JP2010164014A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 尿素水の凍結状態を正確に検出し、その解凍を実行するヒータの消費電力を抑制する。
【解決手段】 排気通路１２に設置されて排気中の窒素酸化物を還元する触媒１８と、尿素水を貯留するタンク１６と、タンク１６内の尿素水を触媒１８上流の排気通路１２内に供給する尿素水供給手段２２と、タンク１６内に配置され、一対の電極間３０ｂに存在する尿素水を誘電体として該電極３０ｂ間の静電容量変化を検出することにより該尿素水の液面レベルを検出するレベルセンサ３０とを有するエンジン１４の排気浄化装置において、タンク１６内の尿素水を加熱するヒータ３２と、レベルセンサ３０の一対の電極３０ｂに電圧を印加したときの出力値に基づいて尿素水の凍結状態を検出する凍結状態検出手段と、凍結状態検出手段によって検出された尿素水の凍結状態に応じてヒータ３２への通電を制御するヒータ制御手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの排気を触媒により浄化する装置、特に排気中の窒素酸化物の大気への放出を抑制する排気浄化装置に関し、エンジンの排気浄化技術の分野に属する。

従来より、エンジンの排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の濃度を下げ、大気への放出を抑制する技術として、排気にアンモニア（ＮＨ_３）を還元剤として添加し、排気通路途中に配設された触媒によってアンモニアと窒素酸化物とを反応させ、それにより窒素酸化物を窒素（Ｎ_２）に還元する技術が知られている。

このようにアンモニアを還元剤とする場合、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水が使用される。尿素水は、タンクに貯留されており、ポンプに汲み上げられて噴霧ノズルによって触媒より上流側の排気通路内に噴霧される。

また、尿素水はエンジンを搭載する車両が使用される環境において凍結することがあるので、その対策が実施される。例えば、特許文献１に記載されている排気浄化装置では、尿素水を貯留するタンクの壁面に温度センサを取り付け、該センサが検出した温度が所定値以下の場合に、タンク内に設置した尿素水を温めるためのヒータをＯＮすることにより、尿素水の凍結を防止している。

特開２００２−３７１８３１号公報

ところが、特許文献１の装置の場合、尿素水を貯留するタンクの壁面の温度に基づいて該尿素水の凍結状態を判定し、その判定結果に基づいてヒータのＯＮ−ＯＦＦ制御を実行しているので、消費電力が大きくなるという問題がある。

すなわち、間接的にタンク内に貯留する尿素水の凍結状態を検出しているので、実際には凍結していないにも関わらず凍結状態と判定したり、凍結した尿素水のヒータによる解凍が終了しても未だ凍結状態にあると判定することがある。その結果、無駄にヒータが電力を消費することがある。

そこで、本発明は、排気通路の触媒上流に供給する尿素水が貯留されたタンクにヒータを配置し、尿素水が凍結状態にあるときに、該尿素水をヒータで温めることにより解凍するエンジンの排気浄化装置において、正確に尿素水の凍結状態を検出し、その検出結果に基づいてヒータを制御することにより、電力を無駄に消費することなく、凍結状態の尿素水を解凍できるようにすることを課題とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、排気通路に設置されて排気中の窒素酸化物を還元する触媒と、尿素水を貯留するタンクと、前記タンク内の尿素水を前記触媒上流の排気通路内に供給する尿素水供給手段と、前記タンク内に配置され、一対の電極間に存在する尿素水を誘電体として該電極間の静電容量変化を検出することにより該尿素水の液面レベルを検出するレベルセンサとを有するエンジンの排気浄化装置において、
前記タンク内の尿素水を加熱するヒータと、
前記レベルセンサの一対の電極に電圧を印加したときの出力値に基づいて尿素水の凍結状態を検出する凍結状態検出手段と、
前記凍結状態検出手段によって検出された尿素水の凍結状態に応じて前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御手段とを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記凍結状態検出手段は、イグニッションスイッチがオンされたときの前記レベルセンサの出力値と、イグニッションスイッチがオフされたときの出力値とに基づいて、尿素水の凍結状態を検出することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記ヒータに電力を供給するバッテリと、
バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
前記凍結状態検出手段の検出結果に基づいて、凍結状態の尿素水の解凍に必要な前記ヒータの電力消費量を算出する電力消費量算出手段と、
前記バッテリ残量検出手段が検出したバッテリ残量から前記電力消費量算出手段が算出した電力消費量を引いた量が所定量に比べて少ない場合は、前記ヒータによる尿素水の加熱を禁止する加熱禁止手段とを有することを特徴とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記タンク内の尿素水を吸込み、吸込んだ尿素水を前記尿素水供給手段に送るポンプを有し、
前記ポンプの吸込み口は、前記タンクの底部付近に配置され、
前記ヒータは、前記ポンプの吸込み口の上方近傍に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、一対の電極間に存在する尿素水を誘電体として該電極間の静電容量変化を検出することにより該尿素水の液面レベルを検出するレベルセンサの出力値に基づいて該尿素水の凍結状態を検出するので、タンクの壁面に設けられた温度センサの検出温度に基づいて凍結状態を検出する場合に比べて、すなわち間接的ではなく直接なので、高精度に尿素水の凍結状態を検出することができる。それにより、ヒータによる凍結状態の尿素水の解凍を適切に実行することができ、該ヒータの消費電力を抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、尿素水の凍結状態は、イグニッションスイッチがオンされたときのレベルセンサの出力値と、イグニッションスイッチがオフされたときの出力値とに基づいて検出される。これは、一対の電極が凍結状態の尿素水内にある場合のセンサ出力値と、液体状態の尿素水に一対の電極が浸漬していないとき（液面レベル低下時）のセンサ出力値とを区別するためであって、イグニッションスイッチがオフされたときとオンされたときのセンサ出力値の違いにより、尿素水が凍結状態にあるのか、または液体状態の尿素水にセンサの一対の電極が浸漬していないのかを判定する。これにより、尿素水の凍結状態を、尿素水の液面レベルの低下と区別して、確実に検出することができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、バッテリ残量から凍結状態の尿素水の解凍に必要なヒータの電力消費量を引いた量が所定量に比べて少ない場合は、ヒータによる尿素水の加熱が禁止される。これにより、凍結状態の尿素水の解凍中にバッテリが過放電になることが抑制される。すなわち、バッテリの劣化が抑制される。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、尿素水を供給手段に送るポンプの吸込み口が尿素水が凍結しにくいタンクの底部に設けられ、その吸込み口の上方近傍にヒータが配置される。これにより、凍結状態の尿素水を全て解凍することなく、供給手段に尿素水を送ることができる。その結果、すぐに、排気に尿素水を供給し、排気内の窒素酸化物の濃度を下げることができる。

本発明の一実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の概略的な構成図である。 排気浄化装置の制御系統を概略的に示す図である。 検出部が浸漬状態であるときと非浸漬状態であるときのレベルセンサの出力値を示す図である。 レベルセンサの出力値の最小値と尿素水の凍結の程度との関係を示す図である。 尿素水の凍結の程度と、その解凍に必要なヒータ加熱時間との関係を示す図である。 尿素水の状態を判定するための制御のフローを示す図である。 ヒータの通電制御のフローを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る、エンジンの排気浄化装置の構成を簡略的にに示している。

図１に示す排気浄化装置１０は、排気通路１２内を通過するエンジン１４の排気中にタンク１６に貯留されている尿素水を還元剤として添加し、排気通路１２途中に配設されたＮＯｘ触媒１８によって尿素水と窒素酸化物とを反応させ、それにより窒素酸化物を窒素に還元するように構成されている。

そのために、排気浄化装置１０は、タンク１６に貯留する尿素水を吸上げて出力するポンプ２０と、該ポンプ２０から出力された尿素水を排気通路１２のＮＯｘ触媒１８上流側に噴霧する噴射ノズル２２と、ポンプ２０とノズル２２の間に配置されて尿素水の圧力を調整する圧力制御弁２４と、ポンプ２０の吸込み口２０ａに取り付けられたフィルタ２６とを有する。

また、排気浄化装置１０は、尿素水の液面レベルを検出するレベルセンサ３０と、凍結状態の尿素水を加熱して解凍するヒータ３２と、ヒータ３２に電力を供給するバッテリ３４とを有する。

レベルセンサ３０は、静電容量式のレベルセンサであって、その検出部３０ａに一定の間隔を設けて対向し合う一対の電極３０ｂを備え、その間に存在する尿素水を誘電体として電極３０ｂ間の静電容量変化を検出することにより尿素水の液面レベルが検出できるように構成されている。そのために、レベルセンサ３０は、一対の電極３０ｂに所定の周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加部３０ｃと、交流電圧印加状態の一対の電極３０ｂ間を通過する電流値を検出し、検出した電流値を電圧値に変換し、その電圧値をレベルセンサ３０の出力値として後述する制御装置に出力する電流−電圧変換部３０ｄとを備えたコントローラ３０ｅを有する。

ヒータ３２は、タンク１６の底部に配置されたポンプ２０の吸込み口２０ａの上方近傍に配置されており、後述する制御装置によってオン−オフ制御される。

バッテリ３４は、ヒータ３２に電力を供給する。

図２は、排気浄化装置１０の制御系統を概略的に示している。

図２に示す制御装置１００は、バッテリ３４の電圧を検出するバッテリ電圧センサ１０２と、バッテリ３４の電流を検出するバッテリ電流センサ１０４と、レベルセンサ３０のコントローラ３０ｅの電流−電圧変換部３０ｄと、イグニッションスイッチ１０６からの信号に基づいて、レベルセンサ３０のコントローラ３０ｅの交流電圧印加部３０ｃとヒータ３２とを制御するように構成されている。

具体的には、制御装置１００は、バッテリ電圧センサ１０２とバッテリ電流センサ１０４からの信号に基づいて、バッテリ３４の残量を算出するように構成されている。

また、制御装置１００は、レベルセンサ３０のコントローラ３０ｅの交流電圧印加部３０ｃを制御して検出部３０ａの一対の電極３０ｂに交流電圧を印加させ、電流−電圧変換部３０ｄによって交流電圧印加状態の一対の電極３０ｂ間の通過電流値から変換された電圧値に基づいて、尿素水の液面レベルを検出するように構成されている。

説明すると、図３に示すように、レベルセンサ３０（電流−電圧変換部３０ｄ）からの出力値（出力電圧）は、周期的に変化し、最大値Ｖｍａｘまたは最小値Ｖｍｉｎいずれか一方の値を示す。最小値Ｖｍｉｎは、一対の電極３０ｂの浸漬具合により変化し、その値が所定電圧Ｖｃより低い場合は一対の電極３０ｂの少なくとも一部が尿素水に浸漬状態であることを示し（図３（Ａ））、一方、所定電圧Ｖｃを超えると一対の電極３０ｂが非浸漬状態であることを示す（図３（Ｂ））。

制御装置１００は、レベルセンサ３０（電流−電圧変換部３０ｄ）からの出力値（出力電圧）の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃを超えているか否かを判定し、越えていない場合は、一対の電極３０ｂが尿素水に浸漬状態にある、すなわち尿素水が十分量タンク１６に貯留されていると判定する。そして、その最小値Ｖｍｉｎの値に基づいて尿素水の液面レベル、すなわち尿素水量を検出する。

一方、最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃを越えている場合は、一対の電極３０ｂが尿素水に対して非浸漬状態にある、すなわち尿素水が不足していると判定する。尿素水が不足していると判定した場合、制御装置１００は、例えば尿素水の補給を示す表示灯を点灯させ、運転者に尿素水の補給を促す。

さらに、制御装置１００は、レベルセンサ３０（電流−電圧変換部３０ｄ）から出力値（出力電圧）の最小値Ｖｍｉｎに基づいて、尿素水の凍結の程度を検出するように構成されている。

これは、尿素水の凍結の程度によって一対の電極３０ｂ間の静電容量が変化するという、発明者が実験的に見出したことに基づくもので、具体的には、図４に示すように、所定電圧Ｖｃを超えている場合、レベルセンサ３０（電流−電圧変換部３０ｄ）からの出力値の最小値Ｖｍｉｎが高くなればなるほど、尿素水の凍結の程度が大きくなるという実験結果に基づいている（Ｖｃを超えていない場合は、凍結していない。）。

ところが、レベルセンサ３０（電流−電圧変換部３０ｄ）からの出力値（出力電圧）の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃを超えている場合、その最小値Ｖｍｉｎだけでは、尿素水が凍結状態にあるのか、または一対の電極３０ｂが非浸漬状態にあるのかは区別できない。

そこで、制御装置１００は、車両が暖機状態であって尿素水が凍結していない可能性が極めて高いイグニッションスイッチ１０６がオフされた直後のレベルセンサ３０からの出力値の最小値Ｖｍｉｎと、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時の最小値Ｖｍｉｎとに基づいて、このイグニッションスイッチ１００６のオン時における尿素水の凍結の程度を検出するように構成されている。

具体的に言うと、イグニッションスイッチ１０６がオフされた直後のレベルセンサ３０からの出力値の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃより低く、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃより高いのであれば、イグニッションスイッチ１０６のオフ直後は一対の電極３０ｂは浸漬状態にあって尿素水は非凍結状態で不足しておらず、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時までに尿素水が凍結したことを示すので、このイグニッションスイッチ１０６のオン時に、制御装置１００は尿素水が凍結状態にあると判定する。そして、このイグニッションスイッチ１０６のオン時の最小値Ｖｍｉｎと図４に示す関係とに基づいて、凍結の程度を検出する（凍結程度値を算出する。）。

また、イグニッションスイッチ１０６がオフされた直後のレベルセンサ３０からの出力値の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃより低く、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時の最小値Ｖｍｉｎも所定電圧Ｖｃより低いのであれば、イグニッションスイッチ１０６のオフ直後は一対の電極３０ｂは浸漬状態にあって尿素水は非凍結状態で不足しておらず、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時まで尿素水が凍結せず液体状態のまま維持されていることを示すので、このイグニッションスイッチ１０６のオン時に、制御装置１００は尿素水が非凍結状態にあると判定する。

さらに、イグニッションスイッチ１０６がオフされた直後のレベルセンサ３０からの出力値の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃより高く、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時の最小値Ｖｍｉｎも所定電圧Ｖｃより高いのであれば、イグニッションスイッチ１０６のオフ直後は一対の電極３０ｂは非浸漬状態にあって尿素水は不足しており、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時も尿素水は不足したまま維持されていることを示すので、このイグニッションスイッチ１０６のオン時に、制御装置１００は尿素水が不足状態にあると判定する。

なお、当然ながら、尿素水が不足している場合、すなわち一対の電極３０ｂが非浸漬状態にあるときは、タンク１６内の尿素水の凍結状態を検出することは不可能である。

このように、イグニッションスイッチ１０６がオフされた直後のレベルセンサ３０からの出力値の最小値Ｖｍｉｎと、その後のイグニッションスイッチ１０６のオン時の最小値Ｖｍｉｎとに基づくことにより、尿素水の凍結状態を、尿素水の液面レベル低下と区別して、確実に検出することができる。

制御装置１００は、尿素水の凍結状態を検出すると、解凍するために、ヒータ３２をオン制御（通電制御）する。

具体的には、予め実験的に求められた、尿素水の凍結の程度（凍結程度値）とその解凍に必要なヒータ３２による尿素水の加熱時間との関係（図５に示すグラフ）に基づいて、ヒータ３２の加熱時間を算出し、その算出した加熱時間からヒータ３２の電力消費量（ヒータ３２のためにバッテリ３４が放電する放電量）を算出し、バッテリ３４の残量からその電力消費量を引いた量が所定量に比べて多い場合、制御装置１００は、ヒータ３２による尿素水の加熱を実行するように構成されている（言い換えると、少ない場合はヒータ３２による加熱を禁止するように構成されている。）。

これにより、凍結状態の尿素水の解凍中にバッテリ３４が過放電になることが抑制される。すなわち、バッテリ３４の劣化が抑制される。

このヒータ３２による尿素水の加熱を、制御装置１００は、レベルセンサ３０からの出力値の最小値Ｖｍｉｎが所定電圧Ｖｃより低くなるまで実行する（低くなると、ヒータ３２に対してオフ制御を実行する。）。

ここからは、制御装置１００が実行する制御の流れを図６と図７に示すフローを参照しながら説明する。

図６は、レベルセンサ３０（電流−電圧変換部３０ｄ）からの出力値に基づいて、尿素水の状態を判定するためのフローを示している。また、図７は、ヒータ３２の通電制御のフローを示している。この図６と図７に示すフローの制御は、並行して実行される。

まず、図６に示すフローを説明する。

ステップＳ２００において、制御装置１００は、凍結フラグＦをゼロにリセットする。

ステップＳ２１０において、制御装置１００は、レベルセンサ３０のコントローラ３０ｅの交流電圧印加部３０ｃを制御して検出部３０ａの一対の電極３０ｂに交流電圧を印加させる。

ステップＳ２２０において、制御装置１００は、電流−電圧変換部３０ｄによって交流電圧印加状態の一対の電極３０ｂ間の通過電流値から変換された電圧値を取得する。

ステップＳ２３０において、制御装置１００は、イグニッションスイッチ１０６からの信号に基づいて、該スイッチ１０６がオン状態か否かを判定する。オン状態の場合はステップＳ２４０に進む。そうでない場合はステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２４０において、制御装置１００は、ステップＳ２２０で取得した電圧値の最小値Ｖｍｉｎを、イグニッションスイッチ１０６オン時の最小値Ｖａとして記憶装置（図示せず）に記憶する。

ステップＳ２５０において、制御装置１００は、前回イグニッションスイッチ１０６がオン状態であったか否か、言い換えるとイグニッションスイッチ１０６がオフされた直後か否かを判定する。イグニッションスイッチ１０６がオフされた直後であれば、ステップＳ２６０に進む。そうでない場合はリターンに進み、スタートに戻る。

ステップＳ２６０において、制御装置１００は、ステップＳ２２０で取得した電圧値の最小値Ｖｍｉｎを、イグニッションスイッチ１０６オフ直後の最小値Ｖｂとして記憶装置（図示せず）に記憶する。

ステップＳ２７０において、制御装置１００は、ステップＳ２４０で記憶したイグニッションスイッチ１０６オン時最小値Ｖａが所定電圧Ｖｃ以上であるか否かを判定する。ＶａがＶｃ以上である場合、ステップＳ２８０に進む。そうでない場合はステップＳ２９０に進む。

ステップＳ２８０において、制御装置１００は、ステップＳ２６０で記憶したイグニッションスイッチ１０６オフ直後最小値Ｖｂが所定電圧Ｖｃ以上であるか否かを判定する。ＶｂがＶｃ以上である場合、ステップＳ３００に進む。そうでない場合はステップＳ３１０に進む。

ステップＳ２９０において、制御装置１００は、レベルセンサ３０の一対の電極３０ｂが浸漬状態である、すなわち尿素水が非凍結状態であると判定する。そして、リターンに進み、スタートに戻る。

ステップＳ３００において、制御装置１００は、レベルセンサ３０の一対の電極３０ｂが非浸漬状態であると判定する。そして、リターンに進み、スタートに戻る。

ステップＳ３１０において、制御装置１００は、尿素水が凍結状態であると判定する。

ステップＳ３２０において、制御装置１００は、凍結フラグＦを１に設定する。

ステップＳ３３０において、制御装置１００は、記憶装置に記憶されているイグニッションスイッチ１０６オン時の最小値Ｖａ（Ｖｍｉｎ）と、図４に示す最小値Ｖｍｉｎと凍結程度値との関係とに基づいて、凍結程度値を算出する。そして、リターンに進み、スタートに戻る。

続いて、図７に示すフローを説明する。

まず、ステップＳ４００において、制御装置１００は、イグニッションスイッチ１０６からの信号に基づいて、該スイッチ１０６がオン状態であるか否かを判定する。オン状態であることを判定して、次のステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４１０において、制御装置１００は、バッテリ電圧センサ１０２とバッテリ電流センサ１０４からの信号に基づいて、バッテリ３４の電圧値と電流値とを取得する。

ステップＳ４２０において、制御装置１００は、ステップＳ４１０で取得したバッテリ３４の電圧値と電流値とに基づいて、該バッテリ３４の残量Ｃｂを算出する。

ステップＳ４３０において、制御装置１００は、凍結フラグＦが１であるか否かを判定する。凍結フラグＦが１である場合は、ステップＳ４４０に進む。そうでない場合は、ステップＳ４９０に進む。

ステップＳ４４０において、制御装置１００は、図６に示すステップＳ３３０で算出した凍結程度値と、図５に示す凍結程度値とヒータ加熱時間との関係とに基づいて、ヒータ３２の加熱時間を算出する。

ステップＳ４５０において、制御装置１００は、ステップＳ４４０で算出した加熱時間でヒータ３２を作動させた場合のバッテリ３４の放電量Ｃｈを算出する。

ステップＳ４６０において、制御装置１００は、ステップＳ４２０で算出したＣｂからステップＳ４５０で算出したＣｈを引いた量が所定量以上であるか否かを判定する。所定量以上である場合はステップＳ４７０に進む。そうでない場合はステップＳ４９０に進む。

ステップＳ４７０において、制御装置１００は、ヒータ３２をオンに制御し、ヒータ３２により凍結状態の尿素水を解凍する。

ステップＳ４８０において、制御装置１００は、記憶装置に記憶されているイグニッションスイッチ１０６オン時の最小値Ｖａが所定電圧Ｖｃより小さいか否かを判定する。小さい場合はステップＳ４９０に進む。そうでない場合はリターンに進み、スタートに戻る。

ステップＳ４９０において、制御装置１００は、ヒータ３２をオフに制御する。そして、リターンに進み、スタートに戻る。

本実施形態によれば、一対の電極３０ｂ間に存在する尿素水を誘電体として該電極３０ｂ間の静電容量変化を検出することにより該尿素水の液面レベルを検出するレベルセンサ３０の出力値に基づいて該尿素水の凍結状態を検出するので、タンクの壁面に設けられた温度センサの検出温度に基づいて凍結状態を検出する場合に比べて、すなわち間接的ではなく直接なので、高精度に尿素水の凍結状態を検出することができる。それにより、ヒータ３２による凍結状態の尿素水の解凍を適切に実行することができ、該ヒータ３２の消費電力を抑制することができる。

また、尿素水を噴射ノズル２２に送るポンプ２０の吸込み口２０ａが尿素水が凍結しにくいタンク１６の底部に設けられ、その吸込み口２０ａの上方近傍にヒータ３２が配置されているので、凍結状態の尿素水を全て解凍することなく、噴射ノズル２２に尿素水を送ることができる。その結果、すぐに、排気に尿素水を供給し、排気内の窒素酸化物の濃度を下げることができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、上述の実施形態の場合、レベルセンサは、その検出部の一対の電極に交流電圧を印加し、交流電圧印加状態の電極間を通過する電流値を電流値に変換し、その変換した電圧値をセンサの出力値とするセンサであったが、これに限らない。本発明は、尿素水の凍結の程度によって変化する一対の電極３０ｂ間の静電容量を検出できるレベルセンサであればよい。

また、上述の実施形態の場合、尿素水が凍結していない可能性が極めて高いイグニッションスイッチがオフされた直後のレベルセンサの出力値と、そのあとのイグニッションスイッチオン時のレベルスイッチの出力値とに基づいて、このイグニッションスイッチオン時に尿素水の凍結状態を検出しているが、すなわち、レベルセンサの一対の電極が浸漬状態であることを確認してその後尿素水の凍結状態を検出しているが、尿素水が凍結状態であるときのレベルセンサの出力値と、一対の電極が非浸漬状態であるときのレベルセンサの出力値とが明らかに異なり区別できるのであれば、例えばイグニッションスイッチオン直後のレベルセンサの出力値のみで、尿素水の凍結状態を検出してもよい。

以上のように、本発明は、排気通路の触媒上流に供給する尿素水が貯留されたタンクにヒータを配置し、尿素水が凍結状態にあるときに、該尿素水をヒータで温めることにより解凍するエンジンの排気浄化装置において、正確に尿素水の凍結状態を検出し、その検出結果に基づいてヒータを制御することにより、電力を無駄に消費することなく、凍結状態の尿素水を解凍することができる。したがって、尿素水を排気中に供給して該排気中の窒素酸化物の濃度を下げる車両の分野において好適に利用される可能性がある。

１２ 排気通路
１４ エンジン
１６ タンク
１８ 触媒
３０ レベルセンサ
３０ｂ 一対の電極
３２ ヒータ

Claims (4)

1. 排気通路に設置されて排気中の窒素酸化物を還元する触媒と、尿素水を貯留するタンクと、前記タンク内の尿素水を前記触媒上流の排気通路内に供給する尿素水供給手段と、前記タンク内に配置され、一対の電極間に存在する尿素水を誘電体として該電極間の静電容量変化を検出することにより該尿素水の液面レベルを検出するレベルセンサとを有するエンジンの排気浄化装置において、
   前記タンク内の尿素水を加熱するヒータと、
   前記レベルセンサの一対の電極に電圧を印加したときの出力値に基づいて尿素水の凍結状態を検出する凍結状態検出手段と、
   前記凍結状態検出手段によって検出された尿素水の凍結状態に応じて前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御手段とを有することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記凍結状態検出手段は、イグニッションスイッチがオンされたときの前記レベルセンサの出力値と、イグニッションスイッチがオフされたときの出力値とに基づいて、尿素水の凍結状態を検出することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記ヒータに電力を供給するバッテリと、
   バッテリの残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
   前記凍結状態検出手段の検出結果に基づいて、凍結状態の尿素水の解凍に必要な前記ヒータの電力消費量を算出する電力消費量算出手段と、
   前記バッテリ残量検出手段が検出したバッテリ残量から前記電力消費量算出手段が算出した電力消費量を引いた量が所定量に比べて少ない場合は、前記ヒータによる尿素水の加熱を禁止する加熱禁止手段とを有することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置において、
   前記タンク内の尿素水を吸込み、吸込んだ尿素水を前記尿素水供給手段に送るポンプを有し、
   前記ポンプの吸込み口は、前記タンクの底部付近に配置され、
   前記ヒータは、前記ポンプの吸込み口の上方近傍に配置されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

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