還原劑噴射閥的異常檢測裝置和異常檢測方法、以及內燃機的排氣淨化裝置的製作方法

2023-11-30 13:19:06

專利名稱：還原劑噴射閥的異常檢測裝置和異常檢測方法、以及內燃機的排氣淨化裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於檢測還原劑噴射閥的異常的異常檢測裝置和異常檢測方法、以及 內燃機的排氣淨化裝置，其中還原劑噴射閥向排氣管內噴射用於淨化廢氣中的氮氧化物的 還原劑。特別是關於用於高精度檢測在還原劑噴射閥中產生的堵塞的還原劑噴射閥的異 常檢測裝置和異常檢測方法，以及內燃機的排氣淨化裝置。
背景技術：
一直以來，從汽車等內燃機排出的廢氣中含有氮氧化物(N0X)。作為還原淨化該 NOx的排氣淨化裝置的一種有如下結構的排氣淨化裝置，即在內燃機的排氣管中配設NOx 淨化催化劑，並在NOx淨化催化劑的上遊側噴射尿素水溶液或未燃燒燃料等的還原劑。這 樣的排氣淨化裝置中，通過在NOx淨化催化劑中促進還原劑和廢氣中的NOxW還原反應，將 NOx分解成氮和水、二氧化碳等並排入大氣中。作為這樣的排氣淨化裝置具有的還原劑噴射裝置的一種方式，有經由還原劑噴射 閥直接向排氣管內供給還原劑的注入式還原劑噴射裝置。此處，在作為還原劑使用尿素水溶液的情況下，尿素水溶液具有在規定溫度域中 產生凍結或結晶的性質，容易成為還原劑噴射閥的堵塞原因。另外，無論還原劑的種類如 何，均存在廢氣中所含有的灰塵等微粒子或未燃燒燃料進入還原劑噴射閥內部而產生燒熔 等，在還原劑噴射閥的頂端部或內部產生堵塞的情況。而且，若在這樣的還原劑噴射閥中產 生堵塞，則在排氣管內噴射目標量的還原劑將變得困難，應向NOx淨化催化劑供給的還原劑 量不足，從而排氣淨化效率下降。因此，作為檢測還原劑噴射閥的堵塞的方法，公開了使用連接還原劑噴射閥及泵 的供給路徑內的壓力下降量來判定有無堵塞的堵塞判定方法(參照專利文獻1)。具體而言是如下的堵塞判定方法，在注入式的噴射裝置中，對表示在還原劑噴射 閥處於噴射模式的狀態下停止泵的壓送時規定時間所下降的供給路徑內的壓力下降量的 開閥時壓力下降量，和表示在還原劑噴射閥處於全閉模式的狀態下停止泵的壓送時規定時 間所下降的供給路徑內的壓力下降量的閉閥時壓力下降量進行比較，從而判定還原劑噴射 閥的堵塞。S卩，該堵塞判定方法中，當開閥時壓力下降量與閉閥時壓力下降量之差在規定值 以下時，判定還原劑噴射閥產生了堵塞。另外，作為使用供給路徑內壓力下降量而判定有無堵塞的方法，還公開了下述的 判定方法(參照專利文獻2)。具體而言是如下的還原劑路徑的堵塞判定方法，包括對泵的驅動進行能率 (DUTY)控制，以使由配置於第1還原劑路徑(配設於泵及還原劑噴射閥之間的路徑)上的 壓力傳感器檢測的值維持在規定值，判別泵的驅動能率是否小於規定的閾值的工序；在判3別出泵的驅動能率小於規定的閾值的情況下，停止泵並使還原劑噴射閥為全開，算出由壓 力傳感器檢測的第1還原劑路徑內的壓力值在規定時間內下降的壓力下降量的工序；以及 基於算出的壓力下降量，判別在第1還原劑路徑或第2還原劑路徑(與還原劑噴射閥相連， 用於使還原劑循環的路徑)中是否產生了堵塞的工序。[專利文獻1]特開2008-180193號公報(全文、全圖)[專利文獻2]特開2008-202469號公報(全文、全圖)但是，專利文獻1及2所記載的堵塞判定方法中，存在供給路徑內的壓力下降量小 於從還原劑噴射量估計的壓力下降量，而誤判斷為產生了堵塞的可能性。S卩，專利文獻1及2所記載的堵塞判定方法是基於在產生了噴孔的堵塞的情況下， 由於以規定壓力將還原劑噴射閥開啟規定時間時的噴射量只減少堵塞的量，從而供給路徑 內的壓力下降量變小。從而，雖然向供給路徑內加壓壓送還原劑，以液體成分佔據供給路徑內的狀態進 行，但在還原劑的供給路徑中存在空氣混入並殘存在其中，或在加壓狀態下溶解於還原劑 中的情況。而且，通常情況下氣體與液體相比其壓縮率遠遠大於液體的壓縮率，隨還原劑噴 射閥的開閥而產生供給路徑內的壓力變動情況下的供給路徑內的氣體的體積變動與液體 的體積變動相比非常大。因而，即便在供給路徑內存在的氣體的量很少，但由於伴隨著供給路徑內的壓力 的下降的氣體體積的增大，壓力不易下降到與還原劑的噴射量相平衡的程度。S卩，如上所述，專利文獻1及2所記載的堵塞判定方法中，存在即使實際上未產生 堵塞也誤判定為產生了堵塞的可能性。

發明內容
而且，本發明的發明者通過銳意研究，發現當進行利用還原劑供給路徑內壓力值 的還原劑噴射閥的堵塞判定時，通過使用在氣體(空氣或廢氣等)佔據供給路徑內的狀態 下由壓力傳感器檢測的壓力值進行還原劑噴射閥的堵塞判定，能夠解決這樣的問題，從而 完成了本發明。S卩，本發明的目的在於提供能夠高精度檢測還原劑噴射閥的堵塞的產生的還原劑 噴射閥的異常檢測裝置和異常檢測方法，以及內燃機的排氣淨化裝置。根據本發明，提供一種還原劑噴射閥的異常檢測裝置，用於檢測還原劑噴射裝置 中的還原劑噴射閥的堵塞，所述還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送還原劑的 泵、向內燃機的排氣管內噴射由泵壓送的還原劑的還原劑噴射閥、連接泵及還原劑噴射閥 的供給路徑、以及設置在供給路徑上的壓力傳感器，通過對供給路徑內進行減壓處理，能夠 將排氣管內的氣體經由還原劑噴射閥的噴孔吸引到供給路徑內，所述還原劑噴射閥的異常 檢測裝置的特徵在於，設有堵塞判定部，使用減壓處理開始後由壓力傳感器檢測的壓力值， 判定在還原劑噴射閥中是否產生了堵塞，從而能夠解決上述課題。另外，當構成本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置時，優選的是當減壓處理開 始後經過了規定時間後的壓力值小於預定的閾值時，堵塞判定部判定還原劑噴射閥中產生 了堵塞。
另外，當構成本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置時，優選的是堵塞判定部通 過將壓力值與多個閾值進行比較了判定還原劑噴射閥的堵塞程度。另外，當構成本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置時，優選的是減壓處理在內 燃機停止時進行，並且是用於回收供給路徑內殘留的還原劑的淨化處理。另外，當構成本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置時，優選的是減壓處理在內 燃機啟動時進行。另外，當構成本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置時，優選的是還原劑噴射裝 置是尿素SCR。另外，本發明的其他方式是一種還原劑噴射閥的異常檢測方法，用於檢測還原劑 噴射裝置中的還原劑噴射閥的堵塞，所述還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送 還原劑的泵、向內燃機的排氣管內噴射由泵壓送的還原劑的還原劑噴射閥、連接泵及還原 劑噴射閥的供給路徑、以及設置在供給路徑上的壓力傳感器，通過對供給路徑內進行減壓 處理，能夠將排氣管內的氣體經由還原劑噴射閥的噴孔吸引到供給路徑內，所述還原劑噴 射閥的異常檢測方法的特徵在於，使用減壓處理開始後由壓力傳感器檢測的壓力值，判定 在還原劑噴射閥中是否產生了堵塞。另外，本發明的另一個方式是具備還原劑噴射閥的異常檢測裝置的內燃機排氣淨 化裝置，其特徵在於，還原劑噴射閥的異常檢測裝置用於檢測還原劑噴射裝置中的還原劑 噴射閥的堵塞，所述還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送還原劑的泵、向內燃 機的排氣管內噴射由泵壓送的還原劑的還原劑噴射閥、連接泵及還原劑噴射閥的供給路 徑、以及設置在供給路徑上的壓力傳感器，通過對供給路徑內進行減壓處理，能夠將排氣管 內的氣體經由還原劑噴射閥的噴孔吸引到供給路徑內，該異常檢測裝置中設有堵塞判定 部，使用減壓處理開始後由壓力傳感器檢測的壓力值，判定在還原劑噴射閥中是否產生了 堵塞。根據本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置，由於使用減壓處理開始後由壓力傳 感器檢測的壓力值，進行還原劑噴射閥的堵塞判定，因而基於在以氣體成分(廢氣)佔據供 給路徑內的狀態下檢測的壓力值，進行還原劑噴射閥的堵塞判定。而且，由於液體成分與氣體成分相比其壓縮率要小，因而供給路徑內的壓力因液 體成分殘留量而受到的影響小，高精度地檢測出與根據還原劑噴射閥有無堵塞而氣體成分 的吸引量不同相對應的壓力值。從而，根據本發明，高精度地檢測出還原劑噴射閥的堵塞。進而，在使用了供給路徑上連接有設有節流孔和防止還原劑向供給路徑側逆流的 單向閥的循環路徑的還原劑噴射裝置的情況下，由於單向閥處於關閉狀態，根據以對供給 路徑內減壓的狀態進行堵塞判定的本發明，防止了因節流孔及單向閥的狀態而誤判定。另外，在本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置中，通過在減壓處理開始後經過 了規定時間後的壓力值小於預定的閾值時判定還原劑噴射閥中產生了堵塞，從而使用以供 給路徑內的壓力穩定化的狀態檢測出的壓力值，更高精度地檢測出還原劑噴射閥的堵塞。另外，在本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置中，通過將減壓處理開始後經過 了規定時間後的壓力值與多個閾值進行比較來判定還原劑噴射閥的堵塞程度，從而能夠與 堵塞程度相對應地實施還原劑的噴射量的補正或解除堵塞的控制。另外，在本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置中，通過利用內燃機停止時的淨化處理而進行還原劑噴射閥的堵塞判定，從而不必有意實行用於堵塞判定的減壓處理即能 夠進行還原劑噴射閥的堵塞判定。另外，在本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置中，由於是通過內燃機啟動時進 行供給路徑內的減壓處理來判定還原劑噴射閥的堵塞程度，以在供給路徑內幾乎不存在 液體成分的狀態進行還原劑噴射閥的堵塞判定，因而更高精度地檢測出還原劑噴射閥的堵。另外，在本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置中，由於還原劑噴射裝置是尿素 SCR,因此能夠小型化且能夠更有效地進行廢氣處理。另外，根據本發明的還原劑噴射閥的異常檢測方法，如上所述，使用減壓處理開始 後由壓力傳感器檢測的壓力值，進行還原劑噴射閥的堵塞判定，高精度地檢測出與根據還 原劑噴射閥有無堵塞而氣體成分的吸引量的不同相對應的壓力值，因而高精度地檢測出還 原劑噴射閥的堵塞。另外，根據本發明的內燃機的排氣淨化裝置，由於具備上述的還原劑噴射閥的異 常檢測裝置，且高精度地檢測出與根據還原劑噴射閥有無堵塞而氣體成分的吸引量的不 同相對應的壓力值，因而高精度地檢測出還原劑噴射閥的堵塞。


圖1是表示本發明的第1實施方式的排氣淨化裝置的構成例的主視圖。圖2是表示本發明的第1實施方式的還原劑噴射閥的異常檢測裝置的構成例的框 圖。圖3是說明本發明的第1實施方式的還原劑噴射閥的異常檢測方法的時序圖。圖4是說明本發明的第1實施方式的還原劑噴射閥的異常檢測方法的流程圖。附圖標記說明5 內燃機，10 排氣淨化裝置，11 排氣管，12、13 溫度傳感器，14 而「專感器，20 選擇還原催化劑，30 還原劑噴射裝置，31 貯藏箱，34 還原劑噴射閥，40 泵模塊，41 泵， 42 異物過濾器，43 壓力傳感器，44 恢復閥，45 節流孔，46 單向閥，57 第1供給路徑， 58 第2供給路徑，59 循環路徑，60 還原劑噴射閥的異常檢測裝置(控制裝置)，61 泵驅 動控制部，62 還原劑噴射閥工作控制部，63 減壓處理控制部，64 運轉狀態判斷部，65 恢 復閥控制部，66 堵塞判定部。
具體實施例方式以下，參照適當附圖對本發明的還原劑噴射閥的異常檢測裝置及其具備這種異常 檢測裝置的內燃機的排氣淨化裝置，進而對與異常檢測方法相關的實施方式進行具體說 明。但是，以下的實施方式是表示本發明的一種方式而已，並不限定本發明，在本發明 的範圍內能夠進行任意變更。另外，在各圖中，標有同樣附圖標記的部件表示相同的部件，省略其適當說明。[第1實施方式]第1實施方式是還原劑噴射閥的異常檢測裝置、及以具備這種還原劑噴射閥的異常檢測裝置為特徵的內燃機排氣淨化裝置，所述還原劑噴射閥的異常檢測裝置用於檢測還 原劑噴射裝置中的還原劑噴射閥的堵塞，所述原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓 送還原劑的泵、向內燃機的排氣管內噴射由泵壓送的還原劑的還原劑噴射閥、連接泵及還 原劑噴射閥的供給路徑、以及設置在供給路徑上的壓力傳感器，通過對供給路徑內進行減 壓處理，能夠經由還原劑噴射閥的噴孔將排氣管內的氣體吸引到供給路徑內，所述還原劑 噴射閥的異常檢測裝置的特徵在於，設有堵塞判定部，使用減壓處理開始後由壓力傳感器 檢測的壓力值，判定在還原劑噴射閥中是否產生了堵塞。以下，分為構成部件並具體說明。1.排氣淨化裝置(1)整體結構圖1是表示本發明的第1實施方式的排氣淨化裝置10的構成例的主視圖。該排氣淨化裝置10例如為，使用作為還原劑的尿素水溶液還原淨化從搭載在車 輛上的內燃機5排出的廢氣中的NOx的尿素SCR型排氣淨化裝置(尿素SCR)。因此，該排氣淨化裝置10具備配設於內燃機5的排氣管11中的選擇還原催化劑 20，向選擇還原催化劑20的上遊側噴射供給還原劑的還原劑噴射裝置30，以及控制還原劑 噴射裝置30的控制裝置等。此處，選擇還原催化劑20吸附噴射在排氣管11內的尿素水溶液通過加水分解而 生成的氨，促進氨和廢氣中的NOxW還原反應，將NOx分解為氮和水、二氧化碳等。作為這樣 的選擇還原催化劑20，適合使用公知的還原催化劑。另外，選擇還原催化劑20的上遊側設有上遊側溫度傳感器12，下遊側設有下遊側 溫度傳感器13及NOx傳感器14。基於這些傳感器的傳感值，檢測廢氣溫度Tgas或選擇還原催化劑20溫度Tcat， 選擇還原催化劑20下遊側的廢氣中的NOx濃度Nnox等。檢測的各值用於還原劑噴射裝置 30的控制。(2)還原劑噴射裝置另外，還原劑噴射裝置30以由貯藏箱31、向排氣管11內噴射還原劑的還原劑噴射 閥34、以及具有能夠壓送還原劑的泵41的泵模塊40等為主要的要素而構成。此處，貯藏箱31及泵41由第1供給路徑57連接，泵41及還原劑噴射閥34由第 2供給路徑58連接。另外，在第2供給路徑58上連接有與貯藏箱31相通的循環路徑59。而且，還原劑 噴射裝置30自身能夠使用公知的結構。另外，貯藏箱31中容納有調節到考慮了 NOx淨化效率和耐寒性等後的濃度(例如 32. 5%重量)的尿素水溶液。調節到該濃度的尿素水溶液的凍結溫度為大約-11°。從而，為預防寒冷時尿素水 溶液的局部或全部被凍結，從貯藏箱31至泵模塊40或第2供給路徑58等上備有用於檢測 尿素水溶液的溫度的溫度傳感器(未圖示)和用於加熱尿素水溶液的加熱器(未圖示)。另外，還原劑噴射閥34例如採用由通電控制全開或全閉的電磁驅動式通-斷閥。此處，由於還原劑噴射閥34的噴孔極其小，存在因尿素水溶液的凍結或結晶化、 廢氣所含有的灰塵等微粒或未燃燒燃料，而在還原劑噴射閥；34的頂端部或內部產生堵塞 的情況。7
還原劑噴射閥34這種堵塞不管產生原因如何，均通過作為本實施方式的具有異 常檢測功能的異常檢測裝置60的一部分的堵塞判定部66而檢測出。此外，本實施方式中，作為還原劑噴射閥34使用形成有三個噴孔的多噴孔型還原 劑噴射閥34，噴孔的個數並不受限制，也可使用形成有一個噴孔的單噴孔型還原劑噴射閥。另外，泵模塊40由泵41、壓力傳感器43、恢復閥44等構成。在這種泵模塊40的第2供給路徑58配置有捕捉還原劑中的異物的過濾器42。另外，在泵模塊40的循環路徑59上設置有給予阻礙循環路徑59內的還原劑流動 的節流孔45，以及防止還原劑從貯藏箱31側向第2供給路徑58側逆流的單向閥46。節流 孔45及單向閥46依次設置在第2供給通路58側至貯藏箱31側。這些過濾器42、節流孔45及單向閥46使用公知構件，但節流孔45和單向閥46存 在例如因製造時或隨時間推移而劣化等原因在還原劑的通路面積或表面粗糙度等上產生 偏差的情況。S卩，這些偏差對流過循環路徑59而返回貯藏箱31的還原劑的流量產生影響。另外，泵41例如使用通過控制裝置等被驅動控制的電動泵。而且，本實施方式的泵41基於壓力傳感器43的傳感器值而被反饋控制成第2供 給路徑58內的壓力值維持在目標值。從而，壓力傳感器43的傳感器值不僅用於泵41的反饋控制，也用於本實施方式的 還原劑噴射閥34的堵塞判定。另外，恢復閥44例如使用電磁切換閥。本實施方式中，通過該恢復閥44，能夠將還原劑的流通方向切換成順方向或逆方 向。在進行還原劑噴射控制的情況下，切換還原劑流通方向為從貯藏箱31側向還原劑噴射 閥；34側的順方向。另外，在進行淨化控制的情況下，還原劑的流通方向切換成從還原劑噴射閥34側 朝向貯藏箱31側的逆方向。此外，在能夠進行使泵41逆旋轉的方式構成還原劑噴射裝置的情況下，則不需要 恢復閥。(3)還原劑噴射裝置的工作下面，針對還原劑噴射裝置30的工作，分為進行還原劑的噴射控制的情況和進行 還原劑的淨化控制的情況進行說明。首先，在內燃機5的運轉狀態中，還原劑的流通方向切換成順方向。若在該狀態下 驅動泵41，則貯藏箱31內的還原劑被泵41汲取上來，還原劑經由第2供給路徑58朝向還 原劑噴射閥34壓送。壓送還原劑的第2供給路徑58內，被壓送的還原劑的一部分流過循環路徑59而 返回貯藏箱31時，通過節流孔45及單向閥46給予阻礙，從而內部壓力變高。另一方面，基於壓力傳感器43的傳感器值，控制泵41的輸出被反饋成檢測的壓力 值成為目標值。在該狀態下，還原劑噴射閥；34以對應於噴射量的時間而開閥，還原劑被噴 射到排氣管11內。另外，在內燃機5停止時，還原劑的流通方向切換成逆方向，並且還原劑噴射閥34 開閥。
如果在該狀態下驅動泵41，則第2供給路徑58內的還原劑被吸引到貯藏箱31側， 第2供給路徑58內減壓。同時，排氣管11內的氣體成分(空氣或廢氣)經由還原劑噴射閥34的噴孔被吸 引到第2供給路徑58內，第2供給路徑58內從還原劑置換成氣體成分。由此，殘存在第1供給路徑57和第2供給路徑58、還原劑噴射閥34內部的還原劑 被回收在貯藏箱31中。由於還原劑噴射閥34的噴孔剖面面積小，所以第2供給路徑58內 成為負壓狀態。該反饋控制時，由於第2供給路徑58內被減壓而成為單向閥46被關閉的狀態，從 而還原劑從循環路徑59的貯藏箱31側向第2供給路徑58側的移動被截斷。2.異常檢測裝置異常檢測裝置60不僅具有作為使還原劑噴射裝置30正確工作的控制裝置(CPU) 的功能，而且具備規定的堵塞判定部66，具有還原劑噴射閥34的異常檢測功能。S卩，圖2表示對於本實施方式的異常檢測裝置60中的關於還原劑噴射閥的異常檢 測部分以功能性框圖表示的構成例。該異常檢測裝置60由泵驅動控制部61、還原劑噴射閥工作控制部62、減壓處理控 制部63、堵塞判定部66、以及未圖示的計時器及RAM (Random Access Memory)等構成。各部通過由微型計算機(未圖示)的程序的實行而被實現。此處，在各部中演算或檢測的值存儲在RAM中。RAM中記入作為第2供給路徑58 備有的壓力傳感器43的傳感器值的傳感器信息、或啟動內燃機5的按鍵開關的通斷、燃料 噴射量、噴射時間、以及內燃機5的轉速Ne相關的信息等。另外，在RAM中預存儲比大氣壓I^air還低的多個閾值Pl P3(P1 < P2 < P3 < Pair)。這種閾值Pl P3用於堵塞判定部66中的還原劑噴射閥34的堵塞判定。另外，泵驅動控制部61在內燃機5運轉時基於壓力傳感器43的傳感值進行泵41 的輸出的反饋控制，以使第2供給路徑58內的壓力值維持在目標值。而且，泵驅動控制部61在內燃機5停止、接收由運轉狀態判斷部64生成的減壓開 始信號Sp時，以預定的規定輸出進行泵41的驅動控制。另外，還原劑噴射閥工作控制部62對還原劑噴射閥34輸出控制信號，使在內燃機 5運轉時，基於關於廢氣溫度Tgas、選擇還原催化劑20溫度Teat、選擇還原催化劑20的下 遊側的NOx濃度Nnox、還有內燃機5的轉速Ne的信息等算出還原劑的目標噴射量，並達到 目標噴射量。而且，還原劑噴射閥工作控制部62在內燃機5停止、接收由運轉狀態判斷部64生 成的減壓開始信號Sp時，對還原劑噴射閥34輸出用於將還原劑噴射閥34開閥的控制信號。另外，減壓處理控制部63包括檢測內燃機5的停止的運轉狀態判斷部64，以及將 還原劑的流通方向切換成順方向或逆方向的某一方向的恢復閥控制部65。另外，運轉狀態判斷部64為了檢測內燃機5的停止而例如檢測啟動內燃機5的按 鍵開關從開啟到關閉。而且，當運轉狀態判斷部64檢測到按鍵開關的斷開信號時，對泵驅動控制部61、 還原劑噴射閥工作控制部62、恢復閥控制部65及堵塞判定部66輸出減壓開始信號Sp。
此外，也可以設置用於實行減壓處理的獨立的開關，替代運轉狀態判斷部64而設 置檢測開關信號的部分，當內燃機5停止後且開關接通時輸出減壓開始信號Sp。另外，恢復閥控制部65向恢復閥44輸出用於將還原劑的流通方向切換成順方向 或逆方向的某一方向的信號Sr。而且，恢復閥控制部65在內燃機5的通常運轉時將還原劑的流通方向維持在順方 向，另一方面，在接收減壓開始信號Sp時將還原劑的流通方向切換成逆方向。另外，堵塞判定部66在接收減壓處理開始信號Sp時，進行由壓力傳感器43檢測 的第2供給路徑58內的壓力值Pv與存儲在RAM中的多個閾值Pl P3的比較。在本實施方式的堵塞判定部66連接有計時器，能夠進行從開始減壓處理的時間 點為起點的測量時間t超過預設定的讀取待機時間tw時所檢測出的壓力值Pv與多個閾值 Pl P3的比較。另外，本實施方式中，不是為了進行還原劑的堵塞判定而有意實施減壓處理，而是 利用實施還原劑的淨化控制的時機進行還原劑噴射閥34的堵塞判定。此時，由於淨化處理時的泵41的輸出為一定，因此經由噴孔導入第2供給路徑58 的氣體的量隨還原劑噴射閥34有無堵塞而不同。即，減壓處理開始後的第2供給路徑58內的壓力的推移因還原劑噴射閥34有無 堵塞而不同。而且，堵塞判定部66能夠通過判定壓力值Pv與多個閾值Pl P3的大小關係，而 判定還原劑噴射閥34的堵塞程度。從而，本實施方式中，例如能夠以完全堵塞狀態、重度堵塞狀態、輕度堵塞狀態、無 堵塞狀態的四個階段而判定還原劑噴射閥34的堵塞程度。雖然用於該堵塞判定的閾值的個數並不受限制，但通過增加存儲在RAM中的閾值 的個數，能夠更細緻地判定堵塞程度。因此，閾值Pl P3的間隔既可以是等間隔，也可以 是各自的間隔不同。另一方面，即使存儲在RAM中的閾值只有一個，也能夠進行堵塞判定。在這種情況下，例如，如果對多個閾值Pl P3中的最小的閾值Pl與壓力值Pv的 大小關係進行判定，則能夠判定還原劑噴射閥34是否為完全堵塞狀態。另外，關於上述讀取待機時間tw，在本實施方式的堵塞判定部66中，為使第2供給 路徑58內的壓力的推移穩定而設定了必要的時間。由此，能夠正確得到與還原劑噴射閥34的堵塞程度相對應的壓力值Pv，並且能夠 高精度地實施還原劑噴射閥34的堵塞判定。此外，對於堵塞判定部66的判定方法，例如可以在接收減壓開始信號Sp之後，持 續監視第2供給路徑58內的壓力值Pv的推移，將壓力下降速度與閾值進行比較。另外，也可通過將求得的經過規定時間後的壓力值Pvn與前一次的內燃機停止時 檢測的壓力值Pvlri之間的差與閾值進行比較，判定還原劑噴射閥34的堵塞。S卩，若是與前 次值進行比較的方法，則能夠排除還原劑噴射閥34的時間推移的劣化的影響，而正確判斷 還原劑噴射閥34的堵塞程度。進而，在讀取用於還原劑噴射閥34的堵塞判定的壓力值Pv之前待機的時間的起 算點除了開始減壓處理的時間點之外，也能夠採用例如第2供給路徑58內的壓力值Pv比大氣壓還低的時間點。3.還原劑噴射閥的異常檢測方法其次，參照圖3的時序圖及圖4的控制流程，對由本實施方式的異常檢測裝置60 進行的還原劑噴射閥34的異常檢測方法的一例進行詳細說明。(1)時序3表示由壓力傳感器43檢測的第2供給路徑58內的壓力值Pv隨時間推移的 變化。圖3中，縱軸定為以大氣壓I^air為基準的相對壓力，大氣壓I^air及多個閾值Pl P3 (Pl < P2 < P3 < Pair)用虛線表示。另外，實線A表示壓力值Pv隨時間推移的變化，單 點劃線B表示當還原劑噴射閥34完全沒有堵塞時的壓力值Pv隨時間推移的變化。在t0時間點內燃機5停止後，在tl時間點開始減壓處理並再次啟動計時器。此 外，本實施方式中，從內燃機5停止的時間點t0經過了規定時間後開始減壓處理，但也可在 內燃機5停止的同時開始減壓處理。減壓處理開始的tl的時間點以後，還原劑被回收至還原劑貯藏箱31，並且氣體經 由還原劑噴射閥34的噴孔被吸引，成為第2供給路徑58內被氣體置換的狀態。從而，由於還原劑噴射閥34的噴孔極其小，成為氣體成分被吸引到第2供給路徑 58內的阻礙，所以無論還原劑噴射閥34有無堵塞，在t2的時間點，第2供給路徑58內的壓 力值Pv變得比大氣壓還低。但是，由於與還原劑噴射閥34的噴孔有無堵塞相對應地在從噴孔吸引的氣體的 吸引量上產生差異，所以在t3的時間點，在還原劑噴射閥34中產生了堵塞的情況(實線 A)，和還原劑噴射閥34未產生堵塞的情況(單點劃線B)下，在壓力上開始產生差異。由於泵41以規定的輸出被控制，所以在t4時間點以後，壓力值Pv被相應於還原 劑噴射閥34的堵塞程度的值維持。之後，在t5的時間點，以開始減壓處理的時間點tl啟動的計時器的計時值t超過 讀取待機時間tw。通過在該t5的時間點檢測的壓力值Pv，判定還原劑噴射閥34的堵塞程度。圖3 的實線例中，判定為還原劑噴射閥34完全堵塞。(2)異常檢測的控制流程在異常檢測方法的控制流程中，首先，當在步驟Sll中檢測到內燃機5停止時，則 在步驟S12中切換還原劑的流通方向並開始減壓處理，同時在步驟S13中將還原劑噴射閥 ；34開閥，在步驟S14中啟動計時器。在如此進行還原劑的淨化控制中，在步驟S15中判斷計 時值t是否超過讀取待機時間tw。在計時值t超過讀取待機時間tw之前重複步驟S15。在計時值t超過讀取待機時間tw而進入的步驟S16中，讀取壓力傳感器43的傳 感器值，檢測壓力值Pv。而且，在步驟S17中，判斷檢測的壓力值Pv是否小於閾值PI。在 壓力值Pv小於閾值Pl的情況下進入步驟S18，另一方面，在壓力值Pv為閾值Pl以上的情 況下進入步驟S19。在步驟S18中判定還原劑噴射閥34為完全堵塞狀態。在壓力值Pv為閾值Pl以上的情況下進入的步驟S19中，判斷壓力值Pv是否小於 閾值P2。在壓力值Pv小於閾值P2的情況下進入步驟S20，另一方面，在壓力值Pv為閾值 P2以上的情況下進入步驟S21。在步驟S20中判定還原劑噴射閥34為重度堵塞狀態。在壓力值Pv為閾值P2以上的情況下進入的步驟S21中，判斷壓力值Pv是否小於閾值P3。在壓力值Pv小於閾值P3的情況下進入步驟S22，另一方面，在壓力值Pv為閾值 P3以上的情況下進入步驟S23。在步驟S22中判定還原劑噴射閥34為輕度堵塞狀態，在步 驟S23中判定還原劑噴射閥34未產生堵塞。在步驟S18、步驟S20、步驟S22、步驟S23中判定還原進噴射閥34的堵塞程度後， 結束本程序。雖然沒有圖示，當還原劑噴射閥34處於輕度堵塞狀態或重度堵塞狀態時，通過延 長還原劑噴射閥34的開閥時間或增加還原劑噴射閥34的噴射壓力，能夠進行抑制還原劑 噴射量偏差的控制。另外，當還原劑噴射閥34處於重度堵塞狀態或完全堵塞狀態時，通過 啟動用於促進還原劑噴射閥34的更換的警示燈，並且外加內燃機5的輸出限制而促進還原 劑噴射閥；34的更換。如果是以上說明的還原劑噴射閥34的異常檢測裝置及異常檢測方法，則基於氣 體成分佔據第2供給路徑58內大部分的狀態下的第2供給路徑58內的壓力，進行還原劑 噴射閥34的堵塞判定。即使第2供給路徑58內殘留微量的還原劑，通過壓縮率明顯小於 氣體成分的該還原劑，第2供給路徑58內的壓力不會受到大的影響。從而，能夠高精度地 檢測還原劑噴射閥34的堵塞程度。另外，即使在如本實施方式的還原劑噴射裝置30那樣設有節流孔45及單向閥46 的循環路徑59與第2供給路徑58相連的情況下，也在截斷節流孔45及單向閥46內的還 原劑的移動的狀態下進行還原劑噴射閥34的堵塞判定。由此，消除了因節流孔45及單向 閥46的偏移而第2供給路徑58內的壓力受到影響。從而，與以向第2供給路徑58加壓供 給還原劑的狀態實施還原劑噴射閥的堵塞判定的情況相比，高精度地檢測出還原劑噴射閥 34的堵塞。[第2實施方式]本發明的第2實施方式是還原劑噴射閥的異常檢測方法，由於檢測還原劑噴射裝 置中的還原劑噴射閥的堵塞，所述原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送還原劑的 泵、向內燃機的排氣管內噴射由泵壓送的還原劑的還原劑噴射閥、連接泵及還原劑噴射閥 的供給路徑、以及設置在供給路徑的壓力傳感器，通過對供給路徑內進行減壓處理，能夠將 排氣管內的氣體經由還原劑噴射閥的噴孔吸引到供給路徑內，所述還原劑噴射閥的異常檢 測方法特徵在於，使用減壓處理開始後由壓力傳感器檢測的壓力值，判定在還原劑噴射閥 中是否產生了堵塞。此外，本發明的第2實施方式的還原劑噴射閥的異常檢測方法中進行還原劑噴射 閥的堵塞判定的時期與第1實施方式不同。S卩，第2實施方式的異常檢測裝置基本上與第1實施方式的控制裝置具有相同的 結構，另一方面，減壓處理控制部的運轉狀態判斷部及堵塞判定部不同。更具體地說，本實施方式的減壓處理控制部中，運轉狀態判斷部檢測內燃機5的啟動。例如，檢測啟動內燃機5按鍵開關從接通到斷開。另外，當運轉狀態判斷部接收到內燃機5啟動的信號時，相對於泵驅動控制部、還 原劑噴射閥工作控制部、恢復閥控制部及堵塞判定部輸出減壓開始信號Sp。另外，堵塞判定部基本上與第1實施方式的控制裝置同樣地實行堵塞判定，但由12於本實施方式中是在內燃機5啟動時實施還原劑噴射閥的堵塞判定的方式，因此為了在 堵塞判定結束後迅速地開始通常的還原劑噴射控制，堵塞判定部相對於恢復閥控制部等輸 出診斷結束信號。S卩，本實施方式中，在內燃機5啟動前，利用第2供給路徑58內由氣體成分(空氣 或廢氣等)佔據的狀態，在內燃機5啟動時進行還原劑噴射閥34的堵塞判定。從而，因液體還原劑而產生的壓力變動的影響被排除，能夠進一步高精度地進行 還原劑噴射閥34的堵塞判定。此外，開始減壓處理後的具體的控制流程由於與在第1實施方式中說明的內容相 同，因此這裡省去其說明。
權利要求
1.一種還原劑噴射閥的異常檢測裝置，用於檢測還原劑噴射裝置中的還原劑噴射閥 的堵塞，所述還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送所述還原劑的泵、向內燃機 的排氣管內噴射由所述泵壓送的所述還原劑的還原劑噴射閥、連接所述泵及所述還原劑噴 射閥的供給路徑、以及設置在所述供給路徑上的壓力傳感器，通過對所述供給路徑內進行 減壓處理，能夠將所述排氣管內的氣體經由所述還原劑噴射閥的噴孔吸引到所述供給路徑 內；所述還原劑噴射閥的異常檢測裝置的特徵在於，設有堵塞判定部，使用所述減壓處理開始後由所述壓力傳感器檢測的壓力值，判定在 所述還原劑噴射閥中是否產生了堵塞。
2.如權利要求1所述的還原劑噴射閥的異常檢測裝置，其特徵在於，當所述減壓處理 開始後經過了規定時間後的所述壓力值小於預定的閾值時，所述堵塞判定部判定所述還原 劑噴射閥中產生了堵塞。
3.如權利要求2所述的還原劑噴射閥的異常檢測裝置，其特徵在於，所述堵塞判定部 通過將所述壓力值與多個閾值進行比較來判定所述還原劑噴射閥的堵塞程度。
4.如權利要求1所述的還原劑噴射閥的異常檢測裝置，其特徵在於，所述減壓處理在 所述內燃機停止時進行，並且是用於回收所述供給路徑內殘留的所述還原劑的淨化處理。
5.如權利要求1所述的還原劑噴射閥的異常檢測裝置，其特徵在於，所述減壓處理在 所述內燃機啟動時進行。
6.如權利要求1所述的還原劑噴射閥的異常檢測裝置，其特徵在於，所述還原劑噴射 裝置是尿素SCR。
7.—種還原劑噴射閥的異常檢測方法，用於檢測還原劑噴射裝置中的還原劑噴射閥 的堵塞，所述還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送所述還原劑的泵、向內燃機 的排氣管內噴射由所述泵壓送的所述還原劑的還原劑噴射閥、連接所述泵及所述還原劑噴 射閥的供給路徑、以及設置在所述供給路徑上的壓力傳感器，通過對所述供給路徑內進行 減壓處理，能夠將所述排氣管內的氣體經由所述還原劑噴射閥的噴孔吸引到所述供給路徑 內；所述還原劑噴射閥的異常檢測方法的特徵在於，使用所述減壓處理開始後由所述壓力傳感器檢測的壓力值，判定在所述還原劑噴射閥 中是否產生了堵塞。
8.一種內燃機的排氣淨化裝置，具備還原劑噴射閥的異常檢測裝置，其特徵在於，所 述還原劑噴射閥的異常檢測裝置用於檢測還原劑噴射裝置中的還原劑噴射閥的堵塞，所述 還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送所述還原劑的泵、向內燃機的排氣管內噴 射由所述泵壓送的所述還原劑的還原劑噴射閥、連接所述泵及所述還原劑噴射閥的供給路 徑、以及設置在所述供給路徑上的壓力傳感器，通過對所述供給路徑內進行減壓處理，能夠 將所述排氣管內的氣體經由所述還原劑噴射閥的噴孔吸引到所述供給路徑內；該異常檢測裝置中設有堵塞判定部，使用所述減壓處理開始後由所述壓力傳感器檢測 的壓力值，判定在所述還原劑噴射閥中是否產生了堵塞。
全文摘要
本發明提供能夠高精度地檢測還原劑噴射閥的堵塞的異常檢測裝置和異常檢測方法、以及內燃機的排氣淨化裝置。在用於檢測還原劑噴射裝置中的還原劑噴射閥的堵塞的異常檢測裝置等中設有堵塞判定部，該堵塞判定部使用減壓處理開始後由壓力傳感器檢測的壓力值，判定在還原劑噴射閥中是否產生了堵塞。其中，還原劑噴射裝置具備容納還原劑的貯藏箱、壓送還原劑的泵、向內燃機排氣管內噴射由泵壓送的還原劑的還原劑噴射閥、連接泵及還原劑噴射閥的供給路徑、以及設置在供給路徑上的壓力傳感器，通過對供給路徑內進行減壓處理，能夠將排氣管內的氣體經由還原劑噴射閥的噴孔吸引到供給路徑內。
文檔編號F16K37/00GK102052513SQ201010531600
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月29日 優先權日2009年10月30日
發明者大野成弘 申請人:博世株式會社