JPWO2014061377A1 - 還元剤回収制御方法及び還元剤供給装置並びに電子制御装置 - Google Patents

Abstract

尿素水溶液の回収制御の終了時に、還元剤噴射弁の噴孔の詰まりによって尿素水溶液がポンプ内に吸い戻されることのない還元剤回収制御方法、並びに、そのような回収制御を実行可能な還元剤供給装置及び電子制御装置を提供する。内燃機関の停止時にポンプによって還元剤供給通路内を減圧するとともに還元剤噴射弁を開弁して液体還元剤を回収し、前記還元剤供給通路内の圧力が所定の閾値未満となったときには、前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を昇圧するとともに、前記還元剤噴射弁の開弁状態で前記液体還元剤の噴射が生じないように前記還元剤供給通路内の圧力を利用して前記還元剤噴射弁の噴孔の詰まりを解消した後に、前記液体還元剤の回収制御を再開する。

Description

本発明は、内燃機関の停止時に、内燃機関の排気通路内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置に残留する液体還元剤を回収するための還元剤回収制御方法、並びに、そのような制御を実行可能な還元剤供給装置及び電子制御装置に関する。

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、液体還元剤から生成される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、冷寒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、尿素水溶液の凍結温度が上昇することによって凍結しやすくなるおそれもある。

尿素水溶液が凍結すると、次回の始動時に長時間の解凍時間が必要になったり、その体積が膨張して還元剤供給装置の構成部品が破損したりするおそれがある。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）

尿素水溶液の回収制御は、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尿素水溶液の水分が蒸発して結晶化し、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、尿素水溶液の供給通路内に過大な負圧が生じてしまい、ポンプを停止させた後、供給通路内が大気圧に復帰する際に、貯蔵タンク内の尿素水溶液がポンプ内に吸い戻されるおそれがあった。

したがって、本発明は、尿素水溶液の回収制御の終了時に、還元剤噴射弁の噴孔の詰まりによって尿素水溶液がポンプ内に吸い戻されることのない還元剤回収制御方法、並びに、そのような回収制御を実行可能な還元剤供給装置及び電子制御装置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、還元剤供給通路を介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した後、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ための還元剤回収制御方法において、前記内燃機関の停止時に前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を減圧するとともに前記還元剤噴射弁を開弁して前記液体還元剤を回収し、前記還元剤供給通路内の圧力が所定の閾値未満となったときには、前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を昇圧するとともに、前記還元剤噴射弁の開弁状態で前記液体還元剤の噴射が生じないように前記還元剤供給通路内の圧力を利用して前記還元剤噴射弁の噴孔の詰まりを解消した後に、前記液体還元剤の回収制御を再開することを特徴とする還元剤回収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、本発明の還元剤回収制御方法は、還元剤の回収制御時に還元剤供給通路内が過大な負圧状態になると、一旦還元剤供給通路内を昇圧して、その圧力によって噴孔の詰まりを解消し、回収制御を再開することとしている。このとき、還元剤噴射弁から液体還元剤が噴射されることのないように制御されることから、還元剤噴射弁の噴孔に再び液体還元剤が付着し結晶化するおそれがない。したがって、回収制御の終了時に還元剤供給通路内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプを停止させた後において、貯蔵タンク内の液体還元剤がポンプ側に吸い戻されることを防ぐことができる。

また、本発明の還元剤回収制御方法を実施するにあたり、前記還元剤供給通路の昇圧開始時には一旦前記還元剤噴射弁を閉弁し、前記還元剤供給通路内が正圧になった後に前記還元剤噴射弁を短時間開弁することにより、前記噴孔の詰まりを解消することが好ましい。
このような制御を行うことにより、内部圧力が確実に正圧になった状態で短時間で噴孔の詰まりを除去しやすくなり、液体還元剤が噴射されるおそれを低減することができる。

また、本発明の還元剤回収制御方法を実施するにあたり、前記圧力が前記所定の閾値未満となることで前記還元剤噴射弁の全ての噴孔が詰まっていると推定される場合には、前記還元剤噴射弁の開弁状態を維持したまま、前記昇圧を開始することが好ましい。
このような制御を行うことにより、全ての噴孔が詰まっているような場合には、還元剤噴射弁の開閉動作を行わずに済むため、制御を簡素化することができる。

また、本発明の還元剤回収制御方法を実施するにあたり、前記昇圧開始後、前記還元剤供給通路内に圧力上昇勾配の低下が現れた後に前記液体還元剤の回収制御を再開することが好ましい。
このような制御を行うことにより、噴孔の詰まりが解消されたことを認識した上で、回収制御を再開することができる。

また、本発明の還元剤回収制御方法を実施するにあたり、前記還元剤供給通路内が正圧になった後に前記還元剤噴射弁を開弁してから、又は、前記還元剤供給通路内の昇圧開始時から所定時間が経過しても前記圧力上昇勾配の低下が現れないときには、前記昇圧を中止し、前記回収制御を再開することが好ましい。
このような制御を行うことにより、噴孔の詰まりの解消の兆候が見られないままで長時間昇圧が継続されることを防ぐことができる。

また、本発明の別の態様は、液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するポンプと、還元剤供給通路を介して圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁の駆動制御を行う電子制御装置と、を備え、前記内燃機関の停止時に前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行可能な還元剤供給装置において、前記電子制御装置は、前記内燃機関の停止時に前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を減圧するとともに前記還元剤噴射弁を開弁して前記液体還元剤を回収し、前記還元剤供給通路内の圧力が所定の閾値未満となったときには、前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を昇圧するとともに、前記還元剤噴射弁の開弁状態で前記液体還元剤の噴射が生じないように前記還元剤供給通路内の圧力を利用して前記還元剤噴射弁の噴孔の詰まりを解消した後に、前記液体還元剤の回収制御を再開するように構成されてなることを特徴とする還元剤供給装置である。

すなわち、本発明の還元剤供給装置は、還元剤の回収制御時に還元剤供給通路内が過大な負圧状態になると、一旦還元剤供給通路内を昇圧して、その圧力によって噴孔の詰まりを解消し、回収制御を再開することとしている。このとき、還元剤噴射弁から液体還元剤が噴射されることのないように制御されることから、還元剤噴射弁の噴孔に再び液体還元剤が付着し結晶化するおそれがない。したがって、回収制御の終了時に還元剤供給通路内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプを停止させた後において、貯蔵タンク内の液体還元剤がポンプ側に吸い戻されることを防ぐことができる。

また、本発明のさらに別の態様は、上述したいずれかの還元剤回収制御を実行可能に構成された電子制御装置である。
すなわち、本発明の電子制御装置は、還元剤の回収制御時に還元剤供給通路内が過大な負圧状態になると、一旦還元剤供給通路内を昇圧して、その圧力によって噴孔の詰まりを解消し、回収制御を再開することとしている。このとき、還元剤噴射弁から液体還元剤が噴射されることのないように制御されることから、還元剤噴射弁の噴孔に再び液体還元剤が付着し結晶化するおそれがない。したがって、回収制御の終了時に還元剤供給通路内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプを停止させた後において、貯蔵タンク内の液体還元剤がポンプ側に吸い戻されることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係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。 電子制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る還元剤回収制御方法を説明するために示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る詰まり解消制御を説明するためのフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態に係る詰まり解消制御を説明するためのフローチャート図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明の還元剤回収制御方法、及び、還元剤回収制御装置、並びに、電子制御装置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。

［第１の実施の形態］
１．排気浄化装置の全体構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る還元剤回収制御を実行可能な還元剤供給装置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。本実施の形態の還元剤供給装置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。

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検出手段として、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。本実施の形態にかかる還元剤供給装置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、本実施の形態にかかる還元剤供給装置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。本実施の形態において、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。本実施の形態においては、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。

液体還元剤の噴射制御時においては、圧力センサ３１によって検出される第２の供給通路２８内の圧力値（以下、この値を「検出圧力」と称する。）Ｐｕが、あらかじめ設定された所定の目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持されるように、ポンプ２３の出力がフィードバック制御される。具体的に、第２の供給通路２８に圧送される液体還元剤を、リターン通路２９を介して貯蔵タンク２１に循環させながら、ＥＣＵ４０は、第２の供給通路２８に設けられた圧力センサ３１によって検出される検出圧力Ｐｕと、あらかじめ設定された所定の目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとの差分ΔＰｕに基づいてポンプ２３の出力をＰＩＤ制御する。また、液体還元剤を逆方向に流して、貯蔵タンク２１に回収する場合においては、基本的に出力を一定としてポンプ２３の駆動制御が行われる。

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。本実施の形態において、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。ただし、排気熱等の影響によって還元剤噴射弁２５の噴孔部分で液体還元剤の水分が蒸発して液体還元剤が結晶化し、噴孔が詰まると、還元剤噴射弁２５や第２の供給通路２８内の液体還元剤を貯蔵タンク２１内に回収することが困難となる。本実施の形態の還元剤供給装置２０では、還元剤噴射弁２５の噴孔の詰まりが生じた場合に、これを解消しながら液体還元剤の回収を実行するようになっている。

３．電子制御装置（ＥＣＵ）
（１）電子制御装置の構成
図２は、本実施形態のＥＣＵ４０のうちの液体還元剤の回収制御に関連する部分について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、回収制御指示部４１と、流路切換弁制御部４３と、ポンプ駆動制御部４５と、還元剤噴射弁駆動制御部４７と、詰まり解消制御部４９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（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）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のセンサ値が入力され、検出圧力Ｐｕ等の値が記憶素子に記憶されるようになっている。

流路切換弁駆動制御部４３、ポンプ駆動制御部４５、還元剤噴射弁駆動制御部４７は、それぞれ、後述する回収制御指示部４１及び詰まり解消制御部４９からの指令に従って、流路切換弁駆動回路、ポンプ駆動回路、還元剤噴射弁駆動回路に対して指令信号を出力する。

回収制御指示部４１は、例えば、内燃機関のキースイッチがオフになったことをきっかけとして、液体還元剤の回収制御を開始する。具体的に、回収制御指示部４１は、流路切換弁３３を通電状態として、液体還元剤が逆方向に流れるようにするとともに、ポンプ２３の出力を、あらかじめ定めた所定の出力で維持する。そして、還元剤噴射弁２５を開弁状態にする。これにより、第２の供給通路２８内は負圧状態になり、第２の供給通路２８及び還元剤噴射弁２５内に残留する液体還元剤が貯蔵タンク２１内に回収される。このとき、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内に導入可能になっているために、液体還元剤の回収が容易に行われる。

本実施の形態において、還元剤噴射弁駆動制御部４７は、流路切換弁３３への通電及びポンプ２３の出力を所定値に固定した後、少し遅れて、つまり、第２の供給通路２８内が負圧になった後に、還元剤噴射弁２５を開弁状態にするようになっている。したがって、液体還元剤が排気通路１１内に漏れることがない。なお、液体還元剤の回収制御時におけるポンプ２３の出力は、可変となっていてもよい。

また、本実施の形態において、回収制御指示部４１は、あらかじめ定められた所定の時期に回収制御を終了する。例えば、還元剤噴射弁２５が開弁された状態で液体還元剤を逆方向に流す時間が、連続して所定時間以上経過したときに、回収制御を終了するように構成することができる。液体還元剤の回収制御を終了させる際には、ポンプ２３の駆動及び流路切換弁３３への通電を停止して、第２の供給通路２８内が大気圧に復帰する時期に、還元剤噴射弁２５への通電を停止させる。

詰まり解消制御部４９は、液体還元剤の回収制御中において、第２の供給通路２８内の負圧が過大になっていないかを監視し、過大な負圧が生じたときには、還元剤噴射弁２５の噴孔に詰まりが生じたものと推定して、詰まりを解消する制御の実行指令を生成する。具体的には、詰まり解消制御部４９は、第２の供給通路２８内に過大な負圧が発生すると、流路切換弁４３への通電を停止し、液体還元剤が流れる方向を正方向に切り換えることで、液体還元剤を第２の供給通路２８内に再充填し、その際に第２の供給通路２８内に発生する正圧によって噴孔に生じた詰まりを解消する制御を実行するようになっている。

（２）還元剤回収制御方法
次に、ＥＣＵ４０によって実行される本実施の形態の還元剤回収制御方法の具体例について、図３及び図４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回収制御方法は、内燃機関の停止時において常時実行されるものとなっている。

まず、ＥＣＵ４０は、図３のステップＳ１において内燃機関のイグニションスイッチのオフ信号を検知すると、ステップＳ２において、流路切換弁３３に通電を開始し、液体還元剤の流れる方向を逆方向に切り換えた後、還元剤噴射弁２５を通電状態にして開弁させる。ポンプ２３は駆動状態となっているために、液体還元剤が貯蔵タンク２１内に回収され始めるとともに、第２の供給通路２８には還元剤噴射弁２５の噴孔を介して、空気（排ガス）が導入される。このとき、流路切換弁３３を切換えた後、還元剤噴射弁２５の開弁時期を遅らせることにより、排気通路１１内に液体還元剤が漏出するおそれを低減することができる。ただし、開弁時期を遅らせることは必須の事項ではない。

次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３においてタイマＡのカウントを開始した後、ステップＳ４において、タイマＡの値があらかじめ定めた閾値Ｔ１に到達するまで待機する。この閾値Ｔ１は、第２の供給通路２８内の検出圧力Ｐｕが十分に低下して安定する時間に設定される。ステップＳ４でタイマＡの値が閾値Ｔ１に到達した後、今度は、ステップＳ５において、ＥＣＵ４０は検出圧力Ｐｕが安定しているか、すなわち、検出圧力Ｐｕに大きな変動が見られないかを判別する。具体的な判別方法は限定されるものではないが、例えば、所定の期間内での検出圧力Ｐｕの振幅が所定範囲内であるかを判定することで、検出圧力Ｐｕの安定状態を判別することができる。検出圧力Ｐｕの安定状態を認識するのは、還元剤噴射弁２５の詰まりを精度よく判別できるようにするためである。

ステップＳ５において検出圧力Ｐｕが安定するまで待機し、検出圧力Ｐｕが安定していると判定されると、ＥＣＵ４０は、ステップＳ６に進み、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｕ１を超えているか否かを判別する。この下限閾値Ｐｕ１は、還元剤噴射弁２５の詰まりが生じていない状態でポンプ２３によって液体還元剤を吸い戻した場合の最小の値（負の値）として設定される。換言すれば、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｕ１を超えている場合には還元剤噴射弁２５の詰まりが生じていない、と判別できるような値をあらかじめ求めて、下限閾値Ｐｕとして設定される。

ステップＳ６において検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｕ１以下の場合（Ｎｏ判定）には、第２の供給通路２８内に過大な負圧が生じており、還元剤噴射弁２５に詰まりが生じていると推定できることから、ＥＣＵ４０は、ステップＳ９に進み、詰まり解消制御を実行する。

図４は、本実施の形態にかかる還元剤回収制御方法の詰まり解消制御のフローチャートを示している。
この例では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１において、還元剤噴射弁２５及び流路切換弁３３への通電を停止して、還元剤噴射弁２５を閉弁するとともに液体還元剤が流れる方向を正方向に切り換える。これにより、液体還元剤が第２の供給通路２８内に再充填され、第２の供給通路２８内が昇圧し始める。ただし、還元剤噴射弁２５は閉じられており、液体還元剤が排気通路１１内に噴射されることはない。

次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１２において、検出圧力Ｐｕがあらかじめ設定された閾値Ｐｕ２を超えるまで待機する。閾値Ｐｕ２は、その圧力下で還元剤噴射弁２５を開弁したときに、噴孔部分で結晶化している還元剤をその圧力によって除去することができる正の値に設定される。検出圧力Ｐｕが閾値Ｐｕ２を超えた場合には、ＥＣＵ４０はステップＳ１３に進み、還元剤噴射弁２５を開弁させる。これにより、液体還元剤の噴射が生じないように還元剤噴射弁２５の噴孔部分で結晶化した還元剤が吹き飛ばされ、詰まりが除去される。

その後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１４において、流路切換弁３３への通電を再開し、液体還元剤が逆方向に流れるようにして、詰まり解消制御を終了する。このとき、流路切換弁３３への通電を再開する時期は、例えば、還元剤噴射弁２５の開弁から０．５〜１．５秒程度の短時間に設定され、開弁中において第２の供給通路２８内の空気（排ガス）が噴き出す一方、液体還元剤が噴射されないようにされる。この時間は、第２の供給通路２８の長さや容量等、液体還元剤の充填開始後、還元剤噴射弁２５に液体還元剤が到達するまでの時間を考慮して設定することができる。

図３に戻り、ステップＳ９の詰まり解消制御が終了した後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１０でタイマＡの値をリセットし、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３以下のフローを繰り返し行う。そして、ステップＳ６において検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｕ１を超えている場合（Ｙｅｓ判定）には、還元剤噴射弁２５の詰まりが発生しておらず、液体還元剤の回収が正常に行われている状態と推定され、ＥＣＵ４０はステップＳ７に進み、タイマＡの値が閾値Ｔ２に到達するまで待機する。この閾値Ｔ２は、第１の供給通路２７、第２の供給通路２８、ポンプ２３、還元剤噴射弁２５等からなる還元剤供給経路の全容量を考慮して、ポンプ２３によって液体還元剤の回収を完了できる時間として設定される。

そして、タイマＡの値が閾値Ｔ２に到達した場合には、液体還元剤の回収が完了したとして、ステップＳ８に進み、流路切換弁３３、還元剤噴射弁２５、及びポンプ２３への通電をオフにして、還元剤回収制御を終了し、本ルーチンを終了する。

５．効果
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態にかかる還元剤回収制御方法は、還元剤の回収制御時に第２の供給通路２８内が過大な負圧状態になると、一旦第２の供給通路２８内を昇圧して、その圧力によって噴孔の詰まりを解消し、回収制御を再開することとしている。このとき、還元剤噴射弁２５が開弁された後、液体還元剤が逆方向に流されるまでの時間を短くして、液体還元剤が噴射されることのないように制御されることから、還元剤噴射弁２５の噴孔に再び液体還元剤が付着し結晶化するおそれがない。したがって、回収制御の終了時に第２の供給通路２８内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプ２３を停止させた後において、貯蔵タンク２１内の液体還元剤がポンプ２３側に吸い戻されることを防ぐことができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤回収制御方法は、第２の供給通路２８の昇圧開始時には一旦前記還元剤噴射弁２５を閉弁し、第２の供給通路２８内が正圧になった後に還元剤噴射弁２５を短時間開弁することにより、噴孔の詰まりを解消することとしている。したがって、内部圧力が確実に正圧になった状態で短時間で噴孔の詰まりを除去しやすくなり、液体還元剤が噴射されるおそれを低減することができる。

また、本発明の第１の実施の形態にかかる還元剤供給装置２０及び電子制御装置４０は、上述した還元剤回収制御方法を実行可能に構成されているため、回収制御の終了時に第２の供給通路２８内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプ２３を停止させた後において、貯蔵タンク２１内の液体還元剤がポンプ２３側に吸い戻されることを防ぐことができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる還元剤回収制御方法は、ＥＣＵ４０によって実行される詰まり解消制御の内容が第１の実施の形態の場合と異なっている。したがって、ＥＣＵ４０によって実行される詰まり解消制御以外の還元剤供給装置の構成は、第１の実施の形態の場合と同様とすることができる。以下、詰まり解消制御の内容を中心に説明する。

図５は、本実施の形態にかかる還元剤回収制御方法の詰まり解消制御のフローチャートを示している。すなわち、このフローチャートは、第１の実施の形態において説明した図３のフローチャートにおけるステップＳ９の内容を具体的に示すものであって、第１の実施の形態において示した図４に置き換わるものである。

この例では、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２１において、還元剤噴射弁２５に発生していると推定される詰まりが、部分詰まりであるか否かを判別する。すなわち、図３のフローチャートにおけるステップＳ６において、第２の供給通路２８内に過大負圧が生じており、還元剤噴射弁２５に何らかの詰まりが生じていると推定される状況で、その詰まりが、部分詰まりか完全詰まりかを判別する。完全詰まりとは、還元剤噴射弁２５の全ての噴孔が閉塞された状態を指し、部分詰まりとは、還元剤噴射弁２５の一部の噴孔が閉塞された状態を指す。

具体的には、図３のフローチャートにおけるステップＳ６の閾値Ｐｕ１を、少なくとも部分詰まりを判別可能な値（負の値）として詰まり解消制御に移行可能とする一方、図５のステップＳ２１では、その閾値Ｐｕ１よりも小さい閾値Ｐｕ３（負の値）と検出圧力Ｐｕとの比較をして、完全詰まりか部分詰まりかの切り分けを行う。つまり、ここでの閾値Ｐｕ３が、第１の実施の形態における閾値Ｐｕ１と同等の意味を持つことになる。

ステップＳ２１において完全詰まりであると判定された場合（Ｙｅｓ判定）、すなわち、検出圧力Ｐｕ≦閾値Ｐｕ３の場合には、ステップＳ２２に進み、還元剤噴射弁２５に通電したまま流路切換弁３３への通電を停止して、液体還元剤が流れる方向を正方向に切り換えた後、ステップＳ２３においてタイマＢのカウントを開始する。これにより、液体還元剤が第２の供給通路２８内に再充填され、第２の供給通路２８内が昇圧し始めるが、還元剤噴射弁２５は完全詰まりの状態であり、液体還元剤が排気通路１１内に噴射されることはない。

次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２４において、検出圧力Ｐｕの上昇速度の勾配が低下したか否かを判別する。完全に詰まっていた噴孔の詰まりが解消されるときには第２の供給通路２８内で還元剤噴射弁２５側に押し込められていた空気（排ガス）が噴き出して圧力上昇速度が低下することを利用して、詰まりの解消を検知しようとするものである。具体的には、現在の検出圧力Ｐｕと一回又は複数回前の検出圧力Ｐｕとの差分を継続的に記録しておき、その差分が所定以上小さくなったときに、詰まりが解消されたと推定することができる。判定の基準は、適切な値に適宜設定される。

ステップＳ２４で圧力上昇勾配が低下しないで上昇し続けている場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ２５に進み、ＥＣＵ４０は、タイマＢの値が閾値Ｔ３に到達しているか否かを判別する。この閾値Ｔ３は、詰まり解消制御が著しく長時間にならないように設けられる値であって、適宜の値に設定することができる。タイマＢの値が閾値Ｔ３に到達するまでは、ステップＳ２４に戻って圧力上昇勾配を監視する。一方、タイマＢの値が閾値Ｔ３に到達した場合（Ｙｅｓ判定）には、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２６でタイマＢの値をリセットした後、ステップＳ２７において流路切換弁３３への通電を再開して、詰まり解消制御を一旦終了する。

一方、ステップＳ２４で圧力上昇勾配が低下した場合（Ｙｅｓ判定）には、還元剤噴射弁２５の詰まりが解消されたと推定されるため、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２６でタイマＢの値をリセットした後、ステップＳ２７において流路切換弁３３への通電を再開して、詰まり解消制御を終了する。

また、上述のステップＳ２１において完全詰まりではないと判定された場合（Ｎｏ判定）、すなわち、検出圧力Ｐｕ＞閾値Ｐｕ３の場合には、第１の実施の形態の詰まり解消制御の場合と同様に、ステップＳ２８で流路切換弁３３及び還元剤噴射弁２５への通電を停止した後、ステップＳ２９において、検出圧力Ｐｕが閾値Ｐｕ２（正圧）を超えるまで待機する。そして、検出圧力Ｐｕが閾値Ｐｕ２を超えたときに、ＥＣＵ４０は還元剤噴射弁２５を短時間開弁して詰まりを除去した後、ステップＳ２７で流路切換弁３３への通電を再開して詰まり解消制御を終了する。

本実施の形態においては、液体還元剤の回収制御中に、検出圧力Ｐｕが閾値Ｐｕ１以下となるたびに、図５のフローチャートに沿って詰まり解消制御が実行され、還元剤噴射弁２５の噴孔部分での液体還元剤の結晶化による詰まりが解消される。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態にかかる還元剤回収制御方法は、第１の実施の形態にかかる還元剤回収制御方法と同様に、還元剤の回収制御時に第２の供給通路２８内が過大な負圧状態になると、一旦第２の供給通路２８内を昇圧して、その圧力によって噴孔の詰まりを解消し、回収制御を再開することとしている。このとき、還元剤噴射弁２５が開弁あるいは詰まりが解消された後、液体還元剤が逆方向に流されるまでの時間を短くして、液体還元剤が噴射されることのないように制御されることから、還元剤噴射弁２５の噴孔に再び液体還元剤が付着し結晶化するおそれがない。したがって、回収制御の終了時に第２の供給通路２８内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプ２３を停止させた後において、貯蔵タンク２１内の液体還元剤がポンプ２３側に吸い戻されることを防ぐことができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤回収制御方法は、検出圧力Ｐｕが閾値Ｐｕ３未満となることで還元剤噴射弁２５の全ての噴孔が詰まっていると推定される場合には、還元剤噴射弁２５の開弁状態を維持したまま、昇圧を開始することとしている。したがって、全ての噴孔が詰まっているような場合には、還元剤噴射弁２５の開閉動作を行わずに済むため、制御を簡素化することができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤回収制御方法は、昇圧開始後、第２の供給通路２８内に圧力上昇勾配の低下が現れた後に液体還元剤の回収制御を再開することとしている。したがって、噴孔の詰まりが解消されたことを認識した上で、回収制御を再開することができる。

また、本発明の第２の実施の形態にかかる還元剤供給装置２０及び電子制御装置４０は、上述した還元剤回収制御方法を実行可能に構成されているため、回収制御の終了時に第２の供給通路２８内の負圧度合いが著しく大きくなることがなくなり、ポンプ２３を停止させた後において、貯蔵タンク２１内の液体還元剤がポンプ２３側に吸い戻されることを防ぐことができる。

［他の実施の形態］
これまでに説明した第１及び第２の実施の形態は、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、第１の実施の形態で、第２の供給通路２８内の昇圧を再開した後、あるいは、第２の実施の形態で、部分詰まりが生じていると推定されて、第２の供給通路２８内の昇圧を再開した後に、流路切換弁３３への通電を再開して液体還元剤の回収を再開する時期を、開弁後の圧力を監視して決めるようにしてもよい。具体的には、第２の実施の形態において完全詰まりが生じていると推定されて第２の供給通路２８内の昇圧を再開した場合と同様にすることができる。ただし、この場合には、完全詰まりの場合と比べて、圧力の上昇速度の勾配の低下度合いは小さいと考えられることから、判定に用いる基準値を小さくする必要がある。

また、圧力上昇速度の勾配の変化に応じて、詰まり解消制御を終了させる場合において、第１の実施の形態では、第２の供給通路２８内の昇圧を再開した後、あるいは、第２の実施の形態では、部分詰まりが生じていると推定されて、第２の供給通路２８内の昇圧を再開した後、所定時間経過しても圧力上昇速度の勾配の変化が見られない場合には、一旦詰まり解消制御を中止するようにしてもよい。これにより、詰まり解消制御に要する時間が無駄に長くなることを防ぐことができる。

Claims (7)

1. 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、還元剤供給通路を介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した後、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ための還元剤回収制御方法において、
   前記内燃機関の停止時に前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を減圧するとともに前記還元剤噴射弁を開弁して前記液体還元剤を回収し、
   前記還元剤供給通路内の圧力が所定の閾値未満となったときには、前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を昇圧するとともに、前記還元剤噴射弁の開弁状態で前記液体還元剤の噴射が生じないように前記還元剤供給通路内の圧力を利用して前記還元剤噴射弁の噴孔の詰まりを解消した後に、前記液体還元剤の回収制御を再開することを特徴とする還元剤回収制御方法。
2. 前記還元剤供給通路の昇圧開始時には一旦前記還元剤噴射弁を閉弁し、前記還元剤供給通路内が正圧になった後に前記還元剤噴射弁を短時間開弁することにより、前記噴孔の詰まりを解消することを特徴とする請求項１に記載の還元剤回収制御方法。
3. 前記圧力が所定の閾値未満となることで前記還元剤噴射弁の全ての噴孔が詰まっていると推定される場合には、前記還元剤噴射弁の開弁状態を維持したまま、前記昇圧を開始することを特徴とする請求項１に記載の還元剤回収制御方法。
4. 前記昇圧開始後、前記還元剤供給通路内に圧力上昇勾配の低下が現れた後に前記液体還元剤の回収制御を再開す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回収制御方法。
5. 前記還元剤供給通路内が正圧になった後に前記還元剤噴射弁を開弁してから、又は、前記還元剤供給通路内の昇圧開始時から所定時間が経過しても前記圧力上昇勾配の低下が現れないときには、前記昇圧を中止し、前記回収制御を再開することを特徴とする請求項４に記載の還元剤回収制御方法。
6. 液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するポンプと、還元剤供給通路を介して圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプ及び前記還元剤噴射弁の駆動制御を行う電子制御装置と、を備え、前記内燃機関の停止時に前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行可能な還元剤供給装置において、
   前記電子制御装置は、前記内燃機関の停止時に前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を減圧するとともに前記還元剤噴射弁を開弁して前記液体還元剤を回収し、
   前記還元剤供給通路内の圧力が所定の閾値未満となったときには、前記ポンプによって前記還元剤供給通路内を昇圧するとともに、前記還元剤噴射弁の開弁状態で前記液体還元剤の噴射が生じないように前記還元剤供給通路内の圧力を利用して前記還元剤噴射弁の噴孔の詰まりを解消した後に、前記液体還元剤の回収制御を再開するように構成されてなることを特徴とする還元剤供給装置。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤回収制御を実行可能に構成された電子制御装置。

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