WO2013161044A1 - 内燃機関の添加剤供給装置 - Google Patents

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WO2013161044A1
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太田　裕彦
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トヨタ自動車 株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an additive supply device that supplies an additive to an exhaust passage of an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 there is known an apparatus for supplying an additive to a catalyst that purifies nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas.
  • This additive supply device includes a tank for storing urea water as an additive used for NOx purification in the catalyst, an injection valve for injecting the additive in the tank into the exhaust passage during engine operation, And an additive passage for supplying the additive to the injection valve.
  • the injection supply of the additive is also stopped.
  • the additive freezes and its volume increases, which may damage the additive passage.
  • recovery control is performed to recover the additive in the additive passage to the tank after the engine is stopped.
  • foreign matter such as deposits may adhere to the vicinity of the injection hole of the injection valve that injects the additive. If collection control is performed with foreign matter adhering to the periphery of the injection hole, the foreign matter may be sucked into the injection valve and bitten by the valve portion of the injection valve.
  • the present invention has been made in view of such conventional circumstances, and an object of the invention is to suppress biting of foreign matters in the injection valve when performing additive recovery control.
  • the present invention provides a tank for storing an additive, an injection valve for injecting the additive into an exhaust passage of an internal combustion engine, and an additive passage for supplying the additive in the tank to the injection valve.
  • an additive supply device for an internal combustion engine comprising: a control unit that performs collection control for collecting the additive in the additive passage in a tank after the engine is stopped. The said control part starts collection
  • the additive injection from the injection valve is performed, so that foreign matters such as deposits attached around the injection hole of the injection valve are blown away. Since the collection control is started after the preliminary operation for removing the foreign matter around the injection hole in this way, it is possible to suppress the foreign matter from being sucked into the injection valve by executing the collection control. Therefore, it becomes possible to suppress the biting of foreign matter at the injection valve when performing additive recovery control.
  • the control unit opens and closes the injection valve during execution of the recovery control.
  • the foreign matter caught in the valve portion of the injection valve is crushed by the opening / closing operation of the injection valve, that is, the opening / closing operation of the valve portion of the injection valve, the foreign matter caught in the valve portion of the injection valve is removed. Can be removed.
  • the control unit starts the opening / closing operation of the injection valve after the additive injection after the engine is stopped and before the recovery control is started. In this case, since the opening / closing operation of the injection valve is started before the collection control is started, the foreign matter can be crushed from the time when the collection control is started, and the foreign matter is caught in the valve portion. This can be solved immediately after the start of the collection control.
  • the injection pressure of the injection valve when the additive injection is performed after the engine is stopped is increased as the amount of deposit attached to the injection valve increases.
  • the greater the amount of deposit attached to the injection valve the higher the injection pressure during additive injection after engine stop.
  • the force by which an additive blows off a foreign material becomes strong, so that injection pressure is raised.
  • the spray range of the additive sprayed from the spray hole becomes wider as the spray pressure is increased, it becomes possible to blow off a wider range of deposits. Therefore, according to this configuration, even when the deposit amount is large, the deposit can be removed from the periphery of the injection hole of the injection valve.
  • the injection time when the additive injection is performed after the engine is stopped is made longer as the amount of deposit attached to the injection valve is larger. In this case, as the amount of deposit adhering to the injection valve increases, the execution time of the additive injection is lengthened and more deposit is blown off. Therefore, even when the deposit amount is large, the deposit can be removed from the vicinity of the injection hole of the injection valve.
  • the amount of deposit adhering to the injection valve tends to increase as the operating time of the internal combustion engine increases. Further, the amount of deposit attached to the injection valve tends to increase as the travel distance of the vehicle equipped with the internal combustion engine increases. Further, the amount of deposits adhering to the injection valve tends to increase as the exhaust gas temperature increases. Therefore, the amount of deposit attached to the injection valve can be estimated based on the operation time of the internal combustion engine, the travel distance of the vehicle, or the exhaust temperature.
  • the conceptual diagram which shows the relationship between travel distance and exhaust temperature, and target injection pressure.
  • the engine 1 is provided with a plurality of cylinders # 1 to # 4.
  • a plurality of fuel injection valves 4 a to 4 d are attached to the cylinder head 2. These fuel injection valves 4a to 4d inject fuel into the combustion chambers of the corresponding cylinders # 1 to # 4.
  • the cylinder head 2 is provided with intake ports for introducing fresh air into the cylinders and exhaust ports 6a to 6d for discharging combustion gas to the outside of the cylinders corresponding to the cylinders # 1 to # 4. It has been.
  • the fuel injection valves 4a to 4d are connected to a common rail 9 for accumulating high-pressure fuel.
  • the common rail 9 is connected to the supply pump 10.
  • the supply pump 10 sucks fuel in the fuel tank and supplies high-pressure fuel to the common rail 9.
  • the high-pressure fuel supplied to the common rail 9 is injected into the cylinders from the fuel injection valves 4a to 4d when the fuel injection valves 4a to 4d are opened.
  • the intake manifold 7 is connected to the intake port.
  • the intake manifold 7 is connected to the intake passage 3.
  • An intake throttle valve 16 for adjusting the intake air amount is provided in the intake passage 3.
  • the intake throttle valve 16 is adjusted in opening degree by an actuator 17.
  • Exhaust manifold 8 is connected to exhaust ports 6a-6d.
  • the exhaust manifold 8 is connected to the exhaust passage 26.
  • a turbocharger 11 for supercharging the intake air introduced into the cylinder using the exhaust pressure.
  • An intercooler 18 is provided in the intake passage 3 between the intake side compressor of the turbocharger 11 and the intake throttle valve 16. The intercooler 18 cools the intake air whose temperature has risen due to supercharging of the turbocharger 11.
  • a first purification member 30 for purifying exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the exhaust side turbine of the turbocharger 11. Inside the first purification member 30, an oxidation catalyst 31 and a DPF catalyst 32 are arranged in series with respect to the flow direction of the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 31 carries a catalyst for oxidizing HC in the exhaust.
  • the DPF catalyst 32 is a filter that collects PM (particulate matter) in the exhaust gas and is composed of a porous ceramic, and further supports a catalyst for promoting oxidation of PM. .
  • the PM in the exhaust gas is collected when it passes through the porous wall of the DPF catalyst 32.
  • a fuel addition valve 5 for supplying fuel as an additive to the oxidation catalyst 31 and the DPF catalyst 32 is provided in the vicinity of the collecting portion of the exhaust manifold 8.
  • the fuel addition valve 5 is connected to the supply pump 10 through a fuel supply pipe 27.
  • the position of the fuel addition valve 5 can be changed as appropriate as long as it is in the exhaust system and upstream of the first purification member 30.
  • a second purification member 40 that purifies the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the first purification member 30.
  • a selective reduction type NOx catalyst hereinafter referred to as SCR catalyst 41 is disposed as an exhaust purification catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust using a reducing agent.
  • a third purification member 50 for purifying the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the second purification member 40. Inside the third purification member 50, an ammonia oxidation catalyst 51 for purifying ammonia in the exhaust is disposed.
  • the engine 1 is provided with a urea water supply mechanism 200 that supplies urea water as a reducing agent to the SCR catalyst 41.
  • the urea water supply mechanism 200 is connected to a tank 210 that stores urea water, a urea injection valve 230 that injects urea water into the exhaust passage 26, a urea injection valve 230, and the tank 210.
  • the additive passage 240 supplies the urea injection valve 230 to the urea injection valve 230, the pump 220 provided in the middle of the additive passage 240, and the like.
  • the urea injection valve 230 is provided in the exhaust passage 26 between the first purification member 30 and the second purification member 40, and the injection hole is opened toward the SCR catalyst 41.
  • the valve portion of the urea injection valve 230 is opened, urea water is injected into the exhaust passage 26 via the additive passage 240.
  • the pump 220 is an electric pump, and at the time of normal rotation, the urea water is fed from the tank 210 toward the urea injection valve 230.
  • urea water is sent from the urea injection valve 230 toward the tank 210. That is, during reverse rotation of the pump 220, urea water is collected from the urea injection valve 230 and the additive passage 240 and returned to the tank 210.
  • the injection pressure of the urea injection valve 230 is variably controlled by controlling the discharge amount of the pump 220.
  • a dispersion plate 60 is provided in the exhaust passage 26 between the urea injection valve 230 and the SCR catalyst 41 to promote atomization of the urea water by dispersing the urea water injected from the urea injection valve 230. It has been.
  • the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an EGR device).
  • This EGR device is a device that reduces the combustion temperature in the cylinder by introducing a part of the exhaust gas into the intake air, thereby reducing the amount of NOx generated.
  • This exhaust gas recirculation device includes an EGR passage 13 that communicates the intake passage 3 and the exhaust manifold 8, an EGR valve 15 provided in the EGR passage 13, an EGR cooler 14, and the like.
  • the opening degree of the EGR valve 15 the exhaust gas recirculation amount introduced into the intake passage 3 from the exhaust passage 26, that is, the so-called external EGR amount is adjusted. Further, the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR passage 13 is lowered by the EGR cooler 14.
  • the engine 1 is equipped with various sensors and switches for detecting the engine operating state.
  • the air flow meter 19 detects the intake air amount GA in the intake passage 3.
  • the throttle valve opening sensor 20 detects the opening of the intake throttle valve 16.
  • the engine rotation speed sensor 21 detects the rotation speed of the crankshaft, that is, the engine rotation speed NE.
  • the accelerator operation amount sensor 22 detects an amount of depression of an accelerator pedal (accelerator operation member), that is, an accelerator operation amount ACCP.
  • the outside air temperature sensor 23 detects the outside air temperature THout.
  • the vehicle speed sensor 24 detects the vehicle speed SPD of the vehicle on which the engine 1 is mounted.
  • the ignition switch 25 detects a start operation and a stop operation of the engine 1 by a vehicle driver.
  • the first exhaust temperature sensor 100 provided upstream of the oxidation catalyst 31 detects the first exhaust temperature TH1 that is the exhaust temperature before flowing into the oxidation catalyst 31.
  • the differential pressure sensor 110 detects the pressure difference ⁇ P between the exhaust pressure upstream and downstream of the DPF catalyst 32.
  • a second exhaust temperature sensor 120 and a first NOx sensor 130 are provided upstream of the urea injection valve 230.
  • the second exhaust temperature sensor 120 detects a second exhaust temperature TH2, which is the exhaust temperature before flowing into the SCR catalyst 41.
  • the first NOx sensor 130 detects a first NOx concentration N1, which is the NOx concentration in the exhaust before flowing into the SCR catalyst 41.
  • a second NOx sensor 140 that detects a second NOx concentration N2 that is the NOx concentration in the exhaust gas that has passed through the SCR catalyst 41 is provided.
  • the outputs of these various sensors are input to a control device 80 as a control unit.
  • the control device 80 includes a central processing control device (CPU), a read-only memory (ROM) that stores various programs and maps in advance, a random access memory (RAM) that temporarily stores CPU calculation results, a timer counter, an input
  • the microcomputer is mainly configured with an interface, an output interface, and the like.
  • this control device 80 for example, fuel injection amount control / fuel injection timing control of the fuel injection valves 4a to 4d and the fuel addition valve 5, discharge pressure control of the supply pump 10, and driving of the actuator 17 for opening and closing the intake throttle valve 16 Various controls of the engine 1 such as quantity control and opening control of the EGR valve 15 are performed.
  • control device 80 performs urea water addition control by the urea injection valve 230 as one of the exhaust gas purification controls.
  • a urea addition amount without excess or deficiency is calculated based on the engine operating state or the like in order to reduce the NOx discharged from the engine 1, and the calculated urea addition amount is injected from the urea injection valve 230.
  • the valve opening state of the urea injection valve 230 is controlled.
  • urea water is injected into the exhaust passage 26 in order to purify NOx.
  • urea water injection is also stopped.
  • the control device 80 performs recovery control for collecting the urea water in the additive passage 240 in the tank 210 after the engine is stopped.
  • the pump 220 is driven in the opposite direction to the urea water addition performed during engine operation, and the urea injection valve 230 is opened.
  • the urea water remaining in the urea injection valve 230 and the additive passage 240 is recovered in the tank 210.
  • foreign matter such as deposits may adhere around the injection hole of the injection valve for injecting the additive.
  • the recovery control is performed in a state where foreign matter such as deposits is attached around the injection hole of the urea injection valve 230, the foreign matter is sucked into the urea injection valve 230, and the foreign matter is collected at the valve portion of the urea injection valve 230. There is a risk of biting.
  • the collection process described below is performed to suppress biting of foreign matters in the urea injection valve 230 when performing the urea water recovery control. This collection process is executed by the control device 80.
  • urea injection from the urea injection valve 230 is started (S110).
  • This urea injection is for blowing off foreign matter around the injection hole of the urea injection valve 230, and the urea water injection amount per unit time and the injection pressure at this time are fixed values optimized by a prior experiment or the like. It is a value.
  • the urea injection time NT is a time that continues to be measured after the urea injection is started in step S110 until an affirmative determination is made in step S120, and is the execution time of the above-described urea injection that is performed after the engine is stopped.
  • the determination value ⁇ is a fixed value set by a prior experiment or the like, and an appropriate time is set as the urea injection execution time necessary to blow off the foreign matter around the injection hole of the urea injection valve 230.
  • step S120 When the urea injection time NT is less than the determination value ⁇ (S120: NO), the determination in step S120 is performed until the urea injection time NT becomes equal to or greater than the determination value ⁇ .
  • step S120 When it is determined in step S120 that the urea injection time NT is equal to or greater than the determination value ⁇ (S120: YES), urea injection is stopped in order to finish blowing off foreign matters by urea injection (S130).
  • step S140 the above-described urea water recovery control is started (S140).
  • the urea injection valve 230 is kept open until the recovery control is stopped.
  • This recovery time KT is a time that continues to be measured from when urea water recovery control is started in step S140 until an affirmative determination is made in step S150, and is the execution time of recovery control.
  • the determination value ⁇ is a fixed value set by a prior experiment or the like, and a time required for collecting the urea water in the urea injection valve 230 and the additive passage 240 in the tank 210 is set.
  • step S150 is performed until the recovery time KT becomes equal to or greater than the determination value ⁇ .
  • step S150 When it is determined in step S150 that the recovery time KT is equal to or greater than the determination value ⁇ (S150: YES), the recovery control started in step S140 is stopped (S160), and this process is terminated.
  • step S100 of the recovery process described above if it is determined that the engine has just stopped, urea injection from the urea injection valve 230 is started in the next step S110.
  • urea injection By performing this urea injection, foreign matters such as deposits attached around the injection hole of the urea injection valve 230 are blown away.
  • the recovery control is started in step S140. Therefore, it can suppress that a foreign material is inhaled in the urea injection valve 230 by execution of collection
  • the urea water recovery control is started after the urea is injected from the urea injection valve 230 after the engine is stopped. Therefore, it can suppress that a foreign material is inhaled in the urea injection valve 230 by execution of collection
  • urea injection is performed after the engine is stopped, so that foreign matter around the injection hole of the urea injection valve 230 is blown away.
  • the foreign matter is not sufficiently blown off by the urea injection, and the foreign matter remains around the injection hole, the foreign matter is sucked into the urea injection valve 230 when the recovery control is executed, and is sucked in. There is a risk that foreign matter will be caught in the valve portion of the urea injection valve 230.
  • urea injection is performed after the engine is stopped by performing the processes of steps S100 to S130 shown in FIG. Then, when urea injection after the engine is stopped is stopped (S130), thereafter, in the recovery processing of the present embodiment, opening / closing control of the urea injection valve 230 is started (S200). In this opening / closing control, the valve portion of the urea injection valve 230 is opened / closed. Note that the drive of the pump 220 is stopped during the execution of the opening / closing control.
  • the above-described urea water recovery control is then started (S210).
  • the recovery control started in step S210 the urea injection valve 230 is opened / closed until the opening / closing control is stopped in step S230 described later.
  • the urea injection valve 230 is kept open until the opening / closing control is stopped in step S230 until the recovery control is stopped in step S250 described later.
  • the number N of opening / closing operations is a numerical value that is continuously measured from the start of the opening / closing control in step S200 until the affirmative determination is made in step S220, and is a driving signal output from the control device 80 to the urea injection valve 230. Measured based on. For example, every time the drive signal changes from a valve opening signal to a valve closing signal, the number of times of opening and closing N is incremented by “1”.
  • the determination value ⁇ is a fixed value set by a prior experiment or the like, and the number of times necessary to pulverize the foreign matter caught in the valve portion of the urea injection valve 230 is set.
  • step S220 When the opening / closing frequency N is less than the determination value ⁇ (S220: NO), the determination in step S220 is performed until the opening / closing frequency N becomes equal to or greater than the determination value ⁇ .
  • step S220 When it is determined in step S220 that the opening / closing count N is equal to or greater than the determination value ⁇ (S220: YES), the opening / closing control of the urea injection valve 230 is stopped and the urea injection valve 230 is held in the open state. (S230).
  • step S240 it is determined whether or not the collection time KT is equal to or greater than the determination value ⁇ (S240).
  • the process in step S240 is the same as the process in step S150 described in the first embodiment.
  • the recovery time KT compared with the determination value ⁇ in step S240 is a time that continues to be measured from the start of urea water recovery control in step S210 until an affirmative determination is made in step S240.
  • the determination value ⁇ is the same value as the determination value ⁇ described in the first embodiment. That is, the determination value ⁇ is a fixed value set by a prior experiment or the like, and a time required for collecting the urea water in the urea injection valve 230 and the additive passage 240 in the tank 210 is set.
  • step S240 is performed until the collection time KT becomes equal to or greater than the determination value ⁇ .
  • step S240 When it is determined in step S240 that the recovery time KT is equal to or greater than the determination value ⁇ (S240: YES), the recovery control started in step S210 is stopped (S250), and this process is terminated.
  • step S200 opening / closing control of the urea injection valve 230
  • step S210 urea water is recovered in step S210.
  • Control is started.
  • step S230 the opening / closing control is stopped, and in step S250, the collection control is stopped.
  • the urea injection valve 230 is opened and closed during the execution of the recovery control.
  • the opening / closing control of the urea injection valve 230 is started in step S200, and then in step S210.
  • the urea water recovery control is started. That is, the opening / closing operation of the urea injection valve 230 is started after the urea injection after the engine is stopped until the recovery control is started.
  • the urea injection valve 230 is opened and closed during the execution of the recovery control. Therefore, even if a foreign matter bites into the valve portion of the urea injection valve 230, the foreign matter can be removed from the valve portion.
  • the injection pressure and the urea injection execution time when urea injection is performed after the engine is stopped are fixed values.
  • the amount of deposit adhering to the periphery of the injection hole of the urea injection valve 230 is not constant and varies variously.
  • the amount of deposit attached to the periphery of the injection hole of the urea injection valve 230 increases as the travel distance of the vehicle on which the engine 1 is mounted increases. Further, since the deposit is more easily generated as the exhaust temperature is higher, the amount of deposit attached to the periphery of the injection hole is larger as the exhaust temperature in the exhaust passage 26 is higher.
  • the more the deposit amount around the injection hole is estimated the higher the injection pressure when performing urea injection after engine stop and the longer the execution time of urea injection. I have to.
  • the target injection pressure P is set based on the travel distance TR and the exhaust temperature TH of the vehicle on which the engine 1 is mounted. (S300).
  • the travel distance TR is a travel distance during one trip, that is, a travel distance from when the engine is started to when the engine is stopped.
  • the exhaust gas temperature TH is an average value of the second exhaust gas temperature TH2 measured during engine operation.
  • the exhaust temperature TH may be a maximum value, a minimum value, or an integrated value of the second exhaust temperature TH2 measured during engine operation.
  • the target injection pressure P is variably set such that the longer the travel distance TR or the higher the exhaust gas temperature TH, the higher the target injection pressure P. Accordingly, the target injection pressure P when urea injection is performed after the engine is stopped is increased as the amount of deposit adhesion around the injection hole is estimated to be large.
  • a determination value ⁇ is set based on the travel distance TR and the exhaust temperature TH (S310). As described above, the determination value ⁇ is a value for determining the urea injection time NT. The longer the determination value ⁇ is set, the longer the urea injection execution time.
  • step S310 the determination value ⁇ is variably set so as to increase as the travel distance TR increases or the exhaust temperature TH increases. As a result, the longer the deposit amount around the injection hole is estimated, the longer the injection time when performing urea injection after the engine is stopped.
  • urea injection from the urea injection valve 230 is started (S110).
  • drive control of the pump 220 is performed so that the injection pressure of the urea injection valve 230 becomes the target injection pressure P.
  • the urea water injection amount per unit time at the time of urea injection is a fixed value optimized by a prior experiment or the like, but the urea per unit time is estimated as the deposit adhesion amount is estimated to be large.
  • the water injection amount may be variably set so as to increase.
  • step S120 When the urea injection time NT is less than the determination value ⁇ (S120: NO), the determination in step S120 is performed until the urea injection time NT becomes equal to or greater than the determination value ⁇ .
  • step S120 When it is determined in step S120 that the urea injection time NT is greater than or equal to the determination value ⁇ (S120: YES), the processing after step S130 shown in FIG. 2 is sequentially performed.
  • the target injection pressure P of the urea injection valve 230 when performing the urea injection after the engine is stopped is the deposit attached to the urea injection valve 230 by executing the process of step S300.
  • the determination value ⁇ for determining the urea injection time NT by executing the process of step S310 is set to a longer time as the amount of deposit attached to the urea injection valve 230 is larger.
  • the injection time when performing urea injection after the engine is stopped becomes longer as the amount of deposit adhering to the urea injection valve 230 is larger. That is, the larger the amount of deposit attached to the urea injection valve 230, the longer the urea injection execution time and the more deposit is blown off. Therefore, even when the deposit amount is large, the deposit can be removed from the vicinity of the injection hole of the urea injection valve 230.
  • the target injection pressure P of the urea injection valve 230 when performing urea injection after the engine is stopped is increased as the amount of deposit attached to the urea injection valve 230 increases. Accordingly, even when the deposit amount is large, the deposit can be removed from the vicinity of the injection hole of the urea injection valve 230.
  • the injection time when performing urea injection after the engine is stopped is made longer as the amount of deposit adhering to the urea injection valve 230 is larger. Accordingly, even when the deposit amount is large, the deposit can be removed from the vicinity of the injection hole of the urea injection valve 230.
  • each said embodiment can also be changed and implemented as follows.
  • the opening and closing operation of the urea injection valve 230 is started after the urea injection after the engine is stopped and before the recovery control is started.
  • the opening / closing operation of the urea injection valve 230 may be started simultaneously with the start of the recovery control. Further, the opening / closing operation of the urea injection valve 230 may be started after the collection control is started. Even in these modified examples, the foreign matter caught in the valve portion can be pulverized through the opening / closing operation of the urea injection valve 230.
  • the opening / closing operation of the urea injection valve 230 is ended before the recovery control is ended. However, the opening / closing operation of the urea injection valve 230 may be performed until the recovery control is ended.
  • the target injection pressure P and the determination value ⁇ are variably set based on the travel distance TR and the exhaust temperature TH.
  • the target injection pressure P and the determination value ⁇ may be variably set based only on the travel distance TR.
  • the target injection pressure P and the determination value ⁇ may be variably set based only on the exhaust temperature TH.
  • only the target injection pressure P may be variably set, or only the determination value ⁇ may be variably set.
  • the amount of deposit adhering to the urea injection valve 230 tends to increase as the operating time of the engine 1 increases. Therefore, the amount of deposit adhering to the urea injection valve 230 may be estimated based on the operation time of the engine 1, and in this case, the target injection pressure P is variably set so as to increase as the operation time increases. Or can be variably set so that the determination value ⁇ is long.
  • the collection process described in the third embodiment may be applied to the collection process of the second embodiment. That is, in the recovery process of the second embodiment, the target injection pressure P and the determination value ⁇ may be variably set based on the travel distance TR and the exhaust temperature TH.
  • ⁇ Urea water is used as the reducing agent, but other reducing agents may be used.
  • the additive supply apparatus of the present invention can be similarly applied even to an apparatus that supplies other additives.
  • the additive supply device is equipped with an injection valve that performs recovery control for recovering the additive in the additive passage into the tank after the engine is stopped and that may cause foreign matter to adhere to the periphery of the injection hole, the addition of the present invention
  • the agent supply device can be similarly applied.

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Abstract

　エンジン（１）は、尿素水を貯留するタンク（２１０）と、尿素水を排気通路（２６）に噴射する尿素噴射弁（２３０）と、タンク（２１０）の尿素水を尿素噴射弁（２３０）に供給する添加剤通路（２４０）と、を備えている。制御装置（８０）は、機関停止後に添加剤通路（２４０）内の尿素水をタンク（２１０）に回収する回収制御を行う。そして、制御装置（８０）は、機関停止後、尿素噴射弁（２３０）からの尿素噴射を行った後に回収制御を開始するとともに、回収制御の実行中に尿素噴射弁（２３０）を開閉動作させる。

Description

内燃機関の添加剤供給装置
　本発明は、内燃機関の排気通路に添加剤を供給する添加剤供給装置に関する。
　例えば特許文献１に記載されているように、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する触媒に対して添加剤を供給する装置が知られている。この添加剤供給装置は、触媒でのＮＯｘ浄化に利用する添加剤としての尿素水を貯留するタンクと、機関運転中にタンク内の添加剤を排気通路内に噴射する噴射弁と、タンク内の添加剤を噴射弁に供給する添加剤通路とを備えている。
　ところで、機関運転が停止されると添加剤の噴射供給も停止される。ここで、機関停止中において、添加剤通路に添加剤が残留していると、添加剤が凍結してその体積が増加することにより、添加剤通路が損傷するおそれがある。
　そこで、特許文献１に記載の装置では、機関停止後に添加剤通路内の添加剤をタンクに回収する回収制御を行うようにしている。
特許第４５７１９８２号公報
　ところで、添加剤を噴射する噴射弁の噴射孔周辺には、デポジット等の異物が付着することがある。噴射孔の周辺に異物が付着している状態で回収制御が行われると、異物が噴射弁内に吸い込まれ、噴射弁の弁部にて噛み込んでしまうおそれがある。
　この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加剤の回収制御を行うときの噴射弁での異物の噛み込みを抑えることにある。
　上記目的を達成するため、本発明は、添加剤を貯留するタンクと、添加剤を内燃機関の排気通路内に噴射する噴射弁と、タンク内の添加剤を噴射弁に供給する添加剤通路と、機関停止後に添加剤通路内の添加剤をタンクに回収する回収制御を行う制御部と、を備える、内燃機関の添加剤供給装置を提供する。前記制御部は、機関停止後、噴射弁に添加剤噴射を行わせた後に回収制御を開始する。
　本発明によれば、機関停止後、噴射弁からの添加剤噴射が行われることにより、噴射弁の噴射孔周辺に付着したデポジット等の異物が吹き飛ばされる。このようにして噴射孔周辺の異物を除去する事前動作を行った後に回収制御が開始されるため、回収制御の実行により異物が噴射弁内に吸い込まれることを抑えることができる。従って、添加剤の回収制御を行うときの噴射弁での異物の噛み込みを抑えるができるようになる。
　機関停止後の添加剤噴射にて噴射孔周辺の異物を十分に吹き飛ばすことができなかった場合には、回収制御の実行中に異物が噴射弁内に吸い込まれ、その吸い込まれた異物が同噴射弁の弁部に噛み込まれるおそれがある。
　そこで、本発明の一態様では、前記制御部は、回収制御の実行中に上記噴射弁を開閉動作させる。この場合には、噴射弁の弁部に噛み込まれた異物が、噴射弁の開閉動作、つまり噴射弁の弁部の開閉動作によって粉砕されるため、噴射弁の弁部に噛み込んだ異物を除去することができる。
　回収制御の実行中に弁部での異物の噛み込みが起きると、弁部での流路抵抗が増大するため、添加剤を回収するために必要な時間が長くなる。従って、回収制御の実行中における弁部での異物の噛み込みはできる限り早期に解消することが望ましい。そこで、本発明の一態様では、前記制御部は、機関停止後の上記添加剤噴射が終了してから回収制御が開始されるまでの間に噴射弁の上記開閉動作を開始する。この場合には、回収制御が開始される前から噴射弁の開閉動作が開始されているため、回収制御が開始された時点から異物の粉砕が可能になり、弁部での異物の噛み込みを回収制御の開始直後から解消することができるようになる。
　本発明の一態様では、機関停止後に上記添加剤噴射を行うときの噴射弁の噴射圧は、噴射弁に付着したデポジットの量が多いときほど高くされる。この場合には、噴射弁に付着したデポジットの量が多いときほど、機関停止後の添加剤噴射時における噴射圧が高められる。このようにして噴射圧が高められるほど、添加剤が異物を吹き飛ばす力は強くなる。また、噴射圧が高められるほど、噴射孔から噴射される添加剤の噴霧範囲が広くなるため、より広い範囲のデポジットを吹き飛ばすことも可能になる。従って、同構成によれば、デポジットの付着量が多いときでも、そのデポジットを噴射弁の噴射孔周辺から除去することができるようになる。
　本発明の一態様では、機関停止後に上記添加剤噴射を行うときの噴射時間は、噴射弁に付着したデポジットの量が多いときほど長くされる。この場合には、噴射弁に付着したデポジットの量が多いときほど、添加剤噴射の実行時間が長くされてより多くのデポジットが吹き飛ばされるようになる。そのため、デポジットの付着量が多いときでも、そのデポジットを噴射弁の噴射孔周辺から除去することができる。
　なお、噴射弁に付着するデポジットの量は、内燃機関の運転時間が長いほど多くなる傾向がある。また、噴射弁に付着するデポジットの量は、内燃機関を搭載した車両の走行距離が長いほど多くなる傾向がある。また、噴射弁に付着するデポジットの量は、排気温度が高いほど多くなる傾向がある。そこで、噴射弁に付着したデポジットの量は、内燃機関の運転時間や車両の走行距離、あるいは排気温度に基づいて推定することができる。
本本発明の第１実施形態の全体構成を示す模式図。 同実施形態における回収処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態における回収処理の一部の手順を示すフローチャート。 走行距離及び排気温度とデポジット付着量との関係を示す概念図。 第３実施形態における回収処理の一部の手順を示すフローチャート。 走行距離及び排気温度と目標噴射圧との関係を示す概念図。 走行距離及び排気温度と尿素噴射時間の判定値との関係を示す概念図。
（第１実施形態）
　以下、この発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を車両に搭載されたディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）に適用した第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
　図１に示すように、エンジン１には複数の気筒＃１～＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ～４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ～４ｄは対応する各気筒＃１～＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ～６ｄとが各気筒＃１～＃４に対応して設けられている。
　燃料噴射弁４ａ～４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ～４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ～４ｄから気筒内に噴射される。
　吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。この吸気絞り弁１６は、アクチュエータ１７にて開度が調整される。
　排気ポート６ａ～６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
　排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
　また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びＤＰＦ触媒３２が配設されている。
　酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、ＤＰＦ触媒３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のＰＭは、ＤＰＦ触媒３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。
　また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やＤＰＦ触媒３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。
　また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元剤を利用して排気中のＮＯｘを還元浄化する排気浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。
　さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。
　エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に還元剤としての尿素水を供給する尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素噴射弁２３０、尿素噴射弁２３０とタンク２１０とに接続されておりタンク２１０内の尿素水を尿素噴射弁２３０に供給する添加剤通路２４０、添加剤通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０等で構成されている。
　尿素噴射弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向かって開口されている。この尿素噴射弁２３０の弁部が開弁されると、添加剤通路２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射される。
　ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素噴射弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素噴射弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素噴射弁２３０及び添加剤通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。なお、このポンプ２２０の吐出量を制御することで尿素噴射弁２３０の噴射圧が可変制御される。
　また、尿素噴射弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素噴射弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。
　尿素噴射弁２３０から噴射された尿素水は、ＳＣＲ触媒４１に到達するとアンモニアとして吸着される。そしてＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアによりＮＯｘが還元浄化される。
　この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、いわゆる外部ＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。
　エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサやスイッチが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセル操作量センサ２２はアクセルペダル（アクセル操作部材）の踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温度センサ２３は、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。イグニッションスイッチ２５は、車両の運転者によるエンジン１の始動操作及び停止操作を検出する。
　また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、ＤＰＦ触媒３２の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。
　第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素噴射弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。
　第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１を通過した排気中のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。
　これら各種センサ等の出力は制御部としての制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
　そして、この制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ～４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。
　また、制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素噴射弁２３０による尿素水の添加制御を行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために過不足の無い尿素添加量が機関運転状態等に基づいて算出され、その算出された尿素添加量が尿素噴射弁２３０から噴射されるように、同尿素噴射弁２３０の開弁状態が制御される。このようにエンジン１の運転中は、ＮＯｘを浄化するために排気通路２６に対して尿素水の噴射が行われ、エンジン１が停止すると尿素水の噴射も停止される。
　ところで、上述したように機関運転が停止されると尿素水添加も停止されるのであるが、尿素水供給機構の添加剤通路２４０内に尿素水が残留していると、その尿素水の凍結による体積増加によって添加剤通路２４０が損傷するおそれがある。そこで、こうした添加剤通路２４０内での尿素水の凍結を抑えるために、制御装置８０は、機関停止後に添加剤通路２４０の尿素水をタンク２１０に回収する回収制御を行うようにしている。この回収制御では、機関運転中に行われる尿素水添加時とは逆方向にポンプ２２０が駆動されるとともに尿素噴射弁２３０が開弁される。これにより尿素噴射弁２３０及び添加剤通路２４０に残留していた尿素水がタンク２１０に回収される。
　ここで、添加剤を噴射する噴射弁の噴射孔周辺には、デポジット等の異物が付着することがある。尿素噴射弁２３０の噴射孔の周辺にデポジット等の異物が付着している状態で回収制御が行われると、異物が尿素噴射弁２３０内に吸い込まれ、その尿素噴射弁２３０の弁部にて異物を噛み込むおそれがある。
　そこで、本実施形態では、以下に説明する回収処理を行うことにより、尿素水の回収制御を行うときの尿素噴射弁２３０での異物の噛み込みを抑えるようにしている。なお、この回収処理は、制御装置８０によって実行される。
　本処理が開始されるとまず、イグニッションスイッチが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に操作されたか否か、すなわちエンジン１の停止直後であるか否かが判定される（Ｓ１００）。そして、エンジン１の停止直後ではないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は終了される。
　一方、エンジン１の停止直後のときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、尿素噴射弁２３０からの尿素噴射が開始される（Ｓ１１０）。この尿素噴射は、尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺の異物を吹き飛ばすためのものであり、このときの単位時間当たりの尿素水噴射量と噴射圧とは、予めの実験等により最適化された固定値となっている。
　こうして尿素噴射が開始されると、次に、尿素噴射時間ＮＴが判定値α以上であるか否かが判定される（Ｓ１２０）。この尿素噴射時間ＮＴは、ステップＳ１１０で尿素噴射が開始されてからステップＳ１２０にて肯定判定されるまで計測され続ける時間であって、機関停止後に行われる上述の尿素噴射の実行時間である。また、判定値αは予めの実験等により設定された固定値であり、尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺の異物を吹き飛ばすために必要な尿素噴射の実行時間として適切な時間が設定されている。
　そして、尿素噴射時間ＮＴが判定値α未満のときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、尿素噴射時間ＮＴが判定値α以上になるまでステップＳ１２０での判定が行われる。
　ステップＳ１２０にて、尿素噴射時間ＮＴが判定値α以上であると判定されるときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、尿素噴射による異物の吹き飛ばしを終了させるために尿素噴射が停止される（Ｓ１３０）。
　こうして尿素噴射が停止されると、上述した尿素水の回収制御が開始される（Ｓ１４０）。なお、このステップＳ１４０にて開始される回収制御では、同回収制御が停止されるまで尿素噴射弁２３０は開弁状態に保持される。
　次に、回収時間ＫＴが判定値β以上であるか否かが判定される（Ｓ１５０）。この回収時間ＫＴは、ステップＳ１４０で尿素水の回収制御が開始されてからステップＳ１５０にて肯定判定されるまで計測され続ける時間であって、回収制御の実行時間である。また、判定値βは予めの実験等により設定された固定値であり、尿素噴射弁２３０及び添加剤通路２４０内の尿素水をタンク２１０に回収するために必要な時間が設定されている。
　そして、回収時間ＫＴが判定値β未満のときには（Ｓ１５０：ＮＯ）、回収時間ＫＴが判定値β以上になるまでステップＳ１５０での判定が行われる。
　ステップＳ１５０にて、回収時間ＫＴが判定値β以上であると判定されるときには（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１４０で開始された回収制御が停止されて（Ｓ１６０）、本処理は終了される。
　次に、本実施形態の作用を説明する。
　まず、上述した回収処理のステップＳ１００にて、機関停止直後であると判定されると、次のステップＳ１１０では尿素噴射弁２３０からの尿素噴射を開始するようにしている。この尿素噴射が行われることにより、尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺に付着したデポジット等の異物が吹き飛ばされる。このようにして噴射孔周辺の異物を除去する事前動作を行った後に、ステップＳ１４０にて回収制御が開始される。そのため、回収制御の実行により異物が尿素噴射弁２３０内に吸い込まれることを抑えることができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
　（１）機関停止後、尿素噴射弁２３０からの尿素噴射を行った後に、尿素水の回収制御を開始するようにしている。そのため、回収制御の実行により異物が尿素噴射弁２３０内に吸い込まれることを抑えることができる。従って、尿素水の回収制御を行うときの尿素噴射弁２３０での異物の噛み込みを抑えるができるようになる。
（第２実施形態）
　次に、本発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を具体化した第２実施形態について、図３を参照して説明する。
　第１実施形態では、機関停止後に尿素噴射を行うことにより、尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺の異物を吹き飛ばすようにした。ここで、そうした尿素噴射による異物の吹き飛ばしが不十分であり、噴射孔周辺に異物が残っている場合には、回収制御を実行したときに異物が尿素噴射弁２３０内に吸い込まれ、その吸い込まれた異物が尿素噴射弁２３０の弁部に噛み込まれてしまうおそれがある。
　そこで、本実施形態の回収処理では、異物の吹き飛ばしが不十分であったときの同異物の噛み込みを抑えるために、第１実施形態で説明した回収処理のステップＳ１３０以降の処理を一部変更するようにしている。
　以下、第１実施形態の回収処理との相異点を中心にして、本実施形態の回収処理を説明する。
　図３に示すように、本実施形態の回収処理でも、先の図２に示したステップＳ１００～Ｓ１３０の処理が行われることにより、機関停止後の尿素噴射が行われる。そして、機関停止後の尿素噴射が停止されると（Ｓ１３０）、その後、本実施形態の回収処理では、尿素噴射弁２３０の開閉制御が開始される（Ｓ２００）。この開閉制御では、尿素噴射弁２３０の弁部が開閉される。なお、同開閉制御の実行中には、ポンプ２２０の駆動は停止される。
　こうして開閉制御が開始されると、次に、上述した尿素水の回収制御が開始される（Ｓ２１０）。なお、このステップＳ２１０にて開始される回収制御では、後述のステップＳ２３０にて開閉制御が停止されるまで、尿素噴射弁２３０は開閉動作される。そして、同ステップＳ２３０にて開閉制御が停止されてから後述のステップＳ２５０にて回収制御が停止されるまでの間は、尿素噴射弁２３０は開弁状態に保持される。ちなみに、回収制御を実行しているときに開閉制御を行うときには、尿素噴射弁２３０の１回当たりの開閉動作において閉弁時間を極力短くすることが望ましい。これは、閉弁時間が長くなるほど尿素水の単位時間当たりの回収量が少なくなり、回収制御を完了させるために必要な時間が長くなってしまうからである。
　こうして尿素水の回収制御が開始されると、次に、尿素噴射弁２３０の開閉回数Ｎが判定値λ以上であるか否かが判定される（Ｓ２２０）。この開閉回数Ｎは、ステップＳ２００にて開閉制御が開始されてからステップＳ２２０にて肯定判定されるまで計測され続ける数値であり、制御装置８０から尿素噴射弁２３０に対して出力される駆動信号に基づいて計測される。例えば駆動信号が開弁信号から閉弁信号に変わるたびに、開閉回数Ｎは「１」ずつ増分される。また、判定値λは予めの実験等により設定された固定値であり、尿素噴射弁２３０の弁部に噛み込んだ異物を粉砕するのに必要な回数が設定されている。
　そして、開閉回数Ｎが判定値λ未満のときには（Ｓ２２０：ＮＯ）、開閉回数Ｎが判定値λ以上になるまでステップＳ２２０での判定が行われる。
　ステップＳ２２０にて、開閉回数Ｎが判定値λ以上であると判定されるときには（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、尿素噴射弁２３０の開閉制御が停止されて同尿素噴射弁２３０は開弁状態に保持される（Ｓ２３０）。
　次に、回収時間ＫＴが判定値β以上であるか否かが判定される（Ｓ２４０）。このステップＳ２４０の処理は、第１実施形態で説明したステップＳ１５０の処理と同一である。なお、ステップＳ２４０で判定値βと比較される回収時間ＫＴは、ステップＳ２１０で尿素水の回収制御が開始されてからステップＳ２４０にて肯定判定されるまで計測され続ける時間であって、回収制御の実行時間である。また、判定値βは、第１実施形態で説明した判定値βと同一の値である。つまり判定値βは、予めの実験等により設定された固定値であり、尿素噴射弁２３０及び添加剤通路２４０内の尿素水をタンク２１０に回収するために必要な時間が設定されている。
　そして、回収時間ＫＴが判定値β未満のときには（Ｓ２４０：ＮＯ）、回収時間ＫＴが判定値β以上になるまでステップＳ２４０での判定が行われる。
　ステップＳ２４０にて、回収時間ＫＴが判定値β以上であると判定されるときには（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、ステップＳ２１０で開始された回収制御が停止されて（Ｓ２５０）、本処理は終了される。
　次に、本実施形態の作用を説明する。
　先の図３に示した回収処理では、機関停止後の尿素噴射が終了すると、次に、ステップＳ２００にて尿素噴射弁２３０の開閉制御を開始し、次に、ステップＳ２１０にて尿素水の回収制御を開始するようにしている。そして、ステップＳ２３０にて開閉制御を停止し、次に、ステップＳ２５０にて回収制御を停止するようにしている。このように本実施形態の回収処理では、回収制御の実行中に尿素噴射弁２３０が開閉動作される。この尿素噴射弁２３０の開閉動作、つまり尿素噴射弁２３０の弁部の開閉動作により、同弁部に噛み込まれた異物は粉砕される。従って、尿素噴射による異物の吹き飛ばしが不十分であり、これにより尿素噴射弁２３０の弁部に異物が噛み込んだとしても、その異物は粉砕されて除去される。
　また、回収制御の実行中に弁部での異物の噛み込みが起きると、弁部での流路抵抗が増大するため、尿素水を回収するために必要な時間が長くなる。従って、回収制御の実行中における弁部での異物の噛み込みはできる限り早期に解消することが望ましい。そこで、本実施形態の回収処理では、上述したように、機関停止後の尿素噴射が終了すると、次に、ステップＳ２００にて尿素噴射弁２３０の開閉制御を開始し、次に、ステップＳ２１０にて尿素水の回収制御を開始するようにしている。つまり機関停止後の尿素噴射が終了してから回収制御が開始されるまでの間に尿素噴射弁２３０の開閉動作を開始するようにしている。従って、回収制御が開始される前から尿素噴射弁２３０の開閉動作が開始されているため、回収制御が開始された時点から異物の粉砕が可能になる。そのため、弁部での異物の噛み込みを回収制御の開始直後から早期に解消することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）の効果に加えて、次の効果も得ることができる。
　（２）回収制御の実行中に尿素噴射弁２３０を開閉動作させている。従って、尿素噴射弁２３０の弁部に異物が噛み込んでも、その異物を弁部から除去することができる。
　（３）機関停止後の尿素噴射が終了してから回収制御が開始されるまでの間において、尿素噴射弁２３０の開閉動作を開始するようにしている。そのため尿素噴射弁２３０の弁部での異物の噛み込みを回収制御の開始直後から解消することができるようになる。
（第３実施形態）
　次に、本発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を具体化した第３実施形態について、図４～図７を参照して説明する。
　第１実施形態の回収処理では、機関停止後に尿素噴射を行うときの噴射圧や尿素噴射の実行時間を固定値とした。
　ここで、尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺に付着するデポジットの量は一定ではなく、種々変化する。例えば図４に示すように、尿素噴射弁２３０の噴射孔の周辺に付着するデポジットの量は、エンジン１を搭載した車両の走行距離が長いほど多くなる。また、デポジットは排気温度が高いほど生成されやすいため、噴射孔周辺に付着するデポジットの量は、排気通路２６内の排気温度が高いほど多くなる。
　そこで、本実施形態の回収処理では、噴射孔周辺のデポジット付着量が多いと推定されるときほど、機関停止後に尿素噴射を行うときの噴射圧を高めるとともに、尿素噴射の実行時間が長くなるようにしている。
　本実施形態の回収処理は、第１実施形態で説明した回収処理のステップＳ１００とステップＳ１１０との間に、後述のステップＳ３００及びステップＳ３１０の処理を追加するようにしている。以下、第１実施形態の回収処理との相異点を中心にして、本実施形態の回収処理を説明する。
　図５に示すように、本実施形態の回収処理でも、まず始めに、イグニッションスイッチが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に操作されたか否か、すなわちエンジン１の停止直後であるか否かが判定される（Ｓ１００）。そして、エンジン１の停止直後ではないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は終了される。
　一方、ステップＳ１００にて、エンジン１の停止直後であると判定されるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、エンジン１が搭載された車両の走行距離ＴＲ及び排気温度ＴＨに基づいて目標噴射圧Ｐが設定される（Ｓ３００）。この走行距離ＴＲは、１トリップ中の走行距離、つまり機関始動されてから機関停止されるまでの間の走行距離である。また、排気温度ＴＨは、機関運転中に計測された上記第２排気温度ＴＨ２の平均値である。なお、この排気温度ＴＨは、機関運転中に計測された上記第２排気温度ＴＨ２の最大値や最小値、あるいは積算値としてもよい。
　図６に示すように、ステップＳ３００では、走行距離ＴＲが長いほど、あるいは排気温度ＴＨが高いほど目標噴射圧Ｐは高くなるように可変設定される。これにより噴射孔周辺のデポジット付着量が多いと推定されるときほど、機関停止後に尿素噴射を行うときの目標噴射圧Ｐは高くされる。
　次に、上記走行距離ＴＲ及び上記排気温度ＴＨに基づいて判定値αが設定される（Ｓ３１０）。この判定値αは、上述したように、尿素噴射時間ＮＴを判定するための値であり、この判定値αが長い時間に設定されるほど、尿素噴射の実行時間が長くなる。
　図７に示すように、ステップＳ３１０では、走行距離ＴＲが長いほど、あるいは排気温度ＴＨが高いほど判定値αの値は大きくなるように可変設定される。これにより噴射孔周辺のデポジット付着量が多いと推定されるときほど、機関停止後に尿素噴射を行うときの噴射時間は長くされる。
　こうして目標噴射圧Ｐ及び判定値αが設定されると、尿素噴射弁２３０からの尿素噴射が開始される（Ｓ１１０）。この尿素噴射では、尿素噴射弁２３０の噴射圧が上記目標噴射圧Ｐとなるようにポンプ２２０の駆動制御が行われる。なお、この尿素噴射時における単位時間当たりの尿素水噴射量は、予めの実験等により最適化された固定値となっているが、デポジット付着量が多いと推定されるときほど単位時間当たりの尿素水噴射量が多くなるように可変設定してもよい。
　こうして尿素噴射が開始されると、次に、尿素噴射時間ＮＴが、上記ステップＳ３１０にて設定された判定値α以上であるか否かが判定される（Ｓ１２０）。
　そして、尿素噴射時間ＮＴが判定値α未満のときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、尿素噴射時間ＮＴが判定値α以上になるまでステップＳ１２０での判定が行われる。
　ステップＳ１２０にて、尿素噴射時間ＮＴが判定値α以上であると判定されるときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、先の図２に示したステップＳ１３０以降の処理が順次行われる。
　次に、本実施形態の作用を説明する。
　先の図５に示した回収処理では、ステップＳ３００の処理が実行されることにより、機関停止後に尿素噴射を行うときの尿素噴射弁２３０の目標噴射圧Ｐは、尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量が多いときほど高くされる。このようにして目標噴射圧Ｐが高められるほど、尿素水が異物を吹き飛ばす力は強くなる。また、目標噴射圧Ｐが高められるほど、尿素噴射弁２３０の噴射孔から噴射される尿素水の噴霧範囲が広くなるため、より広い範囲に付着したデポジットを吹き飛ばすことも可能なる。従って、デポジットの付着量が多いときでも、そのデポジットを尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺から除去することができる。
　また、ステップＳ３１０の処理が実行されることにより、尿素噴射時間ＮＴを判定する判定値αは、尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量が多いときほど長い時間に設定される。これにより機関停止後に尿素噴射を行うときの噴射時間は、尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量が多いときほど長くなる。つまり尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量が多いときほど、尿素噴射の実行時間が長くされてより多くのデポジットが吹き飛ばされるようになる。そのため、デポジットの付着量が多いときでも、そのデポジットを尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺から除去することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）の効果に加えて、次の効果も得ることができる。
　（４）機関停止後に尿素噴射を行うときの尿素噴射弁２３０の目標噴射圧Ｐは、尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量が多いときほど高くされる。従って、デポジットの付着量が多いときでも、そのデポジットを尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺から除去することができるようになる。
　（５）機関停止後に尿素噴射を行うときの噴射時間は、尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量が多いときほど長くされる。従って、デポジットの付着量が多いときでも、そのデポジットを尿素噴射弁２３０の噴射孔周辺から除去することができるようになる。
　なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
　・第２実施形態では、機関停止後の尿素噴射が終了してから回収制御が開始されるまでの間に尿素噴射弁２３０の開閉動作を開始するようにした。この他の開閉動作の開始タイミングとして、回収制御の開始と同時に尿素噴射弁２３０の開閉動作を開始してもよい。また、回収制御が開始されてから尿素噴射弁２３０の開閉動作を開始するようにしてもよい。これらの変形例でも、尿素噴射弁２３０の開閉動作を通じて、弁部に噛み込んだ異物を粉砕することができる。また、回収制御が終了する前に尿素噴射弁２３０の開閉動作を終了させるようにしたが、回収制御が終了するまで尿素噴射弁２３０の開閉動作を行ってもよい。
　・第３実施形態では、目標噴射圧Ｐや判定値αを走行距離ＴＲ及び排気温度ＴＨに基づいて可変設定するようにした。この他、目標噴射圧Ｐや判定値αを走行距離ＴＲのみに基づいて可変設定するようにしてもよい。また、目標噴射圧Ｐや判定値αを排気温度ＴＨのみに基づいて可変設定するようにしてもよい。また目標噴射圧Ｐのみを可変設定したり、判定値αのみを可変設定したりするようにしてもよい。
　また、尿素噴射弁２３０に付着するデポジットの量は、エンジン１の運転時間が長いほど多くなる傾向がある。そこで、尿素噴射弁２３０に付着したデポジットの量を、エンジン１の運転時間に基づいて推定してもよく、この場合には、運転時間が長くなるほど目標噴射圧Ｐが高くなるように可変設定したり、判定値αが長い時間になるように可変設定したりすることができる。
　・第２実施形態の回収処理に対して、第３実施形態で説明した回収処理を適用してもよい。つまり、第２実施形態の回収処理において、目標噴射圧Ｐや判定値αを走行距離ＴＲ及び排気温度ＴＨに基づいて可変設定するようにしてもよい。
　・還元剤として尿素水を使用するようにしたが、この他の還元剤を使用するようにしてもよい。
　・上記各実施形態では、エンジン１の排気浄化触媒での排気浄化に利用される還元剤を添加剤として供給する装置に対して本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明の添加剤供給装置は、その他の添加剤を供給する装置であっても同様に適用することができる。つまり、機関停止後に添加剤通路内の添加剤をタンクに回収する回収制御を行うとともに、噴射孔周辺に異物が付着するおそれのある噴射弁を備える添加剤供給装置であれば、本発明の添加剤供給装置は同様に適用することができる。
　１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ～４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ～６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセル操作量センサ、２３…外気温度センサ、２４…車速センサ、２５…イグニッションスイッチ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素噴射弁、２４０…添加剤通路。

Claims (5)

  1. 　添加剤を貯留するタンクと、
    　前記添加剤を内燃機関の排気通路内に噴射する噴射弁と、
    　前記タンク内の添加剤を前記噴射弁に供給する添加剤通路と、
    　機関停止後に前記添加剤通路内の添加剤を前記タンクに回収する回収制御を行う制御部と、を備え、
    　前記制御部は、機関停止後、前記噴射弁に添加剤噴射を行わせた後に前記回収制御を開始する
    　内燃機関の添加剤供給装置。
  2. 　前記制御部は、前記回収制御の実行中に前記噴射弁を開閉動作させる
    　請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  3. 　前記制御部は、機関停止後の前記添加剤噴射が終了してから前記回収制御が開始されるまでの間に前記噴射弁の前記開閉動作を開始する
    　請求項２に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  4. 　機関停止後に前記添加剤噴射を行うときの前記噴射弁の噴射圧は、前記噴射弁に付着したデポジットの量が多いときほど高くされる
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  5. 　機関停止後に前記添加剤噴射を行うときの噴射時間は、前記噴射弁に付着したデポジットの量が多いときほど長くされる
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
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