(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素タンクに貯蔵されている尿素水溶液を、サプライモジュールと、尿素噴射ノズルと、前記サプライモジュール及び前記尿素噴射ノズルを連結する尿素ラインと、を介して選択的還元触媒に供給する選択的触媒還元システムの、アフターラン実行時に、前記尿素噴射ノズルの詰まりを防止する方法であって、
サプライモジュール内の圧力と第１設定圧力（Ｐａ）とを比較するステップと、
前記サプライモジュール内の圧力が前記第１設定圧力（Ｐａ）より高い場合は、前記尿素噴射ノズルの入口を開制御し、前記サプライモジュール内の圧力が前記第１設定圧力（Ｐａ）より低い場合は、前記尿素噴射ノズルの入口の開閉を繰り返すステップと、
前記サプライモジュール内の圧力を回復する圧力平衡ステップと、
前記圧力平衡ステップが終了した後にアフターランを終了するステップと、
を有することを特徴とする選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項２】
前記圧力平衡ステップは、
サプライモジュール内の圧力上昇率と第１圧力上昇率（Ｐｃ）とを比較するステップと、
前記サプライモジュール内の圧力上昇率が、前記第１圧力上昇率（Ｐｃ）より大きい場合は、前記尿素噴射ノズルの入口を開制御しするステップと、
前記サプライモジュール内の圧力上昇率が、前記第１圧力上昇率（Ｐｃ）より小さい場合は、前記尿素噴射ノズルの入口の開閉を繰り返すステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項３】
第１設定時間（ｔａ）後に、前記サプライモジュール内の圧力と第２設定圧力（Ｐｂ）とを比較するステップと、
前記サプライモジュール内の圧力が前記第２設定圧力（Ｐｂ）より高い場合は、前記圧力平衡ステップを終了するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項２に記載の選択的触媒還元システムシステムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項４】
前記サプライモジュール内の圧力が前記第２設定圧力（Ｐｂ）より低い場合は、第２設定時間（ｔｂ）が経過したか否かを判断するステップと、
前記第２設定時間（ｔｂ）が経過した場合は、前記圧力平衡ステップを終了するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項３に記載の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項５】
前記第２設定時間（ｔｂ）が経過していなかった場合は、前記サプライモジュール内の圧力上昇率と第２圧力上昇率（Ｐｄ）とを比較するステップと、
前記サプライモジュール内の圧力上昇率が前記第２圧力上昇率（Ｐｄ）より大きい場合は、前記尿素噴射ノズルの入口の開閉を繰り返すステップと、
を更に有することを特徴とする請求項４に記載の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項６】
前記サプライモジュール内の圧力上昇率が前記第２圧力上昇率（Ｐｄ）より小さい場合は、大気温度を予め設定された温度（Ｔｐ）と比較するステップと、
前記大気温度が前記予め設定された温度（Ｔｐ）より高い場合は、前記圧力平衡ステップを終了するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項５に記載の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項７】
前記大気温度が前記予め設定された温度（Ｔｐ）より低い場合は、アフターランを終了することを特徴とする請求項６に記載の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【請求項８】
前記アフターランを終了する前に、警告灯を点灯させるステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法に係り、より詳しくは、アフターラン作動時に尿素噴射ノズルの詰まり状態を判断しながら、尿素噴射ノズルが詰まらないようにする選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンから排気マニホールドを介して排出される排気ガスは、排気パイプの途中に設置された触媒コンバータ（ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に誘導されて浄化され、マフラを通過しながら騒音が減衰された後、排気管を介して大気中に排出される。
【０００３】
触媒コンバータは、排気ガスに含まれているＮＯｘのような大気汚染物質を処理する。
触媒コンバータの一つである選択的触媒還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムは、排気ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する。選択的触媒還元システムは還元剤として、尿素水溶液（ｕｒｅａ）、アンモニア（ａｍｍｏｎｉａ）、一酸化炭素、又は炭化水素（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ、ＨＣ）などを使用する（例えば、特許文献１を参照）。
還元剤を排気ガスに供給すると、排気ガスに含まれていた窒素酸化物が、還元剤と酸化還元反応を行って、窒素に還元される。
【０００４】
図５は、一般的な選択的触媒還元システムの図である。
図５に示すように、一般的な選択的触媒還元システムは、尿素水溶液６２が水溶液で貯蔵されている尿素タンク６０と、尿素タンク６０内の尿素水溶液が供給されるサプライモジュール５０と、サプライモジュール５０から供給される尿素水溶液６２を選択的還元触媒１２に供給する尿素噴射ノズル２０とを有する。
【０００５】
尿素水溶液６２は、フィルタ５２を通過して、選択的還元触媒１２の前段の排気パイプ１０に供給される。
噴射制御器（Ｄｏｓｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、ＤＣＵ）２５は、尿素水溶液６２の供給量を調整する。
また、温度センサ１５は、尿素水溶液６２の温度を測定し、また選択的還元触媒１２を通過した後の排気ガスの温度を測定する。
【０００６】
尿素水溶液には、−１１℃で氷結し、７０℃以上で腐食性が増大するという性質があるので、選択的触媒還元システムは、システムの終了時に尿素水溶液を尿素タンクに回収する動作を行う。この動作を「アフターラン（ａｆｔｅｒ  ｒｕｎ）」という。
【０００７】
選択的触媒還元システムは、通常作動時には、尿素水溶液が尿素タンク６０、及びサプライモジュール５０を経て尿素噴射ノズル２０に供給され、アフターラン作動状態ではその逆の順序で尿素水溶液が回収される。
【０００８】
尿素水溶液が接触する尿素噴射ノズルの入口部位が排気ガス等によって加熱されて、尿素の結晶化に有利な温度（７１〜７５℃）に達して尿素噴射ノズルの入口に結晶化した尿素が生成する。アフターラン作動時に尿素噴射ノズルの入口を１００％開状態のままにしておくと、尿素噴射ノズルの入口に尿素の結晶が生成し、尿素噴射ノズルを詰まらせるという現象をもたらすことがある。
【０００９】
つまり、アフターラン作動時は、尿素噴射ノズル２０の入口を開放する必要があるが、尿素水溶液の残留物が結晶化して尿素噴射ノズル２０の入口を詰ませ、場合によっては尿素水溶液が逆流することがあり、しかもその判断ができない場合がある。
特に、冬期に尿素水溶液の逆流が発生すると、システムの損傷という大きな問題を引き起こしかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開第２００９−１２７４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであって、本発明は、選択的触媒還元システムのアフターラン作動時に、尿素噴射ノズルの入口が詰まる現象を防止する選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズル詰まり防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するための本発明の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法は、尿素タンクに貯蔵されている尿素水溶液を、サプライモジュールと、尿素噴射ノズルと、サプライモジュール及び尿素噴射ノズルを連結する尿素ラインと、を介して選択的還元触媒に供給する選択的触媒還元システムの、アフターラン実行時に、尿素噴射ノズルの詰まりを防止する方法であって、、
サプライモジュール内の圧力と第１設定圧力（Ｐａ）とを比較するステップと、サプライモジュール内の圧力が第１設定圧力（Ｐａ）より高い場合は、尿素噴射ノズルの入口を開制御し、サプライモジュール内の圧力が第１設定圧力（Ｐａ）より低い場合は、尿素噴射ノズルの入口の開閉を繰り返すステップと、サプライモジュール内の圧力を回復する圧力平衡ステップと、圧力平衡ステップが終了した後にアフターランを終了するステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、圧力平衡ステップが、サプライモジュール内の圧力上昇率と第１圧力上昇率（Ｐｃ）とを比較するステップと、サプライモジュール内の圧力上昇率が、第１圧力上昇率（Ｐｃ）より大きい場合は、尿素噴射ノズルの入口を開制御するステップと、サプライモジュール内の圧力上昇率が、第１圧力上昇率（Ｐｃ）より小さい場合は、尿素噴射ノズルの入口の開閉を繰り返すステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、第１設定時間（ｔａ）後に、サプライモジュール内の圧力と第２設定圧力（Ｐｂ）とを比較するステップと、サプライモジュール内の圧力が第２設定圧力（Ｐｂ）より高い場合は、圧力平衡ステップを終了するステップと、を更に有することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、サプライモジュール内の圧力が第２設定圧力（Ｐｂ）より低い場合には第２設定時間（ｔｂ）が経過したか否かを判断するステップと、第２設定時間（ｔｂ）が経過した場合は、圧力平衡ステップを終了するステップと、を更に有することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、第２設定時間（ｔｂ）が経過しなかった場合には、サプライモジュール内の圧力上昇率と第２圧力上昇率（Ｐｄ）とを比較するステップと、サプライモジュール内の圧力上昇率が第２圧力上昇率（Ｐｄ）より大きい場合には、尿素噴射ノズルの入口の開閉を繰り返すステップと、を更に有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、サプライモジュール内の圧力上昇率が第２圧力上昇率（Ｐｄ）より小さい場合には、大気温度を予め設定された温度（Ｔｐ）と比較するステップと、大気温度が予め設定された温度（Ｔｐ）より高い場合は、圧力平衡ステップを終了するステップと、を更に有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、  大気温度が予め設定された温度（Ｔｐ）より低い場合は、アフターランを終了することを特徴とする。
また本発明は、アフターランを終了する前に、警告灯を点灯させるステップを更に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施形態によれば、アフターラン作動時に尿素噴射ノズルの入口の詰まりの有無を判断し、尿素噴射ノズル２０が詰まったと判定される場合は、尿素噴射ノズルの開閉を繰り返すことにより、尿素噴射ノズルの詰まりによる尿素水溶液の逆流現象を防止することができる。
また、尿素ラインに尿素水溶液が残留しないことから、冬期に尿素水溶液が氷結する恐れがなく、尿素水溶液を解凍するための別途のシステムが必要なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態にかかる尿素噴射ノズルの開閉作動を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態にかかる真空ステップで尿素ラインの圧力の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態にかかる圧力平衡ステップで尿素ラインの圧力の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態にかかる尿素噴射ノズルの詰まり防止方法のフローチャートである。
【図５】一般的な選択的触媒還元システムを示す図である。
【図６】一般的なアフターラン作動時のサプライモジュールでの圧力の変化を示す図である。
【図７】アフターラン作動時に尿素噴射ノズルが詰まった場合のサプライモジュール内の圧力の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。なお、従来の技術と同一の構成要素については同一の符号を用いる。
図６は、一般的なアフターラン作動状態のサプライモジュールでの圧力の変化を示す図である。横軸が時間（秒）であり、縦軸は左側が圧力を示し、右側が尿素噴射ノズルの開度（％）を示す。
【００２２】
図５および図６に示すように、アフターラン作動状態は、サプライモジュール５０の圧力を減少させるステップである減圧ステップと、尿素水溶液を尿素タンク６０に回収するためにサプライモジュール５０に負圧を発生させる真空ステップ（ｅｍｐｔｙｉｎｇ）と、真空ステップで発生した負圧を解除する圧力平衡ステップと、を有する。
【００２３】
図４は、本発明の実施形態にかかる尿素噴射ノズルの詰まり防止方法のフローチャートである。
図４に示すように、本発明の選択的触媒還元システムの尿素噴射ノズルの詰まり防止方法は、アフターラン作動状態（Ｓ１００）か否か、及び真空ステップ（Ｓ１１０）か否かを確認する。
減圧ステップは、まだ負圧が形成される前のステップであるため、尿素噴射ノズル２０の詰まりにほとんど影響を与えない。
【００２４】
真空ステップと判定されると、サプライモジュール５０内の圧力と第１設定圧力Ｐａとが比較される（Ｓ１２０）。
【００２５】
この時、サプライモジュール５０内の圧力が第１設定圧力Ｐａより大きい場合は、正常な状態と判定され、尿素噴射ノズル２０の入口が開制御される（Ｓ１３０）。
しかし、サプライモジュール５０内の圧力が第１設定圧力Ｐａより小さい場合は、尿素噴射ノズル２０が詰まったと判定され、尿素噴射ノズル２０の開閉が繰り返される（Ｓ１４０）。
【００２６】
これは、真空ステップで開閉を繰り返すことにより、尿素噴射ノズル２０が詰まるのを防止することができからである。ここで第１設定圧力Ｐａは、例えば、−１２０ｍｍｂａｒ程度である。
このような過程によって真空ステップが完了すると、圧力平衡ステップが開始される（Ｓ１５０）。
【００２７】
真空ステップは、尿素ライン３０に、即ちサプライモジュール５０内に負圧が発生させられる段階であるのに対し、圧力平衡ステップは、サプライモジュール５０内の負力が回復させられて大気圧とほぼ同じようにされる段階である。
圧力平衡ステップにおいても、尿素噴射ノズル２０の入口が詰まる現象が発生するため、詰まりの有無が判定される。
【００２８】
この時、サプライモジュール５０内の圧力上昇率と第１圧力上昇率Ｐｃとが比較され（Ｓ１６０）、サプライモジュール５０内の圧力上昇率が第１圧力上昇率Ｐｃより大きい場合は、尿素噴射ノズル２０の入口が詰まらなかったと判定され、尿素噴射ノズル２０の入口が開制御される（Ｓ１７０）。
【００２９】
しかし、サプライモジュール５０内の圧力上昇率が第１圧力上昇率Ｐｃより小さい場合は、尿素噴射ノズル２０が詰まったと判定され、尿素噴射ノズル２０の開閉が繰り返される（Ｓ１８０）。
【００３０】
これは、図６に示すように、尿素噴射ノズルが正常な状態であれば、サプライモジュール５０内の圧力は大気圧とほぼ同じになるように上昇しなければならないからである。もし、サプライモジュール５０内の圧力が上昇しなければ、尿素噴射ノズル２０が詰まっていると判定される。この時、第１圧力上昇率Ｐｃは、５ｍｍｂａｒ／ｓｅｃ程度である。
【００３１】
ステップＳ１７０、Ｓ１８０が終了すると、圧力平衡ステップの終了時点か否かが判定されが、この判定は、圧力平衡時間を第１設定時間ｔａと比較することによって行われる（Ｓ１９０）。
ステップＳ１９０で、圧力平衡時間が第１設定時間ｔａより小さい場合は、圧力平衡ステップが継続される。
【００３２】
しかし、圧力平衡時間が第１設定時間ｔａより大きい場合は、圧力平衡ステップが終了するが、これに先立ち、圧力平衡ステップで、尿素噴射ノズル２０が詰まっているか否かが再判定される。
【００３３】
即ち、サプライモジュール５０内の圧力と第２設定圧力Ｐｂとが比較され（Ｓ２００）、サプライモジュール５０内の圧力が第２設定圧力Ｐｂより高い場合は、正常に圧力平衡ステップが行われたと判定され、圧力平衡ステップが終了する（Ｓ２１０）。
この時の第２設定圧力Ｐｂは、第１設定圧力Ｐａより高い−１００ｍｍｂａｒ程度である。
第２設定圧力Ｐｂ程度の圧力であれば、圧力平衡ステップで、尿素噴射ノズル２０が詰まることなく正常にアフターランを行ったと判定することができるので、アフターランが終了する（Ｓ２７０）。
【００３４】
しかし、サプライモジュール５０内の圧力が第２設定圧力Ｐｂより小さい場合は、圧力平衡ステップが更に継続されるが、圧力平衡ステップの継続時間を第２設定時間ｔｂと比較し（Ｓ２２０）、継続時間が第２設定時間ｔｂより長い場合は、圧力平衡ステップが終了する（Ｓ２１０）。
【００３５】
しかし、追加の時間が第２設定時間ｔｂより短い場合は、サプライモジュール５０内の圧力上昇率が第２圧力上昇率Ｐｄとを比較され（Ｓ２３０）、サプライモジュール５０内の圧力上昇率が第２圧力上昇率Ｐｄより大きい場合は、尿素噴射ノズル２０の開閉が繰り返され（Ｓ２５０）、尿素噴射ノズル２０が詰まらないようにされる。
その後、ステップＳ２００に戻る。
【００３６】
この時の第２圧力上昇率Ｐｄは、第１圧力上昇率Ｐｃより小さい２．５ｍｍｂａｒ／ｓｅｃ程度である。
しかし、ステップＳ２３０で、サプライモジュール５０内の圧力上昇率が予め設定された値の第２圧力上昇率Ｐｄより小さい場合は、大気温度と予め設定された温度Ｔｐとが比較される（Ｓ２４０）。
【００３７】
この時の予め設定された温度Ｔｐは、尿素水溶液が氷結し始める温度をいう。
大気温度が予め設定された温度Ｔｐより低い場合は、アフターランが終了する（Ｓ２７０）。
この時、尿素水溶液が氷結する可能性があるため、運転者に警告するように警告灯を点灯することもできる（Ｓ２６０）。
【００３８】
しかし、ステップＳ２４０で、大気温度が予め設定された温度Ｔｐより高い場合は、圧力平衡に失敗したと判定され、事故（ｅｖｅｎｔ）が記録（Ｓ２８０）され、圧力平衡ステップが終了（Ｓ２１０）された後に、アフターランが終了する（Ｓ２７０）。
【００３９】
以下に、本発明の実施形態にかかる尿素噴射ノズル２０の詰まりを防止する方法についてより具体的に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる尿素噴射ノズルの開閉作動を示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は尿素噴射ノズル２０の開閉状態を示す。
図１に示すように、尿素噴射ノズル２０が詰まった状態と判定された場合、尿素噴射ノズル２０の開閉率を９５％にする。つまり、尿素噴射ノズル２０の開時間と閉時間との割合を９５：５で繰り返す。こうすることにより、尿素噴射ノズル２０の入口が詰まらないようにすることができる。
【００４０】
図２は、本発明の実施形態にかかる真空ステップで尿素ラインの圧力の変化を示すグラフであり、図３は、本発明の実施形態にかかる圧力平衡ステップで尿素ラインの圧力の変化を示すグラフである。図２、３とも、横軸は時間（秒）である。
また、図７は、アフターラン作動時に尿素噴射ノズルが詰まった場合のサプライモジュール内の圧力の変化を示すグラフである。図７も横軸は時間（秒）である。
図２、図３および図７において、Ｎは尿素噴射ノズルの入口の開閉率、Ｌはサプライモジュール５０での圧力の変化、Ｓはサプライモジュールのモータの回転数を示す。
まず、図７に示すように、アフターラン作動中に尿素噴射ノズル２０が詰まると、尿素ライン３０の圧力、つまり、サプライモジュール５０内の圧力が−４００ｍｍｂａｒ以下になる。
【００４１】
これを防止するために、図２に示すように、真空ステップで、尿素ライン３０の圧力、つまり、サプライモジュール５０内の圧力が−２００ｍｍｂａｒ程度になった時に、尿素噴射ノズル２０の開閉率を９５％で作動させることにより、尿素ライン３０での圧力が過度に低くならないようにすることができる。
即ち、尿素ライン３０の圧力が、Ｌ’に沿って下降するのではなく、Ｌに沿って正常な水準を維持する。これより、圧力平衡ステップでも大気圧とほぼ同じ水準になって圧力平衡が完了し、尿素水溶液の逆流が発生しなくなる。
【００４２】
また、圧力平衡ステップで過度に負圧が形成された場合は、図３に示すように、尿素ライン３０での圧力、つまり、サプライモジュール５０内の圧力を上昇させるために、尿素噴射ノズル２０の開閉率を９５％にすることにより、尿素ライン３０での圧力がＬに沿って移動後、Ｌ’に沿って移動するようになり、尿素ライン３０の負圧を改善することができる。
【００４３】
この時、Ｎ’時点で尿素噴射ノズル２０の開閉を開始し、尿素水溶液の逆流を防止することができる。
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１０    排気パイプ
１２    選択的還元触媒
１５    温度センサ
２０    尿素噴射ノズル
２５    噴射制御器（ＤＣＵ）
３０    尿素ライン
５０    サプライモジュール
５２    フィルタ
６０    尿素タンク
６２    尿素水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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