JP2018066326A

JP2018066326A - 尿素水噴射制御装置

Info

Publication number: JP2018066326A
Application number: JP2016205815A
Authority: JP
Inventors: 壮思太田; Soshi Ota; 裕幸遠藤; Hiroyuki Endo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-04-26

Abstract

【課題】排気温度の低い場合の尿素水からアンモニアへの分解反応を促進し、延いては、排気浄化率の低下を抑制することができる内燃機関の尿素水噴射制御装置を提供する。【解決手段】尿素水噴射制御装置２は、噴射弁６と切換弁１１とを制御する。噴射弁６は、排気中に尿素水を噴射する。切換弁１１は、貯留タンク８から供給配管９、噴射弁６及び戻り配管１０を通り、再び貯留タンク８に戻る経路で尿素水を循環させることにより噴射弁６を冷却する。切換弁１１は、循環経路における噴射弁６から貯留タンク８へ尿素水が戻る経路上に備え付けられている。尿素水噴射制御装置２は、噴射弁６の温度を取得する温度取得部により取得された尿素水の温度に応じて、尿素水の循環と停止とを切り換える。【選択図】図１

Description

本発明は、排気管へ尿素水を噴射する尿素水噴射制御装置に関する。

内燃機関の排気管には還元触媒が設けられている。この還元触媒よりも上流の排気管内に尿素水を噴射弁が噴射することで、排気中に含まれるＮＯｘを浄化する尿素水噴射システムがある。噴射弁が備え付けられる排気管の内部は高温の排気が通過する。そのため、噴射弁の温度は排気により上昇しやすく、噴射弁の温度上昇は噴射弁の損傷につながる。そこで、特許文献１では、還元剤である尿素水が貯留された貯留タンク、供給配管、噴射弁及び戻り配管との間で尿素水を循環させることにより噴射弁を低温に保っている。

一般的に、排気管内に噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解または熱分解されることでアンモニアに変換される。尿素水から生成したアンモニアが排気中のＮＯｘを還元することにより排気が浄化される。そのため、高い排気浄化率を得るためには、排気管内での尿素水からアンモニアへの変換効率を向上させる必要がある。前述の通り、尿素水は排気の熱で分解される。そのため、尿素水からアンモニアへの変換効率を向上させるためには、尿素水が噴射される時の排気の温度が所定値より高いことが好ましい。

特表２００９−５３９０２６号公報

しかしながら、内燃機関の始動直後は排気が十分に温まっていない。そのため、そのような時に尿素水が噴射された場合には、尿素水からアンモニアへの変換効率が低下することが予想される。仮に、排気が十分に温まっていない始動直後において、貯留タンクと噴射弁との間で尿素水を循環させると、温度の低い排気に温度の低い尿素水が噴射される。そのような場合、尿素水からアンモニアへの変換効率が低下する可能性がある。つまり、排気浄化装置における排気浄化率が低下する可能性がある。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、排気温度の低い場合の尿素水からアンモニアへの分解反応を促進し、延いては、排気浄化率の低下を抑制することができる内燃機関の尿素水噴射制御装置を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。開示される発明は、内燃機関（３）から排出される排気を浄化するための触媒（５ａ）を有する浄化装置（５）が備え付けられた排気管（４）のうち、触媒よりも上流に備え付けられ、排気中に尿素水を噴射する噴射弁（６）と、貯留タンク（８）から供給配管（９）、噴射弁及び戻り配管（１０）を通り、再び貯留タンクに戻る経路で尿素水を循環させることにより噴射弁を冷却する循環経路のうち、循環経路における噴射弁から貯留タンクへ尿素水が戻る経路上に備え付けられ、尿素水の循環と停止とを切り換える切換弁（１１）と、を制御する尿素水噴射制御装置であって、噴射弁の温度を取得する温度取得部（Ｓ１０２）と、を備え、温度取得部により取得された尿素水の温度に応じて尿素水の循環と停止とを切り換える尿素水噴射制御装置である。

上記発明によれば、閉弁制御部は、温度取得部により取得された噴射弁温度が低温閾値以下であった場合に切換弁を閉弁状態にし、尿素水の循環を停止させる。前述の通り、噴射弁は排気により暖められる。よって、尿素水の循環を停止させることにより、尿素水を循環させているときと比較して噴射弁は早く暖まる。そして、尿素水の循環を停止することにより、供給配管から噴射弁に供給された尿素水は噴射弁の中に滞留する。そのため、噴射弁の中に滞留した尿素水は、排気により暖められている噴射弁の熱により温められる。その結果、切換弁を閉弁状態にした時には、切換弁を開弁し貯留タンク、供給配管、噴射弁及び戻り配管の経路で尿素水を循環させる時と比べて、噴射弁により温められた温度の高い尿素水を噴射弁から排気管内へ噴射することができる。これにより、排気の温度が低い時においても尿素水の分解反応が促進され、尿素水からアンモニアへの変換効率が向上する。よって、排気の温度が低い場合のＮＯｘ浄化率の低下を抑制することが可能な尿素水噴射制御装置を提供することが可能である。

第一実施形態に係る排気浄化装置の構成模式図である。第一実施形態に係る尿素水噴射システムのうちの切換弁制御を示すフローチャートである。第一実施形態に係る尿素水噴射システムのうち尿素水の排出処理制御を示すフローチャートである。第一実施形態に係る排気浄化装置におけるエンジン始動から供給ポンプ停止までの動作推移を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第一実施形態）
図１に示すように、尿素水噴射システム１が適用される車両には、内燃機関であるディーゼルエンジン３（以下エンジン３と呼ぶ）が搭載されている。そして、エンジン３には、エンジン３から排出される排気が通る排気管４が接続されており、排気管４には浄化装置５が備え付けられている。この浄化装置５は、例えば、選択的還元触媒（Selective Catalytic Reduction：ＳＣＲ）５ａを有する。尿素水噴射システム１と浄化装置５とを有するものが排気浄化装置である。浄化装置５よりも上流に備えられた噴射弁６への尿素水の供給は、尿素水が貯留された貯留タンク８から供給配管９を介して行われる。そして尿素水は、噴射弁６から排気管４内へ噴射される。尿素水は排気と混合されて、排気の熱により加水分解または熱分解といった分解反応によりアンモニアに変換される。そして、変換されたアンモニアがＮＯｘを還元することにより排気を浄化する。ＳＣＲ５ａは、アンモニアによるＮＯｘの還元反応を促進させる。

貯留タンク８は、尿素水が貯留されるタンクである。貯留タンク８内には、供給ポンプ１４、タンクヒータ１７、水温センサ１５及び尿素水レベルセンサ１６が設けられている。そして貯留タンク８内には、３２．５Ｗｔ％の尿素水が貯留されている。供給ポンプ１４は、貯留された尿素水を所定圧力に加圧し、供給配管９を介して噴射弁６に供給する。尚、供給ポンプ１４は、後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）２からの駆動信号によって回転駆動される電動式のポンプである。タンクヒータ１７は、外気温が低い時期に尿素水が凍結するのを抑制する。尿素水レベルセンサ１６は、貯留タンク８内の尿素水の貯留量を検出する。

噴射弁６は、図示しない噴孔が先端に形成され、尿素水を霧状化して噴射する。噴射弁６は、排気管４を通る排気の流れの中に噴孔が配置されるように排気管４に直接備え付けられている。そして、噴射弁６には、噴射弁６の温度を測るための噴射弁温度センサ７が取り付けられている。

ここで、エンジン３から排出された６００℃以上の高温の排気は排気管４の内部を通過する。そのため、排気管４に直接取り付けられた噴射弁６は、排気及び排気管４からの伝熱により高温になりやすい。そして、噴射弁６は高温になると劣化する可能性がある。そのため、本実施形態の尿素水噴射システム１の噴射弁６は、尿素水で冷却される構造を有する。具体的には、噴射弁６には、供給配管９に加えて戻り配管１０が接続されている。戻り配管１０は、噴射弁６に供給された尿素水を再び貯留タンク８に戻すための配管である。供給配管９から噴射弁６へ供給された尿素水は、噴射弁６の内部で、噴孔（図示しない）に向かう流れと、戻り配管１０に向かう流れとに分流される。そして、噴孔に向かう尿素水は、噴孔が開弁した時に排気管４内へ噴射される。一方、戻り配管１０に向かう尿素水は、噴射弁６の内部を流通したのちに戻り配管１０に流入し、戻り配管１０を通って貯留タンク８に戻される。すなわち、供給ポンプ１４により貯留タンク８から圧送された尿素水は、供給配管９、噴射弁６及び戻り配管１０の順に通り再び貯留タンク８へ戻るという循環経路で循環することで噴射弁６を冷却する。

循環経路には、尿素水の循環と停止とを切り換えることができる切換弁１１が備え付けられている。具体的には、循環経路における噴孔から貯留タンク８へ尿素水が戻るまでの経路上に備え付けられている。これにより、切換弁１１が閉弁している状態であっても、貯留タンク８から噴孔へ尿素水が供給される経路は遮断されない。そのため、切換弁１１の閉弁時であっても噴射弁６は尿素水を噴射することができる。また、切換弁１１は、供給ポンプ１４の停止時には開弁状態となるように、後述するＥＣＵ２による信号の出力が停止される。つまり、切換弁１１は、ノーマリーオープン式の電磁弁である。

さらに、循環経路のうち、貯留タンク８から切換弁１１へ向かう経路上には圧力センサ１２が備え付けられている。圧力センサ１２は、戻り配管１０のうち切換弁１１よりも上流側または供給配管９を通る尿素水の圧力を検出する。そして、ＥＣＵ２は、検出された圧力から、噴射弁６から排気管４内へ噴射される尿素水噴射圧力を推定する。また、戻り配管１０には、図示しない逆止弁が設けられている。具体的には、戻り配管１０のうち噴射弁６から切換弁１１の間に逆止弁が設けられている。この逆止弁は、一方向にしか尿素水を通さない。具体的には、逆止弁は、戻り配管１０において噴孔から貯留タンク８に向かう流れの方向にしか尿素水を通さない。

また、供給配管９または戻り配管１０には配管ヒータ１３が備えられている。配管ヒータ１３は、外気温度が低い場合に供給配管９または戻り配管１０を温めることで尿素水が凍結することを抑制している。

噴射弁６の排気の流れ方向の下流には浄化装置５が備え付けられている。浄化装置５には、ＳＣＲ５ａが備え付けられている。ＳＣＲ５ａは、ＮＯｘとアンモニアとの還元反応を促進させる触媒である。ＳＣＲ５ａを介することにより、ＮＯｘとアンモニアは窒素と水とに分解されて無害化されるようになっている。ＳＣＲ５ａには種々の元素を採用することができるが、例えば、白金やロジウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、およびその合金などを採用することができる。ＳＣＲ５ａは排気に暖められ所定の温度以上になると活性化する。

このような構成の尿素水噴射システム１は、噴射弁６と切換弁１１とを制御する尿素水噴射制御装置としてＥＣＵ２（Electronic Control Unit）を備えている。ＥＣＵ２は、所定のプログラムが記録されたメモリ、そのプログラムに従って演算処理するプロセッサ、入力回路及び出力回路を有する。ＥＣＵ２には、水温センサ１５、噴射弁６、圧力センサ１２、切換弁１１、タンクヒータ１７、供給ポンプ１４及び配管ヒータ１３が電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２は、各種センサからの検出値に基づいて噴射弁６及び切換弁１１の開閉を制御している。また、ＥＣＵ２は、各種センサからの検出値に基づいて所定の尿素水圧をもって尿素水を供給配管９に供給するよう供給ポンプ１４の駆動力を制御している。

次に、図２を用いて、本実施形態に係わる尿素水噴射システム１の制御フローについて説明する。

エンジン３が始動されたことをトリガとして、図２の切換弁制御フローがＥＣＵ２にて実行される。この切換弁制御フローは、エンジン３の運転期間中は所定の時間毎に繰り返し実行される。

まず、エンジン３が始動されると、ステップＳ１０１で供給ポンプ１４が始動する。供給ポンプ１４は尿素水の圧力が目標圧力となるように駆動する。供給ポンプ１４が駆動すると、ステップＳ１０２へ進み、噴射弁温度センサ７により噴射弁６の噴射弁温度Ｔｉｎｊが検出される。そして、検出された噴射弁温度Ｔｉｎｊが、予めメモリに記録された温度範囲よりも高いか低いか、あるいは範囲内であるかが判定される。具体的には、噴射弁温度Ｔｉｎｊが低温閾値Ｔａ以下であるか、高温閾値Ｔｂ以上であるか、または、低温閾値Ｔａよりも大きく高温閾値Ｔｂよりも小さいかが判定される。検出された噴射弁温度Ｔｉｎｊが低温閾値Ｔａ以下であると判定された場合には、ステップＳ１０３へ進む。一方、噴射弁温度Ｔｉｎｊが高温閾値Ｔｂ以上であると判定された場合にはステップＳ１０４へ進む。そして、噴射弁温度Ｔｉｎｊが、低温閾値Ｔａよりも大きく、高温閾値Ｔｂよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１０５へ進む。

ここで、高温閾値Ｔｂは、噴射弁６の熱による劣化が生じない温度で設定されており、例えば１３０℃として設定されている。そして、低温閾値Ｔａは、高温閾値Ｔｂに対してヒステリシスを持たせて設定されており、例えば、１１５℃として設定されている。

ステップＳ１０３とステップＳ１０４とは切換弁制御部を提供する。ステップＳ１０２からステップＳ１０３へ進むと、切換弁１１は通電されることにより閉弁される。ステップＳ１０３の処理を行うプロセッサは、切換弁制御部のうちの閉弁制御部に該当する。閉弁制御部は、エンジン３始動から所定時間が経過するまで切換弁１１の閉弁を禁止する。切換弁１１が閉弁されると、循環経路のうち、噴孔から戻り配管１０を通り、貯留タンク８へ戻る経路の流通が止められる。そのため、尿素水が循環経路を循環することを停止することができる。ステップＳ１０３の処理が行われるとステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０２からステップＳ１０４へ進むと、切換弁１１は開弁状態となる。ステップＳ１０４の処理を行うプロセッサは、切換弁制御部のうちの開弁制御部に該当する。切換弁１１はノーマリーオープンであるため、切換弁１１の開弁は、開弁制御部が通電を停止することにより実行される。ステップＳ１０４の処理が行われるとステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０２からステップＳ１０５へ進むと、切換弁１１は直前の開閉状態を維持するようＥＣＵ２により制御される。ステップＳ１０５の処理が行われるとステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０６では、供給ポンプ１４への駆動信号の出力が停止されたか否かが判定される。ステップＳ１０６で供給ポンプ１４への駆動信号の出力が停止されていないと判定された場合には、所定時間経過後ステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０６で供給ポンプ１４の駆動信号の出力が停止されたと判定された場合には、ステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０７では、供給ポンプ１４の駆動を停止する。そして、ステップＳ１０８へ進み、切換弁１１への通電を停止する。切換弁１１への通電が停止されると、切換弁１１は開弁状態となる。ステップＳ１０８で切換弁１１が開弁状態となると切換弁制御フローは終了する。

また、本実施形態の尿素水噴射システム１は、エンジン３が始動されたことをトリガとして、図２の切換弁制御フローとは別に、図３の排出処理フローが実行される。図３の排出処理フローは、ＥＣＵ２にてエンジン３の運転期間中は所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ２１０でエンジン３が停止しているか否かが判定される。エンジン３が停止していると判定されると、ステップＳ２１１に進む。一方、エンジン３が停止していないと判定されると排出処理フローは終了される。

次に、ステップＳ２１１では、供給ポンプ１４が逆回転駆動される。ステップＳ２１１で供給ポンプ１４が逆回転駆動されると、ステップＳ２１２へ進み、供給ポンプ１４の逆回転が所定時間行われたか否かが判定される。この所定時間は、尿素水噴射システム１により異なり、予めメモリに記録されている。供給ポンプ１４が所定時間逆回転駆動を行うことにより、供給配管９内には負圧が生じる。ステップＳ２１２で供給ポンプ１４の逆回転駆動が所定時間行われたと判定されると、ステップＳ２１３へ進む。

ステップＳ２１３では、噴射弁６に通電することで噴射弁６の開弁が行われる。供給配管９内には負圧が生じていたため、噴孔から排気管４内の空気が供給配管９及び戻り配管１０内へ吸い込まれる。そのため、ステップＳ２１３で噴射弁６が開弁することで供給配管９内に滞留していた尿素水が貯留タンク８内へ吸い戻される。

最後にステップＳ２１４で供給ポンプ１４の逆回転が終了される。

図４は、（１）排気温度、（２）触媒温度、（３）噴射弁温度Ｔｉｎｊ、（４）噴射尿素水温度、（５）尿素水圧力、（６）切換弁閉弁信号、（７）供給ポンプ駆動信号、（８）供給ポンプ駆動力及び（９）噴射弁開弁信号のそれぞれの推移を示す。図４においては、図２の制御フローを行った場合を実線で示し、行わなかった場合を一点鎖線で示している。以下に実線で示した各項目の推移を説明する。

時刻ｔ１でエンジン３が始動すると、図４（１）に示すように排気温度が徐々に高くなる。また、排気温度が高くなることにより、排気管４に備え付けられた浄化装置５が暖められる。浄化装置５が暖められることにより、図４（２）に示すようにＳＣＲ５ａの温度も上昇し、触媒活性温度へ近づく。エンジン３が始動された直後は、排気温度は１７０℃より低く、尿素水が噴射されたとしても十分に加水分解されない。そのため図４（９）のように、エンジン３始動直後には尿素水は噴射されない。

また、循環経路に備え付けられた切換弁１１は、ノーマリーオープンであるため、時刻ｔ１のエンジン始動時には開弁状態にある。この切換弁１１は、エンジン始動直後に噴射弁温度センサ７に検出された噴射弁温度Ｔｉｎｊに基づき制御される。具体的には、時刻ｔ１においては、噴射弁温度Ｔｉｎｊは低温閾値Ｔａ以下であるから、時刻ｔ１から所定時間経過後、切換弁１１は閉弁される。ここでいう所定時間とは、具体的には、時刻ｔ１で供給ポンプ１４が駆動し尿素水が供給配管９に圧送され、すくなくとも噴孔へ尿素水が到達すると推定される時間である。この所定時間は、尿素水噴射システム１により異なり、予めＥＣＵ２のメモリに記録されている。

さらに、排気温度が徐々に高くなると、排気管４に直接取り付けられた噴射弁６は、図４（３）のように排気により温められた排気管４及び排気そのものからの伝熱により徐々に温められる。噴射弁温度Ｔｉｎｊは噴射弁温度センサ７により検出される。

また、時刻ｔ１でエンジン３が始動すると、図４（７）のようにＥＣＵ２から供給ポンプ１４へポンプ駆動信号が送られる。供給ポンプ１４が駆動することにより、供給ポンプ１４は噴射弁６へ尿素水を圧送する。

供給ポンプ１４の駆動力は、図４（５）及び図４（８）のように、圧力センサ１２の検出値に基づく噴射弁６内の尿素水の圧力が目標圧力になるように尿素水の圧力に応じて圧力制御部により制御される。目標圧力に対する供給ポンプ１４の制御は、目標圧力に基づいて設定された上限値と下限値との間で制御するヒステリシス制御が行われる。つまり、目標圧力値よりも小さい第一圧力閾値と、目標圧力より大きい第二圧力閾値とが定められている。そして、尿素水の圧力が第一圧力閾値まで低下した時には供給ポンプ１４の駆動力を大きくし、尿素水の圧力が第二圧力閾値まで上昇した時には供給ポンプ１４の駆動力を小さくする。具体的には、尿素水の圧力が低下している時には、尿素水の圧力が第一圧力値まで低下した時に供給ポンプ１４の駆動力を大きくする。一方、尿素水の圧力が上昇している時には、尿素水の圧力が第二圧力値まで上昇した時に供給ポンプ１４の駆動力を小さくする。そして、第一圧力値及び第二圧力値の間の場合には、供給ポンプ１４の駆動力は変化させず、維持する。供給ポンプ１４の駆動力は、供給する電力を変化させることで調節する。

時刻ｔ２になると、噴射弁６に滞留している尿素水は、噴射弁６が温められることにより加熱される。そのため、図４（４）のように、排気管４内へ噴射される噴射尿素水温度が上昇する。排気温度上昇及び噴射尿素水温度の上昇が進むと、排気温度が１７０℃に到達する前に噴射弁開弁信号が出力され尿素水が噴射される。

時刻ｔ３になると、排気温度は、１７０℃付近まで上昇する。また、噴射弁温度Ｔｉｎｊは高温閾値Ｔｂに到達する。すると、図４（６）のように切換弁閉弁信号が停止され、切換弁１１への通電が停止する。切換弁１１が開弁すると、尿素水の循環が開始されるため、噴射尿素水温度は下がる。また、温度の低い尿素水が供給されることにより噴射弁６が冷却され噴射弁温度Ｔｉｎｊが低下する。さらに、切換弁１１が開弁されると、尿素水圧力が目標圧力に対して低下することが予想されるため、尿素水圧力が低下するのを検出する前に時刻ｔ３で供給ポンプ駆動力を大きくする。

時刻ｔ４になり、エンジン３が停止されると、図３の排出処理フローが実行されるため、供給ポンプ１４は逆回転駆動される。供給ポンプ１４の逆回転駆動が所定時間行われると、供給ポンプ１４への供給ポンプ駆動信号の出力が停止され、供給ポンプ１４の駆動力は０になる。

以上により、本実施形態によれば、閉弁制御部は、温度取得部により取得された噴射弁温度Ｔｉｎｊが低温閾値Ｔａ以下であった場合に切換弁１１を閉弁状態にし、尿素水の循環を停止させる。前述の通り、噴射弁６は排気により暖められる。よって、噴射弁温度Ｔｉｎｊが低温閾値Ｔａ以下であった場合には、排気の温度も低い可能性が高い。そのような時に尿素水の循環を停止させることにより、図４（３）のように、尿素水を循環させているときと比較して噴射弁６は早く暖まる。そして、尿素水の循環を停止することにより、供給配管９から噴射弁６に供給された尿素水は噴射弁の中に滞留する。そのため、噴射弁の中に滞留した尿素水は、排気により暖められている噴射弁６の熱により温められる。その結果、図４（４）及び図４（９）のように、切換弁１１を閉弁状態にした時には、切換弁１１を開弁し尿素水を循環させる時と比べて、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間には、噴射弁６により温められた温度の高い尿素水を噴射弁６から噴射することができる。これにより、排気の温度が低い時においても尿素水の分解反応が促進され、尿素水からアンモニアへの変換効率が向上する。よって、排気の温度が低い場合のＮＯｘ浄化率の低下を抑制することが可能な尿素水噴射制御装置を提供することが可能である。

噴射弁６は所定温度以上になると劣化する恐れがある。そのため、本実施形態によれば、噴射弁６の温度が高温閾値Ｔｂ以上になった時には、切換弁１１を開弁する開弁制御部を備える。これによれば、噴射弁６が高温閾値Ｔｂ以上になった時に切換弁１１を開弁し、貯留タンク８と噴射弁６との間で尿素水を循環させることで、噴射弁６を冷却することが可能である。このように尿素水を循環させ、噴射弁６を冷却することにより噴射弁６を低温に保つことが可能であり、噴射弁６の劣化を抑制することができる。

本実施形態によれば、切換弁１１は、ノーマリーオープンであり供給ポンプ１４が作動していない時には開弁状態である。仮に、本実施形態に反して、供給ポンプ１４が作動していない時に切換弁１１が閉弁状態である場合を考える。そのような場合に、例えば、切換弁１１とＥＣＵ２との配線に不具合が生じ、切換弁１１の制御が不能になったとすると、切換弁１１は閉弁状態であるため、尿素水を循環して噴射弁６を冷却することができない可能性が生じる。噴射弁６の冷却ができなくなると、噴射弁６が高温になってしまい、噴射弁６の劣化が生じる可能性がある。しかしながら、本実施形態によれば、切換弁１１は、供給ポンプ１４が作動していない時には開弁状態である。これにより、仮に切換弁１１とＥＣＵ２との配線に不具合が生じたとしても、噴射弁６が冷却されなくなることを抑制することが可能である。

本実施形態によれば、閉弁制御部は、ステップＳ１０３で、供給ポンプ１４が始動してから所定時間経過後に切換弁１１の閉弁を行う。本実施形態では、エンジン３停止時は、噴射弁６及び供給配管９内は尿素水が入っていない状態である。そのため、噴射弁６及び供給配管９へは、エンジン３始動時に貯留タンク８内の尿素水が供給ポンプ１４に圧送されることで尿素水が供給される。よって、本実施形態の構成に反して、仮に、供給ポンプ１４始動直後に噴射弁温度Ｔｉｎｊに基づき切換弁１１を閉弁してしまうと噴射弁６及び供給配管９内は、尿素水が入っていない状態で密閉されてしまう。すると、供給ポンプ１４から尿素水を圧送したとしても、噴射弁６まで尿素水を供給することが困難となる可能性がある。そのため、本実施形態のように、閉弁制御部が、内燃機関である供給ポンプ１４の始動から所定時間が経過した後に切換弁１１を閉弁状態にすることで、噴射弁６まで尿素水が供給されてから切換弁１１を閉弁することが可能となる。

本実施形態によれば、戻り配管１０のうち、噴孔と切換弁１１との間には逆止弁が設けられている。これにより、排出処理フローが実行される際に、切換弁１１が開弁状態であったとしても、供給配管９、噴射弁６及び噴射弁６から逆止弁までの間に負圧を発生することができる。さらに、排出処理により貯留タンク８へ戻りきらなかった尿素水が、戻り配管１０のうちの逆止弁と貯留タンク８との間に滞留したとしても、逆止弁から噴射弁６へ尿素水が逆流することを抑制することができる。また、エンジン３の停止時に、尿素水が噴射弁６の内部に滞留することを抑制することができる。延いては、尿素水の凍結等により、噴射弁６が破損することを抑制することができる。

本実施形態によれば、尿素水の圧力に応じて、供給ポンプ１４の駆動力が制御される。これにより、切換弁１１の開閉に伴って尿素水の圧力が変化したとしても、尿素水圧力を目標圧力に近づけることが可能である。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

第一実施形態において温度取得部は、噴射弁温度センサ７から噴射弁６の温度を取得していた。つまり、噴射弁６の温度を直接検出し取得していた。しかしながら、噴射弁６の温度を間接的に検出し取得してもよい。例えば、排気温度を検出する排気温度センサと外気温を検出するセンサを設け、排気温度、エンジン３の始動時間及び外気温から噴射弁６の温度を推定してもよい。その場合には、排気温度、エンジンの始動時間、外気温度及び噴射弁６の関係を予め算出しマップとしてメモリに記録しておく。そして、図２のステップＳ１０２で温度取得部はマップを参照することで噴射弁６の温度を取得する。

切換弁制御部による尿素水の循環停止は、少量の尿素水が循環し続ける状態であってもよい。つまり、切換弁制御部は、切換弁１１を制御することにより尿素水の循環量を調節することが可能である。

供給ポンプ１４は、貯留タンク８内ではなく供給配管９に備えられていてもよい。

ＥＣＵ２が実行する機能の一部または全部を、１つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

ＥＣＵ２は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。

逆止弁は、噴射弁６と供給配管９との接続部分に備え付けられていてもよい。ここで、排出処理において、供給配管９内に負圧を発生させ、噴射弁６を開弁すると、噴射弁６内を通る尿素水の一部が噴孔から排気管４内へ流れ出る可能性がある。そのため、逆止弁を噴射弁６と供給配管９との接続部分に備え付けることで、逆止弁を噴射弁６から離れた位置に備え付ける場合と比較して噴射弁６内を通る尿素水を減少することができる。これにより、排出処理において排気管４内へ流れ出る尿素水を減少することができる。

第一実施形態では、切換弁１１はノーマリーオープンであったが、ノーマリーオープンの切換弁１１でなくともよい。具体的には、ＥＣＵ２から出力される駆動信号により開弁及び閉弁が制御される切換弁１１であってもよい。その場合には、切換弁１１は、供給ポンプ１４の駆動停止後に開弁状態となるように制御される。なお、この制御は図２のステップＳ１０８の停止後閉弁部に相当する。また、駆動信号により制御される切換弁１１を適用する場合には、切換弁１１は供給ポンプ１４の始動前に始動前開弁部により開弁状態となるように制御される。

３内燃機関、４排気管、５浄化装置、５ａ触媒、６噴射弁、８貯留タンク、９供給配管、１０戻り配管、１１切換弁

Claims

内燃機関（３）から排出される排気を浄化するための触媒（５ａ）を有する浄化装置（５）が備え付けられた排気管（４）のうち、前記触媒よりも上流に備え付けられ、前記排気中に尿素水を噴射する噴射弁（６）と、
貯留タンク（８）から供給配管（９）、前記噴射弁及び戻り配管（１０）を通り、再び前記貯留タンクに戻る経路で前記尿素水を循環させることにより前記噴射弁を冷却する循環経路のうち、前記循環経路における前記噴射弁から前記貯留タンクへ前記尿素水が戻る経路上に備え付けられ、前記尿素水の循環と停止とを切り換える切換弁（１１）と、を制御する尿素水噴射制御装置であって、
前記噴射弁の温度を取得する温度取得部（Ｓ１０２）を備え、
前記温度取得部により取得された前記噴射弁の温度に応じて前記尿素水の循環と停止とを切り換える尿素水噴射制御装置。
前記温度取得部により取得された前記噴射弁の温度が低温閾値以下であった場合に、前記切換弁を閉弁状態にすることで前記尿素水の循環を停止させる閉弁制御部（Ｓ１０３）を備える請求項１に記載の尿素水噴射制御装置。
前記温度取得部により取得された前記噴射弁の温度が、前記低温閾値よりも高温に設定された高温閾値以上になった時には、前記切換弁を開弁し循環させる開弁制御部（Ｓ１０４）を備える請求項２に記載の尿素水噴射制御装置。
前記閉弁制御部は、前記貯留タンクから前記噴射弁に前記尿素水を圧送する供給ポンプの始動から所定時間が経過した後に前記切換弁を閉弁状態にする請求項２または３に記載の尿素水噴射制御装置。
前記尿素水の圧力に応じて、前記貯留タンクから前記噴射弁に前記尿素水を圧送する供給ポンプの駆動力を制御する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の尿素水噴射制御装置。
前記貯留タンクから前記噴射弁に前記尿素水を圧送する供給ポンプを始動させるときは、前記供給ポンプの始動前に前記切換弁を開弁させる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の尿素水噴射制御装置。
前記貯留タンクから前記噴射弁に前記尿素水を圧送する供給ポンプを停止する時は、前記供給ポンプの停止後に前記切換弁を開弁させる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の尿素水噴射制御装置。