(57)【要約】【課題】車両のエンジン２から排出される排ガスを還元剤により浄化する排気浄化装置１において、エンジン２の始動直後でも常に還元剤の供給を可能とすることにある。【解決手段】排気浄化装置１は、尿素水を電力により加熱するヒータ１６と、ヒータ１６への給電を制御するＥＣＵ１７とを備える。そして、ＥＣＵ１７は、車両駆動用電源１９以外の別電源（車載電源２０または外部電源２１）からもヒータ１６に給電可能となるように設けられている。これにより、車両駆動用電源１９からの給電が不可能となるエンジン２の停止中にも、ヒータ１６に給電することが可能になる。このため、ヒータ１６はエンジン２の停止中でも尿素水を加熱することができるので、ＥＣＵ１７は、エンジン２の始動直後に尿素水が融解しているようにヒータ１６への給電を制御することができる。以上より、エンジン２の始動直後でも常に尿素水を供給することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンからの排ガスを還元剤により浄化する排気浄化装置において、
還元剤を電力により加熱する加熱手段と、
この加熱手段への給電を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、前記車両を駆動するための電力を給電する車両駆動用電源以外の別電源からも、前記加熱手段に給電可能となるように設けられていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
還元剤が融解していることを検知する融解検知手段を備え、
前記制御手段は、前記融解検知手段から得られる入力に応じて前記加熱手段への給電を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排気浄化装置において、
前記融解検知手段は、還元剤の流路の温度を検出する流路温度検出手段、および外気温を検出する外気温検出手段であることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記エンジンの停止後に還元剤が融解状態を維持するように前記加熱手段への給電を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記エンジンの停止後に凝固した還元剤が前記エンジンの始動時までに融解するように前記加熱手段への給電を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、乗員により入力された次回の前記エンジンの始動時期に基づき、前記加熱手段への給電を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、次回の前記エンジンの始動時期が乗員により入力されなかったときに、前記エンジンの停止後に還元剤が融解状態を維持するように前記加熱手段への給電を制御することを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンからの排ガスを浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のエンジンの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元剤により還元して浄化する排気浄化装置が公知である。この還元剤は、例えば、尿素水であり、尿素の分解により発生するアンモニア（ＮＨ３）が触媒によりＮＯｘと還元反応して無害な窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成することで、ＮＯｘが浄化される。
【０００３】
ところで、従来の排気浄化装置には、エンジン冷却水や電気ヒータにより還元剤を加熱してエンジン運転中の還元剤の凝固を阻止する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載の技術によれば、エンジン停止後の還元剤の凝固を阻止することができず、さらに、次のエンジン始動後も、凝固した還元剤が融解するまで還元剤を排ガスに対して供給することができない。このため、外気温が低いとき等に、エンジンの始動直後にＮＯｘを浄化できない虞がある。
【特許文献１】特開２００４−３２４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、車両のエンジンから排出される排ガスを還元剤により浄化する排気浄化装置において、エンジンの始動直後でも常に還元剤の供給を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の排気浄化装置は、車両のエンジンからの排ガスを還元剤により浄化するものであり、還元剤を電力により加熱する加熱手段と、加熱手段への給電を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、車両を駆動するための電力を給電する車両駆動用電源以外の別電源からも、加熱手段に給電可能となるように設けられている。
【０００６】
これにより、車両駆動用電源からの給電が不可能となるエンジン停止中にも、加熱手段に給電することが可能になる。このため、加熱手段はエンジン停止中でも還元剤を加熱することができるので、制御手段は、エンジン始動直後に還元剤が融解しているように加熱手段への給電を制御することができる。以上より、車両のエンジンから排出される排ガスを還元剤により浄化する排気浄化装置において、エンジン始動直後でも常に還元剤を供給することができる。
なお、別電源とは、例えば、車両駆動用電源以外の車載電源や、プラグインにより給電可能となる外部電源等である。
【０００７】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の排気浄化装置は、還元剤が融解していることを検知する融解検知手段を備える。そして、制御手段は、融解検知手段から得られる入力に応じて加熱手段への給電を制御する。
これにより、加熱手段は、還元剤が融解しているか否かに応じて還元剤を加熱することができるので、電力を過剰に消費することなく還元剤の凝固を阻止することができる。
【０００８】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の排気浄化装置によれば、融解検知手段は、還元剤の流路の温度を検出する流路温度検出手段、および外気温を検出する外気温検出手段である。
これにより、制御手段は、流路内の還元剤の温度とともに外気温をも考慮して加熱手段を制御することができる。このため、排気浄化装置における還元剤の凝固阻止に対する信頼性を高めることができる。
【０００９】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の排気浄化装置によれば、制御手段は、エンジンの停止後に還元剤が融解状態を維持するように加熱手段への給電を制御する。
これにより、次回のエンジン始動時まで還元剤を融解状態にしておくことができるので、次回のエンジン始動直後に確実に還元剤を供給することができる。
【００１０】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の排気浄化装置によれば、制御手段は、エンジンの停止後に凝固した還元剤がエンジンの始動時までに融解するように加熱手段への給電を制御する。
これにより、次回のエンジン始動時までに還元剤を融解することができるので、次回のエンジン始動直後に確実に還元剤を供給することができる。
【００１１】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の排気浄化装置によれば、制御手段は、乗員により入力された次回のエンジンの始動時期に基づき、加熱手段への給電を制御する。
これにより、制御手段は、次回のエンジンの始動時期から逆算して加熱手段への給電開始時期等を設定することができる。このため、電力を過剰に消費することなく、次回のエンジン始動時までに還元剤を融解することができる。
【００１２】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の排気浄化装置によれば、制御手段は、次回のエンジンの始動時期が乗員により入力されなかったときに、エンジンの停止後に還元剤が融解状態を維持するように加熱手段への給電を制御する。
これにより、次回のエンジンの始動時期の入力がない場合でも、次回のエンジン始動時まで還元剤を融解状態に維持しておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
最良の形態１の排気浄化装置は、車両のエンジンからの排ガスを還元剤により浄化するものであり、還元剤を電力により加熱する加熱手段と、加熱手段への給電を制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、車両を駆動するための電力を給電する車両駆動用電源以外の別電源からも、加熱手段に給電可能となるように設けられている。
【００１４】
また、この排気浄化装置は、還元剤が融解していることを検知する融解検知手段を備える。そして、制御手段は、融解検知手段から得られる入力に応じて加熱手段への給電を制御する。なお、この排気浄化装置によれば、融解検知手段は、還元剤の流路の温度を検出する流路温度検出手段、および外気温を検出する外気温検出手段である。
【００１５】
また、制御手段は、エンジンの停止後に凝固した還元剤がエンジンの始動時までに融解するように加熱手段への給電を制御する。すなわち、制御手段は、乗員により入力された次回のエンジンの始動時期に基づき、加熱手段への給電を制御する。さらに、制御手段は、次回のエンジンの始動時期が乗員により入力されなかったとき、エンジンの停止後に還元剤が融解状態を維持するように加熱手段への給電を制御する。
【実施例１】
【００１６】
〔実施例１の構成〕
実施例１の排気浄化装置１の構成を、図１を用いて説明する。
排気浄化装置１は、車両のエンジン２からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元剤により浄化するものである。還元剤は、例えば、尿素水であり、尿素の分解により発生するアンモニア（ＮＨ３）が、触媒によりＮＯｘと反応して無害な窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成することで、ＮＯｘが浄化される。
【００１７】
すなわち、排気浄化装置１は、排ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させて二酸化窒素（ＮＯ２）にする酸化反応を促進する第１酸化触媒装置３と、ＮＨ３によるＮＯｘの還元反応を促進する還元触媒装置４と、還元触媒装置４から流出した未反応のＮＨ３の酸化反応を促進する第２酸化触媒装置５と、排ガスに対して尿素水を供給する尿素水供給装置６とを備え、主に還元触媒装置４の触媒作用によりＮＯｘを浄化する。
【００１８】
ここで、尿素水供給装置６は、例えば、尿素水を貯留するタンク９、タンク９から尿素水を吸引して吐出するポンプ１０、尿素水を排気管１１の内部に噴射する添加弁１２、ポンプ１０から添加弁１２に尿素水を導く供給配管１３等を有する。そして、添加弁１２は、還元触媒装置４よりも上流側、かつ、第１酸化触媒装置３よりも下流側の排気管１１の内部に突出するように装着される。これにより、添加弁１２から噴射された尿素水は、排ガス中に霧化して広がり還元触媒装置４に流入する。
【００１９】
そして、排気浄化装置１は、尿素水を電力により加熱する加熱手段としてのヒータ１６と、ヒータ１６への給電を制御する制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）１７とを備える。
なお、ヒータ１６は、周知の電気ヒータであり、尿素水が流動する部位（つまり、尿素水（還元剤）の流路）を構成する機器、部材の内で、タンク９、ポンプ１０および供給配管１３を加熱できるように装着されている。
【００２０】
ＥＣＵ１７は、制御機能および演算機能を発揮するＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置ならびに出力装置等により構成される周知のマイクロコンピュータである。そして、ＥＣＵ１７は、車両を駆動するための電力を給電する車両駆動用電源１９以外の別電源からも、ヒータ１６に給電可能となるように設けられている。なお、別電源とは、車両駆動用電源１９以外の車載電源２０や、プラグインにより給電可能となる外部電源２１である。
【００２１】
また、ＥＣＵ１７は、タンク９に貯留される尿素水の温度を検出する尿素水温センサ２３、タンク９に貯留される尿素水の水位を検出する尿素水量センサ２４、および外気温を検出する外気温検出手段としての外気温センサ２５等から検出値の入力を受け、これらの検出値に応じてヒータ１６への給電を制御する。
【００２２】
ここで、尿素水温センサ２３は、尿素水の流路の温度を検出する流路温度検出手段として機能し、さらに外気温センサ２５とともに、尿素水が融解していることを検知する融解検知手段として機能する。すなわち、ＥＣＵ１７は、尿素水温センサ２３や外気温センサ２５等から得られる検出値に応じて、尿素水が融解しているか否かを判断したり、尿素水が凝固する時期を予測したりしてエンジン２の停止後のヒータ１６への給電を制御する。
【００２３】
つまり、ＥＣＵ１７は、エンジン２の停止後に凝固した還元剤がエンジン２の始動時までに融解するようにヒータ１６への給電を制御する（図２（ａ）参照）。
例えば、ＥＣＵ１７は、次回のエンジン２の始動時期（エンジン始動予定時期）が乗員により入力された場合、エンジン始動予定時期までに還元剤を融解するのに必要な時間（融解時間）を、尿素水温センサ２３や外気温センサ２５等から得られる検出値に応じて算出する。
【００２４】
そして、ＥＣＵ１７は、エンジン始動予定時期と融解時間とから逆算した通電開始時期に、別電源（つまり、車載電源２０または外部電源２１）からヒータ１６への通電をオンする。また、ＥＣＵ１７は、エンジン２が始動したら別電源からヒータ１６への通電をオフし、必要に応じて車両駆動用電源１９からヒータ１６への通電をオンする。
【００２５】
また、ＥＣＵ１７は、エンジン２の停止後に還元剤が融解状態を維持するようにヒータ１６への給電を制御する（図２（ｂ）参照）。
例えば、ＥＣＵ１７は、エンジン始動予定時期が乗員により入力されなかった場合、エンジン２の停止後に還元剤が凝固を開始する時刻（凝固開始時刻）を、尿素水温センサ２３や外気温センサ２５等から得られる検出値に応じて算出する。
【００２６】
そして、ＥＣＵ１７は、凝固開始時刻が到来したら別電源からヒータ１６への通電をオンする。また、ＥＣＵ１７は、エンジン２が始動したら別電源からヒータ１６への通電をオフし、必要に応じて車両駆動用電源１９からヒータ１６への通電をオンする。
【００２７】
〔実施例１の制御方法〕
実施例１の排気浄化装置１による制御方法を、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１で、尿素水温センサ２３、尿素水量センサ２４および外気温センサ２５により、各々、尿素水の温度、尿素水の水位および外気温の検出値を取得する。そして、ステップＳ２で、エンジン始動予定時期の入力があるか否かを判断する。そして、エンジン始動予定時期の入力があれば（ＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、エンジン始動予定時期の入力がなければ（ＮＯ）、ステップＳ４に進む。
【００２８】
ステップＳ３では、尿素水の温度、尿素水の水位および外気温の検出値に基づいて融解時間を算出し、ステップＳ４では、尿素水の温度、尿素水の水位および外気温の検出値に基づいて凝固開始時期を算出する。そして、ステップＳ５で、通電開始時期を求める。すなわち、融解時間を算出した場合は、エンジン始動予定時期と融解時間とから通電開始時期を逆算し、凝固開始時期を算出した場合は、凝固開始時期を通電開始時期とする。
【００２９】
そして、ステップＳ６で、通電開始時期が到来したか否かを判断し、通電開始時期が到来したら（ＹＥＳ）、ステップＳ７に進んで別電源からヒータ１６への通電をオンし、通電開始時期が到来していなければ（ＮＯ）、通電開始時期が到来するまで待機する。
【００３０】
次に、ステップＳ８で、エンジン２が始動したか否かを判断し、エンジン２が始動すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ９に進んで別電源からヒータ１６への通電をオフし、エンジン２が始動していなければ（ＮＯ）、エンジン２が始動するまで待機する。
【００３１】
次に、ステップＳ１０で、再度、尿素水温センサ２３、尿素水量センサ２４および外気温センサ２５により、各々、尿素水の温度、尿素水の水位および外気温の検出値を取得する。そして、ステップＳ１１で、尿素水の温度、尿素水の水位および外気温の検出値に基づき、尿素水が再び凝固する虞があるか否かを判断する。そして、再び凝固する虞があると判断したら（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進んで車両駆動用電源１９からヒータ１６への通電をオンし、再び凝固する虞がないと判断したら（ＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。
【００３２】
次に、ステップＳ１３で、エンジン２が停止したか否かを判断し、エンジン２が停止すれば（ＹＥＳ）、制御フローを終了し、エンジン２が停止していなければ（ＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。
【００３３】
〔実施例１の効果〕
実施例１の排気浄化装置１は、尿素水を電力により加熱するヒータ１６と、ヒータ１６への給電を制御するＥＣＵ１７とを備える。そして、ＥＣＵ１７は、車両駆動用電源１９以外の別電源からもヒータ１６に給電可能となるように設けられている。
これにより、車両駆動用電源１９からの給電が不可能となるエンジン２の停止中にも、ヒータ１６に給電することが可能になる。このため、ヒータ１６はエンジン２の停止中でも尿素水を加熱することができるので、ＥＣＵ１７は、エンジン２の始動直後に尿素水が融解しているようにヒータ１６への給電を制御することができる。以上より、エンジン２の始動直後でも常に尿素水を供給することができる。
【００３４】
また、排気浄化装置１は、尿素水温センサ２３、尿素水量センサ２４および外気温センサ２５を融解検知手段として備え、ＥＣＵ１７は、尿素水温センサ２３、尿素水量センサ２４および外気温センサ２５から得られる入力に応じてヒータ１６への給電を制御する。
これにより、ＥＣＵ１７は、尿素水が融解しているか否かを判断してヒータ１６への給電を制御することができるので、電力を過剰に消費することなく尿素水の凝固を阻止することができる。また、ＥＣＵ１７は、流路内の尿素水の温度とともに外気温をも考慮してヒータ１６を制御することができるので、排気浄化装置１における還元剤の凝固阻止に対する信頼性が高まる。
【００３５】
また、ＥＣＵ１７は、エンジン始動予定時期が乗員により入力された場合、このエンジン始動予定時期から逆算してヒータ１６への通電開始時期を設定する。このため、電力を過剰に消費することなく、次回のエンジン始動時期までに尿素水を融解することができる。
【００３６】
また、ＥＣＵ１７は、エンジン始動予定時期が乗員により入力されなかった場合、凝固開始時期を算出し、この凝固開始時期を通電開始時期とする。このため、エンジン始動予定時期の入力がない場合でも、次回のエンジン始動時まで尿素水を融解状態に維持しておくことができる。
【００３７】
〔変形例〕
実施例１の排気浄化装置１によれば、ＥＣＵ１７は、エンジン始動予定時期が乗員により入力されなかった場合にのみ、次回のエンジン始動時まで尿素水が融解状態を維持するようにヒータ１６への給電を制御したが、エンジン始動予定時期の入力の有無にかかわらず、次回のエンジン始動時まで尿素水が融解状態を維持するようにヒータ１６への給電を制御してもよい。
【００３８】
また、実施例１の排気浄化装置１によれば、ＥＣＵ１７は、尿素水温センサ２３、尿素水量センサ２４および外気温センサ２５から得られる検出値に基づいてヒータ１６への給電を制御したが、ヒータ１６への給電制御を、尿素水温センサ２３および外気温センサ２５から得られる検出値に基づいて行ってもよく、尿素水量センサ２４および外気温センサ２５から得られる検出値に基づいて行ってもよい。さらに、尿素水温センサ２３または外気温センサ２５のいずれか１つから得られる検出値に基づいてヒータ１６への給電を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】排気浄化装置の構成図である。
【図２】（ａ）はエンジン始動予定時期の入力がある場合の各電源からヒータへの通電状況を示すタイムチャートであり、（ｂ）はエンジン始動予定時期の入力がない場合の各電源からヒータへの通電状況を示すタイムチャートである。
【図３】排気浄化装置による制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１  排気浄化装置
２  エンジン
９  タンク（還元剤の流路）
１０  ポンプ（還元剤の流路）
１３  供給配管（還元剤の流路）
１６  ヒータ（加熱手段）
１７  ＥＣＵ（制御手段）
１９  車両駆動用電源
２０  車載電源（別電源）
２１  外部電源（別電源）
２３  尿素水温センサ（融解検知手段、流路温度検出手段）
２４  尿素水量センサ（融解検知手段）
２５  外気温センサ（融解検知手段、外気温検出手段）
【図１】
2008180110.tif 000003
【図２】
2008180110.tif 000004
【図３】
2008180110.tif 000005