JP2022110637A - Controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路内に設けられた選択還元型触媒の上流側に尿素水溶液を供給する尿素水供給装置を制御するための制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling an aqueous urea supply device that supplies an aqueous urea solution upstream of a selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスにNOx(窒素酸化物)が含まれる場合がある。かかるNOxを還元して窒素や水等に分解することにより排気を浄化するための装置の一態様として、尿素SCR(Selective Catalystic Reduction)システムが実用化されている。尿素SCRシステムは、液体還元剤として尿素水溶液を使用し、尿素水溶液が分解することにより生成されるアンモニアを排気中のNOxと反応させることにより、NOxを分解するシステムである。 NOx (nitrogen oxides) may be contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on a vehicle. A urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system has been put into practical use as one aspect of a device for purifying exhaust gas by reducing such NOx and decomposing it into nitrogen, water, and the like. The urea SCR system is a system that uses an aqueous urea solution as a liquid reducing agent, and decomposes NOx by reacting NOx in exhaust gas with ammonia produced by decomposition of the aqueous urea solution.
尿素SCRシステムは、排気通路に配設された選択還元型触媒と、選択還元型触媒よりも上流側の排気通路に尿素水溶液を供給するための尿素水供給装置と、を備える。選択還元型触媒は、尿素水溶液が分解することにより生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気中のNOxとアンモニアとの還元反応を促進する機能を有する。また、尿素水供給装置は、貯蔵タンク内に収容された尿素水溶液を圧送するポンプと、ポンプにより圧送される尿素水溶液を噴射する噴射弁と、を備え、ポンプ及び噴射弁は制御装置により駆動制御される。 The urea SCR system includes a selective reduction catalyst arranged in an exhaust passage, and a urea water supply device for supplying an aqueous urea solution to the exhaust passage on the upstream side of the selective reduction catalyst. The selective reduction catalyst has a function of adsorbing ammonia generated by decomposition of the aqueous urea solution and promoting a reduction reaction between NOx and ammonia in the inflowing exhaust gas. The urea water supply device includes a pump for pumping the urea aqueous solution contained in the storage tank, and an injection valve for injecting the urea aqueous solution pressure-fed by the pump, and the pump and the injection valve are driven and controlled by a control device. be done.
尿素SCRシステムでは、噴射弁が高温に晒されると、噴射弁内で尿素水溶液の溶媒が蒸発して濃度が上昇し、尿素水溶液が結晶化する場合がある。例えば内燃機関の停止時に、噴射弁に対する冷却機能が停止すると、残留する排気熱の影響を受けて噴射弁内の尿素水溶液が加熱され、結晶化するおそれがある。噴射弁内で尿素水溶液が結晶化すると弁体が動作できなくなる固着状態となり、噴射弁が開弁状態で固着する開固着や、閉弁状態で固着する閉固着を生じる場合がある。 In the urea SCR system, when the injection valve is exposed to high temperatures, the solvent of the urea aqueous solution evaporates within the injection valve, increasing the concentration and possibly causing the urea aqueous solution to crystallize. For example, if the cooling function for the injection valve stops when the internal combustion engine is stopped, the urea aqueous solution in the injection valve may be heated and crystallized under the influence of the residual exhaust heat. When the urea aqueous solution crystallizes in the injection valve, the valve body becomes stuck in an unoperable state, and the injection valve may become stuck open or stuck when the valve is closed.
特許文献1には、噴射弁が開弁状態で固着していると判定されたときに、還元剤の噴射量の指示値を基準値以下に設定した状態でのポンプの出力に基づいて、開弁状態での固着が解消されたか否かを判定する復帰判定部について記載されている。 In Patent Document 1, when it is determined that the injection valve is stuck in the open state, the injection valve is opened based on the output of the pump in a state in which the indicated value of the injection amount of the reducing agent is set to a reference value or less. A recovery determination unit that determines whether or not the sticking in the valve state has been resolved is described.
ここで、噴射弁が開固着の状態となっている場合、排気通路内に過剰な尿素水溶液が供給され、この尿素水に起因したアンモニアが選択還元型触媒で吸着しきれず、選択還元触媒の下流に流出するおそれがある。このため、噴射弁が開固着の場合には早期に尿素水溶液の流出を食い止める必要がある。 Here, when the injection valve is in a stuck open state, an excessive urea aqueous solution is supplied into the exhaust passage, and the ammonia caused by this urea aqueous solution cannot be adsorbed by the selective reduction catalyst, and is downstream of the selective reduction catalyst. may leak into Therefore, when the injection valve is stuck open, it is necessary to stop the outflow of the aqueous urea solution at an early stage.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、噴射弁が開固着か否かを正確に判定するとともに、噴射弁が開固着の場合に、尿素水溶液の流出を早期に食い止め、噴射弁が開固着でなかった場合には、速やかに尿素水溶液の供給が可能な尿素水供給装置の制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately determine whether or not an injection valve is stuck open, and to detect a urea aqueous solution when the injection valve is stuck open. To provide a control device for an aqueous urea supply device capable of quickly stopping the outflow of urea and rapidly supplying an aqueous urea solution when an injection valve is not stuck open.
本発明のある観点によれば、内燃機関の排気通路内に設けられた選択還元型触媒の上流側に尿素水溶液を供給する噴射弁と、前記噴射弁と尿素水配管を介して連通するポンプとを有する尿素水供給装置の制御装置において、前記制御装置は、前記噴射弁および前記ポンプの駆動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記内燃機関の運転中に、前記噴射弁から前記排気通路内に尿素水溶液を供給するために、前記ポンプを供給モードで駆動し、前記噴射弁を第1周波数で駆動するよう制御する尿素水供給部と、前記内燃機関の運転中であって、前記ポンプの出力が閾値以上の場合に、前記噴射弁内の尿素水溶液を前記ポンプ方向に回収するために、前記ポンプを回収モードで駆動し、前記噴射弁を第2周波数で駆動するよう制御する第1尿素水回収部と、を有する、制御装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, an injection valve that supplies an aqueous urea solution to the upstream side of a selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a pump that communicates with the injection valve via an aqueous urea pipe. , wherein the control device includes a control section that controls driving of the injection valve and the pump, and the control section controls the injection valve to the a urea water supply section for controlling the pump to be driven in a supply mode and the injection valve to be driven at a first frequency to supply the urea aqueous solution into the exhaust passage; and the internal combustion engine being in operation, When the output of the pump is equal to or greater than a threshold, the pump is driven in a recovery mode and the injection valve is controlled to be driven at a second frequency in order to collect the aqueous urea solution in the injection valve in the direction of the pump. and a first aqueous urea recovery unit.
本発明によれば、噴射弁が開固着か否かを正確に判定するとともに、噴射弁が開固着の場合に、尿素水溶液の流出を早期に食い止め、噴射弁が開固着でなかった場合には、速やかに尿素水溶液の供給が可能な尿素水供給装置の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately determine whether or not the injection valve is stuck open, and when the injection valve is stuck open, the outflow of the aqueous urea solution is stopped early, and when the injection valve is not stuck open. , it is possible to provide a control device for an aqueous urea supply device capable of rapidly supplying an aqueous urea solution.
以下に添付図面を参照しながら本発明の実施形態について具体的に説明する。ただし、この実施形態は本発明の一態様を示すものであり、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。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. However, this embodiment shows one aspect of the present invention, does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
<1.尿素SCRシステムの全体構成>
まず、本実施形態に係る制御装置を適用可能な尿素SCRシステムの構成例について説明する。図1は、尿素SCRシステム1の構成例を示す模式図である。
<1. Overall configuration of urea SCR system>
First, a configuration example of a urea SCR system to which the control device according to the present embodiment can be applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a urea SCR system 1. As shown in FIG.
尿素SCRシステム1は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関2の排気通路3の
途中に設けられた選択還元型触媒5と、選択還元型触媒5の上流側で排気通路3内に還元剤である尿素水溶液を供給するための尿素水供給装置10とを備える。尿素水供給装置10の後述する第2尿素水配管65には尿素水圧力センサ95が設けられている。尿素水圧力センサ95のセンサ信号は制御装置80に送信される。この他、制御装置80には、外気温センサ70、大気圧センサ75およびイグニッションスイッチ90からの信号が入力される。外気温センサ70および大気圧センサ75は独立したセンサとして内燃機関2が搭載された車両に取り付けられていても良いし、制御装置80内に外気温度Ta、大気圧Paをそれぞれ測定可能に配置されていても良い。
The urea SCR system 1 includes a
選択還元型触媒5は、内燃機関2の排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元する。具体的に、選択還元型触媒5は、尿素水供給装置10により供給される尿素水溶液が分解して生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のNOxをアンモニアと反応させることにより還元する。尚、選択還元型触媒5は、パティキュレートフィルタの機能を併せ持つものであってもよい。また、選択還元型触媒5の上流側の排気通路3には、公知の酸化触媒7が設けられていても良い。
The
<2.尿素水供給装置>
尿素水供給装置10は、選択還元型触媒5よりも上流側で排気通路3内に尿素水溶液を噴射する。尿素水供給装置10は、ポンプ40と噴射弁50とを備える。噴射弁50は選択還元型触媒5よりも上流で酸化触媒7よりも下流の排気通路3に固定されており、ポンプ40から圧送された尿素水溶液を排気通路3内に噴射する。ポンプ40及び噴射弁50は制御装置80によって駆動制御される。
<2. Aqueous urea supply device>
The urea
尿素水供給装置10が排気通路3内に尿素水溶液を供給する場合、ポンプ40は、第1尿素水配管60を介して尿素水溶液を吸い上げ、第2尿素水配管65を介して尿素水溶液を噴射弁50に供給する(ポンプ40の供給モード)。第2尿素水配管65には、他端が尿素水タンク20に接続されたリターン配管67が接続されている。リターン配管67には図示しないオリフィス又は一方向弁が備えられ、第2尿素水配管65内の圧力が高められるようになっている。また、第2尿素水配管65には尿素水圧力センサ95が設けられている。尿素水圧力センサ95は、噴射弁50に供給される尿素水溶液の圧力Puを検出するセンサであり、そのセンサ信号は制御装置80に出力される。
When the urea
ポンプ40としては、例えば電磁駆動式のダイヤフラムポンプ又はギヤポンプが用いられる。ポンプ40の出力PumpDは、制御装置80から出力される駆動信号に基づいて制御される。例えば、制御装置80は、ポンプ40の供給モードにおいて、噴射弁50に供給される尿素水溶液の圧力Puが所定の目標値Ptgtで維持されるようにポンプ40の出力PumpDを制御する。ポンプ40は、例えば、デューティ比で制御される。デューティ比は一定サイクルの全時間に対する通電時間の比として設定されるので、デューティ比が大きいほどポンプ40の出力PumpDは大きくなる。ポンプ40の出力PumpDの代替値としてポンプ40の駆動信号のデューティ比を使用することができる。
As the
噴射弁50は、例えば電磁ソレノイドを備え、通電制御により開弁及び閉弁が切り替えられる電磁駆動式の噴射弁が用いられる。電磁駆動式の噴射弁50は電磁コイルを備え、当該電磁コイルへの通電により発生する磁力によって弁体が移動して開弁する構造を有する。噴射弁50は、排気通路3内に直接的に尿素水溶液を噴射するものであり、噴孔が排気通路3内に臨むようにして排気通路3に取り付けられている。
The
また、尿素水供給装置10は、噴射弁50内の尿素水溶液をポンプ40の方向に回収することができる。尿素水溶液の凍結温度は低くても-11℃程度であるため、内燃機関2の停止中に尿素水溶液が凍結する場合がある。尿素水溶液が凍結すると、体積が膨張して、噴射弁50等を破損させるおそれがある。このため、内燃機関2の停止後において、制御装置80がポンプ40を回収モードで作動させることにより、噴射弁50等に残留する尿素水溶液がポンプ40の方向に回収される。
Further, the urea
例えば、ポンプ40が還元剤圧送用ポンプと還元剤回収用ポンプを備えた場合には、制御装置80は還元剤回収用ポンプを駆動させ、噴射弁50等に残留する尿素水溶液を還元剤回収用ポンプの方向に回収する。この場合、ポンプ40の回収モードとは、還元剤回収用ポンプを駆動させることである。また、ポンプ40が逆回転可能なポンプである場合には、制御装置80は当該ポンプ40を逆回転させることにより、噴射弁50等に残留する尿素水溶液をポンプ40の方向に回収する。この場合、ポンプ40の回収モードとは、ポンプ40を逆回転させることである。また、ポンプ40に流路切換弁が付設されていてもよい。制御装置80は、当該流路切換弁により、ポンプ40の吸入口の接続先を第1尿素水配管60から第2尿素水配管65に、ポンプ40の吐出口の接続先を第2尿素水配管65から第1尿素水配管60に切り換えることにより(回収方向接続)、尿素水溶液の流れを反転させ、噴射弁50等に残留する尿素水溶液をポンプ40の方向に回収する。この場合、ポンプ40の回収モードとは、流路切換弁を回収方向接続とし、ポンプ40を順方向に回転させることである。
For example, when the
<3.制御装置>
次に、本実施形態に係る尿素水供給装置10の制御装置80の構成例について説明する。図2は、制御装置80の構成のうち本実施形態に関連する部分の機能構成を示すブロック図である。
<3. Control device>
Next, a configuration example of the
制御装置80の一部又は全部は、例えば、マイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されていてもよく、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また、制御装置80の一部又は全部は、CPU(Central Processing
Unit)等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。制御装置80は、例えば、1つであってもよく、また、複数に分かれていてもよい。
A part or all of the
It may be a program module or the like that is executed by a command from a Unit) or the like. For example, one
制御装置80は、図2に示されるように、例えば、取得部82と、制御部84とを備える。
The
取得部82は、内燃機関2が搭載されている車両の各装置から情報を取得し、制御部84へ出力する。例えば、取得部82は、外気温センサ70、大気圧センサ75、イグニッションスイッチ90及び尿素水圧力センサ95等から情報を取得する。尚、他の制御装置で尿素水溶液の目標噴射量DVtgtが計算される場合には、取得部82は、当該他の制御装置から目標噴射量DVtgtを取得する。
制御部84は、尿素水供給装置10が備えるポンプ40および噴射弁50等の駆動を制御する。制御部84は、判定部85と、尿素水供給部86と、第1尿素水回収部87と、第2尿素水回収部88と、尿素水充填部89とを含む。
The
判定部85は、各種判定を行う。判定部85による判定結果は、尿素水供給部86、第1尿素水回収部87、第2尿素水回収部88、尿素水充填部89等により行われる処理に利用される。
The
尿素水供給部86は、内燃機関2の運転中に、前記噴射弁50から前記排気通路3内に尿素水溶液を供給するために、ポンプ40を供給モードで駆動し、噴射弁50を第1周波数f1で駆動するよう制御する。
The urea
この際、尿素水供給部86は、噴射弁50に供給される尿素水溶液の圧力Puが所定の目標値Ptgtとなるようにポンプ40の出力PumpDをフィードバック制御する。噴射弁50に供給される尿素水溶液の圧力Puは、第2尿素水配管65に取り付けられた尿素水圧力センサ95のセンサ信号に基づいて取得されてもよい。
At this time, the urea
また、前記噴射弁50を第1周波数f1で駆動するよう制御する際には、尿素水供給部86は、噴射弁50の一噴射サイクルの全時間に対する通電時間の比であるデューティ比を調節することにより噴射弁50の開閉時間を調節し、尿素水溶液の噴射量が目標噴射量DVtgtとなるように制御する。ここで、噴射サイクルの周波数である第1周波数f1は1~2Hzである。目標噴射量DVtgtは、排気ガス中のNOxや選択還元型触媒5のアンモニア吸着量等に基づいて制御装置80で計算されても良いし、他の制御装置で計算されたものを制御装置80が受け取るように構成されていてもよい。
Further, when controlling the
第1尿素水回収部87は、内燃機関2の運転中であって、ポンプ出力PumpDが閾値PumpDth以上の場合に、噴射弁50内の尿素水溶液をポンプ40方向に回収するために、前記ポンプ40を回収モードで駆動し、前記噴射弁50を第2周波数f2で駆動するよう制御する。
When the
通常、内燃機関2の運転中においては、尿素水供給部86が噴射弁50から排気通路3内に尿素水溶液を供給するよう制御している。しかしながら、ポンプ出力PumpDが、ポンプ出力の閾値PumpDth以上となった場合に、尿素水供給部86がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を停止し、第1尿素水回収部87がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を開始する。
Normally, during operation of the
例えば、ポンプ出力の閾値PumpDthは、目標噴射量DVtgtがゼロの場合のポンプ出力PumpDの上限値である。目標噴射量DVtgtがゼロの場合のポンプ出力PumpDは、ポンプ40から圧送された尿素水溶液が、第2尿素水配管65中で圧力をPtgtに保たれつつ、全てリターン配管67を通って尿素水タンク20に戻される場合のポンプ出力である。各部品の性能変化や環境条件の変化によりポンプ出力の閾値PumpDthが変化するものであることを考慮すると、ポンプ出力の閾値PumpDthは制御装置80により随時決定されるように構成されていてもよい。また、ここで、ポンプ出力PumpDが閾値PumpDth以上か否かを判断する際には、ポンプ出力PumpDと閾値PumpDthとを直接比較しなくてもよい。例えば、ポンプ出力PumpDを制御装置80において演算処理し、その結果、ポンプ出力PumpDが予想される閾値よりも大きいと判断される場合も、ポンプ出力PumpDが閾値PumpDth以上である場合に含まれる。
For example, the pump output threshold PumpDth is the upper limit of the pump output PumpD when the target injection amount DVtgt is zero. When the target injection amount DVtgt is zero, the pump output PumpD is such that the urea aqueous solution pressure-fed from the
目標噴射量DVtgtがゼロのとき、ポンプ出力PumpDが、ポンプ出力の閾値PumpDth以上となる場合には、尿素水溶液が循環経路のどこかで漏れている可能性が考えられる。その原因の一つとして、例えば、噴射弁50が開固着している場合がある。
When the target injection amount DVtgt is zero, if the pump output PumpD is greater than or equal to the pump output threshold value PumpDth, it is possible that the urea aqueous solution is leaking somewhere in the circulation path. One of the causes is, for example, that the
ポンプ出力PumpDがポンプ出力の閾値PumpDth以上となると、第1尿素水回収部87は、ポンプ40を回収モードで駆動する。ポンプ40の回収モード駆動開始から第1所定時間T1経過後、もしくは尿素水圧力Puが所定圧力未満に低下後、噴射弁50に対して第2周波数f2で開閉作動するよう駆動信号を送信する。第2周波数f2は、第1周波数f1よりも高い周波数であり、かつ噴射弁50の弁体が応答可能な周波数である。例えば第2周波数f2は3~4Hzである。この際の一サイクル中のデューティ比は例えば50%である。噴射弁50の開口部から気体が導入され、これに伴って噴射弁50等に残留する尿素水溶液がポンプ40方向に回収される。
When the pump output PumpD becomes equal to or greater than the pump output threshold value PumpDth, the first urea
この第1尿素水回収部87の制御時に、判定部85は、噴射弁50を流れる電流情報に基づいて、噴射弁50が開固着か否かを判定する。具体的には、判定部85は、電流波形に変化点が無い場合に噴射弁50が開固着であると判断し、電流波形に変化点が有る場合に噴射弁50が開固着でないと判断する。
During the control of the first urea
弁体が固着していない場合、通電して弁体が最大リフト位置に到達したときに、一旦電流値が低下して再び上昇する変化点が電流波形に発現する。一方、弁体が固着している場合、通電しても弁体が移動しないため、電流波形に変化点は発現しない。 If the valve body is not stuck, when the valve body reaches the maximum lift position by energization, the current waveform shows a change point where the current value once decreases and then increases again. On the other hand, when the valve body is stuck, the valve body does not move even if the current is supplied, so no change point appears in the current waveform.
出力PumpDがポンプ出力の閾値PumpDth以上という情報と、弁体が移動しないという情報との両方の情報に基づいて、判定部85は噴射弁50が開固着であると判断できる。
Based on both the information that the output PumpD is equal to or greater than the pump output threshold value PumpDth and the information that the valve body does not move, the
噴射弁50が開固着である場合には、第1尿素水回収部87は、尿素水の回収終了まで回収を継続し、その後、尿素水供給装置10の作動を停止する旨を運転者に通知し、尿素水供給装置10を停止する。さらに、第1尿素水回収部87は、運転者に内燃機関2を停止する必要がある旨を通知するように構成されていてもよい。また別の実施例として、例えば、第1尿素水回収部87は、他の制御機能部や制御装置に対して運転者への通知や、尿素水供給装置10の停止を指示するよう構成されていてもよい。
When the
噴射弁50が開固着でない場合には、第1尿素水回収部87がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を停止し、尿素水充填部89がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を開始する。尿素水充填部89は、ポンプ40を供給モードで駆動する。充填完了すると、ポンプ40および噴射弁50の駆動制御は、尿素水充填部89から尿素水供給部86に引き継がれる。ここで充填完了の判断は、尿素水充填部89の駆動制御前に噴射弁50まで尿素水溶液を充填するのに要する時間(第4所定時間T4)を計算し、ポンプ40を供給モードで駆動開始した時から第4所定時間T4を経過した場合に充填終了と判断するようにしてもよい。第4所定時間T4は、その前に行われた第1尿素水回収部87の制御時間を考慮して設定することができる。例えば、第1尿素水回収部87の制御時間の長さに応じて、第4所定時間T4を長い時間として設定することができる。第1尿素水回収部87の制御時間の長さが長い場合には、回収された尿素水溶液の量が多く、充填にも長い時間がかかると考えられ、逆に、第1尿素水回収部87の制御時間の長さが短い場合には、回収された尿素水溶液の量が少なく、充填は短い時間で済むと考えられるからである。また、充填の完了を尿素水圧力で判断しても良い。
When the
第1尿素水回収部87の制御においては、噴射弁50に対して第1周波数f1よりも高い周波数である第2周波数f2で開閉作動するよう駆動信号を送信する。第2周波数f2を使用することにより、電流情報の取得が早く、開固着か否かを早期に判断することができる。また、開固着でない場合には、噴射弁50が第2周波数f2で開閉作動するため、噴射弁50の開口部からの気体の導入が断続的であり、これにともなって尿素水溶液の回収も遅くなる。したがって、開固着でないと判明した際の回収尿素水量が少なく、尿素水充填時間が短くなるので、速やかに尿素水溶液の供給を再開することできる。開固着の場合には、そもそも、噴射弁50が第2周波数f2に反応せず、噴射弁50の開口部は開いたままなので、周波数に関係なく速やかに尿素水溶液を回収することができる。
In the control of the first urea
このように本実施形態の尿素水供給装置10の制御装置80によれば、内燃機関2の運転中において、ポンプ出力PumpDが閾値PumpDth以上となった際に、ポンプ40よび噴射弁50の制御が尿素水供給部86から第1尿素水回収部87に引き継がれ、尿素水溶液の回収が行われるとともに、噴射弁50について開固着が判断されるので、開固着の場合には、尿素水溶液の流出を早期に食い止めるとともに、噴射弁50が開固着でなかった場合には、速やかに尿素水溶液の供給を再開することができる。
As described above, according to the
第2尿素水回収部88は、内燃機関2が停止した際に、前記噴射弁50内の尿素水溶液をポンプ40方向に回収するために、ポンプ40を回収モードで駆動するよう制御する。内燃機関2の停止の情報を得ると、尿素水供給部86がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を停止し、その代わりに第2尿素水回収部88がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を開始する。
The second urea
第2尿素水回収部88は、まず、噴射弁50に対して閉弁するよう信号を送り、ポンプ40を回収モードで駆動する。回収モードの駆動開始から第2所定時間T2経過後、もしくは尿素水圧力Puが所定圧力未満に低下後、噴射弁50に対して開口するよう駆動信号を送信する。噴射弁50の開弁後、噴射弁50の開口部から気体が導入され、これに伴って噴射弁50等に残留する尿素水溶液がポンプ40方向に回収される。
The second urea
尚、内燃機関2の運転、停止は、例えば、イグニッションスイッチ90の信号によって検知されてもよい。
The operation or stop of the
<4.フローチャート>
次に、本実施形態の尿素水供給装置10の制御装置80により実行される処理の一例について、図3を用いて説明する。
<4. Flowchart>
Next, an example of processing executed by the
まず、ステップS10で、取得部82が外気温センサ70、大気圧センサ75および尿素水圧力センサ95から情報を取得する。尚、他の制御装置で尿素水溶液の目標噴射量DVtgtが計算される場合には、取得部82は、当該他の制御装置から目標噴射量DVtgtを取得する。
First, in step S<b>10 , the
ステップS20で、判定部85は目標噴射量DVtgtがゼロであるか否か、および、外気温センサ70から取得される外気温度Ta、大気圧センサ75から取得される大気圧Pa、尿素水圧力センサ95から取得される尿素水圧力Puが、それぞれ所定の範囲にあるか否かを判断する。目標噴射量DVtgtがゼロであり、かつ、外気温度Ta、大気圧Pa、尿素水圧力Puの全てが所定範囲にある場合(YES)にステップS30に進む。また、目標噴射量DVtgtがゼロでない、または、外気温度Ta、大気圧Pa、尿素水圧力Puのいずれかが所定範囲外にある場合(NO)にはステップS10に戻る。
In step S20, the
ここで、外気温度Taの所定範囲とは、尿素水供給装置10が配置され、作動するのに適した温度範囲であり、例えば、-10℃以上80℃以下である。大気圧Paの所定範囲とは、尿素水供給装置10が配置され、作動するのに適した圧力範囲であり、例えば、900hPa以上1030hPa以下である。尿素水圧力Puの所定範囲は、例えば、目標値Ptgt-1000hPa以上で目標値Ptgt+1000hPa以下の範囲である。ここで、目標値Ptgtは、噴射弁50に供給される尿素水溶液の圧力の目標値であり、例えば、9000hPaである。
Here, the predetermined range of the outside air temperature Ta is a temperature range suitable for placing and operating the urea
ステップS30で、判定部85はポンプ出力PumpDが、ポンプ出力の閾値PumpDth以上か否かを判断する。ポンプ出力PumpDがポンプ出力の閾値PumpDth以上の場合(YES)にステップS40に進み、ポンプ出力PumpDがポンプ出力の閾値PumpDthより小さい場合(NO)にステップS10に戻る。
In step S30, the
ステップS40で、尿素水供給部86がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を停止するとともに、第1尿素水回収部87がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を開始し、ステップS50に進む。
In step S40, the urea
ステップS50で、取得部82が噴射弁50を流れる電流情報を取得し、ステップS60に進む。取得部82は噴射弁50の駆動回路等から噴射弁50を流れる電流情報を取得する。ここで電流情報とは、噴射弁50に対して第2周波数f2で開閉作動するようステップ状の電圧信号を与えた場合の噴射弁50を流れる電流値の時系列データある。また、電流値の時系列データを時間軸と電流値の軸をもつグラフとした場合、電流情報は電流波形で表される。
In step S50, the
ステップS60で、判定部85は、噴射弁50を流れる電流情報に基づいて、前記噴射弁50が開固着か否かを判定する。具体的には、判定部85は、電流波形に変化点が無い場合に噴射弁50が開固着であると判断し、電流波形に変化点が有る場合に噴射弁50が開固着でないと判断する。噴射弁50が開固着である場合(YES)には、ステップS70に進み、噴射弁50が開固着ではない場合(NO)には、ステップS100に進む。
In step S<b>60 , the
ステップS70で、判定部85は、尿素水溶液の回収が終了したか否かを判断する。回収が終了した場合(YES)にステップS80に進み、回収が終了していない場合(NO)には、ステップS70の判定に戻る。回収の終了は第3所定時間T3が経過したか否かで判断しても良い。例えば、ポンプ40を回収モードで駆動開始した時から第3所定時間T3を経過した場合に回収終了と判断し、第3所定時間T3を経過していない場合に回収が終了していないと判断しても良い。
In step S70, the
ステップS80で、第1尿素水回収部87は、尿素水供給装置10の作動を停止する旨を運転者に通知し、尿素水供給装置10を停止する。さらに、第1尿素水回収部87は、運転者に内燃機関2を停止する必要がある旨を通知するように構成されていてもよい。また別の実施例として、例えば、ステップS80で、第1尿素水回収部87は、他の制御機能部に対して運転者への通知や、尿素水供給装置10の停止を指示するよう構成されていてもよい。ステップS80の後、本フローを終了する。
In step S<b>80 , the first urea
ステップS100で、第1尿素水回収部87がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を停止し、尿素水充填部89がポンプ40の駆動制御を開始する。
In step S<b>100 , the first aqueous
ステップS110で、判定部85は、尿素水充填部89による尿素水溶液の充填が完了したか否かを判断する。充填が完了した場合(YES)にステップS120に進み、充填が完了していない場合(NO)には、ステップS110の判定に戻る。充填の完了は時間で判断しても良い。例えば、尿素水充填部89による駆動制御前に、ポンプ40の駆動を開始してから噴射弁50まで尿素水溶液を充填するのに要する時間(第4所定時間T4)を計算する。ポンプ40を供給モードで駆動開始した時から第4所定時間T4を経過した場合に充填終了と判断し、第4所定時間T4を経過していない場合に充填が完了していないと判断しても良い。第4所定時間T4は、その前に行われた第1尿素水回収部87の制御時間を考慮して設定することができる。例えば、第1尿素水回収部87の制御時間の長さが長いほど、第4所定時間T4を長い時間として設定することができる。第1尿素水回収部87の制御時間の長さが長い場合には、回収量された尿素水溶液の量が多く、充填にも長い時間がかかると考えられ、逆に、第1尿素水回収部87の制御時間の長さが短い場合には、回収量された尿素水溶液の量が少なく、充填は短い時間で済むと考えられるからである。また、充填の完了を尿素水圧力で判断しても良い。
In step S110, the
ステップS120で、尿素水充填部89がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を停止し、代わって、尿素水供給部86がポンプ40および噴射弁50の駆動制御を開始し、ステップS10に戻る。
In step S120, the urea
このように本実施形態の尿素水供給装置10の制御装置80により実行される処理によれば、内燃機関2の運転中において、ポンプ出力PumpDが閾値PumpDth以上となった際に、ポンプ40よび噴射弁50の駆動制御が尿素水供給部86から第1尿素水回収部87に引き継がれ、尿素水溶液の回収が行われるとともに、噴射弁50について開固着が判断されるので、開固着の場合には、尿素水溶液の流出を早期に食い止めることができる。また、噴射弁50が開固着でなかった場合には、速やかに尿素水溶液の供給を再開することができる。
As described above, according to the processing executed by the
1 尿素SCRシステム、2 内燃機関、3 排気通路、5 選択還元型触媒、7 酸化触媒、10 尿素水供給装置、20 尿素水タンク、40 ポンプ、50 噴射弁、60 第1尿素水配管、65 第2尿素水配管、67 リターン配管、70 外気温センサ、75 大気圧センサ、80 制御装置、82 取得部、84 制御部、85 判定部、86 尿素水供給部、87 第1尿素水回収部、88 第2尿素水回収部、89 尿素水充填部、90 イグニッションスイッチ、95 尿素水圧力センサ。
1 Urea SCR system, 2 Internal combustion engine, 3 Exhaust passage, 5 Selective reduction catalyst, 7 Oxidation catalyst, 10 Urea water supply device, 20 Urea water tank, 40 Pump, 50 Injection valve, 60 First urea water pipe, 65
Claims (4)
前記制御装置(80)は、前記噴射弁(50)および前記ポンプ(40)の駆動を制御する制御部(84)を備え、
前記制御部(84)は、
前記内燃機関(2)の運転中に、前記噴射弁(50)から前記排気通路(3)内に尿素水溶液を供給するために、前記ポンプ(40)を供給モードで駆動し、前記噴射弁(50)を第1周波数(f1)で駆動するよう制御する尿素水供給部(86)と、
前記内燃機関(2)の運転中であって、前記ポンプ(40)の出力(PumpD)が閾値(PumpDth)以上の場合に、前記尿素水供給部(86)に代わって前記噴射弁(50)および前記ポンプ(40)の駆動を制御し、前記ポンプ(40)を回収モードで駆動し、前記噴射弁(50)を第2周波数(f2)で駆動するよう制御する第1尿素水回収部(87)と、
を有する、
制御装置。 an injection valve (50) for supplying an aqueous urea solution to the upstream side of a selective reduction catalyst (5) provided in an exhaust passage (3) of an internal combustion engine (2); 65) in a control device (80) for a urea water supply device (10) having a pump (40) communicating through
The control device (80) includes a control section (84) that controls driving of the injection valve (50) and the pump (40),
The control unit (84)
During operation of the internal combustion engine (2), the pump (40) is driven in a supply mode to supply the aqueous urea solution from the injection valve (50) into the exhaust passage (3), and the injection valve ( 50) to drive at the first frequency (f1); and
When the internal combustion engine (2) is in operation and the output (PumpD) of the pump (40) is equal to or greater than a threshold value (PumpDth), the injection valve (50) replaces the urea water supply section (86). and a first aqueous urea recovery unit ( 87) and
having
Control device.
請求項1に記載の制御装置。 The second frequency is a frequency higher than the first frequency,
A control device according to claim 1 .
請求項1または2に記載の制御装置。 The control unit (84) determines whether the injection valve (50) is stuck open based on current information flowing through the injection valve (50) when the injection valve (50) is driven at the second frequency (f2). It further has a determination unit (85) that determines whether or not
3. A control device according to claim 1 or 2.
前記内燃機関(2)が停止した際に、前記噴射弁(50)内の尿素水溶液を前記ポンプ(40)の方向に回収するために、前記ポンプ(40)を回収モードで駆動するよう制御する第2尿素水回収部(88)をさらに有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の制御装置。
The control unit (84)
When the internal combustion engine (2) stops, the pump (40) is controlled to be driven in a recovery mode in order to recover the urea aqueous solution in the injection valve (50) toward the pump (40). Further having a second urea water recovery unit (88),
A control device according to any one of claims 1 to 3.
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