(57)【要約】  添加剤供給システムは添加剤を触媒（８）に対して噴射する添加弁（６）、タンク（１）内の添加剤を添加弁（６）に供給するメイン通路（２）、メイン通路（２）に設けられるポンプ（４）、メイン通路（２）から分岐してタンク（１）に接続されるリターン通路（３）、リターン通路（３）からメイン通路（２）への添加剤の流入を阻止する一方、メイン通路（２）内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁する逆止弁（５）を備えている。電子制御装置（１０）は、ポンプ（４）を逆回転させてメイン通路（２）内の添加剤をタンク（２）に吸い戻す吸い戻し制御を実行する。また電子制御装置（１０）は、吸い戻し制御が実行された後にメイン通路（２）に添加剤を充填する充填制御を実行する際には、添加弁（６）を閉弁したままでポンプ（４）を正回転させ、その後に添加弁（６）を開弁してポンプ（４）を正回転させる。
2014038084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加剤供給システムの制御装置であって、前記添加剤供給システムは、
液状の添加剤を貯留するタンクと、
前記タンク内の添加剤を内燃機関の排気通路に設けられた触媒に対して噴射供給する添加弁と、
前記タンク内の添加剤を前記添加弁に供給するメイン通路と、
前記メイン通路に設けられて添加剤を圧送するポンプと、
前記メイン通路から分岐して前記タンクに接続されるリターン通路と、
前記リターン通路に設けられて同リターン通路から同メイン通路への添加剤の流入を阻止する一方、前記メイン通路内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁する逆止弁と、を備え、
前記制御装置は、前記ポンプを逆回転させて前記メイン通路内の添加剤を前記タンクに吸い戻す吸い戻し制御を行なうことができるように構成され、
前記制御装置は、前記吸い戻し制御が実行された後に前記メイン通路に添加剤を充填する充填制御を実行する際には、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させ、その後に前記添加弁を開弁して前記ポンプを正回転させる、
ことを特徴とする添加剤供給システムの制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記充填制御を実行する際には予め設定された所定期間にわたり前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動し、
前記所定期間は当該充填制御が開始されてから前記リターン通路内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定される、
請求項１に記載の添加剤供給システムの制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記充填制御を実行する際には、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させた後、予め設定された基準期間にわたり前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動し、
前記基準期間は前記添加弁が開弁されてから前記メイン通路内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定される、
請求項１又は請求項２に記載の添加剤供給システムの制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記充填制御を実行する際、前記メイン通路内の圧力が低く推移するときほど、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させた後に前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する期間を長くする、
請求項１又は請求項２に記載の添加剤供給システムの制御装置。
【請求項５】
前記添加弁が開弁されてからの経過期間をｔとし、
前記メイン通路全体に添加剤が充填されているときの当該添加剤の重量をＭとし、
前記メイン通路の断面積をＳとし、
添加剤の充填速度をＳｐｄとし、
前記メイン通路内の圧力をＰとするとき、
前記制御装置は、前記充填制御を実行する際、以下の式に示される関係が成立するまで前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する、
請求項４に記載の添加剤供給システムの制御装置。
【数１】
2014038084.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに貯留された尿素水等の添加剤を添加弁を通じて内燃機関の排気通路に設けられた触媒に対して噴射供給する添加剤供給システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の添加剤供給システムの制御装置としては例えば特許文献１に記載の装置がある。特許文献１に記載の装置は、排気通路に設けられた選択還元型触媒の上流側から添加弁を通じて液状の添加剤を噴射供給することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化するようにしている。【０００３】
こうした添加剤供給システムでは、配管内の添加剤が機関停止中に凍結することがあり、このことに起因して配管が損傷するおそれがある。そこで、特許文献１に記載の制御装置では、機関を停止する際にポンプを逆回転させて配管内の添加剤をタンクに吸い戻す吸い戻し制御を実行するようにしている。これにより、添加剤の凍結に起因した配管の損傷が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、図６（ａ）に示すように、タンク１０１内の添加剤を添加弁１０６に供給するメイン通路１０２と、同メイン通路１０２から分岐してタンク１０１に接続されるリターン通路１０３と、同リターン通路１０３に設けられる逆止弁１０５と、を備えた添加剤供給システムが考えられる。この逆止弁１０５は、リターン通路１０３からメイン通路１０２への添加剤の流入を阻止する一方、メイン通路１０２内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁するものである。こうした添加剤供給システムによれば、メイン通路１０２内の圧力が上昇して所定の開弁圧となると、添加剤の一部が逆止弁１０５を通じてタンク１０１に戻されるため、メイン通路１０２内の圧力が所定の大きさに維持される。【０００６】
しかしながら、この場合、前述した吸い戻し制御が実行された後に、メイン通路１０２に添加剤を充填する充填制御が実行されると、以下の不都合が生じるおそれがある。【０００７】
すなわち、吸い戻し制御が実行され、ポンプ１０４が逆回転にて駆動されると、図６（ｂ）に示すように、メイン通路１０２におけるポンプ１０４と添加弁１０６との間の部分、及びリターン通路１０３における逆止弁１０５よりもメイン通路１０２側の部分に存在していた添加剤がタンク１０１に向かって吸い戻され、これらの部分が空気で満たされる。尚、図６のメイン通路１０２或いはリターン通路１０３では、添加剤で満たされている部分が網掛けにて示されており、空気で満たされている部分が白色にて示されている。【０００８】
こうした状態において、充填制御が実行されると、ポンプ１０４が正回転にて駆動されるとともに添加弁１０６が開弁される。これにより、ポンプ１０４から吐出された添加剤はまずはメイン通路１０２におけるリターン通路１０３との分岐部まで到達する。ここで、逆止弁１０５の開弁圧はある程度大きく設定されているため、逆止弁１０５が開弁せずに、図６（ｃ）に示すように、リターン通路１０３における逆止弁１０５よりもメイン通路１０２側の部分に空気が残存した状態のままで、メイン通路１０２における上記分岐点よりも添加弁１０６側の部分に添加剤が充填されるようになる。その後、添加弁１０６から添加剤を噴射供給すると、リターン通路１０３における逆止弁１０５よりもメイン通路１０２側の部分に残存する空気がメイン通路１０２に混入するようになる。その結果、メイン通路１０２の圧力が変動しやすくなり、これに伴ってポンプ１０４の回転も変動するようになるために添加剤の噴射を安定して行なうことができなくなる。そのため、添加弁１０６の噴孔近傍に添加剤が付着してデポジットが生じることとなる。【０００９】
本発明の目的は、添加剤の再充填後において添加剤の噴射が不安定化することを好適に抑制することのできる添加剤供給システムの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に従う、添加剤供給システムの制御装置が提供される。前記添加剤供給システムは、液状の添加剤を貯留するタンクと、前記タンク内の添加剤を内燃機関の排気通路に設けられた触媒に対して噴射供給する添加弁と、前記タンク内の添加剤を前記添加弁に供給するメイン通路と、前記メイン通路に設けられて添加剤を圧送するポンプと、前記メイン通路から分岐して前記タンクに接続されるリターン通路と、前記リターン通路に設けられて同リターン通路から同メイン通路への添加剤の流入を阻止する一方、前記メイン通路内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁する逆止弁と、を備える。前記制御装置は、前記ポンプを逆回転させて前記メイン通路内の添加剤を前記タンクに吸い戻す吸い戻し制御を行なうことができるとともに、前記吸い戻し制御が実行された後に前記メイン通路に添加剤を充填する充填制御を実行する際には、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させ、その後に前記添加弁を開弁して前記ポンプを正回転させる。【００１２】
同構成によれば、吸い戻し制御が実行された後に充填制御が実行される際にはまず、添加弁が閉弁されたままでポンプが正回転される。ここで、添加弁が閉弁されているため、ポンプから吐出された添加剤はリターン通路に流入するようになり、同リターン通路内の圧力が上昇して逆止弁が開弁される。これにより、リターン通路内に残存する空気が逆止弁を通じて押し出される。その後、添加弁が開弁されると、メイン通路内に残存する空気が同添加弁を通じて押し出される。よって、リターン通路内及びメイン通路内に空気が残存することを好適に抑制することができる。従って、添加剤の再充填後において添加剤の噴射が不安定化することを好適に抑制することができる。【００１３】
この場合、前記制御装置は、前記充填制御を実行する際には予め設定された所定期間にわたり前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動し、前記所定期間は当該充填制御が開始されてから前記リターン通路内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定される、といった態様が好ましい。【００１４】
同態様によれば、リターン通路が添加剤によって満たされた後、すなわちリターン通路内に残存する略全ての空気が逆止弁を通じて押し出された後に添加弁が開弁される。従って、添加剤の再充填後にリターン通路内に空気が残存することを一層好適に抑制することができる。【００１５】
また、前記制御装置は、前記充填制御を実行する際には、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させた後、予め設定された基準期間にわたり前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動し、前記基準期間は前記添加弁が開弁されてから前記メイン通路内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定される、といった態様が好ましい。【００１６】
同態様によれば、メイン通路内に残存する略全ての空気が添加弁を通じて押し出された後に添加弁を通じた添加剤の噴射供給が行なわれる。従って、添加剤の再充填後にメイン通路内に空気が残存することを的確に抑制することができる。【００１７】
また、前記制御装置は、前記充填制御を実行する際、前記添加弁が開弁されてから前記メイン通路内の圧力が低く推移するときほど、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させた後に前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する期間を長くする、といった態様が好ましい。【００１８】
充填制御の実行中において添加弁が開弁された直後にメイン通路内に存在する空気の量が多いときには少ないときに比べて、メイン通路内の圧力が低く推移する。そのため、上記基準期間が固定値とされる制御態様にあって、メイン通路内の圧力が想定よりも低く推移する場合には、メイン通路内の空気の一部が押し出されないまま上記基準期間が経過して充填制御が終了してしまい、添加剤の噴射を好適に開始することができないおそれがある。【００１９】
この点、上記態様によれば、メイン通路内における実際の圧力の推移態様に応じて充填制御の終了タイミングが可変設定されるため、メイン通路内の圧力が想定よりも低く推移する場合であってもメイン通路内の空気の一部が押し出されないまま上記基準期間が経過し、充填制御が終了してしまうことを抑制することができる。従って、添加剤の再充填後にメイン通路内に空気が残存することを的確に抑制することができる。【００２０】
この場合、前記添加弁が開弁されてからの経過期間をｔとし、前記メイン通路全体に添加剤が充填されているときの当該添加剤の重量をＭとし、前記メイン通路の断面積をＳとし、添加剤の充填速度をＳｐｄとし、前記メイン通路内の圧力をＰとするとき、前記制御装置は、前記充填制御を実行する際、以下の式に示される関係が成立するまで前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する、といった態様が好ましい。【００２１】
【数１】
2014038084.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る添加剤供給システム及びその制御装置の構成を示す模式図。
【図２】同実施形態の充填制御の実行手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態のメイン通路及びリターン通路における添加剤及び空気の状態を示す模式図であって、（ａ）は吸い戻し制御実行時における模式図、（ｂ）は充填制御実行時であって添加弁が閉弁されているときの模式図。
【図４】同実施形態のメイン通路及びリターン通路における添加剤及び空気の状態を示す模式図であって、（ａ）は充填制御実行時であって添加弁が開弁されているときの模式図、（ｂ）は通常噴射実行時の模式図。
【図５】第２実施形態の充填制御の実行手順を示すフローチャート。
【図６】従来技術のメイン通路及びリターン通路における添加剤及び空気の状態を示す模式図であって、（ａ）は通常噴射実行時の模式図、（ｂ）は吸い戻し制御実行時における模式図、（ｃ）は充填制御実行時の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１〜図５を参照して、本発明に係る添加剤供給システムの制御装置をディーゼル機関の排気浄化装置に対して適用した第１実施形態について説明する。
【００２４】
図１に示すように、ディーゼル機関の排気通路７には選択還元型触媒（以下、触媒８）が設けられている。また、タンク１に貯留された液状の添加剤を添加弁６を通じて触媒８の上流側から同触媒８に対して噴射供給する添加剤供給システムが設けられている。尚、本実施形態では、添加剤として尿素水が用いられている。
【００２５】
次に、添加剤供給システムの構成について説明する。
【００２６】
タンク１と添加弁６とはメイン通路２によって接続されており、メイン通路２の途中には添加剤を圧送する電動式のポンプ４が設けられている。このポンプ４は、出力軸の回転方向を変更することによって添加剤の吐出方向を変更することが可能とされている。すなわち、ポンプ４の出力軸が正回転されているときにはタンク１内の添加剤が添加弁６に向かって吐出される一方、逆回転されているときには同ポンプ４よりも添加弁６側に存在する添加剤がタンク１に向かって吐出される。
【００２７】
メイン通路２におけるポンプ４よりも添加弁６側の部位からはリターン通路３が分岐して延びており、同リターン通路３の端部はタンク１に接続されている。このリターン通路３の途中には逆止弁５が設けられている。この逆止弁５は、リターン通路３からメイン通路２への添加剤の流入を阻止する一方、メイン通路２内の圧力が所定の開弁力以上になると開弁するものである。この逆止弁５によってメイン通路２内の圧力が上記所定の開弁圧以下に維持されるようになっている。
【００２８】
ポンプ４の駆動制御や添加弁６による添加剤の噴射制御を含むディーゼル機関の各種制御は、制御装置として機能する電子制御装置１０により実行される。電子制御装置１０は、各種制御に係る演算処理を実施する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種制御用のプログラムやデータが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、演算処理の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を備えて構成されている。そして、電子制御装置１０は、各種センサの検出信号を読み込み、各種演算処理を実行し、その結果に基づいてポンプ４や添加弁６等を統括的に制御する。
【００２９】
各種センサとしては、機関運転状態を把握するための周知のセンサやイグニッションスイッチ１３の他、メイン通路２内の添加剤の圧力Ｐを検出する圧力センサ１１や、メイン通路２内の添加剤の温度Ｔを検出する温度センサ１２が設けられている。圧力センサ１１及び温度センサ１２はメイン通路２におけるリターン通路３の分岐部よりも添加弁６側に設けられている。
【００３０】
さて、前述したように、メイン通路２及びリターン通路３を構成する配管内の添加剤が機関停止中に凍結することがあり、このことに起因して配管が損傷するおそれがある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、機関を停止する際にポンプ４を逆回転させてメイン通路２内の添加剤をタンク１に吸い戻す吸い戻し制御を実行することにより、添加剤の凍結に起因した配管の損傷を抑制するようにしている。
【００３２】
また、吸い戻し制御が実行された後に機関が再び始動され、添加剤を噴射供給する際には、これに先立ち、メイン通路２に添加剤を充填する充填制御を実行するようにしている。この充填制御を実行する際には、添加弁６を閉弁したままでポンプ４を正回転させ、その後に添加弁６を開弁してポンプ４を正回転させるようにしている。これにより、リターン通路３内及びメイン通路２内に空気が残存することを抑制し、添加剤の再充填後において添加剤の噴射が不安定化することを抑制するようにしている。
【００３３】
ここで、図２のフローチャートを参照して、第１実施形態における充填制御の実行手順について説明する。尚、図２に示される一連の処理は、電子制御装置１０により機関運転中に所定期間（例えば数十ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００３４】
図２に示すように、この一連の処理では、まず、ポンプ駆動許可フラグＦｐが「ＯＦＦ」であるか否かが判断される（ステップＳ１）。このフラグＦｐは最初は「ＯＦＦ」にされている。
【００３５】
ステップＳ１においてポンプ駆動許可フラグＦｐが「ＯＦＦ」である場合には、ステップＳ２に進み、充填制御実行許可フラグＦｆが「ＯＮ」であるか否かが判断される（ステップＳ２）。このフラグＦｆは最初は「ＯＦＦ」にされているが、添加剤の温度Ｔが、添加剤が凍結していないことを示す所定温度よりも高いと判断されると「ＯＮ」にされる。
【００３６】
ここで、充填制御実行許可フラグＦｆが「ＯＮ」でないと判断された場合には（ステップＳ２：「ＮＯ」）、充填制御を実行する条件が成立していないとして、この一連の処理が一旦終了される。
【００３７】
一方、充填制御実行許可フラグＦｆが「ＯＮ」であると判断された場合には（ステップＳ２：「ＹＥＳ」）、充填制御を実行する条件が成立しているとして、次に、ステップＳ３に進み、上記ポンプ駆動許可フラグＦｐが「ＯＮ」にされる。これにより、ポンプ４が正回転にて駆動されるようになる。ここで、ポンプ４の回転速度は同ポンプ４から吐出される添加剤の圧力が逆止弁５の開弁圧以上になるような大きさに設定される。
【００３８】
次に、ステップＳ４に進み、充填制御が駆動が開始されてからの経過期間Δｔｐがカウントアップされる。次に、ステップＳ５に進み、上記経過期間Δｔｐが所定期間αよりも大きいか否かが判断される。この所定期間αは、ポンプ４の回転速度が上記の大きさに設定されているときに充填制御が開始されてからリターン通路３内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定されており、リターン通路３の容積に基づいて予め設定されている。
【００３９】
ステップＳ５において上記経過期間Δｔｐが所定期間α以下である場合（ステップＳ５：「ＮＯ」）には、未だリターン通路３に空気が残存しているとして、この一連の処理が一旦終了される。
【００４０】
上記ステップＳ１においてポンプ駆動許可フラグＦｐが「ＯＮ」であると判断された場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には、次に、ステップＳ６に進み、添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＮ」であるか否かが判断される。このフラグＦｖは最初は「ＯＦＦ」にされている。
【００４１】
ステップＳ６において添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＦＦ」であると判断された場合（ステップＳ６：「ＮＯ」）には、次に、ステップＳ４に進み、充填制御が開始されてからの経過期間Δｔｐがカウントアップされる。そして、次に、ステップＳ５に進む。ここで、ステップＳ５において上記経過期間Δｔｐが所定期間αよりも大きいと判断された場合（ステップＳ５：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ７に進み、添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＮ」にされる。これにより、添加弁６が開弁される。
【００４２】
次に、ステップＳ８に進み、添加弁６が開弁されてからの経過期間Δｔｖがカウントアップされる。次に、ステップＳ９に進み、上記経過期間Δｔｖが基準期間βよりも大きいか否かが判断される。この基準期間βは、ポンプ４の回転速度が上記の大きさに設定されているときに添加弁６が開弁されてからメイン通路２内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定されており、メイン通路２の容積に基づいて予め設定されている。
【００４３】
ステップＳ９において上記経過期間Δｔｖが基準期間β以下である場合（ステップＳ９：「ＮＯ」）には、未だメイン通路２に空気が残存しているとして、この一連の処理が一旦終了される。
【００４４】
上記ステップＳ１においてポンプ駆動許可フラグＦｐが「ＯＮ」であると判断され（ステップＳ１：「ＮＯ」）、ステップＳ６において添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＮ」であると判断された場合（ステップＳ６：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ８に進み、添加弁６が開弁されてからの経過期間Δｔｖがカウントアップされる。そして、次に、ステップＳ９に進む。ここで、ステップＳ９において上記経過期間Δｔｖが基準期間βよりも大きいと判断された場合（ステップＳ９：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ１０に進み、添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＦＦ」にされる。これにより、添加弁６が閉弁されることで充填制御が終了されて、この一連の処理が一旦終了される。
【００４５】
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態の作用について説明する。尚、図３、図４のメイン通路２或いはリターン通路３では、添加剤で満たされている部分が網掛けにて示されており、空気で満たされている部分が白色にて示されている。
【００４６】
イグニッションスイッチ１３がオフ操作されることで機関が停止される際には吸い戻し制御が実行される。これにより、図３（ａ）に示すように、ポンプ４が逆回転にて駆動され、メイン通路２内の添加剤がタンク１に吸い戻される。その結果、メイン通路２におけるポンプ４と添加弁６との間の部分、及びリターン通路３における逆止弁５よりもメイン通路２側の部分に存在していた添加剤がタンク１に向かって吸い戻され、これらの部分が空気で満たされる。
【００４７】
次に、イグニッションスイッチ１３がオン操作されることで機関運転が再開され、添加剤が凍結していないと判断されると、これに伴って充填制御が実行される。これにより、図３（ｂ）に示すように、まずは、前述した所定期間αにわたって添加弁６が閉弁されたままでポンプ４が正回転にて駆動される。このとき、添加弁６が閉弁されているため、ポンプ４から吐出された添加剤はリターン通路３に流入するようになり、同リターン通路３内の圧力が上昇して逆止弁５が開弁される。これにより、リターン通路３内に残存する空気が逆止弁５を通じてタンク１に押し出される。
【００４８】
このようにしてリターン通路３内の空気が押し出され、同リターン通路３内が添加剤によって満たされると、次に、前述した基準期間βにわたって添加弁６が開弁され、ポンプ４が正回転にて駆動される。これにより、図４（ａ）に示すように、メイン通路２においてリターン通路３との分岐点よりも添加弁６側の部分に添加剤が充填されるようになり、メイン通路２内に残存する空気が添加弁６を通じて排気通路７に押し出される。
【００４９】
従って、本実施形態の充填制御が実行されることによってリターン通路３内及びメイン通路２内に空気が残存することが好適に抑制される。
【００５０】
その後、添加弁６から添加剤が噴射供給される際には、図４（ｂ）に示すように、メイン通路２内及びリターン通路３内に残存する空気が低減されているために、メイン通路２内の圧力の変動が抑制され、これに伴ってポンプ４の回転変動が好適に抑制される。
【００５１】
以上説明した本実施形態に係る添加剤供給システムの制御装置によれば、以下に示す効果（１）〜（３）が得られるようになる。
【００５２】
（１）電子制御装置１０は、吸い戻し制御が実行された後にメイン通路２に添加剤を充填する充填制御を実行する際には、添加弁６を閉弁したままでポンプ４を正回転させ、その後に添加弁６を開弁してポンプ４を正回転させる。こうした制御態様によれば、添加弁６が閉弁されている間にリターン通路３内に残存する空気が逆止弁５を通じて押し出され、その後、添加弁６が開弁されることによってメイン通路２内に残存する空気が同添加弁６を通じて押し出される。従って、リターン通路３内及びメイン通路２内に空気が残存することを好適に抑制することができ、添加剤の再充填後において添加剤の噴射が不安定化することを好適に抑制することができる。
【００５３】
（２）電子制御装置１０は、充填制御を実行する際には予め設定された所定期間αにわたり添加弁６を閉弁したままでポンプ４を正回転にて駆動する。また、所定期間αは充填制御が開始されてからリターン通路３内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定されている。こうした制御態様によれば、充填制御を実行する際に添加弁６が閉弁されたままでポンプ４が正回転にて駆動される期間を容易に制御することができる。また、上記制御態様によれば、リターン通路３が添加剤によって満たされた後、すなわちリターン通路３内に残存する略全ての空気が逆止弁５を通じて押し出された後に添加弁６が開弁される。従って、添加剤の再充填後にリターン通路３内に空気が残存することを好適に抑制することができる。
【００５４】
（３）電子制御装置１０は、充填制御を実行する際には予め設定された基準期間βにわたり添加弁６を開弁したままでポンプ４を正回転にて駆動する。また、基準期間βは添加弁６が開弁されてからメイン通路２内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定されている。こうした制御態様によれば、充填制御を実行する際に添加弁６が開弁されたままでポンプ４が正回転にて駆動される期間を容易に制御することができる。また、上記制御態様によれば、メイン通路２内に残存する略全ての空気が添加弁６を通じて押し出された後に添加弁６を通じた添加剤の噴射供給が行なわれる。従って、添加剤の再充填後にメイン通路２内に空気が残存することを好適に抑制することができる。
【００５５】
以下、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
【００５６】
充填制御の実行中において添加弁６が開弁された直後にメイン通路２内に存在する空気の量が多いときには少ないときに比べて、メイン通路２内の圧力Ｐが低く推移する。そのため、第１実施形態のように上記基準期間βが固定値とされる制御態様にあって、メイン通路２内の圧力が想定よりも低く推移する場合には、メイン通路２内の空気の一部が押し出されないまま上記基準期間βが経過して充填制御が終了してしまい、添加剤の噴射を好適に開始することができないおそれがある。
【００５７】
そこで、本実施形態の電子制御装置１０は、充填制御を実行する際、添加弁６が開弁されてからメイン通路２内の圧力Ｐが低く推移するときほど添加弁６を開弁したままでポンプ４を正回転にて駆動する期間を長くするようにしている。
【００５８】
具体的には、添加弁６が開弁されてから次の（式１）に示される関係が成立するまで添加弁６が開弁されたままでポンプ４が正回転にて駆動される。
【００５９】
【数２】
2014038084.tif 000004
【００６０】
ここで、（式１）について説明する。
【００６１】
（式２）に示す運動方程式に対してメイン通路２内を流れる添加剤に関する各パラメータを入力すると、（式３）となる。
【００６２】
【数３】
2014038084.tif 000005
【００６３】
【数４】
2014038084.tif 000006
【００６４】
ここで、Ｖはメイン通路２の容積であり、εは添加剤の比重である。また、Ｓｐｄは添加剤の充填速度であり、ｔは添加弁６が開弁されてからの経過期間である。この（式３）を時間積分すると、（式４）となる。
【００６５】
【数５】
2014038084.tif 000007
【００６６】
ここで、メイン通路２の容積Ｖと添加剤の比重εの積は、メイン通路２全体に添加剤が充填されているときの当該添加剤の重量Ｍを意味する。この（式４）の両辺をＳで除すと、（式５）となる。
【００６７】
【数６】
2014038084.tif 000008
【００６８】
ここで、（式５）の右辺におけるｌｏｇ（ｔ）以外の各パラメータは一定値とみなすことができる。そこで、これらパラメータの積をγとし、更に、（式５）の両辺をｌｏｇ（ｔ）で除すと、（式６）となる。
【００６９】
【数７】
2014038084.tif 000009
【００７０】
従って、電子制御装置１０を通じて、充填制御の実行中において添加弁６が開弁されてから所定期間毎に上記（式６）の左辺の値を導出する。ここで、上記式（６）に示される関係が成立するときの「ｔ」は、メイン通路２内が添加剤が満たされるまでに要する期間を示すものであるため、この左辺の値がγ以上となることをもって、メイン通路２全体に添加剤が充填されている、すなわちメイン通路２内に残存する略全ての空気が添加弁６を通じて排気通路７に押し出されたと判断することができる。
【００７１】
ここで、図５のフローチャートを参照して、第２実施形態における充填制御の実行手順について説明する。尚、図５に示される一連の処理は、電子制御装置１０により機関運転中に所定期間（例えば数十ｍｓ）毎に繰り返し実行される。また、このフローチャートにおいて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理は図２のステップＳ１〜Ｓ７の処理と同一であるため重複する説明を割愛し、相違点を中心に説明する。
【００７２】
図５に示すように、ステップＳ１０７において添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＮ」にされて添加弁６が開弁されると、次に、ステップＳ１０８に進み、そのときのメイン通路２内の圧力Ｐを読み込む。次に、ステップＳ１０９に進み、（式１）の左辺を算出する。そして、次に、ステップＳ１１０に進み、（式１）が成立しているか否かを判断する。
【００７３】
ステップＳ１１０において（式１）が成立していない場合（ステップＳ１１０：「ＮＯ」）には、未だメイン通路２に空気が残存しているとして、この一連の処理が一旦終了される。
【００７４】
上記ステップＳ１０１においてポンプ駆動許可フラグＦｐが「ＯＮ」であると判断され（ステップＳ１０１：「ＮＯ」）、ステップＳ１０６において添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＮ」であると判断された場合（ステップＳ１０６：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ１０８、Ｓ１０９に進み、（式１）の左辺を再び算出する。そして、ステップＳ１１０において（式１）に示される関係が成立していると判断された場合（ステップＳ１１０：「ＹＥＳ」）には、次に、ステップＳ１１１に進み、添加弁開弁許可フラグＦｖが「ＯＦＦ」にされる。これにより、添加弁６が閉弁されることで充填制御が終了されて、この一連の処理が一旦終了される。
【００７５】
以上説明した本実施形態に係る添加剤供給システムの制御装置によれば、先の第１実施形態の効果（１）に加え、以下に示す効果（４）が得られるようになる。
【００７６】
（４）電子制御装置１０は、充填制御を実行する際、添加弁６が開弁されてからメイン通路２内の圧力Ｐが低く推移するときほど添加弁６を開弁したままでポンプ４を正回転にて駆動する期間を長くする。具体的には、上記（式１）に示される関係が成立するまで添加弁６が開弁されたままでポンプ４が正回転にて駆動される。こうした制御態様によれば、メイン通路２内における実際の圧力Ｐの推移態様に応じて充填制御の終了タイミングが可変設定されるため、メイン通路２内の圧力Ｐが想定よりも低く推移する場合であってもメイン通路２内の空気の一部が押し出されないまま充填制御が終了してしまうことを抑制することができる。従って、添加剤の再充填後にメイン通路内に空気が残存することを的確に抑制することができる。
【００７７】
尚、本発明に係る添加剤供給システムの制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００７８】
・上記各実施形態では、充填制御が開始されてからの経過期間Δｔｐが所定期間αよりも大きくなるまで添加弁６が閉弁されたままにした。
【００７９】
ところで、充填制御の開始直後にメイン通路２やリターン通路３内に存在する空気の量が多いときには少ないときに比べて、メイン通路２内の圧力が緩やかに上昇し、逆止弁５が遅れたタイミングで開弁される。そのため、上記各実施形態のように添加弁６を閉弁したままとする期間を予め設定された所定期間αとする制御態様にあって、メイン通路２内の圧力が想定している速度よりも緩やかに上昇する場合には、リターン通路３内の空気の一部が押し出されないまま上記所定期間αが経過して添加弁６が開弁されるおそれがある。
【００８０】
そこで、充填制御を実行する際にはメイン通路２内の圧力Ｐが逆止弁５の開弁圧以上となってから所定期間τにわたり添加弁６を閉弁したままでポンプ４を正回転にて駆動するようにすればよい。この場合、実際にメイン通路２内の圧力Ｐが逆止弁５の開弁圧まで上昇し、逆止弁５が開弁されてからの経過期間が制御されることから、リターン通路３内に残存する空気が逆止弁５を通じて押し出されるまで添加弁６が閉弁される。従って、添加剤の再充填後にリターン通路３内に空気が残存することを的確に抑制することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１，１０１…タンク、２，１０２…メイン通路、３，１０３…リターン通路、４，１０４…ポンプ、５，１０５…逆止弁、６，１０６…添加弁、７…排気通路、８…触媒、１０…電子制御装置、１１…圧力センサ、１２…温度センサ、１３…イグニッションスイッチ。
【図１】
2014038084.tif 000011
【図２】
2014038084.tif 000012
【図３】
2014038084.tif 000013
【図４】
2014038084.tif 000014
【図５】
2014038084.tif 000015
【図６】
2014038084.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月26日(2015.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加剤供給システムの制御装置であって、前記添加剤供給システムは、
液状の添加剤を貯留するタンクと、
前記タンク内の添加剤を内燃機関の排気通路に設けられた触媒に対して噴射供給する添加弁と、
前記タンク内の添加剤を前記添加弁に供給するメイン通路と、
前記メイン通路に設けられて添加剤を圧送するポンプと、
前記メイン通路から分岐して前記タンクに接続されるリターン通路と、
前記リターン通路に設けられて同リターン通路から同メイン通路への添加剤の流入を阻止する一方、前記メイン通路内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁する逆止弁と、を備え、
前記制御装置は、前記ポンプを逆回転させて前記メイン通路内の添加剤を前記タンクに吸い戻す吸い戻し制御を行なうことができるように構成され、
前記制御装置は、前記吸い戻し制御が実行された後に前記メイン通路に添加剤を充填する充填制御を実行する際には、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させ、その後に前記添加弁を開弁して前記ポンプを正回転させるものであり、前記メイン通路内の圧力が低く推移するときほど、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させた後に前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する期間を長くする、
ことを特徴とする添加剤供給システムの制御装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記充填制御を実行する際には予め設定された所定期間にわたり前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動し、
前記所定期間は当該充填制御が開始されてから前記リターン通路内への添加剤の充填が完了するまでに要する最短期間以上の期間に設定される、
請求項１に記載の添加剤供給システムの制御装置。
【請求項３】
前記添加弁が開弁されてからの経過期間をｔとし、
前記メイン通路全体に添加剤が充填されているときの当該添加剤の重量をＭとし、
前記メイン通路の断面積をＳとし、
添加剤の充填速度をＳｐｄとし、
前記メイン通路内の圧力をＰとするとき、
前記制御装置は、前記充填制御を実行する際、以下の式に示される関係が成立するまで前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する、
請求項１又は請求項２に記載の添加剤供給システムの制御装置。
【数１】
2014038084.tif 000017
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に従う、添加剤供給システムの制御装置が提供される。前記添加剤供給システムは、液状の添加剤を貯留するタンクと、前記タンク内の添加剤を内燃機関の排気通路に設けられた触媒に対して噴射供給する添加弁と、前記タンク内の添加剤を前記添加弁に供給するメイン通路と、前記メイン通路に設けられて添加剤を圧送するポンプと、前記メイン通路から分岐して前記タンクに接続されるリターン通路と、前記リターン通路に設けられて同リターン通路から同メイン通路への添加剤の流入を阻止する一方、前記メイン通路内の圧力が所定の開弁圧以上になると開弁する逆止弁と、を備える。前記制御装置は、前記ポンプを逆回転させて前記メイン通路内の添加剤を前記タンクに吸い戻す吸い戻し制御を行なうことができるとともに、前記吸い戻し制御が実行された後に前記メイン通路に添加剤を充填する充填制御を実行する際には、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させ、その後に前記添加弁を開弁して前記ポンプを正回転させるものであり、前記メイン通路内の圧力が低く推移するときほど、前記添加弁を閉弁したままで前記ポンプを正回転させた後に前記添加弁を開弁したままで前記ポンプを正回転にて駆動する期間を長くする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
同構成によれば、吸い戻し制御が実行された後に充填制御が実行される際にはまず、添加弁が閉弁されたままでポンプが正回転される。ここで、添加弁が閉弁されているため、ポンプから吐出された添加剤はリターン通路に流入するようになり、同リターン通路内の圧力が上昇して逆止弁が開弁される。これにより、リターン通路内に残存する空気が逆止弁を通じて押し出される。その後、添加弁が開弁されると、メイン通路内に残存する空気が同添加弁を通じて押し出される。よって、リターン通路内及びメイン通路内に空気が残存することを好適に抑制することができる。従って、添加剤の再充填後において添加剤の噴射が不安定化することを好適に抑制することができる。
また、充填制御の実行中において添加弁が開弁された直後にメイン通路内に存在する空気の量が多いときには少ないときに比べて、メイン通路内の圧力が低く推移する。そのため、上記基準期間が固定値とされる制御態様にあって、メイン通路内の圧力が想定よりも低く推移する場合には、メイン通路内の空気の一部が押し出されないまま上記基準期間が経過して充填制御が終了してしまい、添加剤の噴射を好適に開始することができないおそれがある。
この点、上記態様によれば、メイン通路内における実際の圧力の推移態様に応じて充填制御の終了タイミングが可変設定されるため、メイン通路内の圧力が想定よりも低く推移する場合であってもメイン通路内の空気の一部が押し出されないまま上記基準期間が経過し、充填制御が終了してしまうことを抑制することができる。従って、添加剤の再充填後にメイン通路内に空気が残存することを的確に抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2014038084.tif 000018
2014038084.tif 000019
2014038084.tif 000020
2014038084.tif 000021