(57)【要約】【課題】還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了する迄に既に解凍が完了した還元剤供給配管内の還元剤が再凍結する事を抑制する事が出来る還元剤解凍装置を提供する。【解決手段】還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３を解凍する際にヒータ１０５が利用される還元剤解凍装置１００に於いて、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了する迄は、ヒータ出力を第一ヒータ出力とし、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した時は、ヒータ出力を第一ヒータ出力と比較し低出力の第二ヒータ出力とし、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に所定時間が経過しても、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していない時は、ヒータ出力を第二ヒータ出力と比較し高出力の第三ヒータ出力とするヒータ出力変更部１１４を備える事によって課題を解決する事が出来る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択触媒還元システムの還元剤供給配管内の還元剤を解凍する際にヒータが利用される還元剤解凍装置に於いて、
前記還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了する迄は、ヒータ出力を第一ヒータ出力とし、前記還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了した時は、ヒータ出力を前記第一ヒータ出力と比較し低出力の第二ヒータ出力とし、前記還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了した後に所定時間が経過しても、前記選択触媒還元システムの還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了していない時は、ヒータ出力を前記第二ヒータ出力と比較し高出力の第三ヒータ出力とするヒータ出力変更部
を備える
事を特徴とする還元剤解凍装置。
【請求項２】
前記ヒータ出力変更部は、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率とを基に前記第三ヒータ出力を決定する
請求項１に記載の還元剤解凍装置。
【請求項３】
前記ヒータ出力変更部は、ヒータ出力を前記第三ヒータ出力とした後に所定時間が経過しても、前記還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了していない時は、所定時間が経過する毎にヒータ出力を徐々に増加させていく
請求項１に記載の還元剤解凍装置。
【請求項４】
前記ヒータ出力変更部は、還元剤温が所定温度以上と成った時は、還元剤の解凍が完了したと判定する
請求項１乃至３の何れか一項に記載の還元剤解凍装置。
【請求項５】
前記ヒータ出力変更部は、還元剤の解凍を所定時間に亘って継続した時又は還元剤に所定熱量を与えた時は、還元剤の解凍が完了したと判定する
請求項１乃至４の何れか一項に記載の還元剤解凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤を解凍する還元剤解凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
選択触媒還元（ＳＣＲ）システムは、還元剤（例えば、尿素水）を貯留する還元剤タンクと、エンジンの排気中に還元剤を噴射する還元剤インジェクタと、還元剤タンク内の還元剤を還元剤インジェクタに供給する還元剤供給配管と、を備える。
【０００３】
還元剤が凍結した時は、還元剤タンク内の還元剤と還元剤供給配管内の還元剤とを解凍する必要が有る。還元剤タンク内の還元剤を解凍する際にエンジン冷却水が利用され、還元剤供給配管内の還元剤を解凍する際にヒータが利用される。
【０００４】
還元剤タンク内の還元剤量は、還元剤供給配管内の還元剤量と比較し圧倒的に多い為、特に外気温が低くエンジン負荷が低い時は、還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了する迄に掛かる時間は、還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了する迄に掛かる時間と比較し圧倒的に長く成る。
【０００５】
還元剤供給配管内の還元剤を解凍する際は、ヒータ出力を高出力（例えば、最大出力）とするが、還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了した後も、還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了する迄、長時間に亘ってヒータ出力を高出力とし続けると、ヒータの近傍に配置した部品が過熱状態と成る虞が有る為、還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了した時は、ヒータ出力を低出力とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１０８９５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１５３５号公報
【特許文献３】特開２０００−０２７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然し乍ら、ヒータ出力を低出力とすると、還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了する迄に還元剤供給配管内の還元剤が再凍結する虞が有る。
【０００８】
以上の事情に鑑み、本発明は、還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了する迄に既に解凍が完了した還元剤供給配管内の還元剤が再凍結する事を抑制する事が出来る還元剤解凍装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、選択触媒還元システムの還元剤供給配管内の還元剤を解凍する際にヒータが利用される還元剤解凍装置に於いて、前記還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了する迄は、ヒータ出力を第一ヒータ出力とし、前記還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了した時は、ヒータ出力を前記第一ヒータ出力と比較し低出力の第二ヒータ出力とし、前記還元剤供給配管内の還元剤の解凍が完了した後に所定時間が経過しても、前記選択触媒還元システムの還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了していない時は、ヒータ出力を前記第二ヒータ出力と比較し高出力の第三ヒータ出力とするヒータ出力変更部を備える還元剤解凍装置を提供する。
【００１０】
前記ヒータ出力変更部は、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率とを基に前記第三ヒータ出力を決定する事が望ましい。
【００１１】
前記ヒータ出力変更部は、ヒータ出力を前記第三ヒータ出力とした後に所定時間が経過しても、前記還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了していない時は、所定時間が経過する毎にヒータ出力を徐々に増加させていく事が望ましい。
【００１２】
前記ヒータ出力変更部は、還元剤温が所定温度以上と成った時は、還元剤の解凍が完了したと判定する事が望ましい。
【００１３】
前記ヒータ出力変更部は、還元剤の解凍を所定時間に亘って継続した時又は還元剤に所定熱量を与えた時は、還元剤の解凍が完了したと判定する事が望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、還元剤タンク内の還元剤の解凍が完了する迄に既に解凍が完了した還元剤供給配管内の還元剤が再凍結する事を抑制する事が出来る還元剤解凍装置を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る還元剤解凍装置の構成を説明する構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る還元剤解凍装置の動作を説明する流れ図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る還元剤解凍装置の動作を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００１７】
図１に示す様に、本発明の実施の形態に係る還元剤解凍装置１００に於いては、選択触媒還元システム１０１の還元剤タンク１０２内の還元剤（例えば、尿素水）１０３を解凍する際にエンジン冷却水が利用され、選択触媒還元システム１０１の還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３を解凍する際にヒータ１０５が利用される。
【００１８】
具体的に言えば、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３を解凍する際は、コントローラ１０６を通じ不図示のバルブを開放しエンジン冷却水を還元剤タンク１０２に供給する事によって還元剤タンク１０２内の還元剤１０３に熱量を与える。
【００１９】
また、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３を解凍する際は、コントローラ１０６を通じヒータ１０５を駆動する事によって還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３に熱量を与える。
【００２０】
選択触媒還元システム１０１は、還元剤１０３を貯留する還元剤タンク１０２と、エンジン１０７の排気中に還元剤１０３を噴射する還元剤インジェクタ１０８と、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３を還元剤インジェクタ１０８に供給する還元剤供給配管１０４と、を備える。
【００２１】
還元剤タンク１０２は、還元剤タンク１０２内の還元剤温を検出する第一還元剤温センサ１０９を搭載する。
【００２２】
還元剤インジェクタ１０８は、エンジン１０７の排気管１１０の途中であって選択触媒還元触媒１１１の排気上流側に設置される。
【００２３】
還元剤供給配管１０４は、還元剤タンク１０２と還元剤インジェクタ１０８との間に接続される。
【００２４】
ヒータ１０５は、還元剤供給配管１０４の途中に設置したサプライモジュール１１２に搭載される。然し乍ら、ヒータ１０５は、サプライモジュール１１２に搭載される以外に還元剤供給配管１０４の任意の箇所に設置されても構わない。
【００２５】
サプライモジュール１１２は、還元剤供給配管１０４の内の還元剤温を検出する第二還元剤温センサ１１３を搭載する。然し乍ら、第二還元剤温センサ１１３は、サプライモジュール１１２に搭載される以外に還元剤供給配管１０４の任意の箇所に設置されても構わない。また、第二還元剤温センサ１１３を設置せず、第一還元剤温センサ１０９のみを設置しても構わない。
【００２６】
還元剤解凍装置１００は、ヒータ出力変更部１１４を備える。ヒータ出力変更部１１４は、コントローラ１０６に実装される。
【００２７】
ヒータ出力変更部１１４は、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了する迄は、ヒータ出力を第一ヒータ出力（例えば、最大出力）とし、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した時は、ヒータ出力を第一ヒータ出力と比較し低出力の第二ヒータ出力（例えば、最大出力の２０％）とし、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に所定時間（例えば、数分乃至数十分）が経過しても、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していない時は、ヒータ出力を第二ヒータ出力と比較し高出力の第三ヒータ出力とする。
【００２８】
第二ヒータ出力は、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍と還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍とが完了した後に既に解凍が完了した還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３が再凍結する事を抑制する事が出来る程度に外気温に応じ設定される。尚、第二ヒータ出力は、ゼロでも構わない。
【００２９】
また、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率とを基に第三ヒータ出力を決定する。尚、外気温は、エンジン１０７の吸気管１１５に設置した吸気温センサ１１６を使用し検出する。
【００３０】
還元剤温が低い時、外気温が低い時、又は還元剤温の上昇率が低い時は、第三ヒータ出力を高出力とし、還元剤温が高い時、外気温が高い時、又は還元剤温の上昇率が高い時は、第三ヒータ出力を低出力とする。
【００３１】
然し乍ら、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率と無関係にヒータ出力を第三ヒータ出力（例えば、最大出力の３０％）とした後に所定時間（例えば、数分乃至数十分）が経過しても、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していない時は、所定時間が経過する毎にヒータ出力を徐々に増加させていっても（例えば、最大出力の１０％を現出力に足し込んでいっても）構わない。
【００３２】
また、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤温が所定温度以上と成った時は、還元剤１０３の解凍が完了したと判定する。然し乍ら、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤１０３の解凍を所定時間に亘って継続した時又は還元剤１０３に所定熱量を与えた時は、還元剤１０３の解凍が完了したと判定しても構わない。熱量は、ヒータ１０５の駆動時間とヒータ出力とを基に計算する事が出来る。
【００３３】
具体的に言えば、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤供給配管１０４内の還元剤温が所定温度以上（例えば、融点以上）と成った時は、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤温が所定温度以上（例えば、融点以上）と成った時は、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定する。
【００３４】
また、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍を所定時間（例えば、数分乃至数十分）に亘って継続した時又は還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３に所定熱量（例えば、凍結した還元剤１０３が液体に至ると想定される熱量）を与えた時は、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍を所定時間（例えば、数分乃至数十分）に亘って継続した時又は還元剤タンク１０２内の還元剤１０３に所定熱量（例えば、凍結した還元剤１０３が液体に至ると想定される熱量）を与えた時は、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定しても構わない。
【００３５】
尚、第二還元剤温センサ１１３を設置せず、第一還元剤温センサ１０９のみを設置する場合は、ヒータ出力変更部１１４は、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍を所定時間に亘って継続した時又は還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３に所定熱量を与えた時は、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤温が所定温度以上と成った時は、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定する。
【００３６】
次に、還元剤解凍装置１００を使用し還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の再凍結を抑制する手順を説明する。
【００３７】
図２に示す様に、還元剤解凍装置１００は、イグニッションキーオンによって再凍結抑制制御Ｍ２００を開始し、イグニッションキーオフによって再凍結抑制制御Ｍ２００を終了する。
【００３８】
最初のステップＳ２０１に於いては、ヒータ出力変更部１１４によって還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了したか否かを判定し、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了していないと判定した時は、ステップＳ２０２を経てステップＳ２０１に戻り、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定した時は、ステップＳ２０３に進む。
【００３９】
ステップＳ２０２に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を第一ヒータ出力（例えば、最大出力）とする。
【００４０】
ステップＳ２０３に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を第一ヒータ出力と比較し低出力の第二ヒータ出力（例えば、最大出力の２０％）とする。従って、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に、ヒータ１０５の近傍に配置した部品が過熱状態と成る事を抑制する事が出来る。
【００４１】
次のステップＳ２０４に於いては、ヒータ出力変更部１１４によって還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したか否かを判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定した時は、再凍結抑制制御Ｍ２００を終了し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していないと判定した時は、ステップＳ２０５に進む。
【００４２】
ステップＳ２０５に於いては、ヒータ出力変更部１１４によって還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に所定時間が経過したか否かを判定し、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に所定時間が経過したと判定した時は、ステップＳ２０６に進み、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に所定時間が経過していないと判定した時は、何もせずにステップＳ２０４に戻る。
【００４３】
ステップＳ２０６に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を第二ヒータ出力と比較し高出力の第三ヒータ出力とする。尚、第三ヒータ出力は、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率とを基に決定される。
【００４４】
次のステップＳ２０７に於いては、ヒータ出力変更部１１４によって還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したか否かを判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定した時は、再凍結抑制制御Ｍ２００を終了し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していないと判定した時は、ステップＳ２０７を繰り返す。
【００４５】
次に、還元剤解凍装置１００を使用し還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の再凍結を抑制する別の手順を説明する。
【００４６】
図３に示す様に、還元剤解凍装置１００は、イグニッションキーオンによって再凍結抑制制御Ｍ３００を開始し、イグニッションキーオフによって再凍結抑制制御Ｍ３００を終了する。
【００４７】
ステップＳ３０１乃至Ｓ３０５は、前述のステップＳ２０１乃至Ｓ２０５と同一の為、説明を省略する。
【００４８】
ステップＳ３０６に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を第二ヒータ出力と比較し高出力の第三ヒータ出力（例えば、最大出力の３０％）とする。尚、第三ヒータ出力は、前述のステップＳ２０６と異なり、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率と無関係に決定される。
【００４９】
次のステップＳ３０７に於いては、ヒータ出力変更部１１４によって還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したか否かを判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定した時は、再凍結抑制制御Ｍ３００を終了し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していないと判定した時は、ステップＳ３０８に進む。
【００５０】
ステップＳ３０８に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を第三ヒータ出力とした後に所定時間（例えば、数分乃至数十分）が経過したか否かを判定し、ヒータ出力を第三ヒータ出力とした後に所定時間が経過したと判定した時は、ステップＳ３０９に進み、ヒータ出力を第三ヒータ出力とした後に所定時間が経過していないと判定した時は、何もせずにステップＳ３０７に戻る。
【００５１】
ステップＳ３０９に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を現出力（第三ヒータ出力）と比較し増加させる。具体的に言えば、例えば、最大出力の１０％を現出力に足し込む（即ち、ヒータ出力を最大出力の４０％とする）。
【００５２】
ステップＳ３０９の後は再びステップＳ３０７に戻り、ヒータ出力変更部１１４によって還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したか否かを判定し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了したと判定した時は、再凍結抑制制御Ｍ３００を終了し、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していないと判定した時は、再びステップＳ３０８に進む。
【００５３】
再度のステップＳ３０８に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を増加させた後に所定時間（例えば、数分乃至数十分）が経過したか否かを判定し、ヒータ出力を増加させた後に所定時間が経過したと判定した時は、再びステップＳ３０９に進み、ヒータ出力を増加させた後に所定時間が経過していないと判定した時は、何もせずに再びステップＳ３０７に戻る。
【００５４】
再度のステップＳ３０９に於いては、ヒータ出力変更部１１４によってヒータ出力を現出力と比較し増加させる。具体的に言えば、例えば、最大出力の１０％を現出力に足し込む。
【００５５】
尚、前述の一例に於いては、ステップＳ３０９を経る度に最大出力の１０％を現出力に足し込む事によって所定時間が経過する毎にヒータ出力を徐々に増加させていく様にしたものの、ヒータ出力を増加させる際は、還元剤温と外気温と還元剤温の上昇率とを基に増加後のヒータ出力を決定しても構わない。
【００５６】
例えば、還元剤温が低い時、外気温が低い時、又は還元剤温の上昇率が低い時は、ヒータ出力を現出力と比較し大幅に増加させ、還元剤温が高い時、外気温が高い時、又は還元剤温の上昇率が高い時は、ヒータ出力を現出力と比較し小幅に増加させる。
【００５７】
以上に説明した様に、還元剤解凍装置１００に於いては、還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３の解凍が完了した後に所定時間が経過しても、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了していない時は、ヒータ出力を増加させる為、還元剤タンク１０２内の還元剤１０３の解凍が完了する迄に既に解凍が完了した還元剤供給配管１０４内の還元剤１０３が再凍結する事を抑制する事が出来る。
【符号の説明】
【００５８】
１００  還元剤解凍装置
１０１  選択触媒還元システム
１０２  還元剤タンク
１０３  還元剤
１０４  還元剤供給配管
１０５  ヒータ
１０６  コントローラ
１０７  エンジン
１０８  還元剤インジェクタ
１０９  第一還元剤温センサ
１１０  排気管
１１１  選択触媒還元触媒
１１２  サプライモジュール
１１３  第二還元剤温センサ
１１４  ヒータ出力変更部
１１５  吸気管
１１６  吸気温センサ
【図１】
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【図２】
2019027391.tif 000004
【図３】
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