JP2019035343A - Electronic control unit for exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化システムの電子制御装置に関する。 The present invention relates to an electronic control device of an exhaust purification system.
従来、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムとして尿素を用いる尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが公知である(特許文献1参照)。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。
しかしながら、尿素水は、尿素の水溶液であることから、例えば濃度の変化などによって、含まれる尿素が結晶としてモータに固着する。尿素水ポンプを駆動するモータに尿素が固着すると、機械的な部分の動作不良を招く。その結果、尿素水の供給量の不足によるNOxの浄化率の低下や、必要トルクの増大にともなうモータにおける消費電流の増加を招くという問題がある。
Conventionally, a urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system using urea is known as an exhaust gas purification system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine (see Patent Document 1). In the urea SCR system, nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust is reduced by adding urea to the exhaust.
However, since urea water is an aqueous solution of urea, the contained urea adheres to the motor as crystals due to, for example, a change in concentration. If urea adheres to the motor that drives the urea water pump, the mechanical part malfunctions. As a result, there is a problem in that the NOx purification rate is reduced due to the short supply amount of urea water, and the current consumption in the motor is increased due to an increase in required torque.
そこで、本発明の目的は、尿素水ポンプを駆動するモータのトルクを用いることにより、簡単な構造でモータへの尿素の固着を判定する排気浄化システムの電子制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic control device for an exhaust purification system that determines the adhesion of urea to a motor with a simple structure by using the torque of a motor that drives a urea water pump.
請求項1記載の発明では、トルク算出部は、尿素水ポンプを駆動するモータのトルクをモータトルクとして算出する。判定部は、このトルク算出部で算出されたモータトルクが、予め設定された設定トルクより大きいとき、モータに尿素が固着していると判定する。モータは、加わる負荷によって発生するトルクに差が生じる。例えばモータに加わる負荷が大きくなると、モータが発生するトルク、つまりモータトルクも大きくなる。一方、尿素水に含まれる尿素に起因してモータが固着すると、固着した尿素によってモータに加わる負荷は大きくなる。このように、モータにおける尿素の固着とモータトルクとの間には相関がある。そこで、判定部は、このモータトルクが設定トルクより大きいとき、モータに尿素が固着していると判定する。この場合、判定部は、トルク算出部で算出されたモータトルクを用いる。したがって、部品の追加などを招くことなく、既存の構成かつ簡単な構造でモータへの尿素の固着を判定することができる。 In the first aspect of the invention, the torque calculation unit calculates the torque of the motor that drives the urea water pump as the motor torque. The determination unit determines that urea is fixed to the motor when the motor torque calculated by the torque calculation unit is larger than a preset set torque. A difference occurs in the torque generated by the load applied to the motor. For example, when the load applied to the motor increases, the torque generated by the motor, that is, the motor torque also increases. On the other hand, when the motor is fixed due to urea contained in the urea water, the load applied to the motor by the fixed urea increases. Thus, there is a correlation between the adhesion of urea in the motor and the motor torque. Therefore, the determination unit determines that urea is fixed to the motor when the motor torque is larger than the set torque. In this case, the determination unit uses the motor torque calculated by the torque calculation unit. Therefore, it is possible to determine the adhesion of urea to the motor with an existing configuration and a simple structure without incurring additional parts.
以下、複数の実施形態による排気浄化システムの電子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共通する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に示す第1実施形態による排気浄化システム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、排気浄化システム10は、内燃機関11として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に適用してもよい。また、排気浄化システム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に適用してもよい。
Hereinafter, an electronic control unit of an exhaust purification system according to a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially common in several embodiment, and description is abbreviate | omitted.
(First embodiment)
An
排気浄化システム10は、尿素水タンク14、尿素水ポンプ15、尿素水配管部16、圧力センサ17、還元触媒18およびインジェクタ19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、モータ21によって駆動される。すなわち、尿素水ポンプ15は、モータ21へ電力を供給することにより駆動され、尿素水タンク14から吸入した尿素水を加圧して、尿素水配管部16が形成する尿素水通路22へ吐出する。また、尿素水ポンプ15は、モータ21が予め設定された正回転方向へ回転するとき、尿素水タンク14に貯えられている尿素水を尿素水通路22へ吐出する。一方、尿素水ポンプ15は、モータ21が正回転方向と反対の逆回転方向へ回転するとき、尿素水通路22およびインジェクタ19に存在する尿素水を尿素水タンク14へ吸い戻す。なお、尿素水ポンプ15は、尿素水タンク14に収容することなく、尿素水タンク14の外側に設けてもよい。還元触媒18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。圧力センサ17は、尿素水通路22に設けられ、尿素水通路22における尿素水の圧力を検出する。
The
インジェクタ19は、排気通路13を形成する排気管部材12に設けられている。インジェクタ19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。尿素水通路22は、尿素水タンク14と反対側の端部がインジェクタ19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22を経由してインジェクタ19へ供給される。尿素水タンク14から供給された尿素水は、インジェクタ19の先端に設けられた図示しない噴孔から排気通路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19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18へ流入する。排気に含まれるNOxは、還元触媒18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。
The
上述の排気浄化システム10は、電子制御装置30によって制御される。電子制御装置30は、図示しない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ている。電子制御装置30は、排気浄化システム10をはじめとする内燃機関11を搭載する車両の各部を制御する。一例として、電子制御装置30は、図示しないNOxセンサで検出した排気に含まれるNOxの量や濃度に基づいて、インジェクタ19から噴射する尿素水の噴射量を設定する。この場合、電子制御装置30は、尿素水の噴射量を、例えば内燃機関11へ供給する燃料の量や排気通路を流れる排気の温度などに基づいて補正する。
The above-described
図1に示すように電子制御装置30は、ポンプ駆動部31、トルク算出部32、目標圧力制御部33、インジェクタ駆動部34、運転取得部35、判定部36および除去制御部37を備えている。電子制御装置30は、ROMに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、ポンプ駆動部31、トルク算出部32、目標圧力制御部33、インジェクタ駆動部34、運転取得部35、判定部36および除去制御部37をソフトウェア的に実現する。なお、これらポンプ駆動部31、トルク算出部32、目標圧力制御部33、インジェクタ駆動部34、運転取得部35、判定部36および除去制御部37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。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ駆動部31は、尿素水ポンプ15のモータ21に接続しており、モータ21の駆動を制御する。これにより、ポンプ駆動部31は、モータ21を正回転方向または逆回転方向へ駆動する。トルク算出部32は、モータ21に接続しており、モータ21のトルクをモータトルクT1として算出する。具体的には、トルク算出部32は、モータ21から、このモータ21の回転数およびPWM信号のデューティ比を取得する。モータ21の回転数およびPWM信号のデューティ比は、ポンプ駆動部31からモータ21へ出力される指令などから取得される。トルク算出部32は、例えば図3に示すようにモータ21から取得した回転数RとPWM信号のデューティ比Drとの関係を示すマップに基づいて、モータトルクT1を算出する。電子制御装置30のROMは、例えば図3に示すマップを記憶している。なお、図3示すマップは一例である。回転数RとPWM信号のデューティ比Drとの関係を示すマップは、適用する排気浄化システム10に応じて任意に設定することができる。また、回転数RとPWM信号のデューティ比Drとの関係を示すマップは、電子制御装置30のROMに限らず、電子制御装置30に接続された図示しない記憶媒体に記憶してもよい。さらに、トルク算出部32は、上記の指標以外を用いてモータ21のトルクを算出してもよいし、図示しないトルクセンサなどを用いてモータ21のトルクを直接検出する構成としてもよい。
The
目標圧力制御部33は、ポンプ駆動部31を通してモータ21を制御する。具体的には、目標圧力制御部33は、尿素水通路22において尿素水ポンプ15から吐出される尿素水の圧力Pが予め設定した目標圧力Ptになるようにモータを制御する。目標圧力制御部33は、圧力センサ17に接続しており、圧力センサ17で取得した尿素水通路22における尿素水の圧力Pに基づいてモータ21を制御する。この場合、圧力センサ17は、本実施形態であるか否かにかかわらず、排気浄化システム10に必須の部材として設けられている。すなわち、圧力センサ17は、尿素水の圧力に基づいてモータ21を駆動するための必須の構成として設けられている。
The target
インジェクタ駆動部34は、インジェクタ19に接続しており、インジェクタ19からの尿素水の噴射を制御する。運転取得部35は、イグニションスイッチ41に接続している。イグニションスイッチ41は、内燃機関11の運転をオンまたはオフする。運転取得部35は、イグニションスイッチ41がオンまたはオフされたかを取得する。
The
判定部36は、モータ21における尿素の固着の有無を判定する。判定部36は、トルク算出部32で算出したモータトルクT1と、予め設定されている設定トルクTtとを比較する。そして、判定部36は、取得したモータトルクT1が設定トルクTtより大きいとき、モータ21に尿素が固着していると判定する。モータ21が発生するトルクは、モータ21に加わる負荷によって変化する。モータ21に加わる負荷が大きくなると、モータ21が発生するトルク、つまりモータトルクT1も大きくなる。ここで、尿素水に含まれる尿素が原因となってモータ21が固着すると、固着した尿素はモータ21の回転を妨げる。そのため、尿素が固着すると、モータ21は負荷が大きくなる。このように、モータ21における尿素の固着とモータトルクT1との間には相関がある。そこで、判定部36は、このモータトルクT1が設定トルクTtより大きいとき、モータ21に尿素が固着していると判定する。設定トルクTtは、例えば数ミリNmから数十ミリNmなど、適用する排気浄化システム10にあわせて任意に設定することができる。判定部36は、尿素水ポンプ15から吐出される尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達した後、モータ21における尿素の固着の有無を判定することが好ましい。
The
除去制御部37は、固着した尿素を除去するための制御を実行する。具体的には、除去制御部37は、判定部36においてモータ21に尿素が固着していると判定されると、このモータ21に固着した尿素を除去するための制御を行なう。第1実施形態の場合、除去制御部37は、固着した尿素を除去するために固着除去制御を実行する。
The
固着除去制御は、パージ制御、充填制御および再パージ制御を含んでいる。除去制御部37は、充填制御のとき、ポンプ駆動部31を通してモータ21を正回転方向へ駆動する。これにより、除去制御部37は、充填制御のとき、尿素水タンク14の尿素水を尿素水通路22へ充填する。つまり、充填制御のとき、モータ21が正回転方向へ駆動されることにより、尿素水タンク14の尿素水は尿素水ポンプ15によって尿素水通路22へ送り込まれる。この充填制御の場合、除去制御部37は、尿素水通路22へ充填する尿素水の圧力を充填圧力Ppに設定する。この充填圧力Ppは、目標圧力Ptよりも高い圧力に設定されている。これにより、充填制御の場合、尿素水は、目標圧力Ptよりも高い充填圧力Ppで尿素水通路22へ充填される。一方、除去制御部37は、パージ制御および再パージ制御のとき、ポンプ駆動部31を通してモータ21を逆回転方向へ駆動する。これにより、除去制御部37は、パージ制御および再パージ制御のとき、尿素水通路22に供給された尿素水を、尿素水タンク14に吸い戻す。つまり、パージ制御および再パージ制御のとき、モータ21が逆回転方向へ駆動されることにより、尿素水通路22に存在する尿素水は尿素水ポンプ15によって尿素水タンク14へ吸い戻される。このように、除去制御部37は、固着除去制御として、パージ制御、充填制御および再パージ制御を順に実行する。つまり、尿素水は、固着除去制御において、尿素水通路22から尿素水タンク14へ吸い戻された後、尿素水通路22へ高圧で充填される。そして、尿素水通路22に高圧で充填された尿素水は、尿素水タンク14へ再び吸い戻される。
The sticking removal control includes purge control, filling control, and re-purge control. The
次に、上記の構成による電子制御装置30による固着の判定および尿素の除去の手順について図4に基づいて説明する。
図4に示す尿素の固着を判定する固着判定処理は、内燃機関11の運転が開始された後に実施される。内燃機関11は、イグニションスイッチ41がオンされると(S101)、運転を開始する。目標圧力制御部33は、内燃機関11が運転を開始すると、尿素水ポンプ15のモータ21を駆動して尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに制御する(S102)。すなわち、目標圧力制御部33は、ポンプ駆動部31を通してモータ21を駆動する。そして、目標圧力制御部33は、尿素水ポンプ15から尿素水通路22へ吐出された尿素水の圧力Pを、目標圧力Ptに制御する。このとき、ポンプ駆動部31は、尿素水ポンプ15のモータ21を正回転方向へ駆動する。
Next, the procedure of sticking determination and urea removal by the
The sticking determination process for determining the sticking of urea shown in FIG. 4 is performed after the operation of the
モータ21が駆動され尿素水の吐出が開始されると、判定部36は尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達したか否かを判定する(S103)。すなわち、判定部36は、圧力センサ17から尿素水通路22における尿素水の圧力Pを取得する。そして、判定部36は、圧力センサ17から取得した尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達したか否か、つまりPt≦Pであるかを判定する。判定部36は、尿素水通路22における尿素水の圧力Pが目標圧力Pt未満であると判定すると(S103:No)、尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達するまで待機する。
When the
トルク算出部32は、判定部36において尿素水通路22における尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達したと判定されると(S103:Yes)、モータ21の回転数Rを取得する(S104)。トルク算出部32は、モータ21の回転数Rに加え、PWM信号のデューティ比Drを取得する(S105)。トルク算出部32は、取得したモータ21の回転数RおよびPWM信号のデューティ比Drから、図3に示すマップを用いてモータ21が発生するトルクをモータトルクT1として算出する(S106)。そして、判定部36は、トルク算出部32で算出されたモータトルクT1が設定トルクTtより大きいか否かを判定する(S107)。すなわち、判定部36は、尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達しているとき、トルク算出部32で算出されたモータトルクT1が設定トルクTt以下であるか否かを判定する。
When the
判定部36は、モータトルクT1が設定トルクTt以下であると判定すると(S107:Yes)、目標圧力制御部33およびポンプ駆動部31を通して尿素水ポンプ15のモータ21の駆動を継続し、尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに維持する(S108)。すなわち、判定部36は、モータトルクT1が設定トルクTt以下であるとき、モータ21に尿素の固着がないと判断する。これにより、目標圧力制御部33は、ポンプ駆動部31を通してモータ21を駆動し、通常のように尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに維持する。上述のようにモータ21が発生するトルクは、モータ21の負荷に応じて増大する。仮にモータ21に尿素が固着しているとすると、モータ21の負荷が増大し、モータトルクT1は設定トルクTtを超えることとなる。一方、モータトルクT1が設定トルクTt以下の場合、モータ21には尿素が固着していないと考えられる。そこで、判定部36においてモータトルクT1が設定トルクTt以下であると判定されると、目標圧力制御部33は尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに維持する。
When the
判定部36は、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに維持すると、イグニションスイッチ41がオフされたか否かを判定する(S109)。判定部36は、イグニションスイッチ41がオンされている間(S109:No)、S108における処理を継続する。一方、判定部36は、イグニションスイッチ41がオフされると(S109:Yes)、パージ制御を実行する(S110)。パージ制御のとき、ポンプ駆動部31は、尿素水ポンプ15のモータ21を逆回転方向へ駆動する。これにより、尿素水通路22を満たしている尿素水は、尿素水通路22から尿素水タンク14へ吸い戻される。ポンプ駆動部31は、尿素水通路22の尿素水の吸い戻しが完了すると、モータ21を停止する(S111)。ポンプ駆動部31は、例えば圧力センサ17で検出した尿素水通路22における尿素水の圧力に基づいて、尿素水の吸い戻しの完了を判定する。S111におけるモータ21の停止によって、固着判定処理は終了する。
The
ところで、判定部36は、S107においてモータトルクT1が設定トルクTtより大きいと判定すると(S107:No)、固着除去制御を実行する。具体的には、固着除去制御では、除去制御部37は、まずパージ制御を実行する(S112)。パージ制御のとき、S110と同様に、除去制御部37は、ポンプ駆動部31を通して尿素水ポンプ15のモータ21を逆回転方向へ駆動する。これにより、尿素水通路22を満たしている尿素水は、尿素水通路22から尿素水タンク14へ吸い戻される。除去制御部37は、S112におけるパージ制御が完了すると、充填制御を実行する(S113)。充填制御のとき、除去制御部37は、ポンプ駆動部31を通して尿素水ポンプ15のモータ21を正回転方向へ駆動する。そして、除去制御部37は、この充填制御のとき、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを、目標圧力Ptよりも高い充填圧力Ppとなるようにモータ21を駆動する。すなわち、除去制御部37は、充填制御のとき、通常の目標圧力Ptへの尿素水の供給よりもモータ21の負荷を大きくして、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを充填圧力Ppまで高める。除去制御部37は、圧力センサ17で取得した尿素水通路22における尿素水の圧力Pに基づいてモータ21を駆動して、充填圧力Ppに制御する。
By the way, if the
除去制御部37は、充填制御によって尿素水通路22における尿素水の圧力Pが充填圧力Ppに到達すると、再パージ制御を実行する(S114)。再パージ制御のとき、除去制御部37は、S112におけるパージ制御と同様にポンプ駆動部31を通して尿素水ポンプ15のモータ21を逆回転方向へ駆動する。これにより、尿素水通路22に充填圧力Ppで充填されている尿素水は、尿素水通路22から尿素水タンク14へ吸い戻される。このように、除去制御部37は、パージ制御、充填制御および再パージ制御を順に実行することにより、モータ21に固着する尿素を除去する。モータ21に固着する尿素は、これらパージ制御、充填制御および再パージ制御における尿素水の圧力変化、およびこの圧力変化にともなう尿素水の流れによって除去される。除去制御部37は、S112からS114における固着除去制御を実行すると、S108へリターンする。これにより、目標圧力制御部33は、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに制御する。
When the urea water pressure P in the
以上説明したように、第1実施形態では、トルク算出部32は、尿素水ポンプ15を駆動するモータ21が発生するトルクをモータトルクT1として算出する。判定部36は、このトルク算出部32で算出されたモータトルクT1が、予め設定された設定トルクTtより大きいとき、モータ21に尿素が固着していると判定する。この場合、判定部36は、算出されたモータトルクT1を対比するだけである。モータトルクT1の算出の根拠となるモータ21の回転数RおよびPWM信号のデューティ比Drは、排気浄化システム10の尿素水ポンプ15の制御のために必須のデータとして取得される。すなわち、モータトルクT1は、制御に必要な値であって、固着の判定のために追加して取得する値ではない。したがって、尿素の固着の判定のために部品の追加などを招くことなく、既存の構成かつ簡単な構造でモータ21への尿素の固着を判定することができる。
As described above, in the first embodiment, the
また、第1実施形態では、判定部36においてモータ21に尿素の固着があると判定されたとき、固着した尿素を除去するための固着除去制御を実行する。除去制御部37は、モータ21の逆方向または正方向への回転を繰り返すことにより、固着除去制御としてパージ制御、充填制御および再パージ制御を実行する。このような制御により、尿素水タンク14からインジェクタ19へ至る尿素水通路22の尿素水の圧力は、吸い戻しによる減圧と目標圧力Pt以上の充填圧力Ppまでの増圧とが繰り返される。その結果、モータ21に固着した尿素は、尿素水の大きな圧力変化にともなって除去される。したがって、簡単な制御でモータ21に固着した尿素を除去することができる。
In the first embodiment, when the
(第2実施形態)
第2実施形態による排気浄化システムの電子制御装置について説明する。
第2実施形態の電子制御装置30は、その構成が図1に示す第1実施形態と共通である。第2実施形態の場合、除去制御部37において実行される制御が第1実施形態と異なる。第2実施形態の場合、除去制御部37は、固着した尿素を除去するために簡易除去制御を実行する。
(Second Embodiment)
An electronic control device of an exhaust purification system according to a second embodiment will be described.
The
簡易除去制御は、噴射制御および充填制御を含んでいる。除去制御部37は、噴射制御のとき、インジェクタ駆動部34を通してインジェクタ19から尿素水を噴射する。これにより、除去制御部37は、噴射制御のとき、排気へ尿素水を噴射するようにインジェクタ19を駆動する。つまり、噴射制御のとき、インジェクタ19が開弁することにより、尿素水通路22の尿素水はインジェクタ19から排気通路13を流れる排気へ噴射される。一方、除去制御部37は、充填制御のとき、第1実施形態と同様にポンプ駆動部31を通してモータ21を正回転方向へ駆動する。これにより、除去制御部37は、充填制御のとき、尿素水タンク14の尿素水を尿素水通路22へ充填する。この充填制御の場合、除去制御部37は、尿素水通路22へ充填する尿素水の圧力を充填圧力Ppに設定する。このように、除去制御部37は、簡易除去制御として、噴射制御および充填制御を順に実行する。つまり、尿素水は、簡易除去制御において、尿素水通路22からインジェクタ19を通して排気へ噴射された後、尿素水通路22へ高圧で充填される。
The simple removal control includes injection control and filling control. The
次に、上記の構成による電子制御装置30による固着の判定および尿素の除去の手順について図5に基づいて説明する。
第2実施形態では、S201からS211に至る尿素の固着判定処理は、第1実施形態における固着判定処理であるS101からS111と共通であるので説明を省略する。
第2実施形態の場合、除去制御部37は、簡易除去制御を実行する。除去制御部37は、S207においてモータトルクT1が設定トルクTtよりも大きいと判定されると(S207:No)、簡易除去制御として、まず噴射制御を実行する(S212)。噴射制御のとき、除去制御部37は、インジェクタ駆動部34を通してインジェクタ19を駆動する。これにより、尿素水通路22を満たしている尿素水は、インジェクタ19を通して排気通路13を流れる排気へ噴射される。除去制御部37は、S212における噴射制御が完了すると、充填制御を実行する(S213)。充填制御は、第1実施形態のS113における制御と同一である。すなわち、充填制御のとき、除去制御部37は、ポンプ駆動部31を通して尿素水ポンプ15のモータ21を正回転方向へ駆動する。そして、除去制御部37は、この充填制御のとき、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを、目標圧力Ptよりも高い充填圧力Ppとなるようにモータ21を駆動する。このように、除去制御部37は、噴射制御および充填制御を実行することにより、モータ21に固着する尿素を除去する。モータ21に固着する尿素は、これら噴射制御および充填制御における尿素水の圧力変化にともなう尿素水の流れによって除去される。
Next, the procedure of sticking determination and urea removal by the
In the second embodiment, the urea sticking determination process from S201 to S211 is the same as S101 to S111, which is the sticking judgment process in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
In the case of the second embodiment, the
除去制御部37は、充填制御によって尿素水通路22における尿素水の圧力Pが充填圧力Ppに到達すると、S208へリターンする。これにより、目標圧力制御部33は、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに制御する。
When the urea water pressure P in the
第2実施形態では、判定部36においてモータ21に尿素の固着があると判定されたとき、固着した尿素を除去するための簡易除去制御を実行する。除去制御部37は、インジェクタ19からの尿素水の噴射、および尿素水通路22への尿素水の充填によって、簡易除去制御として噴射制御および充填制御を実行する。このような制御により、尿素水通路22の尿素水の圧力は、尿素水の噴射にともなう減圧と充填圧力Ppまでの増圧とが繰り返される。その結果、モータ21に固着した尿素は、尿素水の大きな圧力変化、およびこの圧力変化にともなう尿素水の流れによって除去される。また、第2実施形態では、インジェクタ19からの尿素水の噴射を行なうことで、固着した尿素の除去のために尿素水の噴射を停止する必要がない。そのため、尿素水の噴射を維持したまま、固着した尿素は除去が図られる。したがって、排気の浄化を継続しつつ、簡単な制御でモータ21に固着した尿素を除去することができる。
In the second embodiment, when the
(第3実施形態)
第3実施形態による排気浄化システムの電子制御装置について説明する。
第3実施形態の電子制御装置30は、その構成が図1に示す第1実施形態と共通である。第3実施形態の場合、除去制御部37において実行される制御が第1実施形態と異なるとともに、判定部36における判定の時期も一部で第1実施形態と異なる。第3実施形態の場合、除去制御部37は、固着した尿素を除去するために簡易除去制御を実施する。これとともに、第3実施形態では、除去制御部37は、簡易除去制御で尿素の除去が不十分であると判定されたとき、固着除去制御も実行する。すなわち、第3実施形態では、除去制御部37は、判定部36においてモータ21への尿素の固着が判定されると、第1段階として簡易除去制御を実施する。そして、簡易除去制御によって固着した尿素の除去を実行した後、目標圧力制御部33は尿素水通路22における尿素水を目標圧力Ptとする再加圧制御を実行する。判定部36は、この再加圧制御によって尿素水が目標圧力Ptに制御されると、モータ21への尿素の固着を再判定する。除去制御部37は、判定部36による再判定の結果、モータ21への尿素の固着が継続していると判定すると、固着除去制御を実行する。
(Third embodiment)
An electronic control device of an exhaust purification system according to a third embodiment will be described.
The configuration of the
次に、上記の構成による電子制御装置30による固着の判定および尿素の除去の手順について図6に基づいて説明する。
第3実施形態では、S301からS311に至る尿素の固着判定処理は、第1実施形態における固着判定処理であるS101からS111と共通であるので説明を省略する。
第3実施形態の場合、除去制御部37は、簡易除去制御を先立って実行する。そのため、除去制御部37は、S307においてモータトルクT1が設定トルクTtよりも大きいと判定されると(S307:No)、簡易除去制御として、まず噴射制御を実行する(S312)。噴射制御は、第2実施形態のS212における制御と同一である。除去制御部37は、S312における噴射制御が完了すると、充填制御を実行する(S313)、充填制御は、第1実施形態のS113および第2実施形態のS213における制御と同一である。
Next, the sticking determination and urea removal procedures by the
In the third embodiment, the urea sticking determination process from S301 to S311 is common to S101 to S111, which is the sticking judgment process in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
In the case of the third embodiment, the
判定部36は、S312の噴射制御およびS313の充填制御からなる簡易除去制御が完了すると、目標圧力制御部33を通して尿素水通路における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに制御する(S314)。すなわち、目標圧力制御部33は、モータ21を駆動して、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに制御する。この場合、目標圧力制御部33は、S313で充填圧力Ppに制御された尿素水を、インジェクタ19から噴射、または尿素水タンク14へ吸い戻すことにより目標圧力Ptに制御する。このS314における制御は、再加圧制御に相当する。判定部36は、尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達したか否かを判定する(S315)。
When the simple removal control including the injection control in S312 and the filling control in S313 is completed, the
判定部36は、尿素水通路22における尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達していないとき(S315:No)、尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達するまで待機する。トルク算出部32は、判定部36で尿素水通路22における尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達したと判定されると(S315:Yes)、モータ21の回転数Rを取得する(S316)。トルク算出部32は、モータ21の回転数Rに加え、PWM信号のデューティ比Drを取得する(S317)。トルク算出部32は、取得したモータ21の回転数RおよびPWM信号のデューティ比Drから、図3に示すマップを用いてモータ21が発生するトルクをモータトルクT1として算出する(S318)。そして、判定部36は、トルク算出部32で算出されたモータトルクT1が設定トルクTtより大きいか否かを判定する(S319)。すなわち、判定部36は、再加圧制御によって尿素水の圧力Pが目標圧力Ptに到達すると、トルク算出部32で算出されたモータトルクT1が設定トルクTt以下であるか否かを判定する。
When the urea water pressure P in the
判定部36は、モータトルクT1が設定トルクTt以下であると判定すると(S319:Yes)、S308へリターンし、目標圧力制御部33およびポンプ駆動部31を通して尿素水ポンプ15のモータ21の駆動を継続する。すなわち、判定部36は、S319においてモータトルクT1が設定トルクTt以下であると判定したとき、固着した尿素が簡易除去制御によって除去されたと判定する。したがって、判定部36は、S308へリターンする。これにより、目標圧力制御部33は、尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに維持する。
If the
一方、判定部36は、S319においてモータトルクT1が設定トルクTtより大きいと判断すると(S319:No)、固着除去制御を実行する。すなわち、判定部36は、S319においてモータトルクT1が設定トルクTtより大きいと判定したとき、固着した尿素が簡易除去制御で十分に除去されていないと判定する。したがって、除去制御部37は、固着した尿素のさらなる除去を進めるために固着除去制御を実行する。固着除去制御では、除去制御部37は、まずパージ制御を実行する(S320)。このパージ制御は、第1実施形態のS112などと同様である。除去制御部37は、S320におけるパージ制御が完了すると、充填制御を実行する(S321)。この充填制御は、第1実施形態のS113などと同様である。そして、除去制御部37は、充填制御によって尿素水通路22における尿素水の圧力Pが充填圧力Ppに到達すると、再パージ制御を実行する(S322)。この再パージ制御は、第1実施形態のS114などと同様である。
On the other hand, when the
除去制御部37は、S320からS322における固着除去制御を実行すると、S308へリターンする。これにより、目標圧力制御部33は、尿素水通路22における尿素水の圧力Pを目標圧力Ptに制御する。
When the
第3実施形態では、判定部36においてモータ21に尿素の固着があると判定されたとき、固着した尿素を除去するために固着除去制御に先立って簡易除去制御を実行する。第3実施形態では、固着除去制御に先立って簡易除去制御を先行することにより、尿素水の噴射を維持したまま尿素の固着の除去が実行される。そして、固着した尿素の除去が不十分であると判定されると、さらに固着除去制御を実行する。これにより、尿素の固着の度合いに応じた尿素の除去が実行され、軽度の固着は尿素水の噴射を維持する簡易除去制御よって除去される。したがって、無用な尿素水の吸い戻しや加圧を招くことなく、固着した尿素の確実な除去を図ることができる。
In the third embodiment, when the
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。
例えば上述の複数の実施形態では、モータ21への尿素の固着の有無を判定する固着判定処理を実行し、尿素の固着が判定されると、固着した尿素を除去する固着除去制御または簡易除去制御を実行する例を説明した。しかし、必ずしも固着除去制御または簡易除去制御を実行することなく、固着判定処理だけを実行してもよい。
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described plurality of embodiments, the sticking determination process for determining whether or not urea is stuck to the
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to the embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiments and structures. The present disclosure includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more or less, are within the scope and spirit of the present disclosure.
図面中、10は排気浄化システム、11は内燃機関、14は尿素水タンク、15は尿素水ポンプ、19はインジェクタ、21はモータ、22は尿素水通路、30は電子制御装置、32はトルク算出部、33は目標圧力制御部、36は判定部、37は除去制御部を示す。 In the drawings, 10 is an exhaust purification system, 11 is an internal combustion engine, 14 is a urea water tank, 15 is a urea water pump, 19 is an injector, 21 is a motor, 22 is a urea water passage, 30 is an electronic control device, and 32 is a torque calculation. , 33 denotes a target pressure control unit, 36 denotes a determination unit, and 37 denotes a removal control unit.
Claims (7)
前記尿素水ポンプ(15)を駆動するモータ(21)のトルクを、モータトルクとして算出するトルク算出部(32)と、
前記トルク算出部(32)で算出した前記モータトルクが、予め設定された設定トルクより大きいとき、前記モータ(21)に尿素が固着していると判定する判定部(36)と、
を備える排気浄化システムの電子制御装置。 Exhaust gas purification system (10) in which urea water stored in a urea water tank (14) is pressurized by a urea water pump (15) and injected into the exhaust of the internal combustion engine (11) to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust. Electronic control device)
A torque calculator (32) for calculating the torque of the motor (21) for driving the urea water pump (15) as a motor torque;
A determination unit (36) for determining that urea is fixed to the motor (21) when the motor torque calculated by the torque calculation unit (32) is larger than a preset set torque;
An electronic control unit for an exhaust purification system.
前記判定部(36)は、前記尿素水ポンプ(15)から吐出される尿素水に圧力が前記目標圧力に到達した後、前記モータ(21)に尿素が固着しているか否かを判定する請求項1記載の排気浄化システムの電子制御装置。 A target pressure control unit (33) for controlling the pressure of urea water discharged by driving the urea water pump (15) to a preset target pressure;
The determination unit (36) determines whether urea is fixed to the motor (21) after the pressure reaches the target pressure in the urea water discharged from the urea water pump (15). Item 2. An electronic control unit for an exhaust purification system according to Item 1.
前記モータ(21)を駆動して、前記尿素水ポンプ(15)に接続する尿素水通路(22)へ供給された尿素水を前記尿素水タンク(14)に吸い戻すパージ制御と、
前記モータ(21)を駆動して、前記尿素水タンク(14)から前記尿素水通路(22)へ尿素水を充填する充填制御と、
前記モータ(21)を駆動して、前記充填制御に続いて、前記尿素水通路(22)から前記尿素水タンク(14)へ尿素水を吸い戻す再パージ制御と、
を実行する請求項3記載の排気浄化システムの電子制御装置。 The removal control unit (37)
Purge control for driving the motor (21) to suck the urea water supplied to the urea water passage (22) connected to the urea water pump (15) back into the urea water tank (14);
Filling control for driving the motor (21) to fill the urea water passage (22) from the urea water tank (14);
Re-purge control for driving the motor (21) and sucking urea water back from the urea water passage (22) to the urea water tank (14) following the filling control;
The electronic control unit for an exhaust gas purification system according to claim 3, wherein
前記尿素水ポンプ(15)に接続する尿素水通路(22)において、前記尿素水ポンプ(15)と反対側の端部に接続するインジェクタ(19)を駆動して、前記インジェクタ(19)から尿素水を噴射する噴射制御と、
前記モータ(21)を駆動して、前記尿素水タンク(14)から前記尿素水通路(22)へ尿素水を充填する充填制御と、
を実行する請求項3または4記載の排気浄化システムの電子制御装置。 The removal control unit (37)
In the urea water passage (22) connected to the urea water pump (15), the injector (19) connected to the end opposite to the urea water pump (15) is driven, and the urea from the injector (19) Injection control to inject water,
Filling control for driving the motor (21) to fill the urea water passage (22) from the urea water tank (14);
The electronic control unit for an exhaust gas purification system according to claim 3 or 4, wherein:
前記判定部(36)において、前記モータ(21)に尿素が固着していると再判定されると、
前記除去制御部(37)は、
前記モータ(21)を駆動して、前記尿素水ポンプ(15)に接続する尿素水通路(22)へ供給された尿素水を前記尿素水タンク(14)に吸い戻すパージ制御と、
前記モータ(21)を駆動して、前記尿素水タンク(14)から前記尿素水通路(22)へ尿素水を充填する充填制御と、
前記モータ(21)を駆動して、前記充填制御に続いて、前記尿素水通路(22)から前記尿素水タンク(14)へ尿素水を吸い戻す再パージ制御と、
を実行する請求項6記載の排気浄化システムの電子制御装置。 The determination unit (36) re-determines whether urea has adhered to the motor (21) after the pressure of urea water is controlled to the target pressure by the repressurization control,
In the determination unit (36), when it is determined again that urea is fixed to the motor (21),
The removal control unit (37)
Purge control for driving the motor (21) to suck the urea water supplied to the urea water passage (22) connected to the urea water pump (15) back into the urea water tank (14);
Filling control for driving the motor (21) to fill the urea water passage (22) from the urea water tank (14);
Re-purge control for driving the motor (21) and sucking urea water back from the urea water passage (22) to the urea water tank (14) following the filling control;
The electronic control unit for an exhaust purification system according to claim 6, wherein:
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