JP2016094863A

JP2016094863A - 尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法

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Publication number: JP2016094863A
Application number: JP2014230611A
Authority: JP
Inventors: 正信嶺澤; Masanobu Minesawa
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-05-26
Also published as: CN107109982B; US20170314440A1; US10450922B2; EP3219946A4; WO2016076256A1; EP3219946A1; CN107109982A

Abstract

【課題】内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、結晶化した尿素を溶解することができて、尿素水噴射装置の固着を防止して、尿素水噴射装置の故障を防止することができる尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、この尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させる尿素水噴射システムにおいて、尿素水を尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、尿素水噴射装置に予め設定された通電量で通電する結晶溶解制御を行う結晶溶解制御手段を備えて、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、予め算出される結晶溶解用通電時間の間、結晶溶解制御手段で結晶溶解制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の尿素水噴射システムにおいて、尿素水噴射装置内で尿素水が結晶化して固着するのを防止できる尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法に関する。

一般に、ディーゼルエンジン等の内燃機関を搭載している車両では、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を除去すべく、尿素水噴射システムと選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）装置を組み合わせた排気ガス浄化システムが設けられている。この排気ガス浄化システムでは、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に設けた尿素水噴射装置（ドージングバルブ：ＤＶ）から尿素水を排気通路の内部を通過する排気ガス中に噴射して、尿素水からアンモニア（ＮＨ₃）を発生させ、このアンモニアを用いて、選択還元型触媒装置で排気ガスに含まれているＮＯｘを還元して浄化処理している。

この選択還元型触媒装置で使用している尿素水噴射装置では、エンジン始動キーをＯＦＦしてエンジン停止とすると、尿素水配管内の尿素水をタンクに戻すエンプティングを実施する。このエンプティングの際に、尿素水噴射装置を全開にしているため、排気管内の高温のガスが尿素水噴射装置内を通ることになり、尿素水噴射装置内が一旦高温となる。しかし、その後は、エンジンが停止しているため、尿素水噴射装置内の温度が緩やかに低下し、この温度低下の過程で尿素水噴射装置内に残った僅かな尿素水が結晶化する。この尿素水の結晶化により尿素水噴射装置のニードルが固着して動かなくなるので、エンジンの再始動時に、尿素水を噴射することができなくなる。

この尿素水供給ラインの閉塞に関連して、尿素水のサプライポンプから尿素水を噴射するドージングバルブ（尿素水噴射装置）までの配管部が閉塞したかどうかを的確に検出するために、エンジンのキースイッチがＯＮされたとき、サプライポンプを駆動して配管部を昇圧するスタートアップ制御を実施した後、ＳＣＲ装置の上流側の排気管に設けた排気温度センサの検出値が設定温度以下で、かつ、尿素水タンク内の尿素水温度を検出する尿素水センサでの検出値が凍結温度以上のとき、配管部内の尿素水を尿素水タンクに戻すエンプティング制御を実施し、そのエンプティング制御時の圧送ラインの圧力を検出する圧力センサの検出値から配管部の詰まりを検出する閉塞判定手段とを備えた尿素ＳＣＲ用尿素水配管閉塞検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、尿素水センサで検出した尿素水温度が凍結温度（尿素水濃度にもよるが通常濃度３２．５％で、−１１℃）以下のときに尿素水タンクとドージングバルブにエンジン冷却水を流して解凍すべく、解凍手段を駆動することが開示されているが、エンジン冷却水の温度では尿素水の解凍に留まり、ドージングバルブの内部で結晶化した尿素の溶解には至らないという問題がある。

また、尿素水の解凍を促進しつつ、尿素水の所定外の時期における添加を回避するために、上限電流値以上の電流供給で尿素水を噴射するインジェクタ（尿素水噴射装置）に供給される尿素水の温度が予め設定された下限温度よりも低いときに、上限電流値未満の電流をインジェクタの電磁駆動部に供給して尿素水の噴射を行わない状態で電磁駆動部を発熱させて、インジェクタ全体を加熱して尿素水の解凍を促進する排気浄化装置のインジェクタ制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この装置においても、尿素水の解凍の促進を目的としており、インジェクタが開弁しない状態の上限電流値未満の電流では尿素水の解凍に留まり、インジェクタの内部で結晶化した尿素の溶解には至らないという問題がある。

更に、排気温度が、ＳＣＲ触媒が活性化する温度に満たないとき、排気温度が尿素水が結晶化する温度以上のときには、ドージングバルブ内での尿素水の固着を防止すべく、ドージングバルブを開放すると共に、サプライモジュールを制御してドージングバルブ内の尿素水を尿素タンクに戻すエンプティングを実施して、排気管内の排気ガスをドージングバルブ内に吸い込むことで、尿素水を結晶化する前に取り除いて尿素水が結晶化して固着するのを防止する固着防止システムを備えるＳＣＲシステムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、このＳＣＲシステムでは、排気ガスの温度が適正な範囲にならないとエンプディングを行うことができず、長時間のエンジン停止後の再始動では、排気ガスの温度が低いため、エンジン停止中に発生した尿素水の結晶化には対処できないという問題がある。

特開２０１４−１４５２７６号公報特開２０１３−２２１４２５号公報特開２０１１−２４７１３５号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の始動時に、結晶化した尿素を溶解することができて、尿素水噴射装置の固着を防止して、尿素水噴射装置の故障を防止することができる尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の尿素水噴射システムは、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、該尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させる尿素水噴射システムにおいて、該尿素水噴射システムを制御する制御装置が、尿素水を前記尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に予め設定された通電量で通電する結晶溶解制御を行う結晶溶解制御手段を備えると共に、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、予め算出される結晶溶解用通電時間の間、前記結晶溶解制御手段で結晶溶解制御を行うように構成される。

この構成によれば、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、尿素水噴射装置において、内部を流れるエンジン冷却水による加熱に加えて、尿素水噴射装置のニードル（プランジャ）を移動させるためのコイルへの通電による発熱を加えることができるので、相乗効果により、尿素水の凍解のみならず、内部で結晶化した尿素を溶解することができる。従って、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着を防止することができる。

上記の尿素水噴射システムにおいて、前記制御装置が、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に通電して、前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する固着状態判定手段を備え、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、予め算出される結晶溶解用通電時間の間、前記結晶溶解制御手段で結晶溶解制御を行い、その後、予め設定された停止時間を経過してから、固着状態判定手段で前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、固着状態でないと判定された場合には、前記尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射するように構成されると、次のような効果を奏することができる。

つまり、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、固着状態判定手段で尿素水噴射装置が固着状態でないと判定してから、尿素水の噴射制御を行うように構成されているので、尿素水噴射装置が故障しているか否かが尿素水の供給開始前に判定され、ＮＯｘの浄化が不十分なまま内燃機関が運転されるのを防止することができるようになる。なお、この固着状態であるか否かの判定は尿素水噴射装置（ＤＶ）の駆動電流の変化率から判断することで行う。

また、上記の尿素水噴射システムにおいて、前記制御装置が、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて、前記結晶溶解用通電時間を算出する通電時間算出手段を備えて構成されると、尿素水の結晶の溶解に必要な最小限の時間と熱量で効率よく、結晶化された尿素水を溶解でき、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着を必要最小限の電気エネルギーで防止することができる。

なお、結晶溶解用通電時間は、予め実験などにより、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度をベースに設定して、データマップなどで制御装置に記憶しておき、制御時にこのデータマップを参照して、結晶溶解用通電時間を算出する。

また、上記の尿素水噴射システムにおいて、前記制御装置が、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に行った、前記固着状態判定手段による判定で、固着状態であると判定された場合には、尿素水噴射開始前に、さらに、新たに算出される結晶溶解用通電時間の間、前記結晶溶解用制御手段で結晶溶解用制御を行い、その後、前記固着状態判定手段により判定を行い、この判定で固着状態でないと判定されるまで、前記結晶溶解用制御手段による結晶溶解用制御と、その後の前記固着状態判定手段による判定を繰り返し、この繰り返しの回数が予め設定された判定回数を超えたときには、前記尿素水噴射装置は故障であると判定し、この繰り返しの回数が前記判定回数以下の期間内に固着状態でないと判定された場合には、前記尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射するように構成されると、次のような効果を奏することができる。

この構成によれば、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、尿素水噴射装置が固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用制御を含む一連の制御を予め設定した判定回数まで繰り返し行うので、内部で結晶化した尿素をより確実溶解することができ、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着を防止することができるようになる。

また、この結晶溶解用制御の実施回数が判定回数を超えたときに、尿素水噴射装置が故障していると判定するので、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着ではない故障を検出することができ、故障検出の精度をより向上させることができる。

また、上記の尿素水噴射システムにおいて、前記結晶溶解用制御手段が、前記結晶溶解用時間を、前記繰り返しの回数に基づいて補正するように構成されると、結晶溶解用制御の繰り返しによる尿素水噴射装置の内部の温度の変化に応じて、新たな結晶溶解用制御を行うことができるので、尿素水噴射装置の高温化を回避しながら、効率よく結晶化した尿素を溶解することができるようになる。

そして、上記の目的を達成するための本発明の尿素水噴射装置の結晶化防止方法は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、該尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させる尿素水噴射システムの尿素水噴射装置の結晶化防止方法であって、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて算出された結晶溶解用通電時間の間、尿素水を前記尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に予め設定された通電量で結晶を溶解する制御を行い、その後、予め設定された停止時間を経過してから、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に通電して、前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、固着状態であると判定された場合には、さらに、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて、新たな結晶溶解用通電時間を算出し、この新たな結晶溶解用通電時間の間、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に前記通電量若しくは予め設定された新たな通電量で結晶を溶解する制御を行い、その後、前記停止時間若しくは予め設定された新たな停止時間を経過してから、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に通電して、前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、この判定で固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用通電時間の算出と結晶を溶解する制御と、固着状態であるか否かの判定を繰り返し、この繰り返しの回数が予め設定された判定回数を超えたときには、前記尿素水噴射装置は故障であると判定し、この繰り返しの回数が前記判定回数以下の期間内に固着状態でないと判定された場合には、前記尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射することを特徴とする方法である。この方法によれば、上記の尿素水噴射システムと同様の効果を奏することができる。

本発明の尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法によれば、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、結晶化した尿素を溶解することができて、尿素水噴射装置の固着を防止して、尿素水噴射装置の故障を防止することができる。

従って、尿素水の結晶化により尿素水噴射装置のニードルが動かなくなって尿素水が噴射できない不具合のケースを解消できるので、この結晶化による不具合で一見故障とみられるケースを故障から除外できるようになるので、実際には故障しておらず、結晶が溶解すれば正常に戻る尿素水噴射装置が回収されるのを防ぐことができる。

本発明に係る実施の形態の尿素水噴射システムの制御装置の構成を示す図である。本発明に係る実施の形態の尿素水噴射装置の結晶化防止方法の制御フローの一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態の尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法について図面を参照しながら説明する。

この本発明の実施の形態の尿素水噴射システムは、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備えて構成される。また、この尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させて構成される。

そして、図１に示すように、この尿素水噴射システムを制御する制御装置１０は、通電時間算出手段１１と結晶溶解制御手段１２と固着状態判定手段１３を備えて構成される。

この通電時間算出手段１１は、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて、尿素水噴射装置の内部で結晶化した尿素を溶解するために尿素水噴射装置の内部のコイルの通電する時間である結晶溶解用通電時間を算出する手段である。

この通電時間算出手段１１により、尿素水の結晶の溶解に必要な最小限の時間と熱量で効率よく、結晶化された尿素水を溶解できるようになり、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着を必要最小限の電気エネルギーで防止することができるようになる。

なお、この結晶溶解用通電時間は、予め実験などにより、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度をベースに設定して、データマップなどで制御装置に記憶しておき、制御時にこのデータマップを参照して、結晶溶解用通電時間を算出する。この結晶溶解用通電時は、通常、３００ｓ程度以下の範囲内の数値になる。なお、特別な場合では、これらの温度が高く、結晶化された尿素が通電するまでもなく、自然に溶解する条件になっている場合は、尿素結晶溶解用通電時間をゼロとする。

また、結晶溶解制御手段１２は、尿素水を前記尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、尿素水噴射装置に予め設定された通電量で通電する結晶溶解制御を行う手段である。この結晶溶解制御手段１２により、尿素水噴射装置の内部を流れる、７０℃程度のエンジン冷却水による加熱に加えて、尿素水噴射装置のニードル（プランジャ）を移動させるためのコイルへの通電による発熱を加えることができるので、この相乗効果により、尿素水の凍解のみならず、内部で結晶化した尿素を溶解することができるようになる。

また、このコイルへの通電量（単位時間当たりの通電量）は、全開する最大の通電量を採用してもよいが、コイルの過熱を防止するために、予め、実験等により最適な通電量を求めておき、その通電量に設定しておくことが好ましい。なお、この通電量は結晶溶解用通電時間とも関係するので、結晶溶解用通電時間との関係で通電量を変化させるようにしてもよい。この通電量は、通常、全開時の１００％〜５％程度の通電量とする。

また、固着状態判定手段１３は、尿素水供給ポンプを停止した状態で、尿素水噴射装置に通電して、尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する手段である。この固着状態判定手段１３により、更に、結晶溶解制御を繰り返したり、結晶化した尿素による固着ではないと判定したりすることを選択できるようになる。なお、この固着判定は、一例として、尿素水噴射装置（ＤＶ）の駆動電流の変化率から判断できる。

そして、この尿素水噴射システムを制御する制御装置１０は、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、通電時間算出手段１１で予め算出される結晶溶解用通電時間の間、結晶溶解制御手段１２で結晶溶解制御を行うように構成される。これにより、内燃機関の始動後から尿素水の供給開始前に、尿素水噴射装置において、内部を流れるエンジン冷却水による加熱に加えて、尿素水噴射装置のニードル（プランジャ）を移動させるためのコイルへの通電による発熱を加えて、相乗効果により、尿素水の凍解のみならず、内部で結晶化した尿素を溶解する。

なお、この内燃機関の始動時では、排気ガス温度が低くＮＯｘ低減のための選択還元型触媒が活性化していないので、尿素水の供給はまだ開始されておらず、尿素水供給ポンプは停止状態となっている。

更に、この結晶溶解制御の後、予め設定された停止時間を経過してから、固着状態判定手段１３で尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、固着状態でないと判定された場合には、尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射するように構成される。

この停止時間はゼロとしてもよいが、コイルへの通電の余熱効果を利用できるので、尿素水噴射装置が冷却されて通電による加熱効果がなくなるような長い時間にすることを避けることが好ましく、実験などにより予め設定しておく。通常、１０ｓ以下程度の範囲内の数値とする。

また、固着状態であると判定された場合には、尿素水噴射開始前に、さらに、新たに算出される結晶溶解用通電時間の間、結晶溶解用制御手段１２で結晶溶解用制御を行い、その後、固着状態判定手段１３により判定を行い、この判定で固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用制御手段１２による結晶溶解用制御と、その後の固着状態判定手段１３による判定を繰り返すように構成される。

そして、この繰り返しの回数が予め設定された判定回数を超えたときには、尿素水噴射装置は故障であると判定し、この繰り返しの回数が判定回数以下の期間内に固着状態でないと判定された場合には、尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射するように構成される。この判定回数は、例えば、３回〜６回程度に設定される。

なお、結晶溶解用制御手段１２は、結晶溶解用時間を、繰り返しの回数に基づいて補正することが好ましく、これにより、結晶溶解用制御の繰り返しによる尿素水噴射装置の内部の温度の変化に応じて、新たな結晶溶解用制御を行うことができるようになるので、尿素水噴射装置の高温化を回避しながら、効率よく結晶化した尿素を溶解することができるようになる。なお、この補正方法は、予め実験などにより設定しておく。

次の本発明に係る実施の形態の尿素水噴射装置の結晶化防止方法について説明する。この方法は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、この尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させる尿素水噴射システムの尿素水噴射装置の結晶化防止方法である。

そして、この方法では、エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて算出された結晶溶解用通電時間の間、尿素水を尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、尿素水噴射装置に予め設定された通電量で尿素の結晶を溶解する制御を行う。

その後、予め設定された停止時間を経過してから、尿素水供給ポンプを停止した状態で、尿素水噴射装置に通電して、尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する第１の一連の制御を行う。この通電量に関しては、尿素水噴射装置を全開する場合に、最も大きくなり、発熱量も多くなるが、予め実験などで、結晶を溶解するのに必要十分な通電量を求めておき、その通電量とすることが好ましい。

そして、この判定で、固着状態でないと判定された場合には、尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する。一方、固着状態であると判定された場合には、さらに、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて、新たな結晶溶解用通電時間を算出し、この新たな結晶溶解用通電時間の間、尿素水供給ポンプを停止した状態で、尿素水噴射装置に前回の通電量若しくは予め設定された新たな通電量で結晶を溶解する制御を行う第２の一連の制御を行う。この通電量は、前回の通電量と同じにしてもよいが、前回の通電により既に尿素水噴射装置の温度が上昇しているので、過熱し過ぎないように前回の通電量よりも少ない新たな通電量とすることが好ましい。

その後、前回と同じ停止時間若しくは予め設定された新たな停止時間を経過してから、尿素水供給ポンプを駆動した状態で、尿素水噴射装置に通電して、尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する。この停止時間を、尿素水噴射装置の温度上昇の履歴を勘案して、決めることで、より効率的に、結晶化した尿素を溶解することができるようになる。

そして、この判定で固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用通電時間の算出と結晶を溶解する制御と、固着状態であるか否かの判定を繰り返し、この繰り返しの回数が予め設定された判定回数を超えたときには、尿素水噴射装置は故障であると判定する。

また、この繰り返しの回数が前記判定回数以下の期間内に固着状態でないと判定された場合には、尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する。

この実施の形態の尿素水噴射装置の結晶化防止方法は、図２に示すような制御フローに従って次のようにして実施することができる。エンジンが始動されると、尿素水供給ポンプが駆動される前に、この図２の制御フローが上位の制御フローから呼ばれてスタートする。

この図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度を入力し、これらのいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて結晶溶解用通電時間を算出する。また、繰り返し回数を１回とする。

次のステップＳ１２では、尿素水を尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプの停止を確認し、停止していなければ、停止する。そして、予め設定される通電量で、ステップＳ１１で算出された結晶溶解用通電時間の間通電し、尿素の結晶を溶解する制御を行う。

その後、ステップＳ１３で、通電を停止し、予め設定された停止時間を経過するまで待機する。この待機後、ステップＳ１４で、尿素水供給ポンプを停止したまま、尿素水噴射装置に通電して、尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する。

このステップＳ１４の判定で、固着状態でないと判定された場合には、ステップＳ３０に行き、結晶化した尿素の溶解が終了したとして、その信号を発信し、その後リターンに行き、上位の制御フローに戻り、ＮＯｘ低減のために、尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する。

一方、このステップＳ１４で、固着状態であると判定された場合には、ステップＳ２１に行く。このステップＳ２１では、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度を入力し、これらのいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて新たな結晶溶解用通電時間を算出する。また、繰り返し回数を前回の回数より１回増やす。

次のステップＳ２２では、予め設定された新たな通電量で、ステップＳ２１で算出された結晶溶解用通電時間の間通電し、尿素の結晶を溶解する制御を行う。

その後、ステップＳ２３で、通電を停止し、予め設定された新たな停止時間を経過するまで待機する。この待機後、ステップＳ２４で、尿素水供給ポンプを停止したまま、次のステップＳ２４で、尿素水噴射装置に通電して、尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する。

このステップＳ２４の判定で、固着状態でないと判定された場合には、ステップＳ３０に行き、結晶化した尿素の溶解が終了したとして、その信号を発信し、その後リターンに行き、上位の制御フローに戻り、ＮＯｘ低減のために、尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する。

一方、このステップＳ２４で、固着状態であると判定された場合には、ステップＳ２７に行く。このステップＳ２５では、繰り返し回数が予め設定された判定回数を超えたか否かを判定する。

このステップＳ２５の判定で繰り返し回数が判定回数を超えていなければ、ステップＳ２１に戻る。繰り返し回数が判定回数を超えていれば、ステップ４０に行き、尿素水噴射装置は故障であると判定して、故障信号を発信する。その後リターンに行き、上位の制御フローに戻る。ＮＯｘ低減のための尿素水の供給を行う。これらの制御により、上記の尿素水噴射装置の結晶化防止方法を実施することができる。

本発明の尿素水噴射システム及び尿素水噴射装置の結晶化防止方法によれば、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、尿素水噴射装置が固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用制御を行うので、内部で結晶化した尿素をより溶解することができ、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着を防止することができるようになる。

しかも、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、尿素水噴射装置が固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用制御を含む一連の制御を予め設定した判定回数まで繰り返し行うので、内部で結晶化した尿素をより確実溶解することができ、結晶化した尿素による尿素水噴射装置の固着を防止することができるようになる。

その結果、内燃機関の始動後の尿素水の供給開始前に、結晶化した尿素を溶解することができて、尿素水噴射装置の固着を防止して、尿素水噴射装置の故障を防止することができる。また、尿素水の結晶化により尿素水噴射装置のニードルが動かなくなって尿素水が噴射できない不具合のケースを解消できるので、この結晶化による不具合で一見故障とみられるケースを故障から除外できるようになるので、実際には故障しておらず、結晶が溶解すれば正常に戻る尿素水噴射装置が回収されるのを防ぐことができる。

１０制御装置（尿素水噴射システムを制御する制御装置）
１１通電時間算出手段
１２結晶溶解制御手段
１３固着状態判定手段

Claims

内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、該尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させる尿素水噴射システムにおいて、
該尿素水噴射システムを制御する制御装置が、
尿素水を前記尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に予め設定された通電量で通電する結晶溶解制御を行う結晶溶解制御手段を備えると共に、
エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、予め算出される結晶溶解用通電時間の間、前記結晶溶解制御手段で結晶溶解制御を行うように構成されたことを特徴とする尿素水噴射システム。
前記制御装置が、
前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に通電して、前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定する固着状態判定手段を備え、
エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、予め算出される結晶溶解用通電時間の間、前記結晶溶解制御手段で結晶溶解制御を行い、その後、予め設定された停止時間を経過してから、固着状態判定手段で前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、固着状態でないと判定された場合には、前記尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射するように構成された請求項１に記載の尿素水噴射システム。
前記制御装置が、
エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて、前記結晶溶解用通電時間を算出する通電時間算出手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の尿素水噴射システム。
前記制御装置が、
エンジン始動後で、尿素水供給開始前に行った、前記固着状態判定手段による判定で、固着状態であると判定された場合には、尿素水噴射開始前に、さらに、新たに算出される結晶溶解用通電時間の間、前記結晶溶解用制御手段で結晶溶解用制御を行い、その後、前記固着状態判定手段により判定を行い、この判定で固着状態でないと判定されるまで、前記結晶溶解用制御手段による結晶溶解用制御と、その後の前記固着状態判定手段による判定を繰り返し、
この繰り返しの回数が予め設定された判定回数を超えたときには、前記尿素水噴射装置は故障であると判定し、この繰り返しの回数が前記判定回数以下の期間内に固着状態でないと判定された場合には、前記尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射するように構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の尿素水噴射システム。
前記結晶溶解用制御手段が、
前記結晶溶解用時間を、前記繰り返しの回数に基づいて補正する請求項１〜４のいずれか１項に記載の尿素水噴射システム。
内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを低減するために、選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射する尿素水噴射装置を備え、該尿素水噴射装置に尿素水凍結防止のためにエンジン冷却水を循環させる尿素水噴射システムの尿素水噴射装置の結晶化防止方法であって、
エンジン始動後で、尿素水供給開始前に、
エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて算出された結晶溶解用通電時間の間、尿素水を前記尿素水噴射装置に供給する尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に予め設定された通電量で結晶を溶解する制御を行い、その後、予め設定された停止時間を経過してから、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に通電して、前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、
固着状態であると判定された場合には、
さらに、エンジン冷却水温度、外気温度、排気ガス温度のいずれか一つ又は幾つかの組み合わせに基づいて、新たな結晶溶解用通電時間を算出し、この新たな結晶溶解用通電時間の間、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に前記通電量若しくは予め設定された新たな通電量で結晶を溶解する制御を行い、その後、前記停止時間若しくは予め設定された新たな停止時間を経過してから、前記尿素水供給ポンプを停止した状態で、前記尿素水噴射装置に通電して、前記尿素水噴射装置が固着状態であるか否かを判定し、
この判定で固着状態でないと判定されるまで、結晶溶解用通電時間の算出と結晶を溶解する制御と、固着状態であるか否かの判定を繰り返し、
この繰り返しの回数が予め設定された判定回数を超えたときには、前記尿素水噴射装置は故障であると判定し、この繰り返しの回数が前記判定回数以下の期間内に固着状態でないと判定された場合には、前記尿素水噴射装置を用いて、尿素水供給要求に従って選択還元型触媒装置の上流側の排気通路に尿素水を噴射することを特徴とする尿素水噴射装置の結晶化防止方法。