還原劑噴射裝置的控制裝置的製作方法

2023-08-01 12:37:31 2

本發明涉及還原劑噴射裝置的控制裝置，所述還原劑噴射裝置的控制裝置用於控制將還原劑供給至內燃機的排氣通路的還原劑噴射裝置。

背景技術：

在搭載於車輛的柴油發動機等內燃機的排氣中包括有nox（氮氧化物）。作為用於通過將該nox還原來分解成氮或水等從而將排氣淨化的裝置，尿素選擇性催化還原（scr，selectivecatalysticreduction）系統被實用化。尿素選擇性催化還原系統作為還原劑使用尿素水溶液，使排氣中的nox與氨反應，由此將nox分解。

該尿素選擇性催化還原系統具備配置於排氣通路的選擇性還原催化劑、用於將尿素水溶液供給到比選擇性還原催化劑靠上遊側的排氣通路的還原劑噴射裝置。選擇性還原催化劑具有以下功能：吸附尿素水溶液分解而生成的氨，促進流入的排氣中的nox與氨進行還原反應。此外，還原劑噴射裝置具備將被收納於儲藏罐內的尿素水溶液壓送的泵、將被泵壓送的尿素水溶液噴射的噴射閥、進行泵及噴射閥的控制的控制裝置。

在尿素選擇性催化還原系統中使用的尿素水溶液根據濃度不同而凍結溫度不同。即使是最低凍結溫度，該溫度也是負11℃左右。因此，在內燃機停止時，尿素水溶液被從還原劑噴射裝置內回收至儲藏罐，以免在停車時尿素水溶液凍結，體積膨張，使得泵或噴射閥、流通有尿素水溶液的配管等破損。被回收的尿素水溶液在還原劑噴射裝置的起動時被再充填至還原劑噴射裝置內。

另一方面，若噴射閥暴露在高溫中，則有下述情況：附著於噴射閥的尿素水溶液的溶劑蒸發，濃度上升，凍結溫度上升，由此，尿素水溶液發生結晶化。例如，若在內燃機停止時，噴射閥的冷卻機構的功能停止，則受到殘留的排氣熱的影響，附著於噴射閥的尿素水溶液可能被加熱，發生結晶化。此外，即使在內燃機的運轉中，在長時間不進行尿素水溶液的噴射的情況下，附著於噴射閥的尿素水溶液可能被排氣熱加熱，發生結晶化。若尿素水溶液發生結晶化，則噴射閥的閥體發生固接（固著），可能發生噴孔打開的狀態下不能關閉的開固接或噴孔呈關閉狀態的閉固接。

進而，排氣中包括的煤等微粒經由噴孔侵入至噴射閥內，附著於閥體的滑動部分或落座部分等，由此可能發生上述的開固接或閉固接。

這裡，在噴射閥發生固接的情況下，根據該固接是開固接還是閉固接，應該採取的處理也不同。例如，噴射閥呈閉固接狀態的情況，在維持泵的驅動的狀態下，尿素水溶液也不漏出至排氣管內，但噴射閥呈開固接狀態的情況，在維持泵的驅動的狀態下，呈尿素水溶液流出的狀態，所以需要使泵的驅動停止。

在專利文獻1中，提出下述還原劑噴射閥的異常判定裝置，該還原劑噴射閥的異常判定裝置在發生噴射閥的閥體的動作不良的情況下，能夠高精度地辨別噴射閥的開固接狀態或閉固接狀態。具體地，公開下述異常判定裝置，該異常判定裝置基於將相對於噴射閥供給尿素水溶液的還原劑通路內減壓時的還原劑通路內的壓力變化，辨別閥體的動作不良是由於開固接導致的還是由於閉固接導致的。

專利文獻1：日本特開2012-102637號公報。

專利文獻1中公開的異常判定裝置僅能夠在內燃機的停止時等停止由還原劑噴射裝置進行的尿素水溶液的噴射控制時，執行開固接或閉固接的辨別。即，專利文獻1公開的異常判定裝置不能在尿素水溶液的噴射控制中執行開固接或閉固接的辨別，所以在尿素水溶液的噴射控制開始後在噴射閥上發現某些異常的情況下，不得不禁止噴射控制。可以想到，若在尿素水溶液的噴射控制中也能夠辨別噴射閥的開固接狀態或閉固接狀態，則在不妨礙由噴射閥進行的尿素水溶液的噴射控制的情況下，能夠使噴射控制繼續。

此外，在停止尿素水溶液的噴射控制時，即使發生噴射閥的固接，在該固接是由尿素水溶液的結晶化產生的情況下，結晶化的尿素水溶液被浸於液體的尿素水溶液，由此再次液化，有閥體的動作不良得以改善的情況。即，在噴射控制開始前噴射閥發生固接的情況下，有時能夠嘗試結晶化的尿素水溶液的融解。但是，即使在嘗試結晶化的尿素水溶液的融解的情況下，在融解不充分的情況下，在尿素水溶液的噴射控制的開始後，有時辨別成噴射閥異常。該情況下，在噴射閥為閉固接狀態的情況下，即使維持泵的驅動也不呈尿素水溶液流出狀態，所以能夠在禁止噴射控制前，再次嘗試結晶化的尿素水溶液的融解。因此，為了改善結晶化的尿素水溶液的融解不充分的狀態，也希望在尿素水溶液的噴射控制中能夠辨別噴射閥的開固接狀態或閉固接狀態。

技術實現要素：

本發明是鑑於上述問題而作出的，本發明的目的是，提供一種還原劑噴射裝置的控制裝置，所述還原劑噴射裝置的控制裝置在還原劑的噴射控制中能夠辨別在噴射閥上發生的異常是開固接還是閉固接。

為了解決上述問題，根據本發明的觀點，提供一種還原劑噴射裝置的控制裝置，上述控制裝置用於控制還原劑噴射裝置，上述還原劑噴射裝置藉助安裝在內燃機的排氣管上的噴射閥，將用於淨化上述內燃機的排氣中的nox的還原劑噴射至被配設在排氣通路上的還原催化劑的上遊側，其特徵在於，具備噴射控制部和異常判定部，上述噴射控制部控制將還原劑壓送的泵的輸出，使得被供給至噴射閥的還原劑的壓力為既定的目標值，並且上述噴射控制部控制噴射閥的開閥動作，上述異常判定部基於還原劑的噴射控制的執行中的對噴射閥通電的電流波形及泵的輸出，將噴射閥的開固接或閉固接進行區別，並且對噴射閥的異常進行判定。

也可以是，異常判定部在電流波形上未發現變化點並且在泵的輸出被維持在第1範圍內的情況下，判定為噴射閥處於開固接狀態，在電流波形上未發現變化點並且泵的輸出被維持在比上述第1範圍小的值的第2範圍內的情況下，判定為噴射閥處於閉固接狀態。

也可以是，異常判定部在判定為噴射閥處於開固接狀態的情況下，使還原劑的噴射控制中止。

也可以是，具備復原控制部，上述復原控制部在藉助異常判定部判定為噴射閥處於閉固接狀態的情況下，將被供給於噴射閥的還原劑暫時回收之後，對噴射閥進行再供給。

也可以是，異常判定部在判定為噴射閥處於閉固接狀態的次數為既定的閾值以上的情況下，禁止噴射閥的噴射控制的執行。

也可以是，具備壓力判定部，上述壓力判定部在還原劑噴射裝置的起動時及由復原控制部進行的還原劑的再供給時，在將被供給至噴射閥的還原劑的壓力升高的狀態下，使將還原劑壓送的泵的輸出恆定，並且基於在將噴射閥維持在開閥狀態下時的還原劑的壓力，判定噴射閥是否發生堵塞，在藉助壓力判定部判定為不存在異常的情況下，噴射控制部開始還原劑的噴射控制，異常判定部對噴射閥的異常進行判定。

也可以是，具備復原控制部，上述復原控制部在藉助壓力判定部判定為存在異常的情況下，將被供給於噴射閥的還原劑暫時回收之後，對噴射閥進行再供給。

也可以是，壓力判定部在判定為存在異常的次數為既定的閾值以上的情況下，禁止噴射閥的噴射控制的執行。

如以上說明，根據本發明，能夠在還原劑的噴射控制中，對在噴射閥處發生的異常是開固接或是閉固接進行辨別。

附圖說明

圖1是表示具備涉及本發明的實施方式的還原劑噴射裝置的尿素選擇性催化還原系統的示意圖。

圖2是表示涉及該實施方式的還原劑噴射裝置的控制裝置的結構例的框圖。

圖3是表示涉及該實施方式的還原劑噴射裝置的各控制模式下的狀態的說明圖。

圖4是用來說明基於壓力的噴射閥的堵塞判定的圖。

圖5是用來說明基於電流波形的噴射閥的異常判定的圖。

圖6是用來說明基於泵輸出的噴射閥的異常判定的圖。

圖7是表示由涉及該實施方式的還原劑噴射裝置的控制裝置進行的處理的流程圖。

具體實施方式

以下參照附圖，對本發明的優選的實施方式詳細地說明。另外，在本說明書及附圖中，對於實質上具有相同的功能構成的構成要素，附加相同的附圖標記，由此省略重複的說明。

首先，對具備還原劑噴射裝置20的尿素選擇性催化還原系統10的整體結構的一例進行說明。圖1是表示尿素選擇性催化還原系統10的概略結構的說明圖。尿素選擇性催化還原系統10具備還原催化劑13和還原劑噴射裝置20，所述還原催化劑13被配設於連接在以柴油發動機等為代表的內燃機5的排氣系統上的排氣管11的途中，所述還原劑噴射裝置20在比還原催化劑13靠上遊側將還原劑噴射至排氣通路內。尿素選擇性催化還原系統10是如下系統：被搭載於車輛、建築機械、農機等，使用尿素水溶液作為還原劑，將從內燃機5排出的排氣中的nox還原來分解，由此將排氣淨化。

尿素水溶液例如可以是凍結溫度最低、濃度約32.5%的尿素水溶液。該情況下的凍結溫度為約-11℃。該尿素水溶液具有隨著濃度上升凍結溫度上升的特性，作為溶劑的水分蒸發，由此容易發生結晶化。

還原催化劑13將內燃機5的排氣中所含的nox用尿素水溶液選擇性地還原。在本實施方式中，由還原劑噴射裝置20噴射的尿素水溶液分解而生成的氨被吸附於還原催化劑13，流入至還原催化劑13的排氣中的nox與氨反應，由此被還原。該還原催化劑13具有催化劑溫度越高氨的能夠吸附量越減少的特性。此外，還原催化劑13具有相對於能夠吸附量的實際的氨的吸附率越高nox的還原效率越高的特性。

還原劑噴射裝置20將作為還原劑的尿素水溶液噴射至比還原催化劑13靠上遊側的排氣通路內。尿素水溶液的噴射量基於排氣中所含的nox的濃度、還原催化劑13中的氨的能夠吸附量、還原催化劑13的溫度等，控制成nox或氨不流出至還原催化劑13的下流側。

在比還原催化劑13靠上遊側的排氣管11上，安裝有用於檢測排氣溫度tgas的溫度傳感器15。被溫度傳感器15檢測的排氣溫度tgas也被用於還原催化劑13的溫度推定。此外，也可以在排氣管11上設置圖中未示出的nox濃度傳感器或氨傳感器等。

接著，對還原劑噴射裝置20的結構的一例詳細地進行說明。如圖1所示，還原劑噴射裝置20具備噴射閥31和泵單元40，所述噴射閥31被固定在比還原催化劑13靠上遊側的排氣管11上，所述泵單元40具有壓送尿素水溶液的泵41。泵41及噴射閥31被控制裝置100驅動控制。控制裝置100能夠從內燃機5的控制裝置70取得內燃機5的燃料噴射量、噴射時機、發動機轉速等有關運轉狀態的信息。

儲藏罐50和泵41被第1還原劑通路58連接，泵41和噴射閥31被第2還原劑通路57連接。在第2還原劑通路57上，連接有另一端連接於儲藏罐50的回程通路59，在回程通路59上具備流孔45。流孔45設置成第2還原劑通路57內的壓力容易保持。此外，在第2還原劑通路57上，具備壓力傳感器43，所述壓力傳感器43用於表示被供給於噴射閥31的尿素水溶液的壓力pu，用於檢測第2還原劑通路57內的壓力。

噴射閥31例如使用通過通電控制來切換開閥及閉閥的電磁式噴射閥。該噴射閥31具備線圈，具有閥體藉助由向該線圈通電產生的磁力來移動從而開閥的構造。在本實施方式中，為了控制成被供給至噴射閥31的尿素水溶液的壓力pu為既定的目標值ptgt，控制裝置100對應尿素水溶液的目標噴射量調節開閥時間。該噴射閥31直接將尿素水溶液噴射至排氣管11內，以噴孔面對排氣管11內的方式安裝在排氣管11上。

噴射閥31被保持在冷卻罩內，在該冷卻罩中，內燃機5的冷卻水能夠流通。冷卻罩內的冷卻水的通路構成冷卻水循環通路87的一部分。冷卻水循環通路87從設置於內燃機5的冷卻裝置60的冷卻通路86分岔，經由噴射閥31的冷卻罩，再次合流至內燃機5的冷卻通路86。在內燃機5啟動後，在冷卻水循環通路87中總是流有冷卻水。因此，在內燃機5的運轉中，在由於高溫的排氣熱等使得噴射閥31能夠被加熱的狀況下，在冷卻水循環通路87中流有冷卻水，抑制噴射閥31過熱。

泵41例如由電動式的隔膜泵或馬達泵構成。泵41的輸出被基於從控制裝置100輸出的控制信號控制。在本實施方式中，控制裝置100基於被壓力傳感器43檢測的壓力pu和目標值ptgt的偏差δp對泵41的輸出進行反饋控制，使得被供給至噴射閥31的壓力pu維持為既定的目標值ptgt。

在泵單元40中，具備流路切換閥71，所述流路切換閥71用於切換被泵41壓送的尿素水溶液的流動方向。流路切換閥71例如由電磁切換閥構成，被控制裝置100驅動。在本實施方式中，流路切換閥71切換為第1狀態和第2狀態，所述第1狀態將泵41的吸入側和第1還原劑通路58、及將泵41的排出側和第2還原劑通路57分別連接，所述第2狀態將泵41的排出側和第1還原劑通路58、及將泵41的吸入側和第2還原劑通路57分別連接。

在進行向排氣管11內的尿素水溶液的噴射控制的情況下，流路切換閥71工作，使得尿素水溶液從儲藏罐50側流向噴射閥31側。此外，在將還原劑噴射裝置20內的尿素水溶液回收至儲藏罐50的情況下，流路切換閥71工作，使得尿素水溶液從噴射閥31側流向儲藏罐50側。另外，也可以取代使用流路切換閥71，通過使用能夠反轉的泵，能夠回收尿素水溶液。

內燃機5的冷卻水在還原劑噴射裝置20中循環。從內燃機5的冷卻裝置60分岔的冷卻水循環通路85在途中分岔成通過噴射閥31的冷卻罩的冷卻水循環通路87和通過儲藏罐50及泵單元40的冷卻水循環通路89。其中，在冷卻水循環通路89中設置有被控制裝置100驅動的開閉閥81，能夠切換冷卻水的流通及切斷。在內燃機5的運轉中，冷卻水總是在冷卻水循環通路87中流過，將噴射閥31冷卻。另一方面，在冷卻水循環通路89中流過的冷卻水用作升溫媒介，在需要加熱儲藏罐50或泵單元40時打開開閉閥81，冷卻水流動。

接著，對用於涉及本實施方式的還原劑噴射裝置20的控制的控制裝置100的結構例進行說明。控制裝置100構成為具備眾所周知的微型計算機、泵41及噴射閥31、流路切換閥71的驅動迴路等。圖2是功能性地表示控制裝置100的構成的框圖。此外，圖3分別表示由壓力判定部105進行的堵塞判定執行時、由噴射控制部101進行的尿素水溶液的噴射控制執行時、及由復原控制部107進行的復原控制執行時的泵41、尿素水溶液的流動、及噴射閥31的控制狀態。

控制裝置100具備噴射控制部101、異常判定部103、壓力判定部105、復原控制部107。這些各部分可以具體地通過由微型計算機執行程序來實現。對於控制裝置100直接或經由控制器區域網路等的總線分布（can等的總線分布）輸入壓力傳感器43或溫度傳感器15的檢測信號、及關於內燃機5的運轉狀態的信息等。此外，控制裝置100具備隨機存取存儲器（ram，randomaccessmemory）或只讀存儲器（rom，readonlymemory）等圖中未示出的存儲元件。這些存儲元件存儲由微型計算機執行的程序、被用於運算處理的各種參數、運算結果、檢測結果等。

（3-1.噴射控制部）

噴射控制部101為了淨化內燃機5的排氣中所含的nox，執行將尿素水溶液噴射至排氣管11內的噴射控制。在本實施方式中，噴射控制部101在由後述的由壓力判定部105判定在噴射閥31處不存在異常的情況下，開始尿素水溶液的噴射控制。噴射控制部101執行泵41的輸出控制、及噴射閥31的通電控制。噴射控制部101讀取壓力傳感器43的檢測信號，對泵41的輸出進行反饋控制，使得被供給至噴射閥31的尿素水溶液的壓力pu為既定的目標值ptgt。此外，噴射控制部101算出尿素水溶液的目標噴射量，並且基於算出的目標噴射量控制噴射閥31的開閥時間。

如圖3所示，在噴射控制執行時，泵41的輸出基於尿素水溶液的壓力pu被反饋控制。此外，保持流路切換閥71，使得尿素水溶液從儲藏罐50側朝向噴射閥31側（正向）流動。此外，噴射閥31控制向噴射閥31的通電時間，使得基於目標噴射量調節開閥時間。在本實施方式中，噴射控制部101基於目標噴射量控制既定的噴射周期中的開閥時間的比即佔空率。

例如，噴射控制部101可以基於內燃機5的排氣中的nox量，求出用於還原該nox的必要的氨量，並且求出相對於還原催化劑13的氨的目標吸附量過多或不足的氨量，將對應於這些量的總和的尿素水溶液的量設為目標噴射量。作為排氣中的nox量，可以使用對基於內燃機5的運轉狀態推定的nox濃度、或由nox傳感器檢測的nox濃度乘以排氣流量來求出的nox量。並且，噴射控制部101求出對應於算出的nox量的氨量。

此外，作為還原催化劑13的氨的目標吸附量，可以使用相對於能夠吸附量乘以目標吸附率的值，所述能夠吸附量對應於基於排氣溫度tgas推定的催化劑溫度。目標吸附率例如可以設為70~80%。通過將目標吸附率設為70~80%，吸附率較高地維持，nox的還原效率變高，另一方面，即使在催化劑溫度急劇上升的情況下，也能夠使得氨的能夠吸附量不低於現在的氨的吸附量。並且，噴射控制部101根據由估算（積算）求出的現在的氨吸附量和目標吸附量的差，求出過多或不足的氨量。

並且，噴射控制部101將相對於還原催化劑13的目標吸附量過多或不足的氨量和先求出的氨量相加，將對應於算出的氨量的尿素水溶液的量設為目標噴射量，驅動控制噴射閥31。如上所述，為了進行控制使得被供給於噴射閥31的尿素水溶液的壓力保持恆定，噴射控制部101對應於目標噴射量調節噴射時間。這樣地執行尿素水溶液的噴射控制，由此抑止氨向還原催化劑13的下流側的流出，同時還原催化劑13的氨的吸附率維持為較高，能夠提高nox的還原效率。

（3-2.復原控制部）

復原控制部107進行如下控制：在將被供給至噴射閥31的尿素水溶液暫時回收至儲藏罐50後，再次將尿素水溶液供給至噴射閥31側（以下，將該控制稱作「復原控制」。）。在本實施方式中，在後述的被異常判定部103判定為噴射閥31處於閉固接狀態的情況下，及在後述的被壓力判定部105判定為在噴射閥31處存在異常的情況下，執行復原控制。

具體地，復原控制部107通過對流路切換閥71通電，將流路切換成尿素水溶液從噴射閥31側向儲藏罐50側流動，使泵41驅動預先設定的既定時間。此時，復原控制部107也可以對噴射閥31通電，對噴射閥31輸出開閥指示。由此，還原劑噴射裝置20內的尿素水溶液被泵41吸回，被回收至儲藏罐50內。之後，復原控制部107停止向流路切換閥71的通電，將流路切換成尿素水溶液從儲藏罐50側流向噴射閥31側，使泵41驅動。由此，尿素水溶液被再充填至還原劑噴射裝置20內。

如圖3所示，在復原控制執行時，泵41的輸出恆定。此外，在回收尿素水溶液時，流路切換閥71進行切換，使得尿素水溶液從噴射閥31側流向儲藏罐50側（反向）。之後，在再充填尿素水溶液時，流路切換閥71進行切換，使得尿素水溶液從儲藏罐50側流向噴射閥31側（正向）。此外，在回收尿素水溶液時，對噴射閥31輸出開閥指示，在再充填尿素水溶液時，噴射閥31保持在閉閥狀態。

藉助復原控制部107，進行尿素水溶液的回收及再充填，由此，例如，在噴射閥31內尿素水溶液發生結晶化的情況下，液體的尿素水溶液到達噴射閥31，產生結晶化的尿素水溶液融解的可能性。例如，有以下情況：能夠在將尿素水溶液回收時，附著於第2還原劑通路57內的靠近噴射閥31的區域，使尿素水溶液殘留。在該情況下，接著在尿素水溶液被再充填時，殘留的尿素水溶液被推入噴射閥31側，能夠到達在噴射閥31內結晶化的尿素水溶液。由此，結晶化的尿素水溶液融解，在不禁止尿素水溶液的噴射控制的情況下，能夠復原至能夠執行尿素水溶液的噴射控制的狀態。

（3-3.壓力判定部）

壓力判定部105在還原劑噴射裝置20的起動時、及由復原控制部107進行的尿素水溶液的再充填時，基於藉助壓力傳感器43檢測的尿素水溶液的壓力，判定噴射閥31是否發生堵塞。具體地，壓力判定部105在被供給至噴射閥31的尿素水溶液的壓力pu被提高至既定值以上的狀態下，使泵41的輸出恆定，在開閥狀態下維持噴射閥31。如圖3所示，在堵塞判定執行時，泵41的輸出恆定。此外，保持流路切換閥71，使得尿素水溶液從儲藏罐50側流向噴射閥31側（正向）。此外，對噴射閥31輸出全開指示。

此時，在噴射閥31正常地開閥的情況下和在噴射閥31處發生堵塞的情況下，能夠在尿素水溶液的壓力變化上產生差值。圖4是表示使泵41的輸出恆定的狀態下將噴射閥31維持在開閥狀態下的情況的尿素水溶液的壓力變化的說明圖。圖4表示使用有3個噴孔的噴射閥31的情況的例子。噴射閥31正常地開閥的情況下，即從全部3個噴孔噴出尿素水溶液的情況下，尿素水溶液的壓力pu以既定的速度下降（線a）。另一方面，噴射閥31不開閥的情況下，即從全部3個噴孔都不噴出尿素水溶液的情況下，尿素水溶液的壓力pu不發生變化（線d）。在噴孔並未堵塞，而是噴射閥31呈閉固接狀態的情況下，尿素水溶液的壓力pu也不發生變化（線d）。

此外，在噴射閥31開閥的情況下，在噴孔的一部分堵塞的情況下，尿素水溶液的壓力pu的下降速度變得比正常的狀態小。例如，1個噴孔堵塞、從2個噴孔噴出尿素水溶液的情況下，尿素水溶液的壓力pu的下降速度變得比正常的情況稍小（線b），2個噴孔堵塞、從1個噴孔噴出尿素水溶液的情況下，尿素水溶液的壓力pu的下降速度進一步變小（線c）。

因此，例如，作為從使噴射閥31處於開閥狀態經過既定時間後的壓力的閾值，預先將能夠區別各壓力變化的方式的多個閾值對應固定的泵41的輸出進行設定，由此能夠判定噴射閥31是否發生堵塞。此時，可以設定成，設定多個閾值，甚至能夠區別噴孔的堵塞程度，也可以設定成，設定1個閾值，僅能夠區別是否發生噴孔的堵塞。

在本實施方式中，壓力判定部105在判定為在噴射閥31處存在異常的情況下，使復原控制部107執行復原控制。此時，壓力判定部105將第1計數值加1（countup），在第1計數值到達既定的閾值th1的情況下，視為噴射閥31的異常解除，禁止尿素水溶液的噴射控制。

由該壓力判定部105進行的堵塞判定與後述的由異常判定部103進行的異常判定相比，能夠較為簡單地實施。因此，在由壓力判定部105進行的堵塞判定中判定為存在異常的情況下，至少在堵塞解除之前的時間內，能夠使尿素水溶液的噴射控制停止。另一方面，可以想到，在由壓力判定部105進行的堵塞判定中，即使在噴射閥31呈開固接狀態的情況下，也判定為不存在異常。因此，本實施方式涉及的控制裝置100與由壓力判定部105進行的堵塞判定不同，執行由異常判定部103進行的異常判定。

（3-4.異常判定部）

異常判定部103在被壓力判定部105判定為在噴射閥31處不存在異常、尿素水溶液的噴射控制開始的狀態下，基於對噴射閥31通電的電流波形及泵41的輸出，判斷噴射閥31的異常。具體地，異常判定部103在執行尿素水溶液的噴射控制的狀態下，監視對噴射閥31通電的電流波形及泵41的輸出，基於電流波形辨別閥體是否移動，由此判定閥體是否發生固接。進而，異常判定部103在閥體發生固接的情況下，基於泵41的輸出，判定該固接是開固接還是閉固接。

圖5是表示根據是否發生閥體的固接產生的對噴射閥31通電的電流波形的不同的說明圖。噴射閥31具有隨著向電磁線圈的通電量增大吸引閥體的磁力增大、閥體發生移動的結構。在閥體未發生固接的情況下（實線），若將通電量逐漸增大，則閥體開始移動時電流值暫時下降，所以在電流波形處發現變化點。另一方面，在閥體發生固接的情況下（虛線），即使使通電量增大，閥體也不發生移動，所以在電流波形處不會發現變化點。

異常判定部103能夠通過辨別在執行噴射控制時對噴射閥31通電的電流波形上是否發現這樣的變化點，來判定是否發生閥體的固接。在電流波形上發現變化點的情況下，即，閥體未發生固接的情況下，與已經被壓力判定部105進行的堵塞判定的未發生異常的結果一併，能夠判定為能夠正常進行由噴射閥31進行的尿素水溶液的噴射控制。因此，異常判定部103將視為在噴射閥31處未發生異常，使尿素水溶液的噴射控制繼續。

另一方面，在對噴射閥31通電的電流波形上未發現變化點的情況下，即，閥體發生固接的情況下，根據該固接是開固接還是閉固接，泵41的輸出產生不同。圖6是表示噴射閥31的開固接狀態及閉固接狀態下的泵41的輸出的說明圖。在尿素水溶液的噴射控制中，控制泵41的輸出，使得將被供給至噴射閥31的尿素水溶液的壓力pu維持為目標值ptgt，所以在閥體發生固接的情況下，尿素水溶液的噴射量（也包括零）恆定，泵41的輸出大致恆定。

但是，在噴射閥31是閉固接狀態的情況下，尿素水溶液不被噴射，另一方面，在噴射閥31是開固接狀態的情況下，尿素水溶液被噴射。因此，為了將尿素水溶液的壓力pu維持為目標值ptgt的泵41的輸出為，噴射閥31為開固接狀態的情況變得比閉固接狀態的情況大。因此，異常判定部103通過將能夠區別噴射閥31的開固接狀態或閉固接狀態的閾值或範圍等與實際的泵41的輸出比較，辨別噴射閥31的固接狀態。

噴射閥31為開固接狀態的情況下，在向噴射閥31供給尿素水溶液的期間，總是尿素水溶液被向排氣管11內噴射的狀態。由此，尿素水溶液附著在排氣管11內，可能通過加熱進行結晶化，或者生成的氨不完全被還原催化劑13吸附而是向還原催化劑13的下流側流出。因此，異常判定部103在噴射閥31處於開固接狀態的情況下，禁止尿素水溶液的噴射控制。與此相隨，異常判定部103也可以將還原劑噴射裝置20內的尿素水溶液回收至儲藏罐50內，或進行向操作者等的警告顯示。

另一方面，噴射閥31為閉固接狀態的情況下，即使向噴射閥31供給尿素水溶液，尿素水溶液也不向排氣管11內漏出。因此，異常判定部103在噴射閥31呈閉固接狀態的情況下，使復原控制部107執行復原控制，藉助結晶化的尿素水溶液的融解，嘗試閥體的固接的解除。此時，異常判定部103將第2計數值加1，在第2計數值到達既定的閾值th2的情況下，視為噴射閥31的閉固接狀態未解除，禁止尿素水溶液的噴射控制。

由該異常判定部103進行的噴射閥31的異常判定能夠在執行尿素水溶液的噴射控制中進行。因此，在噴射閥31處未發生異常的情況下，不對尿素水溶液的噴射控制施加影響，能夠使噴射閥31的異常判定結束。此外，該噴射閥31的異常判定能夠辨別噴射閥31的開固接狀態和閉固接狀態，所以在閉固接狀態的情況下，在禁止噴射控制之前，能夠嘗試閥體的固接的解除。因此，在能夠使結晶化的尿素水溶液融解的情況下，能夠繼續尿素水溶液的噴射控制。

接著，參照圖7，對被涉及本實施方式的控制裝置100執行的還原劑噴射裝置的控制方法的例子進行說明。

首先，在步驟s10中，若通過使內燃機5的點火開關為打開等，還原劑噴射裝置20起動，則在步驟s14中，第1計數及第2計數的值被清零。

接著，在步驟s18中，控制裝置100的壓力判定部105基於被向噴射閥31供給的尿素水溶液的壓力pu，進行噴射閥31的堵塞判定。例如，儲藏罐50內的尿素水溶液被泵41向噴射閥31壓送，在被壓力傳感器43檢測的壓力pu為目標值ptgt的狀態下，壓力判定部105使泵41的輸出恆定，並且將噴射閥31在開閥狀態下維持。並且，壓力判定部105求出從使噴射閥31為開閥狀態經過既定時間的時間點的壓力pu的值，判定是否發生噴射閥31的堵塞。也可以取代某個時間點的壓力pu的值，使用從使噴射閥31處於開閥狀態的壓力的減小速度，進行噴射閥31的堵塞判定。

接著，在步驟s22中，壓力判定部105辨別堵塞判定的結果和在噴射閥31處是否存在異常。在噴射閥31處存在異常的情況下（s22：是），在步驟26中，壓力判定部105執行由復原控制部107進行的復原控制。例如，復原控制部107對流路切換閥71通電，被泵41壓送的尿素水溶液從噴射閥31側流向儲藏罐50側之後，驅動泵41既定時間。由此，還原劑噴射裝置20內的尿素水溶液被吸回至儲藏罐50內。此時，也可以對噴射閥31輸出開閥指示。在噴孔的一部分堵塞的情況下，噴射閥31開閥的情況能夠將尿素水溶液高效率地吸回。

此外，復原控制部107在尿素水溶液的吸回結束之後，停止向流路切換閥71的通電，被泵41壓送的尿素水溶液從儲藏罐50側流向噴射閥31側，驅動泵41。由此，尿素水溶液被再填充至還原劑噴射裝置20內。該復原控制的結果是，若尿素水溶液到達在噴射閥31內發生結晶化的尿素水溶液，則結晶化的尿素水溶液融解，能夠解除噴射閥31的異常。

在由復原控制部107進行的復原控制結束之後，在步驟s30中，壓力判定部105辨別第1計數值是否為預先設定的閾值th1以上。在第1計數值不足閾值th1的情況下（s30：否），有解除噴射閥31的堵塞的餘地，所以壓力判定部105在步驟s34中將第1計數值加1後，返回至步驟s18，重複堵塞判定。另一方面，在第1計數值為閾值th1以上的情況下（s30：是），無論是否實施既定次數復原控制，噴射閥31的堵塞不被解除，能夠視為難以執行尿素水溶液的噴射控制。因此，壓力判定部105進入至步驟s38，進行錯誤判定。該情況下，尿素水溶液的噴射控制不被執行。壓力判定部105為了對操作者等通知噴射閥31的異常，可以使警告裝置工作。

另一方面，在上述步驟s22中，在堵塞判定的結果為無、在噴射閥31處沒有異常的情況下（s22：否），在步驟s42中，噴射控制部101開始尿素水溶液的噴射控制。例如，噴射控制部101對泵41的輸出進行反饋控制，使得被供給至噴射閥31的尿素水溶液的壓力pu為目標值ptgt。此外，噴射控制部101基於尿素水溶液的目標噴射量設定噴射閥31的開閥時間，進行向噴射閥31的通電控制。

在尿素水溶液的噴射控制開始後，在步驟s46中，異常判定部103執行噴射閥31的異常判定，所述執行噴射閥31的異常判定基於被向噴射閥31通電的電流波形及泵41的輸出。具體地，異常判定部103在每個既定的周期檢測被向噴射閥31通電的電流值及泵41的輸出。此外，異常判定部103根據被檢測的噴射閥31的電流波形的既定的變化點的有無，判定閥體是否發生固接。進而，異常判定部103在閥體發生固接的情況下，將泵41的輸出與預先設定的閾值或範圍進行比較，由此判定噴射閥31的開固接狀態或閉固接狀態。

接著，在步驟s50中，異常判定部103辨別噴射閥31的異常判定的結果和在噴射閥31處是否發生異常。在噴射閥31處未發生異常的情況下（s50：否），視為還原劑噴射裝置20能夠正常地執行噴射控制，所以異常判定部103進入至步驟s70，使噴射控制部101繼續尿素水溶液的噴射控制。另一方面，在噴射閥31處存在異常的情況下（s50：是），在步驟s54中，異常判定部103辨別噴射閥31的異常是否是由閉固接引起的。

在噴射閥31是開固接狀態的情況下（s54：否），若繼續泵41的驅動，則呈尿素水溶液向排氣管11中流出的狀態，所以異常判定部103進入至步驟s38，在進行錯誤判定的基礎上，將尿素水溶液的噴射控制迅速停止。異常判定部103為了對操作者等通知噴射閥31的異常，也可以使警告裝置工作。另一方面，在噴射閥31是閉固接狀態的情況下（s54：是），在步驟s58中，異常判定部103辨別第2計數值是否不足預先設定的閾值th2。

第2計數值為閾值th2以上的情況下（s58：否），雖然實施了既定次數復原控制，噴射閥31的閉固接狀態未被解除，能夠視為難以執行尿素水溶液的噴射控制。因此，異常判定部103進入至步驟s38，進行錯誤判定，使尿素水溶液的噴射控制停止。異常判定部103為了對操作者等通知噴射閥31的異常，也可以使警告裝置工作。另一方面，第2計數值不足閾值th2的情況下，有解除噴射閥31的閉固接狀態的餘地，所以在步驟s62中，異常判定部103執行由復原控制部107進行的復原控制。復原控制能夠按照與上述的步驟s26的復原控制同樣的順序執行。

在由復原控制部107進行的復原控制結束之後，異常判定部103在步驟s66中，將第2計數值加1之後，返回至步驟s18，再次從堵塞判定重複上述流程圖。

如以上說明，根據涉及本實施方式的還原劑噴射裝置20的控制裝置100，控制還原劑噴射裝置20，由此通過比較簡單的堵塞判定檢測噴射閥31的異常，同時即使存在通過堵塞判定不能發現的異常的情況，也能夠藉助在噴射控制中被執行的異常判定檢測噴射閥31的異常。此外，在噴射控制中被執行的異常判定中，能夠在不使噴射控制停止的情況下，區別噴射閥31的開固接狀態或閉固接狀態，判定噴射閥31的異常是否發生。因此，在噴射閥31處未發生異常的情況下，能夠使尿素水溶液的噴射控制繼續。

此外，涉及本實施方式的還原劑噴射裝置20的控制裝置100能夠區別噴射閥31的開固接狀態或閉固接狀態。因此，能夠在噴射閥31的開固接狀態下迅速地停止尿素水溶液的噴射控制，防止向排氣管11內的尿素水溶液的流出。另一方面，在噴射閥31的閉固接狀態下，在使尿素水溶液的噴射控制停止之前，能夠利用復原控制嘗試將噴射閥31的閉固接狀態解除。由此，僅在判定為不能解除噴射閥31的異常的情況下，禁止尿素水溶液的噴射控制，消除超出必要地禁止噴射控制的情況。

以上參照附圖對本發明的優選的實施方式進行了詳細的說明，但本發明不限於該例。只要是具有本發明所屬技術領域的通常知識的人員，顯然能夠在權利要求書中記載的技術思想的範圍內想到各種變更例或改進例，應當知道，關於這些當然也屬於本發明的技術範圍。

附圖標記說明

5內燃機

10尿素選擇性催化還原系統

11排氣管

13還原催化劑

15溫度傳感器

20還原劑噴射裝置

31噴射閥

41泵

43壓力傳感器

50儲藏罐

100控制裝置

101噴射控制部

103異常判定部

105壓力判定部

107復原控制部。