WO2018079524A1 - 尿素水供給システム及びその制御方法 - Google Patents

尿素水供給システム及びその制御方法 Download PDF

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urea water
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injection valve
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正信 嶺澤
真治 原
越智　直文
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いすゞ自動車株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a urea water supply system and a control method thereof, and more specifically, relates to a urea water supply system capable of injecting urea water at an early stage and a control method thereof.
  • a urea water supply system that supplies urea water to a selective reduction catalyst (SCR catalyst) provided in an exhaust passage of an engine has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • SCR catalyst selective reduction catalyst
  • This urea water supply system raises the temperature of the urea water during freezing, calculates the time required for thawing the urea water, and injects the urea water from the urea water injection valve after the time has elapsed.
  • the urea water supply system described above sets the time required for thawing by checking the frozen state of the urea water based on turning on / off of the ignition (start switch) and the engine speed. Therefore, until the engine rotation speed exceeds the threshold value and the time required for thawing further elapses from that point, the urea water cannot be injected and the nitrogen oxides in the exhaust gas using the urea water as a reducing agent cannot be injected. Purification will be delayed.
  • This disclosure provides a urea water supply system and a control method thereof that can shorten the time required to start injection while reliably thawing urea water.
  • the urea water supply system of the present disclosure includes a urea water injection valve, a tank, and a pump, and includes a temperature raising device that raises the temperature of the urea water, a state acquisition device that obtains a state related to freezing of the urea water, A urea water injection valve, the temperature raising device, and a control device connected to the state acquisition device. When this control device is activated, the temperature of the urea water is raised by the temperature raising device.
  • the urea water injection valve In the urea water supply system that starts the injection according to the above, the heat generation temperature acquisition device that acquires the heat generation temperature of the temperature raising device is provided, and the control device is configured to be able to store the determination result.
  • a shortening setting that shortens the time required for determining whether to permit based on the determination result stored when the system control is stopped by the device and the heat generation temperature acquired by the heat generation temperature acquisition device immediately after restarting Is to do.
  • the urea water stored in the tank is supplied to the urea water injection valve by the pump and injected from the urea water injection valve.
  • the temperature is raised by the temperature raising device, the state related to freezing of the urea water is acquired during the temperature rising by the temperature raising device, and the urea by the urea water injection valve is acquired based on the obtained state related to the freezing.
  • the control method of the urea water supply system that starts the injection by the urea water injection valve when the result of the determination of whether or not to permit water injection is positive, the temperature rising by the temperature increasing device and the determination of whether to permit
  • the system control related to the urea water supply system including the injection by the urea water injection valve is stopped and then restarted from the temperature increase by the temperature increasing device after the stop period, the system control is stopped.
  • the determination result is stored, and immediately after restarting, the heating temperature of the temperature raising device is acquired, and it is necessary to determine whether to permit based on the stored determination result and the acquired heating temperature.
  • This is a method for performing a shortening setting to shorten the time.
  • the result of the determination as to whether or not to permit the stop and the immediately after the restart Based on the heat generation temperature of the temperature raising device, a shortening setting is performed to shorten the time required for determining whether to permit the temperature raising device.
  • a shortening setting is performed to shorten the time required for determining whether to permit the temperature raising device.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a urea water supply system according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method related to normal system control among the control methods of the urea water supply system in FIG. 1.
  • FIG. 3 is map data for calculating the set time of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method related to shortening setting in the control method of the urea water supply system in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method related to system control in which the time required for permission determination in the urea water supply system of FIG. 1 is shortened.
  • G1 is exhaust gas
  • W1 is cooling water
  • U1 is urea water
  • a urea water supply system 10 is a system that is incorporated in an exhaust gas purification system and supplies urea water as a reducing agent to a selective reduction catalyst (SCR catalyst) 11. .
  • SCR catalyst selective reduction catalyst
  • the exhaust gas purification system includes a urea water supply system 10, a selective reduction catalyst 11, a control device 20, and various sensors 21 to 27.
  • the urea water supply system 10 includes a urea water injection valve 12, a supply module 13, a urea water tank 14, and a coolant valve 15.
  • the coolant valve 15 may not be provided.
  • the urea water injection valve 12 and the selective reduction catalyst 11 are located in the middle of the exhaust passage 16 through which exhaust gas G1 exhausted from an engine (not shown) passes, from the upstream side toward the downstream side with respect to the flow of the exhaust gas G1. Arranged in order.
  • An ammonia slip catalyst may be provided downstream of the selective reduction catalyst 11. Further, an oxidation catalyst or a collection filter may be provided upstream of the selective reduction catalyst 11.
  • the urea water injection valve 12, the supply module 13, and the urea water tank 14 are connected by a urea water pipe 17, and the urea water U1 is supplied from the urea water tank 14 to the urea water injection valve 12 by a pump 18 provided in the supply module 13. Is supplied.
  • the urea water tank 14, the urea water injection valve 12, the supply module 13, and the urea water pipe 17 connecting the urea water tank 14 are warmed by the cooling water W ⁇ b> 1 after cooling the engine by the cooling water pipe 19.
  • the coolant flow rate of the cooling water W ⁇ b> 1 is adjusted by the coolant valve 15.
  • the cooling water pipe 19 disposed in the urea water tank 14 or adjacent to the urea water pipe 17 functions as a temperature raising device that raises the temperature of the urea water U1.
  • the urea water injection valve 12 and the pump 18 may be directly heated by the cooling water pipe 19.
  • the control device 20 is hardware including a CPU that performs various types of information processing, an internal storage device that can read and write programs used for performing the various types of information processing and information processing results, and various interfaces.
  • the control device 20 includes a urea water injection valve 12, a pump 18, exhaust temperature sensors 21, 22, an outside air temperature sensor 23, a cooling water temperature sensor 24, a module temperature sensor 25, a module pressure sensor 26, a tank temperature sensor 27, and a NOx sensor. 30 is electrically connected through a signal line.
  • the control device 20 is electrically connected to an engine control device 28 that performs engine control and a battery 29 via a signal line.
  • the control device 20 performs injection control of the urea water injection valve 12 and drive control of the pump 18 based on the measured values of the connected engine control device 28 and various sensors.
  • the urea water supply system 10 when the ignition device is turned on (ignition key or switch is turned on) and the control device 20 is activated by energization from the battery 29, the cooling water pipe 19 is supplied to the urea water U1. The temperature is raised by the cooling water W ⁇ b> 1 after the engine flowing through is cooled.
  • the controller 20 determines whether to permit the urea water injection valve 12 to inject the urea water U1 (hereinafter referred to as permission determination), and then according to the result of the permission determination. Thus, a command for permitting the urea water injection valve 12 to inject the urea water U1 is issued.
  • the permission determination includes a temperature determination for determining that the urea water U1 has reached a thawing temperature, and that the time elapsed since the start of the thawing of the urea water U1 has become a predetermined permission time or more. It is comprised from the time determination to determine.
  • the permission determination issues a command to permit the urea water injection valve 12 to inject the urea water U1 when the results of the temperature determination and the time determination are positive.
  • the thawing of the urea water U1 starts when the engine starts and the cooling water W1 starts to circulate through the cooling water pipe 19.
  • the control device 20 counts the time t1 with a timer (not shown) included in the control device 20 (S110). Next, the control device 20 acquires the first parameter by the state acquisition device (S120). Next, the control device 20 calculates a set time ta according to the outside air temperature T1 in the first parameter (S130).
  • Examples of the state acquisition device include a sensor for acquiring a state related to freezing of the urea water U1 existing in the urea water supply system 10, and in this embodiment, the outside air temperature sensor 23, the module temperature sensor 25, and the tank temperature sensor 27. Is used.
  • the first parameter is a parameter indicating a state related to freezing of the urea water U1 existing in the urea water supply system 10.
  • the outside temperature T1 acquired by the outside temperature sensor 23, the module temperature T2 acquired by the module temperature sensor 25, and the tank temperature T3 acquired by the tank temperature sensor 27 are used as the first parameters.
  • the pressure which the pressure sensor 26 acquires as a measured value which changes when the urea water U1 freezes.
  • those measured values may be used.
  • the set time ta is a calculated value calculated by a predetermined calculation formula or map data in accordance with the outside air temperature T1. In this embodiment, calculation is performed using map data.
  • the map data is obtained in advance by experiments and tests, stored in the control device 20, and read by the control device 20.
  • the set time ta has a negative relationship with the outside air temperature T1
  • the set time ta is set to a longer time when the outside air temperature T1 becomes equal to or lower than the temperature T4 at which the urea water U1 having zero degrees or less freezes.
  • the set time ta is set longer in the state where the outside air temperature T1 is low and the urea water U1 is frozen based on the temperature T4 at which the urea water U1 is frozen, and is shortened in other cases. It is advantageous for shortening.
  • the control device 20 determines whether or not the counted time t1 is equal to or longer than the set time ta (S140).
  • the determination based on the elapsed time t1 is a time determination.
  • the time determination is performed in order to determine the thawing of the urea water U1 in the urea water pipe 17 according to the time because it is impossible to actually measure the temperature of the entire area of the urea water pipe 17.
  • the control device 20 sets the module temperature T2 in the acquired first parameter in advance. It is determined whether or not the first threshold value Ta has been reached (S150).
  • the control device 20 determines whether or not the tank temperature T3 of the first parameters is equal to or higher than a preset second threshold value Tb (S160).
  • the determination for comparing the temperature of the two urea solutions U1 and the threshold value is a temperature determination.
  • Each of the first threshold value Ta and the second threshold value Tb is a threshold value obtained in advance by experiments and tests and stored in the control device 20, and is set to a temperature at which it can be determined that the urea water U1 has been thawed. Yes.
  • the control device 20 issues a command for permitting the injection of the urea water injection valve 12 (S170).
  • the above temperature determination (S150, S160) and time determination (S130, S140) are permission determinations, and when each determination result becomes positive, a command to permit the injection of the urea water injection valve 12 is issued.
  • the control of the injection of the urea water U1 is performed by the control device 20 based on the measured value of the NOx sensor 30 and the like.
  • the permission determination it is possible to determine whether or not the urea water U1 has been thawed by determining whether or not the urea water U1 has been thawed based on two items of temperature determination and time determination.
  • the urea water U1 is thawed throughout the urea water pipe 17.
  • the urea water pipe 17 may be locally frozen in the urea water pipe 17.
  • time determination it is advantageous to determine a state where all of the urea water U1 present in the urea water supply system 10 has been thawed.
  • temperature determination and the time determination may be processed in parallel, and the two determinations of the temperature determination may be performed in parallel. That is, each of S130, S140, S150, and S160 may be processed in parallel.
  • the system control (S110 to S170) related to the urea water supply system 10 is configured to be performed when the ignition device is turned on and the control device 20 is activated. That is, both the temperature determination (S150, S160) and the time determination (S130, S140) are performed again after the system control is stopped and the stop period ⁇ t is passed. Therefore, while the urea water U1 can be surely thawed, the urea water U1 can be injected, while the urea water U1 injection is delayed depending on the time required for permission determination.
  • the urea water supply system 10 of this embodiment includes a cooling water temperature sensor 24 as an exothermic temperature acquisition device, and is configured so that the control device 20 can store the result of the permission determination. Then, after the system control (S110 to S170) is stopped and the stop period ⁇ t has passed, when the temperature is increased again using the engine coolant W1, the result of the permission determination when the system control is stopped and the restart Immediately after, based on the coolant temperature T5 acquired by the coolant temperature sensor 24, the controller 20 is configured to perform a shortening setting that shortens the time required for permission determination. More specifically, this shortening setting is a setting that omits the time determination in the permission determination.
  • the shortening setting illustrated in FIG. 4 is performed before the above-described system control is performed when the control device 20 is activated by energization of the battery 29 when the ignition is turned on. Then, by this shortening setting, it is selected whether normal system control shown in FIG. 2 is performed or system control in which the time required for permission determination illustrated in FIG. 5 is shortened.
  • the control device 20 determines whether or not the result of the permission determination when the system control is stopped is positive (S210). Next, the control device 20 determines whether or not the coolant temperature T5 acquired by the coolant temperature sensor 24 immediately after the system control is resumed is equal to or higher than a preset third threshold Tc (S220).
  • the result of the permission determination is either one of the determination result of both the temperature determination and the time determination in FIG. 2 and the determination result of only the temperature determination in FIG.
  • the cooling water temperature T5 indicates the heat generation temperature of the temperature raising device including the cooling water pipe 19 immediately after the system control is resumed. Since the temperature after cooling the engine is used as the cooling water temperature T5, the cooling water temperature sensor 24 is desirably arranged at a position where the temperature of the cooling water W1 discharged from the engine can be measured. Note that the term “immediately after restart” as used herein refers to a state immediately after the control device 20 is activated and a state immediately after the ignition device is turned on.
  • the third threshold value Tc is set to a temperature at which it is possible to determine a state in which the urea water U1 has not been frozen again.
  • the third threshold value Tc is preferably higher than the outside air temperature T1, and more preferably in the temperature range of the cooling water W1 while the engine is driven. That is, when the cooling water temperature T5 immediately after the restart indicates the third threshold value Tc or more, the case where the stop period ⁇ t is short or the case where the coolant temperature T5 is maintained during the stop period ⁇ t is shown. Yes.
  • the time determination (S110, S130, S140) is omitted as compared with the normal system control.
  • the determination result when the system control is stopped is positive, it is a state after the urea water U1 present in the urea water supply system 10 is thawed.
  • the cooling water temperature T5 is equal to or higher than the third threshold value Tc, the state is maintained after the urea water U1 is thawed.
  • the permission determination is performed based on the result of the permission determination when the system control is stopped and the coolant temperature T5 immediately after the restart.
  • make a shortened setting to shorten the time required for That is, based on the determination results (FIG. 2: S170, FIG. 5: S170) and the cooling water temperature T5, it is determined whether or not the system control is resumed in a state where the urea water U1 has not been refrozen after being thawed.
  • a shortening setting for shortening the time required for permission determination is performed.
  • the time required for the permission determination can be set to the shortest time during which the urea water U1 can be surely thawed according to the thawing situation of the urea water U1 before stopping. This is advantageous for shortening the time required to start the injection while reliably thawing the urea water U1, and enables the injection of the urea water U1 to be started at an early stage.
  • the injection control of the urea water U1 based on the measured value of the NOx sensor 30 can be performed at an early stage, nitrogen oxides can be reliably purified.
  • the presence or absence of permission of the injection by the urea water injection valve 12 may be used instead of the determination result. It can.
  • the presence / absence of this injection permission is different from the presence / absence of injection of the urea water injection valve 12 based on the measured value of the NOx sensor 30 or the like.
  • an electric heater may be used instead of the temperature raising device constituted by the cooling water pipe 19 through which the cooling water W1 after cooling the engine described above passes.
  • the heat generation temperature may be measured based on the current and voltage flowing through the electric heater.

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Abstract

第一パラメータに基づいて、制御装置により、許可判定を行う尿素水供給システム１０において、尿冷却水温度センサ２４を備え、制御装置２０が、許可判定の結果を記憶可能に構成されていて、システム制御が停止してから停止期間Δｔを経た後に再開される場合は、制御装置２０により、停止したときに記憶した判定結果と、再開直後の冷却水温度Ｔ５とに基づいて、許可判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う。

Description

尿素水供給システム及びその制御方法
　本開示は、尿素水供給システム及びその制御方法に関し、より詳細には、早期に尿素水を噴射可能な尿素水供給システム及びその制御方法に関する。
　エンジンの排気通路に設けられた選択的還元触媒（ＳＣＲ触媒）に、尿素水を供給する尿素水供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この尿素水供給システムは、凍結時に尿素水を昇温して、尿素水の解凍に要する時間を演算し、その時間が経過した後に尿素水噴射弁から尿素水を噴射している。
国際公開第２０１４／１９９７７８号
　ところで、上記の尿素水供給システムは、イグニッション（始動スイッチ）の入切やエンジン回転速度に基づいて、尿素水の凍結状態を確認して、解凍に要する時間を設定している。それ故、エンジン回転速度が閾値以上になり、その時点からさらに解凍に要する時間が経過するまでは、尿素水の噴射ができずに、尿素水を還元剤とした排気ガス中の窒素酸化物の浄化が遅れることになる。
　本開示は、尿素水を確実に解凍しつつ、噴射開始に要する時間を短縮することができる尿素水供給システム及びその制御方法を提供する。
　本開示の尿素水供給システムは、尿素水噴射弁、タンク、及びポンプを有してなり、尿素水を昇温する昇温装置と、尿素水の凍結に関する状態を取得する状態取得装置と、前記尿素水噴射弁、前記昇温装置、及び前記状態取得装置に接続された制御装置とを備えていて、この制御装置が起動した場合は、尿素水に対して前記昇温装置による昇温を行い、前記状態取得装置により取得した尿素水の状態に基づいて、前記制御装置により、前記尿素水噴射弁による尿素水の噴射を許可するかの判定の結果が正の場合に、前記尿素水噴射弁による噴射を開始する尿素水供給システムにおいて、前記昇温装置の発熱温度を取得する発熱温度取得装置を備え、前記制御装置が、前記判定結果を記憶可能に構成されていて、前記昇温装置による昇温、前記許可するかの判定、前記尿素水噴射弁による噴射を含む当該尿素水供給システムに関するシステム制御が停止してから停止期間を経た後に、前記昇温装置による昇温から再開される場合は、前記制御装置により、前記システム制御が停止したときに記憶した前記判定結果と、再開直後に前記発熱温度取得装置が取得した発熱温度とに基づいて、前記許可するかの判定に要する時間を短縮する短縮設定を行うものである。
　上記の目的を達成する本開示の尿素水供給システムの制御方法は、タンクに貯留した尿素水を、ポンプにより尿素水噴射弁に供給して、その尿素水噴射弁から噴射する際に、尿素水に対して昇温装置による昇温を行い、その昇温装置による昇温の最中に尿素水の凍結に関する状態を取得し、取得したその凍結に関する状態に基づいて、前記尿素水噴射弁による尿素水の噴射を許可するかの判定の結果が正の場合に、前記尿素水噴射弁による噴射を開始する尿素水供給システムの制御方法において、前記昇温装置による昇温、前記許可するかの判定、前記尿素水噴射弁による噴射を含む前記尿素水供給システムに関するシステム制御を停止してから停止期間を経た後に、前記昇温装置による昇温から再開する場合は、前記システム制御が停止したときの前記判定結果を記憶し、再開直後に、前記昇温装置の発熱温度を取得し、記憶した前記判定結果と、取得した前記発熱温度とに基づいて、前記許可するかの判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う方法である。
　本開示によれば、システム制御が停止してから停止期間を経て再度、昇温装置による昇温からシステム制御を再開する場合は、停止したときの許可するかの判定の結果と、再開直後の昇温装置の発熱温度とに基づいて、その許可するかの判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う。つまり、停止した時の判定結果と再開直後の発熱温度とに基づいて、尿素水が解凍した後に再凍結していない状態で、システム制御が再開されたか否かを判定して、許可するかの判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う。それ故、許可するかの判定に要する時間を、停止前の尿素水の解凍状況に応じて、尿素水を確実に解凍可能な最短の時間にすることができる。これにより、尿素水を確実に解凍しつつ、噴射開始に要する時間の短縮には有利になり、早期に尿素水の噴射を開始することができる。
図1は、本開示の尿素水供給システムの実施形態を例示する構成図である。 図２は、図１の尿素水供給システムの制御方法のうちの通常時のシステム制御に関する方法を例示するフロー図である。 図３は、図２の設定時間を算出するマップデータである。 図４は、図１の尿素水供給システムの制御方法のうちの短縮設定に関する方法を例示するフロー図である。 図５は、図１の尿素水供給システムのうちの許可判定に要する時間が短縮されたシステム制御に関する方法を例示するフロー図である。
　以下に、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。図中では、Ｇ１を排気ガス、Ｗ１を冷却水、及びＵ１を尿素水とする。
　図１に例示するように、実施形態の尿素水供給システム１０は、排気ガス浄化システムに組み込まれていて、選択的還元触媒（ＳＣＲ触媒）１１に還元剤となる尿素水を供給するシステムである。
　排気ガス浄化システムは、尿素水供給システム１０、選択的還元触媒１１、制御装置２０、及び各種センサ２１～２７から構成されている。尿素水供給システム１０は、尿素水噴射弁１２、サプライモジュール１３、尿素水タンク１４、及びクーラントバルブ１５から構成されている。なお、クーラントバルブ１５は設けない場合もある。
　尿素水噴射弁１２、及び選択的還元触媒１１は、図示しないエンジンから排出された排気ガスＧ１が通過する排気通路１６の中途の位置に、排気ガスＧ１の流れに関して上流側から下流側に向かって順に配置されている。なお、選択的還元触媒１１の下流にアンモニアスリップ触媒を設けてもよい。また、選択的還元触媒１１の上流に酸化触媒や捕集フィルタを設けてもよい。
　尿素水噴射弁１２、サプライモジュール１３、尿素水タンク１４は、尿素水配管１７により接続されていて、サプライモジュール１３に設けたポンプ１８により、尿素水タンク１４から尿素水噴射弁１２に尿素水Ｕ１が供給されている。
　また、尿素水タンク１４と、尿素水噴射弁１２、サプライモジュール１３、及び尿素水タンク１４を接続する尿素水配管１７とは、冷却水配管１９によりエンジンを冷却した後の冷却水Ｗ１により温められる構成になっていて、クーラントバルブ１５により冷却水Ｗ１の流量が調節されている。この実施形態では、尿素水タンク１４の内部に、あるいは尿素水配管１７に対して隣接して配置された冷却水配管１９が、尿素水Ｕ１を昇温する昇温装置として機能している。なお、尿素水配管１７に加えて、尿素水噴射弁１２やポンプ１８を冷却水配管１９により直接温める構成にしてもよい。
　制御装置２０は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されているハードウェアである。制御装置２０は、尿素水噴射弁１２、ポンプ１８、排気温度センサ２１、２２、外気温度センサ２３、冷却水温度センサ２４、モジュール温度センサ２５、モジュール圧力センサ２６、タンク温度センサ２７、及びＮＯｘセンサ３０に信号線を介して電気的に接続されている。また、制御装置２０は、エンジン制御を行うエンジン制御装置２８とバッテリ２９とに信号線を介して電気的に接続されている。制御装置２０は、接続されたエンジン制御装置２８や各種センサの測定値に基づいて、尿素水噴射弁１２の噴射制御及びポンプ１８の駆動制御を行っている。
　次に、尿素水供給システム１０の制御方法について説明する。尿素水供給システム１０においては、イグニッションオンの状態（イグニッションキーあるいはスイッチがオンの状態）になり、バッテリ２９からの通電により制御装置２０が起動した場合は、尿素水Ｕ１に対して冷却水配管１９に流れるエンジンを冷却した後の冷却水Ｗ１による昇温を行っている。次いで、第一パラメータに基づいて、制御装置２０により、尿素水噴射弁１２による尿素水Ｕ１の噴射を許可するかの判定（以下、許可判定という）を行った後に、その許可判定の結果に応じて、尿素水噴射弁１２に対して尿素水Ｕ１の噴射を許可する指令を出している。
　具体的に、許可判定は、尿素水Ｕ１が解凍する温度になったことを判定する温度判定と、尿素水Ｕ１の解凍を開始してから経過した時間が所定の許可時間以上になったことを判定する時間判定とから構成されている。また、許可判定は温度判定及び時間判定のそれぞれの判定の結果が正の場合に、尿素水噴射弁１２に対して尿素水Ｕ１の噴射を許可する指令を出している。なお、この実施形態では、尿素水Ｕ１の解凍の開始は、エンジンが始動して冷却水Ｗ１が冷却水配管１９を循環し始めたときになる。
　図２に例示するように、制御装置２０は、制御装置２０が有している図示しないタイマーにより、時間ｔ１をカウントする（Ｓ１１０）。次いで、制御装置２０は、状態取得装置により第一パラメータを取得する（Ｓ１２０）。次いで、制御装置２０は、第一パラメータのうちの外気温度Ｔ１に応じて、設定時間ｔａを算出する（Ｓ１３０）。
　状態取得装置としては、尿素水供給システム１０に存在する尿素水Ｕ１の凍結に関する状態を取得するセンサなどが例示でき、この実施形態では、外気温度センサ２３、モジュール温度センサ２５、及びタンク温度センサ２７を用いている。
　第一パラメータは、尿素水供給システム１０に存在する尿素水Ｕ１の凍結に関する状態を示すパラメータである。この実施形態では、第一パラメータとして、外気温度センサ２３が取得する外気温度Ｔ１、モジュール温度センサ２５が取得するモジュール温度Ｔ２、及びタンク温度センサ２７が取得するタンク温度Ｔ３を用いている。なお、尿素水Ｕ１の状態を示すパラメータとしては、尿素水Ｕ１が凍結した場合に変化する測定値として、圧力センサ２６が取得する圧力を用いてもよい。また、尿素水噴射弁１２や尿素水配管１７に温度センサを設けた場合は、それらの測定値を用いてもよい。
　設定時間ｔａは、外気温度Ｔ１に応じて、所定の計算式やマップデータにより算出される算出値である。この実施形態では、マップデータを用いて算出している。
　図３に例示するように、マップデータは、予め実験や試験により求めておき、制御装置２０に記憶させておき、制御装置２０により読み出されている。マップデータにおいて、設定時間ｔａは、外気温度Ｔ１に対して負の関係にあり、外気温度Ｔ１が低い場合に長い時間に設定され、外気温度Ｔ１が高くなる場合に短い時間に設定される。
　特に、設定時間ｔａは、外気温度Ｔ１がゼロ度以下の尿素水Ｕ１が凍結する温度Ｔ４以下になった場合により長い時間に設定される。このように、設定時間ｔａを尿素水Ｕ１が凍結する温度Ｔ４に基づいて、外気温度Ｔ１が低く尿素水Ｕ１が凍結する状態では長くし、それ以外では短くすることで、時間判定に要する時間の短縮には有利になる。
　次いで、制御装置２０は、カウントした時間ｔ１が設定時間ｔａ以上か否かを判定する（Ｓ１４０）。この経過した時間ｔ１に基づいた判定が時間判定である。時間判定は、尿素水配管１７の全域の温度を実測することが不可能であることから、時間により尿素水配管１７における尿素水Ｕ１の解凍を判定するために行っている。次いで、制御装置２０は、カウントした時間ｔ１が設定時間ｔａ以上になったときに、つまり、時間判定の結果が正になった場合に、取得した第一パラメータのうちのモジュール温度Ｔ２が予め設定した第一閾値Ｔａ以上になったか否かを判定する（Ｓ１５０）。次いで、制御装置２０は、第一パラメータのうちのタンク温度Ｔ３が予め設定した第二閾値Ｔｂ以上になったか否かを判定する（Ｓ１６０）。この二つの尿素水Ｕ１の温度と閾値とを比較する判定が温度判定である。
　第一閾値Ｔａ及び第二閾値Ｔｂのそれぞれは、予め実験や試験により求めておき、制御装置２０に記憶させておく閾値であり、尿素水Ｕ１が解凍したことを判定可能な温度に設定されている。
　カウントした時間ｔ１が設定時間ｔａ以上になった場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）で、且つ、モジュール温度Ｔ２及びタンク温度Ｔ３の両方が閾値以上になった場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ、Ｓ１６０：ＹＥＳ）に、つまり、時間判定の結果が正になった場合で、且つ温度判定の結果が正になった場合に、制御装置２０は、尿素水噴射弁１２の噴射を許可する指令を出す（Ｓ１７０）。以上の温度判定（Ｓ１５０、Ｓ１６０）と時間判定（Ｓ１３０、Ｓ１４０）とが許可判定であり、それぞれの判定結果が正になった場合に、尿素水噴射弁１２の噴射を許可する指令を出す。
　このように、尿素水噴射弁１２の噴射を許可する指令が出された後は、ＮＯｘセンサ３０の測定値などに基づいて、制御装置２０により尿素水Ｕ１の噴射制御が行われる。
　許可判定として、温度判定と時間判定との二つの項目により、尿素水Ｕ１が解凍したか否かを判定することにより、尿素水Ｕ１が確実に解凍した状態を判定することができる。
　特に、温度判定においてモジュール温度Ｔ２及びタンク温度Ｔ３が閾値上になり、判定の結果が正（Ｓ１５０：ＹＥＳ、Ｓ１６０：ＹＥＳ）になった場合でも、尿素水配管１７の全域で尿素水Ｕ１が解凍しているとは限らずに、尿素水配管１７の局所的には尿素水Ｕ１が凍結している場合もある。これに関して、時間判定を用いることで、尿素水供給システム１０に存在する尿素水Ｕ１が全て解凍した状態を判定するには有利になる。
　なお、温度判定及び時間判定を並列に処理してもよく、また、温度判定の二つの判定も並列処理にしてもよい。つまり、上記のＳ１３０及びＳ１４０、Ｓ１５０、並びにＳ１６０のそれぞれを並列に処理するようにしてもよい。
　上記の尿素水供給システム１０に関するシステム制御（Ｓ１１０～Ｓ１７０）は、イグニッションオンの状態になり、制御装置２０が起動した場合に行うように構成されている。つまり、システム制御が停止して停止期間Δｔを経た後に、再度、温度判定（Ｓ１５０、Ｓ１６０）と時間判定（Ｓ１３０、Ｓ１４０）との両方を行うことになる。それ故、尿素水Ｕ１が確実に解凍した状態で、尿素水Ｕ１の噴射を行うことができる一方で、許可判定に要する時間により、尿素水Ｕ１の噴射が遅延する。
　そこで、この実施形態の尿素水供給システム１０は、発熱温度取得装置として冷却水温度センサ２４を備え、制御装置２０が許可判定の結果を記憶可能に構成されている。そして、システム制御（Ｓ１１０～Ｓ１７０）が停止して停止期間Δｔを経た後に再度、エンジンの冷却水Ｗ１を用いた昇温から行う場合は、システム制御が停止したときの許可判定の結果と、再開直後に冷却水温度センサ２４が取得した冷却水温度Ｔ５とに基づいて、制御装置２０により、許可判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う構成にしている。より具体的に、この短縮設定は、許可判定のうちの時間判定を省略する設定である。
　この制御方法の詳細について、以下に説明する。なお、図４に例示する短縮設定は、イグニッションオンの状態になり、バッテリ２９の通電により制御装置２０が起動した場合に、上記のシステム制御が行われる前に行われる。そして、この短縮設定により、図２に示す通常のシステム制御を行うか、図５に例示する許可判定に要する時間が短縮されたシステム制御を行うかを選択する。
　図４に例示するように、制御装置２０は、システム制御が停止したときの許可判定の結果が正であったか否かを判定する（Ｓ２１０）。次いで、制御装置２０は、システム制御が再開した直後に冷却水温度センサ２４が取得した冷却水温度Ｔ５が予め設定した第三閾値Ｔｃ以上か否かを判定する（Ｓ２２０）。
　許可判定の結果は、図２における温度判定及び時間判定の両方の判定の結果と、図５における温度判定のみの判定結果とのどちらか一方になる。
　冷却水温度Ｔ５は、システム制御が再開した直後の冷却水配管１９からなる昇温装置の発熱温度を示している。冷却水温度Ｔ５は、エンジンを冷却した後の温度を用いるため、冷却水温度センサ２４は、エンジンから放出された冷却水Ｗ１の温度を測定可能な位置に配置されることが望ましい。なお、ここでいう再開直後とは、制御装置２０が起動した直後であり、イグニッションオンの状態になった直後である。
　第三閾値Ｔｃは、尿素水Ｕ１が再凍結していない状態を判定可能な温度に設定されている。具体的には、第三閾値Ｔｃは、外気温度Ｔ１よりも高い温度が好ましく、エンジンが駆動している間の冷却水Ｗ１の温度範囲の温度がより好ましい。つまり、再開直後の冷却水温度Ｔ５がこの第三閾値Ｔｃ以上を示す場合は、停止期間Δｔが短時間の場合や、その停止期間Δｔの間に冷却水温度Ｔ５が維持された場合を示している。
　以上の二つの判定により、システム制御が停止したときの判定結果が正であり、且つ、冷却水温度Ｔ５が第三閾値Ｔｃ以上である場合は、図５に例示する許可判定に要する時間を短縮する短縮設定がなされたシステム制御を行う。一方、システム制御が停止したときの結果が否である、又は冷却水温度Ｔ５が第三閾値Ｔｃ未満である場合は、図２に例示する通常のシステム制御を行う。
　図５に例示するように、許可判定に要する時間を短縮する短縮設定がなされたシステム制御は、通常のシステム制御に対して、時間判定（Ｓ１１０、Ｓ１３０、Ｓ１４０）が省略されている。システム制御が停止したときの判定結果が正である場合は、尿素水供給システム１０に存在する尿素水Ｕ１を解凍した後の状態である。そして、冷却水温度Ｔ５が第三閾値Ｔｃ以上である場合は、尿素水Ｕ１が解凍してから、その状態が維持されている状態である。
　このように、システム制御が停止してから停止期間Δｔを経て再度、システム制御を再開する場合は、停止したときの許可判定の結果と、再開直後の冷却水温度Ｔ５とに基づいて、許可判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う。つまり、判定結果（図２：Ｓ１７０、図５：Ｓ１７０）と冷却水温度Ｔ５とに基づいて、尿素水Ｕ１が解凍した後に再凍結していない状態で、システム制御が再開されたか否かを判定して、許可判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う。それ故、許可判定に要する時間を、停止前の尿素水Ｕ１の解凍状況に応じて、尿素水Ｕ１を確実に解凍可能な最短の時間にすることができる。これにより、尿素水Ｕ１を確実に解凍しつつ、噴射開始に要する時間の短縮には有利になり、早期に尿素水Ｕ１の噴射を開始することができる。これに伴って、早期に、ＮＯｘセンサ３０の測定値に基づいた尿素水Ｕ１の噴射制御を行うことができるので、窒素酸化物を確実に浄化することができる。
　なお、許可するかの判定の結果が正の場合に、尿素水噴射弁１２による噴射が許可されることから、判定結果の代わりに、尿素水噴射弁１２による噴射の許可の有無を用いることもできる。この噴射の許可の有無は、ＮＯｘセンサ３０の測定値などに基づいた尿素水噴射弁１２の噴射の有無とは異なるものである。
　この実施形態では、冷却水温度Ｔ５、つまりエンジンの状態のみで、許可判定に要する時間を短縮せずに、前回の尿素水Ｕ１の解凍状況であるシステム制御が停止したときの判定結果を用いて、許可判定に要する時間を短縮している。これにより、エンジンの状態のみで判定する場合に生じる尿素水Ｕ１の部分的な凍結に対する解凍を判別することができるので、尿素水Ｕ１の圧力異常や噴射量不適正などの事態を回避するには有利になる。
　一方で、許可判定に要する時間を短縮する場合は、許可判定における温度判定及び時間判定のうちの時間判定のみを省略している。これにより、安全サイド寄りに許可判定に要する時間を短縮することで、時間を短縮しても、尿素水Ｕ１が凍結した状態で噴射の許可をすることを回避するには有利になる。
　昇温装置としては、上述のエンジンを冷却した後の冷却水Ｗ１が通過する冷却水配管１９で構成された昇温装置に代えて、電気ヒータを用いてもよい。電気ヒータの場合は、この電気ヒータに流れる電流及び電圧に基づいて、発熱温度を測定するとよい。
　本出願は、2016年10月25日付で出願された日本国特許出願（特願2016-208404）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示によれば、尿素水を確実に解凍しつつ、噴射開始に要する時間の短縮には有利になり、早期に尿素水の噴射を開始することができる。
１０　尿素水供給システム
１２　尿素水噴射弁
１３　ポンプモジュール
１４　タンク
１８　ポンプ
１９　冷却水配管（昇温装置）
２０　制御装置
２２、２５、２７　状態取得装置
２３　発熱温度取得装置
Ｕ１　尿素水
Ｗ１　冷却水

Claims (5)

  1. 　尿素水噴射弁、タンク、及びポンプを有してなり、尿素水を昇温する昇温装置と、尿素水の凍結に関する状態を取得する状態取得装置と、前記尿素水噴射弁、前記昇温装置、及び前記状態取得装置に接続された制御装置とを備えていて、この制御装置が起動した場合は、尿素水に対して前記昇温装置による昇温を行い、前記状態取得装置により取得した尿素水の状態に基づいて、前記制御装置により、前記尿素水噴射弁による尿素水の噴射を許可するかの判定の結果が正の場合に、前記尿素水噴射弁による噴射を開始する尿素水供給システムにおいて、
    　前記昇温装置の発熱温度を取得する発熱温度取得装置を備え、
    　前記制御装置が、前記判定結果を記憶可能に構成されていて、
    　前記昇温装置による昇温、前記許可するかの判定、前記尿素水噴射弁による噴射を含む当該尿素水供給システムに関するシステム制御が停止してから停止期間を経た後に、前記昇温装置による昇温から再開される場合は、前記制御装置により、前記システム制御が停止したときに記憶した前記判定結果と、再開直後に前記発熱温度取得装置が取得した発熱温度とに基づいて、前記許可するかの判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う尿素水供給システム。
  2. 　前記許可するかの判定が、尿素水が解凍する温度になったことを判定する温度判定と、前記昇温装置による昇温が開始されてから経過した時間が所定の許可時間以上になったことを判定する時間判定とから構成されていて、
    　前記短縮設定が、その時間判定を省略する設定である請求項１に記載の尿素水供給システム。
  3. 　前記短縮設定が、前記システム制御が停止したときに前記判定結果が正であり、且つ、再開直後に前記発熱温度取得装置が取得した前記発熱温度が予め設定した閾値以上の場合に、前記時間判定を省略する設定である請求項２に記載の尿素水供給システム。
  4. 　前記昇温装置が、エンジンを冷却した後の冷却水が通過する冷却水配管からなり、その冷却水により前記尿素水噴射弁、前記タンク、及び前記ポンプのそれぞれを昇温する構成であり、
    　前記発熱温度取得装置が、前記冷却水の水温を取得する冷却水温度センサで構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の尿素水供給システム。
  5. 　タンクに貯留した尿素水を、ポンプにより尿素水噴射弁に供給して、その尿素水噴射弁から噴射する際に、尿素水に対して昇温装置による昇温を行い、その昇温装置による昇温の最中に尿素水の凍結に関する状態を取得し、取得したその凍結に関する状態に基づいて、前記尿素水噴射弁による尿素水の噴射を許可するかの判定の結果が正の場合に、前記尿素水噴射弁による噴射を開始する尿素水供給システムの制御方法において、
    　前記昇温装置による昇温、前記許可するかの判定、前記尿素水噴射弁による噴射を含む前記尿素水供給システムに関するシステム制御を停止してから停止期間を経た後に、前記昇温装置による昇温から再開する場合は、
    　前記システム制御が停止したときの前記判定結果を記憶し、
    　再開直後に、前記昇温装置の発熱温度を取得し、
    　記憶した前記判定結果と、取得した前記発熱温度とに基づいて、前記許可するかの判定に要する時間を短縮する短縮設定を行う尿素水供給システムの制御方法。
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