(57)【要約】  内燃機関停止後に行われる液体還元剤の回収制御中に尿素水溶液が凍結することを防ぐための還元剤供給装置及びその制御方法を提供する。  内燃機関の排気通路へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置の制御方法であって、前記液体還元剤の回収時に、外気温度に相関する温度が所定の閾値以下、かつ、前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させる。
2015001858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置の制御方法であって、
前記液体還元剤の回収時に、外気温度に相関する温度が所定の閾値以下、かつ、前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させることを特徴とする還元剤供給装置の制御方法。
【請求項２】
前記内燃機関のキースイッチがオフにされ、かつ、前記内燃機関の回転数がゼロになった後に、前記温度及び前記充電状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置の制御方法。
【請求項３】
内燃機関の排気通路へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置であって、
前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段と、
前記加熱手段の駆動制御を実行する加熱制御手段と、
液体還元剤の回収制御を実行させる回収制御手段と、
外気温度に相関する温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態を検出する充電状態検出手段と、を備え、
前記加熱制御手段は、前記液体還元剤の回収時に、前記温度が所定の閾値以下、かつ、前記電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させることを特徴とする還元剤供給装置。
【請求項４】
前記内燃機関のキースイッチのオフを検知するキーオフ検知部と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、をさらに備え、
前記キースイッチがオフにされ、かつ、前記回転数がゼロになった後、前記加熱制御手段は前記加熱手段の作動の要否を判断することを特徴とする請求項３に記載の還元剤供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に液体還元剤を供給する一方、内燃機関の停止時に液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には窒素酸化物（ＮＯX）が含まれている。従来、このＮＯXを浄化するために用いられる排気浄化装置の一態様として、排気通路中に設けられた選択還元触媒と、選択還元触媒よりも排気上流側で排気中に尿素水溶液を噴射する還元剤供給装置とを備え、尿素水溶液が分解して生成されるアンモニアによりＮＯXの浄化を行うＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが知られている。【０００３】
このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置では、還元剤供給装置内での尿素水溶液の凍結を防ぐために、内燃機関の停止時に尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、内燃機関のキースイッチがオフにされるときには、還元剤供給装置に設けられている還元剤の凍結防止機能も停止状態になるため、外気温度が著しく低いような場合には、尿素水溶液の回収制御中に尿素水溶液が凍結するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１３２６７号公報（段落００５４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の停止後に行われる液体還元剤の回収制御中に尿素水溶液が凍結することを防ぐための還元剤供給装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、内燃機関の排気通路へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置の制御方法であって、前記液体還元剤の回収時に、外気温度に相関する温度が所定の閾値以下、かつ、前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させることを特徴とする還元剤供給装置の制御方法が提供され、上述した問題点を解決することができる。【０００７】
また、本発明の還元剤供給装置の制御方法においては、前記内燃機関のキースイッチがオフにされ、かつ、前記内燃機関の回転数がゼロになった後に、前記温度及び前記充電状態を検出することが好ましい。【０００８】
また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置であって、前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段と、前記加熱手段の駆動制御を実行する加熱制御手段と、液体還元剤の回収制御を実行させる回収制御手段と、外気温度に相関する温度を検出する温度検出手段と、前記加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態を検出する充電状態検出手段と、を備え、前記加熱制御手段は、前記液体還元剤の回収時に、前記温度が所定の閾値以下、かつ、前記電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させることを特徴とする還元剤供給装置である。【０００９】
また、本発明の還元剤供給装置においては、前記内燃機関のキースイッチのオフを検知するキーオフ検知部と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、をさらに備え、前記キースイッチがオフにされ、かつ、前記回転数がゼロになった後、前記加熱制御手段は前記加熱手段の作動の要否を判断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の還元剤供給装置及びその制御方法によれば、内燃機関の停止後の液体還元剤の回収制御中に外気温度が低い状態になると加熱手段が作動され、液体還元剤の凍結を防ぐことができる。このとき、本発明では、加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態が低い場合には加熱手段の作動が停止するため、電力供給源の保護が優先される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る還元剤供給装置が備えられた排気浄化装置の全体的構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる還元剤供給装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照して、本発明の還元剤供給装置及びその制御方法に関する実施の形態について具体的に説明する。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては、特に説明がない限り同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１３】
１．排気浄化装置の全体構成
図１は、還元剤供給装置２０を備える排気浄化装置１０の全体構成の一例を説明するために示す図である。
この排気浄化装置１０は、排気中のＮＯXを浄化するための装置であり、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路１１に設けられている。排気浄化装置１０は、排気通路１１の途中に介装された還元触媒１３と、還元触媒１３よりも上流側の排気通路１１内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置２０とを備えている。
【００１４】
還元触媒１３は、排気中のＮＯXの還元反応を促進する機能を有する触媒であり、液体還元剤から生成される還元成分を吸着するとともに、触媒に流れ込む排気中のＮＯXを還元成分によって選択的に還元するものとなっている。還元剤供給装置２０は、液体還元剤として尿素水溶液が用いられるものであり、尿素水溶液が排気通路１１中で分解されることにより還元成分としてのアンモニアが生成されるようになっている。この還元触媒１３の上流側において、液体還元剤の噴射位置よりもさらに上流側には排気温度センサ１５が設けられている。
【００１５】
２．還元剤供給装置
図１において、還元剤供給装置２０は、液体還元剤が収容される貯蔵部としての貯蔵タンク２１と、液体還元剤を圧送するためのポンプユニット２２と、液体還元剤を排気通路１１内に噴射するための還元剤噴射弁２５とを備えている。ポンプユニット２２は、ポンプ２３及び流路切換弁２４を備えている。還元剤噴射弁２５、ポンプ２３及び流路切換弁２４は、電子制御装置（ＥＣＵ）４０によって駆動制御が行われるものとなっている。
【００１６】
ポンプ２３と貯蔵タンク２１とは第１の供給通路３１によって接続され、ポンプ２３と還元剤噴射弁２５とは第２の供給通路３３によって接続されている。第２の供給通路３３には、第２の供給通路３３内の圧力、すなわち、還元剤噴射弁２５に圧送される液体還元剤の圧力を検出するための圧力センサ２７が設けられている。ポンプ２３と、第１の供給通路３１及び第２の供給通路３３とは、流路切換弁２４を介して接続されている。
【００１７】
流路切換弁２４は、ポンプ２３によって圧送される液体還元剤が流れる方向を、貯蔵タンク２１側から還元剤噴射弁２５側に流れる方向（以下「正方向」という。）と、還元剤噴射弁２５側から貯蔵タンク２１側に流れる方向（以下「逆方向」という。）とに切換える機能を有している。本実施の形態において、流路切換弁２４は、非通電状態で第１の供給通路３１をポンプ２３の吸入側に連通するとともに第２の供給通路３３をポンプ２３の吐出側に連通する一方、通電状態で第１の供給通路３１をポンプ２３の吐出側に連通するとともに第２の供給通路３３をポンプ２３の吸入側に連通するように構成されている。
【００１８】
すなわち、液体還元剤の噴射制御を行う際には、液体還元剤を還元剤噴射弁２５側に供給するために、流路切換弁２４への通電は行われない。このとき、液体還元剤は正方向に流れる。一方、内燃機関の停止時において、還元剤供給装置２０内の液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収する場合には、流路切換弁２４に対して通電される。このとき、液体還元剤は逆方向に流れる。
【００１９】
なお、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収可能とする構成は、流路切換弁２４を設ける例に限られない。例えば、逆回転可能なポンプ２３を用いることによって液体還元剤を回収可能に構成することもできる。
【００２０】
また、第２の供給通路３３の途中には、他端が貯蔵タンク２１に接続されたリターン通路３５が分岐して設けられている。リターン通路３５の途中には、流路面積が小さくされた絞り部３６が設けられ、第２の供給通路３３内の圧力を保持できるようになっている。また、絞り部３６よりも貯蔵タンク２１側のリターン通路３５には、液体還元剤が貯蔵タンク２１側から第２の供給通路３３側に流れないようにするための一方向弁３７が設けられている。一方向弁３７は省略されていても構わない。
【００２１】
なお、図１に示す還元剤供給装置２０においてはポンプユニット２２内に圧力センサ２７が設けられているが、第２の供給通路３３内の圧力を検出できる位置であれば、どの位置に設けられていても構わない。
【００２２】
ポンプ２３は、ＥＣＵ４０による通電制御によって、所定の流量の液体還元剤を圧送する。図１の還元剤供給装置２０において、ポンプ２３は電磁式ポンプが用いられており、駆動デューティ比が大きいほどポンプ２３の出力（吐出流量）が大きくなるものとなっている。このポンプ２３が、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収するための手段としての機能も有する。
【００２３】
還元剤噴射弁２５は、内燃機関の運転状態において、ＥＣＵ４０による通電制御によって開閉制御が行われ、所定量の液体還元剤を排気通路１１内に噴射する。還元剤噴射弁２５は、非通電状態で閉弁し、通電状態で開弁する、電磁式のオンオフ弁が用いられている。一方、還元剤噴射弁２５は、内燃機関の停止時において、液体還元剤を回収する際には、開弁状態で維持される。これにより、還元剤噴射弁２５の噴孔を介して空気（排ガス）が第２の供給通路３３に導入され、液体還元剤が貯蔵タンク２１内に回収されやすくなる。
【００２４】
また、還元剤供給装置２０には、液体還元剤の凍結を防止するため、あるいは、凍結した液体還元剤を解凍するための加熱手段が設けられている。具体的に、第１の供給通路３１、第２の供給通路３３、リターン通路３５及びポンプユニット２２には、それぞれ加熱手段としての電熱ヒータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが備えられている。電熱ヒータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは、電力供給源３８により電力が供給され、ＥＣＵ４０によって作動制御が実行されるものとなっている。
【００２５】
また、貯蔵タンク２１、ポンプユニット２２及び還元剤噴射弁２５には、内燃機関１の冷却水が流通可能な冷却水通路１７，１８が配設されている。冷却水通路１７，１８を流れる冷却水は、冷却水循環ポンプ５によって供給される。内燃機関１の運転中において、冷却水は６０〜８０℃程度になるため、冷却水通路１７，１８中を冷却水が流れることで液体還元剤を加熱できるようになっている。すなわち、冷却水循環ポンプ５、冷却水通路１７，１８及び冷却水によっても加熱手段が構成される。この冷却水循環ポンプ５は、電力供給源３８により電力が供給され、ＥＣＵ４０によって作動制御が実行されるものとなっている。
【００２６】
なお、電熱ヒータや冷却水が循環する構成は加熱手段の一例であって、その配置位置や構成は適宜変更することができ、さらには、他の種類の加熱手段を採用することもできる。
【００２７】
３．電子制御装置（ＥＣＵ）
次に、ＥＣＵ４０のうち、液体還元剤の回収制御時における加熱手段の制御に関連する部分について説明する。
ＥＣＵ４０は公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであって、キースイッチ検知手段と、回収制御手段と、温度検出手段と、充電状態検知手段と、加熱制御手段とを備えている。具体的に、これらの各手段は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。また、ＥＣＵ４０は、図示しないＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を備えている。
【００２８】
キースイッチ検知手段は、内燃機関１のイグニションスイッチのオンオフを検知する。また、回収制御手段は、イグニションスイッチがオフになった後、液体還元剤の供給経路内に残留する液体還元剤を貯蔵タンク２１内に回収する制御を実行させる。具体的な制御の内容は、特に制限されるものではなく、適宜の方法で実施することができる。
【００２９】
温度検出手段は、外気温度に相関する温度Ｔｅを検出する。本実施の形態においては、外気温度センサ３９のセンサ信号に基づいて、外気温度Ｔｅを直接検知するようになっている。ただし、直接外気温度を見るのではなく、外気温度の変化にしたがって温度が変化する位置での温度を見るようになっていてもよい。
【００３０】
充電状態検知手段は、加熱手段としての電熱ヒータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄに電力を供給する電力供給源３８の充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｕｓ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を検知する。この充電状態ＳＯＣは、例えば充電割合を表す値（％）とすることができ、電力供給源３８からの電圧及び電流の検出値に基づいて、検知することができる。あるいは、電力供給源３８の電圧そのものを見るようにすることもできる。
【００３１】
加熱制御手段は、上記の外気温度に相関する温度Ｔｅ及びＳＯＣに基づいて、電熱ヒータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ及び冷却水循環ポンプ５の作動状態の制御を実行する。
【００３２】
すなわち、本実施の形態のＥＣＵ４０は、本発明の加熱制御手段、回収制御手段、温度検出手段、充電状態検出手段としても機能するものとなっている。
【００３３】
４．還元剤供給装置の制御方法
次に、上述したＥＣＵ４０によって実行される還元剤供給装置の制御方法のうち、液体還元剤の回収制御時の加熱手段の制御方法について、図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。以下のフローチャートは、内燃機関１の停止時において常時実行されるものとなっている。
【００３４】
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１のイグニションスイッチがオフになったか否かを判別する。イグニションスイッチがオンの間（Ｎｏ判定の場合）は、ステップＳ１を繰り返し行う。
【００３５】
イグニションスイッチがオフになると（Ｙｅｓ判定）、ステップＳ２に進み、ＥＣＵ４０はエンジン回転数Ｎｅがゼロになったか否かを判別する。このステップＳ２は、エンジン回転数がゼロになるまで繰り返し行われる。
【００３６】
エンジン回転数Ｎｅがゼロになると（Ｙｅｓ判定）、ステップＳ３に進み、外気温度に相関する値Ｔｅが、あらかじめ定めた閾値Ｔｅ＿０以下となっているか否かを判別する。この閾値Ｔｅ＿０は、液体還元剤の回収制御中に液体還元剤が凍結する可能性が生じるか否かを判断するためのものであって、外気温度センサ３９によって検出される外気温度Ｔｅを直接比較するのであれば、液体還元剤の凍結温度＋αとして設定することができる。あるいは、外気温度以外の相関値を比較するのであれば、液体還元剤の凍結温度＋αの値に対応する値を閾値Ｔｅ＿０として設定することができる。
【００３７】
外気温度に相関する値Ｔｅが閾値Ｔｅ＿０以下の場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ４に進み、今度は電力供給源３８の充電状態ＳＯＣがあらかじめ定めた閾値ＳＯＣ＿０以上となっているか否かを判別する。この閾値ＳＯＣ＿０は、内燃機関１の停止中においても加熱手段の作動を継続することによって、電力供給源３８の充電状態が低下するおそれがあるか否かを判断するためのものであって、液体還元剤の回収制御の平均実施時間、あるいは、最長実施時間と、使用電流値等を考慮して、適宜の値、例えば充電割合で言えば７０％に設定される。
【００３８】
電力供給源３８の充電状態ＳＯＣが閾値ＳＯＣ_０以上の場合（Ｙｅｓ判定）、すなわち、外気温度が低く、かつ、電力供給源３８の充電状態が十分である場合には、ステップＳ５に進み、ＥＣＵ４０は電熱ヒータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ及び冷却水循環ポンプ５を作動させる。一方、ステップＳ３において外気温度に相関する値Ｔｅが閾値Ｔｅ＿０を超え（Ｎｏ判定）、液体還元剤の凍結のおそれがない場合や、ステップＳ４において電力供給源３８の充電状態ＳＯＣが閾値ＳＯＣ＿０未満であり（Ｎｏ判定）、加熱手段の作動によって電力供給源３８の充電状態が低下するおそれがある場合には、ステップＳ８に進み、加熱手段を非作動とする。
【００３９】
加熱手段の作動、非作動を決定した後には、ステップＳ６に進み、液体還元剤の回収制御が終了するまで、回収制御が終了したか否かの判定を繰り返し、回収制御が終了したとき（Ｙｅｓ判定）に、ステップＳ７に進んで、加熱手段を停止して、本ルーチンを終了する。
【００４０】
ここまで説明した実施の形態にかかる還元剤供給装置２０及びその制御方法は、言うまでもなく一例にすぎず、その構成や制御フローは本発明の範囲内で適宜変更することができる。
【図１】
2015001858.tif 000003
【図２】
2015001858.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月18日(2016.11.18)
【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へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置の制御方法であって、
前記液体還元剤の回収時に、外気温度に相関する温度が所定の閾値以下、かつ、前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させ、前記液体還元剤の回収が終了したときに、前記加熱手段を停止させ、
前記内燃機関のキースイッチがオフにされ、かつ、前記内燃機関の回転数がゼロになった後に、前記温度及び前記充電状態を検出することを特徴とする還元剤供給装置の制御方法。
【請求項２】
内燃機関の排気通路へ液体還元剤を供給する一方、前記内燃機関の停止時には液体還元剤を貯蔵タンクに回収可能に構成された還元剤供給装置であって、
前記液体還元剤の流通路を加熱するための加熱手段と、
前記加熱手段の駆動制御を実行する加熱制御手段と、
液体還元剤の回収制御を実行させる回収制御手段と、
外気温度に相関する温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段に電力を供給する電力供給源の充電状態を検出する充電状態検出手段と、を備え、
前記加熱制御手段は、前記液体還元剤の回収時に、前記温度が所定の閾値以下、かつ、前記電力供給源の充電状態が所定の閾値以上の場合に、前記加熱手段を作動させ、前記液体還元剤の回収が終了したときに、前記加熱手段を停止させ、
前記内燃機関のキースイッチのオフを検知するキーオフ検知部と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、をさらに備え、
前記キースイッチがオフにされ、かつ、前記回転数がゼロになった後、前記加熱制御手段は前記加熱手段の作動の要否を判断することを特徴とする還元剤供給装置。
【国際調査報告】
2015001858.tif 000005
2015001858.tif 000006
2015001858.tif 000007
2015001858.tif 000008