(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤デリバリユニット（３６）のためのピーク・ホールド駆動回路（１０’）のトリガ回路（２８）であって、
前記還元剤デリバリユニット（３６）は、車両用選択的触媒還元（ＳＣＲ）後処理のためのソレノイド動作インジェクタ（３４）を有し、
前記ピーク・ホールド駆動回路（１０’）は、前記インジェクタ（３４）を、ピーク電流への上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズで動作させるように構成および調整され、
前記トリガ回路（２８）は、インジェクタ開放検出回路（２９）を具え、
前記インジェクタ開放検出回路（２９）は、前記インジェクタ（３４）の開放イベントの検出に基づいて、前記インジェクタ（３４）の前記ピーク電流への上昇フェーズから前記次の低電流ホールドフェーズへの移行をトリガするように構成および調整され、
前記開放イベントは、前記インジェクタ（３４）のバルブを開放させるための指令信号の発生であり、
前記インジェクタ開放検出回路（２９）は、入力として、前記インジェクタ（３４）のコイルの電流波形の二次導関数を用いて前記インジェクタ（３４）の前記開放イベントを検出すると発生する電気的パルスに基づいて、前記移行をトリガするように構成および調整される、
トリガ回路（２８）。
【請求項２】
前記ピーク・ホールド駆動回路（１０’）が、前記トリガ回路（２８）を含む、
請求項１記載のトリガ回路（２８）。
【請求項３】
前記ピーク・ホールド駆動回路（１０’）が、前記還元剤デリバリユニット（３６）と結合している、
請求項２記載のトリガ回路（２８）。
【請求項４】
前記ピーク・ホールド駆動回路（１０’）および前記トリガ回路（２８）は、前記還元剤デリバリユニット（３６）に電気的に接続された制御ユニット（３２）の一部である、
請求項３記載のトリガ回路（２８）。
【請求項５】
前記インジェクタ開放検出回路（２９）は、微分回路（３１）を含む、
請求項１から４のいずれかに記載のトリガ回路（２８）。
【請求項６】
車両用選択的触媒還元（ＳＣＲ）後処理のための還元剤デリバリユニット（３６）および制御ユニット（３２）を具えるシステムであって、
前記還元剤デリバリユニット（３６）は、ソレノイド動作インジェクタ（３４）を有し、
前記制御ユニット（３２）は、前記インジェクタ（３４）に電気的に接続され、
前記制御ユニット（３２）は、ピーク・ホールド駆動回路（１０’）を有し、
前記ピーク・ホールド駆動回路（１０’）は、前記インジェクタ（３４）を、ピーク電流への上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズで動作させるように構成および調整され、
前記ピーク・ホールド駆動回路（１０’）は、インジェクタ開放検出回路（２９）を含み、
前記インジェクタ開放検出回路（２９）は、前記インジェクタ（３４）の開放イベントの検出に基づいて、前記インジェクタ（３４）の前記ピーク電流への上昇フェーズから前記次の低電流ホールドフェーズへの移行をトリガするように構成および調整され、
前記開放イベントは、前記インジェクタ（３４）のバルブを開放させるための指令信号の発生であり、
前記インジェクタ開放検出回路（２９）は、入力として、前記インジェクタ（３４）のコイルの電流波形の二次導関数を用いて前記インジェクタ（３４）の前記開放イベントを検出すると発生する電気的パルスに基づいて、前記移行をトリガするように構成および調整される、
システム。
【請求項７】
前記インジェクタ開放検出回路（２９）は、微分回路（３１）を含む、
請求項６記載のシステム。
【請求項８】
還元剤デリバリユニット（３６）をトリガする方法であって、
前記還元剤デリバリユニット（３６）は、車両用選択的触媒還元（ＳＣＲ）後処理のためのソレノイド動作インジェクタ（３４）を有し、
前記方法は、
前記インジェクタ（３４）の開放イベントを、前記インジェクタ（３４）のコイルの電流波形の二次導関数を用いて検出するステップと、
前記検出ステップに基づいて、前記インジェクタ（３４）のピークへの上昇フェーズから次のホールドフェーズへの移行をトリガするステップと、
を含み、
これより、前記インジェクタ（３４）の熱負荷を、前記インジェクタ（３４）を確実に開放するのに必要な最小限に制限し、
前記開放イベントは、前記インジェクタ（３４）のバルブを開放させるための指令信号の発生である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン排気システムに還元剤を供給する還元剤デリバリユニット（ＲＤＵ）に関するものであり、より詳細には、インジェクタ開放の検出に基づいて、ピークからホールドへの移行をトリガすることによって、広い温度範囲にわたる全体的な電気負荷を改善するＲＤＵに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヨーロッパおよび北アメリカの厳しい排ガス法の新たな出現は、特に、希薄および超希薄条件下で動作する、圧縮点火（ディーゼル）エンジンおよび層状給気火花点火エンジン（通常直接噴射）のような希薄燃焼技術に対する新規な排気後処理システムの実施を推進している。希薄燃焼エンジンは、希薄燃焼の酸素を豊富に含む排気環境特性において処理が困難な、高水準の酸化窒素（ＮＯｘ）排出を示す。現在、これらの条件下でＮＯｘを処理する排気後処理技術が開発中である。これらの技術の１つは、アンモニア（ＮＨ３）と排気酸化窒素（ＮＯｘ）との反応を促進し、窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）を生成する触媒を具える。この技術は、選択的接触還元（ＳＣＲ）と呼ばれる。
【０００３】
アンモニアは、自動車環境において、それだけを処理するのが困難である。それゆえ、これらのシステムにおいて、液体尿素水溶液、一般的には、３２％濃度の尿素溶液（ＣＯ（ＮＨ２）２）を用いることが慣習となっている。溶液は、ＡＵＳ−３２と呼ばれ、ＡｄＢｌｕｅという商品名で知られている。尿素溶液は、高温排気流に送られ、イソシアン酸（ＨＮＣＯ）への熱分解後、排気内でアンモニアに変換される、次に、イソシアン酸は、排気内に存在する水で加水分解を受け、アンモニアおよび二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。次に、熱分解および加水分解から生じたアンモニアは、上述した酸化窒素と触媒反応を起こす。
【０００４】
ＡＵＳ−３２インジェクタは、一般的に、エンジン排気に直接設置され、非常に高温環境にさらされる。インジェクタの電熱負荷を低減するために、いわゆるピーク・ホールド・インジェクタ駆動が実施されてきた。図１に関して、この駆動回路の機能は、インジェクタ電流を示す２つのモード、すなわち、ピーク電流への上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズ（高いスイッチング周波数での電流制御）でインジェクタを動作させることである。
【０００５】
低電流レベルは、一般的に、インジェクタの完全飽和電流レベルよりはるかに低く、かつ、インジェクタ（ソレノイド）を開放に維持するのに必要な電流の最小レベルより高い値である。今日の駆動回路では、ピークへの上昇からホールドフェーズへの移行は、通常、電流上の電流レベル検出によってトリガされ、一旦電流がそのレベルに到達すると、次のホールドフェーズが可能となる。図２は、従来のピーク電流検出およびトリガ回路１２を有するピーク・ホールド回路１０を示す。
【０００６】
低いホールドフェーズでインジェクタを動作することの主な利点は、飽和したスイッチ条件下での動作と比較して、電気負荷が低いことである。例えば、１２Ωのコイルを有し、１４Ｖが供給されるインジェクタは、１６．３Ｗを消費する（Ｉ＝１．２Ａ）。０．５Ａのホールドモードで動作するインジェクタは、ホールドフェーズの間、７Ｗを消費する。
【０００７】
温度が増加し、インジェクタ抵抗が増加するにつれて、不利益が生ずる。抵抗が増加すると、電流が所定の閾値に到達するのに必要な時間は、コイル抵抗の時間依存のため増加する。十分に高温な極限の場合では、電流は移行閾値に到達しないのに、インジェクタは開放している。このことが発生する温度範囲は、選択された移行電流レベルと、インジェクタを開放するのに必要な最小電流と、の差に依存している。この差は、電磁回路を形成するさまざまな要素のトレランスおよびバリエーションを考慮すると、ゼロではない。
【０００８】
例えば、今日、ピークの電流は、０．８Ａのレベルで特定される。これは、０．６Ａの必要な公称の開放電流を上回る。特定された公称ホールド電流は、０．５Ａである。例えば、利用できる電源供給電圧がわずか１２Ｖであるが、インジェクタ・コイル抵抗は17Ωの場合、飽和したインジェクタ電流が０．７Ａという状況は起こりうる。（例えば、インジェクタ・コイル温度は１３０℃である）。図３は、この場合、電流波形がどのように見えるかを示す。それゆえ、この状態のリスクは、インジェクタが高温ですでに動作し、増加した電熱負荷を受けることである。
【０００９】
それゆえ、インジェクタ開放の検出に基づいて、ピークからホールドへの移行をトリガすることによって、広い温度範囲にわたる全体的な電気負荷を改善するＲＤＵが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、上述したニーズを満足することにある。本発明の原則に従って、この目的は、還元剤デリバリユニット（ＲＤＵ）のためのピーク・ホールド駆動回路のトリガ回路によって達成され、この還元剤デリバリユニット（ＲＤＵ）は、車両用選択的接触還元（ＳＣＲ）後処理のためのソレノイド動作インジェクタを有する。ピーク・ホールド駆動回路は、インジェクタを、ピーク電流への上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズで動作させるように構成および調整されている。インジェクタ開放検出回路は、インジェクタの開放イベントの検出に基づいて、インジェクタのピークへの上昇フェーズから次のホールドフェーズへの移行をトリガするように構成および調整されている。
【００１１】
実施形態の他の態様に従って、車両用選択的接触還元（ＳＣＲ）後処理のための還元剤デリバリユニット（ＲＤＵ）および制御ユニットは、ソレノイド動作インジェクタを有するＲＤＵを含む。制御ユニットは、ソレノイドに電気的に接続されている。制御ユニットは、ピーク・ホールド駆動回路を有し、ピーク・ホールド駆動回路は、インジェクタを、ピーク電流への上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズで動作させるように構成および調整されている。駆動回路は、インジェクタ開放検出回路を含み、インジェクタ開放検出回路は、インジェクタの開放イベントの検出に基づいて、インジェクタのピークへの上昇フェーズから次のホールドフェーズへの移行をトリガするように構成および調整されている。
【００１２】
実施形態のさらに別の態様に従って、還元剤デリバリユニット（ＲＤＵ）をトリガする方法が提供され、還元剤デリバリユニット（ＲＤＵ）は、車両用選択的接触還元（ＳＣＲ）後処理のためのソレノイド動作インジェクタを有し、本発明の方法は、インジェクタの開放イベントを検出するステップと、検出ステップに基づいて、インジェクタのピークへの上昇フェーズから次のホールドフェーズへの移行をトリガするステップと、を含み、これより、インジェクタの熱負荷を、インジェクタを確実に開放するのに必要な最小限に制限する。
【００１３】
本発明の他の目的、特徴および特性は、動作方法、構造の関連要素の機能、部分の結合、製造の経済と同様に、明細書の一部をなす添付図面を参照して、以下の詳細な説明および添付の請求の範囲を考慮してより明らかになる。
【００１４】
本発明は、添付の図面を参照して、以下の好適実施形態の詳細な説明からよりよく理解されるものであり、図面において、類似の参照符号は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ピークへの上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズを示す従来のインジェクタ電流の図である。
【図２】ピーク電流検出およびトリガ回路を有する従来のピーク・ホールド回路のブロック図である。
【図３】０．７Ａの飽和電流を示す従来の電流波形の図である。
【図４】電流分析による従来のインジェクタの開放イベント検出を示す。
【図５】コイル電流の二次導関数からの開放時間検出を示す。
【図６】一実施形態に従って設けられているインジェクタ開放検出回路を有するピーク・ホールド回路のブロック図である。
【図７】図６の回路から生じる電流波形を示す。
【図８】ＲＤＵを動作するための、図６の回路を含む制御ユニットの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
開示された実施例は、高い動作温度でのＲＤＵのインジェクタの熱負荷が不所望に増加するリスクを除去するための制御ストラテジに関する。インジェクタの開閉イベントを、電圧または電流の分析によって検出することは周知である。図４は、電流分析による開放イベント検出の一例を示し（「ＯＰＰ２」によって示される）、図４には、加速度計信号１４、電圧信号１６、テスト・パルス１８および電流信号２０が示されている。
【００１７】
これらのイベントの検出は、診断目的に有益であり、インジェクタ移行フェーズの期間における変化による流れのライフタイムシフトを補償するために用いることもできる。図５では、この種の検出の一実施形態は、入力として電流波形の二次導関数２４を用いて検出した開放に応じて、電気パルス２２を発生させる回路を有するハードウェア形態である。疑似初期パルス２６は、イネーブル・ウインドウの適切な使用によって、例えば、インジェクタ・パルス幅の間の特定の所定時間のパルスのみを許容することによって、無視することができる。インジェクタの状態を検出する際の電流の二次導関数を使用することの一例は、本願と同日に出願された係属中の米国仮出願番号６１／８３６７４２（Solenoid-Actuator-Armature End-of-Motion Detection、代理人整理番号：２０１２Ｐ０２２３８ＵＳ）において開示され、その内容は、本願明細書に援用される。
【００１８】
図６は、一実施形態に従うピーク・ホールド駆動回路１０’を示し、このピーク・ホールド駆動回路１０’は、ピーク電流への上昇フェーズおよび次の低電流ホールドフェーズにおけるインジェクタを動作するように構成および調整されている。回路１０’は、インジェクタ開放検出回路２９を有するトリガ回路２８を含む。それゆえ、トリガ回路２８は、図２の従来技術の電流閾値トリガ回路１２に取って代わる。回路１０’は、例えば、上述した電流波形の二次導関数２４を用いて検出されるようなインジェクタ開放イベント用いて、インジェクタ動作制御のピークへの上昇フェーズから次のホールドフェーズへの移行をトリガする。本実施形態において、検出回路２９は、電流を微分するための処理または微分回路３１を含む。電流の二次導関数の使用の代わりに、アクチュエータまたはインジェクタの開放状態を検出する他の従来方法を用いることができる。図７は、本実施形態の構成から生じる電流波形３０を示す。
【００１９】
図８において、トリガ回路２８を含む回路１０’は、好ましくは、制御ユニット３２内に設けられ、制御ユニット３２は、ＲＤＵ（図示例では参照符号３６）のソレノイド動作インジェクタ３４に電気的に接続されている。ＲＤＵ３６は、米国特許出願公開第２００８／０２３６１４７号（その内容は、本願明細書に援用される）に開示されるタイプのシステム内で使用可能である。
【００２０】
ＲＤＵ３６は、ソレノイド流体インジェクタ３４を含み、このソレノイド流体インジェクタ３４は、流体の計測機能を提供し、投薬用途において車両の排出ガス流路に流体のスプレー製剤を供給する。流体インジェクタ３４は、好ましくは、ガソリンおよび電気的に動作され、米国の特許６６８５１１２（その内容は、本願明細書に援用される）に開示されたタイプのようなソレノイド（コイル）燃料インジェクタである。それゆえ、インジェクタ３４のコイルが励磁されると、インジェクタ内の弁は開放し、還元剤を従来方式で排気流路に送る。
【００２１】
インジェクタ開放イベントをトリガとして用いることによって、インジェクタの熱負荷は、インジェクタを確実に開放するのに必要な最小限に制限される。長期にわたるピークへの上昇フェーズ、およびそれゆえ、付加的な熱負荷のリスクも回避される。
【００２２】
上述した好適実施形態は、本発明の構造的および機能的な原則を例示し、好適実施形態を用いる方法を例示するために記載および図示され、この種の原則を逸脱しない範囲で変更可能である。それゆえ、本発明は、以下の請求項の精神の範囲内に含まれる全ての変更を含む。
【図１】
0005859067.tif 000002
【図２】
0005859067.tif 000003
【図３】
0005859067.tif 000004
【図４】
0005859067.tif 000005
【図５】
0005859067.tif 000006
【図６】
0005859067.tif 000007
【図７】
0005859067.tif 000008
【図８】
0005859067.tif 000009