WO2014013596A1 - 内燃機関の添加剤供給装置 - Google Patents

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太田　裕彦
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トヨタ自動車 株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an additive supply device for an internal combustion engine.
  • An apparatus for supplying an additive to an exhaust passage in order to purify exhaust gas from an internal combustion engine is known.
  • urea water is supplied into the exhaust passage in order to purify nitrogen oxide (NOx) in the exhaust.
  • the additive supply apparatus is provided with a heater for thawing the additive.
  • the apparatus described in Patent Document 1 detects the frozen state of the additive based on the output value of the capacitance type level sensor, By variably setting the heater ON time according to the detected frozen state, unnecessary ON time is saved as much as possible to suppress an increase in power consumption.
  • the heater on-time is variably set according to the detected frozen state, but the additive is completely thawed until it is determined that the additive is not frozen. Until then, the heater is turned on, which consumes more power than necessary.
  • the present invention has been made in view of such a conventional situation, and an object thereof is to further reduce the amount of current supplied to the heater when the additive is thawed.
  • the present invention detects a supply mechanism for supplying an additive into an exhaust passage of an internal combustion engine, a heater for heating the additive in the supply mechanism, and the temperature of the additive in the supply mechanism.
  • An additive supply device for an internal combustion engine includes a detection unit and a control unit that controls the energization amount of a heater. Then, when the temperature of the additive detected by the detection unit becomes constant during energization of the heater, the control unit executes a lowering process for reducing the energization amount than before the temperature of the additive becomes constant.
  • the temperature of the additive in the solid phase gradually increases.
  • the temperature of the additive temporarily stops and the additive is maintained at a constant temperature.
  • the temperature of the additive begins to rise again.
  • the energization amount of the heater when the temperature of the additive becomes constant during energization of the heater, a lowering process is performed in which the energization amount of the heater is reduced as compared to before the temperature of the additive becomes constant. Therefore, the energization amount of the heater when thawing the additive can be reduced as compared with the case where the heater is turned on until the additive is completely thawed and the energization amount is not reduced.
  • the temperature detection of the additive by the detection unit may be detected directly using a temperature sensor or the like, or indirectly detected by estimating the temperature of the additive using the outside air temperature or the like. it can.
  • the additive supply device includes an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature, and the controller increases the amount of decrease in the energization amount as the outside air temperature increases.
  • the reduction amount of the energization amount when the reduction process is executed is increased as the outside air temperature is higher, that is, as the thawed additive is less likely to freeze again. Therefore, the energization amount of the heater can be reduced as much as possible while suppressing refreezing of the additive.
  • control unit performs a process of stopping energization of the heater as the reduction process.
  • the energization amount of the heater can be reduced to the maximum as compared with the case where the energization of the heater is performed while reducing the energization amount during the execution of the reduction process.
  • the additive supply device starts supplying the additive when the reduction process is executed.
  • the lowering process since a part of the additive is changed from the solid phase to the liquid phase, supply of the additive to the exhaust passage is started. Therefore, the supply of the additive can be started earlier than when the additive supply is started after all the additives are thawed. Therefore, the effect obtained by supplying the additive can be obtained at an earlier stage.
  • the supply mechanism includes a pump that supplies the additive, a supply passage that supplies the additive supplied from the pump to the exhaust passage, and a supply of the additive that is supplied to the supply passage.
  • a pressure sensor that detects a hydraulic pressure, and the controller drives the pump after the lowering process is performed, and energizes the heater when the liquid feeding pressure after the pump is driven is lower than a predetermined value. Increase the amount. In this case, for example, when the temperature of the supply passage is low and the additive is frozen in the supply passage, the increase in the liquid supply pressure is delayed even if the pump is driven after the reduction process. So, in this one aspect
  • mode a pump is driven after execution of a fall process.
  • the energization amount of the heater provided in the supply mechanism is increased.
  • the heater energization amount By increasing the heater energization amount, thawing of the additive frozen in the supply passage can be promoted.
  • the supply mechanism includes a pump for feeding the additive, and the heater is provided in the pump.
  • the supply mechanism includes a tank for storing the additive, and the heater is provided in the tank, and the supply mechanism supplies the additive to the exhaust passage. It is also possible to employ a configuration in which a supply passage is provided and the heater is provided in the supply passage.
  • a reducing agent added for reducing and purifying NOx in exhaust gas with a catalyst can be employed.
  • the schematic diagram which shows the whole structure of 1st Embodiment of this invention The schematic diagram which shows the structure of the urea water supply mechanism in the embodiment.
  • decompression process in the embodiment The conceptual diagram which shows the relationship between outside temperature and energization fall amount.
  • the engine 1 is provided with a plurality of cylinders # 1 to # 4.
  • a plurality of fuel injection valves 4 a to 4 d are attached to the cylinder head 2. These fuel injection valves 4a to 4d inject fuel into the combustion chambers of the corresponding cylinders # 1 to # 4.
  • the cylinder head 2 is provided with intake ports for introducing fresh air into the cylinders and exhaust ports 6a to 6d for discharging combustion gas to the outside of the cylinders corresponding to the cylinders # 1 to # 4. It has been.
  • An alternator that generates electric power using engine output is connected to the crankshaft of the engine 1.
  • the fuel injection valves 4a to 4d are connected to a common rail 9 for accumulating high-pressure fuel.
  • the common rail 9 is connected to the supply pump 10.
  • the supply pump 10 sucks fuel in the fuel tank and supplies high-pressure fuel to the common rail 9.
  • the high-pressure fuel supplied to the common rail 9 is injected into the cylinders from the fuel injection valves 4a to 4d when the fuel injection valves 4a to 4d are opened.
  • the intake manifold 7 is connected to the intake port.
  • the intake manifold 7 is connected to the intake passage 3.
  • An intake throttle valve 16 for adjusting the intake air amount is provided in the intake passage 3.
  • Exhaust manifold 8 is connected to exhaust ports 6a-6d.
  • the exhaust manifold 8 is connected to the exhaust passage 26.
  • a turbocharger 11 for supercharging the intake air introduced into the cylinder using the exhaust pressure.
  • An intercooler 18 is provided in the intake passage 3 between the intake side compressor of the turbocharger 11 and the intake throttle valve 16. The intercooler 18 cools the intake air whose temperature has risen due to supercharging of the turbocharger 11.
  • a first purification member 30 for purifying exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the exhaust side turbine of the turbocharger 11. Inside the first purification member 30, an oxidation catalyst 31 and a DPF catalyst 32 are arranged in series with respect to the flow direction of the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 31 carries a catalyst for oxidizing HC in the exhaust.
  • the DPF catalyst 32 is a filter that collects PM (particulate matter) in the exhaust gas and is composed of a porous ceramic, and further supports a catalyst for promoting oxidation of PM. .
  • the PM in the exhaust gas is collected when it passes through the porous wall of the DPF catalyst 32.
  • a fuel addition valve 5 for supplying fuel as an additive to the oxidation catalyst 31 and the DPF catalyst 32 is provided in the vicinity of the collecting portion of the exhaust manifold 8.
  • the fuel addition valve 5 is connected to the supply pump 10 through a fuel supply pipe 27.
  • the position of the fuel addition valve 5 can be changed as appropriate as long as it is in the exhaust system and upstream of the first purification member 30.
  • a second purification member 40 that purifies the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the first purification member 30.
  • a selective reduction type NOx catalyst hereinafter referred to as SCR catalyst 41 is disposed as an exhaust purification catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust using a reducing agent.
  • a third purification member 50 for purifying the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the second purification member 40. Inside the third purification member 50, an ammonia oxidation catalyst 51 for purifying ammonia in the exhaust is disposed.
  • the engine 1 is provided with a urea water supply mechanism 200 that supplies urea water as an additive (reducing agent) to the SCR catalyst 41.
  • the urea water supply mechanism 200 includes a tank 210 for storing urea water, a pump 220 for feeding urea water from the tank 210, a urea injection valve 230 for supplying urea water into the exhaust passage 26, a urea injection valve 230 and a pump 220.
  • a supply pipe 240 serving as a supply passage for connecting the two
  • a level sensor 250 for detecting the amount of urea water stored in the tank 210
  • a heater for heating the urea water in the urea water supply mechanism 200, and the like.
  • the urea injection valve 230 is provided in the exhaust passage 26 between the first purification member 30 and the second purification member 40, and the injection hole is opened toward the SCR catalyst 41. When the urea injection valve 230 is opened, urea water is injected and supplied into the exhaust passage 26 via the supply pipe 240.
  • the pump 220 is an electric pump, and at the time of normal rotation, the urea water is fed from the tank 210 toward the urea injection valve 230. On the other hand, during reverse rotation, urea water is sent from the urea injection valve 230 toward the tank 210. That is, during reverse rotation of the pump 220, urea water is collected from the urea injection valve 230 and the supply pipe 240 and returned to the tank 210.
  • a pump 220 is provided at the bottom of the tank 210.
  • a tank heater 310 is provided in the tank 210.
  • a pump heater 320 is provided in the pump 220.
  • a supply pipe heater 330 is provided on the outer periphery of the supply pipe 240.
  • These heaters 310, 320, 330 are connected to the heater control device 300, and the energization amounts of the heaters 310, 320, 330 are controlled by the heater control device 300.
  • the heater energization amount control can be performed by an appropriate method. For example, duty control that adjusts the duty ratio of the voltage supplied to the heater, voltage control that adjusts the height of the voltage supplied to the heater, or current control that adjusts the magnitude of the current flowing through the heater is performed. Good.
  • the heater control device 300 performs mutual communication with a control device 80 described later.
  • a temperature sensor 400 that detects the urea water temperature THN that is the temperature of the urea water in the pump 220, and urea that is the feeding pressure of the urea water that is fed to the supply pipe 240.
  • a pressure sensor 410 that detects the water pressure NP is provided.
  • These temperature sensor 400 and pressure sensor 410 are connected to the control device 80.
  • the temperature sensor 400 corresponds to the detection unit.
  • the urea water temperature THN may be detected indirectly by estimating the urea water temperature THN using the outside air temperature, for example, in addition to the direct detection using the temperature sensor 400. .
  • the urea water injected from the urea injection valve 230 is dispersed in the exhaust passage 26 between the urea injection valve 230 and the SCR catalyst 41 to atomize the urea water.
  • a promoting dispersion plate 60 is provided.
  • the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an EGR device).
  • This EGR device is a device that reduces the combustion temperature in the cylinder by introducing a part of the exhaust gas into the intake air, thereby reducing the amount of NOx generated.
  • This exhaust gas recirculation device includes an EGR passage 13 that communicates the intake passage 3 and the exhaust manifold 8, an EGR valve 15 provided in the EGR passage 13, an EGR cooler 14, and the like.
  • the opening degree of the EGR valve 15 the exhaust gas recirculation amount introduced into the intake passage 3 from the exhaust passage 26, that is, the so-called external EGR amount is adjusted. Further, the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR passage 13 is lowered by the EGR cooler 14.
  • the engine 1 is equipped with various sensors and switches for detecting the engine operating state.
  • the air flow meter 19 detects the intake air amount GA in the intake passage 3.
  • the throttle valve opening sensor 20 detects the opening of the intake throttle valve 16.
  • the engine rotation speed sensor 21 detects the rotation speed of the crankshaft, that is, the engine rotation speed NE.
  • the accelerator operation amount sensor 22 detects an amount of depression of an accelerator pedal (accelerator operation member), that is, an accelerator operation amount ACCP.
  • the outside air temperature sensor 23 detects the outside air temperature THout.
  • the vehicle speed sensor 24 detects the vehicle speed SPD of the vehicle on which the engine 1 is mounted.
  • the ignition switch 25 detects a start operation and a stop operation of the engine 1 by a vehicle driver.
  • the first exhaust temperature sensor 100 provided upstream of the oxidation catalyst 31 detects the first exhaust temperature TH1 that is the exhaust temperature before flowing into the oxidation catalyst 31.
  • the differential pressure sensor 110 detects the pressure difference ⁇ P between the exhaust pressure upstream and downstream of the DPF catalyst 32.
  • a second exhaust temperature sensor 120 and a first NOx sensor 130 are provided upstream of the urea injection valve 230.
  • the second exhaust temperature sensor 120 detects a second exhaust temperature TH2, which is the exhaust temperature before flowing into the SCR catalyst 41.
  • the first NOx sensor 130 detects a first NOx concentration N1, which is the NOx concentration in the exhaust before flowing into the SCR catalyst 41.
  • a second NOx sensor 140 that detects a second NOx concentration N2 that is the NOx concentration in the exhaust gas that has passed through the SCR catalyst 41 is provided.
  • the outputs of these various sensors are input to the control device 80 as the control unit.
  • the control device 80 includes a central processing control device (CPU), a read-only memory (ROM) that stores various programs and maps in advance, a random access memory (RAM) that temporarily stores CPU calculation results, a timer counter, an input
  • the microcomputer is mainly configured with an interface, an output interface, and the like.
  • the controller 80 controls, for example, the fuel injection amount control / fuel injection timing control of the fuel injection valves 4a to 4d and the fuel addition valve 5, the discharge pressure control of the supply pump 10, and the drive amount of the actuator 17 that opens and closes the intake throttle valve 16.
  • Various controls of the engine 1 such as control and opening control of the EGR valve 15 are performed.
  • the control device 80 also performs urea water addition control by the urea injection valve 230 as one of the exhaust gas purification controls.
  • this addition control the urea water supply amount necessary for reducing the NOx discharged from the engine 1 is calculated. Then, the valve opening state of the urea injection valve 230 is controlled so that the calculated urea water supply amount is injected from the urea injection valve 230.
  • urea water is supplied to the exhaust passage 26 in order to purify NOx.
  • the control device 80 performs energization control of the heaters 310, 320, and 330 via the heater control device 300. That is, the control device 80 determines the frozen state of the urea water based on the urea water temperature THN. When the urea water is frozen and cannot be supplied into the exhaust passage 26, the heaters 310, 320, and 330 are operated to thaw the urea water into the exhaust passage 26. This enables the supply of urea water.
  • the power generation amount of the alternator is increased in the engine 1.
  • the power generation amount of the alternator is increased, the engine output is increased, so that the fuel consumption is easily deteriorated. Therefore, in the present embodiment, the deterioration of fuel consumption is suppressed by reducing the energization amount of the heater.
  • FIG. 3 shows the temperature change of the urea water when the frozen urea water is thawed by energizing the heater.
  • the heater is energized to defrost the frozen urea water
  • the temperature of the urea water in the solid phase gradually increases as the thawing time elapses.
  • the temperature rise of the urea water once stops (time t1), and the urea water is maintained at a constant temperature, that is, a melting temperature.
  • a reduction process for reducing the energization amount of the heater is performed.
  • the energization amount of the heater when thawing urea water is reduced compared to the case where the energization amount is not lowered by turning on the heater until the urea water is completely thawed. ing.
  • FIG. 4 shows the procedure of the urea water thawing process for executing the above-described lowering process. This process is repeatedly executed by the control device 80. In this thawing process, the energization amount HD of the pump heater 320 is controlled.
  • the urea water temperature THN is equal to or lower than the determination value C (S100).
  • the determination value C a value capable of determining whether or not the urea water in the pump 220 is frozen is set.
  • the urea water temperature THN exceeds the determination value C (S100: NO)
  • the energization of the pump heater 320 is stopped (S160), and this process is temporarily performed. Is terminated.
  • the pump heater 320 is energized in order to thaw the frozen urea water (S110).
  • the energization amount HD when energization is performed in step S110 is set to the maximum energization amount HDmax.
  • the energization amount HD when energization is performed in step S110 may be variably set based on the urea water temperature THN or the like.
  • This temperature change amount THNh is a change amount of the urea water temperature THN within a predetermined time.
  • the determination value D a value that can determine whether or not the temperature of the urea water in the pump 220 is constant, that is, whether or not the temperature change amount THNh is substantially “0” is set. Yes.
  • the temperature of the urea water is constant does not mean only when the temperature change of the urea water is completely “0”.
  • the state of urea water during thawing refers to a state in which a solid phase state and a liquid phase state are mixed, and the temperature of the urea water can be regarded as being constant, and the temperature change amount THNh is expressed as For the determination value D to be determined, a slight allowable range is set around “0”.
  • step S120 When a negative determination is made in step S120, all of the urea water in the pump 220 is in a solid phase state. Therefore, until the affirmative determination is made in step S120, the process of step S110 and step S120 is repeated, so that the energization amount HD of the pump heater 320 is maintained at the maximum energization amount HDmax. Thawing of urea water proceeds.
  • step S120 when an affirmative determination is made in step S120, part of the urea water in the pump 220 is in a liquid phase state. Therefore, if an affirmative determination is made in step S120, a reduction process for reducing the energization amount HD while energizing the pump heater 320 is executed based on the outside air temperature THout (S130).
  • the energization reduction amount DN for reducing the energization amount HD is increased as the outside air temperature THout is higher.
  • the energization amount HD reduced by the energization decrease amount DN with respect to the currently set energization amount HD (that is, the maximum energization amount HDmax) is supplied to the pump heater 320.
  • step S120 when an affirmative determination is made in step S120, that is, when the temperature of the urea water is determined to be constant, the energization amount HD of the pump heater 320 is set in step S130.
  • a lowering process is performed to reduce. Therefore, the energization amount HD of the pump heater 320 when thawing the urea water is reduced as compared with the case where the heater is turned on until the urea water is completely thawed and the energization amount is not reduced.
  • the energization amount HD of the pump heater 320 while the energization of the pump heater 320 is made lower than the energization amount HD before the temperature of the urea water becomes constant.
  • the pump heater 320 is energized even during the execution of the lowering process, it is possible to prevent the thawed urea water from freezing again.
  • the energization reduction amount DN is increased as the outside air temperature THout is higher. Accordingly, as the outside air temperature THout is higher and the thawed urea water is more difficult to freeze again, the energization reduction amount DN is increased, and thus the reduction amount of the energization amount HD is increased. Therefore, the energization amount HD of the pump heater 320 can be reduced as much as possible while suppressing refreezing of the urea water due to the reduction process.
  • urea water supply is started by executing urea addition in step S150.
  • the urea water supply to the exhaust passage 26 is started. Therefore, compared with the case where the supply of urea water is started after all the urea water is thawed, the supply of urea water can be started earlier. Therefore, the effect obtained by supplying urea water, that is, the NOx purification effect can be obtained at an earlier stage.
  • the lowering process for reducing the energization amount HD is executed compared to before the urea water temperature THN becomes constant. Therefore, the energization amount HD of the pump heater 320 when thawing urea water can be reduced. Further, since the energization amount HD can be reduced, for example, an increase in the power generation amount of the alternator can be suppressed, and thereby deterioration of fuel consumption due to heater energization can be suppressed.
  • the energization amount HD is reduced while energizing the pump heater 320. Therefore, it is possible to prevent the thawed urea water from freezing again.
  • the energization reduction amount DN when performing the reduction process is set to increase as the outside air temperature THout increases. Accordingly, the energization amount HD of the pump heater 320 can be reduced as much as possible while suppressing refreezing of the urea water.
  • the urea water temperature THN detected by the temperature sensor 400 provided in the pump 220 becomes constant, it is determined that a part of the frozen urea water is in a liquid phase.
  • the above-described lowering process was executed, and urea addition was started.
  • the pump 220 is driven after the lowering process is executed.
  • the energization amount of the heater provided in the urea water supply mechanism 200 is increased. By increasing the heater energization amount, thawing of the urea water frozen in the supply pipe 240 is promoted.
  • step S120 if it is determined in step S120 that the state of “temperature change amount THNh ⁇ determination value D” continues for a predetermined period (S120: YES), The lowering process is executed (S130), and the pump 220 is driven (S140).
  • the determination value G is set to a value that can determine whether or not the feeding of urea water by pump driving is normally performed.
  • urea water pressure NP When the urea water pressure NP is equal to or higher than the determination value G (S200: YES), it is determined that the urea water pressure NP has sufficiently increased and that the urea water feeding by the pump drive is normally performed. The Then, when there is a request for urea water addition, urea addition is executed (S150), and this process is temporarily terminated.
  • the energization amount HD of the pump heater 320 is increased for a predetermined time in order to promote the thawing of the urea water (S210). .
  • the energization amount HD reduced by the energization decrease amount DN by the reduction process in step S130 is increased again to the maximum energization amount HDmax.
  • the energization amount HD may be increased by decreasing the energization decrease amount DN by a predetermined amount.
  • step S210 is repeatedly executed until an affirmative determination is made in step S200.
  • the pump 220 is driven in step S140 after the reduction process is executed in step S130. If it is determined in step S200 that the urea water pressure NP after driving the pump is lower than the determination value G, the urea water may be frozen in the supply pipe 240.
  • the energization amount HD of the heater 320 is increased. When the energization amount HD is increased in this way, the amount of heat conduction from the pump 220 to the supply pipe 240 increases and the temperature of the urea water in the pump 220 also rises, so that the urea water in the supply pipe 240 is thawed. Is promoted.
  • the following effect (5) can be obtained in addition to the effects (1) to (4).
  • the pump 220 is driven after the process of reducing the energization amount HD, and when the urea water pressure NP after driving the pump is lower than the determination value G, the energization amount HD of the pump heater 320 is increased. Yes. Therefore, when the urea water is frozen in the supply pipe 240, the thawing of the frozen urea water can be promoted.
  • each said embodiment can also be changed and implemented as follows.
  • the energization decrease amount DN is variably set based on the outside air temperature THout. However, such variable setting is omitted, and the energization decrease amount DN may be set to a predetermined fixed value. Good.
  • the energization amount HD of the pump heater 320 is increased.
  • the energization amount of the supply pipe heater 330 may be increased. In this case, thawing of urea water in the supply pipe 240 can be further promoted.
  • step S130 of FIG. 4 and FIG. 6 when the energization amount HD is reduced, the energization amount is reduced while energizing the heater.
  • the lowering process in step S300 for stopping energization of the heater instead of the lowering process in step S130, the lowering process in step S300 for stopping energization of the heater may be performed. In this case, the energization amount of the heater can be reduced to the maximum as compared with the case where the energization of the heater is performed while reducing the energization amount during the execution of the reduction process.
  • the process proceeds based on the urea water temperature in the pump 220, and the energization amount of the pump heater 320 is controlled.
  • a temperature sensor 500 for detecting the urea water temperature in the tank 210 is provided in the tank 210.
  • the process may be performed based on the urea water temperature in the tank 210 and the energization amount of the tank heater 310 may be controlled. In this case, it is possible to grasp the state of the urea water in the tank 210 and reduce the energization amount of the tank heater 310.
  • a temperature sensor 600 that detects the urea water temperature in the supply pipe 240 is provided in the supply pipe 240.
  • the process may be performed based on the urea water temperature in the supply pipe 240 and the energization amount of the supply pipe heater 330 may be controlled. In this case, the state of the urea water in the supply pipe 240 can be grasped, and the energization amount of the supply pipe heater 330 can be reduced.

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Abstract

　エンジン（１）は、排気通路（２６）内に尿素水を供給する尿素水供給機構（２００）を備えている。尿素水供給機構（２００）は、尿素水を加熱するヒータと、尿素水の温度を検出する温度センサとを備えている。制御装置（８０）は、ヒータの通電中に温度センサで検出される尿素水の温度が一定となったときには、ヒータの通電量を低下させる低下処理を実行する。

Description

内燃機関の添加剤供給装置
　本発明は、内燃機関の添加剤供給装置に関する。
　内燃機関の排気を浄化するために、排気通路に対して添加剤を供給する装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、排気通路内に尿素水を供給するようにしている。
　ところで、添加剤が凍結すると排気通路内への添加剤供給が困難になる。そのため、添加剤供給装置には添加剤を解凍するヒータが設けられている。ここで、ヒータへの通電を行うと消費電力が増大するため、同特許文献１に記載の装置では、静電容量式のレベルセンサの出力値に基づいて添加剤の凍結状態を検出し、その検出された凍結状態に応じてヒータのオン時間を可変設定することにより、不要なオン時間を極力省いて消費電力の増大を抑えるようにしている。
特開２０１０－１６４０１４号公報
　上記従来の装置では、検出された凍結状態に応じてヒータのオン時間を可変設定するようにしているが、添加剤が凍結していないと判断されるまで、つまり添加剤が完全に解凍されるまではヒータがオンの状態にされるため、電力を必要以上に消費してしまう。
　この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加剤を解凍するときのヒータの通電量をさらに低減させることにある。
　上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関の排気通路内に添加剤を供給する供給機構と、供給機構内の添加剤を加熱するヒータと、供給機構内の添加剤の温度を検出する検出部と、ヒータの通電量を制御する制御部と、を備える内燃機関の添加剤供給装置を提供する。そして制御部は、ヒータの通電中に検出部で検出される添加剤の温度が一定となったときには、添加剤の温度が一定になる前よりも前記通電量を低下させる低下処理を実行する。
　凍結した添加剤を解凍するためにヒータの通電を行うと、固相状態の添加剤の温度が徐々に上昇する。そして、凍結した添加剤の一部が解凍されて液相状態に変化し始めると、添加剤の温度上昇は一旦止まり、添加剤は一定の温度に維持される。そして、添加剤の全てが解凍されて液相状態になると、添加剤の温度は再び上昇を始める。このようにヒータの通電中に添加剤の温度が一定になっているときには、添加剤の一部が固体から液体に変化しているため、排気通路内に添加剤を供給することが可能である。そこで、本発明では、ヒータの通電中に添加剤の温度が一定になったときには、添加剤の温度が一定になる前よりもヒータの通電量を低下させる低下処理を行う。従って、添加剤が完全に解凍されるまでヒータをオン状態にし、通電量を低下させない場合と比較して、添加剤を解凍するときのヒータの通電量を低減させることができる。
　ちなみに、「添加剤の温度が一定となったとき」とは、添加剤の温度変化が完全に「０」になったときだけを指すのでない。すなわち解凍中の添加剤の状態について、固相状態と液相状態とが混在しており、添加剤の温度が一定になっているとみなすことができる状態を指しており、温度変化量については「０」を中心にして若干の許容幅を設けることができる。
　また、上記検出部による添加剤の温度検出は、温度センサなどを利用して直接検出したり、外気温度などを利用して添加剤の温度を推定することにより間接的に検出したりすることができる。
　本発明の一態様では、前記添加剤供給装置は、外気温度を検出する外気温センサを備えており、前記制御部は、外気温度が高いときほど通電量の低下量を大きくする。この場合には、低下処理を実行するときの通電量の低下量は、外気温度が高いときほど、つまり解凍された添加剤が再び凍りにくいときほど大きくされる。従って、添加剤の再凍結を抑えつつ、ヒータの通電量をできる限り低下させることができる。
　本発明の一態様では、前記制御部は、低下処理として、ヒータの通電を停止する処理を行う。この場合には、低下処理の実行中に通電量を低下させつつヒータの通電を行う場合と比較して、ヒータの通電量を最大限に低下させることができる。
　本発明の一態様では、前記添加剤供給装置は、前記低下処理が実行されると添加剤の供給を開始する。この場合には、低下処理が実行されるときには、添加剤の一部が固相から液相に変化しているため、排気通路への添加剤供給が開始される。従って、全ての添加剤が解凍されてから添加剤供給を開始する場合と比較して、より早期に添加剤の供給を開始することができる。そのため、添加剤供給によって得られる効果をより早い段階で得ることができる。
　本発明の一態様では、前記供給機構は、添加剤を送液するポンプと、ポンプから送液された添加剤を排気通路に供給する供給通路と、供給通路に送液される添加剤の送液圧を検出する圧力センサとを備えており、前記制御部は、前記低下処理の実行後にポンプを駆動するとともに、ポンプを駆動した後の送液圧が所定値よりも低いときには、ヒータの通電量を増大させる。この場合には、例えば供給通路の温度が低くその内部で添加剤が凍結しているときには、低下処理の実行後にポンプを駆動しても上記送液圧の上昇が滞るようになる。そこでこの一態様では、低下処理の実行後にポンプを駆動する。そしてポンプ駆動後の送液圧が所定値よりも低く送液圧の上昇が滞っているときには、供給機構に設けられたヒータの通電量が増大される。このヒータ通電量の増大によって、供給通路内で凍結している添加剤の解凍を促進させることができる。
　本発明の一態様として、上記供給機構は添加剤を送液するポンプを備えており、上記ヒータはポンプに設けられている、という構成を採用することが可能である。なお、この一態様の他に、上記供給機構は添加剤を貯留するタンクを備えており、上記ヒータはそのタンクに設けられているという構成や、上記供給機構は添加剤を排気通路に供給する供給通路を備えており、上記ヒータはその供給通路に設けられているという構成を採用することも可能である。
　また、上記添加剤としては、例えば排気中のＮＯｘを触媒で還元浄化するために添加される還元剤を採用することができる。
本発明の第１実施形態の全体構成を示す模式図。 同実施形態における尿素水供給機構の構成を示す模式図。 尿素水を解凍するときの温度変化を示すグラフ。 同実施形態における解凍処理の手順を示すフローチャート。 外気温度と通電低下量との関係を示す概念図。 第２実施形態における解凍処理の手順を示すフローチャート。 第１及び第２実施形態の解凍処理の変形例であって、その一部の処理手順を示すフローチャート。 第１及び第２実施形態の尿素水供給機構の変形例であって、その構成を示す模式図。 第１及び第２実施形態の尿素水供給機構の変形例であって、その構成を示す模式図。
（第１実施形態）
　以下、この発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を、車両に搭載されたディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）に適用した第１実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
　図１に示すように、エンジン１には複数の気筒＃１～＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ～４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ～４ｄは対応する気筒＃１～＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ～６ｄとが各気筒＃１～＃４に対応して設けられている。エンジン１のクランクシャフトには、機関出力を利用して発電するオルタネータが接続されている。
　燃料噴射弁４ａ～４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ～４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ～４ｄから気筒内に噴射される。
　吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。
　排気ポート６ａ～６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
　排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
　また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びＤＰＦ触媒３２が配設されている。
　酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、ＤＰＦ触媒３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のＰＭは、ＤＰＦ触媒３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。
　また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やＤＰＦ触媒３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。
　また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元剤を利用して排気中のＮＯｘを還元浄化する排気浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。
　さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。
　エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に添加剤（還元剤）としての尿素水を供給する尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、タンク２１０から尿素水を送液するポンプ２２０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素噴射弁２３０、尿素噴射弁２３０とポンプ２２０とを接続する供給通路としての供給管２４０、タンク２１０内に貯留された尿素水の量を検出するレベルセンサ２５０、尿素水供給機構２００内の尿素水を加熱するヒータ等で構成されている。
　尿素噴射弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向かって開口されている。この尿素噴射弁２３０が開弁されると、供給管２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。
　ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素噴射弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素噴射弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素噴射弁２３０及び供給管２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。
　図２に示すように、本実施形態では、タンク２１０の底部にポンプ２２０が設けられている。そして、タンク２１０内にはタンク用ヒータ３１０が設けられている。ポンプ２２０内にはポンプ用ヒータ３２０が設けられている。供給管２４０の外周には供給管用ヒータ３３０が設けられている。
　これら各ヒータ３１０、３２０、３３０は、ヒータ制御装置３００に接続されており、ヒータ制御装置３００によって各ヒータ３１０、３２０、３３０の通電量が制御される。なお、ヒータの通電量制御は適宜の方法で行うことができる。例えば、ヒータに供給される電圧のデューティ比を調整するデューティ制御や、ヒータに供給される電圧の高さを調整する電圧制御、あるいはヒータを流れる電流の大きさを調整する電流制御などを行えばよい。また、ヒータ制御装置３００は、後述する制御装置８０と相互通信を行う。
　また、ポンプ２２０の吐出部近傍には、ポンプ２２０内の尿素水の温度である尿素水温度ＴＨＮを検出する温度センサ４００や、供給管２４０に送液される尿素水の送液圧である尿素水圧力ＮＰを検出する圧力センサ４１０が設けられている。これら温度センサ４００及び圧力センサ４１０は、制御装置８０に接続されている。なお、温度センサ４００は、上記検出部に相当する。ちなみに、尿素水温度ＴＨＮの検出は、温度センサ４００を利用して直接検出するほかに、例えば外気温度などを利用して尿素水温度ＴＨＮを推定することにより間接的に検出するようにしてもよい。
　先の図１に示すように、尿素噴射弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素噴射弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。
　尿素噴射弁２３０から噴射された尿素水は、ＳＣＲ触媒４１に到達するとアンモニアとして吸着される。そしてＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアによりＮＯｘが還元浄化される。
　この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、いわゆる外部ＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。
　エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサやスイッチが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセル操作量センサ２２はアクセルペダル（アクセル操作部材）の踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温度センサ２３は、外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。イグニッションスイッチ２５は、車両の運転者によるエンジン１の始動操作及び停止操作を検出する。
　また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、ＤＰＦ触媒３２の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。
　第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素噴射弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。
　第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１を通過した排気中のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。
　これら各種センサ等の出力は、上記制御部としての制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
　そして、制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ～４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。
　制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素噴射弁２３０による尿素水の添加制御も行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素水供給量が算出される。そして算出された尿素水供給量が尿素噴射弁２３０から噴射されるように、尿素噴射弁２３０の開弁状態が制御される。このようにエンジン１の運転中は、ＮＯｘを浄化するために排気通路２６に対して尿素水の供給が行われる。
　また制御装置８０は、ヒータ制御装置３００を介して各ヒータ３１０、３２０、３３０の通電制御を行う。すなわち制御装置８０は、尿素水温度ＴＨＮに基づいて尿素水の凍結状態を判断する。そして、尿素水が凍結しており排気通路２６内に尿素水を供給することが不可能なときには、各ヒータ３１０、３２０、３３０を作動させて尿素水を解凍することにより、排気通路２６内への尿素水の供給を可能にしている。
　ここで、ヒータに通電すると消費電力が増大する。そのため、例えばこうした電気負荷の増大を補うために、エンジン１ではオルタネータの発電量が増大される。このようにオルタネータの発電量が増大されるときには機関出力が増大されるため、燃費が悪化しやすくなる。そこで、本実施形態では、ヒータの通電量を低減することにより、燃費の悪化等を抑えるようにしている。
　図３に、凍結した尿素水をヒータの通電により解凍しているときの尿素水の温度変化を示す。この図３に示すように、凍結した尿素水を解凍するためにヒータの通電を行うと、解凍時間の経過に伴って固相状態の尿素水の温度は徐々に上昇する。そして、凍結した尿素水の一部が解凍されて液相状態に変化し始めると、尿素水の温度上昇は一旦止まり（時刻ｔ１）、尿素水は一定の温度、つまり融解温度に維持される。そして、尿素水の全てが解凍されて液相状態になると、尿素水の温度は再び上昇を始める（時刻ｔ２）。このようにヒータの通電中に尿素水の温度が一定になっているときには、尿素水の一部が固体から液体に変化しているため、排気通路２６内に尿素水を供給することが可能である。
　そこで、本実施形態では、ヒータの通電中に尿素水の温度が一定になったときには、ヒータの通電量を低下させる低下処理を行うようにしている。この低下処理を行うことにより、尿素水が完全に解凍されるまでヒータをオン状態にして通電量を低下させない場合と比較して、尿素水を解凍するときのヒータの通電量を低減するようにしている。
　図４に、上記低下処理を実行するための尿素水の解凍処理について、その手順を示す。なお、本処理は制御装置８０によって繰り返し実行される。また、この解凍処理では、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが制御される。
　本処理が開始されるとまず、尿素水温度ＴＨＮが判定値Ｃ以下であるか否かが判定される（Ｓ１００）。判定値Ｃには、ポンプ２２０内の尿素水が凍結しているか否かを判定可能な値が設定されている。そして、尿素水温度ＴＨＮが判定値Ｃを超えているときには（Ｓ１００：ＮＯ）、尿素水が凍結していないと判断されて、ポンプ用ヒータ３２０の通電が停止され（Ｓ１６０）、本処理は一旦終了される。
　一方、尿素水温度ＴＨＮが判定値Ｃ以下のときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、凍結している尿素水を解凍するために、ポンプ用ヒータ３２０の通電が実行される（Ｓ１１０）。このステップＳ１１０にて通電が行われるときの通電量ＨＤは、最大通電量ＨＤｍａｘに設定される。なお、ステップＳ１１０にて通電が行われるときの通電量ＨＤは、尿素水温度ＴＨＮ等に基づいて可変設定してもよい。
　次に、「温度変化量ＴＨＮｈ≦判定値Ｄ」の状態が所定期間継続しているか否かが判定される（Ｓ１２０）。この温度変化量ＴＨＮｈは、尿素水温度ＴＨＮの所定時間内における変化量である。そして、判定値Ｄとしては、ポンプ２２０内の尿素水の温度が一定になっているかどうか、つまり温度変化量ＴＨＮｈがほぼ「０」になっているかどうかを判定することのできる値が設定されている。ちなみに、「尿素水の温度が一定になっている」とは、尿素水の温度変化が完全に「０」になったときだけを指すのでない。すなわち解凍中の尿素水の状態について、固相状態と液相状態とが混在しており、尿素水の温度が一定になっているとみなすことができる状態を指しており、温度変化量ＴＨＮｈを判定する判定値Ｄについては「０」を中心にして若干の許容幅が設定されている。
　そして、ステップＳ１２０にて否定判定されるときには、ポンプ２２０内の尿素水の全てが固相状態となっている。そこで、ステップＳ１２０にて肯定判定されるまでは、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０の処理が繰り返されることにより、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤは最大通電量ＨＤｍａｘに維持された状態で、ポンプ２２０内の尿素水の解凍が進められる。
　一方、ステップＳ１２０にて肯定判定されるときには、ポンプ２２０内の尿素水の一部が液相状態なっている。そこで、ステップＳ１２０にて肯定判定されると、ポンプ用ヒータ３２０の通電を行いつつ通電量ＨＤを低下させる低下処理が外気温度ＴＨｏｕｔに基づいて実行される（Ｓ１３０）。
　図５に示すように、このステップＳ１３０では、通電量ＨＤを低下させる通電低下量ＤＮは、外気温度ＴＨｏｕｔが高いときほど大きくされる。そして、現在設定されている通電量ＨＤ（つまり最大通電量ＨＤｍａｘ）に対して通電低下量ＤＮの分だけ低下された通電量ＨＤが、ポンプ用ヒータ３２０に供給される。
　こうして低下処理が実行されると、ポンプ２２０が駆動され（Ｓ１４０）、尿素水添加の要求があるときには尿素添加が実行される（Ｓ１５０）。そして、本処理は一旦終了される。
　次に、本実施形態の作用を説明する。
　先の図４に示した解凍処理では、ステップＳ１２０にて肯定判定されるとき、つまり尿素水の温度が一定になっていると判定されると、ステップＳ１３０ではポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを低下させる低下処理が行われる。従って、尿素水が完全に解凍されるまでヒータをオン状態にし、通電量を低下させない場合と比較して、尿素水を解凍するときのポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが低減される。
　また、ステップＳ１３０で低下処理を行うときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電を行いつつポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤは、尿素水の温度が一定になる前の通電量ＨＤよりも低下される。このように低下処理の実行中でもポンプ用ヒータ３２０の通電が行われるため、解凍された尿素水が再び凍結することを抑えることができる。
　また、先の図５に示したように、低下処理の実行時には、外気温度ＴＨｏｕｔが高いときほど通電低下量ＤＮは大きくされる。従って、外気温度ＴＨｏｕｔが高く、解凍された尿素水が再び凍りにくいときほど、通電低下量ＤＮは大きくされるため、通電量ＨＤの低減量は増大される。そのため、低下処理による尿素水の再凍結を抑えつつ、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤをできる限り低下させることができる。
　また、ステップＳ１３０にて低下処理が実行されると、ステップＳ１５０にて尿素添加が実行されることにより尿素水の供給が開始される。このように低下処理が実行されるときには、尿素水の一部が固相から液相に変化しているため、排気通路２６への尿素水供給が開始される。従って、全ての尿素水が解凍されてから尿素水の供給を開始する場合と比較して、より早期に尿素水の供給を開始することができる。そのため、尿素水供給によって得られる効果、つまりＮＯｘの浄化効果をより早い段階で得ることができるようになる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
　（１）ポンプ用ヒータ３２０の通電中に尿素水温度ＴＨＮが一定となったときには、尿素水温度ＴＨＮが一定になる前よりも通電量ＨＤを低下させる低下処理を実行するようにしている。従って、尿素水を解凍するときのポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを低減させることができる。そして、通電量ＨＤを低減させることができるため、例えばオルタネータの発電量の増大を抑えることができ、これによりヒータ通電による燃費の悪化を抑えることも可能になる。
　（２）低下処理を行うときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電を行いつつ通電量ＨＤを低下させるようにしている。そのため、解凍された尿素水が再び凍結することを抑えることができる。
　（３）低下処理を行うときの通電低下量ＤＮは、外気温度ＴＨｏｕｔが高いときほど大きくなるようにしている。従って、尿素水の再凍結を抑えつつ、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤをできる限り低下させることができる。
　（４）低下処理が実行されると尿素水の供給を開始するようにしている。そのため、全ての尿素水が解凍されてから尿素水供給を開始する場合と比較して、より早期に尿素水の供給を開始することができる。従って、ＮＯｘの浄化効果をより早い段階で得ることができるようになる。
（第２実施形態）
　次に、この発明にかかる内燃機関の添加剤供給装置を具体化した第２実施形態について、図６を参照して説明する。
　第１実施形態では、ポンプ２２０に設けられた温度センサ４００で検出される尿素水温度ＴＨＮが一定になったときには、凍結していた尿素水の一部が液相になっていると判断して上記低下処理を実行し、尿素添加を開始するようにした。
　ところで、供給管用ヒータ３３０の故障や車両の走行風などにより、供給管２４０の温度が低くなり、管内で尿素水が凍結しているときには、低下処理の実行後に尿素添加を開始しても、実際には尿素添加を行うことができない。
　ここで、供給管２４０の内部で尿素水が凍結しているときには、上記低下処理の実行後にポンプ２２０を駆動しても、供給管２４０に送液される尿素水の送液圧、つまり上記尿素水圧力ＮＰの上昇は滞るようになる。そこで本実施形態の解凍処理では、低下処理の実行後にポンプ２２０を駆動する。そしてこのポンプ駆動後の尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いとき、つまり尿素水の送液圧の上昇が滞っているときには、尿素水供給機構２００に設けられたヒータの通電量、より具体的にはポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを増大させる。このヒータ通電量の増大によって、供給管２４０で凍結している尿素水の解凍を促進させている。
　本実施形態の解凍処理は、先の図４に示した解凍処理のステップＳ１４０とステップＳ１５０との間に、新たなステップＳ２００及びステップＳ２１０を追加している。以下、第１実施形態との相異点を中心にして、本実施形態の解凍処理を説明する。
　図６に示すように、本実施形態でも、ステップＳ１２０にて「温度変化量ＴＨＮｈ≦判定値Ｄ」の状態が所定期間継続していると判定されると（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、通電量ＨＤの低下処理が実行され（Ｓ１３０）、ポンプ２２０が駆動される（Ｓ１４０）。
　そして、ポンプ２２０が駆動されると、本実施形態では、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇ以上であるか否かが判定される（Ｓ２００）。この判定値Ｇは、ポンプ駆動による尿素水の送液が正常に行われているか否かを判定できる値が設定されている。
　そして、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇ以上であるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、尿素水圧力ＮＰが十分に上昇しており、ポンプ駆動による尿素水の送液が正常に行われていると判断される。そして、尿素水添加の要求があるときには尿素添加が実行されて（Ｓ１５０）、本処理は一旦終了される。
　一方、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇに満たないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、尿素水圧力ＮＰが不足しており、ポンプ駆動による尿素水の送液に異常が起きていると判断される。そして、送液異常の原因として、供給管２４０内での尿素水の凍結が考えられるため、尿素水の解凍を促すために、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが所定時間増大される（Ｓ２１０）。このステップＳ２１０では、ステップＳ１３０での低下処理によって通電低下量ＤＮの分だけ低下された通電量ＨＤが、再び最大通電量ＨＤｍａｘにまで増大される。なお、通電量ＨＤを最大通電量ＨＤｍａｘにまで増大させる他に、通電低下量ＤＮを所定量だけ減少させることにより通電量ＨＤを増大させるようにしてもよい。
　そして、ステップＳ２００にて肯定判定されるまで、ステップＳ２１０の処理が繰り返し実行される。
　次に、本実施形態特有の作用を説明する。
　先の図６に示したように、ステップＳ１３０にて低下処理を実行した後に、ステップＳ１４０では、ポンプ２２０を駆動している。そして、ステップＳ２００にてポンプ駆動後の尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いと判定されるときには、供給管２４０内で尿素水が凍結している可能性があるため、ステップＳ２１０ではポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤが増大される。このようにして通電量ＨＤが増大されると、ポンプ２２０から供給管２４０への熱伝導量が増えるとともに、ポンプ２２０内の尿素水の温度も上昇するため、供給管２４０内の尿素水の解凍が促進される。
　以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）～（４）の効果に加えて、以下の（５）の効果を得ることができる。
　（５）通電量ＨＤの低下処理の実行後にポンプ２２０を駆動するとともに、ポンプ駆動後の尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを増大させるようにしている。従って、供給管２４０内で尿素水が凍結しているときには、その凍結している尿素水の解凍を促進させることができるようになる。
　なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
　・通電量ＨＤの低下処理を行うときには、外気温度ＴＨｏｕｔに基づいて通電低下量ＤＮを可変設定するようにしたが、こうした可変設定を省略し、通電低下量ＤＮを予め定められた固定値としてもよい。
　・第２実施形態では、尿素水圧力ＮＰが判定値Ｇよりも低いときには、ポンプ用ヒータ３２０の通電量ＨＤを増大させるようにした。この他、供給管用ヒータ３３０の通電量を増大させるようにしてもよい。この場合には、供給管２４０内の尿素水の解凍をより一層促進させることができる。
　・先の図４や図６のステップＳ１３０にて、通電量ＨＤの低下処理を行うときには、ヒータの通電を行いつつ通電量を低下させるようにした。この他、図７に示すように、ステップＳ１３０の低下処理に代えて、ヒータの通電を停止させるステップＳ３００の低下処理を行うようにしてもよい。この場合には、低下処理の実行中に通電量を低下させつつヒータの通電を行う場合と比較して、ヒータの通電量を最大限に低下させることができる。
　・第１実施形態及び第２実施形態の解凍処理では、ポンプ２２０内の尿素水温度に基づいて処理を進めるとともに、ポンプ用ヒータ３２０の通電量を制御するようにした。この他、図８に示すように、タンク２１０内の尿素水温度を検出する温度センサ５００をタンク２１０に設ける。そして先の図４や図６に示した解凍処理では、タンク２１０内の尿素水温度に基づいて処理を進めるとともに、タンク用ヒータ３１０の通電量を制御するようにしてもよい。この場合には、タンク２１０内の尿素水の状態を把握して、タンク用ヒータ３１０の通電量を低減させることができる。
　また、図９に示すように、供給管２４０内の尿素水温度を検出する温度センサ６００を供給管２４０に設ける。そして先の図４や図６に示した解凍処理では、供給管２４０内の尿素水温度に基づいて処理を進めるとともに、供給管用ヒータ３３０の通電量を制御するようにしてもよい。この場合には、供給管２４０内の尿素水の状態を把握して、供給管用ヒータ３３０の通電量を低減させることができる。
　・上記各実施形態では、添加剤として、還元剤である尿素水を使用する添加剤供給装置に本発明を適用した場合について説明した。しかし、この他の添加剤を使用する添加剤供給装置にも本発明は同様に適用することができる。
　１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ～４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ～６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセル操作量センサ、２３…外気温度センサ、２４…車速センサ、２５…イグニッションスイッチ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…ＮＯｘ浄化触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒：ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素噴射弁、２４０…供給管、２５０…レベルセンサ、３００…ヒータ制御装置、４００、５００、６００…温度センサ、４１０…圧力センサ。

Claims (6)

  1. 　内燃機関の排気通路内に添加剤を供給する供給機構と、
    　前記供給機構内の添加剤を加熱するヒータと、
    　前記供給機構内の添加剤の温度を検出する検出部と、
    　前記ヒータの通電量を制御する制御部と、を備える添加剤供給装置であって、
    　前記制御部は、前記ヒータの通電中に前記検出部で検出される添加剤の温度が一定となったときには、添加剤の温度が一定になる前よりも前記通電量を低下させる低下処理を実行する
    　内燃機関の添加剤供給装置。
  2. 　前記添加剤供給装置は、外気温度を検出する外気温センサを備えており、
    　前記制御部は、外気温度が高いときほど前記通電量の低下量を大きくする
    　請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  3. 　前記制御部は、前記低下処理として、前記ヒータの通電を停止する処理を行う
    　請求項１に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  4. 前記添加剤供給装置は、前記低下処理が実行されると添加剤の供給を開始する
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  5. 　前記供給機構は、添加剤を送液するポンプと、同ポンプから送液された添加剤を前記排気通路に供給する供給通路と、同供給通路に送液される添加剤の送液圧を検出する圧力センサとを備えており、
    　前記制御部は、前記低下処理の実行後に前記ポンプを駆動するとともに、前記ポンプを駆動した後の前記送液圧が所定値よりも低いときには、前記通電量を増大させる
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
  6. 　前記供給機構は、添加剤を送液するポンプを備えており、
    　前記ヒータは、前記ポンプに設けられている
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の内燃機関の添加剤供給装置。
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