JP5181030B2 - 還元剤添加装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
また、貯蔵タンク内の還元剤温度や外気温度によっては電熱線の温度が把握できないために、電熱線が耐熱温度を越えてしまい、電熱線が故障するおそれがある。
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。
図1は、本実施形態の還元剤添加装置を備えた内燃機関の排気浄化装置(以下、単に「排気浄化装置」と称する。)の構成例を示している。
排気浄化装置10は、内燃機関5に接続された排気通路11の途中に配設されるものであり、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の排気上流側で尿素水溶液を排気通路11内に添加するための還元剤添加装置20とを主たる要素として構成されている。この排気浄化装置10では、還元触媒13の排気上流側に添加される還元剤としての尿素水溶液が排気ガスとともに還元触媒13に流入し、当該還元触媒13においてNOXが選択的に還元浄化される。
(1)全体構成
本実施形態の還元剤添加装置20は、還元触媒13よりも排気上流側の排気通路11に固定された還元剤添加部31と、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添加部31に対して圧送する還元剤圧送部40と、還元剤添加部31や還元剤圧送部40の駆動制御を行う制御装置(以下、「DCU:Dosing Control Unit」と称する。)60とを備えている。
また、還元剤圧送部40と還元剤添加部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と還元剤圧送部40とは第2の供給通路57によって接続され、さらに、還元剤圧送部40と貯蔵タンク50とは還流通路59によっても接続されている。
なお、本実施形態では、ECU70とDCU60とが別の制御装置とされているが、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。
還元剤圧送部40は、貯蔵タンク50内の還元剤を還元剤添加部31に対して圧送する部分である。本実施形態の還元剤圧送部40は、還元剤を圧送するポンプ41と、還元剤の流れ方向の切換えを行うリバーティングバルブ71と、還元剤に混入した異物を捕集するフィルタ47と、還元剤の凍結を防止し又は還元剤を解凍させるための加熱手段としてのヒータ22c等が備えられたポンプユニット40Aとして構成されている。このポンプユニット40Aには、ヒータ22cの温度推定に用いられるヒータ温度センサ23と、ポンプユニット40Aの温度推定に用いられるモジュール温度センサ24とが設けられている。
また、ヒータ温度センサ23は、例えば、ポンプユニット40Aに備えられたポンプ41やリバーティングバルブ71、ヒータ22c等の制御回路基板上に設けられ、ヒータ22cの温度を推定するために用いられる。本実施形態の還元剤添加装置20では、ヒータ温度センサ23のセンサ値は、還元剤の解凍制御を行う際のヒータ22cの通電制御に用いられる。
図2は、本実施形態の還元剤添加装置20に備えられたDCU60のうち、還元剤の供給制御や、ヒータ22cの通電制御に関する部分を機能的なブロックに表した構成例を示している。
このDCU60は、ポンプ駆動制御部(図2では「ポンプ制御」と表記。)と、還元剤添加量演算部(図2では「Ud添加量演算」と表記。)と、ヒータ制御部(図2では「ヒータ制御」と表記。)等を主要な構成要素として構成されている。また、ヒータ制御部には、ポンプユニット温度判定部(図2では「PU温度判定」と表記。)と、ヒータ温度判定部(図2では、「ヒータ温度判定」と表記。)と、ヒータ通電制御部(図2では「ヒータ通電制御」と表記。)とが備えられている。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)によるプラグラムの実行によって実現される。
ここで、図1に示す本実施形態の還元剤添加装置20に備えられたDCU60は、内燃機関5の始動時において、ヒータ温度センサ23のセンサ値Theatとモジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlとを異なる時期、例えば、所定時間ごとに交互に検出するように構成されている。したがって、ポンプユニット40AとDCU60とを繋ぐ、各センサ信号を伝送するための信号伝送線が共有されて構成されており、コストの上昇が抑えられるとともに省スペース化が図られている。
次に、図1に示す還元剤添加装置20の制御方法の一例を、図4〜図6に示すフローに基づいて説明する。なお、以下説明する還元剤添加装置の制御方法は、内燃機関の始動時において常時実行される。
まず、ステップ20では、ヒータ22cに対して通電され、還元剤の解凍制御が開始される。このとき、モジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlが速やかに還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えるように、ヒータ22cの出力は比較的大きくされる。その後、ステップS21で、モジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlが読み込まれた後、ステップS22で、モジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下であるか否かが判別される。モジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超える場合にはステップS26に進み還元剤の解凍制御が終了される一方、モジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下の場合には、ステップS23に進む。
本実施形態の還元剤添加装置20においては、ステップS14における還元剤の解凍制御が終了した後は、ヒータ温度センサ23のセンサ値Theat及びモジュール温度センサ24のセンサ値Tmjlの読込が中止されるとともに、これらセンサ値の信号の伝送に用いられる信号伝送線を利用して、ポンプ41に対する駆動信号が送信される。
まず、ステップS30では、外気温度センサ21のセンサ値Tenvが読込まれる。次いで、ステップS31では、外気温度センサ21のセンサ値Tenvに応じてあらかじめ規定された出力で、ヒータ22cの制御が行われる。以降は、再びステップS30に戻り、ステップS30〜S31が繰り返される。この還元剤の保温制御でのヒータ22cの出力は、ポンプユニット40Aの温度が還元剤の解凍制御温度閾値以上に保持される程度に維持されるようになっており、ヒータ22cの過熱は生じない。
また、本実施形態の還元剤添加装置では、上記の二つの温度センサのセンサ信号及びポンプの駆動信号が一つの信号伝送線で送信されるために、信号伝送線が共有化され、コストの上昇が抑えられるとともに省スペース化が図られる。なお、共有化された信号伝送線を介して送信される信号は、温度センサのセンサ信号やポンプの駆動信号に限定されず、他のアナログ信号の送信も可能である。
Claims (2)
- 貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に前記還元剤添加部から前記還元剤を添加する還元剤添加装置において、
前記還元剤圧送部に、前記還元剤を圧送するポンプと、前記還元剤の凍結を防止し又は前記還元剤を解凍させるための加熱手段と、前記還元剤圧送部内の温度推定に用いられるモジュール温度センサと、前記加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサと、を備え、
前記還元剤の凍結時に、一つの信号伝送線を介して前記ヒータ温度センサのセンサ値及び前記モジュール温度センサのセンサ値を異なる時期に検出しながら、前記モジュール温度センサのセンサ値及び前記ヒータ温度センサのセンサ値に基づいて、前記加熱手段が耐熱温度を超えないように前記加熱手段の動作制御を行い、前記還元剤が解凍された状態では、前記ヒータ温度センサのセンサ値及び前記モジュール温度センサのセンサ値の検出を中止し、前記信号伝送線を介して前記ポンプの駆動信号を送信することにより前記還元剤圧送部による前記還元剤の供給制御を行いつつ、前記還元剤圧送部の外部に備えられた外気温度センサのセンサ値をもとに、前記還元剤が凍結しないように前記加熱手段の動作制御を行う制御部を備えることを特徴とする還元剤添加装置。 - 貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に前記還元剤添加部から前記還元剤を添加する還元剤添加装置を制御するための還元剤添加装置の制御方法において、
前記内燃機関のイグニションスイッチがオンにされた後、前記還元剤圧送部に備えられ、前記還元剤圧送部内の前記還元剤を解凍させるための加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサのセンサ値と、前記還元剤圧送部の温度推定に用いられるモジュール温度センサのセンサ値と、を一つの信号伝送線を介して異なる時期に検出し、
前記還元剤圧送部の還元剤が凍結していると推定されるときに加熱手段を作動させるとともに、前記モジュール温度センサのセンサ値及び前記ヒータ温度センサのセンサ値を前記一つの信号伝送線を介して異なる時期に検出しながら、前記モジュール温度センサのセンサ値及び前記ヒータ温度センサのセンサ値に基づいて前記加熱手段が耐熱温度を超えないように前記加熱手段の動作制御を行い、前記還元剤が解凍された状態では、前記ヒータ温度センサのセンサ値及び前記モジュール温度センサのセンサ値の検出を中止し、前記信号伝送線を介して前記還元剤圧送部に備えられたポンプの駆動信号を送信することにより前記還元剤圧送部による前記還元剤の供給制御を行いつつ、前記還元剤圧送部の外部に備えられた外気温度センサのセンサ値をもとに、前記還元剤が凍結しないように前記加熱手段の動作制御を行うことを特徴とする還元剤添加装置の制御方法。
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