WO2010035355A1 - 還元剤添加装置及びその制御方法 - Google Patents

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WO2010035355A1
WO2010035355A1 PCT/JP2008/072740 JP2008072740W WO2010035355A1 WO 2010035355 A1 WO2010035355 A1 WO 2010035355A1 JP 2008072740 W JP2008072740 W JP 2008072740W WO 2010035355 A1 WO2010035355 A1 WO 2010035355A1
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reducing agent
unit
temperature sensor
sensor
heater
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昌泰 永田
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ボッシュ株式会社
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2610/10—Adding substances to exhaust gases the substance being heated, e.g. by heating tank or supply line of the added substance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a reducing agent addition apparatus for adding a reducing agent to an exhaust passage of an internal combustion engine and a control method therefor, and in particular, includes a reducing agent pumping unit that supplies the reducing agent to a reducing agent addition unit, and starts the internal combustion engine.
  • the present invention relates to a reducing agent addition apparatus that performs thawing of a reducing agent frozen in a reducing agent pumping unit by a heating means and a control method thereof.
  • the exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine contains nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NO x ”) that may affect the environment.
  • NO x nitrogen oxides
  • a reducing agent such as an aqueous urea solution is injected and supplied to the upstream side of the catalyst disposed in the exhaust passage to reduce NO x in the exhaust gas in the catalyst.
  • an exhaust emission control device There is known an exhaust emission control device.
  • Such an exhaust purification device is provided with a reducing agent addition device for adding a reducing agent in the exhaust passage.
  • a reducing agent addition apparatus when an aqueous urea solution is used as the reducing agent, there is a possibility that the reducing agent supply system is provided with a heating means because the reducing agent may freeze when it is cold.
  • a heating wire 309 is disposed over the entire or main part of the liquid reducing agent storage tank 307 and the supply pipe system, and a heat insulating material enveloping layer 317 is provided on the heating wire 309, and further stored as necessary.
  • a heating wire heating means 310 is also provided in the tank 307, and the heating wires 309 and 310 are energized from the outside according to the reducing agent temperature and / or the outside air temperature in the storage tank 307, and the energization is cut off to prevent liquid from flowing.
  • An exhaust emission control device that maintains an appropriate temperature range that prevents freezing of the reducing agent is disclosed (see Patent Document 1).
  • energization / non-energization of the heating wire is controlled based on temperature information of any one of the reducing agent temperature and the outside air temperature in the storage tank.
  • the temperature in the reducing agent pumping unit cannot be detected accurately. Therefore, the operation control of the heating wire for preventing freezing or thawing of the reducing agent present in the reducing agent pumping unit cannot be performed accurately.
  • the heating wire since the temperature of the heating wire cannot be grasped depending on the reducing agent temperature or the outside air temperature in the storage tank, the heating wire exceeds the heat-resistant temperature, and the heating wire may be broken.
  • an object of the present invention is to prevent the freezing of the reducing agent in the reducing agent pumping unit or to control the thaw of the frozen reducing agent while preventing a failure due to overheating of the heating means provided in the reducing agent pumping unit. It is an object of the present invention to provide a reducing agent addition apparatus and a control method thereof that can be performed accurately.
  • the reducing agent addition apparatus that includes the reducing agent pumping unit that supplies the reducing agent in the storage tank to the reducing agent addition unit, and that adds the reducing agent from the reducing agent addition unit into the exhaust passage of the internal combustion engine, Heating means for preventing the reducing agent from freezing or thawing the reducing agent in the reducing agent pumping unit, a module temperature sensor used for estimating the temperature in the reducing agent pumping unit, and a heater temperature used for estimating the temperature of the heating unit And a control unit that controls the operation of the heating unit so that the heating unit does not exceed the heat-resistant temperature based on the sensor value of the module temperature sensor and the sensor value of the heater temperature sensor when the reducing agent is frozen.
  • the reducing agent addition apparatus characterized by the above is provided, and the above-described problems can be solved.
  • control unit detects the sensor value of the heater temperature sensor and the sensor value of the module temperature sensor at different times.
  • control unit stops detecting the sensor value of the heater temperature sensor and the sensor value of the module temperature sensor when the reducing agent is thawed, and the reducing agent pumping unit. It is preferable to perform supply control of the reducing agent.
  • the reducing agent pumping unit is a pump unit including a pump for pumping the reducing agent.
  • the reducing agent is provided with a reducing agent pumping unit that supplies the reducing agent in the storage tank to the reducing agent addition unit, and the reducing agent is added from the reducing agent addition unit to the exhaust passage of the internal combustion engine.
  • the heating means is provided in the reducing agent pumping unit and defrosts the reducing agent in the reducing agent pumping unit.
  • the sensor value of the heater temperature sensor used for temperature estimation of the sensor and the sensor value of the module temperature sensor used for temperature estimation of the reducing agent pumping unit are detected, and it is estimated that the reducing agent in the reducing agent pumping unit is frozen.
  • the control method of the reducing agent addition apparatus is characterized in that when the heating means is operated, the operation of the heating means is controlled so that the heating means does not exceed the heat resistance temperature.
  • the reducing agent is frozen based on the sensor value of the outside temperature sensor provided outside the reducing agent pumping unit. It is preferable to control the operation of the heating means so as not to occur.
  • the reducing agent addition apparatus of the present invention includes a module temperature sensor used for temperature estimation in the reducing agent pumping unit, the operation control of the heating means for thawing the reducing agent in the reducing agent pumping unit is accurately performed. It can be carried out. Therefore, the time for raising the inside of the reducing agent pumping portion to the freezing temperature of the reducing agent or the time for thawing the reducing agent when the reducing agent is frozen is shortened.
  • the reducing agent addition apparatus of the present invention includes a heater temperature sensor used for estimating the temperature of the heating means provided in the reducing agent pumping section in the reducing agent pumping section, thereby preventing failure due to overheating of the heating means. can do. As a result, supply control of the reducing agent is accurately performed, and a reducing agent addition device with few failures is provided.
  • the control unit detects the sensor value of the heater temperature sensor and the sensor value of the module temperature sensor at different times, thereby connecting the reducing agent pumping unit and the control unit. Therefore, it is not necessary to provide a plurality of signal transmission lines for transmitting the signal, so that an increase in cost can be suppressed and space saving can be achieved.
  • the control unit stops detecting each sensor value in a state where the reducing agent has been thawed, and performs supply control of the reducing agent by the reducing agent pumping unit, thereby reducing the reducing agent pumping.
  • the control unit stops detecting each sensor value in a state where the reducing agent has been thawed, and performs supply control of the reducing agent by the reducing agent pumping unit, thereby reducing the reducing agent pumping.
  • the reducing agent pumping unit is a predetermined pump unit, so that the failure due to overheating of the heating means is prevented and the thawing control of the reducing agent in the pump unit is accurately performed.
  • the control method for the reducing agent addition apparatus of the present invention after the ignition switch of the internal combustion engine is turned on, the sensor value of the module temperature sensor and the sensor value of the heater temperature sensor are detected, and the heating means does not overheat.
  • the temperature rise in the reducing agent pumping unit and the thawing of the reducing agent are performed in a short time while preventing the failure of the heating means. Therefore, the supply control of the reducing agent can be executed quickly and the failure of the reducing agent addition device is prevented.
  • the control method of the reducing agent addition apparatus of the present invention after the start of the supply of the reducing agent, the operation of the heating unit is controlled based on the sensor value of a predetermined outside air temperature sensor, so that the reducing agent pumping unit At the time of operation control, there is no need to use a signal transmission line connecting the reducing agent pumping unit and the control unit. Further, if the supply of the reducing agent is started, the freezing of the reducing agent is reliably prevented even when the operation of the heating unit is controlled based on the sensor value of the outside air temperature sensor.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “exhaust gas purification device”) provided with the reducing agent addition device of the present embodiment.
  • the exhaust purification device 10 is disposed in the middle of an exhaust passage 11 connected to the internal combustion engine 5, and includes a reduction catalyst 13 for selectively reducing NO x contained in the exhaust gas, and a reduction catalyst.
  • the reducing agent addition device 20 for adding the urea aqueous solution into the exhaust passage 11 on the upstream side of the exhaust 13 is configured as a main element.
  • a urea aqueous solution as a reducing agent added to the exhaust upstream side of the reduction catalyst 13 flows into the reduction catalyst 13 together with the exhaust gas, and NO X is selectively reduced and purified by the reduction catalyst 13. .
  • a known catalyst can be used.
  • a catalyst in which an alkaline earth metal such as strontium, barium, or magnesium as an active ingredient, a rare earth metal such as cerium or lanthanum, a noble metal such as platinum or rhodium, or the like is supported on a porous carrier is used.
  • the reducing agent addition device 20 of the present embodiment includes a reducing agent addition unit 31 fixed to the exhaust passage 11 upstream of the reduction catalyst 13 and a storage in which the reducing agent is stored.
  • the tank 50 a reducing agent pumping unit 40 that pumps the reducing agent in the storage tank 50 to the reducing agent adding unit 31, and a control device that controls the driving of the reducing agent adding unit 31 and the reducing agent pumping unit 40 (hereinafter referred to as “reducing agent pumping unit 40”).
  • DCU Dosing Control Unit”.
  • the reducing agent pumping unit 40 and the reducing agent adding unit 31 are connected by a first supply passage 58, the storage tank 50 and the reducing agent pumping unit 40 are connected by a second supply passage 57, and further, the reducing agent.
  • the pressure feeding unit 40 and the storage tank 50 are also connected by a reflux passage 59.
  • the DCU 60 provided in the reducing agent addition device 20 can read information from any sensors provided in the exhaust purification device 10.
  • the DCU 60 is connected to a control device (hereinafter referred to as “ECU: Electronic Control Unit”) 70 for controlling the operation state of the internal combustion engine, and the fuel injection amount, fuel injection timing, rotational speed, etc. And other information related to the operating state of the internal combustion engine 5 can be read.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the ECU 70 and the DCU 60 are separate control devices, but the ECU 70 and the DCU 60 may be configured as a single control device.
  • the reducing agent addition unit 31 uses, for example, an electromagnetic reducing agent addition valve whose ON / OFF is controlled by energization control.
  • the pressure of the reducing agent that is pumped from the reducing agent pumping unit 40 to the reducing agent adding unit 31 is maintained at a predetermined value, and control that is sent from the DCU 60 is performed.
  • a reducing agent is added into the exhaust passage 11 when the reducing agent addition unit 31 is opened by a signal.
  • the urea aqueous solution used as the reducing agent is adjusted to a predetermined concentration and stored in the storage tank 50.
  • This aqueous urea solution has the property of freezing when the temperature is about ⁇ 11 ° C. or lower, for example, when the concentration is 32.5%.
  • each part in the reducing agent adding apparatus 20 is provided with a plurality of heaters 22a to 22e as heating means, and the reducing agent present in the reducing agent adding apparatus 20 is frozen during cold weather. It is used to prevent the supply control of the reducing agent from being accurately performed.
  • These heaters 22a to 22e are made of, for example, a heating wire and the energization is controlled by the DCU 60.
  • the storage tank 50 is provided with a circulation passage for guiding the cooling water of the internal combustion engine maintained in a temperature range of about 60 to 80 ° C. to the storage tank 50 instead of the heater 22a or in combination with the heater 22a.
  • a heating means can also be comprised.
  • the reducing agent addition apparatus 20 of the present embodiment includes an in-tank temperature sensor 25 for detecting the temperature of the urea aqueous solution in the storage tank 50, an outside air temperature sensor 21 for detecting the outside air temperature, and a reducing agent pressure feed.
  • the module temperature sensor 24 and the heater temperature sensor 23 provided in the unit 40 are provided. Then, using the sensor values of these sensors, the energization control of each of the heaters 22a to 22e described above is performed to prevent the reducing agent present in the reducing agent adding device 20 from freezing or the frozen reducing agent. Is decompressed.
  • the reducing agent pumping unit 40 is a part that pumps the reducing agent in the storage tank 50 to the reducing agent adding unit 31.
  • the reducing agent pumping unit 40 of the present embodiment includes a pump 41 that pumps the reducing agent, a reverting valve 71 that switches the flow direction of the reducing agent, a filter 47 that collects foreign matters mixed in the reducing agent, and a reducing agent.
  • the pump unit 40A is provided with a heater 22c or the like as a heating means for preventing the agent from freezing or defrosting the reducing agent.
  • the pump unit 40A is provided with a heater temperature sensor 23 used for estimating the temperature of the heater 22c and a module temperature sensor 24 used for estimating the temperature of the pump unit 40A.
  • the pump 41 is, for example, an electric diaphragm pump.
  • the pump 41 performs feedback control by the DCU 60 so that the sensor value of the pressure sensor 43 provided on the downstream side of the pump 41 is maintained at a predetermined value.
  • the reverting valve 71 has a function of switching the flow direction of the reducing agent in the forward direction from the storage tank 50 toward the reducing agent addition unit 31 or in the reverse direction from the reducing agent addition unit 31 toward the storage tank 50. It is a switching valve. In a state where the internal combustion engine 5 is in a normal operation state and the exhaust gas purification control is performed, the flow of the reducing agent is forwarded by the reverting valve 71, while when the ignition switch of the internal combustion engine 5 is turned off, The flow of the reducing agent is switched in the reverse direction by the ting valve 71. Therefore, when the internal combustion engine 5 is stopped, the reducing agent in the reducing agent supply path is recovered in the storage tank 50 by driving the pump 41.
  • the heater 22c as the heating means is disposed in the vicinity of the filter 47.
  • the heater 22c is energized and controlled by the DCU 60 based on sensor values of the module temperature sensor 24, the heater temperature sensor 23, or the outside air temperature sensor 21.
  • the arrangement position of the heater is not particularly limited, and the heater may be provided at a plurality of locations in the pump unit 40A.
  • the module temperature sensor 24 is disposed in the vicinity of the filter 47, and the temperature in the pump unit 40A is estimated based on the module temperature sensor 24.
  • the sensor value of the module temperature sensor 24 is used for energization control of the heater 22c when performing defrosting control of the reducing agent.
  • the heater temperature sensor 23 is provided on a control circuit board such as the pump 41, the reverting valve 71, and the heater 22c provided in the pump unit 40A, and is used for estimating the temperature of the heater 22c.
  • the sensor value of the heater temperature sensor 23 is used for energization control of the heater 22c when performing defrosting control of the reducing agent.
  • the reducing agent addition apparatus 20 of the present embodiment includes the module temperature sensor 24 and the heater temperature sensor 23 in the pump unit 40A, so that the temperatures of the pump unit 40A and the heater 22c are accurately detected, and the reducing agent is defrosted.
  • the energization control of the heater 22c at that time is performed with high accuracy. Therefore, even when the output of the heater 22c is relatively high, a failure due to overheating of the heater 22c is reliably prevented. Therefore, the time required for raising the temperature in the pump unit 40A to be higher than the freezing temperature of the reducing agent or defrosting the reducing agent frozen in the pump unit 40A is shortened.
  • FIG. 2 shows a configuration example in which a part related to the supply control of the reducing agent and the energization control of the heater 22c in the DCU 60 provided in the reducing agent addition apparatus 20 of the present embodiment is represented as a functional block.
  • the DCU 60 includes a pump drive control unit (indicated as “pump control” in FIG. 2), a reducing agent addition amount calculation unit (indicated as “Ud addition amount calculation” in FIG. 2), and a heater control unit (in FIG. 2). In this case, it is expressed as “heater control”).
  • the heater control unit includes a pump unit temperature determination unit (indicated as “PU temperature determination” in FIG. 2), a heater temperature determination unit (indicated as “heater temperature determination” in FIG. 2), and heater energization. And a control unit (indicated as “heater energization control” in FIG. 2). Specifically, each of these units is realized by executing a program by a microcomputer (not shown).
  • the sensor value Purea of the pressure sensor indicating the pressure of the reducing agent in the first supply path is continuously read, and the pump 41 is controlled so that the sensor value indicates a predetermined value.
  • a drive signal is output.
  • the reducing agent addition amount calculation unit reads information related to the operating state of the internal combustion engine and sensor values of all sensors provided in the exhaust gas purification device, and an amount necessary for reducing NO x in the exhaust gas. The reducing agent is calculated, and a drive signal is output to the reducing agent addition unit.
  • the pump unit temperature determination unit of the heater control unit reads the sensor value Tmjl of the module temperature sensor when starting the internal combustion engine, and determines whether the sensor value Tmjl exceeds the reducing agent defrosting control temperature threshold value Tfrz. Determined.
  • a thawing instruction signal is output to the heater energization control unit.
  • the heater temperature determination unit of the heater control unit reads the sensor value Theat of the heater temperature sensor when starting the internal combustion engine, and determines whether the heater temperature is lower than the heat-resistant temperature Tlmt based on the sensor value Theat. Determined.
  • the heater output to the heater energization control unit is set to a predetermined value so that the heater temperature does not rise any further. Instruct to fix at output.
  • the heater energization control unit of the heater control unit performs energization control on the heater when a defrost instruction signal is output from the pump unit temperature determination unit when the internal combustion engine is started.
  • the filter on which the heater is disposed is heated to a temperature not lower than the reducing agent thawing control temperature threshold Tfrz, and when there is a frozen reducing agent, the reducing agent is thawed. Is called.
  • the heater is controlled at a relatively high output so that the sensor value of the module temperature sensor exceeds the reducing agent defrost control temperature threshold value Tfrz as soon as possible.
  • the heater energization control unit of the heater control unit receives an instruction from the heater temperature determination unit to fix the heater output at a predetermined output when the internal combustion engine is started, the heater output is fixed at the predetermined output.
  • the energization of the heater is controlled so that Therefore, failure due to overheating of the heater is prevented.
  • the heater energization control unit reads the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor after the reducing agent thawing control is completed, and performs energization control on the heater based on the sensor value Tenv.
  • the temperature of the heater at this time is controlled to such a degree that the temperature in the pump unit is maintained at a temperature exceeding the thawing control temperature threshold value Tfrz of the reducing agent.
  • the energization control is performed, and the heater is not overheated.
  • the DCU 60 provided in the reducing agent addition device 20 of the present embodiment shown in FIG. 1 has a sensor value Theat of the heater temperature sensor 23 and a sensor value of the module temperature sensor 24 when the internal combustion engine 5 is started. Tmjl is detected alternately at different times, for example, every predetermined time. Therefore, a signal transmission line for transmitting each sensor signal that connects the pump unit 40A and the DCU 60 is configured to be shared, and an increase in cost is suppressed and space saving is achieved.
  • the DCU 60 provided in the reducing agent addition apparatus 20 of the present embodiment after thawing of the reducing agent, via a signal transmission line for transmitting sensor signals of the heater temperature sensor 23 and the module temperature sensor 24,
  • the driving signal of the pump 41 is configured to be transmitted. Therefore, the signal transmission line for transmitting the drive signal of the pump 41 is also shared with the signal transmission line for transmitting the sensor signals of the heater temperature sensor 23 and the module temperature sensor 24, and an increase in cost can be suppressed and saved. Space is being planned.
  • FIG. 3 is a timing chart showing the transmission timing of the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor, the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor, and the drive signal Spump of the pump 41, which is performed via a signal transmission line connecting the DCU 60 and the pump unit 40A.
  • FIG. 3 is a timing chart showing the transmission timing of the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor, the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor, and the drive signal Spump of the pump 41, which is performed via a signal transmission line connecting the DCU 60 and the pump unit 40A.
  • a signal Sm indicating that the sensor signal of the module temperature sensor is transmitted is transmitted from the pump unit to the DCU, and then in the next period B, the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor is transmitted. Is done.
  • the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor is transmitted in the next period D. . Since the pump 41 does not operate until the reducing agent is thawed, the pump drive signal Spump is not transmitted during the period in which the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor and the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor are transmitted. Therefore, transmission of the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor and the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor is repeated until the sensor value Tmjl of the module temperature sensor exceeds the reducing agent thawing control temperature threshold value Tfrz.
  • the DCU of the present embodiment detects the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor and the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor at different times, and further transmits the pump drive signal Spump at different times. Therefore, the signal transmission line for transmitting the sensor signal Stheat of the heater temperature sensor, the sensor signal Stmjl of the module temperature sensor, and the pump drive signal Spump can be shared.
  • step S11 when it is detected in step S11 after the start that the ignition switch of the internal combustion engine 5 is turned on, the process proceeds to step S12, and the module temperature sensor 24 provided in the pump unit 40A.
  • the sensor value Tmjl of is read.
  • step S13 it is determined whether or not the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 is equal to or less than the thawing control temperature threshold value Tfrz of the reducing agent.
  • the reducing agent thawing control temperature threshold Tfrz is set to ⁇ 4 ° C.
  • step S14 temperature increase control of the pump unit 40A is performed by energization control to the heaters 22c to 22e.
  • the flow of FIG. 5 shows an example of the temperature increase control of the pump unit 40A performed in step S14.
  • the heater 22c is energized and the reducing agent thawing control is started.
  • the output of the heater 22c is relatively increased so that the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 quickly exceeds the reducing agent thawing control temperature threshold value Tfrz.
  • step S22 it is determined in step S22 whether or not the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 is equal to or less than the defrosting control temperature threshold value Tfrz of the reducing agent. The If the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 exceeds the reducing agent thawing control temperature threshold value Tfrz, the process proceeds to step S26, and the reducing agent thawing control is terminated, while the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 is defrosted. If the temperature is equal to or lower than the control temperature threshold value Tfrz, the process proceeds to step S23.
  • step S23 in which the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 has progressed below the reducing agent thawing control temperature threshold value Tfrz, the sensor value Theat of the heater temperature sensor 23 is read, and in step S24, the heater temperature sensor 23 It is determined whether or not the sensor value Theat is equal to or higher than the heat resistant temperature Tlmt of the heater. If the sensor value Theat of the heater temperature sensor 23 is lower than the heat resistant temperature Tlmt of the heater, the process returns to step S21. On the other hand, if the sensor value Theat of the heater temperature sensor 23 is equal to or higher than the heat resistant temperature Tlmt of the heater. In order to prevent a failure due to overheating of 22c, the output to the heater 22c is fixed at a predetermined output in step S25, and then the process returns to step S21.
  • steps S21 to S25 are repeated until it is determined in step S22 that the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 exceeds the reducing agent thawing control temperature threshold value Tfrz.
  • the reverting valve 71 and the filter 47 are heated. At this time, if there is a frozen reducing agent, the reducing agent is thawed.
  • the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 in step S21 and the sensor value Theat of the heater temperature sensor 23 in step S23 are detected at different times using a single signal transmission line.
  • step S13 it is determined in step S13 that the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 exceeds the reducing agent defrosting control temperature threshold value Tfrz, or the reducing agent thawing control in step S14 is completed and proceeds.
  • step S15 the driving of the pump 41 of the reducing agent adding device 20 is started.
  • the reducing agent addition apparatus 20 of this embodiment after the reducing agent thawing control in step S14 is completed, reading of the sensor value Theat of the heater temperature sensor 23 and the sensor value Tmjl of the module temperature sensor 24 is stopped.
  • the drive signal for the pump 41 is transmitted using a signal transmission line used for transmitting the sensor value signals.
  • step S16 the heat retaining control of the pump unit 40A is performed by energization control to the heater 22c.
  • the flow of FIG. 6 shows an example of the heat retention control of the pump unit 40A performed in step S16.
  • step S30 the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor 21 is read.
  • step S31 the heater 22c is controlled with an output defined in advance according to the sensor value Tenv of the outside air temperature sensor 21.
  • the process returns to step S30 again, and steps S30 to S31 are repeated.
  • the output of the heater 22c in the heat retention control of the reducing agent is maintained to such an extent that the temperature of the pump unit 40A is maintained at or above the reducing agent thawing control temperature threshold, and the heater 22c is not overheated. .
  • the module temperature sensor used for estimating the temperature in the reducing agent pumping unit and the heater temperature sensor used for estimating the temperature of the heating means are provided.
  • the output of the heater can be increased while preventing the failure due to overheating of the heating means, and the operation control of the heating means for preventing freezing or thawing of the reducing agent in the reducing agent pumping section can be performed accurately. Therefore, a reducing agent addition apparatus is provided that reduces the thawing time of the reducing agent during freezing of the reducing agent and has few failures.
  • the sensor signal of the two temperature sensors and the pump drive signal are transmitted by one signal transmission line, so that the signal transmission line is shared and the cost increases. And space saving.
  • the signal transmitted through the shared signal transmission line is not limited to the sensor signal of the temperature sensor or the pump drive signal, and other analog signals can be transmitted.

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Abstract

還元剤圧送部に備えられた加熱手段の過熱による故障を防止しつつ、還元剤圧送部内での還元剤の凍結防止あるいは凍結した還元剤を解凍するための制御を正確に行うことができる還元剤添加装置及びその制御方法を提供する。 貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に還元剤添加部から還元剤を添加する還元剤添加装置において、還元剤圧送部に、還元剤の凍結を防止し又は還元剤を解凍させるための加熱手段と、還元剤圧送部内の温度推定に用いられるモジュール温度センサと、加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサと、を備え、還元剤の凍結時に、モジュール温度センサのセンサ値及びヒータ温度センサのセンサ値に基づいて、加熱手段が耐熱温度を超えないように加熱手段の動作制御を行う制御部を備える。

Description

還元剤添加装置及びその制御方法
　本発明は、内燃機関の排気通路に還元剤を添加するための還元剤添加装置及びその制御方法に関し、特に、還元剤を還元剤添加部に供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の始動時に、加熱手段によって還元剤圧送部内で凍結した還元剤の解凍を行う還元剤添加装置及びその制御方法に関する。
　ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中には、環境に影響を与えるおそれのある窒素酸化物（以下、「ＮＯX」と称する。）が含まれている。このＮＯXを浄化するために用いられる排気浄化装置として、排気通路に配設された触媒の上流側に尿素水溶液等の還元剤を噴射供給し、触媒中で排気ガス中のＮＯXを還元反応させる排気浄化装置が知られている。
　このような排気浄化装置では、排気通路内に還元剤を添加するための還元剤添加装置が備えられている。この還元剤添加装置において、尿素水溶液を還元剤として用いる場合、還元剤が寒冷時に凍結するおそれがあることから、還元剤の供給系に加熱手段が備えられる場合ある。例えば、図７に示すように、液体還元剤の貯蔵タンク３０７及び供給管系の全体ないし主要部分にわたって電熱線３０９を配置し、その上に断熱材包囲層３１７を設け、さらに必要に応じて貯蔵タンク３０７内にも電熱線加熱手段３１０を設け、貯蔵タンク３０７内の還元剤温度及び外気温度あるいはいずれか一方に応じてそれらの電熱線３０９、３１０に外部から通電し及びその通電を遮断し液体還元剤の凍結を防止する適宜な温度範囲を維持する排気浄化装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２０００－２７６２７号　（全文、全図）
　しかしながら、特許文献１に記載の排気浄化装置は、貯蔵タンク内の還元剤温度及び外気温度のいずれか一方の温度情報をもとにして電熱線の通電、非通電が制御されるものであるが、貯蔵タンク内の還元剤温度や外気温度によっては還元剤圧送部内の温度を正確に検出することができない。したがって、還元剤圧送部に存在する還元剤の凍結防止あるいは解凍するための電熱線の動作制御を正確に実施することができない。
　また、貯蔵タンク内の還元剤温度や外気温度によっては電熱線の温度が把握できないために、電熱線が耐熱温度を越えてしまい、電熱線が故障するおそれがある。
　そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、還元剤添加装置が、所定のモジュール温度センサとヒータ温度センサとを備えることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の目的は、還元剤圧送部に備えられた加熱手段の過熱による故障を防止しつつ、還元剤圧送部内での還元剤の凍結防止あるいは凍結した還元剤を解凍するための制御を正確に行うことができる還元剤添加装置及びその制御方法を提供することである。
　本発明によれば、貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に還元剤添加部から還元剤を添加する還元剤添加装置において、還元剤圧送部に、還元剤の凍結を防止し又は還元剤を解凍させるための加熱手段と、還元剤圧送部内の温度推定に用いられるモジュール温度センサと、加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサと、を備え、還元剤の凍結時に、モジュール温度センサのセンサ値及びヒータ温度センサのセンサ値に基づいて、加熱手段が耐熱温度を超えないように加熱手段の動作制御を行う制御部を備えることを特徴とする還元剤添加装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
　また、本発明の還元剤添加装置を構成するにあたり、制御部は、ヒータ温度センサのセンサ値及びモジュール温度センサのセンサ値を異なる時期に検出することが好ましい。
　また、本発明の還元剤添加装置を構成するにあたり、制御部は、還元剤が解凍された状態では、ヒータ温度センサのセンサ値及びモジュール温度センサのセンサ値の検出を中止し、還元剤圧送部による還元剤の供給制御を行うことが好ましい。
　また、本発明の還元剤添加装置を構成するにあたり、還元剤圧送部が、還元剤を圧送するポンプを含むポンプユニットであることが好ましい。
　また、本発明の別の態様は、貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に還元剤添加部から還元剤を添加する還元剤添加装置を制御するための還元剤添加装置の制御方法において、内燃機関のイグニションスイッチがオンにされた後、還元剤圧送部に備えられ、還元剤圧送部内の還元剤を解凍させるための加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサのセンサ値と、還元剤圧送部の温度推定に用いられるモジュール温度センサのセンサ値と、を検出し、還元剤圧送部の還元剤が凍結していると推定されるときに加熱手段を作動させるとともに、加熱手段が耐熱温度を超えないように加熱手段の動作制御を行うことを特徴とする還元剤添加装置の制御方法である。
　また、本発明の還元剤添加装置の制御方法を実施するにあたり、還元剤の供給開始後は、還元剤圧送部の外部に備えられた外気温度センサのセンサ値をもとに、還元剤が凍結しないように加熱手段の動作制御を行うことが好ましい。
　本発明の還元剤添加装置は、還元剤圧送部内の温度推定に用いられるモジュール温度センサを備えているために、還元剤圧送部内の還元剤の解凍を行うための加熱手段の動作制御を正確に行うことができる。したがって、還元剤圧送部内を還元剤の凍結温度以上に昇温させるための時間や、還元剤凍結時に還元剤を解凍させるための時間が短縮される。また、本発明の還元剤添加装置は、還元剤圧送部に備えられた加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサを還元剤圧送部に備えているために、加熱手段の過熱による故障を防止することができる。その結果、還元剤の供給制御が正確に行われ、故障の少ない還元剤添加装置が提供される。
　また、本発明の還元剤添加装置において、制御部が、ヒータ温度センサのセンサ値及びモジュール温度センサのセンサ値を異なる時期に検出することにより、還元剤圧送部と制御部とを繋ぐ、センサ値を伝送するための信号伝送線を複数設ける必要がなくなり、コストの上昇が抑えられるとともに、省スペース化が図られる。
　また、本発明の還元剤添加装置において、制御部が、還元剤が解凍された状態では各センサ値の検出を中止し、還元剤圧送部による還元剤の供給制御を行うことにより、還元剤圧送部と制御部とを繋ぐ信号伝送線を複数設ける必要がなくなり、コストの上昇がさらに抑えられるとともに、省スペース化が図られる。
　また、本発明の還元剤添加装置において、還元剤圧送部が所定のポンプユニットであることにより、加熱手段の過熱による故障が防止されつつ、ポンプユニット内の還元剤の解凍制御が正確に行われる。
　また、本発明の還元剤添加装置の制御方法によれば、内燃機関のイグニションスイッチがオンにされた後、モジュール温度センサのセンサ値及びヒータ温度センサのセンサ値が検出され、加熱手段が過熱しないように加熱手段の動作制御が行われることにより、加熱手段の故障が防止されつつ、還元剤圧送部内の昇温や還元剤の解凍が短時間で行われる。したがって、還元剤の供給制御が速やかに実行可能になるとともに還元剤添加装置の故障が防止される。
　また、本発明の還元剤添加装置の制御方法において、還元剤の供給開始後は、所定の外気温度センサのセンサ値をもとに加熱手段の動作制御が行われることにより、還元剤圧送部の動作制御時に、還元剤圧送部と制御部とを繋ぐ信号伝送線を使用する必要がなくなる。また、還元剤の供給開始後であれば、外気温度センサのセンサ値をもとにした加熱手段の動作制御であっても、還元剤の凍結が確実に防止される。
本発明の実施の形態にかかる還元剤添加装置を備えた排気浄化装置の構成例を示す図である。 本実施形態の還元剤添加装置の制御装置（ＤＣＵ）の構成例を示すブロック図である。 モジュール温度センサのセンサ信号、ヒータ温度センサのセンサ信号及びポンプの駆動信号の送信時期を表すタイミングチャートである。 本実施形態の還元剤添加装置の制御方法の一例を示すフローである。 本実施形態の還元剤の解凍制御の一例を示すフローである。 本実施形態の還元剤圧送部の保温制御の一例を示すフローである。 従来の排気浄化装置の構成を説明するための図である。
　以下、図面を参照して、本発明の還元剤添加装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
　なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
１．排気浄化装置
　図１は、本実施形態の還元剤添加装置を備えた内燃機関の排気浄化装置（以下、単に「排気浄化装置」と称する。）の構成例を示している。
　排気浄化装置１０は、内燃機関５に接続された排気通路１１の途中に配設されるものであり、排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元するための還元触媒１３と、還元触媒１３の排気上流側で尿素水溶液を排気通路１１内に添加するための還元剤添加装置２０とを主たる要素として構成されている。この排気浄化装置１０では、還元触媒１３の排気上流側に添加される還元剤としての尿素水溶液が排気ガスとともに還元触媒１３に流入し、当該還元触媒１３においてＮＯXが選択的に還元浄化される。
　還元触媒１３は公知のものを使用することができる。例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウムやバリウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属、セリウムやランタン等の希土類金属、白金やロジウム等の貴金属等が担持された触媒が用いられる。
２．還元剤添加装置
（１）全体構成
　本実施形態の還元剤添加装置２０は、還元触媒１３よりも排気上流側の排気通路１１に固定された還元剤添加部３１と、還元剤が貯蔵された貯蔵タンク５０と、貯蔵タンク５０内の還元剤を還元剤添加部３１に対して圧送する還元剤圧送部４０と、還元剤添加部３１や還元剤圧送部４０の駆動制御を行う制御装置（以下、「ＤＣＵ：Dosing Control Unit」と称する。）６０とを備えている。
　また、還元剤圧送部４０と還元剤添加部３１とは第１の供給通路５８によって接続され、貯蔵タンク５０と還元剤圧送部４０とは第２の供給通路５７によって接続され、さらに、還元剤圧送部４０と貯蔵タンク５０とは還流通路５９によっても接続されている。
　還元剤添加装置２０に備えられたＤＣＵ６０は、排気浄化装置１０に備えられたあらゆるセンサ等の情報が読込可能になっている。また、ＤＣＵ６０には、内燃機関の運転状態を制御するための制御装置（以下、「ＥＣＵ：Electronic Control Unit」と称する。）７０が接続されており、燃料噴射量や燃料噴射タイミング、回転数等をはじめとする内燃機関５の運転状態に関する情報が読込可能になっている。
　なお、本実施形態では、ＥＣＵ７０とＤＣＵ６０とが別の制御装置とされているが、ＥＣＵ７０とＤＣＵ６０とが一つの制御装置として構成されていても構わない。
　また、還元剤添加部３１は、例えば、通電制御によって弁の開閉がＯＮ－ＯＦＦで制御される電磁式の還元剤添加弁が用いられる。本実施形態の還元剤添加装置２０では、還元剤圧送部４０から還元剤添加部３１に圧送される還元剤の圧力が所定値に維持されるようになっており、ＤＣＵ６０から送られてくる制御信号によって還元剤添加部３１が開放されたときに還元剤が排気通路１１内に添加される。
　また、還元剤として用いられる尿素水溶液は、貯蔵タンク５０内に所定濃度に調整され収容されている。この尿素水溶液は、例えば３２．５％濃度の場合に約－１１℃以下になると凍結する性質を有している。そのため、還元剤添加装置２０内の各部位には、加熱手段としての複数のヒータ２２ａ～２２ｅが備えられており、冷寒時等において還元剤添加装置２０内に存在する還元剤が凍結して、還元剤の供給制御が正確に行えなくなることを防ぐために用いられる。これらのヒータ２２ａ～２２ｅは、例えば電熱線等からなり、ＤＣＵ６０によって通電が制御される。また、貯蔵タンク５０については、ヒータ２２ａの代わりに、あるいは、ヒータ２２ａと併せて、６０～８０℃程度の温度域に維持される内燃機関の冷却水を貯蔵タンク５０に導く循環通路を設けることで、加熱手段を構成することもできる。
　また、本実施形態の還元剤添加装置２０は、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液の温度を検出するためのタンク内温度センサ２５や外気温度を検出するための外気温度センサ２１、さらに、還元剤圧送部４０に設けられたモジュール温度センサ２４やヒータ温度センサ２３を備えている。そして、これらのセンサのセンサ値を利用して、上述した各ヒータ２２ａ～２２ｅの通電制御が行われ、還元剤添加装置２０内に存在する還元剤の凍結が防止され、あるいは、凍結した還元剤の解凍が行われる。
（２）還元剤圧送部
　還元剤圧送部４０は、貯蔵タンク５０内の還元剤を還元剤添加部３１に対して圧送する部分である。本実施形態の還元剤圧送部４０は、還元剤を圧送するポンプ４１と、還元剤の流れ方向の切換えを行うリバーティングバルブ７１と、還元剤に混入した異物を捕集するフィルタ４７と、還元剤の凍結を防止し又は還元剤を解凍させるための加熱手段としてのヒータ２２ｃ等が備えられたポンプユニット４０Ａとして構成されている。このポンプユニット４０Ａには、ヒータ２２ｃの温度推定に用いられるヒータ温度センサ２３と、ポンプユニット４０Ａの温度推定に用いられるモジュール温度センサ２４とが設けられている。
　このうち、ポンプ４１は、例えば、電動式のダイヤフラムポンプが用いられる。本実施形態の還元剤添加装置２０において、ポンプ４１は、ポンプ４１の下流側に設けられた圧力センサ４３のセンサ値が所定値に維持されるように、ＤＣＵ６０によるフィードバック制御が行われる。
　また、リバーティングバルブ７１は、還元剤の流れ方向を、貯蔵タンク５０から還元剤添加部３１へ向かう順方向、又は、還元剤添加部３１から貯蔵タンク５０へ向かう逆方向に切り換える機能を持った切換弁である。内燃機関５が通常運転状態にあり排気浄化制御が行われる状態では、リバーティングバルブ７１によって還元剤の流れが順方向にされる一方、内燃機関５のイグニションスイッチがオフにされたときに、リバーティングバルブ７１によって還元剤の流れが逆方向に切り換えられる。そのため、内燃機関５の停止時には、ポンプ４１の駆動によって還元剤供給経路内の還元剤が貯蔵タンク５０内に回収される。したがって、内燃機関５の停止時における還元剤供給経路内での還元剤の凍結のおそれが低減され、その後内燃機関５の運転を再開したときに、還元剤供給経路内での還元剤の凍結による還元剤添加部３１からの還元剤の添加不良がないようにされている。
　また、本実施形態のポンプユニット４０Ａの構成では、加熱手段としてのヒータ２２ｃはフィルタ４７の近傍に配置されている。このヒータ２２ｃは、モジュール温度センサ２４やヒータ温度センサ２３、あるいは外気温度センサ２１のセンサ値に基づいて、ＤＣＵ６０によって通電制御が行われる。ただし、ヒータの配置位置は特に制限されるものではなく、また、ヒータは、ポンプユニット４０Ａ内の複数の箇所に設けられていてもよい。
　また、モジュール温度センサ２４はフィルタ４７の近傍に配置されており、このモジュール温度センサ２４に基づいてポンプユニット４０Ａ内の温度が推定される。本実施形態の還元剤添加装置２０では、このモジュール温度センサ２４のセンサ値は、還元剤の解凍制御を行う際のヒータ２２ｃの通電制御に用いられる。
　また、ヒータ温度センサ２３は、例えば、ポンプユニット４０Ａに備えられたポンプ４１やリバーティングバルブ７１、ヒータ２２ｃ等の制御回路基板上に設けられ、ヒータ２２ｃの温度を推定するために用いられる。本実施形態の還元剤添加装置２０では、ヒータ温度センサ２３のセンサ値は、還元剤の解凍制御を行う際のヒータ２２ｃの通電制御に用いられる。
　本実施形態の還元剤添加装置２０は、ポンプユニット４０Ａにモジュール温度センサ２４及びヒータ温度センサ２３を備えることにより、ポンプユニット４０Ａやヒータ２２ｃの温度が正確に検出され、還元剤の解凍制御を行う際のヒータ２２ｃの通電制御が精度良く行われる。したがって、ヒータ２２ｃの出力を比較的高くした場合であってもヒータ２２ｃの過熱による故障が確実に防止される。そのため、ポンプユニット４０Ａ内の温度を還元剤の凍結温度以上に昇温したり、ポンプユニット４０Ａ内で凍結した還元剤を解凍させたりする際に要する時間が短縮される。
（３）ＤＣＵ
　図２は、本実施形態の還元剤添加装置２０に備えられたＤＣＵ６０のうち、還元剤の供給制御や、ヒータ２２ｃの通電制御に関する部分を機能的なブロックに表した構成例を示している。
　このＤＣＵ６０は、ポンプ駆動制御部（図２では「ポンプ制御」と表記。）と、還元剤添加量演算部（図２では「Ud添加量演算」と表記。）と、ヒータ制御部（図２では「ヒータ制御」と表記。）等を主要な構成要素として構成されている。また、ヒータ制御部には、ポンプユニット温度判定部（図２では「PU温度判定」と表記。）と、ヒータ温度判定部（図２では、「ヒータ温度判定」と表記。）と、ヒータ通電制御部（図２では「ヒータ通電制御」と表記。）とが備えられている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータ（図示せず）によるプラグラムの実行によって実現される。
　ポンプ駆動制御部では、第１の供給経路内の還元剤の圧力を示す圧力センサのセンサ値Pureaが継続的に読み込まれるとともに、このセンサ値が所定の値を示すように、ポンプ４１に対して駆動信号が出力される。
　また、還元剤添加量演算部では、内燃機関の運転状態に関する情報や、排気浄化装置に備えられたあらゆるセンサのセンサ値が読み込まれるとともに、排気ガス中のＮＯXを還元するために必要な量の還元剤が算出され、還元剤添加部に対して駆動信号が出力される。
　また、ヒータ制御部のポンプユニット温度判定部では、内燃機関の始動時に、モジュール温度センサのセンサ値Tmjlが読み込まれ、当該センサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを越えているか否かが判別される。そして、モジュール温度センサのセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下である場合にはヒータ通電制御部に対して解凍指示信号が出力される。
　また、ヒータ制御部のヒータ温度判定部では、内燃機関の始動時に、ヒータ温度センサのセンサ値Theatが読み込まれ、当該センサ値Theatに基づいてヒータの温度が耐熱温度Tlmt未満であるか否かが判別される。そして、ヒータが通電されている場合において、ヒータの温度が耐熱温度Tlmtを超えそうな場合には、ヒータの温度がそれ以上上昇しないように、ヒータ通電制御部に対してヒータの出力を所定の出力で固定するよう指示する。
　また、ヒータ制御部のヒータ通電制御部では、内燃機関の始動時に、ポンプユニット温度判定部から解凍指示信号が出力されると、ヒータに対する通電制御が行われる。ヒータに通電が行われると、ヒータが配置されたフィルタが加熱されて、還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以上に加熱されるとともに、凍結した還元剤が存在する場合には還元剤の解凍が行われる。このとき、ヒータは、モジュール温度センサのセンサ値ができるだけ早く還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えるように、比較的高い出力で制御される。
　一方、ヒータ制御部のヒータ通電制御部では、内燃機関の始動時に、ヒータ温度判定部から、ヒータの出力を所定の出力で固定するよう指示を受けると、ヒータの出力が所定の出力で固定されるようにヒータへの通電を制御する。したがって、ヒータの過熱による故障が防止される。
　さらに、ヒータ通電制御部では、還元剤の解凍制御終了後においては、外気温度センサのセンサ値Tenvが読み込まれ、当該センサ値Tenvに基づいて、ヒータに対する通電制御が行われる。このときのヒータの温度は、ポンプユニット内の温度が還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超える温度で保持される程度に制御されるため、外気温度センサのセンサ値Tenvに応じた規定のパターンでの通電制御が行われ、ヒータが過熱されすぎることがない。
３．信号伝送時期
　ここで、図１に示す本実施形態の還元剤添加装置２０に備えられたＤＣＵ６０は、内燃機関５の始動時において、ヒータ温度センサ２３のセンサ値Theatとモジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlとを異なる時期、例えば、所定時間ごとに交互に検出するように構成されている。したがって、ポンプユニット４０ＡとＤＣＵ６０とを繋ぐ、各センサ信号を伝送するための信号伝送線が共有されて構成されており、コストの上昇が抑えられるとともに省スペース化が図られている。
　さらに、本実施形態の還元剤添加装置２０に備えられたＤＣＵ６０は、還元剤の解凍後においては、ヒータ温度センサ２３及びモジュール温度センサ２４のセンサ信号を伝送するための信号伝送線を介して、ポンプ４１の駆動信号を送信するように構成されている。したがって、ポンプ４１の駆動信号を伝送するための信号伝送線についても、ヒータ温度センサ２３及びモジュール温度センサ２４のセンサ信号を伝送するための信号伝送線と共有され、コストの上昇が抑えられるとともに省スペース化が図られている。
　図３は、ＤＣＵ６０とポンプユニット４０Ａとを繋ぐ信号伝送線を介して行われる、モジュール温度センサのセンサ信号Stmjl、ヒータ温度センサのセンサ信号Stheat及びポンプ４１の駆動信号Spumpの送信時期を表すタイミングチャート図である。
　まず、最初の期間Aにおいて、モジュール温度センサのセンサ信号が送信されることを示す信号Smが、ポンプユニットからＤＣＵに送信された後、次の期間Bにおいて、モジュール温度センサのセンサ信号Stmjlが送信される。次いで、期間Cにおいて、ヒータ温度センサのセンサ信号が送信されることを示す信号Shが、ポンプユニットからＤＣＵに送信された後、次の期間Dにおいて、ヒータ温度センサのセンサ信号Stheatが送信される。還元剤が解凍されるまではポンプ４１が作動しないため、モジュール温度センサのセンサ信号Stmjlやヒータ温度センサのセンサ信号Stheatが送信される期間中、ポンプの駆動信号Spumpは送信されていない。したがって、モジュール温度センサのセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを越えるまでは、モジュール温度センサのセンサ信号Stmjl及びヒータ温度センサのセンサ信号Stheatの送信が繰り返される。
　モジュール温度センサのセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えると、ヒータの出力が小さくされるため、ヒータ温度センサのセンサ信号Stheatやモジュール温度センサのセンサ信号Stmjlを送信する必要がなくなる。したがって、以降の期間Eにおいては、モジュール温度センサのセンサ信号Stmjl及びヒータ温度センサのセンサ信号Stheatの検出が中止されるとともに、ポンプの駆動信号SpumpがＤＣＵからポンプユニットに送信される。
　このように、本実施形態のＤＣＵは、ヒータ温度センサのセンサ信号Stheatとモジュール温度センサのセンサ信号Stmjlが異なる時間に検出されるとともに、さらに、ポンプの駆動信号Spumpが異なる時間に送信されるように構成されているために、ヒータ温度センサのセンサ信号Stheat、モジュール温度センサのセンサ信号Stmjl及びポンプの駆動信号Spumpを送信する信号伝送線を共有化することができる。
４．還元剤添加装置の制御方法
　次に、図１に示す還元剤添加装置２０の制御方法の一例を、図４～図６に示すフローに基づいて説明する。なお、以下説明する還元剤添加装置の制御方法は、内燃機関の始動時において常時実行される。
　まず、図４に示すように、スタート後のステップＳ１１において、内燃機関５のイグニションスイッチがオンにされたことが検出されると、ステップＳ１２に進み、ポンプユニット４０Ａに備えられたモジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが読み込まれる。
　次いで、ステップＳ１３では、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下であるか否かが判別される。濃度が３２．５％の尿素水溶液が用いられる本実施形態の還元剤添加装置２０においては、還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzが－４℃に設定されている。モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えていると判定された場合はステップＳ１５に進む一方、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下であると判定された場合はステップＳ１４に進む。
　ステップＳ１４では、ヒータ２２ｃ～２２ｅに対する通電制御により、ポンプユニット４０Ａの昇温制御が行われる。図５のフローは、ステップＳ１４で行われるポンプユニット４０Ａの昇温制御の一例を示している。
　まず、ステップ２０では、ヒータ２２ｃに対して通電され、還元剤の解凍制御が開始される。このとき、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが速やかに還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えるように、ヒータ２２ｃの出力は比較的大きくされる。その後、ステップＳ２１で、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが読み込まれた後、ステップＳ２２で、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下であるか否かが判別される。モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超える場合にはステップＳ２６に進み還元剤の解凍制御が終了される一方、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下の場合には、ステップＳ２３に進む。
　モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrz以下の状態で進んだステップＳ２３で、ヒータ温度センサ２３のセンサ値Theatが読込まれた後、ステップＳ２４では、ヒータ温度センサ２３のセンサ値Theatがヒータの耐熱温度Tlmt以上であるか否かが判別される。ヒータ温度センサ２３のセンサ値Theatがヒータの耐熱温度Tlmt未満である場合には、そのままステップＳ２１に戻る一方、ヒータ温度センサ２３のセンサ値Theatがヒータの耐熱温度Tlmt以上である場合には、ヒータ２２ｃの過熱による故障を防ぐために、ステップＳ２５でヒータ２２ｃへの出力を所定の出力で固定した上で、ステップＳ２１に戻る。
　その後、ステップＳ２２で、モジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えると判定されるまでは、ステップＳ２１～Ｓ２５が繰り返され、還元剤の解凍制御によって、ポンプ４１、リバーティングバルブ７１及びフィルタ４７が昇温される。このとき、凍結した還元剤が存在する場合には、当該還元剤が解凍される。
　本実施形態の還元剤添加装置２０の制御方法においては、この還元剤の解凍制御を行うにあたり、ステップＳ２１におけるモジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlと、ステップＳ２３におけるヒータ温度センサ２３のセンサ値Theatとは、一つの信号伝送線を利用して、異なる時期に検出される。
　図４に戻り、ステップＳ１３でモジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlが還元剤の解凍制御温度閾値Tfrzを超えていると判定されるか、あるいは、ステップＳ１４における還元剤の解凍制御が終了して進んだステップＳ１５では、還元剤添加装置２０のポンプ４１の駆動が開始される。
　本実施形態の還元剤添加装置２０においては、ステップＳ１４における還元剤の解凍制御が終了した後は、ヒータ温度センサ２３のセンサ値Theat及びモジュール温度センサ２４のセンサ値Tmjlの読込が中止されるとともに、これらセンサ値の信号の伝送に用いられる信号伝送線を利用して、ポンプ４１に対する駆動信号が送信される。
　その後、ステップＳ１６では、ヒータ２２ｃへの通電制御により、ポンプユニット４０Ａの保温制御が行われる。図６のフローは、ステップＳ１６で行われるポンプユニット４０Ａの保温制御の一例を示している。
　まず、ステップＳ３０では、外気温度センサ２１のセンサ値Tenvが読込まれる。次いで、ステップＳ３１では、外気温度センサ２１のセンサ値Tenvに応じてあらかじめ規定された出力で、ヒータ２２ｃの制御が行われる。以降は、再びステップＳ３０に戻り、ステップＳ３０～Ｓ３１が繰り返される。この還元剤の保温制御でのヒータ２２ｃの出力は、ポンプユニット４０Ａの温度が還元剤の解凍制御温度閾値以上に保持される程度に維持されるようになっており、ヒータ２２ｃの過熱は生じない。
　以上、本実施形態の還元剤添加装置及びその制御方法によれば、還元剤圧送部内の温度推定に用いられるモジュール温度センサと、加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサとを備えているために、加熱手段の過熱による故障を防ぎつつ、ヒータの出力が高められ、還元剤圧送部内の還元剤の凍結防止あるいは解凍を行うための加熱手段の動作制御を正確に行うことができる。したがって、還元剤凍結時の還元剤の解凍時間が短縮されるとともに、故障の少ない還元剤添加装置が提供される。
　また、本実施形態の還元剤添加装置では、上記の二つの温度センサのセンサ信号及びポンプの駆動信号が一つの信号伝送線で送信されるために、信号伝送線が共有化され、コストの上昇が抑えられるとともに省スペース化が図られる。なお、共有化された信号伝送線を介して送信される信号は、温度センサのセンサ信号やポンプの駆動信号に限定されず、他のアナログ信号の送信も可能である。

Claims (6)

  1. 　貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に前記還元剤添加部から前記還元剤を添加する還元剤添加装置において、
    　前記還元剤圧送部に、前記還元剤の凍結を防止し又は前記還元剤を解凍させるための加熱手段と、前記還元剤圧送部内の温度推定に用いられるモジュール温度センサと、前記加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサと、を備え、
    　前記還元剤の凍結時に、前記モジュール温度センサのセンサ値及び前記ヒータ温度センサのセンサ値に基づいて、前記加熱手段が耐熱温度を超えないように前記加熱手段の動作制御を行う制御部を備えることを特徴とする還元剤添加装置。
  2. 　前記制御部は、前記ヒータ温度センサのセンサ値及び前記モジュール温度センサのセンサ値を異なる時期に検出することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の還元剤添加装置。
  3. 　前記制御部は、前記還元剤が解凍された状態では、前記ヒータ温度センサのセンサ値及び前記モジュール温度センサのセンサ値の検出を中止し、前記還元剤圧送部による前記還元剤の供給制御を行うことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の還元剤添加装置。
  4. 　前記還元剤圧送部が、前記還元剤を圧送するポンプを含むポンプユニットであることを特徴とする請求の範囲第１項～第３項のいずれか一項に記載の還元剤添加装置。
  5. 　貯蔵タンク内の還元剤を還元剤添加部へ供給する還元剤圧送部を備え、内燃機関の排気通路内に前記還元剤添加部から前記還元剤を添加する還元剤添加装置を制御するための還元剤添加装置の制御方法において、
    　前記内燃機関のイグニションスイッチがオンにされた後、前記還元剤圧送部に備えられ、前記還元剤圧送部内の前記還元剤を解凍させるための加熱手段の温度推定に用いられるヒータ温度センサのセンサ値と、前記還元剤圧送部の温度推定に用いられるモジュール温度センサのセンサ値と、を検出し、
    　前記還元剤圧送部の還元剤が凍結していると推定されるときに加熱手段を作動させるとともに、前記加熱手段が耐熱温度を超えないように前記加熱手段の動作制御を行うことを特徴とする還元剤添加装置の制御方法。
  6. 　前記還元剤の供給開始後は、前記還元剤圧送部の外部に備えられた外気温度センサのセンサ値をもとに、前記還元剤が凍結しないように前記加熱手段の動作制御を行うことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の還元剤添加装置の制御方法。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2970506A1 (fr) * 2011-01-18 2012-07-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Reservoir d'uree equipant une ligne d'echappement d'un vehicule automobile
JP2014507596A (ja) * 2011-02-25 2014-03-27 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 供給システムを加熱する方法
CN104169536A (zh) * 2012-03-28 2014-11-26 排放技术有限公司 用于液体添加剂的具有温度传感器的输送单元
WO2014199778A1 (ja) * 2013-06-10 2014-12-18 ボッシュ株式会社 還元剤供給装置の制御装置及び制御方法
US20150285119A1 (en) * 2012-11-06 2015-10-08 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for providing a liquid additive, and method for heating the additive
WO2016103417A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 ボルボ トラック コーポレーション エンジンの排気浄化装置
JP2017155659A (ja) * 2016-03-02 2017-09-07 日立建機株式会社 建設機械
US9957862B2 (en) 2014-04-03 2018-05-01 Robert Bosch Gmbh Secondary heating device for diesel exhaust fluid tank
EP3533978A4 (en) * 2016-10-25 2019-09-04 Isuzu Motors Limited UREA WATER SUPPLY SYSTEM AND CONTROL PROCESS THEREFOR

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000027627A (ja) * 1998-07-13 2000-01-25 Hino Motors Ltd 排気ガス浄化触媒用還元剤保温装置及びそれを組込んだ排気ガス浄化装置
JP2006017043A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Nissan Diesel Motor Co Ltd 排気浄化装置
JP2007163177A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 液体状態検知センサ
JP2008075527A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Hitachi Ltd 排気処理装置用の尿素水注入装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000027627A (ja) * 1998-07-13 2000-01-25 Hino Motors Ltd 排気ガス浄化触媒用還元剤保温装置及びそれを組込んだ排気ガス浄化装置
JP2006017043A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Nissan Diesel Motor Co Ltd 排気浄化装置
JP2007163177A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 Ngk Spark Plug Co Ltd 液体状態検知センサ
JP2008075527A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Hitachi Ltd 排気処理装置用の尿素水注入装置

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2970506A1 (fr) * 2011-01-18 2012-07-20 Peugeot Citroen Automobiles Sa Reservoir d'uree equipant une ligne d'echappement d'un vehicule automobile
JP2014507596A (ja) * 2011-02-25 2014-03-27 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 供給システムを加熱する方法
CN104169536A (zh) * 2012-03-28 2014-11-26 排放技术有限公司 用于液体添加剂的具有温度传感器的输送单元
JP2015513036A (ja) * 2012-03-28 2015-04-30 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 温度センサを有する液体添加剤用の送出ユニット
US10526946B2 (en) * 2012-11-06 2020-01-07 Continental Automotive Gmbh Device for providing a liquid additive, and method for heating the additive
US20150285119A1 (en) * 2012-11-06 2015-10-08 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Device for providing a liquid additive, and method for heating the additive
JP2015536398A (ja) * 2012-11-06 2015-12-21 コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＣｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ＧｍｂＨ 液体添加物を提供する装置および添加物を加熱する方法
WO2014199778A1 (ja) * 2013-06-10 2014-12-18 ボッシュ株式会社 還元剤供給装置の制御装置及び制御方法
JP5979770B2 (ja) * 2013-06-10 2016-08-31 ボッシュ株式会社 還元剤供給装置の制御装置及び制御方法
US9816416B2 (en) 2013-06-10 2017-11-14 Bosch Corporation Control apparatus and control method for reducing agent supply apparatus
US9957862B2 (en) 2014-04-03 2018-05-01 Robert Bosch Gmbh Secondary heating device for diesel exhaust fluid tank
CN107109981A (zh) * 2014-12-25 2017-08-29 沃尔沃卡车集团 用于发动机的排气净化装置
WO2016103417A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 ボルボ トラック コーポレーション エンジンの排気浄化装置
US10513960B2 (en) 2014-12-25 2019-12-24 Volvo Truck Corporation Exhaust purification device for engine
JPWO2016103417A1 (ja) * 2014-12-25 2017-10-05 ボルボトラックコーポレーション エンジンの排気浄化装置
JP2017155659A (ja) * 2016-03-02 2017-09-07 日立建機株式会社 建設機械
US10392983B2 (en) 2016-03-02 2019-08-27 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Construction machine
WO2017149809A1 (ja) * 2016-03-02 2017-09-08 日立建機株式会社 建設機械
EP3533978A4 (en) * 2016-10-25 2019-09-04 Isuzu Motors Limited UREA WATER SUPPLY SYSTEM AND CONTROL PROCESS THEREFOR
US10934914B2 (en) 2016-10-25 2021-03-02 Isuzu Motors Limited Urea water supply system and control method therefor

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