(57)【要約】  エンジン（１）は、排気通路（２６）内に尿素水を供給する尿素水供給機構（２００）を備えている。尿素水供給機構（２００）は、尿素水を加熱するヒータと、尿素水の温度を検出する温度センサとを備えている。制御装置（８０）は、ヒータの通電中に温度センサで検出される尿素水の温度が一定となったときには、ヒータの通電量を低下させる低下処理を実行する。
2014013596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路内に添加剤を供給する供給機構と、
前記供給機構内の添加剤を加熱するヒータと、
前記供給機構内の添加剤の温度を検出する検出部と、
前記ヒータの通電量を制御する制御部と、を備える添加剤供給装置であって、
前記制御部は、前記ヒータの通電中に前記検出部で検出される添加剤の温度が一定となったときには、添加剤の温度が一定になる前よりも前記通電量を低下させる低下処理を実行する
内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項２】
前記添加剤供給装置は、外気温度を検出する外気温センサを備えており、
前記制御部は、外気温度が高いときほど前記通電量の低下量を大きくする
請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記低下処理として、前記ヒータの通電を停止する処理を行う
請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項４】
前記添加剤供給装置は、前記低下処理が実行されると添加剤の供給を開始する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項５】
前記供給機構は、添加剤を送液するポンプと、同ポンプから送液された添加剤を前記排気通路に供給する供給通路と、同供給通路に送液される添加剤の送液圧を検出する圧力センサとを備えており、
前記制御部は、前記低下処理の実行後に前記ポンプを駆動するとともに、前記ポンプを駆動した後の前記送液圧が所定値よりも低いときには、前記通電量を増大させる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項６】
前記供給機構は、添加剤を送液するポンプを備えており、
前記ヒータは、前記ポンプに設けられている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の添加剤供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を浄化するために、排気通路に対して添加剤を供給する装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、排気通路内に尿素水を供給するようにしている。【０００３】
ところで、添加剤が凍結すると排気通路内への添加剤供給が困難になる。そのため、添加剤供給装置には添加剤を解凍するヒータが設けられている。ここで、ヒータへの通電を行うと消費電力が増大するため、同特許文献１に記載の装置では、静電容量式のレベルセンサの出力値に基づいて添加剤の凍結状態を検出し、その検出された凍結状態に応じてヒータのオン時間を可変設定することにより、不要なオン時間を極力省いて消費電力の増大を抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６４０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の装置では、検出された凍結状態に応じてヒータのオン時間を可変設定するようにしているが、添加剤が凍結していないと判断されるまで、つまり添加剤が完全に解凍されるまではヒータがオンの状態にされるため、電力を必要以上に消費してしまう。【０００６】
この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加剤を解凍するときのヒータの通電量をさらに低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関の排気通路内に添加剤を供給する供給機構と、供給機構内の添加剤を加熱するヒータと、供給機構内の添加剤の温度を検出する検出部と、ヒータの通電量を制御する制御部と、を備える内燃機関の添加剤供給装置を提供する。そして制御部は、ヒータの通電中に検出部で検出される添加剤の温度が一定となったときには、添加剤の温度が一定になる前よりも前記通電量を低下させる低下処理を実行する。【０００８】
凍結した添加剤を解凍するためにヒータの通電を行うと、固相状態の添加剤の温度が徐々に上昇する。そして、凍結した添加剤の一部が解凍されて液相状態に変化し始めると、添加剤の温度上昇は一旦止まり、添加剤は一定の温度に維持される。そして、添加剤の全てが解凍されて液相状態になると、添加剤の温度は再び上昇を始める。このようにヒータの通電中に添加剤の温度が一定になっているときには、添加剤の一部が固体から液体に変化しているため、排気通路内に添加剤を供給することが可能である。そこで、本発明では、ヒータの通電中に添加剤の温度が一定になったときには、添加剤の温度が一定になる前よりもヒータの通電量を低下させる低下処理を行う。従って、添加剤が完全に解凍されるまでヒータをオン状態にし、通電量を低下させない場合と比較して、添加剤を解凍するときのヒータの通電量を低減させることができる。【０００９】
ちなみに、「添加剤の温度が一定となったとき」とは、添加剤の温度変化が完全に「０」になったときだけを指すのでない。すなわち解凍中の添加剤の状態について、固相状態と液相状態とが混在しており、添加剤の温度が一定になっているとみなすことができる状態を指しており、温度変化量については「０」を中心にして若干の許容幅を設けることができる。【００１０】
また、上記検出部による添加剤の温度検出は、温度センサなどを利用して直接検出したり、外気温度などを利用して添加剤の温度を推定することにより間接的に検出したりすることができる。【００１１】
本発明の一態様では、前記添加剤供給装置は、外気温度を検出する外気温センサを備えており、前記制御部は、外気温度が高いときほど通電量の低下量を大きくする。この場合には、低下処理を実行するときの通電量の低下量は、外気温度が高いときほど、つまり解凍された添加剤が再び凍りにくいときほど大きくされる。従って、添加剤の再凍結を抑えつつ、ヒータの通電量をできる限り低下させることができる。【００１２】
本発明の一態様では、前記制御部は、低下処理として、ヒータの通電を停止する処理を行う。この場合には、低下処理の実行中に通電量を低下させつつヒータの通電を行う場合と比較して、ヒータの通電量を最大限に低下させることができる。【００１３】
本発明の一態様では、前記添加剤供給装置は、前記低下処理が実行されると添加剤の供給を開始する。この場合には、低下処理が実行されるときには、添加剤の一部が固相から液相に変化しているため、排気通路への添加剤供給が開始される。従って、全ての添加剤が解凍されてから添加剤供給を開始する場合と比較して、より早期に添加剤の供給を開始することができる。そのため、添加剤供給によって得られる効果をより早い段階で得ることができる。【００１４】
本発明の一態様では、前記供給機構は、添加剤を送液するポンプと、ポンプから送液された添加剤を排気通路に供給する供給通路と、供給通路に送液される添加剤の送液圧を検出する圧力センサとを備えており、前記制御部は、前記低下処理の実行後にポンプを駆動するとともに、ポンプを駆動した後の送液圧が所定値よりも低いときには、ヒータの通電量を増大させる。この場合には、例えば供給通路の温度が低くその内部で添加剤が凍結しているときには、低下処理の実行後にポンプを駆動しても上記送液圧の上昇が滞るようになる。そこでこの一態様では、低下処理の実行後にポンプを駆動する。そしてポンプ駆動後の送液圧が所定値よりも低く送液圧の上昇が滞っているときには、供給機構に設けられたヒータの通電量が増大される。このヒータ通電量の増大によって、供給通路内で凍結している添加剤の解凍を促進させることができる。【００１５】
本発明の一態様として、上記供給機構は添加剤を送液するポンプを備えており、上記ヒータはポンプに設けられている、という構成を採用することが可能である。なお、この一態様の他に、上記供給機構は添加剤を貯留するタンクを備えており、上記ヒータはそのタンクに設けられているという構成や、上記供給機構は添加剤を排気通路に供給する供給通路を備えており、上記ヒータはその供給通路に設けられているという構成を採用することも可能である。【００１６】
また、上記添加剤としては、例えば排気中のＮＯｘを触媒で還元浄化するために添加される還元剤を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示す模式図。
【図２】同実施形態における尿素水供給機構の構成を示す模式図。
【図３】尿素水を解凍するときの温度変化を示すグラフ。
【図４】同実施形態における解凍処理の手順を示すフローチャート。
【図５】外気温度と通電低下量との関係を示す概念図。
【図６】第２実施形態における解凍処理の手順を示すフローチャート。
【図７】第１及び第２実施形態の解凍処理の変形例であって、その一部の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第１及び第２実施形態の尿素水供給機構の変形例であって、その構成を示す模式図。
【図９】第１及び第２実施形態の尿素水供給機構の変形例であって、その構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を、車両に搭載されたディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）に適用した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは対応する気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。エンジン１のクランクシャフトには、機関出力を利用して発電するオルタネータが接続されている。
【００２０】
燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。
【００２１】
吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。
【００２２】
排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
【００２３】
排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
【００２４】
また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びＤＰＦ触媒３２が配設されている。
【００２５】
酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、ＤＰＦ触媒３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のＰＭは、ＤＰＦ触媒３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。
【００２６】
また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やＤＰＦ触媒３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。
【００２７】
また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元剤を利用して排気中のＮＯｘを還元浄化する排気浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。
【００２８】
さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。
【００２９】
エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に添加剤（還元剤）としての尿素水を供給する尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、タンク２１０から尿素水を送液するポンプ２２０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素噴射弁２３０、尿素噴射弁２３０とポンプ２２０とを接続する供給通路としての供給管２４０、タンク２１０内に貯留された尿素水の量を検出するレベルセンサ２５０、尿素水供給機構２００内の尿素水を加熱するヒータ等で構成されている。
【００３０】
尿素噴射弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向かって開口されている。この尿素噴射弁２３０が開弁されると、供給管２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。
【００３１】
ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素噴射弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素噴射弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素噴射弁２３０及び供給管２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態では、タンク２１０の底部にポンプ２２０が設けられている。そして、タンク２１０内にはタンク用ヒータ３１０が設けられている。ポンプ２２０内にはポンプ用ヒータ３２０が設けられている。供給管２４０の外周には供給管用ヒータ３３０が設けられている。
【００３３】
これら各ヒータ３１０、３２０、３３０は、ヒータ制御装置３００に接続されており、ヒータ制御装置３００によって各ヒータ３１０、３２０、３３０の通電量が制御される。なお、ヒータの通電量制御は適宜の方法で行うことができる。例えば、ヒータに供給される電圧のデューティ比を調整するデューティ制御や、ヒータに供給される電圧の高さを調整する電圧制御、あるいはヒータを流れる電流の大きさを調整する電流制御などを行えばよい。また、ヒータ制御装置３００は、後述する制御装置８０と相互通信を行う。
【００３４】
また、ポンプ２２０の吐出部近傍には、ポンプ２２０内の尿素水の温度である尿素水温度ＴＨＮを検出する温度センサ４００や、供給管２４０に送液される尿素水の送液圧である尿素水圧力ＮＰを検出する圧力センサ４１０が設けられている。これら温度センサ４００及び圧力センサ４１０は、制御装置８０に接続されている。なお、温度センサ４００は、上記検出部に相当する。ちなみに、尿素水温度ＴＨＮの検出は、温度センサ４００を利用して直接検出するほかに、例えば外気温度などを利用して尿素水温度ＴＨＮを推定することにより間接的に検出するようにしてもよい。
【００３５】
先の図１に示すように、尿素噴射弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素噴射弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。
【００３６】
尿素噴射弁２３０から噴射された尿素水は、ＳＣＲ触媒４１に到達するとアンモニアとして吸着される。そしてＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアによりＮＯｘが還元浄化される。
【００３７】
この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、いわゆる外部ＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。
【００３８】
エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサやスイッチが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセル操作量センサ２２はアクセルペダル（アクセル操作部材）の踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温度センサ２３は、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。イグニッションスイッチ２５は、車両の運転者によるエンジン１の始動操作及び停止操作を検出する。
【００３９】
また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、ＤＰＦ触媒３２の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。
【００４０】
第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素噴射弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。
【００４１】
第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１を通過した排気中のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。
【００４２】
これら各種センサ等の出力は、上記制御部としての制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００４３】
そして、制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。
【００４４】
制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素噴射弁２３０による尿素水の添加制御も行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素水供給量が算出される。そして算出された尿素水供給量が尿素噴射弁２３０から噴射されるように、尿素噴射弁２３０の開弁状態が制御される。このようにエンジン１の運転中は、ＮＯｘを浄化するために排気通路２６に対して尿素水の供給が行われる。
【００４５】
また制御装置８０は、ヒータ制御装置３００を介して各ヒータ３１０、３２０、３３０の通電制御を行う。すなわち制御装置８０は、尿素水温度ＴＨＮに基づいて尿素水の凍結状態を判断する。そして、尿素水が凍結しており排気通路２６内に尿素水を供給することが不可能なときには、各ヒータ３１０、３２０、３３０を作動させて尿素水を解凍することにより、排気通路２６内への尿素水の供給を可能にしている。
【００４６】
ここで、ヒータに通電すると消費電力が増大する。そのため、例えばこうした電気負荷の増大を補うために、エンジン１ではオルタネータの発電量が増大される。このようにオルタネータの発電量が増大されるときには機関出力が増大されるため、燃費が悪化しやすくなる。そこで、本実施形態では、ヒータの通電量を低減することにより、燃費の悪化等を抑えるようにしている。
【００４７】
図３に、凍結した尿素水をヒータの通電により解凍しているときの尿素水の温度変化を示す。この図３に示すように、凍結した尿素水を解凍するためにヒータの通電を行うと、解凍時間の経過に伴って固相状態の尿素水の温度は徐々に上昇する。そして、凍結した尿素水の一部が解凍されて液相状態に変化し始めると、尿素水の温度上昇は一旦止まり（時刻ｔ１）、尿素水は一定の温度、つまり融解温度に維持される。そして、尿素水の全てが解凍されて液相状態になると、尿素水の温度は再び上昇を始める（時刻ｔ２）。このようにヒータの通電中に尿素水の温度が一定になっているときには、尿素水の一部が固体から液体に変化しているため、排気通路２６内に尿素水を供給することが可能である。
【００４８】
そこで、本実施形態では、ヒータの通電中に尿素水の温度が一定になったときには、ヒータの通電量を低下させる低下処理を行うようにしている。この低下処理を行うことにより、尿素水が完全に解凍されるまでヒータをオン状態にして通電量を低下させない場合と比較して、尿素水を解凍するときのヒータの通電量を低減するようにしている。
【００４９】
図４に、上記低下処理を実行するための尿素水の解凍処理について、その手順を示す。なお、本処理は制御装置８０によって繰り返し実行される。また、この解凍処理では、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが制御される。
【００５０】
本処理が開始されるとまず、尿素水温度ＴＨＮが判定値Ｃ以下であるか否かが判定される（Ｓ１００）。判定値Ｃには、ポンプ２２０内の尿素水が凍結しているか否かを判定可能な値が設定されている。そして、尿素水温度ＴＨＮが判定値Ｃを超えているときには（Ｓ１００：ＮＯ）、尿素水が凍結していないと判断されて、ポンプ用ヒータ３２０の通電が停止され（Ｓ１６０）、本処理は一旦終了される。
【００５１】
一方、尿素水温度ＴＨＮが判定値Ｃ以下のときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、凍結している尿素水を解凍するために、ポンプ用ヒータ３２０の通電が実行される（Ｓ１１０）。このステップＳ１１０にて通電が行われるときの通電量ＨＤは、最大通電量ＨＤｍａｘに設定される。なお、ステップＳ１１０にて通電が行われるときの通電量ＨＤは、尿素水温度ＴＨＮ等に基づいて可変設定してもよい。
【００５２】
次に、「温度変化量ＴＨＮｈ≦判定値Ｄ」の状態が所定期間継続しているか否かが判定される（Ｓ１２０）。この温度変化量ＴＨＮｈは、尿素水温度ＴＨＮの所定時間内における変化量である。そして、判定値Ｄとしては、ポンプ２２０内の尿素水の温度が一定になっているかどうか、つまり温度変化量ＴＨＮｈがほぼ「０」になっているかどうかを判定することのできる値が設定されている。ちなみに、「尿素水の温度が一定になっている」とは、尿素水の温度変化が完全に「０」になったときだけを指すのでない。すなわち解凍中の尿素水の状態について、固相状態と液相状態とが混在しており、尿素水の温度が一定になっているとみなすことができる状態を指しており、温度変化量ＴＨＮｈを判定する判定値Ｄについては「０」を中心にして若干の許容幅が設定されている。
【００５３】
そして、ステップＳ１２０にて否定判定されるときには、ポンプ２２０内の尿素水の全てが固相状態となっている。そこで、ステップＳ１２０にて肯定判定されるまでは、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０の処理が繰り返されることにより、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤは最大通電量ＨＤｍａｘに維持された状態で、ポンプ２２０内の尿素水の解凍が進められる。
【００５４】
一方、ステップＳ１２０にて肯定判定されるときには、ポンプ２２０内の尿素水の一部が液相状態なっている。そこで、ステップＳ１２０にて肯定判定されると、ポンプ用ヒータ３２０の通電を行いつつ通電量ＨＤを低下させる低下処理が外気温度ＴＨｏｕｔに基づいて実行される（Ｓ１３０）。
【００５５】
図５に示すように、このステップＳ１３０では、通電量ＨＤを低下させる通電低下量ＤＮは、外気温度ＴＨｏｕｔが高いときほど大きくされる。そして、現在設定されている通電量ＨＤ（つまり最大通電量ＨＤｍａｘ）に対して通電低下量ＤＮの分だけ低下された通電量ＨＤが、ポンプ用ヒータ３２０に供給される。
【００５６】
こうして低下処理が実行されると、ポンプ２２０が駆動され（Ｓ１４０）、尿素水添加の要求があるときには尿素添加が実行される（Ｓ１５０）。そして、本処理は一旦終了される。
【００５７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５８】
先の図４に示した解凍処理では、ステップＳ１２０にて肯定判定されるとき、つまり尿素水の温度が一定になっていると判定されると、ステップＳ１３０ではポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを低下させる低下処理が行われる。従って、尿素水が完全に解凍されるまでヒータをオン状態にし、通電量を低下させない場合と比較して、尿素水を解凍するときのポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが低減される。
【００５９】
また、ステップＳ１３０で低下処理を行うときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電を行いつつポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤは、尿素水の温度が一定になる前の通電量ＨＤよりも低下される。このように低下処理の実行中でもポンプ用ヒータ３２０の通電が行われるため、解凍された尿素水が再び凍結することを抑えることができる。
【００６０】
また、先の図５に示したように、低下処理の実行時には、外気温度ＴＨｏｕｔが高いときほど通電低下量ＤＮは大きくされる。従って、外気温度ＴＨｏｕｔが高く、解凍された尿素水が再び凍りにくいときほど、通電低下量ＤＮは大きくされるため、通電量ＨＤの低減量は増大される。そのため、低下処理による尿素水の再凍結を抑えつつ、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤをできる限り低下させることができる。
【００６１】
また、ステップＳ１３０にて低下処理が実行されると、ステップＳ１５０にて尿素添加が実行されることにより尿素水の供給が開始される。このように低下処理が実行されるときには、尿素水の一部が固相から液相に変化しているため、排気通路２６への尿素水供給が開始される。従って、全ての尿素水が解凍されてから尿素水の供給を開始する場合と比較して、より早期に尿素水の供給を開始することができる。そのため、尿素水供給によって得られる効果、つまりＮＯｘの浄化効果をより早い段階で得ることができるようになる。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
【００６３】
（１）ポンプ用ヒータ３２０の通電中に尿素水温度ＴＨＮが一定となったときには、尿素水温度ＴＨＮが一定になる前よりも通電量ＨＤを低下させる低下処理を実行するようにしている。従って、尿素水を解凍するときのポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを低減させることができる。そして、通電量ＨＤを低減させることができるため、例えばオルタネータの発電量の増大を抑えることができ、これによりヒータ通電による燃費の悪化を抑えることも可能になる。
【００６４】
（２）低下処理を行うときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電を行いつつ通電量ＨＤを低下させるようにしている。そのため、解凍された尿素水が再び凍結することを抑えることができる。
【００６５】
（３）低下処理を行うときの通電低下量ＤＮは、外気温度ＴＨｏｕｔが高いときほど大きくなるようにしている。従って、尿素水の再凍結を抑えつつ、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤをできる限り低下させることができる。
【００６６】
（４）低下処理が実行されると尿素水の供給を開始するようにしている。そのため、全ての尿素水が解凍されてから尿素水供給を開始する場合と比較して、より早期に尿素水の供給を開始することができる。従って、ＮＯｘの浄化効果をより早い段階で得ることができるようになる。
（第２実施形態）
次に、この発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を具体化した第２実施形態について、図６を参照して説明する。
【００６７】
第１実施形態では、ポンプ２２０に設けられた温度センサ４００で検出される尿素水温度ＴＨＮが一定になったときには、凍結していた尿素水の一部が液相になっていると判断して上記低下処理を実行し、尿素添加を開始するようにした。
【００６８】
ところで、供給管用ヒータ３３０の故障や車両の走行風などにより、供給管２４０の温度が低くなり、管内で尿素水が凍結しているときには、低下処理の実行後に尿素添加を開始しても、実際には尿素添加を行うことができない。
【００６９】
ここで、供給管２４０の内部で尿素水が凍結しているときには、上記低下処理の実行後にポンプ２２０を駆動しても、供給管２４０に送液される尿素水の送液圧、つまり上記尿素水圧力ＮＰの上昇は滞るようになる。そこで本実施形態の解凍処理では、低下処理の実行後にポンプ２２０を駆動する。そしてこのポンプ駆動後の尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いとき、つまり尿素水の送液圧の上昇が滞っているときには、尿素水供給機構２００に設けられたヒータの通電量、より具体的にはポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを増大させる。このヒータ通電量の増大によって、供給管２４０で凍結している尿素水の解凍を促進させている。
【００７０】
本実施形態の解凍処理は、先の図４に示した解凍処理のステップＳ１４０とステップＳ１５０との間に、新たなステップＳ２００及びステップＳ２１０を追加している。以下、第１実施形態との相異点を中心にして、本実施形態の解凍処理を説明する。
【００７１】
図６に示すように、本実施形態でも、ステップＳ１２０にて「温度変化量ＴＨＮｈ≦判定値Ｄ」の状態が所定期間継続していると判定されると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、通電量ＨＤの低下処理が実行され（Ｓ１３０）、ポンプ２２０が駆動される（Ｓ１４０）。
【００７２】
そして、ポンプ２２０が駆動されると、本実施形態では、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇ以上であるか否かが判定される（Ｓ２００）。この判定値Ｇは、ポンプ駆動による尿素水の送液が正常に行われているか否かを判定できる値が設定されている。
【００７３】
そして、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇ以上であるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、尿素水圧力ＮＰが十分に上昇しており、ポンプ駆動による尿素水の送液が正常に行われていると判断される。そして、尿素水添加の要求があるときには尿素添加が実行されて（Ｓ１５０）、本処理は一旦終了される。
【００７４】
一方、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇに満たないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、尿素水圧力ＮＰが不足しており、ポンプ駆動による尿素水の送液に異常が起きていると判断される。そして、送液異常の原因として、供給管２４０内での尿素水の凍結が考えられるため、尿素水の解凍を促すために、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが所定時間増大される（Ｓ２１０）。このステップＳ２１０では、ステップＳ１３０での低下処理によって通電低下量ＤＮの分だけ低下された通電量ＨＤが、再び最大通電量ＨＤｍａｘにまで増大される。なお、通電量ＨＤを最大通電量ＨＤｍａｘにまで増大させる他に、通電低下量ＤＮを所定量だけ減少させることにより通電量ＨＤを増大させるようにしてもよい。
【００７５】
そして、ステップＳ２００にて肯定判定されるまで、ステップＳ２１０の処理が繰り返し実行される。
【００７６】
次に、本実施形態特有の作用を説明する。
【００７７】
先の図６に示したように、ステップＳ１３０にて低下処理を実行した後に、ステップＳ１４０では、ポンプ２２０を駆動している。そして、ステップＳ２００にてポンプ駆動後の尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いと判定されるときには、供給管２４０内で尿素水が凍結している可能性があるため、ステップＳ２１０ではポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが増大される。このようにして通電量ＨＤが増大されると、ポンプ２２０から供給管２４０への熱伝導量が増えるとともに、ポンプ２２０内の尿素水の温度も上昇するため、供給管２４０内の尿素水の解凍が促進される。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）〜（４）の効果に加えて、以下の（５）の効果を得ることができる。
【００７９】
（５）通電量ＨＤの低下処理の実行後にポンプ２２０を駆動するとともに、ポンプ駆動後の尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを増大させるようにしている。従って、供給管２４０内で尿素水が凍結しているときには、その凍結している尿素水の解凍を促進させることができるようになる。
【００８０】
なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
【００８１】
・通電量ＨＤの低下処理を行うときには、外気温度ＴＨｏｕｔに基づいて通電低下量ＤＮを可変設定するようにしたが、こうした可変設定を省略し、通電低下量ＤＮを予め定められた固定値としてもよい。
【００８２】
・第２実施形態では、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを増大させるようにした。この他、供給管用ヒータ３３０の通電量を増大させるようにしてもよい。この場合には、供給管２４０内の尿素水の解凍をより一層促進させることができる。
【００８３】
・先の図４や図６のステップＳ１３０にて、通電量ＨＤの低下処理を行うときには、ヒータの通電を行いつつ通電量を低下させるようにした。この他、図７に示すように、ステップＳ１３０の低下処理に代えて、ヒータの通電を停止させるステップＳ３００の低下処理を行うようにしてもよい。この場合には、低下処理の実行中に通電量を低下させつつヒータの通電を行う場合と比較して、ヒータの通電量を最大限に低下させることができる。
【００８４】
・第１実施形態及び第２実施形態の解凍処理では、ポンプ２２０内の尿素水温度に基づいて処理を進めるとともに、ポンプ用ヒータ３２０の通電量を制御するようにした。この他、図８に示すように、タンク２１０内の尿素水温度を検出する温度センサ５００をタンク２１０に設ける。そして先の図４や図６に示した解凍処理では、タンク２１０内の尿素水温度に基づいて処理を進めるとともに、タンク用ヒータ３１０の通電量を制御するようにしてもよい。この場合には、タンク２１０内の尿素水の状態を把握して、タンク用ヒータ３１０の通電量を低減させることができる。
【００８５】
また、図９に示すように、供給管２４０内の尿素水温度を検出する温度センサ６００を供給管２４０に設ける。そして先の図４や図６に示した解凍処理では、供給管２４０内の尿素水温度に基づいて処理を進めるとともに、供給管用ヒータ３３０の通電量を制御するようにしてもよい。この場合には、供給管２４０内の尿素水の状態を把握して、供給管用ヒータ３３０の通電量を低減させることができる。
【００８６】
・上記各実施形態では、添加剤として、還元剤である尿素水を使用する添加剤供給装置に本発明を適用した場合について説明した。しかし、この他の添加剤を使用する添加剤供給装置にも本発明は同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセル操作量センサ、２３…外気温度センサ、２４…車速センサ、２５…イグニッションスイッチ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…ＮＯｘ浄化触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒：ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素噴射弁、２４０…供給管、２５０…レベルセンサ、３００…ヒータ制御装置、４００、５００、６００…温度センサ、４１０…圧力センサ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月5日(2014.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路内に添加剤を供給する供給機構と、
前記供給機構内の添加剤を加熱するヒータと、
前記供給機構内の添加剤の温度を検出する検出部と、
前記ヒータの通電量を制御する制御部と、を備える添加剤供給装置であって、
前記制御部は、前記ヒータの通電中に前記検出部で検出される添加剤の温度が一定となったときには、添加剤の温度が一定になる前よりも前記通電量を低下させる低下処理を実行する
内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項２】
前記添加剤供給装置は、外気温度を検出する外気温センサを備えており、
前記制御部は、外気温度が高いときほど前記通電量の低下量を大きくする
請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記低下処理として、前記ヒータの通電を停止する処理を行う
請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項４】
前記添加剤供給装置は、前記低下処理が実行されると添加剤の供給を開始する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項５】
前記供給機構は、添加剤を送液するポンプと、同ポンプから送液された添加剤を前記排気通路に供給する供給通路と、同供給通路に送液される添加剤の送液圧を検出する圧力センサとを備えており、
前記制御部は、前記低下処理の実行後に前記ポンプを駆動するとともに、前記ポンプを駆動した後の前記送液圧が所定値よりも低いときには、前記通電量を増大させる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項６】
前記供給機構は、添加剤を送液するポンプを備えており、
前記ヒータは、前記ポンプに設けられている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【請求項７】
前記ヒータは、前記ポンプに設けられている
請求項５に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
【国際調査報告】
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2014013596.tif 000013
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