KR101788456B1 - 내연기관의 요소수 공급 장치 및 요소수 공급 방법 - Google Patents

내연기관의 요소수 공급 장치 및 요소수 공급 방법 Download PDF

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다카히로 기요후지
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Abstract

내연기관 (1) 의 요소수 공급 장치 (200) 는, 요소수를 저류하는 탱크 (210) 와, 배기 통로 (28) 에 형성되고 배기에 요소수를 첨가하는 요소 첨가 밸브 (230) 와, 탱크 (210) 내의 요소수를 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급하는 요소수 통로 (240) 와, 요소수 통로 (240) 에 형성된 펌프 (220) 를 구비하고 있다. 전자 제어 유닛 (80) 은, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 요소수의 압력이 미리 정해진 소정압 이하이면서, 또한 탱크 (210) 내의 요소수량이 미리 정해진 임계값 이하일 때에는, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태라고 판정하여, 요소 첨가 밸브 (230) 내의 요소수를 탱크 (210) 로 흡입하여 되돌리는 복귀 제어를 실행한다.

Description

내연기관의 요소수 공급 장치 및 요소수 공급 방법{AQUEOUS UREA SOLUTION SUPPLY DEVICE AND AQUEOUS UREA SOLUTION SUPPLY METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 요소수 공급 장치 및 요소수 공급 방법에 관한 것이다.
내연기관의 배기에 포함되는 NOx 를 정화하는 방법으로서, 예를 들어 요소수를 이용하는 정화 방법이 알려져 있다. 이 정화 방법을 채용하는 내연기관에서는, 탱크에 요소수가 저류 (貯留) 되어 있고, 이 요소수를 분사하는 요소 첨가 밸브가 배기 통로에 형성되어 있다. 탱크에 저류된 요소수는 펌프에 의해서 요소 첨가 밸브로 압송되고, 그 요소 첨가 밸브로부터 배기를 향해 요소수가 첨가된다. 배기에 첨가된 요소수는, 배기열에 의해서 가수분해됨으로써 암모니아를 생성한다. 생성된 암모니아는, 배기 통로에 형성된 NOx 정화용의 촉매에 흡착되어 NOx 를 환원 정화할 때에 이용된다.
배기에 노출되는 것에 의해서 요소 첨가 밸브가 고온화됨으로써, 요소 첨가 밸브 내의 요소수가 고온화되는 경우가 있다. 이것에 의해, 고온화된 요소수에 의해서 요소 첨가 밸브가 부식되는 경우가 있다. 일본 공개특허공보 2014-222064호는, 요소 첨가 밸브를 냉각시키기 위해서 요소수를 배기에 첨가하는 냉각 첨가 (보호 분사) 를 실시하는 장치를 개시한다. 이 냉각 첨가에 의해서 요소 첨가 밸브로부터 요소수가 배기를 향해 첨가되면, 비교적 온도가 낮은 요소수가 탱크로부터 요소 첨가 밸브 안으로 새롭게 흘러 들어오기 때문에, 요소 첨가 밸브는 냉각된다.
요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없을 때에는, 그때까지 첨가하고 있던 요소수가 요소 첨가 밸브 내에 잔류하게 된다. 이 때문에, 잔류한 요소수가 배기에 의한 요소 첨가 밸브의 온도 상승에 의해서 고온화되어, 요소 첨가 밸브가 부식될 가능성이 있다.
본 발명은, 요소수에 의한 요소 첨가 밸브의 부식을 억제할 수 있는 내연기관의 요소수 공급 장치를 제공한다.
1. 배기 통로를 포함하는 내연기관의 요소수 공급 장치로서 :
요소수를 저류하는 탱크 ;
상기 배기 통로에 형성되고, 상기 내연기관의 배기에 상기 요소수를 첨가하도록 구성되는 요소 첨가 밸브 ;
상기 탱크 내의 상기 요소수를 상기 요소 첨가 밸브에 공급하는 요소수 통로 ;
상기 요소수 통로 에 형성되는 펌프 ; 및
복귀 제어를 실행하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함하고,
상기 복귀 제어는, 상기 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브에 공급되지 않은 상태라고 상기 전자 제어 유닛이 판정했을 때에, 상기 요소 첨가 밸브 내의 상기 요소수를 상기 탱크로 되돌리는 제어이다.
상기 구성에 의하면, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없을 때에는, 요소 첨가 밸브 내의 요소수가 탱크로 되돌아간다. 따라서, 요소 첨가에 의한 요소 첨가 밸브의 냉각 효과가 충분히 얻어지지 않은 상태일 때에, 요소 첨가 밸브 내에 요소수가 잔류하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 요소수에 의한 요소 첨가 밸브의 부식을 억제할 수 있게 된다.
2. 상기 1 에 있어서, 상기 요소 첨가 밸브에 공급되는 상기 요소수의 압력 (PN) 을 검출하도록 구성되는 압력 검출 장치 ; 및
상기 탱크 내의 요소수량을 검출하도록 구성되는 수량 검출 장치를 추가로 포함하고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 상기 요소수의 압력이 미리 정해진 소정압이하이면서, 또한 상기 수량 검출 장치에 의해 검출된 상기 요소수량이 미리 정해진 임계값이하일 때에는, 상기 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브에 공급되지 않은 상태라고 판정하도록 구성된다.
탱크 내의 요소수량이 적어지면, 요소수의 액면이 펌프의 흡입구에 가까워지게 되기 때문에, 펌프로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워진다. 이것에 의해 펌프로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브에 공급되는 요소수의 압력은 저하된다. 그래서, 상기 구성에 의하면, 요소 첨가 밸브에 공급되는 요소수의 압력이 미리 정해진 소정압 이하이면서, 또한 탱크 내의 요소수량이 미리 정해진 임계값 이하일 때에는, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태라고 판정하도록 하고 있다. 따라서, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태에 있음을 적절히 판정할 수 있다.
탱크 내의 요소수량이 충분한 양이었다고 해도, 요소수의 액면이 기울어짐으로써 펌프의 흡입구 근방에 있어서의 액면 높이가 낮아지면, 요소수의 액면이 펌프의 흡입구에 가까워지게 된다. 이 경우, 펌프로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워지고, 실제로 펌프로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없게 된다.
3. 상기 2 에 있어서, 상기 탱크 내의 상기 요소수의 액면의 경사 (AR) 를 검출하도록 구성되는 경사 검출부를 추가로 포함하고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 경사 검출부에 의해 검출된 상기 액면의 경사에 기초하여 상기 수량 검출 장치에 의해 검출되는 상기 요소수량을 보정하도록 구성된다.
상기 구성에 의하면, 액면의 경사에 기초하여 요소수량이 보정되기 때문에, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 탱크 내의 요소수는 극저온하에 있어서 동결되기 때문에, 탱크 내의 요소수를 가열하여 해동하는 히터를 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 탱크 내의 요소수량이 충분한 양이었다고 해도, 요소수가 동결되어 있고 일부의 요소수밖에 해동되어 있지 않은 상태에서는, 요소 첨가 밸브에 공급 가능한 요소수의 양이 적다. 그 때문에, 냉각용의 요소 첨가를 계속하고 있으면 해동된 요소수의 액면이 펌프의 흡입구에 가까워지게 되기 때문에, 펌프로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워지고, 실제로 펌프로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없게 된다. 여기서, 히터에 의해서 해동된 요소수의 양은, 히터에 의한 요소수의 해동 시간의 길이에 비례하여 많아진다.
4. 상기 2 에 있어서, 상기 탱크 내의 상기 요소수를 가열하여 해동하는 히터를 추가로 포함하고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 히터에 의한 상기 요소수의 해동 시간을 계측하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 해동 시간에 기초하여 상기 수량 검출 장치에 의해 검출되는 상기 요소수량을 보정하도록 구성된다.
상기 구성에 의하면, 해동된 요소수의 양에 비례하는 상기 해동 시간에 기초하여 요소수량이 보정되기 때문에, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다.
첨가 밸브에 공급되는 요소수의 압력이 저하되었을 때에는, 펌프의 회전 속도를 증가시킴으로써 요소수의 압력을 높이는 승압 제어를 실시하는 것에 의해, 저하된 요소수의 압력을 회복시킬 수 있다. 펌프가 공기를 빨아들이는 정도까지 탱크 내의 요소수량이 감소되어 있으면, 승압 제어를 반복 실시해도 요소수의 압력을 회복시키는 것은 불가능하다. 따라서, 그러한 승압 제어의 실행 횟수에 기초하여, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 판정하는 것도 가능하다.
5. 상기 1 에 있어서, 상기 요소 첨가 밸브에 공급되는 상기 요소수의 압력을 검출하도록 구성되는 압력 검출 장치를 추가로 포함하고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 상기 요소수의 압력이 미리 정해진 제 1 소정압 이하일 때에는 승압 제어를 반복 실행하고, 상기 승압 제어는 상기 펌프의 회전 속도를 증가시킴으로써 상기 요소수의 압력을 높이도록 제어하도록 구성되고,
상기 전자 제어 유닛은, 상기 승압 제어의 실행 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하고, 또한 상기 요소수의 압력이 제 2 소정압에 도달하지 않은 때에는, 상기 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태라고 판정하도록 구성되고,
상기 제 2 소정압은 상기 제 1 소정압보다 높다.
상기 구성에 의하면, 탱크 내의 요소수량을 참조하지 않고, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태에 있음을 적절히 판정할 수 있다. 또한, 탱크 내의 요소수량을 참조하지 않기 때문에, 요소수의 액면의 경사나 탱크 내에서의 요소수의 해동량을 고려하지 않아도, 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크로부터 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다.
6. 내연기관의 요소수 공급 방법으로서,
상기 내연기관은 배기 통로와 탱크와 요소 첨가 밸브와 요소수 통로와 펌프를 포함하고,
상기 탱크는 요소수를 저류하고, 상기 요소 첨가 밸브는 상기 배기 통로에 형성되며, 상기 내연기관의 배기에 상기 요소수를 첨가하도록 구성되고, 상기 요소수 통로는 상기 탱크 내의 상기 요소수를 상기 요소 첨가 밸브에 공급하고,상기 펌프는 상기 요소수 통로에 형성되고,
상기 요소수 공급 방법은 상기 요소 첨가 밸브의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브에 공급할 수 없는 상태라고 전자 제어 유닛이 판정했을 때에, 상기 요소 첨가 밸브 내의 상기 요소수를 상기 탱크로 되돌리는 것을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 제 1 실시형태에 있어서의 요소수 공급 장치를 구비한 내연기관의 구성을 나타내는 모식도.
도 2 는 상기 제 1 실시형태에 있어서의 부식 억제 처리의 순서를 나타내는 플로차트.
도 3 은 부식 억제 처리의 작용을 설명하는 타이밍차트.
도 4 는 부식 억제 처리의 작용을 설명하는 타이밍차트.
도 5 는 제 2 실시형태에 있어서의 부식 억제 처리의 순서를 나타내는 플로차트.
도 6 은 상기 제 1 실시형태의 변형예에 있어서의 부식 억제 처리의 순서를 나타내는 플로차트.
도 7 은 상기 제 1 실시형태의 변형예에 있어서의 부식 억제 처리의 순서를 나타내는 플로차트.
이하, 내연기관의 요소수 공급 장치를 구체화한 제 1 실시형태에 대해서, 도 1 ∼ 도 4 를 참조하여 설명한다.
도 1 에, 요소수 공급 장치가 적용된 내연기관 (1) 의 구성을 나타낸다. 본 실시형태의 내연기관 (1) 은 디젤 엔진이다. 본 실시형태의 내연기관 (1) 은 차량에 탑재된다. 내연기관 (1) 에는 복수의 기통 (#1 ∼ #4) 이 형성되어 있다. 실린더 헤드 (2) 에는 복수의 연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 가 각 기통 (#1 ∼ #4) 에 대응하여 장착되어 있다. 이들 연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 는 각 기통 (#1 ∼ #4) 의 연소실에 연료를 분사한다. 실린더 헤드 (2) 에는 신기를 기통 내에 도입하기 위한 흡기 포트와, 연소 가스를 기통 밖으로 배출하기 위한 배기 포트 (6a ∼ 6d) 가 각 기통 (#1 ∼ #4) 에 대응하여 형성되어 있다.
연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 는, 고압 연료를 축압하는 커먼 레일 (9) 에 접속되어 있다. 커먼 레일 (9) 은 서플라이 펌프 (10) 에 접속되어 있다. 서플라이 펌프 (10) 는 연료 탱크 내의 연료를 흡입함과 함께 커먼 레일 (9) 에 고압 연료를 공급한다. 커먼 레일 (9) 에 공급된 고압 연료는, 각 연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 의 밸브 개방시에 동 연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 로부터 기통 내로 분사된다.
흡기 포트에는 인테이크 매니폴드 (7) 가 접속되어 있다. 인테이크 매니폴드 (7) 는 흡기 통로 (3) 에 접속되어 있다. 이 흡기 통로 (3) 내에는 흡입 공기량을 조정하기 위한 흡기 스로틀 밸브 (16) 가 형성되어 있다.
배기 포트 (6a ∼ 6d) 에는 이그조스트 매니폴드 (8) 가 접속되어 있다. 이그조스트 매니폴드 (8) 는 배기 통로 (28) 에 접속되어 있다. 배기 통로 (28) 의 도중에는, 배기압을 이용하여 기통에 도입되는 흡입 공기를 과급하는 터보차저 (11) 가 형성되어 있다. 터보차저 (11) 의 흡기측 컴프레서와 흡기 스로틀 밸브 (16) 사이의 흡기 통로 (3) 에는 인터쿨러 (18) 가 형성되어 있다. 인터쿨러 (18) 에 의해서, 터보차저 (11) 의 과급에 의해 온도 상승한 흡입 공기의 냉각이 꾀해진다.
배기 통로 (28) 의 도중에 있어서, 터보차저 (11) 의 배기측 터빈의 하류에는, 배기를 정화하는 제 1 정화 부재 (30) 가 형성되어 있다. 제 1 정화 부재 (30) 의 내부에는, 배기의 흐름 방향에 대하여 직렬로 산화 촉매 (31) 및 필터 (32) 가 배치되어 있다.
산화 촉매 (31) 에는, 배기 중의 HC 를 산화 처리하는 촉매가 담지되어 있다. 필터 (32) 는 배기 중의 미립자 물질 (PM) 을 포집하는 부재로서, 다공질의 세라믹으로 구성되어 있다. 필터 (32) 에는, PM 의 산화를 촉진시키기 위한 촉매가 담지되어 있고, 배기 중의 PM 은, 필터 (32) 의 다공질 벽을 통과할 때에 포집된다.
이그조스트 매니폴드 (8) 의 집합부 근방에는, 산화 촉매 (31) 나 필터 (32) 에 첨가제로서 연료를 공급하기 위한 연료 첨가 밸브 (5) 가 형성되어 있다. 이 연료 첨가 밸브 (5) 는, 연료 공급관 (29) 을 통하여 상기 서플라이 펌프 (10) 에 접속되어 있다. 연료 첨가 밸브 (5) 의 배치 위치는, 배기계에 있어서 제 1 정화 부재 (30) 의 상류측이면 적절히 변경하는 것도 가능하다. 연료의 분사 시기를 조정하여 포스트 분사를 실시함으로써, 산화 촉매 (31) 나 필터 (32) 에 첨가제로서 연료를 공급해도 된다.
필터 (32) 에 포집된 PM 의 양이 소정치를 초과하면, 필터 (32) 의 재생 처리가 시작된다. 필터 (32) 의 재생 처리에서는, 연료 첨가 밸브 (5) 로부터는 이그조스트 매니폴드 (8) 내를 향해 연료가 분사된다. 연료 첨가 밸브 (5) 로부터 분사된 연료는, 산화 촉매 (31) 에 도달하면 연소된다. 이로써 배기 온도의 상승이 꾀해진다. 그리고, 산화 촉매 (31) 에 의해 승온된 배기가 필터 (32) 에 유입됨으로써, 필터 (32) 가 승온된다. 이로써 필터 (32) 에 퇴적된 PM 이 산화 처리되어 필터 (32) 의 재생이 꾀해진다.
배기 통로 (28) 의 도중에 있어서, 제 1 정화 부재 (30) 의 하류에는, 배기를 정화하는 제 2 정화 부재 (40) 가 형성되어 있다. 제 2 정화 부재 (40) 의 내부에는, 배기 중의 NOx 를 정화하는 촉매로서 선택 환원형 NOx 촉매 (이하, SCR 촉매라고 한다) (41) 가 배치되어 있다.
배기 통로 (28) 의 도중에 있어서, 제 2 정화 부재 (40) 의 하류에는, 배기를 정화하는 제 3 정화 부재 (50) 가 형성되어 있다. 제 3 정화 부재 (50) 의 내부에는, 배기 중의 암모니아를 정화하는 암모니아 산화 촉매 (51) 가 배치되어 있다.
내연기관 (1) 에는, 배기에 요소수를 첨가하는 요소수 공급 장치 (200) 가 형성되어 있다. 요소수 공급 장치 (200) 는, 요소수를 저류하는 탱크 (210), 배기 통로 (28) 내에 요소수를 분사 공급하는 요소 첨가 밸브 (230), 요소 첨가 밸브 (230) 와 탱크 (210) 를 접속하는 요소수 통로 (240), 요소수 통로 (240) 의 도중에 형성된 전동식 펌프 (220) 등으로 구성되어 있다.
요소수 공급 장치 (200) 에는, 동결된 요소수를 해동시키거나, 요소수의 동결을 억제하거나 하기 위한 히터가 형성되어 있다. 예를 들어 본 실시형태에서는, 탱크 (210), 요소수 통로 (240) 및 펌프 (220) 의 각각에 전기식 히터 (290) 가 형성되어 있다.
요소 첨가 밸브 (230) 는, 제 1 정화 부재 (30) 와 제 2 정화 부재 (40) 사이의 배기 통로 (28) 에 형성되어 있다. 요소 첨가 밸브 (230) 의 분사 구멍은 SCR 촉매 (41) 쪽으로 향해져 있다. 요소 첨가 밸브 (230) 가 개방되면, 요소수 통로 (240) 를 통해서 배기 통로 (28) 내에 요소수가 분사 공급된다.
요소 첨가 밸브 (230) 와 SCR 촉매 (41) 사이의 배기 통로 (28) 내에는, 분산판 (60) 이 형성되어 있다. 분산판 (60) 은, 요소 첨가 밸브 (230) 로부터 분사된 요소수를 SCR 촉매 (41) 의 상류에서 분산시킴으로써 요소수의 박무화 (霧化) 를 촉진한다.
요소 첨가 밸브 (230) 로부터 분사된 요소수는, 배기의 열에 의해서 가수분해되어 암모니아가 된다. 이 암모니아는 SCR 촉매 (41) 에 흡착된다. 그리고, SCR 촉매 (41) 에 흡착된 암모니아에 의해서 NOx 가 환원 정화된다.
내연기관 (1) 에는 추가로 배기 재순환 장치 (이하, EGR 장치라고 한다) 가 구비되어 있다. EGR 장치는, 배기의 일부를 흡입 공기에 도입함으로써 기통 내의 연소 온도를 저하시켜, NOx 의 발생량을 저감시키는 장치이다. EGR 장치는, EGR 통로 (13), EGR 밸브 (15), EGR 쿨러 (14) 등에 의해 구성되어 있다. EGR 통로 (13) 는 흡기 통로 (3) 와 이그조스트 매니폴드 (8) 를 연이어 통하게 한다. EGR 밸브 (15) 은 EGR 통로 (13) 에 형성된다. EGR 밸브 (15) 의 개방도가 조정됨으로써 배기 통로 (28) 로부터 흡기 통로 (3) 에 도입되는 배기 재순환량, 즉 EGR 양이 조량된다. EGR 쿨러 (14) 에 의해서 EGR 통로 (13) 안을 흐르는 배기의 온도가 저하된다.
내연기관 (1) 에는, 기관 운전 상태를 검출하기 위한 각종 센서가 장착되어 있다. 예를 들어, 에어 플로 미터 (19) 는 흡입 공기량 (GA) 을 검출한다. 스로틀 밸브 개방도 센서 (20) 는 흡기 스로틀 밸브 (16) 의 개방도를 검출한다. 크랭크각 센서 (21) 는 기관 회전 속도 (NE) 를 검출한다. 액셀러레이터 센서 (22) 는 엑셀 패달의 밞기량인 액셀러레이터 조작량 (ACCP) 을 검출한다. 외기온 센서 (23) 는, 외기 온도 (THout) 를 검출한다. 차속 센서 (24) 는 내연기관 (1) 이 탑재된 차량의 주행 속도인 차속 (SPD) 을 검출한다. 경사각 센서 (25) 는, 차량의 경사각 (AR) 을 검출하는 센서이다. 경사각 (AR) 은, 탱크 (210) 내의 요소수의 액면의 수평면으로부터의 경사를 나타낸다. 요소 첨가 밸브 (230) 근방의 요소수 통로 (240) 에 형성된 압력 검출 장치로서의 압력 센서 (260) 는, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 요소수의 압력인 요소수압 (PN) 을 검출한다. 탱크 (210) 에 형성된 온도 센서 (270) 는, 탱크 (210) 내의 요소수의 온도인 요소수 온도 (THn) 를 검출한다. 탱크 (210) 에 형성된 수량 검출 장치로서의 레벨 센서 (280) 는, 탱크 (210) 내에 저류되어 있는 요소수의 양인 요소수량 (RN) 을 검출한다.
산화 촉매 (31) 의 상류에 형성된 제 1 배기 온도 센서 (100) 는, 산화 촉매 (31) 에 유입되기 전의 배기 온도인 제 1 배기 온도 (TH1) 를 검출한다. 차압 센서 (110) 는, 필터 (32) 의 상류 및 하류의 배기압의 압력차인 차압 (ΔP) 을 검출한다. 제 1 정화 부재 (30) 와 제 2 정화 부재 (40) 사이의 배기 통로 (28) 에 있어서, 요소 첨가 밸브 (230) 의 상류에는 제 2 배기 온도 센서 (120) 및 제 1 NOx 센서 (130) 가 형성되어 있다. 제 2 배기 온도 센서 (120) 는, SCR 촉매 (41) 에 유입되기 전의 배기 온도인 제 2 배기 온도 (TH2) 를 검출한다. 제 1 NOx 센서 (130) 는, SCR 촉매 (41) 에 유입되기 전의 배기 중의 NOx 농도, 즉 SCR 촉매 (41) 로 정화되기 전의 배기 중의 NOx 농도인 제 1 NOx 농도 (N1) 를 검출한다. 제 1 NOx 농도 (N1) 는, 연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 에서 분사되는 연료 분사량, 연료의 분사 시기, 기관 회전 속도, 및 공연비에 관여하는 흡입 공기량 (GA) 등과 같은 기관 운전 상태에 관한 각종 값에 기초하여 추정하는 것도 가능하다.
제 3 정화 부재 (50) 의 하류의 배기 통로 (28) 에는, SCR 촉매 (41) 로 정화된 배기의 NOx 농도인 제 2 NOx 농도 (N2) 를 검출하는 제 2 NOx 센서 (140) 가 형성되어 있다. 이들 각종 센서 등의 출력은, 전자 제어 유닛 (80) 에 입력된다. 전자 제어 유닛 (80) 은, 중앙 처리 제어 장치 (CPU), 각종 프로그램이나 맵 등을 미리 기억한 판독 전용 메모리 (ROM), CPU 의 연산 결과 등을 일시 기억하는 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 타이머 카운터, 입력 인터페이스, 출력 인터페이스 등을 구비한 마이크로 컴퓨터를 중심으로 구성되어 있다.
전자 제어 유닛 (80) 은, 예를 들어 연료 분사 밸브 (4a ∼ 4d) 나 연료 첨가 밸브 (5) 의 연료 분사 제어, 서플라이 펌프 (10) 의 토출 압력 제어, 흡기 스로틀 밸브 (16) 를 개폐하는 액추에이터 (17) 의 구동량 제어, EGR 밸브 (15) 의 개방도 제어 등, 내연기관 (1) 의 각종 제어가 행해지도록 구성되어 있다. 상기 필터 (32) 에 포집된 PM 을 연소시키는 상기 재생 처리 등과 같은 각종 배기 정화 제어도, 같은 전자 제어 유닛 (80) 에 의해서 행해진다.
전자 제어 유닛 (80) 은, 배기 정화 제어의 하나로서, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 의한 요소수의 첨가 제어를 실시한다. 첨가 제어에서는, 내연기관 (1) 으로부터 배출되는 NOx 를 환원 처리하기 위해서 필요한 요소 첨가량 (QE) 이 기관 운전 상태 등에 기초하여 산출된다. 그리고, 산출된 요소 첨가량 (QE) 이 요소 첨가 밸브 (230) 로부터 분사되도록, 요소 첨가 밸브 (230) 의 밸브 개방 상태가 제어된다.
요소 첨가 밸브 (230) 의 선단은 배기에 노출되기 때문에, 열에 의한 해를 받는 경우가 있다. 요소 첨가 밸브 (230) 로부터 요소수를 분사하면, 비교적 온도가 낮은 요소수가 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 안으로 흘러 들어오기 때문에, 요소 첨가 밸브 (230) 가 냉각된다. 그래서, 전자 제어 유닛 (80) 은, 요소 첨가 밸브 (230) 로부터 요소수를 분사함으로써 요소 첨가 밸브 (230) 를 냉각하는 냉각 첨가를 실시한다. 이 냉각 첨가에서는, 배기 온도 (예를 들어 제 2 배기 온도 (TH2) 등), 배기 유량, 차속 (SPD), 요소수 온도 (THn) 등에 기초하여, 냉각 첨가에 필요한 요소수의 첨가량인 냉각 첨가량 (QEC) 이 산출된다. 배기 유량은, 예를 들어 흡입 공기량 (GA) 이나 기관 회전 속도 등에 기초하여 산출되는 추정치 등이다. 차속 (SPD) 은, 주행풍에 의한 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각 효과에 관여한다. 그리고, NOx 정화용의 상기 요소 첨가량 (QE) 이 냉각 첨가량 (QEC) 을 초과해 있는 경우에는, 요소 첨가량 (QE) 에 상당하는 양의 요소수가 요소 첨가 밸브 (230) 로부터 분사되도록, 요소 첨가 밸브 (230) 의 밸브 개방 상태가 제어된다. 한편, NOx 정화용의 상기 요소 첨가량 (QE) 이 냉각 첨가량 (QEC) 이하인 경우에는, 냉각 첨가량 (QEC) 에 상당하는 양의 요소수가 요소 첨가 밸브 (230) 로부터 분사되도록, 요소 첨가 밸브 (230) 의 밸브 개방 상태가 제어된다.
기관 운전이 정지되면 요소 첨가도 정지되지만, 요소 첨가 밸브 (230) 안이나 요소수 통로 (240) 안에 요소수가 잔류하고 있으면, 외기 온도가 낮을 때 등에는 그 잔류한 요소수가 동결하여, 팽창되는 경우가 있다. 그래서, 그러한 요소수의 동결 팽창으로 인한 요소 첨가 밸브 (230) 나 요소수 통로 (240) 의 파손을 방지하기 위해서, 전자 제어 유닛 (80) 은, 기관 정지 후에 요소 첨가 밸브 (230) 안이나 요소수 통로 (240) 내의 요소수를 탱크 (210) 로 되돌리는 복귀 제어를 실시한다. 복귀 제어에서는, 기관 운전 중의 요소 첨가시와는 반대 방향으로 펌프 (220) 가 구동됨과 함께 요소 첨가 밸브 (230) 가 밸브 개방 상태로 유지된다. 이러한 펌프 (220) 의 역회전 구동과 요소 첨가 밸브 (230) 의 밸브 개방 상태의 유지가 소정 시간 실행됨으로써, 요소 첨가 밸브 (230) 및 요소수 통로 (240) 를 채우고 있던 요소수는 탱크 (210) 로 되돌아간다.
기관 정지 후에 이러한 복귀 제어를 하면, 다음으로 기관 시동이 실시되어 요소 첨가를 시작할 때에는, 요소 첨가 밸브 (230) 및 요소수 통로 (240) 를 요소수로 채울 필요가 있다. 그래서, 전자 제어 유닛 (80) 은, 기관 시동 후이면서 NOx 정화용의 요소 첨가를 시작하기 전에, 요소 첨가 밸브 (230) 및 요소수 통로 (240) 가 요소수로 채워지도록 펌프 (220) 를 정회전 구동함과 함께 요소 첨가 밸브 (230) 를 개폐 구동하는 충전 제어를 실시한다. 그리고, 충전 제어가 완료되면, 전자 제어 유닛 (80) 은, 요소수압 (PN) 을 미리 정해진 규정압 근방의 압력까지 승압하는 승압 제어를 실행한다. 이 승압 제어에서는, 전자 제어 유닛 (80) 은, 요소 첨가 밸브 (230) 를 닫힌 상태로 유지함과 함께, 정회전 구동되고 있는 펌프 (220) 의 회전 속도를 소정 속도까지 증대시키는 처리를 소정 시간 실행한다. 그리고, 승압 제어가 완료되면, 전자 제어 유닛 (80) 은, 요소수압 (PN) 이 규정압으로 유지되도록 펌프 (220) 의 회전 속도를 피드백 제어하는 정압 제어를 시작한다. 그리고, 이러한 정압 제어가 시작되면, 요소수의 첨가 준비가 완료된다.
전자 제어 유닛 (80) 은, 요소수 온도 (THn) 가 소정의 온도보다 낮은 경우, 탱크 (210) 내의 요소수가 동결되어 있을 가능성이 높다고 판단하여, 히터 (290) 에 대해 통전을 실시함으로써 요소수를 해동시킨다. 그리고, 요소수 온도 (THn) 가 소정 온도 이상이 된 경우에는, 요소수의 해동이 완료되었다고 판단하여, 히터 (290) 에 대한 통전을 정지한다.
상기 서술한 냉각 첨가의 실행에 필요한 냉각 첨가량 (QEC) 에 상당하는 양의 요소수를 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태가 되면, 그 때까지 첨가하고 있던 요소수가 요소 첨가 밸브 (230) 내에 잔류하게 된다. 그 때문에, 그 잔류한 요소수가 배기에 의해서 고온화되어, 요소 첨가 밸브 (230) 가 부식될 우려가 있다.
전자 제어 유닛 (80) 은, 그러한 요소수에 의한 요소 첨가 밸브 (230) 의 부식을 억제하기 위해서, 도 2 에 나타내는 부식 억제 처리를 소정 주기마다 실행한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 처리가 시작되면, 첨가 준비가 완료되어 있는지 여부가 판정된다 (S100). 이 단계 S100 에서는, 전술한 바와 같이 충전 제어 및 승압 제어가 완료되어 있고, 정압 제어가 시작되어 있을 때에, 첨가 준비가 완료되었다고 판정된다. 그리고, 첨가 준비가 완료되어 있지 않을 때에는 (S100 : NO), 본 처리는 종료된다.
한편, 첨가 준비가 완료되었을 때에는 (S100 : YES), 상기 요소수압 (PN) 이 저하되었는지 여부가 판정된다 (S110). 이 단계 S110 에서는, 요소수압 (PN) 이 소정압 (PNTS) 이하일 때에 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정된다. 이 소정압 (PNTS) 에는, 상기 서술한 규정압보다 충분히 낮은 압력이 미리 설정되어 있다. 또, 요소수압 (PN) 이 소정압 (PNTS) 이하된 상태가 돌발적인 상태가 아니라, 어느 정도 계속된 상태인 것을 판정하기 위해서, 이 단계 S110 에서는, 요소수압 (PN) 이 소정압 (PNTS) 이하가 된 상태가 규정 기간 (TT) 이상 계속되어 있을 때에, 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정하는 것이 바람직하다. 덧붙이자면, 규정 기간 (TT) 에는, 요소수압 (PN) 이 소정압 (PNTS) 이하가 된 상태가 돌발적인 상태가 아니라, 어느 정도 계속된 상태인 것을 판정하기에 적합한 시간을 미리 설정해두면 된다. 그리고, 요소수압 (PN) 이 저하되지 않았다고 판정될 때에는 (S110 : NO), 본 처리는 종료된다.
한편, 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정될 때에는 (S110 : YES), 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 이하인지 여부가 판정된다 (S120). 임계값 (RNTS) 은, 요소수량 (RN) 이 이 임계값 (RNTS) 이하로 되어 있는 것에 기초하여, 현재의 요소수량 (RN) 이, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태로 되어 있는 것을 적확하게 판정할 수 있도록, 그 값의 크기는 설정되어 있다.
요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 이하일 때에는 (S120 : YES), 복귀 제어가 실행되고 (S130), 본 처리는 종료된다. 이 단계 S120 에 있어서의 복귀 제어는, 상기 서술한 복귀 제어와 같은 제어이다. 즉, 기관 운전 중의 요소 첨가시와는 반대 방향으로 펌프 (220) 가 구동됨과 함께 요소 첨가 밸브 (230) 가 밸브 개방 상태로 유지된다. 그리고, 이러한 펌프 (220) 의 역회전 구동과 요소 첨가 밸브 (230) 의 밸브 개방 상태의 유지가 미리 정해진 시간 동안 실행됨으로써, 요소 첨가 밸브 (230) 내에 잔류되어 있는 요소수나, 요소수 통로 (240) 내에 잔류되어 있는 요소수는 탱크 (210) 로 되돌아간다.
한편, 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 을 초과하고 있을 때에는 (S120 : NO), 승압 제어가 실행되고 (S140), 본 처리는 종료된다. 이 단계 S140 에 있어서의 승압 제어는, 상기 서술한 승압 제어와 동일하다. 즉, 요소 첨가 밸브 (230) 를 밸브 닫힘 상태로 유지함과 함께 펌프 (220) 를 정회전 구동한 상태로 펌프 회전 속도를 소정 속도까지 증대시키는 처리를 소정 시간 실행함으로써, 저하되어 있는 요소수압 (PN) 을 상기 규정압 근방의 압력까지 승압시킨다. 이 승압 제어가 완료되면, 상기 서술한 정압 제어가 시작된다.
다음으로, 상기 부식 억제 처리의 실행에 의해서 얻어지는 작용을 설명한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입에 의해, 규정압으로 유지되어 있던 요소수압 (PN) 이 저하되기 시작하여, 시각 t1 에 있어서 소정압 (PNTS) 이하가 되고, 요소수압 (PN) 이 소정압 (PNTS) 이하인 상태가 상기 규정 기간 (TT) 이상 계속되면 (시각 t2), 그 시점에서의 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 이하인지의 여부가 판정된다. 그리고, 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS)을 초과하고 있을 때에는, 승압 제어가 실행됨으로써 펌프 회전 속도는 소정 속도까지 증대된다. 그리고, 승압 제어가 소정 시간 실행되면, 요소수압 (PN) 은 규정압 근방까지 승압된다 (시각 t3).
이와 같이, 요소수압 (PN) 이 저하되었을 때의 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 을 초과하고 있는 경우에는, 탱크 (210) 내에 저류되어 있는 요소수의 양은, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 있을 정도로 충분히 저류된 상태로 되어 있다. 그 때문에, 요소수압 (PN) 의 저하는 일시적인 것으로, 상기 승압 제어를 실시함으로써, 요소수압 (PN) 은 상기 규정압까지 회복하게 된다.
한편, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입에 의해, 규정압으로 유지되어 있던 요소수압 (PN) 이 저하하기 시작하여, 시각 t1 에 있어서 소정압 (PNTS) 이하가 되고, 요소수압 (PN) 이 소정압 (PNTS) 이하인 상태가 상기 규정 기간 (TT) 이상 계속되면 (시각 t2), 그 시점에서의 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 이하인지의 여부가 판정된다. 그리고, 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 이하일 때에는, 복귀 제어가 실행됨으로써, 정회전하고 있던 펌프 (220) 는, 미리 정해진 펌프 회전 속도로 역회전된다 (시각 t3). 또, 정회전하고 있던 펌프 (220) 를 급격히 역회전시키면, 펌프 (220) 에 큰 부하가 가해져 버리기 때문에, 정회전하고 있던 펌프 (220) 를 일단 정지시킨 후에, 역회전을 시작시키도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 복귀 제어가 소정 시간 실행되면, 펌프 (220) 의 회전은 정지된다 (시각 t4).
이와 같이, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입에 의해서 요소수압 (PN) 이 저하되고 있고, 또한 요소수량 (RN) 이 임계값 (RNTS) 이하인 경우에는, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 요소수량 (RN) 의 부족에서 기인하는 것이다. 그리고, 탱크 (210) 내에 저류되어 있는 요소수의 양은, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없을 정도로 부족한 상태로 되어 있다. 그 때문에, 승압 제어는 실시하지 않고, 복귀 제어가 실시된다. 요컨대, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태로 되어 있어, 요소 첨가에 의한 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각 효과가 충분히 얻어지지 않는 상태일 때에는, 요소 첨가 밸브 (230) 내의 요소수가 탱크 (210) 로 되돌아간다. 따라서, 요소 첨가 밸브 (230) 내에 요소수가 잔류하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 요소 첨가 밸브 (230) 내에 잔류한 요소수가 배기에 의해서 고온화됨으로써, 요소 첨가 밸브 (230) 가 부식된다는 문제의 발생이 억제된다.
이상 설명한 본 실시형태에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(i) 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없다고 판정될 때에는, 요소 첨가 밸브 (230) 내의 요소수를 탱크 (210) 로 흡입하여 되돌리도록 하고 있다. 따라서, 요소 첨가에 의한 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각 효과가 충분히 얻어지지 않는 상태일 때에, 요소 첨가 밸브 (230) 내에 요소수가 잔류하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 요소수에 의한 요소 첨가 밸브 (230) 의 부식을 억제할 수 있다.
(ii) 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 이 적어지면, 요소수의 액면이 펌프 (220) 의 흡입구에 가까워지게 되기 때문에, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워진다. 그리고, 실제로 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 요소수의 압력은 저하된다. 그래서, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 요소수의 압력인 요소수압 (PN) 이 미리 정해진 소정압 (PNTS) 이하이고 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나고 있다고 판단할 수 있는 상태에 있어서 (S110 : YES), 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 이 미리 정해진 임계값 (RNTS) 이하일 때에는 (S120 : YES), 다음과 같이 판정하도록 하고 있다. 즉, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 요소수량 (RN) 의 부족에서 기인하는 것으로, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태라고 판정하고 있다. 따라서, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있음을 적절히 판정할 수 있게 된다.
다음으로, 내연기관의 요소수 공급 장치를 구체화한 제 2 실시형태에 대해서, 도 5 를 참조하여 설명한다.
탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 이 충분한 양이었다고 해도, 차량이 경사져 요소수의 액면이 기울어짐으로써, 펌프 (220) 의 흡입구 근방에 있어서의 요소수의 액면 높이가 낮아지면, 요소수의 액면이 펌프 (220) 의 흡입구에 가까워지게 된다. 그 때문에, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워지고, 실제로 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없게 된다.
탱크 (210) 내의 요소수는 극저온하에 있어서 동결되기 때문에, 탱크 (210) 내의 요소수를 가열하여 해동하는 히터 (290) 가 형성되어 있다. 여기서, 탱크 (210) 내의 요소수량이 충분한 양이었다고 해도, 요소수가 동결되어 있고 일부의 요소수밖에 해동되어 있지 않은 상태에서는, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급 가능한 요소수의 양이 적다. 그 때문에, 냉각 첨가를 계속하고 있으면 비교적 빠른 시기에 해동된 요소수의 액면이 펌프 (220) 의 흡입구에 가까워지게 된다. 그 때문에, 이 경우에도, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워지고, 실제로 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급하는 것이 어려워진다.
이러한 이유에 의해, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 판정할 때에, 요소수량 (RN) 을 참조하는 경우에는, 그러한 액면의 경사나 요소수의 해동량을 고려하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 점을 고려하는 경우에는, 액면의 경사나 요소수의 해동량에 따라서 요소수량 (RN) 을 보정할 필요가 있기 때문에, 제어가 복잡화되거나, 보정에 사용하는 보정치를 구하기 위해 많은 적합 공수 (工數) 가 필요해진다고 하는 문제가 있다.
한편, 상기 서술한 바와 같이, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 요소수의 압력이 저하되었을 때에는, 펌프 (220) 의 회전 속도를 증가시키는 것에 의해 요소수의 압력을 높이는 승압 제어를 실시함으로써, 저하된 요소수의 압력을 회복시킬 수 있다. 여기서, 펌프 (220) 가 공기를 빨아들이는 정도까지 탱크 (210) 내의 요소수량이 감소되어 있으면, 승압 제어를 반복 실시해도 요소수의 압력을 회복시키는 것은 불가능하다. 따라서, 그러한 승압 제어의 실행 횟수에 기초하여, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 판정하는 것도 가능하다.
그래서, 본 실시형태에서는, 요소수량 (RN) 이 아니라, 승압 제어의 실행 횟수를 이용하여 상기 부식 억제 처리를 실시하도록 하고 있다. 이하, 제 1 실시형태와의 상이점을 중심으로 하여, 본 실시형태의 부식 억제 처리를 설명한다.
도 5 에, 본 실시형태의 부식 억제 처리의 순서를 나타낸다. 또, 도 5 에 있어서, 제 1 실시형태에서 설명한 부식 억제 처리의 처리 단계와 실질적으로 동일한 처리 단계에 대해서는, 동일한 단계 번호를 붙이고 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 처리가 시작되고, 단계 S100 에서 첨가 준비가 완료되었다고 판정될 때에는 (S100 : YES), 요소수압 (PN) 이 저하되었는지 여부가 판정된다 (S110). 이 단계 S110 에서는, 요소수압 (PN) 이 제 1 소정압 (PNTS1) 이하일 때에 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정된다. 또, 제 1 소정압 (PNTS1) 은, 제 1 실시형태에서 설명한 소정압 (PNTS) 과 같은 값이 설정되어 있다. 또, 요소수압 (PN) 이 제 1 소정압 (PNTS1) 이하가 된 상태가 돌발적인 상태가 아니라 어느 정도 계속된 상태인 것을 판정하기 위해, 이 단계 S110 에서도, 요소수압 (PN) 이 제 1 소정압 (PNTS1) 이하가 된 상태가 상기 규정 기간 (TT) 이상 계속되고 있을 때에, 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정하는 것이 바람직하다.
그리고, 단계 S110 에서 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정될 때에는 (S110 : YES), 카운터 (K) 가 카운터 판정치 (KTS) 를 초과하고 있는지 여부가 판정된다 (S120). 이 카운터 (K) 는, 승압 제어의 실행 횟수를 나타내는 값이다. 또한, 카운터 판정치 (KTS) 로는, 카운터 (K) 가 이 카운터 판정치 (KTS) 를 초과하고 있는 것에 기초하여, 승압 제어를 복수 회 실시해도, 저하된 요소수압 (PN) 을 회복시킬 수 없는 상태로 되어 있는 것을 적확하게 판정할 수 있도록, 그 값의 크기가 설정되어 있다.
그리고, 카운터 (K) 가 카운터 판정치 (KTS) 를 초과하고 있을 때에는 (S120 : YES), 카운터 판정치 (KTS) 의 값의 분량만큼 승압 제어를 반복 실시하더라도, 저하된 요소수압 (PN) 을 회복시킬 수 없는 상태로 되어 있다. 그 때문에, 이와 같이 요소수압 (PN) 을 회복시킬 수 없는 상태는, 펌프 (220) 가 공기를 빨아들이는 정도까지 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 이 감소하고 있기 때문이라고 추측할 수 있다. 그리고, 이와 같이 추측할 수 있는 경우에는, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있다고 판단할 수 있다. 그래서, 제 1 실시형태와 동일하게 복귀 제어가 실행된다 (S130). 그리고, 카운터 (K) 가 「0」 으로 리셋되고 (S240), 본 처리는 종료된다.
한편, 카운터 (K) 가 카운터 판정치 (KTS) 이하일 때에는 (S120 : NO), 상기 서술한 승압 제어가 1 회 실시되고 (S210), 카운터 (K) 의 갱신이 이루어진다 (S220). 단계 S220 에서는, 현재의 카운터 (K) 의 값에 「1」이 가산됨으로써, 카운터 (K) 의 갱신이 이루어진진다.
다음으로, 요소수압 (PN) 이 회복되었는지 여부가 판정된다 (S230). 이 단계 S230 에서는, 단계 S210 에서의 승압 제어의 실행에 의해서 요소수압 (PN) 이 상기 제 1 소정압 (PNTS1) 보다 높은 압력으로 설정된 제 2 소정압 (PNTS2), 보다 바람직하게는 상기 규정압 근방의 압력으로 설정된 제 2 소정압 (PNTS2) 에 도달되어 있을 때에는, 요소수압 (PN) 이 회복되었다고 판정된다.
그리고, 요소수압 (PN) 이 회복되었다고 판정될 때에는 (S230 : YES), 카운터 (K) 가 「0」으로 리셋되고 (S240), 본 처리는 종료된다. 또, 단계 S210 에서의 승압 제어의 실행에 의해서 요소수압 (PN) 이 회복되었다고 판정될 때에는, 상기 서술한 정압 제어가 시작된다.
한편, 요소수압 (PN) 이 회복되어 있지 않다고 판정될 때에는 (S230 : NO), 상기 단계 S200 이후의 처리가 실행됨으로써, 카운터 (K) 가 카운터 판정치 (KTS) 를 초과할 때까지, 또는 카운터 (K) 가 카운터 판정치 (KTS) 이하이면서 요소수압 (PN) 이 회복될 때까지 승압 제어는 반복 실행된다.
이상 설명한 본 실시형태에 의하면, 상기 (i) 의 효과에 더하여 다음의 작용 효과를 얻을 수 있다. (iii) 요소수압 (PN) 이 제 1 소정압 (PNTS1) 이하일 때에는, 펌프 (220) 의 회전 속도를 증가시킴으로써 요소수압 (PN) 을 높이는 승압 제어를 반복 실행한다. 그리고, 승압 제어의 실행 횟수를 나타내는 카운터 (K) 가 카운터 판정치 (KTS) 를 초과해도, 요소수압 (PN) 이 제 1 소정압 (PNTS1) 보다 높은 압력으로 설정된 제 2 소정압 (PNTS2) 에 도달하지 못하고, 요소수압 (PN) 을 회복시킬 수 없을 때에는, 다음과 같이 판정하도록 되어 있다. 즉 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태라고 판정하도록 되어 있다.
따라서, 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 을 참조하지 않고, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있음을 적절히 판정할 수 있다.
또한, 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 을 참조하지 않기 때문에, 요소수의 액면의 경사나 탱크 (210) 내에서의 요소수의 해동량을 고려하지 않아도, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있음을 적절히 판정할 수 있게 된다.
또, 상기 각 실시형태는 이하와 같이 변경하여 실시할 수 있다. 전술한 바와 같이, 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 이 충분한 양이었다고 해도, 차량이 경사져 요소수의 액면이 기울어짐으로써, 펌프 (220) 의 흡입구 근방에 있어서의 요소수의 액면 높이가 낮아지면, 요소수의 액면이 펌프 (220) 의 흡입구에 가까워지게 된다. 그 때문에, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워지고, 실제로 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없게 된다.
그래서, 상기 제 1 실시형태에서 설명한 부식 억제 처리를 실행하는 경우에는, 레벨 센서 (280) 에 의해 검출된 요소수량 (RN) 을, 경사각 센서 (25) 에 의해 검출된 경사각 (AR) 에 기초하여 보정하도록 해도 된다. 이 변형예에 있어서의 부식 억제 처리의 순서의 일례를 도 6 에 나타낸다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에서 설명한 부식 억제 처리의 단계 S110 에서, 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정될 때에는 (S110 : YES), 전자 제어 유닛 (80) 은 경사각 (AR) 을 취득한다 (S300). 그리고, 취득한 경사각 (AR) 에 기초하여 요소수량 (RN) 을 보정한다 (S310). 이 단계 S310 에서는, 예를 들어 수평 방향에 대하여 경사각 (AR) 이 커질수록 펌프 (220) 의 흡입구로부터 액면까지의 높이가 낮아지는 경우에는, 경사각 (AR) 이 커질수록 보정 후의 요소수량 (RN) 이 적어지도록, 요소수량 (RN) 을 보정한다.
다음으로, 경사각 (AR) 에 기초하여 보정된 보정 후의 요소수량 (RN) 이 상기 임계값 (RNTS) 이하인지의 여부를 판정한다 (S320). 그리고, 보정 후의 요소수량 (RN) 이 상기 임계값 (RNTS) 이하일 때에는 (S320 : YES), 상기 단계 S130과 동일하게, 상기 서술한 복귀 제어를 실행한다. 한편, 보정 후의 요소수량 (RN) 이 상기 임계값 (RNTS) 을 초과하고 있을 때에는 (S320 : NO), 상기 단계 S140 과 동일하게, 상기 서술한 승압 제어를 실행한다.
이러한 변형예에 의하면, 요소수의 액면의 경사에 기초하여 요소수량 (RN) 이 보정되기 때문에, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다.
또, 차량의 가속도에 의해서도 요소수의 액면은 이울어지기 때문에, 예를 들어 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서를 형성한다. 그리고, 가속도 센서에 의해 검출된 차량의 가속도가 클 때일수록, 요소수의 액면의 경사가 크다고 추정한다. 그리고, 상기 경사각 (AR) 과 동일하게, 그 추정된 액면의 경사의 크기에 기초하여 요소수량 (RN) 을 보정해도 된다.
전술한 바와 같이, 탱크 (210) 내의 요소수량이 충분한 양이었다고 해도, 요소수가 동결되어 있고 일부의 요소수밖에 해동되어 있지 않은 상태에서는, 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급 가능한 요소수의 양이 적다. 그 때문에, 냉각 첨가를 계속하고 있으면 비교적 빠른 시기에 해동된 요소수의 액면이 펌프 (220) 의 흡입구에 가까워지게 된다. 그 때문에, 이 경우에도, 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나기 쉬워지고, 실제로 펌프 (220) 로의 공기의 혼입이 일어나면, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없게 된다.
여기서, 히터 (290) 에 의해서 해동된 요소수의 양은, 히터 (290) 의 통전 시간, 요컨대 요소수의 해동 시간의 길이에 비례하여 많아진다. 그래서, 상기 제 1 실시형태에서 설명한 부식 억제 처리를 실행하는 경우, 계측부로서의 전자 제어 유닛 (80) 은, 히터 (290) 에 의한 요소수의 해동 시간 (UFT) 을 계측한다. 보다 상세하게는, 히터 (290) 에 통전을 시작하고 나서 현재까지의 통전 시간을 계측한다. 그리고, 탱크 (210) 내의 요소수가 동결되어 있을 가능성이 높다고 판단했을 때에 레벨 센서 (280) 에 의해 검출되어 있던 요소수량 (RN), 바꾸어 말하면 히터 (290) 에 의한 요소수의 해동이 시작된 시점에서 레벨 센서 (280) 에 의해 검출되어 있던 요소수량 (RN) 을 해동 시간 (UFT) 에 기초하여 보정하도록 해도 된다. 이 변형예에 있어서의 부식 억제 처리의 순서의 일례를 도 7 에 나타낸다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에서 설명한 부식 억제 처리의 단계 S110 에서 요소수압 (PN) 이 저하되었다고 판정될 때에는 (S110 : YES), 히터 (290) 에 대한 통전이 실시되고 있는지 여부를 판정한다 (S400). 그리고, 히터 (290) 에 대한 통전이 실시되고 있지 않을 때에는 (S400 : NO), 제 1 실시형태에서 설명한 단계 S120 이후의 처리를 실행한다.
한편, 히터 (290) 에 대한 통전이 실시되고 있을 때에는 (S400 : YES), 현재, 요소수의 해동이 실시되고 있기 때문에, 해동 시간 (UFT) 의 계측이 실시되고 있다. 그래서, 해동 시작시에 있어서의 요소수량 (RN) 을 해동 시간 (UFT) 에 기초하여 보정함으로써, 해동된 요소수의 양을 산출한다 (S410). 이 단계 S410에 있어서의 요소수량 (RN) 의 보정은, 예를 들어 이하와 같이 하여 실시된다.
즉, 히터 (290) 에 의한 요소수의 해동이 시작된 시점에서는, 탱크 (210) 내의 요소수가 모두 동결되어 있는 것으로 가정하고, 요소수의 해동 개시시에 있어서 레벨 센서 (280) 에 의해 검출된 요소수량 (RN) 을 기억해 둔다. 그리고, 그 기억한 요소수량 (RN) 에 대하여 승산되는 값으로서 해동 시간 (UFT) 에 기초하여 설정되는 보정치를 산출한다. 예를 들어, 이 보정치는 「0」 이상 「1」이하의 범위 내에서 가변 설정되는 값으로, 해동 시간 (UFT) 이 「0」일 때에는 보정치로서 「0」이 설정된다. 그리고, 해동 시간 (UFT) 이 길어짐에 따라서 이 보정치는 서서히 커져 간다. 이러한 보정에 의해, 해동 시간 (UFT) 이 짧을 때일수록 보정 후의 요소수량 (RN) 은 적어져, 해동 시간 (UFT) 에 따라 요소수량 (RN) 은 감량 보정된다. 또, 이러한 요소수량 (RN) 의 보정 방법은 일례이며, 해동 시간 (UFT) 에 따른 요소수의 해동량을 적절히 산출할 수 있는 것이면, 다른 방법으로 해동 시간 (UFT) 에 기초한 요소수량 (RN) 의 보정을 실시해도 된다.
다음으로, 해동 시간 (UFT) 에 기초하여 보정된 보정 후의 요소수량 (RN), 요컨대 현 상황에서의 요소수의 해동량이 상기 임계값 (RNTS) 이하인지 여부를 판정한다 (S420). 그리고, 보정 후의 요소수량 (RN) 이 상기 임계값 (RNTS) 이하일 때에는 (S420 : YES), 상기 단계 S130 과 동일하게, 상기 서술한 복귀 제어를 실행한다. 한편, 보정 후의 요소수량 (RN) 이 상기 임계값 (RNTS) 을 초과하고 있을 때에는 (S420 : NO), 상기 단계 S140 과 동일하게, 상기 서술한 승압 제어를 실행한다.
이러한 변형예에 의하면, 해동된 요소수의 양에 비례하는 상기 해동 시간 (UFT) 에 기초하여 요소수량 (RN) 이 보정되기 때문에, 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 요소수의 첨가량을 탱크 (210) 로부터 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태에 있는지 여부를 높은 정밀도로 판정할 수 있다.
산화 촉매 (31), 필터 (32), SCR 촉매 (41), 및 암모니아 산화 촉매 (51) 의 배치 수는 적절히 변경할 수 있다. 배기 온도 센서나 NOx 센서의 배치 수는 적절히 변경할 수 있다.

Claims (6)

  1. 배기 통로 (28) 을 포함하는 내연기관 (1) 의 요소수 공급 장치 (200) 로서 :
    요소수를 저류하는 탱크 (210) ;
    상기 배기 통로 (28) 에 형성되고, 상기 내연기관 (1) 의 배기에 상기 요소수를 첨가하도록 구성되는 요소 첨가 밸브 (230) ;
    상기 탱크 (210) 내의 상기 요소수를 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급하는 요소수 통로 (240) ;
    상기 요소수 통로 (240) 에 형성되는 펌프 (220) ; 및
    복귀 제어를 실행하도록 구성된 전자 제어 유닛 (80) 을 포함하고,
    상기 복귀 제어는, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되지 않은 상태라고 상기 전자 제어 유닛 (80) 이 판정했을 때에, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 내의 상기 요소수를 상기 탱크 (210) 로 되돌리는 제어이고,
    상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 상기 요소수의 압력 (PN) 을 검출하도록 구성되는 압력 검출 장치 (260) ; 및
    상기 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 을 검출하도록 구성되는 수량 검출 장치 (280) 를 추가로 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛 (80) 은, 상기 압력 검출 장치 (260) 에 의해 검출된 상기 요소수의 압력이 미리 정해진 소정압 (PNTS) 이하이면서, 또한 상기 수량 검출 장치 (280) 에 의해 검출된 상기 요소수량이 미리 정해진 임계값 (RNTS) 이하일 때에는, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크 (210) 로부터 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되지 않은 상태라고 판정하도록 구성되는, 요소수 공급 장치 (200).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 (210) 내의 상기 요소수의 액면의 경사 (AR) 를 검출하도록 구성되는 경사 검출부 (25) 를 추가로 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛 (80) 은, 상기 경사 검출부 (25) 에 의해 검출된 상기 액면의 경사 (AR) 에 기초하여 상기 수량 검출 장치 (280) 에 의해 검출되는 상기 요소수량을 보정하도록 구성되는, 요소수 공급 장치 (200).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 내의 상기 요소수를 가열하여 해동하는 히터 (290) 를 추가로 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛 (80) 은, 상기 히터 (290) 에 의한 상기 요소수의 해동 시간 (UFT) 을 계측하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (80) 은, 상기 해동 시간 (UFT) 에 기초하여 상기 수량 검출 장치 (280) 에 의해 검출되는 상기 요소수량을 보정하도록 구성되는, 요소수 공급 장치 (200).
  5. 배기 통로 (28) 을 포함하는 내연기관 (1) 의 요소수 공급 장치 (200) 로서 :
    요소수를 저류하는 탱크 (210) ;
    상기 배기 통로 (28) 에 형성되고, 상기 내연기관 (1) 의 배기에 상기 요소수를 첨가하도록 구성되는 요소 첨가 밸브 (230) ;
    상기 탱크 (210) 내의 상기 요소수를 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급하는 요소수 통로 (240) ;
    상기 요소수 통로 (240) 에 형성되는 펌프 (220) ; 및
    복귀 제어를 실행하도록 구성된 전자 제어 유닛 (80) 을 포함하고,
    상기 복귀 제어는, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되지 않은 상태라고 상기 전자 제어 유닛 (80) 이 판정했을 때에, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 내의 상기 요소수를 상기 탱크 (210) 로 되돌리는 제어이고,
    상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 상기 요소수의 압력을 검출하도록 구성되는 압력 검출 장치 (260) 를 추가로 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛 (80) 은, 상기 압력 검출 장치 (260) 에 의해 검출된 상기 요소수의 압력이 미리 정해진 제 1 소정압 이하일 때에는 승압 제어를 반복 실행하고, 상기 승압 제어는 상기 펌프 (220) 의 회전 속도를 증가시킴으로써 상기 요소수의 압력을 높이도록 제어하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (80) 은, 상기 승압 제어의 실행 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하고, 또한 상기 요소수의 압력이 제 2 소정압에 도달하지 않은 때에는, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크 (210) 로부터 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태라고 판정하도록 구성되고,
    상기 제 2 소정압은 상기 제 1 소정압보다 높은, 요소수 공급 장치 (200).
  6. 내연기관 (1) 의 요소수 공급 방법으로서,
    상기 내연기관 (1) 은 배기 통로 (28) 와 탱크 (210) 와 요소 첨가 밸브 (230) 와 요소수 통로 (240) 와 펌프 (220) 를 포함하고,
    상기 탱크 (210) 는 요소수를 저류하고, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 는 상기 배기 통로 (28) 에 형성되며, 상기 내연기관 (1) 의 배기에 상기 요소수를 첨가하도록 구성되고, 상기 요소수 통로 (240) 는 상기 탱크 (210) 내의 상기 요소수를 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급하고,상기 펌프 (220) 는 상기 요소수 통로 (240) 에 형성되고,
    상기 요소수 공급 방법은 상기 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크로부터 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급할 수 없는 상태라고 전자 제어 유닛 (80) 이 판정했을 때에, 상기 요소 첨가 밸브 (230) 내의 상기 요소수를 상기 탱크 (210) 로 되돌리는 것을 포함하고,
    상기 내연기관 (1) 은 압력 검출 장치 (260) 와 수량 검출 장치 (280) 를 추가로 포함하고,
    상기 압력 검출 장치 (260) 는 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되는 상기 요소수의 압력 (PN) 을 검출하도록 구성되고, 상기 수량 검출 장치 (280) 는 상기 탱크 (210) 내의 요소수량 (RN) 을 검출하도록 구성되고,
    상기 요소수 공급 방법은 상기 압력 검출 장치 (260) 에 의해 검출된 상기 요소수의 압력이 미리 정해진 소정압 (PNTS) 이하이면서, 또한 상기 수량 검출 장치 (280) 에 의해 검출된 상기 요소수량이 미리 정해진 임계값 (RNTS) 이하일 때, 상기 전자 제어 유닛 (80) 이 상기 요소 첨가 밸브 (230) 의 냉각에 필요한 상기 요소수의 첨가량을 상기 탱크 (210) 로부터 상기 요소 첨가 밸브 (230) 에 공급되지 않은 상태라고 판정하도록 구성되는, 요소수 공급 방법.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6225638B2 (ja) * 2013-10-25 2017-11-08 いすゞ自動車株式会社 Ｓｃｒシステム、ｓｃｒセンサ、およびレベルセンサ
JP6729291B2 (ja) * 2016-10-25 2020-07-22 いすゞ自動車株式会社 尿素水供給システム及びその制御方法
US20220040638A1 (en) * 2018-09-29 2022-02-10 Weichai Power Co., Ltd. Urea tank for scr aftertreatment system, and tank cover thereof
JP7103148B2 (ja) * 2018-10-15 2022-07-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関システム
JP7099400B2 (ja) * 2019-04-25 2022-07-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP7493347B2 (ja) * 2020-02-12 2024-05-31 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 熱膨張性、且つ熱硬化性の接着シート
FR3108263B1 (fr) * 2020-03-18 2022-02-11 Vitesco Technologies Procédé d’entretien d’un dispositif de filtration d’un systeme d’extraction d’un liquide d’un reservoir d’un vehicule automobile
EP4170138A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-26 Volvo Truck Corporation A method for controlling the operation of an engine system in a vehicle upon engine start

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015075003A (ja) * 2013-10-07 2015-04-20 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関の排気浄化装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3945291B2 (ja) 2002-04-04 2007-07-18 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関のＮＯｘ浄化装置
JP4775200B2 (ja) * 2006-09-15 2011-09-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP5071341B2 (ja) 2008-10-17 2012-11-14 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
FR2958681B1 (fr) 2010-04-13 2012-05-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Strategie de pilotage de phase de purge sur systeme de reduction catalytique selective
US8661785B2 (en) * 2011-04-15 2014-03-04 Ford Global Technologies, Llc System and method for liquid reductant injection
JP5609924B2 (ja) * 2012-07-02 2014-10-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5708584B2 (ja) * 2012-07-12 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9222388B2 (en) * 2013-02-28 2015-12-29 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Urea common rail
JP6202600B2 (ja) * 2013-05-14 2017-09-27 ボッシュ株式会社 制御装置、内燃機関の排気浄化装置、及び排気浄化装置の制御方法
US9708959B2 (en) * 2013-07-11 2017-07-18 Ford Global Technologies, Llc Filtering method for intermittent ultrasonic level sensors

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015075003A (ja) * 2013-10-07 2015-04-20 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関の排気浄化装置

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