JP6260378B2

JP6260378B2 - 排気浄化装置の制御装置

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Publication number: JP6260378B2
Application number: JP2014055075A
Authority: JP
Inventors: 裕幸遠藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: JP2015175362A

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排気に噴射される。尿素水を貯える尿素水タンクと尿素水を噴射するインジェクタとを接続する尿素水経路部では、尿素水に含まれる尿素や凍結などを由来とする析出物が生じる。このような析出物が生じると、インジェクタへの尿素水の供給が不十分となる。そのため、インジェクタから十分な尿素水を噴射できず、ＮＯｘの浄化が阻害されるおそれがある。そこで、特許文献１では、モータの同期速度と実際の回転速度との齟齬、いわゆる脱調を利用して析出物の発生を検出している。すなわち、特許文献１の場合、尿素水ポンプを駆動するモータに脱調が生じると、モータは再起動される。そして、再起動されたモータに再び脱調が生じているとき、析出物が発生していると判断される。

しかし、特許文献１の場合、尿素水ポンプを駆動するモータの停止および再起動を必要とする。すなわち、特許文献１の場合、モータを停止した後、再び起動するまで析出物が発生しているか否かを判断できない。そのため、迅速な析出物の発生を検出できず、析出物の発生に対する検出の応答性が低いという問題がある。

特開２００９−１８５６８５号公報

そこで、本発明の目的は、尿素水ポンプを駆動するモータを作動させたまま析出物の発生が検出され、検出の応答性が高い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または２記載の発明では、判断手段は、特性値検出手段で検出したモータの特性値から、尿素水経路部において析出物が生じているか否かを判断する。尿素水ポンプを駆動するモータは、尿素水の供給時における負荷によって特性値が変化する。このモータの特性値は、尿素水の供給時における負荷、すなわち尿素水経路部における析出物の発生などによって変化する。そこで、判断手段は、このモータの特性値の変化に基づいて析出物の発生の有無を判断する。したがって、尿素水ポンプを駆動するモータを作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

請求項１記載の発明では、特性値検出手段は、モータの回転数を検出する。尿素水経路部に析出物が発生すると、尿素水経路部を流れる尿素水の抵抗は増加し、尿素水ポンプを駆動するモータの回転数は変化する。そこで、特性値検出手段はモータの回転数を特性値として検出し、判断手段はこのモータの回転数の変化に基づいて析出物の発生の有無を判断する。したがって、尿素水ポンプを駆動するモータを作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

請求項１記載の発明では、判断手段は、モータの回転数が下限回転数を下回ると、尿素水経路部に析出物が発生していると判断する。モータのトルクを一定に制御するとき、析出物によって尿素水経路部における抵抗が増加すると、モータの回転数は低下する。そこで、判断手段は、モータの回転数が予め設定された下限回転数を下回ると、尿素水経路部に析出物が発生していると判断する。したがって、尿素水ポンプを駆動するモータを作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

請求項１記載の発明では、下限回転数は、回転数初期値に基づいて設定されている。回転数初期値は、モータが安定して作動しているときに検出される。例えば一定期間モータの回転数が安定しているとき、回転数初期値はこの安定した回転数を回転数初期値として設定される。モータの回転数は、駆動時間、尿素水の濃度や温度など外的な要因、または個体差などによってわずかに変化する。このわずかな変化に基づいて析出物の発生を判断すると、析出物の誤検出を招き、精度の低下を招くおそれがある。そこで、下限回転数は、モータの作動が安定しているときに検出した回転数初期値に基づいて設定している。これにより、モータの回転数の変動に基づく誤検出を低減することができ、析出物の検出精度を高めることができる。

請求項２記載の発明では、特性値検出手段は、モータのトルクを検出する。尿素水経路部に析出物が発生すると、尿素水経路部を流れる尿素水の抵抗は増加し、尿素水ポンプを駆動するモータのトルクは変化する。そこで、特性値検出手段は、モータのトルクを特性値として検出し、判断手段はこのモータのトルクの変化に基づいて析出物の発生の有無を判断する。したがって、尿素水ポンプを駆動するモータを作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

請求項２記載の発明では、判断手段は、モータのトルクが上限トルクを上回ると、尿素水経路部に析出物が発生していると判断する。モータの回転数を一定に制御するとき、析出物によって尿素水経路部における抵抗が増加すると、モータのトルクは増加する。そこで、判断手段は、モータのトルクが予め設定された上限トルクを上回ると、尿素水経路部に析出物が発生していると判断する。したがって、尿素水ポンプを駆動するモータを作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

請求項２記載の発明では、上限トルクは、トルク初期値に基づいて設定されている。トルク初期値は、モータが安定して作動しているときに検出される。例えば一定期間モータのトルクが安定しているとき、回転数初期値はこの安定したトルクをトルク初期値として設定される。モータのトルクは、駆動時間、尿素水の濃度や温度など外的な要因、または個体差などによってわずかに変化する。このわずかな変化に基づいて析出物の発生を判断すると、析出物の誤検出を招き、精度の低下を招くおそれがある。そこで、上限トルクは、モータの作動が安定しているときに検出したトルク初期値に基づいて設定している。これにより、モータのトルクの変動に基づく誤検出を低減することができ、析出物の検出精度を高めることができる。

請求項３記載の発明では、温度検出手段は、尿素水の温度を検出する。そして、判断手段は、この検出した尿素水の温度に基づいて、析出物が尿素水の凍結によるものか、尿素水に含まれる固形成分の析出によるものなのかを判断する。例えば尿素水の凍結によって析出物が発生している場合、尿素水経路部を流れる尿素水の温度を高めることにより、析出物の発生は解消される。このように尿素水の温度を検出することにより、析出物の種類が特定される。したがって、析出物の種類に基づいて、適した措置を図ることができる。

第１実施形態による排気浄化装置の制御装置を示すブロック図第１実施形態による排気浄化装置を示す模式図第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時間とモータの回転数の変化との関係を示す模式図第２実施形態による排気浄化装置の制御装置を示すブロック図第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時間とモータのトルクの変化との関係を示す模式図

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、尿素水経路部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、モータ１８およびポンプ部１９を有している。モータ１８は、電力が供給されると、ポンプ部１９を駆動する。ポンプ部１９は、モータ１８によって駆動され、尿素水タンク１４から吸入した尿素水を加圧して、尿素水経路部１６へ吐出する。尿素水経路部１６は、尿素水通路２１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、上記に加えてヒータ２２およびインジェクタ２３を備えている。ヒータ２２は、尿素水タンク１４に設けられている。ヒータ２２は、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水を加熱する。尿素水ポンプ１５のモータ１８は、通電によって発熱する。そのため、ヒータ２２を別途設けることなく、尿素水ポンプ１５のモータ１８をヒータ２２として用いてもよい。また、ヒータ２２は、尿素水経路部１６に設けてもよい。尿素水経路部１６は、尿素水ポンプ１５と反対側の端部がインジェクタ２３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２１を経由してインジェクタ２３に供給される。インジェクタ２３は、排気管部材１２に設けられている。インジェクタ２３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２３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２３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、特性値検出手段としての回転数検出部３２および判断部３３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、回転数検出部３２および判断部３３をソフトウェア的に実現している。これら回転数検出部３２および判断部３３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、モータ１８、ヒータ２２、インジェクタ２３および記憶部３４に接続している。記憶部３４は、例えば不揮発性メモリなどで構成されており、各種センサで取得したデータや算出値などを記憶する。記憶部３４は、制御ユニット３１のＲＯＭやＲＡＭを共用してもよい。制御ユニット３１は、温度検出部３５に接続している。温度検出部３５は、温度センサ３６を有している。温度センサ３６は、尿素水タンク１４または尿素水通路２１において尿素水の温度を検出する。温度センサ３６は、検出した尿素水の温度を電気信号として温度検出部３５へ出力する。なお、温度センサ３６は、尿素水タンク１４または尿素水通路２１において尿素水の温度を直接検出する構成に限らない。例えば温度センサ３６は、外気温や内燃機関１１の冷却水の温度を検出し、検出した外気温や冷却水の温度に基づいて尿素水の温度を間接的に推定する構成としてもよい。

制御ユニット３１は、尿素水ポンプ１５のモータ１８へ供給する電力を制御する。また、回転数検出部３２は、尿素水ポンプ１５のモータ１８から、このモータ１８の回転数を特性値として検出する。このように第１実施形態の場合、回転数検出部３２は、モータ１８の特性値としてその回転数を検出する。判断部３３は、この回転数検出部３２で検出したモータ１８の特性値すなわちモータ１８の回転数から、尿素水経路部１６が形成する尿素水通路２１において析出物が生じているか否かを判断する。

判断部３３は、検出したモータ１８の回転数が予め設定された下限回転数Ｒｍｉｎを下回ると、尿素水通路２１において析出物が発生していると判断する。この下限回転数Ｒｍｉｎは、モータ１８が安定して作動しているときに検出された回転数初期値Ｒｄに基づいて設定されている。尿素水ポンプ１５のポンプ部１９を駆動するモータ１８は、制御ユニット３１から供給される電力によって駆動される。第１実施形態の場合、制御ユニット３１は、モータ１８のトルクが一定になるように電力を供給する。これにより、モータ１８は、負荷の変動、すなわち尿素水タンク１４からインジェクタ２３へ供給する尿素水に生じる抵抗に変化がなければほぼ一定の回転数を維持する。一方、尿素水を尿素水タンク１４からインジェクタ２３へ供給する尿素水通路２１における抵抗に変化が生じると、モータ１８の回転数にも変化が生じる。

尿素水は、上述のように尿素の水溶液である。そのため、外気温の低下によって尿素水が凍結したり、水分の蒸発などによって濃度が変化すると、尿素水通路２１には析出物が発生する。すなわち、凍結した尿素水や尿素水から析出した尿素は、析出物として尿素水通路２１を部分的に塞ぐ。その結果、尿素水タンク１４とインジェクタ２３とを接続する尿素水通路２１の抵抗は、析出物の有無によって変化する。これにより、尿素水を吐出するモータ１８の回転数にも変化が生じる。そこで、判断部３３は、回転数検出部３２で検出したモータ１８の回転数の変化に基づいて、尿素水通路２１に析出物が発生しているか否かを判断する。

ところで、モータ１８は、尿素水通路２１に析出物が発生していない場合でも、運転初期、尿素水の濃度や温度の変化、制御ユニット３１から供給される電力の変化などによって、わずかに回転数に変化が生じることがある。判断部３３がこのようなわずかな回転数の変化に基づいて析出物の発生の有無を判断すると、誤検出を招くおそれがある。そこで、第１実施形態の場合、判断部３３は、析出物の発生の有無を判断するに先立って、モータ１８の回転数を一定期間検出する。そして、判断部３３は、モータ１８の回転数が一定期間安定しているとき、この回転数を回転数初期値Ｒｄとして設定する。さらに判断部３３は、設定した回転数初期値Ｒｄに基づいて、下限回転数Ｒｍｉｎを設定する。判断部３３は、検出したモータ１８の回転数が、設定した下限回転数Ｒｍｉｎを下回ると尿素水通路２１に析出物が発生していると判断する。

以下、第１実施形態による排気浄化装置１０の制御装置３０の作動の流れについて図３に基づいて説明する。
モータ１８の駆動が開始されると（Ｓ１０１）、判断部３３は、回転数検出部３２からモータ１８の回転数を検出する（Ｓ１０２）。判断部３３は、Ｓ１０２において取得したモータ１８の回転数に基づいて、モータ１８が安定して作動しているか否かを判断する（Ｓ１０３）。具体的には、判断部３３は、モータ１８の回転数の変動が±１０％以内であり、この状態が５秒以上継続したか否かを判断する。上述のように、モータ１８の回転数は、同一のトルクに制御しても、わずかに変動する。そこで、判断部３３は、モータ１８の回転数の変動が±１０％以内であり、この状態が５秒以上継続しているとき、モータ１８が安定して作動していると判断する。なお、モータ１８の回転数の変動は、±１０％以内に限らず、性能や環境などに応じて任意に設定することができる。また、モータ１８の回転数の変動が所定値以内である継続期間も、５秒に限らず任意に設定することができる。

判断部３３は、Ｓ１０３においてモータ１８の回転数の変動が大きく、モータ１８の作動が安定していないと判断したとき（Ｓ１０３：Ｎｏ）、Ｓ１０２にリターンしモータ１８の作動が安定するまで待機する。一方、判断部３３は、Ｓ１０３においてモータ１８の作動が安定していると判断したとき（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、Ｓ１０２で取得したモータ１８の回転数を回転数初期値Ｒｄに設定する（Ｓ１０４）。このとき、判断部３３は、例えばＳ１０２において最初に取得したモータ１８の回転数、または５秒間継続した回転数の平均値などから回転数初期値Ｒｄを設定する。

判断部３３は、設定した回転数初期値Ｒｄに基づいて、下限回転数Ｒｍｉｎを設定する（Ｓ１０５）。判断部３３は、例えば回転数初期値Ｒｄから３０％低下した回転数を下限回転数Ｒｍｉｎと設定する。回転数初期値Ｒｄから下限回転数Ｒｍｉｎまでの幅は、３０％に限らず任意に設定することができる。これにより、下限回転数Ｒｍｉｎは、図４に示すように回転数初期値Ｒｄから３０％減じた回転数として設定される。判断部３３は、下限回転数Ｒｍｉｎを設定すると、回転数検出部３２によるモータ１８の回転数の検出を継続する（Ｓ１０６）。そして、判断部３３は、Ｓ１０６で検出したモータ１８の回転数がＳ１０５で設定した下限回転数Ｒｍｉｎを下回っているか否かを判断する（Ｓ１０７）。

判断部３３は、モータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎを下回っているとき（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、温度検出部３５から尿素水の温度を取得する（Ｓ１０８）。モータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎを下回っているとき、モータ１８の負荷に変化が生じており、尿素水通路２１を流れる尿素水の抵抗が増加していることを意味する。したがって、判断部３３は、尿素水通路２１に析出物が発生し、尿素水通路２１に目詰まりが発生していると判断する。一方、この尿素水通路２１の析出物は、尿素水に含まれる固形成分の析出であるか、温度の低下にともなう尿素水の凍結によるものかが不明である。そこで、判断部３３は、Ｓ１０８において尿素水の温度を取得する。

判断部３３は、Ｓ１０８で取得した尿素水の温度が融点以下であるか否かを判断する（Ｓ１０９）。判断部３３は、尿素水の温度が融点以下であると判断すると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、尿素水の凍結によって析出物が発生し、尿素水通路２１が目詰まりしていると判断する（Ｓ１１０）。尿素水は、濃度によって融点が変化する。排気浄化装置１０に用いられる尿素水の場合、一般に融点は−１１℃程度である。そこで、本実施形態の場合、判断部３３は、Ｓ１０８で取得した尿素水の温度が−１１℃以下であれば、尿素水が凍結していると判断する。判断部３３は、凍結した尿素水を解凍するために、ヒータ２２をオンする（Ｓ１１１）。これにより、尿素水タンク１４および尿素水通路２１における尿素水は加熱され、尿素水の凍結による尿素水通路２１の目詰まりは解消される。

また、判断部３３は、尿素水の温度が融点より高いと判断すると（Ｓ１０９：Ｎｏ）、尿素水に含まれる尿素を由来とする固形成分が析出物として発生し、尿素水通路２１が目詰まりしていると判断する（Ｓ１１２）。尿素水は、飽和濃度を超えると、含まれる尿素が固形成分として析出する。この場合、尿素水の温度が融点より高くても、析出物が発生する。そこで、本実施形態の場合、判断部３３は、尿素水の温度が融点より高いとき、尿素水の凍結ではなく尿素の析出によって目詰まりが発生している判断する。判断部３３は、析出した析出物を除去するために、尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を高める（Ｓ１１３）。すなわち、判断部３３は、尿素水ポンプ１５の回転数を上げ、尿素水の吐出圧力を高める。これにより、尿素水通路２１に発生した析出物は、圧力の高い尿素水によって除去される。したがって、尿素の析出による尿素水通路２１の目詰まりは解消される。

判断部３３は、Ｓ１１１においてヒータ２２がオン、またはＳ１１３において尿素水ポンプ１５の吐出圧力が高められると、モータ１８の停止を指示する停止信号がオンされているか否かを判断する（Ｓ１１４）。判断部３３は、停止信号がオンされていると判断すると（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、モータ１８を含む尿素水ポンプ１５の作動を停止し（Ｓ１１５）、処理を終了する。一方、判断部３３は、停止信号がオンされていないと判断すると（Ｓ１１４：Ｎｏ）、Ｓ１０２へリターンし、Ｓ１０２移行の処理を繰り返す。

ところで、判断部３３は、Ｓ１０７で判断したモータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎ以上であるとき（Ｓ１０７：Ｎｏ）、モータ１８の停止を指示する停止信号がオンされているか否かを判断する（Ｓ１１６）。モータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎ以上であるとき、モータ１８の負荷に生じる変化は小さい。したがって、判断部３３は、尿素水通路２１に析出物が発生しているおそれは小さいと判断する。そこで、判断部３３は、モータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎ以上であるとき、Ｓ１１６においてモータ１８の停止を指示する停止信号がオンされているか否かを判断する。判断部３３は、停止信号がオンされていないと判断すると（Ｓ１１６：Ｎｏ）、Ｓ１０６にリターンし、モータ１８の回転数の監視を継続する。一方、判断部３３は、Ｓ１１６において停止信号がオンされている判断すると（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、モータ１８を含む尿素水ポンプ１５の作動を停止し（Ｓ１１５）、処理を終了する。

以上説明した第１実施形態では、判断部３３は、回転数検出部３２で検出したモータ１８の回転数から、尿素水経路部１６において析出物が生じているか否かを判断する。尿素水経路部１６が形成する尿素水通路２１に析出物が発生すると、尿素水通路２１を流れる尿素水の抵抗は増加する。そのため、尿素水を吐出する尿素水ポンプ１５を駆動するモータ１８の回転数は変化する。そこで、回転数検出部３２はモータ１８の回転数を特性値として検出し、判断部３３はこのモータ１８の回転数の変化に基づいて析出物の発生の有無を判断する。したがって、尿素水ポンプ１５を駆動するモータ１８を作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

第１実施形態では、判断部３３は、モータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎを下回ると、尿素水経路部１６に析出物が発生していると判断する。モータ１８のトルクを一定に制御するとき、析出物によって尿素水経路部１６における抵抗が増加すると、モータ１８の回転数は低下する。そこで、判断部３３は、モータ１８の回転数が下限回転数Ｒｍｉｎを下回ると、尿素水経路部１６に析出物が発生していると判断する。したがって、尿素水ポンプ１５を駆動するモータ１８を作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

第１実施形態では、下限回転数Ｒｍｉｎは、回転数初期値Ｒｄに基づいて設定されている。回転数初期値Ｒｄは、モータ１８が安定して作動しているときに検出される。これにより、モータ１８の回転数の変動に基づく誤検出を低減することができ、析出物の検出精度を高めることができる。

第１実施形態では、判断部３３は、温度検出部３５で検出した尿素水の温度に基づいて、析出物が尿素水の凍結によるものか、尿素水に含まれる固形成分の析出によるものなのかを判断する。そして、判断部３３は、尿素水の温度が融点以下であるとき、尿素水の凍結によって析出物が発生していると判断する。このとき、判断部３３は、尿素水経路部１６を流れる尿素水を加熱し、析出物を除去する。一方、判断部３３は、尿素水の温度が融点より高いとき、尿素水に含まれる尿素が固形成分として析出していると判断する。このとき、判断部３３は、尿素水ポンプ１５の吐出圧力を高め、析出物を除去する。このように尿素水の温度を検出することにより、析出物の種類が特定される。したがって、析出物の種類に基づいて、適した措置を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による排気浄化装置の制御装置を図５に示す。
第２実施形態の場合、図２に示す排気浄化装置１０の構成は第１実施形態と共通である。一方、第２実施形態の場合、制御装置３０は、図５に示すように特性値検出手段としてモータ１８のトルクを検出するトルク検出部４１を備えている点において第１実施形態と異なる。すなわち、第２実施形態の場合、トルク検出部４１は、モータ１８の特性値としてそのトルクを検出する。判断部３３は、トルク検出部４１で検出したモータ１８のトルクから、尿素水経路部１６が形成する尿素水通路２１において析出物が生じているか否かを判断する。

判断部３３は、検出したモータ１８のトルクが予め設定された上限トルクＴｍａｘを上回ると、尿素水通路２１において析出物が発生していると判断する。この上限トルクＴｍａｘは、モータ１８が安定して作動しているときに検出されたトルク初期値Ｔｄに基づいて設定されている。尿素水ポンプ１５のポンプ部１９を駆動するモータ１８は、制御ユニット３１から供給される電力によって駆動される。第２実施形態の場合、制御ユニット３１は、モータ１８の回転数が一定になるように電力を供給する。これにより、モータ１８は、負荷の変動、すなわち尿素水タンク１４からインジェクタ２３へ供給する尿素水に加わる抵抗に変化がなければほぼ一定のトルクを維持する。一方、尿素水を尿素水タンク１４からインジェクタ２３へ供給する尿素水通路２１における抵抗に変化が生じると、モータ１８のトルクにも変化が生じる。

第１実施形態でも説明したように尿素水通路２１の抵抗は析出物の有無によって変化する。そのため、第２実施形態の場合、尿素水を吐出するモータ１８のトルクにも変化が生じる。そこで、判断部３３は、トルク検出部４１で検出したモータ１８のトルクの変化に基づいて、尿素水通路２１に析出物が発生しているか否かを判断する。

また、第２実施形態では、判断部３３は、析出物の発生の有無を判断するに先立って、モータ１８のトルクを一定期間検出する。そして、判断部３３は、モータ１８のトルクが一定期間安定しているとき、このトルクをトルク初期値Ｔｄとして設定する。さらに、判断部３３は、設定したトルク初期値Ｔｄに基づいて、上限トルクＴｍａｘを設定する。判断部３３は、検出したモータ１８のトルクが設定した上限トルクＴｍａｘを上回ると尿素水通路２１に析出物が発生していると判断する。

以下、第２実施形態の排気浄化装置１０の制御装置３０の作動の流れについて図６に基づいて説明する。なお、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
モータ１８の駆動が開始されると（Ｓ２０１）、判断部３３は、トルク検出部４１からモータ１８のトルクを検出する（Ｓ２０２）。判断部３３は、Ｓ２０２において取得したモータ１８のトルクに基づいて、モータ１８が安定して作動しているか否かを判断する（Ｓ２０３）。具体的には、判断部３３は、モータ１８のトルクの変動が±１０％以内であり、この状態が５秒以上継続したか否かを判断する。モータ１８のトルクは、同一の回転数に制御しても、わずかに変動する。そこで、判断部３３は、モータ１８のトルクの変動が±１０％以内であり、この状態が５秒以上継続しているとき、モータ１８が安定して作動していると判断する。なお、モータ１８のトルクの変動は、±１０％以内に限らず、性能や環境に応じて任意に設定することができる。また、モータ１８のトルクの変動が所定値以内である継続期間も、５秒に限らず任意に設定することができる。

判断部３３は、Ｓ２０３においてモータ１８のトルクの変動が大きく、モータ１８の作動が安定していないと判断したとき（Ｓ２０３：Ｎｏ）、Ｓ２０２にリターンしてモータ１８の作動が安定するまで待機する。一方、判断部３３は、Ｓ２０３においてモータ１８の作動が安定していると判断したとき（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、Ｓ２０２で取得したモータ１８のトルクをトルク初期値Ｔｄに設定する（Ｓ２０４）。このとき、判断部３３は、例えばＳ２０４において最初に取得したモータ１８のトルク、または５秒間継続したトルクの平均値などからトルク初期値Ｔｄを設定する。

判断部３３は、設定したトルク初期値Ｔｄに基づいて、上限トルクＴｍａｘを設定する（Ｓ２０５）。判断部３３は、例えばトルク初期値Ｔｄから３０％増大したトルクを上限トルクＴｍａｘと設定する。トルク初期値Ｔｄから上限トルクＴｍａｘまでの幅は、３０％に限らず任意に設定することができる。これにより、上限トルクＴｍａｘは、図７に示すようにトルク初期値Ｔｄから３０％増したトルクとして設定される。判断部３３は、上限トルクＴｍａｘを設定すると、トルク検出部４１によるモータ１８のトルクの検出を継続する（Ｓ２０６）。そして、判断部３３は、Ｓ２０６で検出したモータ１８のトルクがＳ２０５で設定した上限トルクＴｍａｘを上回っているか否かを判断する（Ｓ２０７）。

判断部３３は、モータ１８のトルクが上限トルクＴｍａｘを上回っているとき（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、温度検出部３５から尿素水の温度を取得する（Ｓ２０８）。モータ１８のトルクが上限トルクＴｍａｘを上回っているとき、モータ１８の負荷に変化が生じており、尿素水通路２１を流れる尿素水の抵抗が増加していることを意味する。したがって、判断部３３は、尿素水通路２１に析出物が発生し、尿素水通路２１に目詰まりが発生していると判断する。一方、判断部３３は、析出物の種類を判断するために、Ｓ２０８において尿素水の温度を取得する。

判断部３３は、Ｓ２０８で取得した尿素水の温度が融点以下であるか否かを判断する（Ｓ２０９）。判断部３３は、尿素水の温度が融点以下であるとき（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）、尿素水の凍結によって析出物が発生していると判断し（Ｓ２１０）、ヒータ２２をオンする（Ｓ２１１）。一方、判断部３３は、尿素水の温度が融点より高いとき（Ｓ２０９：Ｎｏ）、尿素水に含まれる尿素が析出していると判断し（Ｓ２１２）、尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を高める（Ｓ２１３）。

判断部３３は、Ｓ２１１でヒータ２２がオン、またはＳ２１３で尿素水ポンプ１５の吐出圧力が高められると、停止信号がオンされているか否かを判断する（Ｓ２１４）。判断部３３は、停止信号がオンされていると（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、モータ１８を含む尿素水ポンプ１５の作動を停止し（Ｓ２１６）、処理を終了する。一方、判断部３３は、停止信号がオンされていないと（Ｓ２１４：Ｎｏ）、Ｓ２０２へリターンし、Ｓ２０２以降の処理を繰り返す。

また、判断部３３は、Ｓ２０７でモータ１８のトルクが上限トルクＴｍａｘ以下であるとき（Ｓ２０７：Ｎｏ）、停止信号がオンされているか否かを判断する（Ｓ２１６）。モータ１８のトルクが上限トルクＴｍａｘ以下であるとき、モータ１８の負荷に生じる変化は小さい。したがって、判断部３３は、尿素水通路２１に析出物が発生しているおそれは小さいと判断する。判断部３３は、停止信号がオンされていないと判断すると（Ｓ２１６：Ｎｏ）、Ｓ２０６へリターンし、モータ１８のトルクの監視を継続する。一方、判断部３３は、Ｓ２１６において停止信号がオンされていると判断すると（Ｓ２１６：Ｙｅｓ）、モータ１８を含む尿素水ポンプ１５の作動を停止し（Ｓ２１５）、処理を終了する。

以上説明した第２実施形態では、判断部３３は、トルク検出部４１で検出したモータ１８のトルクから、尿素水経路部１６において析出物が生じているか否かを判断する。尿素水経路部１６が形成する尿素水通路２１に析出物が発生すると、尿素水通路２１を流れる尿素水の抵抗は増加する。そのため、尿素水を吐出する尿素水ポンプ１５を駆動するモータ１８のトルクは変化する。そこで、トルク検出部４１はモータ１８のトルクを特性値として検出し、判断部３３はこのモータ１８のトルクの変化に基づいて析出物の発生の有無を判断する。したがって、尿素水ポンプ１５を駆動するモータ１８を作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

第２実施形態では、判断部３３は、モータ１８のトルクが上限トルクＴｍａｘを上回ると、尿素水経路部１６に析出物が発生していると判断する。モータ１８の回転数を一定に制御するとき、析出物によって尿素水経路部１６における抵抗が増加すると、モータ１８のトルクは増加する。そこで、判断部３３は、モータ１８のトルクが上限トルクＴｍａｘを上回ると、尿素水経路部１６に析出物が発生していると判断する。したがって、尿素水ポンプ１５を駆動するモータ１８を作動させたまま析出物の発生を検出することができ、検出の応答性を高めることができる。

第２実施形態では、上限トルクＴｍａｘは、トルク初期値Ｔｄに基づいて設定されている。トルク初期値Ｔｄは、モータ１８が安定して作動しているときに検出される。これにより、モータ１８のトルクの変動に基づく誤検出を低減することができ、析出物の検出精度を高めることができる。

第２実施形態では、判断部３３は、温度検出部３５で検出した尿素水の温度に基づいて、析出物が尿素水の凍結によるものか、尿素水に含まれる固形成分の析出によるものなのかを判断する。そして、判断部３３は、尿素水の温度が融点以下であるとき、尿素水の凍結によって析出物が発生していると判断する。このとき、判断部３３は、尿素水経路部１６を流れる尿素水を加熱し、析出物を除去する。一方、判断部３３は、尿素水の温度が融点より高いとき、尿素水に含まれる尿素が固形成分として析出していると判断する。このとき、判断部３３は、尿素水ポンプ１５の吐出圧力を高め、析出物を除去する。このように尿素水の温度を検出することにより、析出物の種類が特定される。したがって、析出物の種類に基づいて、適した措置を図ることができる。

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。

図面中、１０は排気浄化装置、１３は排気通路、１４は尿素水タンク、１５は尿素水ポンプ、１６は尿素水経路部、１８はモータ、２３はインジェクタ、３０は制御装置、３２は回転数検出部（特性値検出手段）、３３は判断部（判断手段）、３５は温度検出部（温度検出手段）、４１はトルク検出部（特性値検出手段）を示す。

Claims

尿素水を貯える尿素水タンク（１４）と、前記尿素水タンク（１４）に貯えられている尿素水を排気通路（１３）を流れる排気に噴射するインジェクタ（２３）と、前記尿素水タンク（１４）と前記インジェクタ（２３）とを接続する尿素水経路部（１６）と、前記尿素水タンク（１４）に貯えられている尿素水を加圧して前記尿素水経路部（１６）を経由して前記インジェクタ（２３）へ供給する尿素水ポンプ（１５）とを備える排気浄化装置（１０）において、前記インジェクタ（２３）から噴射される尿素水で排気に含まれる窒素酸化物を還元する前記排気浄化装置（１０）を制御する制御装置（３０）であって、
前記尿素水ポンプ（１５）を駆動するモータ（１８）の特性値を検出する特性値検出手段（３２、４１）と、
前記特性値検出手段（３２、４１）で検出した前記モータ（１８）の特性値から、前記モータ（１８）を作動させたまま前記尿素水経路部（１６）において析出物が生じているか否かを判断する判断手段（３３）と、
を備え、
前記特性値検出手段（３２）は、前記モータ（１８）の回転数を検出するとともに、
前記判断手段（３３）は、前記モータ（１８）が安定して作動しているときに検出された回転数初期値に基づいて下限回転数を設定し、前記特性値検出手段（３２）で検出した前記モータ（１８）の回転数が、前記下限回転数を下回ると、前記尿素水経路部（１６）において析出物が生じていると判断する排気浄化装置の制御装置。
尿素水を貯える尿素水タンク（１４）と、前記尿素水タンク（１４）に貯えられている尿素水を排気通路（１３）を流れる排気に噴射するインジェクタ（２３）と、前記尿素水タンク（１４）と前記インジェクタ（２３）とを接続する尿素水経路部（１６）と、前記尿素水タンク（１４）に貯えられている尿素水を加圧して前記尿素水経路部（１６）を経由して前記インジェクタ（２３）へ供給する尿素水ポンプ（１５）とを備える排気浄化装置（１０）において、前記インジェクタ（２３）から噴射される尿素水で排気に含まれる窒素酸化物を還元する前記排気浄化装置（１０）を制御する制御装置（３０）であって、
前記尿素水ポンプ（１５）を駆動するモータ（１８）の特性値を検出する特性値検出手段（３２、４１）と、
前記特性値検出手段（３２、４１）で検出した前記モータ（１８）の特性値から、前記モータ（１８）を作動させたまま前記尿素水経路部（１６）において析出物が生じているか否かを判断する判断手段（３３）と、
を備え、
前記特性値検出手段（４１）は、前記モータ（１８）のトルクを検出するとともに、
前記判断手段（３３）は、前記モータ（１８）が安定して作動しているときに検出されたトルク初期値に基づいて上限トルクを設定し、前記特性値検出手段（４１）で検出した前記モータ（１８）のトルクが、予め設定された上限トルクを上回ると、前記尿素水経路部（１６）において析出物が生じていると判断する排気浄化装置の制御装置。
尿素水の温度を検出する温度検出手段（３５）をさらに備え、
前記判断手段（３３）は、前記温度検出手段（３５）で検出した尿素水の温度に基づいて、前記析出物が尿素水の凍結によるものか、前記尿素水に含まれる固形成分の析出によるものかを判断する請求項１または２記載の制御装置。
前記判断手段（３３）は、前記尿素水経路部（１６）において析出物が生じていると判断したとき、前記尿素水ポンプ（１５）の回転数を上げ、析出した析出物を除去する請求項１から３のいずれか一項記載の制御装置。
前記判断手段（３３）は、前記尿素水経路部（１６）において析出物が生じていると判断したとき、尿素水を加熱するヒータ（２２）に通電し、析出した析出物を除去する請求項１から３のいずれか一項記載の制御装置。