WO2011148807A1 - Ｓｃｒシステム - Google Patents

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WO2011148807A1
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urea water
heater
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正信 嶺澤
裕久 大村
原田　伸一
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いすゞ自動車株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an SCR system that purifies exhaust gas from a diesel vehicle, and relates to an SCR system that can reduce the burden on a battery due to energization of a heater and can reduce the time during which NOx concentration cannot be detected.
  • An SCR system using an SCR (Selective Catalytic Reduction) device has been developed as an exhaust gas purification system for purifying NOx in exhaust gas of a diesel engine.
  • This SCR system supplies urea water upstream of the exhaust gas of the SCR device, generates ammonia by the heat of the exhaust gas, and reduces and purifies NOx on the SCR catalyst by this ammonia (for example, patents) Reference 1).
  • the urea water injection is controlled according to the NOx concentration in the exhaust gas.
  • a NOx sensor is provided in the exhaust pipe.
  • the NOx sensor exhibits a detection function at the sensor operating temperature where the detection element is activated. For this reason, when detecting the NOx concentration, it is necessary to increase the temperature of the NOx sensor to the sensor operating temperature in advance by passing a current through an electric heater attached to the NOx sensor (see, for example, Patent Document 2). ).
  • the heater current is a large current of several hundred mA, for example. If necessary, two NOx sensors may be mounted on the vehicle. In this case, when the heaters of the two NOx sensors are combined, twice as much current flows.
  • ACG AC Generator
  • the battery voltage may drop below the operation guarantee voltage of the engine control circuit if the battery charge is not sufficient.
  • the engine may fail to start due to the stop of the control circuit.
  • an object of the present invention is to provide an SCR system that solves the above-described problems, reduces the burden on the battery due to heater energization, and can reduce the NOx concentration undetectable time.
  • the present invention provides a selective reduction catalyst device provided in an exhaust pipe of an engine, a dosing valve for injecting urea water upstream of the selective reduction catalyst device, and a NOx concentration in exhaust gas.
  • the energization permission unit may inhibit energization of the heater when the engine speed is equal to or lower than a preset energization prohibition threshold during engine operation and the state exceeds a preset return waiting time. .
  • the present invention exhibits the following excellent effects.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing in detail an SCR system showing an embodiment of the present invention. It is an input-output block diagram of the SCR system of FIG. It is a flowchart which shows the procedure which permits the energization to a heater in the energization permission part of FIG. It is a timing chart which shows the timing of heater energization permission at the time of engine starting. It is a flowchart which shows the procedure which prohibits the electricity supply to a heater in the electricity supply permission part of FIG.
  • Timing chart which shows the timing of heater energization prohibition during engine operation, (a) is a case where it is not prohibited, and (b) is a case where it is prohibited. It is a timing chart which shows energization to a heater and temperature change of a NOx sensor.
  • an SCR system 100 includes an SCR device 103 provided in an exhaust pipe 102 of an engine E, a dosing valve 104 that injects urea water upstream of the SCR device, The NOx sensors 110 and 111 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas, the urea water injection control unit 1 for controlling the urea water injection according to the NOx concentration detected by the NOx sensors 110 and 111, and the NOx sensors 110 and 111 And the electric heaters 2 and 3 for raising the temperature to the sensor operating temperature, and energization of the heaters 2 and 3 is prohibited when the engine is started, and the engine speed becomes equal to or higher than a preset energization permission threshold v1, An energization permission unit 4 that permits energization of the heaters 2 and 3 when the state has exceeded a preset stabilization waiting time t1.
  • the energization permission unit 4 energizes the heaters 2 and 3 when the engine speed becomes equal to or less than a preset energization prohibition threshold v2 during engine operation and the state has exceeded a preset return waiting time t2. Is configured to ban.
  • the urea water injection control unit 1 energizes the heaters 2 and 3 to read the NOx concentration from the signal lines of the NOx sensors 110 and 111 and raises the temperature of the NOx sensors 110 and 111 to the sensor operating temperature.
  • energization is prohibited, energization to heaters 2 and 3 is stopped, and energization to heaters 2 and 3 is performed only when energization permission unit 4 permits energization. .
  • the SCR system 100 includes a SCR device 103 provided in the exhaust pipe 102 of the engine E, and a dosing that injects urea water upstream of the SCR device 103 (upstream side of exhaust gas).
  • a DCU Dosing Control Unit
  • a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 107, a DPF (Diesel Particulate Filter) 108, and an SCR device 103 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas.
  • the DOC 107 is for oxidizing NO in the exhaust gas exhausted from the engine E into NO 2 and controlling the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas to increase the denitration efficiency in the SCR device 103.
  • the DPF 108 is for collecting PM (Particulate Matter) in the exhaust gas.
  • a dosing valve 104 is provided in the exhaust pipe 102 on the upstream side of the SCR device 103.
  • the dosing valve 104 has a structure in which an injection hole is provided in a cylinder filled with high-pressure urea water, and a valve body that closes the injection hole is attached to the plunger, and the valve is pulled up by energizing the coil to raise the plunger. The body is separated from the nozzle and the urea water is injected. When energization of the coil is stopped, the plunger is pulled down by the internal spring force and the valve body closes the injection port, so that the urea water injection is stopped.
  • the exhaust pipe 102 on the upstream side of the dosing valve 104 is provided with an exhaust temperature sensor 109 that measures the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR device 103 (SCR inlet temperature).
  • An upstream NOx sensor 110 that detects the NOx concentration on the upstream side of the SCR device 103 is provided upstream of the SCR device 103 (here, upstream of the exhaust temperature sensor 109), and downstream of the SCR device 103.
  • the supply module 106 includes an SM pump 112 that pumps urea water, an SM temperature sensor 113 that measures the temperature of the supply module 106 (temperature of urea water flowing through the supply module 106), and the pressure of urea water in the supply module 106 (
  • the urea water pressure sensor 114 for measuring the discharge pressure of the SM pump 112 and the urea water flow path are switched to supply urea water from the urea tank 105 to the dosing valve 104 or within the dosing valve 104.
  • a reverting valve 115 for switching whether to return the urea water to the urea tank 105.
  • the reverting valve 115 when the reverting valve 115 is ON, the urea water from the urea tank 105 is supplied to the dosing valve 104, and when the reverting valve 115 is OFF, the urea water in the dosing valve 104 is supplied to the urea tank 105. I tried to return it.
  • the supply module 106 uses the SM pump 112 to supply the urea water in the urea tank 105 to a liquid supply line (suction line) 116. And the excess urea water is returned to the urea tank 105 through a recovery line (back line) 118.
  • the urea tank 105 is provided with an SCR sensor 119.
  • the SCR sensor 119 includes a level sensor 120 that measures the level (level) of urea water in the urea tank 105, a temperature sensor 121 that measures the temperature of urea water in the urea tank 105, and a sensor in the urea tank 105. And a quality sensor 122 for measuring the quality of the urea water.
  • the quality sensor 122 detects the quality of the urea water in the urea tank 105 by detecting, for example, the concentration of urea water and whether or not a different mixture is mixed in the urea water from the propagation speed and electrical conductivity of the ultrasonic waves. To do.
  • a cooling line 123 for circulating cooling water for cooling the engine E is connected to the urea tank 105 and the supply module 106.
  • the cooling line 123 is configured to exchange heat between the cooling water passing through the urea tank 105 and flowing through the cooling line 123 and the urea water in the urea tank 105.
  • the cooling line 123 passes through the supply module 106 and exchanges heat between the cooling water flowing through the cooling line 123 and the urea water in the supply module 106.
  • the cooling line 123 is provided with a tank heater valve (coolant valve) 124 for switching whether or not to supply cooling water to the urea tank 105 and the supply module 106.
  • a tank heater valve coolant valve
  • the dosing valve 104 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 124 is opened or closed.
  • the drawing is simplified and not shown, but the cooling line 123 is disposed along the liquid feeding line 116, the pressure feeding line 117, and the recovery line 118 through which the urea water passes.
  • FIG. 3 shows an input / output configuration diagram of the DCU 126.
  • the DCU 126 includes an upstream NOx sensor 110, a downstream NOx sensor 111, an SCR sensor 119 (level sensor 120, temperature sensor 121, quality sensor 122), exhaust temperature sensor 109, and SM of the supply module 106.
  • An input signal line from the temperature sensor 113, the urea water pressure sensor 114, and an ECM (Engine Control Module) 125 that controls the engine E is connected. From the ECM 125, signals of outside air temperature and engine parameters (engine speed, etc.) are input.
  • the DCU 126 includes an output signal to the tank heater valve 124, the SM pump 112 and the reverting valve 115 of the supply module 106, the dosing valve 104, the heater 2 of the upstream NOx sensor 110, and the heater 3 of the downstream NOx sensor 111.
  • the line is connected.
  • the input / output of signals between the DCU 126 and each member may be either input / output via individual signal lines or input / output via CAN (Controller Area Network).
  • the urea water injection control unit 1 of the DCU 126 estimates the amount of NOx in the exhaust gas based on the engine parameter signal from the ECM 125 and the exhaust gas temperature from the exhaust temperature sensor 109, and in the estimated exhaust gas
  • the amount of urea water to be injected from the dosing valve 104 is determined based on the amount of NOx, and when injection is performed with the amount of urea water determined by the dosing valve 104, dosing based on the detected value of the upstream NOx sensor 110
  • the valve 104 is controlled to adjust the amount of urea water injected from the dosing valve 104.
  • step S41 the energization permission unit 4 prohibits energization of the heaters 2 and 3 when the engine is started.
  • step S42 the energization permission unit 4 determines whether or not the state where the engine speed is equal to or greater than the energization permission threshold v1 has passed the stabilization waiting time t1. If the determination is NO, the process returns to step S41. That is, the engine is kept waiting for energization until the engine rotation speed is equal to or greater than the energization permission threshold v1 and the stabilization waiting time t1 has elapsed. If the determination is yes, the process proceeds to step S43.
  • step S43 the energization permission unit 4 permits energization of the heaters 2 and 3.
  • energization of the heaters 2 and 3 is started at the timing of FIG. That is, energization of the heaters 2 and 3 is started when the engine speed becomes equal to or greater than the energization permission threshold v1 and the stabilization waiting time t1 has elapsed.
  • the temperature of the NOx sensors 110 and 111 reaches the sensor operating temperature in about 1 minute, so the urea water injection control unit 1 reads the NOx concentration, It is possible to control urea water injection according to the NOx concentration.
  • the energization permission unit 4 prohibits the energization of the heaters 2 and 3, the engine speed becomes equal to or greater than the energization permission threshold v1, and the state has passed the stabilization waiting time t1. , Energization of the heaters 2 and 3 is permitted. For this reason, after the electric power from ACG comes to be obtained, an electric current will flow into heaters 2 and 3, and the battery will not run out of charge. Before the electric power from the ACG is obtained, the energization of the heaters 2 and 3 is prohibited, so that the battery voltage does not fall below the operation guarantee voltage of the engine control circuit and the engine start does not fail. .
  • the energization permission threshold value v1 is preferably set to an idle speed or a slightly lower speed. This is because it is certain that the ACG has risen sufficiently if a certain amount of time elapses after the engine speed reaches the idle speed.
  • the stabilization waiting time t1 varies depending on the vehicle type, it is preferable to determine the time for the ACG to stabilize by experiment. For example, if the ACG stabilizes after 2 to 3 seconds have passed since the engine speed has become the idle speed, the stabilization waiting time t1 is set to 2 to 3 seconds.
  • the stabilization waiting time t1 is preferably set to a short time because detection of NOx concentration can be started earlier.
  • step S51 the energization permission unit 4 permits energization to the heaters 2 and 3 because the engine is operating.
  • step S52 the energization permission unit 4 determines whether or not the state in which the engine speed is equal to or less than the energization prohibition threshold v2 has passed the return waiting time t2. If the determination is NO, the process returns to step S51. That is, energization permission is continued unless the engine speed is equal to or less than the energization prohibition threshold v2 and the return waiting time t2 or more has not elapsed. If the determination is yes, the process proceeds to step S53.
  • step S53 the energization permission unit 4 prohibits energization of the heaters 2 and 3.
  • the energization of the heaters 2 and 3 is continued or stopped at the timings of FIGS. 7A and 7B. That is, as shown in FIG. 7A, after the engine speed decreases and becomes equal to or less than the energization prohibition threshold v2, the engine speed increases before the return waiting time t2 elapses, and the energization prohibition threshold v2. Is exceeded. In this case, since energization to the heaters 2 and 3 remains permitted, energization is continued. On the other hand, as shown in FIG.
  • the energization permission unit 4 prohibits energization of the heaters 2 and 3 when the engine speed becomes equal to or less than the energization prohibition threshold v2 during engine operation and the state has exceeded the return waiting time t2. . Therefore, energization of the heaters 2 and 3 is permitted until the return waiting time t2 elapses, and the state in which the upstream NOx sensor 110 and the downstream NOx sensor 111 can detect the NOx concentration is maintained. . This is because even if almost no electric power from ACG can be obtained, the battery is sufficiently charged by the engine operation until immediately before, and if the return waiting time t2 elapses, the demand for high current can be met. .

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Abstract

　ヒータ通電によるバッテリへの負担が軽減され、かつ、ＮＯｘ濃度の検出不能時間を低減できるＳＣＲシステムを提供する。　ＳＣＲ装置１０３と、ドージングバルブ１０４と、ＮＯｘセンサ１１０，１１１と、尿素水噴射制御部１と、ＮＯｘセンサ１１０，１１１をセンサ動作温度に昇温するための電熱式のヒータ２，３と、エンジン始動時に、ヒータ２，３への通電を禁止し、エンジン回転数があらかじめ設定した通電許可閾値ｖ１以上になり、その状態があらかじめ設定した安定化待ち時間ｔ１以上経過したとき、ヒータ２，３への通電を許可する通電許可部４とを備える。

Description

ＳＣＲシステム
　本発明は、ディーゼル車両の排ガス浄化を行うＳＣＲシステムに係り、ヒータ通電によるバッテリへの負担が軽減され、かつ、ＮＯｘ濃度の検出不能時間を低減できるＳＣＲシステムに関する。
　ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するための排ガス浄化システムとして、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）装置を用いたＳＣＲシステムが開発されている。
　このＳＣＲシステムは、尿素水をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱でアンモニアを生成し、このアンモニアによって、ＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元して浄化するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００－３０３８２６号公報 特開２００９－２８８０８２号公報
　尿素水の噴射は排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて制御される。この制御のために、排気管にはＮＯｘセンサが設けられる。
　ＮＯｘセンサは、検出素子が活性化しているセンサ動作温度において検出機能を発揮する。このため、ＮＯｘ濃度を検出するときは、ＮＯｘセンサに付随している電熱式のヒータに電流を流してあらかじめセンサ動作温度にＮＯｘセンサを昇温しておく必要がある（例えば、特許文献２参照）。
　図８に示されるように、ＮＯｘセンサの温度が低いとき、ヒータに電流を流し始めると、約１分程度でＮＯｘセンサの温度がセンサ動作温度に達し、電流を停止するとＮＯｘセンサの温度が徐々に低下する。
　ＮＯｘセンサをセンサ動作温度まで短時間に昇温するために、ヒータには、発熱量の大きいものが用いられる。このため、ヒータは、電力を著しく消費する。ヒータ電流は、例えば、数百ｍＡの大電流となる。必要に応じて２つのＮＯｘセンサを車両に搭載することがあり、この場合、２つのＮＯｘセンサのヒータを合わせると、２倍もの大電流が流れることになる。
　エンジンが十分に暖機されて運転されているときは、ＡＣＧ（AC Generator；オルタネータ）からの電力が得られ、また、バッテリも十分に充電されているため、ヒータに大電流が流れても、特に問題はない。しかし、エンジン始動前やエンジン回転が停止に近いときは、ＡＣＧからの電力が得られないため、ヒータに大電流を流すと、バッテリが充電不足に陥るおそれがある。
　また、エンジン始動時のスタータモータによるクランキング時に、ヒータに大電流を流すと、バッテリの充電量が十分でない場合、バッテリ電圧がエンジンの制御回路の動作保証電圧より低下してしまうことがあり、制御回路が停止することによってエンジン始動に失敗するおそれがある。
　一方、ヒータへの通電を停止（ＯＦＦ）すると、ＮＯｘセンサの温度が徐々に低下してセンサ動作温度を下回り、ＮＯｘ濃度が検出できなくなる。なお、ヒータＯＦＦ中はＮＯｘ濃度の検出はされない。
　再び、ＮＯｘセンサを昇温するとき、図８のように、ＮＯｘセンサの温度がセンサ動作温度に達してから数分を待たなければ、ＮＯｘ濃度が検出できない。このため、ヒータへの通電を停止する頻度が高いと、ＮＯｘ濃度が検出できない時間が長くなり、理想的な排気ガス浄化が望めなくなる。
　そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ヒータ通電によるバッテリへの負担が軽減され、かつ、ＮＯｘ濃度の検出不能時間を低減できるＳＣＲシステムを提供することにある。
　上記目的を達成するために本発明は、エンジンの排気管に設けられた選択還元触媒装置と、前記選択還元触媒装置の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブと、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、前記ＮＯｘセンサで検出されたＮＯｘ濃度に応じて尿素水噴射を制御する尿素水噴射制御部と、前記ＮＯｘセンサをセンサ動作温度に昇温するための電熱式のヒータと、エンジン始動時に、前記ヒータへの通電を禁止し、エンジン回転数があらかじめ設定した通電許可閾値以上になり、その状態があらかじめ設定した安定化待ち時間以上経過したとき、前記ヒータへの通電を許可する通電許可部とを備えたものである。
　前記通電許可部は、エンジン運転中に、エンジン回転数があらかじめ設定した通電禁止閾値以下になり、その状態があらかじめ設定した復帰待ち時間以上経過したとき、前記ヒータへの通電を禁止してもよい。
　本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
　（１）ヒータ通電によるバッテリへの負担が軽減される。
　（２）ＮＯｘ濃度の検出不能時間を低減できる。
本発明の一実施形態を示すＳＣＲシステムの要部構成図である。 本発明の一実施形態を示すＳＣＲシステムを詳しく示した構成図である。 図１のＳＣＲシステムの入出力構成図である。 図１の通電許可部においてヒータへの通電を許可する手順を示すフローチャートである。 エンジン始動時におけるヒータ通電許可のタイミングを示すタイミングチャートである。 図１の通電許可部においてヒータへの通電を禁止する手順を示すフローチャートである。 エンジン運転中におけるヒータ通電禁止のタイミングを示すタイミングチャートであり、（ａ）は禁止されない場合、（ｂ）は禁止される場合のものである。 ヒータへの通電とＮＯｘセンサの温度変化を示すタイミングチャートである。
　以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
　図１及び図２に示されるように、本発明に係るＳＣＲシステム１００は、エンジンＥの排気管１０２に設けられたＳＣＲ装置１０３と、ＳＣＲ装置の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブ１０４と、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１１０，１１１と、ＮＯｘセンサ１１０，１１１で検出されたＮＯｘ濃度に応じて尿素水噴射を制御する尿素水噴射制御部１と、ＮＯｘセンサ１１０，１１１をセンサ動作温度に昇温するための電熱式のヒータ２，３と、エンジン始動時に、ヒータ２，３への通電を禁止し、エンジン回転数があらかじめ設定した通電許可閾値ｖ１以上になり、その状態があらかじめ設定した安定化待ち時間ｔ１以上経過したとき、ヒータ２，３への通電を許可する通電許可部４とを備える。
　さらに、通電許可部４は、エンジン運転中に、エンジン回転数があらかじめ設定した通電禁止閾値ｖ２以下になり、その状態があらかじめ設定した復帰待ち時間ｔ２以上経過したとき、ヒータ２，３への通電を禁止するように構成されている。
　尿素水噴射制御部１は、ＮＯｘセンサ１１０，１１１の信号線からＮＯｘ濃度を読み取る前にヒータ２，３に通電してＮＯｘセンサ１１０，１１１をセンサ動作温度まで昇温するが、通電許可部４が通電を禁止しているときは、ヒータ２，３への通電を停止し、通電許可部４が通電を許可しているときのみ、ヒータ２，３への通電を行うように構成されている。
　詳しくは、図２に示すように、ＳＣＲシステム１００は、エンジンＥの排気管１０２に設けられたＳＣＲ装置１０３と、ＳＣＲ装置１０３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射するドージングバルブ（尿素噴射装置、ドージングモジュール）１０４と、尿素水を貯留する尿素タンク１０５と、尿素タンク１０５に貯留された尿素水をドージングバルブ１０４に供給するサプライモジュール１０６と、ドージングバルブ１０４やサプライモジュール１０６等を制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）１２６とを主に備える。
　エンジンＥの排気管１０２には、排気ガスの上流側から下流側にかけて、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst；酸化触媒）１０７、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１０８、ＳＣＲ装置１０３が順次配置される。ＤＯＣ１０７は、エンジンＥから排気される排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2とし、排気ガス中のＮＯとＮＯ2の比率を制御してＳＣＲ装置１０３における脱硝効率を高めるためのものである。また、ＤＰＦ１０８は、排気ガス中のＰＭ（Particulate Matter）を捕集するためのものである。
　ＳＣＲ装置１０３の上流側の排気管１０２には、ドージングバルブ１０４が設けられる。ドージングバルブ１０４は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。コイルへの通電を止めると、内部のバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。
　ドージングバルブ１０４の上流側の排気管１０２には、ＳＣＲ装置１０３の入口における排気ガスの温度（ＳＣＲ入口温度）を測定する排気温度センサ１０９が設けられる。また、ＳＣＲ装置１０３の上流側（ここでは排気温度センサ１０９の上流側）には、ＳＣＲ装置１０３の上流側でのＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１１０が設けられ、ＳＣＲ装置１０３の下流側には、ＳＣＲ装置１０３の下流側でのＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１１１が設けられる。
　サプライモジュール１０６は、尿素水を圧送するＳＭポンプ１１２と、サプライモジュール１０６の温度（サプライモジュール１０６を流れる尿素水の温度）を測定するＳＭ温度センサ１１３と、サプライモジュール１０６内における尿素水の圧力（ＳＭポンプ１１２の吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサ１１４と、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するか、あるいはドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ１１５とを備えている。ここでは、リバーティングバルブ１１５がＯＮのとき、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するようにし、リバーティングバルブ１１５がＯＦＦのとき、ドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すようにした。
　リバーティングバルブ１１５が尿素水をドージングバルブ１０４に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール１０６は、そのＳＭポンプ１１２にて、尿素タンク１０５内の尿素水を送液ライン（サクションライン）１１６を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）１１７を通してドージングバルブ１０４に供給するようにされ、余剰の尿素水を、回収ライン（バックライン）１１８を通して尿素タンク１０５に戻すようにされる。
　尿素タンク１０５には、ＳＣＲセンサ１１９が設けられる。ＳＣＲセンサ１１９は、尿素タンク１０５内の尿素水の液面高さ（レベル）を測定するレベルセンサ１２０と、尿素タンク１０５内の尿素水の温度を測定する温度センサ１２１と、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を測定する品質センサ１２２とを備えている。品質センサ１２２は、例えば、超音波の伝播速度や電気伝導度から、尿素水の濃度や尿素水に異種混合物が混合されているか否かを検出し、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を検出するものである。
　尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６には、エンジンＥを冷却するための冷却水を循環する冷却ライン１２３が接続される。冷却ライン１２３は、尿素タンク１０５内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水と尿素タンク１０５内の尿素水との間で熱交換するようにされる。同様に、冷却ライン１２３は、サプライモジュール１０６内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水とサプライモジュール１０６内の尿素水との間で熱交換するようにされる。
　冷却ライン１２３には、尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ（クーラントバルブ）１２４が設けられる。なお、ドージングバルブ１０４にも冷却ライン１２３が接続されるが、ドージングバルブ１０４には、タンクヒーターバルブ１２４の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図２では図を簡略化しており示されていないが、冷却ライン１２３は、尿素水が通る送液ライン１１６、圧送ライン１１７、回収ライン１１８に沿って配設される。
　図３に、ＤＣＵ１２６の入出力構成図を示す。
　図３に示すように、ＤＣＵ１２６には、上流側ＮＯｘセンサ１１０、下流側ＮＯｘセンサ１１１、ＳＣＲセンサ１１９（レベルセンサ１２０、温度センサ１２１、品質センサ１２２）、排気温度センサ１０９、サプライモジュール１０６のＳＭ温度センサ１１３と尿素水圧力センサ１１４、およびエンジンＥを制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１２５からの入力信号線が接続されている。ＥＣＭ１２５からは、外気温、エンジンパラメータ（エンジン回転数など）の信号が入力される。
　また、ＤＣＵ１２６には、タンクヒーターバルブ１２４、サプライモジュール１０６のＳＭポンプ１１２とリバーティングバルブ１１５、ドージングバルブ１０４、上流側ＮＯｘセンサ１１０のヒータ２、下流側ＮＯｘセンサ１１１のヒータ３、への出力信号線が接続される。なお、ＤＣＵ１２６と各部材との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介した入出力のどちらであってもよい。
　ＤＣＵ１２６の尿素水噴射制御部１は、ＥＣＭ１２５からのエンジンパラメータの信号と、排気温度センサ１０９からの排気ガス温度とを基に、排気ガス中のＮＯｘの量を推定すると共に、推定した排気ガス中のＮＯｘの量を基にドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を決定するようにされ、さらに、ドージングバルブ１０４にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側ＮＯｘセンサ１１０の検出値に基づいてドージングバルブ１０４を制御して、ドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を調整するようにされる。
　以下、本発明のＳＣＲシステム１００の動作を説明する。
　エンジン始動時に、図４の手順が実行される。図４に示されるように、ステップＳ４１にて、通電許可部４は、エンジンが始動されたとき、ヒータ２，３への通電を禁止する。次いで、ステップＳ４２にて、通電許可部４は、エンジン回転数が通電許可閾値ｖ１以上である状態が安定化待ち時間ｔ１以上経過したかどうかを判定する。判定がＮＯの場合、ステップＳ４１に戻る。すなわち、エンジン回転数が通電許可閾値ｖ１以上で安定化待ち時間ｔ１以上が経過するまで、通電禁止のままで待つことになる。判定がＹＥＳの場合、ステップＳ４３に進む。
　ステップＳ４３にて、通電許可部４は、ヒータ２，３への通電を許可する。
　図４の手順の実行により、図５のタイミングでヒータ２，３への通電が開始される。すなわち、エンジン回転数が通電許可閾値ｖ１以上となり、さらに安定化待ち時間ｔ１以上が経過するとヒータ２，３への通電が開始される。ヒータ２，３に電流が流れ始めると、既に説明したように、約１分程度でＮＯｘセンサ１１０，１１１の温度がセンサ動作温度に達するので、尿素水噴射制御部１は、ＮＯｘ濃度を読み取り、ＮＯｘ濃度に応じて尿素水噴射を制御することが可能となる。
　以上のように、通電許可部４は、エンジン始動時に、ヒータ２，３への通電を禁止し、エンジン回転数が通電許可閾値ｖ１以上になり、その状態が安定化待ち時間ｔ１以上経過したとき、ヒータ２，３への通電を許可する。このため、ＡＣＧからの電力が得られるようになってから、ヒータ２，３に電流が流れるようになり、バッテリが充電不足に陥ることがない。ＡＣＧからの電力が得られるようになる前は、ヒータ２，３への通電が禁止されているため、バッテリ電圧がエンジンの制御回路の動作保証電圧より低下してエンジン始動に失敗することがない。
　通電許可閾値ｖ１は、アイドル回転数かそれよりやや低い回転数に設定するのが好ましい。エンジン回転数がアイドル回転数になってからしばらく時間が経過すれば、ＡＣＧが十分に立ち上がっていることが確実だからである。
　安定化待ち時間ｔ１は車種によって異なるので、実験によりＡＣＧが安定化する時間を見極めて決定するのが好ましい。例えば、エンジン回転数がアイドル回転数になって２～３秒経過すればＡＣＧが安定化する場合、安定化待ち時間ｔ１を２～３秒に設定する。安定化待ち時間ｔ１は、短時間に設定するほど、ＮＯｘ濃度の検出が早期に開始できるので好ましい。
　次に、エンジン運転中に、図６の手順が実行される。図６に示されるように、ステップＳ５１にて、通電許可部４は、エンジン運転中であるからヒータ２，３への通電を許可する。次いで、ステップＳ５２にて、通電許可部４は、エンジン回転数が通電禁止閾値ｖ２以下の状態が復帰待ち時間ｔ２以上経過したかどうかを判定する。判定がＮＯの場合、ステップＳ５１に戻る。すなわち、エンジン回転数が通電禁止閾値ｖ２以下で復帰待ち時間ｔ２以上が経過しない限り、通電許可を続けることになる。判定がＹＥＳの場合、ステップＳ５３に進む。
　ステップＳ５３にて、通電許可部４は、ヒータ２，３への通電を禁止する。
　図６の手順の実行により、図７（ａ）、図７（ｂ）のタイミングでヒータ２，３への通電が継続または停止される。すなわち、図７（ａ）に示されるように、エンジン回転数が低下して通電禁止閾値ｖ２以下となった後、復帰待ち時間ｔ２が経過する前にエンジン回転数が上昇して通電禁止閾値ｖ２を超えたとする。この場合、ヒータ２，３への通電は許可されたままであるので、通電が継続される。一方、図７（ｂ）に示されるように、エンジン回転数が低下して通電禁止閾値ｖ２以下となった後、その状態で復帰待ち時間ｔ２が経過すると、ヒータ２，３への通電が禁止されるので、通電は停止となる。
　以上のように、通電許可部４は、エンジン運転中に、エンジン回転数が通電禁止閾値ｖ２以下になり、その状態が復帰待ち時間ｔ２以上経過したとき、ヒータ２，３への通電を禁止する。このため、復帰待ち時間ｔ２が経過するまでは、ヒータ２，３への通電が許可されており、上流側ＮＯｘセンサ１１０、下流側ＮＯｘセンサ１１１によるＮＯｘ濃度の検出が可能な状態が維持される。これは、ＡＣＧからの電力がほとんど得られなくなっても、直前までのエンジン運転によりバッテリが十分に充電されており、復帰待ち時間ｔ２が経過する前ならば大電流の需要に応えられるからである。
　復帰待ち時間ｔ２が経過する前にエンジン回転数が通電禁止閾値ｖ２を超えたときは、再び、ＡＣＧからの電力が得られるようになったのであるから、ヒータ２，３への通電が許可されたままとなる。
　したがって、ヒータ２，３への通電が停止される頻度が低くなる。この結果、ＮＯｘ濃度が検出できない時間が短縮され、尿素水噴射制御部１において尿素水噴射が適切に制御されるようになるので、理想的な排気ガス浄化が期待できる。
　通電禁止閾値ｖ２は、エンジン停止、すなわちエンジン回転数＝０の近傍に設定するのが好ましい。復帰待ち時間ｔ２は車種によって異なるので、実験により大電流に対してバッテリの充電不足が起きる時間を見極めて決定するのが好ましい。
　１　尿素水噴射制御部
　２　ヒータ
　３　ヒータ
　４　通電許可部
　１００　ＳＣＲシステム

Claims (2)

  1. 　エンジンの排気管に設けられた選択還元触媒装置と、
    　前記選択還元触媒装置の上流側で尿素水を噴射するドージングバルブと、
    　排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、
    　前記ＮＯｘセンサで検出されたＮＯｘ濃度に応じて尿素水噴射を制御する尿素水噴射制御部と、
    　前記ＮＯｘセンサをセンサ動作温度に昇温するための電熱式のヒータと、
    　エンジン始動時に、前記ヒータへの通電を禁止し、エンジン回転数があらかじめ設定した通電許可閾値以上になり、その状態があらかじめ設定した安定化待ち時間以上経過したとき、前記ヒータへの通電を許可する通電許可部とを備えたことを特徴とするＳＣＲシステム。
  2. 　前記通電許可部は、エンジン運転中に、エンジン回転数があらかじめ設定した通電禁止閾値以下になり、その状態があらかじめ設定した復帰待ち時間以上経過したとき、前記ヒータへの通電を禁止することを特徴とする請求項１記載のＳＣＲシステム。
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