the liquid reducing agent is likely to occur. Can be accurately determined.
以下、適宜図面を参照して、本発明の還元剤供給装置の制御方法に関する実施の形態について具体的に説明する。
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、特に説明がない限り同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
Embodiments relating to a control method for a reducing agent supply apparatus of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings as appropriate.
In addition, in each figure, about the thing which attached | subjected the same code | symbol, the same member is shown unless there is particular description, and description is abbreviate | omitted suitably.
1.排気浄化装置の全体構成
図1は、還元剤供給装置20が備えられた排気浄化装置10の全体構成の一例を説明するために示す図である。
この排気浄化装置10は、排気中のNOXを浄化するための装置であり、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路11に設けられている。排気浄化装置10は、排気通路11の途中に介装された還元触媒13と、還元触媒13よりも上流側の排気通路11内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置20とを備えている。図1中、排気通路11内に記載された矢印は排気が流れる方向を示している。
1. Overall Configuration of Exhaust Gas Purification Device FIG. 1 is a diagram shown for explaining an example of the overall configuration of an exhaust
The
還元触媒13は、排気中のNOXの還元を促進する機能を有する触媒であり、液体還元剤から生成される還元成分を吸着するとともに、触媒に流れ込む排気中のNOXを還元成分によって選択的に還元する触媒である。還元剤供給装置20は、液体還元剤として尿素水溶液が用いられるものであり、尿素水溶液が排気通路11中で分解されることにより還元成分としてのアンモニアが生成されるようになっている。また、還元触媒13の上流側において、還元剤供給装置20のさらに上流側には排気温度センサ15が設けられている。
The
2.還元剤供給装置
(1)基本的構成
図1において、還元剤供給装置20は、液体還元剤が収容される貯蔵タンク21と、液体還元剤を圧送するためのポンプユニット30と、液体還元剤を排気通路11内に噴射するための還元剤噴射弁25とを備えている。ポンプユニット30は、ポンプ23及び流路切換弁33を備えている。還元剤噴射弁25、ポンプ23、及び、流路切換弁33は、電子制御装置(ECU)40によって駆動制御が行われるものとなっている。
2. 1. Reducing agent supply device (1) Basic configuration In FIG. 1, a reducing
ポンプ23と貯蔵タンク21とは第1の供給通路27によって接続され、ポンプ23と還元剤噴射弁25とは第2の供給通路28によって接続されている。このうち、第2の供給通路28には、第2の供給通路28内の圧力、すなわち、還元剤噴射弁25に圧送される液体還元剤の圧力を検出するための圧力センサ31が設けられている。ポンプ23と、第1の供給通路27及び第2の供給通路28とは、流路切換弁33を介して接続されている。第1の供給通路27の貯蔵タンク21側の端部は、液体還元剤の吸い上げを可能にするために、貯蔵タンク21の底面近傍に位置している。
The
流路切換弁33は、ポンプ23によって圧送される液体還元剤が流れる方向を、貯蔵タンク21側から還元剤噴射弁25側に流れる方向(以下「正方向」という。)と、還元剤噴射弁25側から貯蔵タンク21側に流れる方向(以下「逆方向」という。)とに切換える機能を有している。還元剤供給装置20において、流路切換弁33は、非通電状態で第1の供給通路27をポンプ23の入り口側23aに連通するとともに第2の供給通路28をポンプ23の出口側23bに連通する一方、通電状態で第1の供給通路27をポンプ23の出口側23bに連通するとともに第2の供給通路28をポンプ23の入り口側23aに連通するように構成されている。
The flow
すなわち、液体還元剤の噴射制御を行う際には、液体還元剤を還元剤噴射弁25側に供給するために、流路切換弁33への通電は行われない。このとき、液体還元剤は正方向に流れる。一方、内燃機関の停止時において、還元剤供給装置20内の液体還元剤を貯蔵タンク21に回収する場合には、流路切換弁33に対して通電される。このとき、液体還元剤は逆方向に流れる。
That is, when the liquid reducing agent injection control is performed, the flow
なお、液体還元剤を貯蔵タンク21に回収可能とする構成は、流路切換弁33を設ける例に限られない。例えば、逆回転可能なポンプ23を用いることによって液体還元剤を回収可能に構成することもできる。
The configuration that enables the liquid reducing agent to be collected in the
また、第2の供給通路28の途中には、他端が貯蔵タンク21に接続されたリターン通路29が分岐して設けられている。リターン通路29の貯蔵タンク21側の端部は、液体還元剤の逆流を防ぐために、貯蔵タンク21内の気相部分に接続されている。リターン通路29が分岐する位置は、第2の供給通路28の途中ではなく、ポンプ23の出口側23bとなっていてもよい。
なお、貯蔵タンク21にはエアブリザード等が設けられており、内部の圧力が大気圧で保たれるように構成されている。
In addition, a
The
リターン通路29の途中には、流路面積が小さくされた絞り部37が設けられ、第2の供給通路28内の圧力を保持できるようになっている。また、絞り部37よりも貯蔵タンク21側のリターン通路29には、液体還元剤が貯蔵タンク21側から第2の供給通路28側に流れないようにするための一方向弁35が設けられている。一方向弁35は省略されていても構わない。
In the middle of the
なお、図1に示す還元剤供給装置20においてはポンプユニット30内に圧力センサ31が設けられているが、第2の供給通路28内の圧力を検出できる位置であれば、どの位置に設けられていても構わない。
In the reducing
ポンプ23は、ECU40による通電制御によって、所定の流量の液体還元剤を圧送する。図1の還元剤供給装置20において、ポンプ23は電磁式ポンプが用いられており、駆動デューティ比が大きいほどポンプ23の出力(吐出流量)が大きくなるものとなっている。このポンプ23が、液体還元剤を貯蔵タンク21に回収するための手段としての機能も有する。
The
還元剤噴射弁25は、内燃機関の運転状態において、ECU40による通電制御によって開閉制御が行われ、所定量の液体還元剤を排気通路11内に噴射する。還元剤噴射弁25は、非通電状態で閉弁し、通電状態で開弁する、電磁式のオンオフ弁が用いられている。ECU40は、所定の演算式に基づいて目標噴射量Qdv_tgtを求めるとともに、第2の供給通路28内の検出圧力Puが目標圧力Pu_tgtとなっていることを前提として、あらかじめ定められた噴射サイクルごとに、目標噴射量Qdv_tgtに応じた駆動デューティ比を決定して、還元剤噴射弁25の通電制御を行う。還元剤噴射弁25の駆動デューティ比とは、一噴射サイクル中の開弁時間の割合を意味する。
In the operating state of the internal combustion engine, the reducing
一方、還元剤噴射弁25は、内燃機関の停止時において、液体還元剤を回収する際には、還元剤噴射弁25を開弁した状態で維持される。これにより、還元剤噴射弁25の噴孔を介して空気(排ガス)が第2の供給通路28に導入され、液体還元剤が貯蔵タンク21内に回収されやすくなる。
On the other hand, the reducing
3.電子制御装置(ECU)
(1)電子制御装置の構成
図2は、ECU40のうち、内燃機関の停止時及び始動時に実行される制御に関連する部分を機能的なブロックで表した構成例を示している。
このECU40は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、ポンプ制御部41と、還元剤噴射弁制御部43と、流路切換弁制御部45と、一次推定部47と、二次判定部49と、回収制御部51、融解制御部53とにより構成されている。具体的に、これらの各部はマイクロコンピュータによるプラグラムの実行によって実現されるものとなっている。
3. Electronic control unit (ECU)
(1) Configuration of Electronic Control Unit FIG. 2 shows a configuration example in which a part related to control executed when the internal combustion engine is stopped and started in the
The
この他、ECU40には、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等の図示しない記憶素子やタイマカウンタ、さらにポンプ23、流路切換弁33、還元剤噴射弁25への通電制御を行うための駆動回路等が備えられている。また、ECU40には、内燃機関のキースイッチのオンオフ信号や、圧力センサ31、排気温度センサ15のセンサ信号が入力され、検出圧力Puや排気温度Temp_g,Temp_e等の値が記憶素子に記憶されるようになっている。
In addition to this, the
このうち、回収制御部51は、内燃機関のキースイッチがオンからオフにされると、液体還元剤の回収制御の開始指令を出す。
Among these, the
ポンプ制御部41は、内燃機関の運転中においては、圧力センサ31による検出圧力Puが所定の目標圧力となるように、ポンプ23の出力をフィードバック制御する。また、内燃機関の停止時においては、内燃機関のキースイッチがオフにされたことをきっかけとして回収制御部51から液体還元剤の回収制御の開始指令が出されたときに、一定の、又は、適宜変動する出力でポンプ23の駆動制御を行う。
During the operation of the internal combustion engine, the
還元剤噴射弁制御部43は、内燃機関の運転中においては、還元触媒13におけるアンモニアの吸着可能量や、排気中のNOX量などに基づいて得られる液体還元剤の要求噴射量に応じて、還元剤噴射弁25の通電時間を制御する。また、内燃機関の停止時においては、回収制御部51から液体還元剤の回収制御の開始指令が出されたときに、還元剤噴射弁25を開弁状態として、液体還元剤の回収制御時に、空気(排気)が還元剤供給経路内に導入されるようにする。これ以外に、還元剤噴射弁制御部43は、二次判定部49又は融解制御部53からの指令にしたがって還元剤噴射弁25に対して所定の通電制御を実行するようになっている。
During the operation of the internal combustion engine, the reducing agent injection
流路切換弁制御部45は、内燃機関の運転中においては流路切換弁33を非通電状態として、ポンプ23によって圧送される液体還元剤が正方向に流れるようにする。一方、内燃機関の停止時においては、回収制御部51から液体還元剤の回収制御の開始指令が出されたときに、流路切換弁33を通電状態とし、ポンプ23によって圧送される液体還元剤が逆方向に流れるようにする。
The flow path switching
一次推定部47は、内燃機関の始動時、すなわち、キースイッチがオフからオンにされたときに、前回の内燃機関停止時の状態に基づいて、還元剤噴射弁25の開閉動作の可否を推定する。例えば、前回の内燃機関の停止時においてキースイッチがオフにされたときの排気温度Temp_gや、前回の内燃機関の停止時から今回の内燃機関の始動時までの時間Ts等に基づいて、還元剤噴射弁25内で液体還元剤が結晶化しているおそれがあるか否かを判別する。
The
内燃機関の停止時には内燃機関の冷却水や空冷手段による還元剤噴射弁25の冷却機能が停止するため、内燃機関の停止時の排気温度Temp_gが高い場合には、内燃機関の停止後に残留する排気熱によって還元剤噴射弁25が加熱され、残留する液体還元剤の濃度が上昇することによって、液体還元剤の凝固点(融点)が上昇する場合がある。この場合、その後還元剤噴射弁25が自然冷却されるにしたがって、内部に残留する液体還元剤の温度が、上昇した凝固点を下回って、結晶化しやすくなる。
When the internal combustion engine is stopped, the cooling function of the reducing
したがって、一次推定部47では、液体還元剤の凝固点と相関関係を有する前回の内燃機関の停止時の排気温度Temp_gと、内燃機関の停止時間Ts等から、液体還元剤が実際に結晶化しているおそれがあるかを判別している。例えば、本実施の形態においては、図3に示すような判定マップを準備して、前回の内燃機関の停止時の排気温度Temp_gと内燃機関の停止時間Tsとに基づいて、開閉の可不可を推定している。
Therefore, in the
つまり、前回の内燃機関の停止時の排気温度Temp_gが低い場合には、液体還元剤の凝固点が変化する可能性が低く、還元剤噴射弁25の開閉動作が可能であると推定する。内燃機関の停止時の排気温度Temp_gが高く、液体還元剤の凝固点が上昇する可能性が高い場合においても、内燃機関の停止時間Tsが短い間は還元剤噴射弁25の開閉動作が可能であると推定する。
一方、内燃機関の停止時の排気温度Temp_gが高い場合においては、内燃機関の停止時間Tsが長くなればなるほど液体還元剤がより低い温度に晒されて還元剤噴射弁25の開閉動作が不可能になる可能性が高くなる。この場合、内燃機関の停止時の排気温度Temp_gに応じて液体還元剤の凝固点が変動するため、当該排気温度Temp_gが高いほど、開閉の可不可の境界となる停止時間が短くなるようになっている。
That is, when the exhaust gas temperature Temp_g at the time of the previous stop of the internal combustion engine is low, it is estimated that the freezing point of the liquid reducing agent is unlikely to change and that the reducing
On the other hand, when the exhaust temperature Temp_g when the internal combustion engine is stopped is high, the liquid reducing agent is exposed to a lower temperature as the stop time Ts of the internal combustion engine becomes longer, and the opening and closing operation of the reducing
ただし、前回の内燃機関の停止時の状態に基づく還元剤噴射弁の開閉動作の可否の推定方法は、上述した例に限られるものではない。特に、前回の内燃機関の停止時の排気温度Temp_gは、一点で検出される温度である必要はなく、停止後のある期間内での最高温度とするなど適宜設定することが可能である。 However, the method of estimating whether or not the reducing agent injection valve can be opened / closed based on the previous stop state of the internal combustion engine is not limited to the above-described example. In particular, the exhaust temperature Temp_g at the time of the previous stop of the internal combustion engine does not have to be a temperature detected at a single point, and can be set as appropriate, such as the maximum temperature within a certain period after the stop.
二次判定部49は、一次推定部47において還元剤噴射弁25の開閉動作が不可能と推定される場合に、還元剤噴射弁25を複数回駆動させて還元剤噴射弁25の物理的開閉動作の可否を判定する。具体的には、還元剤噴射弁25は電磁弁形式のものであり、通電を開始した後に実際に弁体が動き出すときには電流波形に変化が現れるため、二次判定部49では、そのような電流波形の変化が現れたか否かを見ることによって、還元剤噴射弁25の開閉動作の可否を判定する。このとき、一回の駆動のみでは、液体還元剤の結晶化による弁体の固着を解消できないおそれがあることから、還元剤噴射弁25を複数回駆動させることとしている。
When the
図4は、還元剤噴射弁25を複数回駆動させたときの電流波形を示している。この図4に示すように、還元剤噴射弁25に通電を開始した後、弁体が動き出すときに一瞬電流値が低下するポイントPが現れる。したがって、この低下ポイントPが現れれば、弁体が物理的に動作可能であると判定することができる一方、低下ポイントPが見られないときには弁体が固着しており、物理的に開閉できない状態になっていると判定することができる。
FIG. 4 shows a current waveform when the reducing
融解制御部53は、二次判定部49による判定結果として還元剤噴射弁25の開閉動作が不可能と判定された場合に、還元剤噴射弁25での液体還元剤の融解制御を実行する。具体的に、本実施の形態においては、電磁弁形式の還元剤噴射弁25に対して駆動指令を複数回発して、コイルに通電させたときに発生する熱によって、結晶化した液体還元剤を凝固点以上にして融解させるようにしている。
The
(2)フローチャート
次に、ECU40によって実行される本実施の形態の還元剤供給装置20の制御方法の具体例について、図5のフローチャート図に基づいて説明する。以下のフローチャートに示される還元剤供給装置の制御方法は、内燃機関の始動時において常時実行されるものとなっている。
(2) Flowchart Next, a specific example of the control method of the reducing
まず、図5のステップS1において、ECU40は、記憶手段に記憶された前回の内燃機関の停止時の排気温度Temp_g及び内燃機関の停止時間Tsを読み込んだ後、ステップS2において、還元剤噴射弁25の開閉の可否の一次推定を行う。上述のとおり、本実施の形態においては、あらかじめ準備されて格納されているマップ(図3を参照。)を用いて、記録されている前回の内燃機関停止時の排気温度Temp_gと、内燃機関の停止時間Tsとに基づいて、還元剤噴射弁25の開閉の可否を推定する。
First, in step S1 of FIG. 5, the
次いで、ECU40はステップS3において、一次推定の結果、還元剤噴射弁25の開閉が不可能な状態か否かを判別する。開閉が可能と推定される場合(No判定)には、そのままステップS10に進み、液体還元剤の噴射開始の許可を与え、図示しない液体還元剤の噴射制御のメインルーチンに進む。
Next, in step S3, the
一方、ステップS3において、一次推定の結果、還元剤噴射弁25の開閉が不可能と推定される場合(Yes判定)には、ステップS4に進み、還元剤噴射弁25に対して開閉指示を出力する。このときに還元剤噴射弁25に流れた電流値は記憶手段に記憶される。この開閉指示は、1回のみであってもよいが、複数回実行させることで、次ステップの二次判定の精度を上げることができる。
On the other hand, in step S3, when it is estimated that the reducing
ステップS5において、ECU40は、還元剤噴射弁25の開閉動作中の電流値を読み込み、還元剤噴射弁25の物理的開閉が可能か否かの二次判定を行う。上述のとおり、本実施の形態においては、開閉動作中の電流波形において、弁体が動き出すときに現れる電流値の低下ポイントPが現れたか否かによって物理的開閉の可否を判定する(図4を参照。)。
In step S5, the
次いで、ECU40は、ステップS6において、二次判定の結果、還元剤噴射弁25の物理的開閉が不可能な状態か否かを判別する。物理的開閉が可能となっている場合(No判定)には、ステップS10に進み、液体還元剤の噴射開始の許可を与え、図示しない液体還元剤の噴射制御のメインルーチンに進む。
Next, in step S6, the
一方、ステップS6において、二次判定の結果、還元剤噴射弁25の物理的開閉が不可能と判定された場合(Yes判定)には、ステップS7に進み、物理的開閉が不可能と判定された回数Nが閾値N0に到達したか否かを判別する。回数Nが閾値N0未満の場合には、ステップS9に進み、ECU40は、還元剤噴射弁25内で結晶化した液体還元剤の融解制御を実行する。上述のとおり、本実施の形態においては、電磁弁形式の還元剤噴射弁25に対して駆動指令を複数回発して、コイルに通電させたときに発生する熱によって、結晶化した液体還元剤を凝固点以上にして融解させるようにしている。
On the other hand, if it is determined in step S6 that the physical opening / closing of the reducing
融解制御を実行した後、ECU40は、ステップS4に戻り、還元剤噴射弁25の物理的開閉の可否の二次判定を行う。還元剤噴射弁25の物理的開閉が不可能となっていた原因が液体還元剤の結晶化であれば、これを数回繰り返すうちに、還元剤噴射弁25の物理的開閉が可能となって、液体還元剤の噴射を開始させることができるようになる。すなわち、ステップS6においてNo判定となり、ステップS10において、液体還元剤の噴射開始の許可が与えられる。
After executing the melting control, the
一方、二次判定を複数回繰り返しても還元剤噴射弁25の物理的開閉が可能とならず、ステップS7において回数Nが閾値N0に到達した場合(Yes判定)には、ステップS8に進み、還元剤噴射弁25が故障しているものと判定し、警告ランプの点灯等によって運転者等に知らせるとともに、液体還元剤の噴射を許可しないで本ルーチンを終了させる。
On the other hand, when the secondary determination is repeated a plurality of times, the reducing
4.本実施の形態による効果
以上説明した本実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法によれば、前回の内燃機関の停止時の状態、例えば、排気温度Temp_g及び内燃機関の停止時間Tsに基づく一次推定、及び、還元剤噴射弁25の駆動状態、例えば、還元剤噴射弁25の開閉指示時の電流波形に基づく二次判定を経た上で、還元剤噴射弁25の開閉動作が不可能と判定された場合にのみ、液体還元剤の融解制御を実行することとしている。したがって、液体還元剤の結晶化の可能性が極めて高い場合にのみ融解制御が実行されることとなるために、不要な融解制御が省略され、融解制御の効率化が図られる。
4). Advantageous Effects of the Present Embodiment According to the control method of the reducing agent supply apparatus according to the present embodiment described above, based on the previous stop state of the internal combustion engine, for example, the exhaust temperature Temp_g and the stop time Ts of the internal combustion engine. After the primary estimation and the secondary determination based on the driving state of the reducing
また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法においては、二次判定を、還元剤噴射弁25を駆動させた際に還元剤噴射弁25に流れる電流の波形に基づいて行うこととしているために、追加の装置等を増やすことなく、還元剤噴射弁25の物理的開閉動作の可否を判定することができる。
Moreover, in the control method of the reducing agent supply apparatus according to the present embodiment, the secondary determination is performed based on the waveform of the current flowing through the reducing
また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法においては、融解制御を、還元剤噴射弁25を複数回駆動させ、還元剤噴射弁25内を発熱させることによって行うこととしているために、追加の装置等を増やすことなく、還元剤噴射弁25内で生じた液体還元剤の結晶化を解消することができる。また、このような融解制御は、液体還元剤の結晶化の可能性が極めて高い場合にのみ実行されるものであるため、仮に液体還元剤が還元剤噴射弁25にまで到達する前に実行される回数が抑えられ、還元剤噴射弁25のシート部の損傷のおそれを低減することができる。
Further, in the control method of the reducing agent supply device according to the present embodiment, the melting control is performed by driving the reducing agent injection valve 25 a plurality of times and generating heat in the reducing
また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法においては、融解制御の実行後に二次判定を再度行うようにし、還元剤噴射弁25の物理的開閉が不可能と判定された回数Nが閾値N0に到達した場合には、還元剤噴射弁25の恒久的故障と判定することとしているために、液体還元剤の結晶化によらない還元剤噴射弁25の固着が生じている場合には、運転者等に対して対策を促すことができるようになっている。
In the control method of the reducing agent supply apparatus according to the present embodiment, the secondary determination is performed again after the melting control is performed, and the number N of times when it is determined that the reducing
また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法においては、一次推定が、前回の内燃機関停止時の排気温度Temp_g、さらには内燃機関の停止時間Tsに基づいて、還元剤噴射弁25内での液体還元剤の結晶化の可能性を推定するものとなっているため、液体還元剤の結晶化が発生しやすい状態で内燃機関が停止したときに次の二次判定を実行することとなって、液体還元剤の結晶化の可能性が極めて高い状態を正確に判定することができるようになる。 Further, in the control method for the reducing agent supply apparatus according to the present embodiment, the primary estimation is based on the exhaust temperature Temp_g at the previous stop of the internal combustion engine and further the stop time Ts of the internal combustion engine. In order to estimate the possibility of crystallization of the liquid reducing agent in the engine, the next secondary determination is executed when the internal combustion engine is stopped in a state where crystallization of the liquid reducing agent is likely to occur. Thus, it is possible to accurately determine a state where the possibility of crystallization of the liquid reducing agent is extremely high.
なお、これまでに説明した実施の形態は、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。 The embodiment described so far shows one embodiment of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
例えば、一次推定や二次判定の具体的方法については、上述した例以外の方法も可能である。特に、一次推定を実行するに際し、前回の内燃機関停止時の排気温度Temp_g、内燃機関の停止時間Tsだけでなく、現在の外気温度や貯蔵タンク21内の温度の情報を考慮して、液体還元剤の結晶化を推定することもできる。また、還元剤噴射弁25の恒久的故障と判定するための閾値N0については、液体還元剤の噴射開始までに待機可能な時間や、判定精度等を考慮して、適宜の値に設定することができる。
For example, as a specific method of primary estimation or secondary determination, methods other than the above-described examples are possible. In particular, when performing the primary estimation, the liquid reduction is performed in consideration of not only the exhaust temperature Temp_g at the previous stop time of the internal combustion engine and the stop time Ts of the internal combustion engine, but also the current outside air temperature and the temperature in the
10:排気浄化装置、11:排気通路、13:還元触媒、15:排気温度センサ、20:還元剤供給装置、21:貯蔵タンク、23:ポンプ、23a:入り口側、23b:出口側、25:還元剤噴射弁、27:第1の供給通路、28:第2の供給通路、29:リターン通路、30:ポンプユニット、31:圧力センサ、33:流路切換弁、35:一方向弁、37:絞り部、40:ECU(電子制御装置)、41:ポンプ制御部、43:還元剤噴射弁制御部、45:流路切換弁制御部、47:一次推定部、49:二次判定部、51:回収制御部、53:融解制御部 10: exhaust purification device, 11: exhaust passage, 13: reduction catalyst, 15: exhaust temperature sensor, 20: reducing agent supply device, 21: storage tank, 23: pump, 23a: inlet side, 23b: outlet side, 25: Reducing agent injection valve, 27: first supply passage, 28: second supply passage, 29: return passage, 30: pump unit, 31: pressure sensor, 33: flow path switching valve, 35: one-way valve, 37 : Throttle unit, 40: ECU (electronic control unit), 41: pump control unit, 43: reducing agent injection valve control unit, 45: flow path switching valve control unit, 47: primary estimation unit, 49: secondary determination unit, 51: Recovery control unit, 53: Melting control unit
Claims (5)
前記内燃機関の始動時に、前回の内燃機関停止時の状態に基づいて前記還元剤噴射弁の開閉動作の可否の一次推定を行い、
前記一次推定の結果、前記開閉動作が不可能と推定された場合には、前記還元剤噴射弁を複数回駆動させて前記還元剤噴射弁の開閉動作の可否の二次判定を行い、
前記二次判定の結果、前記開閉動作が不可能と判定された場合には、前記還元剤噴射弁での前記液体還元剤の融解制御を実行することを特徴とする還元剤供給装置の制御方法。 While the internal combustion engine is in operation, the liquid reducing agent in the storage tank is pumped by a pump and supplied to the reducing agent injection valve, and the liquid reducing agent is injected into the exhaust passage of the internal combustion engine by the reducing agent injection valve. In the control method of the reducing agent supply device for controlling the reducing agent supply device configured to recover the remaining liquid reducing agent into the storage tank when the internal combustion engine is stopped.
When starting the internal combustion engine, based on the previous stop state of the internal combustion engine, primary estimation of whether or not the reducing agent injection valve can be opened and closed,
As a result of the primary estimation, when it is estimated that the opening / closing operation is impossible, the reducing agent injection valve is driven a plurality of times to make a secondary determination as to whether the opening / closing operation of the reducing agent injection valve is possible,
As a result of the secondary determination, when it is determined that the opening / closing operation is impossible, a melting control of the liquid reducing agent at the reducing agent injection valve is executed. .
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