(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に尿素水を添加するインジェクタの尿素結晶の固着による一時的な作動不良を回復させるための制御方法であって、尿素水を供給する経路がインジェクタより上方から下降して該インジェクタに接続するように配管レイアウトを構成し、インジェクタの作動不良が判定された時に、経路内の尿素水を一旦吸い戻す操作を介在させてからポンプを停止し、所定時間後にポンプを再駆動してインジェクタの作動不良の判定を再び行うことを特徴とするインジェクタの制御方法。
【請求項２】
ポンプで尿素水を所定圧力まで昇圧した後に尿素水の試験噴射を実施し、その試験噴射時に圧力低下が無い場合にインジェクタの作動不良を判定することを特徴とする請求項１に記載のインジェクタの制御方法。
【請求項３】
インジェクタの作動不良の判定が所定回数繰り返された時にインジェクタの異常を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のインジェクタの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気管の途中に排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えると共に、該パティキュレートフィルタの下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤として尿素水を添加してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることが考えられている。
【０００３】
このようにする場合、選択還元型触媒への尿素水の添加がパティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間で行われることになるため、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されるまでの十分な反応時間を確保しようとすれば、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くする必要があるが、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを十分な距離を隔てて離間配置させてしまうと、車両への搭載性が著しく損なわれるという不具合がある。
【０００４】
そこで、図５に示す如く、エンジンからの排気ガス１が流通する排気管２の途中に、排気ガス１中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ３と、該パティキュレートフィルタ３の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒４とをケーシング５，６により夫々抱持して並列に配置し、パティキュレートフィルタ３の出側端部と選択還元型触媒４の入側端部との間をＳ字構造の連絡流路７により接続し、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようにした排気浄化装置が創案されている。
【０００５】
ここで、前記連絡流路７は、パティキュレートフィルタ３の出側端部を包囲し且つ該出側端部から出た直後の排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室７Ａと、該ガス集合室７Ａで集められた排気ガス１をパティキュレートフィルタ３の排気流れと逆向きに抜き出すミキシングパイプ７Ｂと、該ミキシングパイプ７Ｂにより導かれた排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス１を選択還元型触媒４の入側端部に導入し得るよう該入側端部を包囲するガス分散室７ＣとによりＳ字構造を成すように構成されており、前記ミキシングパイプ７Ｂの入側端部の中心位置には、該ミキシングパイプ７Ｂ内に尿素水を添加するためのインジェクタ８が前記ミキシングパイプ７Ｂの出側端部側へ向けて装備されている。
【０００６】
尚、ここに図示している例では、パティキュレートフィルタ３が抱持されているケーシング５内の前段に、排気ガス１中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒９が装備されており、また、選択還元型触媒４が抱持されているケーシング６内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒１０が装備されている。
【０００７】
そして、このような構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ３により排気ガス１中のパティキュレートが捕集されると共に、その下流側のミキシングパイプ７Ｂの途中でインジェクタ８から尿素水が排気ガス１中に添加されてアンモニアと炭酸ガスに熱分解され、選択還元型触媒４上で排気ガス１中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス１中のパティキュレートとＮＯxの同時低減が図られることになる。
【０００８】
この際、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が連絡流路７により逆向きに折り返されてから隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようになっているので、尿素水の添加位置から選択還元型触媒４までの距離が長く確保され、尿素水からアンモニアが生成されるのに十分な反応時間が確保される。
【０００９】
しかも、パティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４との間に沿うように連絡流路７が配置されているので、その全体構成がコンパクトなものとなって車両への搭載性が大幅に向上されることになる。
【００１０】
前述の如き排気浄化装置に備えられる尿素水添加用のインジェクタ８では、排気温度の高い運転状態からエンジンを急停止した場合等の特別な条件下でノズル内部に尿素結晶を析出してしまうことがあり、その析出した尿素結晶が固着することで尿素水の噴射ができなくなる一時的な作動不良を起こすことがある。
【００１１】
即ち、エンジンの停止時には、キーオフと同時に尿素水が尿素水タンク側へパージされ、寒冷地等におけるエンジン停止中の尿素水の凍結を防止する措置が採られるようになっているため（例えば下記の特許文献１等を参照）、次にエンジンを始動する際には、インジェクタ８を空打ちして経路内の空気を抜きながら尿素水を送り込んでいくことになる。
【００１２】
この際、インジェクタ８のノズルが尿素結晶で詰まっていると、空打ちによる空気抜きが行われないため、ポンプにより送り込まれる尿素水が空気を圧縮しながら進むもののインジェクタ８までは到らず、該インジェクタ８のノズルまで尿素水を送り込んで尿素結晶を溶かすことができないという事態に陥ることがある。
【００１３】
このような事態に陥った場合、従来においては、尿素水を送り出すポンプを一旦停止して尿素水の経路を減圧し、所定時間経過後にポンプを再度駆動して試験噴射を実施するという操作を繰り返し、減圧と加圧を交互に繰り返すことで尿素結晶の詰まりを解消してインジェクタ８の回復を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−１０１５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、インジェクタ８のノズル内における尿素結晶の固着の程度が強い場合、ポンプを間欠的に運転して減圧と加圧を繰り返すだけでは十分な回復が図れないことがあり、本来ならば尿素水に触れることで簡単に尿素結晶が溶けてインジェクタ８を正常な作動状態に戻せるはずの一時的な不具合であるのに、インジェクタ８の作動不良が繰り返されることで車両の自己診断機能にインジェクタ８の異常として診断されてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、尿素結晶の固着による一時的なインジェクタの作動不良を速やかに回復し得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、排気ガス中に尿素水を添加するインジェクタの尿素結晶の固着による一時的な作動不良を回復させるための制御方法であって、尿素水を供給する経路がインジェクタより上方から下降して該インジェクタに接続するように配管レイアウトを構成し、インジェクタの作動不良が判定された時に、経路内の尿素水を一旦吸い戻す操作を介在させてからポンプを停止し、所定時間後にポンプを再駆動してインジェクタの作動不良の判定を再び行うことを特徴とするものである。
【００１８】
而して、排気温度の高い運転状態からエンジンを急停止した場合等にインジェクタのノズル内部に尿素結晶が析出し、その尿素結晶が固着して尿素水の噴射ができなくなる一時的な作動不良が起きてしまうと、次にエンジンを始動する際にインジェクタを空打ちして経路内の空気を抜きながら尿素水を送り込もうとしても、経路内の空気が抜けないためにポンプにより送り込まれる尿素水がインジェクタまで到達できない事態に陥るが、該インジェクタの作動不良が判定された時に、経路内の尿素水を一旦吸い戻す操作を介在させてからポンプを停止し、所定時間後にポンプを再駆動してインジェクタの作動不良の判定を再び行うようにしているので、経路内で尿素水と空気との界面が大きく揺り動かされて尿素水と空気の置換が起こり易くなる。
【００１９】
即ち、相対的に比重の小さい空気が経路内を浮上し易くなる一方、これと入れ替わりに尿素水が経路内を流下してインジェクタまで到達し易くなるので、該インジェクタのノズル内まで尿素水が到達する機会が大幅に増加されることになり、該尿素水がインジェクタのノズル内まで到達しさえすれば、該ノズル内に固着した尿素結晶が溶かされてインジェクタが正常な作動状態に回復することになる。
【００２０】
また、本発明においては、ポンプで尿素水を所定圧力まで昇圧した後に尿素水の試験噴射を実施し、その試験噴射時に圧力低下が無い場合にインジェクタの作動不良を判定することが好ましく、更には、インジェクタの作動不良の判定が所定回数繰り返された時にインジェクタの異常を判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記した本発明のインジェクタの制御方法によれば、経路内の尿素水を一旦吸い戻す操作を介在させてからポンプを停止して所定時間後にポンプを再駆動することにより、経路内で尿素水と空気との界面を大きく揺り動かして尿素水と空気の置換を起こり易くすることができるので、経路内を浮上する空気と入れ替わりに尿素水を経路内で流下せしめることによりインジェクタまで到達させて尿素結晶を溶かし、該尿素結晶の固着による一時的なインジェクタの作動不良を速やかに回復することができ、車両の自己診断機能にインジェクタの異常として診断される頻度を大幅に低減することができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す系統図である。
【図２】図１のポンプにより尿素水を吸い戻す操作を説明する系統図である。
【図３】インジェクタの作動不良の判定方法について説明するグラフである。
【図４】図１の制御装置における具体的な制御手順を示すフローチャートである。
【図５】従来の排気浄化装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における符号の１１は尿素水１２を貯留している尿素水タンク、１３は該尿素水タンク１１からサクションライン１４を介し尿素水１２を吸い上げ且つその尿素水１２をプレッシャーライン１５を介しインジェクタ８へ送り出すポンプを示している。
【００２５】
ここで、尿素水１２をインジェクタ８へ供給する経路を成しているプレッシャーライン１５は、インジェクタ８より上方から下降して該インジェクタ８に接続するような配管レイアウトで構成されている。
【００２６】
また、尿素水１２をインジェクタ８へ供給するポンプ１３は、正逆二つのポジションを切り替え可能に備えた流路切替バルブ１６と、尿素水１２の吸排を実質的に担うポンプ本体１７とを備えており、前記流路切替バルブ１６のポジションを図１の状態から図２の状態に切り替えることにより、プレッシャーライン１５の尿素水１２をポンプ本体１７で吸い戻すこともできるようになっている。
【００２７】
即ち、エンジンの停止時には、キーオフと同時に流路切替バルブ１６が逆向きのポジション（図２のポジション）に切り替えられ、尿素水１２がポンプ本体１７の駆動により尿素水タンク１１側へパージされ、寒冷地等におけるエンジン停止中の尿素水の凍結を防止する措置が採られるようになっている。
【００２８】
また、前記ポンプ１３内には、プレッシャーライン１５の尿素水１２の圧力を検出する圧力センサ１８も備えられており、該圧力センサ１８の検出信号１８ａが、インジェクタ８、流路切替バルブ１６、ポンプ本体１７の操作を制御信号８ａ，１６ａ，１７ａにより制御している制御装置１９に入力され、前記圧力センサ１８による検出値に基づいてインジェクタ８の作動不良の判定が行われるようになっている。
【００２９】
即ち、図３のグラフに実線の曲線で示す如く、サクションライン１４の尿素水１２をポンプ１３により所定圧（図３の例では９００ｋＰａ）まで昇圧してからインジェクタ８のノズルを全開にして試験噴射を行い、その噴射後の適宜な検出タイミングで所定以上の圧力降下（図３中の閾値以下の圧力降下）が認められない場合にインジェクタ８の作動不良が判定されるようになっている。
【００３０】
尚、インジェクタ８の作動が正常である場合には、図３のグラフに鎖線で示す如く、尿素水１２が噴射されることで所定以上の圧力降下（図３中の閾値以下の圧力降下）が起こり、噴射後の適宜な検出タイミングで図３中の閾値以下となるような圧力降下が確認できることになる。
【００３１】
また、制御装置１９においては、インジェクタ８の尿素結晶の固着による一時的な作動不良が判定された時に、図４に示す如きフローチャートに従い尿素結晶の固着による一時的なインジェクタ８の作動不良を速やかに回復する措置が採られるようになっている。
【００３２】
前記制御装置１９における具体的な制御手順は以下に詳述する通りであり、先ずステップＳ１で異常カウンタの判定回数が「０」となり、次いで、ステップＳ２でポンプ１３が駆動されてサクションライン１４の尿素水１２が所定圧（図３の例では９００ｋＰａ）まで昇圧された後、次のステップＳ３でインジェクタ８の試験噴射が行われて前述の如き圧力の落ち方に基づきインジェクタ８の作動不良の有無が判定され、インジェクタ８の作動が正常と判定されたならば判定終了となる。
【００３３】
一方、インジェクタ８の作動不良が判定されると、ステップＳ４に進んで異常カウンタの判定回数が「＋１」となり、次のステップＳ５で異常カウンタの判定回数が所定の判定回数（例えば１０回）を超えていなければステップＳ６へと進み、流路切替バルブ１６を逆向きのポジション（図２のポジション）に切り替え且つポンプ１３を駆動することでプレッシャーライン１５内の尿素水１２を一旦吸い戻す操作が行われる。
【００３４】
ただし、この尿素水１２を吸い戻す操作では、エンジンの停止時のようにプレッシャーライン１５の尿素水１２を尿素水タンク１１側へパージするところまでは行わず、プレッシャーライン１５内で尿素水１２を僅かな距離分だけ吸い戻す程度で良い。
【００３５】
そして、前記尿素水１２を吸い戻す操作を実施した後、ステップＳ７でポンプ１３を停止し、次いで、ステップＳ８で所定時間待機してからステップＳ２へ戻り、ポンプ１３を再駆動してインジェクタ８の作動不良の判定を再び行う。
【００３６】
尚、ステップＳ５にて異常カウンタの判定回数が所定の判定回数（例えば１０回）を超えたことが確認されたならば、車両の自己診断機能によりインジェクタ８の異常として診断が下されることになる。
【００３７】
而して、排気温度の高い運転状態からエンジンを急停止した場合等にインジェクタ８のノズル内部に尿素結晶が析出し、その尿素結晶が固着して尿素水１２の噴射ができなくなる一時的な作動不良が起きてしまうと、次にエンジンを始動する際にインジェクタ８を空打ちしてプレッシャーライン１５内の空気を抜きながら尿素水１２を送り込もうとしても、プレッシャーライン１５内の空気が抜けないためにポンプ１３により送り込まれる尿素水１２がインジェクタ８まで到達できない事態に陥るが、該インジェクタ８の作動不良が判定された時に、プレッシャーライン１５内の尿素水１２を一旦吸い戻す操作を介在させてからポンプ１３を停止し、所定時間後にポンプ１３を再駆動してインジェクタ８の作動不良の判定を再び行うようにしているので、プレッシャーライン１５内で尿素水１２と空気との界面が大きく揺り動かされて尿素水１２と空気の置換が起こり易くなる。
【００３８】
即ち、相対的に比重の小さい空気がプレッシャーライン１５内を浮上し易くなる一方、これと入れ替わりに尿素水１２がプレッシャーライン１５内を流下してインジェクタ８まで到達し易くなるので、該インジェクタ８のノズル内まで尿素水１２が到達する機会が大幅に増加されることになり、該尿素水１２がインジェクタ８のノズル内まで到達しさえすれば、該ノズル内に固着した尿素結晶が溶かされてインジェクタ８が正常な作動状態に回復することになる。
【００３９】
従って、上記形態例によれば、プレッシャーライン１５内の尿素水１２を一旦吸い戻す操作を介在させてからポンプ１３を停止して所定時間後にポンプ１３を再駆動することにより、プレッシャーライン１５内で尿素水１２と空気との界面を大きく揺り動かして尿素水１２と空気の置換を起こり易くすることができるので、プレッシャーライン１５内を浮上する空気と入れ替わりに尿素水１２をプレッシャーライン１５内で流下せしめることによりインジェクタ８まで到達させて尿素結晶を溶かし、該尿素結晶の固着による一時的なインジェクタ８の作動不良を速やかに回復することができ、車両の自己診断機能にインジェクタ８の異常として診断される頻度を大幅に低減することができる。
【００４０】
尚、本発明のインジェクタの制御方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１  排気ガス
１１  尿素水タンク
１２  尿素水
１３  ポンプ
１４  サクションライン（尿素水をインジェクタへ供給する経路）
【図１】
0005501324.tif 000002
【図２】
0005501324.tif 000003
【図３】
0005501324.tif 000004
【図４】
0005501324.tif 000005
【図５】
0005501324.tif 000006