JP2015151978A - 排気浄化装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気への尿素水の噴射を継続したまま、インジェクタの目詰まりの有無を判定する排気浄化装置の制御装置を提供する。【解決手段】圧力センサ３２で検出する尿素水通路１８の尿素水の圧力は、尿素水ポンプ１５から尿素水が吐出されているときでも、インジェクタ２０からの尿素水の噴射にともなって低下する。圧力傾斜算出部３３は、このインジェクタ２０からの噴射によって低下する尿素水の圧力の低下を圧力傾斜として算出する。判定部３４は、算出された圧力傾斜に基づいて、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置の制御装置に関する。

従来、内燃機関の排気を浄化する後処理として尿素を用いた尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが公知である。尿素ＳＣＲシステムでは、排気に尿素を添加することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。ここで、尿素は、水溶液の尿素水としてインジェクタから排気へ噴射される。このインジェクタは、尿素水に含まれる尿素の析出や尿素水の凍結によって目詰まりを生じることがある。インジェクタに目詰まりが生じると、尿素水の添加が不十分になり、ＮＯｘの浄化性能の低下を招く。そこで、特許文献１のように、尿素水通路に設けた圧力センサで検出した尿素水の圧力に基づいてインジェクタの目詰まりを判定することが提案されている。

しかしながら、特許文献１の場合、尿素水の圧力を検出するために尿素水ポンプは強制的に停止させる必要がある。そのため、インジェクタの目詰まりの判定のためには、通常の尿素水の噴射とは異なる制御を必要とする。これとともに、インジェクタの目詰まりを判定するとき、ＮＯｘを浄化するための尿素水の噴射は実行できないという問題がある。

特開２００８−２２３７７０号公報

そこで、本発明の目的は、排気への尿素水の噴射を継続したまま、インジェクタの目詰まりの有無を判定する排気浄化装置の制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、圧力傾斜算出手段は、圧力傾斜を算出する。圧力検出手段で検出する尿素水通路の尿素水の圧力は、尿素水ポンプから尿素水が吐出されているときでも、インジェクタからの尿素水の噴射にともなって低下する。圧力傾斜算出手段は、このインジェクタからの噴射によって低下する尿素水の圧力の低下を圧力傾斜として算出する。この尿素水の圧力の低下、すなわち圧力傾斜は、インジェクタから噴射される尿素水の量に相関する。これにより、判定手段は、算出された圧力傾斜に基づいて、インジェクタの目詰まりの有無を判定する。したがって、特殊な制御を必要とすることなく、排気への尿素水の噴射を継続したまま、インジェクタの目詰まりの有無を判定することができる。

請求項２記載の発明では、圧力傾斜算出手段は、インジェクタからの尿素水の噴射を開始する噴射開始時における尿素水圧力を基準圧力とする。また、圧力傾斜算出手段は、尿素水圧力の変化量を圧力傾斜として複数回算出する。このように、尿素水圧力の変化量は、インジェクタからの一回の尿素水の噴射期間中に、圧力傾斜として複数回算出される。そして、複数回算出された圧力傾斜は、平均値として算出される。判定手段は、この圧力傾斜の平均値からインジェクタの目詰まりの有無を判定する。したがって、尿素水の噴射の継続によって徐々に変化する尿素水圧力の変化量を平均化することができ、判定精度を向上することができる。

請求項３記載の発明では、圧力傾斜算出手段は、尿素水の噴射開始時から噴射終了時までの間、圧力傾斜を算出する。これにより、圧力傾斜算出手段は、噴射開始時から噴射終了時までインジェクタが尿素水を噴射している間、尿素水圧力を取得すればよい。したがって、圧力傾斜を算出するための制御を容易にすることができる。

請求項４記載の発明では、圧力傾斜算出手段は、尿素水の噴射開始時の後、圧力検出期間に圧力傾斜を算出する。圧力検出期間は、噴射開始時から尿素水の噴射を停止する噴射終了時までの間の任意の期間として設定される。インジェクタから尿素水を噴射するとき、例えば噴射開始直後や噴射終了直前などは尿素水の噴射、および尿素水圧力が不安定になりやすい。設定した圧力検出期間における尿素水圧力に基づいて圧力傾斜を算出することにより、不安定な噴射時期における尿素水の圧力の影響は低減される。したがって、外乱の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

請求項５記載の発明では、判定手段は、噴射開始時において尿素水圧力が目標圧力範囲にあるとき、インジェクタの目詰まりの有無を判定する。例えば、内燃機関が運転を開始した直後や尿素水ポンプの運転が開始した直後など条件によっては、尿素水通路における尿素水圧力が目標とする目標圧力よりも過大または過小となることがある。このように尿素水圧力が目標圧力範囲にないとき目詰まりの有無を判定しても、誤判定を招くおそれがある。そこで、判定手段は、噴射開始時において尿素水圧力が目標圧力範囲にあるとき、インジェクタの目詰まりの有無を判定する。したがって、外乱の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

請求項６記載の発明では、判定手段は、インジェクタの噴射期間が下限時間よりも長いとき、インジェクタの目詰まりを判定する。インジェクタの噴射期間が短い、すなわち予め設定した下限時間未満のとき、尿素水通路における尿素水圧力の変化、およびこれにもともなう圧力傾斜の精度は低下する。このように圧力傾斜が小さいとき目詰まりの有無を判定しても、誤判定を招くおそれがある。そこで、判定手段は、インジェクタの噴射期間が下限時間よりも長いとき、インジェクタの目詰まりを判定する。したがって、外乱の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

請求項７記載の発明では、判定手段は、尿素水の温度が下限温度以上のとき、インジェクタの目詰まりを判定する。尿素水の温度が低い、すなわち予め設定した下限温度未満のとき、尿素水は凍結するおそれがある。このように尿素水が凍結するおそれのある温度の低いとき目詰まりの有無を判定しても、誤判定を招くおそれがある。そこで、判定手段は、尿素水の温度が下限温度よりも高いとき、インジェクタの目詰まりを判定する。したがって、尿素水の凍結の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

第１実施形態による排気浄化装置の制御装置の概略的な構成を示すブロック図 第１実施形態による排気浄化装置の構成を示す模式図 インジェクタに目詰まりがないとき、インジェクタの開閉と尿素水圧力との関係を示す模式図 インジェクタに目詰まりがあるとき、インジェクタの開閉と尿素水圧力との関係を示す模式図 第１実施形態による排気浄化装置の制御装置による処理の流れを示す概略図 第２実施形態による排気浄化装置の制御装置による処理の流れを示す概略図 第３実施形態による排気浄化装置の制御装置による処理の流れを示す概略図 第４実施形態による排気浄化装置の制御装置による処理の流れを示す概略図 第５実施形態による排気浄化装置の制御装置の概略的な構成を示すブロック図 第５実施形態による排気浄化装置の制御装置による処理の流れを示す概略図

以下、複数の実施形態による排気浄化装置の制御装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図２に示す排気浄化装置１０は、例えば車両に搭載されている内燃機関１１から排出される排気に尿素水を添加し、排気に含まれるＮＯｘを還元するＳＣＲシステムを構成している。内燃機関１１の排気は、排気管部材１２が形成する排気通路１３を経由して大気へ放出される。内燃機関１１は、例えばディーゼルエンジンである。なお、排気浄化装置１０は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスタービンエンジンなどに適用してもよい。また、排気浄化装置１０は、車載の内燃機関１１に限らず、例えば発電ユニットなどの据置型の内燃機関１１に適用してもよい。

排気浄化装置１０は、尿素水タンク１４、尿素水ポンプ１５、尿素水通路部１６および還元触媒１７を備えている。尿素水タンク１４は、尿素水である尿素の水溶液を貯えている。尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１４に収容されている。尿素水ポンプ１５は、電力が供給されると尿素水タンク１４から吸入した尿素水を加圧して、尿素水通路部１６へ吐出する。尿素水通路部１６は、尿素水通路１８を形成している。還元触媒１７は、排気管部材１２が形成する排気通路１３に設けられている。

排気浄化装置１０は、上記に加えてインジェクタ２０を備えている。尿素水通路１８は、尿素水ポンプ１５と反対側の端部がインジェクタ２０に接続している。尿素水ポンプ１５から吐出された尿素水は、尿素水通路１８を経由してインジェクタ２０に供給される。インジェクタ２０は、排気管部材１２に設けられている。インジェクタ２０は、排気管部材１２を貫いて、先端が排気通路１３に露出している。インジェクタ２０へ供給された尿素水は、排気通路１３を流れる排気へ噴射される。内燃機関１１から排出された排気とインジェクタ２０から噴射された尿素水とは、排気通路１３において混合され、還元触媒１７へ流入する。排気に含まれるＮＯｘは、還元触媒１７において尿素水に含まれる尿素と化学反応することにより還元される。

上述の排気浄化装置１０は、制御装置３０によって制御される。制御装置３０は、図１に示すように制御ユニット３１、圧力傾斜算出部３３および判定部３４を備えている。制御ユニット３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムによって排気浄化装置１０を制御する。制御ユニット３１は、コンピュータプログラムを実行することにより、圧力傾斜算出部３３および判定部３４をソフトウェア的に実現している。これら圧力傾斜算出部３３および判定部３４は、ハードウェア的に実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現してもよい。

また、制御ユニット３１は、インジェクタ２０、および圧力検出手段としての圧力センサ３２に接続している。圧力センサ３２は、尿素水通路１８に設けられ、尿素水通路１８における尿素水の圧力を検出する。圧力センサ３２は、検出した尿素水の圧力を電気信号として制御ユニット３１へ出力する。なお、圧力センサ３２は、尿素水通路１８に限らず、尿素水ポンプ１５の出口やインジェクタ２０など、尿素水の圧力が検出可能な位置であればどこに設けてもよい。

圧力傾斜算出部３３は、圧力センサ３２で検出した尿素水の圧力である尿素水圧力ＵＰＳに基づいて、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出する。インジェクタ２０から尿素水が噴射されると、尿素水通路１８における尿素水圧力ＵＰＳは噴射の継続とともに低下する。圧力傾斜算出部３３は、この尿素水の噴射によって低下する尿素水圧力ＵＰＳの低下を圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳとして算出する。

判定部３４は、圧力傾斜算出部３３で算出された圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳに基づいて、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判断する。図３および図４に示すように、圧力センサ３２で検出する尿素水圧力ＵＰＳは、インジェクタ２０の開弁にともなって低下し、インジェクタ２０の閉弁にともなって上昇する。これにより、尿素水の噴射が繰り返されると、尿素水圧力ＵＰＳは低下と上昇とを繰り返す。ところで、インジェクタ２０から噴射される尿素水は、尿素の水溶液である。そのため、高温の排気に晒されるインジェクタ２０では尿素水の水分が蒸発し、尿素水に含まれる尿素が析出する。その結果、尿素水が噴射されるインジェクタ２０の図示しない噴孔には、尿素水に含まれる尿素を由来とする析出物が生じることがある。この析出物は、インジェクタ２０の噴孔を塞ぎ、目詰まりの原因となる。

インジェクタ２０に目詰まりが生じていないとき、インジェクタ２０は規定の量の尿素水を噴射する。尿素水圧力ＵＰＳは、インジェクタ２０から噴射される尿素水の量が大きいほど低下量つまり圧力の傾斜が大きくなる。そのため、インジェクタ２０に目詰まりがないとき、図３に示すように圧力の傾斜は予め設定された設定圧力傾斜Ａ以下となる。これに対し、インジェクタ２０に目詰まりが生じているとき、インジェクタ２０は規定の量の尿素水を噴射できない。そのため、インジェクタ２０に目詰まりがあるとき、図４に示すように圧力の傾斜は設定圧力傾斜Ａより大きくなる。このように、判定部３４は、圧力傾斜算出部３３で算出した圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳと設定圧力傾斜Ａとを比較することにより、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。

圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０から尿素水の噴射が開始されると、図３に示すようにこの噴射の開始を噴射開始時Ｔｓと設定する。そして、圧力傾斜算出部３３は、この噴射開始時Ｔｓにおける尿素水圧力ＵＰＳを、基準圧力Ｐ１と設定する。圧力傾斜算出部３３は、この基準圧力Ｐ１を基準として、尿素水圧力ＵＰＳの変化量の平均値を算出し、算出した平均値を圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳとする。

また、第１実施形態の場合、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０から尿素水の噴射が開始される噴射開始時Ｔｓから、インジェクタ２０から尿素水の噴射が停止される噴射終了時Ｔｅまでの間における尿素水圧力ＵＰＳの変化量に基づいて圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出する。すなわち、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０から尿素水の噴射が開始されると、この尿素水の噴射が停止されるまで検出時期ごとに圧力センサ３２から尿素水圧力ＵＰＳを取得する。そして、圧力傾斜算出部３３は、噴射開始時Ｔｓから噴射終了時Ｔｅまで取得した尿素水圧力ＵＰＳに基づいて圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出する。

次に、上記の構成による制御装置３０の制御の流れについて図５に基づいて説明する。
制御ユニット３１は、インジェクタ２０から尿素水が噴射されるごとに、インジェクタ２０の目詰まり有無について判定する目詰まり判定処理を実行する。すなわち、制御ユニット３１は、インジェクタ２０から尿素水が噴射される噴射開始時Ｔｓになると、目詰まり判定処理を実行する。制御ユニット３１は、目詰まり判定処理に移行すると、圧力傾斜算出フラグＦｃをクリア、すなわちＦｃを「０」とする（Ｓ１０１）。この圧力傾斜算出フラグＦｃは、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出が終了したか否かを判断するためのフラグである。制御ユニット３１は、圧力傾斜算出フラグＦｃに加えて、前回検出した尿素水圧力ＵＰＳを前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳ、新たに検出した尿素水圧力ＵＰＳと前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳとから算出した圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳ、および圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出回数をカウントｃｎｔをそれぞれクリアする（Ｓ１０２）。すなわち、制御ユニット３１は、前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳを「０」、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを「０」、カウントｃｎｔを「０」とする。

圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜算出フラグＦｃがオン、すなわちＦｃ＝１であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳをはじめて算出するとき、Ｓ１０１においてフラグがクリアされているので、Ｆｃ＝０である。したがって、圧力傾斜算出部３３は、Ｆｃ＝１でないと判断し（Ｓ１０３：Ｎｏ）、尿素水圧力ＵＰＳの取得および圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出へ移行する。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０３においてＦｃ＝１でないと判断すると（Ｓ１０３：Ｎｏ）、インジェクタ２０は開弁中であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。すなわち、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０が尿素水を噴射しているか否かを判断する。圧力傾斜算出部３３は、例えばインジェクタ２０を駆動する図示しない駆動制御部からインジェクタ２０へ駆動信号が出力されているか否かを取得し、インジェクタ２０が開弁中であるか否かを判断する。圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０が開弁中であると判断すると（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、尿素水圧力ＵＰＳを取得する（Ｓ１０５）。具体的には、圧力傾斜算出部３３は、圧力センサ３２で検出した尿素水通路１８における尿素水圧力ＵＰＳを、圧力センサ３２から取得する。

圧力傾斜算出部３３は、尿素水圧力ＵＰＳを取得すると、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出する（Ｓ１０６）。具体的には、圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０５で取得した尿素水圧力ＵＰＳを用いて、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを、
ｓｕｍＵＰＳ＝ｓｕｍＵＰＳ＋（ＵＰＳ−ｔｍｐＵＰＳ）
として算出する。圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳをはじめて算出するとき、Ｓ１０２において圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳおよび前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳはいずれも「０」にクリアされている。したがって、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳをはじめて算出するとき、Ｓ１０５において取得した尿素水圧力ＵＰＳを圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳとする。これにより、噴射開始時Ｔｓにおける尿素水圧力ＵＰＳに基づく圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳは、基準圧力Ｐ１と一致する。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０５において取得した尿素水圧力ＵＰＳを、前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳとする（Ｓ１０７）。これにより、Ｓ１０６において次回の圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出するとき、Ｓ１０５で取得された尿素水圧力ＵＰＳが前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳとして用いられる。これとともに、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出回数を示すカウントｃｎｔを「１」進める（Ｓ１０８）。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０６における圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出、Ｓ１０７における前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳの設定、およびＳ１０８におけるカウントｃｎｔの設定が終了すると、Ｓ１０３へリターンする。そして、圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０３において再び圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであるか否かを判断する。Ｓ１0４〜Ｓ１０８の処理を行っているとき、圧力傾斜算出フラグＦｃがオンされていないので（Ｓ１０３：Ｎｏ）、圧力傾斜算出部３３はＳ１０４においてインジェクタ２０が開弁中であると判断されている間（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、Ｓ１０５〜Ｓ１０８の処理を繰り返す。このように、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０が開弁中、すなわちインジェクタ２０が尿素水の噴射を開始する噴射開始時Ｔｓから噴射を終了する噴射終了時Ｔｅまで圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出を繰り返す。

一方、圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０４においてインジェクタ２０が開弁中でないと判断されると（Ｓ１０４：Ｎｏ）、すなわちインジェクタ２０が閉弁したと判断されると、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されたか否かを判断する（Ｓ１０９）。圧力傾斜算出部３３は、例えばｓｕｍＵＰＳが「０」であるか否かによって、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されたか否かを判断する。圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されたと判断したとき（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、圧力傾斜算出フラグＦｃをオン、すなわちＦｃ＝１とする（Ｓ１１０）。また、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されていないと判断したとき（Ｓ１０９：Ｎｏ）、Ｓ１０３へリターンし、Ｓ１０３以降の処理を繰り返す。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１１０において圧力傾斜算出フラグＦｃをオンすると、Ｓ１０３へリターンする。そして、圧力傾斜算出部３３は、再び圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであるか否かを判断する（Ｓ１０３）。Ｓ１１０において圧力傾斜算出フラグＦｃは、オンすなわち「１」となっている。そこで、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであると判断し（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの平均値ａｖｅＵＰＳを算出する（Ｓ１１１）。圧力傾斜算出部３３は、Ｓ１０６において算出した圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを、算出回数を示すカウントｃｎｔで除することにより、平均値ａｖｅＵＰＳを、
ａｖｅＵＰＳ＝ｓｕｍＵＰＳ／ｃｎｔ
として算出する。このように、圧力傾斜算出部３３は、噴射開始時Ｔｓにおける基準圧力Ｐ１を初期値として、尿素水圧力の低下量の平均値ａｖｅＵＰＳを算出する。

判定部３４は、Ｓ１１１において平均値ａｖｅＵＰＳが算出されると、算出した平均値ａｖｅＵＰＳが設定圧力傾斜Ａより大きいか否かを判断する（Ｓ１１２）。第１実施形態では、設定圧力傾斜Ａは、「−５．２Ｐａ／ｍｓ」に設定されている。判定部３４は、算出した平均値ａｖｅＵＰＳが設定圧力傾斜Ａより大きいとき（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、インジェクタ２０に目詰まりがあると判定する（Ｓ１１３）。一方、判定部３４は、算出した平均値ａｖｅＵＰＳが設定圧力傾斜Ａ以下のとき（Ｓ１１２：Ｎｏ）、インジェクタ２０に目詰まりがないと判定する（Ｓ１１４）。インジェクタ２０に目詰まりがないとき、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳ、およびこれを平均した平均値ａｖｅＵＰＳは、図３に示すように設定圧力傾斜Ａ以下となる。一方、インジェクタ２０に目詰まりがあるとき、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳ、およびこれを平均した平均値ａｖｅＵＰＳは、図４に示すように設定圧力傾斜Ａより大きくなる。これにより、判定部３４は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの平均値ａｖｅＵＰＳと設定圧力傾斜Ａとを比較して、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。

第１実施形態では、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜を算出する。圧力センサ３２で検出する尿素水通路１８の尿素水の圧力は、尿素水ポンプ１５から尿素水が吐出されているときでも、インジェクタ２０からの尿素水の噴射にともなって低下する。圧力傾斜算出部３３は、このインジェクタ２０からの噴射によって低下する尿素水の圧力の低下を圧力傾斜として算出する。この尿素水の圧力の低下、すなわち圧力傾斜は、インジェクタ２０から噴射される尿素水の量に相関する。これにより、判定部３４は、算出された圧力傾斜に基づいて、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。したがって、特殊な制御を必要とすることなく、排気への尿素水の噴射を継続したまま、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定することができる。

第１実施形態では、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０からの尿素水の噴射を開始する噴射開始時Ｔｓにおける尿素水圧力を基準圧力Ｐ１とする。また、圧力傾斜算出部３３は、尿素水圧力ＵＰＳの変化量を圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳとして複数回算出する。このように、尿素水圧力ＵＰＳの変化量は、インジェクタ２０からの一回の尿素水の噴射期間中に、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳとして複数回算出される。そして、複数回算出された圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳは、平均値ａｖｅＵＰＳとして算出される。判定部３４は、この圧力傾斜の平均値ａｖｅＵＰＳからインジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。したがって、尿素水の噴射の継続によって徐々に変化する尿素水圧力の変化量を平均化することができ、判定精度を向上することができる。

第１実施形態では、圧力傾斜算出部３３は、尿素水の噴射開始時Ｔｓから噴射終了時Ｔｅまでの間、圧力傾斜の平均値ａｖｅＵＰＳを算出する。これにより、圧力傾斜算出部３３は、噴射開始時Ｔｓから噴射終了時Ｔｅまでインジェクタ２０が尿素水を噴射している間、尿素水圧力ＵＰＳを取得すればよい。したがって、圧力傾斜を算出するための制御を容易にすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による制御装置３０について説明する。
第２実施形態の制御装置３０は、電気的および機械的な構成が第１実施形態と共通するので説明を省略する。第２実施形態の制御装置３０の場合、処理の流れが第１実施形態と相違するので、図６に基づいて第１実施形態との相違点を中心に説明する。
制御ユニット３１は、目詰まり判定処理に移行すると、圧力傾斜算出フラグＦｃをクリアするとともに（Ｓ２０１）、前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳ、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳおよびカウントｃｎｔをクリアする（Ｓ２０２）。圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであるか否かを判断し（Ｓ２０３）、Ｆｃがオンでないと判断すると（Ｓ２０３：Ｎｏ）、インジェクタ２０は開弁中であるか否かを判断する（Ｓ２０４）。

圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０が開弁中であると判断すると（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、インジェクタ２０の開弁から予め設定した待機期間Ｄｂが経過したか否かを判断する（Ｓ２０５）。すなわち、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０が開弁し、インジェクタ２０から尿素水の噴射開始時Ｔｓから待機期間Ｄｂが経過したか否かを判断する。インジェクタ２０が開弁した直後、すなわちインジェクタ２０から尿素水が噴射された直後は、インジェクタ２０から噴射される尿素水の噴射量に生じるばらつきが大きい。そのため、インジェクタ２０が開弁した直後は、尿素水通路１８における尿素水圧力ＵＰＳも不安定である。そこで、圧力傾斜算出部３３は、尿素水の噴射が安定する待機期間Ｄｂが経過するまで、尿素水圧力ＵＰＳの取得へ移行しない。第２実施形態の場合、待機期間Ｄｂは、「２００ｍｓ」に設定されている。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２０５において待機期間Ｄｂが経過したと判断すると（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、尿素水圧力ＵＰＳを取得する（Ｓ２０６）。圧力傾斜算出部３３は、尿素水圧力ＵＰＳを取得すると、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出する（Ｓ２０７）。圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２０６において取得した尿素水圧力ＵＰＳを、前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳとする（Ｓ２０８）。これとともに、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出回数を示すカウントｃｎｔを「１」進める（Ｓ２０９）。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２０７における圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出、Ｓ２０８における前回尿素水圧力ｔｍｐＵＰＳの設定、およびＳ２０９におけるカウントｃｎｔの設定が終了すると、Ｓ２０３へリターンする。そして、圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２０３において再び圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであるか否かを判断する。このとき、圧力傾斜算出フラグＦｃがオンされていないので（Ｓ２０３：Ｎｏ）、圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２０４においてインジェクタ２０が開弁中であると判断され（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、かつＳ２０５において待機期間Ｄｂが経過したと判断されると（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、Ｓ２０６からＳ２０９の処理を繰り返す。このように、圧力傾斜算出部３３は、インジェクタ２０が尿素水の噴射を開始する噴射開始時Ｔｓから待機期間Ｄｂを経過した後において、尿素水の噴射を終了する噴射終了時Ｔｅまで圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出を繰り返す。すなわち、第２実施形態の場合、待機期間Ｄｂが経過した後から噴射終了時Ｔｅまでの間は、圧力検出期間に相当する。

一方、圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２０４においてインジェクタ２０が開弁中でないと判断されたとき（Ｓ２０４：Ｎｏ）、およびＳ２０５において待機期間Ｄｂが経過していないと判断されたとき（Ｓ２０５：Ｎｏ）、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されたか否かを判断する（Ｓ２１０）。圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されたと判断したとき（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、圧力傾斜算出フラグＦｃをオンする（Ｓ２１１）。また、圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されていないと判断したとき（Ｓ２１０：Ｎｏ）、Ｓ２０３へリターンし、Ｓ２０３以降の処理を繰り返す。

圧力傾斜算出部３３は、Ｓ２１１において圧力傾斜算出フラグＦｃをオンすると、Ｓ２０３へリターンする。そして、圧力傾斜算出部３３は、再び圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであるか否かを判断する（Ｓ２０３）。圧力傾斜算出部３３は、圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであると判断すると（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの平均値ａｖｅＵＰＳを算出する（Ｓ２１２）。

判定部３４は、Ｓ２１２において平均値ａｖｅＵＰＳが算出されると、算出した平均値ａｖｅＵＰＳが設定圧力傾斜Ａより大きいか否かを判断する（Ｓ２１３）。第２実施形態では、設定圧力傾斜Ａは、−５．２Ｐａ／ｍｓに設定されている。判定部３４は、算出した平均値ａｖｅＵＰＳが設定圧力傾斜Ａより大きいとき（Ｓ２１３：Ｙｅｓ）、インジェクタ２０に目詰まりがあると判定する（Ｓ２１４）。一方、判定部３４は、算出した平均値ａｖｅＵＰＳが設定圧力傾斜Ａ以下のとき（Ｓ２１３：Ｎｏ）、インジェクタ２０に目詰まりがないと判定する（Ｓ２１５）。

第２実施形態では、圧力傾斜算出部３３は、尿素水の噴射開始時Ｔｓから待機期間Ｄｂが経過すると、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出する。待機期間Ｄｂは、噴射開始時Ｔｓから尿素水の噴射を停止する噴射終了時Ｔｅまでの間の任意の期間として設定される。インジェクタ２０から尿素水を噴射するとき、噴射開始直後は、尿素水の噴射や尿素水圧力ＵＰＳが不安定になりやすい。設定した待機期間Ｄｂにおける尿素水圧力ＵＰＳに基づいて圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを算出することにより、不安定な噴射時期における尿素水の圧力の影響は低減される。したがって、インジェクタ２０からの尿素水の噴射初期における不安定な圧力変化など外乱の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

なお、第２実施形態では、圧力検出期間は、上記の例に限らず、インジェクタ２０の開弁から閉弁までの間に任意の期間として設定することができる。すなわち、圧力検出期間は、噴射開始時Ｔｓから噴射終了時Ｔｅまでの間のインジェクタ２０の開弁期間において、任意の割合ｘ％の間として設定することもできる。例えばインジェクタ２０の開弁期間を１００％としたとき、このうち任意のｘ％の期間を圧力検出期間と設定してもよい。また、上述の待機期間Ｄｂは、例えば第１実施形態のように「０ｍｉｎ」と設定してもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態による制御装置３０について説明する。
第３実施形態の制御装置３０は、電気的および機械的な構成が第１実施形態と共通するので説明を省略する。第３実施形態の制御装置３０の場合、処理の流れが第１実施形態と相違するので、図７に基づいて第３実施形態との相違点を中心に説明する。
判定部３４は、目詰まり判定処理に移行すると、インジェクタ２０が開弁を開始したか否かを判断するとともに（Ｓ３０１）、尿素水圧力Ｐｘが予め設定された目標圧力範囲Ｐｔにあるか否かを判断する（Ｓ３０２）。インジェクタ２０から尿素水の噴射が開始される噴射開始時Ｔｓにおいて、例えば内燃機関１１が運転を開始した直後や尿素水ポンプ１５が運転を開始した直後など条件によっては、尿素水通路１８における尿素水圧力Ｐｘが過大または過小となり目標圧力範囲Ｐｔにない場合がある。このように尿素水通路１８における尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにないとき、インジェクタ２０から噴射される尿素水の量が不安定となり、算出する圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの精度が低下する。そこで、判定部３４は、目詰まり判定処理に先立って、インジェクタ２０が開弁したとき、尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにあるか否かを判断する。このとき、尿素水圧力Ｐｘは、圧力センサ３２によって検出した値を利用することができる。第３実施形態の場合、目標圧力範囲Ｐｔは、「５００ｋＰａ〜６００ｋＰａ」に設定されている。

制御ユニット３１は、判定部３４においてインジェクタ２０が開弁し（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、かつ尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにあると判断したとき（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、目詰まり判定処理を続行する。第３実施形態におけるＳ３０３〜Ｓ３１６に示す目詰まり判定処理は、第１実施形態におけるＳ１０１〜Ｓ１１４に示す目詰まり判定処理と同一であるので、説明を省略する。また、判定部３４は、インジェクタ２０が開弁していない（Ｓ３０１：Ｎｏ）、または尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにないと判断したとき（Ｓ３０２：Ｎｏ）、目詰まり判定処理を続行することなく、Ｓ３０１へリターンし、条件が達成されるまで待機する。

第３実施形態では、判定部３４は、噴射開始時Ｔｓにおいて尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにあるとき、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにないとき、目詰まりの有無は誤判定を招くおそれがある。そこで、判定部３４は、噴射開始時Ｔｓにおいて尿素水圧力Ｐｘが目標圧力範囲Ｐｔにあるとき、インジェクタ２０の目詰まりの有無を判定する。したがって、例えば内燃機関１１の始動直後や尿素水ポンプ１５の不具合などの外乱の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態による制御装置３０について説明する。
第４実施形態の制御装置３０は、電気的および機械的な構成が第１実施形態と共通するので説明を省略する。第４実施形態の制御装置３０の場合、処理の流れが第１実施形態と相違するので、図８に基づいて第１実施形態との相違点を中心に説明する。
第４実施形態におけるＳ４０１〜Ｓ４１０までの処理は、第１実施形態におけるＳ１０１〜Ｓ１１０に示す間詰まり判定処理と同一のであるので、説明を省略する。
判定部３４は、Ｓ４０３において圧力傾斜算出フラグＦｃがオンであると判断されると（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、カウントｃｎｔに対応するカウント時間Ｔｃが予め設定された下限時間Ｔｍｉｎ以上であるか否かを判断する（Ｓ４１１）。カウントｃｎｔは、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳが算出されるごとに、Ｓ４０８において「１」ずつ増加する。圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳを１回算出するためには、その所要時間として算出時間ｔが必要である。そこで、判定部３４は、カウントｃｎｔに算出時間ｔを乗ずることによりカウント時間Ｔｃを算出し、このカウント時間Ｔｃが下限時間Ｔｍｉｎ以上であるか否かを判断する。

インジェクタ２０の噴射期間が短いとき、尿素水通路１８における尿素水圧力ＵＰＳの変化は小さくなる。これとともに、尿素水圧力ＵＰＳに基づいて算出される圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳも、誤差が大きくなり、精度が低下する。そのため、インジェクタ２０の噴射期間が短い、すなわち下限時間Ｔｍｉｎに達しないとき、インジェクタ２０の目詰まりの判定は精度が低下する。第４実施形態の場合、下限時間Ｔｍｉｎは「２０ｍｓ」に設定されている。

判定部３４は、Ｓ４１１においてカウント時間Ｔｃが下限時間Ｔｍｉｎ以上であると判断したとき（Ｓ４１１：Ｙｅｓ）、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの平均値ａｖｅＵＰＳを算出する（Ｓ４１２）。一方、判定部３４は、Ｓ４１１においてカウント時間Ｔｃが下限時間Ｔｍｉｎ未満であると判断したとき（Ｓ４１１：Ｎｏ）、Ｓ４０１へリターンし、Ｓ４０１以降の処理を繰り返す。

第４実施形態におけるＳ４１２以降の処理は、第１実施形態のＳ１１１以降の処理と同一であるので、説明を省略する。
第４実施形態では、判定部３４は、インジェクタ２０の噴射期間に相当するカウント時間Ｔｃが下限時間Ｔｍｉｎよりも長いとき、インジェクタ２０の目詰まりを判定する。したがって、短期間の尿素水の噴射にともなう外乱の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

なお、第４実施形態では、圧力傾斜ｓｕｍＵＰＳの算出回数のカウントｃｎｔに基づいてインジェクタ２０の噴射期間に相当するカウント時間Ｔｃを算出する例について説明した。しかし、例えば制御ユニット３１にタイマーを設け、このタイマーでインジェクタ２０の噴射期間を直接検出する構成としてもよい。

（第５実施形態）
第５実施形態による制御装置３０について説明する。
第５実施形態による制御装置３０を図９に示す。第５実施形態による制御装置３０は、温度検出手段としての温度センサ４１を備えている。温度センサ４１は、尿素水通路１８に設けられ、尿素水通路１８における尿素水の温度を検出する。温度センサ４１は、検出した尿素水の温度を電気信号として制御ユニット３１へ出力する。なお、温度センサ４１は、尿素水通路１８に限らず、尿素水タンク１４などに設けてもよい。この場合、制御ユニット３１は、尿素水タンク１４の温度センサ４１で検出した尿素水の温度に基づいて、尿素水通路１８における尿素水の温度を推定する。また、制御ユニット３１は、例えば内燃機関１１の水温を検出する水温センサや、外気温を検出する外気温センサで検出した冷却水温や外気温に基づいて、尿素水通路１８における尿素水の温度を推定する構成としてもよい。

次に、第５実施形態による制御装置３０の処理の流れを図１０に基づいて相違点を中心に説明する。
判定部３４は、目詰まり判定処理に移行すると、温度センサ４１から尿素水の温度Ｔｅｍｐを取得する（Ｓ５０１）。そして、判定部３４は、Ｓ５０１で取得した尿素水の温度Ｔｅｍｐが予め設定した下限温度Ｔｘ以上であるか否かを判断する（Ｓ５０２）。尿素水は、尿素の水溶液であるため、温度の低下にともなって凍結するおそれがある。このように尿素水が凍結するおそれのある尿素水の温度が低いとき、インジェクタ２０の目詰まりが尿素水の凍結に起因するものか、固形物の析出によるものか判断できない。そのため、精度が低下し、目詰まりの判定に誤りを生じるおそれがある。そこで、判定部３４は、尿素水の温度Ｔｅｍｐを取得し、凍結の影響を受けるおそれがあるとき、目詰まりの判定を実施しない。第５実施形態の場合、下限温度Ｔｘは「−５℃」に設定されている。

判定部３４は、Ｓ５０２において尿素水の温度Ｔｅｍｐが下限温度Ｔｘ以上であると判断したとき（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、目詰まり判定処理を続行する。第５実施形態によるＳ５０３〜Ｓ５１６に示す目詰まり判定処理は、第１実施形態におけるＳ１０１〜Ｓ１１４に示す目詰まり判定処理と同一であるので、説明を省略する。また、判定部３４は、Ｓ５０２において尿素水の温度Ｔｅｍｐが下限温度Ｔｘ未満であると判断したとき（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、目詰まり判定処理を続行することなく、Ｓ５０１へリターンし、条件が達成されるまで待機する。
第５実施形態では、判定部３４は、尿素水の温度Ｔｅｍｐが下限温度Ｔｘ以上のとき、インジェクタ２０の目詰まりを判定する。したがって、尿素水の凍結の影響を排除することができ、判定精度を向上することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
上述の複数の実施形態では、制御装置３０に各実施形態を個別に適用した例について説明した。しかし、複数の実施形態は、組み合わせて制御装置３０に適用してもよい。

図面中、１０は排気浄化装置、１１は内燃機関、１３は排気通路、１５は尿素水ポンプ、１８は尿素水通路、２０はインジェクタ、３０は制御装置、３２は圧力センサ（圧力検出手段）、３３は圧力傾斜算出部（圧力傾斜算出手段）、３４は判定部（判定手段）、４１は温度センサ（温度検出手段）を示す。

Claims (7)

1. 尿素水ポンプ（１５）で加圧した尿素水をインジェクタ（２０）から排気通路（１３）を流れる排気に噴射して、排気に含まれる窒素酸化物を還元する排気浄化装置（１０）の制御装置（３０）であって、
   前記インジェクタ（２０）へ供給される尿素水が流れる尿素水通路（１８）における尿素水の圧力を尿素水圧力として検出する圧力検出手段（３２）と、
   前記圧力検出手段（３２）で検出した前記尿素水圧力に基づいて、前記インジェクタ（２０）からの尿素水の噴射にともなう圧力の低下を圧力傾斜として算出する圧力傾斜算出手段（３３）と、
   前記圧力傾斜算出手段（３３）で算出した圧力傾斜に基づいて、前記インジェクタ（２０）の目詰まりの有無を判定する判定手段（３４）と、
   を備える排気浄化装置の制御装置。
2. 前記圧力傾斜算出手段（３３）は、
   前記インジェクタ（２０）からの尿素水の噴射が開始される噴射開始時における前記尿素水圧力を基準圧力として、前記尿素水圧力の低下量の平均値を算出し、
   前記判定手段（３４）は、前記尿素水圧力の低下量の平均値に基づいて前記インジェクタ（２０）の目詰まりの有無を判定する請求項１記載の制御装置。
3. 前記圧力傾斜算出手段（３３）は、
   前記インジェクタ（２０）からの尿素水の噴射が開始される噴射開始時から、前記インジェクタ（２０）からの尿素水の噴射が停止される噴射終了時までの間、前記圧力傾斜の平均値を算出する請求項１または２記載の制御装置。
4. 前記圧力傾斜算出手段（３３）は、
   前記インジェクタ（２０）からの尿素水の噴射が開始される噴射開始時の後、予め設定された圧力検出期間に前記圧力傾斜の平均値を算出する請求項１または２記載の制御装置。
5. 前記判定手段（３４）は、
   前記インジェクタ（２０）からの尿素水の噴射が開始される噴射開始時において、前記尿素水圧力が予め設定された目標圧力範囲にあるとき、前記インジェクタ（２０）の目詰まりの有無を判定する請求項１から４のいずれか一項記載の制御装置。
6. 前記判定手段（３４）は、
   前記インジェクタ（２０）から尿素水を噴射する噴射期間が予め設定された下限時間より長いとき、前記インジェクタ（２０）の目詰まりの有無を判定する請求項１から４のいずれか一項記載の制御装置。
7. 前記尿素水通路（１８）における尿素水の温度を検出する温度検出手段（４１）をさらに備え、
   前記判定手段（３４）は、
   前記温度検出手段（４１）で検出した尿素水の温度が予め設定した下限温度以上のとき、前記インジェクタ（２０）の目詰まりの有無を判定する請求項１から４のいずれか一項記載の制御装置。

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