JP2018071387A

JP2018071387A - 解凍制御装置

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Publication number: JP2018071387A
Application number: JP2016209721A
Authority: JP
Inventors: 正信嶺澤; Masanobu Minesawa; 真治原; Shinji Hara; 秀池田; Hide Ikeda
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】実際に解凍処理で必要となる時間に、近い解凍処理時間を設定し得る構造を実現する。【解決手段】選択触媒還元システムにおいて凍結した還元剤の解凍処理を制御する解凍制御部と、前回の解凍処理が途中で終了した場合に、前回の解凍処理にかかった時間と逆相関になるように、今回の解凍処理にかける時間を設定する設定部とを備えるように構成する。【選択図】図３

Description

本開示は、選択触媒還元で使用される還元剤の解凍処理を行う解凍制御装置に関する。

車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中にはＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれている。このようなＮＯｘを還元して排気ガスを浄化するための排気ガス浄化システムとして、尿素ＳＣＲ（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＣａｔａｌｙｔｉｃＲｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが知られている。

このような尿素ＳＣＲシステムは、尿素水から生成されるアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを反応させることにより、ＮＯｘを還元して浄化する（例えば、特許文献１参照）。

前述のような尿素ＳＣＲシステムは、排気通路に配置された選択還元触媒（例えば、尿素ＳＣＲ触媒）と、排気通路のうちの尿素ＳＲＣ触媒よりも上流側に尿素水を噴射するための還元剤噴射装置（例えば、尿素水噴射装置）とを備える。尿素ＳＣＲ触媒は、排気ガスの熱により尿素水から生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気ガス中のＮＯｘとアンモニアとの還元反応を促進する機能を有する。

以上のような尿素ＳＣＲシステムで使用される尿素水は所定温度以下で凍結するため、寒冷時に尿素水が凍結すると尿素水を供給できなくなるという問題がある。このため、尿素ＳＣＲシステムは、凍結した尿素水を解凍するための解凍処理を制御する制御装置を備えている。このような従来の制御装置は、解凍処理を実施した後、所定条件を満たした場合に、解凍処理が完了したと判定する。

特開２０００−３０３８２６号公報

ところで、解凍処理の完了を判定するための所定条件には、解凍処理にかける時間に関する条件が含まれており、制御装置は、解凍処理の開始からの経過時間が所定の閾値（以下、「解凍時間閾値」という）以上になったことを、解凍処理の完了を判断する一つの条件としている。

前述したような解凍時間閾値が、実際に尿素水の解凍に必要な時間よりも大きい値であると、解凍処理にかかる時間が必要以上に長くなってしまう可能性がある。
本開示では、実際に解凍処理で必要となる時間に近い解凍処理時間を設定し得る解凍制御装置を提供することを目的とする。

本開示は、還元剤噴射装置において凍結した還元剤の解凍処理を制御する解凍制御部と、前回の解凍処理が途中で終了した場合に、前回の解凍処理にかかった時間と逆相関になるように、今回の解凍処理にかける時間を設定する設定部とを備えた解凍制御装置に向けられる。

本開示によれば、実際に解凍処理で必要となる時間により近い解凍処理時間を設定できる解凍制御装置を提供することが可能となる。

本開示に係る解凍制御装置が組み込まれる尿素ＳＣＲシステムの構成例の概要を説明するための模式図エンジン始動から尿素水噴射装置を噴射可能な状態にするためのスタートアップ制御までのフローチャート本開示に係る解凍制御装置が行う解凍処理制御のフローチャート解凍処理のフローチャート

図１〜３を参照して本開示に係る解凍制御装置について詳説する。具体的には、以下の説明では、先ず、本開示に係る解凍制御装置が組み込まれる尿素ＳＣＲシステムおよびその周辺の構成例について簡単に説明する。そして、還元剤噴射装置の一例である尿素水噴射装置の一構成例について説明した後、本開示に係る解凍制御装置について詳説する。

［１．尿素ＳＣＲシステムおよびその周辺の構成例］
図１は、本開示に係る解凍制御装置が組み込まれた尿素ＳＣＲシステム１およびその周辺の構成例の概要を示している。なお、尿素ＳＣＲシステム１は、選択触媒還元システムの一例として示すものである。

尿素ＳＣＲシステム１は、尿素ＳＣＲ触媒１０と、還元剤噴射装置である尿素水噴射装置２０と、ＤＣＵ（ドージングコントロールユニット）３０とを含んで構成されている。

このような尿素ＳＣＲシステム１は、還元剤として尿素水４０を用いて排気ガス中のＮＯｘを還元し分解するためのシステムである。

尿素ＳＣＲ触媒１０は、ディーゼルエンジン（図示省略、以下、単に「エンジン」という）に接続された排気管５０の途中に設けられ、エンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘを選択的に還元する機能を有する。

尿素水噴射装置２０は、還元剤である尿素水４０を、排気管５０のうちの尿素ＳＣＲ触媒１０よりも排気ガスの流れに関する上流側（図１の左側）に噴射する機能を有する。そして、本構成例の場合、尿素水噴射装置２０が噴射した尿素水４０が分解して生成されるアンモニアが尿素ＳＣＲ触媒１０に吸着し、尿素ＳＣＲ触媒１０に流入する排気ガス中のＮＯｘが、尿素ＳＣＲ触媒１０に吸着したアンモニアにより選択的に還元される。なお、尿素水４０の噴射量は、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度や、尿素ＳＣＲ触媒１０におけるアンモニアの吸着可能量等に基づいて、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも下流側（図１の右側）の排気管５０に、ＮＯｘあるいはアンモニアが流出しないように制御されるのが好ましい。

［１．１尿素水噴射装置２０の構成例］
次に、図１を参照して、還元剤噴射装置の一例である尿素水噴射装置２０の具体的構成について説明する。図１に示すように、尿素水噴射装置２０は、ドージングバルブ２１と、尿素水タンク２３と、サプライモジュール２５と、排気温度センサ２７と、ＮＯｘセンサ２９とを含んで構成されている。

［１．１．１ドージングバルブについて］
ドージングバルブ２１は、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側に配置された排気管５０の排気管要素５１ａに固定されており、尿素水４０を、排気管５０のうちの尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側に噴射する機能を有する。このようなドージングバルブ２１は、通電制御により開弁状態及び閉弁状態が切り替えられる電磁式噴射弁である。なお、ドージングバルブ２１は、使用時に高温になる。このため、ドージングバルブ２１には、エンジン冷却水を流してドージングバルブ２１を冷却するための冷却用配管９０ｂが設けられている。

［１．１．２尿素水タンクについて］
尿素水タンク２３は、尿素水４０を貯留する機能を有する。なお、尿素水タンク２３には、冬期等に尿素水４０が凍結した際、エンジン冷却水を流して尿素水４０を解凍するための解凍用配管９０ａが設けられている。なお、解凍用配管９０ａに代えてまたは解凍用配管９０ａと共に、尿素水タンク２３に、凍結した尿素水４０を解凍するための電熱ヒータ等の加熱装置が設けられていてもよい。なお、尿素水タンク２３内に尿素水センサ２３１が設けられている。このような尿素水センサ２３１は、尿素水液面、尿素水温度、尿素水の濃度に基づく品質などを検出すると共に、検出結果をＤＣＵ３０に送信する機能を有する。

［１．１．３サプライモジュールについて］
サプライモジュール２５は、サプライポンプ２５１と、サクションライン２５２と、圧送ライン２５３と、フィルタ２５４と、戻しライン２５５と、圧力センサ２５６とを含んで構成されている。

サプライポンプ２５１は、サクションライン２５２を介して尿素水タンク２３内の尿素水４０を吸引する機能を有する。また、サプライポンプ２５１は、尿素水タンク２３から吸引した尿素水４０を、吐出し口に接続された圧送ライン２５３に送り出す機能を有する。このようなサプライポンプ２５１は、例えば電動式のダイヤフラムポンプやモータポンプである。

サクションライン２５２は、サプライポンプ２５１により吸引された尿素水タンク２３内の尿素水４０の流路としての機能を果たしている。このようなサクションライン２５２は、一端がサプライポンプ２５１の吸込み口に接続している。一方、サクションライン２５２の他端は、尿素水タンク２３内に尿素水４０を吸い上げ可能な状態で配置されている。

圧送ライン２５３は、サプライポンプ２５１から送り出された尿素水４０をドージングバルブ２１に圧送するための流路としての機能を果たしている。このような圧送ライン２５３は、一端がサプライポンプ２５１の吐出し口に接続されている。一方、圧送ライン２５３の他端は、ドージングバルブ２１の基端部に接続されている。

フィルタ２５４は、圧送ライン２５３の中間部に設けられており、圧送ライン２５３を流れる尿素水４０をろ過することにより、尿素水４０内の異物を除去する機能を有する。

戻しライン２５５は、圧送ライン２５３内の余剰な尿素水４０を尿素水タンク２３に戻すための流路としての機能を果たしている。このような戻しライン２５５は、一端が圧送ライン２５３の中間部に尿素水４０の流通を可能な状態で接続している。一方、戻しライン２５５の他端は、尿素水タンク２３内に配置されている。

圧力センサ２５６は、圧送ライン２５３の中間部に設けられており、尿素水４０の圧力を測定し、測定結果をＤＣＵ３０に送信する機能を有する。

［１．１．４排気温度センサについて］
排気温度センサ２７は、尿素ＳＣＲ触媒１０の上流側に配置された排気管５０内の排気ガスの排気温度Ｔ_ａを測定し、測定結果をＤＣＵ３０へ送信する機能を有する。排気温度センサ２７により測定された排気温度Ｔ_ａは、尿素ＳＣＲ触媒１０の温度推定にも用いられる。このような排気温度センサ２７は、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側に設けられた排気管５０の排気管要素５１ａの下流端近傍に設けられている。なお、排気温度センサ２７の配置位置は図示の位置に限定されない。

［１．１．５ＮＯｘセンサについて］
ＮＯｘセンサ２９は、尿素ＳＣＲ触媒１０の下流側に配置された排気管５０内の排気ガス中のＮＯｘ値を検出し、検出結果をＤＣＵ３０へ送信する機能を有する。このようなＮＯｘセンサ２９は、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも下流側に設けられた排気管５０の排気管要素５１ｂの上流端近傍に設けられている。なお、ＮＯｘセンサ２９を設ける位置は、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側でもよい。あるいは、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも下流側にＮＯｘセンサ２９を設けると共に、ＮＯｘセンサ２９とは別のＮＯｘセンサ（図示省略）を、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側に設ける構成を採用することもできる。具体的には、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側に設けるＮＯｘセンサは、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも上流側に設けられた排気管５０の排気管要素５１ａの下流端近傍に設ける。このようなＮＯｘセンサは、尿素ＳＣＲ触媒１０の上流側に配置された排気管５０内の排気ガス中のＮＯｘ値を検出する機能を有する。この他、排気管要素５１ｂには、アンモニアセンサ（図示省略）等が設けられていてもよい。

［１．２制御装置（ＤＣＵ３０）の構成例］
次に、尿素ＳＣＲシステム１のＤＣＵ３０について説明する。ＤＣＵ３０は、尿素水噴射装置２０の各制御要素の制御を行う機能を有する。また、ＤＣＵ３０は、本開示に係る解凍制御装置の一例でもある。その観点で、以下では、解凍制御装置３０ということもある。

以下、ＤＣＵ３０が備える代表的な機能について説明するが、ＤＣＵ３０が備える機能は以下で説明する機能に限定されるものではない。また、ＤＣＵ３０は、以下に説明する機能の全ての機能を備えている必要もない。

ＤＣＵ３０は、バッテリー６０が接続されると共にイグニッションキー７０のキースイッチのＯＮ、ＯＦＦ信号が入力される。また、ＤＣＵ３０は、エンジンの燃料噴射制御等を行うＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）８０と接続されている。このようなＥＣＭ８０は、エンジンの燃料噴射量や噴射タイミング、エンジン回転数、車速信号等の運転情報、および外気温等をＤＣＵ３０に送信する機能を有する。なお、前述の尿素ＳＣＲシステム１では、ＤＣＵ３０とＥＣＭ８０とが別の制御装置により構成されているが、一つの制御装置として構成されていてもよい。

ＤＣＵ３０は、尿素水噴射装置２０が尿素水４０を噴射する量およびタイミングを算出する機能を有する。また、当該算出の結果を制御信号としてサプライポンプ２５１に送信して、サプライポンプ２５１から送り出される尿素水４０の圧力を制御する機能を有する。本構成例の場合、ＤＣＵ３０は、サプライモジュール２５の圧力センサ２５６により測定される尿素水４０の圧力を所定の目標値に維持すべく、サプライポンプ２５１の出力をフィードバック制御する機能を有している。また、ＤＣＵ３０は、エンジンの始動時において、尿素水４０が凍結している場合には、尿素水４０が解凍されるまで（換言すれば、尿素水４０が尿素水噴射装置２０により噴射可能な状態となるまで）待機した後に、サプライポンプ２５１の駆動を開始する機能を有する。

また、ＤＣＵ３０は、ＮＯｘセンサ２９から送信された検出値（つまり、尿素ＳＣＲ触媒１０よりも下流側の排ガス中のＮＯｘ値）に基づいて、ドージングバルブ２１の開弁状態の時間を調節する（換言すれば、開閉制御を行う）機能を有する。具体的には、ＤＣＵ３０は、ＥＣＭ８０から取得する情報に基づいて、ＮＯｘセンサ２９の検出値が定常となるようなドージングバルブ２１から噴射する尿素水４０の量（以下、「噴射指示量」という）を算出する。そして、算出された噴射指示量に基づいてドージングバルブ２１を開閉制御し、ドージングバルブ２１から噴出される尿素水４０の量を、排ガス中のＮＯｘに応じた量に制御する。

また、ＤＣＵ３０は、凍結した尿素水４０を解凍するための解凍処理を制御する機能を有する。換言すれば、ＤＣＵ３０は、選択触媒還元システム（尿素ＳＣＲシステム１）において凍結した還元剤（尿素水４０）の解凍処理を制御する解凍制御部を有する。具体的には、ＤＣＵ３０（より具体的にいえば、ＤＣＵ３０の解凍制御部）は、尿素水タンク２３の解凍用配管９０ａの一部に設けられた解凍用バルブ９１の開弁状態と閉弁状態とを切り替えることにより、解凍用配管９０ａ内のエンジン冷却水の流れを制御する機能を有する。より具体的には、尿素水４０が凍結している場合に、ＤＣＵ３０は、エンジンの始動時において解凍用バルブ９１を開弁状態とし、尿素水タンク２３の解凍用配管９０ａにエンジン冷却水を流す。この結果、尿素水タンク２３内の凍結した尿素水４０が、エンジン冷却水により加熱される。そして、ＤＣＵ３０は、所定の条件を満たした場合に解凍用バルブ９１を閉弁状態として、解凍処理制御を終了する。これにより、尿素水タンク２３内の尿素水４０が必要以上に加熱されることがないようにする。なお、所定の条件としては、例えば、尿素水タンク２３内の尿素水センサ２３１により検出される尿素水４０の温度が所定の閾値に到達した場合や、解凍処理の時間が所定の閾値に到達した場合等が挙げられる。また、解凍処理が完了した状態とは、全ての尿素水が解凍している状態でも良いが、通常、尿素水が、尿素水噴出装置から噴射可能な程度にまで解凍した状態をいう。また、本構成例の場合、前述した解凍制御部は、ＤＣＵ３０に設けられている。ただし、解凍制御部は、ＤＣＵ３０以外の制御装置に設けられていてもよい。

さらに、ＤＣＵ３０は、前述のような解凍処理にかける時間を、前回の解凍処理にかかった時間に応じて短縮して設定する機能を有する。換言すれば、ＤＣＵ３０は、前回の解凍処理が途中で終了した場合に、前回の解凍処理にかかった時間と逆相関になるように、今回の解凍処理にかける時間を設定する設定部を有する。具体的には、例えば、ＤＣＵ３０（より具体的には、ＤＣＵ３０の設定部）は、前回の解凍処理にかかった時間に基づいて控除時間を算出する機能を有する。そして、予め設定された第一の解凍処理時間から控除時間を短縮して（例えば、減算して）、今回の解凍処理にかける時間である第二の解凍処理時間として設定する機能を有する。即ち、前回の解凍処理にかかった時間が増加した場合には、今回の解凍処理にかける時間が減少する（つまり、前回の解凍処理にかかった時間と今回の解凍処理にかける時間とが逆相関の関係になる）ように、今回の解凍処理にかける時間を設定する。逆相関の関係を具体的な数字で説明すると、例えば、前回の解凍処理時間が５秒の場合に今回の解凍処理時間を２０秒とし、前回の解凍処理時間が１０秒の場合に今回の解凍処理時間を１０秒とするような関係をいう。ただし、逆相関の関係は、前回の解凍処理時間と今回の解凍処理時間との関係の全てが逆相関の関係を有している必要はなく、前回の解凍処理時間と今回の解凍処理時間との関係の一部のみが逆相関の関係を有していればよい。即ち、前述の例に加えて、前回の解凍処理の時間が１５秒の場合に今回の解凍処理の時間を１０秒（つまり、前回の解凍時間が１０秒の場合と同じ時間）とした関係も、逆相関の関係に含まれる。なお、前述の時間は、説明の便宜のために例示した値であって、解凍処理の時間を限定するものではない。
前述の機能の詳細については後述する。また、本構成例の場合、前述した設定部は、ＤＣＵ３０に設けられている。ただし、設定部は、ＤＣＵ３０以外の制御装置に設けられていてもよい。

［１．２．１解凍処理制御について］
以下、図１〜３を参照して、本開示に係る解凍制御装置（本実施形態では、ＤＣＵ）３０が行う解凍処理制御の１例について説明する。なお、図２は、エンジン始動から尿素水噴射装置２０のスタートアップ制御が終了するまでを示すフローチャートである。なお、図２に示すスタートアップ制御の後に、尿素ＳＣＲシステム１は、排気ガス中のＮＯｘを還元し分解する処理を行う。当該処理に関しては特許文献１等に記載されて従来から知られている処理とほぼ同様であるため図示および詳しい説明は省略する。また、図３は、図２のステップ４００の「解凍処理制御」に関するフローチャートであり、図４は、図３の「解凍処理」に関するフローチャートである。

まず、図２のステップ１００においてエンジンが始動すると、ＤＣＵ３０は、ステップ２００において尿素水タンク２３内の尿素水４０が凍結しているか否かを判定する（以下、単に「凍結判定」という）。なお、ステップ１００におけるエンジン始動には、イグニッションキー７０によりキースイッチがＯＮされてエンジンが始動する場合だけでなく、アイドリングストップ機能によりエンジンが再始動される場合も含まれる。

なお、凍結判定は、例えば、以下の条件（１）および条件（２）を全て満たしている場合に凍結していないと判定し、条件（１）および条件（２）のうちの１つでも満たしていない場合に凍結していると判定する。なお、凍結判定の条件は、以下の条件（１）および条件（２）に限定されるものではない。例えば、外気温等を判定の条件とすることもできる。
条件（１）尿素水４０または尿素水タンク２３の温度が所定の閾値（例えば、尿素水の凍結温度）よりも高い
条件（２）サプライモジュール２５を構成する各部材の温度が所定の閾値（例えば、尿素水の凍結温度）よりも高い

ＤＣＵ３０は、ステップ２００において尿素水が凍結していないと判定した場合（ステップ２００：Ｎｏ）には、ステップ３００に進んでスタートアップ制御を行う。スタートアップ制御は尿素水噴射装置２０を噴射可能な状態にするための処理であって、通常の尿素ＳＣＲシステム１においては、エンジンが始動した後に行われる。具体的には、例えば、スタートアップ制御は、サプライモジュール２５のサプライポンプ２５１を駆動して圧送ライン２５３に尿素水４０を送り出し、圧送ライン２５３内の尿素水４０の圧力をドージングバルブ２１から噴射可能なスタートアップ圧まで高める処理である。

一方、ＤＣＵ３０は、ステップ２００で尿素が凍結している判定した場合（ステップ２００：Ｙｅｓ）には、ステップ４００に進んで解凍処理制御を行う。以下、図３のフローチャートを参照して、解凍処理制御の一例について説明する。

先ず、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、前回の解凍処理制御終了時のエンジン冷却水の温度を、Ｃ_ｏ（以下、「旧冷却水温Ｃ_ｏ」という）に設定する。なお、旧冷却水温Ｃ_ｏに関する情報は、例えば、エンジン冷却水センサ（図示省略）により測定され、ＥＣＭ８０が備えるメモリ等の記憶装置に記録されている。旧冷却水温Ｃ_ｏに関する情報は、ＤＣＵ３０がＥＣＭ８０から取得したものである。なお、エンジン冷却水の温度は、専用のセンサによらずとも、周知の推定手法によりＤＣＵ３０により導出されても良い。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、今回の解凍処理開始時のエンジン冷却水の温度を、Ｃ_ｎ（以下、「新冷却水温Ｃ_ｎ」という）に設定する。なお、新冷却水温Ｃ_ｎに関する情報も、例えば、エンジン冷却水センサ（図示省略）により測定され、ＥＣＭ８０が備えるメモリ等の記憶装置に記録されている。新冷却水温Ｃ_ｎに関する情報も、ＤＣＵ３０がＥＣＭ８０から取得したものである。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、前回の解凍処理時間の閾値を、ＴＨ_ｏ（以下、「旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏ」という）に設定する。なお、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏは、前回の解凍処理において、解凍処理が完了したか否かを判定する基準となる値である。すなわち、前回の解凍処理においては、ＤＣＵ３０が備えるタイマ（図示省略）のカウンタ値が旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏを超えた場合に、ＤＣＵ３０は、解凍処理制御が完了したと判定する。このような旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏは、外気温等の環境温度に基づいて決定される値である。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、今回の解凍処理時間の閾値を、ＴＨ_ｎ（以下、「新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ」という）に設定する。なお、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎは、今回の解凍処理において、解凍処理が完了したか否かを判定するための基準となる値である。すなわち、今回の解凍処理においては、ＤＣＵ３０が備えるタイマのカウンタ値が新解凍時間閾値ＴＨ_ｎを超えた場合に、ＤＣＵ３０は、解凍処理制御が完了したと判定する。このような新解凍時間閾値ＴＨ_ｎは、外気温等の環境温度に基づいて決定される値である。

なお、タイマのカウンタ値の初期値を０（ゼロ）とした場合には、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎが、今回の解凍処理にかける時間である第一の解凍処理時間に相当する。即ち、本構成例の場合、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎに相当する時間が、今回の解凍処理のために予め設定された第一の解凍処理時間となる。一方、タイマのカウンタ値の初期値が０（ゼロ）より大きい場合には、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ（換言すれば、予め設定された第一の解凍処理時間）から当該初期値を減算した時間が、今回の解凍処理にかける時間である第二の解凍処理時間に相当する。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、前回の解凍処理終了の際のタイマのカウンタ値を、Ｔ_ｏｃｎｔ（以下、「旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔ」という）に設定する。このような旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔは、前回の解凍処理終了時に、ＤＣＵ３０が備えるメモリ等の記憶装置に記録されたものである。なお、前回の解凍処理終了の際のタイマのカウンタ値とは、解凍処理が完了した場合のカウンタ値だけでなく、例えば、エンジンが停止して解凍処理が途中で終了した場合のカウンタ値も含む。すなわち、前回の解凍処理において解凍処理が完了している場合には、前回の解凍処理終了の際のタイマのカウンタ値は、少なくとも旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏ以上である。一方、前回の解凍処理が完了せず途中で終了している場合には、前回の解凍処理終了の際のタイマのカウンタ値は、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏよりも小さい。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、エンジン冷却水に関する閾値（例えば、熱交換により尿素水の解凍を行うのに適した温度）を、Ｃｔｈ（以下、「冷却水閾値Ｃｔｈ」という。）に設定する。
さらに、ＤＣＵ３０は、ステップ４０１において、係数Ｋを設定する。なお、係数Ｋは、０≦Ｋ≦１の範囲で、外気温との関係に基づいて算出されるものである。具体的には、係数Ｋは、所定の温度範囲において、外気温が高いほど１に近づき、外気温が低いほど０に近づく。

次に、ＤＣＵ３０は、ステップ４０２において、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔが、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏよりも小さいか否かを判定する。すなわち、ＤＣＵ３０は、ステップ４０２において、前回の解凍処理が完了しているか否かを判定する。
そして、ＤＣＵ３０は、ステップ４０２において、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔが、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏより小さくないと判定した場合（ステップ４０２：Ｎｏ）には、以下で説明する解凍処理時間の設定方法とは別の処理を行う。なお、当該別の処理は、例えば、今回のエンジン始動時のエンジン冷却水の温度（新冷却水温Ｃ_ｎ）に基づいて算出した値または０（ゼロ）を、解凍処理におけるタイマのカウンタ値の初期値として設定するなどである。なお、前記別の処理に関する詳しい説明は省略する。一方、ＤＣＵ３０は、ステップ４０２において、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔが、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏより小さいと判定した場合（ステップ４０２：Ｙｅｓ）には、処理をステップ４０３に進める。

次に、ＤＣＵ３０は、ステップ４０３において、新冷却水温Ｃ_ｎが、冷却水閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する。換言すれば、ＤＣＵ３０は、ステップ４０３において、エンジンの冷却水に熱が残っているか否かを判定する。これにより、ＤＣＵ３０は、前回の解凍処理の終了時（換言すれば、前回のエンジンが停止した時点）から、現時点（換言すれば、今回のエンジン始動の時点）までの時間を、ある程度推定できる。

ＤＣＵ３０は、ステップ４０３において、新冷却水温Ｃ_ｎが、冷却水閾値Ｃｔｈより小さいと判定した場合（ステップ４０３：Ｎｏ）には、ステップ４０４で、今回の解凍処理におけるタイマのカウンタ値の初期値Ｔ_ｉｎｉ（以下、単に「新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉ」という）に０（ゼロ）を設定する。

一方、ＤＣＵ３０は、ステップ４０３において、新冷却水温Ｃ_ｎが、冷却水閾値Ｃｔｈ以上であると判定した場合（ステップ４０３：Ｙｅｓ）には、ステップ４０５で、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏと新解凍時間閾値ＴＨ_ｎとを比較する。

ＤＣＵ３０は、ステップ４０５において、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏが新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ以下であると判定した場合（ステップ４０５：Ｙｅｓ）には、処理をステップ４０６に進める。

ＤＣＵ３０は、ステップ４０６において、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔに応じて算出した控除時間Ｔ_ｍ１を、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定する。すなわち、今回の解凍処理時間は、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉが０（ゼロ）から始まる場合よりも控除時間Ｔ_ｍ１だけ短縮される。具体的には、Ｔ_ｏｃｎｔ・（Ｃ_ｎ／Ｃ_ｏ）・Ｋを控除時間Ｔ_ｍ１として、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定する。ステップ４０６において、例えば、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔが、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎよりも小さい場合には、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔをそのまま控除時間Ｔ_ｍ１として、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定することもできる。また、Ｔ_ｏｃｎｔ・Ｋを控除時間Ｔ_ｍ１として、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定することもできる。以上のように、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定する控除時間Ｔ_ｍ１は、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔに応じて算出される値を適宜設定できる。なお、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏが新解凍時間閾値ＴＨ_ｎより小さくなる場合とは、今回の解凍処理の開始時の外気温が、前回の解凍処理の開始時の外気温よりも低くなり、外気温に関する解凍条件が厳しくなった状態である。

一方、ＤＣＵ３０は、ステップ４０５において、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏが新解凍時間閾値ＴＨ_ｎより大きいと判定した場合（ステップ４０５：Ｎｏ）には、ステップ４０７に処理を進める。

ＤＣＵ３０は、ステップ４０７において、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔに応じて算出する控除時間Ｔ_ｍ２を、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定する。すなわち、今回の解凍処理にかける時間は、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉが０（ゼロ）から始まる場合よりも控除時間Ｔ_ｍ２だけ短縮される。具体的には、Ｔ_ｏｃｎｔ・（ＴＨ_ｎ／ＴＨ_ｏ）・（Ｃ_ｎ／Ｃ_ｏ）・Ｋを控除時間Ｔ_ｍ２として、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定する。ステップ４０７において、例えば、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔが、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎよりも小さい場合には、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔをそのまま新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定することもできる。また、例えば、Ｔ_ｏｃｎｔ・Ｋを控除時間Ｔ_ｍ２として、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定することもできる。以上のように、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉに設定する控除時間Ｔ_ｍ２に関しても、前述したステップ４０６の場合と同様に、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔに応じて算出される値を適宜設定できる。なお、旧解凍時間閾値ＴＨ_ｏが新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ以上である場合とは、今回の解凍処理の開始時の外気温が、前回の解凍処理の開始時の外気温よりも高くなり、外気温に関する解凍条件が緩くなった状態である。

次に、ステップ４０４、４０６または４０７の処理を実行したＤＣＵ３０は、ステップ４０８において、ＤＣＵ３０のタイマのカウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔ（以下、「新カウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔ」という）に、新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉを設定する。換言すれば、ＤＣＵ３０は、今回の解凍処理にかける時間を設定する。

次に、ステップ４０９において、ＤＣＵ３０は、解凍処理を実行する。
具体的には、ＤＣＵ３０は、図４に示す解凍処理フローのうちのステップ４１０において、制御指令を出す。具体的には、ＤＣＵ３０は、ドージングバルブ２１および尿素水タンク２３の解凍用配管９０ａに設けられた解凍用バルブ９１を開弁状態にする制御指令を出す。この結果、ドージングバルブ２１および尿素水タンク２３内の凍結した尿素水４０を、エンジン冷却水により加熱する尿素水４０の解凍処理が開始される。

解凍処理は、エンジンが停止するかあるいは新カウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔが、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ以上となるまで続けられる。具体的には、ＤＣＵ３０は、ステップ４１１において、エンジンが停止しているか否かを判定する。ＤＣＵ３０は、ステップ４１１において、エンジンが停止していないと判定した場合（ステップ４１１：Ｎｏ）には、ステップ４１２において、新カウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔが、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ以上であるか否かを判定する。ＤＣＵ３０は、ステップ４１２で、新カウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔが、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ以上ではないと判定した場合（ステップ４１２：Ｎｏ）には、処理をステップ４１１に戻して解凍処理を続行する。

一方、ＤＣＵ３０は、ステップ４１２で、タイマのカウンタ値Ｔが、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ以上であると判定した場合（ステップ４１２：Ｙｅｓ）には、処理をステップ４１３に進める。
ＤＣＵ３０は、ステップ４１３において、ＤＣＵ３０が備えるメモリなどの記憶装置に、新カウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔを、前回の解凍処理終了時のタイマのカウンタ値として記憶する。また、ＤＣＵ３０は、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎを、前回の解凍処理時間の閾値として記憶装置に記憶する。さらに、ＤＣＵ３０は、その時点におけるエンジンの冷却水の温度を、ＥＣＭ８０から取得して前回の解凍処理終了時の冷却水の温度として記憶する。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ４１１で、エンジンが停止していると判定した場合（ステップ４１１：Ｙｅｓ）には、処理をステップ４１４に進める。
ＤＣＵ３０は、ステップ４１４において、ＤＣＵ３０が備えるメモリなどの記憶装置に、新カウンタ値Ｔ_ｎｃｎｔを、前回の解凍処理終了時のタイマのカウンタ値として記憶する。また、ＤＣＵ３０は、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎを、前回の解凍処理時間の閾値として記憶装置に記憶する。さらに、ＤＣＵ３０は、その時点（つまり、エンジン停止時）におけるエンジンの冷却水の温度を、ＥＣＭ８０から取得して前回の解凍処理終了時の冷却水の温度として記憶する。

次に、ステップ４１３またはステップ４１４の後、ＤＣＵ３０は、ステップ４１５において、解凍処理を終了する制御指令を出す。具体的には、ＤＣＵ３０は、ドージングバルブ２１および尿素水タンク２３の解凍用配管９０ａに設けられた解凍用バルブ９１を開弁状態にする制御指令を出す。
そして、ステップ４１６において処理を図３のフローに戻し、ステップ４１７で解凍処理を終了する。その後、ＤＣＵ３０は、処理を図２のステップ５００に進める。

ＤＣＵ３０は、ステップ５００において、エンジンが停止しているか否かを判定する。ＤＣＵ３０は、ステップ５００において、エンジンが停止していると判定した場合には、ステップ３００のスタートアップ制御を行わずに処理を終了する。

一方、ステップ５００において、ＤＣＵ３０は、エンジンが停止していないと判定した場合（ステップ５００：Ｎｏ）には、ステップ２００において凍結判定を行う。ＤＣＵ３０は、ステップ２００において尿素が凍結していると判定した場合（ステップ２００：Ｙｅｓ）には、ステップ４００に進んで解凍処理制御を行う。解凍処理制御については、前述した通りである。

また、ＤＣＵ３０は、ステップ２００において尿素が凍結していないと判定した場合（ステップ２００：Ｎｏ）には、ステップ３００に進んでスタートアップ制御を行う。スタートアップ制御についても、前述した通りである。そして、ＤＣＵ３０は、ステップ６００で処理を終了する。なお、ＤＣＵ３０は、ステップ６００以降に、尿素ＳＣＲシステム１により排気ガス中のＮＯｘを還元する処理を行う。当該処理に関しては、前述した特許文献１等に記載されて従来から知られている処理方法と同様であるため、詳しい説明は省略する。

［１．３作用・効果］
本構成例の解凍制御装置（本実施形態では、ＤＣＵ）３０の場合、凍結した尿素水４０を解凍するための解凍処理の時間を、前回の解凍処理にかかった時間を考慮して、実際に解凍処理で必要となる時間に近い解凍処理時間を設定できる。具体的には、図３に示した解凍処理制御の場合、今回の解凍処理にかける時間を、前回の解凍処理にかかった時間である旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔに基づいて求めた時間だけ短縮した時間（具体的には、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎ−新カウンタ初期値Ｔ_ｉｎｉ）としている。即ち、今回の解凍処理にかける時間は、前回の解凍処理にかかった時間と逆相関の関係となる。前回の解凍処理にかかった時間を考慮しない場合には、前回の解凍処理に係った時間に関わらず、今回の解凍処理にかける時間は、外気温等に基づいて設定される新解凍時間閾値ＴＨ_ｎに相当する時間が設定される。ところが、このような新解凍時間閾値ＴＨ_ｎに相当する時間は、今回の解凍処理で実際には解凍処理を行う必要がない尿素水（つまり、前回の解凍処理で解凍され今回の解凍処理の時点で凍結していない尿素水の分）の解凍に要する時間が含まれている場合がある。一方、図３に示した解凍処理制御の場合、前回の解凍処理時間（具体的には、旧カウンタ値Ｔ_ｏｃｎｔ）に応じて求めた時間を、今回のタイマのカウンタ値の初期値Ｔ_ｉｎｉとすることにより、解凍処理時間を短縮している。以上のように、本構成例の還元剤噴射装置の制御装置の場合、解凍処理の時間を、前回の解凍処理にかかった時間を考慮して、実際に解凍処理で必要となる時間に近い解凍処理時間を設定できる。

［１．４付記］
前述した本構成例の解凍制御装置（ＤＣＵ）３０が行う解凍処理制御は、図３に示した解凍処理制御のフローに限定されるものではない。具体的には、図３に示した解凍処理制御のフローでは、ＤＣＵ３０のタイマのカウンタ値の初期値Ｔ_ｉｎｉを、前回の解凍処理にかかった時間に基づいて算出した時間（つまり、控除時間Ｔ_ｍ１または控除時間Ｔ_ｍ２）だけ進めることにより、今回の解凍処理にかける時間を短縮している。ただし、例えば、タイマのカウンタ値の初期値Ｔ_ｉｎｉを０（ゼロ）として、新解凍時間閾値ＴＨ_ｎから控除時間Ｔ_ｍ１、Ｔ_ｍ２を減算（ＴＨ_ｎ−Ｔ_ｍ１またはＴＨ_ｎ−Ｔ_ｍ２）してもよい。以上のように、前回の解凍処理にかかった時間に応じて、今回の解凍処理にかける時間を短縮する方法は、各種方法を採用できる。

また、前述した解凍処理の場合、凍結した尿素水４０を解凍する手段としてエンジン冷却水の熱を利用して行っている。ただし、凍結した尿素水４０を解凍する手段として、例えば、ヒータ等の加熱装置を使用することもできる。

また、本構成例では、図３、４の処理はＤＣＵ３０で行われると説明した。しかし、これに限らず、図３、４の処理は、ＤＣＵ３０とは異なる制御装置にて行われても良い。

本開示に係る解凍制御装置は、尿素ＳＣＲシステムを採用したディーゼルエンジンを搭載した車両に有用である。

１尿素ＳＣＲシステム
３０ＤＣＵ
４０尿素水

Claims

還元剤噴射装置において凍結した還元剤の解凍処理を制御する解凍制御部と、
前回の解凍処理が途中で終了した場合に、前記前回の解凍処理にかかった時間と逆相関になるように、今回の解凍処理にかける時間を設定する設定部と、
を備えた解凍制御装置。
前記設定部は、内燃機関の冷却水の温度が所定の冷却水閾値以上であると判定した場合に、前記今回の解凍処理にかける時間を設定する、
請求項１に記載の解凍制御装置。
前記設定部は、
前記前回の解凍処理にかかった時間に基づいて控除時間を算出し、
前記控除時間を、予め設定された第一の解凍処理時間から減算して、前記今回の解凍処理にかける時間である第二の解凍処理時間とする、
請求項１に記載の解凍制御装置。