(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２）の排気管（３）内に液体の還元剤を噴射する噴射弁（５）内の還元剤を解凍させる解凍制御を実施する解凍制御手段（Ｓ１、Ｓ２）と、
前記解凍制御の実施後に、前記噴射弁内で還元剤が固着したことによる前記噴射弁の異常である固着異常を判定する判定手段（Ｓ３〜Ｓ２４）と、
を備え、
前記判定手段は、
タンクに貯蔵された還元剤を圧送するポンプの圧送方向を、前記噴射弁から前記タンクの方向である逆方向となるよう制御する圧送方向制御手段（Ｓ３、Ｓ１０、Ｓ１６、Ｓ２１）と、
前記ポンプにより圧送される還元剤を前記噴射弁に導く配管内の圧力を取得する圧力取得手段（Ｓ５、Ｓ１２、Ｓ１７、Ｓ２２）と、
還元剤の固着により前記噴射弁が閉じられたままとなる閉固着異常を判定する閉固着判定手段（Ｓ３〜Ｓ１３）と、
還元剤の固着により前記噴射弁が開いたままとなる開固着異常を判定する開固着判定手段（Ｓ１６〜Ｓ２３）とを備え、
前記閉固着判定手段は、前記噴射弁への通電を実施し且つ前記ポンプの圧送方向を前記逆方向にした時の前記圧力が第１閾値以下の場合に前記閉固着異常と判定し、前記第１閾値より大きい場合に前記閉固着異常は無しと判定し、
前記開固着判定手段は、前記噴射弁への通電を停止し且つ前記ポンプの圧送方向を前記逆方向にした時の前記圧力が第２閾値より大きい場合に前記開固着異常と判定し、前記第２閾値以下の場合に前記開固着異常は無しと判定することを特徴とする異常判定装置（１６）。
【請求項２】
前記解凍制御手段による前記解凍制御及び前記判定手段による前記固着異常の判定は前記内燃機関の始動時に実施することを特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記固着異常を解消した状態に復帰させる固着復帰制御を実施する復帰制御手段（Ｓ９、Ｓ２０）を備え、
前記復帰制御手段は、前記ポンプの圧送方向を前記逆方向にした時の前記圧力である逆方向圧力が前記固着異常を示す異常圧力の場合に前記固着復帰制御を実施し、
前記判定手段（Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ２４）は、前記固着復帰制御の実施後における前記逆方向圧力が依然として前記異常圧力の場合に前記固着異常であると確定する一方で、前記固着復帰制御の実施前に前記逆方向圧力が前記異常圧力であったとしても前記固着復帰制御の実施により正常圧力になった場合には、前記固着異常は無しと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の異常判定装置。
【請求項４】
前記復帰制御手段は、前記固着復帰制御として、前記噴射弁を通電し、その後通電を停止するという動作を複数回繰り返す通電制御を実施することを特徴とする請求項３に記載の異常判定装置。
【請求項５】
前記復帰制御手段は、前記固着復帰制御として、前記通電制御の実施中に、前記ポンプを作動させつつ、前記逆方向の反対方向である正方向と、前記逆方向とが交互に繰り返されるように前記ポンプの圧送方向を切り替える制御を実施することを特徴とする請求項４に記載の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気管内に還元剤を噴射する噴射弁の固着異常を判定する異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気管にＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、そのＮＯｘ触媒の排気上流側に尿素水等の液体の還元剤を噴射する噴射弁と、その噴射弁に還元剤を供給する供給装置とを備えた排気浄化システムが知られている（例えば特許文献１参照）。この種の排気浄化システムにあっては、還元剤が噴射弁内で固着（固形化）して、その固着により噴射弁が閉じられたままとなる閉固着異常や、反対に噴射弁が開いたままとなる開固着異常が発生することがある。噴射弁の固着異常に関し、特許文献１には、内燃機関の停止時又は始動時に、還元剤通路内の減圧処理を実施し、その減圧処理の開始後に、還元剤通路内の圧力に基づいて、閉固着異常か開固着異常かを判別する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、周囲の温度が低い時には還元剤は噴射弁や供給装置内で凍結する場合がある。噴射弁内で還元剤が凍結すると、噴射弁の開閉動作が正常に行われなくなる場合がある。特許文献１の技術では、凍結による噴射弁の異常も、噴射弁の固着異常として判定する可能性がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、凍結による噴射弁の異常を除外した形で噴射弁の固着異常を判定できる異常判定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の異常判定装置は、
内燃機関の排気管内に液体の還元剤を噴射する噴射弁内の還元剤を解凍させる解凍制御を実施する解凍制御手段と、
前記解凍制御の実施後に、前記噴射弁内で還元剤が固着したことによる前記噴射弁の異常である固着異常を判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、
タンクに貯蔵された還元剤を圧送するポンプの圧送方向を、前記噴射弁から前記タンクの方向である逆方向となるよう制御する圧送方向制御手段と、
前記ポンプにより圧送される還元剤を前記噴射弁に導く配管内の圧力を取得する圧力取得手段と、
還元剤の固着により前記噴射弁が閉じられたままとなる閉固着異常を判定する閉固着判定手段と、
還元剤の固着により前記噴射弁が開いたままとなる開固着異常を判定する開固着判定手段とを備え、
前記閉固着判定手段は、前記噴射弁への通電を実施し且つ前記ポンプの圧送方向を前記逆方向にした時の前記圧力が第１閾値以下の場合に前記閉固着異常と判定し、前記第１閾値より大きい場合に前記閉固着異常は無しと判定し、
前記開固着判定手段は、前記噴射弁への通電を停止し且つ前記ポンプの圧送方向を前記逆方向にした時の前記圧力が第２閾値より大きい場合に前記開固着異常と判定し、前記第２閾値以下の場合に前記開固着異常は無しと判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、噴射弁内の還元剤を解凍させる解凍制御を実施し、その実施後に固着異常を判定するので、凍結による噴射弁の異常を除外した形で噴射弁の固着異常を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】排気浄化システムの全体構成図である。
【図２】コントローラが実行する、インジェクタの固着異常を判定する処理のフローチャートである。
【図３】図２に続く処理を示したフローチャートである。
【図４】本実施形態における尿素水圧力、ポンプ回転、及びインジェクタ通電のタイムチャートである。
【図５】固着復帰制御における尿素水圧力、ポンプ回転、及びインジェクタ通電のタイムチャートである。
【図６】従来における尿素水圧力、ポンプ回転、及びインジェクタ通電のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１に、車両に搭載された、車両のエンジン２から排出される排気ガスを浄化する排気浄化システム１の全体構成を示している。エンジン２は、例えば、気筒とその気筒内に燃料を噴射するインジェクタとを備えて、そのインジェクタから噴射された燃料を気筒内で自己着火させるディーゼルエンジンである。
【００１０】
エンジン２の排気管３には排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ４が配置されている。そのＤＰＦ４の下流には、排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒６（ＮＯｘ触媒）が配置されている。ＳＣＲ触媒６は、後述のインジェクタ５から添加された尿素水が排気熱により加水分解されることにより生成されたアンモニア（ＮＨ３）を貯蔵するとともに、そのアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘとの還元反応として例えば下記式１、式２、式３の還元反応を促進させる触媒成分が担持されている。その触媒成分は例えばバナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物である。このように、排気ガスがＳＣＲ触媒６を通過する間に、ＮＯｘは例えば下記式１、式２、式３により水や窒素に分解（浄化）する。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ      ・・・（式１）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ      ・・・（式２）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      ・・・（式３）
【００１１】
ＤＰＦ４とＳＣＲ触媒６の間には、ＳＣＲ触媒６の排気上流側に還元剤としての尿素水を噴射するインジェクタ５（噴射弁）が設けられている。インジェクタ５は、ガソリンエンジンの筒内または吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁と同様の構造を有している。すなわち、インジェクタ５は、噴孔が形成されたノズルと、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路やノズルを開閉するためのニードルとを備えた電磁式開閉弁として構成されている。そして、電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードルの移動に伴いノズル先端に形成された噴孔から尿素水が噴射される。
【００１２】
また、排気浄化システム１は、インジェクタ５に尿素水を供給する供給装置７を備えている。その供給装置７は、尿素水を貯蔵するタンク８と、そのタンク８に貯蔵された尿素水を圧送するポンプ９と、そのポンプ９により圧送された尿素水をインジェクタ５に導く配管１０とを含んで構成されている。
【００１３】
タンク８は例えば車両のシャシーフレームに固定され、外気に晒された状態に置かれる。タンク８は補給口を有した密閉容器にて構成されている。尿素水が少なくなった場合には補給口からタンク８内に尿素水を補給できるようになっている。タンク８には所定濃度（例えば３２．５％）の尿素水が貯蔵される。
【００１４】
ポンプ９は、タンク８内の底面にて尿素水に浸漬した状態で配置されるインタンク式ポンプである。なお、インタンク式ポンプに代えて、ポンプ本体がタンク外に配置される形式のポンプを採用しても良い。ポンプ９は、コントローラ１６からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプである。詳しくは、ポンプ９は、コントローラ１６からの駆動信号により回転駆動されるポンプモータ９ａと、そのポンプモータ９ａの回転軸に取り付けられたポンプ羽根車（インペラー）と、尿素水中の異物を除去する尿素水フィルタとを備えている。
【００１５】
ポンプモータ９ａは、例えば三相誘導モータであり、固定子側（一次側）に付与する駆動信号の周波数を変えることで、回転子の回転数を変更可能に構成されている。また、ポンプモータ９ａは、回転子の回転方向を、インジェクタ５の側に尿素水を吐出（圧送）する正方向と、タンク８内に尿素水を吸い戻す逆方向との間で切替可能に構成されている。
【００１６】
このように構成されたポンプ９は、ポンプモータ９ａの回転に伴いポンプ羽根車が回転し、その回転によりタンク８内の尿素水を吸い込んで吐出し、又は配管１０内の残留尿素水をタンク８内に吸い戻す。また、ポンプ９は、ポンプモータ９ａの回転数が変更されることで、尿素水の圧送量（ポンプ吐出量）が可変調整できる構成となっている。このとき、ポンプモータ９ａの回転数が高くなるほど尿素水の圧送量が増加し、その増加により配管１０内の圧力が増加する。
【００１７】
配管１０は一端がポンプ９の吐出口に接続され、他端がインジェクタ５の尿素水入口に接続されている。ポンプ９から吐出された尿素水は配管１０内を流れて、インジェクタ５の尿素水入口からインジェクタ５内に供給される。
【００１８】
また、供給装置７には、配管１０内の圧力を一定にするレギュレータ（図示外）が設けられている。レギュレータは、例えば所定圧力以上で開弁するリリーフ弁を含んで構成されている。リリーフ弁に所定圧力を超える尿素水圧力が加わった場合にリリーフ弁が開弁することで、一部の尿素水がタンク８に戻される。これにより、配管１０内の圧力はリリーフ弁の開弁圧力以下にまで下がる。
【００１９】
さらに、供給装置７は、タンク８、ポンプ９及び配管１０の他に、供給装置７内の尿素水を解凍するためのヒータを備えている。そのヒータとして、ポンプ９及びタンク８内を加熱するタンクヒータ１１と、配管１０を加熱する配管ヒータ１２とが設けられる（ポンプ側、インジェクタ側両端の接続コネクタヒータを含む（図示外））。タンクヒータ１１は、タンク８内において尿素水に浸漬する形で設けられる。配管ヒータ１２は、配管１０の外周面に接触して、配管１０の一端（タンク８側）から他端（インジェクタ５側）に亘って設けられる。これらヒータ１１、１２はコントローラ１６により互いに独立に制御される。なお、インジェクタ５にはヒータが設けられていないが、配管ヒータ１２により暖められた配管１０の熱がインジェクタ５に伝達されるようになっている。
【００２０】
排気浄化システム１には、排気浄化システム１の制御に必要な各種センサが設けられている。具体的には、配管１０には、配管１０内の圧力を検出する圧力センサ１３が設けられている。タンク８にはタンク８内の尿素水の温度を検出する尿素水温センサ１４が設けられている。また、外気温を検出する外気温センサ１５も設けられている。なお、圧力センサ１３は、ポンプ９よりインジェクタ５側の配管内圧力を検出する。
【００２１】
排気浄化システム１は、排気浄化システム１の全体制御を司るコントローラ１６を備えている。コントローラ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される周知のマイクロコンピュータを含んで構成される。コントローラ１６は、例えばエンジン２の運転状態や、ＳＣＲ触媒６の上流又は下流に設けられるＮＯｘセンサ（図示外）の検出値等に基づいてインジェクタ５による尿素水の添加量を制御する。また、コントローラ１６は、ポンプモータ９ａの回転を制御する。なお、コントローラ１６が異常判定装置に相当する。
【００２２】
ここで、図６は、コントローラ１６による従来の制御の概要を説明する図であり、詳しくは、各制御（解凍制御、充填制御、圧力制御、吸い戻し制御）に対応させた形で配管１０内の尿素水圧力、ポンプ９の回転、及びインジェクタ５の通電状態のタイムチャートを示している。図６に示すように、エンジン２が始動すると、先ず、供給装置７内で尿素水が凍結しているかを判定して、凍結している場合には、ヒータ１１、１２を作動させて尿素水を解凍させる解凍制御を実施する。解凍制御の完了後、ポンプ９を正方向に回転させ、且つインジェクタ５を一定時間通電（開弁）することで、配管１０からインジェクタ５内に尿素水を充填する充填制御を実施する。この充填制御により、配管１０内の圧力は上昇していく。
【００２３】
充填制御の完了後、尿素水圧力を一定に保持する圧力制御を実施する。この圧力制御においてはポンプ９を正方向に作動させ続ける。また、圧力制御の実施中は、インジェクタ５は適宜のタイミングで通電されて、エンジン２から排出されるＮＯｘ量に応じた量の尿素水が添加される。なお、図６では、圧力制御の実施中におけるインジェクタ通電を省略している。
【００２４】
エンジン２が停止すると、ポンプ９及びインジェクタ５の通電を停止させた後、ポンプ９を逆方向に作動させ且つインジェクタ５を一定時間通電（開弁）することで、配管１０及びインジェクタ５内に残留している尿素水をタンク８に吸い戻す吸い戻し制御を実施する。吸い戻し制御の実施により、尿素水圧力は次第に低下していき、ポンプ９を逆方向に作動させた時に負圧となる。
【００２５】
吸い戻し制御を実施することで、配管１０やインジェクタ５内に残留している尿素水の大部分はタンク８に吸い戻されるが、微量の尿素水が残留し続ける場合がある。インジェクタ５内に尿素水が残留すると、エンジン停止中に、その残留尿素水の水分が蒸発して、尿素がインジェクタ５内に析出（固形化）して、インジェクタ５内で固着することがある。この固着がインジェクタ５の可動部（ニードル）の摺動部や着座部、又は噴孔部等で発生すると、インジェクタ５に通電しても噴孔が閉じられたままとなる閉固着異常が発生したり、逆に、インジェクタ５への通電を停止させても噴孔が開いたままとなる開固着異常が発生したりする。閉固着異常が発生すると、排気管内に添加される尿素水量が不足し、ＳＣＲ触媒６におけるＮＯｘ浄化率が低下することになる。開固着異常が発生すると、排気管内に添加される尿素水量が過剰状態となって、尿素水又はそれから生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒６の下流側に流出したり、尿素水が排気管の内面に付着したりすることになる。
【００２６】
そこで、コントローラ１６は、インジェクタ５の固着異常（閉固着異常、開固着異常）を判定する判定処理を実行する。図２、図３はこの判定処理のフローチャートを示している。また、図４、図５は、図６の制御に代えてコントローラ１６により実施される本実施形態の制御の概要を説明する図であり、詳しくは、各制御（解凍制御、固着異常判定制御、固着復帰制御、充填制御、圧力制御、吸い戻し制御）に対応させた形で配管１０内の尿素水圧力、ポンプ９の回転、及びインジェクタ５の通電状態のタイムチャートを示している。図５は、固着復帰制御におけるタイムチャートを示している。図２、図３の判定処理は、図４、図５の解凍制御、固着異常判定制御、固着復帰制御を含んだ処理である。
【００２７】
図２の処理は、エンジン２が始動した時（エンジン２の始動時）に開始する。ここで、エンジン２の始動時とは、例えば車両のイグニッションスイッチがオフの状態からオンの状態になった時でも良いし、イグニッションスイッチのオン後、エンジン２が回転し始めた時であっても良い。
【００２８】
図２の処理を開始すると、先ず、タンク８内の尿素水や、配管１０内及びインジェクタ５内に残留している尿素水が凍結しているか否かを判定して、凍結している場合には尿素水を解凍させる解凍制御を実施する（Ｓ１）。この解凍制御は、具体的には、尿素水温センサ１４が検出する尿素水温及び外気温センサ１５が検出する外気温に基づいて、尿素水が凍結しているか否かを判定する。尿素水は−１１℃で凍結し始めるので、例えば尿素水温や外気温が−１１℃以下の予め定められた閾値以下の場合に尿素水が凍結している可能性があると判定する。このとき、尿素水温と外気温の両方が閾値以下の場合に尿素水が凍結している可能性があると判定し、一方が閾値以下でも他方が閾値より高い場合には尿素水は凍結していないと判定しても良いし、いずれか一方でも閾値以下の場合には他方が閾値より高くても尿素水が凍結している可能性があると判定しても良い。
【００２９】
尿素水が凍結している可能性があると判定した場合には、尿素水温及び外気温に応じた作動条件（作動時間、通電量）を設定して、設定した作動条件でヒータ１１、１２を作動させる。例えば、尿素水温や外気温が低温ほどヒータ１１、１２の作動時間や通電量を大きくする。このとき、タンクヒータ１１の作動条件と、配管ヒータ１２の作動条件とを互いに同じにしても良いし、異ならせても良い。例えば、外気温が低い場合には、タンクヒータ１１の作動によって尿素水温は比較的に上がってきたとしても、配管１０は細くて熱容量が小さいために、配管１０内の残留尿素水は外気により冷やされなかなか解凍しない場合がある。この場合には、例えばヒータ１１、１２の作動後、尿素水温が所定温度以上まで上がった時にタンクヒータ１１の通電量を下げる又はタンクヒータ１１をオフする一方で、配管ヒータ１２は、タンクヒータ１１よりも大きい通電量で作動を継続する等の制御を行っても良い。
【００３０】
また、配管ヒータ１２の作動条件として、配管１０内の残留尿素水だけでなく、インジェクタ５内の残留尿素水も解凍可能な条件を設定する。インジェクタ５内の残留尿素水も解凍可能な作動条件は、配管１０内の残留尿素水だけを解凍させるのに必要な作動条件よりも大きい値に設定される。具体的には、ヒータ１２作動前の尿素水温及び外気温と、インジェクタ５内の残留尿素水が解凍可能な配管ヒータ１２の作動条件との関係を予め調べておき、これをコントローラ１６のメモリに記憶しておく。そして、この関係に基づいて今回の尿素水温及び外気温に応じた作動条件を設定すれば良い。
【００３１】
ヒータ１１、１２の作動は、尿素水温及び外気温に応じて予め設定した作動時間が経過した時に終了しても良いし、尿素水温が、尿素水が解凍する温度（−１１℃以上の温度）まで上昇した時に終了しても良い。なお、図４に示すように、解凍制御の実施中は、ポンプ９及びインジェクタ５の通電は停止する。また、尿素水が凍結していないと判定した場合には、ヒータ１１、１２を作動させずに、Ｓ１の解凍制御を完了する。
【００３２】
次に、解凍制御が完了したか否かを判断する（Ｓ２）。未完了の場合、つまりヒータ１１、１２が作動中の場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、完了するまで待機する。解凍制御が完了した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、Ｓ３に進み、固着異常判定制御（図４参照）を開始する。固着異常判定制御として先ず閉固着異常の有無を判定する。具体的には、ポンプ９（ポンプモータ９ａ）を逆方向に作動させ（Ｓ３）、且つ、インジェクタ５を通電する（Ｓ４）（図４も参照）。
【００３３】
ここで、ポンプ９の逆方向作動により、配管１０内の空気がポンプ９に吸い込まれることで、配管１０内の圧力が大気圧より低い圧力（負圧）となる。このとき、閉固着異常が発生している場合には、インジェクタ５の通電によってもインジェクタ５が開かないので、配管１０内の負圧レベルが高くなる。一方、閉固着異常が発生していない場合には、インジェクタ５の通電によってインジェクタ５が開弁して、噴孔からインジェクタ５内及び配管１０内に空気が導入される。この空気の導入により、ポンプ９の逆方向作動時における配管１０内の負圧レベルが抑えられて大気圧相当となる。
【００３４】
そこで、次に、圧力センサ１３が検出する圧力を取得して、その圧力が予め定められた第１閾値以下か否かを判断する（Ｓ５）。この第１閾値は、大気圧より小さい値に設定され、閉固着異常が発生した時の圧力レベルと、閉固着異常が発生していない時の圧力レベルとを区分する値に設定される。なお、図４では、閉固着異常の場合の尿素水圧力を破線１０１で示し、閉固着異常が発生していない場合の尿素水圧力を実線１０２で示している。
【００３５】
圧力が第１閾値より大きい場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、閉固着異常は発生していないとして、図３のＳ１４の処理に進む。
【００３６】
一方、圧力が第１閾値以下の場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、インジェクタ５の通電及びポンプ９を停止して（Ｓ６、Ｓ７）、閉固着異常の仮判定をする（Ｓ８）。次に、固着異常を解消した状態に復帰させる固着復帰制御を実施する（Ｓ９）。具体的には、図５に示すように、インジェクタ５を通電し、その後通電を停止するというオンオフ動作を複数回繰り返す通電制御を実施する。加えて、この通電制御の実施中に、ポンプ９を作動させつつ、ポンプ９の圧送方向を正方向と逆方向とが交互に繰り返されるように切り替える。図５の例では、ポンプ９が正方向又は逆方向に作動している一区間当たりに、インジェクタ５のオンオフ動作が３回繰り返される例を示している。ポンプ９の圧送方向の切り替え回数や、インジェクタ５のオンオフ動作の繰り返し数は、予め定められている。
【００３７】
このように、インジェクタ５のオンオフ動作を繰り返すことで、インジェクタ５の可動部に断続的に力が加えられて、可動部に固着した尿素の固着物を剥がし易くできる。さらに、ポンプ９の圧送方向を切り替えることで、図５に示すように、ポンプ９を正方向で作動させた時には尿素水圧力が上がり、逆方向に作動させた時には尿素水圧力が下がる。この尿素水圧力が上がったり下がったりするという変動により、インジェクタ５内の固着物を剥がし易くできる。また、ポンプ９の圧送方向が正方向の場合には、タンク８の尿素水がインジェクタ５に供給されて、その尿素水によりインジェクタ５内の固着物を剥がしたり溶かしやすくできる。ポンプ９の圧送方向が逆方向の場合には、インジェクタ５内の尿素水や空気が吸い戻されて、その吸い戻しの際の尿素水や空気の流れにより、インジェクタ５内の固着物を剥がしやすくできる。図５のＡ部は、インジェクタ５内の固着物が剥がれたことによって尿素水圧力が変動している状態を示している。
【００３８】
固着復帰制御を実施した後、次に、ポンプ９を逆方向に作動させ（Ｓ１０）、且つ、インジェクタ５を通電する（Ｓ１１）。なお、図４では、Ｓ１０の処理によるポンプ９の作動及びＳ１１の処理によるインジェクタ５の通電を省略している。
【００３９】
次に、圧力センサ１３が検出する圧力を取得して、その圧力が依然として第１閾値以下か否かを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２の第１閾値は、Ｓ５の第１閾値と同じである。圧力が依然として第１閾値以下の場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、インジェクタ５の閉固着異常が発生していると確定する（Ｓ１３）。この場合は、例えば、車両に設けられた報知部によりインジェクタ５の異常が発生したことを警告するなどの対処処理を実行する。その後、図２の処理を終了する。
【００４０】
これに対して、圧力が第１閾値より大きい場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、閉固着異常は発生していないとして、図３のＳ１４の処理に進む。なお、Ｓ３〜Ｓ１３の処理が閉固着異常を判定する処理である。以下に説明する図３の処理が開固着異常を判定する処理である。
【００４１】
図３の処理に移行した場合、先ず、図２のＳ４又はＳ１１で通電したインジェクタ５の通電を停止し（Ｓ１４）、図２のＳ３又はＳ１０で作動させたポンプ９を停止する（Ｓ１５）。次に、開固着異常を判定するために、ポンプ９を逆方向に作動させる（Ｓ１６）。このとき、インジェクタ５の通電は行わない。
【００４２】
ここで、開固着異常が発生していない場合には、ポンプ９の逆方向作動により、配管１０内の空気がポンプ９に吸い込まれることで、配管１０内の圧力が大気圧より低い圧力（負圧）となる。これに対して、開固着異常が発生している場合には、インジェクタ５への通電が行われていないにもかかわらずインジェクタ５が開いていることになるので、噴孔からインジェクタ５内及び配管１０内に空気が導入される。この空気の導入により、ポンプ９の逆方向作動時における配管１０内の負圧レベルが抑えられて大気圧相当となる。
【００４３】
そこで、次に、圧力センサ１３が検出する圧力を取得して、その圧力が予め定められた第２閾値以下か否かを判断する（Ｓ１７）。この第２閾値は、大気圧より小さい値に設定され、開固着異常が発生した時の圧力レベルと、開固着異常が発生していない時の圧力レベルとを区分する値に設定される。なお、図４では、開固着異常の場合の尿素水圧力を破線１０３で示し、開固着異常が発生していない場合の尿素水圧力を実線１０４で示している。
【００４４】
圧力が第２閾値以下の場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、開固着異常は発生していないとして、インジェクタ５は正常（閉固着異常無し、開固着異常無し）と判定する（Ｓ２４）。その後、図３の処理を終了する。
【００４５】
一方、圧力が第２閾値より大きい場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、ポンプ９を停止して（Ｓ１８）、開固着異常の仮判定をする（Ｓ１９）。次に、Ｓ９と同様に、図５に示す固着復帰制御を実施する（Ｓ２０）。
【００４６】
固着復帰制御を実施した後、次に、ポンプ９を逆方向に作動させる（Ｓ２１）。このとき、インジェクタ５の通電は停止する。なお、図４では、Ｓ２１の処理によるポンプ９の作動を省略している。
【００４７】
次に、圧力センサ１３が検出する圧力を取得して、その圧力が依然として第２閾値以下か否かを判断する（Ｓ２２）。Ｓ２２の第２閾値は、Ｓ１７の第２閾値と同じである。圧力が依然として第２閾値より大きい場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、インジェクタ５の開固着異常が発生していると確定する（Ｓ２３）。この場合は、例えば、車両に設けられた報知部によりインジェクタ５の異常が発生したことを警告するなどの対処処理を実行する。これに対して、圧力が第２閾値以下の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、インジェクタ５は正常であると判定する（Ｓ２４）。Ｓ２３又はＳ２４の後、図３の処理を終了する。
【００４８】
Ｓ２４でインジェクタ５の正常判定をした後、図４に示すように、充電制御、圧力制御及び吸い戻し制御を実施する。これら制御は、図６の制御と同じである。
【００４９】
このように、本実施形態では、図６の従来制御に対して解凍制御と充填制御の間に、固着異常判定制御（固着復帰制御を含む）を実施している（図４参照）。これによれば、解凍制御を実施した後に、インジェクタ５の固着異常を判定するので、尿素水の凍結によるインジェクタ５の異常を除外した形で、インジェクタ５の固着異常を判定できる。言い換えると、尿素水の凍結によるインジェクタ５の異常を、固着異常として誤判定するのを抑制できる。また、固着異常の判定は、エンジン始動時に行うので、先のエンジン停止中に発生した固着異常を確実に検出することができる。これに対して、エンジン停止時に固着異常の判定を行う構成では、その判定を行う時には固着異常が発生していなかったとしても、その後に発生した固着異常を検出できない。
【００５０】
また、ポンプ９を逆方向に作動させた時の配管１０内の圧力が、固着異常を示す異常圧力であったとしても直ちには固着異常であると確定せずに、固着復帰制御を実施して、依然として異常圧力を示した場合に固着異常であると確定するので、復帰可能な軽度の固着異常までも警告等を行ってしまうのを抑制できる。つまり、頻繁に固着異常の警告が行われてしまうのを抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態では、閉固着異常と開固着異常の両方を区別した形で判定できるので、閉固着異常に応じた対処処理及び開固着異常に応じた対処処理を実施できる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、還元剤として尿素水を例示したが、還元剤としてアンモニア水や未燃燃料（未燃ＨＣ）を用いたシステムにも適用できる。また、上記実施形態では、配管ヒータによりインジェクタ内の尿素水を解凍させる制御を実施したが、インジェクタに直接ヒータを設けて、このヒータによりインジェクタ内の尿素水を解凍させる制御を実施しても良い。また、上記実施形態では、閉固着異常、開固着異常の順に判定する例を説明したが、反対に、開固着異常、閉固着異常の順に判定しても良い。
【００５３】
また、上記実施形態では、ポンプの回転方向を切り替えることでポンプ９の圧送方向を切り替えていたが、特許文献１のように、ポンプの回転方向を一方向としつつ、ポンプの圧送方向（還元剤の流れ方向）を切り替えるための電磁切換弁を配管に設けても良い。この場合、電磁切換弁は、ポンプの入口、吐出口に接続する部分を、タンクと、噴射弁に接続される配管との間で切り替えるように設けられる。電磁切換弁によりポンプの入口がタンクに接続され、吐出口が配管に接続された場合には、タンクの尿素水がポンプにより吸い込まれて、尿素水は配管を通じて噴射弁側に圧送される。これに対して、ポンプの入口が配管に接続され、吐出口がタンクに接続された場合には、配管内及びインジェクタ内の尿素水がポンプに吸い込まれて、尿素水はタンクに吸い戻される。
【符号の説明】
【００５４】
２  エンジン（内燃機関）
３  排気管
５  インジェクタ（噴射弁）
６  ＳＣＲ触媒
１６  コントローラ（異常判定装置、解凍制御手段、判定手段、圧送方向制御手段、圧力取得手段、復帰制御手段、閉固着判定手段、開固着判定手段）
【図１】
0006540523.tif 000002
【図２】
0006540523.tif 000003
【図３】
0006540523.tif 000004
【図４】
0006540523.tif 000005
【図５】
0006540523.tif 000006
【図６】
0006540523.tif 000007