特許 6018710 流体噴射器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6018710

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】流体噴射器

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20161020BHJP

   F02M 55/02 20060101ALI20161020BHJP

   F02M 69/04 20060101ALI20161020BHJP

   F02M 61/08 20060101ALI20161020BHJP

   H01F 7/18 20060101ALI20161020BHJP

   F01N 3/18 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 B

   F02M55/02 350G

   F02M55/02 340B

   F02M69/04 Z

   F02M61/08 P

   H01F7/18 L

   H01F7/18 V

   F01N3/18 A

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-533489(P2015-533489)

(86)(22)【出願日】2013年7月30日

(65)【公表番号】特表2015-533198(P2015-533198A)

(43)【公表日】2015年11月19日

(86)【国際出願番号】EP2013066008

(87)【国際公開番号】WO2014048615

(87)【国際公開日】20140403

【審査請求日】2015年3月26日

(31)【優先権主張番号】1217144.3

(32)【優先日】2012年9月26日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】514160386

【氏名又は名称】デルファイ・インターナショナル・オペレーションズ・ルクセンブルク・エス・アー・エール・エル

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100117640

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 達己

(72)【発明者】

【氏名】サイクス，マーティン

(72)【発明者】

【氏名】ミッチェル，アラスデア

(72)【発明者】

【氏名】スミス，ニック

【審査官】 大城 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１３１９６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０３−０３１５７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０２Ｍ ５５／０２

Ｆ０２Ｍ ６１／０８

Ｆ０２Ｍ ６９／０４

Ｈ０１Ｆ ７／１８

Ｆ０１Ｎ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

選択式触媒還元配量システム用の流体噴射器であって、
流体をポンプで送り込み噴射するように、外部駆動電圧が印加されたときポンプを第１の状態から第２の状態に駆動するように配列されたコイルと、
前記外部駆動電圧が前記コイルから取り除かれたとき、および前記コイルの両端間の電圧がＰＮ接合の絶縁破壊電圧より上にあるとき、絶縁破壊し、前記コイル中に蓄積されたエネルギーを放出するように前記コイルの両端間に電気的に配列された前記ＰＮ接合であって、前記ＰＮ接合および前記コイルが、冷却システムを共有する、前記ＰＮ接合とを備える、流体噴射器。

【請求項2】

請求項１に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、前記コイルの両端間に電気的に配列されたダイオード内にある、流体噴射器。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、前記コイルの両端間に電気的に配列された過渡電圧抑制器内にある、流体噴射器。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、直接前記コイルに接続される、流体噴射器。

【請求項5】

請求項４に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、前記コイルの端子にはんだ付けされる、流体噴射器。

【請求項6】

請求項１に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合および前記コイルが、共通の冷却ジャケット内にある、流体噴射器。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載の流体噴射器において、前記システムが、前記コイルの放電の間電流または電圧減衰を測定するように配列された、前記ＰＮ接合の満足のいく動作を診断するように構成された診断回路を備える、流体噴射器。

【請求項8】

請求項１から７のいずれかに記載の流体噴射器において、前記流体噴射器が、選択式触媒還元配量噴射器、燃料噴射器および水噴射器のうちの１つである流体噴射器。

【請求項9】

流体噴射器のコイルを放電する方法であって、
流体をポンプで送り込み噴射するようにポンプを第１の状態から第２の状態に駆動するために電気的エネルギーを前記流体噴射器のコイルに供給するステップと、
前記コイルへの電気的エネルギーの前記供給を停止するステップと、
前記コイル中に蓄積された前記電気的エネルギーが前記コイルの両端間に電気的に配列されたＰＮ接合を通して消散することを可能にするステップであって、前記ＰＮ接合および前記コイルが、冷却システムを共有する、ステップとを含む、方法。

【請求項10】

流体噴射器を組み立てる方法であって、
コイルの端子の両端間にＰＮ接合を電気的に取り付けるステップであって、前記コイルが、流体を駆動するようにポンプを第１の状態から第２の状態に駆動するように配列され、前記ＰＮ接合および前記コイルが、冷却システムを共有する、ステップを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、広く流体噴射器に関する。詳しくは、しかし排他的ではなく、本発明は、水噴射器または燃料噴射器など、車両上に使用するように構成された流体噴射器に関する。
最も詳しくは、本発明は、選択式触媒還元配量噴射器に関する。本発明は、前記流体噴射器の使用方法および組立方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、様々な制御回路、最も具体的にはエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）と、流体噴射器、最も具体的には選択式触媒還元（ＳＣＲ）配量噴射器との改良された適合性を提供することにある。別の目的は、記述した種類の流体噴射器の制御および動作における改良された信頼性を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

要するに、本発明は、流体噴射器に関し、具体的には選択式触媒還元（ＳＣＲ）配量噴射器に関する。一例において、流体噴射器は、流体、典型的には尿素、水または燃料を流体噴射器を通して駆動するために第１の位置から第２の位置に移動することができるポンププランジャを備える。コイルに電圧が印加されたとき、コイルがポンププランジャを第２の位置に駆動するように配列される。ポンププランジャは、コイルが消勢されたとき、典型的にはばねにより、第１の位置に復帰するようにバイアスがかけられる。本発明によれば、駆動信号が切断されたとき、コイル中の蓄積された電気的エネルギーを迅速におよび確実に放出するために電圧抑制器または他の手段が設けられる。電圧抑制器は、理想的には、エンジン室環境内でおよび典型的にはＳＣＲ配量噴射器または水もしくは燃料噴射器に見出される動作の高周波数で動作することができる。一例において、電圧抑制器は直接コイルに接続される。電圧抑制器は、コイルに隣接することができ、コイル端子にはんだ付けすることができる。コイルは、理想的には、冷却され、一例において、電圧抑制器は、同じ冷却手段によって冷却されるように配列される。典型的には、電圧抑制器は、コイルの同じ液冷ジャケット内に密封される。理想的には、電圧抑制器は、任意の駆動回路の絶縁破壊電圧より低い絶縁破壊電圧を有する。電圧抑制器は、一方向デバイスでよく、または、好ましい実施形態において、双方向デバイスでよい。電圧抑制器は、好ましくは、過渡電圧抑制ダイオードを備える。広い一例において、ＰＮ接合が使用される。ＰＮ接合は、駆動電圧がコイルから取り除かれたとき、絶縁破壊し、コイル内に蓄積されたエネルギーを放出するように配列される。ＰＮ接合は、カソードがコイルの正の駆動電圧端子に接続されるように配列することができる。

【0005】

このようにして、流体噴射器のコイルを制御する改良されたやり方が提供され、それは、流体噴射器をより広い範囲のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に、より適合可能とさせる（互換性をもたせる）利点もさらに有する。典型的には、エンジンの周囲状態は、コイルから消散される大量のエネルギーと共に、ＥＣＵの種類によっては、ローサイドＦＥＴスイッチを通してなど、内部構成部品を通してコイルを放電することからのエネルギー消散を扱うことができないものがあることを意味する。別個の放電手段を有することは、この問題を軽減し、説明する種類の流体噴射器を広い範囲のＥＣＵと適合可能にする。有利には、電圧抑制器は、すでに流体噴射器、特にＳＣＲ配量噴射器用に設置されている冷却システムから利益を得ることができる。

【0006】

添付の特許請求の範囲に記載された装置および方法が提供される。他の特徴を以下に説明する。

【0007】

以下にも説明する関連する発明は、上記の発明と共に使用されたとき特に有用である診断回路を提供する。一例において、診断回路は、流体噴射器のコイルの駆動回路における電気的特性を測定するように配列される。診断回路は、ＰＮ接合が選択式触媒還元配量噴射器のコイル中の電気的エネルギーを放出するように働いているかどうかを判定するために、測定した電気的特性を別の電気的特性と比較する。一例において、診断回路は、駆動回路のオフフェーズの間電気的特性を測定するように配列される。診断回路は、駆動回路のオフフェーズの開始から５００マイクロ秒の時間の間電気的特性を測定するように配列することができる。診断回路は、駆動回路における電流を測定するように配列することができる。典型的には、診断回路は、駆動回路におけるセンス抵抗を流れる電流を測定するように配列される。理想的には、診断回路は、電流が５０、７５、１００、１５０および２００マイクロ秒のうちの１つの時間の後に０．１、０．２および０．３アンペアのうちの１つの値より上にあるかどうかを判定するように配列される。別の一例において、診断回路は、駆動回路における電圧を測定するように配列される。診断回路は、駆動回路における分圧器を通して電圧を測定するように配列することができる。診断回路は、電圧がＰＮ接合の絶縁破壊電圧より上にあるかどうかを判定するように配列することができる。典型的には、診断回路は、電圧が駆動回路のオフフェーズの開始から３００マイクロ秒以内にＰＮ接合の絶縁破壊電圧より上にあるかどうかを判定するように配列される。別の一例において、診断回路は、コイルのローサイドにおける電気的特性を測定するように配列することができる。

【0008】

関連する発明は、選択式触媒還元配量噴射器の電圧抑制器の障害を診断するための方法も提供する。一例において、方法は、流体噴射器のコイルの駆動回路における電気的特性を測定するステップと、ＰＮ接合が流体噴射器のコイルにおける電気的エネルギーを放出するように働いているかどうかを判定するために、測定した電気的特性を別の電気的特性と比較するステップとを含む。

【0009】

診断回路は、選択式触媒還元配量噴射器のコイルの駆動回路の性能の改良された信頼性チェックを提供する。

【0010】

次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明が有用性を見出す選択式触媒還元配量システムの概略図である。

【図2】本発明の実施形態による選択式触媒還元配量噴射器の要素を示す回路図である。

【図3】駆動回路が診断回路を含む、図２の配量噴射器を駆動するのに使用される駆動回路例の回路図である。

【図4】図３の駆動回路を示すが代替診断回路を含む回路図である。

【図5A】オンフェーズの間図３の駆動回路を流れる電流の流れを示す回路図である。

【図5B】オフフェーズの間図３の駆動回路を流れる電流の流れを示す回路図である。

【図6A】電圧抑制器が誤動作する場合の電流の流れを示す図５Ａの回路図である。

【図6B】電圧抑制器が誤動作する場合の電流の流れを示す図５Ｂの回路図である。

【図7】電圧抑制器が機能している場合および機能していない場合の感知された電流のグラフである。

【図8】電圧抑制器が機能している場合および機能していない場合の感知された電圧のグラフである。

【図9】配量噴射器のコイルを放電する方法の流れ図である。

【図10】配量噴射器を組み立てる方法の流れ図である。

【図11】配量噴射器のコイルにおける障害を診断する方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明の範囲を限定することを意図しないやり方で本発明の一用途または諸用途を示すために上に列挙した図を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0013】

図１は、エンジン２０の排気管３０に設置された選択式触媒還元（ＳＣＲ）配量システム１０の概略図である。排気管は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）４０と、ＳＣＲ触媒ディーゼル微粒子フィルタ（ＳＣＲＦ）５０と、ＳＣＲ触媒６０とを備える。エンジン２０は、エンジン冷却システム７０とエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）８０とを備える。ＳＣＲ配量システム１０は、尿素送達モジュール（ＵＤＭ）９０とＳＣＲ配量噴射器１００とを備える。

【0014】

ＳＣＲ触媒６０は、ＮＨ_３センサ６２と、ＮＨ_３制御器６４とを含み、ＮＨ_３制御器６４は、システム１０内の選択式触媒還元を制御するために信号をＥＣＵ８０に帰還させるように配列される。

【0015】

エンジン冷却システム７０は、熱交換器７２と、ＳＣＲ配量噴射器１００を冷却するためにＳＣＲ配量噴射器１００に接続された冷却管７４とを備える。

【0016】

ＥＣＵ８０は、ＵＤＭ９０とＳＣＲ配量噴射器１００とを制御するように配列されたＳＣＲドライバモジュール８２を備える。

【0017】

ＵＤＭ９０は、配量流体、この場合尿素を収納するＳＣＲタンク９２を備える。ＵＤＭ９０は、配量流体をＳＣＲ配量噴射器１００に供給するために供給管９４も備える。供給管９４は電気的に加熱される。

【0018】

ＥＣＵ８０は、典型的には、エンジン室に配置され、９０℃あたりの高温周囲条件で動作することが必要とされる。ほとんどのＥＣＵ構成部品は、最大動作温度が約１２５℃である。したがって、典型的には、ＥＣＵ８０は、その構成部品の温度を公称周囲動作温度より３５℃を超えて上げるのに十分な熱エネルギーを生じてはならない。これが起きた場合、ＥＣＵ構成部品の故障の可能性が大幅に増加される。

【0019】

エンジン２０から排気管３０に出る排出ガスの温度は、特にディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）再生事象の間、８００℃あたりに達することがある。排気管３０構成部品は、しばしば２５０℃あたりの周囲条件で動作することがある。

【0020】

図２は、本発明の実施形態によるＳＣＲ配量噴射器１００をより詳細に示す回路図である。ＳＣＲ配量噴射器１００は、コイル１１０と、ポンプ１２０と、電圧抑制器１３０とを備える。

【0021】

コイル１１０は、選択式触媒還元がうまくいくのに必要とされる通り配量流体を排気管３０にポンプで送り込むように、電圧が印加されたときポンプ１２０を第１の状態から第２の状態に駆動するように配列される。前述のように、ＳＣＲ配量噴射器１００の制御は、ＮＨ_３制御器からの入力を有する、ＥＣＵ８０とＳＣＲドライバモジュール８２とによって管理される。

【0022】

ポンプ１２０は、配量流体を排気管３０にポンプで送り込み、噴射するために第１の位置から第２の位置に移動することができるポンププランジャ（図示せず）を備える。ポンププランジャの第１の位置はポンプの第１の状態に対応し、ポンププランジャの第２の位置はポンプの第２の状態に対応する。ポンププランジャは、コイル１１０に電圧が印加されたとき第１の位置から第２の位置に駆動される。コイル１１０が消勢されたときポンププランジャを第１の位置に復帰させるためにばね（図示せず）が使用される。ポンプを第１の状態から第２の状態に迅速に駆動することが時には必要である。ＳＣＲ配量噴射器１００は、１Ｈｚから１３５Ｈｚの間で動作することが必要とされる。また、コイル１１０は、通常動作の間はエネルギーの５ワットから１０ワットまで、最大約２０ワットまでを使用する。配量噴射器１００は、単に加圧流体を噴射する電子的作動弁だけではなく、その代わりに流体を加圧し噴射するのに必要な働きもする。従来技術の噴射器は、ポンプ機能と噴射器機能とを分離する傾向があり、ポンプが加圧流体を生成する働きをし、ポンプが流体供給管の圧力に関するセンサ情報を受け取る制御回路によって制御されていた。空気抜き弁も凍結から保護するために必要とされる傾向があった。噴射圧力は、典型的には、そのような種類の従来技術の噴射器に対して約５バール（およそ５００ｋＰａ）であった。この実施形態の例において論じる配量噴射器は、加圧制御を不要とする統一ポンプおよび噴射器を有し、また空気抜き弁も有する。５０バール（およそ５０００ｋＰａ）で最大になる噴射圧力も達成される。

【0023】

重要なことには、電圧抑制器１３０は、コイル１１０の両端間に接続されるように配列され、コイル１１０の両端間の電圧が閾値より上にあるときコイル１１０中に蓄積されたエネルギーを放出するように配列され、これは各噴射事象の終わりに起きる。この実施形態では、コイル１１０は、オンフェーズの間は電気的エネルギーが供給され、オフフェーズの間は電気的エネルギー供給がスイッチオフされる。オフフェーズにあるとき、コイル１１０中に蓄積されたエネルギーは、電圧抑制器１３０の両端間の電圧を絶縁破壊電圧より上に上げるのに十分であり、電圧抑制器１３０はコイル１１０中に蓄積されたエネルギーを放出する働きをする。コイル１１０中に蓄積されたエネルギーは、主に熱として失われる。この例における電圧抑制器１３０は、絶縁破壊電圧が３０ボルトの過渡電圧抑制器である。適切な電圧抑制器がＳＭＡＪ３０ＣＡという名前で販売されている。この過渡電圧抑制器は、ピークパルス電力消費が４００ワットであり、最高１７５℃まで動作することができる。電圧抑制器１３０は、双方向過渡電圧抑制ダイオードである。この実施形態における電圧抑制器１３０は、コイル１１０の端子（図示せず）間にはんだ付けされる。
コイル１１０は、冷却ジャケット（図示せず）によって囲まれ、電圧抑制器１３０は、コイル１１０の冷却ジャケット内に収納され、同じ液冷冷却システム（前にエンジン冷却システム７０として図示）を共有する。

【0024】

このようにして、ＳＣＲ配量噴射器１００は、従来技術のシステムより広い範囲のＥＣＵと適合可能になる。各ＥＣＵは、各サイクルの間コイル１１０中に蓄積されたエネルギーを消散させることを可能にする専用の設計を有しなくてよい。したがって、ＥＣＵがその最大動作温度定格を超えて加熱される危険性が大幅に低減し、エンジンの信頼性が増大する。ＳＣＲ配量噴射器１００と同じ冷却システムを共有することにより、電圧抑制器１３０は、排気管３０にごく接近している可能性があるにもかかわらず、それ自体の動作温度範囲内に維持することができる。この解決策により、さらに専用のドライブボックスま
たは他の回路への他の修正の必要もなくなる。

【0025】

もちろん、別の種類の電圧抑制器１３０を使用することができること、具体的には、ダイオード（特にツェナーダイオード）、トランジスタなどを使用することができることを当業者は理解されよう。

【0026】

次に、電圧抑制器１３０が故障した場合の潜在的な問題が存在する。ＥＣＵ８０またはＳＣＲドライバモジュール８２は、コイル１１０中のエネルギーを消散することがまったくできない可能性があり、あるいは信頼性の問題を避けるのに十分にコイル１１０中のエネルギーを消散することができない可能性がある。

【0027】

図３は、コイル１１０を駆動するのに使用される駆動回路３００の回路図である。コイル１１０は、回路図において駆動回路３００内に示され、理解されるように、コイル１１０は、ほとんどの状況において駆動回路３００から物理的に分離される。同様に、電圧抑制器１３０は、駆動回路３００内に示されるが、すでに上に説明したように、コイル１１０に隣接して配置される可能性がある。

【0028】

駆動回路３００は、コイル１１０のハイサイドをバッテリ端子３１２に接続し、したがって車両バッテリに典型的な電圧をコイル１１０の両端間に印加することができるハイサイドトランジスタスイッチ３１０を備える。ほとんどの車両において、この電圧は、１２ボルトあたりであり、車両バッテリによって供給される。駆動回路３００は、コイル１１０のローサイドを接地端子３２２に接続してコイル１１０に電圧を印加するための回路を完成するローサイドトランジスタスイッチ３２０も備える。ハイサイドトランジスタスイッチ３１０およびローサイドトランジスタスイッチ３２０は、両方共、適切なことには、各々それぞれのトランジスタスイッチをスイッチオンおよびスイッチオフする対応する制御信号を有する。

【0029】

重要なことには、駆動回路３００は、コイル診断回路３３０を備える。コイル診断回路３３０は、ローサイドトランジスタスイッチ３２０と接地端子３２２との間に直列に接続されたセンス抵抗３３２を備える。電圧測定モジュール３３４がセンス抵抗３３２の両端間に接続された２つの入力端子を有し、センス抵抗３３２を流れる電流を示す信号を出力するように配列される出力端子を有する。

【0030】

また、駆動回路３００は、コイル１１０のハイサイドを接地端子３２２に接続するように配列されるフリーホイールトランジスタスイッチ３４０も備える。フリーホイールトランジスタスイッチ３４０は、ハイサイドトランジスタスイッチ３１０と逆の方向に制御され、したがって一方がオンであるとき他方はオフである。

【0031】

図４は、図３を参照して上に提示した配列の代替の配列の回路図である。ここで、同じ参照符号は、同じ構成部品を表し、再度説明はしない。電流ではなく電圧を感知する代替のコイル診断回路４３０が提示される。ここで、分圧器４３２がその上端においてコイル１１０のローサイドとローサイドトランジスタスイッチ３２０との間に接続される。電圧タップ４３４が分圧器４３２の２つの抵抗の間に電圧指示値を出力するように接続される。

【0032】

図５Ａは、オンフェーズの間の図３の駆動回路３００を示す回路図である。ここで、ｉとして示す電流がハイサイドトランジスタスイッチ３１０、コイル１１０、ローサイドトランジスタスイッチ３２０およびセンス抵抗３３２を通ってバッテリ端子３１２から接地端子３２２まで通過する。

【0033】

図５Ｂは、オフフェーズの間の駆動回路３００を示す回路図である。ここで、ハイサイドトランジスタスイッチ３１０は、ローサイドトランジスタスイッチ３２０と同じように、開構成にある。電流は、バッテリ端子３１２から接地端子３２２に流れない。その代わりに、コイル１１０中のエネルギーが直接電圧抑制器１３０を通って消散され、駆動回路３００が関与しないループの中をまわって電流が流れる。センス抵抗３３２には電流の流れがないか、或いは、電流の流れが実質的にない。

【0034】

図６Ａは、電圧抑制器に誤動作があるときの駆動回路３００を示す回路図である。ここで、図５Ａの場合と同じように、電流は前と同じに駆動回路のオンフェーズの間流れる。電圧抑制器が働いている場合と電圧抑制器が働いていない場合との間にはオンフェーズの間電流の流れに差がない。

【0035】

図６Ｂは、オフフェーズの間の駆動回路３００を示す回路図であり、この場合も電圧抑制器１３０が誤動作状態にある。ここで、図５Ｂと異なり、電流はコイル１１０と電圧抑制器１３０とをループになって流れない。その代わりに、フリーホイールトランジスタ３４０がコイル１１０のハイサイドを接地に接続し、ローサイドトランジスタスイッチ３２０が、コイル１１０のローサイドにおける電圧がローサイドトランジスタスイッチ３２０の絶縁破壊電圧を超えることにより閉になる。電流はフリーホイールトランジスタスイッチ３４０を通ってコイル１１０のハイサイドに流れ、コイル１１０を通り、ローサイドトランジスタスイッチ３２０を通り、センス抵抗３３２を通り、接地端子３２２を介して接地に流れる。

【0036】

ここで当業者には明らかなように、図６Ｂは、センス抵抗３３２がオフフェーズの開始における時間、電流を感知することを示す。また、同様のことが図４に示す回路に当てはまることが当業者にはここで理解されよう。すなわち、電圧抑制器１３０が誤動作状態にあるときオフフェーズの開始において電圧が電圧タップ４３４に発生される。

【0037】

これをさらに示すと、図７は、センス抵抗３３２を通ってコイル診断回路３３０によって測定したときのｘ軸上に時間を、ｙ軸上に電流をプロットしたグラフである。２つのプロットが描かれ、第１（実線）は電圧抑制器１３０が通常の働いている状態にあるときの電流ｉを示す。ここで、我々はオフフェーズが開始したときセンス抵抗３３２を流れる電流に急激な降下を見ることができる。言い換えれば、電流減衰が図５Ｂに示すループで起き、したがってセンス抵抗３３２によって測定されない。第２のプロット（破線）は、図６Ｂに示すように、電圧抑制器１３０が誤動作しているときの電流ｉを示す。ここで、電流ｉは、センス抵抗による減衰特性を示す。したがって、センス抵抗３３２中のこの電流減衰に気付くことにより、エンジン制御ユニットなどが電圧抑制器１３０に誤動作があることを判定すること、およびＳＣＲ配量噴射器１００の動作の周波数を限定するステップ、排気管３０中に噴射される配量流体の量を限定するステップ、およびエンジンの保守を求めるようにユーザに警報を提供するステップのうちの１つまたは複数など、適当な処置をとることが可能になる。センス抵抗３３２中の電流ｉは、電圧抑制器１３０が働いているときオンフェーズの終わりのおよそ１．６アンペアからオフフェーズのおよそ５０マイクロ秒で０．２アンペア以下に減衰し、また１．６アンペアからオフフェーズのおよそ２００マイクロ秒で０．２アンペア以下に減衰する。

【0038】

図８は、図４に示すコイル診断回路４３０の電圧をプロットしたグラフである。ここで、オンフェーズからオフフェーズへの遷移において測定したコイル１０１の両端間の電圧のプロットがある。図示するように、オンフェーズの間、コイル１１０の両端間の電圧は、１０ボルトであり、この例におけるバッテリの電圧に等しい。

【0039】

図８のグラフにおけるプロットのうちの第１のプロット（実線）は、電圧抑制器１３０が動作可能なときのコイル１１０の両端間の電位差を示す。ここで、我々は、オフフェーズにおけるコイル１１０の両端間の電位差が約３３ボルトまで上がることが分かる（すなわち、電位差は電圧抑制器１３０の絶縁破壊電圧に等しく、それはこの場合実質的には３０ボルトから４０ボルトの間にある）。コイル１１０の両端間の電圧は、およそ５００マイクロ秒間このレベルにとどまり、次いで、コイル中のエネルギーのすべてが電圧抑制器１３０を通って消散されたとき、急速にゼロに降下する。

【0040】

図８のグラフ上の第２のプロット（破線）は、電圧抑制器１３０が誤動作状態にあるときのコイル１１０の両端間の電位差を示す。ここで、オンフェーズからオフフェーズへの遷移において、コイル１１０の両端間の電圧が、電圧抑制器１３０が働いている状態にあるときよりずっと大きな量まで急速に増加する。この場合、コイル１１０両端間の電圧は、約６０ボルトで最大に達し、それはローサイドトランジスタスイッチ３２０の絶縁破壊電圧に相当する。オフフェーズの間のコイル１１０の両端間の電圧は、電圧抑制器１３０が働いていないとき、電圧抑制器１３０が働いているときに比べたときより短い時間持続することに留意されたい（５００マイクロ秒対３００マイクロ秒）。

【0041】

このようにして、触媒還元配量システムは、より確実に動作することができ、一方で前述のより広い適合性を活用する。

【0042】

図９は、ＳＣＲ配量噴射器１００のコイル１１０を放電する方法の流れ図である。ここで、前に説明したように、コイル１１０は、ステップ９１０において駆動回路３００によって電圧が印加される。コイル１１０は、次いで、ステップ９２０において駆動回路３００によって消勢される。コイル１１０中に蓄積されたエネルギーは、次いで、コイル１１０によって発生された電圧が電圧抑制器１３０の絶縁破壊電圧を超えるとき、オフフェーズの開始において電圧抑制器１３０を通って消散される。

【0043】

図１０は、ＳＣＲ配量噴射器１００を組み立てる方法の流れ図である。ここで、電圧抑制器１３０は、ステップ１０１０において、オフフェーズの間コイル１１０中に蓄積された電気的エネルギーの放出を達成するようにコイル１１０の両端間に取り付けられる。電圧抑制器ははんだ付け技法を使用して取り付けられるが、他の適切な技法を使用することができる。電圧抑制器１３０は、コイル１１０にごく近接して取り付けられ、コイル１１０の冷却システムを共有することができるようにコイル１１０に取り付けられる。具体的には、電圧抑制器１３０は、コイル１１０またはＳＣＲ配量噴射器１００の同じ液冷ジャケットの内側になるように取り付けられる。

【0044】

図１１は、ＳＣＲ配量噴射器１００のコイル１１０における障害を診断する方法の流れ図である。ここで、コイル１１０は、ステップ１１１０において駆動回路３００によって電圧が印加される。コイル１１０は、次いで、ステップ１１２０において駆動回路３００によって消勢される。ステップ１１３０においてセンス抵抗３３２を流れる電流を感知するために診断回路３３０によってまたは分圧器４３２における電圧を感知するために診断回路４３０によって測定が行われる。診断回路３３０は、センス抵抗３３２中の数十マイクロ秒間持続する減衰電流を探すように配列される。診断回路３４０は、電圧抑制器１３０が動作可能である場合と比較してコイル１１０両端間のより大きなピーク電圧および／またはより短い時間持続する電圧を探すように配列される。例えば、診断回路４３０は、電圧抑制器１３０の絶縁破壊電圧前後の電圧（正しく働いていることを指示するため）または電圧抑制器１３０の絶縁破壊電圧を超える差又は相違部分（この例では３０ボルトまたは実際には３３ボルト）（電圧抑制器１３０が間違って働いていることを指示するため）を探すことができる。あるいは、またはさらに、診断回路４３０は、電圧抑制器が正しく働いていることを指示するために、ある一定の閾値、例えば３５０マイクロ秒より長い時間持続する電圧、または電圧抑制器が正しく働いていいないことを指示するために閾値より短い時間持続する電圧を探すことができる。

【0045】

１つまたは複数の好ましい実施形態に関して本発明を上に説明してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更または修正を加えることができることを理解されよう。

【0046】

例えば、本発明は、ＳＣＲ配量噴射器用途の文脈で説明してきたが、特に車両用途における燃料噴射器および水噴射器など、他の用途において有用性を見出すであろう。具体的には、本発明は、燃料噴射器、例えば触媒再生のために燃料を排気システム中に噴射するのに使用される種類の燃料噴射器において有用性を見出すことができる。本発明は、水噴射器、例えば排出物を削減するためにディーゼルエンジンの吸気マニホルド中に水を噴射するための水噴射器においても有用性を見出すことができる。具体的には、本発明は、噴射器が、好ましくは水冷却手段などの冷却手段を有する、電動ポンプである場合に特定の使用を見出すであろう。
［形態１］
選択式触媒還元配量システム用の流体噴射器であって、
流体をポンプで送り込み噴射するように、外部駆動電圧が印加されたときポンプを第１の状態から第２の状態に駆動するように配列されたコイルと、
外部駆動電圧が前記コイルから取り除かれたとき、および前記コイルの両端間の電圧がＰＮ接合の絶縁破壊電圧より上にあるとき、絶縁破壊し、前記コイル中に蓄積されたエネルギーを放出するように前記コイルの両端間に電気的に配列された前記ＰＮ接合であって、前記ＰＮ接合および前記コイルが、冷却システムを共有する、前記ＰＮ接合とを備える、流体噴射器。
［形態２］
形態１に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、前記コイルの両端間に電気的に配列されたダイオード内にある、流体噴射器。
［形態３］
形態１または形態２に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、前記コイルの両端間に電気的に配列された過渡電圧抑制器内にある、流体噴射器。
［形態４］
形態１から３のいずれかに記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、直接前記コイルに接続される、流体噴射器。
［形態５］
形態４に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合が、前記コイルの端子にはんだ付けされる、流体噴射器。
［形態６］
形態１に記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合および前記コイルが、共通の冷却ジャケット内にある、流体噴射器。
［形態７］
形態１から６のいずれかに記載の流体噴射器において、前記ＰＮ接合の前記絶縁破壊電圧が、前記駆動回路における別の関連するＰＮ接合の絶縁破壊電圧より低い、流体噴射器。
［形態８］
形態１から７のいずれかに記載の流体噴射器において、車両噴射システムの一部であるように構成される流体噴射器であって、前記コイルの前記外部駆動電圧の印加が、エンジン制御ユニットを介して制御される、流体噴射器。
［形態９］
形態１から８のいずれかに記載の流体噴射器において、前記システムが、前記ＰＮ接合の満足のいく動作を診断するように構成された診断回路を備える、流体噴射器。
［形態１０］
形態９に記載の流体噴射器において、前記診断回路が、前記コイルの放電の間電流減衰を測定するように配列される、流体噴射器。
［形態１１］
形態９に記載の流体噴射器において、前記診断回路が、前記コイルの放電の間電圧減衰を測定するように配列される、流体噴射器。
［形態１２］
形態１から１１のいずれかに記載の流体噴射器において、前記流体噴射器が、車両上に使用されるように構成される流体噴射器。
［形態１３］
形態１から１２のいずれかに記載の流体噴射器において、前記流体噴射器が、選択式触媒還元配量噴射器、燃料噴射器および水噴射器のうちの１つである流体噴射器。
［形態１４］
流体噴射器のコイルを放電する方法であって、
流体をポンプで送り込み噴射するようにポンプを第１の状態から第２の状態に駆動するために電気的エネルギーを前記流体噴射器のコイルに供給するステップと、
前記コイルへの電気的エネルギーの前記供給を停止するステップと、
前記コイル中に蓄積された前記電気的エネルギーが前記コイルの両端間に電気的に配列されたＰＮ接合を通して消散することを可能にするステップであって、前記ＰＮ接合および前記コイルが、冷却システムを共有する、ステップとを含む、方法。
［形態１５］
流体噴射器を組み立てる方法であって、
コイルの端子の両端間にＰＮ接合を取り付けるステップであって、前記コイルが、流体を駆動するようにポンプを第１の状態から第２の状態に駆動するように配列され、前記ＰＮ接合および前記コイルが、冷却システムを共有する、ステップを含む、方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】