(57)【要約】【課題】尿素水タンク内で凍結した尿素水の解凍の完了を確実に把握することができる排ガス浄化システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】尿素水タンク８内に位置する供給管６の吸込口１１の周囲に配置された尿素濃度センサ２０内に内蔵温度センサ２１を設置するとともに、その吸込口１１と尿素濃度センサ２０間の距離を、吸込口１１とタンク温度センサ１９間の距離よりも大きくして、ＥＣＵ２３は、尿素水タンク８内で凍結した尿素水７の解凍手段１５の起動後に、タンク温度センサ１９の測定値及び内蔵温度センサ２１の測定値のうちで小さい方の測定値が、予め設定された第１のしきい値超となったときには、通報手段２２を作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水が貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンク内に位置する吸込口から吸い込んだ前記尿素水をエンジンの排気管内に供給する供給管と、前記尿素水タンク内で凍結した前記尿素水を解凍する解凍手段とを備え、前記吸込口の周囲にタンク温度センサと尿素濃度センサとを配置した排ガス浄化システムにおいて、
前記尿素濃度センサ内に内蔵温度センサを設置するとともに、前記吸込口と該尿素濃度センサ間の距離を、該吸込口と前記タンク温度センサ間の距離よりも大きくし、
通報手段を作動可能な制御手段を設け、
前記制御手段は、前記解凍手段の起動後に、前記タンク温度センサの測定値及び前記内蔵温度センサの測定値のうちで小さい方の測定値が、予め設定された第１のしきい値超となったときには、前記通報手段を作動させることを特徴とする排ガス浄化システム。
【請求項２】
前記制御手段により作動可能な警告手段を設け、前記制御手段は、前記解凍手段の起動後であって前記タンク温度センサの測定値又は前記内蔵温度センサの測定値を前記第１のしきい値と比較する前に、前記タンク温度センサの測定値と前記内蔵温度センサの測定値との差の絶対値が、予め設定された第２のしきい値超となったときには、前記警告手段を作動させる請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【請求項３】
尿素水が貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンク内に位置する吸込口から吸い込んだ前記尿素水をエンジンの排気管内に供給する供給管と、前記尿素水タンク内で凍結した前記尿素水を解凍する解凍手段とを備え、前記吸込口の周囲にタンク温度センサと尿素濃度センサとを配置した排ガス浄化システムの制御方法であって、
前記尿素濃度センサ内に内蔵温度センサを設置するとともに、前記吸込口と該尿素濃度センサ間の距離を、該吸込口と前記タンク温度センサ間の距離よりも大きくし、
前記解凍手段の起動後に、前記タンク温度センサの測定値及び前記内蔵温度センサの測定値のうちで小さい方の測定値が、予め設定された第１のしきい値超となったときには、解凍の完了を通報することを特徴とする排ガス浄化システムの制御方法。
【請求項４】
前記解凍手段の起動後であって前記タンク温度センサの測定値又は前記内蔵温度センサの測定値を前記第１のしきい値と比較する前に、前記タンク温度センサの測定値と前記内蔵温度センサの測定値との差の絶対値が、予め設定された第２のしきい値超となったときには、該タンク温度センサ及び／又は該内蔵温度センサの故障を通報する請求項３に記載の排ガス浄化システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス浄化システム及びその制御方法に関し、更に詳しくは、尿素水タンク内で凍結した尿素水の解凍の完了を確実に把握することができる排ガス浄化システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両や船舶に搭載されたディーゼルエンジンの排ガス中には、粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの環境汚染や健康被害の原因となる物質が含まれている。そのため、これらの物質の大気中への放出を低減することを目的として、各種の排ガス浄化システムが用いられている。
【０００３】
ＮＯｘについては、尿素水と選択還元型触媒（ＳＣＲ）とを用いた尿素ＳＣＲシステムが、近年注目されている（例えば、特許文献１を参照）。この尿素ＳＣＲシステムは、尿素水が加水分解して生じたアンモニアを、ＳＣＲ触媒の存在下で還元剤として作用させるＳＣＲ反応により排ガス中のＮＯｘを浄化するものである。
【０００４】
尿素水は、車両に搭載された尿素水タンク内に貯留されており、タンク内に吸込口を有する供給管を通じて、エンジンの排気通路に挿入された噴射ノズルへ供給される。尿素水タンク内には尿素濃度センサが配置されており、ＮＯｘの還元浄化に必要な一定濃度以上の尿素水が噴射ノズルへ供給されるようになっている。
【０００５】
ところで尿素水は約−１０℃で凍結する性質を有しているため、寒冷時に尿素水がタンク内で凍結してしまうと、噴射ノズルへ尿素水を供給できなくなるおそれがある。そのため、尿素ＳＣＲシステムには、タンク内で凍結した尿素水をエンジン用冷却水を用いて解凍する解凍システムが実装されている。
【０００６】
この解凍システムでは、通常は尿素水タンク内に配置された１台の温度センサにより、尿素水の解凍の完了を判断するようになっている。しかしながら、そのような１台の温度センサでは、吸込口や尿素濃度センサの周囲の局所的な解凍の完了を正確に判断することは困難であるため、尿素水の解凍が完了したと判断したにも拘わらず。尿素水を吸い込むことができないという圧力異常や、尿素水の濃度が低いという濃度異常を誤って検出してしまい、尿素水の噴射ノズルへの供給に支障を来すという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３７００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、尿素水タンク内で凍結した尿素水の解凍の完了を確実に把握することができる排ガス浄化システム及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化システムは、尿素水が貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンク内に位置する吸込口から吸い込んだ前記尿素水をエンジンの排気管内に供給する供給管と、前記尿素水タンク内で凍結した前記尿素水を解凍する解凍手段とを備え、前記吸込口の周囲にタンク温度センサと尿素濃度センサとを配置した排ガス浄化システムにおいて、前記尿素濃度センサ内に内蔵温度センサを設置するとともに、前記吸込口と該尿素濃度センサ間の距離を、該吸込口と前記タンク温度センサ間の距離よりも大きくし、通報手段を作動可能な制御手段を設け、前記制御手段は、前記解凍手段の起動後に、前記タンク温度センサの測定値及び前記内蔵温度センサの測定値のうちで小さい方の測定値が、予め設定された第１のしきい値超となったときには、前記通報手段を作動させることを特徴とするものである。
【００１０】
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化システムの制御方法は、尿素水が貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンク内に位置する吸込口から吸い込んだ前記尿素水をエンジンの排気管内に供給する供給管と、前記尿素水タンク内で凍結した前記尿素水を解凍する解凍手段とを備え、前記吸込口の周囲にタンク温度センサと尿素濃度センサとを配置した排ガス浄化システムの制御方法であって、前記尿素濃度センサ内に内蔵温度センサを設置するとともに、前記吸込口と該尿素濃度センサ間の距離を、該吸込口と前記タンク温度センサ間の距離よりも大きくし、前記解凍手段の起動後に、前記タンク温度センサの測定値及び前記内蔵温度センサの測定値のうちで小さい方の測定値が、予め設定された第１のしきい値超となったときには、解凍の完了を通報することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排ガス浄化システム及びその制御方法によれば、尿素水を排気管内に供給する供給管の吸込口の周囲の近傍における尿素水の局所的な凍結の解凍を検知するので、尿素水タンク内で凍結した尿素水の解凍の完了を確実に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態からなる排ガス浄化システムの構成図である。
【図２】本発明の第１実施の形態からなる排ガス浄化システムの制御方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態からなる排ガス浄化システムの構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態からなる排ガス浄化システムの制御方法を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態からなる排ガス浄化システムを示す。
【００１４】
この排ガス浄化システム１Ａは車両に搭載されており、ディーゼルエンジン２の排ガスＧが流れる排気管３の途中に介設されたＳＣＲコンバータ４と、ＳＣＲコンバータ４の上流側の排気管３に挿入された噴射ノズル５と、噴射ノズル５に供給管６を通じて尿素水７を供給する尿素水タンク８とを備えている。
【００１５】
なお、通常は、ディーゼルエンジン２と噴射ノズル５との間に、酸化触媒（ＤＯＣ）及び／又はＰＭ捕集フィルター（図示せず）を設けるようにする。また、ＳＣＲコンバータ４の下流側にＤＯＣ（図示せず）を設ける場合もある。
【００１６】
太径のＳＣＲコンバータ４内には、鉄イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒からなるＳＣＲ触媒が塗布された担体９が格納されている。
【００１７】
また、供給管６の端部は、補充口１０を有する尿素水タンク８内に略垂直に挿入されており、末端部に形成された吸込口１１が尿素水７の液面１２下に位置している。この尿素水タンク８内の尿素水７の残量は、供給管６の端部に沿って昇降自在なフロート１３を有するフロート式レベルセンサ１４により測定される。
【００１８】
尿素水タンク８には、凍結した尿素水７を解凍する解凍手段１５が装備されている。この解凍手段１５は、尿素水タンク８を挿通するタンクヒータライン１６と、そのタンクヒータライン１６へディーゼルエンジン２の冷却水を分流させるタンクヒータバルブ１７とを備えている。解凍手段１５の起動は、タンク内温度や外気温などに基づいてタンクヒータバルブ１７を開弁することにより行われる。タンクヒータライン１６を通過した冷却水は、ラジエータ１８でディーゼルエンジン２からの冷却水と共に冷却されてからディーゼルエンジン２へ還流される。
【００１９】
また、尿素水タンク８における吸込口１１の周囲には、タンク温度センサ１９と尿素濃度センサ２０とが設置されており、尿素濃度センサ２０と吸込口１１間の距離は、タンク温度センサ１９と吸込口１１間の距離よりも大きくなっている。これらのタンク温度センサ１９及び尿素濃度センサ２０の設置箇所は特に限定するものではないが、図１に示すような尿素水タンク８の底面８ａや、フロート１３の抜け落ちを防ぐストッパ１４ａの表面が好ましく例示される。なお、タンク温度センサ１９及び尿素濃度センサ２０をストッパ１４ａの表面に設置した場合には、フロート式レベルセンサ１４と一体化するため、取り扱いが容易になるという利点がある。
【００２０】
そして、尿素濃度センサ２０の内部には、尿素濃度センサ２０の測定値の温度補正に用いられる内蔵温度センサ２１が設置されている。この内蔵温度センサ２１はタンク温度センサ１９とともに、通報手段２２を作動可能な制御手段であるＥＣＵ２３に信号線（一点鎖線で示す）を通じて接続されている。
【００２１】
なお、通報手段２２としては特に限定するものではないが、車両の運転台に設置された警告灯や警報器などが例示される。
【００２２】
このような排ガス浄化システム１Ａに係る尿素タンク８内で凍結した尿素水７の解凍に関する制御方法を、図２に基づいて以下に説明する。
【００２３】
ＥＣＵ２３は、制御変数ｎ（整数）、タンク温度センサ１９の測定値Ａ及び内蔵温度センサ２１の測定値Ｂを初期化する（Ｓ１０）。次に、タンク温度センサ１９の測定値Ａｎ及び内蔵温度センサ２１の測定値Ｂｎをそれぞれ入力して（Ｓ２０）、測定値Ａｎ及び測定値Ｂｎの小さい方の測定値が予め設定されたしきい値Ｘ超であるかを判定する（Ｓ３０）。この予め設定されたしきい値Ｘとしては、凍結した尿素水７の解凍が確実になる温度値、例えば−５℃以上、好ましくは０℃以上の温度値が用いられる。
【００２４】
そして、小さい方の測定値がしきい値Ｘよりも大きい場合には、吸込口１１や尿素濃度センサ２０の周囲の近傍の尿素水７が解凍したと判断して、通報手段２２を作動させて（Ｓ４０）解凍の完了を通報する。
【００２５】
一方で、小さい方の測定値がしきい値Ｘ以下である場合には、一定時間の経過後に制御変数ｎを増分して（Ｓ５０）、次回の測定値Ａｎ又は測定値Ｂｎをしきい値Ｘと比較する（Ｓ２０〜Ｓ３０）。
【００２６】
このような制御を行うことにより、吸込口１１の周囲の近傍における尿素水７の局所的な凍結の解凍を検知するので、尿素水タンク８内で凍結した尿素水７の解凍の完了を確実に把握することができる。
【００２７】
図３は、本発明の第２の実施形態からなる排ガス浄化システムを示す。なお、図１と同じ部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
この排ガス浄化システム１Ｂでは、ＥＣＵ２３により作動可能な警告手段２４を設けている。
【００２９】
なお、警告手段２４としては特に限定するものではないが、通報手段２２と同じく、車両の運転台に設置された警告灯や警報器などが例示される。
【００３０】
このような排ガス浄化システムの制御方法を、図４に基づいて以下に説明する。なお、図２と同じ動作には同一のステップ番号を付し、説明を省略する。
【００３１】
ＥＣＵ２３は、ステップ２０の操作を行った後に、測定値Ａｎと測定値Ｂｎの差の絶対値が予め設定されたしきい値Ｙ以上であるかを判定する（Ｓ２２）。
【００３２】
このしきい値Ｙは、温度センサ１９、２１の仕様により決定されるが、例えば２０℃以上の温度値が用いられる。
【００３３】
そして、その絶対値がしきい値Ｙ以上である場合には、タンク温度センサ１９及び内蔵温度センサ２１の少なくとも片方が故障したとして、警告手段２４を作動させて（Ｓ２４）温度センサ１９、２１の故障を警告する。
【００３４】
一方で、その絶対値がしきい値未満である場合には、タンク温度センサ１９及び内蔵温度センサ２１が正常であると判断して、ステップ３０の操作に移行する。
【００３５】
このような制御を行うことにより、尿素水タンク８内に設置されたタンク温度センサ１９と内蔵温度センサ２１の故障の有無を検知してから尿素水７の局所的な凍結の解凍を検知するので、尿素水タンク８内で凍結した尿素水７の解凍の完了を確実かつ高い信頼性で把握することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ、１Ｂ  排ガス浄化システム
２  ディーゼルエンジン
３  排気管
６  供給管
７  尿素水
８  尿素水タンク
１３  フロート
１４  フロート式レベルセンサ
１５  解凍手段
１９  タンク温度センサ
２０  尿素濃度センサ
２１  内蔵温度センサ
２２  通報手段
２３  ＥＣＵ
２４  警告手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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