JP2021046824A - 排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】還元剤の解凍制御中にシステムが故障していると利用者が誤解することを防止する。【解決手段】排気通路を流れる排気ガスを尿素水で浄化させる排気浄化システムは、尿素水を収容するタンクと、タンク内の尿素水が凍結しているか否かを判定する凍結判定部１２３と、尿素水が凍結していると判定された場合には、尿素水を解凍させる解凍制御を行う解凍制御部１２４と、解凍制御部が尿素水の解凍制御を行っている際に、解凍制御中である旨を報知させる報知制御部１２５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、排気浄化システムに関する。

車両には、エンジンの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために、排気ガスが流れる排気通路に還元剤（例えば、尿素水）を噴射する排気浄化システムが搭載されている。還元剤は、収容部に収容されており、噴射部に供給される。収容部内の還元剤は、例えば外気温が低温である場合には、凍結することがある。還元剤が凍結した場合には、還元剤を解凍させる解凍制御が行われる。

特開２０１９−１９７９４号公報

ところで、解凍制御が完了するまでは、噴射部が還元剤を噴射せず、収容部内の還元剤の水位が適切に表示されない。このため、排気浄化システムの利用者（車両の運転者）は、システムが故障していると誤解するおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、還元剤の解凍制御中にシステムが故障していると利用者が誤解することを防止することを目的とする。

本発明の一の態様においては、排気管を流れる排気ガスを還元剤で浄化させる排気浄化システムであって、前記還元剤を収容する収容部と、前記収容部内の前記還元剤が凍結しているか否かを判定する判定部と、前記還元剤が凍結していると判定された場合には、前記還元剤を解凍させる解凍制御を行う解凍制御部と、前記解凍制御部が前記解凍制御を行っている際に、前記解凍制御中である旨を報知させる報知制御部と、を備える、排気浄化システムを提供する。

また、前記排気浄化システムは、前記収容部内の前記還元剤の水位を検出する水位検出部と、前記水位に関する水位情報を表示する表示部と、を更に備え、前記報知制御部は、前記解凍制御中であることを示す解凍情報を前記表示部に表示させることとしてもよい。

また、前記報知制御部は、前記水位情報及び前記解凍情報を共に前記表示部に表示させることとしてもよい。

また、前記報知制御部は、前記表示部に表示された前記水位情報に代えて、前記解凍情報を表示させることとしてもよい。

また、前記解凍制御部は、熱源を用いて前記還元剤を解凍させる解凍制御を行い、前記報知制御部は、前記解凍制御を優先的に行うことで前記熱源を用いた他の制御を強制的に停止させている情報も報知させることとしてもよい。

本発明によれば、還元剤の解凍制御中にシステムが故障していると利用者が誤解することを防止できるという効果を奏する。

一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。 表示部８０の尿素水に関する表示例を説明するための模式図である。 制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。 表示部８０の解凍情報の表示例を説明するための模式図である。 尿素水の解凍処理の一例を説明するためのフローチャートである。

＜排気浄化システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る排気浄化システムＳの構成を示す模式図である。図１に示すように、排気浄化システムＳは、エンジン１０と、排気通路２０と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３０と、尿素水噴射装置４０と、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置５０と、ＮＯｘセンサ６０、６５と、表示部８０と、制御装置１００とを有する。排気浄化システムＳは、トラック等の車両に搭載されており、エンジン１０の排気ガスを浄化する。

エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。エンジン１０は、ここでは４気筒のディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、４気筒以外のエンジンであってもよい。

排気通路２０は、エンジン１０と接続された排気管であり、エンジン１０の排気ガスを車両の外部へ排出させる。排気ガスが流れる排気通路２０には、ＤＰＦ３０、尿素水噴射装置４０及びＳＣＲ装置５０が設けられている。

ＤＰＦ３０は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタである。ＤＰＦ３０は、例えば、金属やセラミックス製のハニカム体で構成されている。

尿素水噴射装置４０は、ＤＰＦ３０とＳＣＲ装置５０の間に設けられており、排気通路２０内に還元剤の一例である尿素水を噴射する。尿素水噴射装置４０が噴射した尿素水は、排気通路２０を流れる排気ガスの熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。アンモニアは、排気ガス中のＮＯｘの還元反応を起こすために用いられる。

尿素水噴射装置４０は、噴射部４１と、タンク４２と、ポンプ４３と、流路４４とを有する。タンク４２は、尿素水を収容する収容部である。ポンプ４３は、タンク４２内の尿素水を噴射部４１へ向かって圧送する。流路４４は、ポンプ４３によって噴射部４１へ送られる尿素水が流れる供給路である。噴射部４１は、尿素水を排気通路２０内に噴射する。

ＳＣＲ装置５０は、排気ガス中のＮＯｘを還元反応によって無害な窒素に変換する装置である。ＳＣＲ装置５０は、アンモニアとＮＯｘの還元反応を促進させる還元触媒５２を有する。還元触媒５２には、尿素水から生成されたアンモニアが吸着される。還元触媒５２は、吸着したアンモニアによってＮＯｘを窒素と水に還元し、ＮＯｘの排出を低減させる。

ＮＯｘセンサ６０、６５は、排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出する。ＮＯｘセンサ６０は、排気通路２０においてＳＣＲ装置５０の上流側に設けられ、ＮＯｘセンサ６５は、ＳＣＲ装置５０の下流側に設けられている。ＮＯｘセンサ６０は、ＳＣＲ装置５０の入口側のＮＯｘの濃度を検出し、ＮＯｘセンサ６５は、ＳＣＲ装置５０の出口側のＮＯｘの濃度を検出する。

表示部８０は、排気浄化システムＳの状態や動作に関する各種の情報を表示する。
図２は、表示部８０の尿素水に関する表示例を説明するための模式図である。例えば、表示部８０は、図２（ａ）に示すように、タンク４２内の尿素水の水位に関する水位情報８２（残量レベル）を表示する。また、表示部８０は、タンク４２内の尿素水の水位が所定値よりも低くなると、図２（ｂ）に示すように、尿素水の補給を促す情報を表示する。

制御装置１００は、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御装置１００は、尿素水噴射装置４０、表示部８０等の動作を制御する。

タンク４２内の尿素水は、例えば外気温が低温である場合には、凍結することがある。尿素水が凍結した場合には、通常、熱源を用いて尿素水を解凍させる解凍制御が行われる。ところで、尿素水の解凍制御が完了するまでは、噴射部４１は尿素水を噴射せず、タンク４２内の尿素水の水位が表示部８０に適切に表示されない。このため、車両の運転者は、排気浄化システムＳが故障していると誤解するおそれがある。
これに対して、本実施形態の制御装置１００は、詳細は後述するが、タンク４２内の尿素水の解凍制御を行っている際に、解凍制御中であることを示す解凍情報を表示部８０に表示させる。これにより、例えば表示部８０にタンク４２内の尿素水の水位が適切に表示されなくても、運転者は、表示部８０に表示された解凍情報を見ることで、水位が適切に表示されていないものと認識できる。この結果、排気浄化システムＳが故障していると誤解することを抑制でき、車両の修理等を行うことを防止できる。

＜制御装置の詳細構成＞
図３を参照しながら、制御装置１００の詳細構成の一例について説明する。
図３は、制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。制御装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。

記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１１０は、後述する尿素水の解凍処理に用いられる各種情報を記憶している。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、排気浄化システムＳの動作を制御する。本実施形態では、制御部１２０は、尿素水情報取得部１２２と、凍結判定部１２３と、解凍制御部１２４と、報知制御部１２５として機能する。

尿素水情報取得部１２２は、尿素水に関する情報を取得する。具体的には、尿素水情報取得部１２２は、検出器群７０が検出した検出情報を取得する。検出器群７０は、例えば、タンク４２内の尿素水の温度や水位を検出するタンクセンサ７２、タンク４２の周囲の外気温を検出する外気温センサ７３等を含む。タンクセンサ７２は、尿素水の水位を検出する水位検出部に該当する。尿素水情報取得部１２２は、取得した情報を凍結判定部１２３に出力する。

凍結判定部１２３は、尿素水が凍結しているか否かを判定する。凍結判定部１２３は、尿素水情報取得部１２２が取得した情報に基づいて、タンク４２内の尿素水が凍結している否かを判定する。例えば、凍結判定部１２３は、タンク４２内の尿素水の温度や、タンク４２外の周囲の温度に基づいて、タンク４２内の尿素水が凍結しているか否かを判定する。凍結判定部１２３は、判定結果を解凍制御部１２４に出力する。

解凍制御部１２４は、尿素水が凍結している場合に、尿素水を解凍させる解凍制御を行う。解凍制御部１２４は、凍結判定部１２３によってタンク４２内の尿素水が凍結していると判定された場合に、尿素水の解凍制御を行う。

解凍制御部１２４は、熱源を用いて、タンク４２内の尿素水の解凍制御を行う。解凍制御部１２４は、熱源としてエンジン１０の冷却水を用いて、尿素水の解凍制御を行う。エンジン１０の冷却水がタンク４２へ流れて、冷却水の熱によって尿素水が解凍される。ただし、上記に限定されず、例えば、解凍制御部１２４は、熱源としてヒータを用いて、尿素水の解凍制御を行ってもよい。

報知制御部１２５は、尿素水に関する報知を行う。報知制御部１２５は、解凍制御部１２４が尿素水の解凍制御を行っている際に、尿素水の解凍制御中である旨を報知させる。例えば、報知制御部１２５は、尿素水の解凍制御中であることを示す解凍情報を表示部８０に表示させる。報知制御部１２５は、尿素水の解凍制御が終了すると、解凍制御中である旨の報知を終了させる。

図４は、表示部８０の解凍情報の表示例を説明するための模式図である。報知制御部１２５は、図４に示すように、水位情報８２及び解凍情報８４を共に表示部８０に表示させてもよい。この場合、表示部８０に解凍情報８４が表示されることで、水位情報８２が正しいものではないことを運転者が認識できる。解凍情報８４は、図４に示す文字情報に限定されず、運転者が容易に理解可能であれば、他の文字情報であってもよい。

なお、上記に限定されず、報知制御部１２５は、表示部８０に表示された水位情報に代えて、解凍情報を表示させてもよい。この場合、適切な水位を示さない水位情報が表示されないので、運転者は尿素水の水位を誤解することを防止できる。また、報知制御部１２５は、表示部８０への表示に代えて、又は表示部８０への表示と共に、音声情報を出力して報知してもよい。

報知制御部１２５は、解凍制御を優先的に行うことで他の制御を強制的に停止させている情報も報知させてもよい。例えば、報知制御部１２５は、解凍制御を行う際に、アイドリングストップが停止中であることを表示部８０に表示させてもよい。これにより、例えば停止中にアイドリングストップを行う車両において、解凍制御によってアイドリングストップが実行されないことを表示部８０に表示させる。本来なら実行されるべきアイドリングストップが行われなくても、運転者は車両が故障していると誤解することを防止できる。

＜尿素水の解凍処理＞
尿素水の解凍処理時の制御装置１００の動作例について、図５を参照しながら説明する。

図５は、尿素水の解凍処理の一例を説明するためのフローチャートである。解凍処理は、制御部１２０が記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することで、行われる。

まず、尿素水情報取得部１２２が、尿素水に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。例えば、尿素水情報取得部１２２は、検出器群７０からタンク４２内の尿素水の温度や外気温等の情報を取得する。

次に、凍結判定部１２３は、タンク４２内の尿素水が凍結しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。すなわち、凍結判定部１２３は、尿素水情報取得部１２２が取得したタンク４２内の尿素水の温度や外気温等から、タンク４２内の尿素水が凍結しているか否かを判定する。

そして、ステップＳ１０４でタンク４２内の尿素水が凍結していると判定された場合には（Ｙｅｓ）、解凍制御部１２４は、タンク４２内の尿素水を解凍する解凍制御を行う（ステップＳ１０６）。解凍制御を行っている際に、報知制御部１２５は、解凍中である旨を報知させる（ステップＳ１０８）。例えば、報知制御部１２５は、図４に示す解凍情報を表示部８０に表示させる。なお、報知制御部１２５は、解凍制御に伴って停止中の制御がある場合には、当該制御が停止中である旨を表示部８０に表示させてもよい。

報知制御部１２５は、解凍制御が終了していない間は（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、解凍中である旨の報知を継続する。これにより、運転者は、解凍制御が行われている最中であることを容易に把握できる。一方で、解凍制御が終了すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、タンク４２の尿素水の水位が適切に表示されるので、報知制御部１２５は、解凍中である旨の報知を終了する（ステップＳ１１２）。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の排気浄化システムＳは、タンク４２内の尿素水が凍結していると判定された場合には、尿素水を解凍させる解凍制御を行う。そして、排気浄化システムＳは、尿素水の解凍制御を行っている際に、解凍制御中である旨を報知させる。例えば、排気浄化システムＳは、解凍中であることを示す解凍情報を表示部８０に表示させる。
これにより、例えば表示部８０に尿素水の水位が適切に表示されなくても、運転者は、表示部８０に表示された解凍情報を見ることで、水位が適切に表示されていないものと認識できる。この結果、排気浄化システムＳが故障していると運転者が誤解することを抑制できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

２０ 排気通路
４２ タンク
７２ タンクセンサ
８０ 表示部
１２３ 凍結判定部
１２４ 解凍制御部
１２５ 報知制御部
Ｓ 排気浄化システム

Claims (5)

1. 排気管を流れる排気ガスを還元剤で浄化させる排気浄化システムであって、
   前記還元剤を収容する収容部と、
   前記収容部内の前記還元剤が凍結しているか否かを判定する判定部と、
   前記還元剤が凍結していると判定された場合には、前記還元剤を解凍させる解凍制御を行う解凍制御部と、
   前記解凍制御部が前記解凍制御を行っている際に、前記解凍制御中である旨を報知させる報知制御部と、
   を備える、排気浄化システム。
2. 前記収容部内の前記還元剤の水位を検出する水位検出部と、
   前記水位に関する水位情報を表示する表示部と、を更に備え、
   前記報知制御部は、前記解凍制御中であることを示す解凍情報を前記表示部に表示させる、
   請求項１に記載の排気浄化システム。
3. 前記報知制御部は、前記水位情報及び前記解凍情報を共に前記表示部に表示させる、
   請求項２に記載の排気浄化システム。
4. 前記報知制御部は、前記表示部に表示された前記水位情報に代えて、前記解凍情報を表示させる、
   請求項２に記載の排気浄化システム。
5. 前記解凍制御部は、熱源を用いて前記還元剤を解凍させる解凍制御を行い、
   前記報知制御部は、前記解凍制御を優先的に行うことで前記熱源を用いた他の制御を強制的に停止させている情報も報知させる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の排気浄化システム。
   
   

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