特許 6202600 制御装置、内燃機関の排気浄化装置、及び排気浄化装置の制御方法

(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】6202600

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】制御装置、内燃機関の排気浄化装置、及び排気浄化装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 B

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-102497(P2013-102497)

(22)【出願日】2013年5月14日

(65)【公開番号】特開2014-222064(P2014-222064A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2016年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】谷岡 謙一

【審査官】 菅家 裕輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０７１２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６９７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２８７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３７０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０１５６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０１Ｎ ３／００

Ｂ０１Ｄ ５３／８６

Ｂ０１Ｄ ５３／９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気浄化装置の制御装置であって、
信号を受信する信号受信部と、
受信した信号のエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続する還元剤供給実行部と、
検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定する判定部と、
前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させる通常噴射実行部と、
を備え、
前記内燃機関が作動中において、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持する加圧保持部を更に備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置の制御装置。

【請求項2】

内燃機関の排気浄化装置の制御装置であって、
信号を受信する信号受信部と、
受信した信号のエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続する還元剤供給実行部と、
検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定する判定部と、
前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させる通常噴射実行部と、
を備え、
前記内燃機関が作動中において、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持する加圧保持部と、
前記内燃機関が作動中において、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁による間欠的な保護噴射を実行させる保護噴射実行部と、
を更に備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置の制御装置。

【請求項3】

内燃機関の排気浄化装置の制御装置であって、
信号を受信する信号受信部と、
受信した信号のエラーを検出するエラー検出部と、
前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続する還元剤供給実行部と、
検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定する判定部と、
前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させる通常噴射実行部と、
を備え、
前記内燃機関が作動中において、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持する加圧保持部と、
前記内燃機関が作動中において、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁による間欠的な保護噴射を実行させる保護噴射実行部と、
前記加圧保持または前記保護噴射を実行した後に、前記還元剤噴射弁から還元剤を吸い戻す動作と前記還元剤噴射弁へ還元剤を充填する動作とを繰り返し実行させる吸い戻し・再充填実行部と、
を更に備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置の制御装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置を備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。

【請求項5】

内燃機関の排気浄化装置の制御方法であって、
信号を受信するステップと、
受信した信号のエラーを検出するステップと、
前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続するステップと、
検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定するステップと、
前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させるステップと、
を備え、
前記内燃機関が作動中に、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持するステップを更に備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置の制御方法。

【請求項6】

内燃機関の排気浄化装置の制御方法であって、
信号を受信するステップと、
受信した信号のエラーを検出するステップと、
前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続するステップと、
検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定するステップと、
前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させるステップと、
を備え、
前記内燃機関が作動中に、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持するステップと、
前記内燃機関が作動中に、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁による間欠的な保護噴射を実行させるステップと、
を更に備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置の制御方法。

【請求項7】

内燃機関の排気浄化装置の制御方法であって、
信号を受信するステップと、
受信した信号のエラーを検出するステップと、
前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続するステップと、
検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定するステップと、
前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させるステップと、
を備え、
前記内燃機関が作動中に、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持するステップと、
前記内燃機関が作動中に、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定され、続いて保護噴射の実施が必要であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁による間欠的な保護噴射を実行させるステップと、
前記加圧保持または前記保護噴射を実行した後に、前記還元剤噴射弁から還元剤を吸い戻す動作と前記還元剤噴射弁へ還元剤を充填する動作とを繰り返し実行させるステップと、
を更に備えることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置、内燃機関の排気浄化装置、及び排気浄化装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両等に搭載された内燃機関から排出される排気ガスには窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる場合がある。このＮＯｘ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に備えられた還元触媒の上流側で還元剤を噴射し、還元剤とＮＯｘとの還元反応を触媒によって促進させ、ＮＯｘを窒素や水、二酸化炭素等に分解して大気中に放出するように構成されたものがある。

【0003】

このような排気浄化装置として、尿素水溶液やアンモニア水を還元剤として用いる尿素ＳＣＲ（Selective Catalyst Reduction）システムがある。尿素ＳＣＲシステムでは、アンモニアの吸着機能を有するＮＯｘ選択還元触媒が用いられ、触媒還元剤が加水分解することによって生成されるアンモニアが還元触媒に吸着され、そこに流入する排気ガス中のＮＯｘがアンモニアと反応することで浄化される。

【0004】

ＳＣＲシステムにおいては、還元剤噴射弁から排気通路に還元剤が噴射される。還元剤として用いられる尿素水溶液は融点が比較的高く、氷点下で凍結するため、エンジン停止時等においては、還元剤を貯蔵するタンクから還元剤噴射弁に至る経路、及び還元剤噴射弁内で還元剤が凍結することが想定される。このため、下記の特許文献１には、エンジン停止後に尿素水の吸い戻しを行う技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平２０１０−１９６５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来の技術では、尿素水の吸い戻しを行った場合に、排気通路の排気ガスの熱により還元剤噴射弁が過熱するという問題が生じる。これは、還元剤噴射弁から尿素水が吸い戻されるため、尿素水による熱交換効果が得られなくなるためである。このため、過熱により還元剤噴射弁の弁開閉動作に不良を招来する可能性があった。

【0007】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、尿素水の吸い戻しによる還元剤噴射弁の過熱を抑止することが可能な、新規かつ改良された制御装置、内燃機関の排気浄化装置、及び排気浄化装置の制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、信号を受信する信号受信部と、受信した信号のエラーを検出するエラー検出部と、前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続する還元剤供給実行部と、を備える、制御装置が提供される。

【0009】

また、検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定する判定部と、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させる通常噴射実行部と、を備えるものであっても良い。

【0010】

また、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持する加圧保持部を更に備えるものであっても良い。

【0011】

また、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁による間欠的な保護噴射を実行させる保護噴射実行部を更に備えるものであっても良い。

【0012】

また、前記判定部によって前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁から還元剤を吸い戻す動作と前記還元剤噴射弁へ還元剤を充填する動作とを繰り返し実行させる吸い戻し・再充填実行部を更に備えるものであっても良い。

【0013】

また、還元剤が凍結する状態か否かを判定する凍結判定部と、還元剤が凍結する状態の場合は、前記還元剤供給実行部による還元剤の供給を継続することなく、前記還元剤噴射弁から還元剤を吸い戻す動作を実行させる吸い戻し実行部と、を備えるものであっても良い。

【0014】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の制御装置を備える排気浄化装置が提供される。

【0015】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、信号を受信するステップと、受信した信号のエラーを検出するステップと、前記エラーが検出された場合に、排気通路へ還元剤を噴射する還元剤噴射弁に対する還元剤の供給を継続するステップと、を備える、排気浄化装置の制御方法が提供される。

【0016】

また、検出された前記エラーの種類に基づいて、前記還元剤噴射弁による制御を判定するステップと、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能であると判定された場合に、前記還元剤噴射弁に通常の運転状態での噴射を実行させるステップと、を備えるものであっても良い。

【0017】

また、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁への還元剤による加圧状態を保持するステップを更に備えるものであっても良い。

【0018】

また、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁による間欠的な保護噴射を実行させるステップを更に備えるものであっても良い。

【0019】

また、前記判定するステップにおいて前記還元剤噴射弁による通常の運転状態での噴射が可能でないと判定された場合に、前記還元剤噴射弁から還元剤を吸い戻す動作と前記還元剤噴射弁へ還元剤を充填する動作とを繰り返し実行させるステップを更に備えるものであっても良い。

【0020】

また、還元剤が凍結する状態か否かを判定するステップと、還元剤が凍結する状態の場合は、前記還元剤噴射弁から還元剤を吸い戻す動作を実行させるステップと、を備えるものであっても良い。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、尿素水の吸い戻しによる還元剤噴射弁の過熱を抑止することが可能な、制御装置、内燃機関の排気浄化装置、及び排気浄化装置の制御方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置とその周辺の構成の一例を示す模式図である。

【図2】本実施形態の排気浄化装置に備えられた制御装置の構成のうち、信号にエラーが生じている場合に行われる処理を機能的なブロックで示す模式図である。

【図3】制御装置がＥＣＵ、またはセンサ等から受け取るＣＡＮ信号にエラーが生じている場合の処理を示すフローチャートである。

【図4】運転中に貯蔵タンクの温度センサの出力電圧にエラーが生じている場合の処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0024】

１．排気浄化装置
（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置１０とその周辺の構成の一例を示している。この排気浄化装置１０は、内燃機関５の排気通路１１に接続されており、還元触媒２０と、還元剤噴射装置３０と、制御装置６０等を備えており、内燃機関５から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を、還元剤としての尿素水溶液を用いて浄化する尿素ＳＣＲシステムとして構成されている。ただし、本実施形態において使用できる還元剤は尿素水溶液に限られるものではなく、例えばアンモニア水等、アンモニアが生成されるものであればよい。

【0025】

内燃機関５は、ＥＣＵ(Engine Control Unit)５０によって制御される。制御装置６０は、内燃機関５の制御に関する制御データ等をＣＡＮ(Control Area Network)バスシステムを介してＥＣＵ５０から受信する。

【0026】

排気通路１１において、内燃機関５と還元触媒２０との間には酸化触媒１２（ＤＯＣ）が配置されている。酸化触媒１２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化する機能を有する。酸化触媒１２は公知の触媒が適宜用いられる。

【0027】

本実施形態の排気浄化装置１０に用いられる還元触媒２０は、排気通路１１内に噴射された尿素水溶液が加水分解することで生成されるアンモニアを吸着し、アンモニアとＮＯｘとの還元反応を促進する機能を有している。具体的には、還元触媒２０では、尿素水溶液中の尿素が分解することによって生成されるアンモニア（ＮＨ_３）がＮＯｘと反応することにより、ＮＯｘが窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に分解される。還元触媒２０は公知の触媒が適宜用いられる。

【0028】

また、還元触媒２０の下流側には排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ１４が備えられている。ＮＯｘセンサ１４のセンサ信号は、制御装置６０に送信され、制御装置６０ではこのセンサ信号に基づいて排気ガス中のＮＯｘ濃度が算出される。また、還元触媒２０の上流側には排気ガスの温度を検出する排気温度センサ１３が設けられている。

【0029】

（２）還元剤噴射装置
還元剤噴射装置３０は、貯蔵タンク３１と、還元剤噴射弁３４と、ポンプ４１等を主たる要素として構成されている。貯蔵タンク３１とポンプ４１とは第１の還元剤供給通路５７で接続され、ポンプ４１と還元剤噴射弁３４とは第２の還元剤供給通路５８で接続されている。このうち第２の還元剤供給通路５８には圧力センサ４３が設けられている。圧力センサ４３のセンサ信号は制御装置６０に送信され、制御装置６０ではこのセンサ信号に基づいて第２の還元剤供給通路５８内の圧力が算出される。

【0030】

また、第２の還元剤供給通路５８の途中には、貯蔵タンク３１に通じる循環通路５９が接続されている。循環通路５９にはオリフィス４５が設けられており、循環通路５９を介して貯蔵タンク３１に戻される還元剤の流れに抵抗を与え、第２の還元剤供給通路５８内の圧力が高められるようになっている。貯蔵タンク３１には、尿素水溶液の温度を検出するためのタンク温度センサ１８が設けられている。このような還元剤噴射装置自体は公知の構成のものを用いることができる。

【0031】

ポンプ４１としては、制御装置６０により駆動制御される電動ポンプが用いられている。本実施形態において、ポンプ４１は、圧力センサ４３によって検出される第２の還元剤供給通路５８内の圧力が所定値に維持されるように、その出力がフィードバック制御されるように構成されている。

【0032】

還元剤噴射弁３４は、制御装置６０により開弁のオンオフが制御される電磁駆動式のオンオフ弁が用いられており、還元触媒２０よりも上流側において排気通路１１に固定されている。この還元剤噴射弁３４は、基本的には、第２の還元剤供給通路５８内の圧力が目標値に維持されている状態で通電制御が行われる。具体的には、演算によって求められる指示噴射量に応じて所定のＤＵＴＹサイクル中における開弁ＤＵＴＹ比を設定することにより、排気通路１１内への還元剤の噴射量が調節される。指示噴射量は、排気ガス中の窒素酸化物の流量と、還元触媒２０におけるアンモニアの吸着量とに応じて決定される。

【0033】

本実施形態において、ポンプ４１は、正逆いずれの方向にも回転が可能となっている。ポンプ４１の正回転により貯蔵タンク３１内の尿素水溶液の吸い上げが行われ、尿素水溶液が還元剤噴射弁３４へ供給される。また、ポンプ４１の逆回転により還元剤噴射弁３４から貯蔵タンク３１への尿素水溶液の吸い戻しが行われる。

【0034】

２．制御装置
図２は、本実施形態の排気浄化装置１０に備えられた制御装置６０の構成のうち、信号にエラーが生じている場合に行われる処理を機能的なブロックで表したものである。

【0035】

この制御装置６０は、信号受信部６２、エラー検出部６４、凍結判定部６６、判定部６８、還元剤供給実行部６９、通常噴射実行部７０、吸い戻し・シャットオフ実行部７２、保護噴射実行部７４、加圧・保持部７６、吸い戻し・再充填実行部７８を有して構成される。この制御装置６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、各構成要素はマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。

【0036】

また、制御装置６０には図示しない記憶部が備えられている。この記憶部には、各構成要素での演算結果やあらかじめ用意されたデータマップ等が記憶される。記憶部は、揮発性のメモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）又は不揮発性のメモリから構成される。

【0037】

信号受信部６２は、内燃機関１０の制御に関する制御データ等をＣＡＮ(Control Area Network)バスシステムを介してＥＣＵ５０から受信する。また、信号受信部６２は、ＣＡＮバスシステムを介して排気温度センサ１３、ＮＯｘセンサ１４、外気温センサ１６、タンク温度センサ１８などの各種センサから信号を取得する。エラー検出部６４は、信号受信部６２が受信した信号（データ）にエラーが生じているか否かを判定する。凍結判定部６６は、運転開始時に尿素水溶液の解凍制御が実施済であるか、または、タンク温度センサ１８によって検出されるタンク温度若しくは外気温センサ１６で検出される外気温度等に基づいて、尿素水溶液の凍結が生じるか否かを判定する。

【0038】

判定部６８は、エラー検出部６４が検出した受信信号のエラーの種類に応じて、また凍結判定部６６によって判定された凍結が生じるか否かの情報等に基づいて、還元剤噴射弁３４における動作を判定する。還元剤供給実行部６９は、ポンプ４１を正回転させて、貯蔵タンク３１内の還元剤を還元剤噴射弁３４へ供給する動作を実行させる。通常噴射実行部７０は、信号のエラーが還元剤噴射弁３４による通常の噴射に支障がない場合に、還元剤噴射弁３４に通常の運転状態の噴射を実行させる。吸い戻し・シャットオフ実行部７２は、所定の条件が成立した場合に、ポンプ４１を逆回転させて、還元剤噴射弁３４内の還元剤を貯蔵タンク３１へ吸い戻す動作を実行させる。保護噴射実行部７４は、還元剤噴射弁３４による通常の噴射が可能でないと判定された場合に、還元剤噴射弁３４による間欠的な保護噴射を実行させる。

【0039】

加圧・保持部７６は、還元剤噴射弁３４による通常の噴射が可能でないと判定された場合に、ポンプ４１を正回転させて、還元剤噴射弁３４への還元剤による加圧状態を保持する。吸い戻し・再充填実行部７８は、還元剤噴射弁３４による通常の噴射が可能でないと判定された場合に、ポンプ４１の正回転と逆回転を交互に行い、還元剤噴射弁３４から還元剤を吸い戻す動作と還元剤噴射弁３４へ還元剤を充填する動作とを交互に繰り返し実行させる。

【0040】

３．還元剤噴射弁の過熱を回避するための処理
ＳＣＲシステムでは、ＥＣＵ５０から送られるＣＡＮ信号、還元触媒２０の上流に配置された排気温度センサ１２などのセンサから送られるＣＡＮ信号にエラーが生じている場合が想定される。また、ポンプ４１、圧力センサ４３、タンク温度センサ１８等、ＳＣＲシステムに関わる要素にエラーが発生する場合も想定される。このようなエラーが生じた場合、通常はＳＣＲシステムをシャットオフにし、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの経路に充填されている還元剤を、貯蔵タンク３１内に戻す動作を行う。これにより、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの経路に充填されている還元剤が低温時に凍結してしまうことを抑止できる。

【0041】

一方、このような還元剤の吸い戻しを行った場合に、運転条件によっては、排気通路１１内の排気ガスからの被熱によって、還元剤噴射弁３４の動作不良を招来する可能性がある。

【0042】

本実施形態では、上述したようなエラーが生じた場合に、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸い戻しを常に行うのではなく、吸い戻しが必要でない場合は貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの経路に還元剤を充填しておく。そして、充填した尿素水溶液による熱交換によって還元剤噴射弁３４を冷却し、還元剤噴射弁３４の過熱を回避する。そして、還元剤噴射弁３４及び還元剤噴射弁３４に至る経路の尿素水溶液の凍結が想定される状況となったときに、還元剤噴射弁３４及び還元剤噴射弁３４に至る経路の尿素水溶液を吸い戻してシステムを強制的にシャットオフする。これにより、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸い戻しを強制的に行う必要のない場合は、還元剤噴射弁３４に尿素水溶液を供給した状態で待機することになり、還元剤噴射弁３４の冷却状態を維持できる。

【0043】

具体的には、発生したエラーが、尿素ＳＣＲシステムの作動に直接影響のないものであり、尿素水溶液が凍結する可能性が低い状況下では、尿素水溶液の吸い戻しを行うことなく、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの通路に尿素水溶液を充填した状態を維持する。これにより、充填した尿素水溶液によって還元剤噴射弁３４が冷却され、排気通路１１内の高温の排気ガスによって還元剤噴射弁３４が過熱してしまうことを確実に回避できる。

【0044】

また、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの通路に尿素水溶液を充填した状態では、尿素水溶液を充填するための設定圧力で加圧した状態を保持し、状況に応じて還元剤噴射弁３４の冷却のために尿素水溶液の保護噴射を行う。この保護噴射により、還元剤噴射弁３４内で排気熱によって温度が上昇した尿素水溶液が排気通路１１へ放出され、新たな尿素水溶液が還元剤噴射弁３４へ供給されるため、還元剤噴射弁３４の冷却効果を高めることができる。

【0045】

更に、保護噴射を行っている場合、若しくは保護噴射を行っていない場合のいずれにおいても、還元剤噴射弁３４内の尿素水溶液の温度が更に上昇することを想定して、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの通路から尿素水溶液を吸い出す動作と、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの通路に尿素水溶液を再充填する動作を繰り返し実施する。これにより、還元剤噴射弁３４内、及び還元剤噴射弁３４に至る経路内の尿素水溶液の温度上昇を確実に抑止できる。

【0046】

次に、図３及び図４のフローチャートに基づいて、エラーが発生した場合に還元剤噴射弁３４の過熱を回避するための具体的な処理について説明する。図３及び図４の処理は基本的に制御装置６０により行われる。図３では、制御装置６０がＥＣＵ５０、またはセンサ等から受け取るＣＡＮ信号にエラーが生じている場合について説明する。

【0047】

先ず、ステップＳ１０では、ＣＡＮ信号のエラーを検出する。次のステップＳ１２では、運転開始時に尿素水溶液の解凍制御が実施済であるか否かを判定する。ここで、尿素水溶液の解凍制御とは、ヒータ等により貯蔵タンク３１、または貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４に至る経路の尿素水溶液を解凍する制御である。運転開始時に尿素水溶液の解凍制御が実施済の場合は、還元剤噴射弁３４に尿素水溶液を残しておくと尿素水溶液が凍る温度である可能性が高いため、ステップＳ１４へ進み、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸出しとシステムの強制的なシャットオフを実行する。

【0048】

ステップＳ１２で解凍制御が実施済でないと判定された場合は、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、貯蔵タンク３１の温度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。貯蔵タンク３１の温度が所定の閾値以上の場合は、尿素水溶液は凍らないと考えられるため、ステップＳ１８へ進む。一方、貯蔵タンク３１の温度が所定の閾値未満の場合は、還元剤噴射弁３４に尿素水溶液を残しておくと尿素水溶液が凍ると考えられるため、ステップＳ１４へ進み、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸出しとシステムの強制的なシャットオフを実行する。

【0049】

ステップＳ１６からステップＳ１８へ進んだ場合、ステップＳ１８では、通常の尿素水噴射制御が可能であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１８で通常の尿素水噴射制御が可能であると判定された場合は、ステップＳ２０へ進み、通常の尿素水噴射制御を実施する。ここで、通常の尿素水噴射制御とは、通常の内燃機関５の運転時に行われる制御であり、排気ガス中の窒素酸化物の流量と、還元触媒２０におけるアンモニアの吸着量とに応じて尿素水溶液を噴射する制御である。

【0050】

ステップＳ１８において、通常の尿素水噴射制御が可能であるか否かは、エラーの種類に応じて判定される。例えば、排気温度センサ１３又はＮＯｘセンサ１４等から送られるＣＡＮ信号にエラーが生じている場合であっても、ＥＣＵ５０から送られるＣＡＮ信号が正常であれば、ＥＣＵ５０から送られるＣＡＮ信号に基づいて通常の尿素水噴射制御が可能である。従って、このような場合は、ステップＳ１８からステップＳ２０へ進み、通常の尿素水噴射制御を実施する。

【0051】

一方、ステップＳ１８で通常の尿素水噴射制御が可能ではないと判定された場合は、ステップＳ２２へ進む。

【0052】

ステップＳ２２以降では、通常の尿素水噴射制御が可能でないため、還元剤噴射弁３４の過熱を防ぐための制御を行う。先ず、ステップＳ２２では、還元剤噴射弁３４を保護するための保護噴射の実施の要否を判定する。保護噴射の実施が必要である場合は、ステップＳ２４へ進み、保護噴射を実施する。一方、保護噴射の実施が必要でない場合は、ステップＳ２６へ進み、尿素水溶液を加圧して還元剤噴射弁３４へ供給する状態を保持する。ここで、保護噴射の実施が必要であるか否かは、例えば排気温度によって判定できる。排気温度が比較的高い場合は、還元剤噴射弁３４がより過熱するため、保護噴射の実施により還元剤噴射弁３４を冷却する。

【0053】

ステップＳ２４，Ｓ２６の後はステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸い出しと、還元剤噴射弁３４への尿素水溶液の最充填を繰り返す動作が必要であるか否かを判定する。例えば、内燃機関５の下流の排気通路１１にディーゼル微粒子捕集フィルタ（Diesel particulate filter(DPF)）が配置され、ＤＰＦを再生させるためにヒータなどで燃焼させる場合は、排気温度が高く、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸い出しと、還元剤噴射弁３４への尿素水溶液の最充填を繰り返す動作を行うことが望ましい。そして、尿素水溶液の吸い出しと最充填を繰り返す動作が必要と判定された場合は、ステップＳ３０へ進み、ポンプ４１の正回転、逆回転を繰り返す。これにより、尿素水溶液の吸い出しと再充填が交互に行われる。

【0054】

ステップＳ２４で保護噴射を実施した場合であっても、排気温度が高い場合等においては、還元剤噴射弁３４が過熱することが想定される。従って、保護噴射のみでは冷却が不十分な場合は、ステップＳ２８からステップＳ３０へ進み、尿素水溶液の吸い出しと最充填を繰り返す。例えば、上述のＤＰＦ再生が行われる場合は、排気温度が高く、尿素水溶液の吸い出しと最充填を繰り返すことが好適である。なお、尿素水溶液の吸い出しと最充填は、保護噴射とともに行っても良いし、保護噴射を行わない状態で行っても良い。

【0055】

ステップＳ３０の後はステップＳ１６へ戻り、以降の処理を引き続き行う。そして、ステップＳ２２〜Ｓ３０の処理を行う過程で、タンク温度が閾値未満となった場合は、ステップＳ１４へ進み、尿素水溶液の吸い出しと強制的なシャットオフを実行する。

【0056】

次に、図４のフローチャートに基づいて、運転中に貯蔵タンク３１のタンク温度センサ１８の出力電圧にエラーが生じている場合について説明する。

【0057】

先ず、ステップＳ４０では、貯蔵タンク３１のタンク温度センサ１８の出力電圧にエラーが生じていることを検出する。次のステップＳ４２では、運転開始時に尿素水溶液の解凍制御が実施済であるか否かを判定する。運転開始時に尿素水溶液の解凍制御が実施済の場合は、還元剤噴射弁３４に尿素水溶液を残しておくと尿素水溶液が凍る温度であると考えられるため、ステップＳ４４へ進み、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸出しとシステムの強制的なシャットオフを実行する。

【0058】

ステップＳ４２で解凍制御が実施済でないと判定された場合は、ステップＳ４６へ進む。ステップＳ４６では、外気温センサ１６の出力に基づき、外気温度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。外気温度が所定の閾値以上の場合は、尿素水溶液は凍らないと考えられるため、ステップＳ４８へ進み、通常の尿素水噴射制御を実施する。

【0059】

一方、外気温度が所定の閾値未満の場合は、還元剤噴射弁３４に尿素水溶液を残しておくと尿素水溶液が凍ると考えられるため、ステップＳ４４へ進み、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸出しとシステムの強制的なシャットオフを実行する。

【0060】

ステップＳ４８の後はステップＳ４６へ戻り、外気温度が所定の閾値未満となればステップＳ４４へ進み、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸出しとシステムの強制的なシャットオフを実行する。

【0061】

以上のように、図４では、貯蔵タンク３１の温度センサの出力電圧にエラーが生じていても通常の尿素水噴射制御は可能であるため、図３の処理と異なり、保護噴射及び尿素水溶液の吸い出しと最充填を繰り返す処理は行われない。

【0062】

以上説明したように本実施形態によれば、エラーが生じた場合に、還元剤噴射弁３４からの尿素水溶液の吸い戻しを常に行うのではなく、吸い戻しが必要でない場合は貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁３４までの経路に還元剤を充填する。これにより、充填した尿素水溶液による熱交換によって還元剤噴射弁３４を冷却することができ、還元剤噴射弁３４の過熱を抑止することができる。

【0063】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0064】

１０ 排気浄化装置
６０ 制御装置
６２ 信号受信部
６４ エラー検出部
６６ 凍結判定部
６８ 判定部
６９ 還元剤供給実行部
７０ 通常噴射実行部
７２ 吸い戻し・シャットオフ実行部
７４ 保護噴射実行部
７６ 加圧・保持部
７８ 吸い戻し・再充填実行部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】