(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両排気システムを扱うためのＮＯｘ噴射システムであって、
選択物質を前記車両排気システムに噴射しかつ電気コイルを含む噴射器と、
電源を前記電気コイルに選択的に結合するスイッチと、該電気コイルの両端間に接続されたフライバックダイオードと、該フライバックダイオードと直列接続されたインピーダンス素子とを備えて逆電圧を増加し前記噴射器のターンオフ応答を増加する、前記コイルを駆動するための、前記噴射器に電気的に接続された噴射器点火制御回路、とを備え、
前記噴射器点火制御回路は、第１の選択電圧レベルを発生する電圧源と、電圧蓄積回路と、前記電圧源と電圧蓄積回路を前記電気コイルに結合するように動作する、前記スイッチを含むスイッチング回路を備え、そのスイッチング回路はオンモードで前記噴射器を点火しかつオフモードで前記噴射器をターンオフするように動作し、前記電圧蓄積回路はオフモード中に充電されかつオンモードで前記電圧源と電圧蓄積回路の両者が前記噴射器に電気的に接続され、それによって、前記電気コイルは前記第１の選択電圧レベルより高い第２の選択レベルによって最初駆動され、その後前記第１の選択電圧レベルによって駆動される、ＮＯｘ噴射システム。
【請求項２】
前記インピーダンス素子は前記フライバックダイオードに逆極性で直列接続されたツェナーダイオードを備えて、フライバック電圧を増加する請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項３】
前記インピーダンス素子は抵抗器を備える請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項４】
前記スイッチはトランジスタを備える請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項５】
前記電圧蓄積回路は、オフモード中に前記電圧源によって充電されるキャパシタを備え、かつ前記第２の選択電圧レベルは前記第１の選択電圧レベルに加えたキャパシタ電圧レベルを備える請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項６】
前記スイッチング回路は前記電圧源を前記電圧蓄積回路に電気的に接続する複数のスイッチを備え、該複数スイッチは前記電圧源と前記電圧蓄積回路をオフモードで並列接続し、オンモードで前記電圧源と電圧蓄積回路を前記コイルに直列接続する請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項７】
前記電圧蓄積回路は、前記第２の選択電圧レベルを発生する第２の電圧源によって充電されるキャパシタを備える請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項８】
前記キャパシタは前記第１の電圧源に接続されるように動作し、かつ前記スイッチング回路はオフモード中のみ前記キャパシタを前記第２の電圧源に選択的に接続する請求項７のＮＯｘ噴射システム。
【請求項９】
前記電圧源と電圧蓄積回路間に接続されたダイオードをさらに備えた請求項１のＮＯｘ噴射システム。
【請求項１０】
ＮＯｘを除去するために車両排気システム内に選択物質を噴射するための車両排気システム噴射器用の噴射器点火制御回路であって、
第１の選択電圧レベルを発生する電圧源と、
該電圧源を前記噴射器に選択的に結合するスイッチと、
前記噴射器の両端間に接続されたフライバックダイオードと、
該フライバックダイオードと直列接続され噴射器のターンオフ応答を高めるインピーダンス素子と、
電圧蓄積回路と、
前記電圧源と電圧蓄積回路を前記噴射器に結合するように動作する、前記スイッチを含むスイッチング回路と、
を備え、
そのスイッチング回路はオンモードで前記噴射器を点火し、オフモードで該噴射器をターンオフし、前記電圧蓄積回路はオフモード中に充電され、またオンモードで前記電圧源と電圧蓄積回路の両方が前記噴射器に電気的に接続されそれによって該噴射器は前記第１の選択電圧レベルより高い第２の選択電圧レベルによって最初駆動され、その後前記第１の選択電圧レベルによって駆動される、噴射器点火制御回路。
【請求項１１】
前記噴射器が電気コイルを備え、前記フライバックダイオードとインピーダンス素子が前記電気コイルの両端間に接続されている請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１２】
前記インピーダンス素子は、前記フライバックダイオードに逆極性で直列接続されたツェナーダイオードを備え、フライバック電圧を増加する請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１３】
前記インピーダンス素子は抵抗器を備える請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１４】
前記電圧蓄積回路はオフモード中に前記電圧源によって充電されるキャパシタを備え、かつ前記第２の選択電圧レベルは前記第１の選択電圧レベルを加えたキャパシタ電圧レベルを備える請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１５】
前記スイッチング回路は前記電圧源を前記電圧蓄積回路に電気的に接続する複数のスイッチを備え、該複数のスイッチは前記電圧源と電圧蓄積回路をオフモードで並列接続し、オンモードで前記電圧源と電圧蓄積回路を前記噴射器に直列接続している請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１６】
前記電圧蓄積回路は、前記第２の選択電圧レベルを発生する第２の電圧源によって充電されるキャパシタを備える請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１７】
前記キャパシタは前記第１の電圧源に接続されるように動作し、かつ前記スイッチング回路はオフモード中のみ前記キャパシタを前記第２の電圧源に選択的に接続する請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１８】
前記電圧源と電圧蓄積回路間に接続されたダイオードをさらに備えた請求項１０の噴射器点火制御回路。
【請求項１９】
車両排気システム用のＮＯｘ噴射システムであって、
選択物質を前記車両排気システムに噴射するための、電気コイルを備えた噴射器と、
前記電気コイルの両端間にフライバックダイオードと直列接続されたインピーダンス素子と、
前記コイルを駆動するため前記噴射器に電気的に接続された噴射器点火制御回路と、を備え、
前記インピーダンス素子は逆電圧を増加して噴射器のターンオフ応答を高め、
前記噴射器点火制御回路は、第１の選択電圧レベルを発生する電圧源と、電圧蓄積回路と、前記電圧源と電圧蓄積回路を前記電気コイルに結合するように動作するスイッチング回路を備え、そのスイッチング回路はオンモードで前記噴射器を点火しかつオフモードで前記噴射器をターンオフするように動作し、前記電圧蓄積回路はオフモード中に充電されかつオンモードで前記電圧源と電圧蓄積回路の両者が前記噴射器に電気的に接続され、それによって、前記電気コイルは前記第１の選択電圧レベルより高い第２の選択レベルによって最初駆動され、その後前記第１の選択電圧レベルによって駆動される、ＮＯｘ噴射システム。
【請求項２０】
前記インピーダンス素子は、前記フライバックダイオードに逆極性で直列接続されたツェナーダイオードを備え、フライバック電圧を増加する請求項１９のＮＯｘ噴射システム。
【請求項２１】
前記インピーダンス素子は抵抗器を備える請求項１９のＮＯｘ噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願のクロスリファレンス）
関連出願無し。
【０００２】
本願は、車両排気システムにおける窒素酸化物を除去するためのシステム及び方法に関し、特に噴射器（ｉｎｊｅｃｔｏｒ）の急速ターンオン(ｔｕｒｎ ｏｎ)及びターンオフ（ｔｕｒｎ  ｏｆｆ）を提供する噴射器点火制御回路（ｉｎｊｅｃｔｏｒ  ｆｉｒｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｉｒｃｕｉｔ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両排気ガス後処理システム（ｖｅｈｉｃｌｅ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ａｆｔｅｒ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍｓ）は、圧縮エンジンからのような燃焼工程からの排気を処理するとして知られている。該システムは排気ガスをきれいにしかつさもなければ排気ガスを処理する排気ガス処理部品を含む。かかる既知のシステムの１つは、排気ガスからＮＯｘ（窒素酸化物）を除去あるいは削減する尿素噴射システムである。その噴射システムは尿素を排気に噴射する。噴射器は噴射器制御回路により点火されるコイルを有する電気ソレノイドを備える。この噴射器は典型的には、要求される尿素噴射量によって制御される相対的オン・オフ時間で、例えば５Ｈｚ台で動作するパルス幅変調制御信号によって駆動される。動作のこの性質に起因してターンオンとターンオフ応答時間が可及的に短くなることは利点である。既知の噴射器は揚程許容範囲（ｌｉｆｔ  ｔｏｒｅｌａｎｃｅｓ）に敏感である。これは単に電圧を増加させることで克服できるけれども、増加電圧は噴射器から入力される熱を増加することになる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明に従えばターンオフ応答を向上する噴射器点火制御回路が得られる。
【０００５】
本発明の１つの態様に従えば車両排気システムを処理するためのＮＯｘ噴射システムが開示されている。その噴射システムは車両排気システムに選択物質を噴射する噴射器を備えかつ電気コイルを含む。噴射器点火制御回路はコイルを駆動するため噴射器に電気的に接続され、かつ電気コイルに供給源を選択的に結合するスイッチと、電気コイルの両端間に接続されたフライバックダイオードと、該フライバックダイオードと直列接続され逆電圧を増加するインピーダンスとを備えて、噴射器のターンオフ応答を高める。
【０００６】
本発明の特徴は、上記点火制御回路が第１選択電圧レベルを発生する電圧源と電圧蓄積回路を備えることである。スイッチング回路が動作するよう電圧源と電圧蓄積回路を電気コイルに結合する。このスイッチング回路は噴射器を点火するオンモードと噴射器をターンオフするオフモードで動作する。電圧蓄積回路はオフモード中に充電され、かつオンモードでは電圧源と電圧蓄積回路の両方が電気的に噴射器に接続され、それにより電気コイルは最初第１の選択電圧レベルより高い第２の選択電圧レベルで駆動され、その後第１の選択電圧レベルで駆動される。
【０００７】
本発明の他の特徴は、インピーダンス素子がフライバックダイオードと反対極性で直列接続されたツェナーダイオードを備えて、フライバック電圧を増加することである。その代わりに、インピーダンス素子は抵抗器を備えてもよい。
【０００８】
本発明のさらに他の特徴は、電圧蓄積回路がオフモード中に電圧源によって充電されるキャパシタを備え、かつ第２の選択電圧レベルが第１の選択電圧レベルとキャパシタ電圧レベルとの加算電圧レベルであることである。
【０００９】
本発明のさらに別の特徴は、スイッチング回路が電圧源を電圧蓄積回路に電気的に接続する複数のスイッチを備えることである。該スイッチはオフモードで電圧源と電圧蓄積装置を並列接続し、かつオンモードで電圧源と電圧蓄積装置をコイルに直列接続することである。
【００１０】
本発明のさらに別の特徴は、電圧蓄積回路が第２選択電圧レベルを発生する第２の電圧源によって充電されるキャパシタを備えることである。
【００１１】
本発明の別の特徴は、該キャパシタが動作するよう第１の電圧源に接続され、かつスイッチング回路がオフモード中のみでキャパシタを第２の電圧源に選択的に接続することである。
【００１２】
本発明の別の特徴は、電圧源と電圧蓄積回路間に接続されるダイオードを設けることである。
【００１３】
本発明の別の態様に従えば、ＮＯｘを除去するための車両排気システムに選択物質を噴射する車両排気システム噴射器用の噴射器点火制御回路が開示されている。制御回路は第１の選択電圧レベルを生成する電圧源を備える。スイッチは電圧源を噴射器に選択的に結合する。フライバックダイオードが噴射器の両端間に接続される。インピーダンス素子がフライバックダイオードに直列接続され逆電圧を増加させて噴射器のターンオフ応答を向上する。
【００１４】
本発明のさらに別の態様に従えば、車両排気システムに選択物質を噴射するための噴射器を備えかつ電気コイルを含む車両排気システムを取り扱うＮＯｘ噴射システムが開示される。該コイルの両端間にインピーダンス素子がフライバックダイオードと直列接続される。コイルを駆動するため噴射器点火制御回路が噴射器に電気的に接続される。スイッチング回路はオンモードで動作して噴射器を点火し、またオフモードで噴射器をターンオフする。インピーダンス素子は逆電圧を増加し噴射器ターンオフ応答を高める。
【００１５】
本発明の別の特徴と利点は明細書から及び図面から容易に明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を具現する噴射器点火制御回路によって制御される排気ガスシステムの線図である。
【図２】本発明に従う噴射器点火制御回路の第１の実施例の電気的模式図である。
【図３】本発明に従う噴射器点火制御回路の第２の実施例の電気的模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、ディーゼル燃焼エンジン１６のような、ディーゼル燃焼工程１４からの排気１２を処理するためにディーゼル排気ガス後処理システム１０が設けられている。該システム１０は、例えばディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）のような排気ガス１２をきれいにしかつまたはさもなければ処理する１つまたはそれ以上の排気ガス処理部品１８、バーナー、ディーゼル酸化触媒（DOC）、希薄ＮＯｘトラップ等を備えてよく、かかる部品に対する構成の適当な種類は多々あり、それらの部品の選択は、各特定用途のパラメータへの依存度が高い。
【００１８】
システム１０はさらに、選択的な触媒軽減触媒（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｃａｔａｌｙｓｔ：  ＳＣＲ）２０と、尿素２４をＳＣＲ２０の上流で排気１２に噴射する尿素噴射システム２２とを備える。尿素噴射システム２２は代表的にはタンク２８または尿素２４用の他のタイプの容器、１つまたはそれ以上の尿素噴射器３０、システム２２内の尿素２４を圧縮するポンプ３２、システム２２内の尿素２４の流れを制御するための制御弁３４、及びタンク２８から尿素２４を１つまたはそれ以上の噴射器３０へ供給するための電気的に加熱されるフレキシブル管４０を備える。
【００１９】
図２を参照すると、噴射器３０は、従来のように噴射器を開閉するための電気ソレノイドコイル５０を備える。該電気コイル５０はこのコイル５０と直列の抵抗器５２により表される抵抗を含む。本発明による噴射器点火制御回路５４は噴射器３０の点火を制御する。該制御回路５４は電圧源５６を備える。電圧源５６は車両電池（ｖｅｈｉｃｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）であってもよいしまたはエンジンによって駆動される発電機で生成されてもよい。電圧源５６は以下に述べるように、噴射器３０を開位置に保持するために必要な電圧によって選択される選択電圧レベルを生成する。キャパシタ５８は電圧蓄積回路として動作する。
【００２０】
スイッチング回路６０は電圧源５６とキャパシタ５８を噴射器３０に結合するように動作する。スイッチング回路６０は第１のＮＰＮトランジスタ６２と、第２のＮＰＮトランジスタ６４と、PNPトランジスタ６７とを備え、全てのトランジスタがブロック（ｂｌｏｃｋ）６６からのオン・オフ信号によって制御される。そのオン・オフ信号は周知のように、噴射システムの全体の動作を制御するためのマスター制御回路によって発生される。キャパシタ５８は第１のＮＰＮトランジスタ６２の両端間に接続され、第１ダイオード６８は第１のＮＰＮトランジスタ６２のコレクタとキャパシタ５８との間に接続されている。第１のＮＰＮトランジスタ６２とPNPトランジスタ６７は電圧源５６の両端間に直列接続されている。第１ダイオード６８とキャパシタ５８の接合点は第２のＮＰＮトランジスタ６４のコレクタに接続され、トランジスタ６４のエミッタは噴射器３０のハイサイド（ｈｉ  ｓｉｄｅ）に接続されている。噴射器３０のローサイド（ｌｏｗ  ｓｉｄｅ）は接地（ｇｒｏｕｎｄ）に接続されている。従来のフライバックダイオード７０は噴射器３０の両端間に接続されている。
【００２１】
オフモードにおける上述の点火制御回路５４により、ブロック６６により制御されるように、ＮＰＮトランジスタ６２と６４は導通していないので噴射器３０はオフになる。反対に、オン・オフ信号がオンであるとＮＰＮトランジスタ６２と６４は導通して、かつPNPトランジスタ67は導通していない。オフモードでは、キャパシタ５８は電圧源５６と効果的に並列接続される。このように、オフモードは充電モードを備える。キャパシタ５８は電圧源５６の電圧レベルに充電する。オンモードでは、キャパシタ５８は電圧源５６と噴射器３０とに電気的に直列接続される。このように、噴射器３０は電圧源５６とキャパシタ５８との合成電圧によって駆動され、電圧源５６の選択電圧レベル加算のキャパシタ５８の電圧レベルでなる相対的に高い点火電圧を得る。既知のようにキャパシタ５８は放電する。キャパシタ５８が完全に放電するとき噴射器３０は電圧源５６の選択電圧によって開に保持される。保持電圧は上述したように噴射器３０をオン状態に保持するに充分である。
【００２２】
点火制御回路５４は単一の駆動電圧を用いて二重電圧点火回路を展開する。この回路は噴射器３０を揚程許容範囲に対しより鈍感にし、かつ噴射器３０による発熱を最小としながら依然として良好な立ち上がり時間とオフ時間応答を維持する。
【００２３】
既知のように、フライバックダイオード７０は、なんらの供給がない場合噴射器３０の電流を解き放すことを可能とする。これにより噴射器３０がターンオフとなったとき急な電圧スパイクを防止する。しかしながら、噴射器は典型的に、所望されるかも知れないものより長く噴射器を開いたままにする残存電圧のため低率の減衰（ｌｏｗ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｄｅｃａｙ）を有する。このことが噴射器の直線性と動作範囲に負のインパクトを与える可能性がある。本発明に従えば、インピーダンス素子７２がフライバックダイオード７０と直列結合されている。このことが逆電圧を上昇するようフライバック回路を変える。これは直列抵抗器７４によって、またはフライバックダイオード７０に関して逆極性接続された直列ツェナーダイオード７６によって行うことができる。効率性の観点からツェナーダイオード７６が好適である。抵抗器がオプションの場合はツェナーダイオード７６を抵抗器またはバリスターに置き換える。
【００２４】
フライバックダイオード７０と逆バイアスされたツェナーダイオード７６との直列結合によりより高い逆電圧を得、その逆電圧によって噴射器３０の電流をさらに急速にゼロに進ませて噴射器をより高速に閉鎖する。
【００２５】
図３を参照すると、本発明の第２実施例に従う噴射器点火制御回路８０の電気的模式図が例示されている。オン・オフ信号は上記のようにブロック６６で発生される。点火制御回路８０は、第１の電圧源８４と第２の電圧源８６を備える。例示実施例では、第２の電圧源８６は２４ボルトＤＣ電源を備える。明らかなように、必要に応じてまたは所望に応じていろいろな電圧レベルを用いてもよい。第１の電圧源８４は２４ボルトより低くしかも噴射器３０をオンに保持するに十分な保持電圧を展開する。ダイオード８８は第１の電圧源８４とノード９８間に接続されている。電圧蓄積回路を画定するキャパシタ９０がノード９８に接続される。スイッチング回路９２はＮＰＮトランジスタ９４とPNPトランジスタ９６を備える。PNPトランジスタ９６は第２の電圧源８６をノード９８に接続させる。ＮＰＮトランジスタ９４はノード９８を噴射器３０に接続する。両トランジスタ９４と９６は、上記のようにブロック６６からのオン・オフ信号によって作動される。
【００２６】
オフモードでは、ＰＮＰトランジスタ９６は、明らかなように、第２の電圧源８６が第１の電圧源８４より高電圧を有するにつれキャパシタ９０が２４ボルトまで充電するように導通する。オンモードでは、ＰＮＰトランジスタ９６は導通を停止して、第２の電圧源８６をキャパシタ９０から切断する。同様に、ＮＰＮトランジスタ９４は導通してノード９８を噴射器３０に接続する。噴射器３０はかくしてキャパシタ９０の２４ボルトレベルによってオンにされる。キャパシタ９０はそれが第１の電圧源８４の保持電圧に達するまで放電を始める。上記のように、噴射器３０は第２の電圧源８６のより高電圧で最初作動され、次いで第１の電圧源８４のより低電圧で保持される。このことによってより大きい許容範囲の揚程（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｌｉｆｔｓ）への急速応答を確実にし、内部熱入力を最小化しながら開動作への急速応答を得、かつ崩壊（ｃｏｌｌａｐｓｅ）に要するより弱い磁界を生成する。第１実施例におけるように、噴射器３０の両端間にフライバックダイオード７０が接続されている。
【００２７】
本発明に従えば、ツェナーダイオード７６または抵抗素子７４が再度フライバックダイオード７０に直列接続され、上記のように逆電圧を増し噴射器のターンオフ時間を減らす。
【００２８】
従って、本発明に従えば、噴射器点火制御回路は逆電圧を増加しターンオフ時間を減少する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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