JP7035625B2

JP7035625B2 - 排気浄化システムの電子制御装置

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Publication number: JP7035625B2
Application number: JP2018034808A
Authority: JP
Inventors: 裕幸遠藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: DE102019201976A1; JP2019148252A; DE102019201976B4

Description

本発明は、排気浄化システムの電子制御装置に関する。

従来、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムとして尿素を用いる尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが公知である（特許文献１参照）。尿素ＳＣＲシステムでは、排気管に尿素を添加することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。

しかしながら、尿素水は、尿素の水溶液であることから、高温の排気に晒されるインジェクタには尿素が結晶として析出することがある。インジェクタに尿素が析出すると、インジェクタの駆動部分や噴射口などが固着し、インジェクタの動作不良を招く。その結果、尿素水の供給量の不足によるＮＯｘの浄化率の低下を招くという問題がある。また、特許文献１の場合、インジェクタの固着の判定は排気浄化システムの停止処理時に限定されるという問題がある。

国際公開ＷＯ２０１２/０６３５３０号公報

そこで、本発明の目的は、時期にかかわらずインジェクタの固着を判定する排気浄化システムの電子制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、電流取得部は、インジェクタへ供給される電流を出力電流値として取得する。そして、判定部は、この電流取得部で取得した出力電流値を用いて、インジェクタが固着しているか否かを判定する。出力電流値は、インジェクタの作動状態によって変化する。例えばインジェクタから尿素水を噴射する場合、インジェクタの作動開始から尿素水の噴射が開始されるまで出力電流値は増加を続ける。この出力電流値の時間的な変化の傾向を取得することにより、インジェクタが正常に作動しているか否か、つまりインジェクタが固着しているか否かの判断が可能となる。また、出力電流値は、インジェクタの作動中のように、排気浄化システムの運転中に取得される。そのため、出力電流値は、排気浄化システムの停止処理時といった特定の時期にかかわらず取得される。したがって、時期にかかわらずインジェクタの固着を判定することができる。

一実施形態による排気浄化システムの電子制御装置の概略的な構成を示すブロック図一実施形態による排気浄化システムを示す模式図一実施形態による排気浄化システムに用いられるインジェクタの一例を示す模式的な断面図一実施形態による排気浄化システムにおいて、通常制御状態、固着解消制御状態、開弁圧増加制御状態と尿素水の圧力および目標電流値との関係を示す概略図一実施形態による排気浄化システムにおいて、駆動信号と出力電流値との関係を示す概略図一実施形態による排気浄化システムの電子制御装置による処理の流れを示す概略図一実施形態による排気浄化システムの電子制御装置による処理の流れを示す概略図一実施形態による排気浄化システムの電子制御装置による処理の流れを示す概略図

以下、一実施形態による排気浄化システムの電子制御装置を図面に基づいて説明する。
図２に示す一実施形態による排気浄化システム１０は、例えば車両に搭載されている内燃機関１１から排出される排気に尿素水を添加し、排気に含まれるＮＯｘを還元するＳＣＲシステムを構成している。内燃機関１１の排気は、排気管部材１２が形成する排気通路１３を経由して大気へ放出される。内燃機関１１は、例えばディーゼルエンジンである。なお、排気浄化システム１０は、内燃機関１１としてディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスタービンエンジンなどに適用してもよい。また、排気浄化システム１０は、車載の内燃機関１１に限らず、例えば発電ユニットなどの据置型の内燃機関１１に適用してもよい。

排気浄化システム１０は、尿素水タンク１４、尿素水ポンプ１５、尿素水配管部１６、圧力センサ１７、還元触媒１８、インジェクタ１９および温度センサ２１を備えている。尿素水タンク１４は、尿素水である尿素の水溶液を貯えている。尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水を尿素水配管部１６が形成する尿素水通路２２へ吐出する。還元触媒１８は、排気通路１３に設けられている。インジェクタ１９は、尿素水通路２２を経由して尿素水タンク１４に接続している。尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１４から汲み上げた尿素水を、尿素水通路２２を経由してインジェクタ１９へ供給する。インジェクタ１９は、排気管部材１２に設けられている。インジェクタ１９は、排気管部材１２を貫いて、先端が排気通路１３に露出している。インジェクタ１９へ供給された尿素水は、排気通路１３を流れる排気へ噴射される。インジェクタ１９は、排気通路１３における排気の流れ方向において還元触媒１８の入口側に設けられている。内燃機関１１から排出された排気とインジェクタ１９から噴射された尿素水とは、排気通路１３において混合され、還元触媒１８へ流入する。排気に含まれるＮＯｘは、還元触媒１８において尿素水に含まれる尿素と化学的に反応することにより還元される。

温度センサ２１は、インジェクタ１９に設けられている。温度センサ２１は、インジェクタ１９の温度を検出する。尿素水タンク１４からインジェクタ１９へ尿素を供給する尿素水ポンプ１５は、モータ２３によって駆動される。モータ２３は、バッテリ２４から供給される電力によって駆動力を発生する。モータ２３で尿素水ポンプ１５を駆動することにより、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水はインジェクタ１９へ供給される。

インジェクタ１９は、図３に示すようにボディ３１、ニードル３２および駆動部３３を有している。ボディ３１は、筒状に形成され、内側にニードル３２を移動可能に収容している。ボディ３１は、尿素水入口３４および噴射口３５を有している。尿素水入口３４は、尿素水通路２２に接続している。ニードル３２は、ボディ３１の内側において軸方向へ往復移動可能である。駆動部３３は、コイル３６および押付部材３７を有している。コイル３６は、通電をオンまたはオフすることにより、ニードル３２を吸引する磁力を発生する。押付部材３７は、ニードルをコイル３６による吸引方向とは逆方向へ力を加える。これにより、コイル３６への通電をオンまたはオフすることにより、ニードル３２は軸方向へ往復駆動される。なお、押付部材３７は、ニードル３２をコイル３６による吸引方向とは逆に力を加える構成であれば、例えば油圧や空気圧などを用いることができ、スプリングなどの弾性体に限らない。

尿素水入口３４と噴射口３５との間は、通路３８によって接続されている。通路３８は、ボディ通路４１、ニードル通路４２および噴射通路４３を有している。ボディ通路４１は、ボディ３１を軸方向へ貫いている。ニードル通路４２は、筒状のニードル３２の内周側に形成されている。噴射通路４３は、ボディ３１の先端付近において、ボディ３１の内壁とニードル３２の外壁との間に形成されている。

ニードル３２は、軸方向の一方の端部付近に接触部４４を有している。ニードル３２の接触部４４がボディ３１のシート部４５に接することにより、通路３８と噴射口３５との間が遮断される。これにより、駆動部３３によってニードル３２が図３の上方へ駆動され、ニードル３２の接触部４４とボディ３１のシート部４５とが接しているとき、尿素水は噴射口３５から噴射されない。一方、ニードル３２の接触部４４がボディ３１のシート部４５から離間することにより、通路３８と噴射口３５との間が接続される。これにより、駆動部３３によってニードル３２が図３の下方へ駆動され、ニードル３２の接触部４４とボディ３１のシート部４５とが離間しているとき、尿素水は噴射口３５から噴射される。

上述の排気浄化システム１０は、図２に示すように電子制御装置５０によって制御される。電子制御装置５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。電子制御装置５０は、排気浄化システム１０をはじめとする内燃機関１１を搭載する車両の各部を制御する。一例として、電子制御装置５０は、排気通路１３に設けられている図示しないＮＯｘセンサで検出した排気に含まれるＮＯｘの量や濃度などに基づいて、インジェクタ１９から噴射する尿素水の噴射量を設定する。この場合、電子制御装置５０は、尿素水の噴射量を、例えば内燃機関１１へ供給する燃料の量や排気通路を流れる排気の温度などに基づいて補正する。

図１に示すように電子制御装置５０は、噴射制御部５１、電流取得部５２、判定部５３、解消制御部５４および温度取得部５５を備えている。電子制御装置５０は、ＲＯＭまたは図示しない外部の記憶媒体に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、噴射制御部５１、電流取得部５２、判定部５３、解消制御部５４および温度取得部５５をソフトウェア的に実現する。なお、これら噴射制御部５１、電流取得部５２、判定部５３、解消制御部５４および温度取得部５５は、ハードウェア的に実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現してもよい。

電子制御装置５０は、図４に示すように排気浄化システム１０の作動状態を通常制御状態、固着解消制御状態および開弁力増加制御状態の３つの状態のいずれかに制御する。通常制御状態は、インジェクタ１９に尿素の析出などによる固着が生じていない状態である。すなわち、電子制御装置５０は、通常制御状態にあるとき、インジェクタ１９に通常の目標電流値Ｉ１を設定し、尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を圧力Ｐｎに設定する。これに対し、固着解消制御状態は、インジェクタ１９に生じている固着を解消するために尿素水の圧力を高めている状態である。すなわち、電子制御装置５０は、固着解消制御状態にあるとき、インジェクタ１９に通常の目標電流値Ｉ１を設定するとともに、尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を、通常制御状態における圧力Ｐｎよりも高い解消圧力Ｐ１に設定する。また、開弁力増加制御状態は、インジェクタ１９に生じている固着を解消するために尿素水の圧力を高めるとともに、駆動部３３で発生する力を大きくしている状態である。すなわち、電子制御装置５０は、開弁力増加制御状態にあるとき、インジェクタ１９へ通常の目標電流値Ｉ１よりも大きな目標電流値Ｉ２を設定するとともに、尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を解消圧力Ｐ１に設定する。これにより、電子制御装置５０は、排気浄化システム１０を構成する尿素水ポンプ１５およびインジェクタ１９を、通常制御状態、固着解消制御状態または開弁力増加制御状態のいずれかに制御する。

噴射制御部５１は、インジェクタ１９の駆動部３３に接続している。噴射制御部５１は、インジェクタ１９へ供給する電流のオンおよびオフ、ならびにインジェクタ１９へ供給する電流の大きさを制御する。具体的にはインジェクタ１９の駆動部３３に電流を供給することにより、コイル３６はニードル３２を駆動する駆動力を発生する。噴射制御部５１は、このインジェクタ１９の駆動部３３に供給する電流を制御することにより、インジェクタ１９からの尿素水の噴射時期を制御する。噴射制御部５１は、通常制御状態においてインジェクタ１９へ供給する電流の目標値として目標電流値Ｉ１を設定する。また、噴射制御部５１は、開弁力増加制御状態においてインジェクタ１９へ供給する電流の目標値として、目標電流値Ｉ１よりも大きな目標電流値Ｉ２を設定する。このように、噴射制御部５１は、インジェクタ１９に供給する電流の上限として目標電流値Ｉ１または目標電流値Ｉ２を設定する。噴射制御部５１からインジェクタ１９へ供給される電流は、この目標電流値Ｉ１または目標電流値Ｉ２が上限となる。そのため、駆動部３３のコイル３６で発生する磁気的な吸引力は、目標電流値Ｉ１または目標電流値Ｉ２に応じた力となる。すなわち、インジェクタ１９に設定される目標電流値Ｉ１が目標電流値Ｉ２になると、駆動部３３のコイル３６で発生する磁気的な吸引力も大きくなる。

電流取得部５２は、噴射制御部５１からインジェクタ１９へ供給される電流を出力電流値として取得する。具体的には、図５に示すように噴射制御部５１からインジェクタ１９の駆動部３３へ駆動信号が出力されると、噴射制御部５１はインジェクタ１９のコイル３６へ電流を供給する。すなわち、駆動信号が出力されると、インジェクタ１９のコイル３６は電流が流れる。このとき、コイル３６へ供給される電流は、時間の経過とともに変化する。電流取得部５２は、この時間の経過とともに変化する電流、つまりコイル３６を流れる電流を、出力電流値として取得する。

判定部５３は、電流取得部５２で取得した出力電流値を用いて、インジェクタ１９が固着しているか否かを判定する。具体的には、判定部５３は、噴射制御部５１から駆動信号が出力されると、コイル３６を流れる出力電流値を例えば数マイクロ秒ごとに取得する。そして、判定部５３は、この出力電流値の時間的な変化量を電流傾斜値として検出する。噴射制御部５１から駆動信号が出力されると、コイル３６を流れる電流は、上述のように時間の経過とともに変化する。このとき、コイル３６を流れる電流は、駆動信号が「オン」になるとともに増大する。そのため、コイル３６を流れる電流が増加しているとき、出力電流値の時間的な変化量、つまり微分値である電流傾斜値は「０」より大きな値となる。この間、コイル３６で発生する吸引力も、供給される電流の大きさに応じて増大する。そして、押付部材３７がニードル３２に加える力よりもコイル３６で発生する吸引力が大きくなると、ニードル３２は図３の下方へ移動し、接触部４４はシート部４５から離間する。すなわち、インジェクタ１９は、開弁し、尿素水の噴射を開始する。このようにインジェクタ１９が開弁するとき、出力電流値の時間的な変化量である電流傾斜値は「０」となる。判定部５３は、検出した電流傾斜値が「０」となるときの出力電流値を特定し、特定した出力電流値を特定電流値Ｉｄと定義する。電流傾斜値「０」の検出は、例えば「０」の値そのものを検出するという方法、あるいは傾斜値が特定のプラスの値を下回った後に特定のマイナスの値を下回ったことをもって「０」を検出するという方法などがある。そして、判定部５３は、図４に示すようにこの特定した特定電流値Ｉｄと設定値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５とを比較する。

図４に示す設定値Ｓ１は、開弁力増加制御状態における目標電流値Ｉ２に相当する。また、設定値Ｓ２は、インジェクタに固着がないと判定されている通常制御状態における目標電流値Ｉ１に相当する。設定値Ｓ３は、開弁力増加制御状態から固着解消制御状態へ移行する際のしきい値である。設定値Ｓ４は、通常制御状態から固着解消制御状態へ移行する際のしきい値である。設定値Ｓ５は、固着解消制御状態から通常制御状態へ移行する際のしきい値である。これら設定値Ｓ１～Ｓ５は、排気浄化システム１０あるいはインジェクタ１９の性能などに応じて任意に設定される。

解消制御部５４は、判定部５３においてインジェクタ１９に固着があると判定されたとき、インジェクタ１９の固着を解消するための解消制御を実施する。解消制御部５４は、解消制御として、インジェクタ１９から噴射する尿素水の圧力を圧力Ｐｎから解消圧力Ｐ１へ高くする。この場合、解消制御部５４は、圧力センサ１７で検出した尿素水通路２２における尿素水の圧力に基づいて尿素水ポンプ１５を制御する。これにより、解消制御が実施されると、インジェクタ１９へ供給される尿素水の圧力は、通常制御状態の圧力Ｐｎよりも高い解消圧力Ｐ１となる。その結果、インジェクタ１９は、通常制御状態の圧力Ｐｎよりも高い解消圧力Ｐ１の尿素水が供給される。これにより、インジェクタ１９に析出している尿素は、解消圧力Ｐ１の尿素水による除去が図られる。その結果、インジェクタ１９における固着の解消が図られる。圧力Ｐｎおよび解消圧力Ｐ１は、排気浄化システム１０やインジェクタ１９の性能などに応じて任意に設定される。

一方、噴射制御部５１は、解消制御部５４による解消制御によってもインジェクタ１９の固着が解消しないとき、目標とする電流値を目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２へ大きくするとともに、大きくした目標電流値Ｉ２を上限としてインジェクタ１９へ電流を供給する。そのため、駆動部３３のコイル３６で発生する磁気的な吸引力は、大きくなった目標電流値Ｉ２に応じて増大する。その結果、コイル３６で発生する吸引力が増大し、インジェクタ１９の固着の解消が図られる。

温度取得部５５は、温度センサ２１に接続している。温度取得部５５は、温度センサ２１を通してインジェクタ１９の温度を取得する。具体的には、温度取得部５５は、インジェクタ１９のコイル３６の温度を取得する。インジェクタ１９のコイル３６は、高温に晒されると、能力の低下や破壊を招くおそれがある。目標電流値Ｉ１が目標電流値Ｉ２に引き上げられると、コイル３６の発熱量も増大する。そこで、温度取得部５５は、コイル３６を含めたインジェクタ１９の保護の観点から、温度センサ２１を通してインジェクタ１９の温度を取得する。この場合、温度取得部５５は、本実施形態のように温度センサ２１を通してコイル３６の温度を直接的に取得するだけでなく、例えばコイル３６への通電時期や通電量の蓄積値などから間接的にコイル３６の温度を推定する構成としてもよい。

噴射制御部５１は、温度取得部５５で取得したインジェクタ１９の温度、具体的にはコイル３６の温度が設定温度Ｔｄ以下であるとき、目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２に引き上げる。すなわち、上述のようにインジェクタ１９のコイル３６は、温度によって影響を受けやすい。一方、目標電流値Ｉ２に引き上げると、コイル３６はより多くの電流が流れ、発熱量が増大する。そのため、噴射制御部５１は、温度取得部５５を通してコイル３６の温度を取得し、その温度が設定温度Ｔｄ以下であることを条件として目標電流値Ｉ２に引き上げる。設定温度Ｔｄは、インジェクタ１９の性能などに応じて任意に設定される。

電子制御装置５０は、報知部５６に接続している。報知部５６は、排気浄化システム１０をはじめとする車両の異常を報知する。報知部５６は、例えばブザーやチャイムなど聴覚を通して、あるいはランプやインジケータなど視覚を通して異常を報知する。なお、これらの報知部５６は例示であり、五感を通して異常を報知する構成であれば任意の構成を採用することができる。

以下、上記の構成による電子制御装置５０の処理の流れを図６～図８に基づいて説明する。
噴射制御部５１および判定部５３は、排気浄化システム１０が始動すると（Ｓ１０１）、排気浄化システム１０の停止信号が「オン」されたか否かを判定する（Ｓ１０２）。噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１０２において停止信号が「オン」されていると判定すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、排気浄化システム１０を停止し（Ｓ１０３）、処理を完了する。一方、噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１０２において停止信号が「オン」されていないと判定すると（Ｓ１０２：Ｎｏ）、インジェクタ１９に供給する電流の上限を目標電流値Ｉ１に設定する（Ｓ１０４）。そして、噴射制御部５１は、インジェクタ１９を通して尿素水の噴射を実施する（Ｓ１０５）。噴射制御部５１は、内燃機関１１の運転状態に基づいて排気に添加する尿素水の量を設定する。噴射制御部５１は、設定した尿素水の量に基づいてインジェクタ１９を駆動する。これにより、インジェクタ１９は、噴射制御部５１で設定された量の尿素水を、排気管を流れる排気へ噴射する。

電流取得部５２は、Ｓ１０５においてインジェクタ１９から尿素水の噴射が実施されているとき、インジェクタ１９へ供給される電流を出力電流値として取得する（Ｓ１０６）。すなわち、電流取得部５２は、噴射制御部５１からインジェクタ１９へ駆動信号が出力されているとき、コイル３６を流れる電流を取得し、これを出力電流値とする。判定部５３は、Ｓ１０６で取得した出力電流値から電流傾斜値を検出する（Ｓ１０７）。すなわち、判定部５３は、数マイクロ秒ごとに出力電流値を取得し、時間ごとに変化する出力電流値の変化量を電流傾斜値として検出する。ここで、電流検出値を検出する期間は、出力電流値が目標電流値に達するまでの期間とする。

判定部５３は、Ｓ１０７において検出した電流傾斜値が「０」であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。判定部５３は、電流傾斜値が「０」であると判定すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、このときの出力電流値を特定電流値Ｉｄと定義する（Ｓ１０９）。そして、判定部５３は、Ｓ１０９で定義した特定電流値Ｉｄが予め設定した設定値Ｓ４以上であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。

解消制御部５４は、Ｓ１１０において特定電流値が設定値Ｓ４以上であると判定すると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、解消制御へ移行する（Ｓ１１１）。解消制御部５４は、解消制御に移行すると、尿素水の圧力を高める（Ｓ１１２）。すなわち、解消制御部５４は、尿素水ポンプ１５の回転数などを高めることにより、尿素水ポンプ１５から吐出される尿素水を、通常時の圧力Ｐｎよりも高い解消圧力Ｐ１に増圧する。これにより、排気浄化システム１０は、通常制御状態から固着解消制御状態へ移行する。そして、インジェクタ１９は、解消圧力Ｐ１の尿素水が供給され、固着の解消が図られる。一方、解消制御部５４は、Ｓ１１０において特定電流値が設定値Ｓ４未満であると判定すると（Ｓ１１０：Ｎｏ）、Ｓ１０２へリターンし、Ｓ１０２移行の処理を継続する。すなわち、Ｓ１１０において特定電流値が設定値Ｓ４未満であるとき、インジェクタ１９に固着は生じていない。そのため、電子制御装置５０は、排気浄化システム１０を通常制御状態に維持する。

Ｓ１１２において尿素水の圧力が高められると、噴射制御部５１および判定部５３は、排気浄化システム１０の停止信号が「オン」されたか否かを判定する（Ｓ１１３）。噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１１３において停止信号が「オン」されていないと判定すると（Ｓ１１３：Ｎｏ）、インジェクタ１９を通して尿素水の噴射を実施する（Ｓ１１４）。すなわち、噴射制御部５１は、Ｓ１１２おいて尿素水の圧力が高められていることから、この解消圧力Ｐ１による尿素水の噴射を行なう。一方、噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１１３において停止信号が「オン」されていると判定すると（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、Ｓ１０３へ移行し、排気浄化システム１０を停止する。

電流取得部５２は、Ｓ１１４においてインジェクタ１９から尿素水の噴射が実施されているとき、インジェクタ１９へ供給される電流を出力電流値として取得する（Ｓ１１５）。判定部５３は、Ｓ１１５で取得した出力電流値から電流傾斜値を検出する（Ｓ１１６）。判定部５３は、Ｓ１１６において検出した電流傾斜値が「０」であるか否かを判定する（Ｓ１１７）。判定部５３は、電流傾斜値が「０」であると判定すると（Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、このときの出力電流値を特定電流値Ｉｄと定義する（Ｓ１１８）。そして、判定部５３は、Ｓ１１８で定義した特定電流値Ｉｄが予め設定した設定値Ｓ２以上であるか否かを判定する（Ｓ１１９）。

温度取得部５５は、Ｓ１１９において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ２以上であると判定されると（Ｓ１１９：Ｙｅｓ）、インジェクタ１９の温度を取得する（Ｓ１２０）。また、温度取得部５５は、Ｓ１１７において電流傾斜値が「０」でないと判定されると（Ｓ１１７：Ｎｏ）、Ｓ１２０においてインジェクタ１９の温度を取得する。噴射制御部５１は、Ｓ１２０で取得したインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であるか否かを判定する（Ｓ１２１）。そして、噴射制御部５１は、Ｓ１２１においてインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であると判定すると（Ｓ１２１：Ｙｅｓ）、インジェクタ１９へ供給する電流の上限を目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２へ引き上げる（Ｓ１２２）。すなわち、電子制御装置５０は、排気浄化システム１０の作動状態を固着解消制御状態から開弁力増加制御状態へ移行する。一方、噴射制御部５１は、Ｓ１２１においてインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄより高いと判定すると（Ｓ１２１：Ｎｏ）、Ｓ１１３へリターンし、Ｓ１１３移行の処理を継続する。すなわち、Ｓ１２１においてインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄより高いとき、インジェクタ１９は熱的な負荷が大きくなっている。そのため、電子制御装置５０は、開弁力増加制御状態に移行することなく処理を継続する。

噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１２２において目標電流値Ｉ２を設定すると、排気浄化システム１０の停止信号が「オン」されたか否かを判定する（Ｓ１２３）。噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１２３において停止信号が「オン」されていないと判定すると（Ｓ１２３：Ｎｏ）、温度取得部５５からインジェクタ１９の温度を取得する（Ｓ１２４）。一方、噴射制御部５１および判定部５３は、Ｓ１２３において停止信号が「オン」されていると判定すると（Ｓ１２３：Ｙｅｓ）、Ｓ１０３へ移行し、排気浄化システム１０を停止する。

噴射制御部５１は、Ｓ１２４で取得したインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であるか否かを判定する（Ｓ１２５）。そして、噴射制御部５１は、Ｓ１２５においてインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であると判定すると（Ｓ１２５：Ｙｅｓ）、尿素水の噴射を実施する（Ｓ１２６）。すなわち、インジェクタ１９は、設定温度Ｔｄ以下であることから、供給される電流の上限が目標電流値Ｉ２に高められた上で尿素水の噴射を行なう。

電流取得部５２は、Ｓ１２６においてインジェクタ１９から尿素水の噴射が実施されているとき、インジェクタ１９へ供給される電流を出力電流値として取得する（Ｓ１２７）。判定部５３は、Ｓ１２７で取得した出力電流値から電流傾斜値を検出する（Ｓ１２８）。判定部５３は、Ｓ１２８において検出した電流傾斜値が「０」であるか否かを判定する（Ｓ１２９）。判定部５３は、電流傾斜値が「０」であると判定すると（Ｓ１２９：Ｙｅｓ）、このときの出力電流値を特定電流値Ｉｄと定義する（Ｓ１３０）。そして、判定部５３は、Ｓ１３０で定義した特定電流値Ｉｄが予め設定した設定値Ｓ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１３１）。一方、判定部５３は、Ｓ１２９において電流傾斜値が「０」でないと判定すると（Ｓ１２９：Ｎｏ）、Ｓ１２３へリターンし、Ｓ１２３移行の処理を継続する。すなわち、電流傾斜値が「０」でないとき、出力電流値は変化していることが考えられる。そのため、判定部５３は、電流傾斜値が「０」になるまでＳ１２３移行の処理を継続する。

判定部５３は、Ｓ１３１において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ１以上であると判定すると（Ｓ１３１：Ｙｅｓ）、Ｓ１２２で目標電流値が目標電流値Ｉ２に設定されてから予め設定された所定回数の尿素水の噴射を行なったか否かを判定する（Ｓ１３２）。すなわち、判定部５３は、目標電流値Ｉ２が設定されて以降、インジェクタ１９から尿素水を噴射した回数が所定回数に達しているか否かを判定する。この場合、所定回数は、排気浄化システム１０の性能などに応じて任意に設定することができる。判定部５３は、Ｓ１３２において所定回数の噴射が行なわれたと判定すると（Ｓ１３２：Ｙｅｓ）、報知処理を実行する（Ｓ１３３）。すなわち、判定部５３は、報知部５６を通してインジェクタ１９の固着が解消されず、尿素水の噴射が阻害されている可能性を報知する。そして、判定部５３は、Ｓ１０３へ移行して排気浄化システム１０を停止する。

Ｓ１２２で設定した目標電流値Ｉ２によるインジェクタ１９の駆動は、インジェクタ１９に与える負荷が大きくなる。そのため、尿素水の噴射した回数が所定回数に達しているにもかかわらず、目標電流値Ｉ２による駆動を継続すると、インジェクタ１９の負荷が許容を超えるおそれがある。そこで、判定部５３は、目標電流値Ｉ２による尿素水の噴射が所定回数に達しているとき、インジェクタ１９の固着の可能性を報知した上で排気浄化システム１０を停止する。これにより、インジェクタ１９に与える過大な負荷を回避することができる。一方、判定部５３は、Ｓ１３２において所定回数の噴射が行なわれていないと判定すると（Ｓ１３２：Ｎｏ）、Ｓ１２３へリターンし、Ｓ１２３移行の処理を継続する。すなわち、噴射制御部５１および判定部５３は、所定回数の尿素水の噴射が行なわれていないとき、設定温度Ｔｄに達するまで尿素水の噴射を継続可能であると判定する。

ところで、温度取得部５５は、Ｓ１０８において、Ｓ１０７で検出した電流傾斜値が「０」でないと判定されると（Ｓ１０８：Ｎｏ）、インジェクタ１９の温度を取得する（Ｓ１３４）。噴射制御部５１は、Ｓ１３４で取得したインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であるか否かを判定する（Ｓ１３５）。すなわち、Ｓ１０７において電流傾斜値が「０」でないと判定されるとき、インジェクタ１９の固着にともなって、コイル３６を流れる電流が増大し続けていることが予想される。そこで、噴射制御部５１は、インジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であるか否かを判定する。そして、噴射制御部５１は、Ｓ１３５においてインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であると判定すると（Ｓ１３５：Ｙｅｓ）、Ｓ１２２へ移行し、インジェクタ１９へ供給する電流の上限を目標電流値Ｉ２へ引き上げる。すなわち、電子制御装置５０は、排気浄化システム１０の作動状態を通常制御状態から開弁力増加制御状態へ移行する。一方、噴射制御部５１は、Ｓ１３５においてインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄより高いと判定すると（Ｓ１３５：Ｎｏ）、Ｓ１１２へ移行し、尿素水の圧力を高める。すなわち、インジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄより高いとき、インジェクタ１９のコイル３６へ供給する電流を大きくすることはできない。そのため、噴射制御部５１はＳ１１２へ移行するとともに、解消制御部５４は尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を大きくする解消制御を実行する。

また、判定部５３は、Ｓ１１９において、Ｓ１１８で特定した特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ２以上でない、すなわち設定値Ｓ２未満であると判定すると（Ｓ１１９：Ｎｏ）、Ｓ１１８において定義した特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ５以上であるか否かを判定する（Ｓ１３６）。そして、解消制御部５４は、Ｓ１３６において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ５未満であると判定されると（Ｓ１３６：Ｎｏ）、Ｓ１１２で高めた尿素水の圧力を通常時の圧力Ｐｎに復帰する（Ｓ１３７）。すなわち、解消制御部５４は、尿素水ポンプ１５の回転数などを制御して、尿素水ポンプ１５から吐出される尿素水を、通常時の圧力Ｐｎに設定する。これにより、排気浄化システム１０は、固着解消制御状態から通常制御状態へ移行する。すなわち、排気浄化システム１０は、通常制御状態へ復帰する。このように、Ｓ１３６において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ５未満と判定されたとき、インジェクタ１９は、尿素水の圧力を解消圧力Ｐ１とする解消制御によって、固着が解消されたと考えられる。そのため、解消制御部５４は、尿素水ポンプ１５の作動状態を通常の状態へ復帰させる。解消制御部５４は、通常制御状態に移行した後、Ｓ１０２へリターンし、Ｓ１０２移行の処理を継続する。

一方、Ｓ１３６において特定電流値が設定値Ｓ５以上であると判定されると（Ｓ１３６：Ｙｅｓ）、解消制御部５４は、Ｓ１１３へリターンし、Ｓ１１３移行の処理を継続する。すなわち、Ｓ１１８で特定した特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ５以上であるとき、インジェクタ１９の固着は解消制御によって解消していないと考えられる。そのため、解消制御部５４は、尿素水ポンプ１５から吐出する尿素水の圧力を解消圧力Ｐ１とする解消制御を継続する。

判定部５３は、Ｓ１３１において、Ｓ１３０で特定した特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ１未満であると判定すると（Ｓ１３１：Ｎｏ）、Ｓ１３０において特定した特定電流値Ｉｄが予め設定した設定値Ｓ３以上であるか否かを判定する（Ｓ１３８）。そして、噴射制御部５１は、Ｓ１３８において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ３未満であると判定されると（Ｓ１３８：Ｎｏ）、Ｓ１２２で設定した目標電流値Ｉ２を目標電流値Ｉ１に設定する（Ｓ１３９）。すなわち、噴射制御部５１は、インジェクタ１９に供給する電流の目標値を、目標電流値Ｉ２から目標電流値Ｉ１に復帰させる。そして、噴射制御部５１は、Ｓ１１３へリターンする。これにより、排気浄化システム１０は、開弁力増加制御状態から固着解消制御状態へ移行する。Ｓ１３８において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ３未満と判定されたとき、インジェクタ１９は、供給される電流の増加にともなう駆動力の増大によって固着が解消されたと考えられる。そのため、噴射制御部５１は、インジェクタ１９の作動状態を目標電流値Ｉ１とする通常の状態へ復帰させる。一方、噴射制御部５１は、Ｓ１３８において特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ３以上であると判定されると（Ｓ１３８：Ｙｅｓ）、Ｓ１２３へリターンし、Ｓ１２３移行の処理を継続する。すなわち、特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ３以上であるとき、インジェクタ１９の固着は解消していないと考えられる。そのため、噴射制御部５１は、インジェクタ１９へ供給する電流を、目標電流値Ｉ２として駆動力の増大による開弁力増加制御状態を継続する。

以上説明した一実施形態では、電流取得部５２は、インジェクタ１９へ供給される電流を出力電流値として取得する。そして、判定部５３は、この電流取得部５２で取得した出力電流値を用いて、インジェクタ１９が固着しているか否かを判定する。出力電流値は、インジェクタ１９の作動状態によって変化する。判定部５３は、出力電流値の時間的な変化の傾向を取得することにより、インジェクタ１９が正常に作動しているか否か、つまりインジェクタ１９が固着しているか否かを判断する。また、出力電流値は、インジェクタ１９の作動中のように、排気浄化システム１０の運転中に取得される。そのため、出力電流値は、排気浄化システム１０の停止処理時といった特定の時期にかかわらず取得される。したがって、時期にかかわらず、排気浄化システム１０の運転中であってもインジェクタ１９の固着を判定することができる。

また、一実施形態では、判定部５３は、出力電流値の時間的な変化量である電流傾斜値が「０」となる特定電流値Ｉｄと設定値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５とを対比している。そして、判定部５３は、特定電流値Ｉｄが設定値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５以上であるとき、条件ごとにインジェクタ１９の固着を判定する。インジェクタ１９のコイル３６を流れる電流は、インジェクタ１９が開弁するときに電流傾斜値が「０」となる。そして、インジェクタ１９の固着が考えられるとき、インジェクタ１９が開弁するときにコイル３６を流れる電流は大きくなり、特定電流値Ｉｄは大きくなる。そのため、この電流傾斜値が「０」となる特定電流値Ｉｄと設定値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５とを対比することにより、インジェクタ１９の固着の有無、および固着の解消を含めた制御の状態が判定される。したがって、排気浄化システム１０の運転中に取得される出力電流値を用いてインジェクタ１９の固着を判定することができる。

一実施形態では、判定部５３においてインジェクタ１９の固着が判定されたとき、この固着を解消するために尿素水の圧力を大きくする解消制御を実行している。これにより、インジェクタ１９の固着が考えられるとき、インジェクタ１９には通常の圧力Ｐｎよりも高い解消圧力Ｐ１の尿素水が供給される。これにより、インジェクタ１９の固着の原因となる析出物は、高圧の尿素水によって除去が促される。したがって、インジェクタ１９の固着が生じても、固着を解消し、尿素水の噴射を継続することができる。

一実施形態では、噴射制御部５１は、インジェクタ１９の温度を取得する。そして、噴射制御部５１は、取得したインジェクタ１９の温度が設定温度Ｔｄ以下であるとき、インジェクタ１９へ供給する電流の目標値を目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２に大きくする。また、一実施形態では、噴射制御部５１は、解消制御部５４による解消制御、すなわち尿素水の圧力の増大を実行してもインジェクタ１９の固着が解消されないとき、インジェクタ１９の温度を条件に、インジェクタ１９へ供給する電流の目標値を目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２に大きくする。電流の目標値を目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２に引き上げることにより、インジェクタ１９のコイル３６にはより大きな電流が供給される。そのため、インジェクタ１９における開弁の力も大きくなる。一方、インジェクタ１９により多くの電流を供給すると、コイル３６の発熱を招き、この発熱による不具合の原因となる。そこで、噴射制御部５１は、取得したコイル３６の温度に基づいて目標電流値Ｉ１から目標電流値Ｉ２に引き上げるか否かを判定している。したがって、インジェクタ１９の駆動力の増大による固着の解消と、インジェクタ１９の保護とを両立することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１０は排気浄化システム、１１は内燃機関、１９はインジェクタ、２１は温度センサ、５０は電子制御装置、５１は噴射制御部、５２は電流取得部、５３は判定部、５４は解消制御部、５５は温度取得部を示す。

Claims

加圧された尿素水をインジェクタ（１９）から内燃機関（１１）の排気管へ噴射し、排気に含まれる窒素酸化物を還元する排気浄化システム（１０）の電子制御装置であって、
前記インジェクタ（１９）へ供給する電流を制御して、前記インジェクタ（１９）からの尿素水の噴射を制御する噴射制御部（５１）と、
前記噴射制御部（５１）から前記インジェクタ（１９）へ供給される電流を出力電流値として取得する電流取得部（５２）と、
前記電流取得部（５２）で取得した前記出力電流値を用いて、前記インジェクタ（１９）が固着しているか否かを判定する判定部（５３）と、
前記インジェクタ（１９）の温度を取得する温度取得部（５５）と、
を備え、
前記判定部（５３）は、前記出力電流値の時間的な変化量である電流傾斜値を検出し、検出した前記電流傾斜値が０となるときの前記出力電流値を特定電流値とし、前記特定電流値が予め設定された設定値以上であるとき、前記インジェクタ（１９）が固着していると判定するとともに、
前記噴射制御部（５１）は、前記温度取得部（５５）で取得された前記インジェクタ（１９）の温度が予め設定された設定温度以下であるとき、前記インジェクタ（１９）へ供給する電流の目標値である目標電流値を大きくする排気浄化システムの電子制御装置。
前記判定部（５３）において前記インジェクタ（１９）が固着していると判定されたとき、前記インジェクタ（１９）の固着を解消するための解消制御を実行する解消制御部（５４）をさらに備える請求項１記載の排気浄化システムの電子制御装置。
加圧された尿素水をインジェクタ（１９）から内燃機関（１１）の排気管へ噴射し、排気に含まれる窒素酸化物を還元する排気浄化システム（１０）の電子制御装置であって、
前記インジェクタ（１９）へ供給する電流を制御して、前記インジェクタ（１９）からの尿素水の噴射を制御する噴射制御部（５１）と、
前記噴射制御部（５１）から前記インジェクタ（１９）へ供給される電流を出力電流値として取得する電流取得部（５２）と、
前記電流取得部（５２）で取得した前記出力電流値を用いて、前記インジェクタ（１９）が固着しているか否かを判定する判定部（５３）と、
前記判定部（５３）において前記インジェクタ（１９）が固着していると判定されたとき、前記インジェクタ（１９）の固着を解消するための解消制御を実行する解消制御部（５４）と、
前記インジェクタ（１９）の温度を取得する温度取得部（５５）と、
を備え、
前記噴射制御部（５１）は、前記解消制御部（５４）において前記解消制御を実行しても前記インジェクタ（１９）の固着が解消されず、前記温度取得部（５５）で取得された前記インジェクタ（１９）の温度が予め設定された設定温度以下であるとき、前記インジェクタ（１９）へ供給する電流の目標値である目標電流値を大きくする排気浄化システムの電子制御装置。
前記判定部（５３）は、前記出力電流値の時間的な変化量である電流傾斜値を検出し、検出した前記電流傾斜値が０となるときの前記出力電流値を特定電流値とし、前記特定電流値が予め設定された設定値以上であるとき、前記インジェクタ（１９）が固着していると判定する請求項３記載の排気浄化システムの電子制御装置。