JP6019754B2 - Urea water thawing device - Google Patents

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Description

本発明は、尿素水解凍装置に関し、特に、尿素水から生成されるアンモニアで排気中の窒素化合物(以下、NOxという)を選択的に浄化する選択的還元触媒を有する排気浄化システムの尿素水解凍装置に関する。   The present invention relates to a urea water thawing device, and in particular, urea water thawing of an exhaust gas purification system having a selective reduction catalyst that selectively purifies nitrogen compounds (hereinafter referred to as NOx) in exhaust gas with ammonia generated from urea water. Relates to the device.

排気中のNOxを浄化するNOx浄化触媒として、尿素水から排気熱により加水分解されて生成されるアンモニアを用いて排気中のNOxを選択的に還元浄化する選択的還元触媒(Selective Catalytic Reduction:以下、SCRという)が知られている。このようなSCRを備えた排気浄化システムは、例えば特許文献1に記載されている。   As a NOx purification catalyst for purifying NOx in exhaust gas, selective catalytic reduction (hereinafter referred to as “Selective Catalytic Reduction”) that selectively reduces and purifies NOx in exhaust gas using ammonia generated by hydrolysis from urea water by exhaust heat. SCR). An exhaust gas purification system provided with such an SCR is described in Patent Document 1, for example.

尿素水は−10℃程度で凍結するため、特に寒冷時に尿素水をSCRに供給できなくなることがある。そのため、特許文献1記載のシステムでは、エンジンの冷却水回路の一部を尿素水タンク内に導入させて、エンジンで加熱される冷却水で凍結した尿素水を解凍している。   Since urea water freezes at about −10 ° C., it may not be possible to supply urea water to the SCR especially during cold weather. Therefore, in the system described in Patent Document 1, a part of the engine coolant circuit is introduced into the urea water tank, and the urea water frozen by the coolant heated by the engine is thawed.

特開2006−125331号公報JP 2006-125331 A

ところで、エンジン始動時に暖機を促進するためには、冷却水温を早期に上昇させる必要がある。そのため、一般的なエンジンにおいては、暖機運転時は冷却水の循環流路をラジエータから迂回させることで、冷却水温を効果的に上昇させている。しかしながら、上述の従来技術のように、エンジンで加熱された冷却水を凍結した尿素水の解凍に用いると、冷却水温の上昇に時間が掛かり、結果としてエンジンの暖機性能を低下させる可能性がある。   By the way, in order to promote warm-up when starting the engine, it is necessary to raise the coolant temperature early. Therefore, in a general engine, during the warm-up operation, the cooling water temperature is effectively increased by bypassing the circulation path of the cooling water from the radiator. However, when the cooling water heated by the engine is used for thawing the frozen urea water as in the above-described conventional technology, it takes time to increase the cooling water temperature, and as a result, the engine warm-up performance may be lowered. is there.

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンジンの暖機性能低下を防止しつつ、凍結した尿素水の解凍を効率よく行える尿素水解凍装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a urea water thawing device that can efficiently thaw frozen urea water while preventing deterioration in engine warm-up performance. .

上記目的を達成するため、本発明の尿素水解凍装置は、尿素水タンクに貯留された尿素水をインジェクタによりエンジンの排気通路内に噴射し、噴射された尿素水から生成されるアンモニアで排気中の窒素化合物を選択的に浄化する選択的還元触媒を前記インジェクタよりも排気下流側の排気通路に設けた排気浄化システムの尿素水解凍装置であって、前記選択的還元触媒よりも排気下流側の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気と流通させる流体との間で熱交換を行う第1の熱交換流路と、前記尿素水タンクの少なくとも一部に設けられ、該尿素水タンク内に貯留された尿素水と流通させる流体との間で熱交換を行う第2の熱交換流路と、前記第1の熱交換流路の流体出口部と前記第2の熱交換流路の流体入口部とを接続する第1の流体流路と、前記第2の熱交換流路の流体出口部と前記第1の熱交換流路の流体入口部とを接続する第2の流体流路と、前記第1の流体流路もしくは第2の流体流路に設けられて流体を圧送するポンプとを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a urea water thawing device of the present invention injects urea water stored in a urea water tank into an exhaust passage of an engine by an injector, and exhausts ammonia with ammonia generated from the injected urea water. A urea water thawing device for an exhaust gas purification system in which a selective reduction catalyst for selectively purifying nitrogen compounds is provided in an exhaust passage on the exhaust downstream side of the injector, the exhaust gas downstream of the selective reduction catalyst. A first heat exchange passage provided in the exhaust passage for exchanging heat between the exhaust flowing through the exhaust passage and a fluid to be circulated; and provided in at least a part of the urea water tank; A second heat exchange channel that exchanges heat between the urea water stored in the fluid and the fluid to be circulated, a fluid outlet of the first heat exchange channel, and a fluid in the second heat exchange channel First connecting the inlet A fluid channel, a second fluid channel connecting the fluid outlet of the second heat exchange channel and the fluid inlet of the first heat exchange channel, and the first fluid channel or It is provided with the pump which is provided in the 2nd fluid channel and pumps fluid.

また、前記選択的還元触媒と前記第1の熱交換流路との間の排気通路から分岐して形成された分岐排気通路と、前記排気通路と前記分岐排気通路との分岐部に設けられて排気の流路を切り替える流路切替バルブとをさらに備え、前記流路切替バルブは、前記第1の熱交換流路で昇温された流体の温度が流体の沸騰を防ぐ第1の上限閾値以下の時は、排気の流路を前記第1の熱交換流路が設けられた排気通路にする一方、前記第1の熱交換流路で昇温された流体の温度が前記第1の上限閾値よりも高くなると、排気の流路を前記分岐排気通路に切り替えるものであってもよい。   A branch exhaust passage formed by branching from an exhaust passage between the selective reduction catalyst and the first heat exchange passage; and a branch portion between the exhaust passage and the branch exhaust passage. A flow path switching valve for switching the flow path of the exhaust, wherein the flow path switching valve has a temperature of the fluid heated in the first heat exchange flow path equal to or lower than a first upper limit threshold value for preventing boiling of the fluid In this case, the exhaust passage is used as the exhaust passage provided with the first heat exchange passage, while the temperature of the fluid raised in temperature in the first heat exchange passage is the first upper limit threshold value. If higher, the exhaust flow path may be switched to the branch exhaust passage.

また、前記ポンプは、前記第2の熱交換流路に流入する流体の温度、もしくは前記尿素水タンク内の尿素水の温度が、尿素水の劣化を防ぐ第2の上限閾値よりも高くなると停止されてもよい。   The pump stops when the temperature of the fluid flowing into the second heat exchange flow path or the temperature of the urea water in the urea water tank is higher than a second upper limit threshold value for preventing the urea water from deteriorating. May be.

また前記流体は前記エンジンの冷却水であって、前記第2の流体流路の少なくとも一部が前記エンジンのシリンダブロック内に形成されるものであってもよい。 Further, the fluid is a cooling water of the engine, at least a portion of said second fluid flow path or may be formed in the cylinder block of the engine.

また、前記第1の流体流路と前記シリンダブロックよりも流体上流側に位置する前記第2の流体流路とを接続して、冷却水の流路を前記第2の熱交換流路から迂回させるバイパス流路と、冷却水の流路を前記第2の熱交換流路もしくは前記バイパス流路に切り替えるバイパスバルブとをさらに備え、前記バイパスバルブは、前記第2の熱交換流路に流入する冷却水の温度、もしくは前記尿素水タンク内の尿素水の温度が、前記第2の上限閾値よりも高くなると、冷却水の流路を前記バイパス流路に切り替えるものであってもよい。   Further, the first fluid flow path and the second fluid flow path positioned upstream of the cylinder block are connected to bypass the cooling water flow path from the second heat exchange flow path. And a bypass valve that switches the cooling water flow path to the second heat exchange flow path or the bypass flow path, and the bypass valve flows into the second heat exchange flow path When the temperature of the cooling water or the temperature of the urea water in the urea water tank becomes higher than the second upper limit threshold, the cooling water flow path may be switched to the bypass flow path.

また、前記排気浄化システムは、前記尿素水タンクから前記インジェクタに尿素水を圧送する尿素水用ポンプを備え、前記第2の熱交換流路は、前記尿素水タンクと前記尿素水用ポンプとに導入されてもよい。   Further, the exhaust purification system includes a urea water pump that pumps urea water from the urea water tank to the injector, and the second heat exchange channel is connected to the urea water tank and the urea water pump. May be introduced.

また、前記ポンプは、電動式のポンプであってもよい。   The pump may be an electric pump.

本発明の尿素水解凍装置によれば、エンジンの暖機性能低下を防止しつつ、凍結した尿素水の解凍を効率よく行うことができる。   According to the urea water thawing device of the present invention, it is possible to efficiently thaw frozen urea water while preventing a decrease in engine warm-up performance.

本発明の第一実施形態に係る尿素水解凍装置を示す模式的な全体構成図である。It is a typical whole block diagram which shows the urea water thawing | decompression apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態において、(a)は排気流路切替バルブがONにされた時の排気流路を説明する図、(b)は排気流路切替バルブがOFFにされた時の排気流路を説明する図である。In the first embodiment of the present invention, (a) is a diagram for explaining an exhaust passage when the exhaust passage switching valve is turned on, and (b) is an exhaust when the exhaust passage switching valve is turned off. It is a figure explaining a flow path. 本発明の第一実施形態に係る制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係る尿素水解凍装置を示す模式的な全体構成図である。It is a typical whole block diagram which shows the urea water thawing | decompression apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態において、(a)はバイパスバルブが閉弁された時の冷却水流路を説明する図、(b)はバイパスバルブが開弁された時の冷却水流路を説明する図、(c)はサーモスタットが開弁された時の冷却水流路を説明する図である。In 2nd embodiment of this invention, (a) is a figure explaining a cooling water flow path when a bypass valve is closed, (b) is a figure explaining a cooling water flow path when a bypass valve is opened. (C) is a figure explaining a cooling water flow path when a thermostat is opened. 本発明の第二実施形態に係る制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content which concerns on 2nd embodiment of this invention.

以下、図面により、本発明に係る尿素水解凍装置の各実施形態について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, each embodiment of the urea water thawing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

[第一実施形態]
まず、図1に基づいて、第一実施形態の尿素水解凍装置20Aが適用される排気浄化システムの全体構成から説明する。
[First embodiment]
First, based on FIG. 1, it demonstrates from the whole structure of the exhaust gas purification system to which 20A of urea water defrosting apparatuses of 1st embodiment are applied.

本実施形態の排気浄化システムは、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の排気通路11に設けられた酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:以下、DOCという)12と、DOC12よりも排気下流側の排気通路11に設けられたディーゼル・パティキュレイト・フィルタ(Diesel Particulate Filter、以下、DPFという)13と、DPF13よりも排気下流側の排気通路11に設けられたSCR14と、排気通路11内に尿素水を噴射する尿素水インジェクタ15と、尿素水を貯留する尿素水タンク16と、尿素水タンク16内の尿素水を尿素水インジェクタ15に供給する供給モジュール17とを備えている。   An exhaust purification system according to the present embodiment includes an oxidation catalyst (Diesel Oxidation Catalyst: hereinafter referred to as DOC) 12 provided in an exhaust passage 11 of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10, and an exhaust downstream of the DOC 12. A diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 13 provided in the passage 11, an SCR 14 provided in the exhaust passage 11 downstream of the DPF 13, and urea water in the exhaust passage 11 A urea water injector 15 for injecting urea water, a urea water tank 16 for storing urea water, and a supply module 17 for supplying the urea water in the urea water tank 16 to the urea water injector 15.

DOC12は、排気中のNOを酸化してNO2を生成して、排気中のNOに対するNO2の比率を増加させることで、SCR14による脱硝効率を高めるように機能する。 DOC12 generates the NO 2 to oxidize NO in the exhaust, to NO in the exhaust to increase the proportion of NO 2, functions to raise the denitration efficiency by SCR 14.

DPF13は、排気中の粒子状物質(以下、PMという)を捕集すると共に、PMの捕集量が所定量を超えると、蓄積したPMを焼却除去する再生が行われる。このDPF13の再生は、排気上流側のDOC12にポスト噴射により未燃燃料を供給し、酸化による熱で排気温度を上昇することで行われる。   The DPF 13 collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust gas, and when the collected amount of PM exceeds a predetermined amount, regeneration that accumulates and removes the accumulated PM is performed. The regeneration of the DPF 13 is performed by supplying unburned fuel to the DOC 12 on the upstream side of the exhaust by post-injection and increasing the exhaust temperature by heat due to oxidation.

SCR14は、尿素水インジェクタ15により排気通路11内に噴霧された尿素水から生成されるアンモニアを吸着するとともに、吸着したアンモニアで通過する排気中からNOxを還元浄化する。   The SCR 14 adsorbs ammonia generated from urea water sprayed in the exhaust passage 11 by the urea water injector 15 and reduces and purifies NOx from the exhaust gas passing through the adsorbed ammonia.

尿素水インジェクタ15は、DPF13とSCR14との間に位置する排気通路11に設けられている。この尿素水インジェクタ15は、供給ライン19を介して尿素水タンク16と接続されている。   The urea water injector 15 is provided in the exhaust passage 11 located between the DPF 13 and the SCR 14. The urea water injector 15 is connected to the urea water tank 16 through a supply line 19.

供給モジュール17は、尿素水を圧送する尿素水ポンプ17aと、供給モジュール17の温度(供給ライン19内の尿素水温度)を検出する尿素水温センサ18とを備えている。この尿素水温センサ18で検出される尿素水温度TURは、電気的に接続された電子制御ユニット(以下、ECUという)40に出力される。 The supply module 17 includes a urea water pump 17a that pumps the urea water and a urea water temperature sensor 18 that detects the temperature of the supply module 17 (the temperature of the urea water in the supply line 19). The urea water temperature T UR detected by urea water temperature sensor 18 is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter, ECU hereinafter) is output to the 40.

次に、本実施形態の尿素水解凍システム20Aの詳細構成について説明する。尿素水解凍システム20Aは、熱交換用排気通路11aと、分岐排気通路11bと、排気流路切替バルブ21と、廃熱回収用熱交換流路22と、尿素水解凍用熱交換流路23と、上流側流体流路24と、下流側流体流路25と、電動ポンプ26と、流体温度センサ27と、ECU40とを備えている。   Next, a detailed configuration of the urea water thawing system 20A of the present embodiment will be described. The urea water thawing system 20A includes a heat exchange exhaust passage 11a, a branch exhaust passage 11b, an exhaust passage switching valve 21, a waste heat recovery heat exchange passage 22, and a urea water thawing heat exchange passage 23. The upstream fluid passage 24, the downstream fluid passage 25, the electric pump 26, the fluid temperature sensor 27, and the ECU 40 are provided.

なお、本実施形態において、廃熱回収用熱交換流路22は本発明の第1の熱交換流路に相当し、尿素水解凍用熱交換流路23は本発明の第2の熱交換流路に相当する。また、上流側流体流路24は本発明の第1の流体流路に相当し、下流側流体流路25は本発明の第2の流体流路に相当する。   In the present embodiment, the waste heat recovery heat exchange channel 22 corresponds to the first heat exchange channel of the present invention, and the urea water thawing heat exchange channel 23 corresponds to the second heat exchange channel of the present invention. Corresponds to the road. The upstream fluid channel 24 corresponds to the first fluid channel of the present invention, and the downstream fluid channel 25 corresponds to the second fluid channel of the present invention.

熱交換用排気通路11aは、SCR14や図示しない消音器よりも排気下流側の排気通路11に形成されている。この熱交換用排気通路11a内には、詳細を後述する廃熱回収用熱交換流路22が介装されている。   The heat exchange exhaust passage 11a is formed in the exhaust passage 11 on the exhaust downstream side of the SCR 14 and a silencer (not shown). In the heat exchange exhaust passage 11a, a waste heat recovery heat exchange passage 22 described later in detail is interposed.

分岐排気通路11bは、SCR14と廃熱回収用熱交換流路22との間に位置する排気通路11から分岐して形成されている。本実施形態において、この分岐排気通路11bと熱交換用排気通路11aとは、排気を外部に放出するテールパイプとしても機能する。   The branch exhaust passage 11 b is formed by branching from the exhaust passage 11 located between the SCR 14 and the waste heat recovery heat exchange passage 22. In the present embodiment, the branch exhaust passage 11b and the heat exchange exhaust passage 11a also function as a tail pipe that discharges the exhaust to the outside.

排気流路切替バルブ21は、例えば公知のバタフライバルブであって、熱交換用排気通路11aと分岐排気通路11bとの分岐部に設けられている。この排気流路切替バルブ21は、ECU40から入力される指示信号に応じてONにされると、分岐排気通路11bの上流端を閉鎖する。すなわち、SCR14からの排気は熱交換用排気通路11aに流入して外気に放出される(図2(a)参照)。一方、排気流路切替バルブ21は、ECU40から入力される指示信号に応じてOFFにされると、熱交換用排気通路11aの上流端を閉鎖する。すなわち、SCR14からの排気は分岐排気通路11bに流入して外気に放出される(図2(b)参照)。   The exhaust flow path switching valve 21 is, for example, a known butterfly valve, and is provided at a branch portion between the heat exchange exhaust passage 11a and the branch exhaust passage 11b. When the exhaust flow path switching valve 21 is turned on in response to an instruction signal input from the ECU 40, the upstream end of the branch exhaust passage 11b is closed. That is, the exhaust gas from the SCR 14 flows into the heat exchange exhaust passage 11a and is released to the outside air (see FIG. 2A). On the other hand, when the exhaust flow path switching valve 21 is turned OFF in response to an instruction signal input from the ECU 40, the upstream end of the heat exchange exhaust passage 11a is closed. That is, the exhaust gas from the SCR 14 flows into the branch exhaust passage 11b and is released to the outside air (see FIG. 2B).

廃熱回収用熱交換流路22は、その流路内を流通させる流体と熱交換用排気通路11a内を流れる排気との間で熱交換を行うもので、熱交換用排気通路11a内に蛇行して形成されている。本実施形態において、この廃熱回収用熱交換流路22は、SCR14よりも排気下流側に設けられているので、廃熱回収による排気温度の低下によりSCR14が触媒活性温度よりも低くなることを防止することができる。   The waste heat recovery heat exchange flow path 22 exchanges heat between the fluid flowing through the flow path and the exhaust flowing through the heat exchange exhaust passage 11a, and meanders in the heat exchange exhaust passage 11a. Is formed. In the present embodiment, the waste heat recovery heat exchange flow path 22 is provided on the exhaust downstream side of the SCR 14, so that the SCR 14 becomes lower than the catalyst activation temperature due to a decrease in exhaust temperature due to waste heat recovery. Can be prevented.

尿素水解凍用熱交換流路23は、凍結した尿素水を解凍するために、その流路内を流通させる流体と尿素水タンク16内および供給モジュール17内の尿素水との間で熱交換を行う。このため、尿素水解凍用熱交換流路23は、尿素水タンク16内に導入されると共に、供給ライン19に沿って供給モジュール17内に導入されている。   The heat exchange flow path for thawing urea water exchanges heat between the fluid flowing through the flow path and the urea water in the urea water tank 16 and the supply module 17 in order to thaw the frozen urea water. Do. For this reason, the urea water thawing heat exchange flow path 23 is introduced into the urea water tank 16 and introduced into the supply module 17 along the supply line 19.

上流側流体流路24は、廃熱回収用熱交換流路22で排気との熱交換により昇温された流体を尿素水解凍用熱交換流路23に流入させる。このため、上流側流体流路24は、その上流端部を廃熱回収用熱交換流路22の流体出口部に接続されると共に、下流端部を尿素水解凍用熱交換流路23の流体入口部に接続されている。   The upstream fluid flow path 24 allows the fluid heated by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange path 22 to flow into the urea water thawing heat exchange path 23. Therefore, the upstream fluid passage 24 is connected at its upstream end to the fluid outlet portion of the waste heat recovery heat exchange passage 22 and at the downstream end thereof as the fluid of the urea water thawing heat exchange passage 23. Connected to the entrance.

下流側流体流路25は、尿素水解凍用熱交換流路23で尿素水との熱交換により冷却された流体を廃熱回収用熱交換流路22に流入させる。このため、下流側流体流路25は、その上流端部を尿素水解凍用熱交換流路23の流体出口部に接続されると共に、下流端部を廃熱回収用熱交換流路22の流体入口部に接続されている。   The downstream fluid flow path 25 allows the fluid cooled by heat exchange with the urea water in the urea water thawing heat exchange flow path 23 to flow into the waste heat recovery heat exchange flow path 22. For this reason, the downstream end fluid passage 25 has an upstream end connected to the fluid outlet of the urea water thawing heat exchange passage 23 and a downstream end connected to the fluid in the waste heat recovery heat exchange passage 22. Connected to the entrance.

電動ポンプ26は、流体を圧送するもので、上流側流体流路24に設けられている。この電動ポンプ26の駆動は、ECU40から入力される指示信号に応じて制御される。電動ポンプ26が駆動すると、圧送される流体は廃熱回収用熱交換流路22〜上流側流体流路24〜尿素水解凍用熱交換流路23〜下流側流体流路25で構成される流体回路を循環する。なお、電動ポンプ26は、下流側流体流路25に設けられてもよい。   The electric pump 26 pumps fluid and is provided in the upstream fluid flow path 24. The driving of the electric pump 26 is controlled according to an instruction signal input from the ECU 40. When the electric pump 26 is driven, the fluid to be pumped is a fluid composed of the waste heat recovery heat exchange channel 22, the upstream fluid channel 24, the urea water thawing heat exchange channel 23, and the downstream fluid channel 25. Cycle through the circuit. The electric pump 26 may be provided in the downstream fluid flow path 25.

流体温度センサ27は、排気との熱交換により昇温された流体の温度を検出するもので、廃熱回収用熱交換流路22の流体出口部と隣接する上流側流体流路24に設けられている。この流体温度センサ27で検出される流体温度TWAは、電気的に接続されたECU40に入力される。 The fluid temperature sensor 27 detects the temperature of the fluid heated by heat exchange with the exhaust, and is provided in the upstream fluid flow path 24 adjacent to the fluid outlet portion of the waste heat recovery heat exchange flow path 22. ing. The fluid temperature T WA detected by the fluid temperature sensor 27 is input to the electrically connected ECU 40.

ECU40は、エンジン10の燃料噴射や尿素水インジェクタ15による尿素水の噴射等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うため、ECU40には各種センサ類の出力信号が入力される。   The ECU 40 performs various controls such as fuel injection of the engine 10 and urea water injection by the urea water injector 15, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, output signals of various sensors are input to the ECU 40.

また、ECU40は、電動ポンプ駆動制御部41と、切替バルブ制御部42とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるECU40に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。   The ECU 40 includes an electric pump drive control unit 41 and a switching valve control unit 42 as some functional elements. In the present embodiment, these functional elements are described as being included in the ECU 40, which is an integral piece of hardware. However, any one of these functional elements may be provided in separate hardware.

電動ポンプ駆動制御部41は、流体温度センサ27で検出される流体温度TWA(又は、尿素水温度センサ18で検出される尿素水温度TUR)に応じて電動ポンプ26の駆動を制御する。より詳しくは、ECU40には、尿素水の劣化を防止する温度(尿素水は約60℃で性能劣化するので、例えば30℃)が尿素水温度上限閾値TLIM1として記憶されている。 The electric pump drive control unit 41 controls the driving of the electric pump 26 according to the fluid temperature T WA detected by the fluid temperature sensor 27 (or the urea water temperature T UR detected by the urea water temperature sensor 18). More specifically, the ECU 40 stores a temperature (for example, 30 ° C. since the performance of urea water deteriorates at about 60 ° C.) that prevents deterioration of the urea water as the urea water temperature upper limit threshold T LIM1 .

電動ポンプ駆動制御部41は、流体温度センサ27から入力される流体温度TWA(又は、尿素水温センサ18から入力される尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1以下の時は、電動ポンプ26に駆動指示信号を入力する。一方、流体温度センサ27から入力される流体温度TWA(又は、尿素水温センサ18から入力される尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1を超えると、電動ポンプ駆動制御部41は電動ポンプ26に停止指示信号を入力する。 When the fluid temperature T WA input from the fluid temperature sensor 27 (or the urea water temperature T UR input from the urea water temperature sensor 18) is equal to or lower than the urea water temperature upper limit threshold T LIM1, the electric pump drive control unit 41 A drive instruction signal is input to the electric pump 26. On the other hand, when the fluid temperature T WA input from the fluid temperature sensor 27 (or the urea water temperature T UR input from the urea water temperature sensor 18) exceeds the urea water temperature upper limit threshold T LIM1 , the electric pump drive control unit 41 A stop instruction signal is input to the electric pump 26.

切替バルブ制御部42は、流体温度センサ27で検出される流体温度TWAに応じて、排気流路切替バルブ21を制御する。より詳しくは、ECU40には、流体の沸騰を防ぐ温度(例えば、80℃)が流体温度上限閾値TLIM2として記憶されている。切替バルブ制御部42は、流体温度センサ27から入力される流体温度TWAがこの流体温度上限閾値TLIM2以下の時は、排気流路切替バルブ21をONにする指示信号を入力する。すなわち、分岐排気通路11bの上流端が閉鎖されて、排気は熱交換用排気通路11aに流入する(図2(a)参照)。 The switching valve control unit 42 controls the exhaust flow path switching valve 21 according to the fluid temperature T WA detected by the fluid temperature sensor 27. More specifically, the ECU 40 stores a temperature (for example, 80 ° C.) that prevents boiling of the fluid as the fluid temperature upper limit threshold T LIM2 . Switching valve control unit 42, the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 when following this fluid temperature upper threshold T LIM2 inputs an instruction signal to the ON exhaust flow switching valve 21. That is, the upstream end of the branch exhaust passage 11b is closed, and the exhaust flows into the heat exchange exhaust passage 11a (see FIG. 2A).

一方、流体温度センサ27から入力される流体温度TWAが流体温度上限閾値TLIM2を超えると、切替バルブ制御部42は排気流路切替バルブ21をOFFにする指示信号を入力する。すなわち、熱交換用排気通路11aの上流端が閉鎖されて、排気は分岐排気通路11bに流入する(図2(b)参照)。 On the other hand, the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 is more than the fluid temperature upper threshold T LIM2, switching valve control unit 42 inputs an instruction signal to the OFF exhaust flow switching valve 21. That is, the upstream end of the heat exchange exhaust passage 11a is closed, and the exhaust flows into the branch exhaust passage 11b (see FIG. 2B).

次に、図3に基づいて、本実施形態の尿素水解凍システム20Aによる制御フローを説明する。なお、本制御はエンジン10の始動(イグニッションスイッチのキースイッチON)と同時にスタートする。   Next, based on FIG. 3, the control flow by the urea water thawing system 20A of the present embodiment will be described. This control starts simultaneously with the start of the engine 10 (key switch ON of the ignition switch).

ステップ(以下、ステップを単にSと記載する)100では、電動ポンプ駆動制御部41から電動ポンプ26に駆動指示信号が入力されると同時に、切替バルブ制御部42から排気流路切替バルブ21をONにする指示信号が入力される。すなわち、廃熱回収用熱交換流路22で流体が排気との熱交換により昇温されると共に、昇温された流体が上流側流体流路24を介して尿素水解凍用熱交換流路23に流入して、尿素水の解凍が開始される。   In step (hereinafter, “step” is simply referred to as “S”) 100, the drive instruction signal is input from the electric pump drive control unit 41 to the electric pump 26, and at the same time, the exhaust flow path switching valve 21 is turned on from the switching valve control unit 42. An instruction signal is input. That is, the temperature of the fluid is raised by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange channel 22, and the heated fluid passes through the upstream side fluid channel 24 and the heat exchange channel 23 for thawing urea water. And the thawing of urea water is started.

その後、尿素水が解凍されると、S110では、流体温度センサ27から入力される流体温度TWA(又は、尿素水温センサ18から入力される尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1に達したか否かが判定される。流体温度TWA(又は、尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1以下の場合はS100に戻される一方、流体温度TWA(又は、尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1を超えた場合はS120に進む。 Thereafter, when the urea water is thawed, in S110, the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 (or the urea water temperature T UR inputted from the urea water temperature sensor 18) is changed to the urea water temperature upper limit threshold T LIM1. It is determined whether or not When the fluid temperature T WA (or urea water temperature T UR ) is equal to or lower than the urea water temperature upper threshold T LIM1, the process returns to S100, while the fluid temperature T WA (or urea water temperature T UR ) is the urea water temperature upper threshold. If T LIM1 is exceeded, the process proceeds to S120.

S120では、流体温度TWAが尿素水温度上限閾値TLIM1に達したことを受けて、電動ポンプ駆動制御部41から電動ポンプ26に停止指示信号が入力される。 In S120, upon receiving the fluid temperature T WA has reached the urea water temperature upper threshold T LIM1, stop instruction signal to the electric pump 26 is inputted from the electric pump operation control unit 41.

S130では、流体温度センサ27から入力される流体温度TWAが流体温度上限閾値TLIM2に達したか否かが判定される。流体温度TWAが流体温度上限閾値TLIM2を超えた場合は、S140で切替バルブ制御部42から排気流路切替バルブ21をOFFにする指示信号が入力されて本制御はリターンされる。 In S130, whether the fluid temperature T WA inputted from the fluid temperature sensor 27 has reached the fluid temperature upper threshold T LIM2 is determined. If the fluid temperature T WA exceeds the fluid temperature upper threshold T LIM2, the control of the exhaust flow path switching valve 21 is input an instruction signal to OFF from the switching valve control unit 42 in S140 is returned.

次に、本実施形態に係る尿素水解凍装置20Aによる作用効果を説明する。   Next, the function and effect of the urea water thawing device 20A according to this embodiment will be described.

寒冷地等においては、エンジン10を所定期間停止させると、尿素水タンク16内や供給モジュール17内の尿素水が凍結することがある。そのため、従来の尿素水解凍装置は、エンジンで加熱される冷却水を用いて凍結した尿素水を解凍していたが、この解凍に冷却水の熱が奪われて、エンジンの暖機性能を低下させる虞があった。   In a cold district or the like, if the engine 10 is stopped for a predetermined period, the urea water in the urea water tank 16 or the supply module 17 may freeze. Therefore, the conventional urea water thawing device thaws the frozen urea water using the cooling water heated by the engine, but the heat of the cooling water is taken away by this thawing, and the warm-up performance of the engine is reduced. There was a possibility of making it.

これに対し、本実施形態の尿素水解凍装置20Aでは、エンジン10の冷却水回路とは別個の流体回路を設けて、エンジン10から排出される排気熱を利用して尿素水タンク16内や供給モジュール17内の尿素水を解凍させている。   On the other hand, in the urea water thawing device 20A of this embodiment, a fluid circuit separate from the cooling water circuit of the engine 10 is provided, and the urea water tank 16 and the supply are made using exhaust heat discharged from the engine 10. The urea water in the module 17 is thawed.

したがって、本実施形態の尿素水解凍装置20Aによれば、エンジン10の暖機性能を低下させることなく、凍結した尿素水を効果的に解凍することができる。   Therefore, according to the urea water thawing device 20A of the present embodiment, the frozen urea water can be effectively thawed without reducing the warm-up performance of the engine 10.

また、本実施形態の尿素水解凍装置20Aでは、熱交換を行う流体の温度が、尿素水の劣化を防止する上限温度を超えると、電動ポンプ26の駆動を停止させている。   Further, in the urea water thawing device 20A of the present embodiment, the driving of the electric pump 26 is stopped when the temperature of the fluid that performs heat exchange exceeds the upper limit temperature that prevents deterioration of the urea water.

したがって、本実施形態の尿素水解凍装置20Aによれば、尿素水が必要以上に加熱されて劣化することを効果的に防止することができる。   Therefore, according to the urea water thawing device 20A of the present embodiment, it is possible to effectively prevent the urea water from being heated and deteriorated more than necessary.

また、本実施形態の尿素水解凍装置20Aでは、排気と流体との熱交換を行う廃熱回収用熱交換流路22は、SCR14よりも排気下流側に位置して設けられている。   Further, in the urea water thawing device 20A of the present embodiment, the waste heat recovery heat exchange channel 22 that performs heat exchange between the exhaust and the fluid is provided on the exhaust downstream side of the SCR 14.

したがって、本実施形態の尿素水解凍装置20Aによれば、廃熱回収による排気温度の低下でSCR14が触媒活性温度よりも低下することを回避して、排ガス(NOx排出)の悪化を効果的に防止することができる。   Therefore, according to the urea water thawing device 20A of the present embodiment, the exhaust gas (NOx emission) is effectively deteriorated by avoiding that the SCR 14 is lower than the catalyst activation temperature due to a decrease in the exhaust temperature due to waste heat recovery. Can be prevented.

[第二実施形態]
以下、図4〜6に基づいて、本発明の第二実施形態に係る尿素水解凍装置20Bを説明する。本発明の第二実施形態は、尿素水を解凍する流体をエンジン10の冷却水とし、さらに廃熱回収により昇温される冷却水でエンジン10の暖機を促進させるものである。第一実施形態と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, based on FIGS. 4-6, the urea water thawing | decompression apparatus 20B which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. In the second embodiment of the present invention, a fluid for thawing urea water is used as cooling water for the engine 10, and further, warming up of the engine 10 is promoted by cooling water whose temperature is raised by waste heat recovery. Constituent elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の尿素水解凍装置20Bは、図4に示すように、熱交換用排気通路11aと、分岐排気通路11bと、排気流路切替バルブ21と、廃熱回収用熱交換流路22と、尿素水解凍用熱交換流路23と、上流側冷却水流路30と、接続用冷却水流路31と、シリンダブロック内流路32と、ウォータポンプ33と、下流側冷却水流路34と、バイパス流路35と、バイパスバルブ36と、ラジエータ用流路37と、冷却水温センサ38と、ECU40とを備えている。   As shown in FIG. 4, the urea water thawing device 20 </ b> B according to the present embodiment includes a heat exchange exhaust passage 11 a, a branch exhaust passage 11 b, an exhaust passage switching valve 21, and a waste heat recovery heat exchange passage 22. , The urea water thawing heat exchange flow path 23, the upstream cooling water flow path 30, the connection cooling water flow path 31, the cylinder block internal flow path 32, the water pump 33, the downstream cooling water flow path 34, and the bypass A flow path 35, a bypass valve 36, a radiator flow path 37, a cooling water temperature sensor 38, and an ECU 40 are provided.

上流側冷却水流路30は、廃熱回収用熱交換流路22で排気との熱交換により昇温された冷却水を尿素水解凍用熱交換流路23に流入させる。このため、上流側冷却水流路30は、その上流端部を廃熱回収用熱交換流路22の冷却水出口部に接続されると共に、下流端部を尿素水解凍用熱交換流路23の冷却水入口部に接続されている。   The upstream side cooling water flow path 30 causes the cooling water heated by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange flow path 22 to flow into the urea water thawing heat exchange flow path 23. Therefore, the upstream side cooling water passage 30 is connected at its upstream end to the cooling water outlet portion of the waste heat recovery heat exchange passage 22 and at the downstream end of the urea water thawing heat exchange passage 23. Connected to the cooling water inlet.

接続用冷却水流路31は、尿素水解凍用熱交換流路23を流通した冷却水をシリンダブロック内流路32に流入させる。このため、接続用冷却水流路31は、その上流端部を尿素水解凍用熱交換流路23の冷却水出口部に接続されると共に、下流端部をシリンダブロック内流路32の冷却水入口部に接続されている。   The cooling water flow path 31 for connection allows the cooling water that has flowed through the heat exchange flow path 23 for thawing urea water to flow into the flow path 32 in the cylinder block. For this reason, the cooling water flow path 31 for connection is connected to the cooling water outlet part of the heat exchange flow path 23 for thawing urea water, and the downstream end part is connected to the cooling water inlet of the flow path 32 in the cylinder block. Connected to the department.

シリンダブロック内流路32は、接続用冷却水流路31から流入する冷却水を図示しないウォータジャケットに流通させるもので、エンジン10のシリンダブロック内に形成されている。   The in-cylinder block flow path 32 circulates the cooling water flowing from the connection cooling water flow path 31 through a water jacket (not shown), and is formed in the cylinder block of the engine 10.

ウォータポンプ33は、冷却水を圧送供給するもので、シリンダブロック内流路32の冷却水入口部に隣接して設けられている。このウォータポンプ33は、エンジン10の図示しないクランクシャフトから伝達される動力で駆動される。 The water pump 33 pumps and supplies cooling water, and is provided adjacent to the cooling water inlet of the in-cylinder block flow path 32. The water pump 33 is driven by power transmitted from a crankshaft (not shown) of the engine 10.

下流側冷却水流路34は、シリンダブロック内流路32を流通した冷却水を廃熱回収用熱交換流路22に流入させる。このため、下流側冷却水流路34は、その上流端部をシリンダブロック内流路32の冷却水出口部に接続されると共に、下流端部を廃熱回収用熱交換流路22の冷却水入口部に接続されている。   The downstream cooling water flow path 34 causes the cooling water that has flowed through the cylinder block flow path 32 to flow into the waste heat recovery heat exchange flow path 22. For this reason, the downstream side cooling water flow path 34 is connected at its upstream end to the cooling water outlet part of the in-cylinder block flow path 32 and at the downstream end thereof is the cooling water inlet of the heat exchange path 22 for waste heat recovery. Connected to the department.

バイパス流路35は、冷却水を尿素水解凍用熱交換流路23から迂回させるもので、上流側冷却水流路30と接続用冷却水流路31とを接続する。   The bypass flow path 35 diverts the cooling water from the urea water thawing heat exchange flow path 23, and connects the upstream side cooling water flow path 30 and the connection cooling water flow path 31.

バイパスバルブ36は、バイパス流路35に設けられており、冷却水の流路を選択的に切り替える。このバイパスバルブ36の開閉は、電気的に接続されたECU40から入力される指示信号に応じて制御される。このバイパスバルブ36が閉弁すると、冷却水は尿素水解凍用熱交換流路23に流入する一方(図5(a)参照)、バイパスバルブ36が開弁すると、冷却水はバイパス流路35に流入する(図5(b)参照)。   The bypass valve 36 is provided in the bypass flow path 35 and selectively switches the flow path of the cooling water. The opening and closing of the bypass valve 36 is controlled in accordance with an instruction signal input from the electrically connected ECU 40. When the bypass valve 36 is closed, the cooling water flows into the urea water thawing heat exchange flow path 23 (see FIG. 5A), while when the bypass valve 36 is opened, the cooling water flows into the bypass flow path 35. It flows in (see FIG. 5B).

ラジエータ用流路37は、冷却水と外気との熱交換を行うラジエータ39に冷却水を流入させるもので、接続用冷却水流路31の下流側と下流側冷却水流路34の上流側とを接続する。また、ラジエータ用流路37と下流側冷却水流路34との分岐部には、公知のサーモスタット50が設けられている。このサーモスタット50は、冷却水温が87℃を超えると冷却水をラジエータ用流路37に流通させる。すなわち、冷却水はシリンダブロック内流路32とラジエータ用流路37とで構成される冷却水回路を循環する(図5(c)参照)。 The radiator flow path 37 allows cooling water to flow into the radiator 39 that exchanges heat between the cooling water and the outside air, and connects the downstream side of the connection cooling water flow path 31 and the upstream side of the downstream cooling water flow path 34. To do. A known thermostat 50 is provided at a branch portion between the radiator flow path 37 and the downstream cooling water flow path 34. When the cooling water temperature exceeds 87 ° C., the thermostat 50 causes the cooling water to flow through the radiator flow path 37 . That is, the cooling water circulates in the cooling water circuit constituted by the cylinder block inner passage 32 and the radiator passage 37 (see FIG. 5C).

冷却水温センサ38は、排気との熱交換により昇温された冷却水の温度を検出するもので、廃熱回収用熱交換流路22の冷却水出口部と隣接する上流側冷却水流路30に設けられている。この冷却水温センサ38で検出される冷却水温度TCOは、電気的に接続されたECU40に入力される。 The cooling water temperature sensor 38 detects the temperature of the cooling water heated by the heat exchange with the exhaust gas, and is provided in the upstream cooling water passage 30 adjacent to the cooling water outlet portion of the heat exchange passage 22 for waste heat recovery. Is provided. The coolant temperature T CO detected by the coolant temperature sensor 38 is inputted to the electrically connected ECU 40.

ECU40は、バイパスバルブ制御部43と、切替バルブ制御部42とを一部の機能要素として備えている。   The ECU 40 includes a bypass valve control unit 43 and a switching valve control unit 42 as some functional elements.

バイパスバルブ制御部43は、冷却水温センサ38で検出される冷却水温度TCO(又は、尿素水温度センサ18で検出される尿素水温度TUR)に応じて、バイパスバルブ36を制御する。より詳しくは、ECU40には、尿素水の劣化を防止する温度(例えば30℃)が尿素水温度上限閾値TLIM1として記憶されている。 The bypass valve control unit 43 controls the bypass valve 36 according to the cooling water temperature T CO detected by the cooling water temperature sensor 38 (or the urea water temperature T UR detected by the urea water temperature sensor 18). More specifically, the ECU 40 stores a temperature (for example, 30 ° C.) for preventing deterioration of the urea water as the urea water temperature upper limit threshold T LIM1 .

バイパスバルブ制御部43は、冷却水温センサ38から入力される冷却水温度TCO(又は、尿素水温センサ18から入力される尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1以下の時は、バイパスバルブ36に閉弁指示信号を入力する。すなわち、廃熱回収用熱交換流路22で昇温された冷却水は尿素水解凍用熱交換流路23に流入する(図5(a)参照)。 When the coolant temperature T CO input from the coolant temperature sensor 38 (or the urea solution temperature T UR input from the urea solution temperature sensor 18) is equal to or lower than the urea solution temperature upper limit threshold T LIM1, the bypass valve control unit 43 A valve closing instruction signal is input to the bypass valve 36. That is, the cooling water heated in the waste heat recovery heat exchange flow path 22 flows into the urea water thawing heat exchange flow path 23 (see FIG. 5A).

一方、冷却水温センサ38から入力される冷却水温度TCO(又は、尿素水温センサ18から入力される尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1を超えると、バイパスバルブ制御部43はバイパスバルブ36に開弁指示信号を入力する。すなわち、廃熱回収用熱交換流路22で昇温された冷却水はバイパス流路35に流入して、尿素水解凍用熱交換流路23を迂回する(図5(b)参照)。 On the other hand, when the cooling water temperature T CO input from the cooling water temperature sensor 38 (or the urea water temperature T UR input from the urea water temperature sensor 18) exceeds the urea water temperature upper limit threshold T LIM1 , the bypass valve control unit 43 A valve opening instruction signal is input to the bypass valve 36. That is, the cooling water heated in the waste heat recovery heat exchange channel 22 flows into the bypass channel 35 and bypasses the urea water thawing heat exchange channel 23 (see FIG. 5B).

切替バルブ制御部42は、冷却水温センサ38で検出される冷却水温度TCOに応じて、排気流路切替バルブ21を制御する。より詳しくは、ECU40には、冷却水の沸騰を防ぐ温度(例えば、80℃)が冷却水温度上限閾値TLIM3として記憶されている。切替バルブ制御部42は、冷却水温センサ38から入力される冷却水温度TCOがこの冷却水温度上限閾値TLIM3以下の時は、排気流路切替バルブ21をONにする指示信号を入力する。一方、冷却水温センサ38から入力される冷却水温度TCOが冷却水温度上限閾値TLIM3を超えると、切替バルブ制御部42は排気流路切替バルブ21をOFFにする指示信号を入力する。 Switching valve control unit 42, depending on the coolant temperature T CO detected by the coolant temperature sensor 38, and controls the exhaust flow switching valve 21. More specifically, the ECU 40 stores a temperature (for example, 80 ° C.) that prevents boiling of the cooling water as the cooling water temperature upper limit threshold T LIM3 . Switching valve control unit 42, the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 when the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 below, inputs an instruction signal for turning ON the exhaust flow switching valve 21. On the other hand, the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 is more than the cooling water temperature upper threshold T LIM 3, the switching valve control unit 42 inputs an instruction signal to the OFF exhaust flow switching valve 21.

次に、図6に基づいて、本実施形態の尿素水解凍システム20Bによる制御フローを説明する。本制御はエンジン10の始動(イグニッションスイッチのキースイッチON)と同時にスタートする。   Next, based on FIG. 6, the control flow by the urea water defrosting system 20B of this embodiment is demonstrated. This control starts simultaneously with the start of the engine 10 (ignition switch key switch ON).

S200では、エンジン10の始動によりウォータポンプ33が駆動すると共に、切替バルブ制御部42から排気流路切替バルブ21をONにする指示信号が入力される。すなわち、冷却水が廃熱回収用熱交換流路22で排気との熱交換により昇温されると共に、昇温された冷却水は上流側冷却水流路30を介して尿素水解凍用熱交換流路23に流入されて、尿素水の解凍が開始される。   In S <b> 200, the water pump 33 is driven by the start of the engine 10, and an instruction signal for turning on the exhaust flow path switching valve 21 is input from the switching valve control unit 42. That is, the temperature of the cooling water is raised by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange flow path 22, and the raised temperature of the cooling water is passed through the upstream cooling water flow path 30 for the heat exchange flow for thawing urea water It flows into the channel 23 and the thawing of urea water is started.

その後、尿素水が解凍されると、S210では、冷却水温センサ38から入力される冷却水温度 WA (又は、尿素水温センサ18から入力される尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1に達したか否かが判定される。冷却水温度 WA (又は、尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1以下の場合はS200に戻される一方、冷却水温度 WA (又は、尿素水温度TUR)が尿素水温度上限閾値TLIM1を超えた場合はS220に進む。 Thereafter, when the urea water is thawed, in S210, the cooling water temperature T WA inputted from the cooling water temperature sensor 38 (or the urea water temperature T UR inputted from the urea water temperature sensor 18) is changed to the urea water temperature upper limit threshold T. It is determined whether LIM1 has been reached. When the cooling water temperature T WA (or urea water temperature T UR ) is equal to or lower than the urea water temperature upper limit threshold T LIM1, the process returns to S200, while the cooling water temperature T WA (or urea water temperature T UR ) is the urea water temperature. If the upper limit threshold T LIM1 is exceeded, the process proceeds to S220.

S220では、冷却水温度TCOが尿素水温度上限閾値TLIM1に達したことを受けて、バイパスバルブ制御部43からバイパスバルブ36に開弁指示信号が入力される。すなわち、冷却水は尿素水解凍用熱交換流路23を迂回する。 In S220, in response to the fact that the cooling water temperature T CO reaches the urea water temperature upper threshold T LIM1, the valve opening instruction signal is inputted from the bypass valve control unit 43 to the bypass valve 36. That is, the cooling water bypasses the urea water thawing heat exchange flow path 23.

S230では、冷却水温センサ38から入力される冷却水温度TCOが冷却水温度上限閾値TLIM3に達したか否かが判定される。冷却水温度TCOが冷却水温度上限閾値TLIM3以下の場合は、エンジン10の暖機を継続するためにS220に戻される。一方、冷却水温度TCOが冷却水温度上限閾値TLIM3を超えた場合は、S240で切替バルブ制御部42から排気流路切替バルブ21をOFFにする指示信号が入力される。 In S230, the cooling water temperature T CO input from coolant temperature sensor 38 whether or not reached in the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 is determined. If the cooling water temperature T CO is below the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 is returned to S220 to continue the warming up of the engine 10. On the other hand, the cooling water temperature T CO may exceed the cooling water temperature upper threshold T LIM 3 an instruction signal to turn OFF the exhaust passage switching valve 21 from the switching valve control unit 42 in S240 is input.

さらに、S250では、冷却水温が87℃を超えたことを受けて、サーモスタット50により冷却水の流路が下流側冷却水流路34からラジエータ用流路37に切り替えられる。すなわち、冷却水の流路がシリンダブロック内流路32とラジエータ用流路37とで構成される冷却水回路に切り替えられ、本制御はリターンされる。 Further, in S250, in response to the cooling water temperature exceeding 87 ° C., the cooling water flow path is switched from the downstream cooling water flow path 34 to the radiator flow path 37 by the thermostat 50. That is, the flow path of the cooling water is switched to the cooling water circuit constituted by the in-cylinder block flow path 32 and the radiator flow path 37, and this control is returned.

次に、本実施形態の尿素水解凍装置20Bによる作用効果を説明する。なお、第一実施形態の尿素水解凍装置20Aと同様の作用効果を奏するものについては説明を省略する。   Next, the effect by the urea water thawing apparatus 20B of this embodiment is demonstrated. In addition, description is abbreviate | omitted about what has the same effect as 20 A of urea water thawing apparatuses of 1st embodiment.

本実施形態の尿素水解凍装置20Bでは、エンジン10の始動後、廃熱回収用熱交換流路22で排気との熱交換により昇温された冷却水は、尿素水解凍用熱交換流路23とシリンダブロック内流路32とに流入する。そして、尿素水の解凍が終了すると、冷却水はバイパス流路36を流れて尿素水解凍用熱交換流路23を迂回しつつ、エンジン10の暖機が終了するまで、廃熱回収用熱交換流路22で加熱されながらシリンダブロック内流路32に流入する。すなわち、廃熱回収により加熱した冷却水で尿素水を解凍した後においても、この廃熱回収による冷却水の加熱は継続されて、エンジン10の暖機が促進される。   In the urea water thawing device 20B of the present embodiment, the cooling water heated by heat exchange with the exhaust gas in the waste heat recovery heat exchange channel 22 after the engine 10 is started is the urea water thawing heat exchange channel 23. And flows into the cylinder block flow path 32. When the thawing of urea water is completed, the cooling water flows through the bypass flow path 36 and bypasses the urea water thawing heat exchange flow path 23, and the heat exchange for waste heat recovery is completed until the warm-up of the engine 10 is completed. It flows into the cylinder block flow path 32 while being heated in the flow path 22. That is, even after the urea water is thawed with the cooling water heated by the waste heat recovery, the heating of the cooling water by the waste heat recovery is continued and the warm-up of the engine 10 is promoted.

したがって、本実施形態の尿素水解凍装置20Bによれば、エンジン10の暖機性能を向上させつつ、凍結した尿素水を効果的に解凍することができる。   Therefore, according to the urea water thawing device 20B of the present embodiment, the frozen urea water can be effectively thawed while improving the warm-up performance of the engine 10.

なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.

例えば、熱交換用排気通路11aや分岐排気通路11bは、消音器よりも排気下流側の排気通路11に形成されるものとして説明したが、SCR14の直下流に形成されてもよく、触媒ヒータを備えていればSCR14よりも排気上流側に形成されてもよい。   For example, although the heat exchange exhaust passage 11a and the branch exhaust passage 11b have been described as being formed in the exhaust passage 11 on the exhaust downstream side of the silencer, they may be formed immediately downstream of the SCR 14, and the catalyst heater If provided, it may be formed on the exhaust upstream side of the SCR 14.

また、第二実施形態において、上流側冷却水流路30に電動ポンプ26をさらに備える構成としてもよい。この場合は、ウォータポンプ33を電磁クラッチ式のウォータポンプにして、その駆動を必要に応じて停止させれば、暖機運転時のエンジン負荷を効果的に低減することが可能になる。   Moreover, in 2nd embodiment, it is good also as a structure further equipped with the electric pump 26 in the upstream cooling water flow path 30. FIG. In this case, if the water pump 33 is an electromagnetic clutch type water pump and the driving thereof is stopped as necessary, the engine load during the warm-up operation can be effectively reduced.

10 エンジン
11 排気通路
11a 熱交換用排気通路
11b 分岐排気通路
14 SCR(選択的還元触媒)
15 尿素水インジェクタ
16 尿素水タンク
21 排気流路切替バルブ
22 廃熱回収用熱交換流路(第1の熱交換流路)
23 尿素水解凍用熱交換流路(第2の熱交換流路)
24 上流側流体流路(第1の流体流路)
25 下流側流体流路(第2の流体流路)
26 電動ポンプ
40 ECU
10 Engine 11 Exhaust passage 11a Exhaust passage for heat exchange 11b Branch exhaust passage 14 SCR (selective reduction catalyst)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Urea water injector 16 Urea water tank 21 Exhaust flow path switching valve 22 Heat exchange flow path for waste heat recovery (1st heat exchange flow path)
23 Heat exchange channel for thawing urea water (second heat exchange channel)
24 Upstream fluid flow path (first fluid flow path)
25 Downstream fluid channel (second fluid channel)
26 Electric pump 40 ECU

Claims (6)

尿素水タンクに貯留された尿素水をインジェクタによりエンジンの排気通路内に噴射し、噴射された尿素水から生成されるアンモニアで排気中の窒素化合物を選択的に浄化する選択的還元触媒を前記インジェクタよりも排気下流側の排気通路に設けた排気浄化システムの尿素水解凍装置であって、
前記選択的還元触媒よりも排気下流側の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気と流通させる流体との間で熱交換を行う第1の熱交換流路と、
前記尿素水タンクの少なくとも一部に設けられ、該尿素水タンク内に貯留された尿素水と流通させる流体との間で熱交換を行う第2の熱交換流路と、
前記第1の熱交換流路の流体出口部と前記第2の熱交換流路の流体入口部とを接続する第1の流体流路と、
前記第2の熱交換流路の流体出口部と前記第1の熱交換流路の流体入口部とを接続する第2の流体流路と、
記第2の流体流路に設けられて流体を圧送するポンプと、を備え、
前記流体は前記エンジンの冷却水であり、
前記第2の流体流路は、前記第2の熱交換流路の冷却水出口部に接続された接続用冷却水流路と、前記接続用冷却水流路の冷却水出口部に接続されエンジンのシリンダブロック内に形成されたシリンダブロック内流路と、前記シリンダブロック内流路の冷却水出口部に接続されると共に、前記第1の熱交換流路の冷却水入口部に接続された下流側冷却水流路とを備え、
前記ポンプは、吐出側が前記シリンダブロック内流路の冷却水入口部に設けられ、
前記接続用冷却水流路の下流側と前記下流側冷却水流路の上流側とを接続すると共にラジエータに冷却水を流入させるためのラジエータ用流路を有し、
前記ラジエータ用流路と前記下流側冷却水流路との分岐部には、サーモスタットが設けられると共に、前記サーモスタットは、エンジンの暖機が終了するまで前記冷却水が前記第1の熱交換流路で加熱されるように前記シリンダブロック内流路からの冷却水を前記サーモスタットより下流の第2の流体流路に流すことを特徴とする尿素水解凍装置。
A selective reduction catalyst for injecting urea water stored in a urea water tank into an exhaust passage of an engine by an injector and selectively purifying nitrogen compounds in the exhaust with ammonia generated from the injected urea water. A urea water thawing device for an exhaust purification system provided in an exhaust passage on the exhaust downstream side,
A first heat exchange flow path that is provided in an exhaust passage downstream of the selective reduction catalyst and performs heat exchange between the exhaust flowing through the exhaust passage and the fluid to be circulated;
A second heat exchange flow path that is provided in at least a part of the urea water tank and exchanges heat between the urea water stored in the urea water tank and the fluid to be circulated;
A first fluid channel connecting a fluid outlet of the first heat exchange channel and a fluid inlet of the second heat exchange channel;
A second fluid channel connecting the fluid outlet part of the second heat exchange channel and the fluid inlet part of the first heat exchange channel;
Comprising a pump for pumping fluid disposed in front Stories second fluid flow path, and
The fluid is cooling water of the engine;
The second fluid flow path is connected to a cooling water flow path connected to the cooling water outlet of the second heat exchange flow path, and to an engine cylinder connected to the cooling water outlet of the connection cooling water flow path. Cylinder block flow path formed in the block, and downstream cooling connected to the cooling water outlet of the first heat exchange flow path and connected to the cooling water outlet of the flow path of the cylinder block A water flow path,
The discharge side of the pump is provided at the cooling water inlet of the flow path in the cylinder block,
A radiator flow path for connecting the downstream side of the cooling water flow path for connection and the upstream side of the downstream cooling water flow path and for allowing cooling water to flow into the radiator;
A thermostat is provided at a branch portion between the radiator flow path and the downstream-side cooling water flow path. The thermostat allows the cooling water to pass through the first heat exchange flow path until engine warm-up is completed. A urea water thawing device , wherein the cooling water from the cylinder block passage is caused to flow to a second fluid passage downstream of the thermostat so as to be heated .
前記選択的還元触媒と前記第1の熱交換流路との間の排気通路から分岐して形成された分岐排気通路と、
前記排気通路と前記分岐排気通路との分岐部に設けられて排気の流路を切り替える流路切替バルブと、をさらに備え、
前記流路切替バルブは、前記第1の熱交換流路で昇温された流体の温度が流体の沸騰を防ぐ第1の上限閾値以下の時は、排気の流路を前記第1の熱交換流路が設けられた排気通路にする一方、前記第1の熱交換流路で昇温された流体の温度が前記第1の上限閾値よりも高くなると、排気の流路を前記分岐排気通路に切り替える請求項1に記載の尿素水解凍装置。
A branched exhaust passage formed by branching from an exhaust passage between the selective reduction catalyst and the first heat exchange passage;
A flow path switching valve provided at a branch portion between the exhaust passage and the branch exhaust passage to switch an exhaust flow path,
When the temperature of the fluid raised in temperature in the first heat exchange channel is equal to or lower than a first upper threshold value that prevents boiling of the fluid, the channel switching valve causes the exhaust channel to pass through the first heat exchange. When the temperature of the fluid raised in temperature in the first heat exchange flow path becomes higher than the first upper limit threshold, the exhaust flow path is changed to the branch exhaust passage. The urea water thawing device according to claim 1 to be switched.
前記ポンプは、前記第2の熱交換流路に流入する流体の温度、もしくは前記尿素水タンク内の尿素水の温度が、尿素水の劣化を防ぐ第2の上限閾値よりも高くなると停止される請求項1又は2に記載の尿素水解凍装置。   The pump is stopped when the temperature of the fluid flowing into the second heat exchange channel or the temperature of the urea water in the urea water tank is higher than a second upper limit threshold value for preventing the urea water from deteriorating. The urea water thawing device according to claim 1 or 2. 前記第1の流体流路と前記シリンダブロックよりも流体上流側に位置する前記第2の流体流路とを接続して、冷却水の流路を前記第2の熱交換流路から迂回させるバイパス流路と、
冷却水の流路を前記第2の熱交換流路もしくは前記バイパス流路に切り替えるバイパスバルブと、をさらに備え、
前記バイパスバルブは、前記第2の熱交換流路に流入する冷却水の温度、もしくは前記尿素水タンク内の尿素水の温度が、前記第2の上限閾値よりも高くなると、冷却水の流路を前記バイパス流路に切り替える請求項3に記載の尿素水解凍装置。
A bypass that connects the first fluid flow path and the second fluid flow path positioned upstream of the cylinder block to bypass the cooling water flow path from the second heat exchange flow path. A flow path;
A bypass valve that switches the cooling water flow path to the second heat exchange flow path or the bypass flow path, and
When the temperature of the cooling water flowing into the second heat exchange channel or the temperature of the urea water in the urea water tank becomes higher than the second upper limit threshold, the bypass valve The urea water thawing device according to claim 3 , wherein the urea water thawing device is switched to the bypass flow path.
前記排気浄化システムは、前記尿素水タンクから前記インジェクタに尿素水を圧送する尿素水用ポンプを備え、
前記第2の熱交換流路は、前記尿素水タンクと前記尿素水用ポンプとに導入されている請求項1からの何れかに記載の尿素水解凍装置。
The exhaust purification system includes a urea water pump that pumps urea water from the urea water tank to the injector;
The urea water thawing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the second heat exchange channel is introduced into the urea water tank and the urea water pump.
前記ポンプは、電動式のポンプである請求項1からの何れかに記載の尿素水解凍装置。 The pump, urea water decompression device according to any one of claims 1-5 which is electrically driven pump.
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