还原剂路径的堵塞判定装置以及还原剂路径的堵塞判定方法

专利名称：还原剂路径的堵塞判定装置以及还原剂路径的堵塞判定方法
技术领域：
本发明涉及一种排气净化系统中的还原剂路径的堵塞判定装置以及 还原剂路径的堵塞判定方法。特别是涉及一种具有用于将还原剂保持为低 温的返回路径的排气净化系统中的路径的堵塞判定装置以及还原剂路径 的堵塞判定方法。
背景技术：
以往，在从柴油发动机等的内燃机排出的排气中含有可能会影响环境
的氮氧化物(以下称为NO,)。作为用于净化该NO,的排气净化系统，已知 有将尿素溶液作为还原剂喷射混合至排气中且通过催化剂选择地还原净 化NO,的排气净化系统(SCR系统)。
在此，在将尿素溶液作为还原剂使用时，尿素溶液若变为既定的范围 内的温度状态下就会产生水解作用而结晶化，有可能在还原剂供给路径及 喷射喷嘴中发生堵塞。因此，公知有如下的削减N0，排出的装置及方法(参 照专利文献1),如图8所示，作为将尿素溶液供给至排气通路420中的 机构而使用喷射器432,具有将尿素溶液从贮藏容器430经由管路431供 给至喷射器432的机构、和将尿素溶液从喷射器432返回至贮藏容器430 的机构，为了充分低地维持尿素溶液的温度而利用足够的供给速度及返回 速度，进行将尿素溶液从喷射器432至贮藏容器430的返回。
专利文献1日本特表2001-518830号公报(全文全图)
但是，近年对于排气的清洁度的规定很严格，要求比以往更加地降低 在排气中含有的N0,的量。在上述那样的排气净化系统中，若在还原剂供 给装置内发生堵塞则不能还原排气中的NO N0,有可能直接4皮排放至空气 中，所以正确地判定在还原剂供给装置内是否发生堵塞的方法是十分必要 的。
在专利文献l中公开的削减NO,排出的装置中，虽然不易产生由于尿 素溶液的水解作用导致的堵塞，但是也不是完全没有发生堵塞的可能，此 外，即使没有尿素溶液的水解作用，也有可能由于排气中的灰尘等导致发 生堵塞。因此，在还原剂供给装置内发生堵塞时，正确地检测出堵塞的方此外，在还原剂的供给管路或返回管路中发生堵塞时，若不清楚在哪 一个管路中发生堵塞，则结果必须检查或修理更换各个线路，有可能使效 率恶化.

发明内容
因此，本发明的发明者经过努力研究发现，在具有供给管路及返回管
路的排气净化系统中，通过检测泵的驱动DUTY的异常并观察在既定状态 下的供给管路内的压力变化，能够解决这样的问题，从而完成了本发明.
即，本发明的目的在于提供一种还原剂路径的堵塞判定装置以及还原 剂路径的堵塞判定方法，在供给管路及返回管路的任意位置发生堵塞时， 能够正确地检测出堵塞且推定堵塞位置，能够使修理更换作业高效化.
根据本发明，目的在于提供一种还原剂路径的堵塞判定装置，是排气 净化系统中的还原剂路径的堵塞判定装置，所述排气净化具有用于压送还 原从内燃机排出的排气中的NO,用的还原剂的泵、用于将从泵压送的还原 剂供给至排气通路的还原剂喷射阀、配设在泵及还原剂喷射阀之间的第1 还原剂路径、用于检测第l还原剂路径内的压力的压力传感器、与还原剂 喷射阀连接而用于使还原剂循环的第2还原剂路径，该还原剂路径的堵塞 判定装置的特征为，具有泵驱动控制机构，DUTY控制泵以便将由压力 传感器检测出的值维持为既定的值；驱动DUTY判定机构，判别泵的驱动 DUTY是否不足既定的阈值；压力降低量运算机构，用于在泵的驱动DUTY 被判别为不足阈值时，在将泵停止并将还原剂喷射阀完全打开之后，算出 在既定时间内由压力传感器检测出的压力值所降低的压力降低量；堵塞判 定机构，根据由压力降低量运算机构算出的压力降低量来判别在第1还原 剂路径或第2还原剂路径中是否发生堵塞，从而能够解决上述的问题。
此外，在构成本发明的还原剂路径的堵塞判定装置时，优选泵驱动检 测机构在还原剂喷射阀打开至既定的开度以上的状态时，判别泵的驱动 DUTY是否是既定的阈值以上。
此外，在构成本发明的还原剂路径的堵塞判定装置时，优选堵塞判定 机构在由压力降低量运算机构算出的压力降低量不足既定的基准值时，判 定在第l还原剂路径中发生堵塞。
此夕卜，在构成本发明的还原剂路径的堵塞判定装置时，优选泵驱动检测机构在还原剂喷射阀被关闭而还原剂为能够经由第2还原剂路径循环 的状态时，判别泵的驱动DUTY是否是既定的阈值以上。
此外，在构成本发明的还原剂路径的堵塞判定装置时，优选堵塞判定 机构在由压力降低量运算机构算出的压力降低量为既定的基准值以上时 判定第2还原剂路径堵塞，在不;L基准值时判定第l还原剂路径堵塞.
此外，本发明的其他方式是一种还原剂路径的堵塞判定方法，是排气 净化系统中的还原剂路径的堵塞判定方法，所述排气净化系统具有用于压 送还原从内燃机排出的排气中的NO,用的还原剂的泵、用于将从泵压送的 还原剂供给至排气通路的还原剂喷射阀、配设在泵及还原剂喷射阀之间的 第l还原剂路径、用于检测第l还原剂路径内的压力的压力传感器、与还 原剂喷射阀连接且用于使还原剂循环的第2还原剂路径，该还原剂路径的 堵塞判定方法的特征为，DUTY控制泵的驱动以便将由压力传感器检测出 的值维持为既定的值，且包括下述工序判别泵的驱动DUTY是否不足既 定的阈值的工序；在泵的驱动DUTY被判别为不足既定的阈值时将泵停止 并将还原剂喷射阀完全打开，并且算出在既定时间内由压力传感器检测出 的第l还原剂路径内的压力值所降低的压力降低量的工序；根据算出的压 力降低量判别在第1还原剂路径或第2还原剂路径中是否发生堵塞的工 序。
此外，在实施本发明的还原剂路径的堵塞判定方法时，优选在配设在 排气通路中的NOx催化剂的温度为既定的基准值以上时进行堵塞判定。
此外，本发明的另一其他方式是一种还原剂路径的堵塞判定装置，是 排气净化系统中的还原剂路径的堵塞判定装置，所述排气净化系统具有用 于压送还原从内燃机排出的排气中的NO,用的还原剂的泵、用于将从泵压 送的还原剂供给至排气通路的还原剂喷射阀、配设在泵及还原剂喷射阀之 间的第l还原剂路径、用于检测第l还原剂路径内的压力的压力传感器， 该还原剂路径的堵塞判定装置的特征为，具有泵驱动控制机构，DUTY 控制泵以便将由压力传感器检测出的值维持为既定的值；驱动DUTY判定 机构，判别泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值；压力降低量运算机构， 用于在泵的驱动DUTY被判别为不足阈值时，在将泵停止并将还原剂喷射 阀完全打开之后，算出在既定时间内由压力传感器检测出的压力值所降低 的压力降低量；堵塞判定机构，根据由压力降低量运算机构算出的压力降 低量判别在第l还原剂路径中是否发生堵塞。此外，本发明的另一其他方式是一种还原剂路径的堵塞判定方法，是 排气净化系统中的还原剂路径的堵塞判定方法，该排气净化系统具有用于
压送还原从内燃机排出的排气中的NO,用的还原剂的泵、用于将从泵压送 的还原剂供给至排气通路的还原剂喷射阀、配设在泵及还原剂喷射阀之间 的第l还原剂路径、用于检测第l还原剂路径内的压力的压力传感器，该 还原剂路径的堵塞判定方法的特征为，DUTY控制泵的驱动以便将由压力 传感器检测出的值维持为既定的值，且包括下述工序判别泵的驱动DUTY 是否不足既定的阈值的工序；在泵的驱动DUTY被判别为不足既定的阈值 时将泵停止并将还原剂喷射阀完全打开，并且算出在既定时间内由压力传 感器检测出的第l还原剂路径内的压力值所降低的压力降低量的工序；根 据算出的压力降低量判别在笫1还原剂路径中是否发生堵塞的工序。
根据本发明的还原剂路径的堵塞判定装置，在泵未示出预定的驱动 DUTY时使其移行至检验模式，并检测将泵停止并将还原剂喷射阀完全打 开时的由泵通向还原剂喷射阀的第l还原剂路径内的压力变化，从而能够 推定在第l还原剂路径或者第2还原剂路径的任意位置是否发生堵塞。从 而，能够省略堵塞位置的特定作业或减少修理更换的部件个数，能够实现 保养作业的高效化.
此外，在本发明的还原剂路径的堵塞判定装置中，检测将还原剂喷射 阀打开至既定的开度以上时的泵的驱动DUTY的异常，从而能够判别第1 还原剂路径的堵塞的可能。
此外，在本发明的还原剂路径的堵塞判定装置中，在既定的状态下判 别第1还原剂路径内的压力降低量是否是既定的基准值以上，从而能够更 正确地推定第l还原剂路径中的堵塞.从而，能够选择有可能堵塞的第1 还原剂路径而正确地进行修理、更换。
此外，在本发明的还原剂路径的堵塞判定装置中，检测还原剂喷射阀 被关闭且还原剂为能够循环的状态下的泵的驱动DUTY的异常，从而能够 判别第l还原剂路径及第2还原剂路径的任意位置中的堵塞的可能。
此外，在本发明的还原剂路径的堵塞判定装置中，在既定的状态下判 别第1还原剂路径内的压力降低量是否是既定的基准值以上，从而能够更 正确地推定第l还原剂路径或第2还原剂路径的堵塞。从而，能够选择有 可能堵塞的第1还原剂路径或第2还原剂路径而正确地进行修理、更换。
此外，根据本发明的还原剂路径的堵塞判定方法，在泵未示出希望的驱动DUTY时使其移行至检验模式，且检测将泵停止并将还原剂喷射阀完 全打开时的由泵通向还原剂喷射阀的第l还原剂路径内的压力变化，从而 能够推定在第1还原剂路径或者第2还原剂路径的任意位置是否发生堵 塞。从而，能够省略堵塞位置的特定作业或减少修理更换的部件个数，能 够实现保养作业的高效化。
此外，在本发明的还原剂路径堵塞判定方法中，在NO，催化剂温度为 既定范围的温度的状态下进行堵塞判定，从而即使在检验时增加还原剂的 喷射量的情况下，能够减少还原剂未被用于还原反应而被排放至空气中的 氨的量.
此外，根据本发明的其他的还原剂路径的堵塞判定装置及堵塞判定方 法，在泵未示出预定的驱动DUTY时使其移行至检验模式，且检测将泵停
止并将还原剂喷射阀完全打开时的由泵通向还原剂喷射阀的第1还原剂 路径内的压力变化，从而能够推定在第l还原剂路径中是否发生堵塞。从 而，能够省略堵塞位置的特定作业或减少修理更换的部件个数，能够实现 保养作业的高效化。


图l是表示本发明的第1实施方式中的排气净化系统的构成例的图. 图2是用于说明第1实施方式中的还原剂路径的堵塞判定装置的构成 例的框图。
图3是表示第1实施方式中的还原剂路径的堵塞判定方法的一例的流 程图。
图4是表示本发明的第2实施方式中的排气净化系统的构成例的图。 图5是表示第2实施方式中的还原剂路径的堵塞判定方法的一例的流 程图。
图6是表示本发明的第3实施方式中的排气净化系统的构成例的图。 图7是用于说明第3实施方式中的还原剂路径的堵塞判定装置的构成 例的框图。
图8是表示以往的排气净化系统的构成的图。
具体实施例方式
以下，参照附图具体地说明本发明的还原剂路径的堵塞判定装置以及堵塞判定方法的实施方式.但是所述的实施方式表示了本发明的一个方式，并 不用于限定本发明，能够在本发明的范围内任意地进行变更，
另外，在各个图中，标注相同符号的部件表示相同的部件，适宜地省略 说明。
1.还原剂路径的堵塞判定装置
(1 )排气净化系统的整体构成 首先，参照图1说明具有本实施方式的还原剂路径的堵塞判定装置的排 气净化系统(以下，有时称为"系统"。)的构成例。
图1所示的排气净化系统10中，将尿素水溶液作为还原剂而使用，使 排气与还原剂一起通过NO,催化剂13而选择地还原NO:.该排气净化系统10 被配设在与内燃机连接的排气通路ll的中途，具有还原剂供给装置20，该 还原剂供给装置20具有用于选择地还原含在排气中的NO,的NO,催化剂13、 和在NO,催化剂13的上游侧用于将还原剂喷射至排气通路11中的还原剂喷 射阀31。此外，在排气通路ll的NO,催化剂13的上游側以及下游侧分别配 置有温度传感器15、16，并且在N(^催化剂13的下游側配置有NO,传感器17。 其中，冊,催化剂13及温度传感器15、 16、 NO,传感器17的构成并不被特别 地限定，能够使用公知的部件。
此外，还原剂供给装置20具有喷射组件30，具有还原剂喷射阀31; 贮藏容器50，贮藏还原剂；泵组件40，具有对于还原剂喷射阀31压送贮藏 容器50内的还原剂的泵41;控制单元60(以下称为"DCU: Dosing Control Unit"。)，用于控制从还原剂喷射岡31喷射的还原剂的喷射量，进行喷射组 件30及泵组件40的控制。此外，借助第1供给路径(第1还原剂路径)58 连接泵组件40和喷射组件30，借助第2供给路径57连接贮藏容器50和泵 组件40，进而借助循环路径(第2还原剂路径)59连接喷射組件30和贮藏 容器50。
此外，在图1所示的排气净化系统10的例中，DCU60与CAN( Controller Aria Network) 65连接，在该CAN65上连接有用于控制内燃机的运转状态的 控制单元(以下有时称为"ECU: Engine Control Unit"。 ) 70,不仅写入以 燃料喷射量及喷射时机、转速等为首的关于内燃机的运转状态的信息，也写 入排气净化系统所具备的所有传感器等的信息。此外，在CAN65中能够判别 输入的信息值是否在CAN65的规格范围内。并且，与CAN65连接的DCU60能
10够读取CAN65上的信息，并且能够将信息输出至CAN65上。
另外，在本实施方式中，ECU70和DCU60由分别的控制单元构成，经由 CAN65能够进行信息的交换，但这些ECU70和DCU60也可以由一个控制单元 构成，
在贮藏容器50中具有用于检测容器内的还原剂的温度的温度传感器51 及用于检测还原剂的残量的水平传感器55、用于检测还原剂的粘度及浓度等 的品质的品质传感器53，将由这些传感器检测的值作为信号输出且写入至 CAN60上。这些传感器能够适宜地使用公知的部件，
另外，本发明的排气净化系统将尿素水溶液作为还原剂而使用.
此外，泵组件40，在将还原剂供给至还原剂喷射阀31的路径上具有 泵41;压力传感器43，用于检测泵41的下游側的笫l供给路径58内的压 力(以下有时称为"还原剂的压力"，)；温度传感器45，用于检测被压送的 还原剂的温度；异物收集过滤器47，配置在泵41的下游側的笫1供给路径 58的中途；压力控制阀49，在泵41的下游侧的还原剂的压力超过既定值时 令还原剂的一部分从泵41的下游侧返回至上游側而使压力降低.
其中，泵41由电动齿轮泵构成，利用从DCU60送出的信号而被DUTY 控制。该泵41的驱动DUTYM馈控制，以将由压力传感器43检测出的第1 供给路径58内的压力值维持为既定的值。即，在使第1供给路径58内的压 力降低的状态下，进行控制以使泵41的驱动DUTY增大，在使第1供给路径 58内的压力上升的状态下，进行控制以使泵41的驱动DUTY减小。
另外，所谓"泵的驱动DUTY"，意思是在PWM( pulse width modulation) 控制中每一个周期所占据的泵的驱动时间的比例。
此外，压力传感器43及温度传感器45能够适宜地使用公知的部件。将 由这些传感器检测的值作为信号而输出，并写入至CAN60上。进而，压力控 制阀49并不被限定，例如能够使用公知的单向阀等。
此外，在令泵组件40的还原剂从还原剂喷射阀31返回至贮藏容器50 的循环路径59的中途，配置有能够对应于返回至贮藏容器50的还原剂的流 量而调节开度的回流阀71。该回流阀71，在基于还原剂喷射阀31的喷射量 多时由于喷射前的还原剂暴露于高温的可能性低，减小其开度，从而，能够 更低地确保泵41的驱动DUTY,且能够降低能量的损失。另一方面，在基于 还原剂喷射阀31的喷射量少时由于喷射前的还原剂滞留而暴露于高温的可 能性高，增大回流阀71的开度。作为能够使用的回流阀71例如例举了电磁阀，
此外，喷射组件30具有贮留室33，贮留从泵组件40侧被压送来的 还原剂；还原剂喷射阀31，与贮留室33连接；温度传感器37，配置在贮留 室33的下游侧.
还原剂喷射阀31例如由借助DUTY控制而控制开阀的ON-OFF的ON-OFF 阀构成。此外，从泵组件40被压送来的还原剂在既定的压力下被积存在贮 留室33中，在基于从DCU60送出的控制信号而打开还原剂喷射阀31时将还 原剂喷射至排气通路ll中。
另外，也能够省略喷射组件30所具备的温度传感器37.
此外，配设在喷射组件30和贮藏容器50之间的循环路径59,为了使 被泵组件40压送的还原剂中从喷射组件30的还原剂喷射阀31喷射的还原 剂以外的还原剂回流至贮藏容器50而配置，以使其不会受排气热等的影响 而暴露在高温中。为了控制经由该循环路径59返回至贮藏容器50的还原剂 的量，在循环路径59的中途配置有上述的回流阀71。
此外，DCU60能够根据存在于CAN65上的各种信息而进行还原剂喷射阀 31的动作控制，以便将适当的量的还原剂喷射至排气通路ll中。此外，本
时简称^ "堵i 判定装置"D)、的功能:、、' 、
该DCU60，以由4^知的结构构成的^t型计算机为中心而构成，在图1中， 对于有关还原剂喷射阀31的动作控制以及泵41的驱动控制、还原剂路径的
堵塞判定的部分，示出了由功能框图表示的构成例。
即，本发明的实施方式中的DCU6Q的主要构成元件包括CAN信息取出 生成部(在图1中标记为"CAN信息取出生成")、还原剂路径堵塞判定部(在 图1中标记为"Udp堵塞判定")、泵驱动控制部(在图1中标记为"泵驱动 控制")、还原剂喷射阀动作控制部(在图l中标记为"Udv动作控制")、回 流阀驱动控制部(在图1中标记为"Rtv动作控制")、RAM (Random Access Memory)等。并且，这些各个部件具体而言借助基于微型计算机(未图示) 的程序的执行而实现。
CAN信息取出生成部，以关于第1供给路径58内的还原剂的压力的信 息为首，读取存在于CAN65上的信息并输出至各个部件。
此外，泵驱动控制部，继续读取从CAN信息生成部输出的有关第l供给 路径58内的还原剂的压力的信息，且根据该压力信息而反馈控制泵41，将第1供给路径58、循环路径59以及贮留室33内的还原剂的压力维持在大致 t定的状态下，本实施方式的排气净化系统的泵41是电动泵，因此在输出 的压力值比目标值低时，为了使压力上升而进行控制以使电动泵41的驱动 DUTY增大，相反地，在输出的压力值超过目标值时，为了使压力降低而进行 控制以使电动泵41的驱动DUTY减小，
还原剂喷射阀动作控制部构成为，读M CAN信息取出生成部输出的关 于贮藏容器50内的还原剂的信息及关于排气温度、N0,催化剂温度、在N0: 催化剂下游侧的肌浓度的信息，以及关于内燃机的运转状态的信息等，生 成控制信号，该控制信号用于将为了还原排气中的NO,而必需量的还原剂从 还原剂喷射阀31喷射，并将该控制信号输出至用于^t作还原剂喷射阀31的 还原剂喷射岡操作装置(在图1中标记为"Udv操作装置"，)67及回流阀驱 动控制部、还原剂路径堵塞判定部.此外，该还原剂喷射阀动作控制部中， 能够进行指示给还原剂喷射阀操作装置67的还原剂的喷射指示量(以下有 时简称为"还原剂喷射指示量"。)的累计，
另外，还原剂喷射阀动作控制部，除了还原剂喷射阀31的通常的喷射 模式之外，还能够切换为完全关闭模式，即便是在完全关闭模式中，在还原 剂不被实际地喷射的状态时，也进行上述的还原剂喷射指示量的累计。
此外，回流阀驱动控制部构成为，与第l供给路径58以及循环路径59 内的还原剂的温度及从还原剂喷射阀31喷射的喷射指示量相对应地生成回 流阀71的控制信号，且将控制信号输出至用于操作回流阀71的回流阀操作 装置(在图1中标记为"Rtv操作装置"。)69及还原剂路径堵塞判定部。例 如，在从还原剂喷射阀动作控制部输出的还原剂喷射指示值少时及借助泵组 件40以及喷射组件30所具备的温度传感器测定的还原剂的温度表示高值时 等，将回流阀71打开既定程度且使还原剂循环，以便喷射之前的还原剂不 会为高温而产生水解作用，
如下地进行基于该图1所示的构成的排气净化系统10的排气的净化。
在内燃机的运转时，贮藏容器50内的还原剂被泵41抽起且净ita送至喷 射组件30侧。此时，将泵组件40所具备的泵41的下游侧的压力传感器43 的检测值反馈，在检测值不足既定值时提高泵41的输出，另一方面在压力 值超过既定值时借助压力控制阀49进行减压。由此，进行控制以将压送至 喷射组件30侧的还原剂的压力维持为大致一定的值，
此外，从泵组件40压送至喷射组件30的还原剂流入至还原剂的贮留室
1333而被维持为大致一定的压力，且在还原剂喷射阀31打开时总被喷射至排 气通路ll内.另一方面，还原剂一边被回流阀71控制流量一边经由循环路 径59回流至贮藏容器50，因此没有喷射至排气通路11中的还原剂不会滞留 在贮留室33中而暴露在基于排气热的高温中。
在大致一定的压力值下将还原剂贮留在贮留室33中的状态下，DCU60 基于内燃机的运转状态及排气温度、N0,催化剂13的温度、在N0,催化剂13 的下游侧测定的没有被还原地通过NO,催化剂13的N0,量等的信息，决定应 该喷射的还原剂量，生成与此对应的控制信号而输出至还原剂喷射阀操作装 置67。并且，借助还原剂喷射阀操作装置67进行还原剂喷射阀31的DUTY 控制，将适当量的还原剂喷射至排气通路ll中。被喷射至排气通路ll中的 还原剂在与排气混合的状态下流入至NO,催化剂13,用于包含在排气中的NO, 的还原反应，如此能够进行排气的净化。 (2 )堵塞判定装置
在此，本发明的实施方式的DCU60具有还原剂路径堵塞判定部(以下简 称为"堵塞判定部"。)。该堵塞判定部构成为，在泵41的驱动DUTY低于既 定的阈值(有时称为"判定基准值D"。)时，在将泵41的驱动停止且将还原 剂喷射阀31完全打开的状态下，根据从CAN信息生成部输出的还原剂的压 力信息进行后述的既定的运算，判定是否在第1供给路径(第1还原剂路径) 58以及循环路径(第2还原剂路径)59的任意位置上发生堵塞，如图2所 示，该还原剂路径堵塞判定部具有驱动DUTY判定机构(在图2中标记为 "DUTY判定"。)、压力降低量运算机构(在图2中标记为"压力降低量运 算"。)、堵塞判定机构(在图2中标记为"堵塞判定"，)、时间计数器部(在 图2中标记为"时间计数器")。
驱动DUTY判定机构用于将泵的驱动DUTY与既定的阈值进行比较，判别 泵是否被适当地驱动。本实施方式的排气净化系统中，作为影响泵的驱动 DUTY的要素而具有还原剂喷射阀和用于调节还原剂的回流量的回流阀，因此 本实施方式的驱动DUTY判定机构判别还原剂喷射阀的开度是否在规定值以 上，或在回流阀的开度在规定值以上时泵的驱动DUTY是否在阈值以上。
即，在设想为经由还原剂喷射阀或回流阀使高流量的燃料流动的状态 下，在应该压送还原剂的泵41的驱动DUTY并不那么高时，即，在由压力传 感器检测出的压力值被维持在能够喷射控制的最低压力以上时，在控制状态 中产生矛盾，因此判定为在还原剂路径中发生堵塞。此外，压力降低量运算机构，在上述的驱动DUTY的异常检测后，在还 原剂喷射阀为喷射模式的状态下使泵停止，且将还原刑喷射阀完全打开且将 回流阀完全关闭之后，进行满足后述的既定的条件时的压力的开始值(以下， 有时称为"lbint"。)与在经过既定时间后测出的压力值P的差(压力降寸氐 量以下，有时称为"UPD",)的运算，
此外，在本实施方式的DCU中，在堵塞判定部中具备的堵塞判定机构， 判别UPD的值是否在既定的堵塞判定基准值D以下，判定是否在第1供给路 径及循环路径的任意位置发生堵塞。
此外，在该堵塞判定部上连接有RAM,从CAN信息生成部输出的还原剂 的压力信息在既定的时期中被写入且被存储.具体而言，在停止泵的驱动时 的压力值作为初始值(以下，有时称为"Init",)而被存储之后，在Init 与检测的压力值P的差为既定值N以上时检测的压力值作为开始值(lbint) 而被存储.进而，由压力降低量运算机构运算的压力降低量UPD被存储.
此外，时间计数器部被用于求取还原剂的压力降低量时的时间的计测， 在本实施方式的DCU的例中，能够使计时器l、计时器2动作。
2.堵塞判定方法
接着，参照图3所示的控制流程来说明本实施方式的还原剂路径的堵塞 判定装置中的还原剂路径的堵塞判定方法的程序的一例，另外，该程序可以 一直执行，或者也可以每隔一定时间而执行.
首先，在开始后的步骤SIOO中，判别还原剂喷射阀的开度Udvopn是否 在规定值UdvopnO以上，或判别回流阀的开度Rtvopn是否在规定值RtvopnO 以上。在哪个条件都不满足时返回至开始位置，另一方面，在满足任意M 时进入至步骤SIOI。
在步骤S101中，判别还原剂的压力值P是否在规定值PO以上，在P〈 PO时返回至开始位置，另一方面在P^P0时进入至步骤S102。
接着，在步骤S102中，判别泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值duty0。 在驱动DUTY不足阈值dutyO时在控制状态上有矛盾，有还原剂路径的堵塞 的可能，所以移行至步骤S103之后的检验模式'另一方面，在驱动DUTY在 阈值dutyO以上时，是正常的控制状态而返回至开始位置。
在移行至检验模式的步骤S103中，首先使计时器l动作。接着，在步 骤S104中判别计时器1是否结束，在动作中时进入至步骤S105，判别还原 剂喷射阀的开度Udvopn以及回流阀Rtvopn的开度是否比规定值UdvopnO以及RtvopnO小，或者判别泵的驱动DUTY是否在阈值dutyO以上，或者判别 还原剂的压力值P是否不足规定值PO.在符^H^意条件时，在步骤S106中 将计时器1复位之后返回至开始位置.另一方面，在任意的条件都不符合时 返回至步骤S104，在计时器l结束之前反复进行判别，
在计时器1结束时，在步骤S107中，判别NO,催化剂的温度T是否在 规定值TO以上.在催化剂温度T不足规定值TO时，若增加还原剂的喷射 量，则有可能还原剂没有被用于NOi的还原而直接通过催化剂，因此中断检 验模式返回至开始位置.另一方面，在催化剂温度T在规定值TO以上时， 在步骤S108中将泵停止之后，在步骤S109中将还原剂喷射岡完全打开， 接着在步骤S110中将回流阀完全关闭。
接着，在步骤S111中，将此时的还原剂的压力P作为lbint记录， 并且在步骤S112中使计时器2动作，接着，在步骤S113中在计时器2结 束之前反复进行判别，在计时器2结束时进入至步骤S114。
在步骤S114中，判别在计时器2结束的时刻的还原剂的压力值P与 lbint的差是否在堵塞判定基准值D以上.并且，在还原剂的压力值P与 lbint的差在堵塞判定基准值D以上时，第1供给路径内的还原剂从还原 剂喷射阀喷射，其结果使还原剂的压力降低，在从泵到还原剂喷射阀的第 l供给路径中不会发生堵塞，因此推定循环路径堵塞。另一方面，在还原 剂的压力值P与lbint的差不足堵塞判定基准值D时，虽然将还原剂喷射 阀完全打开但不喷射还原剂，因此推定第1供给路径堵塞。
1.还原剂路径的堵塞判定装置
图4表示具有本实施方式的还原剂路径的堵塞判定装置的排气净化 系统(以下，有时简称为"系统"。)的构成例。
该图4所示的排气净化系统100构成为，具有孔35，从而替代在图1 所示的第1实施方式的排气净化系统10在循环路径59中具有的回流阀71。
即，本实施方式的排气净化系统100中的喷射组件30具有贮留室33， ^留从泵组件40侧被压送来的还原剂；还原剂喷射阀31，与贮留室33连接； 孔35，配设在从贮留室33通向循环路径59的路径的中途；温度传感器37， 配置在孔35的稍前方。孑L 35被配设在贮留室33的下游侧的路径中，从而 在来自还原剂喷射阀31的喷射量少时，即在泵41的驱动DUTY低时，还原 剂为贮留而易于暴露在高温中的状态，但能够不表现孔35的节流效果而将还原剂返回至贮藏容器50，因此能够防止还原剂显著的高温.此外，在来自 还原剂喷射阀31的喷射量多时，降^f氐比循环路径59的孔35更靠上游侧的 贮留室33、第l供给路径58的内压的降低，因此能够更低地抑制泵组件40 的输出.
此外，具有孔35而替代回流阀，随之能省略DCU60的回流阀驱动控制部.
另外，与第l实施方式相同，能够省略喷射组件30所具备的温度传感 器37。
2.堵塞判定方法
接着，参照图5所示的控制流程说明基于本实施方式的还原剂路径的堵 塞判定装置的还原剂路径的堵塞判定方法的程序的一例。另夕卜，该程序可以 一直执行，或者也可以每隔一定时间而执行。
首先，在开始后的步骤S150中，判别还原剂喷射阀的开度Udvopn是否 在规定值UdvopnO以上.在Udvopn不足规定值UdvopnO时返回至开始位置， 另 一方面在Udvopn在规定值Udv叩nO以上时进入至步骤S151,
在步骤S151中，判别还原剂的压力值P是否在规定值PO以上，在P〈 PO时返回至开始位置，另一方面在P^P0时iiA至步骤S152。
接着，在步骤S152中，判别泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值dutyO。 在驱动DUTY不足阈值dutyO时在控制状态上有矛盾，有还原剂路径的堵塞 的可能，所以移行至步骤S153之后的检验模式。另一方面，在驱动DUTY在 阈值dutyO以上时，是正常的控制状态而返回至开始位置。
在移行至检验模式的步骤S153中，首先使计时器l动作，接着，在步 骤S154中判别计时器l是否结束，在动作中时进入至步骤S155，判别还原 剂喷射阀的开度Udvopn是否比规定值UdvopnO小，或者判别泵的驱动DUTY 是否在阈值dutyO以上，或者还原剂的压力值P是否不足规定值PO。在符合 任意条件时，在步骤S156中将计时器1复位之后返回至开始位置。另一方 面，在任意一个条件都不符合时返回至步骤S154,在计时器l结束之前反 复进行判别。
在计时器l结束时，在步骤S157中，判别NO,催化剂的温度T是否在 规定值TO以上。在催化剂温度T不足规定值TO时，若增加还原剂的喷射 量，则还原剂有可能没有被用于NO,的还原而直接通过催化剂，因此中断检 验模式返回至开始位置。另一方面，在催化剂温度T在规定值TO以上时，在步骤S158中将泵停止之后，在步骤S159中将还原剂喷射阀完全打开.
接着，在步骤S160中，将此时的还原剂的压力P作为lbint记录， 并且在步骤S161中使计时器2动作。接着，在步骤S162中在计时器2结 束之前反复进行判别，在计时器2结束时i^A至步骤S163。
在步骤S163中，判别在计时器2结束的时刻的还原剂的压力值P与 lbint的差是否在堵塞判定基准值D以上。并且，在还原剂的压力值P与 lbint的差在堵塞判定基准值D以上时，笫1供给路径内的还原剂从还原 剂喷射阀喷射，其结果使还原剂的压力降低，在从泵到还原剂喷射阀的第 l供给路径中不会发生堵塞，因此推定循环路径堵塞.另一方面，在还原 剂的压力值P与lbint的差不足堵塞判定基准值D时，虽然将还原剂喷射 阀完全打开但不喷射还原剂，因此推定第l供给路径堵塞。
1.排气净化系统的整体构成
具有本实施方式的还原剂路径的堵塞判定装置的排气净化系统与第1 实施方式的排气净化系统相比，还原剂供给装置中的还原剂路径的构成不同。
图6表示本实施方式的排气净化系统110的构成例，还原剂供给装置 120之外的构成要素使用与第1实施方式的排气净化系统的构成要件相同的 部件。
本实施方式的排气净化系统110所具备的还原剂供给装置120具有还 原剂喷射阀131;贮藏容器150,贮藏还原剂；泵组件140，具有将贮藏容器 150内的还原剂压送至还原剂喷射阀131的泵141; DCU160,进行还原剂喷 射阀131的喷射量控制。此外，借助第1供给路径(第1还原剂路径)158 连接泵组件140和还原剂喷射阀131，借助第2供给路径157连接贮藏容器 150和泵组件140,进而借助循环路径(第2还原剂路径)159连接泵组件 140和贮藏容器150.
该还原剂供给装置120与第1实施方式的排气净化系统的还原剂供给装 置不同点是:在第1供给路径158的中途分支的循环通路159与贮藏容器150 连接。在该循环通路159的中途具有孔145，且在比孔145更靠近贮藏容器 150侧具有压力控制阀149。由于具有这样的循环通路159，在还原剂净皮根据 压力传感器143的传感器值M馈控制的泵141压送的状态下，在第1供给 路径158内的压力值超过既定值时，将压力控制阀149开阀，还原剂的一部
18分被回流至贮藏容器150内。压力控制阀149例如能够使用公知的单向阀等.
另外，在本实施方式的排气净化系统110的泵组件140中具有*"阀 171，在内燃机105为运转状态下进行还原剂的喷射控制时，使还原剂的流 路为从泵141向还原剂喷射阀131的正方向.另一方面，在内燃机105停止 时，为了将残留在还原剂路径内的还原剂回收至贮藏容器150，而将还原剂 的流路切换为M原剂喷射阀131向泵141的反方向。
此外，本实施方式的排气净化系统110所具有的DCU160中的进行向排 气通路lll的还原剂的喷射控制的部分的主要构成元件是CAN信息取出生 成部(在图6中标记为"CAN信息取出生成")、还原剂路径堵塞判定部(在 图6中标记为"Udp堵塞判定")、泵驱动控制部(在图6中标记为"泵驱动 控制")、还原剂喷射阀动作控制部(在图6中标记为"Udv动作控制")、RAM (Random Access Memory)等。该DCU160的构成与笫1实施方式的排气净 化系统所具有的DCU比较，不同点是不具有回流阀驱动控制部.
即，如上所述，在本实施方式的排气净化系统中，在从第1供给路径 158的中途分支的循环通路159中具有孔145及压力控制阀149，使泵141 驱动，在第1供给路径158内的压力比设定压力高时，经由压力控制阀149 将第1供给路径158内的还原剂回流至贮藏容器150.因此，在DCU160中不 具有回流阀驱动控制部。
该DCU160，在使泵141驱动且借助经由压力控制阀149进行的还原剂 的回流而将第1供给通路158内的压力维持为既定的值的状态下，进^f亍向还 原剂喷射阀131的通电控制且将适当的量的还原剂喷射至排气通路lll中.
2.堵塞判定装置(DCU)的构成
图7是详细地表示本实施方式的排气净化系统所具有的DCU160的构成 中的还原剂路径的堵塞判定部(以下，简称为"堵塞判定部"。)的构成的图.
该堵塞判定部构成为，在泵141的驱动DUTY低于既定的阈值(有时称 为"判定基准值D"。)时，在停止泵141的驱动且完全打开还原剂喷射阀131 的状态下，根据从CAN信息生成部输出的还原剂的压力信息进行后述的既定 的运算，且判定是否在第1供给路径158中发生堵塞。
该还原剂路径堵塞判定部如图7所示，具有驱动DUTY判定机构(在 图7标记为"DUTY判定"。)、压力降低量运算机构(在图7中标记为"压力 降低量运算"。)、堵塞判定机构(在图7中标记为"堵塞判定"。)、时间计数 器部(在图7中标记为"时间计数器"。)。系统所具有的
DCU中的还原剂路径堵塞判定部的各个部件相同的功能.在上述的图6所示 的本实施方式的排气净化系统110的构成时，通向还原剂喷射阀131的还原 剂路径只有第1供结*路径158，因此堵塞判定的对象只有第1供给路径158.
并且，与第1实施方式相同地构成为，在压力降低量运算机构中求取压 力的开始值(lbint)与压力值(P)的差(UPD)，在堵塞判定机构中判别UPD 的值是否在既定的堵塞判定基准值D以下，判定是否在第1供给路径中发生 堵塞.即，由第l供给路径内的压力值被维持为既定值的状态，根据完全打 开还原剂喷射阀时的压力降低的推移，判别第l供给路径的堵塞的有无.
另外，在本实施方式的排气净化系统中，在由堵塞判定装置(DCU) 160 进行的还原剂路径的堵塞判定的具体的方法中，因为与在第2实施方式中说 明的堵塞判定方法相同，所以省略在此的说明.
只要是基于以上说明的流程图的还原剂路径的堵塞判定方法，在利用尿 素的排气的净化系统中，在还原剂路径的任意位置发生堵塞时，不仅能够检 测出堵塞的发生，还能够推定堵塞位置，因此，能够省略堵塞位置的特定作 业，或能够减少修理更换部件个数，能够实现保养作业的高效化。
另外，图1及图4、图6所示的排气净化系统的构成只是一例，能够实 施本发明的还原剂喷射阀的堵塞判定方法的排气净化系统并不限定于所述 的构成的排气净化系统。例如，能够省略CAN、将DCU与发动机ECU—体化 地构成。此外，作为其他的例子，也可以是省略了将还原剂的温度控制作为 目的而配备的循环路径的构成的排气净化系统。
此外，在上述的实施方式的例子中，来自各传感器的输出作为CAN通信 用数字信号而被输出，但并不限定于此，可以构成为，使用以往的模拟信号， 直接将来自各传感器的信号输出至各控制装置。
权利要求
1.一种还原剂路径的堵塞判定装置，是排气净化系统中的还原剂路径的堵塞判定装置，所述排气净化具有用于压送还原从内燃机排出的排气中的NOx用的还原剂的泵、用于将从上述泵压送的上述还原剂供给至排气通路的还原剂喷射阀、配设在上述泵及上述还原剂喷射阀之间的第1还原剂路径、用于检测上述第1还原剂路径内的压力的压力传感器、与上述还原剂喷射阀连接而用于使上述还原剂循环的第2还原剂路径，该还原剂路径的堵塞判定装置的特征为，具有泵驱动控制机构，DUTY控制上述泵以便将由上述压力传感器检测出的值维持为既定的值；驱动DUTY判定机构，判别上述泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值；压力降低量运算机构，用于在上述泵的驱动DUTY被判别为不足上述阈值时，在将上述泵停止并将上述还原剂喷射阀完全打开之后，算出在既定时间内由上述压力传感器检测出的压力值所降低的压力降低量；堵塞判定机构，根据由上述压力降低量运算机构算出的上述压力降低量判别在上述第1还原剂路径或上述第2还原剂路径中是否发生堵塞。
2. 如权利要求1所述的还原剂路径的堵塞判定装置，其特征为， 上述泵驱动检测机构在上述还原剂喷射阀打开至既定的开度以上的状态时，判别上述泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值。
3. 如权利要求2所述的还原剂路径的堵塞判定装置，其特征为，上述堵塞判定机构在由上述压力降低量运算机构算出的上述压力降 低量不足既定的基准值时，判定在上述第l还原剂路径中发生堵塞。
4. 如权利要求1所述的还原剂路径的堵塞判定装置，其特征为， 上述泵驱动检测机构在上述还原剂喷射阀被关闭而上述还原剂能够经由上述第2还原剂路径循环的状态时，判别上述泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值。
5. 如权利要求4所述的还原剂路径的堵塞判定装置，其特征为， 上述堵塞判定机构在由上述压力降低量运算机构算出的上述压力降低量为既定的基准值以上时判定上述第2还原剂路径堵塞，在不足上述基 准值时判定上述笫1还原剂路径堵塞。
6. —种还原剂路径的堵塞判定方法，是排气净化系统中的还原剂路径的堵塞判定方法，所述排气净化系统具有用于压送还原从内燃机排出的排气中的NO,用的还原剂的泵、用于将从上述泵压送的上述还原剂供给至排 气通路的还原剂喷射阀、配设在上述泵及上述还原剂喷射阀之间的第l还 原剂路径、用于检测上述第l还原剂路径内的压力的压力传感器、与上述 还原剂喷射阀连接且用于使上述还原剂循环的第2还原剂路径，该还原剂 路径的堵塞判定方法的特征为，DUTY控制上述泵的驱动以便将由上述压力传感器检测出的值维持为 既定的值，且包括下迷工序判别上述泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值的工序； 在上述泵的驱动DUTY被判别为不足既定的阈值时将上述泵停止并将 上述还原剂喷射阀完全打开，并且算出在既定时间内由上述压力传感器检 测出的上述第1还原剂路径内的压力值所降低的压力降低量的工序；根据算出的上述压力降低量判别在上述第1还原剂路径或上述第2 还原剂路径中是否发生堵塞的工序。
7. 如权利要求6所述的还原剂路径的堵塞判定方法，其特征为， 在配设在上述排气通路中的N0x催化剂的温度为既定的基准值以上时进行上述堵塞判定。
8. —种还原剂路径的堵塞判定装置，是排气净化系统中的还原剂路径 的堵塞判定装置，所述排气净化系统具有用于压送还原从内燃机排出的排 气中的NO,用的还原剂的泵、用于将从上述泵压送的上述还原剂供给至排 气通路的还原剂喷射阀、配设在上述泵及上述还原剂喷射阀之间的第1还 原剂路径、用于检测上述第l还原剂路径内的压力的压力传感器，该还原 剂路径的堵塞判定装置的特征为，具有泵驱动控制机构，DUTY控制上述泵以便将由上述压力传感器检测出 的值维持为既定的值；驱动DUTY判定机构，判别上述泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值；压力降低量运算机构，用于在上述泵的驱动DUTY被判别为不足阈值 时，在将上述泵停止并将上述还原剂喷射阀完全打开之后，算出在既定时 间内由上述压力传感器检测出的压力值所降低的压力降低量；堵塞判定机构，根据由上述压力降低量运算机构算出的上述压力降低量判别在上述第l还原剂路径中是否发生堵塞.
9. 一种还原剂路径的堵塞判定方法，是排气净化系统中的还原剂路径 的堵塞判定方法，该排气净化系统具有用于压送还原从内燃机排出的排气 中的N0x用的还原剂的泵、用于将从上述泵压送的上述还原剂供给至排气 通路的还原剂喷射阀、配设在上述泵及上述还原剂喷射阀之间的第1还原 剂路径、用于检测上述第l还原剂路径内的压力的压力传感器，该还原剂 路径的堵塞判定方法的特征为，DUTY控制上述泵的驱动以便将由上述压力传感器检测出的值维持为 既定的值，且包括下述工序判别上述泵的驱动DUTY是否不足既定的阈值的工序； 在泵的驱动DUTY被判别为不足既定的阈值时将上述泵停止并将还原 剂喷射阀完全打开，并且算出在既定时间内由上述压力传感器检测出的上 述第l还原剂路径内的压力值所降低的压力降低量的工序；根据算出的上述压力降低量判别在上述第1还原剂路径中是否发生 堵塞的工序。
全文摘要
提供一种还原剂路径的堵塞判定装置以及还原剂路径的堵塞判定方法，在供给管路及返回管路的任意位置发生堵塞时，能够正确地测出堵塞且推定堵塞位置。具有泵驱动控制机构，DUTY控制泵以将压力值维持为既定的值；驱动DUTY判定机构，判别泵的驱动DUTY是否不足与还原剂喷射阀的开度相对应的既定的阈值；压力降低量运算机构，用于在泵的驱动DUTY被判别为不足阈值时，在将泵停止且将还原剂喷射阀完全打开之后，算出在既定时间内由压力传感器检测出的压力值所降低的压力降低量；堵塞判定机构，根据由压力降低量运算机构算出的压力降低量判别在第1还原剂路径或第2还原剂路径中是否发生堵塞。
文档编号F01N3/18GK101617105SQ20088000552
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月18日 优先权日2007年2月19日
发明者北泽英一 申请人:博世株式会社