JP5533363B2 - Ｓｃｒシステム - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼル車両の排気ガスに尿素水を噴射することで排ガス浄化を行うＳＣＲシステムに係り、エンジンの暖気や車室の暖房に支障なく尿素水を解凍できるＳＣＲシステムに関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するための排ガス浄化システムとして、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置を用いたＳＣＲシステムが開発されている。

このＳＣＲシステムは、尿素水をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱でアンモニアを生成し、このアンモニアによって、ＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元して浄化するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３０３８２６号公報

尿素水は、−１０℃で凍る。冬期や寒冷地では外気温が低いため、エンジンのコールドスタート時に、尿素水が凍結していることがある。尿素水はドージングバルブと呼ばれる噴射機にて排気管内に噴射されるが、尿素水タンク内や尿素水タンクからドージングバルブまでの間の一箇所でも尿素水が凍結していたりシャーベット状であると噴射はできない。

その対策として、エンジンの冷却水を循環する冷却ラインが尿素タンク内に挿通されてタンクヒータが構成される。タンクヒータでは、冷却水と尿素水との間での熱交換により尿素水を解凍することができる。冷却ラインには、タンクヒータに冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブが設けられる。必要に応じてタンクヒーターバルブを開くことで、タンクヒータを稼動させて尿素水を解凍し、尿素水タンク内の尿素水を目標温度まで昇温させることができる。これを解凍制御と呼ぶ。

ところで、タンクヒーターバルブは、弁体とコイルとバネとを有し、コイルが通電されたとき、電磁力で弁体自体が移動又は弁体が取り付けられているプランジャが移動することにより、開放される。コイルの通電がなくなると、バネの力により弁体が元の位置に戻り、タンクヒーターバルブが遮断される。

解凍制御は、数十分、場合によっては１時間を超えて行われることがある。このように解凍制御が長時間にわたり、コイルの通電が長時間維持されると、コイルの温度が上昇してコイルの電気抵抗が上昇し、電流が流れにくくなる。タンクヒーターバルブの開放状態を保持するための保持電流は、遮断状態から開放するときに要する電流より少ないので、開放状態は保持される。しかし、いったんコイルの通電を停止すると、その後、コイルが冷めないうちにコイルに通電したとき、バッテリ電圧が低い場合には十分な電流が流れず、タンクヒーターバルブが開放されない場合がある。ここで、タンクヒーターバルブを遮断状態から開放するために必要な電圧を再起動電圧と呼ぶことにする。

タンクヒーターバルブを開放する際には、配線の断線・短絡をモニタする目的で、例えば、５分間のインターバルで、４分開放して１分遮断するというようなデューティ制御（パルス幅変調駆動；ＰＷＭ駆動ともいう）が行われる。デューティ制御の遮断期間中にコイルが冷却されなければ、再起動電圧が高まったままであるため、車両の電装品（エアコンなど）が作動して電気負荷が上がり、バッテリ電圧が再起動電圧より低ければ、その次の開放のタイミングでコイルに通電してもタンクヒーターバルブは開放されない。

タンクヒータバルブを開放・遮断制御する解凍制御部は、タンクヒーターバルブが開放されなかったことを認識できないため、コイルに電流を流し続ける。このため、コイルはさらに温度上昇し、再起動電圧が上昇して、タンクヒーターバルブが開放されない状態が続く。

その結果、尿素水の解凍が進まず、尿素噴射が不可能な状態が続いて、排気ガスの浄化ができなくなり、最終的に、ＳＣＲシステムの異常警告が出される。

そこで、バッテリ電圧に対して再起動電圧閾値を設定しておき、この再起動電圧閾値とバッテリ電圧を比較し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上のときのみタンクヒーターバルブの開放を許可し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満のときはタンクヒーターバルブの開放を禁止するという対策が考えられる。

ところが、コイル温度が高温であることを前提として、再起動電圧閾値を高く設定しすぎると、コイル温度が低く、実際の再起動電圧がバッテリ電圧より低いときであっても、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満であれば、タンクヒーターバルブの開放が禁止されてしまう。

逆に、再起動電圧閾値を低く設定しすぎると、コイル温度が高く、実際の再起動電圧がバッテリ電圧より高くなっているときであっても、バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上であれば、タンクヒーターバルブの開放が許可され、コイルが通電されてしまう。

以上のように、固定の再起動電圧閾値を設定すると、コイル温度に依存して変動する再起動電圧に対応することができず、開放が可能であるのに開放が禁止されたり、開放が不可能であるのに開放が許可され、尿素水の解凍制御が不具合に陥ってしまう。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、タンクヒーターバルブの再起動可否を的確に判定して尿素水の解凍制御が実行できるＳＣＲシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、エンジンの排気管内に噴射するための尿素水を貯留する尿素水タンクと、前記尿素水タンクに挿通されたタンクヒータラインと、コイルの電磁力により開放となり、冷却水を前記タンクヒータラインに分岐配給するタンクヒータバルブと、前記タンクヒータバルブを開放・遮断制御する解凍制御部と、前記コイルの温度を推定するコイル温度推定部と、推定コイル温度に応じ、前記タンクヒータバルブが開放可能か否かを判定する再起動電圧閾値を設定する再起動電圧閾値設定部と、バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上のときは、前記タンクヒータバルブの開放を許可し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満のときは、前記タンクヒータバルブの開放を禁止する開放許可・禁止部とを備えたものである。

前記コイル温度推定部は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧のいずれか１つ以上をパラメータとし、あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度上昇の係数をパラメータで参照し、この温度上昇係数を前記タンクヒータバルブが開放されている間、所定時間刻みで累積加算し、あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度下降の係数をパラメータで参照し、この温度下降係数を前記タンクヒータバルブが遮断されている間、所定時間刻みで累積減算することにより、前記コイルの温度を推定してもよい。

前記再起動電圧閾値設定部は、コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が可能な電圧からなる高温時用閾値候補と、コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が不可能な電圧からなる低温時用閾値候補とがあらかじめ設定されており、推定コイル温度があらかじめ設定された上限値以上になると高温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定し、推定コイル温度があらかじめ設定された下限値以下になると低温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）タンクヒーターバルブの再起動可否を的確に判定して尿素水の解凍制御が実行できる。

本発明の一実施形態を示すＳＣＲシステムの要部構成図である。 本発明の一実施形態を示すＳＣＲシステムを詳しく示した構成図である。 図１のＳＣＲシステムの入出力構成図である。 （ａ）は、本発明におけるバルブ開放許可・禁止の判定遷移図、（ｂ）は、本発明における推定コイル温度の遷移図、（ｃ）は、累積値とバルブ制御領域の遷移図である。 本発明における処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１及び図２に示されるように、本発明に係るＳＣＲシステム１００は、ディーゼルエンジンＥの排気管１０２内に噴射するための尿素水を貯留する尿素水タンク１０５と、尿素水タンク１０５に挿通されたタンクヒータライン１３１と、コイル（図示せず）の電磁力により開放となり、エンジンの冷却水をタンクヒータライン１３１に分岐配給するタンクヒータバルブ１２４と、タンクヒータバルブ１２４を開放・遮断制御する解凍制御部１と、コイルの温度を推定するコイル温度推定部２と、累積値Σで表される推定コイル温度に応じ、タンクヒータバルブ１２４が開放可能か否かを判定する再起動電圧閾値Ｖｔｈを設定する再起動電圧閾値設定部３と、バッテリ電圧Ｖａが再起動電圧閾値Ｖｔｈ以上のときは、タンクヒータバルブ１２４の開放を許可し、バッテリ電圧Ｖａが再起動電圧閾値Ｖｔｈ未満のときは、タンクヒータバルブ１２４の開放を禁止する開放許可・禁止部４とを備えたものである。

本実施形態では、コイル温度推定部２は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧のいずれか１つ以上をパラメータとし、あらかじめパラメータに応じて設定されたコイルの温度上昇の係数αをパラメータで参照し、この温度上昇係数αをタンクヒータバルブ１２４が開放されている間、所定時間刻みで累積加算し、あらかじめパラメータに応じて設定されたコイルの温度下降の係数βをパラメータで参照し、この温度下降係数βをタンクヒータバルブ１２４が遮断されている間、所定時間刻みで累積減算することにより、コイルの温度を推定するようになっている。すなわち、温度上昇係数αと温度下降係数βの累積値Σが推定コイル温度となる。

温度上昇係数α、温度下降係数βは、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧などのコイルの環境条件に依存するので、例えば、外気温と冷却水温で参照される二次元マップに基礎値を設定すると共に、車速で参照される一次元マップやバッテリ電圧で参照される一次元マップに補正値を設定しておき、外気温と冷却水温で参照した基礎値を車速やバッテリ電圧で参照した補正値で補正して求めるとよい。

温度上昇係数αは、通電による発熱と外気・冷却水への放熱とによって単位時間にコイルに貯まる熱量に相当し、コイル温度の上昇しやすさ（加熱されやすさ）を表すものである。したがって、外気温が低いときには温度上昇係数αは小さい値となり、外気温が高いときには温度上昇係数αは大きい値となる。冷却水温が低いときには温度上昇係数αは小さい値となり、冷却水温が高いときには温度上昇係数αは大きい値となる。車速が高いときには温度上昇係数αは小さい値となり、車速が低いときには温度上昇係数αは大きい値となる。バッテリ電圧が低いときには温度上昇係数αは小さい値となり、バッテリ電圧が高いときには温度上昇係数αは大きい値となる。

温度下降係数βは、外気・冷却水への放熱によって単位時間にコイルから出る熱量に相当し、コイル温度の下降しやすさ（冷却されやすさ）を表すものである。温度下降係数βは、負の値を設定しておき、温度上昇係数αと共通の加算処理によって累積するようにするとよい。

さらに、本実施形態では、再起動電圧閾値設定部３は、コイル温度によらずタンクヒータバルブ１２４の開放が可能な電圧からなる高温時用閾値候補ＶＨと、コイル温度によらずタンクヒータバルブ１２４の開放が不可能な電圧からなる低温時用閾値候補ＶＬとがあらかじめ設定されており、累積値Σで表される推定コイル温度があらかじめ設定された上限値ΣＨ以上になると高温時用閾値候補ＶＨを再起動電圧閾値Ｖｔｈに設定し、累積値Σで表される推定コイル温度があらかじめ設定された下限値ΣＬ以下になると低温時用閾値候補ＶＬを再起動電圧閾値Ｖｔｈに設定するようになっている。

詳しくは、図２に示すように、ＳＣＲシステム１００は、エンジンＥの排気管１０２に設けられたＳＣＲ装置１０３と、ＳＣＲ装置１０３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射するドージングバルブ（尿素噴射装置、ドージングモジュール）１０４と、尿素水を貯留する尿素タンク１０５と、尿素タンク１０５に貯留された尿素水をドージングバルブ１０４に供給するサプライモジュール１０６と、ドージングバルブ１０４やサプライモジュール１０６等を制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）１２６とを主に備える。

エンジンＥの排気管１０２には、排気ガスの上流側から下流側にかけて、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst；酸化触媒）１０７、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１０８、ＳＣＲ装置１０３が順次配置される。ＤＯＣ１０７は、エンジンＥから排気される排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ₂とし、排気ガス中のＮＯとＮＯ₂の比率を制御してＳＣＲ装置１０３における脱硝効率を高めるためのものである。また、ＤＰＦ１０８は、排気ガス中のＰＭ（Particulate Matter）を捕集するためのものである。

ＳＣＲ装置１０３の上流側の排気管１０２には、ドージングバルブ１０４が設けられる。ドージングバルブ１０４は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。コイルへの通電を止めると、内部のバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。

ドージングバルブ１０４の上流側の排気管１０２には、ＳＣＲ装置１０３の入口における排気ガスの温度（ＳＣＲ入口温度）を測定する排気温度センサ１０９が設けられる。また、ＳＣＲ装置１０３の上流側（ここでは排気温度センサ１０９の上流側）には、ＳＣＲ装置１０３の上流側でのＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１１０が設けられ、ＳＣＲ装置１０３の下流側には、ＳＣＲ装置１０３の下流側でのＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１１１が設けられる。

サプライモジュール１０６は、尿素水を圧送するＳＭポンプ１１２と、サプライモジュール１０６の温度（サプライモジュール１０６を流れる尿素水の温度）を測定するＳＭ温度センサ１１３と、サプライモジュール１０６内における尿素水の圧力（ＳＭポンプ１１２の吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサ１１４と、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するか、あるいはドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ１１５とを備えている。ここでは、リバーティングバルブ１１５がＯＦＦのとき、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するようにし、リバーティングバルブ１１５がＯＮのとき、ドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すようにした。

リバーティングバルブ１１５が尿素水をドージングバルブ１０４に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール１０６は、そのＳＭポンプ１１２にて、尿素タンク１０５内の尿素水を送液ライン（サクションライン）１１６を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）１１７を通してドージングバルブ１０４に供給するようにされ、余剰の尿素水を、回収ライン（バックライン）１１８を通して尿素タンク１０５に戻すようにされる。

尿素タンク１０５には、ＳＣＲセンサ１１９が設けられる。ＳＣＲセンサ１１９は、尿素タンク１０５内の尿素水の液面高さ（レベル）を測定するレベルセンサ１２０と、尿素タンク１０５内の尿素水の温度を測定する温度センサ１２１と、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を測定する品質センサ１２２とを備えている。品質センサ１２２は、例えば、超音波の伝播速度や電気伝導度から、尿素水の濃度や尿素水に異種混合物が混合されているか否かを検出し、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を検出するものである。

尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６には、エンジンＥを冷却するための冷却水を循環する冷却ライン１２３から分岐されたタンクヒータライン１３１が接続される。タンクヒータライン１３１は、尿素タンク１０５内を通り、冷却ライン１２３から流れてきた冷却水と尿素タンク１０５内の尿素水との間で熱交換するようにされる。タンクヒータライン１３１は、サプライモジュール１０６内を通り、冷却ライン１２３から流れてきた冷却水とサプライモジュール１０６内の尿素水との間で熱交換するようにされる。

冷却ライン１２３とタンクヒータライン１３１の接続箇所には、尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ（クーラントバルブ）１２４が設けられる。なお、ドージングバルブ１０４にも冷却ライン１２３が接続されるが、ドージングバルブ１０４には、タンクヒーターバルブ１２４の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図２では図を簡略化しており示されていないが、タンクヒータライン１３１、冷却ライン１２３は、尿素水が通る送液ライン１１６、圧送ライン１１７、回収ライン１１８に沿って配設される。

図３に、ＤＣＵ１２６の入出力構成図を示す。

図３に示すように、ＤＣＵ１２６には、上流側ＮＯｘセンサ１１０、下流側ＮＯｘセンサ１１１、ＳＣＲセンサ１１９（レベルセンサ１２０、温度センサ１２１、品質センサ１２２）、排気温度センサ１０９、サプライモジュール１０６のＳＭ温度センサ１１３と尿素水圧力センサ１１４、およびエンジンＥを制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１２５からの入力信号線が接続されている。ＥＣＭ１２５からは、外気温、冷却水温、エンジンパラメータ（エンジン回転数など）の信号が入力される。

また、ＤＣＵ１２６には、タンクヒーターバルブ１２４、サプライモジュール１０６のＳＭポンプ１１２とリバーティングバルブ１１５、ドージングバルブ１０４、上流側ＮＯｘセンサ１１０のヒータ、下流側ＮＯｘセンサ１１１のヒータ、への出力信号線が接続される。なお、ＤＣＵ１２６と各部材との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介した入出力のどちらであってもよい。

ＤＣＵ１２６は、ＥＣＭ１２５からのエンジンパラメータの信号と、排気温度センサ１０９からの排気ガス温度とを基に、排気ガス中のＮＯｘの量を推定すると共に、推定した排気ガス中のＮＯｘの量を基にドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を決定するようにされ、さらに、ドージングバルブ１０４にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側ＮＯｘセンサ１１０の検出値に基づいてドージングバルブ１０４を制御して、ドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を調整するようにされる。

図４（ａ）は、本発明におけるバルブ開放許可・禁止の判定遷移図であり、横軸は時間、縦軸はバッテリ電圧である。本発明では、再起動電圧閾値Ｖｔｈは高温時用閾値候補ＶＨか低温時用閾値候補ＶＬのいずれかに設定される。

高温時用閾値候補ＶＨは、コイル温度によらずタンクヒータバルブ１２４の開放が可能な電圧、すなわち、コイル温度が高くコイルに電流が流れにくい場合でもタンクヒータバルブ１２４の開放が可能な高い電圧である。高温時用閾値候補ＶＨは、例えば、標準的なバッテリ電圧よりも高い電圧に設定される。

低温時用閾値候補ＶＬは、コイル温度によらずタンクヒータバルブ１２４の開放が不可能な電圧、すなわち、コイル温度が低くコイルに電流が流れやすい場合でもタンクヒータバルブ１２４の開放が不可能な低い電圧である。低温時用閾値候補ＶＬは、例えば、コイルの最低動作保証電圧に設定される。

図４（ｂ）は、本発明における推定コイル温度の遷移図であり、横軸は時間、縦軸は、推定コイル温度である。また、図４（ｃ）は、累積値とバルブ制御領域の遷移図であり、横軸は時間、縦軸は、累積値である。本発明では、累積値に対して上限値ΣＨと下限値ΣＬがあらかじめ設定される。

上限値ΣＨは、コイル温度が高いためにバッテリ電圧が高温時用閾値候補ＶＨ未満ではタンクヒータバルブ１２４が開放できなくなる温度に設定される。下限値ΣＬは、コイル温度が十分に低く、バッテリ電圧が低温時用閾値候補ＶＬを超えてさえいればタンクヒータバルブ１２４が開放できる温度に設定される。

以下、図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照しつつ、本発明のＳＣＲシステム１００の動作を説明する。

説明を簡単にするため、タンクヒータバルブ１２４の開放制御（実際はＰＷＭ駆動）が図４（ａ）〜図４（ｃ）の左端の時点から開始され継続されているものとする。バルブ制御領域はＯＮ領域（基本的にはタンクヒータバルブ１２４の開放が許可となる領域；ただし必ず許可になるとは限らない）となっており、再起動電圧閾値Ｖｔｈは低温時用閾値候補ＶＬに設定されているものとする。

コイル温度推定部２は、コイルの温度をタンクヒータバルブ１２４の開放時間と遮断時間の累積から推定する。具体的には、コイル温度推定部２は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧によりマップを参照して温度上昇係数αを求め、所定時間刻みで累積加算していく。よって、累積値Σは、図４（ｃ）のように増加していく。すなわち、推定コイル温度が図４（ｂ）のように増加していく。なお、実際にはＰＷＭ駆動であり、ＰＷＭ駆動の遮断期間には温度下降係数βが累積減算されるが、それによる累積値Σの上下変動は省略してある。

再起動電圧閾値設定部３は、累積値Σで表される推定コイル温度に応じ、タンクヒータバルブ１２４が開放可能か否かを判定するための再起動電圧閾値Ｖｔｈを設定する。累積値Σが上限値ΣＨになるまでは、再起動電圧閾値Ｖｔｈは低温時用閾値候補ＶＬのままである。この間、図４（ｃ）のようにバルブ制御領域はＯＮ領域に維持される。

再起動電圧閾値設定部３は、累積値Σが上限値ΣＨ以上になると、高温時用閾値候補ＶＨを再起動電圧閾値Ｖｔｈに設定する。これと同時に、バルブ制御領域はＯＦＦ領域（基本的にはタンクヒータバルブ１２４の開放が禁止となる領域；ただし、必ず禁止になるとは限らない）に切り替えられる。

開放許可・禁止部４は、バッテリ電圧Ｖａが再起動電圧閾値Ｖｔｈ以上のときは、タンクヒータバルブ１２４の開放を許可し、バッテリ電圧Ｖａが再起動電圧閾値Ｖｔｈ未満のときは、タンクヒータバルブ１２４の開放を禁止する。よって、バルブ制御領域がＯＮ領域であるときは、図４（ａ）のようにバッテリ電圧Ｖａが低温時用閾値候補ＶＬ以上であれば、開放が許可される。ただし、バッテリ電圧Ｖａが低温時用閾値候補ＶＬ以下であれば、バルブ制御領域がＯＮ領域であってもタンクヒータバルブ１２４は開放禁止となる。これに対し、バルブ制御領域がＯＦＦ領域であるときは、バッテリ電圧Ｖａが高温時用閾値候補ＶＨ未満では開放が禁止される。ただし、バッテリ電圧Ｖａが高温時用閾値候補ＶＨ以上であれば、バルブ制御領域がＯＦＦ領域であってもタンクヒータバルブ１２４の開放が許可される。

バルブ制御領域がＯＦＦ領域になると、基本的にタンクヒータバルブ１２４の開放が禁止であるため、コイルに通電されることがほとんどなくなり、コイル温度が低下していく。これに合致して、コイル温度推定部２では、累積値Σが減少していく。再起動電圧閾値設定部３は、累積値Σが下限値ΣＬ以下になると低温時用閾値候補ＶＬを再起動電圧閾値Ｖｔｈに設定する。これと同時に、バルブ制御領域はＯＮ領域に切り替えられる。

次に、本発明における処理手順を説明する。

車両のキーオン時、累計値Σ＝０、バルブ制御領域＝ＯＮ領域、再起動電圧閾値Ｖｔｈ＝低温時用閾値候補ＶＬのプリセットが行われるものとする。

図５に示されるように、ステップＳ５１にて、コイル温度推定部２は、現在のバルブ制御領域がＯＮ領域かどうか判定する。現在のバルブ制御領域がＯＮ領域の場合、ＹＥＳとなりステップＳ５２ａに進み、現在のバルブ制御領域がＯＦＦ領域の場合、ＮＯとなりステップＳ５２ｂに進む。

ステップＳ５２ａにて、コイル温度推定部２は、コイルに通電中かどうか判定する。ＰＷＭ駆動の開放期間中であれば、コイルに通電中であるので、ＹＥＳとなりステップＳ５３ａに進み、ＰＷＭ駆動の遮断期間中か継続的に遮断状態であれば、コイルには非通電であるので、ＮＯとなりステップＳ５４ａに進む。

ステップＳ５３ａでは、コイル温度推定部２は、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧によりマップを参照して温度上昇係数αを求める。一方、ステップＳ５４ａでは、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧によりマップを参照して温度下降係数β１を求める。ここで、温度下降係数β１は、温度下降係数βのひとつであり、ＯＮ領域においてＰＷＭ駆動が実行されている前提で設定される。

ステップＳ５５ａにて、コイル温度推定部２は、直前までの累積値Σに温度上昇係数α又は温度下降係数β１を加算して新しい累積値Σを演算する。

ステップＳ５６ａにて、再起動電圧閾値設定部３は、累積値Σが上限値ΣＨ以上かどうか判定する。累積値Σが上限値ΣＨ未満であれば、ＮＯとなりステップＳ５９に進む。累積値Σが上限値ΣＨが以上であれば、ＹＥＳとなりステップＳ５７ａに進む。

ステップＳ５７ａでは、累積値Σが上限値ΣＨ以上になったので、再起動電圧閾値設定部３は、高温時用閾値候補ＶＨを再起動電圧閾値Ｖｔｈに代入し、ステップＳ５８ａにて、バルブ制御領域をＯＦＦ領域に切り替える。

ステップＳ５９にて、開放許可・禁止部４は、バッテリ電圧Ｖａが再起動電圧閾値Ｖｔｈ以上のときは、タンクヒータバルブ１２４の開放を許可し、バッテリ電圧Ｖａが再起動電圧閾値Ｖｔｈ未満のときは、タンクヒータバルブ１２４の開放を禁止する。

ステップＳ５２ｂ〜Ｓ５５ｂの処理は、ステップＳ５２ａ〜Ｓ５５ａの処理とほぼ同じであり、相違点だけ述べると、マップにより温度下降係数β２が求められ、累積演算に使用される。温度下降係数β２は、温度下降係数βのひとつであり、ＯＦＦ領域において主としてタンクヒータバルブ１２４の遮断が実行されている前提で設定される。温度下降係数β２≠温度下降係数β１とする。

ステップＳ５６ｂにて、再起動電圧閾値設定部３は、累積値Σが下限値ΣＬ以下かどうか判定する。累積値Σが下限値ΣＬを超えていれば、ＮＯとなりステップＳ５９に進む。累積値Σが下限値ΣＬ以下であれば、ＹＥＳとなりステップＳ５７ｂに進む。

ステップＳ５７ｂでは、累積値Σが下限値ΣＬ以下になったので、再起動電圧閾値設定部３は、低温時用閾値候補ＶＬを再起動電圧閾値Ｖｔｈに代入し、ステップＳ５８ｂにて、バルブ制御領域をＯＮ領域に切り替える。

図５の処理が、所定時間ごとに繰り返される。これにより、図４（ａ）〜図４（ｃ）で説明したとおり、ＯＮ領域にて累積値Σ（推定コイル温度）が徐々に上昇し、累積値Σが上限値ΣＨに達すると、ＯＦＦ領域となり、累積値Σが徐々に低下する。累積値Σが下限値ΣＬに達すると、再びＯＮ領域に戻る。この間、バッテリ電圧Ｖａが図４（ａ）の開放許可と書かれた領域内であればタンクヒータバルブ１２４の開放が許可され、バッテリ電圧Ｖａが開放禁止と書かれた領域内であればタンクヒータバルブ１２４の開放が禁止される。

以上説明したように、本発明のＳＣＲシステム１００によれば、コイル温度をタンクヒータバルブ１２４の開放時間と遮断時間の累積から推定し、その累積値Σで表される推定コイル温度に応じて再起動電圧閾値Ｖｔｈを設定するようにしたので、コイル温度が高く、再起動電圧が高くなっているときは、バッテリ電圧Ｖａと比較する再起動電圧閾値Ｖｔｈが高く設定され、バッテリ電圧Ｖａの広い範囲でタンクヒータバルブ１２４の開放が禁止される。一方、コイル温度が低く、再起動電圧が低くなっているときは、バッテリ電圧Ｖａと比較する再起動電圧閾値Ｖｔｈが低く設定され、バッテリ電圧Ｖａの広い範囲でタンクヒータバルブ１２４の開放が許可される。この結果、タンクヒータバルブ１２４の再起動可否が的確に判定されるようになり、尿素水の解凍制御が確実でより迅速に実行できる。

本発明のＳＣＲシステム１００によれば、外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧などのコイルの環境条件に依存する温度上昇係数α、温度下降係数β（β１、β２）を用いてコイル温度を推定するようにしたので、より現実に近いコイル温度の推定ができる。すなわち、冷却ライン１２３とタンクヒータライン１３１とを接続しているタンクヒータバルブ１２４は、外気に晒されている。このため、例えば、外気温が非常に低い場合、通電を長く続けてもコイル温度の上昇が緩やかなことがある。この場合、コイルの再起動電圧が上昇せず、再起動電圧がコイルの最低動作保証電圧を超えない状態が維持される。外気温が高くなると、コイル温度が上昇しやすくなる。また、車速が高いと外気による冷却効果が高まり、コイル温度が上昇しにくいのに対し、車速が低いと外気による冷却効果が得にくく、コイル温度が上昇しやすい。また、エンジン冷却水がタンクヒータバルブ１２４を通るため、コイル温度がエンジンの冷却水温より高い場合、エンジン冷却水によりコイルが冷却される効果がある。また、バッテリ電圧が高ければ電流が増えコイル温度が上昇しやすくなる。バッテリ電圧が低ければ電流が減り、バッテリ電圧が高いときに比べてコイル温度の上昇が緩やかになる。これらの環境条件が加味されて、より現実に近いコイル温度の推定ができる。

なお、本実施形態では、再起動電圧閾値Ｖｔｈは、高温時用閾値候補ＶＨと低温時用閾値候補ＶＬの２つを選択的に設定するようにしたが、推定コイル温度に応じ３以上の多段階に再起動電圧閾値を設定するようにしてもよい。

１ 解凍制御部
２ コイル温度推定部
３ 再起動電圧閾値設定部
４ 開放許可・禁止部
１００ ＳＣＲシステム
１０５ 尿素水タンク
１２４ タンクヒータバルブ
１３１ タンクヒータライン

Claims (3)

1. エンジンの排気管内に噴射するための尿素水を貯留する尿素水タンクと、
   前記尿素水タンクに挿通されたタンクヒータラインと、
   コイルの電磁力により開放となり、冷却水を前記タンクヒータラインに分岐配給するタンクヒータバルブと、
   前記タンクヒータバルブを開放・遮断制御する解凍制御部と、
   前記コイルの温度を推定するコイル温度推定部と、
   推定コイル温度に応じ、前記タンクヒータバルブが開放可能か否かを判定する再起動電圧閾値を設定する再起動電圧閾値設定部と、
   バッテリ電圧が再起動電圧閾値以上のときは、前記タンクヒータバルブの開放を許可し、バッテリ電圧が再起動電圧閾値未満のときは、前記タンクヒータバルブの開放を禁止する開放許可・禁止部とを備えたことを特徴とするＳＣＲシステム。
2. 前記再起動電圧閾値設定部は、
   コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が可能な電圧からなる高温時用閾値候補と、
   コイル温度によらず前記タンクヒータバルブの開放が不可能な電圧からなる低温時用閾値候補とがあらかじめ設定されており、
   推定コイル温度があらかじめ設定された上限値以上になると高温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定し、
   推定コイル温度があらかじめ設定された下限値以下になると低温時用閾値候補を再起動電圧閾値に設定することを特徴とする請求項１記載のＳＣＲシステム。
3. 前記コイル温度推定部は、
   外気温、冷却水温、車速、バッテリ電圧のいずれか１つ以上をパラメータとし、
   あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度上昇の係数をパラメータで参照し、この温度上昇係数を前記タンクヒータバルブが開放されている間、所定時間刻みで累積加算し、
   あらかじめパラメータに応じて設定された前記コイルの温度下降の係数をパラメータで参照し、この温度下降係数を前記タンクヒータバルブが遮断されている間、所定時間刻みで累積減算することにより、
   前記コイルの温度を推定することを特徴とする請求項１又は２記載のＳＣＲシステム。

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