(57)【要約】【課題】尿素水ポンプを駆動するモータのトルクを用いることにより、簡単な構造でモータへの尿素の固着を判定する排気浄化システムの電子制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置３０は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を還元する排気浄化システムに用いられる。電子制御装置３０は、トルク算出部３２および判定部３６を備える。トルク算出部３２は、尿素水ポンプ１５を駆動するモータ２１が発生するトルクを、モータトルクとして取得する。判定部３６は、トルク算出部３２で算出されたモータトルクが、予め設定された設定トルクより大きいとき、モータ２１に尿素が固着していると判定する。【選択図】図１
2019035343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水タンク（１４）に貯えられている尿素水を尿素水ポンプ（１５）で加圧して内燃機関（１１）の排気へ噴射し、排気に含まれる窒素酸化物を還元する排気浄化システム（１０）の電子制御装置であって、
前記尿素水ポンプ（１５）を駆動するモータ（２１）のトルクを、モータトルクとして算出するトルク算出部（３２）と、
前記トルク算出部（３２）で算出した前記モータトルクが、予め設定された設定トルクより大きいとき、前記モータ（２１）に尿素が固着していると判定する判定部（３６）と、
を備える排気浄化システムの電子制御装置。
【請求項２】
前記尿素水ポンプ（１５）を駆動して吐出する尿素水の圧力を予め設定された目標圧力に制御する目標圧力制御部（３３）をさらに備え、
前記判定部（３６）は、前記尿素水ポンプ（１５）から吐出される尿素水に圧力が前記目標圧力に到達した後、前記モータ（２１）に尿素が固着しているか否かを判定する請求項１記載の排気浄化システムの電子制御装置。
【請求項３】
前記判定部（３６）において、前記モータ（２１）に尿素が固着していると判定されると、固着した尿素を除去するための制御を実行する除去制御部（３７）を、さらに備える請求項１または２記載の排気浄化システムの電子制御装置。
【請求項４】
前記除去制御部（３７）は、
前記モータ（２１）を駆動して、前記尿素水ポンプ（１５）に接続する尿素水通路（２２）へ供給された尿素水を前記尿素水タンク（１４）に吸い戻すパージ制御と、
前記モータ（２１）を駆動して、前記尿素水タンク（１４）から前記尿素水通路（２２）へ尿素水を充填する充填制御と、
前記モータ（２１）を駆動して、前記充填制御に続いて、前記尿素水通路（２２）から前記尿素水タンク（１４）へ尿素水を吸い戻す再パージ制御と、
を実行する請求項３記載の排気浄化システムの電子制御装置。
【請求項５】
前記除去制御部（３７）は、
前記尿素水ポンプ（１５）に接続する尿素水通路（２２）において、前記尿素水ポンプ（１５）と反対側の端部に接続するインジェクタ（１９）を駆動して、前記インジェクタ（１９）から尿素水を噴射する噴射制御と、
前記モータ（２１）を駆動して、前記尿素水タンク（１４）から前記尿素水通路（２２）へ尿素水を充填する充填制御と、
を実行する請求項３または４記載の排気浄化システムの電子制御装置。
【請求項６】
前記目標圧力制御部（３３）は、前記除去制御部（３７）において前記噴射制御および前記充填制御が実行された後、尿素水の圧力を前記目標圧力とする再加圧制御を実行する請求項５記載の排気浄化システムの電子制御装置。
【請求項７】
前記判定部（３６）は、前記再加圧制御によって尿素水の圧力が前記目標圧力に制御された後、前記モータ（２１）への尿素の固着の有無を再判定し、
前記判定部（３６）において、前記モータ（２１）に尿素が固着していると再判定されると、
前記除去制御部（３７）は、
前記モータ（２１）を駆動して、前記尿素水ポンプ（１５）に接続する尿素水通路（２２）へ供給された尿素水を前記尿素水タンク（１４）に吸い戻すパージ制御と、
前記モータ（２１）を駆動して、前記尿素水タンク（１４）から前記尿素水通路（２２）へ尿素水を充填する充填制御と、
前記モータ（２１）を駆動して、前記充填制御に続いて、前記尿素水通路（２２）から前記尿素水タンク（１４）へ尿素水を吸い戻す再パージ制御と、
を実行する請求項６記載の排気浄化システムの電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化システムの電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムとして尿素を用いる尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが公知である（特許文献１参照）。尿素ＳＣＲシステムでは、排気に尿素を添加することにより、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する。
しかしながら、尿素水は、尿素の水溶液であることから、例えば濃度の変化などによって、含まれる尿素が結晶としてモータに固着する。尿素水ポンプを駆動するモータに尿素が固着すると、機械的な部分の動作不良を招く。その結果、尿素水の供給量の不足によるＮＯｘの浄化率の低下や、必要トルクの増大にともなうモータにおける消費電流の増加を招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４２２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、尿素水ポンプを駆動するモータのトルクを用いることにより、簡単な構造でモータへの尿素の固着を判定する排気浄化システムの電子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】
【０００５】
請求項１記載の発明では、トルク算出部は、尿素水ポンプを駆動するモータのトルクをモータトルクとして算出する。判定部は、このトルク算出部で算出されたモータトルクが、予め設定された設定トルクより大きいとき、モータに尿素が固着していると判定する。モータは、加わる負荷によって発生するトルクに差が生じる。例えばモータに加わる負荷が大きくなると、モータが発生するトルク、つまりモータトルクも大きくなる。一方、尿素水に含まれる尿素に起因してモータが固着すると、固着した尿素によってモータに加わる負荷は大きくなる。このように、モータにおける尿素の固着とモータトルクとの間には相関がある。そこで、判定部は、このモータトルクが設定トルクより大きいとき、モータに尿素が固着していると判定する。この場合、判定部は、トルク算出部で算出されたモータトルクを用いる。したがって、部品の追加などを招くことなく、既存の構成かつ簡単な構造でモータへの尿素の固着を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態による排気浄化システムの電子制御装置を示す概略的なブロック図
【図２】第１実施形態による排気浄化システムを示す模式図
【図３】モータの回転数およびＰＷＭ信号のデューティ比とモータが発生するトルクとの関係を示す概略図
【図４】第１実施形態による排気浄化システムの電子制御装置による制御の流れを示す概略図
【図５】第２実施形態による排気浄化システムの電子制御装置による制御の流れを示す概略図
【図６】第３実施形態による排気浄化システムの電子制御装置による制御の流れを示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、複数の実施形態による排気浄化システムの電子制御装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に共通する部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図２に示す第１実施形態による排気浄化システム１０は、例えば車両に搭載されている内燃機関１１から排出される排気に尿素水を添加し、排気に含まれるＮＯｘを還元するＳＣＲシステムを構成している。内燃機関１１の排気は、排気管部材１２が形成する排気通路１３を経由して大気へ放出される。内燃機関１１は、例えばディーゼルエンジンである。なお、排気浄化システム１０は、内燃機関１１としてディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスタービンエンジンに適用してもよい。また、排気浄化システム１０は、車載の内燃機関１１に限らず、例えば発電ユニットなどの据置型の内燃機関に適用してもよい。
【０００８】
排気浄化システム１０は、尿素水タンク１４、尿素水ポンプ１５、尿素水配管部１６、圧力センサ１７、還元触媒１８およびインジェクタ１９を備えている。尿素水タンク１４は、尿素水である尿素の水溶液を貯えている。尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１４に収容されている。尿素水ポンプ１５は、モータ２１によって駆動される。すなわち、尿素水ポンプ１５は、モータ２１へ電力を供給することにより駆動され、尿素水タンク１４から吸入した尿素水を加圧して、尿素水配管部１６が形成する尿素水通路２２へ吐出する。また、尿素水ポンプ１５は、モータ２１が予め設定された正回転方向へ回転するとき、尿素水タンク１４に貯えられている尿素水を尿素水通路２２へ吐出する。一方、尿素水ポンプ１５は、モータ２１が正回転方向と反対の逆回転方向へ回転するとき、尿素水通路２２およびインジェクタ１９に存在する尿素水を尿素水タンク１４へ吸い戻す。なお、尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１４に収容することなく、尿素水タンク１４の外側に設けてもよい。還元触媒１８は、排気管部材１２が形成する排気通路１３に設けられている。圧力センサ１７は、尿素水通路２２に設けられ、尿素水通路２２における尿素水の圧力を検出する。
【０００９】
インジェクタ１９は、排気通路１３を形成する排気管部材１２に設けられている。インジェクタ１９は、排気管部材１２を貫いて先端が排気通路１３に露出している。尿素水通路２２は、尿素水タンク１４と反対側の端部がインジェクタ１９に接続している。尿素水ポンプ１５から吐出された尿素水は、尿素水通路２２を経由してインジェクタ１９へ供給される。尿素水タンク１４から供給された尿素水は、インジェクタ１９の先端に設けられた図示しない噴孔から排気通路１３を流れる排気へ噴射される。内燃機関１１から排出された排気とインジェクタ１９から噴射された尿素水とは、排気通路１３において混合され、還元触媒１８へ流入する。排気に含まれるＮＯｘは、還元触媒１８において尿素水に含まれる尿素と化学反応することにより還元される。
【００１０】
上述の排気浄化システム１０は、電子制御装置３０によって制御される。電子制御装置３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。電子制御装置３０は、排気浄化システム１０をはじめとする内燃機関１１を搭載する車両の各部を制御する。一例として、電子制御装置３０は、図示しないＮＯｘセンサで検出した排気に含まれるＮＯｘの量や濃度に基づいて、インジェクタ１９から噴射する尿素水の噴射量を設定する。この場合、電子制御装置３０は、尿素水の噴射量を、例えば内燃機関１１へ供給する燃料の量や排気通路を流れる排気の温度などに基づいて補正する。
【００１１】
図１に示すように電子制御装置３０は、ポンプ駆動部３１、トルク算出部３２、目標圧力制御部３３、インジェクタ駆動部３４、運転取得部３５、判定部３６および除去制御部３７を備えている。電子制御装置３０は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、ポンプ駆動部３１、トルク算出部３２、目標圧力制御部３３、インジェクタ駆動部３４、運転取得部３５、判定部３６および除去制御部３７をソフトウェア的に実現する。なお、これらポンプ駆動部３１、トルク算出部３２、目標圧力制御部３３、インジェクタ駆動部３４、運転取得部３５、判定部３６および除去制御部３７は、ハードウェア的に実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現してもよい。
【００１２】
ポンプ駆動部３１は、尿素水ポンプ１５のモータ２１に接続しており、モータ２１の駆動を制御する。これにより、ポンプ駆動部３１は、モータ２１を正回転方向または逆回転方向へ駆動する。トルク算出部３２は、モータ２１に接続しており、モータ２１のトルクをモータトルクＴ１として算出する。具体的には、トルク算出部３２は、モータ２１から、このモータ２１の回転数およびＰＷＭ信号のデューティ比を取得する。モータ２１の回転数およびＰＷＭ信号のデューティ比は、ポンプ駆動部３１からモータ２１へ出力される指令などから取得される。トルク算出部３２は、例えば図３に示すようにモータ２１から取得した回転数ＲとＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒとの関係を示すマップに基づいて、モータトルクＴ１を算出する。電子制御装置３０のＲＯＭは、例えば図３に示すマップを記憶している。なお、図３示すマップは一例である。回転数ＲとＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒとの関係を示すマップは、適用する排気浄化システム１０に応じて任意に設定することができる。また、回転数ＲとＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒとの関係を示すマップは、電子制御装置３０のＲＯＭに限らず、電子制御装置３０に接続された図示しない記憶媒体に記憶してもよい。さらに、トルク算出部３２は、上記の指標以外を用いてモータ２１のトルクを算出してもよいし、図示しないトルクセンサなどを用いてモータ２１のトルクを直接検出する構成としてもよい。
【００１３】
目標圧力制御部３３は、ポンプ駆動部３１を通してモータ２１を制御する。具体的には、目標圧力制御部３３は、尿素水通路２２において尿素水ポンプ１５から吐出される尿素水の圧力Ｐが予め設定した目標圧力Ｐｔになるようにモータを制御する。目標圧力制御部３３は、圧力センサ１７に接続しており、圧力センサ１７で取得した尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐに基づいてモータ２１を制御する。この場合、圧力センサ１７は、本実施形態であるか否かにかかわらず、排気浄化システム１０に必須の部材として設けられている。すなわち、圧力センサ１７は、尿素水の圧力に基づいてモータ２１を駆動するための必須の構成として設けられている。
【００１４】
インジェクタ駆動部３４は、インジェクタ１９に接続しており、インジェクタ１９からの尿素水の噴射を制御する。運転取得部３５は、イグニションスイッチ４１に接続している。イグニションスイッチ４１は、内燃機関１１の運転をオンまたはオフする。運転取得部３５は、イグニションスイッチ４１がオンまたはオフされたかを取得する。
【００１５】
判定部３６は、モータ２１における尿素の固着の有無を判定する。判定部３６は、トルク算出部３２で算出したモータトルクＴ１と、予め設定されている設定トルクＴｔとを比較する。そして、判定部３６は、取得したモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいとき、モータ２１に尿素が固着していると判定する。モータ２１が発生するトルクは、モータ２１に加わる負荷によって変化する。モータ２１に加わる負荷が大きくなると、モータ２１が発生するトルク、つまりモータトルクＴ１も大きくなる。ここで、尿素水に含まれる尿素が原因となってモータ２１が固着すると、固着した尿素はモータ２１の回転を妨げる。そのため、尿素が固着すると、モータ２１は負荷が大きくなる。このように、モータ２１における尿素の固着とモータトルクＴ１との間には相関がある。そこで、判定部３６は、このモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいとき、モータ２１に尿素が固着していると判定する。設定トルクＴｔは、例えば数ミリＮｍから数十ミリＮｍなど、適用する排気浄化システム１０にあわせて任意に設定することができる。判定部３６は、尿素水ポンプ１５から吐出される尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達した後、モータ２１における尿素の固着の有無を判定することが好ましい。
【００１６】
除去制御部３７は、固着した尿素を除去するための制御を実行する。具体的には、除去制御部３７は、判定部３６においてモータ２１に尿素が固着していると判定されると、このモータ２１に固着した尿素を除去するための制御を行なう。第１実施形態の場合、除去制御部３７は、固着した尿素を除去するために固着除去制御を実行する。
【００１７】
固着除去制御は、パージ制御、充填制御および再パージ制御を含んでいる。除去制御部３７は、充填制御のとき、ポンプ駆動部３１を通してモータ２１を正回転方向へ駆動する。これにより、除去制御部３７は、充填制御のとき、尿素水タンク１４の尿素水を尿素水通路２２へ充填する。つまり、充填制御のとき、モータ２１が正回転方向へ駆動されることにより、尿素水タンク１４の尿素水は尿素水ポンプ１５によって尿素水通路２２へ送り込まれる。この充填制御の場合、除去制御部３７は、尿素水通路２２へ充填する尿素水の圧力を充填圧力Ｐｐに設定する。この充填圧力Ｐｐは、目標圧力Ｐｔよりも高い圧力に設定されている。これにより、充填制御の場合、尿素水は、目標圧力Ｐｔよりも高い充填圧力Ｐｐで尿素水通路２２へ充填される。一方、除去制御部３７は、パージ制御および再パージ制御のとき、ポンプ駆動部３１を通してモータ２１を逆回転方向へ駆動する。これにより、除去制御部３７は、パージ制御および再パージ制御のとき、尿素水通路２２に供給された尿素水を、尿素水タンク１４に吸い戻す。つまり、パージ制御および再パージ制御のとき、モータ２１が逆回転方向へ駆動されることにより、尿素水通路２２に存在する尿素水は尿素水ポンプ１５によって尿素水タンク１４へ吸い戻される。このように、除去制御部３７は、固着除去制御として、パージ制御、充填制御および再パージ制御を順に実行する。つまり、尿素水は、固着除去制御において、尿素水通路２２から尿素水タンク１４へ吸い戻された後、尿素水通路２２へ高圧で充填される。そして、尿素水通路２２に高圧で充填された尿素水は、尿素水タンク１４へ再び吸い戻される。
【００１８】
次に、上記の構成による電子制御装置３０による固着の判定および尿素の除去の手順について図４に基づいて説明する。
図４に示す尿素の固着を判定する固着判定処理は、内燃機関１１の運転が開始された後に実施される。内燃機関１１は、イグニションスイッチ４１がオンされると（Ｓ１０１）、運転を開始する。目標圧力制御部３３は、内燃機関１１が運転を開始すると、尿素水ポンプ１５のモータ２１を駆動して尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに制御する（Ｓ１０２）。すなわち、目標圧力制御部３３は、ポンプ駆動部３１を通してモータ２１を駆動する。そして、目標圧力制御部３３は、尿素水ポンプ１５から尿素水通路２２へ吐出された尿素水の圧力Ｐを、目標圧力Ｐｔに制御する。このとき、ポンプ駆動部３１は、尿素水ポンプ１５のモータ２１を正回転方向へ駆動する。
【００１９】
モータ２１が駆動され尿素水の吐出が開始されると、判定部３６は尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達したか否かを判定する（Ｓ１０３）。すなわち、判定部３６は、圧力センサ１７から尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを取得する。そして、判定部３６は、圧力センサ１７から取得した尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達したか否か、つまりＰｔ≦Ｐであるかを判定する。判定部３６は、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔ未満であると判定すると（Ｓ１０３：Ｎｏ）、尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達するまで待機する。
【００２０】
トルク算出部３２は、判定部３６において尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達したと判定されると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、モータ２１の回転数Ｒを取得する（Ｓ１０４）。トルク算出部３２は、モータ２１の回転数Ｒに加え、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒを取得する（Ｓ１０５）。トルク算出部３２は、取得したモータ２１の回転数ＲおよびＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒから、図３に示すマップを用いてモータ２１が発生するトルクをモータトルクＴ１として算出する（Ｓ１０６）。そして、判定部３６は、トルク算出部３２で算出されたモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。すなわち、判定部３６は、尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達しているとき、トルク算出部３２で算出されたモータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であるか否かを判定する。
【００２１】
判定部３６は、モータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であると判定すると（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、目標圧力制御部３３およびポンプ駆動部３１を通して尿素水ポンプ１５のモータ２１の駆動を継続し、尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに維持する（Ｓ１０８）。すなわち、判定部３６は、モータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であるとき、モータ２１に尿素の固着がないと判断する。これにより、目標圧力制御部３３は、ポンプ駆動部３１を通してモータ２１を駆動し、通常のように尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに維持する。上述のようにモータ２１が発生するトルクは、モータ２１の負荷に応じて増大する。仮にモータ２１に尿素が固着しているとすると、モータ２１の負荷が増大し、モータトルクＴ１は設定トルクＴｔを超えることとなる。一方、モータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下の場合、モータ２１には尿素が固着していないと考えられる。そこで、判定部３６においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であると判定されると、目標圧力制御部３３は尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに維持する。
【００２２】
判定部３６は、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに維持すると、イグニションスイッチ４１がオフされたか否かを判定する（Ｓ１０９）。判定部３６は、イグニションスイッチ４１がオンされている間（Ｓ１０９：Ｎｏ）、Ｓ１０８における処理を継続する。一方、判定部３６は、イグニションスイッチ４１がオフされると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、パージ制御を実行する（Ｓ１１０）。パージ制御のとき、ポンプ駆動部３１は、尿素水ポンプ１５のモータ２１を逆回転方向へ駆動する。これにより、尿素水通路２２を満たしている尿素水は、尿素水通路２２から尿素水タンク１４へ吸い戻される。ポンプ駆動部３１は、尿素水通路２２の尿素水の吸い戻しが完了すると、モータ２１を停止する（Ｓ１１１）。ポンプ駆動部３１は、例えば圧力センサ１７で検出した尿素水通路２２における尿素水の圧力に基づいて、尿素水の吸い戻しの完了を判定する。Ｓ１１１におけるモータ２１の停止によって、固着判定処理は終了する。
【００２３】
ところで、判定部３６は、Ｓ１０７においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいと判定すると（Ｓ１０７：Ｎｏ）、固着除去制御を実行する。具体的には、固着除去制御では、除去制御部３７は、まずパージ制御を実行する（Ｓ１１２）。パージ制御のとき、Ｓ１１０と同様に、除去制御部３７は、ポンプ駆動部３１を通して尿素水ポンプ１５のモータ２１を逆回転方向へ駆動する。これにより、尿素水通路２２を満たしている尿素水は、尿素水通路２２から尿素水タンク１４へ吸い戻される。除去制御部３７は、Ｓ１１２におけるパージ制御が完了すると、充填制御を実行する（Ｓ１１３）。充填制御のとき、除去制御部３７は、ポンプ駆動部３１を通して尿素水ポンプ１５のモータ２１を正回転方向へ駆動する。そして、除去制御部３７は、この充填制御のとき、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを、目標圧力Ｐｔよりも高い充填圧力Ｐｐとなるようにモータ２１を駆動する。すなわち、除去制御部３７は、充填制御のとき、通常の目標圧力Ｐｔへの尿素水の供給よりもモータ２１の負荷を大きくして、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを充填圧力Ｐｐまで高める。除去制御部３７は、圧力センサ１７で取得した尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐに基づいてモータ２１を駆動して、充填圧力Ｐｐに制御する。
【００２４】
除去制御部３７は、充填制御によって尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが充填圧力Ｐｐに到達すると、再パージ制御を実行する（Ｓ１１４）。再パージ制御のとき、除去制御部３７は、Ｓ１１２におけるパージ制御と同様にポンプ駆動部３１を通して尿素水ポンプ１５のモータ２１を逆回転方向へ駆動する。これにより、尿素水通路２２に充填圧力Ｐｐで充填されている尿素水は、尿素水通路２２から尿素水タンク１４へ吸い戻される。このように、除去制御部３７は、パージ制御、充填制御および再パージ制御を順に実行することにより、モータ２１に固着する尿素を除去する。モータ２１に固着する尿素は、これらパージ制御、充填制御および再パージ制御における尿素水の圧力変化、およびこの圧力変化にともなう尿素水の流れによって除去される。除去制御部３７は、Ｓ１１２からＳ１１４における固着除去制御を実行すると、Ｓ１０８へリターンする。これにより、目標圧力制御部３３は、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに制御する。
【００２５】
以上説明したように、第１実施形態では、トルク算出部３２は、尿素水ポンプ１５を駆動するモータ２１が発生するトルクをモータトルクＴ１として算出する。判定部３６は、このトルク算出部３２で算出されたモータトルクＴ１が、予め設定された設定トルクＴｔより大きいとき、モータ２１に尿素が固着していると判定する。この場合、判定部３６は、算出されたモータトルクＴ１を対比するだけである。モータトルクＴ１の算出の根拠となるモータ２１の回転数ＲおよびＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒは、排気浄化システム１０の尿素水ポンプ１５の制御のために必須のデータとして取得される。すなわち、モータトルクＴ１は、制御に必要な値であって、固着の判定のために追加して取得する値ではない。したがって、尿素の固着の判定のために部品の追加などを招くことなく、既存の構成かつ簡単な構造でモータ２１への尿素の固着を判定することができる。
【００２６】
また、第１実施形態では、判定部３６においてモータ２１に尿素の固着があると判定されたとき、固着した尿素を除去するための固着除去制御を実行する。除去制御部３７は、モータ２１の逆方向または正方向への回転を繰り返すことにより、固着除去制御としてパージ制御、充填制御および再パージ制御を実行する。このような制御により、尿素水タンク１４からインジェクタ１９へ至る尿素水通路２２の尿素水の圧力は、吸い戻しによる減圧と目標圧力Ｐｔ以上の充填圧力Ｐｐまでの増圧とが繰り返される。その結果、モータ２１に固着した尿素は、尿素水の大きな圧力変化にともなって除去される。したがって、簡単な制御でモータ２１に固着した尿素を除去することができる。
【００２７】
（第２実施形態）
第２実施形態による排気浄化システムの電子制御装置について説明する。
第２実施形態の電子制御装置３０は、その構成が図１に示す第１実施形態と共通である。第２実施形態の場合、除去制御部３７において実行される制御が第１実施形態と異なる。第２実施形態の場合、除去制御部３７は、固着した尿素を除去するために簡易除去制御を実行する。
【００２８】
簡易除去制御は、噴射制御および充填制御を含んでいる。除去制御部３７は、噴射制御のとき、インジェクタ駆動部３４を通してインジェクタ１９から尿素水を噴射する。これにより、除去制御部３７は、噴射制御のとき、排気へ尿素水を噴射するようにインジェクタ１９を駆動する。つまり、噴射制御のとき、インジェクタ１９が開弁することにより、尿素水通路２２の尿素水はインジェクタ１９から排気通路１３を流れる排気へ噴射される。一方、除去制御部３７は、充填制御のとき、第１実施形態と同様にポンプ駆動部３１を通してモータ２１を正回転方向へ駆動する。これにより、除去制御部３７は、充填制御のとき、尿素水タンク１４の尿素水を尿素水通路２２へ充填する。この充填制御の場合、除去制御部３７は、尿素水通路２２へ充填する尿素水の圧力を充填圧力Ｐｐに設定する。このように、除去制御部３７は、簡易除去制御として、噴射制御および充填制御を順に実行する。つまり、尿素水は、簡易除去制御において、尿素水通路２２からインジェクタ１９を通して排気へ噴射された後、尿素水通路２２へ高圧で充填される。
【００２９】
次に、上記の構成による電子制御装置３０による固着の判定および尿素の除去の手順について図５に基づいて説明する。
第２実施形態では、Ｓ２０１からＳ２１１に至る尿素の固着判定処理は、第１実施形態における固着判定処理であるＳ１０１からＳ１１１と共通であるので説明を省略する。
第２実施形態の場合、除去制御部３７は、簡易除去制御を実行する。除去制御部３７は、Ｓ２０７においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔよりも大きいと判定されると（Ｓ２０７：Ｎｏ）、簡易除去制御として、まず噴射制御を実行する（Ｓ２１２）。噴射制御のとき、除去制御部３７は、インジェクタ駆動部３４を通してインジェクタ１９を駆動する。これにより、尿素水通路２２を満たしている尿素水は、インジェクタ１９を通して排気通路１３を流れる排気へ噴射される。除去制御部３７は、Ｓ２１２における噴射制御が完了すると、充填制御を実行する（Ｓ２１３）。充填制御は、第１実施形態のＳ１１３における制御と同一である。すなわち、充填制御のとき、除去制御部３７は、ポンプ駆動部３１を通して尿素水ポンプ１５のモータ２１を正回転方向へ駆動する。そして、除去制御部３７は、この充填制御のとき、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを、目標圧力Ｐｔよりも高い充填圧力Ｐｐとなるようにモータ２１を駆動する。このように、除去制御部３７は、噴射制御および充填制御を実行することにより、モータ２１に固着する尿素を除去する。モータ２１に固着する尿素は、これら噴射制御および充填制御における尿素水の圧力変化にともなう尿素水の流れによって除去される。
【００３０】
除去制御部３７は、充填制御によって尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが充填圧力Ｐｐに到達すると、Ｓ２０８へリターンする。これにより、目標圧力制御部３３は、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに制御する。
【００３１】
第２実施形態では、判定部３６においてモータ２１に尿素の固着があると判定されたとき、固着した尿素を除去するための簡易除去制御を実行する。除去制御部３７は、インジェクタ１９からの尿素水の噴射、および尿素水通路２２への尿素水の充填によって、簡易除去制御として噴射制御および充填制御を実行する。このような制御により、尿素水通路２２の尿素水の圧力は、尿素水の噴射にともなう減圧と充填圧力Ｐｐまでの増圧とが繰り返される。その結果、モータ２１に固着した尿素は、尿素水の大きな圧力変化、およびこの圧力変化にともなう尿素水の流れによって除去される。また、第２実施形態では、インジェクタ１９からの尿素水の噴射を行なうことで、固着した尿素の除去のために尿素水の噴射を停止する必要がない。そのため、尿素水の噴射を維持したまま、固着した尿素は除去が図られる。したがって、排気の浄化を継続しつつ、簡単な制御でモータ２１に固着した尿素を除去することができる。
【００３２】
（第３実施形態）
第３実施形態による排気浄化システムの電子制御装置について説明する。
第３実施形態の電子制御装置３０は、その構成が図１に示す第１実施形態と共通である。第３実施形態の場合、除去制御部３７において実行される制御が第１実施形態と異なるとともに、判定部３６における判定の時期も一部で第１実施形態と異なる。第３実施形態の場合、除去制御部３７は、固着した尿素を除去するために簡易除去制御を実施する。これとともに、第３実施形態では、除去制御部３７は、簡易除去制御で尿素の除去が不十分であると判定されたとき、固着除去制御も実行する。すなわち、第３実施形態では、除去制御部３７は、判定部３６においてモータ２１への尿素の固着が判定されると、第１段階として簡易除去制御を実施する。そして、簡易除去制御によって固着した尿素の除去を実行した後、目標圧力制御部３３は尿素水通路２２における尿素水を目標圧力Ｐｔとする再加圧制御を実行する。判定部３６は、この再加圧制御によって尿素水が目標圧力Ｐｔに制御されると、モータ２１への尿素の固着を再判定する。除去制御部３７は、判定部３６による再判定の結果、モータ２１への尿素の固着が継続していると判定すると、固着除去制御を実行する。
【００３３】
次に、上記の構成による電子制御装置３０による固着の判定および尿素の除去の手順について図６に基づいて説明する。
第３実施形態では、Ｓ３０１からＳ３１１に至る尿素の固着判定処理は、第１実施形態における固着判定処理であるＳ１０１からＳ１１１と共通であるので説明を省略する。
第３実施形態の場合、除去制御部３７は、簡易除去制御を先立って実行する。そのため、除去制御部３７は、Ｓ３０７においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔよりも大きいと判定されると（Ｓ３０７：Ｎｏ）、簡易除去制御として、まず噴射制御を実行する（Ｓ３１２）。噴射制御は、第２実施形態のＳ２１２における制御と同一である。除去制御部３７は、Ｓ３１２における噴射制御が完了すると、充填制御を実行する（Ｓ３１３）、充填制御は、第１実施形態のＳ１１３および第２実施形態のＳ２１３における制御と同一である。
【００３４】
判定部３６は、Ｓ３１２の噴射制御およびＳ３１３の充填制御からなる簡易除去制御が完了すると、目標圧力制御部３３を通して尿素水通路における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに制御する（Ｓ３１４）。すなわち、目標圧力制御部３３は、モータ２１を駆動して、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに制御する。この場合、目標圧力制御部３３は、Ｓ３１３で充填圧力Ｐｐに制御された尿素水を、インジェクタ１９から噴射、または尿素水タンク１４へ吸い戻すことにより目標圧力Ｐｔに制御する。このＳ３１４における制御は、再加圧制御に相当する。判定部３６は、尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達したか否かを判定する（Ｓ３１５）。
【００３５】
判定部３６は、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達していないとき（Ｓ３１５：Ｎｏ）、尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達するまで待機する。トルク算出部３２は、判定部３６で尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達したと判定されると（Ｓ３１５：Ｙｅｓ）、モータ２１の回転数Ｒを取得する（Ｓ３１６）。トルク算出部３２は、モータ２１の回転数Ｒに加え、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒを取得する（Ｓ３１７）。トルク算出部３２は、取得したモータ２１の回転数ＲおよびＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｒから、図３に示すマップを用いてモータ２１が発生するトルクをモータトルクＴ１として算出する（Ｓ３１８）。そして、判定部３６は、トルク算出部３２で算出されたモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいか否かを判定する（Ｓ３１９）。すなわち、判定部３６は、再加圧制御によって尿素水の圧力Ｐが目標圧力Ｐｔに到達すると、トルク算出部３２で算出されたモータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であるか否かを判定する。
【００３６】
判定部３６は、モータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であると判定すると（Ｓ３１９：Ｙｅｓ）、Ｓ３０８へリターンし、目標圧力制御部３３およびポンプ駆動部３１を通して尿素水ポンプ１５のモータ２１の駆動を継続する。すなわち、判定部３６は、Ｓ３１９においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔ以下であると判定したとき、固着した尿素が簡易除去制御によって除去されたと判定する。したがって、判定部３６は、Ｓ３０８へリターンする。これにより、目標圧力制御部３３は、尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに維持する。
【００３７】
一方、判定部３６は、Ｓ３１９においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいと判断すると（Ｓ３１９：Ｎｏ）、固着除去制御を実行する。すなわち、判定部３６は、Ｓ３１９においてモータトルクＴ１が設定トルクＴｔより大きいと判定したとき、固着した尿素が簡易除去制御で十分に除去されていないと判定する。したがって、除去制御部３７は、固着した尿素のさらなる除去を進めるために固着除去制御を実行する。固着除去制御では、除去制御部３７は、まずパージ制御を実行する（Ｓ３２０）。このパージ制御は、第１実施形態のＳ１１２などと同様である。除去制御部３７は、Ｓ３２０におけるパージ制御が完了すると、充填制御を実行する（Ｓ３２１）。この充填制御は、第１実施形態のＳ１１３などと同様である。そして、除去制御部３７は、充填制御によって尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐが充填圧力Ｐｐに到達すると、再パージ制御を実行する（Ｓ３２２）。この再パージ制御は、第１実施形態のＳ１１４などと同様である。
【００３８】
除去制御部３７は、Ｓ３２０からＳ３２２における固着除去制御を実行すると、Ｓ３０８へリターンする。これにより、目標圧力制御部３３は、尿素水通路２２における尿素水の圧力Ｐを目標圧力Ｐｔに制御する。
【００３９】
第３実施形態では、判定部３６においてモータ２１に尿素の固着があると判定されたとき、固着した尿素を除去するために固着除去制御に先立って簡易除去制御を実行する。第３実施形態では、固着除去制御に先立って簡易除去制御を先行することにより、尿素水の噴射を維持したまま尿素の固着の除去が実行される。そして、固着した尿素の除去が不十分であると判定されると、さらに固着除去制御を実行する。これにより、尿素の固着の度合いに応じた尿素の除去が実行され、軽度の固着は尿素水の噴射を維持する簡易除去制御よって除去される。したがって、無用な尿素水の吸い戻しや加圧を招くことなく、固着した尿素の確実な除去を図ることができる。
【００４０】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば上述の複数の実施形態では、モータ２１への尿素の固着の有無を判定する固着判定処理を実行し、尿素の固着が判定されると、固着した尿素を除去する固着除去制御または簡易除去制御を実行する例を説明した。しかし、必ずしも固着除去制御または簡易除去制御を実行することなく、固着判定処理だけを実行してもよい。
【００４１】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００４２】
図面中、１０は排気浄化システム、１１は内燃機関、１４は尿素水タンク、１５は尿素水ポンプ、１９はインジェクタ、２１はモータ、２２は尿素水通路、３０は電子制御装置、３２はトルク算出部、３３は目標圧力制御部、３６は判定部、３７は除去制御部を示す。
【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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