JP6088865B2

JP6088865B2 - 還元剤供給装置の制御方法

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Publication number: JP6088865B2
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Inventors: 英志中尾
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Publication date: 2017-03-01
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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。

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（ＮＯ_X）が含まれている。このＮＯ_X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ＮＯ_Xとアンモニアとを効率的に還元反応させ、ＮＯ_Xを窒素や水等に分解するものとなっている。

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。

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。

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）。

特開２０１０−００７６１７号公報（段落［００３７］、［００４７］等）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

還元剤供給装置が備えられた排気浄化装置の一例を示す全体図である。還元剤供給装置の制御方法を実行する電子制御装置の構成例を示すブロック図である。一次推定に用いるマップの一例を示す図である。二次判定について説明するために示す図である。本実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。

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。

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ＮＯ_X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。

還元触媒１３は、排気中のＮＯ_X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ＮＯ_X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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

この他、ＥＣＵ４０には、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）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。

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。

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。

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ＮＯ_X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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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し、
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を特徴とする還元剤供給装置の制御方法。
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を特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置の制御方法。
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を特徴とする請求項１又は２に記載の還元剤供給装置の制御方法。
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を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の還元剤供給装置の制御方法。