(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に液体還元剤を噴射供給し、前記還元触媒で排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に用いられ、前記液体還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の前記液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプにより圧送される前記液体還元剤の供給量を制御する還元剤噴射弁と、前記液体還元剤を通過させる還元剤供給通路と、を含む還元剤供給システムの制御を行う制御装置において、
前記内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御によって前記内燃機関が停止している状態か否かを判定するアイドリングストップ判定部と、
前記還元剤噴射弁に前記液体還元剤を供給する還元剤供給系に備えられた加熱手段が作動中か否かを判定する加熱手段作動判定部と、
前記内燃機関が自動停止状態にあり、かつ、前記加熱手段が作動中である場合に、前記加熱手段の作動を停止させる加熱手段制御部と、
外気温度情報を検知する外気温度検出部を備え、
前記加熱手段制御部は、前記内燃機関が自動停止状態にあると判定されてから前記加熱手段を停止させるまでの時間を前記外気温度に応じて変更することを特徴とする還元剤供給システムの制御装置。
【請求項２】
前記加熱手段制御部は、前記内燃機関が自動停止状態にあると判定された後、所定時間経過後に前記加熱手段の作動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給システムの制御装置。
【請求項３】
前記加熱手段の動力源から供給されるエネルギーの大きさを検知するエネルギー検出部を備え、前記加熱手段制御部は、前記内燃機関が自動停止状態にあると判定されてから前記加熱手段を停止させるまでの時間を前記エネルギーの大きさに応じて変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の還元剤供給システムの制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関が自動停止状態にある場合に、前記還元剤供給系の前記液体還元剤を前記貯蔵タンク内に回収させる還元剤戻し制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の還元剤供給システムの制御装置。
【請求項５】
前記還元剤戻し制御部は、前記内燃機関が自動停止状態にあると判定された後、所定時間経過後に前記液体還元剤を回収することを特徴とする請求項４に記載の還元剤供給システムの制御装置。
【請求項６】
前記アイドリングストップ判定部は、少なくとも、前記内燃機関のキースイッチがオンであり、かつ、前記内燃機関の回転数が所定値以下である状態が所定時間継続した場合に、前記内燃機関が自動停止状態にあると判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤供給システムの制御装置。
【請求項７】
前記アイドリングストップ判定部は、前記内燃機関の運転制御を行うエンジン制御装置からの信号に基づき、前記内燃機関が自動停止状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤供給システムの制御装置。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に液体還元剤を噴射供給し、前記還元触媒で前記排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に用いられ、前記液体還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の前記液体還元剤を圧送するためのポンプと、前記ポンプにより圧送される前記液体還元剤の供給を制御する還元剤噴射弁と、前記液体還元剤が流れる還元剤供給通路と、を備えた還元剤供給システムの制御方法において、
前記内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御によって前記内燃機関が停止している状態で、前記還元剤供給系に備えられた加熱手段が作動中であるか否かを判別し、前記加熱手段が作動中である場合には前記加熱手段の作動を停止させ、かつ、前記内燃機関が自動停止状態にあると判定されてから前記加熱手段を停止させるまでの時間を外気温度に応じて変更することを特徴とする還元剤供給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、排気浄化装置に使用される還元剤供給システムの制御装置及び制御方法に関する。特に、アイドリングストップ装置を備えた車両に使用される還元剤供給システムの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、環境に影響を与えるおそれのある窒素酸化物（以下、「ＮＯX」と称する。）が含まれている。このＮＯXを浄化するために用いられる排気浄化装置として、排気通路に配設された還元触媒の上流側で尿素水溶液等の液体還元剤を排気ガス中に噴射供給し、還元触媒中でＮＯXを選択的に還元浄化する排気浄化装置（ＳＣＲシステム）が知られている。
【０００３】
ここで、液体還元剤は、低温時には凍結するおそれがあり、還元剤を噴射供給できなくなるおそれがある。そのため、液体還元剤の貯蔵タンクや供給系に加熱手段を設けて液体還元剤の凍結を防止するようにした排気浄化装置がある。
より具体的には、液体還元剤の貯蔵タンク及び供給管系の全体ないし主要部分にわたって電熱線を配置し、その上に断熱材包囲層を設け、さらに必要に応じて貯蔵タンク内にも電熱線加熱手段を設け、外気温度及び／又は還元剤温度に応じてそれらの電熱線に外部から通電し及びその通電を遮断し液体還元剤の凍結を防止する適宜な温度範囲を維持することができる排気浄化装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、近年、環境保全や騒音防止を目的として内燃機関からの排気を減少させるために、内燃機関の一時停止中に内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ装置が使用されている。このアイドリングストップ装置は、キースイッチがオンの状態のまま内燃機関を停止させるものであり、排気の流れが存在しないにもかかわらず液体還元剤が噴射されるおそれがあるため、還元剤供給システムとの連携を図ったアイドリングストップ装置が提案されている。
より具体的には、エンジンを自動停止させても支障がない運転領域、車両が一時停止中であり、かつ、液体還元剤の噴射供給が所定時間連続して停止しているときにエンジンを停止させるようにし、エンジン排気系に液体還元剤の溶質が析出しないようにしたアイドリングストップ装置が開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報  （全文、図１）
【特許文献２】特開２００６−１１８４１３号公報  （全文、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載のアイドリングストップ装置によれば、エンジンを自動停止した後にエンジン排気系に液体還元剤が供給されることがなくなるものの、その後の還元剤供給システムの処置については特に考慮されていない。
また、アイドリングストップ状態においては、エンジンが停止状態になる一方、キースイッチはオンの状態のままとなる。そのため、特許文献１の電熱線加熱手段を備えた排気浄化装置の場合には、エンジンが停止中であり、還元剤の噴射制御が行われない状態にもかかわらず、外気温度や還元剤温度が低下したと判断されると電熱線加熱手段が作動するおそれがある。その結果、電熱線加熱手段を作動させるエネルギーが無駄に消費されることになる。
【０００７】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、アイドリングストップ装置を備えた内燃機関の排気浄化装置に用いられる還元剤供給システムにおいて、アイドリングストップ制御によって内燃機関が自動停止状態にある場合には加熱手段の作動を停止させることにより、このような問題を解決できることを見出し本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の目的は、アイドリングストップ制御によって内燃機関が自動停止された場合には加熱手段を停止して、エネルギー消費の軽減を図ることができる還元剤供給システムの制御装置及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に液体還元剤を噴射供給し、還元触媒で排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に用いられ、液体還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するためのポンプと、ポンプにより圧送される液体還元剤の供給量を制御する還元剤噴射弁と、液体還元剤を通過させる還元剤供給通路と、を含む還元剤供給システムの制御を行う制御装置であって、内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御によって内燃機関が停止している状態か否かを判定するアイドリングストップ判定部と、還元剤噴射弁に液体還元剤を供給する還元剤供給系に備えられた加熱手段が作動中か否かを判定する加熱手段作動判定部と、内燃機関が自動停止状態にあり、かつ、加熱手段が作動中である場合に、加熱手段の作動を停止させる加熱手段制御部と、外気温度情報を検知する外気温度検出部を備え、加熱手段制御部は、内燃機関が自動停止状態にあると判定されてから加熱手段を停止させるまでの時間を外気温度に応じて変更することを特徴とする還元剤供給システムの制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【０００９】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置を構成するにあたり、加熱手段制御部は、内燃機関が自動停止状態にあると判定された後、所定時間経過後に加熱手段の作動を停止させることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置を構成するにあたり、加熱手段の動力源から供給されるエネルギーの大きさを検知するエネルギー検出部を備え、加熱手段制御部は、内燃機関が自動停止状態にあると判定されてから加熱手段を停止させるまでの時間をエネルギーの大きさに応じて変更することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置を構成するにあたり、内燃機関が自動停止状態にある場合に、還元剤供給系の液体還元剤を貯蔵タンク内に回収させる還元剤戻し制御部をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置を構成するにあたり、還元剤戻し制御部は、内燃機関が自動停止状態にあると判定された後、所定時間経過後に液体還元剤を回収することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置を構成するにあたり、アイドリングストップ判定部は、少なくとも、内燃機関のキースイッチがオンであり、かつ、内燃機関の回転数が所定値以下である状態が所定時間継続した場合に、内燃機関が自動停止状態にあると判定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置を構成するにあたり、アイドリングストップ判定部は、内燃機関の運転制御を行うエンジン制御装置からの信号に基づき、内燃機関が自動停止状態にあるか否かを判定することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の別の態様は、内燃機関の排気通路に配設された還元触媒の排気上流側に液体還元剤を噴射供給し、還元触媒で排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置に用いられ、液体還元剤が貯蔵された貯蔵タンクと、貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するためのポンプと、ポンプにより圧送される液体還元剤の供給を制御する還元剤噴射弁と、液体還元剤が流れる還元剤供給通路と、を備えた還元剤供給システムの制御方法であって、内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御によって内燃機関が停止している状態で、還元剤供給系に備えられた加熱手段が作動中であるか否かを判別し、加熱手段が作動中である場合には加熱手段の作動を停止させ、かつ、内燃機関が自動停止状態にあると判定されてから加熱手段を停止させるまでの時間を外気温度に応じて変更することを特徴とする還元剤供給システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の還元剤供給システムの制御装置によれば、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された際に加熱手段の作動を停止させる加熱手段作動制御部を備えるために、キースイッチがオンであるにもかかわらず還元剤の噴射制御が行われない状態での加熱手段の作動を中止して、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された後、所定時間経過後に加熱手段の作動を停止させるようにすることにより、短時間でアイドリングストップモードが解除され、内燃機関が再始動した場合に、内燃機関が自動停止している間に還元剤供給系の温度が低下することがなくなり、液体還元剤の凍結が防止される。
【００１９】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された後、加熱手段の作動を停止させるまでの時間を外気温度に応じて変更することにより、液体還元剤がより凍結しやすいような状態においては比較的長く加熱手段を作動させておく一方、比較的凍結しにくいような状態においては速やかに加熱手段の作動を停止させて、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された後、加熱手段の作動を停止させるまでの時間を加熱手段の動力源から供給されるエネルギーの状態に応じて変更することにより、エネルギーの残量が低下している場合には早期に加熱手段を停止させる一方、エネルギーの残量が十分である場合には、液体還元剤の回収状態を考慮して加熱手段の停止のタイミングを計ることができる。
【００２１】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された後、還元剤供給系の液体還元剤を貯蔵タンク内に回収することにより、キースイッチがオンであるにもかかわらず還元剤の噴射制御が行われない状態で、液体還元剤が還元剤供給系内で凍結することを防止することができる。
【００２２】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された後、所定時間経過後に液体還元剤を回収させるようにすることにより、短時間でアイドリングストップモードが解除され、内燃機関が再始動した場合に、速やかに液体還元剤の噴射供給を再開することができる。
【００２３】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、所定条件が成立している場合に、アイドリングストップ制御により内燃機関が自動停止状態にあると判定することにより、アイドリングストップ装置によって内燃機関が自動停止させられるタイミングと関連させて、加熱手段制御部を制御することができる。
【００２４】
また、本発明の還元剤供給システムの制御装置において、エンジン制御装置からの信号に基づき、アイドリングストップ制御により内燃機関が自動停止状態にあると判定することにより、制御装置の構成を簡略化することができるとともに、アイドリングストップ装置によって内燃機関が自動停止させられるタイミングと確実に関連付けて、加熱手段制御部を制御することができる。
【００２５】
また、本発明の還元剤供給システムの制御方法によれば、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された際に加熱手段の作動が停止されるため、キースイッチがオンにもかかわらず還元剤の噴射制御が行われることのない状態で加熱手段が作動することによる、エネルギーの無駄な消費が抑えられるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の還元剤供給システムの制御装置及び制御方法に関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
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同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２７】
１．排気浄化装置
まず、本実施形態の還元剤供給システムの制御装置が備えられる排気浄化装置の構成の一例について図１を参照しつつ説明する。
図１に示す排気浄化装置１０は、液体還元剤としての尿素水溶液を、排気通路中に配設された還元触媒１３の上流側に噴射供給し、還元触媒１３において排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元浄化する排気浄化装置１０である。この排気浄化装置１０は、内燃機関５に接続された排気管１１の途中に配設され、排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元するための還元触媒１３と、還元触媒１３の上流側で排気管１１内に還元剤を噴射供給するための還元剤噴射弁３１を含む還元剤供給システム２０とを主たる要素として構成されている。
【００２８】
２．還元剤供給システム
本実施形態の排気浄化装置１０に備えられた還元剤供給システム２０は、還元触媒１３の上流側で排気管１１に固定された還元剤噴射弁３１と、液体還元剤が貯蔵された貯蔵タンク５０と、貯蔵タンク５０内の還元剤を還元剤噴射弁３１に対して圧送するポンプ４１を含むポンプモジュール４０と、排気管１１内に噴射供給する還元剤の噴射量を制御するために、還元剤噴射弁３１やポンプ４１の制御を行う制御装置（以下、「ＤＣＵ：Dosing Control Unit」と称する。）６０を備えている。また、ポンプモジュール４０と還元剤噴射弁３１とは第１の供給通路５８によって接続され、貯蔵タンク５０とポンプモジュール４０とは第２の供給通路５７によって接続され、さらに、ポンプモジュール４０と貯蔵タンク５０とは循環通路５９によって接続されている。
【００２９】
また、図１に示す排気浄化装置１０の例では、ＤＣＵ６０には内燃機関５の運転状態を制御するための制御装置（以下、「ＥＣＵ：Engine Control Unit」と称する。）７０が接続されており、内燃機関５の燃料噴射量や噴射タイミング、回転数等をはじめとする内燃機関の運転状態に関する情報が出力されてくるようになっている。
なお、本実施形態では、ＥＣＵ７０とＤＣＵ６０とが別の制御装置として構成されているが、これらのＥＣＵ７０とＤＣＵ６０とが一つの制御装置として構成されていても構わない。また、ＤＣＵ６０に入出力される各信号はＣＡＮを介してやり取りされるように構成することもできる。
【００３０】
貯蔵タンク５０には、内部に貯蔵された液体還元剤の温度を検知するための温度センサ５１が備えられるとともに、液体還元剤を加熱するためのヒーター９１が備えられている。温度センサ５１によって検知された値は信号としてＤＣＵ６０に対して出力され、液体還元剤の温度が所定値以下の場合には、ヒーター９１に通電されるようになっている。ヒーター９１は、例えば、電熱線を使用することができるが、これに限られるものではなく、公知のものを適宜使用することができる。
【００３１】
また、ポンプモジュール４０にはポンプ４１が備えられ、第２の供給通路５７を介して貯蔵タンク５０内の液体還元剤を汲み上げるとともに、第１の供給通路５８を介して還元剤噴射弁３１に圧送するようになっている。このポンプ４１は、例えば電動ギアポンプからなり、ＤＣＵ６０から送られてくる信号によってＤＵＴＹ制御されるようにすることができる。また、第１の供給通路５８には圧力センサ４３が備えられており、圧力センサ４３によって検知された値は信号としてＤＣＵ６０に出力され、第１の供給通路５８内の圧力値が所定値に維持されるようにポンプ４１の駆動ＤＵＴＹが制御されるようになっている。すなわち、第１の供給通路５８内の圧力が所定値よりも低下するような状態においては、ポンプ４１の駆動ＤＵＴＹは大きくなるように制御され、第１の供給通路５８内の圧力が所定値よりも上昇するような状態においては、ポンプ４１の駆動ＤＵＴＹは小さくなるように制御される。
なお、「ポンプの駆動ＤＵＴＹ」とは、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御において、１周期当たりに占めるポンプの駆動時間の割合を意味している。
【００３２】
また、第１の供給通路５８にはメインフィルタ４７が備えられ、還元剤噴射弁３１に圧送される液体還元剤中の異物が捕集されるようになっている。また、ポンプ４１とメインフィルタ４７との間の第１の供給通路５８から循環通路５９が分岐して設けられ、貯蔵タンク５０に接続されている。この循環通路５９の途中にはオリフィス４５が備えられるとともに、オリフィス４５よりも貯蔵タンク５０側に圧力制御弁４９が備えられている。このような循環通路５９を備えることにより、圧力センサ４３の検出値をもとにフィードバック制御されるポンプ４１によって液体還元剤が圧送される状態で、第１の供給通路５８内の圧力値が所定値を超えた場合に、圧力制御弁４９が開弁し、液体還元剤の一部が貯蔵タンク５０内に還流されるようになっている。圧力制御弁４９は、例えば、公知のチェック弁等を使用することができる。
【００３３】
また、ポンプモジュール４０にはリバーティングバルブ７１が備えられ、還元剤供給システム２０が液体還元剤の噴射制御を行わない場合等において、ポンプモジュール４０や還元剤噴射弁３１、第１の供給通路５８、第２の供給通路５７等を含む還元剤供給系の液体還元剤が貯蔵タンク５０に回収できるようになっている。したがって、冷寒時等の液体還元剤が凍結しやすい温度条件下において、内燃機関５の運転を停止させ、還元剤供給システム２０の制御を行わないような場合に、還元剤供給系内での液体還元剤の凍結が防止され、その後内燃機関の運転を再開したときに速やかに液体還元剤の噴射制御を行えるようにすることができる。
このリバーティングバルブ７１は、例えば、ＤＣＵ６０からの制御信号によってオンオフ制御されるＯＮ−ＯＦＦ弁が用いられ、開弁時に液体還元剤を貯蔵タンク５０内に回収することができるようになっている。
【００３４】
また、還元剤噴射弁３１は、例えば、ＤＵＴＹ制御により開弁のＯＮ−ＯＦＦを制御するＯＮ−ＯＦＦ弁からなるものとすることができる。また、ポンプモジュール４０から還元剤噴射弁３１に圧送される液体還元剤は所定の圧力で維持されるようになっており、ＤＣＵ６０から送られてくる制御信号によって還元剤噴射弁３１が開かれたときに還元剤が排気通路中に噴射されるようになっている。
【００３５】
また、還元剤供給システム２０の還元剤供給系の各部位にはそれぞれヒーター９２〜９７が備えられている。これらのヒーター９２〜９７は、冷寒時等において液体還元剤が還元剤供給系内に存在する場合に、液体還元剤が凍結して部分的に又は完全に還元剤供給系を塞いでしまい、還元剤噴射弁３１による還元剤の噴射制御を正確に行えなくなることを防ぐために備えられている。また、これらのヒーター９２〜９７は、ＤＣＵ６０によって通電が制御されるようになっている。例えば、液体還元剤の温度や外気温度等をもとにして、還元剤供給系で液体還元剤が凍結を生じるような温度条件下にあると判断されたときに、バッテリーから電圧が供給され、加熱されるようになっている。
これらのヒーター９２〜９７についても、特に制限されるものではなく、例えば、電熱線等を使用することができる。
【００３６】
３．内燃機関の制御装置（ＥＣＵ）
本発明が適用される還元剤供給システム２０が備えられる内燃機関５には、内燃機関５を自動停止させるためのアイドリングストップ機能が備えられている。このアイドリングストップ機能は、内燃機関のキースイッチがオンになっている状態で、内燃機関の回転数が所定値以下になった場合等、所定のアイドリングストップ条件が成立した場合に内燃機関５を自動停止させ、排気ガスによる大気汚染やエンジン音による騒音を防止するための機能である。
【００３７】
図２は、アイドリングストップ制御を行う機能を備えたＥＣＵ７０の構成の一例を示している。このＥＣＵ７０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、アイドリングストップ制御に関する部分について、機能的なブロックに表された構成例が示されている。
本実施形態におけるＥＣＵ７０は、スイッチ状態検出部（「Swt検出」と表記）と、回転数検出部（「Ne検出」と表記）と、車速検出部（「車速検出」と表記）と、これらの各部からの検出結果を受け取り内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御部（「Idle-Stop制御」と表記）等を主要な要素として構成されている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプログラムの実行によって実現されるものである。
【００３８】
このうち、スイッチ状態検出部は、キースイッチがオンオフいずれの位置にあるかを検出し、アイドリングストップ制御部に信号を出力するようになっている。また、回転数検出部は、内燃機関の回転数を検出し、アイドリングストップ制御部に信号を出力するようになっている。さらに、車速検出部は、内燃機関が搭載された車両における車輪の回転数等をもとにして車両の速度を推定し、アイドリングストップ制御部に信号を出力するようになっている。
ただし、回転数検出部や車速検出部における検出の方法については特に制限されるものではなく、上述した方法以外の方法によって検出するようにしてもよい。
【００３９】
また、アイドリングストップ制御部は、上記の各部から送られてくる信号をもとにして、内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ条件が成立しているか否かを判別し、条件が成立している場合には内燃機関を停止させるように制御するようになっている。ここで、アイドリングストップ条件とは、例えば、キースイッチがオンの状態にあり、内燃機関の回転数が所定のしきい値以下であり、さらに、車速が所定のしきい値以下である状態が、所定時間以上継続したような場合とすることができる。
【００４０】
本実施形態のＥＣＵ７０では、キースイッチがオンになっているにもかかわらず車両が停止している状態が検知されたときにタイマカウントを開始し、同様の状態で所定時間経過した場合にはアイドリングストップ条件が成立したと判定し、内燃機関を自動停止するように構成されている。一方、タイマカウントを開始した後、所定時間経過前に、車両が動き出したりキースイッチがオフにされたりした場合には、タイマがリセットされ、アイドリングストップ制御は中止される。
【００４１】
また、図示しないものの、本実施形態のＥＣＵ７０は、一旦アイドリングストップ条件が成立し、内燃機関を自動停止させた後、アクセルレバーが踏まれたり所定のスイッチがオンにされたりしたときに、再び内燃機関を運転状態に復帰させるための復帰制御部を備えている。
そして、ＥＣＵ７０は、アイドリングストップ条件が成立し、内燃機関が自動停止中である場合には、アイドリングストップ機能によって内燃機関が停止中であることをＤＣＵ６０に対して出力するようになっている。
ただし、アイドリングストップ条件については、それ以外にも様々な要素を付加して判別することができ、上記の構成に限られるものではない。例えば、トランスミッションのギアがニュートラルにあることや、マニュアルトランスミッション車である場合にはクラッチが踏まれていることなどを条件に付加して、内燃機関を自動停止させるかを判定するようにしてもよい。
【００４２】
４．還元剤供給システムの制御装置（ＤＣＵ）
図３は、本実施形態の還元剤供給システムを制御するためのＤＣＵ６０の構成を示している。このＤＣＵ６０は、ＥＣＵ７０と同様、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、図１の還元剤噴射弁３１、ポンプ４１、リバーティングバルブ７１及びヒーター９２〜９７の動作制御に関する部分について、機能的なブロックに表された構成例が示されている。
本実施形態におけるＤＣＵ６０は、アイドリングストップ判定部（「Idle-Stop判定」と表記）と、加熱手段作動判定部（「Heater作動判定」と表記）と、エネルギー検出部（「Heater動力検出」と表記）と、外気温度検出部（「Temp検出」と表記）と、加熱手段制御部（「Heater制御」と表記）と、還元剤噴射制御部（「Uds制御」と表記）と、リバーティングバルブ制御部（「Rtv制御」と表記）等を主要な要素として構成されている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプログラムの実行によって実現されるものである。
【００４３】
アイドリングストップ判定部は、ＥＣＵ７０から送られてくる信号をもとに、アイドリングストップ制御によって内燃機関が自動停止させられている状態か否かを判別するものである。また、内燃機関が自動停止状態にあると判別された場合には、後述する加熱手段制御部、還元剤噴射制御部、及びリバーティングバルブ制御部に対して信号を出力するようになっている。
【００４４】
また、加熱手段作動判定部は、還元剤供給系に備えられたヒーターの少なくとも一つが作動中であるか否かを判別するものである。また、エネルギー検出部は、還元剤供給系に備えられたヒーターを作動させるための動力源から供給されているエネルギーの大きさを検知するためのものである。動力源とは、例えばバッテリーであり、エネルギー検出部はバッテリーの供給電圧を検出するようになっている。また、外気温度検出部は、例えば、車両に搭載されている外気温度を検知する温度センサからの出力情報をもとに、外気温度を検出するためのものである。
これらの各部による判定結果及び検出結果は、それぞれ加熱手段制御部に送られるようになっている。
【００４５】
加熱手段制御部は、アイドリングストップ判定部、加熱手段作動判定部、エネルギー検出部、及び外気温度検出部から送られてくる各信号をもとにして、所定条件が成立する場合に加熱手段の作動を停止させるものである。具体的には、アイドリングストップ判定部から内燃機関が自動停止状態にあることを示す信号が送られてきた場合に、加熱手段作動判定部から送られてくる信号をもとにヒーターが作動中であるかを判別し、ヒーターが作動中である場合にはヒーターの作動を停止させることが基本的な制御となっている。
【００４６】
本実施形態のＤＣＵ６０では、さらに、加熱手段制御部にタイマカウンタ（図３では「タイマ１」と表記）が備えられ、エネルギー検出部から送られてくるバッテリーの供給電圧の情報、及び外気温度検出部から送られてくる外気温度の情報をもとにして、ヒーターを停止させるまでの時間が変更されるようになっている。具体的には、バッテリーの供給電圧及び外気温度に応じて、ヒーターを停止させるまでの時間をあらかじめ規定したマップが格納され、バッテリーの供給電圧が大きい場合や外気温度が低い場合には、ヒーターを停止させるまでの時間を長くすることが許容される一方、供給電圧が小さい場合や外気温度が高い場合には、ヒーターを速やかに停止させるように構成されている。
【００４７】
例えば、液体還元剤が凍結しやすい温度条件下においては、バッテリーの供給電圧に応じてヒーターを停止させるまでの時間を可変とし、供給電圧が高いときには比較的長くされ、供給電圧が低いときには比較的短くされるようにする。このようにすれば、バッテリーの供給電圧を著しく低下させることなく、内燃機関の自動停止中に還元剤供給系の液体還元剤が凍結することを防止することができる。
一方、液体還元剤が凍結しにくい温度条件下においては、ヒーターを作動させておく必要性が低いため、速やかにヒーターを停止させるようにする。このようにすれば、バッテリーの無駄な消費を軽減できるとともに、液体還元剤の凍結のおそれもない。
【００４８】
ただし、バッテリーの供給電圧や外気温度等をもとにしてヒーターの作動を停止させるまでの時間を可変とすることは必須ではなく、これらをともに省略することもできるし、いずれか一方を考慮して制御することもできる。
【００４９】
また、還元剤噴射制御部は、通常の運転状態においては、貯蔵タンク内の還元剤に関する情報や排気ガス温度、還元触媒温度、還元触媒下流側でのＮＯX濃度に関する情報、さらには内燃機関の運転状態に関する情報等をもとにして還元剤の噴射量を制御するようになっている。一方、内燃機関が自動停止状態にあることを示す信号がアイドリングストップ判定部から送られてきたときには、排気ガスの流れがない状態であるため、還元剤噴射弁３１を閉じるとともにポンプ４１の駆動を停止させるようになっている。
【００５０】
また、リバーティングバルブ制御部は、内燃機関が自動停止状態にあることを示す信号がアイドリングストップ判定部から送られてきたときに、還元剤供給系の液体還元剤を貯蔵タンク内に回収するために、リバーティングバルブを開弁するようになっている。
本実施形態のＤＣＵ６０では、リバーティングバルブ制御部にタイマカウンタ（図３では「タイマ２」と表記）が備えられ、内燃機関が自動停止された後、所定時間経過後にリバーティングバルブを開弁するように構成されている。これによって、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止された後、短時間で再び運転モードに復帰した場合には、還元剤供給系に液体還元剤が残留したままに維持され、速やかに液体還元剤の噴射制御を開始することができるようになっている。
【００５１】
５．還元剤噴射制御
次に、図１の排気浄化装置１０に備えられた還元剤供給システム２０によって行われる還元剤噴射制御について説明する。
内燃機関の運転時において、貯蔵タンク５０内の液体還元剤は、ポンプ４１によって汲み上げられ、還元剤噴射弁３１に圧送される。このとき、ポンプ４１の下流側の第１の供給通路５８に備えられた圧力センサ４３による検出値をフィードバックし、所定の圧力値を示すように制御される。例えば、検出値が所定値未満の場合にはポンプ４１の出力を高める一方、圧力値が所定値を超える場合にはポンプ４１の出力を低下させるとともに圧力制御弁４９を介して液体還元剤が貯蔵タンク５０に還流されて減圧される。これによって、還元剤噴射弁３１側に圧送される還元剤の圧力がほぼ一定の値に維持される。
【００５２】
また、ポンプモジュール４０から還元剤噴射弁３１に圧送された還元剤は、ほぼ一定の圧力値に維持されており、還元剤噴射弁３１が開いたときに排気通路内に噴射されるようになっている。ＤＣＵ６０は、内燃機関の運転状態や排気温度、還元触媒１３の温度、さらには還元触媒１３の下流側で測定される、還元されずに還元触媒１３を通過したＮＯX量等の情報をもとに噴射すべき還元剤の噴射供給量を決定し、それに応じた制御信号を生成して還元剤噴射弁３１に対して出力する。還元剤噴射弁３１はこの制御信号によってＤＵＴＹ制御が行われ、適切な量の還元剤が排気通路中に噴射供給される。排気通路中に噴射された還元剤は、還元触媒１３に流入し、排気ガス中に含まれるＮＯXの還元反応に用いられる。
【００５３】
６．内燃機関の自動停止状態における制御
次に、図３に示す本実施形態の還元剤供給システムの制御装置（ＤＣＵ）６０において、アイドリングストップ条件が成立し、自動停止されたときに行われる還元剤供給システム２０の制御方法のルーチンの一例について、図４〜図６に示す制御フローを参照しつつ説明する。
【００５４】
まず、図４に示すように、スタート後のステップＳ１１において、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止しているか否か、すなわち、アイドリングストップモードにあるか否かを判別する。本実施形態のＤＣＵ６０は、アイドリングストップ条件が成立し、内燃機関が自動停止した場合には、ＥＣＵ７０から信号が送られてくるようになっているため、ステップＳ１１ではこの信号に基づいて判別が行われる。
【００５５】
ここで、ＥＣＵ７０で行われる、アイドリングストップ条件成立による内燃機関の自動停止制御のフローの一例を図６に示す。
この例では、まず、ステップＳ１において、内燃機関のキースイッチがオンになっているか否かが判別され、キーオンになっている場合にはステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、内燃機関の回転数Neを検出し、回転数Neが所定の基準値Ne0以下であるか否かが判別される。そして、回転数Neが基準値Ne以下である場合にはステップＳ３に進む。この基準値Ne0は、アイドリング状態であることが判別できる値に設定されている。
【００５６】
次いで、ステップＳ３では、車両の速度を検出し、車速が所定の基準値S0以下であるか否かが判別される。そして、車速が基準値S0以下である場合にはステップＳ４に進む。この基準値S0は、一般的には０ｋｍ／ｈｒに設定され、車両が停止中であることが判別できるようになっている。
【００５７】
ここまでのステップＳ１〜ステップＳ３までのいずれかの条件が満たされない場合には、アイドリングストップ制御が終了される一方、ステップＳ１〜ステップＳ３までのすべての条件が満たされて進んだステップＳ４ではタイマを作動する。
次いで、ステップＳ５〜ステップＳ６では、タイマが作動してから基準時間T0を経過するまでの間に、キースイッチがオンになっており、かつ、内燃機関の回転数Neが基準値Ne0以下となっているかが判別される。基準時間T0を経過するまでの間に、キースイッチがオフにされるか、又は内燃機関の回転数Neが基準値Ne0を超えた場合には、アイドリングストップ制御が終了される。
【００５８】
一方、キースイッチがオン、かつ、内燃機関の回転数Neが基準値以下のまま基準時間T0を経過した場合には、ステップＳ７に進み、内燃機関を停止させることによって、アイドリングストップ制御が終了する。
この後、図示されていないものの、内燃機関がアイドリングストップ制御によって自動停止中であることを示す信号を、ＤＣＵに対して出力するようになっている。
なお、アイドリングストップ条件が成立しているか否かを、ＤＣＵで直接判別するように構成する場合には、図４の制御フローのステップＳ１１を、図６の制御フローのステップＳ１〜ステップＳ７と置き換えることができる。
【００５９】
図４に戻り、ステップＳ１１で内燃機関が自動停止状態にあると判別された場合には、ステップＳ１２に進み、還元剤供給系に備えられたヒーター９２〜９７のいずれかが作動中であるか否かが判別される。すべてのヒーター９２〜９７が作動していない場合には、図５のステップＳ２０に進む一方、いずれかのヒーターが作動中である場合にはステップＳ１３に進む。
【００６０】
次いで、ステップＳ１３で、ヒーターに電圧を供給するバッテリーの供給電圧の値、及び外気温度を検出した後、ステップＳ１４では、バッテリーの供給電圧及び外気温度をもとにして、ヒーターの作動を停止させるまでの時間であるタイマ１値Ta0を演算する。
例えば、バッテリーの供給電圧及び外気温度に応じて、ヒーターを停止させるまでの時間をあらかじめ規定したマップを格納しておき、読み取るようにすることができる。液体還元剤が凍結しやすい温度条件下においては、バッテリーの供給電圧に応じて、供給電圧が高いときには比較的長くし、供給電圧が低いときには比較的短くする。一方、液体還元剤が凍結しにくい温度条件下においては、ヒーターを作動させておく必要性が低いため、速やかにヒーターを停止させるようにする。
【００６１】
ステップＳ１４でタイマ１値Ta0が決定されると、ステップＳ１５においてタイマ１を作動させてカウントを開始する。次いで、ステップＳ１６〜ステップＳ１７では、タイマ１が作動してからタイマ１値Ta0を経過するまでの間、内燃機関の回転数Neが基準値Ne0以下となっているか否かが判別される。タイマ１値Ta0を経過するまでの間に内燃機関の回転数Neが基準値Ne0を超えた場合には、再び内燃機関が運転状態に復帰し、液体還元剤の噴射制御が再開されるため、ステップＳ１９に進み、ヒーターの作動を継続させるべくタイマ１をリセットして終了する。
【００６２】
一方、内燃機関の回転数Neが基準値Ne0以下のままタイマ１値Ta0を経過した場合にはステップＳ１８に進み、ヒーターへの通電を遮断し、ヒーターの作動を停止させた後、ステップＳ２０に進む。アイドリングストップ制御によって内燃機関が停止された状態では、排気ガスの流れが存在せず、液体還元剤の噴射制御が行われないために、アイドリングストップ状態で所定時間が経過した場合にヒーターの作動を停止させることにより、ヒーターが作動し続けることによるバッテリーの浪費を防ぐことができる。
なお、ステップＳ１６で、再び内燃機関が運転状態に復帰するか否かの判定を内燃機関の回転数Neに基づいて行っているが、アクセルが踏まれたか否か等の別の条件に基づいて判定するようにしてもよい。
【００６３】
ヒーターの作動を停止した後、ステップＳ２０以降では、還元剤供給系に残留する液体還元剤の回収制御が行われる。
まず、ステップＳ２０においてタイマ２を作動させる。次いで、ステップＳ２１〜ステップＳ２２では、タイマ２が作動してからタイマ２値Tb0を経過するまでの間、内燃機関の回転数Neが基準値Ne0以下となっているか否かが判別される。タイマ２値Tb0を経過するまでの間に内燃機関の回転数Neが基準値Ne0を超えた場合には、再び内燃機関が運転状態に復帰し、液体還元剤の噴射制御が再開されるため、ステップＳ２４に進み、還元剤供給系の液体還元剤の回収は行わずに、タイマ２をリセットして終了する。
【００６４】
一方、内燃機関の回転数Neが基準値Ne0以下のままタイマ２値Tb0を経過した場合にはステップＳ２３に進み、ポンプ４１の駆動を停止させる一方、リバーティングバルブ７１を駆動させることによって、還元剤供給系に残留する液体還元剤を貯溜タンク５０内に回収する。これによって、アイドリングストップ制御によって内燃機関が停止された場合には、ヒーターの作動が停止されるとともに液体還元剤が回収され、バッテリーの浪費が防止されるとともに、還元剤供給系で液体還元剤が凍結したり結晶化したりすることを防ぐことができる。
なお、先のステップＳ１８においてヒーターの作動が停止されているが、ヒーターの作動停止から液体還元剤の回収までの時間は短時間であるため、この間に液体還元剤が凍結するおそれはないようになっている。
【００６５】
７．別の構成例
これまで説明した制御フローは実施形態の一例であり、一部のステップを省略したり、順序を入れ替えて実施したりすることができる。
例えば、液体還元剤の回収制御を行うにあたり、ヒーターの作動を停止した場合に必ず液体還元剤の回収を行うようにする場合には、上述のステップＳ２０〜ステップＳ２２を省略するようにしてもよい。
また、ステップＳ２０〜ステップＳ２４の還元剤の回収制御と、ステップＳ１２〜ステップＳ１９のヒーターの停止制御との順序を入れ替えて実施した場合には、液体還元剤が回収された後にヒーターの作動が停止されるため、液体還元剤の凍結が確実に防がれる。
【００６６】
また、本実施形態では、ポンプによって圧送される液体還元剤を還元剤噴射弁で排気管中に直接噴射する形態の還元剤供給システムを例に採って説明しているが、本発明は、これ以外にも、ポンプによって圧送される還元剤の流量を調節する弁を介して混合室に供給し、高圧エアによって霧化しながら排気管中に供給するエアアシスト式の還元剤供給システムに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】排気浄化装置の構成例を示す図である。
【図２】排気浄化装置に備えられたエンジン制御装置（ＥＣＵ）のアイドリングストップ制御の部分の構成例を示すブロック図である。
【図３】排気浄化装置に備えられた還元剤供給システム制御装置（ＤＣＵ）の構成例を示すブロック図である。
【図４】加熱手段の作動を停止させる方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】液体還元剤を貯蔵タンクに回収する方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】アイドリングストップ制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１０：排気浄化装置、１１：排気通路、１３：還元触媒、１５・１６：温度センサ、１７：ＮＯXセンサ、２０：還元剤供給システム、３１：還元剤噴射弁、４０：ポンプモジュール、４１：ポンプ、４３：圧力センサ、４５：オリフィス、４７：メインフィルタ、４９：圧力制御弁、５０：貯蔵タンク、５１：温度センサ、５７：第２の供給通路、５８：第１の供給通路、５９：循環経路、６０：還元剤供給システム制御装置（ＤＣＵ）、７０：エンジン制御装置（ＥＣＵ）、７１：リバーティングバルブ、９１・９２・９３・９４・９５・９６・９７：ヒーター
【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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